JP2022547510A - カプノグラムを生成するための呼吸監視装置 - Google Patents

Abstract

患者が息を吐き出す時の患者の呼吸中のＣＯ２レベルを示すカプノグラムを生成することが知られている。この装置は患者のためのカプノグラム（１００）を生成することができ、患者の呼吸サイクル中に患者に流入し、患者から流出する空気が気流手段を通って導かれるように配置可能な気流手段（３０）と、気流手段内の空気中のＣＯ２の存在及びレベルを繰り返し決定するためのＣＯ２モニタ（５０）と、空気が患者に流入している期間と、空気が患者から流出している期間と、気流手段内の空気が静止している期間とを区別するための気流方向センサ（４０）と、時間対ＣＯ２レベルの表示の、ディスプレイ（９０）上のグラフを生成するためのプロセッサ（７０）と、を備え、ディスプレイは、患者から流出する空気中のＣＯ２のレベルと、呼吸間の静止空気中のＣＯ２のレベルと、患者に流入する空気中のＣＯ２のレベルとを区別するための様々なグラフィック特性１４２、１４４、１４６を含む。【選択図】 図２

Description

本発明は一般に、カプノグラム（capnogram）を生成するための呼吸モニタリング装置及び患者のためのカプノグラムを生成する方法に関し、特に、排他的ではないが、麻酔され得る期間中のヒト及び動物のためのカプノグラフィーの分野における有用性を見出す。

カプノグラフィー（capnography）には、呼気中のＣＯ_２レベルを監視する装置が含まれる。レベルは、典型的にはグラフ形式で示される。グラフは、リアルタイムで（又は数秒程度の非常にわずかな遅延で）生成される。これらは、麻酔専門医又は他の臨床医に情報を提供し、彼らが患者により良いケアを提供し、ＣＯ_２に富む空気を吸入することによる患者への潜在的なダメージを防ぐことができる。

既知の装置は経時的にＣＯ_２レベルを示すカプノグラムを生成することができるが、空気がどの方向に動いているか、又は静止しているかについての情報はない。従って、患者は、すでに吐き出したＣＯ_２に富む空気中で呼吸しているか、又は呼吸していないエピソードを有しているかもしれず、そのいずれもカプノグラムから判断することができない。

第１の態様では、気流手段であって、患者の呼吸サイクル（又は、周期）中に患者に流入し、患者から流出する空気が該気流手段を通って導かれるように配置できる該気流手段と、気流手段内の空気中のＣＯ_２の存在及びレベルを繰り返し決定するためのＣＯ_２モニタと、気流手段内に配置された気流方向センサであって、空気が患者に流入している期間と、空気が患者から流出している期間と、気流手段内の空気が静止している期間とを区別するデータを提供する該気流方向センサと、ＣＯ_２レベル対時間を表示するディスプレイ（又は、表示）上のグラフを生成するためのプロセッサと、を備え、前記ディスプレイは患者から流出する空気中のＣＯ_２のレベルと、呼吸間の静止空気中のＣＯ_２のレベルと、患者に流入する空気中のＣＯ_２のレベルとを区別するための様々なグラフィック特性を含む、患者のためのカプノグラムを生成するための呼吸監視装置を提供する。

このようにして、臨床医は、患者の息の吸い込み、吐き出し、及び呼吸中の任意の休止に関連するＣＯ_２のレベルを視覚的に確認することができる。臨床医は、患者によるＣＯ_２再呼吸の程度を視覚的に確認することができる。ディスプレイは、容易かつ即座に理解可能な形式で情報を提供し、生命を脅かす可能性のある状況への迅速な応答を可能にする。

気流手段は、チューブ、又は、マスクとチューブを含んでもよい。チューブは、気管内チューブなど、患者の気道に直接挿入可能であるように配置されてもよい。あるいは、マスクを使用して患者の口及び鼻孔を覆ってもよく、そこからチューブを導き、呼吸を導いてもよい。

気流方向センサは、圧力センサ、温度センサ、マイクロフローセンサ、及び音響センサのうちの１つ又は複数を含むことができる。圧力センサが使用される場合、一方の開口が他方の開口の下流にあるように互いに対して直線的に配置された気流手段管に設けられた２つの開口に取り付けられた差圧センサによって、気流の向きを検出することができる。開口部は、チューブを介してセンサに接続されてもよい。気流の向きを決定する他の手段も考えられる。

プロセッサは、気流方向センサによって送られた信号から気流方向を決定するように配置されてもよい。例えば、差圧センサが使用される場合、一方の開口内の圧力が他方の開口内の圧力と比較して高いことは、息の吐き出しを示すことができ、逆は息の吸い込みを示すことができる。２つの開口にまたがるバランスのとれた圧力は、呼吸が起こっていないか、又はほとんど起こっていないことを示し得る。

プロセッサは、第１のサンプリング時間にＣＯ_２モニタから受信したＣＯ_２のレベルを、第２のサンプリング時間から気流方向センサから受信した気流方向データと共にディスプレイするように構成されてもよい。第１のサンプリング時間は、第２のサンプリング時間と同じであってもよい。この点に関して、これら２つは数ミリ秒だけ離れていてもよく、依然として同時であると考えられる。これは、ＣＯ_２モニタ及び気流方向センサが両方とも同じ気流手段内に配置され、互いに比較的近接して配置されるメインストリーム構成で起こり得る。しかしながら、ＣＯ_２モニタが気流手段に接続されたチューブ内に配置されているが、直接的には配置されていないサイドストリーム構成ではＣＯ_２レベルが先の期間の気流方向に関係する場合がある。言い換えれば、２つの読み取りの間に遅延がある可能性がある。この点で、プロセッサは、気流方向データより数秒後にＣＯ_２モニタから受信されたＣＯ_２のレベルを表示するように構成されてもよい。

これにより、ＣＯ_２モニタに到達する空気の遅延を許容して、２組のデータが同時に同じ空気に関連することを保証できる。

２組のデータの読み取りの間の遅延は、１０ミリ秒～３０秒であってもよい。

ＣＯ_２のレベルは、ディスプレイ上で、気流中のＣＯ_２のパーセンテージ、及びＣＯ_２の分圧のいずれか又は両方として表現することができる。

ディスプレイは、患者から流れ出る空気のＣＯ_２のレベル、呼吸間の静止空気のＣＯ_２のレベル、及び患者に流れ込む空気のＣＯ_２のレベルを区別するために、さまざまな色を含むことができる。例えば、グラフ線の下の白い領域は息の吐き出しを示すために使用されてもよく、黄色は気流がないことを示してもよく、青色は息の吸い込みを示してもよい。他の色及び色の組み合わせも考えられる。

気流方向センサとＣＯ_２モニタは、単一のユニットに組み合わされてもよい。

第２の態様において、本発明は、以下のステップを含む、患者のためのカプノグラムを生成する方法を提供する。

（ａ）第１の態様による呼吸監視装置を提供するステップ、

（ｂ）呼吸サイクル中に、患者に出入りする気流を送る（conduct）ための前記気流手段を配置するステップ、

（ｃ）患者の呼吸の間の気流の方向を測定し、息の吸い込み、吐き出し、気流なしを区別するステップ、

（ｄ）呼吸サイクル中に患者に出入りする気流中のＣＯ_２の有無とレベルを測定するステップ、

（ｅ）ＣＯ_２レベル対時間の指標を示すディスプレイ上のグラフを作成するステップ、

（ｆ）グラフには、患者から流出した空気中で測定されたＣＯ_２、呼吸間の静止空気中で測定されたＣＯ_２、及び患者に流入した空気中で測定されたＣＯ_２を区別するためのさまざまなグラフィック特性を提供するステップ。

このようにして、臨床医は、患者の息の吸い込み、吐き出し、及び呼吸中の任意の休止に関連するＣＯ_２のレベルを視覚的に確認することができる。臨床医は、患者によるＣＯ_２再呼吸の程度を視覚的に確認することができる。ディスプレイは、容易かつ即座に理解可能な形式で情報を提供し、生命を脅かす可能性のある状況への迅速な応答を可能にする。

本発明の上記及び他の特性、特徴及び利点は、本発明の原理を例として示す添付の図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。この説明は、本発明の範囲を限定することなく、単に例示のために与えられる。以下に引用する参考図は、添付図面を参照する。

図１はカプノグラムを製造するための装置を示す概略図である。

図２は、例示のカプノグラムである。

本発明は特定の図面に関して説明されるが、本発明はそれに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載された図面は、概略的なものにすぎず、非限定的なものである。各図面は、本発明の特徴のすべてを含むわけではなく、したがって、必ずしも本発明の実施形態であると見なされるべきではない。図面において、いくつかの要素のサイズは、説明の目的のために誇張され、縮尺通りに描かれていないことがある。寸法及び相対的寸法は、本発明の実施に対する実際の縮小に対応しない。

さらに、説明及び特許請求の範囲における第１、第２、第３などの用語は同様の要素を区別するために使用され、必ずしも時間的に、空間的に、ランキングで、又は任意の他の方法でシーケンスを説明するために使用されるわけではない。そのように使用される用語は適切な状況下で交換可能であり、動作は、本明細書で説明又は図示されたものとは別の順序で可能であることを理解されたい。同様に、特定の順序で説明又は特許請求される方法ステップは、異なる順序で動作すると理解され得る。

さらに、明細書及び特許請求の範囲における頂部、底部、上方、下方などの用語は、説明の目的のために使用され、必ずしも相対的な位置を説明するために使用されるわけではない。そのように使用される用語は適切な状況下で交換可能であり、動作は、本明細書で説明又は図示されたものとは別の向きで可能であることを理解されたい。

特許請求の範囲で使用される「含む（comprising）」という語は、その後に列挙される手段に限定されるものとして解釈されるべきではなく、他の要素又はステップを排除するものではないことに留意されたい。したがって、言及された記載された特徴、整数、ステップ又は構成要素の存在を明示するものとして解釈されるべきであるが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ又は構成要素、又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。したがって、「手段Ａ及びＢを含む装置」という表現の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみからなる装置に限定されるべきではなく、本発明に関して、装置の関連する構成要素がＡ及びＢのみであることを意味する。

同様に、本明細書で使用される「接続される（connected）」という用語は、直接接続のみに限定されるものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。したがって、「装置Ｂに接続される装置Ａ」という表現の範囲は装置Ａの出力が装置Ｂの入力に直接的に接続されている装置やシステムに限定されるものではなく、Ａの出力とＢの入力との間に経路が存在し、これは他の装置や手段を含む経路であってもよいことを意味する。「接続される」とは２つ以上の要素が直接物理的又は電気的に接触していること、又は２つ以上の要素が互いに直接接触していないが、依然として互いに協働又は相互作用していることを意味し得る。例えば、無線接続が考えられる。

本明細書全体を通して、「実施形態」又は「態様」という言及は、実施形態又は態様に関連して記載された特定の特徴、構成、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態又は態様に含まれることを手段する。したがって、本明細書を通して様々な場所における「一実施形態において」、「実施形態において」、又は「一態様において」という語句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態又は態様を参照しているわけではなく、異なる実施形態又は態様を参照することができる。さらに、本発明の任意の１つの実施形態又は態様の特定の特徴、構造、又は特性は本開示から当業者には明らかなように、１つ又は複数の実施形態又は態様において、本発明の別の実施形態又は態様の任意の他の特定の特徴、構造、又は特性と任意の適切な方法で組み合わせることができる。

同様に、説明において、本発明の様々な特徴は開示を合理化し、様々な本発明の態様のうちの１つ又は複数の理解を助けるために、単一の実施形態、図、又はそれらの説明において一緒にグループ化されることがあることを理解されたい。しかしながら、この開示方法は、請求項に記載された発明が各請求項に明示的に記載されたよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。さらに、任意の個々の図面又は態様の説明は、必ずしも本発明の実施形態であると見なされるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、本発明の態様は、前述の単一の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴にある。したがって、詳細な説明に続く特許請求の範囲はこの詳細な説明に明確に組み込まれ、各特許請求の範囲はそれ自体が本発明の別個の実施形態として存在する。

さらに、本明細書に記載されるいくつかの実施形態は他の実施形態に含まれるいくつかの特徴を含むが、異なる実施形態の特徴の組み合わせは当業者によって理解されるように、本発明の範囲内であり、さらなる実施形態を形成することを意味する。例えば、以下の特許請求の範囲では、特許請求の範囲に記載された実施形態のいずれも、任意の組み合わせで使用することができる。

本明細書で提供される説明では、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定の詳細なしに実施され得ることが理解される。他の例では、この説明の理解を不明瞭にしないために、周知の方法、構造、及び技法は詳細に示されていない。

本発明の議論では反対に述べられていない限り、パラメータの許容範囲の上限又は下限に対する代替値の開示は、前記値のうちの１つが他の値よりも非常に好ましいという指示と相まって、前記代替値のうちのより好ましい値とより好ましくない値との間にある前記パラメータの各中間値自体が前記より好ましくない値よりも好ましく、また、前記より好ましくない値と前記中間値との間にある各値よりも好ましいという暗黙のステートメントとして解釈されるべきである。

用語「少なくとも１つ」の使用は、特定の状況において１つのみを意味し得る。用語「いずれか」の使用は、特定の状況において「全て」及び／又は「各々」を意味し得る。

ここで、本発明の原理を、例示的な特徴に関する少なくとも１つの図面の詳細な説明によって説明する。他の配置が基礎となる概念又は技術的教示から逸脱することなく、当業者の知識に従って構成され得ることは明らかであり、本発明は、添付の特許請求の範囲の用語によってのみ限定される。

図１には、カプノグラムを生成するための装置１０の概略図が示されている。患者の気管内に配置するための気管内チューブ３０が提供される。それは、Ｔ接合部３６に至り、そこで２つのチューブ３２、３４に分岐する。１つのチューブ３２は、麻酔器（図示せず）からの空気がチューブ３０に入れるようにする。他方のチューブ３４は、吐き出された空気がシステムから排出され得るようにする。弁を種々の管３０、３２、３４内に配置して、そこを通る空気の流れを制御することができる。

チューブ３０内の空気は、いずれの方向にも流れることができる。

気管内チューブの代わりに、患者の口と鼻の上にマスク（図には示していない）を装着してもよいことは理解しておくべきである。

チューブ３０内の空気中のＣＯ_２のレベルを繰り返し決定するために、ＣＯ_２モニタ５０が、そのチューブ内に配置されている。ＣＯ_２レベルは、接続手段６０を介してプロセッサ７０に送られる。

装置は「メインストリーム構成」で示され、この場合、ＣＯ_２モニタ５０はマスクからつながるチューブ３０内に配置される。代替の「サイドストリーム構成」（図示せず）では、ＣＯ_２モニタ５０はマスクからつながるチューブ３０の側面から離れてのびるチューブ内に配置され得ることが理解されるであろう。

気流方向センサ４０は、気管内チューブ３０から離れてのびる（leading off）２つのチューブ４１を備え、これらは細孔であり得る。これらのチューブ４１は、気管内チューブ３０と同じ流体（空気）を収容している。これらのチューブは、それらの２つのチューブ内の流体（空気）の圧力差を決定するための装置４２につながる。この圧力差の結果は、連結手段６５を介してプロセッサ７０に伝達される。

マスク２０が示されているが、気管内チューブがその場所で使用され得ることは理解されるべきである。

プロセッサ７０は、装置４２によってそれに伝達される圧力差からチューブ３０内の気流方向を決定するように配置される。次に、プロセッサは、気圧センサ及びＣＯ_２モニタから受け取った情報に基づいてカプノグラムを生成するためのデータ信号を生成する。カプノグラムは、連結手段８０を介してプロセッサ７０に接続されているＶＤＵスクリーン９０上に表示される。

一例のカプノグラム１００を図２に示す。ｙ軸は、監視対象の空気のパーセントＣＯ_２である。ｘ軸は時間である。

ＣＯ_２の第１のグラフ１３０が左側に示される。ＣＯ_２レベルは比較的早く上昇し、一期間にわたって比較的一定に保たれた後、比較的早く減少する。ＶＤＵ上では、グラフの下の領域１３５は、白色で現れ、気流方向が患者から外向きであり、したがって、患者がこのレベルのＣＯ_２を含む空気を吐き出したことを示す。しかしながら、ＣＯ_２のピークからＣＯ_２量が最小である時点までの最後の部分１３７は青色になり、患者が空気を吸い込んでいることを示している。見て分かるように、この部分は最小限であり、双方向チューブ３０内に存在する吐き出されたＣＯ_２を「再呼吸すること」に関連している可能性がある。患者が呼吸している時間の残りは、ＣＯ_２が存在しないので、ゼロパーセンテージの青い線（図では見えない）によって示される。

第２のグラフ１４０が右側に示されている。繰り返しになるが、ＣＯ_２レベルは比較的早く増加し、一期間にわたって一定に保たれた後、比較的早く減少する。同様に、グラフの下の領域１４２は白色で現れ、気流の方向が患者から外向きであり、したがって、患者がこのレベルのＣＯ_２を含む空気を吐き出したことを示す。しかしながら、この白色領域は、グラフ１４０の下の全領域の約６０％にしか及ばない。

領域１４４は、白色領域１４２のすぐ右側に示されている。これはＶＤＵ上で黄色に着色される。これは、空気の移動がないことを示す。それは、患者の、息の吐き出しと息の吸い込みの間の休止によって生まれる。ＣＯ_２レベルはこの黄色領域１４４の上部にあるグラフ１４０の線の比較的水平な性質によって示されるように、比較的一定のままである。この黄色領域１４４は、グラフ１４０の下の全領域の約２０％にわたり延在する。

別の領域１４６は、黄色領域１４４のすぐ右側に示されている。これはＶＤＵ上で青色に着色される。これは、気流の方向が患者に向かって内向きであり、したがって、患者がこのレベルのＣＯ_２を含む空気を吸ったことを示す。この青色領域１４６は、グラフ１４０の下の全領域の約２０％に及ぶ。ＣＯ_２のレベルは、ＣＯ_２がない状態で患者が息の吸い込みを続けるとき、比較的早く低下する。

気流の方向を決定することができなければ、臨床医は右側のグラフを１つの色であると見るだけであり、示されたＣＯ_２レベルが、息の吸い込み、吐き出し、又は２つの間の自然な休止に関連するかどうかを決定することができない。

気流の方向を決定し、それをカプノグラム上に示すことができることによって、臨床医は、患者に有害であり得るレベルのＣＯ_２を含む空気中で患者が呼吸することを防止するための措置を講じることができる。

Claims (12)

1. 気流手段であって、患者の呼吸サイクル中に患者に流入し、患者から流出する空気が前記気流手段を通って導かれるように配置可能な該気流手段と、前記気流手段内の空気中のＣＯ_２の存在及びレベルを繰り返し決定するためのＣＯ_２モニタと、前記気流手段内に配置された気流方向センサであって、空気が患者に流入している期間と、空気が患者から流出している期間と、気流手段内の空気が静止している期間とを区別するためのデータを提供する該気流方向センサと、ＣＯ_２レベル対時間を表示するディスプレイ上のグラフを生成するためのプロセッサと、を備え、前記ディスプレイは、患者から流出する空気中のＣＯ_２のレベルと、呼吸間の静止空気中のＣＯ_２のレベルと、患者に流入する空気中のＣＯ_２のレベルとを区別するための様々なグラフィック特性を含む、患者のためのカプノグラムを生成するための呼吸監視装置。
2. 前記気流手段は、チューブ、又は、マスクとチューブを含む、請求項１に記載の呼吸監視装置。
3. 前記気流方向センサは、圧力センサ、温度センサ、マイクロフローセンサ、及び音響センサのうちの１つ又は複数を含む、請求項１及び２のいずれか１項に記載の呼吸監視装置。
4. 前記プロセッサは、前記気流方向センサによって送信された信号から前記気流方向を決定するように配置される、請求項１～３のいずれかに記載の呼吸監視装置。
5. 前記プロセッサは第１のサンプリング時間に前記ＣＯ_２モニタから受信したＣＯ_２のレベルを、第２のサンプリング時間から前記気流方向センサから受信した前記気流方向データと共に表示するように構成される、請求項１～４のいずれかに記載の呼吸監視装置。
6. 前記第１のサンプリング時間は、前記第２のサンプリング時間と同じである、請求項５に記載の呼吸監視装置。
7. 前記第１のサンプリング時間は前記第２のサンプリング時間よりも遅い、請求項５に記載の呼吸監視装置。
8. 前記第１のサンプリング時間は前記第２のサンプリング時間よりも１０ミリ秒～３０秒遅い、請求項７に記載の呼吸監視装置。
9. 前記ＣＯ_２のレベルは、前記ディスプレイ上で、前記気流中のＣＯ_２のパーセンテージ、及びＣＯ_２分圧のいずれか又は両方として表される、請求項１～８のいずれかに記載の呼気監視装置。
10. 前記ディスプレイは患者から流出する空気中のＣＯ_２のレベルと、呼吸間の静止空気中のＣＯ_２のレベルと、患者に流入する空気中のＣＯ_２のレベルとを区別するために、様々な色を含む、請求項１～９のいずれかに記載の呼吸監視装置。
11. 前記気流方向センサ及び前記ＣＯ_２モニタは、単一のユニットに組み合わされている、請求項１～１０に記載の呼吸監視装置。
12. （ａ）請求項１～１１のいずれかに記載の呼吸監視装置を提供するステップ、
    （ｂ）呼吸サイクル中に、患者に出入りする気流を送るための気流手段を配置するステップ、
    （ｃ）患者の呼吸の間の気流の方向を測定し、息の吸い込み、吐き出し、気流なしを区別するステップ、
    （ｄ）前記呼吸サイクル中に患者に出入りする気流中のＣＯ_２の有無とレベルを測定するステップ、
    （ｅ）ＣＯ_２レベル対時間の指標を示すディスプレイ上のグラフを作成するステップ、
    （ｆ）前記グラフには、前記患者から流出した空気中で測定されたＣＯ_２、呼気間の静止空気中で測定されたＣＯ_２、及び前記患者に流入した空気中で測定されたＣＯ_２を区別するためのさまざまなグラフィック特性を提供するステップ、を含む、患者のためのカプノグラムを生成する方法。

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