携帯電話でも血中酸素を測定できますか？それは正確ですか?

監査専門家：顧海同

首都医科大学北京同仁病院呼吸器科副主任医師

春節の時期には、各地から多くの出稼ぎ労働者が帰省します。現状では、在宅高齢者の健康状態が心配でなりません。さまざまな体調モニタリング指標の中でも、血中酸素指数は肺機能や循環機能を測定でき、より直感的に健康状態を反映することができます。

血中酸素濃度計を購入できない場合は、スポーツブレスレットや腕時計など他の電子機器を使って血中酸素を測定する人もいます。また、携帯電話にも血中酸素SPO₂（経皮血中酸素飽和度）測定機能が搭載されています。しかし、測定結果は正確であるかどうかという疑問が残ります。

血中酸素濃度測定指標

私たちが通常「血中酸素」と呼んでいるものは、血中酸素飽和度と呼ばれます。ご存知のとおり、人体は呼吸によって酸素を吸入し、血液中に溶解してヘモグロビンと結合します。血中酸素は、酸素とヘモグロビンの結合度合いであり、血液中の酸素化ヘモグロビンの容量を総ヘモグロビン容量で割った値として表されます。この指標は、人間の心臓と肺の健康状態の基準として使用できます。

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血中酸素濃度の正常範囲はどのくらいですか?人体の血中酸素濃度の指標は静脈血酸素と動脈血酸素に分かれており、血中酸素濃度計は動脈血酸素を監視します。人体の正常な血中酸素飽和度は約98%で、ほとんどの場合95%～100%の範囲です。しかし、血中酸素濃度が 95% 未満の場合は、体への酸素供給が不十分であることの兆候であり、軽度の低酸素症であるため、注意が必要です。

血中酸素飽和度はCOVID-19の重要な診断指標の一つです。 「新型コロナウイルス肺炎の診断と治療方針」では、吸入空気条件（酸素濃度21％）での酸素飽和度が93％を下回ると、患者の状態は重篤であり、できるだけ早く医師の診察を受けて補助呼吸治療を受ける必要があると指摘されている。

体への酸素供給が不十分になると、心臓、肺、脳などの重要な臓器に悪影響が容易に及ぼされる可能性があります。このとき、酸素供給を増やすために酸素吸入が必要になります。さらに深刻なことに、血中酸素濃度が 90% を下回ると、重度の低酸素症となります。このとき最も重要なことは、できるだけ早く医師の診察を受けて緊急治療を受けることです。

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血中酸素指数は人体の体調のバロメーターです。検査方法には、分光光度計による検査のために動脈血を採取する侵襲的検査が含まれます。非侵襲的検査- 試験管内検査機器を使用して検査する。後者は、血中酸素検査においてより多くの人々が選択するものです。

一般的な血中酸素検出装置には、指クリップ型、リストバンド型、手のひら型、デスクトップ型などがあります。中でも、家族連れにはフィンガークリップタイプが人気です。

フィンガークリップ酸素濃度計

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指クリップ酸素濃度計は指にクリップするだけで、テストをクリックするだけで、血中酸素飽和度指数と脈拍数をすぐに読み取ることができます。

この原理は、動脈血中のヘモグロビンと酸化ヘモグロビンの赤色光領域と赤外光領域における吸収スペクトル特性の違いに基づいており、ランベルト・ベールの法則を使用してデータの実験式を確立します。最後に、データ処理アルゴリズムにより、正確なセンシングを実現し、血中酸素濃度の測定値を得ることができます。原理はまさに下図に示す伝送タイプです。

指クリップ酸素濃度計の原理は主に透過型ですが、ウェアラブルブレスレットは主に反射型で血中酸素を測定します。

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携帯電話はどのようにして血中酸素濃度を測定するのでしょうか?

最近では、健康モニタリングに対する人々の関心が高まり、多くのスマートウェアラブルブレスレットには血中酸素測定機能が搭載されています。

手首での光透過率が悪いため、検出原理は指クリップ酸素濃度計の投影型とは異なり、ほとんどが反射型、つまり受信機器と送信機器が同じ端にあります。しかし、指先と比較すると手首の血管の分布は比較的複雑であり、血中酸素を測定することがより困難になります。検査結果の精度はフィンガークリップタイプに比べると若干低くなります。

反射血中酸素検出原理図

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オキシメーターやスマートブレスレットを使った血中酸素測定が広く普及している現在、携帯電話を使って血中酸素を測定するという新しい血中酸素測定方法が登場しました。

携帯電話で血中酸素濃度を測定する方法としては、カメラとフラッシュの前に指を置くか、携帯電話のカメラを顔に向けてビデオを録画する方法があります。所要時間も短く、約2分で結果が得られます。

アプリの血中酸素測定ページ

出典: 捜狐

携帯電話で血中酸素濃度を測定することは科学的ですか?

カメラを指に向ける最初の測定方法では、携帯電話がフラッシュを使用して白色光を発し、カメラがセンサーとして機能して白色光の反射信号を受信します。酸素飽和度は、酸素で飽和したヘモグロビンが反射する光の違いを検出することで測定されます。

この方法は便利ですが、市販されているさまざまな携帯電話カメラのモデルやパラメータが異なるため、血中酸素濃度の検査結果が正確でない可能性があります。同時に、測定プロセス中、携帯電話は指クリップ式血液酸素濃度計のように比較的暗い状態に指を置くことができません。そのため、携帯電話による血中酸素濃度の測定は周囲の光によって簡単に妨げられ、不正確な測定値につながります。

携帯電話カメラ血中酸素測定

ソース | 「誘発性低酸素症研究におけるスマートフォンカメラ酸素濃度測定」

2つ目の方法は、顔の動画を撮影し、顔の脈拍変動から血流情報を読み取り、血中酸素濃度を測定する方法であり、1つ目の方法よりも不確実性が高く、周囲の光の影響を受けやすい。このことから、携帯電話による血中酸素濃度測定の精度は指クリップ式酸素濃度計の精度に比べてはるかに劣っており、データは参考値としてしか使用できないことがわかります。

出典丨編集者

携帯電話を使った血中酸素濃度の測定には誤差があるのは事実ですが、それを避けなければならないわけではありません。健康な人の血中酸素濃度は 95% 以上であり、通常の状況ではこの値を下回ることはありません。携帯電話で測定した値がこの範囲内であれば、ある程度、体調が正常で健康であることが確認できます。

血中酸素濃度計は医療機器であり、州食品医薬品局によって承認されています。そのため、厳重に管理されており、医療基準を満たしています。血中酸素濃度を監視する他の電子機器は、このような基準を満たしていません。

最近、人々の自己健康保護に対する意識が高まっています。血中酸素検査に加え、心拍数、脈拍などの検査も非常に人気があります。さまざまな検査の背後には、良い生活習慣を維持し、バランスの取れた食事を摂り、リスクを可能な限り回避することこそが、健康を確保する唯一の方法です。