液体マスク – 定義

導入

プロトタイプの液体呼吸器の例 (シャーブルック大学の Inolivent 研究グループの Inolivent-4)

流体呼吸装置、または流体換気装置 は、完全な流体換気を行うことを目的とした医療機器です。現在、世界中の研究センターで動物実験用のプロトタイプが数台しか使用されていないが、いつか集中治療室に配備することを目指している。

動作原理

液体マスクは、ベクターが二酸化炭素(CO ₂ ) と二酸素(O ₂ ) を大量に溶解する能力を持つパーフルオロカーボン(PFC) タイプの液体であることを除いて、人工呼吸器と同様に機能します。

詰め物

オペレーターが全液体換気 (TLV) を開始することを決定した場合、従来のガス呼吸器を使用して、換気された肺に PFC を徐々に注入することから始めなければなりません。したがって、部分流体換気 (VLP) では、充填フェーズが段階的に実行されます。肺の残りの機能容量が満たされると、ガス呼吸器の代わりに液体呼吸器が接続されます。全流体換気サイクルは、PFC の 1 回換気量の投与時に始まります。

サイクル

液体換気サイクルは、次の 4 つの繰り返しステップで構成されます。

1. 肺からPFCの1回換気量を除去する
2. 有効期限が切れたら一時停止する
3. 肺にPFCの1回換気量を投与する
4. インスピレーションの終わりに一時停止する

このサイクルは強制モードで実行する必要があります。つまり、液体呼吸器によって完全に制御されます。ただし、PFC の粘性によって気道内に大きな圧力損失が発生するため (空気と比較して)、一回換気量が少ない場合、サイクル頻度は比較的遅くなります (1 分あたり 8 回未満の呼吸)。したがって、呼気段階では、PFC を除去するために必要な圧力は陰圧でなければならず、気管のレベルで気道虚脱が発生する可能性があります。

虚脱の進行を回避しながら換気サイクルを最適化するには、最も単純なものから最も高度なものまで、次のようなさまざまなソリューションがあります。

1. 低圧限界に達したら、呼気の流れを停止します。
2. プロファイルの呼気流量制御により、崩壊の発生を回避します。
3. 呼気の流れをフィードバック制御して、圧力調整された呼気を実現します。

離乳

オペレーターが完全液体換気の停止を決定する場合、呼気の終わりにサイクルを停止するように要求し、液体呼吸器の代わりに従来のガス呼吸器を接続して部分液体換気 (PLV) に切り替えます。肺内の残留 PFC の蒸発は徐々に起こり、機械的換気からの離脱が始まります。

テクノロジーの例

輸液マスクの操作例 (シャーブルック大学Inolivent 研究グループの Inolivent-4)

反対側のアニメーションは、完全なサイクルにわたる輸液マスクの動作を示しています (アニメーションを表示するには画像を拡大してください)。この場合、それは 2 つの独立したピストン ポンプ、気泡人工肺、凝縮器、加熱要素、および 4 つのバルブを備えた装置です。患者と人工呼吸器のインターフェイスは、 Yに接続され、圧力センサーが装備された気管内チューブです。

標準的なサイクル

サイクルは 4 つの段階に分かれています。

1. 吸気ポンプは一定量の PFC を肺に押し込み(バルブ 1 が開き、バルブ 2 が閉じます)、同時に呼気ポンプがフィルターを介して PFC を人工肺に押し込みます (バルブ 3 が閉じ、バルブ 4 が開きます)。吸気ポンプは流量制御され、圧力と時間が制限されます。 2 つのポンプは系統的には同時に動作を完了しません。 PFC は人工肺内を循環し、そこで二酸化炭素を空気と酸素の混合物と交換します。また、体温に保つために温められます。最後にバッファタンクに保管されます。
2. 吸気の終わりには、吸気一時停止中に肺容積が最大になります (すべての弁が閉じています)。圧力測定は PEIP (吸気終末陽圧) です。
3. 呼気ポンプは一定量の PFC を抜き取り (バルブ 3 が開き、バルブ 4 が閉じます)、同時に吸気ポンプが緩衝液リザーバーからの 1 回換気量の PFC で満たされます (バルブ 1 が閉じ、バルブ 2 が開きます)。呼気ポンプは圧力が調整され、圧力と時間が制限されます。 2 つのポンプは系統的には同時に動作を完了しません。
4. 呼気の終わりに、呼気の一時停止中に肺の容積は最小になります (すべての弁が閉じています)。圧力測定は PEEP (呼気終末陽圧) です。

換気パラメータ

ユーザー インターフェイスを使用すると、オペレータはさまざまな換気パラメータを指定できます。

• 圧力制御呼気モードにおける呼気中の基準圧力 (-30 ～ 0 cmH2O)。このモードは、測定された圧力を要求された圧力に制御することに基づいています。
• PFCの一回換気量、つまり各サイクルで更新されるPFCの量。
• 呼気一時停止時の望ましい圧力、つまり PEEP (通常は +2 ～ +8 cmH2O)。これは、呼気の終わりに肺内の PFC の量を制御することによって達成されます。
• PFC に含まれる酸素の割合 (すなわち FiO2)
• PFC温度
• サイクルの頻度 (1 分あたりの呼吸数)
• 認可された高圧および低圧限界
• 吸気フェーズと呼気フェーズの継続時間 (つまり、I/E 比)

ユーザー インターフェイスを使用すると、以下を表示できます。

• 時間の関数としての圧力、流量、体積の曲線
• PEIP や PEEP などの測定圧力。
• 実際に肺に注入および肺から除去された PFC の量
• 肺コンプライアンス（静的）
• PFC温度
• PFC 内の O2 濃度
• オペレーターをガイドするためのさまざまなアラームや警告