JP2020513290A - 呼吸ガス試料を用いた呼吸測定のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
いくつかの実装形態では、オキシモニターシステム100は、患者の呼吸の状態、ガス交換、または心肺健康の他の態様に関するデータおよび/または情報を収集するために様々な検査を実行するように構成され得る。いくつかの実装形態では、これらの検査は、ガス交換検査、努力性呼気検査、症状調査、および/または他の検査を含み得る。
いくつかの実装形態では、オキシモニターシステム100は、ガス交換検査中に十分な期間の定常状態呼吸が達成されたかどうかを患者または他のユーザに示すように構成され得る。例えば、いくつかの実装形態では、システムが定常状態の呼吸を検出している間に緑色の光が点灯され、システムによって検出された呼吸が定常状態にないときに赤色の光が点灯され得る。
様々な実装形態において、オキシモニターシステム100は、オキシモニターシステム100によって実行される別の検査(例えば、ガス交換検査または肺機能検査)の後の所定の時間内に症状追跡質問に対する回答を患者に促すように構成され得る。代替的に、オキシモニターシステム100は、オキシモニターシステム100によって実行される別の検査の後の所定の時間ですぐに症状追跡質問に対する回答を患者に促すように構成されてもよい。例えば、オキシモニターシステム100は、患者(または患者の介護者)が症状の質問に対する回答を入力すべきであることを示す可聴または可視プロンプトを生成してもよい。
血中酸素飽和度(SpO2)と動脈血酸素分圧(PaO2)との間の関係は、酸素−ヘモグロビン解離曲線によってよく表される。この関係の数学的表現は、ヘモグロビンの酸素結合親和性が酸性度および血中の二酸化炭素濃度に反比例することを提示するボーア効果によって説明することができる。例えば、CO2の増加はpHを低下させ、その結果、ヘモグロビンタンパク質がそれらの酸素量を放出することになる。酸素結合曲線がS字形であることがデンマークの科学者ボーアによって実験的に発見された。ボーア効果は、ヘモグロビンへの酸素の結合を数学的に表す生化学で使用されるヒルの式によってさらに進歩する。数学的表現は「部分占有(Fractionaloccupancy)」という用語を使用することができ、Yは所与の分子(例えば酸素)を有するタンパク質受容体(例えばヘモグロビン)であり、これは分子が結合した結合部位の量を分子結合部位の総量で割ったものとして定義される。Y=0の場合は飽和しておらず、Y=1の場合は次のように完全に飽和している。
ヘモグロビンのような多部位タンパク質へのこの協同的結合は、酸素分子に対する親和性を増加させ、そして以下の形を有するヒルの式として知られている。
各1回の呼吸は、対応する呼吸測定値を生成し得る。多くの呼吸サイクルの期間にわたってそのような測定および計算を継続することは、「連続的な」時間変化するPaO2の推定値を生成し得る。「連続的」という用語は、各PaO2値が基づいている各呼気終末値の間の経過時間にかかわらず、そのような連続的に計算されたPaO2値を説明するために使用される。各呼気終末値の時間は、コントローラ210または他のプロセッサのクロック時間に基づいて知られているので、PaO2値は、連続波形グラフ上にプロットされ得る。いくつかの実装形態では、そのような連続波形グラフ上の各PaO2値の間に線が表示され得る。このような接続線は、経時的な傾向を示すために、必要に応じて直線状または曲線状とすることができる。
医療専門家の間では、肺胞酸素(PAO2)と動脈酸素(PaO2)の違いは、「肺胞−動脈勾配」または「A−a」勾配として知られている。A−a勾配は、ABG検査および肺胞酸素レベルとABG検査で測定可能な種々の量との間の固定関係を仮定する「肺胞ガス式」を使用して決定され得る。酸素欠乏(または「O2欠乏」)という用語は、本明細書では、血液検査に基づくA−a勾配とオキシモニターシステム100を用いて得られる呼気に基づく推定値とを区別するために使用される。
ここで、FiO2は、酸素である吸入空気の割合であり、PATMは、大気圧であり、pH2Oは、吸入酸素の分圧に影響する飽和蒸気圧である。多くの実装形態において、FiO2およびpH2Oの値は、地球上の最も典型的な環境において一定であると仮定することができる。従って、多くの実装形態において、PIO2は、オキシモニターシステムによって直接測定されるかまたは仮定されることができる大気圧によってのみ変化し得る。
上記の説明から、これらの概念の範囲から逸脱することなく、本出願に記載されている概念を実施するために様々な技術を使用できることは明らかである。さらに、特定の実装形態を特に参照して概念を説明してきたが、当業者であれば、それらの概念の範囲から逸脱することなく形式および詳細に変更を加えることができることを認識するであろう。このように、記載された実装形態は、あらゆる点で例示的であり限定的ではないと見なされるべきである。本出願は上述の特定の実装形態に限定されず、本開示の範囲から逸脱することなく多くの再構成、修正、および置換が可能であることも理解されるべきである。
Claims (27)
- 第1のポートと、第2のポートと、制御ユニットとを有する医療デバイスによって使用される方法であって、
前記第1のポートを介して、第1の期間中の患者の末梢動脈血酸素飽和度のパルスオキシメトリ測定値(SpO2)を受信すること、
前記第2のポートを介して、前記患者の呼吸試料を受け取ること、
前記制御ユニットによって、前記患者の呼吸試料を使用して、前記第1の期間中の患者の定常状態呼吸中の患者の呼気から酸素分圧測定値(PAO2)および二酸化炭素分圧測定値(PACO2)を決定すること、
前記制御ユニットによって、前記パルスオキシメトリ測定値(SpO2)、前記酸素分圧測定値(PAO2)、および前記二酸化炭素分圧測定値(PACO2)を使用して、前記患者の動脈血酸素分圧(PaO2)、酸素欠乏(PAO2−PaO2)、および呼吸交換率(RQ)を決定すること、
前記患者の動脈血酸素分圧(PaO2)、前記酸素欠乏(PAO2−PaO2)、および前記呼吸交換率(RQ)の決定に基づいて、前記制御ユニットによって、1つまたは複数の信号を生成すること
を含む方法。 - 前記酸素分圧測定値(PAO2)および前記二酸化炭素分圧測定値(PACO2)は、呼気終末値である、請求項1に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の信号は、前記患者の動脈血酸素分圧(PaO2)、酸素欠乏(PAO2−PaO2)、または呼吸交換率(RQ)のグラフまたは数値表現を表示するための信号を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の信号は、前記患者の動脈血酸素分圧(PaO2)、酸素欠乏(PAO2−PaO2)、二酸化炭素分圧(PACO2)、動脈対肺胞分圧比(PaO2/PAO2)、動脈対吸入酸素割合比(PaO2/FIO2)、および呼吸交換率(RQ)の決定に基づいて、前記患者または前記患者の介護者に通知するアラーム状態を引き起こす起動信号を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記アラーム状態は、前記酸素欠乏が所定のベースライン値を少なくとも第1の閾値量だけ超えているという判定に基づいて引き起こされる、請求項4に記載の方法。
- 前記第1の閾値量は、90%から150%の間である、請求項5に記載の方法。
- 複数の肺機能検査を実行すること、各肺機能検査の間に、複数の肺機能検査パラメータを取得することをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記アラーム状態は、少なくとも第2の閾値数の肺機能検査パラメータが、それぞれの所定のベースライン値を少なくとも第3の閾値量だけ下回ったという決定に基づいて引き起こされる、請求項7に記載の方法。
- パラメータの前記第2の閾値数は、少なくとも2つであり、前記第3の閾値量は、60%から100%の間である、請求項8に記載の方法。
- 複数の患者症状調査質問に対する応答を取得することをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記アラーム状態は、少なくとも第4の閾値数の症状が、少なくとも第5の閾値時間の間、悪化していると示されたことを決定することに基づいて引き起こされる、請求項10に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の信号に応答して、患者に酸素を供給することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の信号に応答して、患者に電気刺激を供給することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記患者の動脈血酸素分圧(PaO2)、酸素欠乏(PAO2−PaO2)、および呼吸交換率(RQ)の決定に基づいて、前記患者に対する健康上のリスクを軽減するために前記患者を治療することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 医療デバイスであって、
第1の期間中の患者の末梢動脈血酸素飽和度のパルスオキシメトリ測定値(SpO2)を受信するように構成された第1のポートと、
前記患者の呼吸試料を受け取るように構成された第2のポートと、
制御ユニットであって、
前記患者の呼吸試料を使用して、前記第1の期間中の患者の定常状態呼吸中の患者の呼気から酸素分圧測定値(PAO2)および二酸化炭素分圧測定値(PACO2)を決定し、
前記パルスオキシメトリ測定値(SpO2)、前記酸素分圧測定値(PAO2)、および前記二酸化炭素分圧測定値(PACO2)を使用して、前記患者の動脈血酸素分圧(PaO2)、酸素欠乏(PAO2−PaO2)、および呼吸交換率(RQ)を決定し、
前記患者の動脈血酸素分圧(PaO2)、前記酸素欠乏(PAO2−PaO2)、および前記呼吸交換率(RQ)の決定に基づいて、1つまたは複数の信号を生成する
ように構成された前記制御ユニットと
を備える医療デバイス。 - 前記医療デバイスは、(a)前記1つまたは複数の信号に応答して前記患者に酸素を供給するか、または(b)前記1つまたは複数の信号に応答して前記患者に電気刺激を供給する、請求項15に記載の医療デバイス。
- 前記1つまたは複数の信号は、前記患者の動脈血酸素分圧(PaO2)、酸素欠乏(PAO2−PaO2)、二酸化炭素分圧(PACO2)、動脈対肺胞分圧比(PaO2/PAO2)、動脈対吸入酸素割合比(PaO2/FIO2)、および呼吸交換率(RQ)の決定に基づいて、前記患者または前記患者の介護者に通知するアラーム状態を引き起こす起動信号を含む、請求項15に記載の医療デバイス。
- 方法であって、
患者から呼気試料を非侵襲的に取得すること、
前記呼気試料から少なくとも第1のガスの量を測定すること、
前記患者の動脈血酸素飽和度レベルを非侵襲的に取得すること、
前記第1のガスの量と前記酸素飽和度レベルとを用いて動脈血酸素分圧(PaO2)を決定すること、
前記動脈血酸素分圧(PaO2)の決定に基づいて、1つまたは複数の信号を生成すること
を含む方法。 - 前記呼気試料から第2のガスの量を測定すること、前記動脈血酸素分圧と前記第2のガスの量との間の差として酸素欠乏を決定すること、前記酸素欠乏の決定に基づいて1つまたは複数の信号を生成することをさらに含む、請求項18の方法。
- 前記第1のガスの量および第2のガスの量に基づいて前記患者の呼吸商(RQ)を決定すること、前記患者の呼吸商(RQ)の決定に基づいて1つまたは複数の信号を生成することをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- システムであって、
ディスプレイと、
制御ユニットと
を備え、前記制御ユニットは、
患者の動脈血酸素分圧(PaO2)を非侵襲的に決定し、
前記患者の二酸化炭素分圧(PACO2)を非侵襲的に決定し、
前記患者の酸素欠乏(PAO2−PaO2)を非侵襲的に決定し、
前記患者の呼吸交換率(RQ)を非侵襲的に決定し、
前記ディスプレイ上に、前記患者の動脈血酸素分圧(PaO2)、二酸化炭素分圧(PACO2)、酸素欠乏(PAO2−PaO2)、および呼吸交換率(RQ)をグラフィカルに表示する
ように構成されている、システム。 - 前記制御ユニットは、前記ディスプレイ上に、酸素分圧(PO2)によって定義されるX軸と、二酸化炭素分圧(PCO2)によって定義されるY軸と、前記呼吸交換率(RQ)を定義する勾配を有する、前記X軸および前記Y軸の間のラインとを表示するようにさらに構成されている、請求項21に記載のシステム。
- 前記制御ユニットは、前記ディスプレイ上に、前記X軸および前記Y軸に沿って前記患者のPO2および前記患者のPCO2を表示するようにさらに構成されており、前記制御ユニットは、前記患者の呼吸不全をタイプIまたはタイプIIとして強調表示するようにさらに構成されている、請求項22に記載のシステム。
- 前記ラインの勾配は、血液の進行中の酸−塩基の不均衡(pH)、および/または生理学的代償機構の存在を示す、請求項22に記載のシステム。
- 前記制御ユニットは、前記ディスプレイ上に、酸素欠乏(PAO2−PaO2)の呼吸に基づく測定値と動脈血ガス検査から測定された肺胞−動脈勾配との比較を、換気−血流ラインに沿って両方のポイントを表示することにより表示し、換気と血流との不均衡がない理想的なポイントと比較して低いVA/Q(換気血流の不均衡)を高いVA/Qに対して強調するようにさらに構成されている、請求項21に記載のシステム。
- 前記制御ユニットは、前記ディスプレイ上に、換気−血流不均衡ラインに沿ってO2欠乏およびA−a勾配ポイントの両方を表示することによって、酸素欠乏の呼吸に基づく測定値(PAO2−PaO2)と肺胞−動脈勾配との比較を表示するようにさらに構成されており、2つのポイント間の差および前記差の大きさは、換気および/または血流に基づく障害からの寄与を示している、請求項21に記載のシステム。
- 前記制御ユニットは、前記ディスプレイ上に、酸素欠乏(PAO2−PaO2)と肺胞−動脈勾配(推定されたPAO2−PaO2)との比較、および前記ラインを表示し、換気および/または血流に基づく障害によってもたらされるガス交換を行うための肺の非効率性の方向を表示するようにさらに構成されている、請求項22に記載のシステム。
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