Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Лампы, люстры, светильники, кабель, электрика, светодиодное оборудование, электромонтажные изделия, светодиодные лампы, светодиодные светильники в Мурманске

Габариты, мм 595х595х25
Гарантия 2 года
Диапазон рабочих температур от -30 до +45
Индекс цветопередачи, Ra >80
Источник света светодиоды, мощностью менее 0.3Вт
Класс защиты от поражения электрическим током 1
Класс светораспределения П
Класс энергоэффективности А
Климатическое исполнение УХЛ4
Коэффициент мощности, PF 0.9
Коэффициент пульсации светового потока, % <5%
Материал корпуса сталь с порошковой окраской
Материал рассеивателя светотехнический полистирол
Область применения
Для освещения офисных, административных, торговых площадей.
Питающее напряжение, В 170-265
Потребляемая мощность, Вт 36
Преимущества • Универсальный корпус (для встраиваемого и накладного монтажа) • Прямая замена растрового светильника • Отсутствие пульсаций светового потока • Высокая энергоэффективность
Световой поток, Лм 3000
Светоодача, Лм/Вт 83
Срок службы, час 50000
Степень защиты от воздействия окружающей среды, IP IP20
Страна производства Китай
Тип кривой силы света Д
Тип рассеивателя призма
Тип светильника
Замена ЛПО 4х18
Цветовая температура, К 4000K или 6500K
Частота сети, Гц ~50/60

1 863,00 руб.

13 Вт, IP40, Светильник светодиодный ЛПО, светильник лпо аналог светодиодный.

Светильник светодиодный PL-СПО 13 Вт IP40 PL-СПО-250-2/13W-210 температура эксплуатации – от -10 до +30 ° ориентирован на замену светильника ЛПО 2*28. Светильник PL-СПО предназначен для освещения общественных и жилых помещений, торгово-офисных центров, школ, больниц и т.п.

  • Торговое освещение – один из важнейших элементов благоприятного условия труда. При правильном освещение торговых помещений повышается производительность труда, улучшаются условия безопасности, снижается утомляемость.

Особенности конструкции:
Корпус выполнен из алюминиевого профиля. Торцевые крышки выполнены из АБС-пластика. Светильник PL-СПО покрыт белой порошковой краской, что придает корпусу светильника эстетичный вид, а так же устойчивость к механическим и химическим воздействиям. В светильниках используются светодиоды Samsung, источники питания с активным корректором мощности и несколькими степенями защиты от скачков напряжения и перегрузок сети.


Установка и крепление:
Крепежные отверстия в торцевых крышках, а также самозажимные контакты на блоке питания светильника позволяют облегчить потолочный и настенный монтаж. Также возможен вариант сборки данных светильников в конструкции в виде “квадрата” или “змейки”, что может удовлетворить многие дизайнерские запросы.

НаименованиеЗначение
Потребляемая мощность, Вт13
Световой поток, Люмен1820
Количество светодиодных модулей, шт2
Количество светодиодов, шт.16
Марка светодиодовSamsung
Цветовая температура, °К5000
Тип КСС, Ɵ1/2 ( дв. уг. пол. ярк., град)Д, 120
Размеры (Д×Ш×В), мм300×124×52
Питание от сети переменного тока, В170-260В, 50Гц
Коэффициент мощности (cosφ), не менее0,97
Среднее время безотказной работы источника света, час100000
Степень защиты, IP30
Класс защиты от поражения человека электрическим токомI
Диапазон рабочих температур, °Сот -10 до +30
Вид климатического исполненияУХЛ4
Гарантийный срок эксплуатации, месяцев36
Модель светильникаПотребляемая мощность, ВтСветовой поток, ЛюменКоличество светодиодов, шт. Тип КСС, Ɵ1/2 ( дв. уг. пол. ярк., град)Размеры (Д×Ш×В), мм
PL-СПО-250-2/18W-02018216016Д, 140300×124×52
PL-СПО-250-2/13W-21013182016Д, 120300×124×52
PL-СПО-250-2/17W-22017234616Д, 120300×124×52
PL-СПО-500-2/18W-02018216032Д, 140550×124×52
PL-СПО-500-4/36W-02036432064Д, 140550×124×52
PL-СПО-500-2/13W-21013182032Д, 120550×124×52
PL-СПО-500-4/26W-21026364064Д, 120550×124×52
PL-СПО-500-2/17W-22017234632Д, 120550×124×52
PL-СПО-500-4/36W-23036496864Д, 120550×124×52
PL-СПО-1000-4/36W-02036432064Д, 1401050×124×52
PL-СПО-1000-8/72W-020728640128Д, 1401050×124×52
PL-СПО-1000-4/26W-21026364064Д, 1201050×124×52
PL-СПО-1000-4/36W-23036496864Д, 1201050×124×52
PL-СПО-1000-8/72W-2407710626128Д, 1201050×124×52
PL-СПО-1500-6/54W-02054648096Д, 1401550×124×52
PL-СПО-1500-12/108W-02010812960192Д, 1401550×124×52
PL-СПО-1500-6/39W-21039546096Д, 1201550×124×52
PL-СПО-1500-12/77W-2107710780192Д, 1201550×124×52
PL-СПО-1500-6/54W-23054745296Д, 1201550×124×52
PL-СПО-1500-12/115W-24011515870192Д, 1201550×124×52

Светодиодные светильники промышленные серии ДСП-02 – LEDLampica

Калькулятор освещенности

Параметры помещения:

Параметры освещения:

Коэффициент запаса 1. 11.31.61.7

Уровень освещенности

1 м

1 м

1 м

1 м

Результат

Светильников потребуется:

0 шт.

Площадь помещения:

1 м2

Данный расчет имеет рекомендательный характер. Точный расчет можно получить у наших менеджеров и партнеров, предоставив точные данные по вашему помещению

Модели ДСП-02 принадлежат к категории светодиодных светильников наружного освещения уличных, которые могут монтироваться на территориях предприятий с высокими потолками, во дворах, цехах, по периметру больших придомовых участков. Для установки в комплекте поставляется много вариантов крепежей: на консоль, DIN-рейка, регулируемые кронштейны. Некоторые модели можно объединять в группы по 2-5 штук. Такое промышленное освещение светодиодное поможет хорошо снизить затраты на электроэнергию и сэкономить.

Мощность светодиодных светильников уличного освещения ДСП-02 полностью соответствует потребностям пользователей и колеблется от 25 до 100 Вт. Это покрывает необходимость в интенсивном солнечном свете в тех или иных помещениях, на различных территориях. Модели повышенных мощностей оснащены драйверами с защитой от повышенных напряжений (от 380В), импульсных токов до 4 кВ и грозы.

В данных моделях устройств применяются светодиоды Samsung с большим углом обзора – до 120 градусов. Прочные корпуса из алюминия защищены от температурных воздействий и влаги, что подтверждается присвоенным классом защиты IP66.

ВНИМАНИЕВ наличии модификация 5000К со стандартным креплением. Иные модификации производятся на заказ. Средний срок производства – 14-20 дней.

Общие сведения о тестировании датчика SpO2 – Журнал 24×7 – торговая марка MEDQOR

Автор: Эндрю Клей, Fluke Biomedical

Примечание редактора: эта статья, написанная в 2015 году, по-прежнему остается самой читаемой на сайте

24 × 7 . Мы надеемся, что он сможет предоставить вам необходимую информацию при тестировании датчиков SpO 2 .

Мониторинг SpO 2 , процент насыщения крови кислородом, стал стандартом ухода за пациентами во всем мире.Почти каждый монитор пациента имеет встроенную или съемную возможность контролировать этот жизненно важный показатель. SPO 2 – это непрямой и неинвазивный метод измерения насыщения крови кислородом. Его следует проверять вместе со всеми другими физиологическими параметрами во время профилактического или корректирующего обслуживания на мониторе пациента или автономном устройстве.

Технология

SpO 2 измеряется на периферии, обычно на пальце, и является одним из показателей здоровья сердечно-сосудистой и дыхательной систем.Пульсоксиметр неинвазивно измеряет сатурацию крови пациента кислородом. Это устройство состоит из источника красного и инфракрасного света, фотодетекторов и зонда для передачи света через полупрозрачное пульсирующее артериальное русло, обычно кончик пальца или мочку уха. Оксигенированный гемоглобин (O

2 Hb) и деоксигенированный гемоглобин (HHb) по-разному поглощают красный и инфракрасный свет. Процент насыщения гемоглобина в артериальной крови можно рассчитать путем измерения изменений поглощения света, вызванных пульсациями артериального кровотока.

На точность измерения SPO 2 могут влиять различные факторы, включая состояние кожи, пигмент, раны, рубцовую ткань, татуировки, лак для ногтей, переохлаждение, анемию, лекарства, световые помехи и движение.

SPO 2 измеряется с помощью датчика, обычно прикрепляемого к пальцу пациента. Существует два метода технологии SpO 2 : пропускающий и отражающий. Из двух наиболее широко используется метод передачи. Как показано на рисунке 1, технология пропускания передает красный и инфракрасный свет через палец на фотодетектор.

Рис. 1. Трансмиссивная технология, наиболее часто используемый вид клинической пульсоксиметрии. Нажмите, чтобы увеличить.

Другой метод, используемый для SPO 2 , основан на отражательной технологии. Как показано на рисунке 2, в этом методе передатчик и приемник находятся в одной плоскости. Светоотражающие датчики SPO 2 можно размещать не на пальце, а на других участках анатомии, например, на лбу.

Рис. 2: Отражающая технология, альтернатива измерениям на пропускание.Нажмите для увеличения

Тестирование

Каждый производитель устройства для пульсовой оксиметрии должен определить точность своего устройства, проведя тестирование на людях. Как объясняет Деннис Дж. МакМахон в своем техническом документе «Нет ничего лучше симулятора SpO 2 », 1

в «исследовании контролируемой десатурации» добровольцы вдыхают последовательность газовых смесей с уменьшающимся содержанием кислорода при подключении к прототип монитора “. Затем у субъектов берут образцы артериальной крови для измерения насыщения кислородом в клинической лаборатории.

Результатом этого тестирования является график для этой конкретной модели датчика и монитора SPO 2 . Этот график называется R-кривой. Как показано на рисунке 3, R-кривая описывает соотношение между конкретным соотношением красного и инфракрасного света по сравнению с наблюдаемым насыщением кислородом, полученным во время тестирования на людях. Затем R-кривая используется в прошивке для конкретного прибора и тестеров SPO 2 .

Рисунок 3: Пример R-кривой, коррелирующей насыщение O2 со значением R.Нажмите для увеличения

Имитаторы, калибраторы и функциональные тестеры для пульсовых оксиметров определены в стандарте ISO 80601-2-61. В отличие от других типов медицинских устройств, пульсоксиметры не предназначены для калибровки вне завода. Не существует других общепринятых методов проверки правильности калибровки пульсоксиметра, кроме тестирования на людях.

Большая часть испытательного оборудования SpO 2 на рынке относится к категории функциональных тестеров.

Согласно Тоби Кларку в его книге « Medical Equipment Quality Assurance », мониторы пациента должны проходить функциональные испытания не реже одного раза в год. 2 Большинство функциональных тестеров проверяют датчик SPO 2 оптически. Это позволяет проверить датчик, кабель и монитор. Некоторые функциональные тестеры подают сигнал непосредственно на монитор, тестируя только монитор. Другие могут проверить кабель на целостность. Большинство функциональных тестеров проверяют только передающие технологии, но не отражающие.

Типичный рабочий процесс для тестирования монитора пациента или автономного монитора SPO 2 включает проверку физического состояния, выполнение тестов на электробезопасность, выполнение любого рекомендованного производителем профилактического обслуживания, проведение тестирования производительности (включая сигналы тревоги и другие специальные тесты), а также наконец, документирование результатов тестирования.

Эндрю Клей (Andrew Clay) – менеджер по маркетингу продукции Fluke Biomedical, Эверетт, Вашингтон. Эта статья адаптирована из официального документа Fluke Biomedical. Для получения дополнительной информации свяжитесь с редакционным директором 24 × 7 Джоном Бетьюном по адресу [email protected]

Список литературы

1. McMahon DJ. Симулятора SPO 2 не существует. Эверетт, Вашингтон: Fluke Biomedical; 2013. Доступно по адресу http://www.flukebiomedical.com/Biomedical/usen/Events/Promos/sp02-whitepaper-SOC.По состоянию на 15 января 2015 г.

2. Кларк Дж. Т., Лейн М., Рафуз Л. Обеспечение качества медицинского оборудования: разработка и процедуры инспекционной программы. Эверетт, штат Вашингтон: Fluke Biomedical; 2008: 123.

Верхнее фото: любезно предоставлено © Juanrvelasco | Dreamstime.com

Когда видеопокер впервые появился в начале 1970-х, его также называли «игровым автоматом для видеопокера», потому что он очень напоминал игровой автомат с вращающимися барабанами, таким образом формируя вашу покерную комбинацию. Бесплатные игры в видеопокер для филиппинцев без труда попали в настоящие казино, поскольку нет взаимодействия с дилером, а карты явно не настоящие. Таким образом, эта игра в казино быстрая, и даже на некоторых машинах вы можете играть в большое количество игр одновременно.
Но большая разница между стандартными слотами и видеопокером заключается в том, что игрок принимает решение: после каждого первого розыгрыша игрок должен решить, какую карту (карты) держать в руке, чтобы составить последнюю руку, ту, которая определяет силу его игры. руки и, следовательно, его потенциальный выигрыш в казино сингапурских долларов от onlinecasino65.sg. Очевидный ответ на вопрос «зачем играть в видеопокер» состоит в том, что вы хозяин своей судьбы и, следовательно, своих выигрышей, в отличие от игрового автомата, где вам просто нужно сделать один клик и затем рискнуть.

Основные принципы и интерпретация пульсоксиметрии

Основные принципы и интерпретация пульсоксиметрии

вернуться к: Распространенные заблуждения пульсоксиметрии относительно использования

Введение

  • Некоторые считают пульсоксиметрию «пятым» признаком жизненно важных функций.
  • Пульсоксиметр дает быструю оценку периферической сатурации кислорода, предоставляя ценные клинические данные очень эффективным, неинвазивным и удобным способом.

Рисунок 1: Пример одного типа пульсоксиметра
(Teutotechnik, Med. Produktions- und Vertriebs-GmbH, Niedersachsenstr. 7,49186 Bad Iburg (http://www.teutotechnik.de/ produkte1 / pulsox2.html) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) или CC-BY-SA-3.0 (http: // creativecommons.org / licenses / by-sa / 3.0 /)], через Wikimedia Commons)

Фон

Гемоглобин (Hb) демонстрирует положительную кооперативность.

  • Когда одна молекула O 2 связывается с одним из четырех сайтов связывания гемоглобина, сродство к кислороду трех оставшихся доступных сайтов связывания увеличивается; то есть кислород с большей вероятностью связывается с гемоглобином, связанным с одним кислородом, чем с несвязанным гемоглобином.
  • Это свойство приводит к сигмоидальной кривой диссоциации кислорода, позволяющей более быструю загрузку молекул кислорода в богатой кислородом среде (т. е.е. альвеолярные капилляры легких) и более легкая разгрузка в условиях дефицита кислорода (т.е. метаболически активных тканях).

Рисунок 2: Анимация, демонстрирующая оксигенированную и деоксигенированную конфигурацию молекулы Hb.
(Автор: Пользователь: BerserkerBen (Загружено Habj) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) или CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0/)], через Wikimedia Commons)

Гемоглобин состоит из 4 субъединиц (2 альфа, 2 бета у взрослых) и существует в двух формах:

  • Taut (T): деоксигенированная форма с низкое сродство к O 2 , поэтому способствует высвобождению / выгрузке O 2 .
  • Расслабленная (R): оксигенированная форма с высоким сродством к O 2 , поэтому загрузка кислородом предпочтительна.
  • Конфигурации T и R приводят к разному поглощению электромагнитного излучения и, следовательно, к разному излучению света.

Оксиметры работают на основе этого принципа различного поглощения и излучения света Т- и R-конфигураций.

  • В оксиметре используется электронный процессор и пара небольших светодиодов (LED), обращенных к фотодиоду через полупрозрачную часть тела пациента, обычно кончик пальца или мочку уха.
  • Один светодиод красный с длиной волны 660 нм, а другой инфракрасный с длиной волны 940 нм.
  • Поглощение света на этих длинах волн значительно различается между кровью, насыщенной кислородом, и кровью, лишенной кислорода.
  • Оксигенированный гемоглобин поглощает больше инфракрасного света и пропускает больше красного света.
  • Деоксигенированный гемоглобин пропускает больше инфракрасного света и поглощает больше красного света.

Рис. 3: Поглощение оксигемоглобина и дезоксигемоглобина

  • Светодиоды последовательно включаются один, затем второй и затем оба выключаются примерно тридцать раз в секунду.
  • Измеряется количество света, который пропускается (другими словами, не поглощается).
  • Эти сигналы меняются во времени, потому что количество имеющейся артериальной крови увеличивается (буквально пульсирует) с каждым ударом сердца.
  • Путем вычитания минимального проходящего света из пикового проходящего света на каждой длине волны корректируется влияние других тканей с учетом измерения только артериальной крови.
  • Отношение измерения красного света к измерению инфракрасного света затем вычисляется процессором (который представляет собой отношение оксигенированного гемоглобина к деоксигенированному гемоглобину).
  • Это соотношение затем преобразуется процессором в SpO 2 с помощью справочной таблицы на основе закона Бера – Ламберта.

Фотоплетизомография:

  • Важным инструментом для любого измерения SpO 2 являются записи плетизмографии или «плетизм», который является мерой объемных изменений, связанных с пульсирующим артериальным кровотоком.
  • Несогласованный или искаженный плетизм может привести к изменениям в вычисленном компьютером значении, что приведет к искусственно ВЫСОКОМ или НИЗКИМ показаниям SpO 2 .
  • Таким образом, плетисомография обеспечивает достоверность расчетной сатурации кислорода.

Рис. 4: Типичный PPG, взятый из ушного пульсоксиметра. Вариации амплитуды происходят от респираторно-индуцированных вариаций.

(Spl4 [общественное достояние или общественное достояние], через Wikimedia Commons)

Советы по интерпретации

  • Всегда оценивайте плетизомограф вместе с показаниями SpO 2 , чтобы гарантировать надежность.
  • Насыщение кислородом, определяемое оксиметром, рассчитывается с использованием отношения Oxy-Hb / Deoxy-Hb.
  • Это полезная часть данных для определения того, может ли пациент переносить кислород в кровоток, однако 100% насыщение на оксиметре не гарантирует, что ткани в достаточной степени насыщены кислородом.
  • Гемоглобин в норме может связывать приблизительно 1,34 мл O2 / г Hb и нормальный Hb 15 г / дл, что делает связывающую способность O 2 примерно 20 мл O2 / дл крови при 100% насыщении.
    • Когда концентрация Hb снижается, общее содержание O2 в крови уменьшается, но не изменяется насыщение O2, поэтому оксиметрия не является эффективным тестом для оценки анемии.
    • Например, у пациента с нормально функционирующим гемоглобином, но с концентрацией Hb 8 г / дл, связывающая способность O 2 составляет приблизительно 10,7 мл O 2 / дл. По существу доставляется половина количества кислорода, но показания оксиметра все еще могут показывать 100%.
  • Точно так же, если у пациента аномальные молекулы гемоглобина, например, в случае серповидно-клеточной анемии, когда кривая диссоциации кислорода смещена вправо, пульсоксиметрия является плохим показателем гипоксемии и может привести к гипердиагностике и лечению. .
    • Следовательно, определение PaO 2 и SaO 2 в газах артериальной крови намного точнее у пациентов с аномальными кривыми диссоциации гемоглобина.
  • Пульсоксиметры часто прикладывают к участкам тонкой кожи, таким как мочка уха или кончик пальца.
    • Лак для ногтей и даже различные типы пигментации кожи могут исказить результаты пульсоксиметра.
  • У пациента с карбоксигемоглобином (т. Е. Отравлением угарным газом) или метгемоблобинемией (т.е. гемоглобином с окисленным атомом железа, приводящим к увеличению связывания O 2 и уменьшению разгрузки) этот аномально связанный гемоглобин имеет такой же спектр поглощения, как и при O 2 привязан в конфигурации R.
    • Следовательно, пульсоксиметр может сообщать о высоком уровне насыщения из-за большого количества гемоглобина в конфигурации R, но в действительности ткани не получают достаточного количества кислорода.

Резюме

  • Пульсоксиметрия – ценный неинвазивный инструмент, который предоставляет данные о процентном содержании молекул гемоглобина, загруженных кислородом, в артериальной крови у пациентов с нормальными кривыми диссоциации кислорода.
  • Осведомленность о ценности, нюансах и недостатках пульсоксиметрии позволит клиницисту лучше понять истинный статус оксигенации тканей пациента и лучше подготовиться к принятию решений о лечении.
  • У пациентов с аномальной структурой гемоглобина, аномальным уровнем гемоглобина или гемоглобином, аномально связанным с другими молекулами, такими как CO, пульсоксиметрия не является точным представлением оксигенации.

Дополнительная литература

Джубран, А. (2015). Пульсоксиметрия. Critical Care, 19 (1), 272. http://doi.org/10.1186/s13054-015-0984-8

Blaisdell CJ, Goodman S, Clark K, Casella JF, Loughlin GM. Пульсоксиметрия – плохой прогностический фактор гипоксемии у стабильных детей с серповидно-клеточной анемией.Arch Pediatr Adolesc Med. 2000. 154 (9): 900–903. doi: 10.1001 / archpedi.154.9.900

Рекомендации по измерению SpO2 | Максим Интегрированный

Пульсоксиметрия (процент от концентрации SpO 2 в крови) использовалась в качестве ключевого индикатора здоровья на протяжении многих десятилетий. Хотя первоначальная научная разработка была сделана в 1935 году, современная основа для определения концентрации SpO 2 с использованием источников света и фотосенсора (-ов) была разработана Такуо Аояги и Мичио Киши в 1972 году.Когда это возможно с коммерческой точки зрения, устройства для измерения концентрации SpO 2 добились огромных успехов в медицинских приложениях. С 1987 года Стандарт медицинской помощи (SoC) для проведения общей анестезии включает пульсоксиметрию. Все современное прикроватное оборудование включает в себя модуль SpO 2 , основанный на тех же принципах, хотя и с небольшими модификациями.

Однако эти стационарные устройства дороги и громоздки, и в их нынешнем виде их использование ограничено больницами, поликлиниками и некоторыми врачебными кабинетами.Чтобы позволить людям, заинтересованным в отслеживании основных показателей здоровья своего тела, необходимо решение, которое было бы достаточно легким, чтобы носить с комфортом, и достаточно дешевым, чтобы его мог купить обычный потребитель.

Maxim предлагает решение, которое функционирует как модуль для вставки браслетов для ношения на запястье, а также устройств для измерения пульса на пальцах. В этом документе описывается теория пульсоксиметрии, а также типовые процессы проектирования и калибровки, необходимые для внедрения нашего решения в различные носимые устройства.

Принципы измерения SpO
2 Измерения

Что такое SpO 2 ?
Гемоглобин (Hb) – это белок, переносящий кислород в красных кровяных тельцах (эритроцитах). Двумя основными формами Hb, присутствующими в крови, являются оксигенированный гемоглобин (оксигемоглобин, HbO 2 ) и деоксигенированный гемоглобин (дезоксигемоглобин, RHb).

SpO 2 – это показатель насыщения периферических капилляров кислородом. Более конкретно, SpO 2 – это оценка количества кислорода в капиллярной крови, которая описывается как процентное отношение количества оксигемоглобина к общему гемоглобину, выраженное следующим образом:


где C [HbO 2] и C [RHb] – концентрации HbO2 и RHb соответственно.

Закон Бера-Ламберта
Закон Бера-Ламберта описывает ослабление света в зависимости от свойств материала, через который свет распространяется. Согласно закону Бера-Ламберта,

или

где A – ослабление, I0 – интенсивность падающего света, I – интенсивность принятого света, ε (λ) – коэффициент молярного ослабления, C – концентрация материала, а d – длина оптического пути.

Рассматривая состав молекулы ткани, закон Бера-Ламберта может быть расширен следующим образом:


Закон Бера-Ламберта позволяет нам измерить SpO 2 , используя коэффициенты молярной экстинкции HbO 2 и RHb.

Пульсоксиметрия
Пульсоксиметрия – это инструмент, используемый для неинвазивного измерения оксигенации крови (например, SpO 2 . Пульсовая оксиметрия основана на двух принципах: модуляция проходящего света путем поглощения пульсирующей артериальной крови и различных характеристик поглощения HbO 2 и RHb для разных длин волн.

Пульсоксиметрия может быть классифицирована как пропускающая и отражающая:

  • Прозрачная пульсовая оксиметрия – это когда фотодиод и светодиод размещаются на противоположных сторонах тела человека (например,г., палец). Ткани тела поглощают часть света, а фотодиод собирает остаточный свет, проходящий через тело.
  • Отражательная пульсоксиметрия – это когда фотодиод и светодиод находятся на одной стороне. Фотодиод собирает свет, отраженный с разной глубины под кожей. Измерительные растворы Maxim’s SpO 2 классифицируются как отражательная пульсоксиметрия.

На рисунке 1 показана пульсирующая артериальная кровь и другие компоненты крови и тканей.

Рис. 1. Схема пульсирующей артериальной крови и других компонентов крови и тканей.

Пульсирующая артериальная кровь поглощает и модулирует падающий свет, проходящий через ткань, и формирует фотоплетизмографический (ФПГ) сигнал, как показано на Рис. 2 . Компонент переменного тока сигналов PPG представляет собой свет, поглощаемый пульсирующей артериальной кровью. Эта составляющая переменного тока накладывается на сигнал постоянного тока, который улавливает эффекты света, поглощаемого другими компонентами крови и тканей (например,г., венозная и капиллярная кровь, кость, вода и др.). Отношение сигнала переменного тока к уровню постоянного тока называется индексом перфузии (PI).

Обратите внимание, что составляющие постоянного и переменного тока принимаемых сигналов PPG различаются для разных длин волн светодиода. Это связано с разными характеристиками поглощения HbO 2 , RHb и других тканевых компонентов для разных длин волн.

Рис. 2. Фотоплетизмографические (ФПГ) сигналы, принимаемые фотодиодом от красных и инфракрасных светодиодов.

На рис. 3 показаны молярные коэффициенты поглощения HbO 2 и RHb. Для измерения SpO 2 необходимы два светодиода с разной длиной волны. Кроме того, эти две длины волны следует выбирать так, чтобы молярные коэффициенты поглощения HbO 2 и RHb были хорошо разделены. Красный светодиод на 660 нм и инфракрасный светодиод на 880 нм обычно используются в пульсовой оксиметрии.

Рис. 3. Молярные коэффициенты поглощения HbO 2 и RHb.

Для получения дополнительной информации, подробную теорию пульсовой оксиметрии и неинвазивного измерения SpO 2 можно найти в разделе «Разработка алгоритма дробной многоволновой пульсовой оксиметрии [1] ».

Руководства по дизайну оптики
Компания Maxim предоставляет своим клиентам два руководства по дизайну оптики:

  • Руководство по проектированию уровня модуля см. В Примечании по применению 6847: Оптико-механическая интеграция мониторов сердечного ритма в носимые наушники-вкладыши [3] .
  • Руководство по проектированию на уровне компонентов см. В Примечании к приложению 6846: Оптико-механическая интеграция мониторов сердечного ритма в носимые наручные устройства [4] .
Калибровка алгоритма Максима SpO2

SpO 2 Измерение достигается по следующему уравнению:

, где R определяется по следующему уравнению:

, а a, b и c – калибровочные коэффициенты. В этом разделе описывается, как получить эти коэффициенты.

Почему требуется калибровка?
SpO 2 измерительные характеристики устройства должны быть проверены до того, как устройство будет выпущено на рынок. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) предлагает использовать следующие стандарты:

  • ISO 80601-2-61: 2017 – Медицинское электрическое оборудование – Часть 2-61: Особые требования к базовой безопасности и основным характеристикам пульсоксиметра. оборудование
  • Пульсоксиметры – Подача уведомлений на премаркете [510 (k) s] Руководство для сотрудников промышленности, Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов

В соответствии с этими правилами производители должны указывать диапазон калибровки, эталон, точность, методы калибровки и диапазон отображаемых уровень насыщения.Кроме того, для оценки производительности FDA требует не менее 200 точек данных, равномерно расположенных в диапазоне насыщения от 70% до 100%. Испытуемые должны быть разного возраста, пола и оттенка кожи. Например, FDA требует, чтобы не менее 30% добровольцев имели темную пигментацию кожи. Общая ошибка или среднеквадратичная ошибка (RMSE) должна быть ниже 3,0% для пропускающей пульсовой оксиметрии и менее 3,5% для отражательной пульсовой оксиметрии.

Аппаратное обеспечение и алгоритм

Maxim позволяют измерять SpO2 на уровне FDA как на пальце (реализовано на разных мобильных телефонах), так и на запястье (реализовано на наручных часах).Однако FDA требует, чтобы анализ производительности измерения SpO 2 проводился со всей системой, а не только с датчиком. Таким образом, каждый заказчик должен проверять качество измерений SpO 2 FDA на своих конечных продуктах с оптическим экраном перед датчиком Maxim.

В дополнение к правилам FDA, теоретическая связь между R и SpO 2 не дает удовлетворительной точности измерения SpO 2 из-за допущений идеального случая, используемых в пульсоксиметрии, и различных оптических свойств оборудования (например,ж., оптический экран и широкий световой спектр светодиодов). На рис. 4 показаны теоретическая R-кривая и калиброванные R-кривые. Теоретическая R-кривая не дает точных значений SpO 2 .

Рисунок 4. Теоретические и калиброванные R-кривые. Во всех телефонах используется один и тот же датчик с разными оптическими экранами, что приводит к немного разным R-образным кривым.

Кроме того, на Рисунке 4 показан эффект защитного экрана перед датчиком. Хотя во всех телефонах используется один и тот же датчик, их калиброванные R-кривые немного отличаются друг от друга.Таким образом, процесс калибровки необходим для получения калибровочных коэффициентов для повышения точности измерения путем компенсации отклонений от закона Бера-Ламберта и неидеальности оборудования. Эти коэффициенты получены после сбора исчерпывающих данных в сторонней калибровочной лаборатории.

В калибровочной лаборатории уровень SpO 2 испытуемых регулируется контролируемым образом, и регистрируются сигналы PPG, измеренные от испытуемых. Во время сбора данных испытуемые используют противогаз для контроля своего уровня SpO 2 .Через противогаз содержание кислорода в крови постепенно снижается за счет изменения уровня кислорода испытуемого со 100% SpO 2 до 70% SpO 2 . После сбора достаточного количества данных в соответствии с правилами FDA записанные сигналы PPG используются для определения значений R. Затем подбирается вторая (или первая) линия порядка для получения калибровочных коэффициентов a, b и c для алгоритма измерения SpO 2 , как показано на Рис. 5 .

Рисунок 5.R-кривая основана на данных, собранных в калибровочной лаборатории. Каждый цвет представляет отдельного испытуемого.

Алгоритм

Максима выводит значения R. Никаких дополнительных усилий для получения R из записанных PPG не требуется. После получения значений R с соответствующими эталонными значениями SpO 2 легко получить калибровочные коэффициенты.

Протокол сбора данных

  1. Выберите здоровых испытуемых с разным цветом кожи, возрастом и полом.Увеличение разнообразия испытуемых повышает точность алгоритма. Мы рекомендуем иметь 20 различных предметов для процедуры калибровки.
  2. Сообщите каждому испытуемому о деталях протокола.
  3. Испытуемый прикрепляет датчик Maxim. Убедитесь, что датчик правильно прикреплен. Например, если датчик находится в наручных часах, он должен плотно прилегать к нему, но не должен быть слишком плотным или слишком свободным.
  4. Испытуемый лежит на кушетке для сбора данных.Убедитесь, что испытуемый расслаблен.
  5. Рисунок 6. Установка сбора данных в калибровочной лаборатории.

  6. На той же руке, что и датчик Maxim, прикрепите зажимы для пальцев эталонного устройства (ов) к указательному или среднему пальцу испытуемого.
  7. Рисунок 7. Датчик Максима в наручных часах. Зажимы для пальцев двух эталонных устройств прикреплены к указательному и среднему пальцам испытуемого.

  8. Испытуемый носит противогаз.Убедитесь, что испытуемому удобно.
  9. Перед записью данных проверьте целостность сигналов PPG испытуемого. Убедитесь, что импульсы PPG испытуемого можно четко наблюдать. В противном случае затяните, ослабьте или переместите датчик Maxim и перезапустите приложение в каждом случае, пока не увидите чистые сигналы PPG как для красных, так и для инфракрасных PPG.
  10. Проверьте уровень постоянного тока сигналов PPG и убедитесь, что уровни постоянного тока красного и инфракрасного PPG превышают 300 кОм для наручных устройств Maxim и 150 кОм для пальцевых устройств Maxim.В противном случае затяните, ослабьте или переместите датчик Maxim и перезапускайте приложение в каждом случае, пока не увидите уровни постоянного тока выше этих уровней.
  11. Перед записью собранных данных попросите испытуемого вдохнуть смесь воздуха с высоким содержанием кислорода, чтобы обеспечить 100% уровень SpO 2 .
  12. Начните запись значений R с помощью приложения Maxim в режиме калибровки вместе с эталонными данными SpO2 с эталонного устройства SpO 2 . Не прекращайте запись, пока протокол не закончится.
  13. Начиная со 100% уровня SpO 2 , постепенно уменьшайте уровень кислорода с шагом 5% до 70% SpO 2 , позволяя испытуемому дышать воздушной смесью с низким содержанием кислорода. Подождите не менее 30 секунд на каждом уровне SpO 2 .
  14. После достижения 70% SpO 2 увеличьте уровень SpO 2 испытуемого до 100% SpO 2 , позволяя испытуемому дышать смесью воздуха с богатым кислородом.
  15. Повторите шаги 11 и 12 еще раз.
  16. Чтобы завершить протокол сбора данных для текущего испытуемого, остановите запись данных и сохраните файл журнала. Включите дату и идентификатор испытуемого (то есть имя, уникальный номер и т. Д.) В имя файла и удалите оборудование из испытуемого.

Получение SpO 2 Калибровочные коэффициенты из собранных данных

  1. Приложение записывает значения R для каждой секунды в файл. Чтобы согласовать значения R и значения SpO 2 эталонного устройства, увеличьте или уменьшите дискретизацию выходного сигнала SpO 2 эталонного устройства до 1 выборки в секунду.
  2. Убедитесь, что записанные значения R и эталонные значения SpO 2 правильно выровнены, как показано на Рисунок 8 . Значения R и контрольные значения SpO 2 должны иметь отрицательную корреляцию.
  3. Рис. 8. Контрольные значения SpO 2 и выходные значения R.

  4. Во время сбора данных уровни SpO 2 изменяются большими шагами (~ 4-6%). Следовательно, измеренные уровни SpO 2 у субъекта могут не сразу достичь этих уровней.Переходный отклик между каждым уровнем SpO 2 может ввести в заблуждение процесс калибровки. Для лучшей калибровки определите стабильные и постоянные плато SpO 2 , как показано на Рис. 9 .
  5. Рис. 9. Стабильные плато SpO 2 показаны на эталонных значениях SpO 2 .

  6. Соберите значения R и соответствующие значения SpO2 для точек данных внутри стабильных плато SpO 2 , как показано на Рис. 10 .
  7. Рис. 10. Стабильные плато SpO 2 показаны на эталонных значениях SpO 2 и выходных значениях R.

  8. Получите диаграмму разброса значений R по отношению к эталонным значениям SpO 2 для всех испытуемых, как показано на Рис. 11 . Каждый цвет представляет отдельного испытуемого.
  9. Перед получением калибровочных коэффициентов SpO 2 удалите точки выбросов из набора данных калибровки.Выполните следующие шаги для устранения выбросов:
    1. Найдите значения R, которые равны 100% SpO 2 .
    2. Найдите среднее значение (μ) и стандартное отклонение (σ) соответствующих значений R.
    3. Удалите точки, выходящие за пределы диапазона μ ± 2σ.
    4. Повторите шаг a – шаг c для каждого уровня SpO 2 (т. Е. 100%, 99%, 98%,…, 70%).
    Рисунок 12 показывает выбросы, обнаруженные на рисунке 11 во время исключения выбросов. Каждый цвет представляет отдельного испытуемого.

    Рис. 11. Эталонные значения SpO 2 по отношению к вычисленным значениям R на основе данных, собранных в калибровочной лаборатории до устранения выбросов.

  10. Во время сбора данных уровни SpO 2 изменяются большими шагами (~ 4-6%). Следовательно, измеренные уровни SpO 2 у субъекта могут не сразу достичь этих уровней. Переходный отклик между каждым уровнем SpO 2 может ввести в заблуждение процесс калибровки. Для лучшей калибровки определите стабильные и постоянные плато SpO 2 , как показано на Рис. 9 .
  11. Рис. 12. Эталонные значения SpO 2 по отношению к рассчитанным значениям R на основе данных, собранных в калибровочной лаборатории после устранения выбросов.

  12. Используя методы регрессии, подгоните кривую второго (или первого) порядка к собранным данным. Синяя сплошная линия на рисунке 9 – это калибровочная кривая после устранения выбросов.
  13. Выведите требуемые калибровочные коэффициенты a, b и c. Используйте эти коэффициенты для измерения SpO 2 с использованием алгоритма Максима, который выражается следующим образом:

В таблице 1 показаны коэффициенты по умолчанию для MAX30101 и MAX86140 / MAX86141.

Таблица 1: Коэффициенты калибровки по умолчанию

Датчик Калибровочный коэффициент по умолчанию без оптического экрана
a б c
MAX30101 1,5958422 -34.6596622 112.6898759
MAX86140 / MAX86141
(только для определенного разделения PD-LED
-16.666666 8.333333 100

Перекрестная проверка эффективности алгоритма с исключением одного объекта

  1. Оставьте одного испытуемого за пределами калибровочного набора для тестового набора для калиброванной R-кривой (или калибровочных коэффициентов).
  2. Повторите процедуру, описанную в разделе «Получение SpO». 2 Калибровочные коэффициенты из собранных данных, чтобы получить калибровочные коэффициенты.
  3. Импортировать полученные калибровочные коэффициенты в алгоритм.
  4. Оцените уровень SpO 2 , используя записанные значения R для испытуемого, учитывая только стабильное плато SpO 2 , как показано на Рисунке 10.
  5. Рассчитайте RMSE, используя оценочное значение SpO 2 и зарегистрированное эталонное значение SpO 2 , как показано следующим выражением:
  6. Повторите шаги 1–5 для каждого испытуемого.
  7. Рассчитайте общие показатели RMSE для алгоритма, как показано в следующем выражении:
  8. Если общее среднеквадратичное значение меньше 3.5%, используйте калибровочные коэффициенты, полученные со всеми наборами данных в конечном продукте. В противном случае рекомендуется отбросить зашумленные данные и выбросы и повторить калибровку.

Использование SpO 2 Калибровочные коэффициенты, полученные в калибровочной лаборатории

Когда получены три калибровочных коэффициента, их необходимо загрузить в MAX32664 через интерфейс I 2 C во время процесса инициализации. Для получения дополнительной информации о списке команд и инструкций по инициализации см. Руководство пользователя MAX32664 [2] и соответствующие примечания по применению для каждой конкретной части.

Список литературы

[1] Сеппонен Р. (2011). Разработка алгоритма дробной многоволновой пульсовой оксиметрии (докторская диссертация, Университет Аалто).
[2] MAX32664 Руководство пользователя
[3] Указание по применению 6847 Указания по оптико-механической интеграции мониторов сердечного ритма в носимые наушники-вкладыши
[4] Указание по применению 6846 Указания по оптико-механической интеграции мониторов сердечного ритма в носимые устройства Наручные устройства

Как разработать более эффективный пульсоксиметр

Реферат

Сейчас как никогда важно разрабатывать более удобные и менее энергоемкие медицинские устройства.В этой статье рассматриваются основы измерения SpO 2 и демонстрируется, как новое поколение оптических аналоговых интерфейсов (AFE) может помочь в создании более совершенного оксиметра. Новые устройства могут иметь меньшую сложность конструкции, меньшую нагрузку на механическую конструкцию и меньшее энергопотребление.

Введение

Традиционно сатурация периферической крови кислородом (SpO 2 ) – это измерение, проводимое на периферии тела на пальце или ухе, чаще всего с помощью зажимного устройства для определения отношения насыщенного кислородом гемоглобина к общему гемоглобину.Это измерение используется, чтобы определить, насколько хорошо красные кровяные тельца переносят кислород из легких в другие части тела. Нормальные уровни SpO 2 варьируются от 95% до 100% у здорового взрослого человека. Уровни ниже этого диапазона указывают на состояние, известное как гипоксемия. Это означает, что организм не транспортирует достаточно кислорода для поддержания здоровья органов и когнитивных функций.

Человек, страдающий гипоксемией, может испытывать головокружение, спутанность сознания, одышку и головные боли. Некоторые медицинские условия могут вызывать плохое насыщение крови кислородом и могут потребовать постоянного или периодического наблюдения дома или в клинических условиях.

SpO 2 – один из наиболее распространенных показателей жизненно важных функций, регистрируемых в клинических условиях. Некоторые состояния, требующие постоянного мониторинга SpO 2 , включают астму, сердечные заболевания, ХОБЛ, заболевания легких, пневмонию и гипоксию, вызванную COVID-19.

Одним из способов определить, нуждаются ли пациенты с симптомами COVID-19 в госпитализации, является мониторинг их уровня SpO 2 . Если эти уровни падают ниже базового значения (обычно ниже 92%), их необходимо доставить в отделение неотложной помощи.

Недавняя связь между COVID-19 и гипоксией

Совсем недавно у пациентов с COVID-19 было диагностировано особенно коварное состояние, известное как безмолвная гипоксия. Тихая гипоксия может нанести серьезный вред организму до того, как возникнут какие-либо типичные респираторные симптомы COVID-19, такие как одышка. В статье на веб-сайте Национального центра биотехнологической информации 1 говорится, что «способность обнаруживать эту тихую форму гипоксии у пациентов с COVID-19 до того, как они начнут испытывать одышку, имеет решающее значение для предотвращения прогрессирования пневмонии до опасного уровня.”

SpO 2 Мониторинг также является ключевым показателем в диагностике апноэ во сне. Обструктивное апноэ во сне вызывает частичную или полную блокировку дыхательных путей во время сна. Это может проявляться в виде длительных пауз в дыхании или периодов поверхностного дыхания, вызывающих временную гипоксию. Если не лечить с течением времени, апноэ во сне может увеличить вероятность сердечного приступа, инсульта и ожирения. Подсчитано, что апноэ во сне поражает от 1% до 6% всего взрослого населения.

Срочная потребность в улучшенном пульсоксиметре сейчас и в будущем

Поскольку в уходе за пациентами наблюдается тенденция к амбулаторному и домашнему мониторингу, возникает необходимость в разработке устройств для мониторинга показателей жизнедеятельности, которые не будут мешать пользователям выполнять повседневные задачи.В случае SpO 2 наблюдение за областями, отличными от пальца и уха, вызовет множество конструктивных проблем. Недавнее появление тихой гипоксии делает еще более убедительными аргументы в пользу разработки более портативных пульсовых оксиметров клинического уровня.

В этой статье объясняются некоторые из фундаментальных принципов измерения SpO 2 и представлены новейшие оптические AFE от ADI, ADPD4100 и ADPD4101, которые упрощают проектирование устройств медицинского класса SpO 2 .Встроенная высокопроизводительная автоматическая система подавления внешнего освещения снижает нагрузку на механическую и электронную конструкцию. Высокий динамический диапазон ADPD4100 при более низком энергопотреблении снижает количество фотодиодов или светодиодный ток в конструкции, чтобы эффективно определять небольшие отклонения в уровне SpO 2 пациента. Наконец, параметры цифрового интегратора позволяют пользователям перейти в режим чрезвычайно эффективного энергопотребления, чтобы обеспечить более длительное время работы в портативных решениях PPG за счет отключения аналоговых блоков в тракте оптического сигнала.

Что такое насыщение кислородом?

Насыщение кислородом – это процент насыщенного кислородом гемоглобина в крови по отношению к общему доступному гемоглобину. Золотым стандартом измерения насыщения кислородом является измерение оксигенации крови предсердий, SaO 2 . Однако этот метод требует лабораторного анализа газов крови в образце крови. В разделе калибровки это рассматривается более подробно.

SpO 2 – это оценка уровня насыщения кислородом, измеренная на периферии тела с помощью пульсоксиметра.До недавнего времени наиболее распространенным способом измерения сатурации кислорода было использование пульсоксиметра, расположенного на пальце.

Как работает пульсоксиметр?

Пульсоксиметр работает по тому принципу, что поглощение света оксигенированным гемоглобином (HbO 2 ) и деоксигенированным гемоглобином (RHb) значительно различается при определенных длинах волн света. На рисунке 1 показан коэффициент экстинкции HbO 2 , Hb и метгемоглобина (MetHb) в видимом и инфракрасном спектре света.Коэффициент экстинкции – это показатель того, насколько сильно химическое вещество поглощает свет на данной длине волны. Из рисунка 1 видно, что HbO 2 поглощает больше красного света (600 нм) и пропускает больше инфракрасного света (940 нм). RHb поглощает больше света в инфракрасном диапазоне длин волн, что позволяет проходить большему количеству красного света, чем в HbO 2 .

Самый простой пульсовой оксиметр состоит из двух светодиодов (одного красного светодиода с длиной волны 660 нм и одного инфракрасного (ИК) светодиода с длиной волны 940 нм) и одного фотодиода (ФД) в отражающей или пропускающей конфигурации (см. Рисунок 4).Пульсоксиметр подает импульс на красный светодиод и измеряет результирующий сигнал на частичном экране. Повторите это для ИК-светодиода и, наконец, с выключенными обоими светодиодами, чтобы получить базовую линию для любых внешних источников света. Это генерирует сигнал фотоплетизмографии (ФПГ) для обеих длин волн.

Рисунок 1. Коэффициент ослабления света через гемоглобин.

Рис. 2. Базовая схема пульсового оксиметра.

Сигнал содержит компоненты постоянного и переменного тока. Компонент постоянного тока возникает из-за постоянного отражающего вещества, такого как кожа, мышцы и кости, а также венозная кровь.Когда тело находится в состоянии покоя и движение играет меньшую роль, компонент переменного тока состоит в основном из отраженного света от пульсации артериальной крови. Компонент переменного тока зависит от частоты сердечных сокращений и толщины артерии, при этом в систолическом (насос) отраженном или проходящем свете больше отраженного или прошедшего света, чем при дистопическом (расслабление). Во время систолической фазы кровь перекачивается из сердца, что увеличивает предсердное артериальное давление. Повышение артериального давления расширяет артерии и приводит к увеличению объема крови в предсердиях. Это увеличение в крови вызывает увеличение поглощения света.Артериальное давление падает во время диастолической фазы, а следовательно, и поглощение света. На рисунке 3 показаны диастолические минимумы и систолические пики, вызванные учащенным сердцебиением.

Закон Бера-Ламберта объясняет, что свет экспоненциально затухает при прохождении через поглощающий материал. Это можно использовать для определения уровня оксигенированного гемоглобина по отношению к общему гемоглобину.

Интенсивность света, поглощаемого в диастолу и систолу, связана соотношением:

Где α измеряет скорость поглощения света предсердной кровью, а d2 – амплитуда переменного тока сигнала PPG (см. Рисунок 3).I диастола равна компоненту постоянного тока, обозначенному d1.

Рис. 3. Ослабление света через ткань.

Вычисляя переменный и постоянный ток по сигналу PPG, мы можем определить изменение поглощения света предсердной кровью –α.d2, вызванное перекачкой крови от сердца, без участия других тканей.

Отношение компонента переменного тока к компоненту постоянного тока известно как индекс перфузии, который представляет собой отношение пульсирующего кровотока к непульсирующему статическому кровотоку.Целью системы измерения пульса на основе PPG или SpO 2 является увеличение соотношения сигналов переменного и постоянного тока.

PI = AC / DC

Индекс перфузии для инфракрасных и красных длин волн можно использовать для расчета отношения соотношений (RoR), которое представляет собой отношение PI red к PL ir . Поскольку поглощение света на данной длине волны пропорционально

Теоретически RoR можно подставить в следующую формулу для вычисления SpO 2 :

Где: E HbO2, красный = коэффициент экстинкции HbO 2 при 600 нм, E HbO2, ired = коэффициент экстинкции HbO 2 при 940 нм

E RHb, ired = коэффициент экстинкции RHb на 940 нм, E RHb, красный = коэффициент экстинкции RHb на 600 нм

Однако закон Бера-Ламберта нельзя использовать напрямую, поскольку в каждой оптической конструкции существует ряд переменных факторов, которые вызывают различия во взаимосвязи между RoR и SpO. 2 .К ним относятся конструкция механической перегородки, расстояние между светодиодами и частями разряда, электронное и механическое подавление окружающего света, ошибки усиления частичных разрядов и многое другое.

Для получения клинической точности пульсового оксиметра SpO 2 на основе PPG необходимо разработать справочную таблицу или алгоритм для корреляции между RoR и SpO 2 .

Калибровка

Калибровка измерительной системы необходима для разработки высокоточного алгоритма SpO 2 . Чтобы откалибровать систему SpO 2 , необходимо завершить исследование, в ходе которого уровень кислорода в крови участника снижается с медицинской точки зрения, контролируется и контролируется медицинским работником.Это называется исследованием гипоксии.

Система измерения SpO 2 может иметь только эталонную точность. Стандартные варианты включают пульсоксиметры медицинского класса с зажимом для пальцев и кооксиметр золотого стандарта. Кооксиметр – это инвазивный метод измерения насыщения крови кислородом, который дает высокую точность, но в большинстве случаев неудобен для применения.

Процесс калибровки используется для создания кривой наилучшего соответствия значения RoR, рассчитанного с помощью оптического устройства SpO 2 , для измерения кооксиметра SaO 2 .Эта кривая используется для создания справочной таблицы или уравнения для расчета SpO 2 .

Калибровка потребуется для всех конструкций SpO 2 , поскольку RoR зависит от ряда переменных, таких как длина волны и интенсивность светодиода, реакция на частичные разряды, положение тела и подавление окружающего света, которые будут отличаться для каждой конструкции.

Повышенный индекс перфузии и, в свою очередь, высокий динамический диапазон переменного тока на красной и инфракрасной длинах волн повысит чувствительность расчета RoR и, в свою очередь, даст более точное измерение SpO 2 .

Во время исследования гипоксии необходимо записать 200 измерений с равным интервалом между 100% и 70% насыщения крови кислородом. Испытуемые выбираются с разным оттенком кожи и равным разбросом по возрасту и полу. Эти различия в оттенке кожи, возрасте и поле объясняют разные результаты индекса перфузии у разных людей.

Общая погрешность для пропускающих пульсовых оксиметров должна составлять ≤3,0% и ≤3,5% для отражающей конфигурации.

Рекомендации по проектированию:

Transmissive vs.Светоотражающий

Сигнал PPG может быть получен с использованием пропускающего или отражающего светодиода и конфигурации частичного разряда. Проходящая конфигурация измеряет непоглощенный свет, прошедший через часть тела. Эта конфигурация лучше всего подходит для таких областей, как палец и мочка уха, где измерения выигрывают от плотности капилляров в этих местах тела, что делает измерения более стабильными, повторяющимися и менее чувствительными к изменениям положения. В трансмиссионных конфигурациях показатель перфузии увеличивается на 40–60 дБ.

Конфигурации световозвращающего PPG выбираются, когда PD и светодиод должны быть размещены рядом друг с другом для практичности, например, с устройствами для ношения на запястье или груди.

Рисунок 4. Конфигурация LED-PD.


Индекс позиционирования сенсора и перфузии

Позиционирование на запястье и груди требует большего динамического диапазона в PPG AFE, поскольку сигнал постоянного тока значительно увеличивается из-за глубины артерий ниже статических отражающих компонентов, таких как кожа, жир и кости.

Более высокое разрешение измерений PPG снизит неопределенность алгоритма SpO 2 . При типичном PI от 1% до 2% для носимых на запястье датчиков SpO 2 цель конструкции пульсового оксиметра состоит в том, чтобы увеличить PI за счет механической конструкции или увеличить динамический диапазон.

Расстояние между светодиодом и PD будет иметь большое влияние на PI. Слишком малое расстояние приведет к увеличению перекрестных помех или обратного рассеяния светодиодами частичных разрядов. Это будет отображаться как сигнал постоянного тока и насыщать AFE.

Увеличение этого интервала уменьшает влияние как обратного рассеяния, так и перекрестных помех, но также снижает коэффициент трансформации тока (CTR), который является выходом светодиода для обратного тока частичного разряда. Это повлияет на эффективность системы PPG и потребует большей мощности светодиода для максимального увеличения динамического диапазона AFE.

Быстро пульсирующий один или несколько светодиодов позволяет уменьшить вклад шума 1 / f в общий сигнал. Импульсное управление светодиодами также позволяет использовать синхронизированную модуляцию на приемной стороне для устранения источников помех от окружающего света.Интеграция нескольких импульсов увеличивает амплитуду сигнала частичных разрядов и снижает среднее потребление тока. Увеличение общей площади частичных разрядов также увеличивает CTR, поскольку захватывается больше отражающего света.

Для измерения пульса PPG многие производители устройств для измерения частоты сердечных сокращений используют комбинацию одного большого PD и нескольких энергоэффективных зеленых светодиодов в местах с ограниченным кровотоком. Зеленые светодиоды выбраны из-за их сильного подавления артефактов движения. 2 Однако это происходит за счет мощности.Зеленые светодиоды имеют более высокое прямое напряжение, чем красные и инфракрасные, и имеют высокое поглощение в тканях человека, что означает, что требуется более высокая мощность светодиода, чтобы возвращать значимую сердечную информацию.

Поскольку SpO 2 требует нескольких длин волн, и большинство систем по-прежнему включают высокоэффективные зеленые светодиоды для HR PPG, наиболее распространенной конфигурацией для HR и SpO 2 PPG систем является одиночный массив зеленых, красных и инфракрасных светодиодов, окруженный несколькими PD, как показано на часах ADI VSM на рисунке 5.Расстояние между частями разряда и светодиодами было оптимизировано для уменьшения обратного рассеяния, а конструкция перегородки снижает перекрестные помехи между светодиодами и частями разряда.

Несколько прототипов часов ADI VSM были испытаны для проверки наиболее эффективного расстояния между частями и светодиодами для наших измерений HR PPG и SpO 2 .

Рис. 5. Часы ADI VSM V4, перегородка и светодиодный массив DP


Артефакты движения

Артефакты движения создают одну из самых серьезных проблем при проектировании системы измерения PPG. При движении ширина артерий и вен изменяется из-за давления.Количество света, поглощаемого фотодиодом, изменяется, и это присутствует в сигнале PPG, потому что фотоны поглощаются или отражаются иначе, чем когда тело находится в состоянии покоя.

Для бесконечно широкой области фотодиода, покрывающей бесконечно длинный образец глубокой ткани, все фотоны в конечном итоге будут отражаться на фотодиод. В этом случае никаких артефактов, связанных с движением, обнаружено не будет. Однако этого нельзя достичь; Решение состоит в том, чтобы увеличить площадь фотодиода с учетом емкости – снизить AFE и обеспечить фильтрацию артефактов движения.

Нормальная частота сигнала PPG составляет от 0,5 Гц до 5 Гц, в то время как артефакты движения обычно находятся в диапазоне от 0,01 Гц до 10 Гц. Простые методы полосовой фильтрации нельзя использовать для удаления артефактов движения из сигнала PPG. Чтобы добиться высокой точности подавления движения, адаптивный фильтр должен поставляться с высокоточными данными о движении. Для этого компания Analog Devices разработала 3-осевой акселерометр ADXL362. Этот акселерометр обеспечивает разрешение 1 м g с диапазоном до 8 g при потреблении только 3.6 мкВт при 100 Гц и доступен в корпусе 3 мм × 3 мм.

Решение ADI: ADPD4100

Размещение пульсоксиметра создает несколько проблем. Носимые на запястье устройства SpO 2 создают дополнительные проблемы при проектировании, поскольку представляющий интерес сигнал переменного тока составляет от 1% до 2% от общего количества света, получаемого на частном разряде. Чтобы получить медицинский сертификат и различать незначительные отклонения в уровнях оксигемоглобина, требуется более высокий динамический диапазон сигнала переменного тока. Это может быть достигнуто за счет уменьшения помех от внешнего освещения и уменьшения шума драйвера светодиода и AFE.ADI решила эту проблему с помощью ADPD4100.

ADPD4100 и ADPD41001 достигают отношения сигнал / шум до 100 дБ. Этот увеличенный динамический диапазон необходим для измерения SpO 2 в условиях низкой перфузии. Этот интегрированный оптический AFE имеет восемь встроенных источников тока с низким уровнем шума и восемь отдельных входов PD. Цифровой контроллер синхронизации имеет 12 программируемых временных интервалов, которые позволяют пользователю определять массив последовательностей частичных разрядов и светодиодов с конкретным током светодиода, аналоговой и цифровой фильтрацией, вариантами интеграции и временными ограничениями.

Ключевым преимуществом ADPD4100 является увеличение отношения сигнал / шум / мкВт, что является важным параметром для непрерывного мониторинга с питанием от батареи. Этот ключевой показатель был устранен за счет увеличения динамического диапазона AFE при одновременном снижении потребления тока AFE. ADPD4100 теперь может похвастаться общей потребляемой мощностью всего 30 мкВт для непрерывного измерения PPG 75 дБ, 25 Гц, включая питание светодиодов. Увеличение числа импульсов на выборку (n) приведет к (√n) увеличению отношения сигнал / шум, в то время как увеличение тока возбуждения светодиода приведет к пропорциональному увеличению отношения сигнал / шум.Общее потребление системы 1 мкВт даст сигнал / шум 93 дБ для непрерывного измерения PPG с использованием источника питания 4 В.

Автоматическое подавление окружающего света снижает нагрузку на главный микропроцессор, обеспечивая при этом подавление света 60 дБ. Это достигается за счет использования светодиодных импульсов длительностью до 1 мкс в сочетании с полосовым фильтром для подавления помех. В определенных режимах работы ADPD4100 автоматически рассчитывает темновой ток фотодиода или состояние выключенного светодиода. Этот результат вычитается из состояния включения светодиода перед преобразованием в АЦП, чтобы удалить окружающий свет, а также ошибки усиления и дрейф внутри фотодиода.

ADPD4100 поддерживается носимым оценочным комплектом EVAL-ADPD4100-4101 и часами исследования показателей жизнедеятельности ADI. Это оборудование легко подключается к приложению ADI Wavetool для измерения биоимпеданса, ЭКГ, частоты пульса PPG и многоволновых измерений PPG для разработки SpO 2 .

В исследовательские часы встроен алгоритм автоматической регулировки усиления (AGC) для ADPD4100, который регулирует усиление TIA и ток светодиода для обеспечения оптимального динамического диапазона сигнала переменного тока для всех выбранных длин волн светодиодов.

Рисунок 6. Блок-схема ADPD410X.

Рис. 7. ADPD4100 одновременное измерение красного (справа) и ИК (слева) PPG.

Альтернативные решения ADI

Показания SpO на основе пальцев и мочки уха 2 легче всего рассчитать, так как отношение сигнал / шум выше, чем при позиционировании на запястье или груди, из-за уменьшения костной ткани и ткани, что также снижает постоянный ток. компонентный вклад.

Для таких приложений подходят модуль ADPD144RI и ADPD1080.

ADPD144RI представляет собой законченный модуль со встроенным красным светодиодами с длиной волны 660 нм и инфракрасным светом с длиной волны 880 нм, а также четырьмя PD в корпусе 2,8 мм × 5 мм. Расстояние между светодиодами и частями разряда оптимизировано для обеспечения наилучшего отношения сигнал / шум для высокоточных измерений PPG SpO 2 . Этот модуль позволяет пользователям быстро избавиться от проблем проектирования, связанных с размещением и разнесением светодиодов и частичных разрядов для достижения оптимального отношения мощности к шуму. ADPD144RI механически оптимизирован для максимального уменьшения оптических перекрестных помех.Это обеспечивает надежное решение, даже когда датчик размещается под одним стеклянным окном.

ADPD1080 – это интегрированный оптический AFE с тремя каналами возбуждения светодиодов и двумя каналами ввода тока частичных разрядов в 17-шариковом WLLCSP размером 2,5 мм × 1,4 мм. Этот AFE идеально подходит для продуктов PPG с малым количеством каналов, где пространство на плате имеет решающее значение.

использованная литература

1 Тосиё Тамура. «Текущий прогресс фотоплетизмографии и SpO 2 для мониторинга здоровья.” Письма о биомедицинской инженерии, февраль 2019 г. .

2 Джихён Ли, Кента Мацумура, Кен-Ичи Ямакоши, Питер Рольф, Синобу Танака и Такехиро Ямакоши. «Сравнение красно-зеленой и синей фотоплетизмографии с отражением света для мониторинга сердечного ритма во время движения». 2013 35 Ежегодная международная конференция IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), июль 2013 г. .

(PDF) СВЕТОДИОДНЫЙ ДАТЧИК-ПРИВОД PPG-SPO2

СВЕТОДИОДНЫЙ ДАТЧИК-ПРИВОД PPG-SPO2

R.Д. Стоянович1, Д.М. Карадаглич2, К. Перакис3, Б.М. Лутовац 1, М. Хариту3, Д. Куцорис3

1 Факультет электротехники, Университет Черногории, Черногория

2 Школа биологических наук, Ливерпульский университет, Ливерпуль, Великобритания

3 Лаборатория биомедицинской инженерии, Национальный технический университет Афин, Греция

РЕЗЮМЕ

Высокочувствительный, полностью цифровой датчик-привод был разработан для фотоплетизмографии (PPG)

измерений.Он использует стандартные светодиоды

(светодиоды) в качестве излучателей и детекторов и микроконтроллеры (MC) общего назначения

или устройства с программируемой логикой

(PLD) для считывания, обработки сигналов и связи

. Основными преимуществами предлагаемого подхода

являются лучшая спектральная чувствительность, повышенное и регулируемое разрешение

, снижение стоимости, размер

, энергопотребление, а также устранение потребности

во внешних компонентах, таких как точный аналог

.

цифровых преобразователей (АЦП), чувствительных операционных усилителей

(OA) и различных конфигураций фильтров.Представлены две конфигурации датчиков

; основной (2 светодиода)

и SpO2 (4 светодиода). Базовый использует только два контакта ввода / вывода и два светодиода

и способен обнаруживать сигнал PPG

от пальца руки или ноги. Тогда очень просто извлечь из такого сигнала

важную информацию, такую ​​как частота сердечных сокращений (ЧСС) и вариабельность частоты сердечных сокращений

(ВСР). Его можно легко расширить до датчика-измерителя SpO2, добавив еще два светодиода

и заняв еще два контакта.Кратко описаны подход зондирования

и предварительные результаты.

1. ВВЕДЕНИЕ

Фотоплетизмография (ФПГ) – это неинвазивный метод

обнаружения сердечно-сосудистой пульсовой волны, которая распространяется

вдоль тела человека, с использованием источника света и детектора

[1]. Помимо сатурации кислорода (SpO2), частоты сердечных сокращений (ЧСС)

и различных значений частоты сердечных сокращений (ВСР), которые обычно предоставляются

этой методикой, были предприняты значительные усилия по извлечению связи между периферическим артериальным давлением

( BP) и импульсы PPG.Классический датчик PPG состоит из конфигурации светодиод-фотодиод

, в которой светодиод работает как излучатель света

, а фотодиод (обычно PIN) как датчик света

[2]. Зонд помещается на периферию тела, чаще всего

обычно на пальце или ноге, и может работать в режиме отражения или пропускания

. Обычно фотодиод

, используемый для обнаружения, обеспечивает хорошую чувствительность

и значительное снижение стоимости системы. Обычно он

работает при Vbias = 0 В и, следовательно, сам может считаться датчиком

маломощным; однако в дополнение к детектору

требуются операционные усилители хорошего качества и АЦП

среднего и высокого разрешения для завершения измерительного устройства

.Эти дополнительные компоненты

не только увеличивают сложность и стоимость системы, но также увеличивают размер

и рассеиваемую мощность, что особенно важно в миниатюрных системах с батарейным питанием.

Кроме того, фотодиодные детекторы не являются спектрально селективными

; скорее, они без разбора обнаруживают широкий спектр

света, от ближнего инфракрасного до УФ.

Немного упустили из виду, что светодиоды

также могут довольно хорошо обнаруживать свет.Они могут использоваться в широком диапазоне приложений

в качестве недорогих, легко доступных оптических детекторов

[3]. Как правило, светодиод обнаруживает свет с длиной волны

несколько короче, чем свет, который он излучает, что делает его детектором с избирательной длиной волны

. Направленные на

эти факты, а также на результаты исследований, приведенные в [4]

и [5].

Предлагаемый нами датчик PPG основан на сильном светодиоде.

Светодиод. Для этого требуется только простой микроконтроллер и

пара светодиодов, один из которых работает в режиме обратного смещения

, чтобы функционировать как датчик света.Детектор LED

требует короткого шага обратного смещения (100-200 мкс) к напряжению питания

(3,3 В или 5 В), но нет других компонентов

, требующих дополнительного питания, поэтому это единственная мощность

нарисовать связанный с самим детектором.

Кроме того, принимающий светодиод работает как полосовой фильтр

, отклик которого аналогичен его спектральному профилю излучения

. Это значительно снижает окружающий шум.

Базовая конфигурация с двумя светодиодами, в первую очередь

, подходящими для измерения ЧСС и ВСР, может быть легко расширена за счет включения датчика-измерителя SpO2 путем добавления еще двух

светодиодов, при этом алгоритм измерения остается почти равным

. тем же.

Обладая этими характеристиками, предлагаемая система PPG-SpO2

представляет собой простую, недорогую сенсорную платформу

с батарейным питанием, с очень хорошей чувствительностью и сигналом с шумовыми характеристиками

, идеально подходящими для телемедицины и домашнего ухода.

В этой статье дается предварительное описание датчика-активатора PPG на основе LED-LED

в обеих конфигурациях, а

очерчивает ключевые преимущества использования этого подхода для целей физиологического зондирования

.Также предварительно представлены

экспериментальных результатов.

328 3-й Международный симпозиум по биомедицинской инженерии (ISBME 2008)

Пульсоксиметр MouseSTAT и монитор сердечного ритма мыши

Доступные датчики пульсоксиметра

Датчики лап MouseSTAT для мышей и крыс (SPO2-MSE и SPO2-RAT) были специально разработаны для небольших лабораторных животных. Они используют миниатюрный светодиод и датчик света для передачи и приема красного и инфракрасного света, которые пропорциональны размеру и прозрачности маленькой лабораторной лапы.

Более крупный датчик MouseSTAT для крупных животных (SPO2-LG) идеально подходит для проникновения в более толстые ткани, например, на крысах или более крупных животных. Его можно использовать на любом животном и на любом придатке при достаточной васкуляризации и орошении. Это может быть лапа мыши, но чаще всего это лапа крысы, ухо кролика или язык маленького животного.

Мы также предлагаем на выбор несколько датчиков, совместимых с МРТ.

* Точность частоты дыхания может зависеть от протокола вашего исследования.Пожалуйста, свяжитесь с одним из наших специалистов по продуктам, чтобы обсудить ваше конкретное применение.

Чем отличаются наши датчики?

В других пульсоксиметрах для небольших лабораторных животных используются датчики человеческого размера, механически адаптированные для работы с мелкими животными. Эти адаптированные датчики размером с человека имеют большие светодиоды и датчики света, которые были разработаны для работы с указательным пальцем человека или другими подобными придатками. Большие светодиоды наполняют костный придаток, такой как палец, огромным количеством света, который в основном поглощается или блокируется костями и соединительной тканью.Поскольку через палец проходит лишь небольшое количество света, требуется большой датчик, чтобы попытаться собрать как можно больше мельчайшего количества прошедшего света.

Когда датчики размером с человека пытаются использовать на полупрозрачной маленькой лапе лабораторного животного, излучается слишком много света, который выходит за пределы большого светового датчика. Поэтому адаптированные датчики пульса человека других производителей должны использовать толстые участки тела небольшого лабораторного животного, которые напоминают человеческий палец, например шею или бедро.Размещение датчика в этих местах обычно требует дополнительных усилий, связанных с бритьем. Пружина с более высоким усилием в зажимах датчика может вызвать ишемию в чувствительной области из-за постоянного давления сжатия.

Наконец, для работы других систем пульсоксиметрии также требуется специальный внешний ПК, который занимает ценный лабораторный стол и пространство в хирургической зоне.

Светодиодный прожектор VAXMYRA, белый, 25/8 “

Пластик – ключевой материал для IKEA, и он остается таковым в будущем.Он прочный, прочный, легкий и универсальный. Он является основным компонентом многих наших продуктов и может применяться в самых разных областях, от поверхностных материалов, таких как краска и фольга, до шурупов и полок. Есть серьезные опасения по поводу того, как пластик влияет на окружающую среду, и в IKEA мы относимся к этому очень серьезно. В рамках нашего большого кругового пути и перехода от первичных ископаемых материалов мы прилагаем все усилия, чтобы заменить весь пластик в наших предметах интерьера на пластик, сделанный из переработанного и / или возобновляемого сырья.

Пластик чаще всего получают из нефти и газа, которые являются невозобновляемыми ископаемыми источниками. Эти источники не обновляются сами по себе и в конечном итоге будут исчерпаны. Мы стремимся к тому, чтобы к 2030 году весь пластик, используемый в наших продуктах, был основан на возобновляемых или переработанных материалах. Возобновляемый пластик изготавливается из таких материалов, как растительное масло, кукуруза, зерна пшеницы и сахарный тростник. Переработанный пластик позволяет нам дать вторую жизнь не поддающимся биологическому разложению продуктам, таким как бутылки из ПЭТ, которые в противном случае оказались бы на свалках.Использование перерабатываемых источников также снижает нашу зависимость от нефти как сырья. В настоящее время более 40% наших пластиковых изделий изготавливаются из переработанных и возобновляемых материалов, и наша цель – достичь 100%. Добавляя в наше предложение продукты, изготовленные из переработанных и возобновляемых материалов, мы надеемся вдохновить другие компании сделать то же самое.

Одноразовые пластиковые изделия загрязняют экосистемы, если их не утилизировать ответственно. В рамках наших обязательств перед людьми и планетой все одноразовые пластиковые изделия из мирового ассортимента товаров для дома были выведены из употребления в 2020 году.Сюда входят такие предметы, как тарелки, чашки и пластиковые соломинки, предлагаемые в наших ресторанах, бистро и кафе. Их заменили одноразовые изделия, изготовленные из 100% возобновляемых источников.

Полиэтилентерефталат (ПЭТ) и полипропилен (ПП) – это прочные, гигиеничные и небьющиеся пластмассы. Они очень мало впитывают воду и обладают хорошей химической стойкостью. И ПЭТ, и ПП можно повторно использовать и перерабатывать, что сокращает количество отходов и дает продукту несколько жизней за счет использования и повторного использования. ПЭТ является наиболее перерабатываемым пластиком в мире и может использоваться для самых разных целей, таких как пластиковые бутылки и контейнеры для упаковки продуктов питания и напитков, а также для продуктов личной гигиены, фармацевтических препаратов и многих других потребительских товаров.В ИКЕА мы в основном используем переработанный ПЭТ в коробках, наполнитель для текстильных изделий и кухонную фасадную пленку. ПЭТ одобрен агентствами здравоохранения как безопасный для употребления в пищу и напитки. IKEA использует переработанный ПЭТ, который является потребителем, что означает, что он основан на собранных и отсортированных ПЭТ-бутылках.

ИКЕА очень серьезно относится к безопасности продукции, все товары проходят испытания и соответствуют самым строгим законам и стандартам безопасности на всех рынках ИКЕА. Покупатели всегда должны быть уверены, что товары, купленные в ИКЕА, безопасны и полезны для здоровья.IKEA хочет свести к минимуму или полностью отказаться от использования химикатов и веществ, которые могут нанести вред людям и окружающей среде.

Наш путь к использованию только переработанного или возобновляемого пластика займет некоторое время и потребует новых подходов к работе, но мы полны решимости взять на себя ответственность и найти новые решения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *