脈搏血氧傳感器(Pulse?。希椋恚澹簦澹颍┦且环N非侵入性的醫療設備,用于測量血液中的氧飽和度(SpO2)和脈率。其工作原理基于光吸收檢測技術,特別是利用了血液中氧合血紅蛋白(Oxyhemoglobin,?。龋猓希玻┖瓦€原血紅蛋白(Deoxyhemoglobin, Hb)對不同波長光的吸收特性。以下是脈搏血氧傳感器的工作原理和光吸收檢測技術的詳細解釋:
工作原理
光源:
脈搏血氧傳感器通常包含兩個發光二極管(LED),分別發射紅光(波長約為660納米)和紅外光(波長約為940納米)。
光吸收:
氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白對這兩種光的吸收特性不同。氧合血紅蛋白對紅光的吸收較強,而還原血紅蛋白對紅外光的吸收較強。
光電探測器:
光電探測器(通常是光電二極管)位于LED的對面,用于檢測通過組織(通常是手指、耳垂或腳趾)后的光強度。
信號處理:
傳感器通過測量紅光和紅外光的吸收變化來計算氧飽和度。由于血液中的氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白比例不同,導致對這兩種光的吸收也不同。
傳感器還利用脈搏波的變化來區分動脈血和靜脈血,從而更準確地測量氧飽和度。
光吸收檢測技術
比爾-朗伯定律:
光吸收檢測技術基于比爾-朗伯定律(Beer-Lambert?。蹋幔鳎?,該定律描述了光在通過均勻介質時的吸收特性。定律公式為:[?。伞。健。桑撸啊。澹蓿埽澹穑螅椋欤铮睢。恪。欤。?/p>
( I ) 是透射光強度
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( \epsilon ) 是摩爾吸光系數
(?。恪。∈俏镔|濃度
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雙波長測量:
脈搏血氧傳感器使用雙波長測量法,通過比較紅光和紅外光的吸收變化來計算氧飽和度。這種方法可以消除其他因素(如皮膚、骨骼等)對光吸收的影響。
脈動信號:
由于心臟的脈動,動脈血流量在每個心動周期中發生變化,導致光吸收也發生變化。傳感器通過檢測這些脈動信號來區分動脈血和靜脈血,從而更準確地測量氧飽和度。
應用與優勢
非侵入性:脈搏血氧傳感器是一種非侵入性的監測方法,無需抽血,方便快捷。
實時監測:可以實時監測氧飽和度和脈率,適用于手術室、重癥監護室、家庭護理等多種場景。
便攜性:現代脈搏血氧傳感器體積小巧,便于攜帶和使用。
總之,脈搏血氧傳感器通過利用光吸收檢測技術,能夠準確、快速地測量血液中的氧飽和度和脈率,為醫療診斷和監護提供了重要工具。
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