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酸素療法について:フェイスマスクを4L/分以下に設定してはいけません!!

低流量システムと高流量システムの違い

酸素投与方法は「低流量システム」「高流量システム」「リザーバシステム」に分類されます。

患者が必要とする 1 回換気量を超える酸素ガスを供給しないのが低流量、供給できるのが高流量システムです。

なおリザーバシステム とは、ザーバにためた酸素を吸気時に吸うシステムです。

酸素療法における高流量と低流量とは,単に酸素の量が多い,あるいは少ないということではありません。

その違いは,患者に供給される総流量が,患者が吸う流量を全てみたしているかいないかです。
つまり,患者が吸入する1回換気量を超えていれば高流量,1回換気量に達していなければ低流量になります。

 

健常成人の1回換気量500mL,吸気時間1秒と想定すると,平均吸気速度は500mL/秒となり,
これを1分間に換算すると
500mL×60秒=30,000mL/分(30L/分)になります。
つまり,常時30L/分以上の流量が口元あるいはマスクに供給されていれば,どのタイミングで患者が吸気を行っても安定した濃度の酸素を吸入することができる。高流量システムでは,供給される総流量が患者の1回換気量より多いため,患者の呼吸状態によって吸入酸素濃度が変化することなく,設定した濃度の酸素を供給できる。

 

一方、低流量システムは,供給される総流量が患者の1回換気量より少ない。そのため,患者の呼吸状態によって吸入酸素濃度が変化します。
例えば,5L/分マスクで酸素投与を行っている場合,1回換気量30L/分のうち,酸素は5L/分だけで、それ以外の25L/分は室内気を吸入していることになります。

しかし,1回換気量や呼吸数が増加すると,マスクの外側から室内気を吸う量が多くなり,吸入酸素濃度はさらに低下することがあります。また,カニューラやマスクの装着がずれていたりする場合も同様に,吸入酸素濃度は変化します。

 

低流量システムでは1回換気量が変わると酸素濃度が変わるのはなぜ?

1回換気量500ml、吸気時間1秒の患者が、鼻カニュラから酸素2L/分を吸入した時、鼻腔へ入る酸素と空気の量は、

・鼻カニューラから酸素100%を吸入しているので(2L/1分=)2000ml÷60秒=33mL

・鼻腔周囲の空気から500-33=467mL、つまり、酸素量としては467×0.21(大気中の酸素濃度)=98mⅬ

 

したがって、この患者の1回換気量500mⅬ/分で吸入する酸素の量は

33mⅬ+98mⅬ=131mⅬ/分で、1回の吸入酸素濃度は131/500×100=26%となる。

しかし患者の状態が変化して1回換気量が300mLとなった場合、吸入する酸素濃度の量は

33mL+(300-33)×0.2=89mLで、吸入酸素濃度は89/300×100=30%と濃度が変わることになる。

 

 

デバイスによる酸素濃度変化

主な酸素投与方法

経鼻カニューラ(酸素投与量 0.25~6L/分、臨床的には4L/分まで)

酸素投与経路が鼻腔のみのため、会話や食事の妨げにならずに酸素の吸入ができます。
酸素の流量が増えると鼻腔が乾燥したり違和感が出現することがあります(そのため、臨床的には4L/分までが適していると言われている)。口呼吸の時は、当然効果が減弱します。

 

・酸素流量と酸素濃度の例(酸素流量L/分:酸素濃度%)
1L/分⇒24%
2L/分⇒28%
3L/分⇒32%
4L/分⇒36%
5L/分⇒40%

 

※ 口呼吸患者に対する鼻カニューラの有効性:
完全な鼻閉患者であれば、効果は減少します。しかし酸素は顔の周囲に流れていますので、全くの無効というわけではありません。
口呼吸の患者には鼻カニューラを口に当ててもよいといわれています。

「オキシマスク®」

・5L/分以下の低流量でも可能で口呼吸の患者に対応可能。
・口呼吸患者にシンプルマスクを当てる位なら検討すべきと考えられます。
・口の部分があいているので、会話やストローでの飲水も可能。

 

オキシマスク®の特徴
・マスクに開いた大きな穴から呼気を排出されるため、呼気CO2再吸入が少なくなる
・シンプルマスクではマスク内のCO2を含んだ呼気を洗い流すため低流量での使用ができない  が、オキシマスクはCO2の貯留が少ないため、幅広い流量で使用できる(1~12L/分)
・特殊構造の吹き出し口から酸素を口元と鼻周辺に渦を巻くように吹き付ける
・鼻カニューラを使用できない患者に使える
  ・流量によってマスクを変更する必要がないため、救急搬送時によく使用される
酸素流量とFiO2の関係
    3L/分→FiO2 28%(カヌラ2Lに相当)
    5L/分→FiO2 33%(カヌラ3Lに相当)
   10L/分→FiO2  45%(マスク5~6Lに相当)

 

シンプルマスク(フェイスマスク):酸素投与量5~8L/分

<長所>
幅広い流量の酸素投与に対応できます。
<短所>
マスクによる圧迫感・違和感、マスクのゴムのにおいを不快に感じる場合があります。
またマスクをとめているゴムで耳介の圧迫痛や皮膚トラブルが起きる可能性があります。
酸素濃度の調節は、酸素流量に比例して上がっていくため酸素濃度だけ独立して調節することはできません。

 

超重要!:「シンプルマスクで4L/分以下に設定してはいけないルール」
・患者呼気のウォッシュアウトするための最低酸素流量が決まっており、5L以上の酸素流量は必要です。
・もし4L以下で使用すると、低流量タイプの欠点である高濃度酸素を投与してしまう危険性と呼気の再呼吸による高濃度二酸化炭素を吸入してしまう危険性があります。つまり人為的に高二酸化炭素血症を作ってしまう可能性がありますので注意が必要です。
理由:
シンプルマスクの容量は成人用で180ml。患者が呼気をした場合、1回換気量が500mlなので、呼気がマスク内をすべて満たしています。
マスク内の呼気の再呼吸を避けるためには、この180mlを投与酸素で吹き飛ばさなければなりません。
そのためには、呼気時間が2秒とすると、90ml/秒=約5L/分以上の流量で流さなければなりません!

 

ベンチュリーマスク

<長所>
酸素濃度を酸素流量とは別に正確に調節しやすいです。
<短所>
マスクによる圧迫感・違和感を感じる場合があります。またマスクのゴムのにおいを不快に感じる場合があります。マスクをとめているゴムで耳介の圧迫痛や皮膚トラブルが起きる可能性があります。

 

リザーバーマスク(酸素流量7~10L/分)

<長所>
通常の酸素マスクに比べて、高濃度の酸素を投与することができます。
<短所>
高炭酸ガス血症の危険性があるため使用時に注意が必要です。
・酸素流量と酸素濃度の例(酸素流量L/分:酸素濃度%)
※7L/分の酸素流量で酸素濃度は約70%という見方です
※7:70とも記載できます
7L⇒70%
8L⇒80%
9L⇒90%

 

酸素濃度は人工呼吸器以外では想定値(期待値)であるということを把握しておきましょう。

 

参考文献:

 

呼吸器
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