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脉搏血氧仪原理与全面解决方案 本文导读 ]：脉搏血氧仪采用无创式 技术测量 血氧中的氧气含量，测量对象更准确的叫法是血氧饱和度，即 SpO2。 今天主要向大家介绍脉搏血氧仪，一个是介绍脉搏血氧仪的工作原理；另外，面临在 精确测量时候的挑战，也包括器件选型，最后我们会有几张图片介绍 ADI 的参考 设计 。 做过监护血氧仪、 指甲式血氧仪都清楚， 监护仪里面是带有血氧的模块， 还有比较小的指甲 式的，就是偏向于家用、 个人用的， 模式是不一样的。 什么是脉搏血氧仪？首先讲一下氧气， 大家知道人需要氧气活着， 氧气怎么样让人活下去？氧气在血液当中的红细胞， 由红细胞通 过动脉供养给毛细血管。脉搏血氧仪测量的对于是血氧的饱和度，我们用 SpO2，SpO2 测 量怎么出来？是代表实际含氧量与全氧饱和度的比值。 刚才有介绍氧气怎么样传递到人体各 个器官、毛细血管，里面就是靠红细胞，红细胞其实很小，非常、非常小，我们这里列了尺 寸，是 6-8 微米的直径，厚度是 2 微米，每个细胞的寿命是 100-120 天，会回收再生。这些 细胞是骨髓产生的， 所以每个细胞需要 7 天的时间才能产生， 跟电子不是直接有关， 但如果 不了解的话讲一讲还是有点意思。成人的体内细胞产生是每秒钟 400 万个，我们由荷尔蒙 EPO 刺激产生的，运动员会注射这些激素，红细胞越多携带氧气的能力越强，竞赛的过程 当中对没有注射的来讲是不公平的，所以在体育激素里面的故事会听到。每个成人有 万亿红细胞，男人比女人多 20%。主要功能是氧气从肺里面送到人体的器官，保证各个器 官的工作，每个红细胞在体内的循环从肺出去然后再回来，大概需要 20 秒的时间。  20-30 什么是脉搏血氧仪？在这个里面我们首先要了解一下 HbO2 的定义。 在肺里面， 红细胞是这 样的，本身附着血红蛋白，符号是 Hb，一种是氧合血红蛋白，就是 HbO2 ，还有还原血红 蛋白，从动脉经过毛细血管回到颈脉的时候， 氧分子脱落了。 这是我红细胞， 附带血红蛋白，里面包含四个氧分子，是饱和的血红蛋白分子。血氧的饱和度，典型值是健康人，这个值 90%-100% 比较正常，但很多情况下跌到 60%，这取决于很多因素，其中最重要的因素是病 人身体的供血能力比较差， HbO2 的读值会下降。 测量的原理， 我们拿了最简单的例子， 这也是最通常的情况， 世界上大多数的血氧仪都是靠 这样的原理来做的， 只是通过红光和红外光， 两个波长值最常见， 蓝色的箭头就是指这条线，还原血红蛋白， 也就是说血红蛋白不带氧分子的时候， 对红光的吸收比较长， 纵轴越高吸收强度越强。而红外光的吸收长度比较弱，这是波长，所以横轴是波长，纵轴是吸收长度。反 过来看，我们除了说还原血红蛋白以外， 还有氧合血红蛋白， 这是红色箭头指的， 就是带有血红蛋白的，带有氧分子的，对红光的吸收比较弱，对红外光的吸收比较强，我们说红光是 660 纳米，红外光是 610 纳米，用在血氧测量当中。还原血红蛋白和氧合血红蛋白，对不同光的区别，差就是测量血氧饱和度最基本的数据。这边强调一下，最常见的就是两个波长， 实际上要做到更高的精度， 除了两个波长以外还要增加，是人体血红蛋白除了还原血红蛋白和氧合血红蛋白之外，的是碳氧血红蛋白， 更多的波长有利于你做的精度更好。当然是偏高端的。  甚至高达 8 个波长， 最主要的原因 还有其他的血红蛋白， 我们经常见 8 波长已经在世界上有很多的产品， 基本测量的原理如下，这是一个手指头，血氧的含量，饱和度的测量在手指测量是最 多的，也可以在脚趾、 耳朵，这是最常见的测量血氧的地方。 原理就是用红光和红外光发射， 这两个要非常将近， 保证他们在手指基本上非常接近的位置， 可以保证检测的准确度。 这本 身对 传感器 技术， LED也是挑战。红光和红外光是分开工作的，当红光工作的时候，红外光 是关闭的， 当光二极管是同一个， 可以保证红光和红外光之间的工作非常干扰， 刚才讲距离 要非常近，保证在同一个身体组织结构里面取得的信息。 这里讲测量点主要包括手指、脚趾和耳垂，我们讲是工作模式，发光体在这边，光电转 换是另外一边， 是穿透的。设计模式的时候不光对传感器，对模式的挑战更大。刚才讲到毛 细血管，这是动脉， 这是静脉回流， 刚才只是把电路传感器的工作和血液放在一起，所以你 血流的时候，为什么叫能量？因为 power，当你有脉动的时候，走过毛细血管的时候把氧分 子丢下了， 回到这边是还原的血红蛋白。 所以检测的时候，红光和红外光都是一个光， 一方 面会受到组织结构的衰减，还有受到静脉血的衰减，还有动脉的衰减， 动脉有两个部分，一 部分是存量的， 总是在里面的， 由于心脏的脉动， 有一部分脉动的血红蛋白，血红蛋白会增加。 把