Делаем пульсоксиметр с питанием от USB на Arduino

Делаем недорогой пульсоксиметр с питанием от USB на основе платы Arduino Nano R3 с использованием OLED-дисплея.

Как работает пульсоксиметр – принцип работы и область применения аппарата

С помощью пульсоксиметра определятся содержание молекул гемоглобина, к которым присоединились молекулы кислорода (в процентах). Кровь считается насыщенной на 100% кислородом, если к каждой молекуле гемоглобина присоединены четыре молекулы кислорода, норма составляет 95-100%.

Современный пульсоксиметр содержание кислорода в гемоглобине измеряет при помощи двух источников света, которые имеют разную длину волны (красный свет и инфракрасный свет), а также фотодатчика, улавливающего световые волны, отраженные от тканей или проходящие через них. Степень поглощения света зависит от содержания кислорода в крови.

Существуют два метода проведения пульсоксиметрии:

  • Трансмиссионная – проводится анализ световой волны, пропускаемой через ткани, датчик прибора закрепляется на пальце, мочке уха или крыле носа.
  • Отраженная – проводится анализ отраженного света, датчик прибора можно установить на любой части тела.

Пульсоксиметр также измеряет пульс. Все полученные значения отображаются в цифровом виде на дисплее аппарата, некоторые модели прибора могут строить графики, имеют функцию звукового оповещения при значительном снижении содержания кислорода в крови.

Пульсоксиметрия применяется:

  • Во время анестезии, при интенсивной терапии пациентов с заболеваниями сердечно-сосудистой и дыхательной системы.
  • Для контроля за состоянием пациентов при транспортировке в самолете.
  • Для наблюдения за состоянием конечностей после проведения оперативных вмешательств на них.
  • Для контроля за состоянием младенцев, родившихся в результате тяжелых родов.
  • Для контроля физических нагрузок у спортсменов.

Область использования и принцип работы

Кислород необходим организму человека для обмена веществ в организме. Без него не происходит синтез АТФ. Вдыхаемый воздух поступает в легкие, откуда переносится по капиллярам. Средний процент насыщенности – 95-98%. Если уровень кислорода снижается до 94%, то возникает необходимость в назначении медикаментозной терапии. Неотложная медицинская помощь необходима при достижении 91%.

Методика пульсометрии подразумевает использование медицинского пульсоксиметра, оснащенного датчиком периферического типа, в котором размещается источник света. Степень поглощения кислорода зависит от уровня насыщенности гемоглобина. К каждой молекуле Hb присоединяется только четыре молекулы кислорода. В соответствии с этим критерием фоторедактор фиксирует изменения цвета крови. Разработаны также пульсоксиметры, которые используются только для измерения уровня метгемоглобина или карбоксигемоглобина – СО-оксиметр.

Читайте также:  Что такое колостомия и каогда она проводится?

Пульсоксиметр измеряет частоту пульса и сатурацию (насыщение) кислородом капиллярной крови. Аппарат записывает сокращения сердца в виде простого графика и в случае гипоксии подает тревожный сигнал. Неинвазивность и простота использования пульсоксиметра делают устройство незаменимым для однократных тестов и ведения длительных мониторингов. Принцип работы пульсоксиметра основан на просвечивании мягких тканей световыми лучами с разделением на инфракрасные (940 нм) и красные (660 нм) длины волн.

Пульсоксиметр нужен для:

Область использования и принцип работы
  • оценки состояния дыхательной системы;
  • диагностики обструктивных болезней легких;
  • контроля состояния больных во время наркоза и после операций;
  • присмотра за недоношенными младенцами в неонатологии.

Преимущества заключаются в интуитивно понятном интерфейсе и возможности длительного мониторинга показателей. Пациенты могут купить пульсоксиметр и пользоваться прибором самостоятельно. Все аппараты обладают памятью. Полученные результаты переносятся на компьютер, что очень удобно для домашнего использования, т. к. позволяет предоставить получаемые результаты врачу.

Пульсоксиметр представляет собой систему раннего оповещения. Периодический контроль уровня насыщения гемоглобина кислородом позволяет выявить гипоксию намного раньше, чем появятся клинические признаки, например цианоз (посинение языка и губ).

Алгоритм выполнения пульсоксиметрии

Алгоритм выполнения процедуры таков:

  • Датчик крепят на палец пациента при подготовке ко сну.
  • При правильной установке датчика прибор – оксиметр – начинает работать.
  • Показатели фиксируются в течение 20 секунд и выводятся на монитор. Сведения о насыщенности крови кислородом выводятся в процентах, сведения о пульсе – в числе ударов в минуту.
  • Пациент ложится спать с закрепленным датчиком, и показатели продолжают фиксироваться в течение всей ночи.
  • Утром прибор отдают специалисту, который расшифровывает показатели.

Полную расшифровку показателей прибора определяет врач-сомнолог.

Широко применяются два способа выполнения пульсоксиметрии – трансмиссионная и отраженная. При трансмиссионном методе световой поток должен пронизывать ткань тела насквозь, поэтому датчики закрепляют друг напротив друга, как бы зажимая ими ткань тела – это удобно делать на носу, мочке уха или пальце.

Читайте также:  Лигатурный свищ послеоперационного рубца

При отраженной пульсоксиметрии показания считываются от световых волн, которые отражаются от ткани и в этом случае датчики не обязательно должны быть на одном участке тела друг напротив друга, можно закреплять их на любом участке тела – например, на животе, плече или предплечье.

Пульсоксиметрия — Википедия Пульсоксиметр и его практическое … Пульсоксометрия — презентация онлайн Пульсоксиметр купить в Ижевске | Личные … Пульсоксиметры › купить, цены в Москве …

Ночная пульсоксиметрия

Оба вышеописанных метода имеют приблизительно одинаковую информативность, но в любом случае процедура анализа сатурации пациента – это ночная пульсоксиметрия, так как для правильности результата нужно снимать показания с человека в течение нескольких часов, в состоянии покоя или малоподвижности и даже в затемненном помещении, а это возможно только во время сна.

Обследование ПОМ в ночные часы производится пациентам, которые имеют чувствуют сонливость в течение дня, испытывают разбитость и головные боли по утрам и проблемы с выходом из сна, пациентам, которые имеют ожирение II-III степени и сахарный диабет, тем, кто храпит. ПОМ помогает выявить истинные причины множества заболеваний: хронических обструктивных заболеваний легких с дыхательной недостаточностью, сердечной недостаточности, сосудистых заболеваний.

Все описанные выше симптомы могут свидетельствовать о нарушении дыхания во сне.

Уход, эксплуатация, безопасность

Благодаря этой статье вы знаете, как проверить пульсометр на точность. Теперь нужно запомнить правила эксплуатации:

  • Протирайте датчик ватным или марлевым тампоном, смоченным в медицинском спирте (допустимо использовать влажную мягкую ткань).
  • Храните устройство вдали от влаги.
  • Исключите механические повреждения.
  • Перед эксплуатацией прочтите инструкцию.

Проверяйте динамику насыщения крови кислородом в спокойном состоянии. Яркое освещение негативно отражается на результатах.

О проекте

Идея проекта возникла из-за ситуации с COVID-19. Это заболевание, вызываемое вирусом SARS-CoV-2, поражает, прежде всего, дыхательную систему человека. Некоторые более легкие симптомы могут включать лихорадку, боли и озноб, но также может привести к более серьезным проблемам, таким как пневмония.

Человек, у которого есть пневмония или даже небольшая одышка, может не понимать, когда ему лучше обратиться за помощью. Так и появилась идея создания пульсоксиметра с открытым исходным кодом, который может помочь людям получить необходимую помощь и точную информацию об их текущем состоянии.

Читайте также:  Ректоцеле - выпадение прямой кишки во влагалище

Важно! Это устройство/проект не должен использоваться в качестве точного медицинского диагностического инструмента!

Давайте опишем принцип действия пульсоксиметра, который приведен в Википедии:

В основу метода положено 2 явления. Во-первых, поглощение гемоглобином (Hb) света двух различных по длине волн меняется в зависимости от насыщения его кислородом. Во-вторых, световой сигнал, проходя ткани, приобретает пульсирующий характер вследствие изменения объёма артериального русла при каждом сердечном сокращении.

Пульсоксиметр имеет периферический датчик, в котором находится источник света двух длин волн — 660 нм («красный») и 940 нм («инфракрасный»). Степень поглощения зависит от того, насколько гемоглобин крови насыщен кислородом (каждая молекула Hb способна присоединить максимум 4 молекулы кислорода). Фотодетектором регистрируются изменения цвета крови в зависимости от этого показателя. Усреднённое наполнение отображается монитором пульсоксиметра.

Принцип работы пульсоксиметрии и методика проведения пульсоксиметрии при помощи датчика – чем отличается трансмиссионный метод от отраженного

— методика определения количества кислорода, связанного с гемоглобином, в артериальной крови. К каждой молекуле гемоглобина может присоединится до четырех молекул кислорода. Средний процент насыщения молекул гемоглобина является кислородной сатурацией крови. 100% сатурация означает, что к каждая молекула гемоглобина в исследуемом объеме крови переносит четыре молекулы кислорода.

Принцип работы пульсоксиметрии и методика проведения пульсоксиметрии при помощи датчика – чем отличается трансмиссионный метод от отраженного

Принцип работы пульсоксометра основан на дифференцированном поглощении света с разной длинной волны гемоглобином в зависимости от степени насыщения кислородом.

Пульсоксиметор состоит из источника света двух длин волн (660 нм «красный» и 940 нм «инфракрасный»), фотоприемника, процессора, монитора.

Принцип работы пульсоксиметрии и методика проведения пульсоксиметрии при помощи датчика – чем отличается трансмиссионный метод от отраженного

Программное обеспечение пульсоксиметра позволяет прибору выделять пульсовой объем крови (артериальный компонент).

В большинстве моделей предусмотрено звуковое и графическое представление степени сатурации кислорода. Для вычисления сатурации достаточно 5-20 секунд.

Принцип работы пульсоксиметрии и методика проведения пульсоксиметрии при помощи датчика – чем отличается трансмиссионный метод от отраженного

Существует два вида пульсоксиметрии:

  • Трансимиссионая.
Принцип работы пульсоксиметрии и методика проведения пульсоксиметрии при помощи датчика – чем отличается трансмиссионный метод от отраженного

Для анализа используется световая волна, проходящая через ткани организма. Излучающий и принимающий датчики располагаются напротив друг друга. Для исследования источник света и фотодетектор закрепляют на пальце, мочке уха, крыле носа.

  • Отраженная.
Принцип работы пульсоксиметрии и методика проведения пульсоксиметрии при помощи датчика – чем отличается трансмиссионный метод от отраженного

Для анализа используется отраженная световая волна. Излучающий и принимающий датчики располагаются рядом. Прибор может измерять сатурацию кислорода на разных участках тела (предплечье, лицо, голень, живот и т.д.).

Основным преимуществом отраженной пульсоксиметрии считается удобство применения. Часть тела для крепления датчиков выбирается в зависимости от состояния больного, наличия вынужденного положения тела. Точность отраженной и трансмиссионой пульсометрии примерно одинаковая.

Принцип работы пульсоксиметрии и методика проведения пульсоксиметрии при помощи датчика – чем отличается трансмиссионный метод от отраженного