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血氧仪

血氧仪

血氧仪（pulse oximeter）是一种采用无创式红外技术测量手指、脚趾、耳朵等位置血氧饱和度（SpO2）的医疗器械，其将所测试出来的结果以数字形式表示，主要显示的是在全部血容量中被结合O2容量占全部可结合的O2容量的百分比，一般用百分比表示。按照使用方式分类，分为指夹式血氧仪、腕式血氧仪、手持式血氧仪和台式血氧仪。根据信号处理方式不同，分为模拟型血氧饱和度监测仪、数字型血氧饱和度监测仪。

根据医疗器械分类目录，血氧仪属于生理参数分析测量设备。血氧仪的主要临床应用为测量脉率、血氧饱和度、灌注指数（PI）。对手术过程，心血管疾病以及新生婴幼儿的监护具有明显效果。

1935年，美国科学家Mathes制造了第一台采用了两种长光持续监测人血氧饱和度的装置，第一台真正意义上的脉搏血氧仪由青柳拓夫发明。使其成为第一位获得“IEEE医疗保健技术创新奖章”的日本人。

从20世纪40年代最初的血氧仪到今天，智能化、便携化、多功能化和数据化是未来血氧仪的发展方向。

医疗用途

临床意义

使用指证

血氧仪的监测使用应根据患者的临床症状有关。

建议使用O2的患者、慢性阻塞性肺病、气管切开、借助呼吸机辅助呼吸来维持病情稳定的患者使用间歇性监测. 监测的频率由患者的临床表现而定。

对患有阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征 (obstructive sleep apnea 综合征, OSAS) 或者中度肥胖、呼吸道状况不稳定或危重患者进行持续性监测;手术中和手术后麻醉复苏期, 有严重的心脏病引发的心肺功能紊乱、肺功能障碍患者以及重症监护室患者需进行持续性监测;危重患者转院或者转科时、进行血液透析时需进行持续性监测。

结构原理

脉搏血氧仪的结构一般由脉搏血氧仪主机、血氧探头和探头延长电缆（如提供）组成。，其中探头延长电缆和血氧探头可组合成单一的部件。

血氧仪主机

通常脉搏血氧仪主机包括血氧饱和度检测模块和一个主控制器，而血氧饱和检测功能模块包括LED驱动电路、电光信号输入放大器、模块转换器等。

血氧仪探头

血氧检测探头一般采用指套式，内部包括两个并列放置的红光发光二极管和红外光发光二极管，以及一个光点二极管检测器。其通常有两种方法：透射法和反射法。

透射法

采用透射原理的传感器，一般用于在指尖、耳垂、手掌、手腕、脚、脚掌、脚趾、鼻翼部位进行测量。

血液中氧合血红蛋白（HbO2）和还原血红蛋白（Hb）对不同波长的光的吸收系数不同，在波长为600—700nm的红光区，Hb的吸收系数比HbO2的大；而在波长为800—1000nm的近红外光区，HbO2的吸收系数比Hb的大。

基于氧合血红蛋白和还原血红蛋白的这种光谱特性，血氧饱和度探头中的发光元件发出两种波长的光信号，通常用660nm左右的红光和905nm左右的红外光照射被测组织，将含动脉血管的部位（如手指、脚趾、耳垂等）放在发光管和一个光电管之间，光电管所接收的光吸收或者光透射信号包含两种成分：一种是脉动成分（即交流信号AC），它是由脉动的动脉血的光吸收引起的交变成分；另一种是稳定成分（即直流信号DC），它反映各非脉动组织（如表皮、肌肉、骨骼和静脉等）引起光吸收的大小。

由于血液中的HbO2和Hb浓度随着血液的脉动做周期性的改变，因此，它们对光的吸收也在脉动地变化，由此引起光电管输出的电信号强度也随血液脉动而周期性改变。根据两种波长的光交替通过检测部位，由光电元件检测透射光强，并将两个信号的脉动成分分离出来，经过滤波、放大、A/D转换成数字信号，根据下式计算对应的血氧饱和度值：

注：式中Ired是红外光，红色是红光。通过计算红外光和红光的交直流比，获得R系数，再查找R系数表（Table），可获得血氧饱和度。其中R系数表是通过血气实验定标获得的。

反射法

采用反射式血氧饱和度传感器的设计，可避免透射式传感器透射深度有限的缺点，适用于全身各处局部组织氧含量的测量。

反射式血氧饱和度的检测原理与透射式血氧饱和度的检测原理的电路部分基本相同，不同的只是传感器。反射式传感器也是由两种波长的发光二极管和光敏元件组成，但光敏元件接收到的是组织的反射光。由于光线在组织中的运动呈现随机性，反射式传感器所接收到的光线很难确定其确切的检测区域，从概率意义上说，光线从光源发射经组织传播到光敏元件接收，走过的是一条香蕉状路线，所以，光源与光敏元件的距离是一个重要的参数，一般设置为4—50mm。

安全风险

禁忌症

在以下情况下不宜进行监测:心肺复苏中、患者血容量减少时、辅助呼吸参数的调整、高浓度吸氧患者病情恶化时，同时不应使用于心肺复苏术、辅助呼吸系统调整、血容量过低的患者。

注意事项

安全风险

参考文献：

维护保养

管理类别

发展历史

1935年，美国科学家Mathes制造了第一台采用了两种长光持续监测人血氧饱和度的装置，其中一种光对氧合变化非常敏感，另一种用于对组织厚度、血红蛋白含量和光密度变化进行补偿。虽然因其传感器笨重而不实用，但对以后血氧仪的发展提供了借鉴。

第二次世界大战期间，无创血氧仪有了重要进步。由于需要监测飞行员血氧饱和度情况。开发了适用于飞行员使用的轻型耳传感器，在最初的临床应用中，每个病人使用前都需要复杂的两点校对：一个是无血的零点校对以补偿组织吸收的变化，第二点是与已知的氧饱和度标本校对。但当时的耳部件较大，很难固定，传感器发热有时甚至可造成耳廓二度烧伤。

50年代，通过一个可充气的气囊阻止耳垂血流，获得零点校定，同时还开发出了采用红外线检测信号的电子方法，从而实现持续地显示氧饱和度。

60年代，美国惠普推出一款8个波长自动校定耳部血氧仪，这种血氧仪可识别4种血色素，并补偿组织的吸收，但不能区分动脉血和静脉血，所以在探头内安装了一个加热器用于使毛细血管血“动脉化”，使静脉血的氧饱和度接近动脉水平。然而，笨重的耳部传感器、纤细的导线以及昂贵的价格使它很难成为ICU的常规监测手段。

1972年，日本生物医学工程师青谷拓夫选用红光和红外光照射动脉血含量较丰富的监测部位，该检测方法不需要持续不断的校准即可获知血氧饱和度的值，这对以后血氧仪的研究有着重要的意义。之后不久，这种监测技术得到改进，1974年世界上首台血氧饱和度监测仪OLV5100诞生，这是血氧饱和度监测仪自发明以来，在临床上的第一次应用。这台血氧仪的光源是一个微型灯泡，传感器的灵敏度很低。

1980年，美国的Biox公司和Nellcor公司运用微处理器技术对脉搏血氧仪进行了改造，在手指和耳部传感器上安装产生红光和红外光的发光二极管，经过改造后，传感器不但轻便、廉价易于佩戴，且大大增加了抵抗外部活动和电磁干扰的能力。

90年代之后，血氧饱和度监测仪经过持续发展与改进，在临床上获得了普遍的应用，已是临床上一种很重要的医疗检测设备。2020年，由于新冠肺炎爆发，随着新冠肺炎病毒的传播，脉搏血氧计在呼吸道相关疾病的监测方面获得进一步发展。

发展方向

中国血氧仪市场面临产品同质化严重、监测精度达医疗级的产品较少、性价比不高等问题。适用性、监测精度、运动性能、成本控制成为重要发展趋势。

技术参数

国家标准

根据《进出口商品检验法》及《医疗器械监督管理条例》有关规定，医疗器械产品应当符合医疗器械强制性国家标准；尚无强制性国家标准的，应当符合医疗器械强制性行业标准。在中国市场销售的血氧仪必须符合国家标准《GB 9706.1 医用电气设备第1部分：安全通用要求》和行业标准《YY 0784 医用电气设备医用脉搏血氧仪设备基本安全和主要性能专用要求》。