オキシメーターとは何か、パルスオキシメーターの選び方!

パルスオキシメーター ハンドヘルスケア
目次

オキシメーター

血液中の酸素飽和度を測定する機器

オキシメーターの主な測定指標は、脈拍数再硬度、頭部酸素飽和度、灌流指数(PI)です。酸素飽和度(SpO2と略す)は、臨床医学における重要な基礎データの一つです。酸素飽和度とは、全血液量に占める結合O2量の割合のことです。

パルスオキシメーター ハンドヘルスケア
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目 次

1測定指標
脈拍数
血中酸素飽和度
灌流指標PI
2動作原理
飽和度の表現
サチュレーション低下の原因
試験結果の評価
3フィンガークリップオキシメーター
4適用可能な人
5主要コンポーネント

測定指標

オキシメーターの主な測定項目は、脈拍数、酸素飽和度、灌流指数(PI)です。

脈拍数

脈拍とは、表在性動脈の脈動のことです。 普通の人の脈拍と心拍は同じです。
心拍数とは、心臓が拍動する頻度のことです。 平均的な人の場合、1分間に60~90回の拍動があります。 しかし、人は運動したときやストレスを感じたときなどに心拍数が速くなることがあります。
脈拍数とは、1分間の脈拍数のことです。
通常、脈拍数と心拍数は同じです。 心房細動や前駆陣痛が頻繁に起こると、脈拍数が心拍数よりも少なくなります。

酸素飽和度

酸素飽和度(略してSO2)は、臨床医学において最も重要な基礎データの一つである。
体内で消費される酸素の主な供給源はヘモグロビンである(正常な血液中には、オキシヘモグロビン(HbO2)、還元ヘモグロビン(Hb)、カルボキシヘモグロビン(CoHb)、メタヘモグロビン(MetHb)の4種類のヘモグロビンが存在する)。 (これらのうち、酸素と可逆的に結合するものが還元型ヘモグロビン、酸素と結合しないものがカルボキシヘモグロビンとメタヘモグロビンです)。) 酸素が運ばれてきた。 血液中の酸素含有量は、通常、血液中の酸素化ヘモグロビンの量と呼ばれ、血液中の酸素含有量の変化を表すには、酸素飽和度という物理量が用いられます。
酸素飽和度とは、利用可能な結合O2の総量に対する結合O2の血液総量の割合のことです。
正常なヒトの動脈血の酸素飽和度は98%、静脈血の酸素飽和度は75%である。
体内の酸素状態の重要な指標であり、一般的に酸素飽和度の正常値は94%以上であることが望ましいとされており、94%以下では酸素供給不足と考えられています。

ドクター・ヒポポタマス・ドクターオキシメーター
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灌注指数 PI

通常PIは、被検肢の灌流状態を反映し、機械の検出精度を示すパラメータ指標として用いられる。つまり、低灌流、弱灌流の状態でも検出が可能である。
また、PIの表示により、被検者自身の四肢の状態の問題点、すなわち低灌流時に、心臓疾患やショックなどの被検者自身の原因があるかどうかを示すとともに、寒冷地や末梢循環不良などの外的要因やその他の原因があるかどうかを反映させて、上記の状況を判断することができます
PIとはPerfusion Index(血流指数)のことで、脈動性血流、つまり血液を灌流する能力を反映しています。拍動性血流が多いほど、拍動性分率は大きくなり、PIの値も大きくなります。したがって、測定部位(皮膚、爪、骨などの影響)と患者自身の灌流(動脈血の流れ)の両方がPI値に影響する。また、交感神経は心拍数や動脈血流に影響を与えるため(脈拍動脈血流に影響を与える)、身体の神経調節系や精神状態も間接的にPI値に影響を与えます。そのため、麻酔の状態によってPI値は異なります。

動作原理

最初のオキシメーターの一つは、1940年代にMillikanによって開発されました。 動脈内の酸素を運ぶヘモグロビンと酸素を運ばないヘモグロビンの比率をモニターします。 一般的なオキシメーターは、2つの発光ダイオードを備えています。 2つのLEDは、患者の測定部位(通常は指先や耳たぶ)に向けて照射されます。 一方のダイオードは波長660nmの光を発し、他方のダイオードは905、910、940nmの光を発します。 この2つの波長の酸素化ヘモグロビンによる吸収は、非酸素化ヘモグロビンのそれとは大きく異なる。 この性質を利用して、2つのヘモグロビンの比率を算出することができます。 通常は、患者さんから血液を採取する必要はありません。 通常のオキシメーターは、患者の脈拍を表示することもできます。 ビール・ランバートの法則によれば、比R/IRは動脈血酸素飽和度(SaO2)の関数として線形になるはずですが、生体組織は強い散乱、弱い吸収、異方性を持つ複雑な光学系であるため[2~4]、古典的なビール・ランバートの法則には完全には合致せず、赤と赤外光の吸光率の測定値には相対的な変化が表現されています (R/IR値)と動脈血酸素飽和度(SaO2)との関係は、数学的にモデル化することが困難です。 R/IRとSaO2の対応関係は、実験的手法、すなわち検量線によってのみ決定されます。 ほとんどのパルスオキシメータメーカーは、実験的な方法で経験的な校正曲線を得て、工場出荷前に製品の予備校正を完了させている。

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飽和表現

機能的飽和:(ファンクショナル・サチュレーション
SO2=オキシヘモグロビン/(オキシヘモグロビン+還元ヘモグロビン)
ナチュラルサチュレーション:(フラクショナルサチュレーション
SO2 = オキシヘモグロビン/(オキシヘモグロビン+還元ヘモグロビン+カルボキシヘモグロビン+メタヘモグロビン)
機能飽和度は、主に血液中の酸素濃度の変化を反映するために臨床的に使用されます。

サチュレーション低下の原因

呼吸器系および循環器系の疾患、麻酔による体の自動調節機能の狂い、大きな外科的外傷、他の治療や検査による損傷
リーズ症状:頭痛、めまい、脱力感、嘔吐、重症の場合は命に関わることもあります。

テスト結果の評価

医学的には、血中酸素濃度が95以上であれば正常とされ、脈拍数が60~100回/分であれば正常とされています。 上記の2つの指標に当てはまらない場合は、異なるタイミングで2~3回検査を行い、2~3日検査を続けてみて、それでも数値が基準に満たない場合は、病院で詳しい診断を受けることをお勧めします。

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パルスオキシメーター

赤色LED(660nm)と赤外線LED(910nm)を順に駆動することで、ヘモグロビンが酸素分子を持たない還元型ヘモグロビンの受光管センシングカーブを青線で示している。 赤い線は、酸素分子を持つヘモグロビンが存在するときのオキシヘモグロビン感知曲線に対する受信管を示しており、グラフからは、660nmの赤色光の吸収が弱く、910nmの赤外光の吸収が強いことがわかる。 ヘモグロビン測定では、還元ヘモグロビンと酸素化ヘモグロビン、2種類の光の異なる波長での吸収の差を検出して測定データを得ることが、血液中の酸素飽和度を測定するための最も基本的なデータとなります。 人間のヘモグロビンには、還元型ヘモグロビンとオキシヘモグロビン(カルボキシヘモグロビンとも呼ばれる)以外にも、他のヘモグロビンが存在するため、より多くの波長を使用した方が精度の高い測定が可能になるというのが主な理由です。

適用グループ

血管系疾患のある方(冠状動脈性心臓病。 高血圧症。 血中脂質が高いこと。 脳内血栓症 ……..)
血管の内腔に脂質が沈着し、血流が悪くなること。 心血管疾患の方は、血液の粘性が高く、冠動脈硬化と相まって血管の内腔が狭くなっているため、血液の供給が悪く、酸素が供給されにくい状態になっています。 体は毎日「酸素不足」に陥っています。 心臓は慢性的かつ軽度の酸素不足に陥っています。 脳などの酸素を必要とする器官は、徐々に機能が低下していきます。 重度の低酸素症になると、「心臓発作」や「脳梗塞」を引き起こし、タイムリーな緊急酸素供給がなければ、突然死が起こります。 そのため、心血管や脳血管に問題がある人は、永久的にパルスオキシメトリで血中酸素濃度をチェックし、低酸素症のリスクを防ぎ、最初に酸素を供給することで、発作の可能性を大幅に減らすことができるのです。
呼吸器系の疾患(喘息)をお持ちの方。 気管支炎。 慢性的な老後。 肺性心疾患、慢性閉塞性肺疾患 。。。。。。)
呼吸困難は吸入酸素量の制限につながる 呼吸器系の患者さんの血中酸素検査は実に重要です。というのも、一方では呼吸困難は酸素の取り込み不足につながり、他方では喘息が持続することで小さな枝葉の器官がふさがれてガス交換が困難になり、低酸素状態に陥って心肺機能が低下するからです。 程度の差こそあれ、脳や腎臓までもがダメージを受ける。 そのため、パルスオキシメーターで血中酸素濃度を測定し、呼吸器系の罹患率を大幅に低減します。
60歳以上の高齢者の方
心臓や肺の器官が生理的に老化し、酸素の取り込みが不十分になること。 不十分な酸素供給
体内で酸素を運ぶのは血液です。 血液が少なくなれば、当然酸素も少なくなります。 そのため、高齢者の方は、毎日、パルスオキシメーターで血中酸素濃度を測定し、注意すべきレベルを下回ったら、すぐに酸素を補給する必要があります。
1日12時間以上働いている人
脳内の酸素消費量が増加し、酸素供給量が消費量を満たせなくなる
脳の酸素消費量は全身の酸素摂取量の20%を占めており、頭脳労働の移行に伴い、脳の酸素消費量は増加することが予想されます。 そして、人間の体は限られた酸素を、より多く消費し、より少なく取り込むことができる。 めまいを起こすだけでなく 無気力。 記憶力が悪い。 反射神経が鈍くなるなどの問題に加え、脳の心筋に深刻なダメージを与えることもあります。 そのため、1日12時間の勉強や仕事をする人は、毎日パルスオキシメトリを使って酸素濃度を測定し、心臓や脳の健康状態を確認しなければなりません。
エクストリームスポーツや高山の低酸素環境における酸素モニタリング
アスリートの血中酸素濃度をリアルタイムでモニタリングすることで、激しい運動をした後の血液循環を把握し、その人に合った運動量を導き出すことができます。 青海チベット鉄道を利用してチベットに入国されるお客様。 高所反射によるチアノーゼを防ぐことができます。
慢性アルコール中毒者
体内では、水と二酸化炭素に完全に分解されるアルコール1単位に対して、3単位の酸素が必要です。 そのため、酸素不足は中毒の最も重要な兆候の1つです。 しかし、慢性アルコール中毒者は、アルコールと酸素不足に対する耐性が体に備わっているため、少し酔った程度ではその自覚がありません。 そのため、アルコール中毒を避けるためには、アルコール中毒者の体調や酩酊度を把握するためのオキシメーターを携帯することが重要である。

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主要コンポーネント

マイクロプロセッサー、メモリー(EPROMおよびRAM)、LEDを制御するための2つのデジタル・アナログ・コンバーター、フォトダイオードから受信した信号をフィルターおよび増幅する装置、受信した信号をデジタル化してマイクロプロセッサーに提供するためのアナログ・デジタル・コンバーターが搭載されています。 また、パルスオキシメータには通常、小型のLCDディスプレイが搭載されています。

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