通常のパルスオキシメーターとは何ですか?

人間は酸素なしでは生きられないので、人体は酸素を吸収すると、血液を通じて体のさまざまな部分に送られ、それによって人体の血液中の酸素含有量が増加します。一般的に、酸素含有量が高ければ高いほど、体の消化吸収機能が強くなり、代謝能力も強くなります。血液中の酸素レベルはパルスオキシメータを使用して測定できます。では、通常のパルスオキシメーターとは何でしょうか?

人間は生きるために酸素に依存しています。酸素は肺から吸い込まれた後、毛細血管を通って血液に入り、血液によって体内のさまざまな臓器や細胞に運ばれ、利用されます。血液中の酸素含有量が高ければ高いほど、人の代謝は良くなります。

もちろん、血中酸素濃度が高いことは良いことではありません。人体の血中酸素には一定の飽和度があります。低すぎると体への酸素供給が不十分になり、高すぎると体内の細胞の老化を引き起こします。

O2 と CO2 は、どちらも物理的に溶解した形と化学的に結合した形の 2 つの形で血液中に存在します。ガスとヘモグロビンは複合体の形で存在します。酸素濃度が高い場合、ヘモグロビンは酸素と複合体を形成します。二酸化炭素濃度が高い場合、ヘモグロビンは二酸化炭素と複合体を形成します。体内の動脈血では酸素濃度が高く、体内の静脈血では二酸化炭素濃度が高くなります。

酸素分圧（PO2）は、血漿中に物理的に溶解した酸素分子によって生成される張力を指します（そのため、酸素張力とも呼ばれます）。 37°C の血液 100 ml では、物理的状態で溶解した酸素は 0.003 ml ごとに 0.133 kPa (1 mmHg) の酸素分圧を生成できます。正常な人が安静時に海面レベルの空気を呼吸する場合、動脈血中に物理的に溶解している酸素は約 0.3 ml%、動脈血中の酸素分圧 (PaO2) は約 13.3 kPa (100 mmHg) です。静脈血中の正常な酸素分圧 (PvO2) は約 5.32 kPa (40 mmHg) です。

PaO2 は主に、肺胞酸素分圧 (PAO2) のレベル、肺胞膜を通して血液中に拡散される酸素の量、および肺胞換気と肺血流の比率によって決まります。外気の酸素分圧が低い場合や肺胞換気が低下すると肺胞酸素分圧が低下します。また、拡散障害や換気・血流不均衡により肺動静脈血の機能的または解剖学的シャントが増加すると、PaO2 が低下することがあります。

酸素含有量とは、実際にヘモグロビンに結合している酸素と血漿に溶解している酸素を含め、100 ミリリットルの血液中に含まれる酸素のミリリットル数を指します。正常な動脈血酸素含有量は約 19.3 ml%、混合静脈血酸素含有量は約 12 ml% です。血液中の酸素含有量は主に PaO2 とヘモグロビンの質と量によって決まります。 PaO2 の大幅な低下、ヘモグロビンの酸素結合能力の低下（ヘモグロビン飽和度の低下）、または血液の単位体積あたりのヘモグロビン量の減少により、酸素含有量が減少する可能性があります。

酸素含有量は、血液単位量中のヘモグロビンの量と酸素を結合する能力によって決まります。ヘモグロビン含有量が減少すると（貧血）、またはヘモグロビンの酸素結合能力が低下すると（メトヘモグロビン、一酸化炭素ヘモグロビンなど）、酸素容量が減少し、酸素含有量も減少します。血液の単位体積あたりのヘモグロビンの量と性質が正常であれば、酸素分圧の低下によってのみヘモグロビンの酸素飽和度は低下します。この時、酸素含有量は減少していますが、酸素容量は正常です。

酸素容量とは、酸素分圧が 19.95 kPa (150 mmHg)、二酸化炭素分圧が 5.32 kPa (40 mmHg)、湿度が 38°C のときに、体外の血液 100 ml 中のヘモグロビンに結合した酸素の量を指します。上記の条件下では、通常のヘモグロビンは 1 グラムあたり 1.34 ～ 1.36 ml の酸素を結合できます。血液100mlあたりヘモグロビン1​​5グラムとして計算すると、動脈血と静脈血の酸素容量は約20ml%になります。

酸素飽和度とは、酸素で飽和したヘモグロビンの割合を指します。 1グラムのヘモグロビンは最大1.36ミリリットルの酸素と結合でき、酸素飽和度は100%に達します。酸素飽和度は次の式で表されます。

酸素飽和度（％）＝ヘモグロビン1​​グラムに結合した実際の酸素量（ml）/ 1.36（ml）×100

正常な動脈血酸素飽和度は約 95 ～ 97%、混合静脈血酸素飽和度は約 75% です。