വിരൽത്തുമ്പിലെ പൾസ് ഓക്സിമീറ്ററിന്റെ ധർമ്മവും പ്രവർത്തനങ്ങളും എന്തൊക്കെയാണ്?

COVID-19 ന്റെ തീവ്രതയുടെ ഒരു പ്രധാന സൂചകമായ ധമനികളിലെ രക്തത്തിലെ ഓക്സിജന്റെ സാന്ദ്രത നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനായി 1940 കളിൽ മില്ലികൻ ഫിംഗർടിപ്പ് പൾസ് ഓക്സിമീറ്റർ കണ്ടുപിടിച്ചു.യോങ്കർ ഇനി ഫിംഗർടിപ്പ് പൾസ് ഓക്സിമീറ്റർ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് വിശദീകരിക്കാമോ?

ജൈവ കലകളുടെ സ്പെക്ട്രൽ ആഗിരണം സവിശേഷതകൾ: പ്രകാശം ജൈവ കലകളിലേക്ക് വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ, പ്രകാശത്തിൽ ജൈവ കലകളുടെ സ്വാധീനത്തെ നാല് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം, അവ ആഗിരണം, വിസരണം, പ്രതിഫലനം, ഫ്ലൂറസെൻസ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. വിസരണം ഒഴിവാക്കിയാൽ, ജൈവ കലകളിലൂടെ പ്രകാശം സഞ്ചരിക്കുന്ന ദൂരം പ്രധാനമായും ആഗിരണം വഴി നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു. പ്രകാശം ചില സുതാര്യമായ വസ്തുക്കളിൽ (ഖര, ദ്രാവകം അല്ലെങ്കിൽ വാതകം) തുളച്ചുകയറുമ്പോൾ, ചില പ്രത്യേക ആവൃത്തി ഘടകങ്ങളുടെ ലക്ഷ്യം വച്ചുള്ള ആഗിരണം കാരണം പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത ഗണ്യമായി കുറയുന്നു, ഇത് പദാർത്ഥങ്ങൾ പ്രകാശത്തെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന പ്രതിഭാസമാണ്. ഒരു വസ്തു എത്രത്തോളം പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു എന്നതിനെ അതിന്റെ ഒപ്റ്റിക്കൽ സാന്ദ്രത എന്ന് വിളിക്കുന്നു, ഇത് ആഗിരണം എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു.

പ്രകാശ വ്യാപന പ്രക്രിയയിൽ ദ്രവ്യം പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിന്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം, ദ്രവ്യം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന പ്രകാശ ഊർജ്ജത്തിന്റെ അളവ് മൂന്ന് ഘടകങ്ങൾക്ക് ആനുപാതികമാണ്, അവ പ്രകാശ തീവ്രത, പ്രകാശ പാതയുടെ ദൂരം, പ്രകാശ പാതയുടെ ക്രോസ് സെക്ഷനിലെ പ്രകാശ-ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന കണങ്ങളുടെ എണ്ണം എന്നിവയാണ്. ഏകതാനമായ പദാർത്ഥത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ക്രോസ് സെക്ഷനിലെ പ്രകാശ-ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന കണങ്ങളുടെ പ്രകാശ പാത സംഖ്യയെ ഒരു യൂണിറ്റ് വോള്യത്തിന് പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന കണങ്ങളായി കണക്കാക്കാം, അതായത് മെറ്റീരിയൽ സക്ഷൻ ലൈറ്റ് കണികാ സാന്ദ്രത, ഒരു ലാംബർട്ട് ബിയറിന്റെ നിയമം ലഭിക്കും: മെറ്റീരിയൽ കോൺസൺട്രേഷനും ഒപ്റ്റിക്കൽ പാത്ത് ദൈർഘ്യവും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡെൻസിറ്റിയുടെ ഒരു യൂണിറ്റ് വോള്യത്തിന്, മെറ്റീരിയൽ സക്ഷൻ ലൈറ്റ് മെറ്റീരിയലിന്റെ സക്ഷൻ ലൈറ്റിന്റെ സ്വഭാവത്തോട് പ്രതികരിക്കാനുള്ള കഴിവ് എന്നിങ്ങനെ വ്യാഖ്യാനിക്കാം. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, ഒരേ പദാർത്ഥത്തിന്റെ ആഗിരണം സ്പെക്ട്രം വക്രത്തിന്റെ ആകൃതി ഒന്നുതന്നെയാണ്, വ്യത്യസ്ത സാന്ദ്രത കാരണം ആഗിരണം കൊടുമുടിയുടെ കേവല സ്ഥാനം മാത്രമേ മാറുകയുള്ളൂ, പക്ഷേ ആപേക്ഷിക സ്ഥാനം മാറ്റമില്ലാതെ തുടരും. ആഗിരണം പ്രക്രിയയിൽ, എല്ലാ പദാർത്ഥങ്ങളുടെയും ആഗിരണം ഒരേ വിഭാഗത്തിന്റെ വ്യാപ്തത്തിലാണ് നടക്കുന്നത്, ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന പദാർത്ഥങ്ങൾ പരസ്പരം ബന്ധമില്ലാത്തവയാണ്, ഫ്ലൂറസെന്റ് സംയുക്തങ്ങൾ നിലവിലില്ല, കൂടാതെ പ്രകാശ വികിരണം കാരണം മാധ്യമത്തിന്റെ ഗുണങ്ങളിൽ മാറ്റം വരുത്തുന്ന ഒരു പ്രതിഭാസവുമില്ല. അതിനാൽ, N ആഗിരണം ഘടകങ്ങളുള്ള ലായനിക്ക്, ഒപ്റ്റിക്കൽ സാന്ദ്രത സങ്കലനമാണ്. ഒപ്റ്റിക്കൽ സാന്ദ്രതയുടെ സങ്കലനക്ഷമത മിശ്രിതങ്ങളിലെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന ഘടകങ്ങളുടെ അളവ് അളക്കുന്നതിന് ഒരു സൈദ്ധാന്തിക അടിസ്ഥാനം നൽകുന്നു.

ബയോളജിക്കൽ ടിഷ്യു ഒപ്റ്റിക്സിൽ, 600 ~ 1300nm സ്പെക്ട്രൽ മേഖലയെ സാധാരണയായി "ബയോളജിക്കൽ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പിയുടെ ജാലകം" എന്ന് വിളിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഈ ബാൻഡിലെ പ്രകാശത്തിന് അറിയപ്പെടുന്നതും അറിയപ്പെടാത്തതുമായ നിരവധി സ്പെക്ട്രൽ തെറാപ്പിക്കും സ്പെക്ട്രൽ രോഗനിർണയത്തിനും പ്രത്യേക പ്രാധാന്യമുണ്ട്. ഇൻഫ്രാറെഡ് മേഖലയിൽ, ജൈവ കലകളിൽ വെള്ളം പ്രബലമായ പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന വസ്തുവായി മാറുന്നു, അതിനാൽ ലക്ഷ്യ പദാർത്ഥത്തിന്റെ പ്രകാശ ആഗിരണം വിവരങ്ങൾ നന്നായി ലഭിക്കുന്നതിന് സിസ്റ്റം സ്വീകരിക്കുന്ന തരംഗദൈർഘ്യം ജലത്തിന്റെ ആഗിരണം കൊടുമുടി ഒഴിവാക്കണം. അതിനാൽ, 600-950nm എന്ന നിയർ-ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രം പരിധിയിൽ, പ്രകാശ ആഗിരണം ശേഷിയുള്ള മനുഷ്യന്റെ വിരൽത്തുമ്പിലെ ടിഷ്യുവിന്റെ പ്രധാന ഘടകങ്ങളിൽ രക്തത്തിലെ വെള്ളം, O2Hb (ഓക്സിജൻ അടങ്ങിയ ഹീമോഗ്ലോബിൻ), RHb (കുറഞ്ഞ ഹീമോഗ്ലോബിൻ), പെരിഫറൽ സ്കിൻ മെലാനിൻ, മറ്റ് ടിഷ്യുകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

അതിനാൽ, എമിഷൻ സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ ഡാറ്റ വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ ടിഷ്യുവിൽ അളക്കേണ്ട ഘടകത്തിന്റെ സാന്ദ്രതയെക്കുറിച്ചുള്ള ഫലപ്രദമായ വിവരങ്ങൾ നമുക്ക് ലഭിക്കും. അതിനാൽ നമുക്ക് O2Hb, RHb സാന്ദ്രതകൾ ഉള്ളപ്പോൾ, ഓക്സിജൻ സാച്ചുറേഷൻ നമുക്ക് അറിയാം.ഓക്സിജൻ സാച്ചുറേഷൻ SpO2രക്തത്തിലെ ഓക്സിജനുമായി ബന്ധിതമായ ഓക്സിജൻ അടങ്ങിയ ഹീമോഗ്ലോബിന്റെ (HbO2) അളവിന്റെ ശതമാനമാണ് രക്തത്തിലെ ഓക്സിജൻ പൾസിന്റെ സാന്ദ്രത, അപ്പോൾ അതിനെ പൾസ് ഓക്സിമീറ്റർ എന്ന് വിളിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്? ഇതാ ഒരു പുതിയ ആശയം: രക്തപ്രവാഹത്തിന്റെ അളവ് പൾസ് വേവ്. ഓരോ ഹൃദയചക്രത്തിലും, ഹൃദയത്തിന്റെ സങ്കോചം അയോർട്ടിക് റൂട്ടിന്റെ രക്തക്കുഴലുകളിൽ രക്തസമ്മർദ്ദം ഉയരാൻ കാരണമാകുന്നു, ഇത് രക്തക്കുഴൽ മതിൽ വികസിപ്പിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഹൃദയത്തിന്റെ ഡയസ്റ്റോൾ അയോർട്ടിക് റൂട്ടിന്റെ രക്തക്കുഴലുകളിൽ രക്തസമ്മർദ്ദം കുറയാൻ കാരണമാകുന്നു, ഇത് രക്തക്കുഴൽ മതിൽ ചുരുങ്ങാൻ കാരണമാകുന്നു. ഹൃദയചക്രത്തിന്റെ തുടർച്ചയായ ആവർത്തനത്തോടെ, അയോർട്ടിക് റൂട്ടിന്റെ രക്തക്കുഴലുകളിലെ രക്തസമ്മർദ്ദത്തിലെ നിരന്തരമായ മാറ്റം അതുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന താഴത്തെ പാത്രങ്ങളിലേക്കും മുഴുവൻ ധമനികളിലേക്കും പോലും കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടും, അങ്ങനെ മുഴുവൻ ധമനികളുടെ വാസ്കുലർ മതിലിന്റെയും തുടർച്ചയായ വികാസവും സങ്കോചവും രൂപപ്പെടും. അതായത്, ഹൃദയത്തിന്റെ ആനുകാലിക സ്പന്ദനം അയോർട്ടയിൽ പൾസ് തരംഗങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു, അത് ധമനികളിലെ രക്തക്കുഴൽ മതിലുകളിലൂടെ മുന്നോട്ട് അലയടിക്കുന്നു. ഹൃദയം വികസിക്കുകയും ചുരുങ്ങുകയും ചെയ്യുന്ന ഓരോ തവണയും, ധമനികളിലെ മർദ്ദത്തിലുണ്ടാകുന്ന മാറ്റം ഒരു ആനുകാലിക പൾസ് തരംഗത്തിന് കാരണമാകുന്നു. ഇതിനെയാണ് നമ്മൾ പൾസ് തരംഗം എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. പൾസ് തരംഗത്തിന് ഹൃദയം, രക്തസമ്മർദ്ദം, രക്തയോട്ടം തുടങ്ങിയ നിരവധി ശാരീരിക വിവരങ്ങൾ പ്രതിഫലിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് മനുഷ്യശരീരത്തിന്റെ നിർദ്ദിഷ്ട ഭൗതിക പാരാമീറ്ററുകൾ ആക്രമണാത്മകമായി കണ്ടെത്തുന്നതിന് പ്രധാനപ്പെട്ട വിവരങ്ങൾ നൽകാൻ കഴിയും.