血氧仪的原理：把光运用到极致

通常情况下，如果我们想分析一些关于血液的信息，需要通过各种不愉快的方式获取血液样本但是，如果我们想知道血氧情况，我们只需要将手指放入仪器中，它就会立即告诉我们心率和血氧饱和度，而且这是一种完全无创的方式那么，血氧仪是怎么做到的呢

如果你仔细看血氧仪放手指的地方，你会发现一个闪烁的LED灯，在LED灯的对面是一个光电二极管我们的手指放在LED灯和光电二极管之间血氧计将向手指发射光线，光线将被另一侧的光电二极管接收并转换为电信号

如果你曾经不小心用手指遮住了手机的闪光灯，你会发现皮肤其实是半透明的，另外一面也会呈现红色因为你的血液吸收了一些光，同时也透射了其他的光科学家们对此进行了实验，他们了解到血红蛋白在两种状态下的吸收光谱有很大不同，即其氧合状态和非氧合状态

一般来说，这意味着它投射的颜色会发生变化虽然肉眼无法分辨这些变化，但仪器可以而如果用两种不同波长的光进行测量，我们会发现差别变得更加明显所以，其实血氧仪有两个LED灯，一个发出红光，一个发出我们看不到的红外线而且两者都不是稳定发光，而是轮流眨眼然后通过分析另一侧光电二极管接收到的光信号，就可以准确判断出血氧饱和度

如上图，这是氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的吸收光谱横坐标代表光的波长，纵坐标代表摩尔吸收系数，即光的吸收能力红线代表氧合血红蛋白，蓝线代表脱氧血红蛋白我们可以看到，在最左边的红色区域，含氧血红蛋白对这个波长的吸收弱于脱氧血红蛋白但是伴随着波长的增加，到了最右边的红外线，情况就反过来了，含氧血红蛋白其实比脱氧血红蛋白吸收的光多一点

但是，我们的手指不仅有血液，还有皮肤，骨骼，指甲等其他东西，那么光靠光怎么能准确的告诉我们血氧饱和度呢我们的血液不仅仅停留在手指上，它还伴随着我们心脏的跳动而跳动因此，通过少量的信号分析，脉搏血氧仪中的微处理器可以将其接收到的信号中的脉搏成分分离出来，忽略所有非血液信号这将告诉我们心率，并确定氧合血红蛋白的百分比

但是我们要知道，这些设备并不完美在某些情况下，他们可能会给出错误的读数，如一氧化碳中毒对于血氧计来说，血红蛋白携带一氧化碳和血红蛋白携带氧气是一样的