Millikan inventou o pulsioxímetro de dedo na década de 1940 para controlar a concentración de osíxeno no sangue arterial, un indicador importante da gravidade do COVID-19.Yonker agora explica como funciona o oxímetro de pulso dos dedos?
Características de absorción espectral do tecido biolóxico: cando a luz se irradia ao tecido biolóxico, o efecto do tecido biolóxico sobre a luz pódese dividir en catro categorías, incluíndo absorción, dispersión, reflexión e fluorescencia. Se se exclúe a dispersión, a distancia que atravesa a luz biolóxica. o tecido está gobernado principalmente pola absorción. Cando a luz penetra nalgunhas substancias transparentes (sólidas, líquidas ou gasosas), a intensidade da luz diminúe significativamente debido á absorción específica dalgúns compoñentes de frecuencia específicos, que é o fenómeno de absorción da luz por substancias. A cantidade de luz que absorbe unha substancia chámase densidade óptica, tamén coñecida como absorbancia.
Diagrama esquemático da absorción da luz pola materia en todo o proceso de propagación da luz, a cantidade de enerxía luminosa absorbida pola materia é proporcional a tres factores, que son a intensidade da luz, a distancia do camiño luminoso e o número de partículas que absorben a luz. a sección transversal do camiño da luz. Partindo da premisa dun material homoxéneo, as partículas que absorben a luz do número de camiños de luz na sección transversal poden considerarse partículas que absorben a luz por unidade de volume, é dicir, a concentración de partículas lixeiras de succión do material, pode obter a lei de cervexa de Lambert: pódese interpretar como concentración de material e lonxitude do camiño óptico por unidade de volume de densidade óptica, a capacidade da luz de succión do material para responder á natureza da luz de succión do material. Noutras palabras, a forma da curva do espectro de absorción da mesma substancia é a mesma e a posición absoluta do o pico de absorción só cambiará debido á diferente concentración, pero a posición relativa permanecerá inalterada. No proceso de absorción, a absorción de substancias ten lugar no volume da mesma sección, e as substancias absorbentes non están relacionadas entre si, non existen compostos fluorescentes e non hai ningún fenómeno de cambio das propiedades do medio debido a radiación luminosa. Polo tanto, para a solución con N compoñentes de absorción, a densidade óptica é aditiva. A aditividade da densidade óptica proporciona unha base teórica para a medición cuantitativa de compoñentes absorbentes en mesturas.
Na óptica de tecidos biolóxicos, a rexión espectral de 600 ~ 1300 nm adoita chamarse "a xanela da espectroscopia biolóxica", e a luz desta banda ten unha importancia especial para moitas terapias espectrales coñecidas e descoñecidas e diagnósticos espectrales. Na rexión do infravermello, a auga convértese na substancia que absorbe a luz dominante nos tecidos biolóxicos, polo que a lonxitude de onda adoptada polo sistema debe evitar o pico de absorción da auga para obter mellor a información de absorción de luz da substancia obxectivo. Polo tanto, dentro do rango do espectro do infravermello próximo de 600 a 950 nm, os principais compoñentes do tecido humano da punta dos dedos con capacidade de absorción de luz inclúen auga no sangue, O2Hb (hemoglobina osixenada), RHb (hemoglobina reducida) e melanina da pel periférica e outros tecidos.
Polo tanto, podemos obter a información efectiva da concentración do compoñente a medir no tecido mediante a análise dos datos do espectro de emisión. Entón, cando temos as concentracións de O2Hb e RHb, coñecemos a saturación de osíxeno.Saturación de osíxeno SpO2é a porcentaxe do volume de hemoglobina osixenada unida ao osíxeno (HbO2) no sangue como porcentaxe da hemoglobina de unión total (Hb), a concentración do pulso de osíxeno no sangue, entón por que se chama oxímetro de pulso? Aquí hai un novo concepto: onda de pulso de volume de fluxo sanguíneo. Durante cada ciclo cardíaco, a contracción do corazón fai que a presión arterial aumente nos vasos sanguíneos da raíz aórtica, o que dilata a parede dos vasos sanguíneos. Pola contra, a diástole do corazón fai caer a presión arterial nos vasos sanguíneos da raíz aórtica, o que fai que a parede dos vasos sanguíneos se contraiga. Coa repetición continua do ciclo cardíaco, o cambio constante da presión arterial nos vasos sanguíneos da raíz aórtica transmitirase aos vasos augas abaixo conectados con ela e mesmo a todo o sistema arterial, formando así a expansión e contracción continuas do parede vascular arterial enteira. É dicir, o latexo periódico do corazón crea ondas de pulso na aorta que se ondulan cara adiante ao longo das paredes dos vasos sanguíneos en todo o sistema arterial. Cada vez que o corazón se expande e contrae, un cambio de presión no sistema arterial produce unha onda de pulso periódica. Isto é o que chamamos onda de pulso. A onda de pulso pode reflectir moita información fisiolóxica como o corazón, a presión arterial e o fluxo sanguíneo, o que pode proporcionar información importante para a detección non invasiva de parámetros físicos específicos do corpo humano.
En medicina, a onda de pulso adoita dividirse en dous tipos de onda de pulso de presión e onda de pulso de volume. A onda de pulso de presión representa principalmente a transmisión da presión arterial, mentres que a onda de pulso de volume representa cambios periódicos no fluxo sanguíneo. En comparación coa onda de pulso de presión, a onda de pulso volumétrica contén información cardiovascular máis importante, como os vasos sanguíneos humanos e o fluxo sanguíneo. A detección non invasiva da onda de pulso de volume de fluxo sanguíneo típico pódese conseguir mediante o trazado de ondas de pulso volumétrica fotoeléctrica. Unha onda de luz específica utilízase para iluminar a parte da medición do corpo e o feixe chega ao sensor fotoeléctrico despois da reflexión ou transmisión. O feixe recibido levará a información característica efectiva da onda de pulso volumétrica. Debido a que o volume sanguíneo cambia periódicamente coa expansión e contracción do corazón, cando a diástole cardíaca, o volume sanguíneo é o menor, a absorción sanguínea da luz, o sensor detectou a intensidade máxima da luz; Cando o corazón se contrae, o volume é máximo e a intensidade luminosa detectada polo sensor é mínima. Na detección non invasiva das puntas dos dedos con ondas de pulso de volume de fluxo sanguíneo como datos de medición directa, a selección do lugar de medición espectral debe seguir os seguintes principios
1. As veas dos vasos sanguíneos deben ser máis abundantes e debe mellorarse a proporción de información efectiva como a hemoglobina e a ICG na información total do material do espectro.
2. Ten características obvias de cambio de volume de fluxo sanguíneo para recoller eficazmente o sinal de onda de pulso de volume
3. Para obter o espectro humano cunha boa repetibilidade e estabilidade, as características do tecido vense menos afectadas polas diferenzas individuais.
4. É doado realizar a detección espectral e fácil de ser aceptado polo suxeito, para evitar os factores de interferencia como a frecuencia cardíaca rápida e o movemento da posición de medición causados pola emoción do estrés.
Diagrama esquemático da distribución dos vasos sanguíneos na palma da palma humana A posición do brazo dificilmente pode detectar a onda de pulso, polo que non é adecuada para a detección da onda de pulso de volume de fluxo sanguíneo; O pulso está preto da arteria radial, o sinal de onda de pulso de presión é forte, a pel é fácil de producir vibración mecánica, pode levar ao sinal de detección ademais da onda de pulso de volume tamén leva a información do pulso de reflexión da pel, é difícil de precisar. caracterizar as características do cambio de volume sanguíneo, non é adecuado para a posición de medición; Aínda que a palma da palma é un dos lugares máis comúns de extracción de sangue clínica, o seu óso é máis groso que o do dedo e a amplitude da onda de pulso do volume da palma recollida pola reflexión difusa é menor. A figura 2-5 mostra a distribución dos vasos sanguíneos na palma da man. Observando a figura, pódese ver que hai abundantes redes capilares na parte frontal do dedo, que poden reflectir eficazmente o contido de hemoglobina no corpo humano. Ademais, esta posición ten características obvias de cambio de volume do fluxo sanguíneo, e é a posición ideal para medir a onda de pulso de volume. Os tecidos musculares e óseos dos dedos son relativamente delgados, polo que a influencia da información de interferencia de fondo é relativamente pequena. Ademais, a punta do dedo é fácil de medir e o suxeito non ten carga psicolóxica, o que é propicio para obter un sinal espectral estable de alta relación sinal a ruído. O dedo humano está formado por óso, unha, pel, tecido, sangue venoso e sangue arterial. No proceso de interacción coa luz, o volume sanguíneo na arteria periférica do dedo cambia co latexo do corazón, o que provoca un cambio na medición do camiño óptico. Mentres que os outros compoñentes son constantes en todo o proceso de luz.
Cando se aplica unha determinada lonxitude de onda de luz á epiderme da punta do dedo, o dedo pode considerarse como unha mestura, que inclúe dúas partes: materia estática (o camiño óptico é constante) e materia dinámica (o camiño óptico cambia co volume da luz). material). Cando a luz é absorbida polo tecido da punta do dedo, a luz transmitida é recibida por un fotodetector. A intensidade da luz transmitida recollida polo sensor é obviamente atenuada debido á absorbabilidade de varios compoñentes do tecido dos dedos humanos. Segundo esta característica, establécese o modelo equivalente de absorción da luz dos dedos.
Persoa idónea:
Pulsioxímetro de dedoé axeitado para persoas de todas as idades, incluíndo nenos, adultos, anciáns, pacientes con enfermidade coronaria, hipertensión, hiperlipidemia, trombose cerebral e outras enfermidades vasculares e pacientes con asma, bronquite, bronquite crónica, enfermidade cardíaca pulmonar e outras enfermidades respiratorias.
Hora de publicación: 17-Xun-2022
