本文来自公众号：把科学带回家（ID：steamforkids），作者：比邻星，题图来自：视觉中国

上周苹果的云端发布会看了吗？它带着新产品开始了“表”演，款款而来。掐指一算，你的感想很可能包括但不限于——

“害，没有新手机啊。”

“蓝色的iPad真好看。”

“Watch的表带真不错。”

“信用卡能提额吗……”

身为资深果粉的小编，其实也是这样的发言。不过，Apple Watch背后的那几个发光小点，以及与之相配套的血氧饱和度监测功能，成功引起了我的兴趣。知乎网友坦言：

所以血氧饱和度到底是怎么测出来的？它对我们重要吗？

要想搞清楚测试原理，还要从一个简单的事实说起，众所周知，我们的血液是红色的。

这是因为血液的红细胞中含有血红蛋白。血红蛋白背着氧气在身体里跑来跑去，运到目的地再卸货。于是，我们的血液中有两种状态的红细胞，一种是带着氧气的氧化态，另一种是已经完成卸货的还原态。细胞呼吸都需要氧气，所以肯定是氧化态越多越健康。

红细胞酱的小推车里堆着氧气 

图源 | 《工作细胞》 

有趣的是，氧化态的血红蛋白和还原态的血红蛋白在吸收色光这件事上有明显的喜好差异。氧化态的更喜欢吸收波长在940nm左右的红外线，对于红光（660nm）兴趣不大，因此当阳光照向血液时，氧化态的血红蛋白吸收了其他色光，剩下的红光要么从间隙穿透，要么直接反射，人眼接收到了红光信号，因此看到了红色的血液。相比之下，还原态的血红蛋白对660nm红色光的吸收能力更强，却不太喜欢吸收红外线。

这是一个血红蛋白，

中间一跳一跳的蓝色分子就是氧气。

一个医学常识是，如果你身体有伤口，流出的血是咕咚咕咚的有力的鲜红色血液，那么伤到的是动脉。相反，假如缓缓淌出的是暗红色的血液，伤到的则是静脉。这就是因为静脉血中还原态的血红蛋白比较多，吸收了一些红光，所以色号就从迪奥999变成了深邃姨妈红。

这个生理规律，正是脉搏血氧仪的原理。先说传统的指夹式，它采用透视式监控。仪器发出红色光和红外光，从手指的上端向下照，色光穿过手指到达下端的光感受器，仪器分析其中的色光成分。根据接收到红外光和红色光的比例，就可以计算出含氧红细胞的比例。接收到的红外线信号越弱，说明含氧量越高。

光的路线为从指甲盖到指肚子

我们再看看手腕上的Apple Watch（不，我没有），如果按照这个原理，应该是表盘背面发光，穿过手腕以后，表带上还有个光感受器来接收信号。但是并没有，Watch采用的是反射式监测。光感受器也在表盘背面。它安装了一组光电二极管，这是一种光敏元件，对不同色光的灵敏度不同。

这就是新款Apple Watch表盘背面，

既有发光的LED，也有光敏接收装置。

发出的红光和红外线照向血细胞，除了一部分穿透的，还有一部分反射回来的。光电二极管捕获的就是反射的这部分。随后同样根据色光的组成来得出血氧饱和度的值。所以它测试所需要的时间会稍微久一些，反射式需要15秒，透视式仅需3秒左右。

下一个问题就是，血氧饱和度能说明什么？

它是反映心肺功能的一个指标，但对正常人而言，并不需要每天监测自己的血氧饱和度。血氧饱和度的正常指标为95%~100%，低于95%的被称为低血氧症。一些疾病会造成类似症状：哮喘、心脏病、过敏反应或者慢性阻塞性肺疾病（COPD）。血氧浓度低时，身体会有明显的胸闷、气短、头痛、胸痛等症状。所以，有监测需求的一般是有慢性心血管疾病或肺部疾病的患者，或者是出现上述症状的正常人。

不过，还有个领域的人在用另一种方式关注血氧指标，听起来似乎没什么联系——脑科学研究者。他们用到的倒不是脉搏测氧仪，是它：

红色区域表示比较活跃的脑区

氧化态和还原态的血红蛋白，除了吸收色光的性质不同，在磁场中的表现也差异很大。携带氧气的红细胞具有反磁性，也就是在强磁场环境中能被微弱磁化，产生对磁场的排斥。相反，未携带氧气的红细胞具有顺磁性，即被微弱磁化后产生对磁场的吸引。利用这个原理，发展出了一项如今在脑科学领域应用甚广的技术——功能性磁共振成像（fMRI）。

当你开完头脑风暴大会，或者完成了一场大考，可能很快会饥肠辘辘。明明坐在那里一动不动，能量都耗在哪儿了？大脑。我们在思考的时候需要大量能量，因此神经元比较活跃的脑区，会有大量红细胞装着氧气奔涌而去。功能性磁共振检测时，人的头部处于强磁场环境，当大脑中某个区域活跃度较高时，就会显示出高血氧量的磁场特性。

这样你就可以直接地看到一个人在说话的时候、哭泣的时候、看电影的时候都激活了哪些脑区，借此帮助脑科学研究者绘制出大脑地图。当然，这样的测量方式并不会很精准，它只是个大概区域，但无法精确到具体的神经元。

倒也不需要手表发出的警告，你开会时因为脑缺氧而流露出的呆滞眼神，足以向领导证明一切。

所以说……许多人对Apple Watch Series 6的新功能依然持观望态度，毕竟说不好它在日常生活中的利用率有多高。但它的确体现了健康监测类可穿戴设备的热度趋势，且给小编提供了一期科普选题（划掉）。

本文来自公众号：把科学带回家（ID：steamforkids），作者：比邻星