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Pulsoxímetro para medição de pulsação e oxigenação periférica (Janeiro 2010) Carlos André Soares Costa e Silva, Fábio Joel Pacheco Teles, Jorge Miguel Santos Pinto
I. INTRODUÇÃO
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Pulsoxímetro ou oximetro de pulso é um instrumento médico que mede a quantidade de oxigénio no sangue, assim como o batimento cardíaco, de um modo não invasivo (sem precisar de perfurar a pele). Estas características juntas fazem deste instrumento, um instrumento vital na medicina de emergência, uma vez que permite obter informação de uma forma rápida, eficaz e inconsequente. Estando cientes das potencialidades deste aparelho, este estudo possui os seguintes objectivos: Projectar e implementar um sistema de medição da pulsação cardíaca e oxigenação arterial em pontos anatomicamente relevantes de um sujeito. Desenvolver um circuito electrónico para condicionamento de sinal dos sensores optoelectrónicos e sua ligação a sistema de aquisição de dados e instrumentação virtual. Caracterizar os sensores do sistema de medição.
De forma a conseguir medir SpO2, o pulsoxímetro baseia-se na lei de Beer- Lambert ou simplesmente lei de Beer. Esta lei da óptica relaciona a absorção de luz incidente num dado objecto com as propriedades do respectivo material atravessado. A Fig.1 mostra um dedo com espessura L, incidido por um feixe de luz com intensidade Iin. O dedo irá absorver parte da luz e reflectir outra parte com intensidade I:
Fig.1 - Incidência de luz num dedo.
II. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
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sangue é constituído por uma substância líquida denominada por plasma e por três tipos de células: glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas. Uma das principais funções do sangue é transportar o oxigénio, sendo maioritariamente transportado pelos glóbulos vermelhos. Os glóbulos vermelhos têm esta capacidade uma vez que contêm uma proteína chamada de hemoglobina, que tem a capacidade de se misturar com o oxigénio permitindo desta forma o seu transporte. Quando o oxigénio dos pulmões se mistura no sangue (processo que ocorre nos alvéolos e capilares), uma pequena porção deste fica misturado no plasma sendo a outra porção (cerca de sessenta vezes superior) misturada com a hemoglobina, chamando-se a esta, hemoglobina Oxigenada (HbO2), a qual é transportada para os capilares dos tecidos do corpo onde o oxigénio é novamente separado da hemoglobina, difundindo-se nas células. O pulsoxímetro mede a saturação de Oxigénio no sangue pela seguinte fórmula: [1]
A lei de Beer relaciona de uma forma linear a absorvência e a concentração de luz absorvida, da seguinte forma: [2]
A=αLc
Onde α é o coeficiente de absorção (1 mol-1cm-1) e c a concentração do elemento que absorve (mol-1).
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abendo agora a lei principal deste mecanismo de medição, é tempo de desenvolver a metodologia e implementação do mecanismo de medição. A determinação da saturação do oxigénio baseia-se na diferença de absorção de comprimento de onda pela hemoglobina do sangue, daí se usar, no mínimo, dois comprimentos de onda diferentes para determinar a absorção de oxigénio pela respectiva molécula. Como nos mostra a