We connect chips and systems1/16 Budapest University of Technology and Economics Electronics Technology Department Ákos Becker, Norbert Stubán, Gábor Harsányi Construction and First Experimental Results of a Wireless Fetal Pulse Oximeter

We connect chips and systems2/16 I.Introduction of pulse oximetry II.Disadvantages of fetal oximetry III.Wireless fetal oximeter IV.Experiments - Results Table of Content

We connect chips and systems3/16 The pulse oximeter measures the oxygen saturation of arterial blood NON-INVASIVE DEVICE Fast, accurate, does not destroy the tissues, continuous Applications: - During birth to avoid hypoxia or asphyxation death - Eliminate unnecessary Caesarean sections - At the intensive departments of the hospitals - Elderly people - Homecare area Introduction of Pulse Oximetry

We connect chips and systems4/16 Introduction of Pulse Oximetry Oxihemoglobin (HbO 2 ) carries the oxygen molecules Deoxihemoglobin (Hb) already released the oxygen molecules

We connect chips and systems5/16 Introduction of Pulse Oximetry Pulsation can be observed only in the arteries -> The AC component can be filtered out Using 2 wavelengths, the R rate can be measured -> The SpO 2 value can be calculated += SpO 2

We connect chips and systems6/16 Disadvantages of Fetal Pulse Oximeter Typical application of a wired fetal oximeter Connection cord remains in the vagina Labour can last 5-10 hours Maternal discomfort Prevents free moving during labour The cord causes uncomfortable feeling Measuring head adjustment is needed

We connect chips and systems7/16 A wireless fetal oximeter could solve the problems No connection cord After placement, no adjusment is needed Inside the wireless measuring head: Key point: Miniaturization Built-up of the wireless fetal pulse oximeter The Need

We connect chips and systems8/16 100% sealed by conformal coating Small enough to fit into the birth canal Measures the oxygen saturation, pulse rate and temperature of the fetus Clinical trial is being prepared Will be the first wireless fetal pulse oximeter on the market The Need Intelligent measuring head 5 years of development 6th generation of the device

We connect chips and systems9/16 Experiments Operation time measurement (battery life) SpO 2 (oxygen saturation) measurement Radio range measurement Conformal coating test Type of investigations:

We connect chips and systems10/16 Energy source of the device: 70 mAh Li-ion battery (20 mm diameter) Method: Connect the battery -> wake up the device -> Begin measuring… If battery voltage equal with 3.00V -> switch off the device Results - Operation Time Battery voltage vs. Elapsed time were monitored Result: More than 8 hours of operation

We connect chips and systems11/16 Results – SpO 2 Measurements User Interface Control buttons Real-time pulse wave drawing Heart rate and SpO 2 display Raw data

We connect chips and systems12/16 Results – Radio Range Methods: Outdoor: increase the distance until signal is lost In the birth canal: „birth canal construction” Maximal distance? (5 m would be enough?) Results: Outdoor range: 60 meters Range in the „birth canal”: less than 1 m -> not enough Meat

We connect chips and systems13/16 Results – Conformal Coating Coating methodCoating materialViscosity of the materialResult Spray 9 layers, UV curing two times DSL 1600/150MediumWater resistant Dipping, UV curingDSL 1600/150MediumNon water resistant Dipping, UV curing two times DSL 1600/150MediumWater resistant Dipping, UV curingDSL 1600HighWater resistant Method: Use blinking circuit Spray or dip different kinds of lacqures Dip into water for 14 days -> Measure the frequency of blinking

We connect chips and systems14/16 Summary

We connect chips and systems15/16 Vizsgakérdések I. Mi az oximetria? –Az oxigént szállító hemoglobin fényvisszaverő képessége az oldott oxigén mennyiségétől függően különböző hullámhosszakon más és más. Ebből adódik, hogy az oxigéndús artériás vér élénk vörös, míg az oxigénszegény vénás vér barnás színű. –Ezt a jelenséget használja ki az optikai oximetria, amely eltérő hullámhosszú fényforrásokat alkalmazva megvilágítja, majd detektálja – a szöveteken keresztül – a hemoglobin molekulák által elnyelt / visszavert fényt. Mi a pulzoximetria? –A pulzoximetria annyiban jelent többet az optikai oximetriánál, hogy figyelembe veszi a szívverést is, amely mint periodikus lüktetés jelenik meg az erek átmérőjében. Miért élénk piros az artériás vér? –A magas, kötött oxigéntartalom miatt. Mely hullámhossz tartományt részesítik előnyben a pulzoximetriás mérőfejek? –650nm és 870nm közötti tartományt. Hol található az izobesztikus pont? –805nm-nél.

We connect chips and systems16/16 Vizsgakérdések II. Rajzolja fel a reflexiós és transzmissziós mérőfej sematikus ábráját! –Lásd.: 14-es dia. Mire jó a kardio-tokográf és hogyan működik? –A kardio-tokográf szülés és vajúdás ideje alatt monitorozza a magzat állapotát, de nem oxigén szaturáció mérésével! Doppler ultrahang fejjel, mindössze a magzati szívveréseket detektálja a méhösszehúzódások párhuzamos monitorozása mellett, azaz egy, az anya hasára felerősített ultrahangos és nyomásmérő érzékelő párral dolgozik. Hogyan rögzíthető a Nonin DualSens pulzoximetriás szenzorfeje? –Spirális alakú, aranyozott tűvel, amit a fejbőrbe kell „becsavarni”. Milyen elvárásoknak kell megfelelnie a pulzoximéter borításának? –Biokompatibilitás, maximális optikai áteresztő képesség, ellenálló képesség a sterilizálással szemben. Milyen kommunikációt és rögzítési módot használ a ETT tanszéken fejlesztett pulzoximetriás készülék? –Roncsolás mentes – non-invazív – rögzítési módot és vezetékmentes, rádió frekvenciás kommunikációt.