然而，就是這樣一個惠及全球人民的工具，它的發(fā)明者卻鮮為人知，直到上月他在東京去世，他的名字才在網絡上被人們提及。

每當我們想要介紹某一位科學家生平的時候，往往會發(fā)現(xiàn)，他們雖然著作等身、科研碩果累累，但是網絡上關于他們日常的各種報道卻很少。即使這樣，我們仍能從這些為數(shù)不多的圖文資料中窺見他們非凡的一生和偉大的靈魂。

在醫(yī)學上，許多臨床疾病會造成患者氧氣供給的缺乏，甚至導致病人因手術時缺氧而死亡，因此，動脈血氧濃度的實時監(jiān)測在臨床救護中非常重要。

傳統(tǒng)的血氧飽和度測量方法是先進行人體采血（一般采橈動脈和股動脈的動脈血），再利用血氣分析儀分析并測出血氧飽和度。然而，這種反復抽血容易導致病人的假性動脈瘤，也會帶來許多不必要的痛苦。最大的麻煩是，這種方法通常至少需要20-30分鐘才能獲得結果，不能進行實時監(jiān)測，而這種延遲可能是致命的，因為低氧會在5分鐘內發(fā)生嚴重的腦損傷。因此，當時的許多醫(yī)務工作者希望能為麻醉患者充分供氧并實時監(jiān)測其血氧含量，對他們而言，1936年是標志性的一年。

這一年，神經病理學家西里爾·庫維爾（Cyril Courville）在醫(yī)學雜志上發(fā)表了他的里程碑式論文：《氧化亞氮麻醉導致的窒息》 （Asphyxia as a Consequence of Nitrous Oxide Anesthesia），指出了臨床麻醉的風險；同年，紐約麻醉師擴大并變身為美國麻醉師學會（American Society of Anesthetists，ASA）。

作為麻醉醫(yī)師的教育性組織和學術團體，ASA致力于麻醉安全，旨在提高、維護臨床麻醉的醫(yī)療實踐標準，加強對病人的麻醉監(jiān)測等。80年后，ASA慈善基金會支持Lifebox計劃，該計劃在全球范圍內為“資源貧乏的國家”提供脈搏血氧儀，以實現(xiàn)更安全的麻醉。

也就是在這一年，一個傳奇的小男孩降生于日本西海岸新潟縣的一個普通家庭：他的父親是一位數(shù)學老師，母親是一位家庭主婦。他便是日后優(yōu)秀的生物醫(yī)學工程師和現(xiàn)代血氧測量技術之父青柳卓雄。自青柳卓雄的脈搏血氧儀問世后，麻醉手術中血氧飽和度測量的一切問題都迎刃而解了。手術時，只需將測量儀套在患者的手指上，便可連續(xù)無創(chuàng)地進行人體血氧飽和度的測量。

在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國的一位名叫Glenn Allen Millikan的年輕生理學家開發(fā)了一種耳部血氧計，用于監(jiān)控軍事飛行員的缺氧狀況。然而，這種固定在耳朵上的設備監(jiān)測結果并不精準。

1958年，22歲的青柳卓雄從新潟大學工學部電氣工學專業(yè)畢業(yè)后進入京都的一家科學儀器公司工作。1971年，他轉入日本一家名為Nihon Kohden的醫(yī)療設備公司，開始從事醫(yī)療器械的開發(fā)工作。

當年輕的青柳卓雄就職于Nihon Kohden之時，已有能監(jiān)測人體血氧含量的早期設備問世，但這些設備體積笨重，讀數(shù)也不夠精準。青柳卓雄便開始尋找一種更為輕便和準確，無需抽血便能檢測出人體的血氧飽和度的方法。

開始從事脈搏血氧儀的研究工作之初，二戰(zhàn)時期的耳部血氧計便引起了青柳卓雄的注意，他開始研究這一儀器背后的秘密：承擔血液中氧氣輸送功能的血紅蛋白與氧氣結合時吸收光線的方式不同，而這一設備正是利用了這一點，使用兩種不同波長的光（紅色光和紅外光）來測量飛行員的血氧含量。

受這個方法的啟發(fā)，3年后，這個日本青年便研究出了不需要采血、只需將光線照射到指尖血管便可進行人血氧含量測定的血氧儀，當時，他38歲。

1972年，在研究以染料稀釋法（即將無毒的染料作為指示劑注入患者體內）來測量人體心臟泵血量時，青柳卓雄發(fā)現(xiàn)人體血液流動時會產生一種干擾染料稀釋曲線的“噪音”，這種噪音中攜帶著動脈血液氧合的重要信息。他利用創(chuàng)新技術消除了這種噪音，從而可以清晰讀取氧氣含量。這使他發(fā)現(xiàn)了利用兩種不同波長的光信號進行脈搏血氧測定的方法。

1974年4月26日，青柳卓雄向日本醫(yī)學電子與生物邏輯工程學會（MEBE）報告了他的脈搏血氧測定法，并與合作者，也是同事的木井一夫（Michio Kishi）一起創(chuàng)建了一個脈搏血氧計原型，1974年他們的公司提交了一份專利申請，將兩人列為發(fā)明人。5年后，這項發(fā)明被授予專利。

1975年，第一個利用青柳卓雄的方法做的商用脈搏血氧計面世。這款血氧儀由一個包含發(fā)光裝置的探針和兩個光電探測器組成，可以由兩個波長的光通過耳垂到達光電探測器，根據動脈血的脈動來測量每個波長的吸光度變化。該設備能夠快速、無創(chuàng)地評估患者的氧合，使臨床醫(yī)生能更早地發(fā)現(xiàn)血流動力學和呼吸的異常情況，避免患者受到傷害，并實時評估臨床干預的效果。

此后，青柳卓雄又繼續(xù)推動氧氣監(jiān)測技術的發(fā)展，刺激了世界各地的血氧儀設備技術創(chuàng)新。他的原理和發(fā)明在1978年左右被相關醫(yī)療器械公司采用，加以改進后生產出了商用血氧儀并在市場上成功銷售。1986年，美國麻醉醫(yī)師學會建議將脈搏血氧儀用于監(jiān)測接受麻醉的病人。從那時起直到今天，血氧儀的體積越來越小，技術越來越成熟，更重要的是，成本也越來越低，這使得它走進全世界的病房和手術室，也走進我們每一個普通人的家中。

近年來，青柳卓雄的發(fā)明越來越受到人們的認可。這項發(fā)明得到了世界衛(wèi)生組織的大力支持，尤其適用于處于麻醉手術狀態(tài)的病人。在醫(yī)療技術發(fā)達的今天，許多公司都在出售血氧儀，形態(tài)多樣，功能齊備，但所有的脈搏血氧儀，都是基于青柳卓雄最初的脈搏血氧測定原理。

現(xiàn)代脈搏血氧儀 （圖源：pixabay）
脈搏血氧儀的工作原理：使用波長660 nm的紅光和940 nm的近紅外光作為射入光源，測定通過組織床的光傳導強度，來計算血紅蛋白濃度及血氧飽和度（SpO2），儀器即可顯示人體血氧飽和度。一般情況下，正常人體動脈血的血氧飽和度≥98%，大于95％的氧飽和度被認為是正常讀數(shù)，90%以下被認為是供氧不足。

多年來，體溫、脈搏、呼吸頻率和血壓一直被醫(yī)學界視為病人的四種主要生命體征，但直到上世紀80年代末，青柳卓雄開創(chuàng)的脈搏血氧測定技術開始被廣泛接受之后，血氧飽和度才有了實時檢測的可能，從而被醫(yī)學界納入了病人的“第五生命體征”——這是氧氣是否從肺和心臟輸送到病人身體其他部位的關鍵指標。

據報道，脈搏血氧儀發(fā)明前，全世界每年都有2000-10000名病人因未曾檢測到的低氧血癥而死亡。在脈搏血氧儀發(fā)明后，諸如重癥肺炎、呼吸衰竭、急性哮喘等危及生命的情況便可以及時發(fā)現(xiàn)。如今，血氧飽和度測量幾乎涵蓋了醫(yī)學實踐的所有領域，也成了當今全身麻醉病人的“標配”。

不僅如此，許多慢性病患者也可以使用脈搏血氧儀在家里監(jiān)測自己的血氧含量，從而更好地了解自己的身體狀況。而這種便利，在20世紀70年代早期血氧測量技術發(fā)明之前的幾十年里，是無法想象的。

2007年，世界衛(wèi)生組織（WHO）認可脈搏血氧飽和度測定法是手術期間最重要的檢測指標之一。自那時起，世衛(wèi)組織啟動了“全球脈搏血氧飽和度項目”，以確保每位接受手術的患者均接受脈搏血氧飽和度監(jiān)測。

2015年，美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）授予青柳卓雄醫(yī)療技術創(chuàng)新獎章，并宣布他的研究已導致“麻醉死亡率降低了四倍”。每年，這項殊榮都會授予在醫(yī)學、生物學和醫(yī)療保健技術領域做出杰出貢獻或創(chuàng)新的個人和團隊。青柳卓雄因對脈搏血氧儀的開拓性貢獻而獲此殊榮，他是首位榮獲該獎項的日本人。