Фотометрические методы исследования биологических объектов
Фотометрические методы исследования базируются на способности жидких сред (растворов) поглощать, рассеивать, отражать оптическое излучение и даже излучать электромагнитную энергию под воздействием световой энергии возбуждения или в результате химической реакции
Взаимодействие лучистой энергии с анализируемым веществом оценивается с
помощью следующих методов. |
|
Абсорбционный метод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нефелометрический метод. |
|
|
|
|
Люминесцентный анализ |
|
|
Диапазон длин |
Диапазон частот, |
Диапазон |
|
Цвет |
энергии |
|
||
волн, нм |
ТГц |
|
||
|
фотонов, эВ |
|
||
|
|
|
|
|
Фиолетовый |
380—440 |
790—680 |
2,82—3,26 |
|
Синий |
440—485 |
680—620 |
2,56—2,82 |
|
Голубой |
485—500 |
620—600 |
2,48—2,56 |
|
Зелёный |
500—565 |
600—530 |
2,19—2,48 |
|
Жёлтый |
565—590 |
530—510 |
2,10—2,19 |
|
Оранжевый |
590—625 |
510—480 |
1,98—2,10 |
|
Красный |
625—740 |
480—405 |
1,68—1,98 |
1 |
|
|
|
|
|
Абсорбционный метод
Кривая интенсивности светового потока в зависимости от толщины слоя вещества (а); зависимость оптической плотности от концентрации раствора (б)
закон Бугера-Ламберта-Бера
2
Состав крови
3
По принципу работы все оксиметры, в том числе пульсовые, являются спектрофотометрическими приборами и в основе работы лежит различие спектров поглощения различных компонентов гемоглобина. Красный цвет растворов гемоглобина (в том числе крови) обусловлен тем, что это вещество пропускает большую часть длинноволновых (красных и инфракрасных) лучей.
Спектры поглощения различных компонент гемоглобина: оксигемоглобина (HbO2),
дезоксигемоглобина (HbR), метгемоглобина (MetHb), карбоксигемоглобина (COHb). 1.По оси абсцисс - длина волны , по оси ординат - экстинкция, Е.
4
Важным фактором, влияющим на насыщение гемоглобюина кислородом, т.е. определяющим сродство Hb к О2 является напряжение О2 в крови. Это
соотношение определяется кривой диссоциации оксигемоглобина
Кривая диссоциации оксигемоглобина
5
Физические и технические аспекты пульсоксиметрии
Количественная оценка поглощения света при оксиметрии определяется , как отмечалось выше, законом Бера-Ламберта-Бугера. В качестве такой количественной оценки используется значение экстинкции E:
E = ln (Io/I) = εcd
Где : ε - коэффициент экстинкции (величина постоянная для каждого вещества),
Io - интенсивность падающего света,
I- интенсивность прошедшего света,
c - концентрация растворенного вещества, d - толщина слоя.
Основная задача пульсоксиметров состоит в определении насыщения (saturation) артериальной крови кислородом:
SpO2 = HbO2 / THb
Где: HbO2 – концентрация оксигемоглобина, THb - общее содержание гемоглобина.
6
Методика пульсовой оксиметрии
Схема прохождение света через объект представлена
В основе модели лежит представление, что суммарное поглощение смеси веществ определяется как сумма поглощений компонентов
Фотоплетизмограмма артериальных сосудов
7
Основная задача пульсового оксиметра – измерить с возможно большей точностью величину R и затем поставить этому значению в соответствие значение SpO2 по гардуировочной кривой, снятой прямым кровавым методом и
заложенную в память прибора в виде функции или таблицы
Усредненная градуировочная кривая пульсоксиметра По оси абсцисс - отношение коэффициентов модуляции двух спектральных диапазонов R, по оси ординат - насыщение
артериальной крови кислородом SpO2.
8
Первичные преобразователи
пульсоксиметров
Качество работы пульсоксиметра, в том числе его метрологические характеристики, определяется многими условиями – начиная от первичного преобразователя (датчика), алгоритма обработки, качества усилительного тракта, точности снятия градуировочной кривой.
Пальцевой датчик для пульсовых оксиметров 1 излучатели; 2 - фотоприемник
Различные типы пульсоксиметрических датчиков
* красный излучающий диод должен иметь длину волны в максимуме спектральной полосы 1 = (660 10) нм, а инфракрасный - 2 = (940 15)
нм; |
9 |
