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医療現場で使われている「医療器具の仕組み」第2弾です!!

HLCA BLOG編集部
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公開日:2018.09.01
更新日:2019.07.17

こんにちは!

語学学校HLCAのReonaです!

前々回のブログでは医療現場で使われている医療器具の仕組み、そして体温計と聴診器についてまとめていましたが、今回は第2弾!血圧計とパルスオキシメーター開発までの歴史にも触れながらまとめています。

医療器具の仕組みを調べていくと、、器具が開発されるまでの先人たちの苦労が分かります… 。

体を傷つけることなく体の中のことを知ろうとするのは、とっても難しいんですね。

 

   

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最初に血圧を測ったのは馬?!血圧計の仕組み

血圧測定を最初に試みたのはイギリスのヘイルズという牧師でした。

馬の頸動脈に真鍮(しんちゅう)のカテーテルを挿入し、アヒルの気管でつないだガラス管を直立させて動脈血がどこまで昇るのかを測定したそうです。

そもそも血圧とは心臓から流れる血液が血管を押す力のことで
人間の血圧の正常値はおおよそ120/80mmhgです。

血圧は心臓から頭の天辺まで血液を押し上げる力によって決まるため
馬の血圧200、キリンは260mmhgと動物によって異なります。

当時の実験では、馬の血圧を測るために2.7mものガラス管が必要だったそうです。

想像するとすごいですね。

しかし動脈を突きさしての測定は現実的ではなく
その後イタリアの医師リバロッチがカフを利用して人の血圧を正確に計る方法を開発しました。

これが現在多く使用されている血圧計の原型となりました。 https://www.healthcare.omron.co.jp/product/hem/hem-7325t.html

 

手動血圧計の仕組み

1つは「コロトコフ法」という手動血圧計に使われている原理です。これはコロトコフ音という血液が血管に当たる音を聴診して測定する方法です。そのため、血圧計と聴診器を使って測定します。

私が看護学生の時は、血管を水が流れているホースに例えて学んだ記憶があります。

ホースをぎゅっと握って圧迫すると、水は遮断されます。

この時は何の音もしません。

そこから少しずつ手を緩めていくと、あるときからホースの中に水が流れ始めます。

その時、狭い所を水が通るため音がします。
(ホースの場合は「ズズー」とか「ジャー」とかでしょうか。)

この時の圧が最高血圧(収縮期血圧)です。

手をもっとどんどん緩めていくと、最終的にはホースは元の太さに戻ります。

圧迫されていないホースでは水がスムーズに流れているので音はしません。

この時の圧が最低血圧(拡張期血圧)です。

血液を押し出すときの最も高い血圧が最高血圧(収縮期血圧)、拡張して血液の流れが緩やかなときの最も低い血圧が最低血圧(拡張期血圧)となります。

心臓の拍出量が増えたり血管が固くなって血管の抵抗が大きくなったりすると、血圧は上がります。

血管の弾力性も血圧に関係し、動脈硬化が進むと上の血圧は高くなり、下の血圧は低くなります。  

自動血圧計の仕組み

2つ目の方法が「オシロメトリック法」です。自動血圧計はこの原理を利用して測定しています。

ホースを圧迫して水を遮断するのは「コロトコフ法」と同じですがそのあと手を緩めていく過程でホースに生じる振動(脈波)を用いて血圧を測定します。

ホースを緩めていくと、ある時点で脈波が急激に大きくなります。脈波はその後急速に小さくなり、ある時点までいくと、あまり変化しなくなります。

脈波が急激に大きくなったときの圧を最高血圧(収縮期血圧)、変化がなくなるときの圧を最低血圧(拡張期血圧)とします。

「オシロメトリック法」では音を聞くのではなく、脈波の変化を検知して測定します。

腕に巻くカフ自体が圧力センサーとなっていて、脈波の変化を検知するそうです。

コロトコフ法は音で判断するため、騒がしいところでは測定できない、測定する人によって多少誤差が出やすいという欠点があります。

それと比較し、オシロメトリック法は一般の方が使用する際にも簡単で、誤差も少ないことから測定値の信頼性が高いものとなっています。

そのため家庭でも気軽に血圧が図れるものとして重宝されているのですね!

また注意書きに「測定中に動いてはいけない」と書いている理由も、脈波の変化が正しく検知できなくなってしまうからだと分かります。  

パルスオキシメーターの歴史

「パルスオキシメーター」は、血管内の酸素飽和度を調べる装置です。

病院で指に洗濯ばさみのようなものを挟んで測定した経験がある方もいるかと思います。

肺から取り込まれた酸素は、赤血球に含まれるヘモグロビンと結合して全身に運ばれます。

酸素飽和度(SpO2)とは、心臓から全身に運ばれる血液(動脈血)の中を流れている赤血球に含まれるヘモグロビンの何%に酸素が結合しているか、皮膚を通して調べた値です。

実は血液の液体の成分は血漿(けっしょう)と呼ばれる液体で、薄黄色をしています。

私たちの血が赤いのは、赤血球のなかのヘモグロビンが酸素と結びついて赤色になっているからなのです。酸素と結びついていないヘモグロビンは黒っぽい色になります。

酸素飽和度を知るためには、酸素と結びついているヘモグロビンと、結びついていないヘモグロビンの割合を知らなければなりません。

当然皮膚の外からは見えませんが、どうやって測定しているのでしょう。

まず「パルスオキシメータ―」誕生までの歴史についてです。「パルスオキシメータ―」誕生以前にも血を抜くことなく、連続的に酸素飽和度を測定する「イヤーオキシメーター」という機器がありました。

しかし「イヤーオキシメーター」で測定するには、事前に耳を圧迫したり測定中に耳を温めたりといった、面倒で患者に負担のかかる操作が必要でした。その後も改良が重ねられましたが、耳に装着するプローブが相当大きなものだったりと現実的には使用できない物ばかりでした。

1974年に、体を透過した光の変動を利用する技術が開発され

「パルスオキシメータ―」が誕生しました。

https://www.konicaminolta.jp/healthcare/products/pulseoximeters/pulsox1/index.html

 

パルスオキシメーターの仕組み

「パルスオキシメータ―」が酸素飽和度を測定できる仕組みのポイントは、ヘモグロビンの色です。

酸素と結びついたヘモグロビンは赤い色をしていますが、これは赤い色だけをあまり吸収せずに通してしまうからです。一方、酸素を離したヘモグロビンは黒っぽい色になります。これは光をよく吸収するからです。

赤い光を指にあてると、酸素と結びついている赤いヘモグロビンが多ければ多いほど、それだけ多くの光が指を通り抜け、センサーが受け取る光の量が多くなります。このセンサーが受け取る光の量を測定して、酸素飽和度を測定しているのです。  

おわりに

いかがでしたか?今回は「血圧計」と「パルスオキシメーター」について学びました。

普段何気なく測定している血圧や酸素飽和度ですが

仕組みや原理が分かると、より結果に興味を持てそうですね!

【参考】
公益財団法人日本心臓財団http://www.jhf.or.jp/bunko/mimiyori/07.html
コニカミノルタhttps://www.konicaminolta.jp/healthcare/knowledge/details/principle.html
オムロンhttps://www.healthcare.omron.co.jp/zeroevents/bloodpressuremonitor/know.html
 

【過去のブログ】
★こちらもあわせてご覧ください★
http://www.hlca-english.com/7984
http://www.hlca-english.com/8009

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