Первый пульсоксиметр был разработан Милликеном в 1940-х годах. Он отслеживает соотношение кислорода,-переносящего гемоглобин, и кислорода-истощающего гемоглобин в артериях. Типичный пульсоксиметр имеет два светоизлучающих-диода (светодиода). Эти светодиоды направлены на область тела пациента, -обычно на кончик пальца или мочку уха. Один диод излучает луч света с длиной волны 660 нанометров, а другой — с длиной волны 905, 910 или 940 нанометров. Гемоглобин,-переносящий кислород, поглощает эти две длины волн совершенно иначе, чем гемоглобин,-истощающий кислород. Используя это свойство, можно рассчитать соотношение двух типов гемоглобина. Тест обычно не требует взятия крови у пациента.
Типичный пульсоксиметр также может отображать пульс пациента. Согласно закону Бера-Ламберта, соотношение R/IR должно иметь линейную зависимость от насыщения артериальной крови кислородом (SaO2). Однако поскольку биологические ткани представляют собой сложные оптические системы с сильным рассеянием, слабым поглощением и анизотропией, они не полностью соответствуют классическому закону Бера-Ламберта. Это затрудняет создание математической модели, выражающей взаимосвязь между относительным изменением поглощения красного и инфракрасного света (значение R/IR) и насыщением артериальной крови кислородом (SaO2). Соответствие между R/IR и SaO2 можно определить только экспериментально, т.е. с помощью калибровочных кривых. Большинство производителей пульсоксиметров получают эмпирические калибровочные кривые экспериментальными методами для выполнения предварительной-калибровки перед отправкой продукта.
