原创 生物医学技术之血氧测量技术（3）-血氧饱和度计算方法

光是一种电磁波。自然是由不同波长（400～700nm）的电磁波按一定比例组成的混合光，通过棱镜可分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色相连续的可见光谱。如把两种光以适当比例混合而产生白光感觉时，则这两种光的颜色互为补色。处于同一直线关系的两种色光（如绿与紫、黄与蓝）互为补色。（www.ednchina.com/blog/cllzs原创）<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

当白光通过溶液时，如果溶液对各种波长的光都不吸收，溶液就没有颜色。如果溶液吸收了其中一部分波长的光，则溶液就呈现透过溶液后剩余部分光的颜色。例如，我们看到KMnO4溶液在白光下呈紫红色，就是因为白光透过溶液时，绿色光大部分被吸收，而其它各色都能透过。在透过的光中除紫红色外都能两两互补成白色，所以KMnO4溶液呈现紫红色。

同理，CuSO4溶液能吸收黄色光，所以溶液呈蓝色。由此可见，有色溶液的颜色是被吸收光颜色的补色。吸收越多，则补色的颜色越深。比较溶液颜色的深度，实质上就是比较溶液对它所吸收光的吸收程度。下表列出了溶液的颜色与吸收光颜色的关系。

溶液的颜色与吸收光颜色的关系

当一束平行单色光（只有一种波长的光）照射有色溶液时，光的一部分被吸收，另一部分透过溶液

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光吸收示意图

设入射光的强度为I0，溶液的浓度为c，液层的厚度为b，透射光强度为I，则

式中lgI0/I 表示光线透过溶液时被吸收的程度，一般称为吸光度（A）或消光度（E）。因此，上式又可写为：

                                   A = Kcb                               

上式为朗伯-比尔定律的数学表示式。它表示一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。

式中，K为吸光系数，当溶液浓度c和液层厚度b的数值均为1时，A=K，即吸光系数在数值上等 于c和b均为1时溶液的吸光度。对于同一物质和一定波长的入射光而言，它是一个常数。比色法中常把lgI0/I 称为透光度，用T表示，透光度和吸光度的关系如下：

当c以mol·L^-1为单位时，吸光系数称为摩尔吸光系数，用ε表示，其单位是L· mol^-1·cm^-1。当c以质量体积浓度（g·ml^-1）表示时，吸光系数称为百分吸光系数，用E1%1cm表示，单位是ml·g^-1·cm^-1。吸光系数越大，表示溶液对入射光越容易吸收，当c有微小变化时就可使A有较大的改变，故测定的灵敏度较高。一般ε值在103以上即可进行比色分析。

强度为I0的光通过一种含有N种组成的物质后的光强为I。

其中，

I0—— 初始光强；

I  —— 被削弱后的光强；

di—— 第i种物质的厚度；

Ei——第i种物质的吸光系数；

ci—— 第i种物质的浓度；

如果只关心其中的两种物质（氧基血红蛋白和还原血红蛋白）上式变为

ε1λ是还原血红蛋白对波长为 λ 的光的吸光系数。

ε2λ是氧基血红蛋白对波长为 λ 的光的吸光系数。

εj是其它物质对波长为 λ 的光的吸光系数。

根据血样饱和的概念结合上述公式，可以推导出血氧饱和度SAT的计算公式：

经过两种不同波长光线的测量，所有的ε都是常量，I0可测得，血氧饱和度SAT 即可求得。

 实际的血氧计采用了一种叫做“脉搏法”的测量技术，这种技术的理论基础也是比尔伯朗定理。这种测量方法需要用光电探测器测量红光（660nm）和红外光（904nm）波长光强度变化，计算其中的脉动量与直流量后，查表可以计算出血氧饱和度值。（www.ednchina.com/blog/cllzs原创连载）