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 de 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 ciclo cardíaco. 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 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
