Pulsoximetria Digitala

CUPRINS

INTRODUCERE ……………………………………………………………………………………………………3

ANALIZA DISPOZITIVELOR DE DETERMINARE A NIVELULUI DE

SATURATIE DE OXIGEN IN SINGE………………………………………………3

Noțiuni generale……………………………………………………………………………………

Proprietatile fizice folosite in pulsoximetrie………………………………….

1.3 Rolul saturatiei oxigenului in singe…………………………………………..

1.4 Studierea si modul de functionarea a dispozitivului …………………………

1.5. Importanța pulsoximetriei……………………………………………………

ALEGEREA COMPONENTELOR SI PROIECTAREA PULSOXIMETRULUI

2.1 Proiectarea și schema bloc a dispozitivului ……………………………………

2.2 Materialele neceseare ……………………………………………………

2.3 Etapele constructiei dispozitivului

3. ANALIZA REZULTATELOR, TESTAREA DATELOR EXPERIMENTALE SI

SOFTUL…………………………………………………………………………………………………………..

4. COMPARTIMENTUL ORGANIZAȚIONAL ECONOMIC AL

PROIECTULUI…………………………………………………………………………………………………

4.1. Scopul și descrierea generală al proiectului……………………………………………….

4.2. Planul calendaristic al proiectului…………………………………………………………….

5.CONCLUZIA……………………………………………………………………………………………………

6.BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………………………………

7.ANEXE…………………………………………………………………………………………………………….

Pulsoximetrul face parte din noua generatie de aparate medicale destinate monitorizarii continue a pacientului in momente de urgenta si nu numai. Semnele vitale ale omului dau o perspectiva clara a starii sale, masurarea directa a saturatiei oxigenului din sange, fara sa trebuiasca sa recoltezi o monstra si sa o analizezi, ofera un avantaj enorm. Multe modele au si optiunea afisarii pulsului precum si alte capabilitati. Datorita faptului ca este portabil si functioneaza pe baterii poate fi transportat in situatii de urgenta sau poate fi folosit acasa pentru monitorizare personala. Pulsoximetrele au ajuns sa fie foarte populare datorita avantajelor pe care le ofera.

Procentul de hemoglobină oxidată (HbO2) din totalul hemoglobinei din sânge care reprezintă concentrația oxigenului din sânge și dă relații importante asupra funcționării aparatului respirator. Acest parametru poate fi determinat chimic prin analizarea unei mostre sangvine obtinută prin puncție (metoda invazivă) ,dar aceasta metoda este de lunga durata iar pentru a usura si a economisi timp prezint acest dispozitiv care reprezinta o alta metoda care dureaza nu mai mult de 5 minute si este o metoda neinvaziva care consta intr-un aproximat fotoelectric în lumină infraroșie la nivelul patului unghial prin Pulsoximetrie Digitala.

Pulsoximetria Digitala in repaus da informații privind capacitatea pulmonului de a asigura organismului o cantitate de oxigen de ajuns, în absența efortului (SaO2=94 – 98%). Scăderea acestui parametru desemnează o insuficiență respiratorie( SaO2sub 94%).Uneori, chiar dacă oxigenul din sânge este într-o concentrație normală în repaus, este necesară efectuarea unui test de efort , pentru a vedea dacă în condiții de creștere a necesarului de oxigen, plămânii pot furniza surplusul solicitat. În cazul scăderii saturației în oxigen după efort progresiv și dozat sub 92% ne aflăm în fața unei insuficiențe respiratorii latente (declanșate doar de efort).

Acesta este un aparat modern si necesar care ne ajuta sa gasim metode la depistarea diverselor afecțiuni pulmonare manifeste sau latente și poate aprecia gravitatea lor : astmul bronșic de efort, BPOC, fibroze pulmonare difuze, alveolite alergice extriseci, pneumonii severe, pleurezii masive, etc. Poate, de asemenea, monitoriza evoluția sub tratament a bolilor pulmonare, eminențele de acutizare, nevoia de oxigenoterapie de lunga durată și eficiența ei, supravegherea sindromului de apnee în somn, etc.

1. ANALIZA DISPOZITIVELOR DE DETERMINARE A NIVELULUI DE

SATURATIE DE OXIGEN IN SINGE

1.1 Notiuni generale

Pulsoximetrul este un dispozitiv medical care vizualizeaza concentratia de O2 (O2 in sange este legat de hemoglobina si numai o mica parte dizolvat in plasma).

Principiul de functionare a pulsoximetrului se bazeaza pe spectrofotometrie si legea lui Bees, masurand modificarile de absorbtie a luminii de catre doua forme de hemoglobina: oxigenata si redusa.La pulsoximetrie sunt utilizate doua surse de lumina: o sursa invizibila in spectrul infrarosu si o sursa in spectrul vizibil, cu lungimea de unda pentru lumina rosie. Sursa de lumina si senzorul sunt montate intr-un cuplu ce se ataseaza la pulpa degetului sau lobul urechii. Cum absorbtia de fond a radiatiei de catre sangele venos, tesutul subcutanat si piele sunt practic constante, singura variabila este cantitatea de Hb (unda pulsatorie) din patul vascular.Masurarea saturatiei se face in varful undei pulsatile pentru a izola semnalul arterial.

Pentru eliminarea efectelor produse de sangele venos sau alte tesuturi, sunt masurate diferentele de absorbtie date de pulsul arterial fata de cele doua surse de lumina utilizate. Microprocesorul ce prelucreaza lumina receptionata de senzor o exprima in procente fata de o valoare presilita obtinuta prin determinari facute pe un lot de indivizi sanatosi.

Valorile SaO2 cuprinse intre 94-l00%, reflecta o saturatie optima a Hb in O2, valorile de 93-88% definesc hipoxemia usoara, cele de 88-83% hipoxemia medie, iar cele mai mici de 83% hipoxemia grava. Se considera de diversi autori ca scaderea SaO2 sub 93% trebuie sa fie urmata prompt de masuri compensatorii.

Pulsoximetria poate fi perturbata in anumite conditii: prezenta in sange a unor coloranti (albastru de metilen, verde indo-cianina), existenta de hemoglobine anormale, surse de radiatii electromagnetice in vecinatate, absenta pulsului periferic, congestie venoasa prin utilizarea repetata a garoului.

Pulsoximetria este considerata de multi autori ca fiind cea mai sensibila tehnica de monitorizare, oferind informatii atat despre SaO2, cat si asupra starii circulatiei periferice, iar timpul de latenta relatimic – 8 secunde, alarmeaza echipa anestezica asupra modificarilor hemodinamice .

Proprietatile fizice folosite in pulsoximetrie

Pentru a fi determinata saturatia de oxigen pulsoximetrul are nevoie de lumina. Aceaste raze sunt emise de doua surse de lumina care trecind prin deget( in cazul nostru) ajunge la fotodetector unde la rindul lui el analizeaza shi calculeaza procentajul de saturatie a hemoglobinei(Figura ).

Figura Sursa si detectorul de lumina a pulsoximetrului

Proprietatea fizica Nr.1

Legea lui Beer : Suma de lumina absorbita este proportionala cu concentratia substantei absorbante de lumina.

Hemoglobina (Hb) absoarbe lumina. Cantitatea de lumină absorbită este proporțională cu concentrația de Hb în vasul de sânge. În diagrama de mai jos (Figura…), vasele de sange din ambele degete au același diametru. Cu toate acestea, un singur vas sanguin are o concentrație scăzută de Hb (adică număr redus de Hb în fiecare unitate de volum de sânge) și celălalt vas de sânge are o concentrație ridicată Hb (adică număr ridicat de Hb în fiecare unitate de volum de sânge).

Figura Diagrama de diferentiere a absorbtiei scazute si cea ridicata

Proprietatea fizica Nr.2

Legea lui Lambert

Suma de lumina absorbita este proportionala cu lungimea directiei luminii.

Daca ne uitam in diagrama de mai jos ambele artere au aceiasi concentratie( acelasi numar de Hb pe unitatea de suprafata), cu toate acestea artera din dreapta este mai mare decit cea din stinga.

Figura …

Lumina emisă de sursa trebuie să călătorească prin artera . Lumina călătorește o cale mai scurtă în artera îngusta și călătorește printr-o cale mai lungă în artera larga ( caile sunt afișate cu linii verzi Figura ) . Deci concentrația Hb este aceeași în ambele artere ,lumina întâlnește mai multa Hb în artera cea mare (dreapta) , deoarece se deplaseaza pe o cale mai lungă . Prin urmare , cu cit lumina mai mult calatoreste cu atita este mai mult absorbita . Această proprietate este descris într-o lege in fizica numit " Legea lui Lambert " .

Figura Diagrama marimilor de lungime a luminii

Proprietatea fizica Nr.3

Hemoglobina oxigenata (oxihemoglobina) absoarbe mai multă lumină în infraroșu decât lumina roșie iar carboxihemoglobina absoarbe lumina roșie mai mult de cit lumina infrarosie (acest lucru este explicat de mai jos)

Am văzut cum concentrația și calea luminii afectează absorbanța luminii. În plus față de acestea, pulsoximetrul face uz de o altă proprietate importantă de calcul a saturația de oxigen. Hemoglobina oxi și dezoxi hemoglobinei absoarbe lumina de diferite lungimi de unda intr-un mod specific. Înainte de a merge mai departe, trebuie să ne amintim ce este lungime de undă.

Toata lumina este compusă din unde.Distanța dintre "vârfurile" undelor este egală cu lungimea de undă.

Fig. 222 Lungimi de unda

Lungimile undei de lumina sunt foarte scurte, iar unitatea de măsură este nanometri (nm) (1 metru = 1000000000 nanometri). De exemplu in Fig.222( ), valul de pe partea stângă are o lungime de undă de 650 nm și unda de pe partea dreapta are o lungime de undă mai mare de 950 nm.

Un grafic de absorbtie de oxi hemoglobinei la diferite lungimi de undă va arata astfel Fig.333(). Acesta arată că oxi Hb nu absoarbe aceeași cantitate de lumină la diferite lungimi de unda.

Fig.333 Diferența de absorbție a lumiinii de diferite unde a Oxihemoglobinei

Iar in graficul de mai jos e ilustrat deja diferența de absorbție a luminii de diferite unde a carbohemoglobinei.

Fig.444 Diferența de absorbție a lumiinii de diferite unde a dezoxihemoglobinei

Acum putem sa vedem graficul absorbție de oxi Hb și graficul de absorbție a carbo Hb împreună pentru a le putea compara.

Fig. 555 Absorbiția luminii de carbo Hb si Oxi hb la diferite lungimi de unde

1.2 Rolul saturatiei oxigenului in singe

Oxigenul este cel mai important dintre toate elementele chimice. În natură se găsește: în aer în proporție de 20%, 89% în apă, aproape în toate mineralele, ceea ce reprezintă aproximativ 50% din masa globului pământesc. Mai este important pentru rolul deosebit pe care îl are în respirație și prin participarea sa la diverse fenomene din natură.

Respirația este sursa vieții pe pământ. Suntem în viață, cât timp respirăm. Când respirația se oprește, după un anumit interval de timp, încetează și viața. Este foarte important să respirăm corect, pentru a avea control asupra sănătății și calității vieții noastre.

În timpul inspirației, în mod normal, un om obișnuit aspiră aprovimativ 500 – 800 cmc aer, necesarul crescând în funcție de efortul depus.

Oxigenul pătrunde zilnic în organism împreună cu apa, proteinele, grăsimile și glucidele. Oxigenul ajuns în sânge se leagă de hemoglobină în plămâni și formează oxihemoglobina, care pătrunde în capilarele țesuturilor unde se disociază ușor în oxigen molecular și hemoglobină. Celulele se servesc de oxigenul adus de sânge pentru a furniza prin oxidare energia necesară lor, dar mai produc și deseuri (dioxid de carbon, apa) care sunt, la rândul lor, eliminate.

Hemoglobina are capacitatea de a absorbi oxigenul atunci când acesta se găsește în cantități relativ mari în atmosferă.

Cantitatea maximă de oxigen din sânge depinde de cantitatea de hemoglobină pe care o conține. Există o legatură dintre cantitatea de oxigen ce ajunge efectiv în celulă și gradul de sănătate al organismului. Oxigenul este un combustibil propice realizării metabolismului celular eficient. Apariția unei deficiențe de oxigen în sânge (ce îl va transporta apoi la organe, țesuturi, celule) reprezintă punctul de plecare către pierderea imunității și implicit scăderea rezistenței la bacterii, viruși, diverși paraziți ce înfloresc în mediul anaerob (lipsit de oxigen). Aceasta duce la începutul multor probleme grave de sănătate precum cancer, leucemie, activarea virusului SIDA, probleme ale sistemului nervos și inimii, etc. Pentru ca aceste probleme să nu apară este nevoie ca:

– celula să fie într-o bună stare de sănătate pentru a fi capabilă să absoarbă oxigenul și să-l folosească în mod corespunzător;

– hrana să fie corespunzătoare, cu nutrienți care să se asimileze cât mai bine la nivelul membranei, citoplasmei și nucleului. Cercetătorii au descoperit că organismul are nevoie de acizi grași esențiali polinesaturați de tip omega 3 și omega 6, într-o proporție cuprinsă între 1:1 și 2,5:1, în jur de 3-4 grame zilnic.

Insuficiența oxigenului din organism produce:

– Dureri de cap care pot apărea datorită lipsei de oxigen la nivelul creierului;

– Stare de oboseală continuă, lipsa de dispoziție, de forță, randament scazut;

– Lipsa de concentrare și oboseală psihică sunt primele semne ale unei oxigenări deficitare.

– Probleme legate de insomnie.

– Sensibilitate ridicată la diferențe de temperatură și climat.

– Predispoziție pentru contractarea infecțiilor.

– Durere.

– Probleme de circulație (senzație de frig), mai ales în brațe și picioare.

– Proasta irigare a inimii (angina pectorală);

– Și multe alte probleme ce își au originea în lipsa de Oxigen, deci a energiei;

Reacția organismului la insuficiența de oxigen.

Dacă în aer conținutul de oxigen este mic, se micșorează și cantitatatea de oxigen din sânge, scăzând imunitatea organismului la anumite infecții.

Scăderea conținutului de oxigen din aer până la 16 – 18%, nu influențează direct activitatea vitală, dacă aceasta coboară până la 14% organismul începe să simtă consecințele. Micșorarea concentrației în oxigen din aer până la 9% este periculoasă pentru viață.

Reacția organismului la excesul de oxigen.

În condiții de stres oxidant, țesuturile se îmbogățesc cu oxigen, nu mai funcționează sistemul fermentativ de apărare a organismului și oxigenul își manifestă acțiunea toxică.

În concentrații mari, la o presiune normală și la o inhalare de lungă durată (în amestecul de gaze oxigenul se găsește în procent de 70%) oxigenul are acțiune toxică, conducând la lezarea organelor respiratorii, mai ales a plămânilor , până la apariția inflamațiilor. La respirația oxigenului la presiune înaltă, apar tulburări ale sistemului nervos central și a scoarței emisferelor mari.

Sportul și o alimentație corectă fac ca organismul să fie oxigenat în mod corespunzător, deci să fie sănătos.

Sportul și oxigenarea organismului.

Acordă măcar jumătate de oră pe zi sportului. Fie faci un program de exerciții fizice dimineața, fie alegi să te plimbi seara sau să alergi timp de o jumătate de oră. Sportul îți pune sângele în mișcare, îl oxigenează oferind întregului organism sursa de oxigen, îl revogorează, îl menține tânăr și ajută la secreția unor hormoni care luptă cu succes împotriva oboselii, de asemenea sportul deschide capilare din anumite zone musculare care în viața sedentară se închid apoi dispar urmând să ducă la atrofia țesutului irigat de ele, cum se întâmplă în cazul durerilor de ceafă și umeri în cazul celor care lucrează la birou, la aceste dureri particpând muschii care se atrofiază prin lipsa de mișcare.

Alimentația.

Ceea ce mâncăm ne asigură sursa primară de energie, astfel că în cazul persoanelor obosite regimul alimentar trebuie să fie unul bogat în alimente energizante. O ceașcă de cafea dimineața, fructele, legumele consumate zilnic vor aduce un plus de energie ce va fi resimțit încă din prima săptămână de schimbare a regimului alimentar. Evitați mâncărurile grele, prăjiturile, cremele grase, frișca, torturile, mezelurile, mâncărurile prăjite sau cele de la fast-food.

Ozonul

Ozonul este o formă alotropică a oxigenului și are funcții de stimulare a organismului uman:

– mărește rezistența corpului la acțiunea substanțelor toxice;

– îmbunătățește imunitatea biologică;

– mărește activitatea plămânilor;

– normalizează tensiunea arterială;

Acțiunea ozonului este foarte eficientă la dezinfectarea apei, numită și ozonizare. În concentrații mari, ozonul are influență iritantă asupra organelor respiratorii, bronhiilor și plămânilor. Deficitul în organism de vitamina E mărește acțiunea toxică a ozonului. Limita admisibilă de ozon în aer este de 0,5 mg/m3.

1.2 Studierea dispozitivului si modul de funcionare.

Scurt Istoric

Istoria pulsoximetriei apare în 1874, atunci când Virordt a constatat că fluxul de lumină roșie care trece prin deget a slăbit după aplicarea unui garou. In anii ’30-‘60 ai secolului nostru,sau produs mai multe încercări de a crea un dispozitiv pentru detectarea rapida a hipoxemie, dar dispozitivele au fost voluminoase și incomode, și circuitele electronice nu existau (microprocesoarele au apărut mult mai târziu), lungimile de undă de lumină corespunzătoare obținute cu ajutorul filtrelor instalate în senzor, și decalibrarea au fost prea complicate pentru munca de zi cu zi.

În 1972 Takuo Aoyagi , inginer la NIHON Kohden , care a studiat metoda non-invaziva de masurare a debitului cardiac, a constatat că absorbția fluctuațiilor ușoare cauzate de pulsația arteriolelor, este posibil să se calculeze oxigenarea sângelui arterial. Curând a fost lansat și primul pulsoximetrul (modelul OLV-5100). Acest dispozitiv nu are nevoie de calibrare, ci de o sursă de lumină în care este folosit un sistem de filtre. Scott Wilbur a folosit primul monitor de calibrare și de prelucrare a datelor cu microprocesor si a patentat propria algoritm de calcul saturație. Combinând principiul T. Aoyagi și tehnologii semiconductoare a permis lui S. Wilbur sa creeze prima probă a pulsoximetrului modern.

Fig.666 Primul pulsoximetru construit de Takuo Aoyagi

Modul de funcționare

Hemoglobină, care este legată de oxigen (oxihemoglobina), are o culoare roșu aprinsă. Hemoglobina care nu este legată de oxigen (carbohemoglobina) are o culoare rosu inchisă. Prin urmare singele arterial (oxihemoglobina) are culoarea roșu aprins, iar single venos (carbohemoglobina) este de culoare roșu inchis. Oximetrul se bazează pe posibilitatea hemoglobinei legata de oxigen HbO2 care absoarbe mai multa lumină în infraroșu(absorbtia maxima 940nm) și hemoglobina carboxigenata care absorbe mai multa lumina rosie (absorbție maximă la 660 nm).

http://spblogos.ru/auxpage_oximetry/

În pulsoximetrie se utilizează două surse de lumina (Fig.( ) (cu o lungime de undă de 660 nm și 940 nm) și un fotodetector care lucreaza in aceste lungimi de undă. Intensitatea luminei măsurate prin fotodetector depind de mai mulți factori, dintre care majoritatea sunt constante.

Pulsoximetru calculeaza continuu diferența dintre semnalul de absorbție în regiunea roșie și infraroșu al spectrului și se bazează pe o formula folosind Legea Beer-Lambert care in final calculează valoarea de saturație..

Fig. 555

Nivelurile detectate de pulsoximetru

Si pentru a intelege mai bine ceia ce am scris mai sus vom arata mai jos in grafic.

Oxi Hb absoarbe mai multă lumină în infraroșu decât lumina roșie

Carbo Hb absoarbe mai multă lumină roșie decât lumina infrarosie

Pulsoximetrul calculeaza saturația de oxigen prin compararea cât de multă lumină roșie și infrarosie este absorbită de sânge ,în funcție de cantitățile de oxi Hb și carbo Hb prezente ,dupa care se ia raportul dintre cantitatea de lumină roșie absorbită în comparație cu cantitatea de lumină infraroșie.

Acest process este aratat in diagram de mai jos.

Fig. 5555 Raportul dintre lumina roșie fata de lumina infraroșie absorbita

Folosind acest raport putem sa calculam nivelul de hemoglobina saturata.

Metodele de lucru a pulsoximetrului

Pulsoximetru de obicei se poate face în două metode:

1. transmisie

2. reflexie

În transmisie, lumina este strabatuta prin țesut cu ajutorul unor LED-uri și este detectat la celălalt capăt, utilizând un fotodetector. Iar prin reflexive pulsoximetru folosește un fototodetector amplasat pe aceeași parte cu LED-urile pentru a detecta lumina reflectată de țesut.

Avantajele pulsoximetrului prin transmisie este ca precizia de masurare este mai mare decit pulsoximetrului prin reflexive, insa metoda de reflexive poate fi montata la orice parte a corpului pentru ca fotodetectorul poate fi instalat pe aceiasi parte unde se amplaseaza si LED-urile.

Fig.777 Metodele de apicare a pulsoximetrului(transmisie si reflexie)

Modul de aplicarea a pulsoximetrului

Figura 1.2 Fixarea corecta a degetului in pulsoximetru

[http://www.homecaremag.com/senior-care-products/abcs-pulse-oximetry][2]

Figura 1.3 Moduri de amplasare a pulsoximetrului

[http://www.nda.ox.ac.uk/wfsa/html/u11/u1104_01.htm][3]

Cablul Sensorului oximetrului cind nu este folosit poate fi rebobinat pentru pastrare sau in deplasare, dar nu prea strins pentru a nu deteriora cablul inauntru.Linzele sensorilor trebuie sa fie mereu curate pentru a mari precizia pulsoximetrului,Folositi un tampon inmuiat in apa cu sapun sau in alcool,pentru a inlatura atent praful, muradria sau singele de pe sensor.

Cum apare desaturatia oxigenului

Factorii care pot contribui la aparitia rezultatelor gresite:

1. Lumina – lumina foarte luminoasa(lumina in sala de operatie sau lumina zilei) indreptata

deodata la sensor.

2. Ploaia – Miscarea poate fi cauza greutatilor de masurare

3. Puls marit–oxiometrul recunoaste doar circulatia de singe in puls.Cind presiunea arteriala

este mica pulsul se slabeshte ceia ce aduce la gresheli de masurare a

pulsoxiometrului.

4. Otravire cu monoxid de carbon – poate duce gresit la marirea saturatiei.Monoxidul de

carbon foarte bine intra in contac cu hemoglobina

inpingind oxigenul din singe

Legea lui Lambert-Beer

Luam în considerare legile care permit a determina dependența intensității luminii asupra concentrației materialului absorbant.

Absorbția luminii se manifestă în slăbirea fluxului luminos după ce trece prin obiectul testat, și concentrația substantei care ete mai mare.Conform legii lui Lambert – Beer, intensitatea luminii care trece prin stratul de absorbție a materialelor de grosimea l, este egal cu:

unde :

Io – intensitatea luminii incidente,

C – concentrația materialului absorbant (în mol / l)

ε – coeficientul de absorbție ε- molar (l / mol cm *)

În cazul legii de lumină monocromatică poate fi exprimat:

Pentru a determina concentrația substanței în soluția poat fi utilizați următoarele metode:

1). Dacă se cunoaște coeficientul de extincție molară la această lungime de undă de lumină monocromatică el (de preferință într-una dintre maxime de absorbție primară), apoi, cunoscând grosimea stratului absorbant al celulei (lungime căii optice l), care este peste tot notata cu peretele său lateral, se poate calcula concentrația testului dupa formula:

C = D / e × l

Pentru multe substanțe e l este bine cunoscute dupa valorile din tabele. Cu toate acestea, atunci când se utilizează o valoare-cunoscuta ‘el’ ar trebui să încerce să reproducă cu exactitate condițiile în care acesta a fost definit.

2). Dacă este posibil să se prepare o soluție standard cu o concentrație cunoscută de substanță (cSt) (prelevarea unei mostre de exact), putem determina concentrația substanței în soluția de testat (Cx), neștiind ‘el.

3). Metoda grafică bazată pe construirea curbei de calibrare în coordonatele D și C. Pentru a construi curba de calibrare seria de absorbție a soluțiilor de substanță cu o concentrație cunoscută. Graficul rezultat este de obicei o linie dreaptă, panta (TGA) este egal el × l (pentru l = 1 cm TGA = el). Măsurând soluție D poate fi curba de calibrare pentru a determina concentrația substanței.

Determinarea cantitativă a substanțelor prin măsurarea spectrelor de absorbție poate fi efectuată dacă sunt îndeplinite următoarele cerințe:

1) măsurarea fasciculul de lumină este monocromatica

2) molecule absorbante sunt distribuite în intregul volum unifor

3) măsurarea intensității fasciculului luminos și durata de viață a moleculelor care absorb într-o stare excitată astfel încât concentrația neexcitat (capabile să absoarbă lumina) moleculelor nu se modifică în timpul măsurării;

6) măsurarea fasciculul de lumină nu trebuie sa produca transformări fotochimice de molecule absorbante.

Metoda de calcul a procentajului de oxygen

În mod normal, sangele oxigenat este alipit de hemoglobin in 98-99% iar celelalte 1-2% se afla in plazma.Pentru a calcula procentajul de O2 se determina raportul procentual dintre continutul actual de O2 al hemoglobinei si capacitatea maxima de transport a Hb.SO2 este o masura a relației dintre O2 si hemoglobina si nu indica conținutul in O2 al singelui arterial.

Cantitatea maxima de O2 care se poate lega de Hb este denumit capacitate de O2.

Formula de calcul a saturație oxigenului

Pentru ca conținutul de MetHb si COHb este foarte scazut formula poate fi simplificată pina la.

Mai mult decit atit ,spectrul fundamental pentru caracteristica singelui poate fi utilizat in diverse metode pentru masurarea si inregistrarea oxigenului saturat.Pentru masurarea procentajului de oxygen in singe se sumeaza procentul de intensitate a T rosu si T Infraroșu ca lumina de transport si D ca concentrare optica ca in ecuația de mai jos.

Procentajul de saturație a singelui

Unde Droșu=concentratia optica de lumina rosie si Dinfrarosu concentrația optica a luminii infraroșii

Deci prin combinarea acestor doua ecuații obținem aceasta formula.

1.5 Importanța pulsoximetriei

Odata ce un pacient începe a pierde oxigen, un medic are mai puțin de trei minute pentru a preveni riscul de leziuni ale creierului, insuficienta cardiaca si deces.

Un corp sănătos nu trebuie să scadă sub 95% saturație de oxigen, iar oximetria poate detecta schimbari la fel de mici ca 1%. Pina au fost inventate oximetrele, clinicienii cu experiență observau doar semne de hipoxie (foame de oxigen), cind pielea lor a început sa dea pigment albastru,cind saturatia de oxigen ajungea la un nivel critic sub 85%.

Introdus în 1985, puls-oximetrele au fost adoptate rapid de anesteziști ca standard universal de ingrijire in secțiile de operare, de urgență, de recuperare și unitățile neonatale și toate secțiile (în special în secții de pediatrie). Oximetrele sunt utilizate în tratamentul pneumoniei; ele pot fi folosite pentru a preveni orbirea neonatală – ele sunt componenta cheie a Chirurgiei.

În majoritatea țărilor cu venituri mari în cazul în care pulsoximetria este la nivel obligatoriu, anestezia a devenit foarte sigur: rata de mortalitate atribuite direct anesteziei sunt de obicei mai puțin de 1 din 50.000 de proceduri. În țările cu venituri mici, rata este de multe ori de cel puțin zece ori mai mare decât aceasta, și poate fi de până la 1000 de ori mai mare.

Actualizat la cel mai înalt nivel de recomandare a Standartelor Internaționale din 2010 in practica sigură de anestezie, dezvoltat si aprobat de Federația Mondială a Societăților de anesteziologie, puls oximetria este, în esență obligatoriu – și foarte periculos în țările sărace.Cu o combinație de măsurare a saturație neinvaziv si simplu, pulsoximetrie a devenit o metodă importantă de monitorizare pentru perfuzie periferica si de oxigen . Indicații pentru pulsoximetrie este, practic, la fiecare anestezie în special la pacienții vârstnici și la pacienții cu – un plămân , obezitate , astm și emfizem . Pulsoximetria -a dovedit valoarea în transportul de pacienți de urgență . Precizia de răspuns a puls-oximetrelor în prezent se situează între 2-3 % , cu saturații de oxigen între 80-100 % . Abaterile crește la saturații de oxigen mai mici . Pulsoximetria va fi în curând considerate ca standard de monitorizare minim la nivel mondial , împreună cu ECG , presiunea arterială , pulsul și monitorizarea respiratorica .

ALEGEREA COMPONENTELOR SI PROIECTAREA DISPOZITIVULUI

2.2.1 Schema bloc a dispozitivului

Fig.2.2.1 Schema fizica a dispozitivului

pentru determinarea saturatie de

oxigen in singe.

Fig. 2.2.2

Schema simbolică a dispozitivului

pentru determinarea saturatie de

oxigen in singe.

In Fig. este arata circuitul electric a dispozitivului nostru , care este alcatuit din doua parti principale

1. Senzorul SpO2 (alcatuit din 2 LED-uri si un fotodetector)

2. Amplificator

Fig.333

Circuitul electronic a senzorului

folosit in pulsoximetru

Circuitul electronic a sensorului folosit in pulsoxmetru care este alcatuit din:

1. LED de culoare roșie

2. LED de culoare infraroșie

3. o fotodioda

Proiectarea dispozitivului

Pentru crearea dispozitivului a fost puse urmatoarele obective:

1) Cheltuieli minime de producție.

2) Acțiune rapidă a dispozitivului.

3) Consum minim de energie.

4) Afișarea la display conetrația de SpO2 in singe(hemoglobina).

5) Stabilitatea si o durată de viața mare a senzorului sub acțiunea a diferitor factori.

Dezvoltarea proiectului Pulsoximetrului.

Așa cum se arată în diagrama funcționala în figura 2.2, un pulsoximetru este format din patru unități principale: (1) un modul optic, (2) un modul de circuit care găzduiește un amplificator analogic (3)un microcontroler si 5) un calculator personal care primește date de la modulul de circuit și a proceselor, afișează, și stochează aceste date.

Fig.2.2 Diagrama blocului functional a dispozitivului de pulsoximetrie

Materialele neceseare:

Pentru a construi dispozitivul dat vom avea nevoie de urmatoarele materiale:

1. Placa de contact pentru standul experimental

2. Rezistențe 2.5MΩ

3. Amplificator operational MCP

4. Cablu intercom

5. 1 LED roșu

6. 1 LED infraroșu

7. 1 fotodioda

8. Capacitor ceramic

9. Calculator si cablu usb

10. Cleste pentru seonzor

1.Placa de contact sau circuit imprimant

Un circuit imprimat sau cablaj imprimat, (prescurtat PCB, din engleză Printed Circuit Board), este o placă cu cablaj imprimat care are rolul de a susține mecanic și de a conecta electric un ansamblu de componente electrice și electronice, pentru a realiza un produs final funcțional, (care poate fi: un simplu variator de luminozitate a unui bec, o antenă realizată pe cablaj, sau echipamente mult mai complicate precum calculatoare și echipamente de comunicații radio).

Generalități

O placă de contact este realizată dintr-un strat izolator, de grosime care poate varia de la câteva zecimi de mm până la ordinul câtorva mm, pe care se află o folie de cupru (simplu strat) sau două (dublu strat). Stratul izolator are în general grosimea de 1,6 mm, dar această valoare nu reprezintă un standard, deoarece depinde de foarte mulți factori, în general mecanici și tehnologici. Uzual ca izolator se folosește materialul cunoscut sub numele de FR4.

Circuitul imprimat final se realizează prin metode foto și chimice. Un circuit imprimat poate fi cu simplă față (strat conductor), dublă față, sau multistrat. Circuitele imprimate multistrat sunt realizate prin suprapunerea succesivă a mai multor circuite dublu strat, separate între ele printr-un strat izolator, de obicei din material identic cu cel al cablajului brut. Trecerea transversală de la un strat la altul se realizează cu ajutorul vias-urilor și/sau a pinilor TH.

Vias-urile pot fi TH (cu trecere dintr-o parte în alta a cablajului), buried (stratul de început cât și cel de sfârșit sunt în interiorul cablajului), sau blind (se pleacă de pe un strat exterior și se ajunge pe un strat interior).

În prezent, proiectarea circuitelor imprimate se realizează cu instrumente software.

Materiale folosite

Materialele din care sunt fabricate circuitele imprimate: FR4, FR408, FR5.

FR4 (prescurtare de la Flame Retardant 4) este un material din fibră de sticlă din care sunt fabricate PCB-uri având grosimea de 1,6 mm sau 0,8 mm.

PCB-urile care lucrează la frecvențe ridicate sunt fabricate din materiale din plastic, cu caracteristici speciale, cum ar fi: Rogers 4000, Teflon, Duroid, Polymide. Polyimide este un material plastic cu un înalt punct de topire folosit în fabricarea circuitelor flexibile.Pentru a evita încălzirea componentelor se folosesc miezuri de aluminiu sau de cupru.

2.Rezistențe

Rezistorul este o piesă componentă din circuitele electrice și electronice a cărei principală proprietate este rezistența electrică. Rezistorul obișnuit are două terminale; conform legii lui Ohm, curentul electric care curge prin rezistor este proporțional cu tensiunea aplicată pe terminalele rezistorului (I=\frac{U}{R}). Cel mai important parametru al unui rezistor este rezistența sa electrică, exprimată în ohmi.

Rezistoarele sunt complet caracterizate prin relația între tensiunea la borne și intensitatea curentului prin element, atunci când dependența U=f(I) este liniară. Rezistoarele se pot clasifica dupa mai multe criterii.

Dupa materialul folosit, se realizează: rezistoare din metale sau aliaje metalice (fire sau benzi); rezistoare peliculare cu carbon, (pelicule depuse pe un suport izolat); rezistoare cu peliculă de metal-oxid; rezistoare cu lichid, bazate pe rezistența unui strat de lichid între două plăci metalice cufundate în lichid.

Un rezistor variabil este un rezistor a cărui rezistență electrică poate fi ajustată prin deplasarea mecanică a unui contact (cursor) electric intermediar; cel mai adesea rezistoarele de acest tip au trei terminale: capetele rezistorului (între care rezistența este maximă și constantă) și conexiunea la contactul mobil(cursor). Dacă contactul mobil nu face punct comun cu unul din capete, atunci uzual se vorbește despre "un potențiometru", care este un divizor variabil de tensiune.

În circuit, rolul rezistorului poate fi:

producerea căderii de tensiunii dorite între două puncte din circuit;

determinarea curentului dorit printr-o altă piesă a circuitului;

divizarea unei tensiuni într-un raport dat (circuit divizor de tensiune);

terminarea unei linii de transmisie(ca rezistență de sarcină).

2.Amplificator operational MCP601

Un amplificator operațional este un amplificator cuplat în curent continuu (amplificator analogic), care amplifică puternic tensiuni aplicate diferențial la două intrări și are uzual o singură ieșire. Are funcțional un punct de nul, adică este alimentat de la două tensiuni, pozitivă și negativă.

Simbolul electric.

V+: intrarea fără invertare

V−: intrarea cu invertare

Vout: ieșirea

VS+: alimentarea cu tensiune pozitivă

VS−: alimentarea cu tensiune negativă

Intrarea inversoare este notată cu semnul (-) iar cea neinversoare cu semnul (+). Aceste semne nu au nici o legătură cu polaritatea tensiunilor individuale, u+ și u-, care se pot aplica pe aceste terminale, deoarece ambele semnale pot fi, în raport cu masa, atât pozitive cât și negative. Aceste semne au în schimb legătură cu relația de fază dintre semnalele de intrare și cel de ieșire. Astfel, dacă intrarea neinversoare se leagă la masă iar pe intrarea inversoare se aplică un semnal cu variație crescătoare, la ieșire se obține un semnal cu variație descrescătoare. Din acest motiv intrarea (-) se numește inversoare. Similar, dacă intrarea inversoare este conectată la masă și se aplică un semnal cu variație crescătoare pe intrarea neinversoare, la ieșire se obține un semnal tot cu variație crescătoare. Din această cauză intrarea (+) se numește neinversoare.

Amplificarea

tensiunea de ieșire = factorul de amplificare * diferența dintre tensiunile de intrare

Cablu intercom

Tranzistor 2N3904

Tranzistorul este un dispozitiv electronic din categoria semiconductoarelor care are cel puțin trei terminale (borne sau electrozi), care fac legătura la regiuni diferite ale cristalului semiconductor. Este folosit mai ales pentru a amplifica și a comuta semnale electronice și putere electrică.

Aspectul tranzistoarelor depinde de natura aplicației pentru care sunt destinate. În 2013 încă unele tranzistori sunt ambalate individual, dar mai multe sunt găsite încorporate în circuite integrate.

Tranzistorul este componenta fundamentală a dispozitivelor electronice moderne, și este omniprezent în sistemele electronice. Ca urmare a dezvoltării sale la începutul anilor 1950, tranzistorul a revoluționat domeniul electronicii, și a deschis calea pentru echipamente electronice mai mici si mai ieftine cum ar fi aparate de radio, televizoare, telefoane mobile, calculatoare de buzunar, computere și altele.

Construcție

Tranzistorii se realizează pe un substrat semiconductor (în general siliciu, mai rar germaniu, dar nu numai). Tehnologia de realizare diferă în funcție de tipul tranzistorului dorit. De exemplu, un tranzistor de tip PNP se realizează pe un substrat de tip P, în care se creează prin diferite metode (difuzie, de exemplu) o zona de tip N, care va constitui baza tranzistorului.

Utilizare

Tranzistoarele pot fi folosite în echipamentele electronice cu componente discrete în amplificatoare de semnal (în domeniul audio, video, radio), amplificatoare de instrumentatie, oscilatoare, modulatoare si demodulatoare, filtre, surse de alimentare liniare sau în comutație sau în circuite integrate, tehnologia de astăzi permițând integrarea într-o singură capsulă a milioane de tranzistori.

5.Emitator si detector IR led

Bibliografie

СПб.: "Невский Диалект"; М.: "Издательство БИНОМ", 2000.- 301 с.: ил. Рецензент проф. В. С. Щелкунов

Автор: Шурыгин А. Мониторинг дыхания: пульсоксиметрия (ISBN: 5-7989-0163-7, 978-5-7989-0163-0)

[1] http://www.nda.ox.ac.uk/wfsa/html/u05/u05_003.htm

Fearnley SJ. Pulse Oximetry.Update in Anathesia

[2] http://www.homecaremag.com/senior-care-products/abcs-pulse-oximetry

[3] http://www.nda.ox.ac.uk/wfsa/html/u11/u1104_01.htm

[4] https://creativentechno.files.wordpress.com/2012/01/oimg_ca00183473.jpg

[5] [http://electrik.info/uploads/posts/2012-11/1351845377_6.jpg

Hill E,Stoneham MD. Practical aplications of pulse oximetri

http://wwwnda.ox.ac.uk/wfsa/html/u11/u1104_01.htm

9. Principles of pulse oximetry http://www.oximeter.org/pulseox/principles.htm