ഇൻഫ്രാറെഡ് തെർമോമീറ്റർ, പൾസ് ഓക്സിമീറ്റർ ; അറിയാം ഈ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനങ്ങൾ

കൂട്ടുകാർ സ്കൂളിലേക്കോ പരീക്ഷയ്ക്കോ അല്ലെങ്കിൽ ചില ഓഫിസുകളിലേക്കോ പോയപ്പോൾ തോക്കു പോലൊരു സാധനം ചൂണ്ടി പനിയുണ്ടോയെന്നു പരിശോധിച്ചിരുന്നില്ലേ? അതാണ് ഇൻഫ്രാറെഡ് തെർമോമീറ്റർ (IR Thermometer).  പൾസ് ഓക്സിമീറ്റർ (Pulse Oximeter) വില നിയന്ത്രിക്കുമെന്നു സർക്കാർ പറഞ്ഞതും ശ്രദ്ധിച്ചു കാണുമല്ലോ. ഈ രണ്ട് ഉപകരണങ്ങളും എങ്ങനെയാണു പ്രവർത്തിക്കുന്നതെന്നു നോക്കാം.

ഇൻഫ്രാറെഡ് തെർമോമീറ്റർ‌‌

ഒരു പദാർഥത്തിലെ തന്മാത്രകളുടെ ശരാശരി ഗതികോർജമാണ് ഊഷ്മാവ് അഥവാ താപനില. തെർമോമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇത് അളക്കുന്നത്. ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് (oC), ഡിഗ്രി ഫാരൻഹീറ്റ് (oF), കെൽവിൻ (K), റോമർ (R) സ്കെയിലുകളിൽ ഊഷ്മാവ് അളക്കാം. സാധാരണ അവസ്ഥയിൽ പനി വന്ന് ആശുപത്രിയിൽ പോകുമ്പോഴാണ് നാം തെർമോമീറ്റർ കാണുന്നത്. നാവിനടിയിലോ കക്ഷത്തിലോ വച്ചാണ് ശരീരോഷ്മാവ് അളക്കുന്നത്. ഇതിനായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ക്ലിനിക്കൽ െതർമോമീറ്റർ അല്ലെങ്കിൽ െമർക്കുറി തെർമോമീറ്റർ ശരീര സമ്പർക്കം വരുന്നതിനാൽ സാർസ്, നിപ്പ, കോവിഡ് പോലുള്ള അതീവ ഗുരുതര വൈറസ് രോഗങ്ങൾ പടർന്നു പിടിക്കുമ്പോൾ അപകടം ക്ഷണിച്ചു വരുത്തും. ഇവിടെയാണ് ഇൻഫ്രാറെഡ് തെർമോമീറ്ററുകൾ നമ്മെ സഹായിക്കുന്നത്.

അകലം പാലിച്ചുകൊണ്ട് ഊഷ്മാവ് അളക്കാം എന്നതാണ് ഇൻഫ്രാറെഡ് തെർമോമീറ്ററിന്റെ പ്രത്യേകത. ശരീരോഷ്മാവ് മാത്രമല്ല യന്ത്രഭാഗങ്ങളുടെയും മറ്റും ഉപരിതല ഊഷ്മാവും അളക്കാമെന്നതിനാൽ വ്യാവസായിക, ആരോഗ്യ, ഗവേഷണ മേഖലകളിൽ ഇതിന്റെ ഉപയോഗം വിപുലമാണ്.

കേവല പൂജ്യത്തിനു മുകളിൽ ഊഷ്മാവുള്ള ഏതൊരു വസ്തുവിലെയും തന്മാത്രകൾ ചലിക്കും. ഊഷ്മാവ് കൂടുമ്പോൾ അവയുടെ ഗതികോർജം വർധിക്കും. നമ്മുടെ ശരീരത്തിലെ തന്മാത്രകളും ചലിക്കുന്നുണ്ട്. ഇങ്ങനെ തന്മാത്രകളുടെ ചലന ഫലമായി ഇൻഫ്രാറെഡ് രശ്മികൾ പുറത്തുവരുന്നു. പനിയുള്ള ആൾക്കു ശരീരോഷ്മാവ് കൂടിയതിനാൽ സാധാരണ ഉള്ളതിനെക്കാൾ കൂടുതൽ ഇൻഫ്രാറെഡ് രശ്മികൾ പുറത്തേക്ക് വരും.

ഇത്തരം ഇൻഫ്രാറെഡ് രശ്മികളെ ഒരു ലെൻസുപയോഗിച്ച് ഫോക്കസ് ചെയ്യുകയും ഒരു ഡിറ്റക്ടറിലേക്ക് (തെർമോപൈൽ) വീഴ്ത്തുകയും ചെയ്യും. താപോർജത്തെ വൈദ്യുതോർജമാക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണിക് സംവിധാനമാണ് തെർമോപൈൽ. ഇൻഫ്രാറെഡ് രശ്മികൾ താപരശ്മികളാണ്. പിന്നീടു ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടുകളുടെ സഹായത്തോടെ ഒരു സ്ക്രീനിൽ ഊഷ്മാവ് എഴുതി കാണിക്കുന്നു. ശരീരോഷ്മാവ്, ഉപരിതലോഷ്മാവ്, ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്, ഡിഗ്രി ഫാരൻഹീറ്റ് എന്നിങ്ങനെ സെറ്റ് ചെയ്യാനുള്ള ബട്ടണുകളും കാണും. 

പൾസ് ഓക്സിമീറ്റർ

രക്തത്തിൽ അലിഞ്ഞുചേർന്ന ഓക്സിജന്റെ അളവ് എളുപ്പത്തിലും പെട്ടെന്നും കണ്ടെത്താൻ സഹായിക്കുന്ന ഉപകരണമാണിത്. രക്തത്തിൽ ഓക്സിജൻ വഹിക്കുന്നതു ഹീമോഗ്ലോബിൻ ആണല്ലോ. ഓക്സിജൻ ചേരാത്ത ഹീമോഗ്ലോബിനെ ഡീഓക്സിജനേറ്റഡ് ഹീമോഗ്ലോബിൻ എന്നും ഓക്സിജൻ അലിഞ്ഞു ചേർന്നതിനെ ഓക്സിജനേറ്റഡ് ഹീമോഗ്ലോബിൻ എന്നും പറയുന്നു.

660 nm (നാനോ മീറ്റർ) തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ചുവന്ന LED, 940 nm തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ഇൻഫ്രാറെഡ് LED, ഫോട്ടോ ഡയോഡ്, ഡിജിറ്റൽ സ്ക്രീൻ ഇവയാണു പ്രധാന ഭാഗങ്ങൾ.

ഓക്സിമീറ്റർ പ്രോബ് വിരലിൽ കയറ്റി വച്ച് ഓൺ ചെയ്യുമ്പോൾ ചുവപ്പ്,  ഇൻഫ്രാറെഡ് രശ്മികൾ രക്തത്തിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുന്നു. രക്തത്തിലെ ഓക്സിജനേറ്റഡ് ഹീമോഗ്ലോബിനും ഡീഓക്സിജനേറ്റഡ് ഹീമോഗ്ലാബിനും വ്യത്യസ്ത നിരക്കിൽ  രശ്മികളെ ആഗിരണം ചെയ്യും. ഓക്സിജനേറ്റഡ് ഹീമോഗ്ലോബിൻ കൂടുതൽ ഇൻഫ്രാറെഡ് രശ്മികളെ ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ചുവന്ന പ്രകാശത്തെ കൂടുതലായി കടത്തിവിടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഡീഓക്സിജനേറ്റഡ് ഹീമോഗ്ലോബിൻ നേരെ വിപരീതമായിരിക്കും. ഇങ്ങനെ പുറത്തേക്കെത്തുന്ന ചുവപ്പ്, ഇൻഫ്രാറെഡ് രശ്മികൾ ഫോട്ടോ ഡയോഡിൽ പതിക്കും. ഇവയെ അപഗ്രഥിച്ചാണ് രക്തത്തിലെ ഓക്സിജന്റെ അളവ് കണ്ടെത്തുന്നത്. ശതമാനത്തിലാണു പറയുന്നത്. 95-100%  ആണ് സാധാരണ ഓക്സിജൻ നില. 95ൽ കുറഞ്ഞാൽ വൈദ്യസഹായം തേടണം. രക്തത്തിൽ ഓക്സിജന്റെ അളവ് കുറയുന്ന അവസ്ഥയാണ് ഹൈപ്പോക്സീമിയ. ബീർ–ലാംബെർട്സ് നിയമം ആണു പൾസ് ഓക്സിമീറ്ററുകളുടെ പ്രവർത്തനത്തിനാധാരം.

ബീർ–ലാംബെർട്സ് നിയമം (Beer-Lambert's Law)

ഒരു പദാർഥത്തിലൂടെ പ്രകാശം(വികിരണം) കടന്നു പോകുമ്പോൾ ആ പദാർഥം ആഗിരണം(absorption) ചെയ്യുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ അളവ് പദാർഥത്തിന്റെ ഗാഢതയ്ക്കും പദാർഥത്തിലൂടെ പ്രകാശം സഞ്ചരിക്കുന്ന ദൂരത്തിനും ആനുപാതികമായിരിക്കും. അതായത് പദാർഥത്തിന്റെ ഗാഢത, പ്രകാശം സഞ്ചരിച്ച ദൂരം ഇവ കൂടുമ്പോൾ ആഗിരണത്തിന്റെ തോത് വർധിക്കുന്നു അല്ലെങ്കിൽ കടത്തിവിടുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തോത്  (transmission) കുറയുന്നു.

English summary; The use of Pulse oximeter and Infrared thermometer