加温加湿器の構造

加温加湿器の基本的な仕組みは、水を熱して蒸気(湿度)を発生させ、
その水蒸気を人工呼吸器からの吸気ガスに含ませます。

その温度と湿度を保ちながら患者に吸気ガスを届けます。

以下は人工呼吸器に多く使用されているパスオーバー型加温加湿器の例です。

• 加温加湿器の本体には、加温加湿チャンバー温めるヒーターがあります。
• 吸気回路内には、外気によって吸気ガスの温度が低下するのを防ぐためのヒーターワイヤーが挿入されています。
• 加温加湿チャンバーのヒーターとヒーターワイヤーの温度を調節するため、加温加湿チャンバーの出口と口元温度を測定します。
• 加温加湿チャンバー内の水を熱し水蒸気化させます。
• 人工呼吸器から送気されるガスが加温加湿チャンバーの水面を通過する際に、水蒸気化された水分を取り込みます。
• 加温加湿された吸気ガスが37℃程度になるように加温加湿チャンバーの水温は調節されます。
• 吸気回路を送気ガスが通過際に、外気温度によって冷やされ結露が生じるため、この温度低下を防ぐために、設定された口元温度（40℃程度）になるようにヒーターワイヤーを温めます。
• 患者には37℃・相対湿度：100％（飽和水蒸気）になって、送気されます。

加温加湿器の種類

加温加湿器は加温加湿させる方式がいくつかあります。

加温加湿チャンバーを用いたパスオーバー型やチャンバー内で温水が循環するカウンターフロー型、半透膜を使用した水蒸気透過膜型などがあります。

パスオーバー型が主に使用されています。

パスオーバー型加温加湿器

パスオーバー型の加温加湿器は、
滅菌蒸留水が給水された加温加湿チャンバーの底面が熱源(ヒータ）と接触して加熱されます。
加温加湿チャンバーの水面を吸気ガスが通過する際に、
蒸気化された水分を取り込み加温加湿を行うシステムです。

現在、市場で販売されている加温加湿器の多くが採用しているシステムです。
加温加湿チャンバーへの給水作業は、手動給水と自動給水があります。

手動給水は、加温加湿チャンバーの入口側の呼吸器回路を外して給水します。
給水後、呼吸器回路の接続が不十分であったり、加温加湿チャンバーのコネクタの亀裂が生じるなど、
吸気ガスのリークする事例が多発しました。
また、給水中は人工呼吸の換気が停止することや感染のリスクが懸念されました。

近年では自動給水システムが採用されて、普及しています。
加温加湿器用水のバッグ（注射用水）から自動的に水位を維持するように給水されます。
それに伴って加温加湿器用水のバッグの残量管理が必要になっています。

最近の加温加湿器では、加温加湿チャンバーの水位を監視し、低水位になると警報を鳴らすものもあります。
空焚き警報（異常加温警報）を装備したタイプは、完全に水が空にならないと作動しないため、
警報の作動までに数十分を要します。
このため、早めに水の量を察知できる安全機能があることが望ましいとされています。

カウンターフロー型加温加湿器

カウンターフロー型の加温加湿器は、チャンバー内で温水が常に循環しています。

その温水に触れるように吸気ガスが通過する際にて加温加湿する構造になっています。
内部で循環する温水にガスが通るため、吸気ガスの温度による影響が少なく
（吸気ガスの温度が高い場合は冷やす作用を持つ）安定した湿度が保てる利点を持っています。
＊日本国内では既に販売終了

水蒸気透過膜型加温加湿器

水蒸気透過膜型の加温加湿器は、
水を貯留する加温加湿チャンバーはありません。

ポースヒーターの周りに巻かれた中空糸膜（ポリサルフォン膜など）に
水を通過させることで水蒸気(ガス）を発生させるシステムです

このシステムは加温加湿チャンバーが必要ないため呼吸器回路がシンプルであると共に、
呼吸器回路内コンプライアンスも低く維持できます（HFOと言う換気モードで有効性を発揮します）。
形状が複雑な為、小径の呼吸回路には不向きで
主に成人、小児用の回路に制限されるなど使用範囲に制約がありました。
同様のシステムによる加温加湿器を内蔵した在宅用CPAP機器にて販売されています。

まとめ

現在は、パスオーバー型の加温加湿器が主流です。

加湿チャンバーの水位検出など工夫がされている加温加湿器もあり、
機器毎にその性能は異なります。
使用する呼吸回路(吸気回路のヒーターワイヤーの挿入方式など)の種類によって加温加湿効果も変わるため、
加温加湿器の選択と共に呼吸器回路の選定も重要となります。