酸素飽和度

英

oxygen saturation

関

酸素解離曲線

定義

• 血液酸素飽和度 = 血液ヘモグロビン結合酸素量 / 血液酸素容量 x 100

• 血液酸素容量 は 血液中のヘモグロビンが全てO2を結合した場合の酸素の量を示す。血液に直接溶解している酸素の量は含まれない。

種類

• 動脈血酸素飽和度(動脈血)：S_aO2
• 動脈血酸素飽和度(パルスオキシメータ)：S_pO2
• 中心静脈酸素飽和度：SvcO2
• 混合静脈血酸素飽和度：S_vO2

基準値

• 動脈血酸素分圧：80-100Torr　　動脈血酸素飽和度：97%
• 混合静脈血酸素分圧：39-41Torr 　混合静脈血酸素飽和度：73-76%

臨床関連

• 動脈血で低酸素飽和度：　低酸素血症を示唆。イコールではない！！？

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2014/08/27 20:17:08」(JST)

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パルスオキシメーター

パルスオキシメーター(pulse oximeter)とは、プローブを指先や耳などに付けて、侵襲せずに脈拍数と経皮的動脈血酸素飽和度（SpO₂）をモニターする医療機器である。モニター結果を内蔵メモリーに記録できるものや腕時計のような小型のものもある。

概要

動脈血の酸素飽和度を簡便に計測できるため、麻酔管理や手術中、ICUでの患者のモニタのために用いられるほか、在宅酸素療法の患者指導などにも用いられている。体に針を刺したり切ったりすること無くSpO₂の測定を行う事が可能で、これにより心肺機能が常時正常であるかを知る事ができるため、予備的な健康診断手法として利用する事も可能である。小型・腕時計型のものでは、運動の健康的な範疇にあるものか、過度に負担を掛けていないかを判断するのに利用する向きもある。

近年では登山者が高度順化の目安として携帯型パルスオキシメータを利用する例もある。また、睡眠時を通して観測（データの記録）できる機器では、就寝中に呼吸が停止してSpO₂が低下してしまう睡眠時無呼吸症候群のスクリーニング診断にも利用される。

国際標準化機構（ISO）では、パルスオキシメータの標準規格として、ISO 80601-2-61:2011「Medical electrical equipment -- Part 2-61: Particular requirements for basic safety and essential performance of pulse oximeter equipment 医用電気機器 - パート2-61：パルスオキシメータ機器の基礎安全および基本性能の個別要求事項」を規定している。

発明者

日本光電工業株式会社の青柳卓雄、岸道男によって1974年に発明されたものである。 1974年3月29日、日本光電工業株式会社の青柳卓雄らにより、パルスオキシメーターの原理に関する特許「光学式血液測定装置」が出願され、それに遅れること1ヶ月弱の1974年4月24日、パルスオキシメーターの開発を独自に進めていたミノルタカメラ(現コニカミノルタ)より、「オキシメーター」の特許出願がなされた。

原理

プローブは発光部と受光部（センサー）で構成されている。発光部は赤色光と赤外光を発し、これらの光が指先等を透過したもの（または反射したもの）を受光部（センサー）で測定する。

血液中のヘモグロビンは酸素との結合の有無により赤色光と赤外光の吸光度が異なるので、センサーで透過光や反射光を測定して分析することによりSpO₂を測定することができる。（透過光･反射光全体のうち動脈血を透過したものと静脈血や軟部組織を透過したものの区別は、拍動のある成分が動脈血によるものであることを利用する。）

また、拍動のある脈波成分より脈拍数を計数している。

歴史と種類

1977年にミノルタカメラ社(現：コニカミノルタセンシング社）の山西昭夫らによって、世界初の指先測定タイプのパルスオキシメータが商品化された。ミノルタカメラがアメリカにパルスオキシメーターを持ち込み、アメリカのバイオクス社・ネルコア社がその技術を改良し、麻酔中のモニターとしてパルスオキシメーターがまずアメリカで1980年代に定着した。初期のパルスオキシメーターは据え置き型（スタンドアローン）で、患者のベッドサイドでモニタリングできるものが主流であった。1990年代になって、ヨーロッパで小型でハンドヘルドタイプのものが開発された。日本ではミノルタカメラが1992年のハンドヘルドタイプのPULSOX-5を発売している。1993年に、久保田博南により小型化・ポータブルタイプの必要性が提唱された。1997年に、日本のコニカミノルタセンシング社で腕時計タイプのものが商品化され、同時期以降、センサと本体を一体化して指につけられる超小型の装置が主流となった。

脚注

利用

同機器では、プローブの取り付けも簡単で、また無侵襲であるため、近年ではコンビニエンスストア等に、診断と同機器の貸し出しを求める申込書が置かれ、自宅に機器を宅配便にて配達してもらい、同封の説明書に従って機器を取り付けて測定、これを所定の医院に宅配便で返送する事で診断を行う有料サービスも一部地域で始まっている。2000年頃より、睡眠時無呼吸症候群による電車の操作ミス事故や交通事故の報道により、同症状が社会的に認知されるにつれ、気にはなっているが検査入院をしている暇が無い人に利用されている模様である。また、酸素の少ない高地や航空機内での有用性が認識されつつあり、高山病予防などに役立つ機器として期待を集めている。（他の病状に対する検査キットも開発・提供されている）

注意点

拍動を感知することで飽和度を測定する動脈血とそうでないものを判別するため、拍動の検知ができない極度の低血圧、極度の末梢の血流低下、無拍動型の人工心肺装置使用時には正確な測定ができない。また光の透過率で飽和度を測定するこの装置の原理上一酸化炭素中毒、メトヘモグロビン血症などの場合も、SpO₂を正確に測定できない。

主なメーカー

• コニカミノルタセンシング（日本）
• オムロン ヘルスケア（日本）
• 株式会社エスエヌディ（日本）
• 日本精密測器（日本）
• 小池メディカル（日本）
• ユビックス株式会社（日本）
• 日本光電工業（日本）
• マシモ（アメリカ合衆国）
• コヴィディエン(ネルコア)（アメリカ合衆国）
• ノーニン（アメリカ合衆国）

参考図書

• いのちを救う先端技術　久保田博南　PHP新書　ISBN 4569701159
• パルスオキシメーター　諏訪 邦夫　中外医学社　ISBN 978-4-498-05505-6

関連項目

• アプノモニター
• ポリグラフ
• 在宅健康診断
• ジョギング
• 高山病

外部リンク

• パルスオキシメーター知恵袋
• パルスオキシメータ信号の雑音除去に関する研究
• エベレストで血ガスやってきました～考察
• 高地の呼吸生理：睡眠と呼吸停止の関係
• 4.3 PaO2は臨床症状を反映しないことがある(エベレストのふもとに住むシェルパ族)

UpToDate Contents

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• 1. パルスオキシメトリ pulse oximetry
• 2. 低酸素血症の酸素供給およびメカニズム oxygenation and mechanisms of hypoxemia
• 3. Fire safety in the operating room
• 4. 成人における肺機能検査の概要 overview of pulmonary function testing in adults
• 5. 頸動脈内膜剥離術および頸動脈ステント留置術の麻酔 anesthesia for carotid endarterectomy and carotid stenting

Japanese Journal

• 旭川医大におけるパルスオキシメーターに関する研究と世界的普及の経過について

• 中島　進,大崎能伸
• 旭川医科大学研究フォーラム 12(1), 27-33, 2012-2
• 雑誌掲載版
• NAID 120003891503

• O1-056 沐浴が早期新生児期の体温,心拍数,経皮的酸素飽和度,意識状態に与える影響(胎児・新生児II,一般口演,第52回日本母性衛生学会総会)

• 北薗 愛,平田 伸子,村上 由紀
• 母性衛生 52(3), 151, 2011-09
• NAID 110008903765

• 急速な呼吸不全にて発症した先天性嚢胞性腺腫様肺奇形の1例

• 今治 玲助,高田 佳輝,向井 亘,秋山 卓士
• 日本小児外科学会雑誌 47(5), 852-856, 2011-08-20
• … 例は2か月女児.胎児超音波を含め周産期に特に異常を認めなかった.日齢62より嘔吐を反復し,近医でチアノーゼを指摘され当院救急外来紹介となった.胸部X線検査で右肺過膨張,縦隔の左側偏位を認め,経皮的酸素飽和度が72%まで低下したため直ちに気管内挿管を施行した.胸部CTで,右胸腔は嚢胞性成分で占められ,右下葉,左肺は無気肺をきたしていた.先天性嚢胞性腺腫様肺奇形の急性増悪と考え,緊急手術を施行した.麻酔導 …
• NAID 110008711759

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★リンクテーブル★

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関連記事	「酸素」「酸素飽和」「度」

「混合静脈血酸素飽和度」

　　[★]

英

mixed venous oxygen saturation, S_vo2, S_vO2

関

酸素飽和度

概念

• 肺動脈カテーテルの先端に装着されたオキシメータによって混合静脈血のヘモグロビン酸素飽和度を連続的に測定できる(SAN.112)
• 酸素供給が全身の代謝要求に見合っているかどうかを反映している。

パラメタ

• 混合静脈血の酸素含量 ：酸素消費量、動脈血酸素含量(ヘモグロビン濃度、酸素飽和度)、心拍出量 (SAN.112)

読み方

• 正常値：70-80%
• 心肺機能の相対的な低下：65%以下

判別

• 低値：

(組織での酸素摂取)：シアン中毒

(貧血)：貧血

(心拍出量)：ショック

混合静脈血酸素飽和度の理論

見る順番　ICU.173　→　ICU.23　→　ICU.20-21

１

ICU.173を見る。

式(11-3)は「定義」　見て納得するしかない。

組織での酸素摂取量 VO2(ml/分)　＝　全身への酸素供給量 DO2(ml/分)　×　(　動脈血酸素飽和度 SaO2 - 混合静脈血酸素飽和度 SvO2　) (11-3)

　　動脈血酸素飽和度 - 混合静脈血酸素飽和度：　この差が、酸素を失った(末梢にO2を供給した)ヘモグロビンの割合

SvO2　＝　SaO2　－　VO2　／　DO2　・・・「１」

２

ICU.23を見る。

全身への酸素供給量 DO2(ml/分)　とは　1分間あたり、酸素を含んだ血液をどれだけ駆出しているかで計算できる。

　Q 心拍出量：1分間に駆出できる血液の体積(L/min)

　CaO2 動脈血酸素含有量：体積1Lの血液に含まれている酸素の体積(ml/L)。正確には、ヘモグロビンに結合している酸素と(ヘンリーの法則に従って)酸素分圧依存的に血液に直接溶解している酸素があるが、後述

　酸素供給量 DO2　＝　心拍出量 Q ×　動脈血酸素含有量 CaO2　(2-6)　・・・「２」

３

ICU.20-21を見る

動脈血酸素含有量 CaO2 は式(2-3)の通りであるが、直接溶解している酸素は無視できるので式(2-5)の通りとなる。 1.34の意味はICU.19の式(2-1)の解説にあるとおり、ヘモグロビン1gあたり結合できる酸素の体積(ml)であり、定数である。

CaO2　＝　1.34 (ml/g) ×　ヘモグロビン濃度 Hb (g/ml)　×　動脈血酸素飽和度 SaO2　・・・「３」

４

「１」「２」「３」を合わせると、

SvO2　＝　SaO2　－　VO2　／　(　Q　×　1.34　×　Hb　×　SaO2　)

心拍出量　Q　は　CO　で表現する人もいる 「動脈血酸素飽和度」は現場で測定すべきであるが、麻酔管理下では厳密、多分0.95-0.97くらいに管理されていると考えられるので、

SvO2　＝　SaO2　－　VO2　／　(　1.34x0.97　×　Hb　×　CO　)

が導出される。ちなみに、1.34というのは ICU.19を見れば分かるとおり、本来1.39ぐらいの数値である■

「酸素解離曲線」

　　[★]

英

oxygen dissociation curve, ODC

同

酸素平衡曲線 oxygen equilibrium curve、酸素飽和曲線 oxygen saturation curve、酸素結合曲線 oxygen binding curve、ヘモグロビン酸素解離曲線 hemoglobin-oxygen dissociation curve

関

酸素飽和度、ヘモグロビン

解離曲線の右方シフト (SP.651)

• 酸素親和性が低く、酸素を解離しやすい。末梢で酸素供給量は増す
• 1. 温度上昇

結合-解離へ以降は解離側に傾く

• 2. pH低下 (pH>6.5)

アルカリ性ボーア効果。CO₂の共存下で作用減弱。CO₂とH2が競合するので

• H⁺･Hb+O₂　⇔　Hb･O₂+H⁺

• 3. P_CO2上昇

• P_CO2上昇により、ヘモグロビンN末のα-NH₂にCO₂が結合してcarbaminohemoglobinを作る

1-3は発熱部位、pH低下、P_CO2が高いところでO₂を放出するわけで、合理的

• 4. Cl^-増加
• 5. 2,3-DPG増加

ATP増加

解離曲線の左方シフト (SP.652)

生理的

• 酸素親和性が高く、酸素を結合しやすい。末梢で酸素供給量は減る
• 1. 温度低下
• 2. pH上昇
• 3. P_CO2低下
• 5. 2,3-DPG減少

非生理的

• CO中毒
• メトヘモグロビン血症

• 亜硝酸塩の摂取

「SO2」

　　[★]

• 酸素飽和度 oxyhemoglobin saturation
• 二酸化硫黄 sulfur dioxide

「動脈血酸素飽和度」

　　[★]

英

arterial O2 saturation arterial oxygen saturation S_aO2, oxygen saturation of arterial blood

関

酸素飽和度、血液ガス分析

基準値

• 95-98%

記憶すべき数字

• S_aO2 90% ≒ P_aO2 60 torr　→　呼吸不全
• S_aO2 50% ≒ P_aO2 27 torr

==SaO2とPaO2との関係(LAB.671)

SaO2=(N^4-15 N^3+2045 N^2+2000 N)/(N^4-15 N^3+2400 N^2-31000 N+2.4 10^6)) x 100

N=PaO2 x 10 (0.48 (pH-7.4)-0.001 BE))

臨床関連

• 呼吸不全

「中心静脈血酸素飽和度」

　　[★]

英

Scvo2

関

中心静脈圧 central venous pressure CVP, 混合静脈血酸素飽和度 SvO2

• 中心静脈の酸素飽和度
• 冠静脈洞からの静脈血が混合しないため、混合静脈血酸素飽和度(SvO2)より高い
• 正常値：70%前後　　　←　　(酸素解離曲線をみるとおよそ酸素分圧は40 mmHg程度)
• 低下：酸素の供給不足 / 末梢の酸素需要増加

参考

• http://www.edwards.com/jp/products/presep/venousoximetryoverview.htm?PediaSat=1

「経皮的酸素飽和度」

　　[★]

同

SpO2

関

酸素飽和度、酸素解離曲線、SaO2、PaO2

• パルスオキシメータによる経皮的酸素飽和度

読み方(LAB.1652)

• 正常値：S_pO2≧=97%

• S_pO2=95%：P_aO2=70torr
• S_pO2=90%：P_aO2=60torr

• S_pO2=88%：P_aO2=55torr

「中心静脈酸素飽和度」

　　[★] 中心静脈血酸素飽和度

「酸素」

　　[★]

英

oxygen

関

空気、酸素療法

• 大気中の乾燥空気に含まれる酸素 20.946%

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A9%BA%E6%B0%97

麻酔科

参考1

	酸素	笑気	空気	二酸化炭素
医療ガス配管	緑	青	黄	橙
ガスボンベの色(日本)				緑
ピンインデックス	・ 　　 　・	・ 　　　・	・ 　・　　・	・ 　・
ピン	2	2	3	2
角度(時計回り)	180	135	120	-90

参考

• 1.

http://www.eonet.ne.jp/~hidarite/me2/anzenkanri05.html

「酸素飽和」

　　[★]

英

oxygen saturation

関

酸素飽和度

「度」

　　[★]

英

degree

関

温度