Российские ученые разработали революционный прибор для изучения космоса

Российские ученые разработали революционный прибор для изучения космоса

Российские ученые из Института космических исследований РАН и Московского физико-технического института совместно с коллегами из Венского технического университетаразработали прибор для изучения летучих соединений, выделенных из реголита — лунного грунта. Аппарат представляет собой перестраиваемый диодно-лазерный спектрометр (ДЛС-Л).

Посредством нового исследовательского инструмента специалисты намерены изучить содержание водорода, кислорода, углерода, выделенных из реголита приповерхностных слоев, а также их изотопов — подвидов одних и тех же элементов, которые почти одинаковы по химическим свойствам, но отличаются по массе и, следовательно, по своим физическим характеристикам.

Фото: пресс-служба МФТИ

Аппарат предназначен для проведения анализа проб непосредственно в месте их отбора. Это имеет критически важное значение, поскольку позволит исключить изменение изотопного состава и загрязнение образцов. Такая опасность возникает при их длительной транспортировке на Землю, а также при хранении и изучении в земных лабораториях.

— В связи с ограничениями, которые накладываются характером межпланетной миссии, инженеры укладывались в крайне сжатые технические параметры. В результатемасса аппарата составила всего 650 г, а габариты — 258×88×115 мм. Такие характеристики делают спектрометр самым миниатюрным в своем классе. Небольшие размеры прибора позволят включить его в состав миссии «Луны-27», — рассказал «Известиям» один из разработчиков нового прибора инженер ИКИ и ведущий инженер МФТИ Вячеслав Мещеринов.

Экспедиция этой межпланетной станции с посадкой на поверхность спутника Земли запланирована на 2028 год.

Как пояснили разработчики,точный анализ изотопного состава летучих соединений на Луне позволит ученым с высокой степенью достоверности судить о происхождении спутника и о перспективах ее освоения.

Фото: пресс-служба МФТИ

По словам ученых,в соответствии с современными теориями, существует три главных источника летучих веществ на Луне. Во-первых, выделение газов из лунной мантии — слоя в недрах пород, расположенного между корой и ядром. Во-вторых, эти вещества могут образовываться при взаимодействии протонов (положительно заряженных элементарных частиц) солнечного ветра с поверхностными породами. В-третьих, их источником могут быть метеориты и кометы, которые ударяются о поверхность спутника. При этом в каждом из перечисленных случаев состав летучих веществ будет уникален. Поэтому, исследуя их, можно получить важные сведения о геологической истории спутника.

—Также понимание эволюции Луны может помочь реконструировать раннюю геологическую историю Земли. Это связано с тем, что, как считает ряд исследователей, в начале развития планета и спутник были похожи, но затем вследствие тектонических процессов, воздействия атмосферы, океанов, органики и эрозии почв земная кора сильно видоизменилась, тогда как на лунная поверхность в большей степени сохранила первозданные черты, — отметил академик РАН, руководитель научного направления «Планетарная геофизика и геодинамика» Института физики Земли имени О.Ю. Шмидта РАН Александр Глико.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое прибор, созданный в России

1352

Ученые Российского научного центра хирургии им. Петровского (РНХЦ) разработали устройство для получения веществ из жира пациента, которые используются для лечения некоторых заболеваний суставов и болезней ишемического характера, сообщает «Газета.Ru».

Прототип прибора, созданный в РНЦХ, выделяет из жира пациента клетки, с помощью которых медики лечат такие заболевания, как артроз коленного сустава, асептический некроз головки бедренной кости, свищи и другие болезни. Кстати, метод лечения заболеваний с помощью клеточной фракции также разработан в центре хирургии, и первые пациенты уже тестируют, как влияет препарат из жировой ткани на излечение артроза коленного сустава.

По словам Ильи Еремина, заместителя директора по научной работе РНЦХ, созданное учеными устройство — это одноразовый инструмент. В его внутренней камере находится система сеток и терок. Хирург устанавливает прибор между двумя шприцами и прогоняет жировую ткань, в результате добывает необходимый для лечения продукт. «Он содержит фрагменты жирового матрикса и может, помимо регенерации, еще восстанавливать небольшой дефицит объема мягких тканей, что важно, например, при закрытии свищевых ходов», – пояснил Илья Еремин. Введение такого состава, например, в колено при артрозе помогает восстановить кровоснабжение и запустить процесс регенерации тканей.

Ученый объяснил, что суть разработанного учеными метода лечения состоит в том, что используются клетки собственной жировой ткани пациента. Он также отметил, что процедура проводится под местной анестезией амбулаторно. Причем этим методом получения лекарственного препарата из жира любой хирург может овладеть за 10 минут.

Ученый рассказал, что в рамках проводимых исследований разрабатываются полностью отечественные медицинские изделия для разных способов получения фракции из жировых тканей: ферментативного (с добавлением специального фермента) и механического. Еремин уточнил, что используется фермент также отечественной разработки. «Мы выбрали штамм-продуцент, сделали лабораторную технологию получения и очистки, наработали опытные партии, сравнили их с лучшими образцами западных коммерческих ферментов и убедились в том, что мы по ряду показателей превосходим их», — сказал он свойствах фермента, созданного в РНЦХ.

В декабре исследователи подготовят макетные образцы нового устройства и приступят к лабораторным испытаниям. В проведении расчетов участвовали физики Бауманского университета, приборы предварительно испытываются в лаборатории на образцах жировой ткани, ученые оценивают различные варианты. После выбора дизайна устройства, в 1-2 квартале 2024 года будут изготовлены предсерийные образцы, а зарегистрировать прибор ученые планируют в следующем году.

В мае 2023 года в РНЦХ разработали протез межпозвонкового диска, который способен со временем полностью замениться костной тканью. Биоразлагаемый протез восстанавливает пострадавший от травмы или после заболевания межпозвонковый диск. раньше подобные изделия предлагали только зарубежные производители.

Какие области применения может получить новый прибор

Достижения электронной науки и техники используются почти без исключения во всех областях человеческой деятельности. Ускоренными темпами электроника внедряется в науч. исследования, пром-сть, на транс­порт, в связь, сельское хозяйство, здравоохранение, культуру, быт, военное дело и др. Средства электрон­ной техники стали неотъемлемой частью сложных приборов и устройств самого широкого назначения. Особое место среди них занимают микропроцессоры, создаваемые на базе больших интегральных схем (БИС). Совр. микропроцессор представляет собой полупроводниковый кристалл размером ок. 5х5 мм², помещённый в пластмассовый или металлич. корпус. В кристалле методами пленарной технологии форми­руются десятки и сотни тыс. активных и пассивных электронных приборов, образующих сложную элек­тронную систему, к-рая по сравнению с традиц. электронными устройствами имеет новое, особое качество (т. н. интеллектуальные свойства), обеспе­чивающее прохождение электрич. сигналов по задан­ной программе, выполнение логич. и вычислит, функций. Решение таких задач достигается путём формирования на кристалле областей постоянных и оперативных запоминающих устройств (ПЗУ и ОЗУ), арифметико-логич. схем, регистров, дешифраторов команд, входных и выходных шин и др. Существуют две разновидности микропроцессоров: в виде одной БИС с фиксированной разрядностью и набором команд и секционированные в виде неск. БИС. Последние допускают наращивание функциональных возможностей за счёт подключения дополнит. БИС с хранящимися в них микрокомандами.

Какие технологии использовались при создании прибора

Соединения — соединениями, но уже на скорости чипа в несколько ГГц перестает справляться с нагрузкой сама кремниевая подложка. И если для традиционных областей применения чипов кремния пока достаточно, в области беспроводной связи уже давно дефицит на дешевые скоростные чипы. Кремний — дешево, но медленно, арсенид галлия — быстро, но дорого. Решением здесь стало использование в качестве материала для подложек соединения двух основ полупроводниковой индустрии — кремния с германием, SiGe. Практические результаты по этой технологии стали появляться с конца 80-х годов. Первый биполярный транзистор, созданный с использованием SiGe (когда германий используется как материал для базы), был продемонстрирован в 1987 году. В 1992 году уже появилась возможность применения при производстве чипов с SiGe транзисторами стандартной технологии КМОП с разрешением 0.25 мкм.

Результатом применения становится увеличение скорости чипов в 2-4 раза по сравнению с той, что может быть достигнута путем использования кремния, во столько же снижается и их энергопотребление. При этом, в ход вступает все тот же решающий фактор — стоимость: SiGe чипы можно производить на тех же линиях, которые используются при производстве чипов на базе обычных кремниевых пластин, таким образом отпадает необходимость в дорогом переоснащении производственного оборудования. По информации IBM, потенциальная скорость транзистора (не чипа!) с их технологией составляет сегодня 45-50 ГГц (что далеко не рекорд), ведутся работы над увеличением этой цифры до 120 ГГц. Впрочем, в ближайшие годы прихода SiGe в компьютер ждать не стоит — при тех скоростях, что потребуется PC чипам в ближайшем будущем вполне хватает кремния, легированного такими технологиями, как медные соединения или SOI.

Как работает этот прибор

– прибор, предназначенный для управления током в электрической цепи. Применяется практически во всех моделях видео- и аудио аппаратуры. Полупроводниковые транзисторы пришли на смену морально устаревшим ламповым, которые устанавливались в старые телевизоры. Для изготовления полупроводниковых моделей ранее использовался германий, но сферы его применения ограничены из-за чувствительности к температурным колебаниям. На смену германию пришел кремний, т.к. кремниевые детали стоят дешевле германиевых и более устойчивы к скачкам температуры. Транзисторы небольшой мощности изготавливают в прямоугольных корпусах из полимерных материалов или в металлических цилиндрических. В этой статье мы постараемся простыми словами изложить, что такое транзистор, как он устроен и что делает.

Устройство транзисторов

Наиболее популярный вид полупроводникового транзистора – биполярный. В устройство транзистора этого типа входит монокристалл, разделенный на 3 зоны: база (Б), коллектор (К) и эмиттер (Э), каждая из которых имеет свой вывод.

• Б – база, очень тонкий внутренний слой;
• Э – эмиттер, предназначается для переноса заряженных частиц в базу;
• К – коллектор, составляющая, которая имеет тип проводимости, одинаковый с эмиттером, предназначена для сбора зарядов, поступивших с эмиттера.

Типы проводимости:

• n-типа - носителями зарядов являются электроны.
• p-типа - носители зарядов – положительно заряженные «дырки».

Требуемый тип проводимости достигается путем легирования различных частей кремниевого монокристалла. Легирование – это добавление в состав материала различных примесей для улучшения физических и химических свойств этого материала. Транзисторы по типу проводимости раздаются на два типа: n-p-n и p-n-p.

Принцип работы транзистора

Транзистор работает в режимах «Открыто» и «Закрыто». Рассмотрим, как работает транзистор биполярного типа на уровне «чайников», и на каких физических процессах основано его функционирование. В таком транзисторе коллектор и эмиттер сильно легированы, база тонкая, содержит малое количество примесей.

Простое изложение принципа работы биполярного транзистора:

• Подключение к зажимам одноименного напряжения к эмиттеру и базе (p подсоединяется к «+», а n – к «-») приводит к появлению тока между эмиттером и базой. В базе образуются носители зарядов. Чем выше напряжение, тем больше количество носителей зарядов появляется в базе. Ток, подаваемый на базу, называется управляющим.
• Если к коллектору подключить обратное напряжение (n-коллектор подключается к плюсу, p-коллектор – к минусу), то между эмиттером и коллектором появится разница потенциалов, и между ними потечет ток. Чем больше носителей заряда скапливается в базе, тем сильнее будет ток между коллектором и эмиттером.
• При увеличении управляющего напряжения на базе растет ток «эмиттер-коллектор». Причем несущественный рост напряжения приводит к значительному усилению тока «эмиттер-коллектор». Этот принцип используется при производстве усилителей.

Если к эмиттеру и базе подключают напряжение, противоположное по знаку, ток прекращается, и транзистор переходит в закрытое состояние.

Кратко принцип работы полупроводникового транзистора можно изложить так: при подключении к зажимам эмиттера и базы напряжения одноименного заряда прибор переходит в открытое состояние, при подключении к этим выводам обратных зарядов транзистор закрывается.

Что вам не понравилось?

Другие материалы по теме

Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Какие преимущества этого прибора перед другими аналогичными устройствами

Твердотопливные котлы являются альтернативой установок, работающих на основе сжигания газа. Разнообразные печи и буржуйки известны населению нашей страны уже достаточно давно. Многие из нас и сами используют подобные устройства для обогрева собственных сараев или гаражей. Как дополнительный источник тепла эти приспособления проявляют себя с наилучшей стороны. Однако их применение сопряжено с некоторыми неудобствами, обусловленными принципом работы аналогичных объектов. Среди них можно выделить следующие факторы:

Все эти печи на основе твердого топлива обеспечивают кратковременный эффект поддержания температуры. В дальнейшем же они требуют постоянного к себе внимания и поддержания процесса сгорания топлива.

К тому же коэффициент полезного действия аналогичных устройств имеет достаточно низкие показатели, этот эффект связан с большим количеством тепла, содержащегося в продуктах сгорания, и его выведения через дымоход наружу. Все это приводит к тому, что значительная часть тепла, которое могло бы послужить для обогрева помещения, просто растворяется в окружающей среде. Расход же топливного материала при этом остается значительным, что совершенно неэкономичено с материальной точки зрения.

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на НАШ youtube канал Эконет.ру, что позволяет смотреть онлайн,  скачать с ютуб  бесплатно видео об оздоровлении, омоложении человека. Любовь к окружающим и к себе, как чувство высоких вибраций - важный фактор оздоровления - econet.ru.

Ставьте ЛАЙКИ, делитесь с ДРУЗЬЯМИ!

Кто разработал этот прибор

Что делает магнетрон? Если дать определение из обычного справочника, то магнетрон – электронный вакуумный прибор, который управляет протекающим электротоком при помощи электрического и магнитного поля. При помощи электромагнитных резонаторов он может генерировать электромагнитные колебания сверхвысокой частоты. Для этого он направляет поток электронов в пространство, где постоянное магнитное поле перпендикулярно постоянному электрическому полю. Где он берет электроны? Забирает с анода, или отрицательно заряженного электрода, который к нему подключен. Ну то есть бежит по проводу толпа электронов и прыгает в перекрестье полей и там начинает трястись со сверхчастотой, сотни миллионов раз в секунду.

Электромагнитные волны, которые потоком летят куда-то, еще называют «электромагнитным излучением» – только не нужно сразу бояться. Мы живем в мире, пронизанном электромагнитными волнами самых разных частот. Вы же не боитесь телепередач? А они буквально повсюду висят в воздухе. И некоторые из них вещают о науке на таком уровне невежества, что мозг может вскипеть и без волн СВЧ.

Те волны, что нагревают пищу в микроволновке, надежно упрятаны в ее корпусе. Кстати, поэтому, если открыть дверцу СВЧ-печки, сам прибор сразу выключается, чтобы вас не обжечь. Температура в продуктах повышается приблизительно на , , градуса Цельсия в секунду на глубине см. Никакого «облучения», тем более никакой «радиации» СВЧ-печь не генерирует. Если кто-то вам скажет нечто подобное – перед вами человек, проспавший физику в школе.

Кто придумал магнетрон

Назвать одну фамилию и дату нельзя. В году подобное устройство создал в лаборатории швейцарский физик Генрих Грайнахер, но исключительно в исследовательских целях. В американском городе Шенектеди (эрудированный читатель уже понял, что речь пойдет о компании ) инженер Альберт Халл создал электровакуумный триод для управления потоком электронов, и даже придумал название «магнетрон» - но тоже не имея в виду его применение для излучения волн СВЧ.

Советские физики Александр Абрамович Слуцкин и Дмитрий Самойлович Штейнберг, чех Августин Жачек, японцы Кинжиро Окабе и Хидэцугу Яги независимо друг от друга создали магнетроны в конце 20- х годов прошлого века. А вот советские физики Николай Федорович Алексеев и Дмитрий Евгеньевич Маляров вплотную подошли к созданию магнетрона для военных целей. Эти советские ученые могли создать мощные радары! Увы. Их идеи не оценили вовремя. Маляров погиб во время блокады Ленинграда, Николай Фёдорович Алексеев реализовал свои разработки уже после войны. Магнетрон для радаров создали Джон Рендалл и Гарри Бут в 1940 г. Магнетрон выбрасывал поток волн СВЧ, они отражались от самолётов и кораблей, по отраженному сигналу можно было определить местоположение этих объектов.

Но вернемся к мирному использованию волн СВЧ.

Где можно приобрести этот прибор

В  ноябре несколько ведущих технических вузов страны — Московский физико-технический институт (МФТИ), МГТУ им. Н. Э. Баумана, Московский инженерно-физический институт (МИФИ), Московский институт электронной техники (МИЭТ), Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) и Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений (ВНИИ ОФИ) — подписали соглашение о создании консорциума в области научного приборостроения.

Это исторический момент для российской инженерной науки. Со времен падения железного занавеса, когда было ликвидировано Министерство приборостроения, средств автоматизации и систем управления СССР вместе с его проектами по достижению целей научно-технического прогресса, почти все приборы для исследований закупались за рубежом. По официальным данным, доля импортного научного оборудования, которое продавалось в России в 2022 году, достигла 93%. Общая сумма грантов, направленных Министерством науки и высшего образования РФ на обновление приборной базы научных и образовательных организаций, в этом году составила 11,8 млрд рублей — из них только 2,5 млрд пошли на приобретение отечественных устройств. Причем сделано в условиях ограничений: закупить не менее 15% оборудования российского производства требовалось по условиям грантов. Однако у отечественных компаний приобретались в основном недорогие и некритичные позиции, отдельные реактивы, программы или услуги для нужд научных организаций. Сложные и дорогостоящие устройства — спектрометры, инкубаторы, калибраторы, хроматографы и другое оборудование более чем для 10 тыс. лабораторий — поставлялись из Франции, Италии, Германии, США, Великобритании, Финляндии, Дании, Норвегии, Канады и даже Австралии.

Как этот прибор может повлиять на развитие науки и техники в России

Сервис-менеджер компании по производству аппаратов искусственной вентиляции легких Анатолий Зорин показывает один из образцов этого оборудования на производстве, которое расположено в «Технополисе «Москва» / Фото: Алексей Орлов / Вечерняя Москва

16 ноября в правительстве Москвы сообщили, что экспорт московских медизделий вырос в несколько раз. Продукция столичных компаний пользуется большим спросом и в России.

Московские предприятия с самого начала пандемии коронавируса помогают городу в борьбе с инфекцией. Многие из них в 2020 году даже временно перепрофилировали свои производства, чтобы обеспечить нужды города и его жителей.

Есть и те компании, чья продукция стала максимально востребована в пандемию. Один из резидентов особой экономической зоны «Технополис «Москва» с середины 2018 года работает на площадке в Печатниках и выпускает аппараты искусственной вентиляции легких (ИВЛ). По словам заместителя генерального директора по развитию компании Артема Шимко, аппараты ИВЛ в пандемии COVID-19 остаются востребованными стационарными медучреждениями.

— В целом спрос стабилизировался, в то же время оставаясь достаточно высоким. Это позволяет нам полностью задействовать все мощности предприятия, — сказал он.

Что касается непосредственно Москвы как заказчика, то в прошлом году спрос на ИВЛ был очень высокий. Предприятие поставило свои аппараты для эксплуатации в Городскую клиническую больницу им. С. С. Юдина, НИИ скорой помощи им. Н. В. Склифосовского, Городскую клиническую больницу № 40 в Коммунарке и другие учреждения.

Сегодня больницы столицы практически полностью укомплектованы этим оборудованием. Артем Шимко добавил, что сейчас если город и закупает аппараты ИВЛ, то в небольшом количестве — на смену старым моделям.

— Мы производим приборы для ИВЛ, прошедшие испытание временем, — подчеркнул он. — Опыт использования в различных условиях и регионах позволил нам создать аппарат, обладающий всеми необходимыми функциями и имеющий в своем «сердце» уникальный мембранный компрессор, превосходящий по износостойкости и, самое главное, по цене и ремонтопригодности похожее оборудование других производителей.

Сервис-менеджер компании по производству аппаратов искусственной вентиляции легких Анатолий Зорин показывает один из образцов этого оборудования на производстве, которое расположено в «Технополисе «Москва» / Фото: Алексей Орлов / Вечерняя Москва

Сейчас предприятие производит до двадцати аппаратов ИВЛ в месяц. При этом в запасе на складе у них всегда имеются приборы, которые в случае острой необходимости можно оперативно передать в медучреждение. Кстати, именно это помогло им в первый год пандемии максимально быстро оснастить ими столичные клиники.

Артем Шимко особенно отметил помощь правительства Москвы. По его мнению, власти сегодня делают очень много для поддержки и развития бизнеса.

— Здорово, что постоянно расширяются списки возможных субсидий, — сказал он. — На данный момент наша компания воспользовалась субсидией для субъектов малого и среднего предпринимательства на компенсацию затрат по приобретению оборудования в размере 25 процентов, что помогло нарастить нам мощность производства, — поделился Шимко.

Он добавил, что весь процесс получения субсидий проходил дистанционно — через сервис Московского инновационного кластера. Впечатления от такой формы взаимодействия у него остались самые положительные.

Кроме того, Шимко отметил важность предоставления льгот резидентам технополиса. В частности, коммерческие организации и индивидуальные предприниматели на 10 лет освобождаются от уплаты налога на имущество, землю и транспорт. Также до 2028 года для предприятий снижается налоговая ставка на прибыль с 20 процентов до двух. Следующие пять лет нужно будет платить всего семь процентов, а с 2033 года — 14,5 процента.

ПРЯМАЯ РЕЧЬ

Владимир Ефимов, заместитель мэра Москвы по вопросам экономической политики и имущественно -земельных отношений:

— Особая экономическая зона — востребованная площадка для размещения высокотехнологичных производств. Только в прошлом году статус резидента получили 22 компании. А это четверть от общего количества резидентов ОЭЗ. В ближайшие 10 лет предприятия планируют инвестировать в реализацию своих проектов почти 18 миллиардов рублей и создать порядка трех тысяч рабочих мест.

Какие испытания прошел этот прибор

Снабжение организма кислородом связано со способностью гемоглобина крови связывать его. Причиной дыхательной недостаточности во многих случаях является снижение этой способности. Сатурация не измеряет насыщение крови кислородом. Она определяет процент гемоглобина, связанного с кислородом, в артериальной крови.

Способами точного определения уровня насыщения кислородом крови являются:

1. Газовый анализ;
2. Пульсоксиметрия.

Первый требует специальной подготовки: забор крови осуществляют из прокола. Результаты получают в течение, как минимум, дня. Его опасно делать людям, страдающим нарушением свёртываемости крови, остановить кровотечение даже из небольшого прокола у которых бывает сложно. Однако в клинических условиях он иногда предпочтительнее, так как даёт более полную картину состава крови и жизненных показателей пациента (pH, углекислый газ, парциальное давление, бикарбонаты и т. д.).

Основное, для чего предназначен пульсоксиметр – это анализ уровня сатурации без необходимости прокола. Прибор надевается на палец наподобие прищепки и выдаёт точные результаты в течение нескольких секунд.

К его плюсам относятся:

1. Одновременное определение частоты пульса;
2. Возможность проведения длительного мониторинга.

Последнее особенно важно в работе врачей скорой помощи, которым на месте необходимо диагностировать болезнь и у которых нет сложного оборудования. Прибор решает две задачи, выступая основным монитором показателей больного в течение длительного времени.

В период пандемии устройство стало особенно важно и должно быть в наборе любого врача, работающего по вызову, так как одним из признаков COVID-19 является дыхательная недостаточность из-за малого насыщения крови кислородом.

Уровень сатурации как свидетельство дыхательной недостаточности при COVID-19

Пульсоксиметр выявляет показатели нормы и отклонений SpO2 у взрослых:

1. Для здоровых людей значение должно составлять от 95% до 100%;
2. Снижение SpO2 до 94% является рекомендацией к обследованию;
3. При уровне 93% обычно производится госпитализация в стационар;
4. 90% и меньше – признак гипоксии и показание для экстренного лечения.

С точки зрения коронавирусной инфекции, SpO2 интерпретируются таким образом:

1. Лёгкое течение болезни обычно на него не влияет;
2. Среднее характеризуется значениями 94% – 95%;
3. Тяжёлое состояние – 93% – 90%.

У детей (на уровне моря) наблюдается отклонение сатурации в 1%, то есть норма составляет 94% – 100%. У новорождённых в первый час она может быть около 90%.

Как работает пульсоксиметр

В основе работы устройства лежит оксиметрия – сравнение количества HbO2 (насыщенного кислородом гемоглобина) с RHb (не насыщенным кислородом гемоглобина) артериальной крови. Это становится возможным благодаря различию в способности светопоглощения HbO2 и RHb.

Принцип действия медицинского пульсоксиметра заключается в том, что он анализирует соотношение потоков красного (R) и инфракрасного (IR) излучения, дошедших до приёмника, и на основе этого выдаёт довольно точную сатурацию.

Принцип оксиметрии основан на том, что:

1. RHb (гемоглобин, не содержащий кислород) поглощает красный свет, слабо задерживает инфракрасный;
2. HbO2 (гемоглобин, 1 молекула которого содержит 4 молекулы кислорода) поглощает инфракрасный свет, слабо задерживает красный;
3. Фотодетектором (приёмником) прибора оценивается соотношение R и IR после прохождения света от источника через участок ткани (например, палец).

В результате по соотношению красного и инфракрасного излучения определить процент гемоглобина, обогащённого кислородом.

На дисплее пульсоксиметра видна кривая – фотоплетизмограмма (ФПГ). Она появляется благодаря фиксации пульсации артерий и артериол и позволяет выявить ЧСС, а также оценить периферический кровоток.

Пульсоксиметр работает по сложным алгоритмам, учитывающим множество нюансов, например слои тканей, которые просвечивает излучение, включая кровь, остающуюся в артериолах к концу каждой пульсации; фоновое, текущее излучение и т. д.

Фотодетектор фиксирует различие между фоновым и текущим излучениями на пике пульсовой волны, и на его основе рассчитывается SpO2 – степень насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом.

В результате небольшой прибор, без необходимости прокола тканей и забора крови, позволяет в любое время получить данные о:

1. Сатурации;
2. ЧСС (пульсе);
3. Периферическом кровотоке.

Большинство современных пульсоксиметров действуют именно по такой схеме. Они могут быть разных размеров, надеваются на мочку уха или палец пациента, но строение одинаково: каждый имеет источник излучения на одной стороне и датчик на другой.