機械換気：命を救う技術

要約

機械換気は、睡眠時無呼吸症候群、喘息、肺炎などの様々な状態により肺が正常に機能しない場合に、呼吸過程を引き継ぎ、極めて酸素濃度の高い空気を送り込む現代医療において重要な実践です。機械換気器は、狭窄した気道を迂回し、損傷した肺がより多くの酸素を拡散するのを助けるために、高度に酸素化された空気を送り込むことができます。機械換気器には、陽圧換気により患者の肺に空気を送り込む方法と、負圧換気により空気を受動的に吸い込む方法の2つの主要な方法があります。機械換気器は標準的な治療法としては使用されていませんが、COVID-19パンデミックで強調されたように、極端な状況においては生死を分けることができます。世界は、より低コストで携帯可能な換気器、およびより迅速な生産と配布手段が必要です。

呼吸器系とその機能

機械換気の価値を理解するためには、呼吸器系がどのように機能するかを理解する必要があります。私たちは、横隔膜を収縮させることによって呼吸します。これにより胸腔が拡張され、空気が吸い込まれ、肺内にある数百万の小さな袋である肺胞が膨らみます。これらの小さな風船のそれぞれは、血液で満たされた毛細血管の網で囲まれています。この血液は、膨らんだ肺胞から酸素を吸収し、二酸化炭素を残します。横隔膜が弛緩すると、二酸化炭素は酸素とその他の気体の混合物と共に呼気されます。呼吸器系が正常に機能している場合、このプロセスは自動的に行われます。

呼吸器系の中断と機械換気の必要性

しかし、睡眠時無呼吸症候群、喘息、肺炎などの様々な状況により、呼吸器系は中断されることがあります。これらの状況では、肺が正常に機能しなくなります。しかし、機械換気器は、呼吸器系が機能しない場合に体内に酸素を送り込むことができます。これらの機械は、狭窄した気道を迂回し、損傷した肺がより多くの酸素を拡散するのを助けるために、高度に酸素化された空気を送り込むことができます。

負圧換気

機械換気器には、陽圧換気により患者の肺に空気を送り込む方法と、負圧換気により空気を受動的に吸い込む方法の2つの主要な方法があります。19世紀末には、負圧換気に重点が置かれ、自然な呼吸に近い方法で肺内の空気を均等に分布させることができました。これを実現するために、医師たちは、患者の体を木製の箱や特別に密閉された部屋に閉じ込め、室内の空気を排出して気圧を下げ、患者の胸腔をより簡単に拡張するようにしました。

陽圧換気

1960年代には、より重篤な症例に対して病院は陽圧換気に移行しました。軽度の場合は、口と鼻にフェイスマスクを装着し、圧力をかけた空気が患者の気道に流れ込みます。しかし、より重篤な状況では、呼吸全体を引き継ぐ装置が必要です。管を患者の気管に挿入し、吸入と呼気のための回路を形成する一連のバルブと分岐管を備えて、空気を直接肺に送り込みます。ほとんどの現代の換気器では、埋め