Relatório Oxímetro

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Desenvolvimento de um oxímetro de pulso de baixo 
custo 
 
Autores: 
Camily Trajano 
Karolini Gottsfritz 
Larissa Porto 
Miriã Vieira 
Vivian Oliveira 
 
 
 
 
 
São Paulo 
2020 
 
 
2 
 
1 Sumário 
1 Introdução .............................................................................................................................. 3 
1.1 Justificativa .................................................................................................................. 4 
1.2 Objetivos ...................................................................................................................... 4 
2 Fundamentação Teórica ..................................................................................................... 5 
2.1 Bioquímica do Oxigênio .............................................................................................. 5 
2.1.1 Hiperoxia .............................................................................................................. 6 
2.1.2 Hipoxia ................................................................................................................. 6 
2.2 Espectrofotometria sanguínea .................................................................................... 6 
3 Metodologia ......................................................................................................................... 7 
3.1 Materiais ...................................................................................................................... 7 
3.2 Diagrama de Blocos ..................................................................................................... 8 
3.3 Esquematização eletrônica ......................................................................................... 9 
3.4 Ajustes Necessários ..................................................................................................... 9 
4 Especificações Técnicas ..................................................................................................... 10 
4.1 Fonte de alimentação ................................................................................................ 10 
4.2 Desenho e modelagem do oxímetro .......................................................................... 10 
4.2.1 Corpo .................................................................................................................. 10 
4.2.2 Suporte Dedo ..................................................................................................... 11 
5 Resultados .......................................................................................................................... 13 
5.1 Teste de repouso ........................................................................................................ 13 
6 Manutenção Periódica ...................................................................................................... 15 
6.1 Limpeza e Desinfecção .............................................................................................. 15 
6.2 Verificação de Sistema .............................................................................................. 15 
7 Conclusão ........................................................................................................................... 15 
8 Referências Bibliográficas ................................................................................................ 16 
 
 
 
3 
 
1 Introdução 
 O oxímetro é um aparelho com o uso indicado tanto para hospitais e profissionais 
da saúde, quanto para pacientes no ambiente doméstico, para 
medir a saturação do oxigênio no sangue. Geralmente é um dispositivo pequeno, em 
forma de clipe que se prende a uma parte do corpo, como dedos e lóbulos da orelha. 
Existem seis (6) tipos de oxímetro, que são: oxímetro de pulso, oxímetro de dedo, 
oxímetro de mesa, oxímetro pediátrico ou neonatal, oxímetro de mão portátil e oxímetro 
fetal. 
 O funcionamento do oxímetro se deve por conta da emissão de uma luz vermelha 
(650 nm) e outra infravermelha (IR), que atravessa a musculatura sem causar qualquer 
dor, passa pela corrente sanguínea do paciente, e chega no sensor do outro lado. Como as 
hemoglobinas têm diferentes taxas de absorção da luz caso estejam oxigenadas ou 
desoxigenadas, o sensor mede a intensidade da radiação das luzes que passaram, 
calculando a proporção de hemoglobina que está oxigenada. 
 As principais empresas que fabricam oxímetros portátil são: HUM – Gesellschaft 
fur Homecare und Medizintechnik (Alemanha), Promed Group (China), Lanaform 
(Bélgica), Shanghai Berry Eletronic Tech (China). E o preço de um oxímetro varia em 
uma média de R$103,00. 
Tipo de 
oxímetro 
Bateria 
Funções especiais 
Funcionalidades 
 
Oxímetro 
de dedo 
Duas pilhas 
AAA 
Monitoração intermitente. 
O nível do oxigênio se mede por 
gráfico ou percentualmente 
 
Se coloca o dedo 
diretamente no aparelho 
Uso pontual 
 
 
Oxímetro 
de punho 
Bateria de longa 
duração 
Mede o nível de oxigênio no 
sangue e a frequência do pulso 
Controle constante sobre o 
paciente (pacientes com apneia do 
sono) 
 
 
Uso hospitalar 
Oxímetro 
de mesa 
Cabo de 
alimentação 
Inclui mais funcionalidades do que 
os outros, como por exemplo a 
medição da pressão arterial 
É usado em consultórios, 
clínicas e hospitais 
Oxímetro 
neonatal 
Duas pilhas 
AAA 
Mede o nível do oxigênio no 
sangue e a frequência do pulso 
No caso de recém-nascidos 
se conecta diretamente ao 
pé 
 
 
4 
 
 
Oxímetro 
de mão 
portátil 
Pilhas AAA Pode ser conectado a um dedo do 
pé. 
Recomendado para pacientes com 
doenças nas pernas. 
Uma pequena tela do 
tamanho da palma da mão 
facilita levá-lo de um 
cômodo ao outro para ser 
usado em outros pacientes. 
Oxímetro 
fetal 
Cabo de 
alimentação 
Realiza a leitura do oxigênio do 
bebê que ainda está na barriga 
Usado durante o parto. 
Tabela 1Tabela comparativa de tipos de oxímetro 
 
1.1 Justificativa 
 O desenvolvimento do equipamento oxímetro tem sua devida importância, pois é 
um aparelho muito utilizado em instalações de saúde como hospitais e clínicas (usado 
também em ambientes domésticos) que tem como objetivo medir de modo indireto a 
quantidade de sangue que está transportando o corpo, sendo empregado em casos de 
emergência, problemas respiratórios e diagnóstico precoce de pneumonia. Tornando 
ainda mais importante em tempos pandêmicos 
1.2 Objetivos 
 Este projeto tem como objetivo desenvolver um oxímetro de pulso com materiais 
de baixo custo e de fácil usabilidade para fins didáticos 
 
 
5 
 
2 Fundamentação Teórica 
2.1 Bioquímica do Oxigênio 
 A circulação sanguínea, formada pelo coração, vasos sanguíneos e o sangue, é 
encarregada pelo transporte e distribuição de nutrientes para as células e tecidos do corpo 
humano. Um dos nutrientes essenciais para o perfeito funcionamento dos órgãos é o gás 
oxigênio (O2). A difusão do O2 para o sangue humano acontece no sistema respiratório, 
especificamente nos pulmões, local no qual há a transformação de sangue venoso em 
sangue arterial através da associação do gás oxigênio às hemoglobinas (Hb) presentes nas 
células sanguíneas denominadas de hemácias ou eritrócitos (TOMIAZZI, 2012). 
 O transporte do Oxigênio ocorre quando o O2 se encontra no sangue ele pode ser 
transportado de duas formas. Pode ser dissolvido no plasma, o que corresponde 2% do 
valor total, isto porque devido a constituição do sangue ser essencialmenteágua, os gases 
não são particularmente solúveis nestas condições. Como o O2 dissolvido no plasma não 
é suficiente para responder às necessidades das diferentes células, existe uma forma muito 
mais eficiente, que é a ligação do O2 na hemoglobina. A hemoglobina é uma meta 
proteína, constituída por 4 cadeias polipeptídicas ligadas entre si. Na sua constituição há 
duas partes, globina e o grupo heme que contém um átomo de ferro. Todos os grupos 
hemes (4 no total) vão ligar-se a uma molécula de O2 ocorrendo uma reação química que 
leva à formação da oxihemoglobina. 
 Quando a hemoglobina se oxigeniza no sangue arterial, seu grau de saturação é de 
95%, e à medida que começa a distribuição do oxigênio para as células teciduais o faz de 
forma lenta até passar ao sangue venoso. Em contraste, a afinidade da hemoglobina 
diminui rapidamente à medida que se transforma de oxihemoglobina em 
desoxihemoglobina. 
 A oxigenação da molécula de hemoglobina também depende do pH e da 
concentração de CO2; o aumento de CO2 induz a liberação de oxigênio pela 
hemoglobina, cujo processo é conhecido por efeito Bohr. Esse desempenho bioquímico 
se deve quando a curva de dissociação de oxigênio. Quando o metabolismo tecidual está 
aumentado são liberados produtos ácidos capazes de causar a queda de pH (acidose) e 
assim a curva sigmoide é mudada à direita, permitindo maior liberação de oxigênio para 
os tecidos. Por outro lado, quando há elevação do pH sanguíneo (alcalose) a curva 
sigmoide se move para a esquerda, diminuindo a liberação de oxigênio para os tecidos. 
 
6 
 
 
 
Figura 1 Curva Sigmoide. (FONTE: Biologia dos organismos, 2009) 
 
2.1.1 Hiperoxia 
 Ocorre quando ao invés de uma oxigenação menor que o normal no sangue, há uma 
oxigenação maior que o normal. Esta situação é perigosa devido à natureza tóxica do 
oxigênio em quantidades excessivas. Estudos demonstram que o uso de oxímetros para 
essa situação não é recomendado (SEVERINGHAUS, 1992.) 
 
2.1.2 Hipoxia 
 Quando ocorre alguma deficiência em uma das etapas do transporte de oxigênio, 
pode ocorrer um processo chamado de hipóxia, que é a situação ocorrida quando a 
oxigenação dos tecidos corporais é insuficiente, a qual pode ocorrer por diversos motivos, 
como por exemplo, hipóxia anêmica. 
 
2.2 Espectrofotometria sanguínea 
 Considerando que o funcionamento do oxímetro parte do princípio da 
espectrofotometria, no qual mede a quantidade de luz transmitida através dos tecidos do 
paciente, sincronizando com os pulsos cardíacos. Para uma melhor medição de SpO2 a 
 
7 
 
determinação do comprimento de onda ocorre na análise do coeficiente de absortividade 
molar das moléculas de oxihemoglobina e desoxihemoglobina. 
 Sendo que os diodos emissores de luz (LEDs), vermelho e infravermelho, são os que 
apresentam faixas de comprimento de onda, 660 nm e 930 nm respectivamente, as quais 
se adaptam a diferença de absorção. A oxihemoglobina que é vermelha reflete a luz 
vermelha e absorve a luz infravermelha, enquanto que a hemoglobina reduzida, que 
apresenta coloração azul, se comporta de modo oposto. (CALIL e GOMIDE, 2002). 
 
3 Metodologia 
3.1 Materiais 
 
Material Quantidade 
Arduíno 1 
Resistor 220 Ω 3 
Resistor 4,7KΩ 3 
Jumpers - 
Display LCD 16x2 1 
Placa Protoboard 1 
Sensor max30100 1 
Tabela 2 Tabela de materiais utilizados (FONTE: do próprio autor, 2020) 
Item Material 
Corpo oxímetro Poliuretano 
Visor PETG 
Molas Aço mola 
Parafusos e eixos Aço inoxidável 
Suporte Borracha 
Resina protetora Resina Epóxi 
Tabela 3Tabela de itens utilizados (FONTE: do próprio autor, 2020) 
 Para a moldagem/corpo do oxímetro será utilizado o poliuretano, pelas vantagens 
de ser um material de baixo custo e de maior vida útil, facilidade em moldagem, 
resistência à micro-organismos e ao corte e rasgo. 
 Para proteção do display LCD será utilizado PETG no visor, por conta da sua alta 
transparência, e resistência e absorção de impacto e flexibilidade. 
 Para os suportes do oxímetro de mesa, serão utilizados borracha por conta se sua 
propriedade de aderência em superfícies. Para o revestimento do circuito elétrico será 
utilizado a resina epóxi por ser altamente resistente, evitando a quebra e futuros curtos-
circuitos. 
 
8 
 
3.2 Diagrama de Blocos 
 
 
 
Figura 2 diagrama de blocos do projeto. (FONTE: do próprio autor, 2020) 
 
 
 
9 
 
3.3 Esquematização eletrônica 
 Foi conectado o pino Vin do sensor ao pino do arduíno, em seguida foi feita as 
ligações necessárias do arduíno ao sensor. Após isso, foi feita a implementação do display 
LCD ao circuito eletrônico em uma placa de protoboard, no qual foi montado de acordo 
com a foto. 
 
Figura 3 Representação virtual do esquema elétrico – oxímetro (FONTE: do próprio autor, 2020) 
 Também foi elaborado uma programação que suprisse tudo o que era necessário 
saber, dessa forma os dados foram calculados pelo arduíno e pelo sensor, mostrando o 
resultado simultaneamente no display LCD. 
 
3.4 Ajustes Necessários 
 Foi removido três sensores que vieram no sensor Max30100, porque eles mantinham 
o nível lógico do barramento I2C em 1,8V, porém isto acabava causando problemas na 
comunicação entre o sensor e o arduíno, fazendo com que o sensor não funcionasse, já 
que o arduíno trabalha com níveis lógicos mais altos. Então, foi usado resistores externos 
de 10K Ohms ligados ao sensor e ao positivo da protoboard. Também foi alterado o valor 
da corrente fazendo o LED não trabalhar em sua potência máxima, o que ajudou o sensor 
a funcionar melhor nas leituras dos sinais vitais. Para isso foi utilizado o seguinte 
parâmetro: pox.setIRLedCurrent(MAX30100_LED_CURR_7_6MA). 
 
 
 
10 
 
4 Especificações Técnicas 
 
4.1 Fonte de alimentação 
 Antes de ligar, certificar se que a saída elétrica do USB esteja adequadamente 
colocada no carregador e que a tensão especificada seja maior que 10V. 
 É necessário conectar o cabo de alimentação de USB – A.B. no conector de entrada 
CA localizado na lateral do arduíno. 
4.2 Desenho e modelagem do oxímetro 
4.2.1 Corpo 
 
 
Figura 4 modelagem 3D corpo do oxímetro. (FONTE: do próprio autor, 2020) 
 
11 
 
4.2.2 Suporte Dedo 
 
Figura 5 Representação 3D do suporte de dedo. (FONTE: do próprio autor, 2020) 
 
 Parte 1 
 
Figura 6 Representação da parte superior do oxímetro. (FONTE: do próprio autor, 2020) 
 
 
12 
 
 Parte 2 
 
Figura 7 Representação interna do oxímetro. (FONTE: do próprio autor, 2020) 
 Parte 3 
 
 
Figura 8 Representação inferior do oxímetro. (FONTE: do próprio autor, 2020) 
 
13 
 
5 Resultados 
 Após a implementação da programação, foram realizados testes em uma integrante 
do grupo em condições de repouso. Devido a disponibilidade de um outro aparelho, 
previamente calibrado, foi possível fazer uma análise de erro do aparelho desenvolvido. 
Contudo, também foi possível observar a viabilidade do método. 
5.1 Teste de repouso 
 Para este teste, a integrante foi submetida a repouso com baixa atividade e a cada 
5 minutos foi medida a saturação com o oxímetro de dedo e, simultaneamente, com o 
aparelhocalibrado. 
 
 
Figura 9 Gráfico dos dados obtidos no protótipo do oxímetro. 
 
96
97
96 96
97
77,5
79,2
80,7
73
80,5
95,4
95,6
95,8
96
96,2
96,4
96,6
96,8
97
97,2
68
70
72
74
76
78
80
82
13:40 13:45 15:50 13:55 14:00
Protótipo Oxímetro
Bpm SpO2
 
14 
 
 
Figura 10 Gráfico dos dados obtidos no teste de repouso no equipamento calibrado. 
 Observa-se que, conforme o previsto, o protótipo do oxímetro obteve resultados 
iguais e/ou muitos próximos do aparelho já calibrado, com uma margem de erro ±1 e 
apresentando uma oxigenação próximo a 95%. 
 
Figura 11 protótipo circuito. (FONTE: do próprio autor, 2020) 
 
76
80 80
72
82
95
97
96
95
98
93,5
94
94,5
95
95,5
96
96,5
97
97,5
98
98,5
66
68
70
72
74
76
78
80
82
84
13:40 13:45 13:50 13:55 14:00
Equipamento calibrado
Bpm SpO2
 
15 
 
 
6 Manutenção Periódica 
6.1 Limpeza e Desinfecção 
 Para a limpeza usar um pano umedecido em agua ou solução de sabão neutro para 
limpar o sensor e a superfície de contato. Para a desinfecção limpar o sensor e a superfície 
de contato usando uma solução de água sanitária ou de álcool 70% e enxaguar com um 
pano umedecido em agua. 
6.2 Verificação de Sistema 
 Deve se estabelecer um cronograma de manutenção efetiva, isso inclui inspeção e 
limpeza geral regular. Antes de utilizar o equipamento, verificar todos os cabos externos 
e acessórios em busca de desgastes ou outros danos. Caso, encontre qualquer dano ao 
oxímetro, suspender o uso. 
7 Conclusão 
 O trabalho desenvolvido teve foco na área de engenharia biomédica, apresentando 
integração multidisciplinar. Ao longo do projeto desenvolvido, teve como principais 
caraterísticas a precisão das medidas efetuadas, a portabilidade e a usabilidade do mesmo. 
 Ainda por ser somente testes qualitativos, foi possível determinar e observar a 
variação de oxigenação. Portanto, conclui-se que é possível construir um Oxímetro de 
baixo custo para uso didático e que o conhecimento geral deste aparelho, como sua 
funcionalidade, manutenção, calibração 
 
 
 
 
 
 
 
16 
 
8 Referências Bibliográficas 
 
CALIL, J. S.; GOMIDE, E. T. Equipamentos médico-hospitalares e o gerenciamento 
da manutenção-capacitação a distância. Brasília: [s.n.], 2002. 
Como fazer um oxímetro com arduíno. Disponível em: 
https://www.google.com/amp/autocorerobotica.blog.br/como-fazer-um-oximetro-com-
arduino/. 
LIMA, Daniel W. Oxímetro de Pulso com transmissão de sinal sem fio. 2009. Projeto 
de diplomação (Graduação em Engenharia Elétrica) - UFRGS - Departamento de 
Engenharia Elétrica, Porto Alegre, 2009. 
SEVERINGHAUS, J. W.; KELLEHER, J. F. 1992. Recent developments in pulse 
oximetry. Anesthesiology. 
TOMIAZZI, R. P. Práticas aplicadas ao ensino dos sistemas ABO e RH. UNIOESTE. 
Assis Chateaubriand, p. 5. 2012. 
TOWNSEND, Neil. Pulse Oximetry, In: Medical Electronics. MICHAELMAS TERM 
2001. Dept. of Engineering Science, University Oxford, Oxford, UK. 
QUINTAS, Fernando A. P. B. desenvolvimento de um oxímetro de pulso com 
comunicação bluetooth. 2015. Tese (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Faculdade 
de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Portugal, 2015. 
 
 
 
 
 
 
17 
 
ANEXO 1 
 
Figura 12 manual essencial do uso do oxímetro. (FONTE: do próprio autor, 2020) 
 
 
18 
 
ANEXO B 
Programação usada: 
#include <LiquidCrystal.h> 
#include <Wire.h> 
#include "MAX30100_PulseOximeter.h" 
 
LiquidCrystal lcd(13, 12, 11, 10, 9, 8); 
#define REPORTING_PERIOD_MS 1000 
PulseOximeter pox; 
uint32_t tsLastReport = 0; 
void onBeatDetected() 
{ 
 Serial.println("Beat!"); 
} 
void setup() 
{ 
 Serial.begin(115200); 
 Serial.print("Iniciando Oximetro..."); 
 lcd.begin(16,2); 
 lcd.print("Projeto Oximetro"); 
 delay(1000); 
 lcd.clear(); 
 lcd.begin(16,2); 
 lcd.print("Iniciando..."); 
 delay(1000); 
 
 // Inicia a instância PulseOximeter 
 if (!pox.begin()) { 
 Serial.println("Falha"); 
 for(;;); 
 } else { 
 Serial.println("Sucesso"); 
 } 
 
// Arruma a corrente do LED 
 pox.setIRLedCurrent(MAX30100_LED_CURR_7_6MA); 
 
19 
 
 
 // Registra um retorno de chamada para a detecção de batida 
 pox.setOnBeatDetectedCallback(onBeatDetected); 
} 
 
void loop() 
{ 
 pox.update(); 
 if (millis() - tsLastReport > REPORTING_PERIOD_MS) { 
 Seerial.print("Heart rate:"); 
Serial.print(pox.getHeartRate()); 
 Serial.print("bpm / SpO2:"); 
 Serial.print(pox.getSpO2()); 
 Serial.println("%"); 
 lcd.clear(); 
 lcd.setCursor(0,0); 
 lcd.print("BPM : "); 
 lcd.print(pox.getHeartRate()); 
 lcd.setCursor(0,1); 
 lcd.print("SpO2: "); 
 lcd.print(pox.getSpO2()); 
 lcd.print("%"); 
 tsLastReport = millis(); 
 }