Análise, desenvolvimento, simulação e proposta de uma alternativa de oxímetro de pulso controlada por temporizadores e rotinas de interrupção

Abstract

Oximetria de pulso é um método não invasivo e contínuo para a medição da saturação de oxigênio no sangue. Os oxímetros de pulso representaram um grande avanço na medição da saturação no oxigênio sangue. Antes de seu surgimento, uma das maneiras de realizar essa medida era por meio de amostras sanguíneas, que era um método invasivo e ainda demandava uma análise dessa amostra. Em alguns casos como pacientes sedados em procedimentos cirúrgicos e recém nascidos em terapia de tratamento intensivo, o advento dos oxímetros foi de fundamental importância para os médicos, se tornando um dispositivo padrão para monitoramento em hospitais e clínicas. No cenário atual, com a epidemia de COVID-19, os oxímetros ganharam mais relevância, por permitir a medição da oxigenação do sangue de maneira simples e sem a necessidade do deslocamento do paciente para o hospital, contribuindo para o distanciamento social. A maioria dos dispositivos atuais visa a medição da saturação de Oxigênio do sangue e da frequência cardíaca. Esse trabalho tem como objetivo a análise, implementação, simulação e proposta de um protótipo de uma alternativa de oxímetro de pulso. Para isso, foi feita uma análise da teoria por trás desses dispositivos incluindo a fisiologia respiratória, uma aplicação da lei de Beer Lambert e também sobre os tipos de oxímetro disponíveis atualmente. Com essas informações foi possível desenvolver um protótipo de oxímetro, dividido em dois módulos distintos: Um controlador embasado em um microprocessador e um circuito eletrônico responsável pela captação de luz de dois LEDs com comprimentos de ondas distintos através de um tecido do corpo humano. Dois circuitos eletrônicos distintos foram desenvolvidos, um responsável por realizar a alimentação dos LEDs e outro para obter o sinal da luz projetada por esses LEDs que atravessam um tecido do corpo humano. Ambos os circuitos foram projetados, analisados em domínio do tempo e frequência e, por meio de simulações, foi feita uma validação do seu comportamento para diferentes sinais de entrada aos quais esses circuitos foram submetidos. Já para o controlador, foi selecionada a placa MSP430F5529LP e desenvolvido um código que lida com a digitalização de sinais analógicos, controle de temporizadores, tratamentos de interrupções e comunicação com um display LCD por meio do protocolo i2c. Os resultados obtidos demonstram a capacidade dos circuitos projetados em alimentar os LEDs de maneira eficiente e a do circuito foto receptor de detectar variações luminosas e gerar um sinal correspondente à elas. O controlador foi capaz de configurar temporizadores, amostar dados analógicos e realizar o cálculo da saturação de oxigênio, com o uso de rotinas de interrupção, e por fim, mostar o valor calculado em um display LCD.