脉搏血氧仪原理

1、脉搏血氧仪原理 脉搏血氧仪原理 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

2、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20-30万亿红细胞，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

3、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。 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

4、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

5、度，除了两个波长以外还要增加，甚至高达8个波长，最 主要的原因是人体血红蛋白除了还原血红蛋白和氧合血红蛋白之外，还有其他的血红蛋白，我们经常见的是碳氧血红蛋白，更多的波长 有利于你做的精度更好。8波长已经在世界上有很多的产品，当然是偏高端的。 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

6、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。 把人体的血结构和传感器放在一起，我们看它们是怎么工作的。因为有心跳的原因，就是脉动了，通过手指传送的光强会不断的增大， 我们说体积描述器，我刚才讲了算法，就是组织结构，手指头的肉、骨头、皮肤都会它造