经皮无创脉搏氧饱和度SpO2测定原理

收稿日期:2012－03－14迈瑞9000监护仪SPO 2的测量原理及注意事项刘希娟，李学军(泰安市中心医院设备科，山东泰安271000)〔中图分类号〕TH77〔文献标识码〕B〔文章编号〕1002－2376(2012)05－0082－01迈瑞9000多参数监护仪，是迈瑞生物医疗电子股份有限公司研制生产的床旁监护设备，它可以监护成人、小儿与新生儿的心电图(ECG )、无创(NIBP )、血氧饱和度(SPO 2)、呼吸(RESP )和体温(TEMP )，实时显示数据与波形，并具有记忆和报警功能。

血氧饱和度是临床医疗上重要的基础参数，在许多生理和临床检测过程中需要周期性的采样和计算血氧饱和度，为医生的临床行为提供快速、直接诊断依据。

1SPO 2的测量原理迈瑞9000监护仪是采用脉搏法进行测量的。

氧合血红蛋白和还原血红蛋白在红光和红外光区域的光谱特性不同，在红光区(600－700nm )两者的吸收差别很大，血液的光吸程度和光散射程度极大地依赖于血氧饱和度;而在红外光谱区(800－1000nm )则吸收差别不大，血液的光吸程度和光散射程度主要与血红蛋白含量有关。

根据这一原理，迈瑞监护仪SPO 2探头传感器由发射器和接收器两部分组成，发射器是由长为660nm 和940nm 的两个红外光发射管反极性并联而成，接收器是由两个PIN 型光敏二级管组成。

发射端发出660nm 和940nm 波长的光线照射周期性脉动充血的组织，透过组织后的光线强度随着组织周期性脉动充血而同步变化，接收端的光敏二极管接受到这种变化，并将其转化为电信号，经过SPO 2板处理后，由微处理器根据光强度变化数据计算出搏动性SPO 2的百分比。

2测量时注意事项2.1把传感器置于病人手指的适当位置，指甲面朝上，探头线放在手背上，防止探头线折断。

2.2不要将血氧传感器探头和血压袖带放在同一手臂上使用，以免袖带充气时阻断血流脉动，影响测量值。

2.3受测的手指要保持清洁，不要有污垢，不要涂有指甲油，以免影响红外光的透过性，使测量值不准确。

血氧探头血氧饱和度工作原理解读血氧探头概述血氧探头定义血氧探头，全称为血氧饱和度探头（英文SpO2 Sensor/SpO2 Probe），是指将探头指套固定在病人指端，利用手指作为盛装血红蛋白的透明容器，使用波长660 nm的红光和940 nm的近红外光作为射入光源，测定通过组织床的光传导强度，来计算血红蛋白浓度及血氧饱和度。

通过SpO2监护，可以得到SpO2、脉率、脉搏波。

应用于各种病人的血氧监护，通常另一端是接心电监护仪。

血氧饱和度定义血氧饱和度是指血液中氧气的最大溶解度，血液中氧气结合主要是靠血红蛋白。

一般情况下不会发生什么改变，但是如果在一氧化碳含量较高的环境下就会发生变化，造成一氧化碳中毒，也就是煤气中毒，因为一氧化碳与血红蛋白的亲和性很高,会优先与一氧化碳结合，从而造成血液中氧气含量降低发生危险。

正常人体动脉血的血氧饱和度为98% 、静脉血为75%。

一般认为SpO2正常应不低于94%，在94%以下为供氧不足。

有学者将SpO2<90%定为低氧血症的标准，并认为当SpO2高于70%时准确性可达±2%，SpO2低于70%时则可有误差。

临床上曾对数例病人的SpO2数值，与动脉血氧饱和度数值进行对照，认为SpO2读数可反映病人的呼吸功能，并在一定程度上*脉血氧的变化。

胸外科术后病人除个别病例临床症状与数值不符需作血气分析外，常规应用脉搏血氧饱和度监测，可为临床观察病情变化提供有意义的指标，避免了病人反复采血，也减少护士的工作量，值得推广。

血氧探头工作原理1、功能与原理脉搏血氧饱和度SpO2指的是血氧含量与血氧容量的百分比值。

SpO2作为一种无创的、反应快速的、安全的、可靠的连续监测指标，已经得到公认。

目前在麻醉、手术以及PACU和ICU中得以广泛使用。

根据氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(Hb)在红光和红外光区域的光谱特性，可知在红光区(600～700nm)HbO2和Hb的吸收差别很大，血液的光吸收程度和光散射程度极大地依赖于血氧饱和度；而在红外光谱区(800～1000nm)，则吸收差别较大，血液的光吸收程度和光散射程度主要与血红蛋白含量有关，所以，HbO2和Hb的含量不同吸收光谱也不同，因此血氧饱和度仪血液导管中的血无论是动脉血还是静脉血饱和度仪均能根据HbO2和Hb的含量准确地反映出血氧饱和度。

脉搏血氧仪的测量原理
脉搏血氧仪是一种用于测量人体脉搏和血氧饱和度的医疗设备。

它的工作原理基于一种叫做光电测量的技术。

首先，脉搏血氧仪通过一个传感器将红外线光和红光透射到人体皮肤上。

这两种光在通过皮肤组织时会被血液吸引和吸收，然后反射回传感器。

接下来，传感器会测量红光和红外线光经皮肤反射后的强度差异。

由于血红蛋白的吸收特性，当血液中的氧饱和度高时，红光被吸收较多；而当血液中的氧饱和度低时，则红外线光被吸收较多。

最后，脉搏血氧仪根据红光和红外线光的强度差异计算出血液的氧饱和度。

这个数值通常以百分比的形式显示。

需要注意的是，脉搏血氧仪的测量结果可能受到各种因素的影响，例如周围光线的强度、使用者的运动状态、传感器的质量等。

因此，在使用脉搏血氧仪进行测量时，我们应该尽量创建一个稳定的测量环境，并注意遵循使用说明书上的操作指南，以确保测量结果的准确性。

监护仪血氧饱和度（SPO2）发表时间：2019-09-17T15:22:09.697Z 来源：《中国医学人文》(学术版)2019年第7期作者：胡平[导读] 监护仪是能够对人体重要的生理、生化指标有选择地进行经常性或连续的监测，并具有存储、显示、分析和控制功能，对超出设定范围的参数提示警示的电子、机械系统。

胡平四川大学华西第四医院监护仪是能够对人体重要的生理、生化指标有选择地进行经常性或连续的监测，并具有存储、显示、分析和控制功能，对超出设定范围的参数提示警示的电子、机械系统。

它可以实时、连续、长时间地监测患者的重要生命特征参数，具有很重要的临床使用价值。

一、监护仪监测的参数：心电图监测、呼吸监测、无创血压监测、体温监测、血氧饱和度监测、脉搏监测。

二、血氧饱和度（SPO2）监测的意义：1、概念：氧 + 还原血红蛋白（Hb）? 氧合血红蛋白2、氧合血红蛋白（HbO2）的容量占全部可结合的血红蛋白（Hb）容量的百分比，即血液中血氧的浓度3、许多临床疾病会造成氧供给的缺乏，这将直接影响细胞的正常新陈代谢，严重的还会威胁人的生命，动脉血氧浓度的实时监测在临床救护中非常重要。

4、常规应用脉搏血氧饱和度监测，可为临床观察病情变化提供有意义的指标，避免了病人反复采血，也减少护士的工作量。

三、血氧饱和度（SPO2）监测原理：1、传统的血氧饱和度测量方法是先进行人体采血，再利用血气分析仪进行电化学分析，测出血氧分压PO2计算出血氧饱和度。

2、目前的测量方法是采用指套式光电传感器，测量时，只需将传感器套在人手指上，利用手指作为盛装血红蛋白的透明容器，使用波长660 nm的红光和940 nm的近红外光作为射入光源，测定通过手指的光传导强度，来计算血红蛋白浓度及血氧饱和度，然后仪器即可显示人体血氧饱和度，为临床提供了一种连续无损伤血氧测量仪器。

四、监测参数：1、监测的部位手指、耳垂、脚趾、脚背，额头 2、探头类型成人型、小孩多功能型3、血氧正常值正常成人 ≥ 95%-99%新生儿 ≥ 91%-94%五、血氧监测操作步骤：1、根据病人类型和体重选择合适的血氧传感器。

脉搏血氧仪工作原理脉搏血氧仪工作原理是什么？脉搏血氧仪是提供以无创方式测量血氧饱和度或动脉血红蛋白饱和度的方法的工具。

那脉搏血氧仪工作原理是什么你知道吗？文章目录一、脉搏血氧仪工作原理二、指压式血氧仪工作原理三、使用血氧仪的注意事项脉搏血氧仪工作原理1、脉搏血氧仪工作原理是什么基于动脉搏动期间光吸收量的变化。

分别位于可见红光光谱(660纳米)和红外光谱(940纳米)的两个光源交替照射被测试区(一般为指尖或耳垂)。

在这些脉动期间所吸收的光量与血液中的氧含量有关。

微处理器计算所吸收的这两种光谱的比率,并将结果与存在存储器里的饱和度数值表进行比较,从而得出血氧饱和度。

典型的血氧仪传感器有一对LED,它们通过病人身体的半透明部位(通常是指尖或耳垂)正对着一个光电二极管。

其中一个LED是红光的,波长为660nm;另一个是红外线的,波长是940nm。

血氧的百分比是根据测量这两个具有不同吸收率的波长的光通过身体后计算出的。

2、血氧仪有什么作用2.1、可监测血氧饱和度、脉搏参数。

并有脉搏脉状图显示。

2.2、在无信号时约8秒钟后自动关机功能。

2.3、使用两节AAA电池,功耗低,所配电池可持续使用20小时。

2.4、低电压报警显示。

2.5、产品轻,体积小,便于携带。

重量:50g(含2个电池);配挂绳:轻松挂在脖子上,也可放入口袋。

2.6、使用方便,一键操作。

2.7、具有较高的准确性和重复性。

3、脉搏血氧仪的适用人群病人在急救和转运过程中、消防抢险、高空飞行必须监测血氧;心脏病、高血压、糖尿病人,特别是老人都会有呼吸方面的问题,监测血氧指标可很好地了解自己的呼吸、免疫系统是否正常,血氧饱和度已成为普通家庭日常监测的重要生理指标;医护人员在查房和出诊是也将血氧作为必监测项目,使用数量有压过听诊器的趋势;呼吸疾病患者特别是长期打鼾的、使用呼吸机和制氧机的患者,在日常生活中使用血氧仪来监测治疗效果;户外运动者、登山爱好者、体育运动者在运动时都使用血氧仪,及时知道自己的身体情况,并采取必要的保护措施。

经皮氧分压传感器原理
经皮氧分压传感器(Transcutaneous Oxygen Sensor)是一种无创性的医疗设备,用于测量皮肤表面下组织中的氧分压。

它的工作原理是利用电化学反应原理,通过一个特殊的电极膜来测量组织中的氧分压。

1. 工作原理:
- 该传感器由两个主要部分组成:加热元件和电化学电池。

- 加热元件将皮肤加热到约43°C,以增加皮肤对氧气的透过率。

- 电化学电池由两个金属电极(阴极和阳极)和一层氧透过膜组成。

- 氧气通过透过膜进入电池内部,并在阴极处发生还原反应,产生电流。

- 电流的大小与组织中氧分压成正比。

2. 测量过程:
- 将传感器置于患者的皮肤上,并使用环形固定装置将其固定。

- 加热元件开始加热皮肤,使皮肤血管扩张,增加血流量和氧气供应。

- 经过一段时间(约10-20分钟)达到稳定状态。

- 电化学电池测量通过透过膜进入的氧气量,并将其转换为电流信号。

- 电流信号被转换为数字读数,显示组织氧分压的值。

3. 应用:
- 经皮氧分压传感器广泛应用于临床医学,特别是新生儿和重症监护病房。

- 它可以持续监测患者组织的氧合状况,有助于评估呼吸功能和循环状态。

- 还可用于评估外周血管疾病、压力性溃疡和烧伤创面的愈合情况。

经皮氧分压传感器提供了一种无创、连续监测组织氧合状况的方法,对于临床诊断和治疗具有重要意义。

血氧饱和度测试原理
血氧饱和度是指血液中的氧气含量百分比，是检测人体耐力及呼吸系统健康情况的重要指标。

它可以帮助医生诊断和监测患有慢性呼吸疾病，如慢性阻塞性肺病（COPD）和肺气肿（ARDS）等。

血氧饱和度测试原理是，通过血液中的氧气含量，来测量血液中氧气的含量和分布情况，以判断人体的氧气供应情况。

血氧饱和度测试可以通过多种方法进行，如局部血氧饱和度（SpO2）测量和血气分析（ABG）等。

局部血氧饱和度测量是一种无创性的检查，通过放置一个探头到患者手腕上，利用发射红外线和紫外线，测量血液中氧气的含量。

血气分析则需要通过在血液中取出样本，用仪器进行分析，获得血液中氧气含量的确切数值。

血氧饱和度测试可以帮助医生诊断和监测呼吸系统疾病，评估患者的耐力，并在治疗过程中进行监测，以确定治疗的效果。

此外，它还可以用于监测药物治疗的效果，以及预防运动过度耗尽氧气而引起的危险。

总之，血氧饱和度测试是一种重要的检查，可以帮助医生了解患者的呼吸系统健康情况，以及更好地治疗呼吸系统疾病。

血氧饱和度测量方法和原理通过脉搏波法进行血氧饱和度测量，是通过脉搏波传感器夹在患者的指尖或耳垂上，利用光电效应，感测到患者的脉搏波，并将其转化为电信号。

这些电信号用来计算心率和血氧饱和度。

对于血氧饱和度的计算，主要是基于血红蛋白（Hb）对氧气（O2）和二氧化碳（CO2）的吸收特性。

人体组织中的脉搏波经过血管被吸收后，达到极大和极小值。

通过观察这两个极值与基线之间的比值，可以计算出血氧饱和度。

而光学方法中最常见的是使用血氧脉搏测量仪（pulse o某imeter），它包含一个红光和一个红外光发射器和一个接收器。

这两个光线分别通过患者的组织，经过光电池传感器接收到反射回来的光线。

血红蛋白分别对红光和红外光有不同的吸收特性。

一般来说，氧合血红蛋白对红光的吸收较多，而脱氧血红蛋白对红外光的吸收较多。

当光线通过组织时，红光和红外光传感器测量到的光强度会存在变化。

这些变化与脉搏的波动相一致，因为这些波动是由心跳引起的。

通过比较红光和红外光的光强度，可以计算出血氧饱和度。

具体计算过程是通过光强度的差异来反映不同形态的血红蛋白浓度，再根据氧合程度计算出血氧饱和度。

需要注意的是，血氧饱和度测量仅提供一种估计氧气饱和度的方法，无法直接测量动脉氧气分压。

另外，不同人群可能有不同的基线水平，例如患有肺疾病或循环问题的人可能会出现低于正常的血氧饱和度。

总的来说，血氧饱和度的测量方法和原理可以通过脉搏波或光学技术实现，利用血红蛋白对氧气和二氧化碳的吸收特性来计算血氧饱和度。

这是一种无创的、方便的方法，用来评估人体供氧情况及健康状况。

血氧工作原理
血氧检测是一项常见的临床诊断测试，其目的是测量受检者的血
液中的氧含量，并且可以用来识别或监测呼吸系统或心血管疾病及其
影响人体健康的病变。

血氧检测在诊断中使用一种叫做脉搏氧饱和度（又称SpO2）的血氧测量技术,该技术可以检测和记录血液中的氧含量。

它采用一根纤细
的光学传感器，代表测量者手指内血液血红蛋白（Hb）含量。

根据血
红蛋白的吸收率，以及经过系统滤波和估算的基线血氧水平，在心跳
的过程中计算出的血氧的最终水平。

为了测量脉搏氧饱和度，光学传感器首先需要安装在受检者的手
指上。

该传感器对几百个光子进行多次反射，然后测量其中的红光和
紫外光的数据，并确定血液中红细胞的实际数量。

这两种光线中一个
波长受血红蛋白结合的氧分子的改变而变化，而另一个波长不受影响。

这些交叉结合的变化最终用来计算出血液中的氧含量。

脉搏氧饱和度的读数以%表示，比如仪表中读数为95％，则表示
血液中的氧分子含量达到95％的正常水平。

血氧检测可以帮助诊断某
些呼吸或心血管疾病，还可以提供重要的信息，以帮助确定治疗方案，并监测疾病活动情况，以确保治疗良好的疗效。

血氧饱和度的测量原理脉搏血氧饱和度检测仪由两部分组成，一个是红外光发射装置，另一个是红外光接收装置。

红外光发射器通过LED发射红外光，该红外光可以穿透皮肤和血液，进入到血管中。

而红外光接收器则用来接收穿过皮肤和血液的光信号，并量化计算。

红外光发射装置和红外光接收装置被放置在对称的位置上，一般是通过夹在手指上的夹式探头来实现。

这个位置通常是肺循环相对静脉循环更靠近的部位，因为在肺循环中，血液氧气饱和度相对较高，因此可以更准确地测量血氧饱和度。

红外光发射器会发射两种不同的红外光波长，一种是红光波长，一种是红外波长，这是因为血液中不同类型的血红蛋白对不同波长的光的吸收有所差异。

红光波长的光被血红蛋白和氧气吸收，红外波长的光主要被血红蛋白吸收，而被氧气吸收的很少。

当血红蛋白和氧气结合时，它们吸收红光的能力增强，而吸收红外光的能力减弱。

当血红蛋白中的氧气减少时，它们的吸收红光和红外光的能力几乎相等。

基于这个原理，脉搏血氧饱和度检测仪可以测量出吸收的红光和红外光的比例，从而计算出血氧饱和度。

为了减少外界干扰的影响，检测仪通常还会记录被测者的脉率（心率）。

脉率的测量是通过检测处在血管中的动脉中的血流脉动引起的光强度的变化来实现的。

值得注意的是，脉搏血氧饱和度检测仪只适用于非侵入性的表面测量，无法提供动脉血氧分压（PaO2）的准确值。

但在临床应用中，血氧饱和度的测量对于判断血氧供应是否充足以及病情的急性变化有很大的帮助。

总结：脉搏血氧饱和度检测仪通过红光和红外光的吸收量来测量血氧饱和度。

红光和红外光发射器和接收器被放置在手指上，通过检测光的吸收比例计算血氧饱和度。

血氧定量法的原理和作用
血氧定量法，也称为脉搏血氧饱和度测量法，是一种常见的无创性血氧检测方法，用于测量人体动脉血氧含量或饱和度。

该方法的原理是利用光的吸收特性。

在血液中，氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白吸收光的波长不同。

通常使用红光（660nm）和红外光（940nm）作为两种不同波长的光源，通过传感器发送到皮肤上。

然后，这两种波长的光会经过皮肤组织和血液，在传感器另一侧被检测器接收到。

根据两种波长光的吸收程度计算被检测区域的血液中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的比例。

进一步，通过比较氧合血红蛋白的总量与氧合脱氧血红蛋白的总量，可以得到血液中氧合血红蛋白的饱和度。

血氧定量法的作用是提供一个简单、快速、无创的方法来检测人体的氧合水平。

它通常用于监测患者的血氧含量，帮助医生评估呼吸系统功能，并判断氧气输送是否正常。

这对于疾病诊断和监护、手术过程中的麻醉效果评估等都非常重要。

脉搏血氧饱和度的测量一、测量值：脉搏血氧饱和度、脉率二、测量原理：以两路光线（红光vs，红外光ir）高频交替照射被测部位，两路透射光经光电转换得到两路变化的光电流信号，两路光电流信号经过放大、去直流、去工频干扰得到两路信号的交流部分，交流部分的平均功率之比即为动脉血的含氧量，通过线性拟合得到脉搏血氧饱和度；其中任何一路信号交流部分即为脉搏波，测得其周期可计算出脉率。

三、测量电路及其参数。

电路包括三部分：探头驱动电路、光电流放大和去直流电路、计算电路。

探头驱动电路实现两路光线由对称的两组三极管构成，与计算电路的两个IO端口和两个DA端口相连，分别控制两路光线的交替开关和幅值。

光电流放大和去直流电路由两级运放构成，一级运放将光电流信号放大为电压信号，这个电压信号包含交流分量和较大的直流分量（分别对应着测量部位的动脉血和其他成分），因此需要二级运放去直流处理。

计算电路接受两个运放的输出，作为反馈为探头驱动电路和去直流电路提供参考电压幅值。

探头接口说明：1为地线，6、7分别为外屏蔽和内屏蔽线，2为红外光输入正极，红光输入负极，3为红光输入正极，红外光输入负极，9为光电管输出正极，5为光电管输出负极。

四、测量流程基本测量流程如下图。

200Hz定时器中断，两路LED交替通断，即1秒内两路光各有100次采样。

以红外光这一路为例：每次开启红外光LED，根据OA0输出改变LED的幅度ir_LED_level（Q3 的基极），根据OA1输出改变去直流电路的直流参考电压ir_dc_offset (OA1的正向输入端)，得到的OA1的输出作为计算电路的输入，关灯，原始信号去工频处理后得到ir_heart_signal，数字去直流后得到ir_heart_signal_ac，该信号进入脉搏波周期判断的队列group_caculate[64]，同时计算ir_heart_signal_ac信号的平方和，并且采样计数，同时进行脉搏周期的判断。