CN110537925A - 光纤导入式氧饱和度检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤导入式氧饱和度检测装置及方法。该装置包括：穿刺模块、第一光电探测器、数据处理模块和显示屏；穿刺模块、第一光电探测器和显示屏分别通过FC/APC接口、第一同轴连接器和第二同轴连接器与数据处理模块连接；数据处理模块包括：LED光源、双凸球面透镜、第一耦合器、第二耦合器、第二光电探测器、第一数据处理电路、第二数据处理电路和单片机；LED光源连接单片机，单色光经双凸球面透镜耦合至第一耦合器，第一耦合器与第二耦合器连接，第二耦合器接至FC/APC接口和第二光电探测器，第二光电探测器经第一数据处理电路连接至单片机，单片机分别连接第二数据处理电路和第二同轴连接器，第二数据处理电路接至第一同轴连接器。

Description

光纤导入式氧饱和度检测装置及方法

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种基于光纤导入式氧饱和度检测装置及方法。

背景技术

传统的血氧饱和度测量方法是先进行人体采血，再利用血液分析仪进行电化学分析，测出血氧分压PO₂计算出血氧饱和度。这种方法比较麻烦，且不能进行连续的监测。还有一种测量方法是采用指套式光电传感器，利用手指作为盛装血红蛋白的透明容器，通过测定组织床的光传导强度，来计算血氧饱和度。该方法只能在一定程度上反映动脉血氧的变化，其测量精度仍有待改进。

而对于静脉氧饱和度的测量方式较为单一，一般需要先采集相应组织的静脉血液样本，再送入血液分析仪(马建忠.血细胞分析仪五分类检测技术及原理[J].临床医学工程.2007(8).))获得静脉血液氧饱和度。在实际操作过程中，血液样本凝固、血液样本暴露时间、测量间隔较长，都会增加监测的困难与误差，而且难以实现实时，连续测量。

发明内容

针对现有技术中存在的氧饱和度不能实时、连续测量的问题，本发明提供一种光纤导入式氧饱和度检测装置及方法。

一方面，本发明提供一种光纤导入式氧饱和度检测装置，该装置包括：穿刺模块、第一光电探测器、数据处理模块和显示屏；所述穿刺模块、第一光电探测器和显示屏分别通过FC/APC接口、第一同轴连接器和第二同轴连接器与所述数据处理模块连接；其中：

所述数据处理模块包括：用于发射三种波长的单色光的LED光源、双凸球面透镜、第一耦合器、第二耦合器、第二光电探测器、第一数据处理电路、第二数据处理电路和单片机；

所述LED光源连接所述单片机，所述双凸球面透镜设置在所述LED光源的前端，每种波长的单色光经所述双凸球面透镜耦合至所述第一耦合器的输入端，所述第一耦合器的输出端与所述第二耦合器的输入端连接，所述第二耦合器的输出端接至所述FC/APC接口和所述第二光电探测器的输入端，所述第二光电探测器的输出端经所述第一数据处理电路连接至所述单片机，所述单片机分别连接所述第二数据处理电路的一端和所述第二同轴连接器，所述第二数据处理电路的另一端接至所述第一同轴连接器。

进一步地，所述第一耦合器为3×1光纤耦合器，所述第二耦合器为1×2光纤耦合器。

进一步地，所述第一数据处理电路包括第一电流电压转换器和第一运算放大器；所述第二数据处理电路包括第二电流电压转换器和第二运算放大器；

所述第二光电探测器连接所述第一电流电压转换器，所述第一电流电压转换器连接所述第一运算放大器，所述第一运算放大器连接所述单片机；

所述第一同轴连接器连接所述第二电流电压转换器，所述第二电流电压转换器连接所述第二运算放大器，所述第二运算放大器连接所述单片机。

进一步地，所述穿刺模块包括：留置针结构和与所述留置针结构相适应的光纤结构；所述光纤结构包括：镀层光纤、光纤护套、旋转密封件和密封塞；

所述镀层光纤的光纤端面为透镜光纤、后端固定包覆有所述光纤护套，所述光纤护套固定安装在所述旋转密封件中且所述光纤护套的尾端穿出所述旋转密封件；所述旋转密封件嵌入在所述密封塞中且所述旋转密封件的尾端穿出所述密封塞。

进一步地，所述透镜光纤为角度球透镜光纤。

进一步地，所述镀层光纤的镀层材料为光纤拉制过程中于包层外部用且生物医用金属材料。

进一步地，所述光纤护套采用1mm玻璃纤维编织材料。

另一方面，本发明提供一种光纤导入式氧饱和度检测方法，该方法包括：

步骤1：单片机控制LED光源循环闪烁三种波长的单色光；

步骤2：所述三种波长的单色光经双凸球面透镜耦合至第一耦合器，并经第二耦合器后分为低能量光束和高能量光束；

步骤3：所述低能量光束经第二光电探测器转换为电信号，所述电信号经过第一数据处理电路传输至所述单片机；所述高能量光束经FC/APC接口传输至穿刺模块，第一光电探测器接收从所述穿刺模块中射出的光信号，并将根据所述光信号转化后的电信号经过第二数据处理电路传输至所述单片机；

步骤4：所述单片机根据所述第一数据处理电路和所述第二数据处理电路分别输出的两路电信号利用预设氧饱和度算法计算氧饱和度，并将所述氧饱和度显示在显示屏上。

进一步地，所述三种波长具体为：λ₁＝660nm，λ₂＝730nm，λ₃＝850nm。

进一步地，所述预设氧饱和度算法具体为：

步骤4.1：设定三种波长的单色光通过人体组织的透射光分别满足：

其中，分别表示波长为λ₁、λ₂、λ₃的入射光的光强，分别表示波长为λ₁、λ₂、λ₃的出射光的光强，分别表示波长为λ₁、λ₂、λ₃时的脱氧血红蛋白的吸光系数，分别表示波长为λ₁、λ₂、λ₃时的氧合血红蛋白的吸光系数，为氧合血红蛋白浓度，C_Hb为脱氧血红蛋白浓度，为入射光经过静脉管壁及皮肤组织的光程，ε_t为无血组织的吸光系数，C_t为无血组织的等效浓度；

步骤4.2：按照式(7)计算中间参数y：

步骤4.3：按照式(8)计算血液中脱氧血红蛋白与血红蛋白浓度之比C_h：

本发明的有益效果：

(1)与利用血液分析仪测量氧饱和度相比，本发明在检测人体的氧饱和度时，首先将穿刺模块插入人体血管中，同时在人体外部放置光电探测器进行光探测，并将探测到的光信号转换为电信号后传输至数据处理模块，计算得到人体的氧饱和度，如此可实现实时、连续的测量，能够大大提高检测速度，节省病人等待时间，更加有利于临床检测。

(2)与利用血液分析仪测量氧饱和度相比，本发明结构和工艺简单，容易实现，成本较低，有利于推广和应用。

(3)与指夹式血氧仪实时监测氧饱和度相比，本发明可有效克服其指端动脉氧饱和度的测量局限，实现人体多部位动、静脉氧饱和度的实时监测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的光纤导入式氧饱和度检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的数据处理模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的LED光源模块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的数据处理模块的硬件电路原理图；

图5为本发明实施例提供的穿刺模块的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的透镜光纤的结构示意图；

图7为本发明实施实例提供的穿刺中的光路示意图。

附图标记：1为穿刺针，2为留置导管，3为夹具，4为连接管，5为封闭用软管，6为夹片，7为穿刺针座，8为透镜光纤，9为镀层光纤，10为光纤护套，11为旋转密封件，12为密封塞，13为缺口，14为槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种光纤导入式氧饱和度检测装置，包括：穿刺模块、第一光电探测器、数据处理模块和显示屏；所述穿刺模块、第一光电探测器和显示屏分别通过FC/APC接口、第一同轴连接器和第二同轴连接器与所述数据处理模块连接；其中：

所述数据处理模块包括：用于发射三种波长的单色光的LED光源、双凸球面透镜、第一耦合器、第二耦合器、第二光电探测器、第一数据处理电路、第二数据处理电路和单片机；

所述LED光源连接所述单片机，所述双凸球面透镜设置在所述LED光源的前端，每种波长的单色光经所述双凸球面透镜耦合至所述第一耦合器的输入端，所述第一耦合器的输出端与所述第二耦合器的输入端连接，所述第二耦合器的输出端接至所述FC/APC接口和所述第二光电探测器的输入端，所述第二光电探测器的输出端经所述第一数据处理电路连接至所述单片机，所述单片机分别连接所述第二数据处理电路的一端和所述第二同轴连接器，所述第二数据处理电路的另一端接至所述第一同轴连接器。

具体地，如图1和图2所示，所述第一耦合器为3×1光纤耦合器，所述第二耦合器为1×2光纤耦合器。所述第一数据处理电路包括第一电流电压转换器和第一运算放大器；所述第二数据处理电路包括第二电流电压转换器和第二运算放大器；所述第二光电探测器连接所述第一电流电压转换器，所述第一电流电压转换器连接所述第一运算放大器，所述第一运算放大器连接所述单片机；所述第一同轴连接器连接所述第二电流电压转换器，所述第二电流电压转换器连接所述第二运算放大器，所述第二运算放大器连接所述单片机。

其中，所述第一光电探测器为外部探测器，采用OPT101探测器，其光谱响应范围为300～1100nm，具有极大测量面积，可以收集大量的光，便于进行高灵敏度测量。所述第二光电探测器为数据处理模块中的内部探测器，采用XPDV2150R探测器，是一种环境光传感器，其光谱响应峰值波长可达1300nm，且具有高响应度，可供高灵敏度测量。

所述LED光源采用三个独立的LED光源模块，所述三个独立的LED光源模块除了各自发出的单色光是不同的，在结构上是相同的。如图3所示，本发明实施例中采用的LED光源模块是将用于发光的LED灯与双凸球面透镜集成在一起，在LED灯的前端放置所述双凸球面透镜，LED灯发出的扩散光经双凸球面透镜的汇聚作用耦合进入单模光纤(该单模光纤连接所述第一耦合器)进行传输。在本发明实施例中，双凸球面透镜的的焦距为10mm。其中，三个独立的LED光源模块分别用于发射波长为660nm、730nm、850nm的单色光。

如图4所示，本发明实施例中的数据处理模块的硬件电路原理图，包括第一数据处理电路、第二数据处理电路、光源电路和显示电路；此外单片机配置有5V转3.3V电压转换和电源开关电路、参考电压电路、滤波电路、芯片测试接口电路与复位电路。该数据处理模块中的单片机采用C8051f120单片机。其中：

第一数据处理电路中的电流电压转换器采用电阻Rs，运算放大器采用AD626放大器，该电阻Rs的一端连接第一光电探测器OPT101的引脚1，另一端连接第一光电探测器OPT101的引脚2和AD626放大器的输入引脚1；AD626放大器的输出引脚5连接C8051f120单片机的引脚AIN0.0。

第二数据处理电路中的电流电压转换器采用电阻Rs2，运算放大器也采用AD626放大器，该电阻Rs2的一端连接第二光电探测器XPDV2150R的引脚1，另一端连接第二光电探测器XPDV2150R的引脚2和AD626放大器的输入引脚1；AD626放大器的输出引脚5连接C8051f120单片机的引脚AIN0.1。

显示电路即显示屏与单片机之间的连接电路，该显示屏采用TFT177显示屏，TFT177显示屏的引脚2至引脚6分别接C8051f120单片机的引脚P0.1至引脚P0.5。通过该显示电路显示氧饱和度。

光源电路即LED光源与单片机之间的连接电路，波长分别为660nm、730nm、850nm的光源D01、D02、D03连接至C8051F120单片机的P1.5、P1.4、P1.3引脚。

电压转换电路和参考电压电路用于通过稳压芯片，将5V转换成3.3V电压为单片机和运算放大器等芯片供电；电源开关电路用于通过自锁开关，控制整个电路的通电情况；滤波电路用于有效的防止工频干扰对探测信号的影响；芯片测试接口电路，可以支持该系统的程序调试，进行后期功能补充；复位电路用于在上电的时候可以使单片机复位，即初始化单片机工作状态。

结合图2所示，本发明实施例提供的光纤导入式氧饱和度检测装置在工作时，工作流程如下：

首先，由C8051f120单片机控制的波长为660nm、730nm、850nm的LED光源模块切换闪烁，经耦合比为1:1:1的3×1耦合器与耦合比为99:1的1×2耦合器分为能量相异的两束光(即高能量光束和低能量光束)。其中：高能量光束经1(FC/APC)接口传至穿刺模块，进行血氧浓度的探测；低能量光束经过第二光电探测器和第一数据处理电路(即依次经过第一电流电压转换器、第一运算放大器获得电压信号)后被C8051f120单片机接收并存储。

然后，第一光电探测器将探测到的光信号转换为电信号后，经2接口(即第一同轴连接器)后，依次经过第二电流电压转换器和第二运算放大器，被C8051f120单片机接收并存储。

最后，C8051f120单片机内置预设氧饱和度算法对两路探测器发送的电信号进行处理获得的静脉血氧饱和度，然后经3接口(即第二同轴连接器)于外置显示屏上进行显示。

本发明实施例中的穿刺模块包括留置针结构和与所述留置针结构相适应的光纤结构。结合图5所示，图5的左半部分分为留置针结构和光纤结构；图5的右半部分为夹片6的结构示意图。图5中所示的留置针结构为目前现有的留置针结构，包括：穿刺针1、留置导管2、夹具3、封闭器和穿刺针座7。所述穿刺针1依次穿过所述穿刺针座7、封闭器与留置导管2，并通过所述夹具3与所述留置导管2相贴合。所述封闭器包括：连接管4、封闭用软管5与夹片6；所述穿刺针1依次穿过所述封闭用软管5和所述连接管4，所述留置导管2通过所述连接管4与所述封闭用软管5连接，所述封闭用软管5通过所述夹片6固定。所述夹片6设置有缺口13和与所述缺口13的深度方向呈一夹角的槽14。在使用时，封闭用软管5从夹片下侧边的缺口13进入夹片的槽14中，将封闭用软管5夹持在槽14中使封闭用软管5封闭。由于增设封闭器，穿刺针1拔出时，封闭器封闭，防止血液回流，避免了交叉感染。在实际应用中，穿刺针1可选用国际型号为20G的留置针Y型，也可根据具体需求进行留置针规格选择。

本发明实施例所设计的与所述留置针结构相适应的所述光纤结构包括：镀层光纤9、光纤护套10、旋转密封件11和密封塞12；所述镀层光纤9的光纤端面为透镜光纤8、后端固定包覆有所述光纤护套10，所述光纤护套10固定安装在所述旋转密封件11中且所述光纤护套10的尾端穿出所述旋转密封件11；所述旋转密封件11嵌入在所述密封塞12中且所述旋转密封件11的尾端穿出所述密封塞12。

本发明实施例提供的光纤导入式氧饱和度检测装置的使用过程如下：

首先，将留置针结构插入待检测患者的血管，之后将穿刺针1拔出；然后，将与之配套的光纤结构插入留置导管2中进行光传输；最后，在人体外部利用第一光电探测器进行光探测。

具体地，镀层光纤9选取在光纤拉制过程中于包层外部用且生物医用金属材料(例如，不锈钢、钴合金、镍钛合金、钛及钛合金、镁合金和锆合金材料等)进行镀层的镀层光纤。采用镀层光纤可增加光纤的机械强度，同时保证其使用过程中的安全性，防止测量过程中因光纤断裂而形成的隐患。镀层光纤9的光纤端面为透镜光纤8，所述透镜光纤8采用角度球透镜光纤(形状如图6所示)。光纤端面为半球形倾斜端面，可使出射光束发生侧向偏移并获得聚光特性，使得光线透出皮肤，便于探测器探测。所述旋转密封件11为圆柱形，旋转密封件11可与穿刺针座7内腔紧密配合，并且可在穿刺针座7内腔中转动，以调整光纤端面位置。所述光纤护套10采用1mm玻璃纤维编织材料，不仅具有极强的抗拉，防水等性能，还可有效绝缘，防止漏电，保证测量过程中的安全性。

结合图7，图7上部为光纤插入血管的示意图，图7下部为第一光电探测器，虚线表示光路。本发明实施例提供的光纤导入式氧饱和度检测装置，使用时的实际测量过程如下：

1、扎入静脉血管：将穿刺针1的针尖依次穿过穿刺针座7、封闭用软管5、连接管4和留置导管2，所述夹具3夹持在所述封闭用软管5上，并用夹具3夹紧封闭用软管5，将穿刺针1扎入静脉血管。

2、将穿刺针1从穿刺针座7中抽出，抽出后，在夹具3的作用下，将封闭用软管5封闭。

3、打开夹具3，手持旋转密封件11将光纤依次穿过穿刺针座7、封闭用软管5、连接管4和留置导管2。

4、扭动旋转密封件11，调整透镜光纤8的端面使得出射光束的最大限度外散，再次用夹具3夹紧封闭用软管5。

5、将第一光电探测器置于透镜光纤8的端面对应位置。

6、打开数据处理模块的开关，开始进行静脉血氧饱和度的实时、连续探测。

7、探测完成后，首先打开夹具3将透镜光纤8从留置导管2中拔出，其次将留置导管2从静脉血管中拔出，完成静脉血氧饱和度的探测。

从该使用过程可知：本检测装置是可以实现氧饱和度的实时、连续探测的。

本发明实施例提供一种光纤导入式氧饱和度检测方法，包括：

S801：单片机控制LED光源循环闪烁三种波长的单色光；

S802：所述三种波长的单色光经双凸球面透镜耦合至第一耦合器，并经第二耦合器后分为低能量光束和高能量光束；

S803：所述低能量光束经第二光电探测器转换为电信号，所述电信号经过第一数据处理电路传输至所述单片机；所述高能量光束经FC/APC接口传输至穿刺模块，第一光电探测器接收从所述穿刺模块中射出的光信号，并将根据所述光信号转化后的电信号经过第二数据处理电路传输至所述单片机；

S804：所述单片机根据所述第一数据处理电路和所述第二数据处理电路分别输出的两路电信号利用预设氧饱和度算法计算氧饱和度，并将所述氧饱和度显示在显示屏上。

具体地，当强度为I_o的单色光通过浓度为C的溶液时，透射光的强度I_i符合比尔-朗伯特(Beer-Lambert)定律I_i＝I_oe^-εCL。

其中，I_O是入射光强；I_i是出射光强；C为溶液的浓度；L为溶液的厚度，即光程；ε为吸收系数，其本身只取决于吸收物质的分子特性，为常数。

因此，所述预设氧饱和度算法具体为：

S8041：设定三种波长的单色光通过人体组织的透射光分别满足：

其中，分别表示波长为λ₁、λ₂、λ₃的入射光的光强，分别表示波长为λ₁、λ₂、λ₃的出射光的光强，分别表示波长为λ₁、λ₂、λ₃时的脱氧血红蛋白的吸光系数，分别表示波长为λ₁、λ₂、λ₃时的氧合血红蛋白的吸光系数，为氧合血红蛋白浓度，C_Hb为脱氧血红蛋白浓度，为入射光经过静脉管壁及皮肤组织的光程，ε_t为无血组织的吸光系数，C_t为无血组织的等效浓度；

对公式(1)作对数处理，并设定所述三种波长具体为：λ₁＝660nm，λ₂＝730nm，λ₃＝850nm。

根据不同波长光，有

(2)-(4)得：

(3)-(4)得：S8042：由于按照式(7)计算中间参数y：

S8043：按照式(8)计算血液中脱氧血红蛋白与血红蛋白浓度之比C_h：

已知：三种波长具体为：λ₁＝660nm，λ₂＝730nm，λ₃＝850nm，则最终可得到：其中此外，已知进一步可求得：血液中氧合血红蛋白与血红蛋白浓度之比

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光纤导入式氧饱和度检测装置，其特征在于，包括：穿刺模块、第一光电探测器、数据处理模块和显示屏；所述穿刺模块、第一光电探测器和显示屏分别通过FC/APC接口、第一同轴连接器和第二同轴连接器与所述数据处理模块连接；其中：

所述数据处理模块包括：用于发射三种波长的单色光的LED光源、双凸球面透镜、第一耦合器、第二耦合器、第二光电探测器、第一数据处理电路、第二数据处理电路和单片机；

所述LED光源连接所述单片机，所述双凸球面透镜设置在所述LED光源的前端，每种波长的单色光经所述双凸球面透镜耦合至所述第一耦合器的输入端，所述第一耦合器的输出端与所述第二耦合器的输入端连接，所述第二耦合器的输出端接至所述FC/APC接口和所述第二光电探测器的输入端，所述第二光电探测器的输出端经所述第一数据处理电路连接至所述单片机，所述单片机分别连接所述第二数据处理电路的一端和所述第二同轴连接器，所述第二数据处理电路的另一端接至所述第一同轴连接器。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第一耦合器为3×1光纤耦合器，所述第二耦合器为1×2光纤耦合器。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第一数据处理电路包括第一电流电压转换器和第一运算放大器；所述第二数据处理电路包括第二电流电压转换器和第二运算放大器；

所述第二光电探测器连接所述第一电流电压转换器，所述第一电流电压转换器连接所述第一运算放大器，所述第一运算放大器连接所述单片机；

所述第一同轴连接器连接所述第二电流电压转换器，所述第二电流电压转换器连接所述第二运算放大器，所述第二运算放大器连接所述单片机。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述穿刺模块包括：留置针结构和与所述留置针结构相适应的光纤结构；所述光纤结构包括：镀层光纤(9)、光纤护套(10)、旋转密封件(11)和密封塞(12)；

所述镀层光纤(9)的光纤端面为透镜光纤(8)、后端固定包覆有所述光纤护套(10)，所述光纤护套(10)固定安装在所述旋转密封件(11)中且所述光纤护套(10)的尾端穿出所述旋转密封件(11)；所述旋转密封件(11)嵌入在所述密封塞(12)中且所述旋转密封件(11)的尾端穿出所述密封塞(12)。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述透镜光纤(8)为角度球透镜光纤。

6.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述镀层光纤(9)的镀层材料为光纤拉制过程中于包层外部用且生物医用金属材料。

7.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述光纤护套(10)采用1mm玻璃纤维编织材料。

8.一种光纤导入式氧饱和度检测方法，其特征在于，包括：

步骤1：单片机控制LED光源循环闪烁三种波长的单色光；

步骤2：所述三种波长的单色光经双凸球面透镜耦合至第一耦合器，并经第二耦合器后分为低能量光束和高能量光束；

步骤3：所述低能量光束经第二光电探测器转换为电信号，所述电信号经过第一数据处理电路传输至所述单片机；所述高能量光束经FC/APC接口传输至穿刺模块，第一光电探测器接收从所述穿刺模块中射出的光信号，并将根据所述光信号转化后的电信号经过第二数据处理电路传输至所述单片机；

步骤4：所述单片机根据所述第一数据处理电路和所述第二数据处理电路分别输出的两路电信号利用预设氧饱和度算法计算氧饱和度，并将所述氧饱和度显示在显示屏上。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述三种波长具体为：λ₁＝660nm，λ₂＝730nm，λ₃＝850nm。

10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述预设氧饱和度算法具体为：

步骤4.1：设定三种波长的单色光通过人体组织的透射光分别满足：

其中，分别表示波长为λ₁、λ₂、λ₃的入射光的光强，分别表示波长为λ₁、λ₂、λ₃的出射光的光强，分别表示波长为λ₁、λ₂、λ₃时的脱氧血红蛋白的吸光系数，分别表示波长为λ₁、λ₂、λ₃时的氧合血红蛋白的吸光系数，为氧合血红蛋白浓度，C_Hb为脱氧血红蛋白浓度，为入射光经过静脉管壁及皮肤组织的光程，ε_t为无血组织的吸光系数，C_t为无血组织的等效浓度；

步骤4.2：按照式(7)计算中间参数y：

步骤4.3：按照式(8)计算血液中脱氧血红蛋白与血红蛋白浓度之比C_h：