引言


血氧(简称 SPO2H) ,是指血液中的氧气,人体正常含氧量为90%左右。人是靠氧气生存的,氧气从肺部吸入后氧就经毛细血管进入到血液中,由血液传送给身体各部位器官或细胞使用。血液中含氧量越高,人的新陈代谢就越好。人体内的血氧都是有一定的饱和度,过低会造成机体供氧不足,过高会导致体内细胞老化。O2和CO2都以两种形式存在于血液:物理溶解的和化学结合气体与血红蛋白以配合物形式存在,如果氧气浓度大,血红蛋白就与氧气配合;如果二氧化碳浓度大,血红蛋白就与二氧化碳配合。血红蛋白是高等生物体内负责运载氧的一种蛋白质(缩写为Hb或HGB)。


氧气的作用


氧是人体进行新陈代谢的关键物质,是人体生命活动的第一需要。呼吸的氧转化为人体内可利用的氧,称为血氧。血液携带血氧向全身输入能源,血氧的输送量与心脏、大脑的工作状态密切相关。心脏泵血能力越强,血氧的含量就越高;心脏冠状动脉的输血能力越强,血氧输送到心脑及全身的浓度就越高,人体重要器官的运行状态就越好。


氧在免疫系统的正常功能运作里扮演着关键的角色,尤其关系到身体对细菌和病毒的抵抗力。

——巴里斯奇德博士


1、大脑与氧气


大脑是支配人体的中枢,为了使约 145亿个的脑细胞正常进行活动,需要大量的氧气。肌肉的耗氧量在活动时和静止时有很大差异,而大脑却始终需要大量的氧气。应大脑的氧气需要,每天有莫大量的血液在大脑中循环,即一日约2000L,相当于10个大号油桶的量,接近人体总血液量的400倍。若氧气不足,立即引起大脑功能的重大障碍;若氧气供应中断,大脑的活动立即停止,持续30秒钟时,大脑细胞开始被破坏,而持续2~3分钟时,将发生大脑细胞不可再生的危险。经常听到的植物人是大脑细胞的破坏进行至大脑皮质的人,而破坏进一步进行,到达骨髓时造成脑死亡。{大脑:耗氧量占人体总耗氧量的20%}




我们可以把缺氧视为是所有疾病的单一最大原因。

——著名分子生物学家史蒂芬李文博士


2.、肺与氧气


一个正常成人稳定时的呼吸量是 1次450~500ml,其中氧气的吸取量占20%。肺内部通常保持不流动的(功能性残气量)3000 ml空气,从周围环境的急剧变化中守护人体是它的作用,也可以说是行使一种安全功能。人体内的血液在心脏的推动下,每2~3分钟通过肺泡周围的微血管,周转身体各个部位。完全用过的﹑呈黑蓝色的血液回到肺中,接触新鲜的空气,把载来的碳酸气体卸下来,并重新吸收氧气,再生为新鲜的﹑鲜红的血液。体内的所有细胞都需要能量以完成其特定的任务。利用细胞小器官(把葡萄糖或者脂肪酸氧化,转换成能量的地方)把我们吃喝的东西与氧气相结合并产生能量,提供给肌肉,使用其起动身体各个功能。人体以氧气换取能量的过程中产生碳酸气体,如果不及时把它排除掉,将影响心脏或其它重要脏器的正常活动。为此,肺连续性地提供氧气,并把碳酸气体排向心脏或其它器官,防止血液的酸化。我们指这一过程叫气体交换。通过气体交换,我们可以消除疲劳,储备新的活力。成人最佳呼吸量是:男性为500 ml,女性为450 ml。



“在高氧环境中,癌细胞无法生长”

——诺贝尔奖得主Dr.Otto Warburg博士


3、心肺功能与氧气


如果不把氧气不停地送往身体的每个角落的细胞,人无法生存下去。担当这一重要职责的就是心脏和肺。左右肺上约有 7亿个肺泡,经它输往血液中的氧气,再经心脏的泵作用输往体内各个组织器官。


心脏只要活着,就不停地工作,连睡眠状态下也不例外。按人的脉搏每分钟搏动 70次计算,一日约搏动10万次, 80年约搏动30亿次。惊奇的是, 心脏的能源只有从冠状动脉供应的氧气 。有效的血液传输是心肺功能的基本任务,但是大部分现代人的血液因运动量不足和不适当饮食习惯,被酸化﹑粘性化了。含有胆固醇的血液附着在血管内壁,妨碍血液的流动,成为一切成人病的根源。但通过氧气的供应,能有效恢复衰弱的心肺功能。


体内氧含量低是生病的指标。

重症发作时,人体内氧含量非常低。

——美国知名分子生物学家莱文博士


4、血液与氧气


把血管比喻为铁路的话,血液就是火车,输送的物质有氧气﹑养份﹑荷尔蒙﹑免疫体﹑中间代谢物﹑排泄物等,其粘度是水粘度的约 5倍。人体血液的总重量是体重的十三分之一。其中红血球直径为7.7微米,圆盘形,1CM2能容纳13000个。在1MM3的血液中的红血球数量是,男子约500万个,女子约450万个。红血球造血后100~120天就将死亡,变为垃圾,通过脏器排出体外。在1MM3的血液中有6000余个白血球,其寿命为十天左右,就算是同一个人的白血球,因条件不同而相异。例如,在下午或者在肌肉劳动或者在饭后形成得多;被细菌感染或者妊娠﹑分娩时也增多。就这样,白血球根据身体状态变化增减其数量,消灭细菌,充当着人体保镖的角色。血液中氧气的增加,意味着搬运氧气的红血球增加,即血液量增加。这时,大量的血液在血管中流动,冲洗掉附着在血管内壁的胆固醇等不纯物质。由此,不仅血液本身得到净化,人也跟着感受到身体的轻盈,如获新生般的喜悦。



所有的疾病都是从缺氧开始的。

——诺贝尔奖得主日本的医学博士,野口英世


5、皮肤和氧气


说到呼吸,一般联想到鼻子和嘴,但是我们的皮肤也在呼吸,即在皮肤组织内燃烧糖,把它分解成二氧化碳和水,于此同时通过汗孔与外界空气进行交换。通过皮肤呼吸,散发皮肤热,排泄有害物质(皮肤毒素),蒸发水分等进行很重要的活动。虽然皮肤呼吸量仅是肺呼吸量的 1%,但是只要皮肤呼吸停止40分钟就会导致死亡。当人体皮肤的一半以上面积烧伤时,人会有生命危险。这是因为:此时人体的皮肤呼吸作用和体温调节作用陷入了瘫痪状态。


所有的疾病、疼痛、癌症的致病因主要有一个:即人体细胞缺氧(有氧呼吸被厌氧呼吸取代)。

——两届诺贝尔医学奖得主德国医学博士瓦伯格



人体内的水分和油成分通过皮肤表层的汗腺和表皮皮脂腺不断地排出体外,即把人体内不必要的排泄物一点点地排出。而对皮肤来说,以呼吸的形式不停地排出碳酸气体。新鲜的氧气使人体每个角落细胞的代谢活动的进行更加活跃,促进体内一氧化碳、二氧化碳和其他不纯物质的排泄,调节身体的一切功能。 因此,充足的氧气供应将活跃皮肤的血液循环,使皮肤健康,并富有弹性。


晚间是恢复皮肤的最重要时间。在细胞再生的期间,皮肤需要充分的营养素,尤其是氧气。因此,睡眠时充分呼吸新鲜的氧气是一件非常重要的事情。


脂肪团是脂肪与体内的水分﹑排泄物混合而成的海绵状物质,使皮肤表面凹凸不平。 85%的女性身上都有脂肪团,其消除的有效方法中有按摩和提供氧气。按摩直接刺激淋巴腺,把脂肪块打碎,使皮肤表面凹凸部分柔和平滑,而氧气的充分供应使体内碳酸气体的排出更加活跃,并使血红蛋白的活动旺盛,减少脂肪团。


机体组织在富氧环境下能够大大提升机体解毒效率。

——诺贝尔奖得主 Donsbach 博士(保健教育家,科学家,全球最大的综合性医院的创办人)生道斯巴赫





可穿戴多源生物信号测量仪



人类行为的高级研究:生命体征和生理学


我们的腕戴式设备配备定制的惯性传感器、肌电传感器、皮肤电传感器、皮温传感器,可扩展(脉搏波PPG、血氧、心率,旨在准确客观地观察生理生物标志物,可用于数据研究、产品开发、方案验证和试验分析。


以下是腕带设备从数据源角度,主要有以下六种:


1)惯性传感器加速度计和陀螺仪)




多种惯性传感器与不断优化的算法,轻微动作的行为活动也可捕捉,可更好的感知因运动带来的加速度、角速度、俯仰角、横滚角等数据。智能芯片可将数据实时绘图和保存并上传到上位机,所见的既所要。


2)表皮肌电活动(SEMG)




通过研究人类情绪活动产生的电信号,并将它们形成不同的数据模型,当肌肤电传感器感知肌肉收缩时伴随的电信号,并与模型库中数据进行多次比对以获取佩戴者当前情绪状态。


3)EDA皮肤电活动(GSR传感器)




监测自主神经系统,当你的身体在情感或认知上感到兴奋或压力时,交感神经会被激活。皮肤是交感神经系统唯一受神经支配的器官。


4)实时体温




集成式的温度传感器,更好的贴合了肌肤本体,可实时获取皮肤温度并将它与SEMG与GSR传感器数据进行同步处理,展现实时体温的同时展现出体温波动原因。避免单一体温数据给医疗分析带来分析。


另外,我们的可穿戴多源生物信号测量仪(扩展版)还搭载了光电心率传感器(PPG)、血氧饱和度传感器(SpO2)。


多信号实时采集软件界面

(从左到右依次:皮肤电、温度计、心率、加速度计、肌电、陀螺仪、光电容积脉搏波、红光红外光:血容积脉搏波、血氧饱和度)



5) 光学心率传感器(测量心率变异性HRV):简单理解为两次心跳间隔时间,可以作为植物神经系统健康程度的衡量指标。通常心率变异性越大,表明健康程度越高,这个数值也会随着年龄增长而逐步下降(变频空调就是好)。

更深层次的,植物神经系统分为交感神经(压力状态下活跃)和副交感神经(放松状态下活跃),如果HRV持续走低(变异性下降,说明心脏跳得很机械),说明一直处于压力状态。而持续提升的HRV说明健康状态良好,可以进行新一轮的运动来刺激身体,达到更好的健康水平;

6) 血氧饱和度传感器(SpO2):测量血液的最大载氧量。可以在夜间深睡眠阶段测量血氧;


使用此款产品可以做什么?


我们提供数据记录服务,可对数据进行自定义处理,可用于POC、原型或研究中的辅助证据。


使用我们的大数据分析平台,可以轻松的访问,对数据进行可视化分析与研究。

基于我们的项目进行二次开发,快速实现自己的应用程序。


应用领域


癫痫、抑郁症、睡眠障碍、帕金森氏病、运动康复、情绪监测、肌肉萎缩、手势识别、动作行为预测、运动捕捉、机械手臂、焦虑症


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