Е.В.Ветвицкий, С.В.Селищев
Московский Институт Электронной Техники, г. Москва
Одной из проблем, возникающих при разработке пульсоксиметров, является обеспечение большого динамического диапазона (более 120 Дб) и высокой точности измерения сигнала с фотодатчика [2]. Она вытекает из необходимости измерения постоянной и переменной (пульсовой) составляющих прошедшего сквозь ткань (или отраженного) света, причем их соотношение может быть менее одного процента. Кроме того, оптические характеристики ткани пациента имеют большую вариабельность. Как правило, при построении канала съема данных применяют аналого-цифровые преобразователи с разрешением 16 двоичных разрядов в паре с предварительным усилителем с программируемым коэффициентом передачи, управляемым микропроцессором. При регистрации процессов в биологических тканях нет необходимости в высокой частоте дискретизации сигнала, в частности спектр плетизмограммы ограничен сверху 10-15 Гц. В связи с этим, предлагается использовать в данной области многоканальные сигма-дельта АЦП с параллельным преобразованием, имеющие высокую разрядность (до 24 двоичных разрядов) при рабочей полосе сигнала десятки - сотни герц.
Являясь двухволновыми приборами, пульсоксметры способны адекватно отражать только функциональное значение сатурации. Такое ограничение не вносит существенной ошибки при малой концентрации дисфункциональных фракций гемоглобина (в норме). Однако у курящих уровень содержания карбоксигемоглобина может достигать 10 %, значительное увеличение метагемоглобина наблюдается у пациентов после приема больших доз лекарственных препаратов. В этих ситуациях измеренные лабораторным путем значения фракционной и функциональной сатурации различаются [1]. Для получения истинного значения используют многоволновые приборы как минимум с 4 полупроводниковыми излучателями.
На основе 4-х канального АЦП фирмы “Analog Devices” AD7716 был разработан макет многоволнового трансмиссионного компьютерного пульсоксиметра.
При частоте дискретизации 125 Гц (полоса пропускания 0 – 32,8 Гц) достигнуто разрешение 18,5 двоичных разрядов. В качестве излучателей использованы полупроводниковые светодиоды 610 нм, 660 нм, 700 нм и 940 нм. Необходимо отметить, что применение данного сигма-дельта преобразователя, имеющего большой коэффициент передискретизации по частоте и встроенную цифровую фильтрацию, позволило существенно снизить аппаратные затраты на реализацию прибора. В настоящий момент ведутся работы над совершенствованием алгоритмов вычисления значения сатурации.
Литература: