Чрезкожные анализаторы концентрации оксигемоглобина.

Гемоглобин является веществом, которое переносит кислород из легких во все органы организма. Кровь содержит, в основном, 2 вида гемоглобина: восстановленный (не содержит кислорода) и оксигемоглобин (который в легких насыщается кислородом). Таким образом, информация о концентрации гемоглобина позволяет судить о содержании кислорода в потоке крови.

Для определения концентрации оксигемоглобина применяют так называемые оксигемометры (пульсоксигемометры). Измерение строится на информации о спектрах поглощения гемоглобина и оксигемоглобина. Как видно из кривых, представляющих спектр поглощения (D-оптическая плотность) в диапазоне от 400 до 1000мм можно наблюдать следующие явления: при длине волны различия в оптических плотностях гемоглобина и оксигемоглобина максимальные (в десятки раз). На длине волны и больших длинах волн оптические плотности гемоглобина и оксигемоглобина близки. Это используется для создания оксигемометров. При длине волны - максимальное поглощение для билирубина (красная желчь) – продукт распада гемоглобина. Увеличение билирубина против нормы свидетельствует о заболевании печени.

На явлении поглощения билирубина строятся черезкожные анализаторы концентрации билирубина. Из теории анализа известно, что для определения концентрации двух компонентов в многокомпонентной среде, содержащей также другие, не решающие измерительные компоненты, необходимо выполнить два измерения в различных условиях. В данном случае при двух различных длинах волн.

(1)

(2)

(3)

Обычно оксигемометр имеет два измерительных канала. В современных анализаторах эти каналы реализуются с помощью миниатюрных свето- и фотодиодов СД1 и СД2; ФД1 и ФД2. сигналы фотодиодов усиливаются и посылаются в вычислительное устройство. В большинстве случаев оксигемометры работают на просвет. Однако, известны устройства, в которых измеряется отраженное излучение, прошедшее слой ткани.

Сами измерительные элементы могут располагаться на перепонке пальцев, а отражатели – практически в любой точке тела. Описание работы такого устройства можно получить, используя приведенное ранее уравнение для оптического анализатора.

Обычно измерения осуществляются на длине волны λ =660-680мм и на длине волны λ =800-900мм - инфракрасное излучение.

Для оптической плотности на первой длине волны можно записать уравнение (1), а для оптической плотности на второй длине волны – уравнение (2).

ξ – толщина просвечиваемого слоя;

С и С - концентрации оксигемоглобина и гемоглобина;

ξ и ξ - постоянные коэффициенты в уравнении оптической плоскости на длине волны λ для оксигемоглобина и гемоглобина;

ξ - постоянный коэффициент на длине волны λ , одинаковой для оксигемоглобина и гемоглобина.

Решая систему уравнений (1) и (2) относительно С , получаем уравнение (3).