Пульсоксиметр не работает дисплей

Обновлено: 01.07.2024

Вместе с новым коронавирусом в нашей жизни появились не только маски, но и пульсоксиметры. Пульсоксиметр – это маленький медицинский прибор, похожий на прищепку с экраном. Он показывает, как много кислорода находится в крови. Этот показатель иначе называется сатурацией и измеряется в процентах.

Зачем знать, сколько кислорода в крови?

Сатурация косвенно может рассказать о том, насколько хорошо работают легкие. Она не объяснит, в чем проблема, но поможет вовремя насторожиться.

Как работает пульсоксиметр?

Пульсоксиметр определяет, насколько яркая наша кровь. Чем ярче – тем больше кислорода. Артериальная кровь более яркая, потому что в ней кислорода больше. В венозной крови – меньше – и она более темная. Эта особенность лежит в основе работы пульсоксиметра.

На одной стороне прибора находится источник света, а на другой – принимающий датчик. Когда вы кладете палец в пульсоксиметр, он пропускает световые волны разной длины через пульсирующую кровь. Эти лучи просвечивают гемоглобин – белок красных кровяных клеток, который переносит кислород. Не весь гемоглобин присоединяет кислород, но «пустого» белка в норме меньше.

Оксигемоглобин и гемоглобин без кислорода поглощают световые волны разной длины. Пульсоксиметр анализирует количество пропущенного света и переводит информацию в цифры. Так мы узнаем, сколько процентов нашего гемоглобина насыщено кислородом.

Какие цифры считаются нормой?

Сатурация от 95% и выше считается нормой здоровых людей.

В некоторых ситуациях насыщение крови кислородом может быть и ниже. Это возможно при хронических проблемах с дыхательной системой. Например, хронической обструктивной болезни легких, которая часто встречается у курильщиков. Обычно организм таких людей адаптирован к более низким показателям сатурации.

Что может пойти не так?

Показатели пульсоксиметра могут снижаться не только из-за низкого уровня кислорода в крови. Вот несколько возможных проблем, на которые стоит обратить внимание.

Накрашенные ногти

Лак для ногтей может повлиять на точность считывания данных. Особенно пульсоксиметр не любит голубой, бежевый, фиолетовый и белый лаки. То же касается татуировок на кончиках пальцев или синяков: они могут снижать показатели кислорода.

Кстати, очень длинные или искусственные ногти тоже могут стать помехой. Они затрудняют правильное введение пальца в зажим.

Холодные руки и низкое давление

Холод сужает сосуды и кровь по пальцу проходит медленнее. То же самое происходит при сниженном «верхнем» давлении, меньше 80 мм.рт.ст. Кровь просто не успевает доходить до кончиков пальцев с нужной скоростью. Пульсоксиметр не может считать пульсовую волну и выдает неверные результаты.

Не тот палец и лишние движения

Для точного измерения палец должен быть хорошо зафиксирован в пульсоксиметре. Хорошо – это значит, не слишком туго и не слишком свободно. Для этого стоит выбрать правильный палец и не двигать рукой. Если вы приподнимите руку или будете проводить измерение на весу, сатурация на мониторе может оказаться ниже, чем есть на самом деле.

Небольшой эксперимент показал, что правильнее всего измерять уровень кислорода в крови на среднем пальце ведущей руки. Разница по сравнению с мизинцем и со средним пальцем неведущей руки оказалась существенной.

Это значит, если вы правша, цепляйте прибор на средний палец правой руки, если левша – левой. Впрочем, в больнице часто используют пульсоксиметр на указательном или безымянном пальце. Такое тоже не возбраняется. Большой палец не подходит, потому что может быть плохо зафиксирован между пластинок пульсоксиметра.

Лишний свет

Если использовать прибор при слишком ярком свете – дневном или искусственном – он может исказить показатели сатурации. Об этом предупреждает ВОЗ. Важно, чтобы никакой дополнительный источник света не проник между зажимами. Для этого надо плотно зафиксировать палец, чтобы он не проскальзывал между пластинками, и не держать руку прямо под источником света.

Неработающие батарейки

Очевидный момент, который можно случайно упустить.

Как избежать ошибок в измерении?

Проводите измерения в спокойном состоянии и сидя.

Выберите палец на ведущей руке без лака и без синяков.

Надежно зафиксируйте палец между зажимами пульсоксиметра ногтем вверх.

Положите руку на ровную поверхность. Проследите, чтобы она не была приподнята: кровь не должна оттекать от кончика пальца.

Процент насыщение крови кислородом пульсоксиметр покажет через 10-20 секунд. Для надежности можно продолжить измерение в течение нескольких минут. Так прибор сумеет дольше анализировать данные и выдаст более точное среднее значение.

Если вам кажется, что пульсоксиметр ошибается, проверьте его на других людях, которых вы считаете здоровыми.

Пульсоксиметр – устройство для неинвазивного измерения сатурации и пульса. Он необходим пациентам с хроническими заболеваниями дыхательной и сердечнососудистой системы. В период пандемии получил применение для оценки состояния больных Covid-19.

Медицинские пульсоксиметры высокоточные, но из-за высокой цены большинству обывателей они недоступны. Бытовые приборы универсальные, легко помещаются в аптечке и стоят недорого. Но погрешность встречается чаще, чем у профессиональных устройств. Есть несколько способов проверить корректность работы пульсоксиметра.

Принцип работы

Работа устройства помогает измерить уровень сатурации (насыщение крови кислородом, SaO₂). Принцип действия основан на поглощении света гемоглобином. Оно меняется в зависимости от насыщения крови кислородом. Пульсоксиметр оснащен фотодетекторами:

Красный спектр (длина волны до 660 нм).
Инфракрасный спектр (длина волны 940 нм).

Причины некорректной работы

Минимальные отклонения значений от фактических результатов для данного метода измерения является нормой. Но есть неблагоприятные условия, при которых проверка показателей прибора на точность покажет недостоверные результаты. К ним относятся бытовые и физиологические факторы:

декоративное покрытие ногтей;
пигментные пятна на коже;
движение человека (в том числе дрожь, озноб);
слишком яркое/темное освещение;
нарушение кровообращения конечностей;
интоксикация окисью углерода.

Некоторые виды лака, акрила, геля для ногтей, избыточный пигмент кожи поглощают свет прибора. Это искажает показатели HbO₂. Датчик в этом случае стоит фиксировать на пальце сбоку. Такой же эффект дает неестественное освещение в помещении.

Нарушение снабжения кровью капилляров рук приводит заниженным цифрам, которые в действительности говорят лишь о локальной проблеме. Это может быть вегетососудистая дистония – хроническое состояние, не требующее медицинской помощи. Замер на озябших пальцах (низкая температура в помещение, возвращение с прогулки на морозе) тоже могут быть причиной неточного результата.

Прибор реагирует на пульсацию в пальце, поэтому пониженное артериальное давление, надетая на руку манжета тонометра могут искажать результаты. Повлиять может повышенный уровень сахара в крови, сердечнососудистые заболевания, курение, анемия и избыточный вес, приводящий к ожирению.

Не подходит обычное устройство для контроля сатурации у детей. Маленькие пальцы не попадают под оба сканера пульсоксиметра, что искажает результат. Для ребенка нужен специальный прибор меньшего размера.

Допустимые погрешности

У эталонных пульсоксиметров допустимая погрешность >2%. Более точные показатели сатурации получают только с помощью анализа крови в лабораторных условиях. Для бытовых приборов допустимо отклонение до 3%. При сатурации выше 90% их данные достаточно точные.

Расхождение от 6% и больше, при условии, что не были нарушены условия эксплуатации, считаются недопустимыми. Гипоксемия ниже 80% сильно влияет на точность устройства. Большинство из них при таких значениях просто отключается.

Как хранить прибор

Хранить пульсоксиметр следует в сухом помещении. Допустимый температурный диапазон от -40°С до +60°C. Относительная влажность более 95% приводит к повреждению устройства, сокращению срока эксплуатации.

В случае поломки самостоятельный ремонт в домашних условиях запрещен. Гарантийный период сохраняется только при обращении в сервисную службу. Нужно следить за уровнем зарядки, своевременно заменять батарейки.

Правила эксплуатации

Оксиметрию проводят в спокойном состоянии сидя. Для точного измерения пульсоксиметр надежно фиксируют на пальце, руку держат неподвижно. Измерение на весу или в движении покажет заниженные результаты. Правильнее всего выполнять оксиметрию на среднем или указательном пальце ведущей руки. Не стоит держать руку вблизи с источником освещения. Во время авиаперелета или путешествия в горы особенности перепада давления приводят к естественной гипоксии, которая не является патологической.

Перед измерением следует проверить уровень заряда. Большинство пульсоксиметров оснащено аккумулятором, заряжающимся от сети, или портативными батарейками. Разряженные батарейки или низкий заряд устройства – это очевидная причина ошибки измерения, но ее часто упускают из виду.

После включения подождать автоматическое самотестирование устройства. Надежно зафиксировать датчик на пальце излишнего давления. Прибор собирает и обрабатывает данные, через 10-30 секунд результаты выводятся на экран. Кожа руки, на которой используют пульсоксиметр, должна быть сухой и чистой, не следует пользоваться кремами. Стоит избегать замеров вблизи с телефонами, бытовыми приборами, создающими электромагнитные колебания.

Способы проверки в домашних условиях

Приборы с высокой степенью надежности в неблагоприятных условиях измерения должны выключаться. Но некоторые устройства начинают выдавать ложные результаты. В условиях стационара проводят гипоксический тест – дыхание гипоксической смесью, содержащей 10% кислорода. Пациент дышит ею до момента достижения сатурации 80% и затем обычным воздухом до восстановления исходного уровня сатурации. Если появились сомнения в точности работы пульсоксиметра, есть несколько способов проверки на исправность, применимых в бытовых условиях.

Самый простой тест – поднять палец над головой во время измерения и подержать так несколько минут. Если пульсоксиметр не отключился, а выдал низкое значение сатурации, результатам верить нельзя. Можно для сравнения попросить знакомых или членов семьи провести измерение на себе, и сравнить значения.

На корректность влияют задержки дыхания, во время самодиагностики нужно дышать ровно и глубоко. Чтобы узнать свою физиологическую норму сатурации, стоит замерить ее уровень при хорошем самочувствии, на свежем воздухе и в душной комнате. Так пациент определит нижнюю и верхнюю планку своего организма и не пропустит значительное падение насыщения кислорода.

Тест с задержкой дыхания также показателен. Нужно измерить сатурацию в обычном состоянии, а затем сделать сильный выдох и задержать дыхание. Неизбежная кратковременная гипоксия должна отразиться на результатах – сатурация упадет до 90% и ниже. Если разницы при замерах не будет совсем, это косвенный признак неисправности прибора.

Врач может определить дыхательную недостаточность на осмотре. Сориентироваться дома самостоятельно пациенту или его родственникам непросто. Пульсоксиметр позволяет контролировать состояние, не пропустить момент, когда следует обратиться за экстренной медицинской помощью.

Пальцевый пульсоксиметр

Разборка пульсоксиметра

Пластиковая губка пульсоксиметра удерживает палец между верхним и нижним частями корпуса, соединенных парой асимметричных шарниров, которые соединяют отверстие наверху с прорезью внизу. Нижний корпус содержит пару батарей и источник света, а верхний основную печатную плату с деталями контроллера.

В нижней части особо не на что смотреть, там небольшая пластиковая крышка, которую можно открыть, чтобы увидеть контакты аккумулятора и места пайки для четырех проводов.

В верхнем корпусе находятся все основные компоненты электронной схемы. Вот вид изнутри на верхний корпус с основной печатной платой и панелью OLED-дисплея. Однокнопочный переключатель предназначен для включения схемы и регулировки поворота дисплея.

Большинство китайских конструкций пульсоксиметров пальцевых обычно основаны на очень недорогих, но многофункциональных микроконтроллерах, таких как микроконтроллеры серии STM32 (32-разрядные МК от STMicroelectronics).

Точно так же и OLED-дисплей от неизвестного производителя. Дополнительно на печатной плате также есть несколько различных пассивных и активных радиокомпонентов для поддержки основной электроники.

Видно контакты для программирования / отладки UART (VCC / RX / TX / GND), расположенные рядом с MCU. Линия RX идет от контакта 5, а линия TX идет от контакта 6 MCU.

Полезное: Настенная USB розетка: обзор, тест и улучшение работы схемы

Как работает пульсовой оксиметр

Проще говоря, инфракрасный и видимый свет от светодиода (источника света), установленного в нижнем корпусе, передается в палец, где свет поглощается гемоглобином и оксигемоглобином в крови. Процент насыщения кислородом рассчитывается микроконтроллером на основе уровней поглощения света от источника.

В стандартном пульсовом оксиметре используется PPG метод определения частоты сердечных сокращений и измерения насыщения крови кислородом на основе характеристик поглощения красного и инфракрасного света оксигенированным и деоксигенированным гемоглобином. Пульсоксиметр попеременно мигает красным и инфракрасным светом через палец на фотодиод. Инфракрасный свет поглощается насыщенным кислородом гемоглобином, в то время как красный свет проходит через него. Кроме того, деоксигенированный гемоглобин пропускает инфракрасный свет и поглощает красный свет. Фотодиод принимает непоглощенный свет от каждого светодиода. Этот сигнал обрабатывается с помощью усилителя трансимпеданса, который представляет свет, поглощенный пальцем.

Пульс-оксиметр своими руками

Основное, что нужно сделать для сборки самодельного измерителя, это подключить соответствующий датчик к микроконтроллеру, чтобы он мог считывать и обрабатывать данные.

Если есть специальный модуль датчика пульсового оксиметра (например, MAX3010x), можно реализовать идею создания пульсоксиметра с Arduino. На рынке представлено множество модулей датчиков пульсового оксиметра и коммутационных плат.

Это самый распространенный модуль MAX30100 (RCWL-0530). Помимо датчика MAX30100, этот 7-контактный модуль содержит два стабилизатора положительного напряжения (3,3 В и 1,8 В).

Подведём итог

В настоящее время можно как купить готовый, так и сделать свой собственный пульсоксиметр, используя микроконтроллер Arduino и соответствующий модуль датчика.

Пульсоксиметр — прибор, с помощью которого можно измерить сатурацию (насыщенность крови кислородом). Как считает пульмонолог Сеченовского университета Владимир Бекетов, 94% и выше — норма. Если устройство показывает более низкое значение, это говорит о дыхательной недостаточности — в данном случае организму нужна кислородная поддержка, которую, чаще всего, смогут оказать только медицинские сотрудники. Но как самостоятельно узнать, что пульсоксиметр, который вы только что приобрели, вообще работает и стоит ли вообще верить его показателям?

Нужно сразу отметить, что авторитетная организация «Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов» США (FDA), на которую ссылаются многие отечественные медики, разделяет пульсоксиметры на медицинские и немедицинские. Первые должны получить сертификации точности измерений в соответствующем органе внутри страны — чаще всего такие используются именно в медицинских заведениях, и мы им априори верим. Вторые не должны проходить сертификацию — они предназначены только лишь для домашнего использования: дают возможность сориентироваться в ситуации, но не более того.

Содержание

Как проверить пульсоксиметр в домашних условиях

Если кратко: для этого нужно произвести замеры в разных условиях — в душном помещении и на свежем воздухе. Так вы должны определить нижнюю и верхнюю планку своего организма, чтобы в будущем обратить внимание на значительное падение. Если разницы не будет, с прибором явно что-то не так.

Слева — измерения до прогулки (96%), справа — после прогулки (98%)

Доктор наук, неинвазивный кардиолог и профессор медицины Сент-Луисского университета, Энтони С. Пирсон, считает, что даже немедицинские пульсоксиметры имеют право на жизнь. Тем не менее, важно понимать, как правильно их использовать. Он настаивает на том, что подобный девайс нужно приобретать не во время болезни (например, при COVID-19), а в здоровом состоянии. После этого нужно попробовать провести измерения с помощью данного прибора в разных условиях и воспринимать их в роли базовых. При значительных отклонениях в сторону уменьшения нужно обратиться к врачу и рассказать о сопутствующих симптомах.

Сам я решил прислушаться к мнению специалиста и заодно проверить явно немедицинский пульсоксиметр, который купил для домашнего использования. К вечеру поднял температуру отопления в помещении и лег спать — когда проснулся утром, дома было действительно душно и даже тяжело дышать. Зафиксировал результат: 96% (по мнению Пирсона, у абсолютно здорового человека должен быть результат 97% и выше). После этого я решил максимально насытить свой организм кислородом — поехал в ближайший парк и уделил прогулке час реального времени. Когда я уже вернулся в квартиру, произвел измерения — 98% (разница +2%).

Что влияет на точность измерений с помощью пульсоксиметра

шум — чем громче вокруг, тем ниже точность прибора;
движение — во время измерений нужно находится в неподвижном состоянии;
насыщенность крови кислородом — при критическом уменьшении насыщенности точность падает;
низкий пульс — точность определения насыщенности крови кислородом падает при низком пульсе;
температура — на чрезмерном холоде пульсоксиметр может вообще отказаться работать.

Многотомник «Максимизация лабораторных настроек для испытательных устройств и понимание статистического вывода в пульсоксиметре» Пола Батчелдера и Дена Рэйли, выпущенный 8 августа 2007 года, останавливается на «профпригодности» пульсоксиметров. Он отмечает, что даже медицинские приборы могут показывать значения, которые не соответствуют действительности. Обычно их отклонения составляют до 2% — всему виной сама технология, которая используется в пульсоксиметрах. Для того, чтобы определить насыщенность крови кислородом с максимальной точностью, нужно произвести забор крови и проводить тесты на ней.

Современные пульсоксиметры работают по импульсному принципу: они определяют насыщенность крови кислородом по формуле, которая учитывает поглощение света венозными сосудами. Отклонение в пределах 1–2% для подобного метода является нормой, но точность его измерений может критически уменьшиться в неблагоприятных для измерения условиях. В число таких Пол и Ден включают именно окружающий шум, движение человеческого тела, слишком низкий пульс и недостаточное насыщение крови кислородом (отклонение около 2% начинается, когда кислорода 80–90%, больше 2% — при 70–80%: при таких значениях нужно сразу к врачу).

Также опытным путем стало понятно, что нестандартная температура тела тоже может негативно сказаться на точности измерений. Несмотря на явно высокий уровень пульса и кислорода в крови, домашний пульсоксиметр вообще отказался определять мои пальцы после длительной прогулки при температуре около 1–2 градусов по Цельсию. Что интересно, во время прогулки, руки всегда находились в карманах, поэтому их температура не могла опуститься слишком критично. Тем не менее, даже этого оказалось достаточно, чтобы прибор попросту отказался работать.

Какие средние значения отклонений бывают у пульсоксиметра

около 2% у эталонных — чтобы точно определить насыщенность крови кислородом, лучше всего использовать кровь, но подобное отклонение не так критично;
около 3% у бытовых от медицинских — когда насыщенность крови кислородом выше 90%, даже бытовые пульсоксиметры ведут себя достаточно точно;
около 6% и больше — настолько серьезным может быть отклонение даже сертифицированного пульсоксиметра, если вы двигаетесь, вокруг шумно и так далее;
максимальное — точности бытовых пульсоксиметров нельзя верить, когда насыщенность крови кислородом опускается ниже 90%.

В 2016 году в журнале «Анестезия и обезболивание» было проведено тестирование популярных бытовых пульсоксиметров, которые можно было просто и быстро приобрести в обычных магазинах: Contec CMS50DL, Beijing Choice C20, Beijing Choice MD300C23, Starhealth SH-A3, Jumper FPD-500A и Atlantean SB100 II. Его очень часто приводят в пример медики, чтобы показать неточность немедицинских приборов. Тем не менее, как отметили исследователи, величина ошибки во всех протестированных пульсоксиметрах была относительно небольшой при насыщенности выше 90% и не имела клинического значения. Уровень ошибки в среднем составлял около 3%.

Тем не менее, когда реальный уровень насыщения крови кислородом падал ниже 90%, точность бытового прибора опускалась настолько низко, что ему уже нельзя было верить. Исследователи вообще отметили, что пара из девайсов, которые были на тесте, вообще не показывали результаты ниже 90% — судя по всему, они были ограничены в этом плане программным образом. Тем не менее, медицинские пульсоксиметры, которые обычно используются для контроля точности измерений, стоят до 400 раз дороже бытовых, поэтому подавляющему большинству обывателей они попросту недоступны.

Опять же, Батчелдер и Рэйли, на которых я уже ссылался, пришли к выводу, что даже медицинские пульсоксиметры ошибаются на 6% и больше, если условия измерений не соблюдаются. Судя по всему, именно поэтому те же Apple Watch Series 6, которые умеют определять насыщенность крови кислородом, выдают ошибку, если во время достаточно продолжительного измерения наблюдалось движение или другие негативные факторы. Самые же обычные девайсы, которые не оборудованы датчиками положения в пространстве, просто будут врать.

Итоги: стоит ли вообще доверять домашним пульсоксиметрам

Да, но лишь в ознакомительных целях. Для начала нужно определить средний уровень насыщения крови кислородом, по мнению конкретного прибора, в здоровом состоянии. Если оно ухудшится, показатели сильно опустятся. При значениях 90% и ниже, точности бытового пульсоксиметра уже нельзя верить. Если ваше дыхание затруднено, общее состояние в упадке, а уровень кислорода в крови на подобном гаджете стремительно падает, нужно срочно обратиться к врачу за консультацией. Только он сможет произвести верные измерения, взять необходимые анализы и прописать, если оно необходимо, верное лечение.

Читайте также: