Echtzeitfähiges Rohplethysmogramm ermöglicht bessere Diagnosen

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Splitted-Pulse-Wave-Verfahren reagiert schnell

Die Messtechnik des ChipOx basiert auf dem so genannten Splitted-Pulse-Wave-Verfahren, wobei durch eine häufige Messung während einer Pulswelle auf eine Änderung der Sauerstoffsättigung sehr schnell reagiert werden kann. Das Bild 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Transmissionssensors, welche heute fast ausschließlich verwendet werden.

Dabei dienen LEDs als Lichtquelle. Sie haben einen hohen Wirkungsgrad und eine geringe Größe. Aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit im relevanten Wellenlängenbereich zwischen 660 und 940 nm dienen Photodioden als Signalempfänger.

Der Applikationsort, wie Finger, Ohrläppchen oder Zeh, wird von jeweils einer im Sensor eingebauten roten und infraroten LED sequenziell durchleuchtet und absorbiert jeweils einen unterschiedlichen Teil des Lichts. Die Ströme für die antiparallel geschalteten LEDs des Sensors werden mit einer geregelten spannungsgesteuerten Stromquelle und einer H-Schaltbrücke aus komplementären Doppel-MOSFETs erzeugt.

Abtastperiodendauer von 10 µs

Das entsprechend entstandene Signal wird von einer optisch breitbandingen, im Sensor untergebrachten Photodiode empfangen und der entstandene Strom wird vom Pulsoximeter mit einen differentiellen Transimpedanzwandlers (DTIW) in eine Spannung umgewandelt. Diese Spannung wird, nachdem die Schaltung am Ende der jeweiligen Belichtung nach 200 µs einen stabilen Spannungswert erreicht hat, sofort von einem AD-Wandler in einen digitalen Wert umgesetzt. Der AD-Wandler erlaubt mit einer Abtastperiodendauer von 10 µs mehrere Abtastungen eines einzelnen Signals (Oversampling).

Parasitäre Ströme, wie das auf die Photodiode treffende Tageslicht, bedingt durch die Bauart des Sensors, sowie weitere Gleichstrom- und Gleichspannungssignale (durch Offset der Operationsverstärker), werden weitestgehend durch ein Tageslichtfilter kompensiert. Die frequenz- und schwingneigungskompensierenden Glieder in der Hardware sind auf eine Bandbreite von etwa 30 kHz ausgelegt. Die verwendeten Operationsverstärker sind einerseits sehr Energiesparend andererseits gerade so schnell ausgelegt, dass sie diese Bandbreite übertragen können.

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