※子供のサチュレーションの正常値はどれくらい?パルスオキシメーターの原理とは?

サチュレーションとは、動脈を流れるヘモグロビンがどのくらいの割合で酸素と結合しているのかを表している値です。では、そもそもヘモグロビンとは何かというと、これは血液中を流れる赤血球の内部に存在するタンパク質のことであり、酸素と結合して全身を巡ることによって、酸素を全身に運搬する役割を担っています。

その原理については後程詳しくご説明しますが、このサチュレーションという値は、パルスオキシメーターと呼ばれる装置を使うことによって求めることが出来ます。パルスオキシメーターは上の図に示したようなもので、指にはめることによって指の内部の動脈中のサチュレーションの値を計測することが出来ます。このサチュレーションの正常値は、健常者であれば96~99%の間におさまります。これは基本的に大人も子供も同じです。

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しかし、このサチュレーションの値は、気管支喘息などの呼吸器疾患を発症すると、酸素が上手く取り込めなくなることによって正常値以下まで低下してしまうことがあります。特に、90%以下になってしまう時は呼吸不全に陥っていると考えられ、非常に危険な状態です。

今回の記事では、このサチュレーションや、サチュレーションを計測するパルスオキシメーターの原理などについて説明するとともに、サチュレーションを正常値以下まで低下させる原因となる気管支喘息という病気について詳しく解説したいと思います。

サチュレーションとは?パルスオキシメーターの原理について解説します!

サチュレーションとは、最初にも申し上げましたように、動脈を流れる血液中のヘモグロビンと酸素がどのくらいの割合で結びついているのかを表している値です。サチュレーション(Saturation)とは、「飽和状態」を意味しており、つまりこれは血中の酸素とヘモグロビンの飽和度を表していることから、サチュレーションの値は血中酸素飽和度とも言われます。このサチュレーション(血中酸素飽和度)の値は、健康な方であれば、大人も子供も正常値96~99%といわれています。

このサチュレーションの値は、パルスオキシメーターと呼ばれる装置を用いることによって測ることが出来ます。では、このパルスオキシメーターはどのようにしてその値を測定しているのか、その原理について詳しく説明したいと思います。

まず、サチュレーションの値を計測するうえで重要なヘモグロビンですが、このヘモグロビンは、酸素と結合している時と、酸素と結合していない時とではその色が異なります。

私たちの体内には動脈静脈という主に2種類の血管が存在していますが、動脈は心臓から送られてくる血液が流れている血管で、その内部を流れるヘモグロビンのほとんどは酸素と結合しています。一方、静脈を流れているヘモグロビンは、酸素を運び終えた状態で、また酸素を供給するために心臓に戻っていく途中なので、その多くは酸素と結合していません。ちなみに、動脈は静脈に比べてそのほとんどが体の外側を巡っており、例えば指先を切ってしまったとき出てくる血液は、基本的に動脈血ということになります。

これを踏まえたうえで考えると分かりやすいと思うのですが、基本的に血は鮮やかな赤色というイメージがあると思いますが、静脈を流れる血液は非常に暗い色をしています。こういった血液の色というのは、ヘモグロビンが示す色に他なりません。

実際には、動脈を流れる酸素と結合しているヘモグロビンが示す色は鮮紅色、酸素と結合していない静脈中を流れるヘモグロビンが示す色は、暗赤色といわれています。ちなみに、どなたも血液検査などのために採決をした経験があると思いますが、そのとき血の色が黒いなと思った経験はないでしょうか?血液検査で採取する血液は基本的に静脈血なので、その色は暗赤色を示します。具体的は以下のようにその色には明確な違いがあります。

パルスオキシメーターは、サチュレーションの値(動脈中を流れる全ヘモグロビンのうち、どのくらいのヘモグロビンが酸素と結合しているのか)を測るために、まずこの血液の色の違いを利用します。

とその前に、まず私たちはどのようにして色を区別しているかご存知でしょうか?赤く見える物体は、それ自体が赤い色を発しているわけではありません。例えばりんごは赤い色をしていますが、これはりんごが赤い色以外のすべての色を吸収してしまい、残った赤い色だけが反射されているために、それが目に入ると赤いと感じるのです。実際にはりんごによって反射された波長という波を、脳が識別して赤と判断しているのですが、考え方は今説明したようなものです。

これではよくわからないという方のために捕捉しますと、そもそも太陽の光って、白ですよね?白というと語弊がありそうですが、例えば暗い部屋に光が差し込んだ時、その色は白っぽく感じると思います。この白い光というのは、いくつもの光が合わさってできています。など、様々な色が合わさって、白という1つの光を構成しているのです。

これを理解しやすいのが、という現象ですね。虹は、太陽の光が上空の水滴によって屈折、分散し、ばらけてしまった結果見られる現象です。日本では7色に見えるといわれている虹ですが、その7色すべてを合わせると太陽の光、つまり白になるんです。これを例に説明すると、例えば、りんごは、この7色のうち、赤以外の6つの色をすべて吸収してしまうということです。ちなみに、黒に見える物体は、光のほとんどを吸収してしまうということを意味しています。

実際には、色という概念を考える上では、吸収反射透過、という3つの要素が非常に重要になります。吸収と反射については先ほど説明しましたね。最後の透過ですが、これは特に液体や、ガラスなどに見られる色のことを言います。例えば、オレンジ色に見えるガラスがあったとしたら、それはオレンジ色以外の色をそのガラスが吸収し、オレンジ色だけを透過させているということです。とても簡単ですね。

パルスオキシメーターは、この最後の透過の性質を利用してサチュレーションの値を計測します。つまり、鮮紅色に近い色を、指の片面から片面へと透過させることにより、どのくらいの光が透過したのかを測定しているのです。健常者であればサチュレーションの正常値は96%~99%なので、つまりこれは、ほとんどの光がヘモグロビンを透過するということを意味しています。

しかしもし仮にサチュレーションの値が正常値以下に低下していくと、動脈中に酸素と結合できず、暗赤色を示すヘモグロビンの割合が増加します。暗赤色は、鮮紅色よりも暗い色なので、つまりより広い範囲の色を吸収するということを意味しています。つまり、酸素と結合できないヘモグロビンの割合が増加すると、それだけ光は吸収されてしまい、透過率が下がってしまうのです。こういった性質を利用して動脈中のヘモグロビンの酸素飽和度を測ることが出来るのが、パルスオキシメーターという機械になります。

実際には、指には動脈の他にも静脈が流れていますので、ただ光を照射するだけでは静脈を流れるヘモグロビンの影響をうけてしまいますが、動脈を流れるヘモグロビンと静脈を流れるヘモグロビンは拍動を感知することによって区別しています。これはどういうことかというと、動脈は心臓から送り出されている血液なので、心臓の鼓動に伴いそれに合わせた拍動を示すのです。静脈はこういった動きは示しません。また、実際にはパルスオキシメーターは先ほどの鮮紅色と一緒に赤外の範囲の色も照射していますが、これはその根本的な原理を理解するうえではそれほど重要ではないので割愛します。

パルスオキシメーターは、喘息などの症状がひどくなってしまったときに、今どのくらい危険な状態にあるのか判断するためには非常に重要なアイテムです。慢性的に喘息の症状がある方は、自分の体調を管理するためにも家に1つおいておくと良いのではないでしょうか。

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子供と大人の喘息はどう違うの?気管支喘息について解説します!

気管支喘息という病気は、気管支において慢性的に炎症が生じるようになってしまう呼吸器疾患のことを言います。この炎症の影響にによって気管支がむくみを起こすことから、気管支喘息の患者は慢性的に息苦しさを感じるようになります。また、この炎症を起こしている気管支は非常に敏感な状態となっているため、この気管支が、アレルギー反応タバコの煙運動お酒などによって刺激を受けると、急激な収縮が起こり、呼吸が困難になってしまうことがあります。これが、気管支喘息における発作と呼ばれる症状です。この発作がまさにサチュレーションを正常値以下まで低下させる原因となってしまいます。

気管支喘息の根本的な原因は気管支の炎症であることには違いありませんが、この病気は子供と大人ではその特徴に少し違いがある場合があります。

まず子供の場合ですが、子供の喘息患者の場合、その症状が悪化する原因は大半がアレルギー反応であるといわれています。アレルギー反応が起きると、体内にヒスタミンロイコトリエンと呼ばれる化学物質の放出が起き、これが気管支の炎症を悪化させたり、気管支の収縮を促すことによって症状が悪化してしまうのです。また、子供の気管支喘息の場合、体がまだ成長途中であるが故に症状が表れている場合もあり、成長とともにその症状が治っていくケースもあります。

この子供の場合に対して、大人の気管支喘息(特に大人になってから気管支喘息を発症した方)では、アレルギー反応がないのに気管支喘息の症状があるという方も多くいらっしゃいます。こういった患者の場合、気管支喘息の症状が悪化する原因は、先ほども挙げましたように、タバコの煙やお酒などです。大人の喘息は、子供の喘息と比べると症状が重症化しやすいといわれています。

また、大人になってから気管支喘息を発症してしまった方では、その合併症としてアスピリン喘息という症状を発症してしまう場合があると考えられています。これは、ロキソニンやバファリンなどの解熱鎮痛剤を服用することによって、重度の発作が誘発されてしまう疾患です。

このアスピリン喘息に関する情報や、気管支喘息に関するさらに詳しい情報は以下の記事でまとめています。もし気になる方はご覧になってみてください。

【※気管支喘息とアスピリン喘息の違いとは?】その症状や原因、薬による気管支喘息の治療に関する情報はこちら…

まとめ

今回の記事では、サチュレーションや、サチュレーションを計測するパルスオキシメーターの原理などについてご説明するとともに、子供と大人の喘息の違いなどについて解説しました。

サチュレーションの値は、子供も大人も基本的に正常値は96%~99%ほどといわれています。もしこの正常値以下になってしまった場合、特に90%以下になってしまった場合は何らかの原因によって呼吸不全に陥っている可能性が高いとされています。

呼吸器疾患の症状がある場合、サチュレーションの値はその人の体調を管理するためには非常に重要です。喘息の患者や、子供が喘息である方は、1つ持っておくと体調を管理しやすくなると思います。

今回の記事は以上になります。最期まで読んでいただきありがとうございました(^^)

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