Addio a Takuo Aoyagi, l’inventore del moderno saturimetro

ADDIO A TAKUO AOYAGI, L’INVENTORE DEL MODERNO SATURIMETRO

“Queste [variazioni dovute all’impulso] impedivano un’estrapolazione accurata della pendenza in discesa della curva di colorazione dopo l’inizio del ricircolo. Ho studiato matematicamente questo problema usando la legge di Lambert-Beer. Quindi ho concepito l’idea di eliminare la pulsazione calcolando il rapporto delle densità ottiche delle due lunghezze d’onda. Questa supposizione è stata dimostrata in maniera pratica attraverso degli esperimenti”.

[Takuo Aoyagi]


Takuo Aoyagi (1936-2020)

Il pulsossimetro, comunemente noto come saturimetro, è uno strumento medicale che misura la percentuale di ossigenazione del sangue arterioso in maniera non cruenta.

Questo device, già ampiamente utilizzato in ambito sanitario è diventato ancora più famoso in questi mesi di polmoniti da pandemia virale legata al coronavirus.
E’ giunta notizia il giorno 2 maggio, comunicata dalla sorella, della morte dell’ingegnere Takuo Aoyagi, lo scienziato giapponese che aveva sviluppato questo strumento negli anni settanta. Aoyagi è morto il 18 aprile 2020 all’età di 84 anni.

Ecco come fu sviluppato il il pulsossimetro.


Sviluppo del pulsossimetro

Nel 1972 Takuo Aoyagi, un ingegnere elettrico della società “Nihon Kohden” di Tokyo, era interessato a misurare la gittata cardiaca in modo non invasivo con il metodo della diluizione del colorante utilizzando un ossimetro per orecchio disponibile in commercio. Egli bilanciò i segnali rosso e infrarosso per annullare il rumore delle pulsazioni che impedivano di misurare accuratamente le tinte dei coloranti. Aoyagi scoprì che i cambiamenti di saturazione dell’ossigeno mostravano le variazioni delle pulsazioni. Si rese quindi conto che questi cambiamenti pulsatili potevano essere usati per calcolare la saturazione in base al rapporto delle variazioni tra gli impulsi in rosso ed infrarosso.


Saturazione del sangue e lunghezza d’onda della luce

Nel 2015 Takuo Aoyagi è stato premiato con la IEEE “Medal for Innovations in Healthcare Technology”

Aoyagi testò varie lunghezze d’onda e metodi per implementare l’idea della pulsossimetria. Egli selezionò la lunghezza d’onda di 630 nm, alla quale l’assorbimento della luce rossa era più sensibile alla saturazione di ossigeno, e la bilanciò con una lunghezza d’onda infrarossa di 900 nm, che non è assorbita dalla tintura. Il colorante verde indocianino fu selezionato per la misurazione della gittata cardiaca poiché il suo picco di assorbimento si ha a 805 nm, il ‘punto isobestic‘ in cui l’emoglobina e l’ossiemoglobina hanno lo stesso assorbimento, rendendo le curve di diluizione del colorante indipendenti dalla saturazione. Aoyagi osservò che la densità ottica del sangue a 900 nm è diminuita con la desaturazione, determinando un segnale più ampio di quello fornito dai rapporti a 630 e 805 nm.


Un successo commerciale

Le sue idee, equazioni e strumenti furono adattati, migliorati e commercializzati con successo dalla “Minolta” intorno al 1978, stimolando altre aziende a migliorare ulteriormente e commercializzare pulsossimetri in tutto il mondo a metà degli anni ’80.
L’introduzione della pulsossimetria ha coinciso con una riduzione del 90% dei decessi correlati all’anestesia.

Takuo Aoyagi era nato il 14 febbraio 1936, nella prefettura di Niigata, in Giappone, e si era laureato nel 1958 alla facoltà di Ingegneria dell’Università di Niigata con una laurea in ingegneria elettronica.


i primi saturimetri

Nellcore Pulsossimetro

Nellcore Pulsossimetro

Nel 1981, l’anestesista William New e due colleghi formarono una nuova società chiamata ‘Nellcor‘. Essi misero in commercio il loro primo pulsossimetro, chiamato “Nellcor N-100“, nel 1983. Questo divenne rapidamente un dispositivo molto utilizzato. L’N-100 non era solo preciso e relativamente portatile, ma incorporava una funzionalità nuova di zecca nella tecnologia pulsossimetrica, in particolare un indicatore sonoro che rifletteva la frequenza dell’impulso e la Saturazione dell’Ossigeno arterioso (SpO2). Se la SpO2 cambiava, cambiava anche il tono del suono pulsante.


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