Nabız Sensörü

Nabız Sensörü, bireylerin kalp atış hızını veya nabzını gerçek zamanlı olarak ölçmek üzere geliştirilmiş bir elektronik algılayıcıdır. Genellikle fotopletismografi (PPG) prensibiyle çalışan bu sensörler, kan akışındaki ritmik değişimlere bağlı olarak dokudan yansıyan ya da geçen ışık miktarındaki değişiklikleri algılar. Ölçülen analog veriler, mikrodenetleyici platformları (örneğin Arduino, ESP32, STM32 vb.) aracılığıyla dijital olarak işlenir. Bu sayede nabız sensörleri, eğitim amaçlı uygulamalarda, sağlık takip sistemlerinde, giyilebilir cihazlarda ve benzeri projelerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Çalışma Prensibi

Nabız sensörlerinin büyük bir kısmı, invaziv olmayan bir optik teknik olan fotopletismografi (PPG) yöntemine dayanmaktadır. Bu yöntem, dolaşım sistemindeki kan hacmindeki anlık değişimleri optik olarak tespit etme esasına dayanır. Kalbin her kasılması (sistol) sırasında damar içerisindeki kan hacmi artar ve bu durum dokudan geçen ışığın soğurulma miktarını değiştirir. PPG sensörleri bu değişimi algılamak için bir ışık kaynağı (LED) ve bir fotodetektör (fotodiyot vb.) kullanır. Sensör, parmak ucu, kulak memesi ya da bilek gibi kan damarlarının yoğun olduğu bölgelere yerleştirilir. Işık dokudan geçerken veya yansıyarak fotodetektöre ulaşır. Hemoglobin, belirli dalga boylarındaki ışığı emme özelliğine sahiptir. Kalp atışı sırasında damarlar genişlediğinde ışığın emilimi artar, böylece fotodetektöre ulaşan ışık miktarı azalır. Kalbin gevşeme evresinde (diastol) ise emilim azalır ve daha fazla ışık fotodetektöre ulaşır. Fotodetektör, bu değişken ışık sinyallerini analog elektrik sinyallerine dönüştürür. Mikrodenetleyici bu analog sinyalleri işleyerek dijital veriye çevirir ve nabız bilgisine ulaşılır.

Nabız Sensörünün Çalışma Prensibi. (Yapay zeka ile Oluşturulmuştur.)

Sensör Çeşitleri

Piyasada farklı çalışma mantıklarına ve fiziksel tasarımlara sahip çok sayıda nabız sensörü bulunmaktadır. En yaygın kullanılan türler optik temelli PPG sensörlerdir. Bu sensörler iki temel kategoriye ayrılır:

1. Yansıtmalı (Reflective) Sensörler

LED ve fotodetektör aynı yüzey üzerinde yer alır. Sensör cilde temas ettiğinde, LED’den yayılan ışık dokudan yansıyarak fotodetektöre ulaşır. Bu yapı, parmak ucu veya bilek gibi yüzeylerden ölçüm yapılmasına uygundur.

2. Geçirimli (Transmissive) Sensörler

LED ve fotodetektör, karşılıklı olacak şekilde konumlandırılmıştır. Parmak ucu veya kulak memesi gibi bölgeler bu iki elemanın arasına yerleştirilir. Işık dokudan geçerek doğrudan fotodetektöre ulaşır. Bu yapı, sinyal kararlılığı açısından avantaj sağladığı için bazı tıbbi cihazlarda tercih edilmektedir.

Uygulama Alanları

Mikrodenetleyici tabanlı projelerde kullanılan nabız sensörleri, geniş bir kullanım alanına sahiptir:

• Giyilebilir Teknolojiler: Akıllı saatler, spor bileklikleri ve benzeri sağlık takip cihazlarının prototiplerinde nabız ölçümü için kullanılır.
• Sağlık ve Fitness Uygulamaları: Egzersiz esnasında veya istirahat hâlindeyken kalp atış hızının takibi yapılabilir.
• Duygu ve Stres Analizi: Kalp atış hızı değişkenliği (HRV) gibi metrikler analiz edilerek bireyin stres seviyesi veya duygusal durumu hakkında çıkarımlar yapılabilir.
• Eğitim Amaçlı Projeler: Elektronik, biyomedikal mühendisliği ve programlama konularında pratik yapmak isteyen öğrenciler ve araştırmacılar tarafından kullanılır.
• İnteraktif ve Sanatsal Uygulamalar: Kullanıcının kalp ritmine tepki veren ışık, ses veya görsel öğeler içeren projelerde yer alabilir.