что такое в химии spo2

Что такое SpO2 и как часы измеряют уровень кислорода в крови

Ваш фитнес-трекер способен отслеживать самые странные и необычные вещи. Проблема в том, что не все это знают и не понимают, как именно этим пользоваться. SpO2 — лишь один пример не самого понятного показателя, который может дать представление о вашем здоровье. Вы, наверное, видели это на панели инструментов своего приложения для мониторинга здоровья, но что это означает и что вы должны делать с этой информацией? Мы точно разберем, что измеряет SpO2, как выглядят хорошие уровни SpO2 и многое другое. Это важно не только для тех, кто занимается спортом, но и для тех, кто просто хочет быть в курсе своего здоровья. Не стоит недооценивать этот показатель.

Измерение показателей здоровья уже перестало быть уделом гиков. Теперь это массовое явление.

Что такое SpO2

Если совсем просто, то SpO2 — это показатель насыщения крови кислородом. Чем больше кислорода в крови, тем выше будет уровень SpO2. Видя, что нашему телу для выживания нужен кислород, мы можем в целом сказать, что более высокий уровень SpO2 — это хорошо. Напротив, низкий уровень кислорода в крови может привести к появлению симптомов, известных как гипоксемия. Нормальное значение этого показателя составляет от 95% до 99%.

Такие устройства, как Apple Watch Series 6, Fitbit Versa 3, Xiaomi Mi Band 5 и многие другие, предлагают эту функцию. Но насколько они точны и что делать с информацией?

В Facebook знают, как сделать идеальные смарт-часы. Что же они придумали

Если говорить более подробно, то датчик измерения кислорода следит не за ним самим, а за гемоглобином. Это «красные кровяные тельца», которые содержат кислород и переносят его по всему телу. Организм восполняет запасы кислорода естественным путем за счет регулярного дыхания. Он поступает через рот и нос, а затем проходит через крошечные мешочки и кровеносные сосуды в легких (называемых альвеолами и капиллярами) в кровоток.

Когда нужно контролировать кислород в крови

Когда мы бегаем, поднимаем тяжести или тренируемся иным образом, наша потребность в кислороде существенно возрастает. Таким образом, наше дыхание и частота сердечных сокращений увеличиваются, чтобы удовлетворить возросшие потребности организма.

Измерение кислорода нужно не только спортсменам.

Фитнес-трекеры и другие устройства, называемые «пульсоксиметрами», могут измерять уровень SpO2. Тут надо разделить слова на части. «Пульсо-метр» измеряет только пульс, а «пульс-окси-метр» работает с пульсом и кислородом. По частям слово становится более понятным.

Последние работают так же, как и пульсометры, которые носятся на запястье, путем пропускания через кожу света определенной длины волны. Обычно она находится в инфракрасном спектре. Благодаря этому высокочувствительный фоторедактор может «увидеть» гемоглобин в крови.

Какой измеритель кислорода купить

Основное различие между фитнес-трекером, измеряющим SpO2, и пульсоксиметром заключается в том, что последний размещается на кончике пальца. Это идеальное место для считывания показаний, что делает эти специализированные устройства более точными. А заодно они и более удобные, ведь прицепить прищепку на палец можно и в обычной жизни для разового измерения, и во время занятий некоторыми видами спорта, и во время хирургической операции.

Такие измерители иногда оказываются более полезными и более точными, чем встроенные в часы.

На самом деле на 100% точным нельзя считать ни один из этих способов контроля, так как на показатели в некоторой мере влияют внешнее освещение, степень подвижности человека в момент измерения и даже оттенок кожи. Но некоторые измерители собирают больше сопутствующих данных, чтобы показатели были более точными. Сюда могут относиться данные о движении с акселерометра, данные об освещенности с внешнего датчика света и тому подобное. Дальше в дело включаются специальные алгоритмы.

По этим причинам производители всегда стараются указать, что их устройства не должны использоваться для медицинской диагностики. На презентации это обходится стороной, но в документации и на сайте эта информация всегда есть. Лишь немногие носимые устройства сертифицированы как медицинские устройства для измерения SpO2, но стоят они существенно дороже.

Почему нужно следить за уровнем кислорода в крови

Конечно, в первую очередь отслеживать уровень кислорода нужно двум категориям людей. К первой относятся спортсмены, тренировки которых требуют от них тщательного контроля SpO2 (например, дайверы и альпинисты, тренирующиеся на больших высотах или глубине). К второй категории можно отнести людей с заболеваниями легких или влияющими на их способность дышать. Наверное, сюда же можно отнести тех, кто называют себя биохакерами и пытаются найти способ полнее использоваться возможности своего организма.

Следить нужно не только за кислородом, но и за остальными показателями организма.

Что такое апноэ

Для обычных людей, контроль SpO2 может быть полезным индикатором апноэ во сне. Это состояние, при котором человек периодически просыпается ночью из-за затрудненного дыхания. Такое может происходить из-за физических блокировок, затрудняющих дыхание, или из-за блокировки сигналов мозга, которые тот дает в процессе дыхания.

Люди с таким недугом часто просыпаются, чувствуя себя уже уставшими. Разбитость в течение целого дня, несобранность, безразличность — все это симптомы апноэ. Только не надо путать это с недосыпом. Если вы постоянно спите по 5 часов и меньше или у вас пусть и долгий, но нерегулярный сон без привязки к конкретному времени, то усталость у вас не из-за апноэ.

Чем нас удивил новый Xiaomi Mi Band 6 кроме безрамочного экрана

Устройства, которые измеряют уровень кислорода и отслеживают движение во время сна, потенциально могут предупредить хозяина о наличии у него проблем. Некоторые из современных носимых устройств с функцией SpO2 позволяют проводить выборочные проверки только в течение дня, в то время, как другие работают и в ночное время. Пусть мониторинг SpO2 в течение ночи значительно сокращает время автономной работы носимого устройства, но дополнительная зарядка ничто в сравнении с пользой, которую вы можете получить.

Иногда измерители кислорода выглядят как что-то из космоса.

Как диагностировать у себя COVID-19

Никак! При подозрении надо обращаться к врачам. Но иногда контроль кислорода в крови применяется для выявления ранних симптомов или для анализа хода лечения.

COVID-19 — это заболевание, поражающее легкие, а это означает, что затрудненное дыхание может быть индикатором вируса. Когда человек уже переболел, его легкие работают не так хорошо, как до этого. Кислорода в кровь поступает меньше, а значит, его уровень падает. То, насколько он упал, и является важным показателем для врачей при пневмонии. Даже если она не вызвана COVID-19.

Дыхательная гимнастика с часами

Биохакеры используют различные техники дыхания, чтобы изменить свою физиологию. Некоторые даже утверждают, что такие упражнения могут улучшить иммунитет, повысить уровень энергии и дать другие преимущества.

Обычно техники чередуют в себе различные типы вдохов и выходов. Есть и более простые способы, например, в течение минуты или чуть больше дышать глубоко и равномерно. Часто часы даже сами предлагают сделать такое. Многие пользователи после таких дыхательных пауз сразу начинают чувствовать себя лучше. Но надо понимать, что чудес ждать просто так не стоит.

Функция измерения уровня кислорода в крови предлагается даже самыми недорогими устройствами.

Все равно сделать это не будет лишним, так как кровь насытится кислородом, а вы буквально сразу почувствуете небольшой прилив сил. И для организма это будет полезно в нашем полном сидячего образа жизни мире.

Мы разобрали, как работает SpO2 и что с ним можно делать. Для большинства из нас это полезная функция для отслеживания сна и, возможно, для получения небольшого представления о том, как наше тело справляется с тренировками. Для тех, кто хочет улучшить свою физиологию или тренироваться на высоте, это может иметь несколько других преимуществ. Но кислород — это «наше все», поэтому не стоит пренебрегать им. Если у вас есть выбор, какие часы купить, лучше берите те, что с измерением SpO2. Может быть вы даже не забудете пользоваться этой функцией.

Источник

Что такое SpO2 и можно ли использовать фитнес-браслеты для измерения уровня кислорода в крови?

Измерение кислорода в крови — далеко не новая функция, но сейчас к ней будет приковано всё внимание, так как Apple наконец-то добавила ее в свои часы Apple Watch 6. Можно по-разному относиться к этой компании, но шум вокруг своих продуктов она создавать умеет. А значит, все начнут измерять кислород, совершенно не понимая, что всё это значит и нужно ли оно кому-то в действительности.

Что же такое сатурация крови кислородом (SpO2)? Нужно ли измерять этот параметр и можно ли вообще доверять показаниям фитнес-браслета или смарт-часов, которые, по сути, не являются медицинскими приборами?

В данной статье мы подробно ответим на все поставленные выше вопросы и разберемся, не является ли модная «фишка» современных трекеров очередным маркетинговым трюком для подогрева интереса к своим устройствам.

Что такое SpO2 и зачем нам нужен кислород?

Клеткам организма нужна энергия для того, чтобы двигаться, синтезировать белок и создавать другие химические вещества. Это основа любой жизни.

Представьте свой организм в виде двигателя автомобиля, внутри которого сжигается бензин и происходит движение поршней. Для того, чтобы произошло возгорание требуется воздух, а точнее кислород, содержащийся в нем.

Такой «бензин» (питательные вещества) + кислород нужны и нашим клеткам для окисления и получения молекул АТФ (это основной источник энергии в организме).

Но каким образом в клетки попадает кислород?

Кровь на 40% состоит из клеток, остальные 60% — это плазма (светлая жидкость из воды, солей и минералов). Подавляющее большинство клеток — это эритроциты, называемые еще красными кровяными тельцами. Они составляют 99% всех клеток крови (примерно 20-25 млрд штук):

В каждом таком эритроците содержится более 250 млн молекул гемоглобина. Именно эта молекула и способна связываться с кислородом для переноса его во все ткани организма.

Другими словами, гемоглобин — это, своего рода, «такси» для перевозки кислорода по всему организму. Когда кровь протекает через легкие, гемоглобин «выхватывает» оттуда молекулы кислорода и доставляет их к тканям, а оттуда, на обратном пути, забирает «отработанный материал» — углекислый газ.

Теперь, когда кровь снова будет протекать через легкие, гемоглобин оставит там «отработку» и заберет новую порцию кислорода. А мы, в свою очередь, сделаем очередной выдох и вдох, чтобы очистить легкие от углекислого газа и набрать свежего материала из воздуха.

И здесь следует сделать маленькое уточнение. Не каждая молекула гемоглобина — примерный водитель. Кто-то может просто не взять «пассажира» и проехаться по всему пути без кислорода, «налегке».

SpO2 как раз и показывает соотношение гемоглобина, содержащего кислород, к общему количеству гемоглобина в крови

Какая норма SpO2 (сатурации крови кислородом)?

Нормой SpO2 для здорового человека считается 96-99% оксигемоглобина (так называется гемоглобин, содержащий кислород). Другими словами, практически весь гемоглобин должен содержать кислород.

Кстати, именно кислород придает крови характерный цвет. Чем больше кислорода в гемоглобине — тем ярче будет цвет. Поэтому артериальная кровь, которая несет кислород к тканям, имеет ярко-красный цвет, а венозная кровь (оттекающая от тканей) — темно-красная, так как содержит уже на треть меньше кислорода.

Важно отметить тот факт, что уровень SpO2 может слегка падать при физических нагрузках и это совершенно нормально.

Если сатурация падает ниже 90%, наступает гипоксемия (недостаток кислорода в крови), которая может привести к гипоксии (низкий уровень кислорода в тканях организма).

При некоторых болезнях насыщение гемоглобина кислородом также снижено. К примеру, обострение бронхиальной астмы может привести до падения SpO2 ниже 90%, что требует незамедлительной госпитализации.

Каким образом фитнес-браслеты измеряют уровень кислорода в крови? Можно ли этим показателям доверять?

Ответ на второй вопрос будет кратким — да, доверять показателям фитнес-трекера можно.

Принцип измерения сатурации гемоглобина кислородом на фитнес-браслете ничем не отличается от принципа работы медицинского прибора пульсоксиметра и заключается в следующем:

Светодиод излучает свет, который проходит через ткани, отражается и попадает на фотодетектор. Определенное количество этого света поглощается кровью, а сколько именно — зависит от степени насыщения ее кислородом.

Если вам интересно подробнее узнать о том, как именно все это работает, почему не достаточно зеленых лампочек на браслете и обязательно нужен инфракрасный светодиод, что происходит со светом внутри запястья, как простой свет, пройдя через кровь, может сообщить о количестве кислорода, читайте наш новый увлекательный материал.

Типичный датчик, состоящий из фотодетектора и излучателей выглядит так:

Даже многие смартфоны умеют измерять SpO2 и делают это достаточно точно. К примеру, большинство флагманов от Samsung (серии Galaxy S и Galaxy Note) замеряют уровень кислорода в крови без каких-либо дополнительных приборов. Датчик SpO2 у них находится сзади, в районе камеры:

Для этого необходимо открыть приложение Samsung Health и выбрать измерение SpO2 или измерение уровня стресса:

В последних обновлениях Samsung Health не замеряет отдельно SpO2, а делает это в составе измерения уровня стресса.

А теперь попробуем ответить на главный вопрос.

Зачем измерять SpO2? В чем смысл этой функции на фитнес-браслетах?

Есть ситуации, при которых измерение SpO2 имеет критически важное значение для жизни человека. Но, к сожалению, фитнес-браслеты не имеют к этим ситуациям никакого отношения:

Но в текущей реализации, фитнес-браслеты не способны заменить специализированные устройства (подробнее об этом — в самом конце статьи). А вот для рядового пользователя измерять SpO2 особого смысла нет. Хотя, при желании, можно придумать несколько областей для применения такого «датчика кислорода»:

1. Профессиональный спорт

Как уже было сказано выше, уровень SpO2 падает при физических нагрузках. Отслеживая этот показатель во время интенсивных тренировок, можно узнать пределы своего организма и пытаться улучшить свои физические показатели.

С другой стороны, в профессиональном спорте более важен показатель VO2 max, который сегодня также пытаются измерять некоторые фитнес-трекеры и умные часы. Но это уже тема совершенно другого разговора.

2. Альпинизм

Как известно, воздух в горах разреженный, то есть, в нем содержится меньше кислорода. И при определенном снижении уровня кислорода, вы даже можете почувствовать себя лучше. Но если снижение продолжится, это может обернутся плохими последствиями.

Поэтому, контролируя SpO2 во время восхождения, можно снизить риск возникновения проблем и плохого самочувствия. К примеру, когда процент кислорода начнет сильно падать, необходимо снизить нагрузку — изменить скорость подъема, передохнуть или вообще пересмотреть свои планы.

Добавлено 06.04.2020: Как оказалось, фитнес-браслет с функцией измерения SpO2 стал отличным инструментом для диагностики коронавирусной инфекции COVID-19!

Опять-таки, для каждой из этих задач есть гораздо более удобные инструменты.

Главная проблема большинства фитнес-браслетов и умных часов на текущий момент заключается не в точности измерений, а в отсутствии режима непрерывного измерения SpO2.

Сегодня практически все браслеты делают разовые замеры в течение 15-30 секунд и не способны сигнализировать о падении уровня кислорода в крови. А это основная задача пульсоксиметров.

Какие фитнес-браслеты и часы умеют измерять уровень кислорода в крови (SpO2)?

Измерение SpO2 — это не только программная функция. Браслет должен быть оборудован инфракрасным и красным светодиодами. Если на браслете нет красного/инфракрасного светодиода, измерять уровень сатурации крови кислородом он не сможет. Обновлением программного обеспечения эту проблему не исправить.

На сегодняшний день следующие устройства умеют измерять SpO2:

Также измерять SpO2 умеют смартфоны от компании Samsung, начиная с Galaxy S6 и заканчивая Galaxy S10 включительно + линейка Galaxy Note вплоть до Galaxy Note 9 включительно. Все последующие флагманы от Samsung лишены этого датчика.

P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!

Как бы вы оценили эту статью?

Нажмите на звездочку для оценки

Внизу страницы есть комментарии.

Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!

Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?

Источник

CO2, Sp02 и COVID-19: зачем нужно чаще проветривать (немного замеров)

Несколько лет я держу у себя датчик CO₂ и уже писал о том, какого качества воздух в разных помещениях, транспорте, ситуациях. А сейчас задался вопросом, какова связь между повышением CO₂ в окружающем пространстве и уровнем кислорода в крови. Для этого я использовал браслет Huawei Band 4 Pro. Подопытным кроликом выступал сам, сделав добрую сотню замеров в разных ситуациях (в духоте, на свежем воздухе). Под катом – куча всяких циферок.

Причем тут COVID-19

Просто мысль вслух: основной показатель на госпитализацию с COVID-19 – это появление одышки, вызванной падением уровня кислорода в крови (Sp02). Однако одышка может появиться и без всякого SARS CoV-2. Главная причина – глухие пластиковые окна квартир, где многие сейчас, кстати, работают в режиме хоум-офиса. Они препятствуют нормальному воздухообмену. И если вдруг так случилось, что у вас или ваших знакомых появились подозрения на пневмонию с сопутствующими симптомами, простое проветривание может сыграть свою роль. Но об этом ниже.

В чем именно проблема

В домах и квартирах с закрытыми пластиковыми окнами, даже при наличии работающей вентиляции, воздух очень быстро становится практически непригодным для дыхания. Нет, кислорода в нем достаточно, но растет уровень CO2, который весьма заметно влияет на самочувствие и работоспособность.

Сколько должно быть CO2

400 ppm (частей на миллион), что для CO2 соответствует 0,04% об.д. (объемные доли). В хорошо проветриваемом помещении

650 ppm. При строительстве и проектировании систем вентиляции берут за основу ГОСТ 30494-2011. Этот документ оптимальным для здоровья считает уровень CO2 в диапазоне 800 – 1000 ppm. А воздух с CO2 в 1000 ppm и более официально называется низкокачественным.

Далее приведу пару табличек из Википедии, которые вполне адекватные:

Единственное, по моим наблюдениям «жалобы на несвежий воздух» обычно начинаются с 900 ppm. При 600-800 никто никогда не жаловался.

Сколько должно быть SpO2

Суммируя информацию из разных источников, делаю вывод, что если уровень кислорода в крови падает ниже 85-90%, это повод обратиться за помощью.

Какая связь CO2 и SpO2

Примерно 80% CO2 переносится в организме эритроцитами, еще 7-10% гемоглобином эритроцитов (который таскает кислород) и оставшееся — плазмой крови.

Газообмен происходит за счет разности парциального давления каждого газа.

Ухудшение отдачи CO2 в альвеолах легких закисляет кровь, что в свою очередь замедляет процесс присоединения кислорода к гемоглобину.

Это краткая теория, а теперь небольшой эксперимент.

Чем измерял

Замеры CO2 проводил с помощью китайского приборчика HT-501. В нем используется датчик CO2 шведской компании SenseAir. Кому интересны детали по этому прибору – вот тут я выкладывал его детальный обзор.

Для измерения SpO2 прихватизировал у жены на несколько дней новый браслет Huawei Band 4 Pro с прошивкой 1.5.0.60, которая вышла в конце апреля. В ней как раз активирован пульсоксиметр.

Замеры проходят стабильно, если браслет размещать перед кистевым (лучезапястным) суставом.

Замеры CO2 в разных ситуациях

350на улице в Москве400-450 (с пиками в центре города до 600)в просторном офисе с хорошей вентиляцией450-550однушка, двое взрослых, хорошая вентиляция, у пластиковых окон открыты щели зимнего проветривания (когда ручка под 45°)800-1300однушка 28м2, двое взрослых, хорошая вентиляция, пластиковые окна закрыты наглухо1600-2000комната 16м2 в двушке, двое взрослых, плохая вентиляция, пластиковые окна закрыты наглухо2500-3400кухня 5,5 м2, две газовые конфорки в полсилы, закрыты окна и дверь, хорошая вентиляция3300 через 15 минутполупустой вагон «Оки» в московском метро1300битком набитый вагон «Оки» в метро1900подмосковная электричка, все сидячие места заняты2200салон компактного кроссовера, один человек, в пробке650салон компактного кроссовера, один человек, рециркуляция1800 через 15 минут

Как ощущается

Приведу личные ощущения с краткими комментариями.

1000 ppm — если дома, то нормально, ничего не замечаешь. Но в офисе этот же уровень поселяет в голове мысль, что пора проветрить. Причем у всех присутствующих.

1500 ppm. Теперь пора проветривать и дома. Но в целом как бы нормально, хотя голова уже соображает чуть хуже. Почему дом отличается от офиса – пока не понял. Но различия заметны.

2000 ppm. Дыхание слегка учащается. Думать не хочется, мозги слегка ватные и ленивые. Если дело происходит в общественном транспорте, да еще и стоя, то лично мне становится очень некомфортно. Может начаться головокружение, но это моя личная особенность.

2500 ppm. Дома может появиться чувство, что делаешь неполный вздох. Но зависит от ситуации. Видать, есть еще факторы, которые влияют на ощущения.

3000+ ppm. В ста процентах случаев учащается дыхание и пульс. Работоспособность снижается. Читая книгу, периодически приходится перечитывать отдельные абзацы.
Если утром проснулся, а в комнате вот такая «обстановка» (>3000 ppm), ощущения — как будто накануне перебрал. Переход в помещение со свежим воздухом воспринимается как выход на холод, хотя температура в помещениях одинакова (незначительные отличия лишь во влажности — 35% против 50% в душном).

Что происходит с уровнем SpO2

Вот тут все интереснее. Huawei Band 4 Pro замеряет уровень кислорода в крови достаточно долго. Первые значения появляются секунд через 15, а далее еще секунд 30 он показывает их в динамике, после чего выдает окончательный результат, подсчитанный по каким-то своим алгоритмам.

Я ожидал, что в душном помещении и на свежем воздухе результаты будут примерно одинаковы. Отчасти это так и оказалось. На улице или в помещении со свежим воздухом десятки замеров показали, что уровень SpO2 стабильно держится в диапазоне 95-98%. В динамике наблюдаются скачки в пределах еще 1-2 единиц, но это редко.

Если на датчике CO2 около 2000 ppm, картина с SpO2 не меняется. А вот с 3000 ppm показания SpO2начинают «плыть». Первый замер я сделал утром после пробуждения в «закупоренном» помещении с CO2 на отметке 3400 ppm. Браслет в динамике скакал от 85 до 90%, зафиксировав в итоге 89%.

После того как я подышал пару минут в соседней комнате, данные уже не опускались ниже 92% вне зависимости от того, где я делал замеры (в духоте или на свежем воздухе). Вдобавок закралось подозрение, что после пробуждения уровень кислорода может быть сниженным и по другим причинам. Поэтому я сделал второй более чистый эксперимент, засев в ванной комнате с книжкой (предварительно заглушив вентиляцию). Через час с небольшим датчик показывал 3800 ppm, а браслет стабильно фиксировал значения SpO2 на уровне 93% и учащенный пульс (93 вместо типичных 85).

Выход на свежий воздух спустя некоторое время давал стабильные значения SpO2 в 95-96%. Т.е. формальная разница в плане SpO2 между душным помещением и проветренным таки есть.
Еще один момент, который я подметил, делая другие замеры в душных помещениях с 2000-3000 ppm – это нестабильность результатов. Если на свежем воздухе повторяемость результатов высокая, например, четыре замера подряд выдадут значения в диапазоне 95-97%, то в духоте вы можете намерить и 93%, и 96%, и 92% в одной серии.

В итоге

Поскольку поставленные эксперименты были неидеальными, а измерительные приборы – любительского класса (что-то мне подсказывает, что для Band 4 Pro надо еще поколдовать над прошивкой), можно лишь сказать, что да, связь между уровнем кислорода в крови и уровнем CO2 в окружающем воздухе есть (спасибо, Кэп). В душном помещении насыщенность крови кислородом начинает «гулять» и в итоге снижается. И если вы хотите помочь приболевшему человеку с симптомами пневмонии – проветрите помещение (еще раз привет глухим пластиковым окнам).

Что до ощущений при разном уровне CO2 в окружающем воздухе и работоспособности – влияние тоже более чем заметное, и все в деталях описано выше.

Про проветривания – по моим наблюдениям, очень желательно утром и днем (датчик тут всегда показывает высокие значения). Ну и перед сном тоже. Как вариант – оставляйте окна в режиме зимнего проветривания (это не когда оно сверху открыто, а когда ручка повернута на 45°, и между створкой и рамой появляется щель).

Источник