Artigo Oximetria - Faculdade de Engenharia

Módulo de Oximetria para uso em Monitor Multiparâmetro
Henrique José Thiesen1
Me. Marcos Augusto Stemmer2
RESUMO
A oximetria é amplamente utilizada em unidades de terapia intensiva e em
serviços de emergência. Este projeto visa implementar um módulo para a medição
do nível de oxigenação no sangue, taxa de batimento cardíaco por minuto e a
obtenção da curva pletismográfica. O sensor é construído de forma que o dedo de
uma pessoa fique entre um transdutor e uma fonte luminosa de dois comprimentos
de onda distintos. O sensor é ligado a uma placa com os circuitos necessários para
realizar a leitura do sinal de um transdutor e converter esta informação em um sinal
digital, na seqüência, este sinal é lido por um micro-controlador que irá processar o
sinal utilizando técnicas de processamento digital de sinais. Para a calibração e
teste de desempenho do oximetro é utilizado um simulador ótico de dedo, onde é
possível configurar os parâmetros de saturação de oxigênio e a taxa de batimento
cardíaco por minuto. A análise de resultados mostra que o objetivo do trabalho foi
alcançado, já que a medidas realizadas estão muito próximas dos resultados
obtidos por um módulo de oximetria de alta qualidade, e também quando
comparado com o simulador.
1. INTRODUÇÃO
Atualmente o desenvolvimento tecnológico está permitindo diagnósticos cada
vez mais precisos e com maior rapidez, proporcionando ao paciente segurança e
bem-estar com exames menos invasivos.
Esta pesquisa apresenta o desenvolvimento e resultados de um módulo para
a medição da saturação de oxigênio do sangue de uma pessoa. O oximetro de
pulso faz essa medida através de um método não invasivo. Por duas décadas o
oximetro vem sendo utilizado em pacientes durante o procedimento cirúrgico, e em
pacientes que exijam cuidado intensivo, sendo um importante parâmetro a ser
1
Acadêmico da Faculdade de Engenharia Elétrica da PUCRS. E-mail: [email protected]
2
Professor da Faculdade de Engenharia Elétrica da PUCRS. E-mail: [email protected]
2
constantemente monitorado, já que as células do corpo humano necessitam de
oxigênio. Por sua versatilidade e rapidez na medição, este instrumento é
amplamente utilizado em serviços de emergência.
Este trabalho busca dar início ao domínio da tecnologia em desenvolver
módulos de oximetria, já que atualmente a maioria dos fabricantes são estrangeiros.
O desenvolvimento deste módulo no Brasil permite que o custo seja reduzido
significativamente.
O objetivo deste trabalho é desenvolver uma placa com os componentes
necessários para o perfeito funcionamento de um módulo que irá calcular a
saturação de oxigênio no sangue, obter o valor de batimento cardíaco por minuto e
a onda referente ao fluxo sanguíneo. Esses dados serão adquiridos por um módulo
baseado em micro-controlador e enviados através de uma comunicação serial para
um computador ou ainda para um monitor multiparâmetro, permitindo visualizar o
desempenho do oximetro. A placa que será projetada contém os componentes que
fazem a amplificação dos sinais analógicos e sua conversão para um sinal digital.
Essa placa será projetada para conectar através de um barramento num kit de
desenvolvimento com um micro-controlador do tipo ARM. O software, hardware e
todo o processamento digital de sinais serão desenvolvidos para o bom
funcionamento do oximetro. Este trabalho não abordará o desenvolvimento do
software que será utilizado para a visualização do parâmetro no computador. Um
módulo de oximetria comercial vem pronto para ser utilizado num monitor
multiparâmetro, ou seja, contém os circuitos de fonte, circuitos analógicos e
microprocessador integrados numa placa.
2. REFERENCIAL TEÓRICO
O oximetro de pulso mede a saturação de oxigênio no sangue, e usualmente
o parâmetro é indicado como %SpO2 ou %SaO2. O oxigênio é vital para o
funcionamento de cada célula no corpo humano. Na ausência de oxigênio por um
prolongado tempo, células irão morrer. Por isso o transporte de oxigênio para as
células é um importante indicador da vida do paciente. Muitos métodos foram
desenvolvidos para analisar o transporte de oxigênio. O oximetro de pulso é um
método não invasivo que pode ser usado em ambiente clínico[1].
3
O oximetro utiliza o fato de que a desoxihemoglobina (hemoglobina não
oxigenada ou Hb) e a oxihemoglobina (hemoglobina oxigenada ou HbO2) têm
diferente espectro de absorção luminosa. Aplicando-se luz com diferente
comprimento de onda numa parte do paciente (geralmente a ponta dos dedos ou
lóbulo da orelha), a relação entre a quantidade de desoxihemoglobina e
oxihemoglobina pode ser obtida usando um foto-diodo como transdutor. O fotodiodo é um elemento que converte a intensidade luminosa em um nível de tensão [2].
A saturação de oxigênio no sangue é definida como a relação entre o nível de
hemoglobina oxigenada sobre o nível total de hemoglobina (oxihemoblobina +
desoxihemoblobina), conforme a expressão[3]: SaO 2 
HbO 2
(1)
HbO 2  Hb
Um oximetro de pulso utiliza um LED vermelho com comprimento de onda de
660nm e um LED infra-vermelho com comprimento de onda de 910nm. Esses
comprimentos de onda são usados porque a hemoglobina desoxigenada tem uma
alta absorção em torno de 660nm e a hemoglobina oxigenada em 910nm, conforme
mostrado na figura 1. Geralmente o dedo é colocado entre a fonte luminosa (LED
vermelho e infravermelho) e um transdutor (foto-diodo), conforme mostrado na
figura 2 abaixo[3].
Figura 1: Coeficiente de absorção de cada tipo
[3]
de Hemoglobina
.
Figura 2: Ideia geral da construção do sensor
para oximetro de pulso
[3]
.
4
O oximetro de pulso assume que a atenuação da luz pelo segmento do
corpo é causada pelos seguintes componentes: tecido, pele, ossos, sangue
venoso e sangue arterial conforme mostrado na figura 3 abaixo[4].
Figura 3: Atenuação da luz incidente causada por 3 componentes
[4]
.
O oximetro de pulso realiza um cálculo matemático baseado na lei de
Beer-Lambert para determinar o percentual de sangue que está saturado com
oxigênio. A lei de Beer-Lambert relaciona a absorção de luz que passa através
de um material e a concentração deste material[3]. A captação da luz pulsátil
permite verificar a amplitude e freqüência de pulso. Esse sinal é chamado de
curva pletismográfica e é importante na avaliação do paciente.
O sinal medido pelo transdutor possui um nível de tensão contínuo
somado a um nível variável devido ao fluxo sanguíneo. O nível de tensão
contínua é o resultado da absorção do tecido, pele e ossos. A componente de
tensão variável corresponde à variação da absorção da luz pelo aumento no
volume de sangue[5]. A transmissão de luz através do fluxo de sangue é
alterada pela concentração de HbO2 e Hb com seus respectivos coeficientes
de absorção nos dois comprimentos de onda[3].
Para calcular a saturação de oxigênio no sangue (SaO2), primeiramente
a razão R é calculada, conforme a equação
CAVERM
R
CCVERM
CAINFRA _ VERM
CC INFRA _ VERM
(2)
5
Onde:
CAVERM e CAINFRA _ VERM são as componentes de tensão alternada dos
LED’s vermelho e infra-vermelho, respectivamente.
CCVERM e CC INFRA _ VERM são as componentes de tensão contínua dos
LED’s vermelho e infra-vermelho, respectivamente[4].
Na prática, a equação (2) não é linear conforme indicado. A lei de BeerLambert não leva em conta o múltiplo espalhamento da luz pelas células de
sangue. Por isso, muitos oximetros utilizam uma tabela obtida a partir da
análise de um grande número de pessoas, onde a oxigenação foi medida
através de um método invasivo. A figura 4 mostra o resultado obtido dessa
calibração e o modelo de Beer-Lambert[6].
Figura 4: Calibração empírica e o modelo de Beer-Lambert
[6]
.
A implementação do oximetro será baseada no diagrama de blocos
abaixo. O oximetro pode ser dividido em um bloco analógico, onde os sinais
analógicos são amplificados e amostrados para a conversão em um sinal
digital, e um bloco a ser implementado em software, onde o sinal digital é
processado. A figura 5 mostra o diagrama de blocos do oximetro de pulso.
6
Fonte de
corrente
LED
VERMELHO
Controle
Lumin. LED’s
LED INFRAVERMELHO
Chaveamento
LED’s
Controle
LED’s
Amplificador tensão
AD2
AD2
Porta
Serial
Calculo BPM e
SaO2
AD2
Base de
tempo
FOTO-DIODO
Interrupção Software
Remoção
CC
D/A
Bloco Analógico, A/D, D/A
Comunicação RS232
Conversor
corrente p/
tensão
Aquisição
Sinais
AD1
Filtro IIR
(Remoção CC)
AD1
AD1
A/D
Filtro
FIR
Implementação em Software
Figura 5: Diagrama de blocos do oximetro de pulso.

Bloco conversor de corrente para tensão, amplificador de tensão e
Analógico Digital (A/D): a saída do foto-diodo do sensor de dedo passa através
de um conversor de corrente para tensão. Na seqüência o sinal é aplicado a
um amplificador de ganho 5. Este amplificador é controlado por um conversor
digital/analógico (D/A) para a remoção de parte do nível de tensão continua,
evitando a saturação do amplificador. Estes dois sinais passam pelo conversor
Analógico/Digital para o processamento em software[7].

Controle LED’s: é usado para fazer o chaveamento dos LED’s. Os LED’s
são ligados alternadamente, quando o vermelho está ligado o infra-vermelho
está desligado e vice-versa. Os LED’s ficam ligados por aproximadamente
450us, a uma freqüência de 500Hz[7].

Fonte de corrente: controla o nível de luminosidade dos LED’s para ficar
dentro da faixa de utilização do conversor de corrente para tensão[7].

Controle de luminosidade dos LED’s: o nível de tensão presente na
saída do conversor de corrente para tensão é amostrado pelo canal 1 do A/D.
A partir deste sinal a corrente no LED é ajustada para a tensão de saída no
conversor de corrente para tensão não saturar nem ficar num nível muito
baixo[7].

Chaveamento dos LED’s, aquisição de sinais e base de tempo: este
bloco faz o controle do tempo que o LED fica ligado, a multiplexação dos
mesmos e a leitura do sinal convertido pelo A/D. Esses eventos são
7
controlados pela base de tempo gerada pelo microprocessador e define a taxa
de amostragem do sinal[7].

Remoção CC: este bloco remove parte do nível de tensão contínua para
evitar que o sinal fique fora da faixa de utilização do amplificador de tensão[7].

Filtros: O sinal amostrado do canal AD2 passa através de um filtro passa
baixa do tipo FIR (Finite Impulse Response), com freqüência de corte em 10Hz
para a remoção de ruídos indesejados. Este sinal contém um nível de tensão
contínua que é indesejável para o cálculo da saturação de oxigênio (SaO2), e a
visualização da curva do fluxo sanguíneo. Para resolver isso é utilizado um
filtro IIR (Inifinite Impluse Response) para remoção do nível de tensão
contínua[7].

Saturação de oxigênio (SaO2): após o tratamento e filtro dos sinais
obtidos do sinal do LED infra-vermelho e LED vermelho é calculado o valor
RMS (Root Mean Square) destes sinais. A razão do sinal do LED vermelho e
infra-vermelho é calculado e uma tabela deverá ser consultada pelo
microprocessador para a obtenção do valor de %SaO2[7].

Cálculo de batimento por minuto (BPM): usando o sinal de tensão
alternada do LED infra-vermelho, um algoritmo detecta o pico do sinal. O tempo
entre dois picos é contado e o número de BPM será determinado por[7].:
BPM 
60.TA
N AMOSTRAS
Onde: TA = Taxa de amostragem do sinal
NAMOSTRAS: Número de amostras do sinal entre a deteção do pico do
sinal.

Porta Serial: usando uma comunicação serial padrão RS-232 o sinal de
SaO2, BPM e a curva do fluxo sanguíneo são enviados para um software de
visualização num computador.
8
3. METODOLOGIA DE PESQUISA
Conforme o diagrama de blocos da figura 5 apresentado na seção
anterior, o oximetro é composto por uma interface analógica de aquisição dos
sinais e uma interface digital de processamento de sinais. As placas usadas
para realizar estas funções podem ser vistas na figura B2 do apêndice B.
3.1.
Desenvolvimento do hardware
A placa de processamento de sinais utilizada para este projeto contém
um micro-controlador da família ARM com os periféricos necessários para a
interface de comunicação com a placa analógica e porta serial para a
visualização dos sinais num computador. A placa contendo o micro-controlador
foi desenvolvida para a disciplina de Laboratório de Processadores da
Pontifícia Universidade Católica (PUC-RS), sendo uma ferramenta adequada
para a fase desenvolvimento de projetos, já que possui display para
visualização de informações, interface de comunicação, leds e chaves. Esses
recursos ajudam muito na busca e solução de problemas relativos a software e
hardware. O diagrama esquemático e software de apoio desta placa podem ser
encontrados no site[10] da disciplina de Laboratório de Processadores da PUCRS.
A placa com a interface analógica será conectada através de um
conector na placa de processamento de sinais. A placa analógica contém
muitos componentes SMD (Surface Mountain Device), isso exige que a mesma
seja fabricada por uma empresa especialista em placas de circuito impresso.
 Circuito amplificador do Foto-Sensor:
A figura 6 mostra o circuito utilizado para fazer o condicionamento do
sinal do foto-sensor. O foto-sensor é conectado a um pré-amplificador para
converter o sinal luminoso emitido pelos led’s em um nível de tensão. O
amplificador
operacional
U1
é
configurado
como
amplificador
de
transimpedância, convertendo a corrente que passa no foto-sensor em tensão.
9
Figura 6: Circuito do Pré-Amplificador do Foto-Sensor
O sinal presente na saída de U1 é aplicado a um amplificador de ganho
5, representado na figura 6 por U2. A tensão na entrada não-inversora de U2 é
controlada por um digital/analógico (D/A). A tensão aplicada na entrada não
inversora de U2 é calculada pelo processador de sinais com o objetivo de evitar
a saturação do sinal na saída deste amplificador. O sinal presente na saída de
U2 (ADC_CH2) é utilizado para o cálculo de %SaO2, batimentos por minuto, e
a obtenção da curva pletismográfica.
 Circuito de chaveamento dos LED’s:
A figura 7 mostra o circuito para o acionamento dos LED’s vermelho e
infra-vermelho do sensor de dedo.
Figura 7: Circuito de acionamento dos LED’s do sensor de dedo.
10
O LED vermelho e infra-vermelho são ligados alternadamente. Quando o
LED vermelho está ligado, o LED infra-vermelho está desligado e vice-versa. O
diagrama de tempo é indicado na figura 8.
VLIG
VDESL
IVLIG
IVDESL
Figura 8: Diagrama de tempo dos LED’s vermelho (V) e infra-vermelho (IV)
Onde:
VLIG = IVLIG = 450us
VDESL = IVDESL = 1550us
Os transistores Q1 e Q2 funcionam como chave. Q1 é acionado para
ligar o LED infra-vermelho, e Q2 para ligar o LED vermelho. Os transistores Q3
e Q4 são controlados por um conversor digital-analógico (D/A). A tensão
fornecida pelo D/A controla a corrente de acionamento do LED que está ativo.
A corrente do LED vermelho é controlada pelo canal B do D/A, e a corrente do
LED infra-vermelho é controlada pelo canal A do D/A. A corrente aplicada nos
LED’s deverá ser suficiente para que a tensão no ponto AD CANAL 1,
conforme mostrado na figura 6 fique em torno de 2V. O sistema fica
continuamente monitorando este sinal e ajustando se necessário.
 Conversor Analógico/Digital e Digital/Analógico
Os conversores A/D e D/A são responsáveis por fazer a interface entre o
sinal analógico e digital. O barramento SPI (Serial Protocol Interface) é utilizado
para a interface de comunicação do A/D e D/A com o micro-controlador.
Através deste barramento é possível ter vários dispositivos conectados ao
barramento.
3.2.
Desenvolvimento do software
11
Para programar as rotinas do oximetro de pulso foi utilizada a linguagem
de programação C com o compilador Keil. A figura 9 mostra o fluxograma do
software do oximetro de pulso.
Início
LED InfraVermelho
Inicialização
periféricos: Timer,
A/D, D/A, Porta
Serial, Pinos de
E/S
NÃO
Filtro FIR
Filtro FIR
Remove
nível CC
(Filtro IIR)
Remove
nível CC
(Filtro IIR)
Cálculo
%SpO2
Int. Timer:
Freqüência
Amostragem
SIM
Liga LED e
controle de
luminosidade
Ajuste de tensão
no Amplficador U2
LED
Vermelho
Detector batimento e
cálculo de
batimentos por
minuto
Envio de dados pela porta
serial
Leitura A/D
Figura 9: Fluxograma do software do Oximetro de Pulso
Após a inicialização dos periféricos do micro-controlador, o sistema fica
aguardando o evento de timer gerar uma interrupção. O timer gera uma
interrupção a cada 1ms, sendo que somente um LED é ligado por evento,
conforme mostrado no diagrama de tempos da figura 8. Dessa forma, a taxa de
amostragem do sinal é 500Hz. O ajuste da intensidade dos LED’s é realizado
através de dois canais do conversor D/A, canal A e B representados na figura
7.
De acordo com a tensão presente na saída do amplificador U1, uma
tensão é aplicada a entrada não inversora do amplificador U2 através do canal
12
C do D/A. Esta tensão é calculada de forma a evitar a saturação do
amplificador U2. Este diagrama poder ser visto na figura 6.
O sinal na saída do amplificador U2 é amostrado por um conversor A/D.
Este circuito é mostrado na figura 6. Neste ponto dois sinais são gerados, um
referente ao LED vermelho e outro referente ao LED infra-vermelho, e serão
tratados separadamente.
Para filtrar ruídos indesejados, o sinal de cada LED passa por um filtro
passa-baixa do tipo FIR com freqüência de corte em 10Hz, conforme mostra a
resposta em freqüência na figura 10. A freqüência de amostragem é de 500Hz.
Esse filtro é sugerido pela referência[7].
Figura 10: Resposta em freqüência do filtro FIR
O sinal amostrado do foto-sensor contém um nível elevado de tensão
contínua junto com uma pequena parcela em CA referente à variação no
volume de sangue. Para o cálculo da saturação de oxigênio no sangue, o nível
de tensão contínua deve ser extraído. Para a remoção do nível de tensão
contínua um filtro IIR (Infinite Impulse Response) de primeira ordem é utilizado.
A seguinte função de transferência é utilizada para o filtro[7].
13
H ( z) 
Y (Z ) 1  Z 1

X (Z ) 1  Z 1
Onde  = 0,992 para uma atenuação de 22dB do nível CC.
Na figura 11 temos a resposta do sinal após passar pelo filtro. Neste
exemplo, o sinal de entrada é uma senóide com 2 volts de tensão contínua e 1
volt de pico de tensão alternada.
Figura 11: Resposta do sinal após passar pelo filtro IIR
A figura 11 mostra que na saída do filtro, após um período de
estabilização, o sinal está sem tensão contínua e apenas uma pequena
atenuação se comparado ao sinal de entrada.
O algoritmo de detecção de batimento e cálculo da taxa de batimento
cardíaco utiliza apenas o sinal do LED infra-vermelho que possuí uma
amplitude maior.
Quando os dois sinais estão filtrados e sem nível de tensão contínua, o
valor da saturação de oxigênio no sangue pode ser calculado. A razão R pode
ser calculada através da equação (2). Como o nível de tensão contínua é nulo,
a expressão pode ser simplificada como (3):
14
R
CAVERM
CAINFRA_ VERM
(3)
Onde: CAVERM é o valor RMS (root mean square) do sinal em corrente
alternada referente ao LED vermelho.
CAINFRA _ VERM é o valor RMS (root mean square) do sinal em
corrente alternada referente ao LED infra-vermelho.
Como mencionado anteriormente, a razão R não é linear com a
saturação de oxigênio do sangue. Para solucionar isso, uma tabela será
consultada para obter o valor de %SpO2. A tabela será obtida conforme
descrito na análise de resultados no procedimento de calibração do oximetro.
4. RESULTADOS
4.1.
Calibração da saturação de oxigênio
Para a calibração do oximetro de pulso foi utilizado um simulador ótico
de dedo do fabricante FLUKE, modelo INDEX2 conforme mostrado na figura
12. Este equipamento simula um dedo humano, e nele é possível simular a
saturação de oxigênio de 35% a 100% com resolução de 1%. A amplitude do
pulso e a taxa de batimento cardíaco podem ser ajustados para realizar testes
de desempenho das funcionalidades do módulo de oximetria.
Figura 12: Simulador de SpO2
O valor de R é calculado através da equação (3) pelo microprocessador
do oximetro de pulso. Para cada valor de saturação de oxigênio aplicado pelo
simulador foram registrados 5 amostras de R. A partir dessas cinco amostras
15
uma média simples é realizada afim de melhorar a precisão do oximetro. Esse
procedimento foi realizado com toda a faixa disponível no simulador, de 35% a
100%. Como exemplo, a tabela 1 mostra os valores obtidos para a saturação
de oxigênio de 90% a 100%.
Valor Simulador
%SpO2
100
99
98
97
96
95
94
93
92
91
90
0,360 0,478 0,533 0,593 0,619 0,670 0,689 0,710 0,737 0,759 0,808
0,371 0,468 0,542 0,595 0,623 0,658 0,681 0,706 0,734 0,787 0,822
R
(medido)
0,370 0,476 0,552 0,601 0,632 0,662 0,684 0,704 0,747 0,772 0,821
0,368 0,475 0,538 0,602 0,635 0,660 0,688 0,711 0,740 0,760 0,818
0,379 0,464 0,542 0,588 0,625 0,656 0,682 0,706 0,741 0,754 0,813
R (média)
0,369 0,472 0,541 0,596 0,627 0,661 0,685 0,707 0,740 0,766 0,816
Tabela 1: Razão R em função da saturação de oxigênio
A partir da tabela com os valores da razão R e a saturação de oxigênio
podemos fazer um comparativo com o modelo de Beer-Lambert mencionado
anteriormente. A figura 13 mostra este gráfico.
Figura 13: Relação da razão R pela saturação de oxigênio
O gráfico da figura 13 mostra que o resultado obtido neste trabalho está
de acordo com o esperado mostrado na figura 4.
16
Os valores da razão R obtidos durante o procedimento de calibração
foram gravados na memória do microprocessador. Durante a utilização do
oximetro de pulso, a razão R é calculada após a detecção de 6 batimentos
válidos. Um algoritmo busca na tabela de calibração o valor de R
correspondente mais próximo, e nesta posição da tabela é lido o valor de
saturação de oxigênio
4.2.
Avaliação de desempenho
Para avaliar o desempenho do módulo desenvolvido, o sensor de dedo
foi conectado no simulador configurado com a saturação de oxigênio em 96%,
e a taxa de batimento cardíaco em 75 batimentos por minuto. Através da
comunicação serial RS232, a curva pletismográfica é enviada para o
computador, juntamente com as informações de saturação de oxigênio e a taxa
de batimento cardíaco, conforme mostrado na figura 14.
Figura 14: Desempenho do oximetro de pulso
A figura 14 mostra que os resultados obtidos estão de acordo com os
parâmetros do simulador. Para comparar a curva pletismográfica, foi utilizado
um monitor da fabricante INSTRAMED que utiliza um módulo de oximetria da
Smiths-Medical[8], modelo BCI WW3711[9]. A imagem do monitor com a curva é
mostrada no apêndice B, figura B1.
O apêndice A apresenta os valores de saturação de oxigênio medidos a
partir do módulo de oximetria desenvolvido neste trabalho, e as medidas do
módulo da fabricante Smiths-Medical. A tabela foi construída utilizando toda a
17
faixa de disponível no simulador, que vai de 35% a 100% de saturação de
oxigênio. A taxa de batimento cardíaco utilizada foi mantida em 75 batimentos
por minuto.
Durante os testes, o módulo apresentou um sinal com ruído na curva
pletismográfica e maior erro na medida da saturação de oxigênio quando a
pessoa apresenta baixa perfusão. A baixa perfusão implica numa diminuição
no volume de sangue, um dos motivos para isso acontecer é a baixa
temperatura na região do corpo humano onde está o sensor de dedo. A
situação de baixa perfusão também é encontrada em paciente neonatal.
5. CONCLUSÃO
O desenvolvimento do módulo de oximetria de pulso atingiu o objetivo
com resultados satisfatórios, como observado no apêndice A. As medidas
obtidas estão muito próximas dos resultados obtidos com o módulo de
oximetria da empresa Smiths-Medical, e também quando comparado com o
simulador de dedo.
Com este trabalho foi possível dar inicio ao desenvolvimento da
tecnologia necessária para a fabricação de módulos de oximetria no Brasil. O
processamento digital de sinais permite que o número de componentes
analógicos e a complexidade do circuito sejam reduzidos. Desta forma, o
módulo desenvolvido aqui tem custo menor que produtos similares importados.
Uma melhoria a ser realizada em versões futuras é a tentativa de tornar
o circuito mais sensível para os casos de baixa perfusão, principalmente
porque a utilização em paciente neonatal exige uma sensibilidade maior.
Na apresentação deste trabalho aos professores da banca, houve um
questionamento sobre a possibilidade da ocorrência de aliasing na amostragem
do sinal. Como o sinal é pulsado e de curta duração, é impossível especificar
os capacitores C1 e C5 (ver figura 6), para rejeitar sinais de alta freqüência
sem prejudicar o sinal do foto-diodo. Para a solução deste problema, é
necessário adicionar um circuito do tipo sample-and-hold, que irá transformar o
sinal pulsado num sinal contínuo. Após esse circuito de sample-and-hold, é
18
adicionado um filtro analógico para eliminação de sinais com freqüência maior
que a metade da freqüência de amostragem do sinal, evitando o efeito do
aliasing. Deve haver um circuito para o sinal referente ao LED vermelho e outro
para o LED infra-vermelho.
6. BIBLIOGRAFIA
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1997. 260 p.
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<http://www.cypress.com/?docID=20497>. Acesso em 05 abril 2010.
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<http://www.robots.ox.ac.uk/>. Acesso em 05 abril 2010.
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Disponível em:
<http://focus.ti.com/lit/an/sprab37/sprab37.pdf >. Acesso em 05 abril 2010.
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<http://www.smiths-medical.com>
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Disponível em:
<http://www.smiths-medical.com/Userfiles/oem/OEM.fam.broch.pdf >. Acesso
em 10 junho 2010.
[10]. Site da disciplina de Laboratório de Processadores.
Disponível em:
<http://www.ee.pucrs.br/~stemmer/labproc/index.html>. Acesso em 10 junho
2010.
19
APÊNDICE A.
Valor Simulador
Oximetria deste
projeto
Oximetria
Smiths-Medical
Valor Simulador
Oximetria deste
projeto
Oximetria
Smiths-Medical
Valor Simulador
Oximetria deste
projeto
Oximetria
Smiths-Medical
100
99
98
97
96
95
%SpO2 - Faixa de 100% a 79%
94 93 92 91 90 89
100
99
98
97
95
95
94
93
92
91
90
89
87
87
86
85
83
83
82
81
79
79
99
99
98
96
95
94
93
92
91
90
89
88
87
86
85
84
83
82
81
80
79
78
66
65
64
63
62
61
60
59
58
57
88
87
86
85
84
83
82
81
80
79
78
77
76
75
74
73
%SpO2 - Faixa de 78% a 57%
72 71 70 69 68 67
78
77
75
75
74
72
71
70
70
69
67
66
66
64
63
62
63
60
58
58
58
56
77
76
75
74
72
71
70
69
68
67
66
65
64
63
62
60
61
60
58
57
56
55
44
43
42
41
40
39
38
37
36
35
56
55
54
53
52
51
%SpO2 - Faixa de 56% a 35%
50 49 48 47 46 45
55
54
53
52
51
50
49
48
47
46
45
45
43
42
41
40
39
38
37
36
35
35
54
53
52
51
50
49
48
47
46
45
44
43
42
41
40
39
38
37
36
35
34
33
Certificado Calibração LABELO
Número
E15985
Data Calibração
21/11/2008
Data próxima calibração
30/11/2010
Identificação do instrumento
IM017
20
APÊNDICE B
Figura B1: Tela mostrando curva pletismográfica com módulo de oximetria de
Smiths-Medical
Figura B2: Foto da placa de processamento a esquerda; placa de aquisição de
sinais analógica (direita); sensor de dedo