Прилад для дослідження транспорту кисню  в капілярах

Марія С. Молебна

Т. 4 · № 1 · 2021 кві 27, 2026 Електронні системи та сигнали

Прилад для дослідження транспорту кисню в капілярах

ММ

Марія С. Молебна Відповідальний Гімназія №315 м.Києва mmolebna@gmail.com Україна

Сторінки228255-1 - 228255-6 Опублікованокві 27, 2026 ЛіцензіяВідкритий доступ

pdf

ЕАІ 1 VOL 4 · 1

VOL 4 · NO 1 · 2021 Переглянути випуск

Анотація

В роботі досліджується можливість візуалізації процесу передачі кисню тканинам організму через механізм капілярів. Запропоновано застосувати принцип оксиметрії на мікроскопічному рівні. Сконструйовано та виготовлено експериментальний пристрій на базі вимірювального мікроскопа та відеокамери з високою просторовою роздільною здатністю. Запропоновано й сконструйовано схеми освітлення. Описана структура приладу і його складових частин, описана ідея обробки зображень, отриманих для різних ділянок спектру. В дослідженнях використовувалось вузькосмугове освітлення в області спектральних ліній 527 нм, 585 нм та 650 нм, що формувалось за допомогою інтерференційних фільтрів з шириною смуги пропускання 10-12 нм.

Ключові слова

#оксиметрія #капіляроскопія #капілярна оксиметрія #просторово роздільна оксиметрія

Посилання

K. von Vierordt, “Die Anwendung des Spectralapparates zur Photometrie der Absorptionsspektren und zur quantitativen chemischen Analyse.” Tübingen: Laupp, 1872, URL: https://vlp.mpiwg-berlin.mpg.de/people/data?id=per166.
B. L. Horecker, “The absorption spectra of hemoglobin and its derivatives in the visible and near infra-red regions,” J Biol Chem, vol. 148, no. 1, pp. 173–183, 1943, DOI: https://doi.org/10.1016/S0021-9258(18)72329-6.
G. A. Millikan, “The Oximeter, an Instrument for Measuring Continuously the Oxygen Saturation of Arterial Blood in Man,” Rev. Sci. Instrum., vol. 13, no. 10, pp. 434–444, Oct. 1942, DOI: https://doi.org/10.1063/1.1769941.
M. W. Wukitsch, M. T. Petterson, D. R. Tobler, and J. A. Pologe, “Pulse oximetry: Analysis of theory, technology, and practice,” J. Clin. Monit., vol. 4, no. 4, pp. 290–301, Oct. 1988, DOI: https://doi.org/10.1007/BF01617328.
H.-W. M. Breuer, H. Groeben, J. Breuer, and H. Worth, “Oxygen saturation calculation procedures: A critical analysis of six equations for the determination of oxygen saturation,” Intensive Care Med., vol. 15, no. 6, Sep. 1989, DOI: https://doi.org/10.1007/BF00261498.
J. W. Severinghaus and Y. Honda, “History of blood gas analysis. VII. Pulse oximetry,” J. Clin. Monit., vol. 3, no. 2, pp. 135–138, Apr. 1987, DOI: https://doi.org/10.1007/BF00858362.
M. L. J. Landsman, N. Knop, G. Kwant, G. A. Mook, and W. G. Zijlstra, “A fiberoptic reflection oximeter,” Pflügers Arch. Eur. J. Physiol., vol. 373, no. 3, pp. 273–282, Mar. 1978, DOI: https://doi.org/10.1007/BF00580835.
C. G. Ellis, M. L. Ellsworth, R. N. Pittman, and W. L. Burgess, “Application of image analysis for evaluation of red blood cell dynamics in capillaries,” Microvasc. Res., vol. 44, no. 2, pp. 214–225, Sep. 1992, DOI: https://doi.org/10.1016/0026-2862(92)90081-Y.
C.-C. Wu et al., “Accuracy evaluation of RBC velocity measurement in nail-fold capillaries,” Microvasc. Res., vol. 81, no. 3, pp. 252–260, May 2011, DOI: https://doi.org/10.1016/j.mvr.2011.01.003.
A. F. Fercher and J. D. Briers, “Flow visualization by means of single-exposure speckle photography,” Opt. Commun., vol. 37, no. 5, pp. 326–330, Jun. 1981, DOI: https://doi.org/10.1016/0030-4018(81)90428-4.
H. Fujii, K. Nohira, Y. Yamamoto, H. Ikawa, and T. Ohura, “Evaluation of blood flow by laser speckle image sensing Part 1,” Appl. Opt., vol. 26, no. 24, p. 5321, Dec. 1987, DOI: https://doi.org/10.1364/AO.26.005321.
J. D. Briers, “Laser speckle contrast analysis (LASCA): a nonscanning, full-field technique for monitoring capillary blood flow,” J. Biomed. Opt., vol. 1, no. 2, p. 174, 1996, DOI: https://doi.org/10.1117/12.231359.
F. C. Delori, “Noninvasive technique for oximetry of blood in retinal vessels,” Appl. Opt., vol. 27, no. 6, p. 1113, Mar. 1988, DOI: https://doi.org/10.1364/AO.27.001113.
S. H. Hardarson, “Retinal Oximetry,” Univ Iceland, 2012.
C. Criveanu et al., “Capillaroscopy – a valuable tool for the assessment of vascular impairment in systemic sclerosis,” Rom. J Rheumatol, vol. 25, no. 3, pp. 112–116, 2016. URL: https://rjr.com.ro/articles/2016.3/RJR_2016_3_Art-02.pdf
M. S. Molebna, “Doslidzhennia spektralnoi mikroskopichnoi oksymetrii krovi”. Zvit pro naukovo-doslidnytsku robotu MAN. Viddilennia tekhnichnykh nauk. [‘Studies of spectral microscopic blood oxymetry’. Report on R&D at Small Academy of Sciences],” Kyiv (manuscript, in Ukrainian), 2021.
V. Molebny and M. Molebna, “Capillary oxymeter,” in European Conferences on Biomedical Optics (ECBO 2021), 2021.
V. Molebny and M. Molebna, “Instrument for visualization of oxygen transport in nailfold capillaries as an aid in diagnosing oxygen-deficiency diseases,” in Euro Asia 8th International Congress on Applied Sciences, 2021.
V. Molebny and M. Molebna, “Illumination for Capillary Oxymeter,” in OSA Imaging and Applied Optics Congress, 2021.
“LSR-3005 — Optotune.” URL: https://www.optotune.com/lsr-3005.
“SC-5-HF High frequency resonant optical scanner.” URL: http://www.eopc.com/sc5.html.
V. Molebny and M. Molebna, “Spectral narrow-band illumination of the object field in capillary oximetry,” in The Fifth International Conference on Biological Information and Biomedical Engineering (BIBE 2021), 2021.

Ліцензія

CCBY-NC 4.0

Creative Commons Із зазначенням авторства 4.0 Міжнародна

Ця робота має відкриту ліцензію: вільно поширюйте та адаптуйте її, посилаючись на авторів і журнал. Умови ліцензії ↗

Попередня у випуску Електронний помічник для людини з вадами зору

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

Використання технології GMSL для передачі потоку відео даних високої якості

Богдан Андрійович Пономаренко

Робота присвячена опису та дослідженню технологій передачі потоку даних з відеокамер, призначених для використання у сучасних автомобілях. В роботі проведено…

#технологія GMSL #microcontroller #серіалізатор #десеріалізатор

p. 227993-1 - 227993-4

Особливості побудови пристроїв для заряджання електромобілів

Олексій Сергійович Яма, Юрій Сергійович Олішевський

У цій роботі обґрунтована необхідність систематизації та аналізу обладнання для заряджання електромобіля. Розглянуті методи заряджання, особливості реалізації…

#електромобіль #зарядний пристрій #способи заряджання #стандарти заряджання

p. 228482-1 - 228482-5

Електронний помічник для людини з вадами зору

Андрій Андрійович Пахомов, Роман Петрович Саган

Для людей із серйозними вадами зору запропоновано систему, яка допомагає виявляти перешкоди та викликати допомогу в екстреній ситуації. Система побудована на основі…

#мікроконтролер #GPS-модуль #GSM-модуль #оптичний сенсор

p. 227781-1 - 227781-4

[1] K. von Vierordt, “Die Anwendung des Spectralapparates zur Photometrie der Absorptionsspektren und zur quantitativen chemischen Analyse.” Tübingen: Laupp, 1872, URL: https://vlp.mpiwg-berlin.mpg.de/people/data?id=per166.

[2] B. L. Horecker, “The absorption spectra of hemoglobin and its derivatives in the visible and near infra-red regions,” J Biol Chem, vol. 148, no. 1, pp. 173–183, 1943, DOI: https://doi.org/10.1016/S0021-9258(18)72329-6.

[3] G. A. Millikan, “The Oximeter, an Instrument for Measuring Continuously the Oxygen Saturation of Arterial Blood in Man,” Rev. Sci. Instrum., vol. 13, no. 10, pp. 434–444, Oct. 1942, DOI: https://doi.org/10.1063/1.1769941.

[4] M. W. Wukitsch, M. T. Petterson, D. R. Tobler, and J. A. Pologe, “Pulse oximetry: Analysis of theory, technology, and practice,” J. Clin. Monit., vol. 4, no. 4, pp. 290–301, Oct. 1988, DOI: https://doi.org/10.1007/BF01617328.

[5] H.-W. M. Breuer, H. Groeben, J. Breuer, and H. Worth, “Oxygen saturation calculation procedures: A critical analysis of six equations for the determination of oxygen saturation,” Intensive Care Med., vol. 15, no. 6, Sep. 1989, DOI: https://doi.org/10.1007/BF00261498.

[6] J. W. Severinghaus and Y. Honda, “History of blood gas analysis. VII. Pulse oximetry,” J. Clin. Monit., vol. 3, no. 2, pp. 135–138, Apr. 1987, DOI: https://doi.org/10.1007/BF00858362.

[7] M. L. J. Landsman, N. Knop, G. Kwant, G. A. Mook, and W. G. Zijlstra, “A fiberoptic reflection oximeter,” Pflügers Arch. Eur. J. Physiol., vol. 373, no. 3, pp. 273–282, Mar. 1978, DOI: https://doi.org/10.1007/BF00580835.

[8] C. G. Ellis, M. L. Ellsworth, R. N. Pittman, and W. L. Burgess, “Application of image analysis for evaluation of red blood cell dynamics in capillaries,” Microvasc. Res., vol. 44, no. 2, pp. 214–225, Sep. 1992, DOI: https://doi.org/10.1016/0026-2862(92)90081-Y.

[9] C.-C. Wu et al., “Accuracy evaluation of RBC velocity measurement in nail-fold capillaries,” Microvasc. Res., vol. 81, no. 3, pp. 252–260, May 2011, DOI: https://doi.org/10.1016/j.mvr.2011.01.003.

[10] A. F. Fercher and J. D. Briers, “Flow visualization by means of single-exposure speckle photography,” Opt. Commun., vol. 37, no. 5, pp. 326–330, Jun. 1981, DOI: https://doi.org/10.1016/0030-4018(81)90428-4.

[11] H. Fujii, K. Nohira, Y. Yamamoto, H. Ikawa, and T. Ohura, “Evaluation of blood flow by laser speckle image sensing Part 1,” Appl. Opt., vol. 26, no. 24, p. 5321, Dec. 1987, DOI: https://doi.org/10.1364/AO.26.005321.

[12] J. D. Briers, “Laser speckle contrast analysis (LASCA): a nonscanning, full-field technique for monitoring capillary blood flow,” J. Biomed. Opt., vol. 1, no. 2, p. 174, 1996, DOI: https://doi.org/10.1117/12.231359.

[13] F. C. Delori, “Noninvasive technique for oximetry of blood in retinal vessels,” Appl. Opt., vol. 27, no. 6, p. 1113, Mar. 1988, DOI: https://doi.org/10.1364/AO.27.001113.

[14] S. H. Hardarson, “Retinal Oximetry,” Univ Iceland, 2012.

[15] C. Criveanu et al., “Capillaroscopy – a valuable tool for the assessment of vascular impairment in systemic sclerosis,” Rom. J Rheumatol, vol. 25, no. 3, pp. 112–116, 2016. URL: https://rjr.com.ro/articles/2016.3/RJR_2016_3_Art-02.pdf

[16] M. S. Molebna, “Doslidzhennia spektralnoi mikroskopichnoi oksymetrii krovi”. Zvit pro naukovo-doslidnytsku robotu MAN. Viddilennia tekhnichnykh nauk. [‘Studies of spectral microscopic blood oxymetry’. Report on R&D at Small Academy of Sciences],” Kyiv (manuscript, in Ukrainian), 2021.

[17] V. Molebny and M. Molebna, “Capillary oxymeter,” in European Conferences on Biomedical Optics (ECBO 2021), 2021.

[18] V. Molebny and M. Molebna, “Instrument for visualization of oxygen transport in nailfold capillaries as an aid in diagnosing oxygen-deficiency diseases,” in Euro Asia 8th International Congress on Applied Sciences, 2021.

[19] V. Molebny and M. Molebna, “Illumination for Capillary Oxymeter,” in OSA Imaging and Applied Optics Congress, 2021.

[20] “LSR-3005 — Optotune.” URL: https://www.optotune.com/lsr-3005.

[21] “SC-5-HF High frequency resonant optical scanner.” URL: http://www.eopc.com/sc5.html.

[22] V. Molebny and M. Molebna, “Spectral narrow-band illumination of the object field in capillary oximetry,” in The Fifth International Conference on Biological Information and Biomedical Engineering (BIBE 2021), 2021.