人工呼吸

特Jpn J Respir Care 2018；35：120-5

集

在宅人工呼吸の問題点

在宅用人工呼吸器の仕組み― ICU 呼吸器との比較、インターフェイスなど
平野恵子
キーワード：ICU，在宅，人工呼吸器，同調性

Ⅰ．は じ め にく、停電が起こった場合でも、電源供給が途絶えることなく人工呼吸器を稼働させることができるが、一般

近年、人工呼吸療法（以下、呼吸療法）は集中治療病棟においては一般非常電源と商用電源しか備わって室（intensive care unit：ICU）に留まらず、一般病棟いない場合も多く、40 秒間は電力が供給されることなや在宅でも行われている。特に在宅医療推進が行われく停電状態のままである。そのため、一般病棟で使用ている中で、在宅領域での呼吸療法は今後も増え続けする人工呼吸器は内部バッテリーの作動時間を充電状ることが予測される。ICU と一般病棟でも医療従事者

況やバッテリー容量などから定期的に把握し、確実にの配置や生体モニターなどの医療機器、ケアの頻度な使用できる内部バッテリーが搭載されている人工呼吸

ど大きく環境が異なっているが、医療従事者が常時い器を使用しなければならない。

るわけではない在宅で安全な呼吸療法を提供するため電源確保に一番難渋するのが在宅である。院内と違には、適切なデバイスや機器の選定が必要となってくい非常用電源の供給システムがないことから、多くのる。今回、在宅用人工呼吸器の仕組みについて、ICU機器が内部バッテリーの他、外部バッテリーを搭載しで用いられる人工呼吸器との比較を踏まえ解説する。ている。しかし外部バッテリーの作動時間は経年劣化

表 1 に、院内と在宅との比較を示す。

Ⅱ．設

備

ICU、一般病棟、在宅では設備が異なるため、それに伴い使用できる人工呼吸器も異なってくる。ここでは主に電源と酸素の供給の違いについて述べる。などの影響も受け、正確な作動時間を割り出すことが困難である。そのため、日頃から緊急時に備えていつでも使用できるよう充電しておくことと、定期的にバッテリー交換を行うことが必要である。
その他、無停電装置や自動車のシガーソケットからも電源供給は可能であるが、その場合、車両と人工呼吸器との位置関係は実際に測定しておく必要がある。

1．電源

燃料を満タンにしておけば数日間連続で使用すること

一般的に病院で使用している電源には商用電源、一も可能であり、他の車での代替えも可能な点がメリッ

般非常電源、瞬時特別非常電源がある（表 2）1）。医療

トである。しかし、そのような非常事態の際には、在機器の電源には前者を用いずに、いずれかの非常用電宅では人工呼吸器のみならずさまざまな電気製品も使源が用いられている。

用する必要があることが予想され、電気容量が十分かICU では瞬時特別非常電源が備わっている場合が多JA 広島総合病院

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臨床工学科

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どうかアンペア数の合計も確認しておく必要がある。

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表1
分類

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院内と在宅との比較

ICU

一般病棟

在宅

上位機種

汎用機種

在宅機器

電源コンセント

3P（クラスⅠ）

2P（クラスⅡ）

バッテリー

内部（約 30 分）

内部・外部（合計数時間）

設備

駆動源

構成

酸素・圧縮空気配管

タービン方式

酸素供給

酸素配管

酸素濃縮器

回路構成

ダブル回路

シングル or ダブル回路

加温加湿器

ヒーターワイヤー付きタイプ or ヒーターワイヤー無しタイプ

加温加湿モジュール

自動給水式

自動 or 手動で給水

重さ

重量

軽量

アラーム設定多種

最低限の設定

換気設定

多機能

限定

機器

トリガー

非常に良い

O2 サクション機能
グラフィック
環境

良い

劣る

有り
多波形

無し
多波形 or 単波形

無し or 単波形

使用者

医療従事者

メーカー介入

無し

有り

運用

購入

レンタル

表2

家族

病院で使用している電源の種類 1）

電源の種類

特

商用電源

電力会社からの電気を使用。停電時には電力会社の送電が再開されないと使用できない。

白

一般非常電源

商用電源が停止した瞬間に、40 秒以内に電圧が確立し、10 時間以上連続運転可能な自家用発電設備を使用。

赤瞬時特別非常電源

商用電源が停止した瞬間に、0.5 秒以内に電圧が確立し、10 分間以上連続運転可能な自家用発電設備と蓄電池設備を組み合わせたもの。

緑（または赤）

吸気弁

送気装置
ブレンダー

呼気弁

酸素配管

圧縮空気配管

吸気弁
呼気弁

図 1-a

コンセントの色

酸素配管
送気装置
ブレンダー
ブロアー
タービン
外気取込
制御基板

制御基板
内部バッテリー

徴

非常電源

ICU

内部バッテリー

図 1-b

一般病棟

2．駆動源、酸素供給（図 1-a・b・c）

吸気弁

送気装置 ブロアー
タービン
ブレンダー
制御基板

非常電源

外気取込

内部
バッテリー

酸素濃縮器

外部
バッテリー

一般電源

図 1-c

在宅

医療ガスとして酸素は必須であるが、圧縮空気の供

一般的に人工呼吸器は、駆動源とガス流量ならびに給は機種によって異なりこれらの配管の圧を利用して、回路内圧の調整機構からなる本体部分と、ディスポー混合ガスを正確に規定した酸素濃度で供給することがザブルの患者回路で構成される。

できる。一方、圧縮空気の配管が備わっていない環境

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であれば内蔵されているブロアで室内空気を取り込み、2）シングル回路

圧縮して供給する 。在宅の場合、酸素濃度を上げる

シングル回路には呼気弁付きシングル回路と呼気ポには、酸素濃縮器から供給回路の途中に酸素を添加しート（リーク孔）付きシングル回路の 2 種類がある。

2）

なければならない 。

呼気弁付きシングル回路は、1 本の回路の先端に呼3）

吸気では、医療ガスの酸素濃度、流量、圧、換気量、気弁を接続して、そこから呼気を排出する。セットア

送気パターン、時間などが電磁弁の開閉により調整さップが容易なことから、在宅にて多く使用されているれ呼吸回路内へ送り出される。この間、呼気側の弁はが、弁を塞がないよう注意が必要である。

閉鎖されるため、圧負荷を受容できる肺が結果的に換呼気ポート付きシングル回路は、呼気弁の代わりに呼気ポートを使用する回路である。この回路は、吸気気される。
呼気では、呼気弁が開放され、肺や胸郭の弾性収縮時・呼気時にも一定の送気が行われ、吸気時は、患者力が駆動源となり、呼吸回路や気管チューブの抵抗にに送気される以外のガスは呼気ポートからエアリーク抗してガスが吐き出される。患者の呼吸変動が大きいし、呼気時には一定の送気と患者からの呼気がその呼急性期に使用する上位機種では、これらの性能が高く、気ポートから排出される構造となっている。回路構成

より高度な安全性や患者の呼吸に同調した換気を提供

は単純であるが、無呼吸の場合など、強制換気（バッできる。

クアップ換気など）が行われてもリーク孔からエアリ

Ⅲ．回 路 構 成
1．回路ークするため、十分な換気が確保されない可能性があるので注意が必要である。
呼気弁付きシングル回路を使用できる機種は PHILIPS

4）1）ダブル回路社製 Trilogy や PHILIPS 社製 LTV1000、ResMed 社製

吸気、呼気の 2 本の回路で構成され、本体の呼気弁Astral 150 などがあり、Trilogy では呼気弁付きシングより呼気ガスが排出される。本体の呼気弁にはフロール回路をアクティブ回路（図 2-b）と言い、呼気ポートセンサが搭載されているので、呼気のフローが測定でを使用する回路をパッシブ回路（図 2-c）と呼ぶ。

きる。主に院内で使用する上位機種や汎用器に用いられる（図 2-a）。

なお、Astral 150 では、すべての回路を使用できることから、環境に見合った回路構成を選択することが吸気時

呼気弁の閉鎖呼気弁

吸気弁
気道内圧測定

呼気の流れ
呼気弁
呼気時
吸気弁
吸気の流れ

呼気弁の解放呼気弁

吸気弁
気道内圧測定図 2-a

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ダブル回路

図 2-b

呼気弁付きシングル回路（アクティブ回路）

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線が入っており、ウォータートラップは不要であるが、吸気時患者に送気される以外のガスは呼気ポートより排出される。

室温や呼吸器からの送気温度が高くなると、呼吸器回路内の温度を一定に保つ機能により、チャンバーの加呼気ポート（リーク孔）温が停止、もしくは低下し、加湿不足を防ぐためにチャ
吸気弁ンバーの設定温度を 37℃から 40℃まで徐々に上昇させ補正する。そのため、室温がある程度一定に保たれる一定の送気

院内では使用できるが、在宅では環境変化が大きいことからコントロールが難しく、加温加湿器のアラームが頻回になるなどトラブルの原因となる。

呼気時一定の送気と患者からの呼気が呼気ポートより排出される。

当院では、Trilogy にて呼気弁付きシングル回路を使用し在宅人工呼吸療法を施行した際、ヒーターワイヤーが挿入されていないタイプの加温加湿器を使用した

呼気ポート（リーク孔）
吸気弁一定の送気経験がある。院内ではトラブルなく経過していたので、そのまま在宅移行を行ったが、移行当日より室温の違いから呼気弁に結露が付着し、その結果、人工呼吸器のアラームが頻回に鳴ってしまうといったトラブルを

図 2-c

呼気ポート付きシングル回路（パッシブ回路）経験した。患者の呼吸状態に影響はなかったが、在宅にてトラブルが起こった際にすぐに対応できる環境にないことから、人工鼻管理に変更し、現在までトラブ可能である。

ルなく管理を行っている。加温加湿器は有効な効果が2．加温加湿器5）得られれば使用するメリットがあるが、管理面では患一般的に、チャンバーに蒸留水を入れヒータープレ者家族の負担となる可能性もあるので、在宅にて使用ートで加湿し、この水面を通過する際に吸気ガスを加する際は喀痰の性状だけではなく、使用環境を考慮し温・加湿する pass-over 方式が用いられ、吸気回路にたうえで使用を検討する必要がある。

ヒーターワイヤーが挿入されていないタイプと挿入されているタイプがある。

また、使用するチャンバーは、自動給水型と手動で給水するタイプのものがあるが、当院では以前、院内ヒーターワイヤーが挿入されていないタイプは、加にて自動給水型チャンバーのトラブルによる給水不良

温用のプレートとチャンバーのみの単純構造であるが、を経験した。よって、自動給水型チャンバーを使用すチャンバーで温められた吸気ガスが外気により冷やさる際は、蒸留水が減っているかを定期的に確認し、事れ、有効な加温加湿には程遠い効果しか得られず、回前にトラブルを回避する必要がある。また、手動給水路内結露の原因となり、結露を破棄するためのウォー型を使用する際は、蒸留水が残り少なくなったら手動タートラップを回路内に組み込まなければならない。

で追加しなければならないが、追加の際、一度回路をまた、ウォータートラップ内の水の破棄が頻回となり大気開放させないといけない点と再接続による回路の管理が複雑になることから、当院では今現在このタイ緩みや破損がリークの原因となる点に注意が必要であプの加温加湿器は使用していない。

る。

一方、ヒーターワイヤーが挿入されているタイプでは、チャンバーで 37℃に加熱し、吸気側回路内の熱線Ⅳ．フォロー体制

で Y ピースの位置で 40℃になるように自動で調整され在宅用人工呼吸器の多くは内部にメモリーを内蔵している。Y ピースや気管チューブ内を吸気ガスが通過ており、換気回数、一回換気量、吸気時間などの設定する間に 3℃ほど冷やされて、患者の気管チューブ内値やアラーム内容を記録でき、これらの記録をパソコに入る時は最適な加温加湿状態になるよう設定されてンで読み出すことにより、在宅での使用状況や呼吸状いる。また呼気側の回路にも結露を防止するために熱態を確認することができる 3）。

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そして在宅人工呼吸療法の多くは医療機器メーカーが介入しており、一般的に機器の点検やメンテナンスニターはもちろん人工呼吸器からも多くの情報を得ることが求められる。

は医療機器メーカーが在宅訪問して行っている。当院
では、臨床工学技士（CE：Clinical Engineer）が在宅2．慢性期（一般病棟）訪問し、日々の管理を行っているが、メンテナンスや一般病棟では、ICU と環境が大きく異なり、医療ス機械交換は医療機器メーカーに依頼している。回路交

タッフの診察・観察時間やモニタリングが減少する。

換など、直接患者の呼吸状態にかかわる場合は、CE の患者の状態や呼吸変動も落ち着いた状態での転床とな訪問日に合わせて機械点検を行うなど連携を図っているので、患者の呼吸状態に応じて細かく設定変更を行る。

うというよりは、設定を維持したり時間をかけて徐々

院内では医療機器メーカーの立ち入り規制が行われに人工呼吸離脱を図っていくことが多い。人工呼吸患ているかもしれないが、在宅人工呼吸療法においては、者を常時管理している ICU に比べると経験が少ないこ医療機器メーカーに依存するところも大きい。災害時とから、アラーム設定をやや厳格にする必要があるかやトラブル時の対応・レスポンスを考えると、病院スもしれないが、必ずしもアラームに対応できるわけでタッフだけではなく医療機器メーカーとも連携を図り、はなく、ICU のような専従医もいないため緊急時の連地域ごとに管理体制を構築することが安全な在宅医療絡体制などいつでも対応できるよう準備しておかなけの提供に繋がると考える。

ればならない。また気管挿管の場合、口腔ケアやチュⅤ．環境と機種選定ーブ管理に習熟するには経験が必要であり、気管切開で管理されているほうが容易である。

当院では急性期、慢性期、在宅と継続的に呼吸療法人工呼吸器を用いるうえでは、電源や酸素配管、圧を行う体制を構築している。それぞれの環境は異なっ縮空気配管などの環境にも注意が必要である。当院でており、その環境に見合った機種選定が必要であるが、は一般病棟には圧縮空気の配管がない病室も多く、酸当院ではどの人工呼吸器においても「吸気に対する送素配管のみで使用できる機種で統一している。

気レスポンス」と「呼気へのスムーズな切り替え」を重要視している。
ここからは、一般的な呼吸療法を行う環境を述べるとともに、実際の当院の取り組みを報告する。

3．在宅

近年、増加傾向にある在宅人工呼吸療法においては、まずは院内と在宅の環境の違いをスタッフが認識することが重要である。環境の違いから院内では想像でき

1．急性期（ICU）ないトラブルに遭遇する場合や、日々の管理はご家族急性期の管理において、患者の重症度は高く、呼吸が行わなければならないため、医療者目線での機器選状態も変化しやすい。多くの施設では、重症患者は ICU定が必ずしも安全な呼吸療法の提供に繋がるとは限らなどに集約されており、スタッフも日常的に人工呼吸ない。しかし、急変時やトラブル発生時にすぐに駆け器に接する機会も多く、日々の業務を通じて使用方法つけられるとは限らないことを考えると、「患者の病態」、やトラブル対応を学べる環境にあり、知識や技術を維ご家族が安心して使用できる「安全性」、「小型化」の持しやすい 。

3 つの要素を考慮して機種の選定や人工呼吸器設定を

6）

急性期患者の呼吸は一定ではなく、発熱や代謝性ア行う必要があろう（表 3）。

シドーシスなど必要な換気量が変化した場合、気道抵

以前は、「在宅医療＝緩和」といった概念が大きかっ

抗やコンプライアンスなど呼吸仕事量が変化した場合、たが、近年の在宅移行化に伴い、在宅でも人工呼吸離さらには不安や痛みなどのさまざまな原因で、呼吸状脱を求められる症例を当院では経験している。在宅医態は変化する。適切な設定を行わないと患者－人工呼療はいかに患者やご家族の希望に添えるかも重要であ

吸器非同調をきたし、呼吸仕事量の増大、患者快適性り、在宅医療にかかわる医療従事者がより多くのデバの低下、過剰鎮静、人工呼吸日数や ICU 滞在日数の延イスを知っておくことが患者やご家族の QOL（quality

長などの有害事象をきたす可能性がある。生体情報モof life：生活の質）の向上に繋がると考える。当院では

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表3

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在宅用の人工呼吸器に必要な要素

患者の病態

院内での経過をもとに、在宅でも安定した呼吸状態を維持できるような設定が可能な機種。
コンプライアンスが低下している場合は、タームネーションクライテリアなど設定可能か。

安全性医療者モードを使用し設定が変更されないようにする。
ご家族の介護力に見合った機種選定。
（グラフィックなどがあることで、ご家族の不安要素の増大に繋がる可能性もあり）小型化

入浴や外出など、スムーズに移動ができる。
設置するのにあまり場所をとらない。

主に Trilogy、Astral 150 を使用している。

安材料となり得る。在宅医療を受けられるご家族には、Trilogy は、電源の ON/OFF やアラーム操作を行う

私達が計り知れない苦労があり、日々知識の習得を求場合、本体表面にボタンが配置されているので余分なめられている。院内での患者の呼吸状態を十分に評価動作をすることなく対応でき、操作性が簡便な機種でしたうえで起こりうるトラブルをある程度想定し、在あると言える。また、ディスプレイも実測値とアラー宅環境に見合った管理が求められる。

ム内容が主に表示されており、重要な項目が一目で把Ⅵ．結握できる点もメリットと感じている。回路の選定では、

語

パッシブ回路を使用しており、シングル回路のため入急性呼吸不全患者の人工呼吸管理は ICU に集約され浴や車椅子での移動の際においてもセッティングが容るが、離脱できずに長期の人工呼吸管理が必要になっ易である。

た場合は一般病棟や在宅での管理を行うこともある。

Astral 150 は、Trilogy と比べ操作性はやや複雑であ

施設ごとに呼吸療法を行う環境はさまざまであるが、るが、在宅用機器としては換気モードや換気設定など安全な呼吸療法を提供するために、環境に見合った人において細かな設定ができる点がメリットだと感じて

工呼吸器の使用、設定および管理体制の構築が必要でいる。特に、プレッシャーサポート設定時の呼気へのあると考える。

切り替えである呼気トリガーを調整できるので、コン本稿の著者には規定された COI はない。

プライアンスが低下した患者の場合でも吸気時間を確保できる。慢性的に人工呼吸器に依存する患者は神経参考文献

筋疾患のほか、コンプライアンス低下、気道抵抗上昇

1） 岡元和文，長谷川隆一：事例 8 人工呼吸器からの異音が発などの問題があり、呼気トリガーを設定できるとよい

生！．状況・場面別事例．人工呼吸トラブル対策．予測・だろう。

対応と観察力の磨き方．横山俊樹，春田良雄，濱本実也編．
愛知，日総研，2014，pp77-82．

また、在宅用人工呼吸器では安全面から換気設定な

2） 藤田哲史：人工呼吸器の構造と回路．新呼吸療法テキスト，どが変更できないようにロック機能が備わっており、3 学会合同呼吸療法認定士認定委員会，東京，アトムス，不意に設定変更されないようになっている。設定変更する場合や詳細な内容を確認する場合はロックの解除や医療者モードに変更する必要がある。
急性期医療では、新規のモードを含む多数のモードを選択することができ、さまざまなモニタリング機能が備わっていることは、機種選定上では大きなメリットになり得る。これらの機能により早期に異常を発見し、呼吸状態の改善に繋げることが可能であろう。しかしながら、これらは人工呼吸管理に習熟した医療スタッフがいる環境で得られるメリットにすぎない。在2013，pp221-2．
3） 鈴木正之，丸川征四郎：NPPV の知識と実技．急性期 NPPV
ハンドブック．急性期 NPPV 研究会編．東京，メディカルレビュー，2017，pp162-5．
4） 春田良雄：小児在宅人工呼吸器の実際と特徴．小児在宅人
工呼吸療法マニュアル．小児在宅人工呼吸検討委員会編．
一般社団法人日本呼吸療法医学会，2017，pp167-9．
5） 松井

晃：医療材料・周辺機器．前掲書 4），pp221-32．

6） 岡元和文，長谷川隆一：人工呼吸と医療安全．前掲書 1），
pp8-11．
7） 板垣大雅，西村匡司：Patient-ventilator asynchrony（患者 - 人工呼吸器非同調）．日本集中治療医学会誌．2017；24：605-12．

宅においては、情報量や選択肢が多いことが家族の不November 30, 2018125