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医療メカトロニクスバックナンバー一覧へ >>
病院で何気なく目にする様々な医療機器、その仕組みや原理等を分かりやすく解説します。
(解説者:医師 北村 大也)
第8回
『パルスオキシメータ』
連載1 ― 「色を見るための必要条件とは」
(掲載日: 2007.10.12)
皆さん、『手のひらを太陽に』という歌を知っていますか?
小学校の教科書にも載っている有名な歌です。その歌詞に、「手のひらを太陽に すかしてみれば まっかに流れるぼくの血潮(ちしお)」というフレーズがあります。
小学生の頃、歌詞どおりに手のひらを透かしてみたことがあります。夏の太陽にかざした手は、鮮やかな赤色をしていました。なぜ赤く見えるのか?
その理由は全身を流れる血液だ、と聞いてとても驚きました。自分の血液を見ているのは不思議な感覚でした。
一方、呼吸状態が悪い人の顔は青紫色をしています。これは医学用語でチアノーゼと言い、血液中の酸素が少なくなると出現する症状です。前回の連載でも触れましたが、酸素を多く含んだ動脈血は赤く、少ない静脈血は同じ赤でもやや暗い感じになります。
この
酸素を多く含んだ血液は赤い
というシンプルな現象を利用した呼吸モニターが
「パルスオキシメータ」(図1)
です。
パルスオキシメータは、血液の色をもとに血液中の酸素の濃度を測定していきます。機械が色を識別するしくみを知るためには、まず人間が色を識別するしくみを知る必要があります。
ですから、今回の連載では、はじめに“物を見る”という視覚現象のメカニズムに迫ります。1.赤く見えるというのはどういうことなのか(物が見えるしくみ)について、2.酸素を運ぶ血液のしくみについて、3.パルスオキシメータの原理について、の順で話を進めていきたいと思います。
1.色(物)の認識
本題からは少しずれますが、“なぜ色が見えるか”について考えてみます。色というよりも、“なぜ物が見えるのか”と言ったほうが適切かもしれません。
私たちが物を見るには、(1)光源(照明する光)、(2)物体(見る対象物)、(3)視覚(見る主体となる眼)、という3つの要素が必要です。
太陽や電灯の光が物体に当たり、反射あるいは透過した光が眼に入ることにより、物が見えます
(図2)
。
<POINT!>
※
私たちは光のない所では何も見ることができない。光源から放出された光が物体に届いて反射あるいは透過し、その光が目に届いて、はじめて形や色を知覚することができる。
物が見える秘密は、光にある。その秘密を次回で解き明かすことにしましょう。
連載2 「色と光の関係」 >>
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