После пандемии COVID-19 все наверняка знакомы с пульсоксиметром. Это “прищепка с экранчиком”, которая надевается на палец и показывает уровень кислорода в крови. Может быть, вы даже видели фото или видео, где пульсоксиметр “измерял” уровень кислорода шариковой ручки или куска хлеба. На основании этого обычно делается вывод, что прибор – подделка, выдающая случайные показатели, а значит, верить ему не стоит.
А если не видели, то держите:
Давайте разберёмся, так ли это или нет.
Чтобы понимать, как устроен прибор, нужно сначала понять, какую величину он измеряет. Пульсоксиметр измеряет сатурацию – степень насыщения крови кислородом. Но в каком виде кислород содержится в крови?
Кислород поступает в артериальную кровь из лёгочных альвеол и вместе с кровотоком разносится по органам и тканям. Физически этот перенос осуществляет специальный белок – гемоглобин, способный присоединять и отщеплять молекулы кислорода. Гемоглобин, который содержит кислород, называется насыщенным, или сатурированным. Ненасыщенный гемоглобин, или дезоксигемоглобин, – это гемоглобин без связанного кислорода.
Принцип действия пульсоксиметра основан на том, что гемоглобин и дезоксигемоглобин по-разному ослабляют проходящий через них пучок света определенной длины волны: насыщенный гемоглобин лучше поглощает свет с длиной волны 940 нм, а ненасыщенный – с длиной волны 660 нм. Проще говоря, это значит, что насыщенный и ненасыщенный гемоглобин имеют разный цвет. (Что, в частности, объясняет цианоз – синеватую окраску кожи и слизистых оболочек во время гипоксии.)
На одной стороне прищепки пульсоксиметра расположены два светодиода, излучающих инфракрасный свет с длиной волны 940 нм и красный свет с длиной волны 660 нм. Человеческий глаз видит это как красный цвет. На другой стороне прищепки находится светочувствительный датчик. Проходя через богатую капиллярами ткань – палец или мочку уха, где тоже можно измерять сатурацию, – часть света поглощается гемоглобином в крови, а часть попадает на датчик. По тому, сколько и какого именно света достигло детектора, прибор рассчитывает концентрацию насыщенного и ненасыщенного гемоглобина в крови.
Пульсоксиметр также отслеживает объём единственной ткани, которая существенно колеблется во время измерения, а именно артериальной крови. По тому, как именно изменяется количество света, проходящее через палец или мочку уха, прибор рассчитывает изменения кровенаполнения артерий, а значит, пульс человека. То есть, частота пульса – это не самоцель, а побочный эффект измерения сатурации.
Таким образом, когда вы вставляете в пульсоксиметр что угодно, прибор честно пытается излучать красный и инфракрасный свет, измерять, какое количество света рассеивается через препятствие, и рассчитывать по этим данным показания. Вот почему пульсоксиметры показывают сатурацию неживых и не предназначенных для измерения объектов.
Смотрите новые видео на youtube.com/@PhysFromPobed
Приобретайте наши конструкторы на fizikits.ru