หลักการทำงานของเครื่องวัดออกซิเจนปลายนิ้ว (Fingertip Pulse Oximeter)

(Hemoglobin)  ฮีโมโกลบิน  เป็นส่วนประกอบสำคัญที่อยู่ในเซลล์เม็ดเลือดแดง มีหน้าที่นำออกซิเจนไปยังเซลล์และอวัยวะต่าง ๆ ของร่างกาย แต่ละชนิดที่สามารถถูกตรวจวัดได้ด้วยเครื่องวัดออกซิเจนปลายนิ้ว ดังนี้

Fingertip Pulse Oximeter

1.Oxyhemoglobin (ออกซีฮีโมโกลบิน) คือฮีโมโกลบินที่จับอยู่กับออกซิเจนในเลือด

2.Deoxyhemoglobin หรือ Reduce Hemoglobin (ดีออกซีฮีโมโกลบิน) คือฮีโมโกลบินที่ปลดปล่อยออกซิเจนออกไปแล้ว โดยส่วนมากจะจับกับ Carbon Dioxide ซึ่งปลดปล่อยออกมาจากเซลล์

3.Carboxyhemoglobin (คาโบออกซีฮีโมโกลบิน) คือฮีโมโกลบินที่จับอยู่กับ Carbon Monoxide ปกติมีปริมาณน้อยมากจนแทบไม่มีเลย แต่ปริมาณสามารถเพิ่มมากขึ้นได้ในกรณีที่ได้รับสาร Carbon Monoxide

4.Methemoglobin(เมธฮีโมโกลบิน) เป็นฮีโมโกลบินที่ภายในโมเลกุลมีธาตุเหล็กที่มีประจุเป็น 3+ แทนที่จะเป็น 2+ ทำให้ไม่สามารถจับกับออกซิเจนได้

หลักการทำงานของเครื่องวัดออกซิเจนปลายนิ้ว (Finger Pulse Oximeter)

เนื่องจากเครื่องวัดออกซิเจนปลายนิ้ว (Fingertip Pulse Oximeter) นั้นเป็นเครื่องตรวจวัดร้อยละของฮีโมโกลบินที่จับอยู่กับออกซิเจนในเลือดแดง ดังนั้นเงื่อนไขการทำงานของเครื่องวัดออกซิเจนปลายนิ้ว (Fingertip Pulse Oximeter) จึงต้องประกอบด้วยส่วนหลัก 2 ส่วนคือ

1.สามารถแยกระหว่างฮีโมโกลบินที่จับอยู่กับออกซิเจนและที่ไม่ได้จับอยู่กับออกซิเจนได้

2.สามารถแยกได้ว่าออกซีฮีโมโกลบินนั้นเป็นออกซีฮีโมโกลบินที่อยู่ในเลือดแดง (ไม่ใช่ในVenous Blood เพราะปกติใน Venous Blood ก็มีออกซีฮีโมโกลบินอยู่แล้ว)

การวัดปริมาณออกซีฮีโมโกลบินแยกกับดีออกซีฮีโมโกลบิน (Reduce Hemoglobin)

       ในการวัดระดับออกซีฮีโมโกลบินกับดีออกซีฮีโมโกลบิน (Reduce Hemoglobin) นั้นอาศัยหลักการของ Light Absorption คือสารต่างชนิดกันจะมีคุณสมบัติในการดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่นแตกต่างกัน หากใช้แสงชนิดที่มีความเจาะจงกับออกซีฮีโมโกลบินฉายผ่านบริเวณที่มี

ออกซีฮีโมโกลบินสารนี้ก็จะดูดซับแสงไป ส่วนที่เหลือก็จะทะลุผ่านไปยังฉากรับที่อยู่ด้านล่างซึ่งจะมีตัววัดปริมาณแสงที่เหลืออยู่นำไปคำนวณปริมาณแสงที่หายไป ก็จะรู้ได้ว่ามี

ออกซีฮีโมโกลบินอยู่เท่าใด ส่วนดีออกซีฮีโมโกลบิน (Reduce Hemoglobin) ซึ่งมีคุณสมบัติดูดซับแสงที่ค่าความยาวคลื่นอื่น ก็ใช้ค่าความยาวคลื่นอื่นแต่ใช้วิธีการเดียวกัน

จากการวิจัยพบว่าออกซีฮีโมโกลบินนั้นมีคุณสมบัติดูดซับแสงที่มีคลื่นความยาว 940 nm ซึ่งเป็นความยาวคลื่นระดับอินฟราเรด (ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า) แต่ดีออกซีฮีโมโกลบิน (Reduce Hemoglobin) สามารถดูดซับแสงได้ดีที่คลื่นความยาว 660 nm ซึ่งเป็นแสงสีแดง ดังนั้นแสงที่แสดงเวลาเครื่องวัดออกซิเจนปลายนิ้ว (Fingertip Pulse Oximeter) ทำงานส่วนใหญ่จะเป็นแสงสีแดง

             เวลาเครื่องวัดออกซิเจนปลายนิ้ว (Fingertip Pulse Oximeter) ทำงาน

เครื่องวัดออกซิเจนปลายนิ้ว (Fingertip Pulse Oximeter) จะทำการยิงลำแสงที่ความยาวคลื่นต่างกัน 2 แบบนี้ผ่านลงไปจากด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่งพร้อมๆกันจากนั้นใช้หลักการวัดตามที่ดังกล่าวมาข้างต้น

เมื่อสามารถวัดค่าประมาณของฮีโมโกลบินทั้งสองแบบไว้ได้แล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการคำนวณค่าความเข้มข้นของออกซิเจนในเลือด (Oxygen Saturation) สูตรการคำนวณคือ

O2 Saturation from Fingertip Pulse Oximeter (SpO2) = Oxyhemoglobin/(Oxyhemoglobin + Deoxyhemoglobin) x 100

การวัดค่า Arterial Blood และ Venous Blood

จะรู้ได้อย่างไรว่าค่าที่วัดมาได้นั้นมาจากเลือดฝั่ง Arterial Blood เท่านั้นไม่รวมกับ Venous Blood วิธีการคือ ใช้หลักการวัดตามวิธีการข้างต้นแต่วัดเปรียบเทียบในช่วงเวลาที่ต่างกันคือ เวลาที่มีความแรงของชีพจรสูงสุด (มีทั้ง Arterial Blood และ Venous Blood) เทียบกับเวลาที่ความแรงชีพจรต่ำสุด (มีแต่ Venous Blood) โดยเครื่องจะอาศัยหลักการยิงลำแสงที่หลายร้อยครั้งต่อวินาทีเพื่อจับค่าความเข้มข้นของออกซิเจนในเลือด (Oxygen Saturation) ในเวลาที่ต่างกัน จากนั้นจะใช้ค่าที่ได้จากช่วงที่ความแรงชีพจรสูงสุดเทียบกับเวลาที่ความแรงชีพจรต่ำสุดแล้วเอามาคำนวณโดยการหักลบกัน *การวัด SpO2 ค่าสามารถคลาดเคลื่อนได้เฉลี่ย ±2%*

สงวนลิขสิทธิ์ ทั้งบทความ โดยผู้เขียน ลิขสิทธิ์ภาพถ่าย ทั้งหมด เป็นของ forsamed และผู้เขียน ห้ามนำส่วนหนึ่งส่วนใดหรือทั้งหมดไปใช้โดยไม่ได้รับอนุญาต เผยแพร่ครั้งแรกใน www.forsamed.com  21 พฤศจิกายน 2563

Copyright (c) 2018 Text and Pictures. Use of such content either in part or in whole without permission is prohibited. First published in www.forsamed.com  21 November 2020