ಬೆರಳ ತುದಿಯ ನಾಡಿ ಆಕ್ಸಿಮೀಟರ್‌ನ ಕಾರ್ಯ ಮತ್ತು ಕೆಲಸಗಳೇನು?

COVID-19 ರ ತೀವ್ರತೆಯ ಪ್ರಮುಖ ಸೂಚಕವಾದ ಅಪಧಮನಿಯ ರಕ್ತದಲ್ಲಿನ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಲು 1940 ರ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಮಿಲಿಕನ್ ಫಿಂಗರ್‌ಟಿಪ್ ಪಲ್ಸ್ ಆಕ್ಸಿಮೀಟರ್ ಅನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು.ಯೋಂಕರ್ ಈಗ ಬೆರಳ ತುದಿಯ ಪಲ್ಸ್ ಆಕ್ಸಿಮೀಟರ್ ಹೇಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆಯೇ?

ಜೈವಿಕ ಅಂಗಾಂಶದ ರೋಹಿತ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು: ಬೆಳಕನ್ನು ಜೈವಿಕ ಅಂಗಾಂಶಕ್ಕೆ ವಿಕಿರಣಗೊಳಿಸಿದಾಗ, ಬೆಳಕಿನ ಮೇಲೆ ಜೈವಿಕ ಅಂಗಾಂಶದ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ, ಚದುರುವಿಕೆ, ಪ್ರತಿಫಲನ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿದೀಪಕತೆ ಸೇರಿದಂತೆ ನಾಲ್ಕು ವರ್ಗಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದು. ಚದುರುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿದರೆ, ಜೈವಿಕ ಅಂಗಾಂಶದ ಮೂಲಕ ಬೆಳಕು ಚಲಿಸುವ ದೂರವನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬೆಳಕು ಕೆಲವು ಪಾರದರ್ಶಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು (ಘನ, ದ್ರವ ಅಥವಾ ಅನಿಲ) ಭೇದಿಸಿದಾಗ, ಕೆಲವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆವರ್ತನ ಘಟಕಗಳ ಉದ್ದೇಶಿತ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ ಬೆಳಕಿನ ತೀವ್ರತೆಯು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವಿದ್ಯಮಾನವಾಗಿದೆ. ಒಂದು ವಸ್ತುವು ಎಷ್ಟು ಬೆಳಕನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅದರ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಾಂದ್ರತೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಬೆಳಕಿನ ಪ್ರಸರಣದ ಸಂಪೂರ್ಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರ, ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವು ಮೂರು ಅಂಶಗಳಿಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ, ಅವು ಬೆಳಕಿನ ತೀವ್ರತೆ, ಬೆಳಕಿನ ಮಾರ್ಗದ ದೂರ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಮಾರ್ಗದ ಅಡ್ಡ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಕಣಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ. ಏಕರೂಪದ ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರಮೇಯದಲ್ಲಿ, ಅಡ್ಡ ವಿಭಾಗದ ಬೆಳಕಿನ ಮಾರ್ಗ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಪರಿಮಾಣಕ್ಕೆ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಕಣಗಳೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು, ಅವುಗಳೆಂದರೆ ವಸ್ತು ಹೀರುವ ಬೆಳಕಿನ ಕಣ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಲ್ಯಾಂಬರ್ಟ್ ಬಿಯರ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು: ವಸ್ತು ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಪರಿಮಾಣಕ್ಕೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾರ್ಗ ಉದ್ದ, ವಸ್ತುವಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಬೆಳಕಿನ ಸ್ವರೂಪಕ್ಕೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವ ವಸ್ತು ಹೀರುವ ಬೆಳಕಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಎಂದು ಅರ್ಥೈಸಬಹುದು. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಒಂದೇ ವಸ್ತುವಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವರ್ಣಪಟಲದ ವಕ್ರರೇಖೆಯ ಆಕಾರವು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಶಿಖರದ ಸಂಪೂರ್ಣ ಸ್ಥಾನವು ವಿಭಿನ್ನ ಸಾಂದ್ರತೆಯಿಂದಾಗಿ ಮಾತ್ರ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸ್ಥಾನವು ಬದಲಾಗದೆ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ. ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಎಲ್ಲಾ ವಸ್ತುಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಒಂದೇ ವಿಭಾಗದ ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿ ನಡೆಯುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವಸ್ತುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧ ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ಪ್ರತಿದೀಪಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ವಿಕಿರಣದಿಂದಾಗಿ ಮಾಧ್ಯಮದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಯಾವುದೇ ವಿದ್ಯಮಾನವಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, N ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ದ್ರಾವಣಕ್ಕೆ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಸಂಯೋಜಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಸೇರ್ಪಡೆಯು ಮಿಶ್ರಣಗಳಲ್ಲಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಘಟಕಗಳ ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕ ಮಾಪನಕ್ಕೆ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಆಧಾರವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.

ಜೈವಿಕ ಅಂಗಾಂಶ ದೃಗ್ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ, 600 ~ 1300nm ನ ರೋಹಿತದ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ "ಜೈವಿಕ ರೋಹಿತದ ಕಿಟಕಿ" ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಈ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಬೆಳಕು ಅನೇಕ ತಿಳಿದಿರುವ ಮತ್ತು ತಿಳಿದಿಲ್ಲದ ರೋಹಿತ ಚಿಕಿತ್ಸೆ ಮತ್ತು ರೋಹಿತದ ರೋಗನಿರ್ಣಯಕ್ಕೆ ವಿಶೇಷ ಮಹತ್ವವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಅತಿಗೆಂಪು ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ, ಜೈವಿಕ ಅಂಗಾಂಶಗಳಲ್ಲಿ ನೀರು ಪ್ರಬಲವಾದ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವಸ್ತುವಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಗುರಿ ವಸ್ತುವಿನ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಪಡೆಯಲು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಅಳವಡಿಸಿಕೊಂಡ ತರಂಗಾಂತರವು ನೀರಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಶಿಖರವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಬೇಕು. ಆದ್ದರಿಂದ, 600-950nm ನ ಹತ್ತಿರದ-ಇನ್‌ಫ್ರಾರೆಡ್ ರೋಹಿತ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ, ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಹೊಂದಿರುವ ಮಾನವ ಬೆರಳ ತುದಿಯ ಅಂಗಾಂಶದ ಮುಖ್ಯ ಅಂಶಗಳು ರಕ್ತದಲ್ಲಿನ ನೀರು, O2Hb (ಆಮ್ಲಜನಕಯುಕ್ತ ಹಿಮೋಗ್ಲೋಬಿನ್), RHb (ಕಡಿಮೆಯಾದ ಹಿಮೋಗ್ಲೋಬಿನ್) ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯ ಚರ್ಮದ ಮೆಲನಿನ್ ಮತ್ತು ಇತರ ಅಂಗಾಂಶಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ.

ಆದ್ದರಿಂದ, ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ವರ್ಣಪಟಲದ ಡೇಟಾವನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅಂಗಾಂಶದಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಬೇಕಾದ ಘಟಕದ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ನಾವು ಪಡೆಯಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ ನಾವು O2Hb ಮತ್ತು RHb ಸಾಂದ್ರತೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವಾಗ, ನಮಗೆ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಶುದ್ಧತ್ವ ತಿಳಿದಿದೆ.ಆಮ್ಲಜನಕದ ಶುದ್ಧತ್ವ SpO2ರಕ್ತದಲ್ಲಿನ ಆಮ್ಲಜನಕ-ಬಂಧಿತ ಆಮ್ಲಜನಕಯುಕ್ತ ಹಿಮೋಗ್ಲೋಬಿನ್ (HbO2) ಪರಿಮಾಣದ ಶೇಕಡಾವಾರು, ಒಟ್ಟು ಬಂಧಿಸುವ ಹಿಮೋಗ್ಲೋಬಿನ್ (Hb) ನ ಶೇಕಡಾವಾರು, ರಕ್ತದ ಆಮ್ಲಜನಕದ ನಾಡಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆ ಹಾಗಾದರೆ ಇದನ್ನು ಪಲ್ಸ್ ಆಕ್ಸಿಮೀಟರ್ ಎಂದು ಏಕೆ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ? ಹೊಸ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ ಇಲ್ಲಿದೆ: ರಕ್ತದ ಹರಿವಿನ ಪರಿಮಾಣ ನಾಡಿ ತರಂಗ. ಪ್ರತಿ ಹೃದಯ ಚಕ್ರದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಹೃದಯದ ಸಂಕೋಚನವು ಮಹಾಪಧಮನಿಯ ಮೂಲದ ರಕ್ತನಾಳಗಳಲ್ಲಿ ರಕ್ತದೊತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಾಗಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ರಕ್ತನಾಳದ ಗೋಡೆಯನ್ನು ಹಿಗ್ಗಿಸುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಹೃದಯದ ಡಯಾಸ್ಟೋಲ್ ಮಹಾಪಧಮನಿಯ ಮೂಲದ ರಕ್ತನಾಳಗಳಲ್ಲಿ ರಕ್ತದೊತ್ತಡ ಕಡಿಮೆಯಾಗಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ರಕ್ತನಾಳದ ಗೋಡೆಯನ್ನು ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಹೃದಯ ಚಕ್ರದ ನಿರಂತರ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯೊಂದಿಗೆ, ಮಹಾಪಧಮನಿಯ ಮೂಲದ ರಕ್ತನಾಳಗಳಲ್ಲಿನ ರಕ್ತದೊತ್ತಡದ ನಿರಂತರ ಬದಲಾವಣೆಯು ಅದರೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕಗೊಂಡಿರುವ ಕೆಳಮುಖ ನಾಳಗಳಿಗೆ ಮತ್ತು ಇಡೀ ಅಪಧಮನಿಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಹರಡುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಇಡೀ ಅಪಧಮನಿಯ ನಾಳೀಯ ಗೋಡೆಯ ನಿರಂತರ ವಿಸ್ತರಣೆ ಮತ್ತು ಸಂಕೋಚನವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ, ಹೃದಯದ ಆವರ್ತಕ ಬಡಿತವು ಮಹಾಪಧಮನಿಯಲ್ಲಿ ನಾಡಿ ತರಂಗಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಅದು ಅಪಧಮನಿಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಾದ್ಯಂತ ರಕ್ತನಾಳದ ಗೋಡೆಗಳ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಮುಂದಕ್ಕೆ ಅಲೆಯುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿ ಬಾರಿ ಹೃದಯವು ವಿಸ್ತರಿಸಿದಾಗ ಮತ್ತು ಸಂಕುಚಿತಗೊಂಡಾಗ, ಅಪಧಮನಿಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿನ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯು ಆವರ್ತಕ ನಾಡಿ ತರಂಗವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನೇ ನಾವು ನಾಡಿ ತರಂಗ ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತೇವೆ. ನಾಡಿ ತರಂಗವು ಹೃದಯ, ರಕ್ತದೊತ್ತಡ ಮತ್ತು ರಕ್ತದ ಹರಿವಿನಂತಹ ಅನೇಕ ಶಾರೀರಿಕ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಮಾನವ ದೇಹದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಭೌತಿಕ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ಆಕ್ರಮಣಶೀಲವಲ್ಲದ ಪತ್ತೆಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.