我是這方面的專家，説一下血氧測量儀_風聞

【本文來自《智能手錶代替血氧儀靠譜嗎？》評論區，標題為小編添加】

    我以這方面的專家，説一下血氧測量儀。

    為何我敢自稱“專家“，因為我曾經是某大廠這方面的專職工程師，專業研究這技術（算法/軟/硬件）N年，熟悉世界所有各種尖端的血氧測量技術（如masimo抗運動血氧測量技術），血氧飽和度測試儀的正常應用場合是麻醉師通過檢測血氧飽和度來控制給氧量，防止病人過度吸氧或缺氧。當然也有其他應用場合，如運動員/航天員的運動體格性能監測。

   曾經做過臨牀試驗，通過控制氧氣氮氣比例給正常人供氧，同時測量血氧飽和度，對於正常人，即使顯示飽和度為90時，不適感覺也不太明顯。只有到80時，才會有窒息感。正常人一般都是99以上。所以説，當真的肺部有問題缺氧時，事實上早已經有感覺了，並且會有明顯的體徵表現，如指甲和嘴唇顏色發黑 ，只要注意觀察不需要儀器也能感覺出來。

    對於市面上的夾指式血氧儀，我曾認為這是玩具，用專業的眼光來評價其性能，結論是：這玩意也能用？現在，我得承認我錯了，這玩意確實能用，能用來賺錢。🐶

--------------------------前面是原文---------------------------------------------------------

       剛剛看到觀網説有人用手機攝像頭測量血氧，先否定一下，不太可能用手機攝像頭簡單地就測量出血氧，原理上就講不通。另外，有人説我是“偽專家”，看來我真的要從技術角度普及一下血氧測量原理，是時候放點乾貨了。

       先説一下血氧飽和度的定義。在人體的肺泡中，人體血液中的氧分子絕大部分都與紅細胞中的血紅蛋白作可逆性結合，每分子血紅蛋白最多可與4分子氧結合，結合後的血紅蛋白稱氧合血紅蛋白（HbO2 ）氧合血紅蛋白佔整個血容量中血紅蛋白的百分比稱“血氧飽和度”。

      診斷上測定血氧飽和度的方法之一是作為常規檢查的血氣分析，這種傳統的血氧檢測技術在臨牀上佔有極為重要的地位。然而，血氣分析儀通常價格昂貴、分析週期長，而且有創傷性，無法進行血氧的連續監測，不易於擴大臨牀使用範圍。

     早期的血氧測量技術有：

   1.無血透射法： 通過擠壓耳垂，讓其充血放血，並測量透光度來計算血氧飽和度。

   2. 脈搏法：根據脈動過程中組織週期性的充血情況，進行血氧的檢測。

   3. 反射法：利用反射光原理測定血氧飽和度。

    4. 近紅外分光光度計法：該法是將易於穿透組織的多束近紅外光對肌體進行照射，測定其透光量和肌體內部反射的光量，求得實質性臟器的血流量和血氧飽和度。此法目前尚 存在定量的問題。

      在這些無損檢測技術中，脈搏法由於簡便、準確、穩定性好，很適合長時間監護應用，因而受到醫學界的普遍認可，並已廣泛應用於臨牀。本文將要重點介紹的正是這一血氧檢測方法和以此方法為基礎的脈搏血氧計。 

       脈搏血氧檢測原理：血氧飽和度的各種光學檢測方法，包括脈搏法，都要用到光吸收方面的一個基本定律——朗伯-比爾定律：

      由上圖我們可以看到，在波長為660nm的可見紅光處HbO2的光吸收係數僅為Hb的1/10，在805nm的紅外光處Hb與HbO2有一等吸收點，而在940nm的紅外光區HbO2的光吸收係數則大於Hb。至此可以建立一個公式來計算血氧飽和度：

           SaO2 = HbO2/（Hb+ HbO2）= C1/（ C1 + C2）

                                      

       當然，實際中的計算方法遠非上面那個公式那麼簡單，簡單的電路框圖如下：

       

               最後説一下專業級別的血氧檢測儀與網店購買的血氧儀有什麼差別？這也是前文裏我説“這玩意也能用”的感嘆，當然這句話非常容易引起爭議，引起某些人士不滿，這個我能理解。客觀的講，只要原理上正確，那就肯定能用，只是性能上確實有非常大的差別，畢竟器件的性能放在那裏。 專業的血氧檢測儀需要使用高精度高穩定的運算放大器、模擬數字轉換器、數字模擬轉換器。一塊高精度模擬數字轉換芯片就要好幾十元，性能好的運算放大器價格也不低，再加各種外圍電路，成本不菲。當然，隨着芯片水平的發展，現在成本已經大幅下降，即使如此專業級別的血氧檢測儀成本也在百元之上。

            那有人就要問了，為何外面賣的血氧探頭這麼便宜，便宜的時候只要幾十元？是怎麼做到的？

             

                                            

       降低成本方法有：A/D器件可以使用MCU集成的A/D，很多幾塊錢的MCU已經內置有12位以上的A/D器件，而非外置高精度A/D，外置A/D受限於硅片面積，以及高參度（INL,DNL信噪比等）、穩定性要求，成本必然高。

    市面上有一種使用集成光電轉換和A/D轉換的器件，叫MAX30100，這個器件集成光電驅動，光電檢測和A/D轉換，可以大大簡化血氧儀電路和降低成本。這個器件原先是由美國一家叫美信的芯片公司開發的，這件公司現在被ANALOG收購了。這家公司是一個善於發現客户需求的公司，前公司是美信的重點客户，我們當時跟他們打交道時，他們還沒有這個芯片，但他們經常想我們諮詢血氧的工作原理以及設計需求，後來就有了這個芯片。這個芯片便宜時不到十幾元，外加一個幾元的MCU，最簡單的血氧計就成了。但對於專業的醫療器械公司，很少會用這個芯片作為監護儀的血氧模塊，集成的好處是簡單了，但器件限制其性能，醫療級別的血氧儀對於弱灌注條件下的血氧性能要求比較高。病人體制往往比較虛弱，心跳沒那麼強，所以對探測性能要求比較高，一般選用性能較好的運放和A/D作為信號調理電路。

在説一點抗運動血氧方面的情況，如果是基於簡單的脈搏法測量血氧，當被測對象運動時，會夾雜人為的波峯波谷，進而導致計算結果錯誤。抗運動方法可以是簡單的濾波，高級點的可以用FFT或自適應濾波器把干擾信號剔除，找出真實信號再計算。

    以上只是有關血氧計專業方面的大概信息，雖然在我看來講的非常簡單了，也許有人還是會看不懂，看不懂沒關係，瞭解一下就可以了。以上內容是趁假期，花了點時間快速寫的，沒怎麼仔細檢查，可能有錯別字或文法不通，沒有收稿費的，請見諒。