血氧仪的原理:把光运用到极致
通常情况下,如果我们要分析有关血液的某些信息,我们需要通过各种不愉快的方式获取血液样本。但是,如果我们想要知道血氧情况,我们只需要将手指伸进仪器中,它就会立即告诉我们心率和血氧饱和度,而且这完全是一种无创的方式。那么,血氧仪是如何做到的呢? 如果你仔细看血氧仪放手指的地方,你会发现一个闪烁的LED灯,而在LED灯的对面是光电二极管。我们的手指就放在LED灯和光电二极管之间,血氧仪会向手指发光,然后被另一边的光电二极管所接收,并转化为电信号。 用一般来的话来说,这意味着它投射出来的颜色会改变。虽然肉眼不能分辨这些改变,但仪器能分辨。并且如果使用两种不同波长的光来进行测量,我们会发现差异就变得更加明显。所以,实际上血氧仪有两个LED灯,有一个发出红色的光,另一个发出我们看不见的红外线。并且它们俩不是稳定发光,而是轮流闪烁,然后通过分析另一侧光电二极管接收到的光信号,我们就可以准确判断出血氧饱和度。 如上图所示,这是含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的吸收光谱。横坐标代表的是光的波长,纵坐标代表的是摩尔吸光系数,也就是对光的吸收能力。红色线代表的是含氧血红蛋白,而蓝色线代表脱氧血红蛋白。我们可以看到,在最左侧红光的区域,含氧血红蛋白吸收这种波长的能力比脱氧血红蛋白弱。但随着波长的增长,到了最右侧红外线时,情况发生了翻转,含氧血红蛋白实际上吸收的光比脱氧血红蛋白多一点。 但是我们应该知道,这些设备都不是完美的。在某些情况下,他们可能会给出错误的读数,比如一氧化碳中毒的情况。对于血氧仪来说,携带一氧化碳的血红蛋白与携带氧气的血红蛋白相同。 |
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我们只发现了一半的物理
它是物质粒子和携带力的粒子通过一种新的对称性连接的想法。它可以为难以捉摸的暗物质粒子提供完美的候选者。为什么对称性在我们寻找万物理论的过程中很重要?宇宙是否偏爱物质而不是允许相互作用的力?似乎费米子和玻色子之间的基本对称性也应该存在。所以他们用超对称来描述物质和力之间的对称性。物理学家就已经开始注意到标准模型的一些问题。一是它可以解决希格斯玻色子的低质量问题。
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混沌及其控制:太阳系以及天气预报
混沌无处不在,例如太阳系是混沌的。虽然在一些图像中,太阳系看起来是有史以来最有序的事物,但我们知道它在几百万年后是不稳定。在那之后,一些行星会自发地脱离其轨道。事实上,混沌最初也是通过研究太阳系被发现的。1887年,瑞典国王悬赏了一个问题:太阳系是稳定的吗?亨利