Zaloguj się
Wszystkie
27 lutego 2023
524
Pułap tlenowy – VO2max, to interesująca koncepcja, która sugeruje, że istnieje naturalnie ograniczona zdolność do wydobywania tlenu z powietrza i zużywania go przez nasz organizm. To tak jakby IQ dla zajęć sportowych – jakiś parametr, który określa, jak bardzo jesteś utalentowany w różnych zawodach sportowych. Pracowano nad nim od początku ubiegłego wieku i polegano na zbieraniu wydychanego powietrza do worków, celem dalszej ich analizy. Współcześnie stosuje się skomplikowany sprzęt, co przekłada się na wysoki koszt tego rodzaju badań.
Alternatywnie można użyć prostej aplikacji na smartfona, która korzysta z pomiarów z naszej opaski fitness/smartwatcha i algorytmu – ktoś kiedyś skorelował kosztowny pomiar pułapu tlenowego np. z pomiarem tętna w czasie wysiłku itp. Taki pomiar nie jest z kolei zbyt precyzyjny i niekoniecznie działa dla szerszej populacji w różnym wieku itd. Aby zmierzyć pułap tlenowy, trzeba dokładnie zmierzyć ilość gazu wchodzącego i wychodzącego z płuc, poziom CO2 i tlenu w tym gazie, jego wilgotność i temperaturę oraz użyć sporej liczby wzorów.
W artykule opisujemy, jak zbudować przenośne urządzenie, pozwalające wykonać pomiary z rozsądną dokładnością, pozwalającą na realne zastosowanie np. przy testach sportowców. Jego koszt to około 150 dolarów. Może nie jest to mała kwota, ale w porównaniu do profesjonalnego sprzętu, gdzie tylko pojedyncze badanie może tyle kosztować, jest to metoda pełni osiągalne dla hobbystów i amatorów. System może być podłączony przez Bluetooth lub Wi-Fi i zapewniać bogactwo informacji podczas użytkowania. Komponenty do oddychania można łatwo oddzielić od drogich czujników, aby ograniczyć obawy związane z przenoszeniem wirusów itp. Tego rodzaju urządzenie może być np. tanio oferowane do użytku w klubach fitness czy dla indywidualnych użytkowników w celu oceny postępów treningowych czy też ogólnej diagnostyki kondycji fizycznej.
Moduł bazuje częściowo na innym projekcie – spirometrze z druku 3D (linki na końcu artykułu). Instrukcja jego montażu itp. może być pomocna w zakresie budowy tego układu.
Potrzebne elementy
Układ nie wymaga egzotycznych, czy trudnych do zdobycia elementów, a główny koszt, to bardzo precyzyjne sensory, jakie są wymagane w tych analizach. Istnieją oczywiście tańsze alternatywy na rynku, jednak, jak wskazuje autor, mają liczne wady znacznie utrudniające stosowanie ich w tym układzie. Dotyczy to w szczególności sensorów tlenu – ten wybrany do projektu jest zintegrowany i ma wyjście cyfrowe (interfejs I²C), gdzie inne – tańsze – wymagają dodatkowych przetwornic do zasilania i zewnętrznego przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC) do digitalizacji pomiaru.
Do zestawienia projektu potrzebne są:
- różnicowy czujnik ciśnienia SDP816-125PA CMOSens z skalą pomiarową do 125 Pa,
- płytka deweloperska TTGO T-Display ESP32 z CP2104, obsługą Wi-Fi i Bluetooth zintegrowana z wyświetlaczem LCD o przekątnej 1,14”,
- sensor tlenu Gravity z interfejsem I²C,
- detektor gazu SCD30 do detekcji dwutlenku węgla, zakres pomiarowy 40000 ppm, dokładność 3%,
- bateria litowo-polimerowa 600 mAh,
- przełącznik,
- złącza i wtyczki,
- ustnik od fajki do nurkowania,
- arkusz wysokotemperaturowej folii do wycinania uszczelek z gumy silikonowej o wymiarach 12×19”, grubość ok. 0,8 mm,
- komponenty mechaniczne z druku 3D.
Projekt bazuje na wcześniejszym projekcie elementu układu powietrznego, który zawiera zawory zwrotne, aby uniknąć gromadzenia się powietrza w układzie (link na końcu artykułu) – minimalizuje to objętość martwą układu i znacznie poprawia jakość pomiarów. Wcześniej, układ ten zastosowany został w fajce do nurkowania, wykonanej w technice druku 3D.
W tym przypadku budowany jest aparat oddechowy, który zasysa powietrze z jednej strony i wypuszcza je giętką rurką zapożyczoną z fajki do oddychania pod wodą z drugiej strony. Rurka ta łączy się z miernikiem gazu w systemie. W ten sposób mierzona jest jedynie ilość wydychanego gazu oraz poziom CO2 i O2 w części wydychanej powietrza. Bez zaworu jednokierunkowego następowałoby mieszanie się strumienia dopływającego i wychodzącego powietrza.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
