我是这方面的专家，说一下血氧测量仪_风闻

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    我以这方面的专家，说一下血氧测量仪。

    为何我敢自称“专家“，因为我曾经是某大厂这方面的专职工程师，专业研究这技术（算法/软/硬件）N年，熟悉世界所有各种尖端的血氧测量技术（如masimo抗运动血氧测量技术），血氧饱和度测试仪的正常应用场合是麻醉师通过检测血氧饱和度来控制给氧量，防止病人过度吸氧或缺氧。当然也有其他应用场合，如运动员/航天员的运动体格性能监测。

   曾经做过临床试验，通过控制氧气氮气比例给正常人供氧，同时测量血氧饱和度，对于正常人，即使显示饱和度为90时，不适感觉也不太明显。只有到80时，才会有窒息感。正常人一般都是99以上。所以说，当真的肺部有问题缺氧时，事实上早已经有感觉了，并且会有明显的体征表现，如指甲和嘴唇颜色发黑 ，只要注意观察不需要仪器也能感觉出来。

    对于市面上的夹指式血氧仪，我曾认为这是玩具，用专业的眼光来评价其性能，结论是：这玩意也能用？现在，我得承认我错了，这玩意确实能用，能用来赚钱。🐶

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

       刚刚看到观网说有人用手机摄像头测量血氧，先否定一下，不太可能用手机摄像头简单地就测量出血氧，原理上就讲不通。另外，有人说我是“伪专家”，看来我真的要从技术角度普及一下血氧测量原理，是时候放点干货了。

       先说一下血氧饱和度的定义。在人体的肺泡中，人体血液中的氧分子绝大部分都与红细胞中的血红蛋白作可逆性结合，每分子血红蛋白最多可与4分子氧结合，结合后的血红蛋白称氧合血红蛋白（HbO2 ）氧合血红蛋白占整个血容量中血红蛋白的百分比称“血氧饱和度”。

      诊断上测定血氧饱和度的方法之一是作为常规检查的血气分析，这种传统的血氧检测技术在临床上占有极为重要的地位。然而，血气分析仪通常价格昂贵、分析周期长，而且有创伤性，无法进行血氧的连续监测，不易于扩大临床使用范围。

     早期的血氧测量技术有：

   1.无血透射法： 通过挤压耳垂，让其充血放血，并测量透光度来计算血氧饱和度。

   2. 脉搏法：根据脉动过程中组织周期性的充血情况，进行血氧的检测。

   3. 反射法：利用反射光原理测定血氧饱和度。

    4. 近红外分光光度计法：该法是将易于穿透组织的多束近红外光对肌体进行照射，测定其透光量和肌体内部反射的光量，求得实质性脏器的血流量和血氧饱和度。此法目前尚 存在定量的问题。

      在这些无损检测技术中，脉搏法由于简便、准确、稳定性好，很适合长时间监护应用，因而受到医学界的普遍认可，并已广泛应用于临床。本文将要重点介绍的正是这一血氧检测方法和以此方法为基础的脉搏血氧计。 

       脉搏血氧检测原理：血氧饱和度的各种光学检测方法，包括脉搏法，都要用到光吸收方面的一个基本定律——朗伯-比尔定律：

      由上图我们可以看到，在波长为660nm的可见红光处HbO2的光吸收系数仅为Hb的1/10，在805nm的红外光处Hb与HbO2有一等吸收点，而在940nm的红外光区HbO2的光吸收系数则大于Hb。至此可以建立一个公式来计算血氧饱和度：

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

                                      

       当然，实际中的计算方法远非上面那个公式那么简单，简单的电路框图如下：

       

               最后说一下专业级别的血氧检测仪与网店购买的血氧仪有什么差别？这也是前文里我说“这玩意也能用”的感叹，当然这句话非常容易引起争议，引起某些人士不满，这个我能理解。客观的讲，只要原理上正确，那就肯定能用，只是性能上确实有非常大的差别，毕竟器件的性能放在那里。 专业的血氧检测仪需要使用高精度高稳定的运算放大器、模拟数字转换器、数字模拟转换器。一块高精度模拟数字转换芯片就要好几十元，性能好的运算放大器价格也不低，再加各种外围电路，成本不菲。当然，随着芯片水平的发展，现在成本已经大幅下降，即使如此专业级别的血氧检测仪成本也在百元之上。

            那有人就要问了，为何外面卖的血氧探头这么便宜，便宜的时候只要几十元？是怎么做到的？

             

                                            

       降低成本方法有：A/D器件可以使用MCU集成的A/D，很多几块钱的MCU已经内置有12位以上的A/D器件，而非外置高精度A/D，外置A/D受限于硅片面积，以及高参度（INL,DNL信噪比等）、稳定性要求，成本必然高。

    市面上有一种使用集成光电转换和A/D转换的器件，叫MAX30100，这个器件集成光电驱动，光电检测和A/D转换，可以大大简化血氧仪电路和降低成本。这个器件原先是由美国一家叫美信的芯片公司开发的，这件公司现在被ANALOG收购了。这家公司是一个善于发现客户需求的公司，前公司是美信的重点客户，我们当时跟他们打交道时，他们还没有这个芯片，但他们经常想我们咨询血氧的工作原理以及设计需求，后来就有了这个芯片。这个芯片便宜时不到十几元，外加一个几元的MCU，最简单的血氧计就成了。但对于专业的医疗器械公司，很少会用这个芯片作为监护仪的血氧模块，集成的好处是简单了，但器件限制其性能，医疗级别的血氧仪对于弱灌注条件下的血氧性能要求比较高。病人体制往往比较虚弱，心跳没那么强，所以对探测性能要求比较高，一般选用性能较好的运放和A/D作为信号调理电路。

在说一点抗运动血氧方面的情况，如果是基于简单的脉搏法测量血氧，当被测对象运动时，会夹杂人为的波峰波谷，进而导致计算结果错误。抗运动方法可以是简单的滤波，高级点的可以用FFT或自适应滤波器把干扰信号剔除，找出真实信号再计算。

    以上只是有关血氧计专业方面的大概信息，虽然在我看来讲的非常简单了，也许有人还是会看不懂，看不懂没关系，了解一下就可以了。以上内容是趁假期，花了点时间快速写的，没怎么仔细检查，可能有错别字或文法不通，没有收稿费的，请见谅。