脉博血氧仪的测量原理
脉搏血氧仪根据郎伯一比尔定律(Lambert—Beer Law)采用光电技术进行血氧饱和度的测量。当一束光打在某物质的溶液上时，透射光强I与发射光强I0之间有以下关系：I= I0eｋCd
I和I0的比值的对数称为光密度D，因此上式也可表示成：D=In(I／I0)=kCd
这里， C是溶液(例如血液)的浓度， d为光穿过血液的路径， k是血液的光吸收系数。若保持路径 d 不变，血液的浓度便与光密度 D成正比。
血液中的HbO2—和Hb对不同波长的光的吸收系数不一样，在波长为6OO一700nm的红光(RED)区， Hb的吸收系数远比HbO2的大；但在波长为80O—1000nm的红外光(IR)区， Hb的吸收系数要比HbO2的小；在8O5nm附近是等吸收点。
脉搏血氧仪所用的探头使用时是套在手指上的。 上壁固定了两个并列放置的发光二极管(LED) ，发出波长为 660nm的红光和940nm的红外光。下壁有—个光电检测器，将透射过手指动脉血管的红光和红外光转换成电信号，它所检测到的光电信号越弱，表示光信号穿透探头部位时，被那里的组织、骨头和血液等吸收掉的越多。皮肤、肌肉、脂肪、静脉血、色素和骨头等对这两种光的吸收系数是恒定的，因此它们只对光电信号中的直流分量大小发生影响。但是血液中的HbO2和Hb浓度随着血液的脉动作周期性的改变，因此它们对光的吸收也在脉动地变化，由此引起光电检测器输出的信号强度随血液中的HbO2和Hb浓度比脉动地改变。如果用光吸收来表示，红光和红外光作用时，信号的变化规律大致一样，但脉动分量的幅度可能不同，设法让上述两种波长的红光和红外光轮流通过检测部位，并将这两个信号中的脉动成分分离出来，经过放大和滤波后，分别由模／数转换器转换成数字量，便可以根据下式计算出血氧饱和度：
SaO2= KlR2 + K2R + K3
此式中的 K1、K2、K3是经验常数，而R是在某个很小的时间间隔上，两种光电信号的幅度变化量之比，即：
R = ΔRED/ΔIR
光电信号的脉动规律是和心脏的搏动一致的，因此检测出信号的重复周期，还能确定出脉率。习惯上将脉搏血氧仪测得的血氧饱和度称为 SpO2，以区别于用其他类型的血氧计所测得的结果。
探头中的光电检测器是一个光电管，能产生正比于透射到它上面的红光和红外光强度的电流，但是它不能区分这两种光。为此，用一个定时电路来控制两个LED的发光次序，即： (1)红光LED点燃； (2)红光 IED熄灭，红外光LED点燃；(3)两个IED均熄灭；
这个发光时序以480次／秒(对于60Hz交流电源的地区)或4O0次／秒(5OH7交流电)的频率重复出现，这种设计能增强对环境光的抑制能力。当接通电源，看到探头中的红光LED在闪烁时，便说明仪器开始工作了。在两个IED均熄灭的周期里，检测到的是环境光和干扰信号，从红光和红外光信号中减去它们，可以提高信噪比。光电流信号被转换成电压信号，并经放大、滤波、信号基线电平变换和去直流分量等信号调理过程后，加到一个具有自动增益调整功能的电压／电流转换电路，然后由积分电路对信号电流积分，其输出被一个模／数转换器转换成数字信号。为保证精度，通常用12位分辨率的模／数转换器。
微处理器对数字量进行复杂的处理，例如数字滤波，计算两种光电信号的幅度，并根据公式求出SaO2。为进一步减小病人移动的影响和提高读数的稳定性，通常还对所测得的一系列SaO2值〔多为当前6s结果)进行加权移动平均。从脉动信号中还能计算出脉率。最后将血氧饱和度和脉率值送到相应的显示器显示出来。用户可以通过键盘控制仪器，设定报警限和完成其他操作。
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