JP2010514472A - 信号品質決定及び信号補正システム及び方法 - Google Patents

Abstract

主流気道アダプタ32及びそのアダプタを通る気体流動の検体を測定するために気道アダプタに結合された気体センシングアセンブリ34を用いることを含む主流気体モニタリングシステム30及び方法を開示する。気体センシング部36は、主流気道アダプタ中の気体流動中の検体を示す信号を出力する。処理部38は、気体センシング部から信号を受信して、気体センシング部からの信号に基づいて気体流動中の検体の量を決定する。処理部は、酸素測定がそれらの使用目的（例えば酸素消費量又は代謝推定の測定）にとって十分な品質かどうかを決定する。品質測定は、導き出された代謝推定の精度を改善するために用いられることができる。CO2測定値が処理されて、呼吸サイクルの全部又は一部の直接的な酸素測定値と置換されることができる方法が提供される。

Description

本発明は、ユーザの代謝パラメータをモニタリングするためのシステム及び方法に関する。

個人の生理的状態をモニタリングするためにその人の酸素消費量又は酸素摂取量をモニタリングすることはよく知られている。フレーズ「酸素摂取量」及び「酸素消費量」は、同義的に用いられ、共に表示

又は単に"VO₂"として表される。酸素消費量は、体が所与の期間（例えば１分）の間に用いる酸素の量の測度である。それは、１分間に体重１キログラムあたりで用いられる酸素のミリリットルとして(ml/kg/min)、一般的に表現される。酸素消費量のレートの測定は、患者心臓及び肺機能の十分性の指標を提供するので、例えば麻酔及び集中治療状況において有用である。

VO₂は従来、吸気酸素体積と呼気酸素体積との間の差として計算される。VO₂の標準的な又は直接的な計算は、以下の式によって与えられている。

"VO₂"は酸素消費量、"Vi"は吸気の体積、"Fi_O2"は吸気の酸素濃度、"Ve"は呼気の体積、そして

は混合呼気酸素濃度である。

他のVO₂を算出する方法は、呼息体積（Ve）だけを用いる。このシナリオにおいて、吸息体積Viは、窒素体積は吸気及び呼気の両方に対して同じであるとの仮定に基づいて（窒素は身体によって消費又は生成されないので、この仮定は通常正しい）、（測定されるのではなく）算出される。これは窒素バランスと呼ばれる。Viの（測定ではなく）計算はまた、温度及び湿度の影響が吸気及び呼気の両方の体積に対して同じであることを仮定する。

上で言及された窒素バランスに基づくViの計算を用いる式(1)のこの修正は、ホールデーン変換として知られる。この技術によれば、Viは以下のように算出される。

ここで、

は呼気窒素の濃度、そして"Fi_N2"は吸気窒素の濃度である。これに基づいて、ホールデーン変換は、

となり、そして酸素消費量計算は、

となる。ここで、

は呼気の二酸化炭素濃度であり、そしてFi_CO2は吸気の二酸化炭素濃度である。

ホールデーン変換を用いたVO₂の算出は、呼気の体積測定値だけが用いられるので、"コモンモード"ではない体積測定の誤差の影響が除去されるという利点を持つ。コモンモード誤差とは、ViとVeの両方の測定値に影響を及ぼす誤差（例えば流動センサの較正誤差）である。もちろん、同じセンサがVe及びViを測定するために用いられることを仮定する。

従来のCO₂センサ技術は、非常に高速かつ正確な気道CO₂の測定が一般に可能であり、長い期間にわたる呼吸CO₂の変化を追跡するために十分に堅牢であることができる。一つ以上のパラメータ（例えば酸素消費量）、エネルギー消費、呼吸商又は関連した代謝測定値が正確に評価されることができるように、同様の速度及び精度で呼吸酸素を測定することが望ましい。これは、例えば呼吸肺活量測定のような、さまざまなアプリケーションのために用いられることができる。

そのようなアプリケーションに用いるのに潜在的に十分に高速かつ正確な主流酸素センシング技術が利用可能になっているが、速度及び堅牢性において、利用可能なCO₂センシング技術に劣る場合がある。呼吸気体の測定から導き出される酸素消費量又は代謝パラメータの推定は、全ての気体測定が十分に正確な場合にのみ正確でありえる。損なわれた波形が酸素消費量又は他の代謝パラメータを計算するために用いられないことを保証するために、気道状態が酸素の測定を妨げるかどうかを決定する方法が必要である。高速、正確かつ堅牢な酸素測定が、酸素消費量又は代謝評価のための呼吸測定を達成する際の限定要因であるとすると、損なわれた酸素波形の同定を助けて、そのような波形を補正するための方法が望まれる。

しかしながら、本発明は、他の気体のセンシングに提供されることができ、酸素又は二酸化炭素の測定に限られないことも、認識されなければならない。

したがって、従来の気体モニタリングシステムの欠点を克服する気体モニタリングシステムを提供することが本発明の目的である。本発明の特定の実施の形態は、堅牢で、高速かつ正確なCO₂センサが堅牢性の低い酸素センサと共に用いられる場合に適用されることができる呼吸気体交換の既知の物理的特性を利用する。特定の実施の形態において、酸素測定が酸素消費量又は他の代謝推定に用いるのに十分な質かどうかを決定するためにCO₂測定値を用いる方法が提供される。そのような品質決定は、導き出された計算（例えば酸素消費量及び代謝推定）の精度を改善するために用いられることができ、その精度は、さもなければ、酸素センサによる測定の質が二酸化炭素センサにおける測定の質より劣っている場合、制限される可能性がある。特定の実施の形態において、酸素測定を改良するためにCO₂測定値を用いる方法が提供される。

本発明の１つの実施の形態によれば、呼吸気体を測定するためのシステムが提供され、当該システムは、第１の気体の量を測定するように構成されて用意された第１の気体センサ、第２の気体の量を測定するように構成されて用意された第２の気体センサ、並びに第１の気体センサ及び第２の気体センサと有効に接続されるプロセッサを含む。プロセッサは、第１の気体センサからの第１の信号及び第２の気体センサからの第２の信号を受信する。プロセッサは、測定された第２の気体の量に基づいて、測定された第１の気体の量を調整する。

本発明の他の実施の形態によれば、呼吸気体を測定するためのシステムが提供され、当該システムは、吸気及び呼気の酸素の量を測定する第１の気体センサ、少なくとも呼気のCO₂の量を測定する第２の気体センサ、並びに第１の気体センサ及び第２の気体センサと有効に接続されるプロセッサを含む。プロセッサは、第１の気体センサ及び第２の気体センサからの信号を受信して、測定されたCO₂の量に基づいて、測定された酸素の量を調整する。

本発明の他の実施の形態では、呼吸気体を測定するための方法が提供され、当該方法は、第１の気体の量を測定するステップ、第２の気体の量を測定するステップ、測定された第１の気体の量が調整を必要とするかを決定するステップ、及び、第１の気体が調整を必要とする場合、測定された第２の気体の量に基づいて、測定された第１の気体の量を調整するステップを含む。

本発明の他の実施の形態によれば、呼吸気体を測定するためのシステムが提供され、当該システムは、第１の気体の量を測定するための手段、第２の気体の量を測定するための手段、及び、測定された第２の気体の量に基づいて、測定された第１の気体の量を調整するための手段を含む。

本発明のこれらの及び他の目的、特徴及び特性は、操作方法、構造の関連素子の機能、パーツの組み合わせ及び製造の経済と同様に、その全てがこの明細書の一部を形成する添付の図面を参照して、以下の説明及び添付の特許請求の範囲の考察により明らかになる。様々な図面において、同様の参照番号は対応する部分を指す。しかしながら、図面は図解及び説明のみを目的とするものであり、本発明の限定を定義するものとして意図されていないことが、明確に理解されるべきである。明細書及び請求の範囲において、単数形の名詞は、文脈において別途明確に述べられない限り、その名詞が指すものが複数含まれることを含む。

本発明の原理による気体検出器の第１の実施の形態の斜視図。 図1の気体センシングシステム中の気道アダプタ及び気体センサの斜視図。 図1の気体センシングシステムのコンポーネントの模式図。 本発明の原理による気体センシングシステムの第２の実施の形態のコンポーネントの模式図。 本発明の第３の実施の形態による気道アダプタ及び気体センサの斜視図。 本発明のなお更なる実施の形態による気道アダプタ及び気体センサの斜視図。 呼吸気体のCO₂及びO₂の濃度の間の関係を表す波形を示すグラフ。 CO₂波形がスケーリングされて反転された、呼吸気体中のCO₂及びO₂の濃度の間の関係を表す波形を示すグラフ。 本発明の態様によってセンサの品質をモニタリングするプロセスのフローチャート。 本発明の態様に従ってセンサによって生成される信号を補正するプロセスのフローチャート。 本発明の態様に従ってセンサによって生成される信号を補正するプロセスのフローチャート。 一つの実施例における酸素測定の品質を示す最小自乗適合プロット。

図1は、本発明の原理による主流気体モニタリングシステム30の例示的な実施の形態を概略的に示す。気体モニタリングシステム30は、呼吸回路40に用いられる気道アダプタ32及び一般的に34で示される気体センシングアセンブリを含む。呼吸回路40は、気体の流動を患者に給送するために用いられる。例えば、呼吸回路40の第１端部42は、患者の気道と連通するように構成される患者インタフェース器具に接続される。呼吸回路40での使用に適している患者インタフェース器具の例は、気管内チューブ、経鼻カニューレ、気管切開チューブ、マスク又は気体の流動をユーザの気道に給送する任意の他の装置若しくは器具を含む（但しこれらに限られない）。

呼吸回路40の第２端部44は、気体供給源と連通するように構成される。例えば気体供給源は、雰囲気、加圧気体の供給、圧力サポート装置、ベンチレータ又は他の気体源を含むことができる。図示された実施の形態において、第２端部44は、ベンチレータ回路において一般的に見られるYコネクタ46を含み、Yコネクタは気道アダプタの第２端部に接続されて示される。Yコネクタの一方のレッグ (leg) は、ベンチレータ（図示せず）から患者へと気体を供給する吸気リム (limb) に対応し、Yコネクタのもう一方のレッグは、患者からの気体を運ぶ呼気リムに対応する。一般的に、気体は、この実施の形態における気体供給源であるベンチレータへと呼気リムによって逆送される。単一リムシステム（図示せず）において、第２端部は、患者と（多くの場合、CPAP圧力サポート装置、二相性圧力サポート装置又は自動滴定圧力サポート装置のような圧力サポートシステムである）気体供給源との間で気体の流動を給送する単一の管路を有する。

多分最もよく図2及び3に示されるように、気道アダプタ32は、患者への及び患者からの気体がその中を通過する呼吸回路40に直列の流動経路50を提供する。気道アダプタ32はさらに、一般的に52で示される気体モニタリング部又はサンプルサイトを提供し、そこで気道アダプタを通過する気体の成分はモニタリング又は測定される。本発明での使用に適した気道アダプタの例は、米国特許番号5,789,660 ('660特許)及び6,312,389 ('389特許)、並びに米国特許出願番号09/841451（'451出願，公開番号2002/0029003）に記載されている（これらの文献の各々の内容全体は参照として本明細書に組み込まれる）。

図1-3に図示される実施の形態において、気体センシングアセンブリ34は、気体センシング部36及び処理部38を含む。この図示された例示的な実施の形態において、気体センシング部36は、矢印Aによって示されるように気道アダプタ32に着脱自在に結合されて、モニタリングされる気体成分（検体とも呼ばれる）を検出するために用いられるコンポーネントを含む。気体センシング部36を気道アダプタ32に着脱自在に結合させるために、様々な機構が実現されることができることが理解されるべきである。図2に図示された例示的な実施例において、気体センサ部36のハウジング37を確実に受け入れるように適応される台座領域33が、気道アダプタ32の外側の面に設けられる。ハウジング37は一般的に、気道アダプタの台座領域の一般的なマッチング形状を受け入れるチャネル35によって台座領域33へはまるように"Ｕ"形にされる。フランジ39は、ハウジングを気道アダプタに位置合わせして取り付けるために、気道アダプタに提供されることができる。米国特許第6,616,896号（'896特許）及び6,632,402号（'402特許）は、気道アダプタ32に気体センシング部36を結合させるための技術を記載し、それらの特許の各々の内容は参照として本明細書に組み込まれる。本発明はさらに、各々のコンポーネントの機能が共通の素子に有効に組み合わせられるように、気体センシング部36を気道アダプタ32に取り外せないように接続することを意図する。

通信リンク48は、データ、電力及び任意の他の信号（コマンド）などが、気体センシング部36と処理部38との間で伝達されることを可能にする。有線通信リンク48が図1-3に示されるが、本発明は、通信リンクが任意の形式の無線通信又は通信プロトコルを用いた無線リンクであることができることを意図することが理解されるべきである。もちろん、無線リンクが提供される場合、電源（例えばバッテリー）が気体センシング部36に含まれなければならず、又は電力は何らかの他の方法で気体センシング部に供給されなければならない。

気体センシングアセンブリ34は、試料セルを通る気体の流動中の一つ以上の気体（検体）の濃度を検出する。図1-3に図示される例示的な実施の形態において、気体センシングアセンブリ34は、気道アダプタ32中を流れる酸素若しくは他の気体の分圧又は量を測定するためにルミネセンス消光技術を使用するように構成される。この酸素測定値は、例えば、Fi_O2及び

の値を決定するために用いられる。

ルミネセンス消光は、気体中の酸素濃度を測定するために用いられる技術である。酸素濃度を測定するためにルミネセンス消光を用いる際、発光材料60（図3参照）は、（矢印Bによって示されるように）励起エネルギーを発光材料に供給することによって、ルミネセンスに励起される。ルミネセンスに励起されると、矢印Cによって示されるように、発光材料はエネルギーを放射する。しかしながら、ルミネセンス材料が酸素を含む気体混合物にさらされると、発光材料がさらされる酸素の量（すなわち濃度又は割合）、つまり気体混合物中の酸素の量に応じて、ルミネセンスは消光する。したがって、発光材料のルミネセンスの量の減少率又はルミネセンスの消光（すなわち発光材料によって放射される光の量）は、気体混合物中の酸素の量に対応する。したがって、発光材料によって放射されるエネルギーは、気道アダプタを通過する気体の濃度を決定するために用いられることができる。米国特許番号6,325,978、6,632,402、6,616,896及び6,815,211（これらの各々の内容は参照として本明細書に組み込まれる）は全て、試料セルの中を流れる気体中の気体（例えば酸素）の濃度を決定するためにルミネセンス消光を用いる酸素センサの例を開示する。

図1-3に示されるように、発光材料60の量は、それが気道アダプタ32中の流動経路50を流れる気体にさらされるような量である。本発明はさらに、気道アダプタの中を流れる気体と連通する発光物質の組み合わせを提供することを意図する。ポルフィリンは、発光材料60として用いられることができる材料の例である。ポルフィリンは、多くの場合、金属原子を含む安定した有機環状構造である。金属原子がプラチナ又はパラジウムである場合、リン光減衰時間は約10μsから約1,000μsの範囲に及ぶ。ポルフィリンはさらに、酸素分子を感知できる。ポルフィリンが発光材料60として用いられる場合、ポルフィリンが、繰り返し使用しても、それらの全ての光励起可能性を実質的に保持することが好ましい。換言すると、ポルフィリンが「光安定性である」ことが好ましい。蛍光ポルフィリン（例えばメソテトラフェニルポルフィン）は、特に光安定性である。酸素検出を容易にするために発光材料30として用いられることができる様々な種類のポルフィリンは、制限されずに、プラチナメソテトラ（ペンタフルオロ）フェニルポルフィン、プラチナメソテトラフェニルポルフィン、パラジウムメソテトラ（ペンタフルオロ）フェニルポルフィン及びパラジウムメソテトラフェニルポルフィンを含む。もちろん、酸素、二酸化炭素又は他の分析される物質（例えば、気体、液体又は蒸気）にさらされると消光することが知られている他の種類の発光物質も、本発明の教示を組み込む気道アダプタにおいて用いられることができる。

図示される実施の形態において、発光材料60が気道アダプタ32に提供され、励起エネルギーBが発光材料に送られることを可能にするために、ウィンドウ62が気道アダプタ本体の開口部64に提供される。ウィンドウ62は、好ましくは、発光材料から放射される放射線Cの波長に対してと同様に、発光材料60を励起する励起放射の波長に対して高い透過率を持つ。例えば、ウィンドウ62は、サファイヤ、一つ以上のポリマー（例えばpolyethelyneなど）、ガラス及び/又は他の実質的に透明な物質で形成されることができる。

例示的な実施の形態において、発光材料60は、気体流動経路を定める気道アダプタ50の表面若しくは壁上に配置されるか又はその一体的部分を構成する膜若しくはマトリクスによって運ばれる。本発明はさらに、発光材料及び関連するコンポーネント（例えば膜）が気道アダプタに直接結合される必要はなく、気道アダプタ全体を除去又は置換することを必要とせずに発光材料が交換されることができるように、選択的に結合されることができることを意図する。

エミッタ66は、発光材料60へ励起エネルギーBを放射するために、気体センシング部36中に提供される。本発明の例示的な実施の形態において、エミッタ66によって放射されるエネルギーは、発光媒体60の発光を引き起こす波長の電磁放射線を含む。エミッタ66は、一つ以上の有機発光ダイオード（"OLED"）、レーザ（例えばダイオードレーザ若しくは他のレーザソース）、発光ダイオード（"LED"）、熱陰極蛍光ランプ（"HCFL"）、冷陰極蛍光ランプ（"CCFL"）、白熱電球、ハロゲンランプ、受け取った周辺光及び/又は他の電磁放射源を含むことができる。

一つの例示的な実施態様において、エミッタ66は、一つ以上の緑色及び/又は青色LEDを含む。これらのLEDは一般的に、発光媒体60の発光組成物の吸収領域において高い強度を持ち、他の波長（例えば赤色及び/又は赤外）においてわずかな量の放射を出力する。これは、センサの迷走干渉光及び光崩壊を最小化する。本発明はLEDの使用に決して制限されないが、エミッタ30としてLEDを実装する他の利点は、それらの軽い重量、小ささ、低消費電力、低電圧要求、小さい熱発生量、信頼性、丈夫さ、比較的低い費用、及び安定性を含む。さらにそれは、非常にすばやく、確実に、そして再現的に、オンとオフを切り替えられることができる。

放射Cを検出するために、検出器68が気体センシング部36中に提供される。気体センシング部3及び気道アダプタ32が結合されたときに、検出器68が発光媒体60からのルミネセンス電磁放射Cの少なくとも一部を受け取るように、検出器68は気体センシング部36の中に配置される。受け取られた放射に基づいて、検出器60は、受け取られた放射の一つ以上の特性に関連した一つ以上の出力信号を生成する。例えば、この一つ以上の出力信号は、放射の量、放射の強度、放射の変調及び/又は放射の他の特性に関連していることができる。一実施例において、検出器68はPINダイオードを含む。他の実施の形態において、他の感光性の装置が検出器68として使用される。例えば、検出器68は、ダイオードアレイ、CCDチップ、CMOSチップ、光電子増倍管及び/又は他の感光性の装置の形式を取ることができる。

エミッタ66からの放射Bに応じて、発光媒体60は、エミッタによって供給される電磁放射の波長と異なる波長で、実質的に無指向で電磁放射Cを放射する。このルミネセンス電磁放射の強度又は持続性は、気体流動経路50の中の気体の本体中に含まれる一つ以上の検体（例えば酸素）の相対的な量に従って増減する。一実施例において、酸素は、ルミネセンス反応を抑えることによって、ルミネセンス放射Bの強度及び/又は持続性の変容を引き起こす。酸素の濃度が増加するにつれて、ルミネセンス放射Bの強度及び/又は持続性の変容は減少する。一実施例において、発光媒体60は、発光フィルムとして形成される。例えば、組み込まれた'896及び'402特許の両方は、発光媒体60として使用されることができるフィルムを開示する。

気体センシング部36からの出力信号に基づいて、処理部38は、流動経路50中の気体に含まれる一つ以上の検体又は成分の一つ以上の特性に関連した情報を決定する。図示された例示的な実施の形態において、処理部38は、エミッタ66を制御して、検出器68から信号を受け取るプロセッサ70を含む。以下に詳細に論じられるように、プロセッサ70は、酸素濃度を決定するために検出器68からの信号を用いる。示されないが、プロセッサ70及び/又は処理部38は、気体成分をモニタリングするために一般的に用いられる他のコンポーネント（例えばメモリ(RAM, ROM)）を含むことができる。

図3に示すように、本発明は、処理部38が入出力装置72、すなわち人の知覚できる形式でプロセッサ70の出力を提供する装置を含むことを意図する。例示的な実施の形態において、入出力装置72は、視覚的にユーザに酸素濃度を示すモニタ又はディスプレイである。本発明はさらに、入出力装置72が、プロセッサ70の出力を遠隔位置に伝達するための通信要素、例えば端末、トランシーバ、モデムなどを含むことを意図する。これは、無線で、結線による通信システムを介して、又はそれらの任意の組み合わせを用いて実行されることができる。

図1-3の実施の形態において、気体センシング部36及び処理部38は、それらのそれぞれのコンポーネントを含む別構造である。本発明はさらに、図4及び図5に概略的に示されるように、これらの２つの部分が、共通のセンシング/処理部90として組み合わせられることができることを意図する。つまり、気体濃度（例えばVO₂）に関連している情報を検出して、モニタリングして、決定して、表示して、伝達するために必要なコンポーネントの全ては、気道アダプタ32に付随するセンサヘッド95中に提供されることができる。そのような機能を有するセンサヘッド95の例は、図5に示されて、例えば米国特許出願番号11/368,832（公開番号US-2006-014078-A1）（本明細書にその内容が参照として組み込まれる）中に開示される。

本発明は、更なるコンポーネントが気体センシング部36に用いられることができることを意図する。例えば、一つ以上のフィルタ素子が、気体センシング部の中に（例えば発光媒体60と検出器68との間に）配置されることができる。そのようなフィルタ素子は一般的に、発光媒体によって放射されない電磁放射が検出器に入射することを防止するように設計されている。例えば、一実施例において、フィルタ素子は波長特有であり、ルミネセンス放射Cがそれを通過して検出器68に入射することを可能にするが、他の波長の放射を実質的に遮断する。

気体センシング部36において用いられることができる他のコンポーネントは、参照検出器及び検出器68の方へ伝播する放射の一部を参照検出器へと導くビームスプリッティング素子を含む。参照検出器によって生成される一つ以上の出力信号は、プロセッサ70に供給されることができ、検出器68によって生成される信号中のシステムノイズ（例えば、エミッタ66の強度ゆらぎなど）を説明し、補正するための参照として用いられる。

いくつかの実施態様において、気体センシング部36は、エミッタ66によって放射される又は検出器68に供給される放射を導き、フォーカスし及び/又は処理することができる一つ以上の光学素子（図示せず）を含むことができる。例えば、一つ以上のレンズは、選択された方向に放射をコリメートすることができる。更に特別な例として、組み込まれた'896及び'402特許の両方は、エミッタ66と同様のエミッタによって放射される放射を処理する光学素子の使用を開示する。

本発明はさらに、発光媒体の温度の変動に起因する気体測定システム30の不正確さを低減又は除去するために実質的に一定の動作温度に発光媒体60を維持するための熱容量を用いることを意図する。例えば熱容量は、この機能を達成する任意の装置（例えば温度センサの出力に基づくフィードバックで制御されたヒーター、ヒートシンクなど）である。加熱素子の形の適切な熱容量の例は、米国特許番号6,888,101及び米国特許出願番号11/069114（公開番号US-2005-0145796-A1）に開示される（これらのそれぞれの内容は参照として本明細書に組み込まれる）。

図1-4に図示される実施の形態において、一つのウィンドウ62が気道アダプタに設けられている。本発明は、さらに気道アダプタにウィンドウ62と同様の２つのウィンドウを設けることを意図する。'402特許に示されて記載されているように、電磁放射がアダプタを通過することを可能にするために、２つのウィンドウが互いに対向して気道アダプタ32に配置されていることができる。この実施例において、センサの場合、検出器32は、気道アダプタのエミッタ66とは反対側に配置されることができる。

本発明はさらに、気道アダプタ32が他の一つ以上の更なる気体測定及び/又はセンシングコンポーネントを含むことができることを意図する。これらの他のセンシングコンポーネントは、図3に80として概略的に図示される。そのようなセンサの例は、温度、光、音、湿度、圧力、流動及び気体濃度検出器を含む。そのようなセンサは、気体の流動、気体センシング部36又はその両方をモニタリングするために用いられることができる。例えば、温度センサは、ハウジング中の過熱を検出するために、ハウジング37中に提供されることができる。温度センサはさらに、気道アダプタ中に流れる気体の温度を検出するために提供されることができる。

図5は、二酸化炭素（CO₂）濃度検出機能及び酸素（O₂）濃度検出機能の両方を含む気体モニタリングシステムを図示する。酸素濃度検出システムは、上述のルミネセンス消光技術に対応し、気道アダプタ132のウィンドウ62に配置される発光材料を含む。CO₂モニタリングシステムは、ハウジング120の一つのレッグ（例えばレッグ122）に配置されるエミッタ（図示せず）からエネルギーが送られる吸収型気体（検体）検出システムである。ウィンドウ123はレッグ122の内面に示され、エネルギーはそこからハウジング120を出る。エネルギーは、気道アダプタ中に定められる第１ウィンドウ（図示せず）へと提供される。それは気体サンプル（気体流動経路50の中を流れている気体）中を通過して、一般に第１ウィンドウの反対側で気道アダプタ中に同様に定められる第２ウィンドウ134に出る。第２ウィンドウ134を介してサンプルサイトを出たエネルギーは、第２レッグ124中に提供される検出器（図示せず）で測定される。

従来技術において周知であるように、検出器からの信号は気体（検体）濃度を決定するために用いられる。例えば、呼気のCO₂の量（

）及び吸気のCO₂の量（Fi_CO2）を決定するために用いられる気道アダプタを通過する気体中のCO₂の量を検出するために、この種の吸収システムの出力を用いることが知られている。検出器からの信号は、ハウジング37中に提供されるプロセッサによって処理されることができ、又は、無線で若しくは結線48を介して別の処理部へと送信されることができる。この図示された実施の形態において、処理部はハウジング120の中に組み込まれ、結果の検体測定値はディスプレイ72に示される。

同様に、本発明はさらに、気道アダプタが、気道アダプタを通過する気体の流動又は流速を測定するための流動センシングシステムを含むように構成されることができることを意図する。流速は、所与の期間にわたって又は呼吸サイクル若しくはそのフェーズの間に気道アダプタを通過する検体の量を決定するために用いられる。

本発明のこの実施の形態の使用に適した流動センシングシステムの一つの形式は、pneumotach型の流動センサである。そのような流動センサは、気体流動経路に沿って気体の流れの中で圧力降下を発生させるように気体流動経路中に配置される流動素子（図示せず）を含む。流動素子によって発生する圧力降下が測定されて、流速を決定するために用いられる。

図6は、そのような流動センシング機能を持つ気道アダプタ232を図示する。気道アダプタがさらに、上述の技術を用いたO₂及びCO₂センシング機能を持つことが留意されるべきである。気道アダプタ232は、気道アダプタ内に含まれる流動素子の各々の側に提供される一組のポート234a及び234bを含む。気道アダプタを通る気体の流動が定量的に測定されることができるように、これらの圧力センシング素子は、流動素子を横切る圧力降下が測定されることを可能にする。例えば、一組のチューブ又は気体ホース236a及び236bは、ポート234a及び234b並びに処理部38（図1を参照）中の圧力センサに結合されることができる。圧力センサは圧力降下を測定し、この出力は気道アダプタ中の流動を決定するために用いられる。

図6に図示される実施の形態において、更なる流動センシング機能はハウジング37中に含まれず、それはさらに検体センシングシステムの少なくともいくつかのコンポーネントを含む。信号は、プロセッサ（例えば、前述されたが追加の機能を持つプロセッサ70、又は全く異なるデジタルプロセッサ）に、通信リンク48を通して送信されることができる。しかしながら、本発明は、流動センシング素子（例えば圧力センサ及びプロセッサ）が、ハウジング37中に含まれることができることも意図する。その場合、ポート234a及び234bはハウジングに直接結合される。図6に図示される実施の形態において、流動素子は気体測定サイトの片側に設けられる。本発明はさらに、圧力降下を発生させるために気体測定サイトを用いることを意図する。その場合、ポート234a及び234bは、気体測定サイトのいずれかの側に設けられている。そのような構成は、例えば、'660特許、'389特許及び'451出願において教示される。

特定の実施の形態において、（吸気が体温及び飽和状態にさらされていないことに起因する）吸気の温度及び湿度と比較した呼気の温度及び湿度の変化の影響を考慮する主流酸素センシングシステムが提供される。温度及び湿度におけるこの変化は、測定される吐き出された気体の体積の増加をもたらし、測定される吸気の酸素割合を補正することによって説明されることができる。このような吸気の酸素割合の補正により、ホールデーン変換を用いた酸素消費量測定の精度を改善することができる。そのような精度の改善を達成するためのシステム及び方法は、米国特許出願番号11/948,080に説明され、同文献の内容全体は参照として本明細書に組み込まれる。

図7のグラフは、吸気及び呼気中の測定されたO₂152及びCO₂150の濃度を表す波形を示す。呼吸の間、酸素の濃度において観測される変動は、実質的にO₂波形152の形が観測時間の間のCO₂波形150の反転であることを除いて、二酸化炭素の濃度の変動を厳密にたどる。結果的に、吸気及び呼気中の時間変動する酸素濃度は、時間変動するCO2濃度の反転されて適切にスケーリングされた形を用いて近似されることができる。いうまでもなく、気体濃度は、気体の分圧、気体の割合、気体の体積分率、気体の質量分率、又は、この出願において説明されるように気体濃度を比較してそれぞれの気体間の関係を計算することに貢献する任意の測定系で、表現されることができる。

図7のグラフは、測定されたO₂152及びCO₂150の濃度を表す波形の関係を示し、CO₂波形150は反転されて、適切にスケーリングされている。酸素の濃度は、呼吸サイクル中の酸素のピーク（最高レベル）及び谷（最低レベル）の両方を正しく測定するために十分な確度、精度及び測定速度を持つ酸素センサを用いて測定されることができる。これらの酸素ピーク及び谷レベルは、CO₂波形150からスケーリングされた基準O₂波形154を作成するために用いられることができる。スケーリングされた基準O₂波形154（図8）は、CO₂波形150を反転させて、測定されたCO₂の谷対ピークレベル（peak-to-valley level）に対する測定された酸素の谷対ピークレベルの比として計算されるスケーリングファクタを適用することによって提供される。

そして、基準波形154の形状、形、タイミング及びスペクトル成分は、酸素センサによって生成される波形152と比較されることができる。特定の実施の形態は、O₂波形152の品質を測定するために、信号の相関を決定するための曲線フィッティングアルゴリズム又は他の適切な技術を使用する。品質は、スケーリングされた基準O₂波形154に対するO₂波形152の適合の計算された測度を用いて定量化されることができる。品質の測定は、計算される時間依存インデックス又は適合の他の測度として表現されることができる。

例えば、最小自乗適合アプローチが用いられることができ、R²は、0と1との間で変化することができて、モデルの相対的な予測的累乗であるとみなされることができる記述的な測度である。図11は、図10A及び10Bのフローチャート中に示される呼吸の一部を用いて、このR²測度を説明する。R²の値が予め定められた又は特定の値を下回る場合、O₂波形の関連する部分は、調整又は置き換えの候補であるとみなされることができる。非限定的な例として、R²の値が0.95未満の場合、O₂波形の部分は調整又は置き換えの候補である。

しかしながら、酸素測定の品質は、多くの異なる方法又はアルゴリズムを用いて決定又は評価されることができ、最小自乗適合法は単に一つの実施例であることが理解されるべきである。

いうまでもなく、吸気のCO₂の濃度は、一般的に非常に低い（ほとんどゼロ）。結果的に、特定の実施の形態において、CO₂の吸気の濃度は、スケーリングされた基準O₂波形154を取得する際の精度の重大な低下を伴わずに、ゼロに近似されることができる。そのような近似は、基準O₂波形154を取得して処理する際の計算の容易性を促進することができる。

本発明の実施の形態は、AD変換と同様にプログラム及びデータ記憶を含む小さい一つのチッププロセッサの中で複雑な電子インタフェース機能の多くを実行するために、高度に集積化されたデジタル信号処理（DSP）技術を利用する。曲線フィッティングアルゴリズムは、プロセッサ70の機能、測定された波形のスペクトル成分及び出力における変動に対する応答性を含む要因に基づいて、一般的に選択されている。多くの実施の形態において、曲線フィッティング又は他の種類の処理の前、その間及びその後の処理中のそれぞれのポイントにおいて測定された波形150及び152並びに基準波形154を処理するために、一つ以上のフィルタが実装されることができる。フィルタは、過渡応答を除去するために用いられることができ、そして環境や他の要因に起因する可能性があるセンサ感度及び精度におけるゆっくりとした変化を除去する又はそれに対応するために用いられることができる。したがって、ローパス、ハイパス及びバンドパスフィルタリングの組み合わせが、測定及び導出された処理用の信号を用意するために用いられることができる。

特定の実施の形態において、基準信号154は、測定されたO₂波形152の部分を調整又は置換するために用いられることができる。例えば、酸素信号品質が特定の閾値より下に低下する場合、処理ロジックは、O₂信号が計算された係数によって増幅又は減衰されなければならないことを示すことができる。計算された係数は一般的に、測定されたO₂波形152の基準波形154からの変動の程度を反映する。特定の実施の形態において、計算された係数の適用は遅延されることができる。そのような実施の形態において、遅延は、測定されて導出された信号の高周波数成分を除去するフィルタの使用の結果として生じる場合がある。遅延は、処理ロジックが構成及びプログラムされたシステムパラメータに基づいて被測定O₂信号を調整することを遅らせることで発生することができる。例えば、処理ロジックは、計算された係数を変更することを最小時間だけ遅らせるように構成されることができ、測定されたO₂波形152の計算された品質に関連した時間だけ、計算された係数を変更することを遅らせるようにさらに構成されることができる。したがって、処理ロジックは、小さな品質の低下よりも、大きな品質の低下にすばやく反応することができる。一つの実施例において、予め定められた最小遅延は、過渡応答の影響を低減するように設定されることができる。他の実施例において、予め定められた最小遅延は、測定されたO₂波形152と基準O₂波形154との間の瞬間的な差の定量化に基づいて修正されることができる。

特定の実施の形態において、測定されたO₂信号は、基準O₂信号によって置換されることができる。一般的に、処理ロジックは、測定されたO₂信号に対する基準O₂信号の置き換えが、測定されたO₂波形152の品質が予め定められた閾値レベルより下に劣化したことを決定した後に示されることを決定する。特定の実施の形態において、測定されたO₂波形152の品質が改善すると、処理ロジックは信号置換を終了することができる。処理ロジックは、品質の劣化及び改善が単なる一過性のものではないことを確認するために、置換及び置換の終了を遅延することができる。

特定の実施の形態において、処理ロジックは、測定されたO₂波形152の品質が周期的に変化することを決定することができる。例えば、呼吸の有意な部分に対して、測定されたO₂波形152の品質は、一貫して閾値レベル以下である場合がある。そのような状況では、処理ロジックは、呼吸の間、測定されるO₂波形152を繰り返し抑制することができ、その代わりに基準O₂信号を用いることができる。いうまでもなく、基準O₂信号は、最低限の品質であると決定される酸素波形の全体又は一部の代わりとして用いられることができる。

一般的に、基準O₂信号は、吸気及び呼気中の酸素及び二酸化炭素含有量の間の既知の又は計算された関係に基づいて、測定されたCO₂信号を処理することによって生成される。本発明はまた、気体の他の組み合わせが、測定された気体波形の品質を決定するために用いられることができることを意図する。例えば、麻酔ガスの存在が測定されて、吸気及び呼気中の酸素の含有量と関係づけられることができる。

図9のフローチャートは、少なくとも１つの測定された気体含有量信号の計算された品質に基づいて、測定された気体含有量信号への基準気体含有量信号の一つ以上の部分の置換を制御するためのプロセスを示す。理解を容易にするために、図7及び8の実施例が、このフローチャートに関して参照される。ステップ700において、第１の呼吸気体（例えばO₂）及び第２の呼吸気体（例えばCO₂）の気体含有量レベルが、例えば図6の実施の形態を用いることにより測定される。しかしながら、他の気体含有量測定技術が用いられることができる。このレベルは、測定されたO₂波形152の品質を決定するプロセッサ70への信号として一般的に提供される。本発明における気体が呼吸する哺乳類に供給されて、それらから受け取られるので、「呼吸」という用語が気体を説明するために用いられる。しかしながら、呼吸気体以外の気体フローが本発明によって意図される。

上述のように、測定されたO₂波形152の品質は、測定されたO₂波形152と測定されたCO₂波形150のスケーリングされた反転バージョンとの間の相関の測度を取得するために、例えば曲線フィッティング技術のような信号分析技術を用いてステップ702において決定されることができる。ステップ704において、測定されたO₂波形152の品質が予め定められた閾値を超えるかどうかが決定される。測定されたO₂波形152の品質が予め定められた閾値を超える場合、測定されたO₂波形152は、O₂センサによって検出される酸素の量に基づいて酸素消費量又は代謝推定を導き出すために、更なる計算に用いられることができる。しかしながら、測定されたO₂波形152の品質が不十分な品質の場合、基準O₂波形154の一部又は全てが、ステップ706において、測定されたO₂波形152と置換されることができる。

一実施例では、O₂波形は基準O₂波形で完全に置換されることによって調整されるが、他の形式の調整（例えば測定されたO₂波形152に対する補正係数の適用）が可能であることが意図される。補正係数は、測定されたCO₂の関数として導き出されることができる。

図10A及び10Bのフローチャートは、本発明の一つの実施の形態に従って基準波形を生成するための例示的なプロセスを説明する。理解を容易にするために、図7及び8の実施例がフローチャートに関して参照される。ステップ710において、第２の呼吸気体（例えばCO₂）の波形500は一般的に、高周波数ノイズを除去するためにフィルタリングされる。一般的に、波形500はローパスフィルタリングされるが、いくつかの実施の形態では、高周波数ノイズに加えて、低周波数干渉を選択的に除去することが望ましい場合がある。フィルタリングによって、フィルタリングされたCO₂波形720が取得される。

一実施例において、CO₂波形をフィルタリングする目的は、酸素波形が２つのうちでより遅いほうである場合（これは、赤外線CO₂センサ及びルミネセンス消光酸素センサが用いられる場合である）に、位相及び/又は周波数を酸素波形と一致させることである。しかしながら、CO₂波形が酸素波形より遅い実施の形態では、酸素波形がフィルタリング及び/又は遅延されることができる。

ステップ712で、フィルタリングされたCO₂波形720の最大値722及び最小値723が決定され、酸素波形738の最大値742及び最小値743が決定される。図10Aのステップ712において示される例示的なCO₂及びO₂波形に対して、それらの差（レンジ）と同様に最小及び最大値が以下の表に示される。

第１の気体（例えば酸素）の最大値及び最小値742, 743の間の差並びに第２の気体（例えばCO2）の最大値及び最小値722, 723の間の差は、それから、第１及び第２の気体の波形の最大値及び最小値の差の比を表わすスケーリング値を計算するために、ステップ714で用いられることができる。上述の実施例では、スケーリング値は41.95/32.4、すなわち1.295である。このスケーリング値は、それから、フィルタリングされたCO₂波形720からスケーリングされたCO₂波形724を取得するために、ステップ714で用いられることができる。そしてスケーリングされたCO₂波形724は、フィルタリングされた反転CO₂波形725を取得するために反転される。

ステップ716において、更なる処理が、フィルタリングされた反転CO₂波形725を調節及び調整するために実行されることができる。例えば、フィルタリングされた反転CO₂波形725の更なるスケーリングが、測定されたO₂波形152の特定の値により適切に適合させるために実行されることができる。ステップ718において、フィルタリングされて調整された反転CO₂波形725にオフセットが追加されることができ、それによって基準O₂波形154を生成する。

本発明の特定の実施の形態は、酸素消費量又は他の代謝パラメータの呼吸評価を取得するために二酸化炭素センサと共に用いられる酸素センサの測定精度を評価する方法を提供する。上述のように、酸素センサの精度は、基準O₂波形154を測定されたO₂波形152と比較することによって決定されることができる。その比較に基づいて、スケーリング値調整が達成されることができ、酸素センサの較正のために用いられることができる。さらに、測定されたO₂波形152サンプルの履歴は、履歴較正及び波形品質情報と一緒に保持されることができる。この履歴情報は、センサの出力を調整するために用いられることができ、それによって、酸素センサから取得される酸素測定の精度を改良する。

特定の実施の形態において、気体センサの感度は、さまざまな条件の下で計算されることができる。例えば、感度は、センサのところに存在する特定の気体の瞬時レベルに幾分依存する場合があり、較正情報は、気体の被検出レベルに基づいてセンサ出力信号を調整するために保持されることができる。一般的に、較正情報は、測定される瞬間的な気体レベルの組み合わせに関連し、例えばセンサの温度や気体の温度などを含むプロセッサ70にとって利用可能な他の環境情報を含むことができる。

特定の実施の形態において、酸素信号品質は、酸素データストリームと反転した二酸化炭素データストリームとの間の相関を連続的に測定することによって測定されることができる。相関は、呼吸サイクルの一部のみ（例えば吸気フェーズのみ又は呼気フェーズのみ）を用いて測定されることができる。呼吸サイクルの異なるフェーズで取得される相関係数は、信号品質のより精密な特性決定を達成するために組み合わせられることができる。

特定の実施の形態において、CO₂波形から導き出されるスケーリングされた基準酸素波形は、呼吸サイクルの一部（例えば吸気フェーズだけ若しくは呼気フェーズだけ）又はサイクル全体の酸素測定ストリームの代わりとして用いられることができる。一つの実施例において、CO₂波形から導き出されるスケーリングされた基準酸素波形は、CO₂センサの応答に適合させるように効果的に酸素センサの応答をスピードアップするために、呼吸フェーズ間の遷移の間の酸素測定ストリームの代わりとして用いられることができる。

本発明は、酸素の品質管理に制限されず、既知の又は予測可能な関係を持つ他の気体に適用されることができる。例えば、一実施例において、CO₂波形が酸素波形に基づいて調整されることができる。

本発明のこれらの及び他の態様は、従来のセンサ技術に勝る有意な利点をもたらす。例えば、現在利用可能なセンサより高い速度及び精度を示す、手頃な価格の使いやすい自己較正酸素センサが提供されることができる。

本発明が、現在最も実用的で好ましい実施の形態であると考えられるものに基づいて説明を目的として詳細に記載されたが、そのような詳細は単にその目的のためのものであり、本発明は開示された実施の形態に限定されず、それどころか、添付の請求の範囲の精神及び範囲内である修正及び均等なアレンジメントを包含することを意図することが理解されるべきである。例えば、本発明が、可能な限り、任意の実施の形態の一つ以上の特徴が任意の他の実施の形態の一つ以上の特徴と組み合わせられることができることを意図することが理解されるべきである。

Claims (46)

1. 呼吸気体を測定するためのシステムであって、
   第１の気体の量を測定する第１の気体センサ、
   第２の気体の量を測定する第２の気体センサ、
   第１の気体センサ及び第２の気体センサに有効に接続されたプロセッサ、
   を有し、
   前記プロセッサが、第１の気体センサからの第１の信号及び第２の気体センサからの第２の信号を受信し、前記プロセッサが、第２の気体の測定された量に基づいて、第１の気体の測定された量を調整するシステム。
2. 前記調整が、(ａ)第２の信号の反転表現、（ｂ）第１及び第２の信号のスケーリングされたバージョン、又は（ｃ）第２の信号のスケーリングされた表現に基づく、請求項１に記載のシステム。
3. 前記プロセッサが、第２の信号との第１の信号の比較に基づいて第１の信号の品質の測度を計算し、品質の前記測度は、第２の信号に対する第１の信号の曲線フィッティングを用いて計算される、請求項１に記載のシステム。
4. 第１の信号及び第２の信号が、それぞれ第１の気体及び第２の気体の測定値を表す、請求項１に記載のシステム。
5. 第１の気体センサがルミネセンス消光センサである、請求項１に記載のシステム。
6. 前記ルミネセンス消光センサが酸素又は二酸化炭素を測定する、請求項５に記載のシステム。
7. 第１の気体センサが吸気の酸素及び呼気の酸素を測定し、前記プロセッサが、吸気の酸素、呼気の酸素、又は吸気の酸素と呼気の酸素の両方の調整された被測定量を表す波形を出力する、請求項１に記載のシステム。
8. 第２の気体センサが赤外線センサである請求項１に記載のシステム。
9. 前記赤外線センサがCO₂を測定する請求項８に記載のシステム。
10. 第２の気体センサが呼気の第２の気体の量のみを測定し、吸気の第２の気体の量は測定しない、請求項１に記載のシステム。
11. 第２の気体がCO₂であり、吸気のCO₂の量はゼロであると仮定される、請求項１０に記載のシステム。
12. 第２の気体センサが、呼気の第２の気体の量及び吸気の第２の気体の量の両方を測定する、請求項１に記載のシステム。
13. 第１の呼吸気体の量及び第２の呼吸気体の量が気体の分圧として測定される、又は第１の呼吸気体の量及び第２の呼吸気体の量が気体の割合として測定される、請求項１に記載のシステム。
14. 前記プロセッサが、第２の信号との第１の信号の比較に基づいて第１の信号の品質の測度を計算し、前記プロセッサが、品質の前記測度が予め定められた最低限の品質閾値を下回る場合に、第１の信号の代わりに基準信号の一部を用い、前記基準信号は第２の信号から導出される、請求項１に記載のシステム。
15. 前記基準信号が、第２の信号のスケーリングされて反転されたバージョンである、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記プロセッサが、第２の信号との第１の信号の比較に基づいて第１の信号の品質の測度を計算し、前記プロセッサが、品質の前記測度の変化を補償するために、第１の信号をスケーリングする、請求項１に記載のシステム。
17. 呼吸気体を測定するためのシステムであって、
    吸気及び呼気の酸素の量を測定する第１の気体センサ、
    少なくとも呼気のCO₂の量を測定する第２の気体センサ、
    第１の気体センサ及び第２の気体センサに有効に接続されたプロセッサ、を有し、
    前記プロセッサが、第１の気体センサ及び第２の気体センサからの信号を受信して、測定されたCO₂の量に基づいて、測定された酸素の量を調整するシステム。
18. 酸素の測定された量が、第１の気体センサから受信された信号の測定された品質に関連する量によって調整される、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記品質が、前記プロセッサによって受信された信号の代表信号の曲線フィッティングにより測定される、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記代表信号のうちの一つが、第２の気体センサから受信された信号のスケーリングされて反転されたバージョンである、請求項１９に記載のシステム。
21. 呼気及び吸気の酸素の測定される量が、測定される前記品質が予め定められたレベルを下回ったことに応答して、呼気のCO₂の測定された量から推定される、請求項１７に記載のシステム。
22. 呼吸気体を測定するための方法であって、
    第１の気体の量を測定し、
    第２の気体の量を測定し、
    第１の気体の測定された量が調整を要することを決定し、
    第１の呼吸気体の測定された量を、第２の気体の測定された量に基づいて調整する方法。
23. 前記決定するステップが、第１の気体の量を表す第１の信号と第２の気体を表す第２の信号を比較することを含み、第２の信号が、CO₂センサによって供給される信号の反転されてスケーリングされたバージョンである、請求項２２に記載の方法。
24. 前記決定するステップがさらに、第１の信号の品質測定値を取得するために第１の信号及び第２の信号を曲線フィッティングすることを含み、第１の気体の測定された量が、前記品質測定値に応じて調整される、請求項２３に記載の方法。
25. 前記調整するステップが、第１の気体の測定された量を第２の気体の測定された量から導出された推定で置換することを含む、請求項２４に記載の方法。
26. 第１の呼吸気体がルミネセンス消光センサを用いて測定される請求項２２に記載の方法。
27. 前記ルミネセンス消光センサが酸素又は二酸化炭素を測定する請求項２６に記載の方法。
28. 第２の呼吸気体が赤外線センサを用いて測定される請求項２６に記載の方法。
29. 前記赤外線センサが二酸化炭素を測定する請求項２８に記載の方法。
30. 第２の気体が、呼気の第２の気体の量としてのみ測定される請求項２２に記載の方法。
31. 第２の気体がCO₂であり、吸気のCO₂の量はゼロであると仮定される請求項３０に記載の方法。
32. 第２の気体が、呼気の第２の気体の量及び吸気の第２の気体の量の両方として測定される、請求項２２に記載の方法。
33. 第１の気体の量及び第２の気体の量が気体の分圧として測定される、又は第１の気体の量及び第２の気体の量が気体の割合として測定される、請求項２２に記載の方法。
34. 呼吸気体を測定するためのシステムであって、
    第１の気体の量を測定する手段、
    第２の気体の量を測定する手段、及び
    第２の気体の測定された量に基づいて第１の気体の測定された量を調整する手段、
    を有するシステム。
35. 前記調整が、第１の気体の量を表す第１の信号と第２の気体の量を表す第２の信号の比較に基づく、請求項３４に記載のシステム。
36. 前記比較が、（ａ）第２の信号の反転されたバージョン、（ｂ）第１及び第２の信号のスケーリングされたバージョン、又は（ｃ）第２の信号のスケーリングされて反転されたバージョンに基づく、請求項３４に記載のシステム。
37. 第１の気体の量を表す第１の信号及び第２の気体の量を表す第２の信号の品質の測度を計算する手段をさらに有する、請求項３４に記載のシステム。
38. 第１の信号がルミネセンス消光センサによって供給される請求項３４に記載のシステム。
39. 前記ルミネセンス消光センサが酸素又は二酸化炭素を測定する、請求項３８に記載のシステム。
40. 吸気及び呼気の酸素の調整された被測定量を表す波形を生成する手段をさらに有し、前記ルミネセンス消光センサが吸気の酸素及び呼気の酸素を測定する、請求項３９に記載のシステム。
41. 第２の信号が赤外線センサによって供給される、請求項３４に記載のシステム。
42. 前記赤外線センサが二酸化炭素を測定する、請求項４１に記載のシステム。
43. 第２の信号が、呼気の第２の気体の量のみを表す、請求項３４に記載のシステム。
44. 第２の気体が二酸化炭素であり、吸気の二酸化炭素の量がゼロに近似される、請求項４３に記載のシステム。
45. 品質の測度が予め定められた最小限の品質閾値を下回ったことに応じて第１の信号の代わりに基準信号の一部を用いる手段をさらに有し、前記基準信号が第２の信号から導出される、請求項４４に記載のシステム。
46. 品質の測度の変化を補償するために第１の信号の一部をスケーリングする手段をさらに有する、請求項３４に記載のシステム。

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