呼吸とデータ解析で紐解く生命維持の秘密【ChatGPT統計解析】
呼吸は、生命体が酸素を取り入れ、二酸化炭素を排出することで、エネルギーを産生するために不可欠です。特に人間は、酸素の貯蔵ができないため、呼吸を止めることができません。呼吸は延髄の呼吸調節中枢によって制御され、運動時やストレス時には呼吸が速くなるなど、状況に応じて調節されます。呼吸状態を評価するために、呼吸数や肺機能、ヘモグロビン量、動脈血ガス、酸素飽和度などの数値データが使用されます。これらのデータは、呼吸の複雑なメカニズムを理解する上で重要です。
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呼吸測定の統計学
呼吸とは
呼吸とは、息を吸って吐くことであり、それは生命体がその生命を維持するために外界から酸素を受け取り、二酸化炭素を放出するということである。
その生命体を構成する細胞にとっては、酸素を受け取ることで酸化還元反応を行い、エネルギー(ATP : アデノシン三リン酸)を産生することであり、これを内呼吸といい、前者(外呼吸)と区別する。
われわれ人問は数日食べないでいることはできるが、呼吸することは休めない。
なぜならわれわれの身体は酸素の蓄えがきかないからである。
これはわれわれが常に地球の大気中に21％酸素が存在することが当たり前の環境の中で進化してきたことの結果といえるだろう。
そして、ひとたび呼吸に障害が生じ、数分脳に酸素がいかないと、脳細胞は深刻なダメージを受けてしまう。
複雑な呼吸の調節
われわれ人間の呼吸は、どのように調節されているのだろうか。
呼吸を司る最も重要な中枢は延舶にある呼吸調節中枢である。
運勁すると呼吸が速くなるのは、運勤するためのエネルギー(ATP)を産生するために酸素が使われ二酸化炭素が産生された結果、呼吸中枢が興奮することにより呼吸が速くなるのである。
つまり、動脈血液中の二酸化炭素分圧が変化することで呼吸中枢を興奮させているのである。
他に、暗い夜道で後ろから誰かにつけられていると感じたときに呼吸が速くなるのは、視床下部などの中枢神経が関与している。
退屈になるとあくびをして換気を改善するのには迷走神経が関与している。
また、意識的に大脳皮質からの指令による呼吸の調節ができる。
呼吸の状態をみるための指標
呼吸の状態をみるために、看護師が最も日常的にまず診ているのが唇や爪の色などである。
以下のような数量的データを併せて活用する。
①呼吸数 文字通り呼吸運動の回数で、１分間の回数で示される。通常星人で14～20回/分程度である。呼吸数は意識的に変化させることができるので、呼吸状態をみるためには、いかに自然な呼吸数が測定できるか、が重要である。
②肺機能 肺の機能は、スパイロメーターという機械を用いて測定され、スパイログラムとして記録される（図参照）。ちなみに肺活量は、平均的な日本人成人男子の場合約3.8L、成人女子で約2.6Lである。
③ヘモグロビン 肺で取り込んだ酸素を末梢の細胞に運搬していくための船の役割を果たすもので、数が少ない場合（貧血）や、異型ヘモグロビンの場合（ヘモグロビンの病気）は末梢への酸素の運搬が悪くなる。通常の血液中のヘモグロビン量の正常値は男性で16±2 g/dL、女性で14±2 g/dLであるが、標高4000mから5000mに住むチベットやアンデスの人々は血液中のヘモグロビン量が多く、酸素の少ない環境に適応している。
④動脈血液ガス 末梢の動脈における酸素と二酸化炭素の量を示すもので、正常値は酸素分圧(PaO2)80～100mmHg、二酸化炭素分圧(PaCO2)35～45mmHgである。採取された動脈血は、放置すると赤血球や白血球の代謝や貪食作用で酸素分圧や二酸化炭素分圧が変化してしまう。
⑤動脈血酸素飽和度（PaO2） 動脈血液中のヘモグロビンの何％が酸素を運んでいるのかを表すもので、正常値は96％以上である。指先に挟んだセンサーから、指に波長の異なる2種類の光を当てて、透過した光の量から測定値が表示されるので、苦痛なく簡単に測定ができる。
あまりに重要
呼吸は、生命維持にとってあまりに重要であるが、あまりに無意識に行われる。
一方、状況から無意識に影響を受け、意識からも影響を受ける、たいそう複雑な現象である。
数量化されて示された呼吸のデータを読むときには、人間の複雑さや進化してきた環境等との関連で考えていくことが必要である。
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