Servo ベンチレーターのストーリー

1965年、臨床生理学部の Sven Ingelstedt 教授は、若き医師 Björn Jonson からの新しい呼吸装置の開発依頼を受理しました。それは Sven が策定した「人工呼吸器は圧力または体積で制御されている。流量を制御する必要がある。そうすれば、すべてが思い通りになる！フローを制御することはできない！」という漠然とした指令を基にしたものでした。その後、麻酔科医の Lars Nordström 博士と、Elema-Schönander 社（心電図インクジェットプリンター（1948）と埋め込み型ペースメーカー（1958）の発明で有名なストックホルム郊外の企業）によって雇用された野心的な電気技師 Sven-Gunnar Olsson からなるコアプロジェクトチームが編成されました。このプロジェクトは、組織間のチームワークと起業家精神を育む環境のもと、高度に自由な実験の機会が与えられました。

Servo Ventilator 900 は、流量制御され、重要なパラメータとガス供給の呼吸モニタリングが可能な、世界初の人工呼吸器となりました。この小型で静かな電子デバイスにより、臨床医は、患者の呼吸器系の抵抗とコンプライアンスの変化に左右されることなくServo コントロールシステムによる正確なフローを供給し、設定された一回換気量を確実に達成することが可能になります。「人工呼吸器」という用語は、乳児を含む各患者向けの最適な換気方法を臨床医に提供する新しい原理を示すもの、として紹介されました。

Servo ベンチレーターの頭脳は、独自の Servo コントロールシステムであり、最先端の電子機器の適用により、極めて柔軟な操作性と換気モードのプロパティの選択に貢献しました。圧縮量が極小の患者ガス送出回路の圧力センサーとフローセンサは、吸気弁ユニットと呼気弁ユニットに毎秒数百回の情報を供給しました。気道内圧と呼気分時換気量が事前設定された制限値を超えると、直ちにディスプレイ上に警告が表示されアラーム音が発信されます。

Servo ベンチレーターに統合されたモニタリング機能は臨床現場の進歩に大きく寄与しました。Lung Mechanics Calculator 940 の 6 つの異なるパラメータの補助により、人工呼吸器の設定を呼吸ごとに最適化させることが可能となったのです。主な関心領域は、呼気終末肺容量と酸素化に最良の効果をもたらすために、外部 PEEP 弁を設定する方法でした。また、Servo ベンチレーターでは記録とデータのエクスポートが可能になったため、機械換気の研究に適した人工呼吸器として選ばれるようになりました。実際、70 年代には論文数が増加しています。

ICU では、時間がかかり高価であると考えられていた動脈血二酸化炭素分圧（PaCO₂） の代替として、CO₂ を継続的に測定する必要がありました。CO₂ Analyzer 930 は、初の商用ボルメトリック・カプノグラフィで、ベンチレーターに接続された小型で高速のメインストリームセンサーによる IR 光吸収の測定に基づいていました。これにより、呼吸ごとの呼気終末 CO₂ 濃度、CO₂ の一回呼出量、および死腔の計算がリアルタイムで提供されました。人工呼吸器設定のガイド、肺疾患の重症度、肺のガス分布、循環、代謝の理解に極めて重要な貢献をしました。

Servo 900 の後継モデルは、Servo 900B として知られるようになりました。患者の呼吸努力に同調する間欠的強制換気（IMV）モードを導入し、その代わりに、患者は自身の呼吸負荷をより引き受けることが奨励されました。その後のウィーニングプロセスにおいて、身体的および精神的な苦痛が緩和されるようになりました。さらに CPAP 機能、拡張された設定範囲、およびデフォルトの「グリーン設定」がフロントパネルに実装されました。Servo ベンチレーターが成人専用に設計されているわけではなく、現代の ICU 人工呼吸器とは異なり、小児と新生児を管理するための設備も提供するということを、世界中の病院が認識し始めました。

1981年に「Limitless Servo Ventilator System」として導入された Servo 900C は、前進となる製品と同様に、学習、設定、配置、洗浄、サービスが簡単に行えるよう設計されていました。吸気と呼気全体にわたり気道内圧を正確に制御できる、市場初の人工呼吸器でした。PEEP の電子制御、特徴的な小児患者範囲でも適用可能な 8 種類の換気モードが利用可能になりました。分時換気と CO₂ 交換をモニタリングしながら人工呼吸器を介して CPAP の供給が可能になりました。アプリケーションブックレット、デモンストレーションパネル、患者カードのデッキ、動画、明瞭で一貫性のある操作マニュアルを含む広範なトレーニング資料（「The Servo University」）は、無制限のプログラムの不可欠な要素でした。

元々は Servo 従圧式換気と呼ばれており、減速フローパターンで一定の吸気圧を供給することで、肺胞でのガス交換の時間を延長することができ、従来の従量式換気と比較して圧外傷のリスクを軽減することが期待されていました。現在の低い一回換気量の時代以前は、非常に高いピーク圧が一般的でした。また、従圧式は、カフなしの小児および新生児患者用にたちまち人気を集めました。

Servo 900C での集中治療に導入され、導入開始後 10 年を待たず、プレッシャーサポート換気はウィーニングのための新しい標準モードになりました。これは、人工呼吸器が大部分の呼吸作業を引き継いでいる間に、患者が換気補助のタイミングをより詳細に制御できるようにするための重要なステップでした。エンジニアは、タイミング問題を解決するためのいくつかの基準に従って作業し、最終的に、加圧呼吸中の流量減衰がおそらく使用に最適の変数であると判断しました。彼ら自身の経験から、ピークフローの 25% での呼気終了が、最も快適な補助レベルであると判断されました。プレッシャーサポートの潜在的な臨床的利点に関する研究が直ちに始まり、その後何年もの間、科学論文の主要なトピックとなりました。

磁気共鳴画像法（MRI）は、1980 年代初頭に登場した斬新で革新的な画像処理技術です。この技術が必要とする環境は、MR 室の構築にとっても、深刻なリスクをもたらす可能性がある磁気共鳴装置としても課題でした。MRI 検査が有効である可能性のある多くの患者には、器械換気が必要でした。Servo 900C には磁気部品が少なく、この環境での使用のためにリリースされた、初の人工呼吸器でした。後に、最新の Servo ベンチレータージェネレーションである MR バージョンが続きます。

Servo 300 シリーズは、大きな技術的進歩の象徴であり、成人から超早産児まで、すべての患者カテゴリでの治療を可能にするユニバーサル人工呼吸器として、マイクロプロセッサー時代への飛躍を遂げました。これには、空気と酸素用のガスモジュールと小型混合チャンバを備えた、まったく新しくユニークなガス供給システムが含まれていました。迅速な血流反応を備えた新しい高感度フロートリガーシステムは、呼吸の仕事量を低減する機能によって、大きな注目を集めました。Servo 300 も、一回換気量の供給を 2 ml まで下げることで、新しいベンチマークを打ち立てました。

Servo ベンチレーター世代を経るごとに、将来の臨床ニーズに応える換気モードの発明が続けられてきました。Servo 300 は、圧補正従量式（PRVC）とボリュームサポート（VS）の一連のボリュームターゲットモードを開始しました。ここでの主な原則は、呼吸ごとに目標とする必要最低吸気圧で設定換気量を供給することでした。NICU（新生児集中治療室）およびPICU（小児集中治療室）では、この特定のイノベーションが精度が低く予測不可能な圧力制限のある連続フロー換気モードからの移行を実現することが明らかになったため、ボリュームターゲット換気を直ちに採用しました。

Servo 300 には、一酸化窒素（NO）療法への関心の高まりに対処する独自のバージョンも用意されています。この療法は、肺高血圧症の未熟児など、極めて重篤な患者群への酸素投与を改善するために、強力に血管を拡張させるものです。一酸化窒素供給とモニタリングが完全に統合され、3 番目のガスモジュールが呼吸供給と完全に同調した正確な一酸化窒素投与を提供しました。肺機能不全治療のための一酸化窒素の医学的使用についてスウェーデンのガス製造業者にライセンス付与された独占特許により、それまで追従を許さなかった Servo 300 NO 送達システムの製造は中止を余儀なくされました。

より穏やかで患者に優しい換気の研究に向けた次の取り組みは、ウィーニングの早期過程における、制御換気から自発呼吸への架け橋となることを意図して開発されたオートモード機能でした。オートモードには、制御と補助モードの 3 つの組み合わせがあり、無呼吸時間の適応アルゴリズムによってシームレスにモニタリングされ、自動で交互に切り替えられました。そのメリットは明らかでした：鎮静の必要性、オペレータの介入、およびアラームの低減。ウィーニングを早期に開始することが可能で、スタッフによる介入を必要としない患者自身による自発呼吸が回復に繋がります。オートモード のパンフレットの表紙には、「挿管から始まるウィーニング」と順に記載されています。

ARDS の発生率と死亡率削減を目的とした研究は、ダイナミックコンプライアンスや CO₂ 除去の手法など、パラメータの呼吸ごとの傾向を使用することで、介入の効果、特にラングリクルートメント手技の効果を定量化する Open Lung Tool の導入 を予告しました。漸減 PEEP 滴定を含む段階的なアプローチにより、PEEP 設定を個別化して、可能な限り低いドライビング圧と、均一な肺容量での換気により、酸素化の改善が可能になりました。Open Lung Tool は、ラングリクルータビリティがない時はそれを示し、他のアプローチを検討および評価する必要があります。

1999年12月、Nature Medicine 誌に新たな次元の換気技術が発表されました。この論文では、モントリオール大学の Christer Sinderby 博士が率いる研究グループが、横隔膜（Edi）の電気的活動の信号取得と処理の進歩について説明しました。これは、患者自身の呼吸中枢が、人工呼吸器が提供する呼吸補助のタイミングと大きさを完全制御できるようにするために使用できることを意味しています。患者-人工呼吸器同調の完全な確立と内在する肺防衛反射の使用により、21 世紀の成人および小児集中治療用人工呼吸に新しい希望が生まれました。このビジョンでは、人工呼吸器関連の合併症の低減、ICU の滞在期間や入院期間を短縮するための、ウィーニングの促進が概説されています。先見の明のある Servo の人々は、最初に Servo 300 ベースのプロトタイプで展開された技術の可能性を見い出しました。

世界中の臨床医との先例のない協力関係を築いた結果、Servo- i は、モバイルおよびモジュラープラットフォームとして設計された初の人工呼吸器となりました。これは、すでに設置済みの人工呼吸器群に新たな臨床機能とアップグレードを頻繁にもたらすことを意図しています。このシステムアプローチには、乳幼児、成人、ユニバーサルの 3 つの主な設定が含まれていました。配置、取り扱い、サポート、病院内搬送中における新たなレベルの柔軟性は、包括的なスマートアクセサリと中断のない接続性によって提供されました。ユーザーインターフェースでは、タッチスクリーン、メインロータリーダイヤル、ダイレクトアクセスノブのいずれかを選択して、最も重要な設定を安全に制御できるようになりました。これは、診断品質で最大 5 色に色分けされた高解像度波形と組み合わされました。

新しい呼気カセットは、信頼性と再処理に対するお客様からの高いご要望に応え、Servo ベンチレーターで初めての新しいテクノロジーとなる「Time-of-flight Ultrasound」を導入しました。その超高速測定は、ガス組成や湿度には実質的に影響はありませんでした。この超音波流量計の大きな成功は、人工呼吸器の製品寿命全体にわたり機能する、超音波酸素センサの開発にもつながります。後にこの技術は低密度の Heliox ガス混合物の検出にも有効であることが判明し、Servo-i の 3 番目の供給ガスとして導入されました。

Servo-s は、その上位機種である Servo-i の最先端技術を「Simplicity makes sense」というキャッチフレーズのもと、シンプルで費用対効果の高いパッケージとして導入しました。さまざまな病院の換気ケア設定に適しており、静かでコンパクトなコンプレッサミニと組み合わせて、中央壁配管から独立した高品質の換気を実現しました。ユーザーフレンドリーなシンプルさ、成人患者および小児患者向けの最先端の性能と信頼性により、医療システムの近代化に向けて高価値医療機器を必要とする BRICs（ブラジル、ロシア、インド、中国）経済圏において、Servo-s は瞬く間に成功を収めました。

Servo-i の NAVA テクノロジーは、プラグインハードウェアおよびソフトウェアモジュール、経鼻胃栄養チューブとしても機能する Edi カテーテルを特長とする新しい技術で、大きな注目を集めました。患者-人工呼吸器非同調性の悪影響を示す科学論文の導入に合わせて、鎮静の増加に関連した問題と、人工呼吸器を使用している患者にとって VIDD（人工呼吸器誘発性横隔膜機能障害）が現実的な問題であるという発見がありました。それ以来、NAVA は、肺と横隔膜の両方を保護するパーソナライズされた換気を提供することで、機械換気の時間を短縮し ^[1]、人工呼吸器を使用しない日数を増加させる ^[1][2][3] ことで、これらの問題に対処することが示されました。

NAVAは従来の換気モードと比較するとリークに影響されないため、これまで侵襲的モードで治療されてきた患者グループに対する治療のパラダイムシフトとして、非侵襲的換気 （NIV NAVA） の適応拡大は自然な流れでした。新生児を対象とした NIV NAVA の適応は劇的に増加し続けました。その成功は、十分に同期化されない従来の NIV モードと比較して、挿管を回避できる可能性がある ^[4][5]、または早期に抜管できる可能性がある^[6][7][8] ことに基づいています。利益を受ける別の患者グループは、COPD の急性増悪を伴う成人患者で、NIV NAVA での NIV 合併症の軽減が示されており、患者の症状の管理や転帰の改善にも効果的である可能性があります。^{[9][10][11][12][13]}

すべての新世代の Servo ベンチレーターは、業界内での人工呼吸器に対する認識を変革することを期待されています。Servo-u には、コンテキストベースのガイダンスとワークフロー、推奨事項、ショートカットを備えた非常に直感的なオールタッチパネルのユーザーインターフェースが導入されています。ユーザーの自信を高めることで、高度な換気戦略の実装を日常業務で簡単に行えるようにすることが目標でした。VT/PBW やドライビング圧などの新しい重要なモニタリングパラメータが実装され、それらは、Servo Compass で継続的に視覚化されました。新生児から成人まで、あらゆる患者カテゴリの治療を対象に、パーソナライズされた肺保護とウィーニングのための新しいオプションが追加されました。人工呼吸器のユーザビリティの比較研究では、患者の高レベルの安全性と優れたユーザー体験が示されました ^[14]。

Servo-n は、肺、呼吸筋、その他の発達中の臓器を保護しながら、脆弱な新生児に必要なサポートを提供するのに役立つ、オールインワンの新生児用人工呼吸器として開発されました ^[15]。新生児用 ICU に特化し、ご両親や医療従事者双方に配慮した緑色のテントウムシや家族表示など、かわいらしい外装も施しています。すべての侵襲的モードでの可変リークの補正、オプションの熱線フローセンサー、およびハイフロー酸素療法を実行するための統合機能が追加されました。NAVA と NIV NAVA は、もちろんどちらも標準モードであり、酸素飽和度低下と徐脈を防ぐために、連続的な Edi 信号が未熟児の無呼吸のモニタリングと管理に重要な役割を果たします ^[15][16][17]。

Servo-air は、強力な「ホットスワップ可能」なバッテリーバックアップを備えた、初のタービン駆動式 Servo ベンチレーターで、ウォールガスや電源出力なしで、病院内を簡単に移動することができます。Servo の豊かなレガシー機能と穏やかで感度の高い非侵襲的換気 (NIV) を継承した Servo-air は、集中治療や中間治療、院内搬送に理想的でした。Servo-air は、品質、信頼性、性能、使いやすさ、所有コストの低さという点で、Servo ベンチレーターの遺産を継承しています。

高頻度振動換気療法（HFOV）は、難治性呼吸不全または重度の呼吸窮迫症候群（RDS）の新生児向けの確立されたレスキューモードとなりました。Servo-n に統合するための重要な要件には、アクティブな呼気を通してそれを強力にすると同時に、患者の呼吸努力を軽減することがありました ^[18]。実装された特許取得済みテクノロジーは、慣性に基づいており、伝説的な Servo コントロールシステムで管理される吸気弁と呼気弁の迅速な流量制御と同期に依存しています。これにより、従圧式モードとボリュームターゲット HFOV モードの両方が提供されます。患者中心のソリューションは、オプションの赤ちゃんの神経呼吸ドライブ（Edi）のモニタリングによってもサポートされており、これにより、このレスキューモード中の呼吸モニタが、推量で行われることはなくなります。

Open Lung ツールで Servo-i を用いた数多くの有望な臨床研究^[19][20][21]の後で、Open Lung アプローチに従った段階的なラングリクルートメント手技向けの自動ワークフローの開発、という長く待たれていた夢がついに実現しました。標準化されたアプローチの主な特長は、ユーザーインタビューによって明らかになった、臨床診療での大きな変動を減らすことでした。患者が「リクルーター」か「非リクルーター」かを示唆する診断機能を統合する可能性は、換気戦略に大きな影響を与える可能性があります。自動 SRM は、最適な 動的コンプライアンス に基づき、リクルートメント、漸減 PEEP 滴定、再リクルートメント、および PEEP とドライビング圧のリクルート後のパーソナライズ化を通じて、ユーザーをスムーズにガイドします。患者の肺機能、ガス交換、血行動態の最適なバランスを見つけることに重点を置くことができます。

2010 年代には、食道マノメトリは科学的ルネサンス的な時期を経験しましたが、研究環境以外での日常的な臨床使用は困難であることが判明しました。この技術へのアクセス性、わかりやすさ、および精度を向上させるために、食道（Pes）および経肺（PL）圧力波形を提示する Servo-u 用の診断ビューが開発され、強制換気と自発呼吸の評価のための重要なパラメータが示されました。さらに、バルーンの位置決めと充填を検証するために、自動閉塞操作が発明されました。パーソナライズされた肺保護のためのこの新しいツールは、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミックで広く利用されており、日常的な臨床診療への導入準備ができたと報告されています。

すべての患者がそれぞれ異なる課題を抱えています。体重 300g の新生児、成人、急性呼吸不全や慢性肺疾患を患っている人、それぞれのニーズや複雑さは異なります。このため、肺や横隔膜を保護し、離脱を早め、より良い転帰を得るために役立つ、パーソナライズされた換気ソリューションの革新に取り組んでいます。

Servo ベンチレーターは、単なる技術ではありません。それは哲学です。私たちの DNA に内在するマインドセットです。重症患者の治療における新技術発見へと私たちを駆り立てたのは、この信念です。常なる進化と、治療法や革新的なソリューションの発明に取り組むことへの情熱です。その目的は、可能な限り早く安全に患者から人工呼吸器を離脱させることです。最終的には、より少ない医療リソースを使用しながら、患者の転帰を向上させることにつながります。それは、創業当初から変わらず私たちの胸にある大志であり、今私たちが行っているあらゆることを貫く考え方なのです。イノベーション、信頼性、高品質 - より少ないリソースでより多くの成果を。現在製造されている Servo ベンチレーターの一つ一つを形成する高品質。今日の予測不能な世界で、未来の Servo ベンチレーターを定義するのは、この変わらぬ品質です。こうして私たちは、その歴史を歩んできました。そしてこれが、私たちの未来を形作る方法です。