然而，就是這樣一個(gè)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(wǎng)絡(luò)上被人們提及。

每當(dāng)我們想要介紹某一位科學(xué)家生平的時(shí)候，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)，他們雖然著作等身、科研碩果累累，但是網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于他們?nèi)粘５母鞣N報(bào)道卻很少。即使這樣，我們?nèi)阅軓倪@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(xué)上，許多臨床疾病會(huì)造成患者氧氣供給的缺乏，甚至導(dǎo)致病人因手術(shù)時(shí)缺氧而死亡，因此，動(dòng)脈血氧濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在臨床救護(hù)中非常重要。

傳統(tǒng)的血氧飽和度測(cè)量方法是先進(jìn)行人體采血（一般采橈動(dòng)脈和股動(dòng)脈的動(dòng)脈血），再利用血?dú)夥治鰞x分析并測(cè)出血氧飽和度。然而，這種反復(fù)抽血容易導(dǎo)致病人的假性動(dòng)脈瘤，也會(huì)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(jié)果，不能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而這種延遲可能是致命的，因?yàn)榈脱鯐?huì)在5分鐘內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重的腦損傷。因此，當(dāng)時(shí)的許多醫(yī)務(wù)工作者希望能為麻醉患者充分供氧并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其血氧含量，對(duì)他們而言，1936年是標(biāo)志性的一年。

這一年，神經(jīng)病理學(xué)家西里爾·庫(kù)維爾（Cyril Courville）在醫(yī)學(xué)雜志上發(fā)表了他的里程碑式論文：《氧化亞氮麻醉導(dǎo)致的窒息》 （Asphyxia as a Consequence of Nitrous Oxide Anesthesia），指出了臨床麻醉的風(fēng)險(xiǎn)；同年，紐約麻醉師擴(kuò)大并變身為美國(guó)麻醉師學(xué)會(huì)（American Society of Anesthetists，ASA）。

作為麻醉醫(yī)師的教育性組織和學(xué)術(shù)團(tuán)體，ASA致力于麻醉安全，旨在提高、維護(hù)臨床麻醉的醫(yī)療實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)病人的麻醉監(jiān)測(cè)等。80年后，ASA慈善基金會(huì)支持Lifebox計(jì)劃，該計(jì)劃在全球范圍內(nèi)為“資源貧乏的國(guó)家”提供脈搏血氧儀，以實(shí)現(xiàn)更安全的麻醉。

也就是在這一年，一個(gè)傳奇的小男孩降生于日本西海岸新潟縣的一個(gè)普通家庭：他的父親是一位數(shù)學(xué)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(xué)工程師和現(xiàn)代血氧測(cè)量技術(shù)之父青柳卓雄。自青柳卓雄的脈搏血氧儀問世后，麻醉手術(shù)中血氧飽和度測(cè)量的一切問題都迎刃而解了。手術(shù)時(shí)，只需將測(cè)量?jī)x套在患者的手指上，便可連續(xù)無創(chuàng)地進(jìn)行人體血氧飽和度的測(cè)量。

在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)的一位名叫Glenn Allen Millikan的年輕生理學(xué)家開發(fā)了一種耳部血氧計(jì)，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(shè)備監(jiān)測(cè)結(jié)果并不精準(zhǔn)。

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

當(dāng)年輕的青柳卓雄就職于Nihon Kohden之時(shí)，已有能監(jiān)測(cè)人體血氧含量的早期設(shè)備問世，但這些設(shè)備體積笨重，讀數(shù)也不夠精準(zhǔn)。青柳卓雄便開始尋找一種更為輕便和準(zhǔn)確，無需抽血便能檢測(cè)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(shí)期的耳部血氧計(jì)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(dān)血液中氧氣輸送功能的血紅蛋白與氧氣結(jié)合時(shí)吸收光線的方式不同，而這一設(shè)備正是利用了這一點(diǎn)，使用兩種不同波長(zhǎng)的光（紅色光和紅外光）來測(cè)量飛行員的血氧含量。

受這個(gè)方法的啟發(fā)，3年后，這個(gè)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(jìn)行人血氧含量測(cè)定的血氧儀，當(dāng)時(shí)，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(nèi)）來測(cè)量人體心臟泵血量時(shí)，青柳卓雄發(fā)現(xiàn)人體血液流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種干擾染料稀釋曲線的“噪音”，這種噪音中攜帶著動(dòng)脈血液氧合的重要信息。他利用創(chuàng)新技術(shù)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(zhǎng)的光信號(hào)進(jìn)行脈搏血氧測(cè)定的方法。

1974年4月26日，青柳卓雄向日本醫(yī)學(xué)電子與生物邏輯工程學(xué)會(huì)（MEBE）報(bào)告了他的脈搏血氧測(cè)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(gè)脈搏血氧計(jì)原型，1974年他們的公司提交了一份專利申請(qǐng)，將兩人列為發(fā)明人。5年后，這項(xiàng)發(fā)明被授予專利。

1975年，第一個(gè)利用青柳卓雄的方法做的商用脈搏血氧計(jì)面世。這款血氧儀由一個(gè)包含發(fā)光裝置的探針和兩個(gè)光電探測(cè)器組成，可以由兩個(gè)波長(zhǎng)的光通過耳垂到達(dá)光電探測(cè)器，根據(jù)動(dòng)脈血的脈動(dòng)來測(cè)量每個(gè)波長(zhǎng)的吸光度變化。該設(shè)備能夠快速、無創(chuàng)地評(píng)估患者的氧合，使臨床醫(yī)生能更早地發(fā)現(xiàn)血流動(dòng)力學(xué)和呼吸的異常情況，避免患者受到傷害，并實(shí)時(shí)評(píng)估臨床干預(yù)的效果。

此后，青柳卓雄又繼續(xù)推動(dòng)氧氣監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，刺激了世界各地的血氧儀設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新。他的原理和發(fā)明在1978年左右被相關(guān)醫(yī)療器械公司采用，加以改進(jìn)后生產(chǎn)出了商用血氧儀并在市場(chǎng)上成功銷售。1986年，美國(guó)麻醉醫(yī)師學(xué)會(huì)建議將脈搏血氧儀用于監(jiān)測(cè)接受麻醉的病人。從那時(shí)起直到今天，血氧儀的體積越來越小，技術(shù)越來越成熟，更重要的是，成本也越來越低，這使得它走進(jìn)全世界的病房和手術(shù)室，也走進(jìn)我們每一個(gè)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(rèn)可。這項(xiàng)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(shù)狀態(tài)的病人。在醫(yī)療技術(shù)發(fā)達(dá)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(cè)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(zhǎng)660 nm的紅光和940 nm的近紅外光作為射入光源，測(cè)定通過組織床的光傳導(dǎo)強(qiáng)度，來計(jì)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(dòng)脈血的血氧飽和度≥98%，大于95％的氧飽和度被認(rèn)為是正常讀數(shù)，90%以下被認(rèn)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(xué)界視為病人的四種主要生命體征，但直到上世紀(jì)80年代末，青柳卓雄開創(chuàng)的脈搏血氧測(cè)定技術(shù)開始被廣泛接受之后，血氧飽和度才有了實(shí)時(shí)檢測(cè)的可能，從而被醫(yī)學(xué)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(guān)鍵指標(biāo)。

據(jù)報(bào)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(cè)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(shí)發(fā)現(xiàn)。如今，血氧飽和度測(cè)量幾乎涵蓋了醫(yī)學(xué)實(shí)踐的所有領(lǐng)域，也成了當(dāng)今全身麻醉病人的“標(biāo)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(cè)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(jì)70年代早期血氧測(cè)量技術(shù)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(rèn)可脈搏血氧飽和度測(cè)定法是手術(shù)期間最重要的檢測(cè)指標(biāo)之一。自那時(shí)起，世衛(wèi)組織啟動(dòng)了“全球脈搏血氧飽和度項(xiàng)目”，以確保每位接受手術(shù)的患者均接受脈搏血氧飽和度監(jiān)測(cè)。

2015年，美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）授予青柳卓雄醫(yī)療技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)?wù)?，并宣布他的研究已?dǎo)致“麻醉死亡率降低了四倍”。每年，這項(xiàng)殊榮都會(huì)授予在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)療保健技術(shù)領(lǐng)域做出杰出貢獻(xiàn)或創(chuàng)新的個(gè)人和團(tuán)隊(duì)。青柳卓雄因?qū)γ}搏血氧儀的開拓性貢獻(xiàn)而獲此殊榮，他是首位榮獲該獎(jiǎng)項(xiàng)的日本人。