مناقشة دقة مستشعر Spo2
البحث والتطوير لـ مستشعر الأكسجين في الدم
1. المبدأ الأساسي لقياس نسبة تشبع الأكسجين في الدم (Spo2)
تتضمن عملية قياس Spo2 جزأين. يستخدم الجزء الأول مستشعر أكسجين الدم لجمع الضوء وتحويله إلى إشارات كهربائية على أنبوب الاستقبال. يستخدم الجزء الثاني شاشة Spo2 لتحويل الإشارة الكهربائية إلى قيمة أكسجين الدم المقابلة وفقًا للمنحنى المحدد مسبقًا وعرضها على الشاشة. لذلك، فإن جميع العوامل التي تؤثر على شدة الإشارة الضوئية وإجماليها ستؤثر على دقة القياس. كما أن دقة المنحنى R ومطابقته للمستشعر يؤثر بشكل مباشر على قراءة أكسجين الدم. لذلك، فإن المستشعرات والشاشات تؤثران على دقة Spo2.
العوامل التي تؤثر على دقة مستشعر الأكسجين في الدم
1، معلمات الأنبوب المضيء: تختلف منحنيات الامتصاص للدم الشرياني للضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء. يختلف مقدار الضوء الذي يمكن أن يخترق القشرة والأوعية الدموية والأنسجة العضلية لموضع المستشعر للوصول إلى أنبوب الاستقبال في نفس الظروف بسبب اختلاف الأطوال الموجية والقوى الضوئية.
2، معلمات أنبوب الاستقبال: تتسبب الأحجام والحساسيات المختلفة لأنبوب الاستقبال في اختلاف قدرات استقبال الضوء. بشكل عام، ستستقبل المساحة الكبيرة لأنبوب الاستقبال المزيد من الضوء وأقل من مساحة صغيرة.
3، تصميم المستشعر: تتمتع تصاميم المستشعرات المختلفة بمقاومة مختلفة للضوء المتداخل.
4، المواد التي يتكون منها المستشعر: تختلف مواد المستشعر المختلفة في امتصاص الضوء وتداخله.
لذلك، فإن معلمات وتصاميم المستشعرات المختلفة لها تأثيرات مختلفة على الضوء، ولكل مستشعر خصائص بصرية فريدة!
إنتاج وتعديل المنحنى R
وفقًا لقانون بير-لامبرت، يجب أن تكون العلاقة الوظيفية بين نسبة الضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء (R/IR) وتشبع الأكسجين الشرياني (SaO2) خطية. ومع ذلك، نظرًا لتعقيد الخصائص البصرية للأنسجة البيولوجية، لا يمكن تحديد منحنى الارتباط (المشار إليه بالمنحنى R، وهو نفسه أدناه) إلا بالطرق التجريبية.
بمعنى آخر، أثناء الإنتاج، نحتاج إلى تعديل المنحنى R لكل مستشعر. وبعبارة أخرى، لكل مستشعر منحنى R خاص به، على سبيل المثال، هناك 10-15 نموذجًا من مستشعرات تقنية نيلكور أوكسيماكس، كل منها يحتوي على شريحة تخزن أكثر من اثني عشر منحنى لأكسجين الدم. عند توصيله بالجهاز، سيقوم الجهاز تلقائيًا بالتعرف على المنحنى R المقابل واستخدامه في القياس.
تختلف عملية إنشاء وتعديل منحنى R باختلاف الشركات، ولكنها تشمل جميعها الخطوات الثلاث التالية:
1) إنشاء منحنى R للمستشعر باستخدام جهاز محاكاة أكسجين الدم. ومع ذلك، لا يمكن للمحاكي محاكاة وضع امتصاص الضوء للدم في ظروف نقص الأكسجة.
2) يتم تعديل منحنى R بواسطة بيئة منخفضة الأكسجين تم إنشاؤها ذاتيًا ومقارنتها بالأجهزة القياسية.
3) أخيرًا، قم بإجراء التحقق من مقارنة غازات الدم في مختبر أكسجين الدم القياسي وفقًا لـ ISO 80601-2-61 (YY-0784).
قد تحتاج هذه العملية إلى التكرار عدة مرات حتى تكون القيم المعروضة للمستشعر في ظل ظروف معينة وضمن الخطأ المسموح به مع نتيجة تحليل غازات الدم.
هذه هي طريقة تصنيع المستشعر الأصلي والمنحنى R والتحقق منهما. إذا كان هناك خطأ، يقوم المهندسون عمومًا بتقليل الخطأ عن طريق تعديل المنحنى R. لذلك، فإن المستشعرات الأصلية سهلة التصنيع نسبيًا. المتطلبات التقنية لإنتاج المستشعر ليست عالية. يمكن لشركات تصنيع مقياس التأكسج تعويض نقص الدقة عن طريق تعديل المنحنى R. بالطبع، بمجرد اكتمال تعديل المنحنى R، فإن تصميم المستشعر والمعلمات المستخدمة للتعديل هي المستشعرات الأصلية ويجب التحكم فيها وختمها ولا يمكن تغييرها حسب الرغبة. إذا كان هناك أي تغيير، يجب علينا إعادة فحص المنحنى! لذلك، لا تقوم الشركات المصنعة للمعدات الأصلية عمومًا بتعديل تصميم المستشعر ومعلماته حسب الرغبة.
كيف يسير البحث والتطوير لـ مستشعرات Spo2 المتوافقة؟
نظرًا لعدم وجود أدوات خاصة بهم ولا يمكنهم تغيير المنحنى R، يمكنهم فقط تعديل تصميم المستشعر ومعلماته لجعل الأضواء التي يستقبلها الأنبوب هي نفسها الأصلية أو قريبة منها على الأقل في نفس الموقف. بهذه الطريقة فقط يمكن أن يكون متوافقًا مع منحنى R المحدد في الجهاز. ومع ذلك، نظرًا للعديد من العوامل التي تؤثر على ضوء استقبال المستشعر، ليس من السهل تعديل كمية الضوء التي يستقبلها أنبوب الاستقبال بدقة. على وجه الخصوص، لا يكشف مصنع الجهاز عن منحنى R ومعلمات المستشعر، ولا يبلغ مصنع المستشعر المتوافق بتصميم الجهاز وتغييرات منحنى R في الوقت الفعلي. يمكن لمصنع المستشعر المتوافق فقط الانتباه إلى تحديثات الشركة المصنعة وإجراء اختبار التوافق بانتظام. يتطلب ذلك قوة عاملة وموارد مادية وتقنية، وهو أصعب من تصنيع مستشعرات المعدات الأصلية.
معيار مستشعر الأكسجين في الدم
المستشعر المصمم جيدًا ومنحنى R المعدّل جيدًا هما جزء فقط من عملية تصنيع مستشعر الأكسجين في الدم، ويجب أن يفي بالمعايير ذات الصلة. فقط بعد اجتياز جميع الاختبارات، يمكن اعتباره منتجًا طبيًا!
يتم التعبير عن دقة منتجات الأكسجين في الدم بواسطة الجذر التربيعي لمتوسط مربع RMS للاختلاف بين الجهاز وقراءات غازات الدم القياسية. تنص المعايير الدولية والمعايير الصينية على أن RMS للمستشعر في النطاق 70٪ - 100٪ يجب أن يكون أقل من 4؛ ومعيار إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) هو أن RMS في النطاق 70٪ - 100٪ يجب أن يكون أقل من 3.
لا يعني أداء المستشعر الجيد على علامة تجارية معينة أنه يمكن أن يؤدي أداءً جيدًا على جهاز من علامة تجارية أخرى. لذلك، لا يمكن أن يكون مستشعر واحد متوافقًا مع جميع أو عدة مقاييس تأكسج ذات منحنيات R مختلفة!
الخاتمة
يعد توافق المستشعر والمنحنى هو العامل الأهم في دقة مستشعر الأكسجين في الدم. ومن خلال ما ناقشناه أعلاه؛ يمكننا أن نستنتج:
مستشعر الأكسجين في الدم له منحنى R محدد؛
تغيير معلمات تصميم المستشعر يعادل تغيير المنحنى R؛
يجب التحقق من المنتج من خلال التجارب السريرية؛
SpO2
