血氧探頭的工作原理

1、血氧探頭定義血氧探頭，全稱為血氧飽和度探頭（英文SpO2 Sensor/SpO2 Probe），是指將探頭指套固定在病人指端，利用手指作為盛裝血紅蛋白的透明容器，使用波長(zhǎng)660 nm的紅光和940 nm的近紅外光作為射入光源，測(cè)定通過(guò)組織床的光傳導(dǎo)強(qiáng)度，來(lái)計(jì)算血紅蛋白濃度及血氧飽和度。通過(guò)SpO2監(jiān)護(hù)，可以得到SpO2、脈率、脈搏波。應(yīng)用于各種病人的血氧監(jiān)護(hù)，通常另一端是接心電監(jiān)護(hù)儀。血氧飽和度定義血氧飽和度是指血液中氧氣的最大溶解度，血液中氧氣結(jié)合主要是靠血紅蛋白。一般情況下不會(huì)發(fā)生什么改變，但是如果在一氧化碳含量較高的環(huán)境下就會(huì)發(fā)生變化，造成一氧化碳中毒，也就是煤氣中毒，因?yàn)橐谎趸寂c血紅

2、蛋白的親和性很高,會(huì)優(yōu)先與一氧化碳結(jié)合，從而造成血液中氧氣含量降低發(fā)生危險(xiǎn)。正常人體動(dòng)脈血的血氧飽和度為98% 、靜脈血為75%。一般認(rèn)為SpO2正常應(yīng)不低于94%，在94%以下為供氧不足。有學(xué)者將SpO2<90%定為低氧血癥的標(biāo)準(zhǔn)，并認(rèn)為當(dāng)SpO2高于70%時(shí)準(zhǔn)確性可達(dá)±2%，SpO2低于70%時(shí)則可有誤差。臨床上曾對(duì)數(shù)例病人的SpO2數(shù)值，與動(dòng)脈血氧飽和度數(shù)值進(jìn)行對(duì)照，認(rèn)為SpO2讀數(shù)可反映病人的呼吸功能，并在一定程度上*脈血氧的變化。胸外科術(shù)后病人除個(gè)別病例臨床癥狀與數(shù)值不符需作血?dú)夥治鐾?，常?guī)應(yīng)用脈搏血氧飽和度監(jiān)測(cè)，可為臨床觀察病情變化提供有意義的指標(biāo)，避免了病人反復(fù)采

3、血，也減少護(hù)士的工作量，值得推廣。血氧探頭工作原理1、功能與原理脈搏血氧飽和度SpO2指的是血氧含量與血氧容量的百分比值。SpO2作為一種無(wú)創(chuàng)的、反應(yīng)快速的、安全的、可靠的連續(xù)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，已經(jīng)得到公認(rèn)。目前在麻醉、手術(shù)以及PACU和ICU中得以廣泛使用。根據(jù)氧合血紅蛋白(HbO2)和還原血紅蛋白(Hb)在紅光和紅外光區(qū)域的光譜特性，可知在紅光區(qū)(600700nm)HbO2和Hb的吸收差別很大，血液的光吸收程度和光散射程度極大地依賴于血氧飽和度；而在紅外光譜區(qū)(8001000nm)，則吸收差別較大，血液的光吸收程度和光散射程度主要與血紅蛋白含量有關(guān)，所以，HbO2和Hb的含量不同吸收光譜也不同，因

4、此血氧飽和度儀血液導(dǎo)管中的血無(wú)論是動(dòng)脈血還是靜脈血飽和度儀均能根據(jù)HbO2和Hb的含量準(zhǔn)確地反映出血氧飽和度。血液在波長(zhǎng)660nm附近和900nm附近反射之比(660/900)最敏感地反映出血氧飽和度的變化，臨床一般血氧飽和度儀(如泰嘉電子Taijia飽和度儀、脈搏血氧儀)也采用該比值作為變量。在光傳導(dǎo)的途徑上，除動(dòng)脈血血紅蛋白吸收光外，其他組織（如皮膚、軟組織、靜脈血和毛細(xì)血管血液）也可吸收光。但入射光經(jīng)過(guò)手指或耳垂時(shí)，光可被搏動(dòng)性血液和其他組織同時(shí)吸收，但兩者吸收的光強(qiáng)度是不同的，搏動(dòng)性動(dòng)脈血吸收的光強(qiáng)度（AC）隨著動(dòng)脈壓力波的變化而改變。而其他組織吸收的光強(qiáng)度（DC）不隨搏動(dòng)和時(shí)間而改變

5、，由此，就可計(jì)算出在兩個(gè)波長(zhǎng)中的光吸收比率R。R=(AC660/DC660)/(AC940/DC940)。R與SpO2呈負(fù)相關(guān)，根據(jù)R值，由標(biāo)準(zhǔn)曲線可得出相應(yīng)的SpO2值。2、探頭的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)SpO2儀包括探頭、功能模塊和顯示部分三個(gè)主要部件。對(duì)于市場(chǎng)上大部分的監(jiān)護(hù)儀來(lái)說(shuō)，檢測(cè)SpO2的技術(shù)都已經(jīng)很成熟。一臺(tái)監(jiān)護(hù)儀所檢測(cè)得到的SpO2值準(zhǔn)確與否，很大程度上與探頭有關(guān)，其中影響探頭檢測(cè)的因素很多，探頭所用的檢測(cè)器件、醫(yī)用導(dǎo)線、連接工藝等都會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。（1）檢測(cè)器件：檢測(cè)信號(hào)的發(fā)光二極管和光電探測(cè)器件是探頭的核心部件。也是決定檢測(cè)數(shù)值準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵所在。理論上的紅光波長(zhǎng)為660nm，紅外光為9

6、40nm時(shí)檢測(cè)得到的數(shù)值比較理想，但由于制造器件的工藝的復(fù)雜，所生產(chǎn)出來(lái)的紅光，紅外光的波長(zhǎng)總有偏差。光波長(zhǎng)的偏差的大小將影響所檢測(cè)的數(shù)值。所以發(fā)光二極管和光電檢測(cè)器件的制造工藝就顯得很重要了。R-RUI采用的是福路科的檢測(cè)設(shè)備，無(wú)論是在精度上，還是在可靠性上都很有優(yōu)勢(shì)。（2）醫(yī)用導(dǎo)線：除了材料使用進(jìn)口的外（在高彈力強(qiáng)度、抗腐蝕性都很可靠），還設(shè)計(jì)采用了雙層屏蔽，較單層或全無(wú)屏蔽更能抑制噪聲干擾，保持信號(hào)完整。（3）軟墊：R-RUI生產(chǎn)的探頭采用的是一種特殊設(shè)計(jì)的軟墊（指墊），這種軟墊舒適、可靠，接觸皮膚無(wú)過(guò)敏性，可適用于不同體形的病人。并且采用的是全裹式設(shè)計(jì)，可避免因手指動(dòng)作漏光而導(dǎo)致干擾。

7、（4）指夾：本體指夾采用防火級(jí)無(wú)毒ABS的材料，堅(jiān)固不易損壞。在指夾上還設(shè)計(jì)采用了遮光板，可以更好地屏蔽外圍光源。（5）一般SpO2損壞的主要原因之一是由于彈簧松脫，彈力不足以至夾力不足，R-RUI采用高張力電鍍碳鋼彈簧，可靠耐用。（6）端子：為了確保探頭的可靠連接耐用，考慮信號(hào)傳遞過(guò)程中的衰減在與監(jiān)護(hù)儀的連接端子上，采用特殊工藝鍍金端子。（7）連接工藝：探頭的連接工藝對(duì)于檢測(cè)結(jié)果來(lái)說(shuō)也很重要，軟墊所放的位置均經(jīng)過(guò)校正測(cè)試，以確保檢測(cè)器件發(fā)射器與接收器的位置正確。（8）在精度上，確保在SpO2值為70%100%時(shí)，誤差不超過(guò)正負(fù)2%，精度要更高，從而使得檢測(cè)結(jié)果更可靠。3、血氧探頭的種類（1）

8、可重復(fù)使用脈搏血氧飽和探頭        可重復(fù)成人指夾式血氧探頭        可重復(fù)兒童指夾式血氧探頭        可重復(fù)成人硅膠指套式血氧探頭        可重復(fù)兒童硅膠指套式血氧探頭        可重復(fù)嬰兒硅膠包裹帶血氧探頭 

9、       可重復(fù)成人耳夾式血氧探頭        可重復(fù)動(dòng)物指夾式血氧探頭（2）一次性使用脈搏血氧飽和探頭         一次性醫(yī)用無(wú)紡布血氧探頭        一次性醫(yī)用泡沫膠血氧探頭        一次性成人指夾式血氧探頭 

10、60;      一次性兒童指夾式血氧探頭        一次性成人硅膠指套式血氧探頭        一次性兒童硅膠指套式血氧探頭        一次性嬰兒硅膠包裹帶血氧探頭        一次性成人耳夾式血氧探頭    

11、0;   一次性動(dòng)物指夾式血氧探頭血氧飽和度檢測(cè)的基本原理氧是維系人類生命的基礎(chǔ)，心臟的收縮和舒張使得人體的血液脈動(dòng)地流過(guò)肺部，一定量的還原血紅蛋白(HbR)與肺部中攝取的氧氣結(jié)合成氧和血紅蛋白(HbO2)，另有約2的氧溶解在血漿里。這些血液通過(guò)動(dòng)脈一直輸送到毛細(xì)血管，然后在毛細(xì)血管中將氧釋放，以維持組織細(xì)胞的新陳代謝。血氧飽和度(SpO2)是血液中被氧結(jié)合的氧合血紅蛋白(HbO2)的容量占全部可結(jié)合的血紅蛋白(Hb)容量的百分比，即血液中血氧的濃度，它是呼吸循環(huán)的重要生理參數(shù)。而功能性氧飽和度為HbO2濃度與HbO2 Hb濃度之比，有別于氧合血紅蛋白所占百分?jǐn)?shù)。因此，監(jiān)測(cè)

12、動(dòng)脈血氧飽和度(SaO2)可以對(duì)肺的氧合和血紅蛋白攜氧能力進(jìn)行估計(jì)。2.1 血氧飽和度檢測(cè)分類血氧濃度的測(cè)量通常分為電化學(xué)法和光學(xué)法兩類。傳統(tǒng)的電化學(xué)法血氧飽和度測(cè)量要先進(jìn)行人體采血(最常采用的是取動(dòng)脈血)，再利用血?dú)夥治鰞x進(jìn)行電化學(xué)分析，在數(shù)分鐘內(nèi)測(cè)得動(dòng)脈氧分壓(PaO2)，并計(jì)算出動(dòng)脈血氧飽和度(SaO2)。由于這種方法需要?jiǎng)用}穿刺或者插管，給病人造成痛苦，且不能連續(xù)監(jiān)測(cè)，因此當(dāng)處于危險(xiǎn)狀況時(shí)，就不易使病人得到及時(shí)的治療。電化學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量結(jié)果精確可靠，缺點(diǎn)是比較麻煩，且不能進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)，是一種有損傷的血氧測(cè)定法。光學(xué)法是一種克服了電化學(xué)法的缺點(diǎn)的新型光學(xué)測(cè)量方法，它是一種連續(xù)無(wú)損傷血

13、氧測(cè)量方法，可用于急救病房、手術(shù)室、恢復(fù)室和睡眠研究中。目前采用最多的是脈搏血氧測(cè)定法(Pulse Oximetry/血氧儀)，其原理是檢測(cè)血液對(duì)光吸收量的變化，測(cè)量氧合血紅蛋白(HbO2)占全部血紅蛋白(Hb)的百分比，從而直接求得SpO2。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以做到對(duì)人體連續(xù)無(wú)損傷測(cè)量，且儀器使用簡(jiǎn)單方便，所以它已得到越來(lái)越普遍的重視。缺點(diǎn)是測(cè)量精度比電化學(xué)法低，非凡是在血氧值較低時(shí)產(chǎn)生的誤差較大。先后出現(xiàn)了耳式血氧計(jì)，多波長(zhǎng)血氧計(jì)及新近問(wèn)世的脈搏式血氧計(jì)。最新的脈搏式血氧計(jì)的測(cè)量誤差已經(jīng)可以控制在1以內(nèi)，達(dá)到臨床使用的要求。盡管它們?cè)谀承┓矫孢€不盡如人意，但其所產(chǎn)生的臨床效益已被廣泛認(rèn)同。2

14、.2 無(wú)損傷血氧飽和度檢測(cè)原理臨床上多用功能氧飽和度來(lái)反映血液中氧含量的變化。無(wú)損傷血氧飽和度測(cè)量是基于動(dòng)脈血液對(duì)光的吸收量隨動(dòng)脈搏動(dòng)而變化的原理來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。基礎(chǔ)研究表明，氧合血紅蛋白和非氧合血紅蛋白對(duì)不同波長(zhǎng)入射光有著不同的吸收率。當(dāng)單色光垂直照射人體，動(dòng)脈血液對(duì)光的吸收量將隨透光區(qū)域動(dòng)脈血管搏動(dòng)而變化，而皮膚、肌肉、骨骼和靜脈血等其他組織對(duì)光的吸收是恒定不變的。當(dāng)用兩種特定波長(zhǎng)的恒定光1、2照射手指時(shí)，假如適當(dāng)選擇入射光波長(zhǎng)1(HbO2、Hb在此處具有等吸收特性，即約805nm)，運(yùn)用Lambert-Bear定律并根據(jù)氧飽和度的定義可推出動(dòng)脈血氧飽和度的近似公式為：SaO2=a bQ 式

15、中：Q為兩種波長(zhǎng)(HbO2、Hb)的吸光度變化之比a、b為常數(shù)，與儀器傳感器結(jié)構(gòu)、測(cè)量條件有關(guān)。注重到生物組織是一個(gè)各向異性、強(qiáng)散射、弱吸收的復(fù)雜光學(xué)介質(zhì)，因此在實(shí)際測(cè)量中無(wú)法用一個(gè)嚴(yán)格的公式來(lái)描述，所以一般是通過(guò)測(cè)量雙光束吸光度變化之比，然后通過(guò)經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線最終獲取氧飽和度。而在選擇雙光束波長(zhǎng)時(shí)，一般選擇入射光波長(zhǎng)為660nm和940nm。2.3 無(wú)損傷血氧飽和度檢測(cè)用光電傳感器血氧傳感器是檢測(cè)血氧飽和度的重要部件，它的損壞會(huì)直接導(dǎo)致檢測(cè)不準(zhǔn)或整機(jī)癱瘓無(wú)法工作。血氧傳感器按外形主要可以分為指套型、耳垂型、包裹型和粘附型，按用途又可分為成人型和兒童型、嬰兒型幾種。不論外形和類型如何，血氧傳感器

16、的原理構(gòu)成是一樣的，它們均由發(fā)光器件和接收器件組成。發(fā)光器件是由波長(zhǎng)為660nm(650nm)的紅光和波長(zhǎng)為940nm(910nm)的紅外光發(fā)射管組成。光敏接收器件大都采用接收面積大，靈敏度高，暗電流小，噪聲低的PIN型光敏二極管，由它將接收到的入射光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。最新開發(fā)的脈搏血氧計(jì)大多采用的是指套式傳感器探頭。使用時(shí)探頭套在指尖上。指套上壁固定了兩個(gè)并列放置的發(fā)光二極管，發(fā)光波長(zhǎng)分別為660nm紅光和940nm紅外光。下壁是一個(gè)光敏接收器件，它將透射過(guò)手指的紅光和紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。血氧計(jì)運(yùn)行時(shí)，分時(shí)驅(qū)動(dòng)電路讓兩個(gè)發(fā)光二極管按一定的時(shí)間間隔并以較低的占空比分別發(fā)光，根據(jù)光二極管發(fā)光強(qiáng)度

17、與光電管接收到的透射光的強(qiáng)弱比值可分別計(jì)算出全血吸收率a660和a940，然后結(jié)合實(shí)驗(yàn)標(biāo)定的系數(shù)A和B，代入前述公式中，就可以算得血氧飽和度的數(shù)值了。2.4 血氧儀系統(tǒng)框圖脈搏血氧儀一般由血氧飽和度檢測(cè)模塊、工控機(jī)或PC機(jī)、血氧檢測(cè)探頭(一般為指套式)等部分組成。也有些是直接研制成一體的或便攜式的。假如采用的是已經(jīng)研制好的血氧飽和度檢測(cè)模塊來(lái)搭建的系統(tǒng)，由于模塊與工控機(jī)或PC機(jī)之間的電平電壓不同，它們之間還要通過(guò)電平轉(zhuǎn)換模塊連接起來(lái)，這樣才能夠進(jìn)行正確的通訊。3 脈搏血氧計(jì)的操作使用是否能夠正確操作使用血氧計(jì)，關(guān)系到檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。透射式脈搏血氧計(jì)多以手指、耳垂、腳趾等作為檢測(cè)部位，因?yàn)檫@些

18、部位是光線最輕易透射過(guò)的部位。而對(duì)于采用指套式傳感探頭的脈搏血氧計(jì)，檢測(cè)前最好應(yīng)將手指、指甲部位清洗干凈，否則假如臟物過(guò)多，會(huì)阻礙光線的透射，從而對(duì)測(cè)量結(jié)果造成一定的影響。測(cè)量時(shí)將中指夾在指套里，注重指甲應(yīng)正對(duì)上壁的發(fā)光管，夾好后還應(yīng)注重指套四面是否密閉嚴(yán)實(shí)，以避免環(huán)境光的干擾。指套夾好并開機(jī)后，等待測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定后就可以讀出血氧飽和度了，現(xiàn)在的血氧計(jì)一般還可以讀出脈率值和脈搏波形。血氧探頭的工作原理 1、功能與原理脈搏血氧飽和度SPO2指的是血氧含量與血氧容量的百分比值。SPO2作為一種無(wú)創(chuàng)的、反應(yīng)快速的、安全的、可靠的連續(xù)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，已經(jīng)得到公認(rèn)。目前在麻醉、手術(shù)以及PACU和ICU中得以廣泛

19、使用。根據(jù)氧合血紅蛋白(HbO2)和還原血紅蛋白(Hb)在紅光和紅外光區(qū)域的光譜特性，可知在紅光區(qū)(600700nm)HbO2和Hb的吸收差別很大，血液的光吸收程度和光散射程度極大地依賴于血氧飽和度；而在紅外光譜區(qū)(8001000nm)，則吸收差別較大，血液的光吸收程度和光散射程度主要與血紅蛋白含量有關(guān)，所以，HbO2和Hb的含量不同吸收光譜也不同，因此血氧飽和度儀血液導(dǎo)管中的血無(wú)論是動(dòng)脈血還是靜脈血飽和度儀均能根據(jù)HbO2和Hb的含量準(zhǔn)確地反映出血氧飽和度。：血液在波長(zhǎng)660nm附近和900nm附近反射之比(660/900)最敏感地反映出血氧飽和度的變化，臨床一般血氧飽和度儀(如Baxter

20、飽和度儀)也采用該比值作為變量。在光傳導(dǎo)的途徑上，除動(dòng)脈血血紅蛋白吸收光外，其他組織（如皮膚、軟組織、靜脈血和毛細(xì)血管血液）也可吸收光。但入射光經(jīng)過(guò)手指或耳垂時(shí)，光可被搏動(dòng)性血液和其他組織同時(shí)吸收，但兩者吸收的光強(qiáng)度是不同的，搏動(dòng)性動(dòng)脈血吸收的光強(qiáng)度（AC）隨著動(dòng)脈壓力波的變化而改變。而其他組織吸收的光強(qiáng)度（DC）不隨搏動(dòng)和時(shí)間而改變，由此，就可計(jì)算出在兩個(gè)波長(zhǎng)中的光吸收比率R。R=(AC660/DC660)/(AC940/DC940)。R與SPO2呈負(fù)相關(guān)，根據(jù)R值，由標(biāo)準(zhǔn)曲線可得出相應(yīng)的SPO2值。2、探頭的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)：SPO2儀包括探頭、功能模塊和顯示部分三個(gè)主要部件。對(duì)于市場(chǎng)上大部分的監(jiān)護(hù)儀來(lái)說(shuō)，檢測(cè)SPO2的技術(shù)都已經(jīng)很成熟。一臺(tái)監(jiān)護(hù)儀所檢測(cè)得到的SPO2值準(zhǔn)確與否，很大程度上與探頭有關(guān)，其中影響探頭檢測(cè)的因素很多，探頭所用的