人工呼吸器の基礎①｜種類・目的・基本ダイヤルの読み方

2026年8月16日2026年8月30日

ICUの人工呼吸器と波形が表示されたモニター画面（mechanical ventilation basics）

「人工呼吸器は医師と臨床工学技士の領域」と敬遠していないでしょうか。人工呼吸器装着中の早期離床が当たり前になった今、設定画面を読む力は理学療法士の臨床能力の一部です。本シリーズでは全3回で、①人工呼吸器の全体像と基本ダイヤル、②換気モードの整理、③NPPVの設定、を順に整理します。第1回は「そもそも何のための機械で、どのツマミが何を決めているのか」です。

まず「なぜ人工呼吸器を使っているのか？」から始める

人工呼吸器の目的は、教科書的には次の3つに整理されます。

換気の維持：一回換気量×呼吸回数を確保し、CO2を排出する
酸素化の維持・改善：吸入酸素濃度とPEEPで、血液に酸素を取り込む
呼吸仕事量の軽減：疲弊した呼吸筋を休ませる

ただし、理学療法士の臨床はこの3項目の暗記からは始まりません。出発点は「この患者さんは、なぜ人工呼吸器を使っているのか？」という問いです。呼吸不全の原因は、肺そのものとは限らないからです。

肺・気道の問題：肺炎、ARDS（acute respiratory distress syndrome：急性呼吸窮迫症候群）、COPD（慢性閉塞性肺疾患）増悪など
呼吸中枢の問題：意識障害、脳幹病変、鎮静薬・麻薬の影響など——「呼吸せよ」という命令自体が出ていない
神経・筋の問題：神経筋疾患、横隔神経麻痺、ICU-AW（ICU関連筋力低下：ICUで生じる全身の筋力低下）など——命令は出ているが実行できない
代謝の問題：敗血症や糖尿病性ケトアシドーシスなどの代謝性アシドーシスでは、体はCO2を余分に吐き出して代償しようと呼吸数を増やす。この呼吸性代償が追いつかない・疲弊して破綻したとき、肺が悪くなくても呼吸状態は悪化する

同じ「人工呼吸器装着中」でも、理由が違えばリスクも目標もまったく変わります。3つの目的は、「この患者ではどれが主目的なのか」を病態から考えるための道具として使ってください。それができると、設定の意図と全身状態がつながって見えてきます。

人工呼吸器の種類

IPPV（invasive positive pressure ventilation：侵襲的陽圧換気）

気管挿管チューブまたは気管切開チューブを介して換気する方法です。気道が確実に確保され、吸引も可能ですが、鎮静を要することが多く、会話や経口摂取は制限されます。

NPPV（non-invasive positive pressure ventilation：非侵襲的陽圧換気）

マスクを介して換気する方法です。装着・離脱が柔軟で、条件がそろえば会話や食事も可能ですが、リーク（空気漏れ）の管理が常に課題になります。設定の詳細は第3回で扱います。

なお、近年普及しているNHF（nasal high flow：ネーザルハイフロー。HFNC〈high flow nasal cannula〉とも呼ばれます）は厳密には人工呼吸ではありませんが、酸素療法とNPPVの間を埋める選択肢として、あわせて押さえておくと整理しやすくなります。

気管チューブの合併症——リハ前に知っておくべきリスク

計画外抜管（事故抜管）：離床・体位変換時の最重要リスク。チューブが抜ければその瞬間に気道が失われ、緊急の再挿管はそれ自体が大きな侵襲になる。リハ前に回路の長さの余裕、チューブの固定、挿入深さ（口角何cmか）を確認する
カフ関連のトラブル：カフは気管壁との隙間を埋める風船で、陽圧換気のリークと、カフ上部に溜まった分泌物の垂れ込み（誤嚥）を防いでいる。カフ圧が低いとこの2つが破綻し、高すぎると気管粘膜の血流を圧迫して損傷につながる
VAP（ventilator-associated pneumonia：人工呼吸器関連肺炎）：気管チューブは声門の防御をバイパスしているため、口腔・咽頭の分泌物が下気道へ垂れ込みやすい。仰臥位の持続がリスクなのはこの垂れ込みを助長するため。頭側挙上や早期離床は、それ自体がVAP予防でもある——リハの意義を多職種に説明する根拠になる
長期挿管の影響：チューブの物理的刺激と「使わないこと」により、喉頭の感覚・嚥下関連筋は廃用に陥る。抜管後の嚥下評価・摂食再開の視点につながる

こうしたリスクがあるため、IPPV使用中の体位変換・離床は、1人で無理をせず、適切な対応がすぐにとれるようチームでの介入を推奨します。施設によっては、医師・看護師・臨床工学技士を含む複数名での介入を標準としているところもあります。

基本的なダイヤル——各設定項目は何を決めているか

FiO2（吸入酸素濃度）：21〜100%。高濃度酸素の持続は、活性酸素による肺障害（酸素中毒）や、窒素が洗い出されて肺胞がつぶれる吸収性無気肺を招くため、必要最小限が原則。「低いFiO2で酸素化が保てている」ことが余裕の指標になる。評価はRRやSpO2だけでなく、血液ガス（PaO2、PaCO2、P/F比など）もあわせて行う。
VT（一回換気量）：量規定換気で設定。肺保護の観点から目安は理想体重あたり6〜8mL/kg
RR（呼吸回数）：分時換気量＝VT×RR。設定回数と実測回数の差は、患者の自発呼吸の存在を意味する
PEEP（positive end-expiratory pressure：呼気終末陽圧）：呼気の終わりにも残す陽圧。肺胞の虚脱を防ぎ、酸素化を支える。なお、IPPVでの3〜5cmH2O程度は、挿管によって失われた声門の抵抗（生理的PEEP）や回路・気管チューブの抵抗分を補う意味合いが強く、治療的なPEEPというより基礎設定に近い。それを超える設定は酸素化改善が目的
トリガー感度：患者の吸気努力を機械が感知する閾値。敏感すぎると回路の揺れなどで誤作動（オートトリガー）し、鈍すぎると患者は「吸っているのに機械が来ない」状態になる——吸気努力が空振りするたびに呼吸仕事量が増える
PS（pressure support：プレッシャーサポート）：自発呼吸に上乗せする補助圧。第2回・第3回で詳述

※具体的な数値はあくまで一般的な目安です。実際の設定は病態に応じて医師が決定します。

臨床の要点——リハ前の「設定チェック」を習慣にする

モード・FiO2・PEEP・PSをカルテと画面で確認する
実測値（VT・RR・分時換気量・SpO2）を運動前の基準値として控える
「なぜ装着しているのか」を病態から把握し、予測を立てておく：原因が肺なのか、呼吸中枢なのか、神経筋なのか、代謝の代償なのか。事前に病態を把握し、起こりうる変動（例：代謝性の頻呼吸、中枢性の無呼吸）の予測を立てておくことで、急変にも適切に対応でき、安全な離床につながる
回路とチューブ：長さの余裕・固定・加温加湿器の位置。離床の動線を先にシミュレーションする
1人で対応しない体制をつくる：チームでの介入を仕組みにするのが第一。どうしても単独で関わる場面では、「いつでも呼べる」準備をしておく——離床することを周囲に事前に声かけする、ナースコールを手元に置く、緊急連絡先をワンタップで呼び出せるようにする、など

まとめ

出発点は「なぜ人工呼吸器を使っているのか？」。原因は肺・呼吸中枢・神経筋・代謝の代償と幅広く、それにより主目的（換気・酸素化・呼吸仕事量の軽減）が変わる
IPPV（侵襲的）かNPPV（非侵襲的）かで、リスクと自由度が変わる
基本ダイヤルはFiO2・VT・RR・PEEP・トリガー・PS。それぞれ「何を決めているか」と「なぜその値なのか」で読む
気管チューブのリスクを踏まえ、IPPV中の体位変換・離床はチームで。1人で無理をしない体制づくりまで含めてリハの準備である

次回（第2回）は、CMV・A/C・SIMV・CPAP・PSなど、名前が覚えにくい換気モードを「2つの軸」で整理します。