通常情況下，如果我們要分析有關(guān)血液的某些信息，我們需要通過各種不愉快的方式獲取血液樣本。但是，如果我們想要知道血氧情況，我們只需要將手指伸進儀器中，它就會立即告訴我們心率和血氧飽和度，而且這完全是一種無創(chuàng)的方式。那么，血氧儀是如何做到的呢？
如果你仔細看血氧儀放手指的地方，你會發(fā)現(xiàn)一個閃爍的 LED 燈，而在 LED 燈的對面是光電二極管。我們的手指就放在 LED 燈和光電二極管之間，血氧儀會向手指發(fā)光，然后被另一邊的光電二極管所接收，并轉(zhuǎn)化為電信號。
如果你曾經(jīng)不小心用手指蓋住手機的閃光燈，你會發(fā)現(xiàn)皮膚實際上是半透明的，并且它還會在另一側(cè)呈現(xiàn)紅色。因為你的血液吸收了一些光，并且也透過了另一部分光?？茖W家對此進行了實驗，并且他們了解到血紅蛋白（血液中攜帶氧氣的蛋白質(zhì)）的吸收光譜在兩種狀態(tài)下存在很大差異，這兩種狀態(tài)分別是它的含氧狀態(tài)和非含氧狀態(tài)。
用一般來的話來說，這意味著它投射出來的顏色會改變。雖然肉眼不能分辨這些改變，但儀器能分辨。并且如果使用兩種不同波長的光來進行測量，我們會發(fā)現(xiàn)差異就變得更加明顯。所以，實際上血氧儀有兩個 LED 燈，有一個發(fā)出紅色的光，另一個發(fā)出我們看不見的紅外線。并且它們倆不是穩(wěn)定發(fā)光，而是輪流閃爍，然后通過分析另一側(cè)光電二極管接收到的光信號，我們就可以準確判斷出血氧飽和度。
如上圖所示，這是含氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的吸收光譜。橫坐標代表的是光的波長，縱坐標代表的是摩爾吸光系數(shù)，也就是對光的吸收能力。紅色線代表的是含氧血紅蛋白，而藍色線代表脫氧血紅蛋白。我們可以看到，在最左側(cè)紅光的區(qū)域，含氧血紅蛋白吸收這種波長的能力比脫氧血紅蛋白弱。但隨著波長的增長，到了最右側(cè)紅外線時，情況發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，含氧血紅蛋白實際上吸收的光比脫氧血紅蛋白多一點。
但是，我們的手指不只有血液，還有皮膚、骨頭和指甲等其他東西，所以單靠光怎么可能準確告訴我們血氧飽和度呢？我們的血液不只是停留在手指上，它會根據(jù)心臟的跳動而脈動。因此，通過少量的信號分析，脈搏血氧儀內(nèi)的微處理器可以隔離它接收到的信號的脈沖成分，并忽略所有非血液信號。這將告訴我們心率，并確定含氧血紅蛋白的百分比。
但是我們應該知道，這些設備都不是完美的。在某些情況下，他們可能會給出錯誤的讀數(shù)，比如一氧化碳中毒的情況。對于血氧儀來說，攜帶一氧化碳的血紅蛋白與攜帶氧氣的血紅蛋白相同。
本文來自微信公眾號：萬象經(jīng)驗 （ID：UR4351），作者：Eugene Wang
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