JP2023518021A - ガスモニタリングに関する改良 - Google Patents

ガスモニタリングに関する改良 Download PDF

Info

Publication number
JP2023518021A
JP2023518021A JP2022555110A JP2022555110A JP2023518021A JP 2023518021 A JP2023518021 A JP 2023518021A JP 2022555110 A JP2022555110 A JP 2022555110A JP 2022555110 A JP2022555110 A JP 2022555110A JP 2023518021 A JP2023518021 A JP 2023518021A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
fraction
flow
patient
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022555110A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021181344A5 (ja
Inventor
マシュー ジョン ペイトン
トーマス ハインリヒ バーンズ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fisher and Paykel Healthcare Ltd
Original Assignee
Fisher and Paykel Healthcare Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fisher and Paykel Healthcare Ltd filed Critical Fisher and Paykel Healthcare Ltd
Publication of JP2023518021A publication Critical patent/JP2023518021A/ja
Publication of JPWO2021181344A5 publication Critical patent/JPWO2021181344A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/06—Respiratory or anaesthetic masks
    • A61M16/0666—Nasal cannulas or tubing
    • A61M16/0672—Nasal cannula assemblies for oxygen therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/021—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes operated by electrical means
    • A61M16/022—Control means therefor
    • A61M16/024—Control means therefor including calculation means, e.g. using a processor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1005—Preparation of respiratory gases or vapours with O2 features or with parameter measurement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/083—Measuring rate of metabolism by using breath test, e.g. measuring rate of oxygen consumption
    • A61B5/0833—Measuring rate of oxygen consumption
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/083—Measuring rate of metabolism by using breath test, e.g. measuring rate of oxygen consumption
    • A61B5/0836—Measuring rate of CO2 production
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7228—Signal modulation applied to the input signal sent to patient or subject; demodulation to recover the physiological signal
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/01—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes specially adapted for anaesthetising
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/12—Preparation of respiratory gases or vapours by mixing different gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/14—Preparation of respiratory gases or vapours by mixing different fluids, one of them being in a liquid phase
    • A61M16/16—Devices to humidify the respiration air
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/091—Measuring volume of inspired or expired gases, e.g. to determine lung capacity
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/06—Respiratory or anaesthetic masks
    • A61M16/0666—Nasal cannulas or tubing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/20—Valves specially adapted to medical respiratory devices
    • A61M16/201—Controlled valves
    • A61M16/202—Controlled valves electrically actuated
    • A61M16/203—Proportional
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1005—Preparation of respiratory gases or vapours with O2 features or with parameter measurement
    • A61M2016/102—Measuring a parameter of the content of the delivered gas
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/50—General characteristics of the apparatus with microprocessors or computers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/50—General characteristics of the apparatus with microprocessors or computers
    • A61M2205/502—User interfaces, e.g. screens or keyboards
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2206/00—Characteristics of a physical parameter; associated device therefor
    • A61M2206/10—Flow characteristics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2230/00—Measuring parameters of the user
    • A61M2230/40—Respiratory characteristics
    • A61M2230/42—Rate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2230/00—Measuring parameters of the user
    • A61M2230/40—Respiratory characteristics
    • A61M2230/43—Composition of exhalation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2230/00—Measuring parameters of the user
    • A61M2230/40—Respiratory characteristics
    • A61M2230/43—Composition of exhalation
    • A61M2230/432—Composition of exhalation partial CO2 pressure (P-CO2)
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2230/00—Measuring parameters of the user
    • A61M2230/40—Respiratory characteristics
    • A61M2230/43—Composition of exhalation
    • A61M2230/435—Composition of exhalation partial O2 pressure (P-O2)
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2230/00—Measuring parameters of the user
    • A61M2230/40—Respiratory characteristics
    • A61M2230/43—Composition of exhalation
    • A61M2230/437—Composition of exhalation the anaesthetic agent concentration

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Obesity (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

本明細書に開示されるのは、時間変化パラメータを有する装置ガスフローを患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを測定することと、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの測定されたパラメータ及び時間変化パラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することと、を含む、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するための方法及び装置である。

Description

本発明の分野
本発明は、呼吸装置を使用しているときに患者によって呼出されるガスフローのパラメータを決定するための方法及び装置に関する。
発明の背景
患者にフロー補助／治療を提供するとき、臨床家は、Ｏ2分画及び／又はＣＯ2分画などの患者呼出ガスパラメータをモニタリングすることが多い。様々なフローが混ざることにより、モニタリングされるガスパラメータは、実際の呼出ガスパラメータを真に反映しないことが多い。
本発明の目的は、患者によって呼出されるガスのパラメータの推定値を得るための装置及び／又は方法を提供することである。
一態様において、本発明は、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法であって、時間変化パラメータを有する装置ガスフローを患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを測定することと、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの測定されたパラメータ及び時間変化パラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することとを含む方法を含むものとされ得る。
別の態様においては、本発明は、装置ガスフローを提供し、呼出患者ガスフローのパラメータを決定するための装置であって、フロー源と、複合ガスアウトフローを検知するためのセンサと、コントローラとを含み、当該装置は、時間変化パラメータを有する装置ガスフローを提供し、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定し、複合ガスアウトフローは、装置ガスフローからのリークガスフロー、及びガスを含む患者からの呼出ガスフローを含み、決定されたガスパラメータ及び時間変化パラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するように構成されている装置を含むものとされ得る。
任意に、時間変化パラメータは、装置ガスフローの流量、又はガス比率のうちの１つ以上であり、任意に、ガス比率は、装置ガスフロー中に存在するガスの分画、装置ガスフロー中に存在するガスの分圧である。
任意に、ガス比率は、ガス分画、好ましくは、Ｏ2分画、又はガス分圧、好ましくはＯ2分圧である。
任意に、方法又は装置は、麻酔処置中に装置ガスフローを提供することを含む。
任意に、装置ガスフローは、非密閉式患者インターフェース、好ましくは非密閉式カニューラを介して提供される。
任意に、装置ガスフローは高流量ガスフローである。
任意に、方法又は装置は、装置ガスフローを加湿することを更に含む。
任意に、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの測定されたパラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することは、１つのガスだけ及び時間変化パラメータだけを測定することを含み、時間変化パラメータは流量である。
別の態様においては、本発明は、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法であって、時間変化流量を有する装置ガスフローを患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定することであって、患者複合ガスアウトフローは、装置ガスフローからのリークガスフロー、及びガスを含む患者からの呼出ガスフローを含む、ことと、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することとを含む方法を含むものとされ得る。
任意に、時間変化流量を有する装置ガスフローは、少なくとも、第１の時間に第１の流量及び第２の時間に第２の流量を含み、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することは、第１の流量にて決定された及び第２の流量にて決定された、複合アウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータを使用することを含む。
任意に、パラメータは、呼出ガスフロー中のガス成分の分画を含む。
任意に、ガスは、ＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム、及び／若しくはセボフルランなどの麻酔薬である、並びに／又はセンサは、複合ガスアウトフロー中の以下、すなわち、ＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬の１つ以上を検知するように構成されている。
任意に、複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータは、患者呼吸の吸気及び／又は呼気相中に決定される。
任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスの分画（ＦE）を決定することは、
Figure 2023518021000002
 ［式中、
Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画
Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画
Ｑo（ｔ）、時間ｔにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量（装置ガス流量）、
Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画（例えば、これは、複合ガスアウトフローの測定されたＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬分画パラメータ）、
Ｑo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量（装置ガスフロー流量）、
Ｆo（ｔ）、時間ｔ及びｔ＋Δｔにおける、呼吸装置から来る装置ガスフロー１１’中のガス成分の体積分画、
Ｆo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、呼吸装置から来る装置ガスフロー１１’中のガス成分の体積分画、
Ｑoは、装置ガスフローの流量
Ｆoは、装置ガスフロー中のガス成分の分画、
ＦEは、呼出患者ガスフロー中のガス成分の分画］
を使用することを含む。
任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスの分画（ＦE）を決定することは、ガス分画ＦE（ｔ）を、
Ｑo（ｔ），Ｑo（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ）
［式中、
Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、患者からの患者複合ガスアウトフロー１５’中で測定されたガス成分の体積分画（これは、好ましくはセンサ１４によって測定された、複合ガスアウトフロー１５’の測定されたＣＯ2／Ｏ2分画パラメータ）、
Ｆm（ｔ）は、好ましくは、患者の口が開いているときには患者の口及び／又は患者の口が閉じている場合には鼻で測定される、
Ｑo（ｔ）、時間ｔにおける、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー１１’の流量（装置ガス流量）、
Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者複合ガスアウトフロー１５’中で測定されたガス成分の体積分画（これは、好ましくはセンサ１４によって測定された、複合ガスアウトフローの測定されたＣＯ2／Ｏ2分画パラメータ）、Ｆm（ｔ＋Δｔ）は、好ましくは、患者の口で測定される、
Ｑo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー１１’の流量（装置ガス流量）］
の関数として決定することを含む。
任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、ガスは、好ましくはＣＯ2であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中のガス分画（ＦE）を決定することは、
Figure 2023518021000003
 ［式中、
ＦE（ｔ）は、呼出患者ガスフロー中のＣＯ2及び／又はＯ2濃度（呼気ガスの体積分画）、
Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
Ｑo（ｔ）、時間ｔにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量（装置ガスフロー流量）、
Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
Ｑo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量（装置ガスフロー流量）
Ｑoは、装置ガスフローの流量、
ＦEは、呼出ガスフロー中のガスの分画］
を使用することを含む。
任意に、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータは、患者の口及び／又は鼻で若しくはその近辺で測定される。
任意に、第１の流量と第２の流量は異なる流量である。
任意に、第１の流量及び第２の流量は高流量である。
任意に、第１の流量及び第２の流量は、約０Ｌ／分以上、好ましくは約２０Ｌ／分又は約２０Ｌ／分超、より好ましくは約２０Ｌ／分～約９０Ｌ／分である。
任意に、時間変化流量は、約０Ｌ／分以上、好ましくは約２０Ｌ／分又は約２０Ｌ／分超、より好ましくは約２０Ｌ／分～約９０Ｌ／分の変化する流量を有する変動である。
任意に、方法は、麻酔処置中に装置ガスフローを提供することを含む。
任意に、装置ガスフローは、非密閉式患者インターフェース、好ましくは非密閉式カニューラを介して提供される。
任意に、装置ガスフローは高流量ガスフローである。
任意に、方法は、装置ガスフローを加湿することを更に含む。
任意に、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの測定されたパラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することは、１つのガスだけ及び時間変化パラメータだけを測定することを含み、時間変化パラメータは流量である。
別の態様においては、本発明は、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法であって、時間変化ガス比率（例えば、ガス分画）を有する装置ガスフローを患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定することであって、患者複合ガスアウトフローは、装置ガスフローからのリークガスフロー、及びガスを含む患者からの呼出ガスフローを含む、ことと、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス比率（例えば、ガス分画）を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することとを含む方法を含むものとされ得る。
任意に、時間変化ガス分画を有する装置ガスフローは、少なくとも、第１の時間に第１のガス分画、及び第２の時間に第２のガス分画を含み、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス分画を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することは、第１のガス分画にて決定された及び第２のガス分画にて決定された、複合アウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータを使用することを含む。
任意に、パラメータは、呼出ガスフロー中のガス成分の分画を含む。
任意に、ガスは、ＣＯ2、Ｏ2、窒素、及び／又はヘリウム、セボフルランなどの麻酔薬である。
任意に、複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータは、患者呼吸の吸気及び／又は呼気相中に決定される。
任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス分画ＦE（ｔ）を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスの分画（ＦE）を決定することは、ガス分画を、
Ｆo（ｔ），Ｆo（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ）
ＦE（ｔ）は、時間ｔにおける、呼出患者ガスフロー中のＣＯ2及び／又はＯ2ガス分画（呼気ガスの体積分画）、
Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
Ｆo（ｔ）、時間ｔにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）、
Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
Ｆo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）、
Ｑoは、装置ガスフローの流量、
ＦEは、呼出ガスフロー中のガスの分画
の関数として決定することを含む。
任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、ガスは、好ましくは、ＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス分画を使用して、呼出ガスフロー中のガス分画を決定することは、
Figure 2023518021000004
 ［式中、
ＦE（ｔ）は、呼出患者ガスフロー中のＣＯ2及び／又はＯ2濃度（呼気ガスの体積分画）、
Ｆｍ（ｔ）、時間ｔにおける、複合ガスアウトフロー中の測定されたＣＯ2及び／又はＯ2又は他のガスの分画、
Ｆo（ｔ）、時間ｔにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）、
Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、複合ガスアウトフロー中の測定されたＣＯ2及び／又はＯ2又は他のガスの分画、
Ｆo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）、
Ｑoは、装置ガスフローの流量、
ＦEは、呼出ガスフロー中のガスの分画］
を使用することを含む。
任意に、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータは、患者の口及び／又は鼻で若しくはその近辺で測定される。
任意に、第１のガス分画と第２のガス分画は異なるガス分画である。
任意に、ガスはＯ2であり、方法は、決定されたＯ2比率、及び
ＦmCO2，ｋ，Ｑo，ＱE
［式中、
ＦmCO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー中のＣＯ2の分画、
ｋは、患者の口から出る装置ガスフローの比率（及び（１－ｋ）は、鼻を通る比率）、
Ｑoは、装置ガスフローの流量、
ＱEは、患者の呼出ガスフローの流量］
の関数を使用して、呼出ガスフロー中に存在するＣＯ2比率を決定することを更に含む。
任意に、ガスはＯ2であり、方法は、決定されたＯ2比率及び
Figure 2023518021000005
 ［式中、
ＦmCO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー中のＣＯ2の分画、
ｋは、患者の口から出る装置ガスフローの比率（及び（１－ｋ）は、鼻を通る比率）、
Ｑoは、装置ガスフローの流量、
ＱEは、患者の呼出ガスフローの流量］
を使用して、呼出ガスフロー中に存在するＣＯ2比率を決定することを更に含む。
任意に、ガスはＯ2であり、方法は、決定されたＯ2比率及び
ＦmCO2，ＦmO2，ＦEO2，ＦoO2
［式中、
ＦmCO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー中の測定されたＣＯ2の分画、
ＦmO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー中の測定されたＯ2の分画、
ＦEO2は、呼出患者ガスフロー中のＯ２の分画
ＦoO2は、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー中のＯ２の分画］
の関数を使用して、呼出ガスフロー中に存在するＣＯ2比率を決定することを更に含む。
任意に、ガスはＯ2であり、方法は、決定されたＯ2比率及び
Figure 2023518021000006
 ［式中、時間ｔにおいて、
ＦmCO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー中の測定されたＣＯ2の分画、
ＦmO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー中の測定されたＯ2の分画、
ＦEO2は、呼出患者ガスフロー中のＯ２の分画、
ＦoO2は、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー中のＯ２の分画］
を使用して、呼出ガスフロー中に存在するＣＯ2比率を決定することを更に含む。
別の態様においては、本発明は、装置ガスフローを提供し、呼出患者ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するための装置であって、フロー源と、複合ガスアウトフローを検知するためのセンサと、コントローラとを含み、当該装置は、時間変化流量を有する装置ガスフローを提供し、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定し、複合ガスアウトフローは、装置ガスフローからのリークガスフロー、及びガスを含む患者からの呼出ガスフローを含み、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するように構成されている装置を含むものとされ得る。
任意に、装置は、装置ガスフローを加湿するための加湿器を更に含む。
任意に、装置は、装置ガスフローを患者に提供するための、非密閉式患者インターフェース、好ましくは非密閉式鼻カニューラを更に含む。
任意に、装置ガスフローは高流量ガスフローである。
任意に、時間変化流量を有する装置ガスフローは、少なくとも、第１の時間に第１の流量及び第２の時間に第２の流量を含み、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することは、第１の流量にて決定された及び第２の流量にて決定された、複合アウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータを使用することを含む。
任意に、パラメータは、呼出ガスフロー中のガス成分の分画を含む。
任意に、ガスは、ＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム、及び／若しくはセボフルランなどの麻酔薬である、並びに／又はセンサは、複合ガスアウトフロー中の以下、すなわち、ＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬の１つ以上を検知するように構成されている。
任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスの分画（ＦE）を決定することは、ガス分画を、
Ｑo（ｔ），Ｑo（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ）
［式中、
ＦE（ｔ）は、呼出患者ガスフロー中のガス成分濃度（呼気ガスの体積分画）、
Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画、
Ｑo（ｔ）、時間ｔにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量（装置ガス流量）、
Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画（これは、複合ガスアウトフローの測定されたＣＯ2／Ｏ2分画パラメータ）、
Ｑo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量（装置ガスフロー流量）］
の関数として決定することを含む。
任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、ガスは、好ましくはＣＯ2であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ（ＦE）及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中のガス分画を決定することは、
Figure 2023518021000007
 ［式中、
ＦE（ｔ）は、呼出患者ガスフロー中のＣＯ2又はＯ2又は他のガス分画（呼気ガスの体積分画）、
Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
Ｑo（ｔ）、時間ｔにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量（装置ガスフロー流量）、
Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
Ｑo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量（装置ガスフロー流量）、
Ｑoは、装置ガスフローの流量、
ＦEは、呼出ガスフロー中のガスの分画］
を使用することを含む。
任意に、センサは、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを患者の口及び／又は鼻で若しくはその近辺で測定するために配置されている。
別の態様においては、本発明は、装置ガスフローを提供し、呼出患者ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するための装置であって、フロー源と、複合ガスアウトフローを検知するためのセンサと、コントローラとを含み、当該装置は、時間変化ガス比率（例えば、ガス分画）を有する装置ガスフローを提供し、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定し、複合ガスアウトフローは、装置ガスフローからのリークガスフロー、及びガスを含む患者からの呼出ガスフローを含み、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス比率（例えば、ガス分画）を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するように構成されている装置を含むものとされ得る。
任意に、時間変化ガス分画を有する装置ガスフローは、少なくとも、第１の時間に第１のガス分画、及び第２の時間に第２のガス分画を含み、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス分画を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することは、第１のガス分画にて決定された及び第２のガス分画にて決定された、複合アウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータを使用することを含む。
任意に、パラメータは、呼出ガスフロー中のガス成分の分画を含む。
任意に、ガスは、ＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬である。
任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス分画を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスの分画（ＦE）を決定することは、ガス分画を、
Ｆ，Ｆo（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ）
式中
ＦE（ｔ）は、呼出患者ガスフロー中のガス成分濃度（呼気ガスの体積分画）、
Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画、
Ｆo（ｔ）、時間ｔにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）、
Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画（これは、複合ガスアウトフローの測定されたＣＯ2／Ｏ2分画パラメータ）、
Fo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）
の関数として決定することを含む。
任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、ガスは、好ましくは、ＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス分画を使用して、呼出ガスフロー中のガス分画（ＦE）を決定することは、
Figure 2023518021000008
 式中
ＦE（ｔ）は、時間ｔにおける、呼出患者ガスフロー中のＣＯ2又はＯ2又は他のガス（呼気ガスの体積分画）、
Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
Ｆo（ｔ）、時間ｔにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）、
Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
Ｆo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）、
Ｑoは、装置ガスフローの流量、
ＦEは、呼出ガスフロー中のガスの分画
を使用することを含む。
任意に、センサは、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを患者の口及び／又は鼻で若しくはその近辺で測定するために配置されている。
別の態様においては、本発明は、呼出ガスフロー中に存在するＯ2及び／又はＣＯ2分画を決定する方法であって、時間変化流量を有する加湿高流量装置ガスフローを非密閉式鼻カニューラを介して患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するＯ2及び／又はＣＯ2の分画を測定することと、複合ガスアウトフロー中に存在する測定されたＯ2の分画又はＣＯ2の分画及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在する分画Ｏ2及び／又はＣＯ2を決定することを含む方法からなるものとされ得る。
別の態様においては、本発明は、１つ以上の処理デバイスで実行されると、１つ以上の処理デバイスに、時間変化パラメータを有する装置ガスフローを患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを測定することと、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの測定されたパラメータ及び時間変化パラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することとを含む、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法を実施させるコンピュータ実行可能命令が格納された非一時的コンピュータ可読媒体を含むものとされ得る。
別の態様においては、本発明は、呼出患者ガスフローのパラメータを決定する方法であって、時間変化パラメータを有する装置ガスフローを患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフローのパラメータを決定することであって、複合ガスアウトフローは、装置ガスフローからのリークガスフロー、及びガス成分を含む呼出患者ガスフローを含み、複合ガスアウトフローの決定されたパラメータは、複合ガスアウトフロー中のガス成分の比率である、ことと、複合ガスアウトフローの決定されたパラメータ及び時間変化パラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスの比率を決定することとを含む方法を含むものとされ得る。
任意に、センサは、患者の
口及び鼻、
口、又は
鼻
のガスフローを検知することによって複合ガスフローを検知する。
別の態様においては、本発明は、呼出ガスフロー中に存在するＣＯ2分画を決定する方法であって、高流量装置ガスフローを患者に提供することと、患者の呼出ガスフロー中のＯ2の分画を決定することと、決定されたＯ2比率及び
ＦmＣＯ2，ｋ，Ｑo，ＱE
式中
ＦmＣＯ2は、装置ガスフローのＣＯ2の体積分画、
ｋは、患者の口から出る装置ガスフローの比率（及び（１－ｋ）は、鼻を通る比率）、
Ｑoは、装置ガスフローの流量、
ＱEは、患者の呼出ガスフローの流量
の関数を使用して、呼出ガスフロー中に存在するＣＯ2比率を決定することと、
を含む方法を含むものとされ得る。
別の態様においては、本発明は、呼出ガスフロー中に存在するＣＯ2分画を決定する方法であって、高流量装置ガスフローを患者に提供することと、患者の呼出ガスフロー中のＯ2の分画を決定することと、決定されたＯ2比率及び
Figure 2023518021000009
 式中
ＦmＣＯ2は、装置ガスフローのＣＯ2の体積分画、
ｋは、患者の口から出る装置ガスフローの比率（及び（１－ｋ）は、鼻を通る比率）、
Ｑoは、装置ガスフローの流量、
ＱEは、患者の呼出ガスフローの流量
を使用して、呼出ガスフロー中に存在するＣＯ2比率を決定することと、
を含む方法を含むものとされ得る。
本明細書に開示される数値の範囲（例えば、１～１０）への言及は、その範囲内の全ての有理数（例えば、１、１．１、２、３、３．９、４、５、６、６．５、７、８、９、及び１０）、及びまた、その範囲内の有理数の任意の範囲（例えば、２～８、１．５～５．５、及び３．１～４．７）への言及も組み込み、したがって、本明細書に明示的に開示される全ての範囲の全てのサブ範囲はこれによって明示的に開示されるものとされる。これらは具体的に意図したものの例に過ぎず、列挙された最低値と最高値との間の数値の可能な全ての組み合わせは、同様に本出願に明示したものとみなされる。
本明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、「少なくとも一部、からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ ｉｎ ｐａｒｔ ｏｆ）」を意味する。「含む」という用語を含む本明細書の各記載を解釈する場合、この用語が前に置かれたもの以外の特徴も存在する可能性がある。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」などの関連する用語も同様に解釈される。文脈で明確に必要とされない限り、明細書及び特許請求の範囲の全体にわたり、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｓｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの語は、排他的又は網羅的意味とは対照的に、包含的な意味で、すなわち、「含むがこれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」の意味で解釈されるものとする。
「コンピュータ可読媒体」という語句は、単一の媒体又は複数の媒体を含むものと解釈されるべきである。複数の媒体の例としては、集中型若しくは分散型のデータベース及び／又は関連するキャッシュが挙げられる。これらの複数の媒体は、コンピュータ実行可能命令の１つ以上のセットを格納する。「コンピュータ可読媒体」という語句はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサによる実行のための命令セットを格納する、コード化する、又は担持することが可能であり、本明細書に記載される方法の任意の１つ以上をプロセッサに実施させる任意の媒体を含むものと解釈されるべきである。コンピュータ可読媒体はまた、これらの命令セットによって使用される又はこれらの命令セットと関連するデータ構造を格納する、コード化する、又は担持することが可能である。「コンピュータ可読媒体」という語句は、固体メモリ、光学媒体、及び磁気媒体を含む。
本明細書において、特許明細書、他の外部文書、又は他の情報源を参照する場合、これは一般に、本開示の特徴を論じるための状況を提供するためである。特に明示されない限り、そのような外部文書の参照は、そのような文書又はそのような情報源が、いかなる法域においても、先行技術であること又は当該技術分野における共通一般知識の一部を成すことの承認として解釈されるべきではない。
本発明はまた、部品、要素、又は特徴の２つ以上の一部又は全部の組み合わせにおいて、本出願の明細書に個々に又は集合的に参照される又は示される部品、要素、及び特徴で広く構成されるものとされ得る。前述の記載において、その既知の均等物を有する整数又は構成要素に言及する場合、それらの整数は、個々に説明されているかのように本明細書に組み込まれる。
本発明が関係する当業者には、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、構造の多くの変更及び本発明の広く異なる実施形態及び用途が想起されるであろう。本開示及び本明細書の記載は純粋に例示であり、いかなる意味においても限定を意図するものではない。本明細書において本発明が関係する当該技術分野における既知の均等物を有する特定の整数に言及する場合、そのような既知の均等物は、個々に説明されているかのように本明細書に組み込まれるものと考えられる。本発明は、前述のものからなるとともに、以下に単なる例が記載される構造も想定される。
実施形態を、以下の図面を参照して説明する。
呼吸装置と患者と患者の環境との間のフローを示す。 高流量を提供するための呼吸装置である。 複合及び呼出ガスフロー中のＣＯ２分画のトレースである。 装置ガスフローの成分（時間変化流量）及び合成された複合ガスアウトフローを示す。 代替的な装置ガスフローを示す。 代替的な装置ガスフローを示す。 時間変化装置フローを実装し、呼出ガスパラメータを推定する呼吸装置の一実施形態である。 時間変化流量ガスフロー及び呼出ガスパラメータを推定するために呼吸装置によって実施される方法の一実施形態である。 装置ガスフローの成分（時間変化ガス分画）及び合成された複合ガスアウトフローを示す。 代替的な装置ガスフローを示す。 代替的な装置ガスフローを示す。 時間変化ガス分画装置ガスフロー及び呼出ガスパラメータを推定するために呼吸装置によって実施される方法の一実施形態である。 患者に出入りする様々なガスフローを示す。
詳細な説明
１．概要
本実施形態は、非密閉式患者インターフェース、例えば非密閉式鼻カニューラを介して（好ましくは高）流量を提供する呼吸装置を使用するときに、患者によって呼出されたガスフロー（「呼出ガスフロー」）のガスパラメータを決定することに関する。（「ガスパラメータを決定すること」は、推定値、値、表示、又はガスパラメータの若しくはガスパラメータに関するそれ以外の情報を決定すること、得ること、又はそうでなければ取得することを意味し得るが、これに限定されない）
記載される実施形態は、患者による呼出ガスフローのパラメータを決定するための装置及び方法を提供し、パラメータは、２つ以上の構成ガス成分を含む呼出ガスフロー中のガス成分の比率（例えば、濃度／分画又は分圧）に関する。特定の状況において、患者は自発的に呼吸している（すなわち、浅い或いは低下した呼吸であっても自身の努力で呼吸している）。例えば、呼出ガスフローは、Ｏ2、ＣＯ2、窒素、ヘリウム、麻酔薬（セボフルランなど）などを含む可能性があり、パラメータは、患者から呼出されたガスフロー中のＣＯ2の比率（例えば、濃度／分画又は分圧）又はＯ2の比率（例えば、濃度／分画又は分圧）である可能性がある。ここでは、ガス成分は、ＣＯ2又はＯ2であり、パラメータは、呼出ガスフローを構成するガス成分の比率である。いくつかの実施形態では、パラメータは、ＣＯ2又はＯ2以外のガスに関連してもよい。
医療専門家は、例えば医療処置中に患者をモニタリングする際に、呼出ガスフローのパラメータの推定値を得たい可能性がある。医療処置は、広く考えられるべきであり、手術手技、酸素化及び前酸素化期若しくは処置中における、又は限定されるものではないが任意の他の時間の、鎮静薬及び／又は麻酔薬の投与を含む、鎮静又は麻酔（鎮静及び麻酔は、より一般的に、本明細書では「麻酔処置と呼ばれる）前、最中、若しくは後のあらゆる時間の、術前及び術後手技を含む、医療処置の提供のあらゆる態様を含み得る。医療処置はまた、高流量呼吸補助などの呼吸補助を提供することを含み得る。本明細書の文脈では、医療処置はまた、特定の処置が患者に提供されるか否かを問わず、患者をモニタリングすることを含み得る。記載される実施形態は、医療処置における使用のみに限定されない。記載される実施形態は、ＩＣＵ又は呼吸補助が提供される任意の他の状況で使用され得る。
本明細書において、「呼出する（ｅｘｈａｌｅ）」への言及は、「吐き出す（ｅｘｐｉｒｅ）」と互換的に使用され得る。
本明細書において、ガスの文脈における「比率（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ）」への言及は、２つ以上の構成ガス成分を含む総ガス中の構成ガス成分の任意の相対的な測定値を指す。例えば、比率は、以下を包含し得る。
・体積分画、
・分画、
・体積濃度、
・濃度、
・モル濃度、
・分圧
測定される比率は、それが濃度、分画、分圧、又はその他であれ、使用されるセンサによって測定されるパラメータであり得る。決定される比率は、使用者によって所望される、及び／又は呼吸システムの構成要素によって処理される、又は呼吸システムと関連するパラメータであり得る。
本明細書において、「濃度（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）」への言及は、「分画（ｆｒａｃｔｉｏｎ）」とも称することができ、それが呼出ガスフロー、装置フロー、又は任意の他のフローであれ、当該ガスフロー中の全体的な構成ガスの体積に対する対象のガスの体積比率として示され得る。しかしながら、パラメータは、異なる測定値とすることができ、ガスは、異なり得る。これらは単なる例である。
決定されるガスパラメータに関連するガスは、限定されるものではないが、酸素（Ｏ2）、二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素（Ｎ）、ヘリウム（Ｈｅ）、又はセボフルランであり得る。本明細書で特定のガスに言及する場合、これは単なる例であり、説明は、言及したものだけではなくあらゆるガスに当てはまり得ることは理解されるであろう。
本明細書において、「高流量（ｈｉｇｈ ｆｌｏｗ）」は、限定されるものではないが、例えば、健常な患者の正常吸気流量よりも高い、通常／正常よりも高い流量を有する任意のガスフローを意味する。これは、非密閉式患者インターフェース、例えば、非密閉式プロングのために、患者の気道の入口において顕著な漏れが起こる非密閉式呼吸システムによって提供され得る。患者の快適性、コンプライアンス、及び安全性を向上させるために、加湿も提供される。代替的に又は追加的に、これは、文脈に関連するそれ以外の閾値流量よりも高くなり得る。例えば、吸気需要を満たす流量で患者にガスフローを提供する場合、その流量は、提供されていた可能性のある名目上の流量よりも高いことで、「高流量」と考えられる可能性がある。したがって、「高流量」は、文脈に依存し、「高流量」を構成するものは、患者の健康状態、提供される処置／治療／補助の種類、患者の性質（大柄、小柄、成人、小児）等などの多くの因子に依存する。当業者であれば、文脈から、何が「高流量」を構成するかを知っている。これは、提供されていた可能性のある流量を超える及び上回る流量の大きさである。
しかし、限定されるものではないが、高流量のいくつかの表示値は以下の通りであり得る。
・いくつかの構成においては、約５又は１０リットル／分（５又は１０ＬＰＭ又はＬ／分）以上の流量における患者へのガスの送達
・いくつかの構成においては、約５又は１０ＬＰＭ～約１５０ＬＰＭ、又は約１５ＬＰＭ～約９５ＬＰＭ、又は約２０ＬＰＭ～約９０ＬＰＭ、又は約２５ＬＰＭ～約８５ＬＰＭ、又は約３０ＬＰＭ～約８０ＬＰＭ、又は約３５ＬＰＭ～約７５ＬＰＭ、又は約４０ＬＰＭ～約７０ＬＰＭ、又は約４５ＬＰＭ～約６５ＬＰＭ、又は約５０ＬＰＭ～約６０ＬＰＭの流量における患者へのガスの送達。例えば、これらの様々な実施形態及び本明細書に記載される構成によれば、システムを介して又はフロー源からインターフェースに供給される又は提供されるガスの流量は、少なくとも約５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０ＬＰＭ、又はこれより多いフローを含み得るが、これらに限定されるものではなく、有効範囲は、これらの値のいずれか（例えば、約２０ＬＰＭ～約９０ＬＰＭ、約４０ＬＰＭ～約７０ＬＰＭ、約４０ＬＰＭ～約８０ＬＰＭ、約５０ＬＰＭ～約８０ＬＰＭ、約６０ＬＰＭ～約８０ＬＰＭ、約７０ＬＰＭ～約１００ＬＰＭ、約７０ＬＰＭ～約８０ＬＰＭ）になるように選択され得る。
「高流量」において、送達されるガスは、例えば、治療の用途に応じて選択される。送達されるガスは、ある割合の酸素を含み得る。いくつかの構成において、送達されるガス中の酸素の割合は、約１５％～約１００％、約２０％～約１００％、又は約２１％～約１００％、又は約３０％～約１００％、又は約４０％～約１００％、又は約５０％～約１００％、又は約６０％～約１００％、又は約７０％～約１００％、又は約８０％～約１００％、又は約９０％～約１００％、又は約１００％、又は１００％であり得る。
いくつかの実施形態では、送達されるガスは、ある割合の二酸化炭素を含み得る。いくつかの構成において、送達されるガス中の二酸化炭素の割合は、０％超、約０．３％～約１００％、約１％～約１００％、約５％～約１００％、約１０％～約１００％、約２０％～約１００％、又は約３０％～約１００％、又は約４０％～約１００％、又は約５０％～約１００％、又は約６０％～約１００％、又は約７０％～約１００％、又は約８０％～約１００％、又は約９０％～約１００％、又は約１００％、又は１００％であり得る。
未熟児／乳児／小児（約１～約３０ｋｇの範囲の体質量を有する）にとっての「高流量」の流量は異なり得る。治療的流量は、最小が約０．５Ｌ／分、最大が約２５Ｌ／分の、０．４～０．８Ｌ／分／ｋｇに設定され得る。２ｋｇ未満の患者については、最大フローは８Ｌ／分に設定される。
変動フローは、好ましい範囲が０．１～１Ｌ／分／ｋｇ、別の好ましい範囲が０．２～０．８Ｌ／分／ｋｇの、０．０５～２Ｌ／分／ｋｇに設定される。
治療的流量は、時間変化（例えば、変動）し得る。すなわち、治療的フローは、時間変化（例えば、変動）流量成分を有し得る。この時間変化流量は、治療を補助することができる。
本明細書の実施形態はまた、時間変化する（例えば、変動する）シグネチャ流量を有し、これは、治療的流量に加えたものである可能性があることに留意されたい。したがって、治療的時間変化流量が使用される場合、装置からのガス流量は、治療的時間変化ガスフロー成分（部分）及びシグネチャ時間変化流量成分（部分）を有する。治療的時間変化流量は、シグネチャ時間変化流量と異なる目的を有し、異なる周波数及び／又は振幅である可能性がある（しかし、これらは重なり合うことができる又は同じであり得る）。シグネチャ流量は、治療的流量よりも低い、同じ、又は高くなり得る。シグネチャ流量周波数は、治療的流量周波数よりも低い、同じ、又は高くなり得る（時間変化する場合）。いくつかの実施形態では、シグネチャ流量は、治療的流量よりも高い周波数を有する。治療的時間変化流量は、呼吸補助、気道クリアランス、酸素化などを提供する一方で、シグネチャ時間変化流量は、ガスパラメータの決定を支援する。シグネチャ時間変化流量については後により詳細に説明する。明細書の全体を通して、別段の記載のない限り、焦点がチャ時間変化流量に焦点が当てられるが、このことは、治療的理由のための治療的時間変化流量も存在する可能性を排除するものではない。
一例として、シグネチャ流量は、第１の流量と第２の流量との間で段階的になることができ、そのうちの１つ又は両方は、約０ＬＰＭ～７０ＬＰＭの範囲内にあり得る。最大シグネチャ流量は、治療的流量であり得る。シグネチャ流量は、治療的流量と組み合わせられ（例えば、追加され）得る、又は治療的流量の一部若しくは全部を形成し得る。すなわち、治療的流量それ自体がシグネチャ流量であり得る。いくつかの実施形態では、シグネチャ流量は、割合として治療的流量に関連し得る。例えば、シグネチャ時間変化流量（成人）は、
・治療的流量の約０％～約２００％、
・治療的流量の約０％～１００％、
・治療的流量の約１００％～２００％、若しくは
・治療的流量の約５０％～１５０％、
の範囲内、
及び／又は
・約０～１４０ＬＰＭ、
・約０～７０ＬＰＭ、
・約７０～１４０ＬＰＭ、
・約４０～１００ＬＰＭ、若しくは
・約２０～６０ＬＰＭ
の範囲内である。
これらは限定的な流量ではなく、シグネチャ流量はマイナスであることもできるが、治療的流量と組み合わされると、プラスの合計流量が生じることにも留意されたい。
高流量は、患者の正常な実の吸気流を満たす若しくは超える、患者の酸素化を高める、及び／又は呼吸仕事量を低減するのに効果的であることが判明している。更に、高流量は、上気道の解剖学的死腔が高流量の入来ガスフローによってフラッシュされるように、鼻咽頭にフラッシング効果を発生させることができる。これにより、二酸化炭素、窒素等の再呼吸を最小限にしつつ、毎回の呼吸に利用可能な新鮮なガスのリザーバを作り出す。
例として、例えば図１Ａ及び図１Ｂを参照して、高流量呼吸装置１０について説明する。一般的に、装置は、モータ／インペラ構成の形態のフロージェネレータ５０、任意の加湿器５２、コントローラ１９、及びユーザ入出力インターフェース（例えば、ディスプレイ、及びボタン、タッチスクリーン等などの入力デバイスを含む）を内包する主ハウジング１０を含む。コントローラ１９は、フロージェネレータを操作して、患者に送達するためのガスのフロー（ガスフロー）を生成すること、加湿器（存在する場合）を操作して、発生したガスフローを加湿及び／又は加熱すること、装置の再構成及び／又はユーザ定義された操作のためにユーザインタフェースから使用者入力を受け取ること、及び（例えば、ディスプレイ上で）使用者に情報を出力することを含め、装置の構成要素を制御するように構成又はプログラムされる。使用者は、患者、医療関係者、又は装置の使用に関心のあるそれ以外の者であり得る。患者呼吸導管は、フローセラピー装置のハウジングのガスフロー出力に結合されており、且つマニホールド及び鼻プロングを有する鼻カニューラなどの患者インターフェース５１に結合されている。患者呼吸導管は、患者に送られるガスフローを加熱するためのヒータ線５を有することができる。
高流量は、酸素及び／又は他のガスの送達によって、及び患者の気道からのＣＯ2の除去によってガス交換及び／又は呼吸補助を促進するための手段として使用され得る。高流量は、医療処置前、最中、又は後に特に有用となり得る。
高流量ガスフローの更なる利点は、高流量ガスフローが患者の気道内の圧力を増加させ、それにより、気道、気管、肺／肺胞、及び細気管支を開く圧支持を提供することを含み得る。これらの構造を開くと、酸素化が強化され、ＣＯ2の除去をある程度補助する。
増加した圧力はまた、挿管中に喉頭などの構造が声帯の観察を妨げないようにすることができる。加湿される場合、高流量ガスフローはまた、気道の乾燥を防ぎ、粘膜線毛の損傷を軽減し、喉頭けいれんのリスク並びに鼻血、誤嚥（鼻血の結果の）、及び気道閉塞、腫脹及び出血などの気道乾燥に関連するリスクを低下させることができる。高流量ガスフローの別の利点は、フローが、気道内の手術中に生成された煙を除去できることである。例えば、煙は、レーザー及び／又は焼灼デバイスによって生成され得る。
図１Ａを参照すると、本実施形態は、治療（限定はされないが、ハイフローセラピーのための高流量ガスフローなど）を提供するために、患者に呼吸装置１０からガスフローが提供される任意の適切な状況で使用され得る。装置１０は、装置ガスフロー１１を提供する。この装置ガスフロー１１は流量を有する。流量は、治療の要件に応じて、一定流量（すなわち、経時的に変化しない）の可能性がある、又は時間変化する可能性がある。これらの状況において、患者は、装置ガスフロー１１の少なくとも一部を吸気し、ガスフロー１３を呼出し、呼出ガスフロー１３は、ＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム等などの構成ガス成分を有する。呼出ガスフロー１３はまた、セボフルランなどの麻酔薬を含んでもよい。
医療専門家が患者をモニタリングするときに呼出患者ガスフロー１３を決定する（例えば、センサ１４などによって測定される）ことは有用である。特に、医療専門家が、ＣＯ2又はＯ2の比率（例えば分画）などの患者の呼出ガスフロー１３の構成ガス成分のパラメータを決定することは有用である。このことは、患者が治療にどのように応答しているか、患者の全般的な快適さ、及び／又は患者が医療処置を受けている場合には医療処置の次の段階がいつ開始し得るかを評価するのに役立つ。例えば、患者を前酸素化する場合、呼出ガスフロー１３中のＯ2分画の測定は、前酸素化が達成されたかどうかの決定に役立つ。別の例として、ＣＯ2分画の測定は、患者が呼吸しているかどうかの決定に役立つ。しかしながら、装置ガスフロー１１が患者に提供される場合、呼出ガスフロー１３のガス成分のパラメータ（それがＯ2分画、ＣＯ2分画、又は他のガスパラメータであろうと）を決定することは困難な場合がある。なぜなら、呼吸装置１０からの装置ガスフロー１１からの漏れ（「リークガスフロー」）１２が呼出ガスフロー１３に追加されて、例えばセンサ１４によって測定される患者からの総ガスアウトフロー（「複合ガスアウトフロー」）１５が生じるからである。
「リークガスフロー」１２は、患者によって吸入されず及び／又は患者の下気道に入らず、口及び／又は鼻を通って周囲に漏れる、装置ガスフロー１１からの余剰ガスフローを含む。
「複合ガスアウトフロー」は、リークガスフロー１２と呼出ガスフロー１３とを組み合わせたものである。したがって、呼出ガスフロー１３は実際に測定されず、むしろ、リークフロー１２と患者の呼出ガスフローとを組み合わせたものを含む複合ガスアウトフロー１５が測定される。リークガスフロー１２は、センサ１４によって測定される呼出ガスフロー１３のガス成分を希釈する（例えば、ＣＯ2分画を測定する場合）、又は増加する（例えば、Ｏ2分画を測定する場合）、又はより一般には、「変更する」可能性があり、得られるガス成分のパラメータに関して誤解を招くような情報を提供する。この事象は、高流量において、例えば、ハイフローセラピーを提供する場合に悪化する。そのため、呼出ガスフロー１３を測定する代わりに、センサは、呼出ガスフロー１３と可能であれば装置ガスフロー１１の少なくとも一部分（すなわち、リークガスフロー１２）を含む、複合ガスアウトフロー１５のガス成分を実際に測定する。呼出ガスフロー１３は実際には測定されず、むしろ、複合ガスアウトフローが測定されるため、呼出ガスフローの見かけの読み取り値は不正確である。複合ガスアウトフロー１５は、他のガス、例えば周囲空気中に存在するものも含み得ることに留意されたい。
呼出ガスフロー１３、リークガスフロー１２、及び合成された複合ガスアウトフロー１５は、口、鼻、又は口及び／若しくは鼻から出ることができる。いくつかの状況が存在する。１）患者の口が開いており、呼出ガスフロー、リークガスフロー、したがって、合成された複合ガスアウトフローは、主に（完全に、を含み得る）患者の口から出る。２）患者の口が開いており、呼出ガスフロー、リークガスフロー、したがって、合成された複合ガスアウトフローは、患者の口及び鼻の両方から出る。３）患者の口が閉じており、呼出ガスフロー、リークガスフロー、したがって、合成された複合ガスアウトフローは、患者の鼻から出る。複合ガスアウトフロー１５を測定する場合、これは、口から出る流れ、鼻から出る流れ、又は鼻及び口から出る流れのいずれかを測定するために配置される適切なセンサによって行われ得る。センサが口から出る流れだけ又は鼻から出る流れだけを測定する場合、センサは、全複合ガスアウトフローを測定しない可能性がある。なぜなら、いくらかは、もう一方の孔（例えば、センサがどちらを測定していないかに応じて、もう一方の鼻又は口）を出る可能性もあるからである。この場合、センサの測定値はなおも適切である、及び／又は呼出ガスフローのガスパラメータを決定するための複合ガスアウトフローの十分な測定値が得られる。
一例として、図２は、患者の呼出ＣＯ2分画測定値を示す。図２は、真のＣＯ2波形（実線）Ｘと測定された希釈された波形（点線）Ｘ*とを比較した例示的な二酸化炭素信号を示す。このセットアップにおいて、医療専門家に表示され得る波形の振幅及び形状の両方が装置ガスフロー１１の希釈による影響を受けることが分かる。この情報は、ガス交換が起こっていることは医療専門家に示すが、波形の振幅及び形状の正確な読み取りから（例えば、患者の呼気終末ＣＯ2（呼気の終わりに患者によって放出される二酸化炭素のレベル）を知ることから）得られる医療専門家の更なる見識を否定するものである。この情報は、患者が浅く呼吸をしている可能性がある処置時の鎮静などの麻酔処置中に知ることが有用な場合がある。実際の測定された波形（事実上、複合ガスアウトフロー１５の測定値である）は、点線Ｘ*で示される。しかしながら、これは誤解を招くような波形である。なぜなら、呼出ガスフロー１３の実際の／真のＣＯ2比率（この場合、分画）は、実線Ｘに示されるようにより高いからである。複合ガスアウトフロー１５を形成するためにリークガスフロー１２と呼出ガスフロー１３とを足し合わせた合計中のＣＯ2分画を実際に測定するため、測定された波形は低くなる。呼出ガスフロー中のＣＯ2分画は、実際にはより高くなるが、リークガスフロー（ＣＯ2分画がより低い）によるガスの寄与のために、複合ガスアウトフロー中の測定されたＣＯ2分画は希釈されている。場合によっては、希釈は、時としてＣＯ2信号を検知することが全く困難な場合があるほど顕著な場合がある。例えば、患者が浅呼吸を有し、患者に高流量が提供される場合である。Ｘ*は、正確な測定値であるが、呼出ガスフロー１３’のＣＯ2分画Ｘを真に反映するものではなく、むしろ、複合ガスアウトフロー１５’中のＣＯ2分画Ｘ*の測定値であることに留意されたい。
呼出ガスフロー１３のＯ2分画の測定においても類似の状況が想定され得る。患者呼気のＯ2分画が呼吸装置によって提供されるＯ2分画よりも小さい場合、リークガスフロー１２は、複合ガスアウトフロー１５のＯ2分画を増加させるため、呼出ガスフロー１３の実際のＯ2分画の誤解を招くような表示が生じる。
本実施形態は、好ましくは高流量のガスを患者に提供する非密閉式呼吸装置に関する。非密閉式装置とは、ガスフローの一部が患者によって吸入されず、むしろ、周囲に「漏れる」（リークフロー１２）ことを意味する。実施形態は、複合ガスアウトフロー１５中のガス成分のパラメータを患者にて又は患者の近辺（「近傍」）にて測定し、パラメータの測定値にリークガスフロー１２の効果を考慮に入れ、これに応じて測定値を調整し（又はそうでなければ測定値及び他の情報を使用し）、患者からの実際の呼出ガスフロー１３中の所望のガス成分のパラメータを決定することによって、所望のガス成分の実際の呼出ガスフロー１３パラメータを決定するための装置及び方法を提供する。装置ガスフローは、パラメータの決定を支援するためのシグネチャによって変化させることができる。複合ガスアウトフロー１５は、（ＣＯ2及びＯ2に加えて）他のガス、例えば、周囲空気中に存在するものも含むことができることに留意されたい。本実施形態は、そのような更なるガスの存在下での仕事について説明する。
呼吸装置は、装置ガスフローを患者に提供することができるフロー源を含み得る。装置は、装置ガスフローの時間変化パラメータが経時的に変化するように、時間変化装置ガスフローを提供する。これにより、実際の呼出ガスフロー１３のガスパラメータの決定を支援するために使用され得るシグネチャを提供する。考えられる例として、装置ガスフローの時間変化パラメータは、流量又はガス比率（ガス分画（例えばＯ2分画）及び／又はガス分圧（例えばＯ2分圧）など）の可能性がある。
一実施形態では、フロー源は、時間変化流量を有する時間変化装置ガスフローを提供する。別の実施形態では、フロー源は、時間変化ガス比率（ガス分画又はガス分圧など）を有する時間変化装置ガスフローを提供する。フロー源は、患者に２つ以上の流量又は２つ以上のガス比率でガスフローを提供することができてもよい。フロー源は、患者に提供される流量を、例えば、２つ以上の流量の間で、又は２つ以上のガス比率の間で変化させる（例えば、必ずしも一定の周波数である必要はないが変動させる）ことができる。２つ以上のガス比率の間で変化させる場合、好ましくは、流量は、シグネチャ流量によって変化せず、いかなる非治療的流量変化も適用されることなく、治療的成分だけが提供される。
呼吸装置は、２つ以上の流量及び／又は２つ以上のガス比率における所望のガスパラメータを測定するための１つ以上のセンサと、呼出患者ガスフロー１３のパラメータを決定するためのコントローラとを含み得る。目的ガス、例えばＯ2が患者に送達される場合、呼吸装置は、送達されるガスフロー中の目的ガスの濃度／分画又は分圧を制御するための入力を含んでもよい。入力は、マニュアル（例えば、フローメータのダイヤル）又は電子的であり得る。本明細書において、機能を実行するように構成されているコントローラに言及する場合、そのような機能を実行するように構成されている１つ以上のコントローラも意味することができ、コントローラへの言及は、使用される物理的装置の限定と考えられるべきではない。コントローラ上で方法を実行するためのプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体が提供され得る。
一実施形態では、ガスフローは、第１及び第２のガス流量で患者に提供される、又は時間変化（例えば、変動する）流量（複数のガス流量を作り出すために連続的に又は不連続的に変化する）が提供される（少なくとも第１及び第２のガス流量を有する）。これは、シグネチャ時間変化ガス流量である。上記のように、時間変化ガスフローは、また、治療的時間変化ガス流量部分（並びに、シグネチャ時間変化ガス流量部分）を有し得る。説明のために、ここでの実施形態は、シグネチャ時間変化流量部分だけを参照して説明されるが、流量が治療的時間変化部分も有する（又は治療的部分がまた、シグネチャ時間変化部分という二重の目的を形成する）可能性を排除するものではない。その後、（目的ガスの）ガスパラメータ（すなわち、複合ガスアウトフロー１５のガスパラメータ）は、第１の流量の時間及び第２の流量の時間に、（又は変化する場合、複数のガスフローの第１及び第２のガス流量の時間に）患者にて測定される。例えば式４を使用して、第１及び第２のガス流量並びに各時間に測定されたガスパラメータを使用し、呼気ガスパラメータ（すなわち、呼出ガスフロー１３のガスパラメータ）を決定する。その後、このプロセスは、ある期間にわたって繰り返すことができ、決定された呼気ガスパラメータは外挿され、信号として提示され得る。実施形態においては、ガスパラメータの測定値は、コントローラがセンサから直接受け取るよりもむしろ、使用者からのユーザインタフェースでの入力を介して間接的に受け取ることができることに留意すべきである。
或いは、別の実施形態では、ガスフローは、第１及び第２のガス比率（例えば、装置ガスフロー１１中の酸素の分画が変化され得る）、又は変化する（例えば、変動する）ガス比率（複数のガス比率を作り出すために連続的に又は不連続的に変化する）にて患者に提供される。その後、（目的ガスの）ガスパラメータは、第１のガス分画の時間及び第２のガス分画の時間に（又は変化する場合、複数のガス比率の第１及び第２のガス比率の時間に）患者にて測定される。第１及び第２のガス分画又は変化する（例えば変動する）分画が提供される（少なくとも第１のガス分画及び第２のガス分画を有する）。その後、第１の及び第２の分画におけるガスパラメータが測定され、例えば式４を使用して、各時間にて測定されたガスパラメータを使用し、呼気ガスパラメータを決定する。その後、このプロセスは、ある期間にわたって繰り返すことができ、決定された呼気ガスパラメータは外挿され、信号として提示され得る。この手法は、患者に一般的に投与されるガス（例えば酸素）に特に適している。実施形態においては、ガスパラメータの測定値は、コントローラがセンサから直接受け取るよりもむしろ、使用者からのユーザインタフェースでの入力を介して間接的に受け取ることができることに留意されたい。
或いは、別の実施形態では、ガスフローは、第１及び第２のガス比率（例えば、装置ガスフロー１１中の酸素分圧は変化され得る）にて患者に提供される。その後、ガスパラメータは、第１のガス分圧の時間及び第２のガス分圧の時間に患者にて測定される。第１及び第２のガス分圧又は変化する（例えば変動する）分圧が提供される（少なくとも第１及び第２のガス分圧を有する）。その後、第１及び第２の分圧における（目的ガスの）ガスパラメータが測定され、例えば式４を使用して、各時間にて測定されたガスパラメータを使用し、呼気ガスパラメータを決定する。その後、このプロセスは、ある期間にわたって繰り返すことができ、決定された呼気ガスパラメータは外挿され、信号として提示され得る。この手法は、患者に一般的に投与されるガス（例えば酸素）に特に適している。実施形態においては、ガスパラメータの測定値をコントローラがセンサから直接受け取るよりもむしろ、使用者からのユーザインタフェースでの入力を介して間接的に受け取ることができることに留意すべきである。
「～の時間に」は、時間的に正確である必要はなく、「ほぼ～の時間」を意味することができ、わずかな時間の差によって測定値の有効性は変わらないことに留意されたい。また、装置がガスフローの流量又はガス比率（例えば、ガス分画又はガス分圧）を変化させる場合、ガスフローが（装置、導管、及び患者インターフェース内を）移動しなければならない距離のために、ブリージング装置１０における流量／ガス比率の変化と、新たな流量／ガス比率の患者への到達との間に遅れが存在する可能性があることに留意されたい。また、患者にて（目的ガスの）ガスパラメータを測定するためにサンプリングラインが使用される場合、サンプルがサンプリングラインに入るのにかかる時間のために、遅れが存在する可能性がある。このため、「第１及び第２の流量の時間に」「第１及び第２のガス分画の時間に」、「第１又は第２の分圧の時間に」又は同様のことに言及する場合、これは、第１及び第２の流量のガスフローが患者に到達する時間を意味する（必要に応じてサンプリングラインを含む）。ガス流路内の流量／ガス比率の変化の遅れが顕著でない場合、ガスパラメータは、患者にて流量／ガス比率の変化とほぼ同時に測定される。しかしながら、ガス路内を伝播する流量／ガス比率の変化の遅れが存在する場合、患者における測定は、新しい流量／ガス比率が患者に到達するための時間を考慮に入れるために、ブリージング装置１０において流量／ガス比率の変化が起こった後いくらか時間が経ってから（すなわち遅れの後に）行われる可能性がある。この遅れは、実験、モデル化、測定、計算等などによる任意の適切な手法で確認及び／又は実装され得る。本明細書において、「～の時間に」に言及する場合、患者に到達する流量／ガス比率の変化の遅れのために、流量／ガス比率の変化が患者に到達する時間、及び／又は装置における流量／ガス比率の変化後の任意の時間を含むものと、概念上、解釈されるべきである。この注釈は、本明細書中のあらゆる実施形態に適用される。
目的ガスがＣＯ2である場合、本発明は、吐き出されたＣＯ2をモニタリングするために、及び／又は患者に高流量のガスが提供されている場合には呼気終末ＣＯ2を決定するために使用され得る。現在、表示されているトレースのＣＯ2は、希釈された測定値を示す。目的ガスがＯ2である場合、本実施形態は、吐き出されたＯ2をモニタリングすることができる、及び／又は吐き出されたＯ2の分画（ＦEＯ2）を決定することができる。Ｏ2の測定は、例えば、患者が、麻酔による無呼吸（すなわち、麻酔薬によって誘発される無呼吸）の前に自身のＯ2レベルを高めるために前酸素化される全身麻酔処置の前酸素化期の最中、又は処置時の鎮静中、鎮静薬が投与される前の前酸素化期の最中、及び患者が鎮静状態にされ、浅く呼吸をすることができる鎮静期の最中に有用である。前酸素化期の最中、装置ガスフロー１１からのＯ2は患者によって取り込まれ、呼出ガス中のＦEＯ2は、前酸素化期の開始から前酸素化期の終了まで上昇する。ＦEＯ2は、特に、患者の動脈血ガス測定値を得ることが不可能な及び／又は現実的でない状況において、患者の血液中のＯ2レベルに関する有用な情報を医療専門家に提供することができる。患者のＯ2レベルは、前酸素化期の最中に、好ましくは上昇する。
記載されている実施形態は、患者が呼吸補助を受けている間に、任意の呼気終末又は呼出ガス分画を知っていることが有用となる可能性のある任意の他の状況に適用され得る。本発明は、麻酔処置（すなわち手術室）、ＩＣＵ、病棟、救急部門などにおいて使用され得る。
２．一般的な実施形態－変化する装置ガスフロー流量
図３Ａの図及びグラフ並びに図５の流れ図を参照して、一実施形態を説明する。一般的に、ガスパラメータの決定は、装置ガスフロー１１’の流量を（経時的に）既知の手法で変化させることによって達成され、その時間変化流量の知識及び複合ガスアウトフロー１５’から得られる情報を使用して、実際の呼出ガスフロー１３’中の所望のガス成分のパラメータを決定する。説明のために変化しない装置ガスフローに対して使用していた、前に使用していた参照番号１１と区別するために、参照番号１１’が、変化する装置ガスフローに対して使用される。同様に、装置ガスフローが変化する場合、装置ガスフローが変化しない同じパラメータに対して使用していた参照番号１１、１２、１３、１５の代わりに、リークガスフロー１２’、呼出ガスフロー１３’、及び複合アウトフロー１５’の参照番号が使用される。
図３Ａに示されるように、時間変化装置ガスフロー１１’が呼吸装置１０によって患者に提供される。時間変化流量を有するこの装置ガスフローは、ここでは、少なくとも２つの流量成分を含む。第１は、治療によって必要とされるものによる治療的流量成分３１である。第２は、経時的に変化し、治療的流量を、治療によって必要とされるものを超える及び上回る（治療に必要とされる可能性のあるフローの任意の時間変化を含む）が、装置ガスフローによって提供される治療の有効性に影響を及ぼさないように修正／調整するシグネチャ（時間変化）流量成分３２である。２つの成分３１、３２は合計され、全体的な時間変化装置ガスフロー１１’が提供される。１つの代替において、装置ガスフローは、時として、変化する流量がゼロになるように構成され得る。修正された時間変化ガスフローは、シグネチャが呼吸補助に及ぼす可能性のあるあらゆる影響を低減するために、全ての時間に、又は任意に患者の呼気中にだけ提供され得る。あらゆる制御がコントローラ又は任意の他の適切な装置に実装され得る。これは、時間変化流量の成分の説明であるが、時間変化流量がどのように達成されるかの説明では必ずしもないことに留意されたい。それは、本出願人の公報、国際公開第２０１５０３３２８８号又は米国特許出願公開第２０１６／０１９３４３８号明細書、国際公開第２０１６１５７１０６号又は米国特許出願公開第２０１８／０１０４４２６号明細書、国際公開第２０１７１８７３９０号又は米国特許出願公開第１６／０９６６６０号明細書に記載されているような多くの手法で達成され得る。これらの全内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
上述のように、治療的流量は一定流量の可能性があるが、それ自体が時間変化流量成分を有することもできる（すなわち、シグネチャフローに加えて、１つ以上の時間変化流量成分を有する変化するガス流量）。例えば、図３Ｂに示されるように、治療的流量３１’それ自体は、一定（例えばバイアス／ベース）成分３１Ａ’及び時間変化成分３１Ｂ’を含む複数の成分を含み、これらは、合計されて時間変化成分になる（以下、本明細書において、変化する流量への言及は、明記されていなくても、文脈が許す限り、時間変化を意味する）。次いで、これは、シグネチャ流量に追加され（すなわち、時間変化治療的流量３１’は、シグネチャ流量３２によって修正／調整される）、装置ガスフローを作り出すことができる。
図３Ｃは、時間変化流量成分を有する治療的流量３１’’の更に別の例である（今回は矩形波である）。同じく示されるのは、時間変化装置ガスフロー１１*につながる矩形波シグネチャ流量３２’’である。
シグネチャ流量は、例えば、単に、第１の流量から第２のガス流量に経時的に変化する流量を有する可能性があるが、代替的に、周期的（規則的又は不規則）、非周期的、ランダム、非繰り返し等にせよ、変動する流量又は任意の他の時間変化流量などの、あらゆる種類の経時的に変化する流量を有することができる。規則的な周期的変化がある必要はない（例えば、一定周波数の変動は必要なく、事実、変化する周波数であり得る）。また、振幅が固定されている必要はない。例えば、シグネチャ流量は、図３Ａに示されるような矩形波の形態であってもよい。シグネチャ流量は、また、ステップ関数、のこぎり歯、正弦波、又はより複雑なランダムの繰り返し若しくは非繰り返し関数、又は少なくとも２つの異なる流量の間で経時的に変化する任意の他のオプションであり得る。或いは、様々な大きさ及び周波数を有する正弦波などの１つ以上の波の組み合わせであり得る。
シグネチャ流量成分は、治療的流量成分に加えられ（修正／調整）、変化する装置ガス流量１１’が提供される。したがって、変化する流量は、経時的に少なくとも１度変化する任意の流量を意味する。装置ガスフロー１１’の流量は変化し、治療的流量（一定であってもよい、又はそれ自体が変化する可能性があり、したがって、それ自体が様々な流量成分を含む）及び、治療的ガス流量の治療的流量を変化させるための追加の成分を提供するシグネチャ流量を含む。好ましくは、シグネチャ流量の周波数（繰り返す場合）又はシグネチャ流量が変化する期間（繰り返さない場合）は、患者の呼吸の周波数よりも高い、及び／又は治療的流量成分の任意のバリエーションの周波数よりも高い。これは、同じく必須ではないが、これは、時間変化シグネチャ流量成分の成分の説明であり、時間変化流量成分がどのように達成されるかの説明では必ずしもない。上記の特性を備える時間変化流量を得るためにガス源を変化させるための任意の適切な装置が実装され得る。例えば、時間変化流量は、本出願人の公報、国際公開第２０１５０３３２８８号又は米国特許出願公開第２０１６／０１９３４３８号明細書（例えば、図５６～図５７）、国際公開第２０１６１５７１０６号又は米国特許出願公開第２０１８／０１０４４２６号明細書、国際公開第２０１７１８７３９０号又は米国特許出願公開第１６／０９６６６０号明細書に記載されているような多くの手法で達成され得る。これらの全内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。特定の非限定的な例は、制御可能な弁及び／又は速度制御可能なモータ／インペラ構成であり得る。
一例として、図３Ａは、治療目的で生成されたガス流量３１と時間変化（シグネチャ）成分３２とを含む装置ガスフロー１１’の変化する流量を示す。時間変化シグネチャ成分は矩形波関数であり、規則的に繰り返す周期的に変化する流量を提供する。リークガス流量１２’が患者の呼出ガスフロー１３’に加えられると、これにより、シグネチャ流量３２を成分として有する複合ガスアウトフロー（総フロー）１５’が作成される。例えば、図３Ａの項目３２を参照。複合ガスアウトフロー中のガスパラメータを測定する場合（図３Ａの下部のＣＯ2分画の測定の例を参照）、装置ガスフロー１１’の時間変化流量３２は複合ガスアウトフロー１５’中のガスパラメータに影響を及ぼし、ガスパラメータの測定値において明らかになる。
ガスアウトフローパラメータの複合ガスアウトフロー１５’のガス成分のパラメータの経時的な測定値と組み合わされた装置ガスフロー１１’の流量は、
ａ）装置ガスフローが呼出装置ガスフロー１３’のパラメータに及ぼす影響を決定するために、及び／又は
ｂ）実際の呼出患者ガスフロー１３’のガスパラメータを決定するために
利用され得る。
このａ）及び／又はｂ）の決定は、呼出フローのガスフローパラメータを得るために複合ガスアウトフロー１５’をフィルタリングする、内挿する、又は外挿すること、複合ガスアウトフロー１５’からガスフローパラメータをモデル化すること、複合ガスアウトフローからガスフローパラメータを計算する又は他の手法で決定することなどの任意の適切な手段によって達成される。装置ガスフロー流量１１’を変化させるためにシグネチャ流量３２を提供すると、複合ガスアウトフロー１５’中のガス分画（又は測定される他のパラメータ）が変化し、ガス分画の変化の影響を、基底呼気ガス信号（呼出ガスフロー１３）から適切な手法で直接的又は間接的に取り除くことを可能にする。ガス分画の変化は、希釈又はガスの増加した分画であり得る。内挿は、１つの例として、呼気ガスの波形及び値を回復するために使用され得る。別の例として、２つの時点における患者ガスフロー流量の測定値及び同じ２つの時点における複合ガスアウトフロー中のガス成分のパラメータは、呼出フロー中のガス成分のパラメータを決定するために使用され得る。一例として、呼出ガスフロー中のＣＯ2の比率（例えば分画）は、２つの時間における装置ガスフロー（流量）、及び同じ時間における複合ガスアウトフロー中のＣＯ2比率（例えば分画）を測定する／知ることによって決定され得る。これは、他の時間に、装置ガスフロー流量が経時的に変化する際に、繰り返し実行され得る。他の例も可能である。別の例として、示されるように、図３Ａでは、実際のガスフローパラメータが測定値から外挿され得る。１つの代替において、装置ガスフロー流量は、時として、変化する流量がゼロになるように構成され得る。このことは決定をより容易にする。
上記のようなガスパラメータの決定を達成するための装置及び方法を、図４及び図５を参照して説明する。この装置は、本明細書に記載される他の実施形態に対しても使用され得る。
図４は、患者にフローセラピー又は他の治療を提供するための呼吸装置１０を示す。装置は、時間変化装置ガスフロー１１’を送達し、呼出ガスフロー１３’の所望のガス成分のパラメータを決定するように構成されている。装置１０は、一体型の又は別個の構成要素に基づく構成であり得、図４の点線のボックス内に全体として示される。いくつかの構成において、装置は、構成要素のモジュール式構成であり得る。したがって、装置は、「システム」と呼ばれ得るが、用語は、限定されることなく、互換的に使用され得る。以後、これは装置と呼ばれるが、これは、限定と考えられるべきではない。装置は、呼吸困難の患者を治療し、睡眠時無呼吸の患者を治療する一方で、麻酔処置中の前酸素化、麻酔処置、ハイフローセラピー、換気中を含む任意の適切な目的のために、又は患者呼吸の性状のモニタリングが必要とされるそれ以外で使用されてもよい。
装置は、酸素、又は酸素と１つ以上の他のガスとの混合物などの高流量ガス３１を提供するためのフロー源５０を含む。或いは、装置は、フロー源に結合するための接続部を有し得る。したがって、フロー源は、状況に応じて、装置の一部を形成する、又は装置と別個のものと考えられる可能性がある、又は更には、フロー源の一部は装置の一部を形成し、フロー源の一部は装置の外にある。
フロー源は、酸素の壁内供給部、酸素５０Ａのタンク、他のガスのタンク、及び／又は送風機／フロージェネレータ５０Ｂを有するハイフローセラピー装置であり得る。図４は、フロージェネレータ５０Ｂ、任意の空気入口５０Ｃ、並びに遮断弁及び／又はレギュレータ及び／又は他のガスフローコントロール５０Ｄを介したＯ2源（タンク又はＯ2発生器など）５０Ａへの任意の接続部を有するフロー源５０を示すが、これは単なる１つのオプションである。ここからの説明は、いずれの実施形態も参照することができる。フロー源は、記載したように、フロージェネレータ、Ｏ2源、空気源のうちの１つ又は組み合わせであり得る。フロー源５０は、装置１０の一部として示されるが、外部酸素タンク又は壁内源の場合、別個の構成要素と考えられてもよく、この場合、装置は、そのようなフロー源に接続するための接続ポートを有する。フロー源は、送達導管及び患者インターフェース５１を介して患者に送達され得る（好ましくは高）流量のガスを提供する。最終使用に応じて、患者インターフェース５１は、鼻インターフェース（カニューラ）などの密閉されない（「非密閉式」とも称される）インターフェース（例えば、ハイフローセラピーで使用される場合）、又はネーザルマスク、フルフェイスマスク、若しくは鼻ピローなどの密閉されたインターフェース（例えば、ＣＰＡＰで使用される場合）であってもよい。時間変化流量実施形態は、非密閉式患者インターフェースとともに使用され得る。時間変化流量ガスフローは、患者の外部の空洞に送られず又はこれを通過せず、例えば、好ましくは、非密閉式鼻カニューラを通過する。外部空洞は、時間変化流量シグネチャを減衰させる可能性のある低域フィルタを導入する可能性がある。時間変化分画実施形態は、密閉された患者インターフェースでも使用することができる。患者インターフェース５１は、好ましくは、例えば、気圧外傷（例えば、大気に対する圧力差による肺又は呼吸器の他の臓器への組織損傷）の防止に役立つ非密閉式患者インターフェースである。患者インターフェースは、マニホールド及び鼻プロングを有する鼻インターフェース（カニューラ）、及び／又はフェイスマスク、及び／又は鼻ピローマスク、及び／又はネーザルマスク、及び／又は気管切開インターフェース、又は任意の他の好適な種類の患者インターフェースであってもよい。フロー源は、例えば、約０．５リットル／分～約３７５リットル／分、又はその範囲内の任意の範囲、又は更には、上限又は下限を含む範囲の治療的ガス流量を提供し得る。
時間変化装置ガスフローは、治療的時間変化（例えば、変動）流量を有してもよく、コントローラは、ガスフローモジュレータを制御して、約３７５リットル／分～約０リットル／分、若しくは好ましくは、約２４０リットル／分～約７．５リットル／分、若しくはより好ましくは、約１２０リットル／分～約１５リットル／分の変動流量を有する治療的時間変化装置ガスフロー、並びに／又は約０．１Ｈｚ～約２００Ｈｚ、好ましくは約０．１Ｈｚ～約６Ｈｚ、より好ましくは約０．５Ｈｚ～約４Ｈｚ、より好ましくは０．６Ｈｚ～３Ｈｚの１つ以上の周波数を有する変動流量を提供する。ガスフローモジュレータは、フロー源（前述のようなフロージェネレータ、Ｏ２源、周囲空気などであり得る）、及び／又はガスフローガスフローのパラメータ（例えば、流量、ガス比率）を調整する若しくは他の手法で変化させるための弁若しくは他のデバイスの可能性がある。
変動流量は、治療的流量成分を含んでもよく、治療的流量は、約３７５リットル／分～約０リットル／分、又は約１５０リットル／分～約０リットル／分、又は好ましくは約１２０リットル／分～約１５リットル／分、又はより好ましくは約９０リットル／分～約３０リットル／分である。
変動流量は、治療的ガスフロー成分を含んでもよく、治療的ガスフローの一定（例えば、バイアス／ベース）流量成分は、約０．５リットル／分～約２５リットル／分である。
変動流量は、治療的流量成分を含んでもよく、治療的流量は、約０．２リットル／分／患者キログラム～約２．５リットル／分／患者キログラム、好ましくは約０．２５リットル／分／患者キログラム～約１．７５リットル／分／患者キログラム、より好ましくは約０．３リットル／分／患者キログラム～約１．２５リットル／分又は約１．５リットル／分／患者キログラム、より好ましくは約０．４リットル／分／患者キログラム～約０．８リットル／分／患者キログラムである。
時間変化（例えば変動）ガスフローの１つ以上の成分は、約０．３Ｈｚ～約４Ｈｚの１つ以上の周波数を有してもよい。
変動流量は、少なくとも１つの時間変化流量成分を含んでもよく、各変動流量は、約０．０５リットル／分／患者キログラム～２リットル／分／患者キログラム、好ましくは約０．０５リットル／分／患者キログラム～約０．５リットル／分／患者キログラム、好ましくは約０．１２リットル／分／患者キログラム～約０．４リットル／分／患者キログラム、より好ましくは約０．１２リットル／分／患者キログラム～約０．３５リットル／分／患者キログラムである。或いは、変動流量は、少なくとも１つの時間変化流量成分を含んでもよく、各変動流量は、０．０５リットル／分／患者キログラム～２リットル／分／患者キログラムの範囲、好ましくは０．１リットル／分／患者キログラム～１リットル／分／患者キログラムの範囲、より好ましくは０．２リットル／分／患者キログラム～０．８リットル／分／患者キログラムの範囲である。
上記は、治療的時間変化流量の例である。シグネチャ流量も提供することができ、治療的流量よりも低い、同じ、又は高い可能性がある。シグネチャ流量の周波数は、治療的流量の周波数よりも低い、同じ、又は高い可能性がある（時間変化する場合）。いくつかの実施形態では、シグネチャ流量は、治療的流量よりも高い周波数を有する。
一例として、シグネチャ流量は、第１の流量と第２の流量との間で段階的になることができ、そのうちの１つ又は両方は、約０ＬＰＭ～７０ＬＰＭの範囲内にあり得る。最大シグネチャ流量は、治療的流量であり得る。シグネチャ流量は、治療的流量と組み合わせられ（例えば、追加され）得る、又は治療的流量の一部又は全部を形成し得る。すなわち、治療的流量それ自体がシグネチャ流量であり得る。いくつかの実施形態では、シグネチャ流量は、割合として治療的流量に関連し得る。例えば、シグネチャ時間変化流量（成人）は、
・治療的流量の約０％～約２００％、
・治療的流量の約０％～１００％、
・治療的流量の約１００％～２００％、若しくは
・治療的流量の約５０％～１５０％
の範囲内
及び／又は
・約０～１４０ＬＰＭ、
・約０～７０ＬＰＭ、
・約７０～１４０ＬＰＭ、
・約４０～１００ＬＰＭ、若しくは
・約２０～６０ＬＰＭ
の範囲内である。
これらは限定的な流量ではなく、シグネチャ流量はマイナスであることもできるが、治療的流量と組み合わされると、プラスの合計流量が生じることにも留意されたい。
いくつかの実施形態では、治療的流量は、シグネチャ流量としての役割も果たす可能性がある。即ち、これらは２つの目的を果たす。
上記は単なる例であり、他のタイプの時間変化流量を提供することができ、コントローラは、ガスフローモジュレータを制御して、時間変化流量を有する時間変化装置ガスフローを提供する。装置は、時間変化流量の知識を有することができる、及び／又は例えばフローセンサ（例えば５３Ａ、５３Ｂ）によって提供される時間変化流量を測定することができる。
加湿器５２は、送達されるガスの加湿を提供するために、任意に、フロー源５０と患者との間に設けられ得る。これは、フロー源１０と一体化されて一体型の装置５９（点線を参照）を形成する、又は別個のものであるがフロー源１０に取り付け可能な加湿器であり得る。或いは、加湿器５２は、チャンバ及びベースを有する独立型加湿器であり得、加湿器は、導管又は他の適切な手段を介してフロー源１０に結合されている。流量、酸素分画、又は他のガス分画、全圧若しくは分圧、湿度、温度などの１つ以上のセンサ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ、又は他のセンサが装置の全体にわたり及び／又は患者１６に、患者１６上に、若しくは患者１６の近辺に配置され得る。代替的に又は追加的に、そのようなパラメータを得ることができるセンサが使用され得る。追加的に又は代替的に、センサ５３Ａ～５３Ｄは、心拍数、酸素飽和度（例えば、パルスオキシメータセンサ５４Ｅ）、血液中の酸素分圧、呼吸数、血液中のＯ2及び／又はＣＯ2の分圧などの患者の生理学的パラメータを検知するための１つ以上の生理学的センサであり得る。代替的に又は追加的に、そのようなパラメータが得られ得るセンサが使用され得る。他の患者センサは、脳波センサ、呼吸を検知するための胴バンド、及び任意の他の適切なセンサを含み得る。いくつかの構成において、加湿器は、任意であってもよい、又は気道の状態の維持に役立つ加湿ガスの利点のために、好ましい場合がある。加湿は、患者の快適性、コンプライアンス、支持、及び／又は安全性を高めるために、高流量ガスフローとともに好ましくは使用される。センサの１つ以上は、装置の一部を形成する可能性がある、又は装置の外部にある可能性があり、装置は任意の外部センサのための入力を有する。
患者複合ガスアウトフロー１５の（目的ガスの）ガスパラメータを測定するためのセンサ１４が設けられている。すなわち、目的ガス、例えば、酸素、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬に応じて、複合ガスアウトフロー中のガスを検知するためのセンサが選択される。センサは、メインストリーム又はサイドストリームセンサであり得、鼻及び／又は口に近接して（鼻及び／又は口内、鼻及び／又は口上、鼻及び／又は口の近辺に）配置され得る。他の位置も可能である。時間変化流量実施形態は、１つのガスパラメータセンサとともに動作することができ、例えば、１つのガスパラメータ（例えば、分画ＣＯ2、又は分画Ｏ2）が測定されるときに動作することができる。時間変化流量実施形態において、目的パラメータを得るために１つより多いガスパラメータを測定することは必須ではない（例えば、本明細書の実施形態を実施するために、分画ＣＯ2及び分画Ｏ2を測定することは必要ではない）。
センサからの出力は、とりわけ、ガスフローを変化させることを含む、装置の制御を支援するために、コントローラに送られる。代替的に又は追加的に、入力は、使用者から来ることができる。コントローラは、フロー源、加湿器、及びセンサに結合されている。コントローラは、以下に記載する、装置のこれら及び他の側面を制御する。コントローラは、フロー源を操作し、送達されるガスの流れを提供することができる。コントローラはまた、センサからのフィードバックに基づいて、又は任意に、フィードバックなしで（例えば、デフォルト設定を使用して）、ガスフローモジュレータ（フロー源を含む）を操作し、フロー源によって提供されるフロー、圧力、体積、及び／又はガスの他のパラメータを制御することができる。コントローラはまた、酸素化要件を満たすために及び／又はＣＯ2除去のために、フロー源の任意の他の適切なパラメータを制御することができる。コントローラ１９はまた、センサ５３Ａ～５３Ｄ、１４からのフィードバックに基づいて加湿器５２を制御することができる。センサからの入力を使用して、コントローラは、酸素化要件を決定し、医療専門家（所望の治療、例えば、流量、Ｏ2分画、湿度などを提供するために、呼吸装置の構成要素を制御することができる者）に情報を提供することができる、並びに／又は必要に応じて、フロー源、ガスフローモジュレータ、及び／若しくは加湿器のパラメータを制御することができる。或いは、実施形態は、医療専門家に情報を提供する並びに／又は所望の治療を提供するために、呼吸装置の構成要素と通信し、これを制御する、呼吸装置から独立した独立型モニタリング装置として設けられ得る。その後、医療専門家は、所望の治療を提供するために、呼吸装置を制御することができる。したがって、コントローラは、必ずしも、酸素化要件を決定し、装置のパラメータを制御するとは限らない場合がある。
コントローラ１９はまた、装置ガスフローが、治療を提供する時間変化流量、及びまた、記載したようなシグネチャ流量を有するように、装置を動作させるように構成されている。コントローラ１９は、制御フロージェネレータ５０Ｂ又は任意の他の適切なガスモジュレータなどの任意の適切な手段によってこれを行うことができる。ガスモジュレータは、調整する（すなわち、ガスフローのパラメータを変化させる、修正する、調節する、又はそうでなければ制御する）ために使用され得る。各ガスフローモジュレータは、ガス流路を調整するために、フロー源内に、フロー源の後及び加湿器の前、加湿器の後、及び／又は装置内の任意の他の適切な場所に設けられ得る（及びフロー源それ自体がガスフローモジュレータであり得る）。コントローラはまた、センサからのフィードバックに基づいて、又は任意に、フィードバックなしで（例えば、デフォルト設定を使用して）、ガスフローモジュレータ（フロー源を含む）を操作し、フロー源によって提供されるフロー、圧力、体積、及び／又はガスの他のパラメータを制御することができる。コントローラはまた、酸素化要件を満たすために、フロー源の任意の他の適切なパラメータを制御することができる。ガスモジュレータは、その全内容を参照によって本明細書に組み込む、例えば、国際公開第２０１７／１８７３９０号又は米国特許出願公開第１６／０９６６６０号明細書に記載されているものであり得る。
その後、コントローラは、以下の技術のいずれかを使用して、複合ガスアウトフローを測定し、ガスパラメータを決定することができる。
変化するガス比率に関する以下の他の実施形態に関して、コントローラ１９は、追加的に又は代替的に、装置ガスフローが、記載されるような、治療／呼吸補助を提供する時間変化ガス比率（Ｏ2分画又は他のガス分画及び／又はＯ2分圧又は他のガス分圧など）、及びまた、シグネチャガス比率（ガス分画及び／又はガス分圧など）を有するように、装置を操作するように構成されている。コントローラ１９は、他の特許において以前に説明されているＯ2源５０Ａ又は任意の他の手段に結合された比例弁を制御することなどの任意の適切な手段によってこれを行うことができる。その後、コントローラは、以下の技術のいずれかを使用して、複合ガスアウトフローを測定することができる、及び／又はガスパラメータを決定する（例えば、ガスパラメータの推定値を得る）ことができる。一実施形態では、１８０度位相外れで動作する２つの比例弁がある。１つが開くと、もう一方は閉じる。一方は、装置ガスフロー中のＯ２分画を制御し、もう一方は、ガスフロー中の空気分画を制御するが、ともに総ガス流量を一定に維持する。別の代替においては、単一の比例弁がインペラとともに使用され、比例弁は、Ｏ2分画を制御し、インペラは、流量を制御する。いくつかの実施形態では、単一の比例弁は、インペラの前又は後に使用されてもよい。単一の比例弁がインペラの前に使用される場合、比例弁は、周囲空気とともに、インペラの入口に入るＯ2分画を制御する。いくつかの実施形態では、１つより多い比例弁がインペラとともに使用されてもよく、インペラに対して、システム内のどこに配置されてもよい。コントローラ１９は、本明細書に記載されるように、時間変化ガス比率を達成するために、比例弁を、必要に応じて動作するように制御することができる。
入出力インターフェース５４（ディスプレイ及び／又は入力デバイスなど）が設けられている。入力デバイスは、使用者（例えば、臨床家又は患者）から、例えば、酸素化要件、麻酔ガス薬、検知、流量、ガス分画、分圧、及び／又は装置によって制御される可能性のある任意の他のパラメータを決定するために使用され得る情報を受け取るためのものである。
装置はまた、全身麻酔（すなわち、前酸素化期中の麻酔前の酸素要件、及び／又は麻酔中の酸素要件、これには、患者が無呼吸のとき、又は患者が呼吸しているときを含む可能性がある）のために／に関連する、並びに抜管期間を含み得るそのような処置後の患者の用量／酸素化要件（以後、「酸素要件」）を決定するために操作され得る。装置１０はまた、麻酔処置のために、高流量ガスを調節して、患者に提供し、酸素化要件を満たすために必要に応じて患者に送達される高流量ガスのパラメータ（圧力、流量、ガスの体積、ガス組成など）を調節するように構成されている。装置はまた、入出力の一部であり得る、呼出ガスフローのガスパラメータの測定値を、グラフ、デジタル表示、又は任意の他の適切な手段として表示するためのディスプレイを含む。
図５は、上述の通りのセンサ１４とコントローラ１９とを有する呼吸装置１０を操作する方法を示す。以下の工程が行われ得る。シグネチャを有する時間変化流量を含む時間変化装置ガスフロー１１’が生成され、患者に提供される。１つの変更形態において、時間変化流量は、少なくとも治療的流量成分３１を含む。治療的ガス流量は、経時的に変化して、第１の流量（前の時間の、例えば１１ａ’）と異なる少なくとも第２の流量（後の時間の、例えば１１ｂ’）を有する時間変化流量を有する装置ガスフロー１１’を生成するシグネチャガス流量成分３２によって（例えば、この場合、加えることによって）修正／調整される。これは、単純な段階変化であり得る、又は上記のように、本明細書に記載される若しくは想定される矩形波、正弦波、若しくは任意の他の波などのより複雑な時間変化流量波形であり得る。「修正された」装置ガスフロー１１’は、患者に提供される。装置ガスフロー１１’の第１の流量１１ａ’は、患者に提供される（工程４０）、装置ガスフロー１１’の第２の流量１１ｂ’は、いくらか後に患者に提供される（工程４２）。流量は、好ましくは既知である、又は代替的に、測定される。同時に、呼吸装置１０は、リークガスフロー１２’（時間変化流量を有する）と呼出ガスフロー１３’との組み合わせである複合ガスアウトフロー１５’を経時的にモニタリングする。これには、複合ガスアウトフロー１５’の第１の流量１１ａ’の第１のパラメータ（この場合、ＣＯ2分画）を少なくとも測定し、いくらか後に、提供される第１の流量１１ａ’に関連付け（工程４１）、第２のガス流量１１ｂ’の複合ガスアウトフローの同じガスパラメータ（ＣＯ2分画）を後に測定すること（工程４３）を含む。
装置１０は、第１の流量の提供の遅れ及び第１の流量によって影響を受けた複合ガスアウトフロー１５’中の第１のパラメータ１１ａ’の測定値を補償することができ、例えば、サイドストリームサンプリングの場合、「Ｘ」秒の補正が適用され得る。
複合ガスアウトフロー１５’’のパラメータは、センサ１４を使用して、患者の口及び／若しくは鼻において又はそれらの近辺で（「近傍で」）測定される。いくつかの実施形態では、１つのみのガスパラメータ（対象の目的ガスパラメータ）を測定する必要がある。その後、呼出ガスフロー１３’中のガスパラメータが、（好ましくは既知の、しかし任意に測定された）第１のガス流量及び第２のガス流量並びに第１の時点及び第２の時点において測定されたガスパラメータを使用して決定される（工程４４）。いくつかの実施形態では、第１の又は第２の流量は、０Ｌ／分である。成人用のいくつかの実施形態では、第１の流量及び第２の流量は、約０Ｌ／分以上、好ましくは約２０Ｌ／分又は約２０Ｌ／分超、より好ましくは約２０Ｌ／分～約９０Ｌ／分である。未熟児／乳児／小児（約１～約３０ｋｇの範囲の体質量を有する）用のいくつかの実施形態では、治療的フローは、最小が約０．５Ｌ／分、最大が約２５Ｌ／分の、０．４～０．８Ｌ／分／ｋｇに設定され得る。２ｋｇ未満の患者においては、最大フローは、８Ｌ／分に設定される。変動フローは、０．０５～２Ｌ／分／ｋｇに設定され、好ましい範囲は、０．１～１Ｌ／分／ｋｇ、別の好ましい範囲は、０．２～０．８Ｌ／分／ｋｇである。
工程４０～４４は、変化するシグネチャ３２流量によって、装置ガスフロー１１’がその流量１１ａ’、１１ｂ’を経時的に変化させる際に、呼出ガスフロー１３’のガスパラメータを経時的に決定するために、連続的に／定期的に繰り返すことができる（工程４５）。患者呼吸の呼気相中に、複合ガスアウトフロー１５’中のガス成分のパラメータが測定され得る。装置ガスフロー１１’中の第１のガス流量１１ａ’及び第２のガス流量１１ｂ’が単に使用され得るが、実際には、シグネチャガスフロー３２は、経時的に連続的に又は少なくとも定期的に／不連続的に変化する傾向があり、複合ガスアウトフロー１５’は、呼出ガスフローパラメータの連続的な又は周期的な測定値を得るために連続的に又は定期的に（例えば、サンプリング速度で）測定され得、この測定値は、その後、呼出ガスフローパラメータのリアルタイムの測定値を提供するために、グラフ又はディスプレイを介して表示され得る。
上記の概要に記載されるように、様々なハードウェア構成及び操作方法は、本発明を実施することができる。これらの例は、限定されることなく、以下に記載される。
３．例示的実施形態－変化する装置ガスフロー流量
ここで、図１～図５を参照し、上述の装置及び制御方法を使用して、一例示的実施形態を説明する。任意の制御方法は、コントローラ又は任意の他の適切な装置に実装され得る。この実施形態においては、医療専門家は、呼出されたＣＯ2又はＯ2又はセボフルランなどの麻酔薬をモニタリングすることを望む。呼気ガス分画の測定値は、患者内でガス交換が起こっていることの確認を含む様々なモニタリング機能を実施するために、医療専門家によって使用され得る。例えば、呼出された酸素の分画（ＦEＯ2）は、麻酔前の前酸素化の有効性を評価するために測定される可能性がある。呼出された二酸化炭素の分画（ＦEＣＯ2）は、ガス交換の指標である。ＦEＣＯ2のモニタリングは、いくつかの麻酔基準で推奨されている又は義務づけられている。しかしながら、上記のように、ガスフローが患者に提供されるとき、特に、ガスフローが高流量で提供される（これについては以下で説明される）場合、ＦｅＣＯ２及び／又はＦｅＯ２のモニタリングは困難な場合がある。この実施形態は、この課題に対処する。実施形態は、例えば非密閉式鼻カニューラを有する非密閉式呼吸装置を用いる。
ネーザルハイフロー（ＮＨＦ）は、典型的には、図４に示されるような非密閉式鼻インターフェース（カニューラ）を介して呼吸補助を提供するために使用される。装置は、その全内容が参照によって本明細書に組み込まれる国際公開第２０１８０７０８８５号又は米国特許出願公開第１６／３４１７６７号明細書に記載されているものなどのＣＯ2サンプラ（センサ１４）を有してもよい。鼻カニューラは、使用中に患者の鼻孔に挿入するように構成されているプロングを含む。プロングは、プロングが患者の鼻孔を密閉しないように、プロングと患者の鼻孔の壁との間に間隙を提供するような大きさに作られる。これにより、例えば、特定の状況において患者の気道への周囲ガスの同伴を可能にする、及び／又は呼出されたガスがプロングの周りを流れ、周囲に出ることを可能にする。
サンプラは、二酸化炭素などの呼気ガスの測定を可能にするネーザルハイフローインターフェース（カニューラ）のアタッチメントである。使用中、呼気ガスは、サンプリングラインを通って測定デバイスへと（能動的に又は受動的に）輸送される。これはサイドストリームサンプリングであるが、本明細書に記載されている実施形態は、ＣＯ2センサが主流路内に位置するメインストリームサンプリングにも実装されてよい。サンプラはまた、Ｏ2などの他の呼出ガスを輸送及び／又はサンプリングするように適合されてもよい。呼気ガスの一部をサンプリングのために捕捉するサンプラの一部は、患者の鼻と口との間で操作可能であり得る。
装置１０からのリークガスフロー１２’は、複合ガスアウトフロー１５’中のガス分画を（ガス分画を希釈する又は増加することによって）変化させる。前述のように、高流量時の呼出ガスフロー１３’中の呼出された二酸化炭素及び／又は酸素の分画の信頼性の高い測定は困難である。例えば、吸入される酸素の分画が典型的には１である前酸素化の場合、高流量装置からの酸素は、意図的に高い値を提供し、測定値の臨床的有用性を制限する。呼出された酸素の分画は、前酸素化の有効性、例えば、前酸素化が十分であり、患者の肺内の酸素の分画が処置において所望の安全な無呼吸時間を提供するのに十分なレベルであるかどうかの見識を提供する。
以下は、全体が本明細書に組み込まれる国際公開第２０１８／１８５７１４号又は米国特許出願公開第１６／５００３２９号明細書による安全な無呼吸時間に関連することに留意されたい。安全な無呼吸の持続時間は、指定された酸素飽和度に患者が到達するまでの時間と定義される。典型的には、この酸素飽和度は、８８～９０％、好ましくは９０～９２％であり得るが、このレベルは、患者及び実行される処置に応じて変化し得る。このレベルを下回る飽和度は、オキシヘモグロビン解離曲線の急峻なセクション上で危険なレベル（＜７０％、好ましく＜８０％）に急激に低下し、患者の重大なリスクを呈する可能性がある。或いは、安全な無呼吸の持続時間は、患者が指定されたレベルの動脈血ＣＯ２に到達するまでの時間と定義される。
実施形態の目的は、ネーザルハイフロー（ＮＨＦ）の存在下で呼気ガスの波形及び振幅を正確に測定し、表示することである。これは、変動フロー又は少なくとも２つの異なる流量の間で段階的になるフローの使用によって行われる。
装置は、前述したような、治療的流量成分３１及びシグネチャ（時間変化）流量成分３２を有する、時間変化流量を有する装置ガスフロー１１’を提供するように操作される。好ましくは、これは、定義されるような、及びより好ましくは、２０～９０リットル／分の高流量（治療的成分を有する）である。この例では、一定の治療的流量３１が提供され、矩形波シグネチャ流量成分３２に加えられ、図３Ａに示されるような時間変化流量を有する装置ガスフロー１１’を生成する。いくつかの実施形態では、シグネチャ流量成分３２は、一定の治療的流量成分３１に加えられ、図３Ａに示されるような時間変化流量を有する装置ガスフロー１１’を生成することができる。コントローラ１９又は使用者は、フロー源１０を操作し、流量を有する装置ガスフロー１１’を提供する。コントローラ１９は、変化する流量を有する所望の装置ガスフロー１１’を有してプログラムされてもよく、流量の必要なバリエーションを経時的に提供するために、変化する流量を生成する。その全内容が参照によって本明細書に組み込まれる国際公開第２０１８０７０８８５号又は米国特許出願公開第１６／３４１７６７号明細書に記載されるような、流量を変化させる他の方法も可能である。
使用中、患者は、装置ガスフロー１１’を吸い込み、ガスフロー１３’を呼出する。呼出ガスフロー１３’（ＣＯ2分画を有する）は、リークガスフロー１２’と組み合わされ、図３Ａに示されるような複合ガスアウトフロー１５’（希釈されたＣＯ2分画を有する）を生成する。
センサ１４は、複合ガスアウトフロー中の希釈されたＣＯ2（又は他の変更形態においてはＯ2）分画を測定し、この情報をコントローラに渡す。複合ガスアウトフロー１５’のパラメータを測定するセンサの出力は、図３Ａに示される波形１５’として示される。その後、コントローラは、その出力を処理し、呼出患者ガスフロー中の実際のＣＯ2（又はＯ2）分画を決定する必要がある。
体積あたりの呼出された合計ガスの割合としての、呼出ガス成分、例えば、ＣＯ2の分画（すなわち、ＦEＣＯ2)（又はＯ2－すなわちＦEＯ2）は、時間変化装置ガスフローの流量の変化の知識を用いる式を使用して、複合ガスアウトフローから決定され得る。この決定は、呼出ガスの分画（成分）が既知の／測定された量から決定され得るという前提に基づいて得られ得る。
Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、患者からの患者複合ガスアウトフロー１５’中で測定されたガス成分の体積分画（これは、好ましくはセンサ１４によって測定された、複合ガスアウトフロー１５’の測定されたＣＯ2／Ｏ2分画パラメータ）。
Ｆm（ｔ）は、好ましくは、患者の口が開いているときには患者の口又は患者の口が閉じている場合には鼻で測定される。
Ｑo（ｔ）、時間ｔにおける、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー１１’の流量（装置ガス流量）。
Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者複合ガスアウトフロー１５’中で測定されたガス成分の体積分画（これは、好ましくはセンサ１４によって測定された、複合ガスアウトフローの測定されたＣＯ2／Ｏ2分画パラメータ）。Ｆm（ｔ＋Δｔ）は、好ましくは、患者の口が開いているときには患者の口又は患者の口が閉じている場合には鼻で測定される。
Ｑo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー１１’の流量（装置ガス流量）。
Ｆo（ｔ）、時間ｔ及びｔ＋Δｔにおける、呼吸装置から来る装置ガスフロー１１’中のガス成分の体積分画。
Ｆo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、呼吸装置から来る装置ガスフロー１１’中のガス成分の体積分画。
式（４）
Figure 2023518021000010
 ［式中、
Ｑoは、装置ガスフロー１１’の流量、
Ｆoは、呼吸装置から来る装置ガスフロー１１’中のガス成分の体積分画、
ＦEは、呼出ガスフロー１３’（呼気ガスの体積分画）中のガス成分の体積分画、
Ｆmは、患者からの患者複合ガスアウトフロー１５’中のガス成分の体積分画］
を使用する。
複合ガスアウトフロー１５’中のＣＯ2（又はＯ2）分画は、センサ１４によって測定され、装置ガスアウトフロー１１’の流量は既知である（又は測定され得る）。したがって、複合ガスアウトフロー１５’中のＣＯ2（又はＯ2）分画を、２つの（又はこれより多くの）異なる時間にセンサ１４を使用して測定することによって、及びＣＯ2（又はＯ2）分画及び装置ガスアウトフロー１１’の流量を、２つの（又はこれより多くの）異なる時間に知ること／測定することによって、呼出ガスフロー１３’中のＣＯ2（又はＯ2）分画は、式（４）を使用して決定され得る。
高流量装置によって患者に送達されず、患者によって吐き出されるＣＯ2又は任意の他のガス成分を測定する場合、式４は、簡略化することができる。ＣＯ2、Ｆo（ｔ）＝Ｆo（ｔ＋Δｔ）～０の測定のために、式（４）は、
Figure 2023518021000011
 のように低減される。
式（５）は、ＦEを、
Ｑo（ｔ），Ｑo（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ）
の関数として提供する。
実際には、ＣＯ2（又はＯ2）分画は、リアルタイム出力を得るために、連続的に又は定期的に測定され、リアルタイム出力は、その後、呼出ガスフローのリアルタイムＣＯ2（又はＯ2）分画を決定するために、同じく連続的に又は定期的にサンプリングされる装置ガスフロー１１’の知識／測定値と組み合わせて使用され得る。これは、ディスプレイ上にグラフ、デジタル表示などとして出力され得る。実際には、流量は、ある時間にわたって連続的に又は不連続的に、しかし定期的に又は規則的に変化して、複数のデータ点を提供する。したがって、流量を少なくとも１度変化させることにより、第１の流量１１ａ’と第２の流量１１ｂ’との間の差を使用することができる。したがって、コントローラは、ガスパラメータを適切な時点で測定し、その後、各測定値に関してＦEを計算する。
得られたＦEＣＯ2は、図２に見られる二酸化炭素波形を回復させることができる。
４．式（４）、（５）の数学的導出
式（４）、（５）は、以下のように導出される。
患者によって吐き出されるガスの全て又はほとんどが口から出ると仮定すると、ネーザルハイフローが提供される患者の口において時間の関数として測定されるガスの体積分画（Ｆm）は、
Figure 2023518021000012
 ［式中、
Ｑoは、装置ガスフロー１１’の流量、
Ｆoは、呼吸装置から来る装置ガスフロー１１’中のガス成分の体積分画、
ｋは、患者の口から出る装置ガスフロー１１’の比率（及び（１－ｋ）は、鼻を通る比率）、
ＦEは、呼出患者ガスフロー中のガス成分の体積分画、
ＱEは、患者の呼出ガスフローの流量］
のように表すことができる。
フローは、図８に、患者を参照して示されている。
式（１）は、未知の量であるｋ及びＱEの比率を求めるために、再整理され得る。
Figure 2023518021000013
時間ｔ及びｔ＋Δｔにおいて取られた２つのサンプルに関して、サンプル間の時間であるΔｔは、患者の呼気相中に、（呼気）ガス成分の分画（患者複合ガスアウトフロー１５’中で測定されたガス成分の体積分画Ｆm）、患者の呼出ガスフロー流量（ＱE）、及び口から出る装置ガスフローの比率（ｋ）がほぼ一定であると仮定することができるように十分に短く、したがって、以下のように概算することができ、
Figure 2023518021000014
 したがって、（３）から、
Figure 2023518021000015
 となり、
これをＦE:に関して解くと、
Figure 2023518021000016
 となる。
この式は、呼出された酸素、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬の分画などの呼出ガスフロー１３’パラメータを決定するために使用され得る。
いくつかの構成において、呼出ガスフロー１３’中のガスフロー成分のパラメータ（ＦE）のより良好な推定値を得るために、式（４）に補正又は補償を適用することができる。例えば、補正又は補償は、複合ガスアウトフロー及び口から出る装置ガスフローの比率がほぼ一定であるという仮定が真でないことを説明するために、式（４）に適用することができる。このような補正又は補償は、例えば、その全内容が参照によって本明細書に組み込まれる本出願人の公報、国際公開第２０１７１８７３９１号又は米国特許出願公開第２０１９／０１５０８３１号明細書に記載されているように、患者インターフェース流量の関数として、患者インターフェースフローに対する口のフローの比率を考慮に入れることができる。
ＣＯ2、Ｆo（ｔ）＝Ｆo（ｔ＋Δｔ）～０の測定のために、式（４）は、
Figure 2023518021000017
 に低減される。
上記は、既知の／測定された量、Ｆm（ｔ）、Ｑo（ｔ）、Ｆm（ｔ＋Δｔ）、Ｑo（ｔ＋Δｔ）の観点における、酸素及び二酸化炭素の式である。得られたＦEＣＯ2は、図２に見られる二酸化炭素の波形を回復させることができる。
要約すれば、限定されるものではないが、装置は、患者インターフェース、好ましくは非密閉式鼻インターフェース（カニューラ）を介して投与されるフローを変動させるように操作される（好ましくは各呼吸内で）。これを行うと、ガス分画が変化し、ガス分画の変化の影響を基底呼気ガス信号から取り除くことを可能にする。内挿は、患者の呼出ガスフロー中の所望のガス成分の波形及び値を回復するために使用され得る。
フローが変動する周波数は、本発明の結果を達成するように構成されている。変動は、ＱE、ｋ、及びＦEに関する仮定が維持されるように十分に迅速でなければならず、且つサンプル間で内挿が行われ、波形を十分に回復することができるほど十分に迅速でなければならない。必要とされる実際の周波数は、患者の呼吸周波数次第であるが、典型的には、１～１００Ｈｚの範囲内である。振動周波数は、好ましくは、患者の呼吸周波数又は平均の患者の呼吸周波数（患者が成人であるか乳児であるかによる）よりも高い。一実施形態においては、周波数は約５Ｈｚであり得る。１つの可能な実施形態では、コントローラは、患者の呼吸周波数に関する入力を受け取ることができる（例えば、センサを介して－直接的に、又は例えばセンサを読み取る人を介して間接的に）。コントローラは、その入力から適切な振動周波数を決定することができる。別の可能な実施形態では、コントローラは、使用者から、患者の既知の呼吸周波数に基づく振動周波数及び／又は患者呼吸周波数に関する入力を受け取ることができ、コントローラは、その入力から適切な振動周波数を決定することができる。
図３Ａを参照すると、装置において（フロー間のステッピングの代わりに）連続的な正弦波フロー波形が使用される場合、これにより、より低周波数の変動を可能にすることができる。上述の実施形態では、フローの各時間段階は、データ点の収集を可能にする。正弦波フロー実施形態では、正弦波によりＣＯ2出力の測定可能な差が生じるたびに、別のデータ点が装置によって収集され得る。この変動する正弦波実施形態はまた、良好な信号対雑音比を有する。
この方法を用いる例示的な状況は、患者が浅く呼吸することができる処置時の鎮静に関連する。この状況において、フローは、ある期間にわたって、例えば、約７０～４０ＬＰＭの流量（これは、図３Ａのフローのように見える場合がある）で（例えば、連続的に、又は反復的に段階的に）変動する又はそうでなければ変化することができる。反復的に段階的にされる場合、各段階の流量は、流量の単一の段階変化、又は１つの流量から他の流量への、様々な流量の連続的な／不連続的な変化である可能性がある。その後、呼出された二酸化炭素（又は酸素）の分画は、約７０ＬＰＭのハイフローセラピー中に、その後、再度、約４０ＬＰＭにて、患者の口で測定され得る。この測定は、フローが連続的に段階的に上下される際に繰り返される。これは、ＣＯ2の分画を決定する状況における希釈された測定値である。２つの流量（約７０及び約４０ＬＰＭ）及びこれらの流量において吐き出されたＣＯ2の分画は、式５において、希釈されていない吐き出されたＣＯ2の分画を計算するために使用され得る。このプロセスは、この時間にわたって繰り返され、希釈されていないＣＯ2測定値は内挿され、患者の吐き出されたＣＯ2トレース（これは、図２の真の波形のように見える場合がある）を示すために提示され得る。この吐き出されたＣＯ2トレース、及び吐き出されたＣＯ2トレースから推測又は決定され得る呼気終末ＣＯ2値は、処置時の鎮静中において有用である。なぜなら、呼気終末ＣＯ2値は、浅呼吸、したがって、予想よりも高いＣＯ2を有する可能性のある患者のＣＯ2レベルの表示を提供することができるからである。この状況において、ガス交換の表示のみを提供する希釈された波形は、この表示を正確には提供しない。
５．一般的な実施形態－変化する装置ガスフローガス分画
ここで、上述の装置を参照して、装置ガスフロー中の時間変化ガス分画を使用する代替的な実施形態について説明する。これは、時間変化ガス比率の一例である。任意の制御方法が、コントローラ又は任意の他の適切な装置に実装され得る。
図６Ａの図及びグラフ並びに図７のフロー図を参照して、一実施形態を説明する。一般的に、パラメータの決定は、装置ガスフロー１１’’のガス分画を既知の手法で（経時的に）変化させ、その時間変化ガス分画の知識、及び実際の呼出ガスフロー１３’’中の所望のガス成分のパラメータを得る決定するために複合ガスアウトフロー１５’’から得られる情報を使用することによって達成される。参照番号１１’’は、変化しない装置ガスフローに対して使用されていた、前に使用されていた参照番号１１、及び変化する流量ガスフローに対して使用されていた参照番号１１’と区別するために、変化するガス分画を有する変化する装置ガスフローに対して使用される。同様に、装置ガスフローが変化する場合、同じパラメータではあっても装置ガスフローが変化しない場合に使用される１１、１２、１３、１５の代わりに、リークガスフロー１２’’、呼出ガスフロー１３’’、及び複合ガスアウトフロー１５’’の参照番号が使用される。
この実施形態においては、決定するガス分画はＣＯ2分画である。しかし、これは、単なる例として使用され、限定であるべきではない。その代わりに、Ｏ2が、決定されるガス分画であることができ、同じ手法をとることができる。しかしながら、この実施形態においては、装置ガスフロー１１’’中のガス分画が時間変化する場合、複合ガスアウトフロー１５’’において測定されなければならないのは同じ種類のガスである。Ｏ2（ＣＯ2ではない）は装置ガスフロー１１’’によって提供されることから、装置ガスフロー１１’’中で時間変化するのはＯ2分画であり、したがって、複合ガスアウトフロー１５’’中で測定されるのはＯ2分画である。しかし、ＣＯ2分画が所望の対象のガスパラメータであるため、後述されるように、これは、測定されたＯ2分画から得られる。修正された時間変化ガスフローは、シグネチャが呼吸補助に対して及ぼす可能性のあるあらゆる影響を低減するために、常時又は任意に患者の呼気中にだけ提供され得る。
図６Ａに示されるように、時間変化ガス分画（好ましくは、Ｏ2分画であるが、提供される他のガスでも有効となり得る）を有する装置ガスフロー１１’’が呼吸装置１０によって患者に提供される。時間変化ガス分画を有するこの装置ガスフローは、ここでは、少なくとも２つのガス分画成分を含む。第１は、治療に必要なものによる治療的ガス分画成分６１である。第２は、経時的に変化し、治療的ガス分画を、治療に必要なものを超える及び上回る（治療に必要な可能性のあるガス分画の任意の時間変化を含む）が、装置ガスフローによって提供される治療の有効性に影響を及ぼすことができない手法で修正／調整するシグネチャ（時間変化）ガス分画６２成分である。２つの成分は合計され、全体的な時間変化装置ガスフローガス分画１１’’が提供される。これは、時間変化ガス分画の成分の説明であるが、時間変化ガス分画がどのように達成されるかの説明では必ずしもない。上記特性を有する時間変化ガス分画を得るためにガス源を変化させるための任意の適切な装置を実装することができる。
一実施形態では、１８０度位相外れで動作する２つの比例弁がある。１つが開くと、もう一方は閉じる。一方は、装置ガスフロー中のＯ2分画を制御し、もう一方は、ガスフロー中の空気分画を制御するが、ともに総ガス流量を一定に維持する。別の代替においては、単一の比例弁がインペラとともに使用され、比例弁は、Ｏ2分画を制御し、インペラは、流量を制御する。
いくつかの実施形態では、単一の比例弁は、インペラの前又は後に使用されてもよい。単一の比例弁がインペラの前に使用される場合、比例弁は、周囲空気とともに、インペラの入口に入るＯ2分画を制御する。いくつかの実施形態では、１つより多い比例弁がインペラとともに使用されてもよく、インペラに対して、システム内のどこに配置されてもよい。コントローラ１９は、本明細書に記載されるように、時間変化ガス比率を達成するために、比例弁を、必要に応じて動作するように制御することができる。
上記のように、治療的ガス分画は、一定のガス分画であってもよいが、時間変化ガス分画成分それ自体（すなわち、様々な時間変化分画成分を有する変化するガスフロー分画）を有することもできる。例えば、図６Ｂに示されるように、治療的ガス分画それ自体は、一定（例えばバイアス）成分及び時間変化成分を含む複数の成分３１’’を含み、これらは、合計されて時間変化成分になる。（以下、本明細書において、変化するガス分画への言及は、明記されていなくても、文脈が許す限り、時間変化を意味する）。次いで、これは、シグネチャガス分画６２に追加され（すなわち、時間変化治療的分画６１’は、シグネチャガス分画６２によって修正／調整される）、装置ガスフロー１１’’を作り出すことができる。時間変化ガス分画成分１１’’を有する装置ガスフローは、好ましくは、非変化流量を有してもよい。
図６Ｃは、時間変化ガス分画成分を有する治療的ガスフロー６１’’の更に別の例である（今回は矩形波である）。（治療的ガスフローは、また、図３Ｂに示されるような及び上述したような時間変化分画を有し得る。）同じく示されるのは、時間変化装置ガスフロー１１**につながる矩形波シグネチャガス分画６２’’である。
シグネチャガス分画は、例えば、単に、第１のガス分画から第２のガス分画に経時的に変化するガス分画を有する可能性があるが、代替的に、周期的（規則的又は不規則的）、非周期的、ランダム、非繰り返し等にせよ、変動するガス分画又は任意の他の時間変化ガス分画などの、あらゆる種類の経時的に変化するガス分画を有することができる。例えば、シグネチャガス分画は、図６Ａに示されるような矩形波の形態であってもよい。シグネチャガス分画はまた、ステップ関数、のこぎり歯、正弦波、又はより複雑なランダムの繰り返し若しくは非繰り返し関数、又は少なくとも２つの異なるガス分画の間で経時的に変化する任意の他のオプションであり得る。シグネチャガス分画成分は、治療的ガス分画成分に加えられ（修正／調整する）、変化する装置ガス分画が提供される。或いは、様々な大きさ及び周波数を有する正弦波などの１つ以上の波の組み合わせであり得る。したがって、変化するガス分画は、経時的に少なくとも１度変化する任意のガス分画を意味する。装置ガスフローのガス分画は変化し、治療的ガス分画（一定であってもよい、又はそれ自体が変化する可能性があり、したがって、それ自体が様々なガス分画成分を含む）及び治療的ガスフローの治療的ガス分画を変化させるための追加の成分を提供するシグネチャガス分画を含む。好ましくは、シグネチャガス分画の周波数（繰り返す場合）又はシグネチャガス分画の周波数が変化する期間（繰り返さない場合）は、患者の呼吸の周波数（「呼吸周波数」）よりも高い、及び／又は治療的ガス分画成分の任意のバリエーションの周波数よりも高い。しかし、これは必須ではない。同じく、これは、時間変化シグネチャガス分画成分の成分の説明であるが、時間変化ガス分画成分がどのように達成されるかの説明では必ずしもない。これは、変化する流量に関して上記したような多くの手法で達成され得る。
一例として、図６Ａは、治療目的で生成されたガス分画６１と時間変化（シグネチャ）成分６２とを含む装置ガスフローの変化するガス分画を示す。時間変化シグネチャ成分は矩形波関数であり、規則的に繰り返す周期的なガス分画を提供する。リークガスフロー１２’’が患者の呼出ガスフロー１３’’に加えられると、これにより、シグネチャガス成分６２を成分として有する複合ガスアウトフロー１５’’が作成される。例えば、図３Ａを参照。複合ガスアウトフロー中のガスパラメータを測定する場合（図６Ａの下部を参照）、装置ガスフロー１１’’の時間変化ガス分画は複合ガスアウトフロー１５’’中のガスパラメータに影響を及ぼし、ガスパラメータの測定値において明らかになる。この場合、複合ガスアウトフロー１５’’中の測定されるガス分画はＯ2であるため、図６Ａの下のグラフは、Ｏ2分画対時間を示す。
患者複合ガスアウトフロー１５’’複合ガスアウトフローパラメータのガス成分のパラメータの経時的な測定値と組み合わされた装置ガスフロー１１’’のガス分画の時間変化成分６２は、
ａ）装置ガスフローが呼出ガスフロー１３’’のパラメータに及ぼす影響を決定するために、及び／又は
ｂ）実際の呼出ガスフロー１３’’のガスパラメータを決定するために、利用され得る。この場合、呼出ガスフロー１３’’中のＯ2比率（この場合Ｏ2分画）を推定し、その後、そこから、呼出ガスフロー１３’’中のＣＯ2比率（この場合ＣＯ2ガス分画）を求める。
このａ）及び／又はｂ）の決定は、呼出フローのガスフローパラメータ（すなわち、この例ではＯ2分画）を得るために、複合ガスアウトフロー１５’’をフィルタリングする、内挿する、又は外挿すること、患者ガスアウトフロー１５’’からガスフローパラメータをモデル化すること、複合ガスアウトフローからガスフローパラメータを計算する又は他の手法で決定することなどの任意の適切な手段によって達成される。装置ガスフローガス分画１１’’を変化させるためにシグネチャガス分画６２を提供すると、複合ガスアウトフロー１５’’中のガス分画（又は測定される他のパラメータ）が変化し、ガス分画の変化の影響を、基底呼気ガス信号（呼出ガスフロー１３’’）から適切な手法で直接的又は間接的に取り除くことを可能にする。内挿は、１つの例として、呼気ガスの波形及び値を回復するために使用され得る。別の例として、２つの時点における装置ガスフローガス分画１１’’の測定値及び同じ２つの時点における複合ガスアウトフロー１５’’中のガス分画成分のパラメータは、呼出フロー中のガス成分のパラメータを決定するために使用され得る。一例として、呼出ガスフロー１３’’中のＯ2の比率は、２つの時間における装置ガスフローＯ2分画、及び同じ時間における複合ガスアウトフロー中のＯ2分画を測定する／知ることによって決定され得る。これは、他の時間に、装置ガスフローＯ2分画が経時的に変化する際に、繰り返し実行され得る。他の例も可能である。別の例として、示されるように、図６Ａでは、実際のガスフローパラメータ（Ｏ2分画）が測定値から外挿され得る。呼出ガスフロー１３’’中のＣＯ2ガス分画は、後述の手法で、呼出ガスフロー１３’’中のＯ2分画から決定され得る。
上記のような決定を達成するための装置及び方法を、図４及び図７を参照して説明する。この装置は、図４に関連して上記したものであり、再度説明する必要はない。しかしながら、明確にするために、装置コントローラは、装置を操作して、装置ガスフロー１３’’の酸素分画を制御することができる。コントローラは、フローコントローラ、Ｏ2源、空気源、及び任意の弁、モータ、モジュレータ、又は酸素分画を制御するために使用され得る他の装置を操作することによって、任意の適切な手法でこれを行うことができる。
図７は、上述の通りのセンサ１４とコントローラ１９とを有する呼吸装置１０を操作する方法を示す。以下の工程が行われ得る。シグネチャを有する時間変化ガス分画（この場合Ｏ2分画）を含む時間変化装置ガスフロー１１’’が患者に提供される。１つの変更形態において、時間変化分画は、少なくとも治療的ガス分画（Ｏ2）成分６１を含む。治療的ガス分画は、経時的に変化して、第１のガス分画（前の時間の、例えば１１ａ’’）と異なる少なくとも第２のガス分画（後の時間の、例えば１１ｂ’’）を有する時間変化ガス分画を有する装置ガスフロー１１’’を生成するシグネチャガス分画成分６２によって（例えば、この場合、加えることによって）修正／調整される。これは、図６Ａと同様に、単純な段階変化であり得る、又は上記のように、本明細書に記載される若しくは想定される矩形波、正弦波、又は任意の他の波などのより複雑な時間変化ガス分画波形であり得る。「修正された」装置ガスフロー１１’’は、患者に提供される。装置ガスフロー１１’’の第１のガス分画１１ａ’’は、患者に提供され（工程７０）、装置ガスフロー１１’’の第２のガス分画１１ｂ’’は、いくらか後に患者に提供される（工程７２）。ガス分画は、好ましくは既知である、又は代替的に、測定される。同時に、呼吸装置１０は、リークガスフロー１２’’（時間変化ガス分画を有する）と呼出ガスフロー１３’’との組み合わせである複合ガスアウトフロー１５’’を経時的にモニタリングする。これには、複合ガスアウトフローの第１のガス分画１１ａ’’の第１のパラメータ（この場合Ｏ2分画）をある時間に少なくとも測定し、いくらか後に、提供される第１のガス分画１１ａ’’に関連付け（工程７１）、第２のガス分画１１ｂ’’の複合ガスアウトフロー１５’’の同じガスパラメータ（Ｏ2分画）を後に測定すること（工程７３）を含む。
装置１０は、第１のガス分画１１ａ’’の提供の遅れ及び第１のガス分画によって影響を受けた複合ガスアウトフロー１５’’中の第１のパラメータの測定値を補償することができ、例えば、サイドストリームサンプリングの場合、「Ｘ」秒の補正が適用され得る。
複合ガスアウトフロー１５’’のパラメータ（Ｏ2ガス分画）は、センサ１４を使用して、患者の口及び／若しくは鼻において又はそれらの近辺で（「近傍で」）測定される。１つのみのガスパラメータ（対象の目的ガスパラメータ）を測定する必要がある。その後、呼出ガスフロー１３’’中のガスパラメータ（Ｏ2分画）が、（好ましくは既知の、しかし任意に測定された）装置ガスフロー１１’’の第１のガス分画及び第２のガス分画（例えばＯ2分画）並びに第１の時点及び第２の時点における複合ガスアウトフロー１５’’の第１及び第２の測定されたガスパラメータ（例えばＯ2分画）を使用して決定される（工程７４）。以下に記載するように、その後、呼出ガスフロー１３’’中のＣＯ2ガス分画が、呼出ガスフロー１３’’のＯ2分画から得られ得る。
工程７０～７４は、変化するシグネチャガス分画６２によって、装置ガスフロー１１’’がそのガス分画１１ａ’’、１１ｂ’’を経時的に変化させる際に、呼出ガスフロー１３’のガスパラメータ（Ｏ2分画）の測定値を経時的に得るために、連続的に／定期的に繰り返すことができる（工程７５）。患者呼吸の呼気相中に、複合ガスアウトフロー１５’’中のガス成分のパラメータが測定され得る。装置ガスフロー１１’’中の第１のガス分画１１ａ’’及び第２のガス分画１１ｂ’’が単に使用され得るが、実際には、シグネチャガス分画６２は、経時的に連続的に又は少なくとも定期的に／不連続的に変化する傾向があり、複合ガスアウトフロー１５’’は、呼出ガスフローパラメータの連続的な又は周期的な測定値を得るために連続的に又は定期的に（例えば、サンプリング速度で）測定され得、この測定値は、その後、呼出ガスフローパラメータのリアルタイムの測定値を提供するために、グラフ又はディスプレイを介して表示され得る。
この実施形態は、患者が自発的に呼吸しているように思われる、記載されている前酸素化の状況において特に有用な場合がある。流量よりもむしろ酸素分画を変化させることは、患者に意識がある及び／又は覚醒している場合、患者にとってより快適となり得る。
コントローラはまた、変化するガスフロー及び測定されたガスパラメータの位相を同期させる位相同期ループを使用してもよい。
６．例示的実施形態－変化する装置ガスフローガス分画
ここで、図を参照し、上述の装置及び制御方法を使用して、一例示的実施形態について説明する。変化する装置ガスフロー流量の実施形態のように、この実施形態では、医療専門家は、呼出されたＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬をモニタリングすることを望む。その実施形態（例示的実施形態－変化する装置ガスフロー流量）による装置の目的及び構成の説明がここでも当てはまる。この実施形態は、時間変化シグネチャを伴わない流量を用いる。流量は、変化しない設定された流量であってもよい。任意の制御方法は、コントローラ又は任意の他の適切な装置に実装され得る。
例示的な目的のため、決定するガス分画は、Ｏ2及び／又はＣＯ2分画である。しかし、これは、単なる例として使用され、限定であるべきではない。その代わりに、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬などの他のガスが目的ガスとなり得る。このような場合、複合ガスアウトフロー中の目的ガスを検知するための別の適切なセンサ、すなわち、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬等を検知するための適切なセンサが使用される。
第１の工程において、呼出ガスフロー中のＯ2ガス分画が決定される。次いで、第２の任意の工程において、呼出ガスフロー中のＣＯ2ガス分画がまた、その後、呼出ガスフロー中のＯ2ガス分画から決定され得る。しかしながら、この実施形態では、装置ガスフロー１１’’中のガス分画が時間変化する場合、複合ガスアウトフロー１５’’中で測定されるのは同じ種類のガスである。したがって、Ｏ2（ＣＯ2ではない）は装置ガスフロー１１’’によって提供されることから、装置ガスフロー１１’’中で時間変化するのはＯ2分画であり、したがって、複合ガスアウトフロー１５’’中で測定されるのはＯ2分画である。後述されるように、その後、ＣＯ2分画は、測定されるＯ2分画から得られ得る。
装置は、前述したような、治療的ガス分画成分６１とシグネチャ（時間変化）ガス分画成分６２とを有する時間変化ガス分画（Ｏ2ガス分画）を有する装置ガスフロー１１’’を提供するために操作される。この例では、一定の治療的ガス分画６１が提供され、矩形波シグネチャガス分画成分６２に加えられ、図６Ａに示されるような時間変化ガス分画を有する装置ガスフロー１１’’を生成する。いくつかの実施形態では、シグネチャガス分画成分６２は、一定の治療的ガス分画成分６１に加えられ、図６Ａに示されるような時間変化ガス分画を有する装置ガスフロー１１’’を生成することができる。コントローラ１９又は使用者は、フロー源１０を操作し、ガス分画を有する装置ガスフロー１１’’を提供する。コントローラ１９は、変化するガス分画を有する所望の装置ガスフロー１１’’を有してプログラムされてもよく、ガス分画の必要なバリエーションを経時的に提供するために、変化するガス分画を生成する。
使用中、患者は、装置ガスフロー１１’’を吸い込み、ガスフロー１３’’を呼出する。呼出ガスフロー１３’’は、リークガスフロー１２’’と組み合わされ、図６Ａに示されるような複合ガスアウトフロー１５’’を生成する。ＦEＯ2を示す最後のグラフは、呼気相のためである。
センサ１４は、複合ガスアウトフロー１５’’中のＯ2分画を測定し、この情報をコントローラ１９に渡す。複合ガスアウトフロー１５’’のパラメータを測定するセンサ１４の出力は、図６Ａ（呼気中のガス分画を示す）に示される波形１５’’として示される。その後、コントローラは、その出力を処理し、呼出患者ガスフロー１３’’中の実際のＯ2分画を決定する必要がある。これから、次いで、呼出ガスフロー１３’’の実際のＣＯ2分画を得ることができる。
体積あたりの呼出された合計ガスの割合としての、呼出ガス成分、例えばＯ2の分画は、時間変化装置ガスフローのガス分画の変化の知識を用いる式を使用して、複合ガスアウトフロー１５’’から決定され得る。この決定は、呼出ガスの分画（成分）が既知の／測定された量から決定され得るという前提に基づいて得られ得る。
Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、患者からの患者複合ガスアウトフロー１５’中で測定されたガス成分の体積分画（これは、好ましくはセンサ１４によって測定された、複合ガスアウトフロー１５’の測定されたＣＯ2／Ｏ2分画パラメータ）。
Ｆm（ｔ）は、好ましくは、患者の口が開いているときには患者の口及び／又は患者の口が閉じている場合には鼻で測定される。
Ｆo（ｔ）、時間ｔにおける、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー１１’のガス分画（装置ガス流量）。
Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、患者複合ガスアウトフロー１５’中で測定されたガス成分の体積分画（これは、好ましくはセンサ１４によって測定された、複合ガスアウトフローの測定されたＣＯ2／Ｏ2分画パラメータ）。Ｆm（ｔ＋Δｔ）は、好ましくは、患者の口が開いているときには患者の口又は患者の口が閉じている場合には鼻で測定される。
Ｆo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー１１’のガス分画（装置ガス流量）。
変化するガス分画に関しては、式（４）から導出される式（６）が使用され得る。
ガス分画は変化するが、流量Ｑoは一定である（すなわち、変化しない）場合、
ＱO（ｔ＋Δｔ）＝ＱO（ｔ）
であり、
したがって、フローの項は打ち消し合う。これは、簡素化された式
Figure 2023518021000018
 をもたらす。
式（６）は、ＦEを、
Ｆo（ｔ），Ｆo（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ）
の関数として提供する。
この式は、呼出ガスフロー１３中の呼気ガス（この場合Ｏ2）の分画を回収することを可能にする。
１． （４）の導出に使用される
Figure 2023518021000019
 は、分画のみが変化する場合により正確になり得ると仮定する（すなわち、フローを変化させるとこの比率は変わる可能性があるが、装置フロー中のガス分画を変化させるとこの比率は変わらないようである）
２． 装置は、希釈或いは酸素が患者に送達されるのを妨げることを回避するために、呼気中だけにＯ2分画を変化させることができる
ことに留意されたい。
加えて、更に発展して、呼出ガスフロー中のＯ2ガス分画から、呼出ガス中のＣＯ2ガス分画を決定することが可能である。
酸素に関するＦE（ｔ）の知識は、以下のように、二酸化炭素に関するＦE（ｔ）の決定を可能にする。
二酸化炭素に関してＦo＝０（すなわち、呼吸装置からのガス中の二酸化炭素の分画はごくわずかである）と仮定すると、式（３）は、
Figure 2023518021000020
 のように書き換えることができる。
これをＦE（ｔ）に関して再整理すると、
Figure 2023518021000021
 が得られる。
式中、ＦｍＣＯ２は、患者からの患者複合ガスアウトフロー１５’中のＣＯ２の体積分画である。
（式（８）の導出については以下の見出しを参照）
したがって、酸素のＦe（ｔ）が既知であるため、ｋＱo／ＱEが、ここでは、式（３）から既知であるという点で、ＦｅＣＯ２は、ここでは、既知の量の観点において表される。したがって、呼出ガスフロー１３’’のＣＯ2分画は、呼出ガスフロー１３’’のＯ2分画から決定することができる。
複合ガスアウトフロー１５’’中のＯ2分画は、センサ１４によって測定され、装置ガスフロー１１’’のガス分画は既知である（又は測定され得る）。したがって、２つの（又はそれより多い）異なる時間にセンサ１４を使用して複合ガスアウトフロー１５’中のＯ2分画を測定すること、及び２つの（又はそれより多い）異なる時間に装置ガスフロー１３’’のガス分画を知ること／測定することによって、式（６）及び式（８）を使用し、呼出ガスフロー１３’’中のＯ2分画、及びしたがって、呼出ガスフロー１３’’中のＣＯ2分画を決定することができる。
実際には、Ｏ2分画は、リアルタイム出力を得るために、連続的に又は定期的に／不連続的に測定され、リアルタイム出力は、その後、呼出ガスフロー１３’’のリアルタイムＣＯ2分画（Ｏ2からの）を決定するために、同じく連続的に又は定期的にサンプリングされる装置ガスフロー１１’’の知識／測定値と組み合わせて使用され得る。これは、ディスプレイ上にグラフ、デジタル表示などとして出力され得る。実際には、ガス分画は、ある時間にわたって連続的に又は不連続的に、しかし定期的に又は規則的に変化して、複数のデータ点を提供する。したがって、ガス分画を少なくとも１度変化させることにより、第１のガス分画１１ａ’’と第２のガス分画１１ｂ’’との間の差を使用することができる。したがって、コントローラは、ガスパラメータを適切な時点で測定し、その後、各測定値に関してＦEを計算する。
この実施形態に関するいくつかの一般的な注釈は以下の通りである。
・複合ガスアウトフロー１５’’中の測定されるガス（すなわち、対象のガス）はＯ2であるが、これは、呼出ガスフロー１３’’のＣＯ2分画の決定を最終的に得るために使用される
・時間変化パラメータは、ガス分画、好ましくはＯ2を含む
・時間変化ガス分画は、治療的ガス分画成分及び時間変化ガス分画成分を含む
・時間変化ガス分画は、２１％～１００％で変化する
・好ましくは、方法は、自発的に呼吸している患者に適用される
・時間変化ガス分画は、患者の呼吸サイクルの全体を通して適用されてもよい。代替的に、時間変化ガス分画は、患者の呼気相中に適用される。
・１つの変更形態において、方法は、Ｏ2分画が事前に決定された閾値に到達したかどうかを決定することを含む（前酸素化期の終了を示すのに有用）
・呼出ガスフロー１３’’に関するＯ2分画が決定されると、任意の追加として、呼出ガスフロー１３’’中のＣＯ2分画が得られてもよい。
上記のように、呼出ガスフロー中のＯ2分画が既知になると（複合ガスアウトフロー中のＯ2の測定及び例えば式（６）の使用によって決定される）、ＣＯ2ガス分画を決定することができる。Ｏ2ガス分画をこのようにして式（６）を使用して決定することは必須ではない。むしろ、Ｏ2ガス分画は、別の手法で、センサ又は呼出ガスフロー中のＯ2ガス分画を決定するためのそれ以外の手段などによって決定され得る。これが終了すると、呼出ガスフロー中のＣＯ2ガス分画が式（８）によって決定され得る。
６．１ 式（８）の導出
式（３）を使用して、ＦEO2からＦECO2を導出する。
Figure 2023518021000022
 この式のＯ2版は、
Figure 2023518021000023
 ＣＯ2版は、
Figure 2023518021000024
 である。
しかし、全てのｔに関してＦoCO2（ｔ）～０である（すなわち、高流量システムによって送達されるＣＯ2の量はごくわずかである）ため、式（７．３）は、
Figure 2023518021000025
 に低減され、
式（７．４）イコール式（７．２）に設定すると、
Figure 2023518021000026
 が得られ、
Ｑo（ｔ）は打ち消されるため、式（７．５）は、
Figure 2023518021000027
 に低減され得る。
ＦEO2は、上記のように式（６）を使用して求めることができるため、式（７．６）を再整理し、既知の量の観点から、ＦｅCO2を求めることができる。
Figure 2023518021000028
 したがって、高流量中の酸素濃度を変化させると、式（６）によってＦｅＯ２及び（式（７．９）、（８）によって）ＦｅＣＯ２の両方を測定することが可能になる。
７．他の変更
以下の変更／追加が可能である。
・装置は、任意のガスサンプリングデバイス、サイドストリーム又はメインストリームサンプリングとともに使用されてもよい。
・コントローラは、受け取った情報に基づいて、流量、分画、分圧などを制御することができる。いずれの情報も、センサからではなくユーザインタフェースを介した使用者入力を介して人から受け取ることができる。また、コントローラが行う任意の変化は、コントローラによって、又はユーザインタフェースを介した使用者入力を介して使用者から受け取った入力に基づいて決定され得る。
・ＦEＯ2はまた、ＦEＣＯ2を測定すると説明したのと同じ手法で、しかし、患者Ｏ2分画を測定することによって測定されてもよい。
・実施形態は、１つのガス、例えば、ＣＯ2又はＯ2に関する呼出ガスフローガスパラメータを求めることについて説明している。しかし、臨床家が１つより多いガスパラメータをモニタリングする（例えば、前酸素化を評価するためにＯ2分画をモニタリングし、また、呼吸を評価するためにＣＯ2をモニタリングする）可能性がある場合、上記の実施形態は、対象の全てのガスパラメータに関する正確な呼出ガスフローパラメータを求めることに適用され得る。
・時間変化ガス分画実施形態は、異なるセンサ及び処理の使用によって、時間変化ガス分圧実施形態として実装され得る。当業者であれば、ガス分画とガス分圧との間の関係を理解し、それに応じて適応させることができる。
・上記実施形態は、単なるいくつかの例であり、限定とみなされるべきではない。一般的に言えば、装置ガスフロー１１中のパラメータを時間変化させることができる任意の方法及び／又は装置を使用し、上記モデルで具現化される概念に基づいて、呼出ガスフロー１３中のガス分画を決定することができる。一例として、
（時間変化流量を使用して）ガスのＦEを、
Ｑo，Ｑo（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ）
の関数として
又は
（時間変化ガス分画を使用して）ガスのＦEを、
Ｆo（ｔ），Ｆo（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ）
の関数として
求めることによる。
・実施形態では、Ｏ2及びＣＯ2に言及したが、他のガスパラメータもまた、同様の方法及び装置を使用して決定することができ、例えば、複合ガスアウトフローのためのセンサは、呼出ガスフロー中の対象の目的ガスパラメータを検知するためのセンサである。

Claims (57)

  1. 呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法であって、
    時間変化パラメータを有する装置ガスフローを患者に提供することと、
    前記患者からの複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスのパラメータを測定することと、
    前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記測定されたパラメータ及び前記時間変化パラメータを使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することと、
    を含む、方法。
  2. 装置ガスフローを提供し、呼出患者ガスフローのパラメータを決定するための装置であって、
    フロー源と、
    複合ガスアウトフローを検知するためのセンサと、
    コントローラと、
    を含み、
    前記装置は、
    時間変化パラメータを有する装置ガスフローを提供し、
    患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定し、前記複合ガスアウトフローは、
    装置ガスフローからのリークガスフロー、及び
    前記ガスを含む患者からの呼出ガスフロー
    を含み、
    前記決定されたガスパラメータ及び前記時間変化パラメータを使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定する
    ように構成されている、装置。
  3. 前記時間変化パラメータは、
    前記装置ガスフローの流量、又は
    ガス比率のうちの１つ以上であり、任意に、前記ガス比率は、
    前記装置ガスフロー中に存在するガスの分画、
    前記装置ガスフロー中に存在するガスの分圧である、
    請求項１又は２に記載の方法又は装置。
  4. 前記ガス比率は、
    ガス分画、好ましくは、Ｏ2分画、又は
    ガス分圧、好ましくはＯ2分圧である、
    請求項１、２、又は３に記載の方法又は装置。
  5. 麻酔処置中に前記装置ガスフローを提供することを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法又は装置。
  6. 前記装置ガスフローは、非密閉式患者インターフェース、好ましくは非密閉式カニューラを介して提供される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法又は装置。
  7. 前記装置ガスフローは高流量ガスフローである、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法又は装置。
  8. 前記装置ガスフローを加湿することを更に含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法又は装置。
  9. 前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記測定されたパラメータを使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することは、１つのガスだけ及び前記時間変化パラメータだけを測定することを含み、前記時間変化パラメータは流量である、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法又は装置。
  10. 時間変化流量を有する装置ガスフローを患者に提供することと、
    前記患者からの複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスのパラメータを決定することであって、前記患者複合ガスアウトフローは、
    装置ガスフローからのリークガスフロー、及び
    前記ガスを含む患者からの呼出ガスフロー
    を含む、ことと、
    前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することと、
    を含む、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法。
  11. 前記時間変化流量を有する前記装置ガスフローは、少なくとも、第１の時間に第１の流量及び第２の時間に第２の流量を含み、
    前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することは、
    前記第１の流量にて決定された及び前記第２の流量にて決定された、前記複合アウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータを使用することを含む、
    請求項１０に記載の方法。
  12. 前記パラメータは、前記呼出ガスフロー中の前記ガス成分の分画を含む、請求項１０に記載の方法。
  13. 前記ガスは、
    ＣＯ2、
    Ｏ2、
    窒素、
    ヘリウム、及び／若しくは
    セボフルランなどの麻酔薬である、
    並びに／又は
    前記センサは、前記複合ガスアウトフロー中の以下、すなわち、
    ＣＯ2、
    Ｏ2、
    窒素、
    ヘリウム、及び／若しくは
    セボフルランなどの麻酔薬
    の１つ以上を検知するように構成されている、
    請求項１～１２に記載の方法又は装置。
  14. 前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータは、前記患者呼吸の吸気及び／又は呼気相中に決定される、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 呼出ガスフロー中に存在するガスの前記パラメータはガス分画であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記分画（ＦE）を決定することは、
    Figure 2023518021000029
     ［式中、
    ＦE（ｔ）は、前記呼出患者ガスフロー中のＣＯ2又はＯ2又は他のガス分画（呼気ガスの体積分画）、
    Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、前記患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画、
    Ｑo（ｔ）、時間ｔにおける、前記患者に提供される装置ガスフローの流量（装置ガス流量）、
    Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記患者複合ガスアウトフロー中で測定された前記ガス成分の分画（例えば、これは、前記複合ガスアウトフローの前記測定されたＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬分画パラメータ）、
    Ｑo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量（装置ガス流量）、
    Ｆo（ｔ）、時間ｔ及びｔ＋Δｔにおける、前記呼吸装置から来る前記装置ガスフロー１１’中のガス成分の体積分画、
    Ｆo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記呼吸装置から来る前記装置ガスフロー１１’中のガス成分の体積分画］
    を使用することを含む、請求項１０～１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 呼出ガスフロー中に存在するガスの前記パラメータはガス分画であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記分画（ＦE）を決定することは、前記ガス分画ＦE（ｔ）を、
    Ｑo（ｔ），Ｑo（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ）
    ［式中、
    Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、前記患者からの前記患者複合ガスアウトフロー１５’中で測定されたガス成分の体積分画（これは、好ましくはセンサ１４によって測定された、複合ガスアウトフロー１５’の前記測定されたＣＯ2／Ｏ2分画パラメータ）、
    Ｆm（ｔ）は、好ましくは、前記患者の口が開いているときには前記患者の前記口及び／又は前記患者の前記口が閉じている場合には鼻で測定される、
    Ｑo（ｔ）、時間ｔにおける、前記呼吸装置から前記患者に提供される前記装置ガスフロー１１’の流量（装置ガス流量）、
    Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記患者複合ガスアウトフロー１５’中で測定された前記ガス成分の体積分画（これは、好ましくは前記センサ１４によって測定された、前記複合ガスアウトフローの測定されたＣＯ2／Ｏ2分画パラメータ）、Ｆm（ｔ＋Δｔ）は、好ましくは、前記患者の口で測定される、
    Ｑo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記呼吸装置から前記患者に提供される装置ガスフロー１１’の流量（装置ガスフロー流量）］
    の関数として決定することを含む、請求項１０～１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータはガス分画であり、前記ガスは、好ましくはＣＯ2であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中の前記ガス分画（ＦE）を決定することは、
    Figure 2023518021000030
     ［式中、
    ＦE（ｔ）は、前記呼出患者ガスフロー中のＣＯ2及び／又はＯ2濃度（呼気ガスの体積分画）、
    Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
    Ｑo（ｔ）、時間ｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量（装置ガスフロー流量）、
    Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
    Ｑo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量（装置ガスフロー流量）］
    を使用することを含む、請求項１０～１５のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記患者からの前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータは、前記患者の前記口及び／又は鼻で若しくはその近辺で測定される、請求項１０～１７のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記第１の流量と前記第２の流量は異なる流量である、請求項１０～１８のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記第１の流量及び前記第２の流量は高流量である、請求項１０～１９のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記第１の流量及び前記第２の流量は、約０Ｌ／分以上、好ましくは約２０Ｌ／分又は約２０Ｌ／分超、より好ましくは約２０Ｌ／分～約９０Ｌ／分である、請求項１０～２０のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記時間変化流量は、約０Ｌ／分以上、好ましくは約２０Ｌ／分又は約２０Ｌ／分超、より好ましくは約２０Ｌ／分～約９０Ｌ／分の変化する流量を有する変動である、請求項１０～２１のいずれか一項に記載の方法。
  23. 麻酔処置中に前記装置ガスフローを提供することを含む、請求項１０～２２のいずれか一項に記載の方法。
  24. 前記装置ガスフローは、非密閉式患者インターフェース、好ましくは非密閉式カニューラを介して提供される、請求項１０～２３のいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記装置ガスフローは高流量ガスフローである、請求項１０～２４のいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記装置ガスフローを加湿することを更に含む、請求項１０～２５のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記測定されたパラメータを使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することは、１つのガスだけ及び前記時間変化パラメータだけを測定することを含み、前記時間変化パラメータは流量である、請求項１０～２６のいずれか一項に記載の方法。
  28. 時間変化ガス比率（例えば、ガス分画）を有する装置ガスフローを患者に提供することと、
    前記患者からの複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスのパラメータを決定することであって、前記患者複合ガスアウトフローは、
    装置ガスフローからのリークガスフロー、及び
    前記ガスを含む患者からの呼出ガスフロー
    を含む、ことと、
    前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス比率（例えば、ガス分画）を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することと、
    を含む、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法。
  29. 前記時間変化ガス分画を有する前記装置ガスフローは、少なくとも、第１の時間に第１のガス分画、及び第２の時間に第２のガス分画を含み、
    前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス分画を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することは、
    前記第１のガス分画にて決定された及び前記第２のガス分画にて決定された、前記複合アウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータを使用すること
    を含む、請求項２８に記載の方法。
  30. 前記パラメータは、前記呼出ガスフロー中の前記ガス成分の分画を含む、請求項２８に記載の方法。
  31. 前記ガスは、
    ＣＯ2、
    Ｏ2、
    窒素、
    ヘリウム、及び／又は
    セボフルランなどの麻酔薬である、
    請求項２８～３０のいずれか一項に記載の方法。
  32. 前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータは、前記患者呼吸の吸気及び／又は呼気相中に決定される、請求項２８～３１のいずれか一項に記載の方法。
  33. 呼出ガスフロー中に存在するガスの前記パラメータはガス分画であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス分画ＦE（ｔ）を使用して、呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記分画（ＦE）を決定することは、前記ガス分画を、
    Ｆo（ｔ），Ｆo（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ）
    ＦE（ｔ）は、時間ｔにおける、前記呼出患者ガスフロー中のＣＯ2及び／又はＯ2ガス分画（呼気ガスの体積分画）、
    Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
    Ｆo（ｔ）、時間ｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）、
    Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
    Ｆo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）
    の関数として決定することを含む、請求項２８～３２のいずれか一項に記載の方法。
  34. 前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータはガス分画であり、前記ガスは、好ましくは、ＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス分画を使用して、前記呼出ガスフロー中の前記ガス分画（ＦE）を決定することは、
    Figure 2023518021000031
     ［式中、
    ＦE（ｔ）は、前記呼出患者ガスフロー中のＣＯ2及び／又はＯ2濃度（呼気ガスの体積分画）、
    Ｆｍ（ｔ）、時間ｔにおける、前記複合ガスアウトフロー中の測定されたＣＯ2及び／又はＯ2又は他のガスの分画、
    Ｆo（ｔ）、時間ｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）、
    Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記複合ガスアウトフロー中の測定されたＣＯ2及び／又はＯ2又は他のガスの分画、
    Ｆo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）］
    を使用することを含む、請求項２８～３３のいずれか一項に記載の方法。
  35. 前記患者からの前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータは、前記患者の前記口及び／又は鼻で若しくはその近辺で測定される、請求項２８～３４のいずれか一項に記載の方法。
  36. 前記第１のガス分画と前記第２のガス分画は異なるガス分画である、請求項２８～３５のいずれか一項に記載の方法。
  37. 前記ガスはＯ2であり、
    前記方法は、前記決定されたＯ2比率、及び
    ＦmCO2，ｋ，Ｑo，ＱE
    ［式中、
    ＦmCO2は、前記患者からの前記患者複合ガスアウトフロー中の測定されたＣＯ2の分画、
    ｋは、前記患者の口から出る前記装置ガスフローの比率（及び（１－ｋ）は、鼻を通る比率）、
    Ｑoは、前記装置ガスフローの流量、
    ＱEは、前記患者の呼出ガスフローの流量］
    の関数を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ＣＯ2比率を決定することを更に含む、請求項３１～３６のいずれか一項に記載の方法。
  38. 前記ガスはＯ2であり、
    前記方法は、前記決定されたＯ2比率、及び
    Figure 2023518021000032
     ［式中、
    ＦmCO2は、前記患者からの前記患者複合ガスアウトフロー中の測定されたＣＯ2の分画、
    ｋは、前記患者の口から出る前記装置ガスフローの比率（及び（１－ｋ）は、前記鼻を通る比率）、
    Ｑoは、前記装置ガスフローの流量、
    ＱEは、前記患者の呼出ガスフローの流量］
    を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ＣＯ2比率を決定することを更に含む、
    請求項３１～３６のいずれか一項に記載の方法。
  39. 装置ガスフローを提供し、呼出患者ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するための装置であって、
    フロー源と、
    複合ガスアウトフローを検知するためのセンサと、
    コントローラと
    を含み、
    前記装置は、
    時間変化流量を有する装置ガスフローを提供し、
    前記患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定し、前記複合ガスアウトフローは、
    装置ガスフローからのリークガスフロー、及び
    前記ガスを含む患者からの呼出ガスフロー
    を含み、
    前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定するように構成されている、
    装置。
  40. 前記装置ガスフローを加湿するための加湿器を更に含む、請求項３９に記載の装置。
  41. 前記装置ガスフローを患者に提供するための、非密閉式患者インターフェース、好ましくは非密閉式鼻カニューラを更に含む、請求項３９又は４０に記載の装置。
  42. 前記装置ガスフローは高流量ガスフローである、請求項３９～４１のいずれか一項に記載の装置。
  43. 前記時間変化流量を有する前記装置ガスフローは、少なくとも、第１の時間に第１の流量及び第２の時間に第２の流量を含み、
    前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することは、
    前記第１の流量にて決定された及び前記第２の流量にて決定された、前記複合アウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータを使用すること
    を含む、請求項３９～４２のいずれか一項に記載の装置。
  44. 前記パラメータは、前記呼出ガスフロー中の前記ガス成分の分画を含む、請求項３９～４３のいずれか一項に記載の装置。
  45. 前記ガスは、
    ＣＯ2、
    Ｏ2、
    窒素、
    ヘリウム、及び／若しくは
    セボフルランなどの麻酔薬である、
    並びに／又は
    前記センサは、前記複合ガスアウトフロー中の以下、すなわち、
    ＣＯ2、
    Ｏ2、
    窒素、
    ヘリウム、及び／若しくは
    セボフルランなどの麻酔薬
    の１つ以上を検知するように構成されている
    請求項３９～４４のいずれか一項に記載の装置。
  46. 呼出ガスフロー中に存在するガスの前記パラメータはガス分画であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記分画（ＦE）を決定することは、前記ガス分画を、
    Ｑo（ｔ），Ｑo（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ）
    ［式中、
    ＦE（ｔ）は、前記呼出患者ガスフロー中のガス成分濃度（呼気ガスの体積分画）、
    Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、前記患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画、
    Ｑo（ｔ）、時間ｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量（装置ガス流量）、
    Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記患者複合ガスアウトフロー中で測定された前記ガス成分の分画（これは、複合ガスアウトフローの測定されたＣＯ2／Ｏ2分画パラメータ）、
    Ｑo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量（装置ガスフロー流量）］
    の関数として決定することを含む、請求項３９～４５のいずれか一項に記載の装置。
  47. 前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータはガス分画であり、前記ガスは、好ましくはＣＯ2であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中の前記ガス分画（ＦE）を決定することは、
    Figure 2023518021000033
     ［式中、
    ＦE（ｔ）は、時間ｔにおける、前記呼出患者ガスフロー中のＣＯ2又はＯ2又は他のガス（呼気ガスの体積分画）、
    Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
    Ｑo（ｔ）、時間ｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量（装置ガスフロー流量）、
    Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
    Ｑo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量（装置ガスフロー流量）］
    を使用することを含む、請求項３９～４６のいずれか一項に記載の装置。
  48. 前記センサは、前記患者からの前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを前記患者の前記口及び／又は鼻で若しくはその近辺で測定するために配置されている、請求項３９～４７のいずれか一項に記載の装置。
  49. 装置ガスフローを提供し、呼出患者ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するための装置であって、
    フロー源と、
    複合ガスアウトフローを検知するためのセンサと、
    コントローラと、
    を含み、
    前記装置は、
    時間変化ガス比率（例えば、ガス分画）を有する装置ガスフローを提供し、
    前記患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定し、前記複合ガスアウトフローは、
    装置ガスフローからのリークガスフロー、及び
    前記ガスを含む患者からの呼出ガスフロー
    を含み、
    前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス比率（例えば、ガス分画）を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定する
    ように構成されている、装置。
  50. 前記時間変化ガス分画を有する前記装置ガスフローは、少なくとも、第１の時間に第１のガス分画、及び第２の時間に第２のガス分画を含み、
    前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス分画を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することは、
    前記第１のガス分画にて決定された及び前記第２のガス分画にて決定された、前記複合アウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータを使用すること
    を含む、請求項４９に記載の装置。
  51. 前記パラメータは、前記呼出ガスフロー中の前記ガス成分の分画を含む、請求項４９又は５０に記載の装置。
  52. 前記ガスは、
    ＣＯ2、
    Ｏ2、
    窒素、
    ヘリウム、及び／又は
    セボフルランなどの麻酔薬
    である、請求項４９～５１のいずれか一項に記載の装置。
  53. 呼出ガスフロー中に存在するガスの前記パラメータはガス分画であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス分画を使用して、呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記分画（ＦE）を決定することは、前記ガス分画を、
    Ｆo（ｔ），Ｆo（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ＋Δｔ），Ｆm（ｔ）
    ［式中、
    ＦE（ｔ）は、時間ｔにおける、前記呼出患者ガスフロー中のガス成分濃度（呼気ガスの体積分画）、
    Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、前記患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画、
    Ｆo（ｔ）、時間ｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）、
    Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画（これは、複合ガスアウトフローの測定されたＣＯ2／Ｏ2分画パラメータ）、
    Ｆo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）］
    の関数として決定することを含む、
    請求項４９～５１のいずれか一項に記載の装置。
  54. 前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータはガス分画であり、前記ガスは、好ましくは、ＣＯ2、Ｏ2、窒素、ヘリウム、及び／又はセボフルランなどの麻酔薬であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス分画を使用して、前記呼出ガスフロー中の前記ガス分画（ＦE）を決定することは、
    Figure 2023518021000034
     ［式中、
    ＦE（ｔ）は、時間ｔにおける、前記呼出患者ガスフロー中のＣＯ2又はＯ2又は他のガス（呼気ガスの体積分画）、
    Ｆm（ｔ）、時間ｔにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
    Ｆo（ｔ）、時間ｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）、
    Ｆm（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたＣＯ2の分画、
    Ｆo（ｔ＋Δｔ）、時間ｔ＋Δｔにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画（装置ガスフローガス分画）、
    Ｑoは、前記装置ガスフローの流量、
    ＦEは、前記呼出ガスフロー中の前記ガスの分画］
    を使用することを含む、請求項４９～５３のいずれか一項に記載の装置。
  55. 前記センサは、前記患者からの前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを前記患者の前記口及び／又は鼻で若しくはその近辺で測定するために配置されている、請求項４９～５４のいずれか一項に記載の装置。
  56. 呼出ガスフロー中に存在するＯ2及び／又はＣＯ2分画を決定する方法であって、
    時間変化流量を有する加湿高流量装置ガスフローを非密閉式鼻カニューラを介して患者に提供することと、
    前記患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するＯ2及び／又はＣＯ2の分画を測定することと、
    前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記測定されたＯ2の分画又はＣＯ2の分画及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記分画Ｏ2及び／又はＣＯ2を決定することと、
    を含む、方法。
  57. 前記センサは、前記患者の
    口及び鼻、
    口、又は
    鼻
    のガスフローを検知することによって複合ガスフローを検知する、
    請求項２に記載の装置。
JP2022555110A 2020-03-13 2021-03-12 ガスモニタリングに関する改良 Pending JP2023518021A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202062989081P 2020-03-13 2020-03-13
US62/989,081 2020-03-13
PCT/IB2021/052062 WO2021181344A1 (en) 2020-03-13 2021-03-12 Improvements relating to gas monitoring

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023518021A true JP2023518021A (ja) 2023-04-27
JPWO2021181344A5 JPWO2021181344A5 (ja) 2024-03-21

Family

ID=77671242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022555110A Pending JP2023518021A (ja) 2020-03-13 2021-03-12 ガスモニタリングに関する改良

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20230116240A1 (ja)
EP (1) EP4117757A4 (ja)
JP (1) JP2023518021A (ja)
KR (1) KR20220159391A (ja)
CN (1) CN115335101A (ja)
AU (1) AU2021233243A1 (ja)
MX (1) MX2022011427A (ja)
TW (1) TW202135882A (ja)
WO (1) WO2021181344A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210379323A1 (en) * 2020-06-09 2021-12-09 Siargo Ltd. Automatic oxygen therapy device
WO2024180517A1 (en) * 2023-03-01 2024-09-06 Fisher & Paykel Healthcare Limited Method and system for characterising flow paths

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9468398B2 (en) * 2004-06-24 2016-10-18 Convergent Engineering, Inc. Method and apparatus for detecting and quantifying intrinsic positive end-expiratory pressure
BR112012013548B1 (pt) * 2009-12-07 2020-03-24 Koninklijke Philips N.V. Sistema de suporte de pressão
US8985107B2 (en) * 2012-02-28 2015-03-24 General Electric Company Method, arrangement and computer program product for respiratory gas monitoring of ventilated patients
WO2015033288A1 (en) 2013-09-04 2015-03-12 Fisher & Paykel Healthcare Limited Improvements to flow therapy
US9592357B2 (en) * 2013-11-25 2017-03-14 General Electric Company Method for controlling a capacity of carbon dioxide remover in an anesthesia breathing system and anesthesia breathing system for ventilating lungs of a subject
LT3177207T (lt) 2014-09-04 2024-04-10 Fisher & Paykel Healthcare Limited Iškvepiamų dujų matavimo kompensavimas didelo srautų kvėpavimo terapijas metu
US11491291B2 (en) 2015-03-31 2022-11-08 Fisher & Paykel Healthcare Limited Methods and apparatus for oxygenation and/or CO2 removal
AU2017257443A1 (en) 2016-04-29 2018-11-22 Fisher & Paykel Healthcare Limited System for determining airway patency
GB2565942B (en) 2016-04-29 2022-06-01 Fisher & Paykel Healthcare Ltd Methods and apparatus for oxygenation and/or CO2 removal
JP2020501627A (ja) 2016-10-14 2020-01-23 フィッシャー アンド パイケル ヘルスケア リミテッドＦｉｓｈｅｒ ＆ Ｐａｙｋｅｌ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ 呼吸サンプリングインターフェース
EP3606406A1 (en) * 2017-02-20 2020-02-12 Oridion Medical 1987 Ltd. Systems and methods for concomitant co2 sampling and o2 delivery
US11471627B2 (en) 2017-04-05 2022-10-18 Fisher & Paykel Healthcare Limited Flow therapy system and method
EP3677299A4 (en) * 2017-10-27 2021-04-28 Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd. ANESTHESIA MACHINE, METHOD, SYSTEM AND DEVICE FOR ANESTHESIC OUTLET CONCENTRATION MONITORING AND STORAGE SUPPORT

Also Published As

Publication number Publication date
TW202135882A (zh) 2021-10-01
EP4117757A1 (en) 2023-01-18
CN115335101A (zh) 2022-11-11
KR20220159391A (ko) 2022-12-02
EP4117757A4 (en) 2024-03-13
US20230116240A1 (en) 2023-04-13
WO2021181344A1 (en) 2021-09-16
MX2022011427A (es) 2022-12-15
AU2021233243A1 (en) 2022-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12048527B2 (en) Exhaled gas measurement compensation during high flow respiratory therapy
JP7536824B2 (ja) 気道開存性を決定するためのシステム
US8485181B2 (en) Method and system for controlling breathing
US10561339B2 (en) System and method for determining carbon dioxide excreted during non-invasive ventilation
US20230173208A1 (en) Flow therapy system and method
JP2023518021A (ja) ガスモニタリングに関する改良
US20230112422A1 (en) Improvements relating to provision of gas-flow
Yoder et al. Inspired oxygen concentrations during positive pressure therapy
JP2024530986A (ja) 呼吸パラメータを決定するための方法及び／又は装置
US20230157574A1 (en) End tidal carbon dioxide measurement during high flow oxygen therapy
WO2024180517A1 (en) Method and system for characterising flow paths
WO2015002662A1 (en) Method and system for controlling breathing

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240311

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240311