最近幾天，多位專家提醒我們，要警惕老年人的“沉默性殺手”。一些老年人感染新冠后，雖然呼吸狀態(tài)看起來(lái)比較平穩(wěn)，但實(shí)際上血氧飽和度已經(jīng)非常低了。也就是說(shuō)，他們的身體已經(jīng)出現(xiàn)缺氧的情況了。然后，血氧儀就賣脫銷了，并且價(jià)格還出現(xiàn)了上漲。

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(guò)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(jìn)儀器中，它就會(huì)立即告訴我們心率和血氧飽和度，而且這完全是一種無(wú)創(chuàng)的方式。那么，血氧儀是如何做到的呢？看看昌暉儀表分享的血氧儀工作原理你就明白了。

如果你仔細(xì)看血氧儀放手指的地方，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)閃爍的LED燈，而在LED燈的對(duì)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(huì)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(hào)。



如果你曾經(jīng)不小心用手指蓋住手機(jī)的閃光燈，你會(huì)發(fā)現(xiàn)皮膚實(shí)際上是半透明的，并且它還會(huì)在另一側(cè)呈現(xiàn)紅色。因?yàn)槟愕难何樟艘恍┕?，并且也透過(guò)了另一部分光?？茖W(xué)家對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，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(lái)的話來(lái)說(shuō)，這意味著它投射出來(lái)的顏色會(huì)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(zhǎng)的光來(lái)進(jìn)行測(cè)量，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)差異就變得更加明顯。所以，實(shí)際上血氧儀有兩個(gè)LED燈，有一個(gè)發(fā)出紅色的光，另一個(gè)發(fā)出我們看不見(jiàn)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(guò)分析另一側(cè)光電二極管接收到的光信號(hào)，我們就可以準(zhǔn)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(biāo)代表的是光的波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)代表的是摩爾吸光系數(shù)，也就是對(duì)光的吸收能力。紅色線代表的是含氧血紅蛋白，而藍(lán)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(zhǎng)的能力比脫氧血紅蛋白弱。但隨著波長(zhǎng)的增長(zhǎng)，到了最右側(cè)紅外線時(shí)，情況發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，含氧血紅蛋白實(shí)際上吸收的光比脫氧血紅蛋白多一點(diǎn)。

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(zhǔn)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(huì)根據(jù)心臟的跳動(dòng)而脈動(dòng)。因此，通過(guò)少量的信號(hào)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(hào)的脈沖成分，并忽略所有非血液信號(hào)。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(yīng)該知道，血氧儀也不是完美的。在某些情況下，他們可能會(huì)給出錯(cuò)誤的讀數(shù)，比如一氧化碳中毒的情況。對(duì)于血氧儀來(lái)說(shuō)，攜帶一氧化碳的血紅蛋白與攜帶氧氣的血紅蛋白相同。
作者：Eugene Wang