TW202135882A

TW202135882A - 氣體監測相關之改進

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Publication number: TW202135882A
Application number: TW110108973A
Authority: TW
Inventors: 馬修Ｊ派頓; 湯瑪士Ｈ巴尼斯
Original assignee: 紐西蘭商費雪 & 佩凱爾關心健康有限公司
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2021-10-01
Also published as: EP4117757A1; CN115335101A; KR20220159391A; JP2023518021A; EP4117757A4; US20230116240A1; WO2021181344A1; MX2022011427A; AU2021233243A1

Abstract

本文揭露了一種用於確定呼出氣體流中存在的氣體的參數之方法及設備，包括：向患者提供具有時變參數的設備氣體流；測量來自該患者的複合氣體流出物中存在的該氣體的參數；以及使用所測量的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變參數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的參數。

Description

氣體監測相關之改進

本發明涉及一種用於確定在使用呼吸設備時由患者呼出的氣體流的參數之方法及設備。

當向患者提供流量支持/治療時，臨床醫生經常監測患者呼出氣體參數，諸如O₂ 分數和/或CO₂ 分數。由於各種流的混合，所監測的氣體參數通常不是實際呼出氣體參數的真實反映。

本發明之目的係提供一種用於獲得由患者呼出的氣體的參數的估計值的設備和/或方法。

在一個方面，本發明可以說成包括一種確定呼出氣體流中存在的氣體的參數之方法，該方法包括：向患者提供具有時變參數的設備氣體流；測量來自該患者的複合氣體流出物中存在的該氣體的參數；以及使用所測量的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變參數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。

在另一個方面，本發明可以說成包括一種用於提供設備氣體流並確定呼出患者氣體流的參數的設備，該設備包括：流量源；感測器，用於感測複合氣體流出物；以及控制器，其中該設備被配置成用於：提供具有時變參數的設備氣體流；確定來自該患者的複合氣體流出物中存在的氣體的參數，該複合氣體流出物包括：來自設備氣體流的洩漏氣體流；以及來自患者的具有該氣體的呼出氣體流，以及使用所確定的氣體參數和該時變參數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。

視需要，該時變參數為以下各項中的一者或多者：該設備氣體流的流速；或氣體比例，其中視需要，該氣體比例為：該設備氣體流中存在的氣體的分數、該設備氣體流中存在的氣體的分壓。

視需要，該氣體比例為：氣體分數，較佳的是O₂ 分數；或氣體分壓，較佳的是O₂ 分壓。

視需要，該方法或設備包括在麻醉程序期間提供該設備氣體流。

視需要，該設備氣體流係經由非密封患者介面、較佳的是非密封插管提供的。

視需要，該設備氣體流係高流量氣體流。

視需要，該方法或設備進一步包括對該設備氣體流進行加濕。

視需要，使用所測量的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數包括僅測量一種氣體和僅測量該時變參數，該時變參數係流速。

在另一個方面，本發明可以說成包括一種確定呼出氣體流中存在的氣體的參數之方法，該方法包括：向患者提供具有時變流速的設備氣體流；確定來自該患者的複合氣體流出物中存在的該氣體的參數，該患者複合氣體流出物包括：來自設備氣體流的洩漏氣體流；以及來自患者的具有該氣體的呼出氣體流，以及使用所確定的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變流速來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。

視需要，具有該時變流速的該設備氣體流至少包括在第一時間的第一流速和在第二時間的第二流速，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變流速來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數包括：使用在該第一流速下確定的和在該第二流速下確定的所確定的該複合流出物中存在的該氣體的參數。

視需要，該參數包括該呼出氣體流中的該氣體成分的分數。

視需要，該氣體為：CO₂ 、O₂ 、氮氣、氦氣和/或諸如七氟醚等麻醉劑，和/或該感測器被配置成用於感測該複合氣體流出物中的以下各項中的一者或多者：CO₂ 、O₂ 、氮氣、氦氣、和/或諸如七氟醚等麻醉劑。

視需要，該複合氣體流出物中存在的該氣體的該參數係在該患者呼吸的吸氣和/或呼氣階段期間確定的。

視需要，呼出氣體流中存在的氣體的該參數係氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變流速來確定呼出氣體流中存在的該氣體的該分數（F_E ）包括使用：

其中 F_m (t)係在時間t在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數 F_m (t)係在時間t在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數 Q_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流速） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數（例如，這係所測量的該複合氣體流出物的CO₂ 、O₂ 、氮氣、氦氣和/或諸如七氟醚等麻醉劑的分數參數） Q_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流流速） F_o (t)係在時間t和t + Δt來自該呼吸設備的該設備氣體流11’中的該氣體成分的體積分數。 F_o (t+Δt)係在時間t + Δt來自該呼吸設備的該設備氣體流11’中的該氣體成分的體積分數。Q_o 係該設備氣體流的流速F_o 係該設備氣體流中的該氣體成分的該分數F_E 係該呼出患者氣體流中的該氣體成分的該分數

視需要，呼出氣體流中存在的氣體的該參數係氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變流速來確定呼出氣體流中存在的該氣體的該分數（F_E ）包括根據以下各項來確定該氣體分數

：

、

其中 F_m (t)係在時間t在來自該患者的該患者複合氣體流出物15’中測量的該氣體成分的體積分數（這係所測量的該複合氣體流出物15’的CO₂ /O₂ 的分數參數，較佳的是藉由該感測器14來測量）。 F_m (t)較佳的是在該患者的嘴巴張開時在該患者的嘴巴處和/或在該患者的嘴巴閉合的情況下在該鼻子處測量的。 Q_o (t)係在時間t從該呼吸設備提供給該患者的該設備氣體流11’的流速（設備氣體流速）。 F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該患者複合氣體流出物15’中測量的該氣體成分的體積分數（這係所測量的該複合氣體流出物的CO₂ /O₂ 的分數參數，較佳的是藉由該感測器14來測量）。F_m (t+Δt) 較佳的是在該患者的嘴巴處測量的。 Q_o (t+Δt)係在時間t + Δt從該呼吸設備提供給該患者的設備氣體流11’的流速（設備氣體流速）。

視需要，該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數係氣體分數，並且該氣體較佳的是CO₂ ，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變流速來確定該呼出氣體流中的該氣體分數（F_E ）包括使用：

其中 F_E (t)係該呼出患者氣體流中的該CO₂ 和/或O₂ 的濃度（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 Q_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流流速） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 Q_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流流速）Q_o 係該設備氣體流的流速F_E 係該呼出氣體流中的該氣體的該分數

視需要，來自該患者的該複合氣體流出物中存在的該氣體的該參數係在該患者的嘴巴和/或鼻子處或附近測量的。

視需要，該第一流速和該第二流速係不同的流速。

視需要，該第一流速和該第二流速係高流速。

視需要，該第一流速和該第二流速大於或等於約0升/分鐘，並且較佳的是為約或大於約20升/分鐘，並且更較佳的是在約20升/分鐘至約90升/分鐘之間。

視需要，該時變流速係振盪值，其中變化的流速大於或等於約0升/分鐘，並且較佳的是為約或大於約20升/分鐘，並且更較佳的是在約20升/分鐘至約90升/分鐘之間。

視需要，該方法包括在麻醉程序期間提供該設備氣體流。

視需要，該設備氣體流係高流量氣體流。

視需要，該方法進一步包括對該設備氣體流進行加濕。

視需要，使用所測量的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的參數包括僅測量一種氣體和僅測量該時變參數，該時變參數係流速。

在另一個方面，本發明可以說成包括一種確定呼出氣體流中存在的氣體的參數之方法，該方法包括：向患者提供具有時變氣體比例（例如氣體分數）的設備氣體流；確定來自該患者的複合氣體流出物中存在的該氣體的參數，該患者複合氣體流出物包括：來自設備氣體流的洩漏氣體流；以及來自患者的具有該氣體的呼出氣體流，以及使用所確定的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變氣體比例（例如氣體分數）來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。

視需要，具有該時變氣體分數的該設備氣體流至少包括在第一時間的第一氣體分數和在第二時間的第二氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變氣體分數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數包括：使用在該第一氣體分數下確定的和在該第二氣體分數下確定的所確定的該複合流出物中存在的該氣體的參數。

視需要，該參數包括該呼出氣體流中的該氣體成分的分數。

視需要，該氣體為：CO₂ 、O₂ 、氮氣、和/或氦氣、諸如七氟醚等麻醉劑。

視需要，呼出氣體流中存在的氣體的該參數係氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變氣體分數

來確定呼出氣體流中存在的該氣體的該分數（F_E ）包括根據以下各項來確定該氣體分數：

F_E (t)係在時間t該呼出患者氣體流中的該CO₂ 和/或O₂ 的氣體分數（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 F_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 F_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數）Q_o 係該設備氣體流的流速F_E 係該呼出氣體流中的該氣體的該分數

視需要，該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數係氣體分數，並且該氣體較佳的是CO₂ 、O₂ 、氮氣、氦氣和/或諸如七氟醚等麻醉劑，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變氣體分數來確定該呼出氣體流中的該氣體分數包括使用：

其中 F_E (t)係該呼出患者氣體流中的該CO₂ 和/或O₂ 的濃度（呼氣氣體的體積分數） Fm(t)係在時間t在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 和/或O₂ 或其他氣體的分數 F_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 和/或O₂ 或其他氣體的分數 F_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數）Q_o 係該設備氣體流的流速F_E 係該呼出氣體流中的該氣體的該分數

視需要，該第一氣體分數和該第二氣體分數係不同的氣體分數。

視需要，該氣體係O₂ ，並且該方法進一步包括使用所確定的O₂ 比例並根據以下各項來確定該呼出氣體流中存在的該CO₂ 比例： F_mCO2 、k 、Q_o 、Q_E 其中 F_mCO2 係來自該患者的該患者複合氣體流出物中的CO₂ 的該分數k 係通過該患者的嘴巴排出的該設備氣體流的該比例（並且（1-k）係通過該鼻子的該比例）Q_o 係該設備氣體流的流速。Q_E 係該患者呼出氣體流的流速。

視需要，該氣體係O₂ ，並且該方法進一步包括使用所確定的O₂ 比例和下式來確定該呼出氣體流中存在的該CO₂ 比例：

其中 F_mCO2 係來自該患者的該患者複合氣體流出物中的CO₂ 的該分數。k 係通過該患者的嘴巴排出的該設備氣體流的該比例（並且（1-k）係通過該鼻子的該比例）Q_o 係該設備氣體流的流速。Q_E 係該患者呼出氣體流的流速。

視需要，該氣體係O₂ ，並且該方法進一步包括使用所確定的O₂ 比例並根據以下各項來確定該呼出氣體流中存在的該CO₂ 比例： F_mCO2 、F_mO2 、F_EO2 、F_oO2 其中 F_mCO2 係在來自該患者的該患者複合氣體流出物中測量的CO₂ 的該分數 F_mO2 係在來自該患者的該患者複合氣體流出物中測量的O₂ 的分數 F_EO2 係該呼出患者氣體流中的O2的該分數 F_oO2 係從該呼吸設備提供給該患者的該設備氣體流中的O2的該分數。

其中在時間t， F_mCO2 係在來自該患者的該患者複合氣體流出物中測量的CO₂ 的該分數 F_mO2 係在來自該患者的該患者複合氣體流出物中測量的O₂ 的分數 F_EO2 係該呼出患者氣體流中的O2的該分數 F_oO2 係從該呼吸設備提供給該患者的該設備氣體流中的O2的該分數。

在另一個方面，本發明可以說成包括一種用於提供設備氣體流並確定呼出患者氣體流中存在的氣體的參數的設備，該設備包括：流量源；感測器，用於感測複合氣體流出物；以及控制器，其中該設備被配置成用於：提供具有時變流速的設備氣體流；確定來自該患者的複合氣體流出物中存在的氣體的參數，該複合氣體流出物包括：來自設備氣體流的洩漏氣體流；以及來自患者的具有該氣體的呼出氣體流，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變流速來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。

視需要，該設備進一步包括用於對該設備氣體流進行加濕的加濕器。

視需要，該設備進一步包括用於向患者提供該設備氣體流的非密封患者介面，並且較佳的是非密封鼻插管。

視需要，該設備氣體流係高流量氣體流。

視需要，該參數包括該呼出氣體流中的該氣體成分的分數。

視需要，呼出氣體流中存在的氣體的該參數係氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變流速來確定呼出氣體流中存在的該氣體的該分數（F_E ）包括根據以下各項來確定該氣體分數：

、

其中 F_E (t)係該呼出患者氣體流中的該氣體成分的濃度（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數 Q_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流速） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數（這係所測量的該複合氣體流出物的CO₂ /O₂ 的分數參數） Q_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流流速）

視需要，該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數係氣體分數，並且該氣體較佳的是CO₂ ，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數（F_E ）和該時變流速來確定該呼出氣體流中的該氣體分數包括使用：

其中 F_E (t)係該呼出患者氣體流中的該CO₂ 或O₂ 或其他氣體的分數（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 Q_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流流速） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 Q_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流流速）Q_o 係該設備氣體流的流速F_E 係該呼出氣體流中的該氣體的該分數

視需要，該感測器被定位成在該患者的嘴巴和/或鼻子處或附近測量來自該患者的該複合氣體流出物中存在的該氣體的該參數。

在另一個方面，本發明可以說成包括一種用於提供設備氣體流並確定呼出患者氣體流中存在的氣體的參數的設備，該設備包括：流量源；感測器，用於感測複合氣體流出物；以及控制器，其中該設備被配置成用於：提供具有時變氣體比例（例如氣體分數）的設備氣體流；確定來自該患者的複合氣體流出物中存在的氣體的參數，該複合氣體流出物包括：來自設備氣體流的洩漏氣體流；以及來自患者的具有該氣體的呼出氣體流，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變氣體比例（例如氣體分數）來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。

視需要，該參數包括該呼出氣體流中的該氣體成分的分數。

視需要，該氣體為：CO₂ 、O₂ 、氮氣、氦氣、和/或諸如七氟醚等麻醉劑。

視需要，呼出氣體流中存在的氣體的該參數係氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變氣體分數來確定呼出氣體流中存在的該氣體的該分數（F_E ）包括根據以下各項來確定該氣體分數：

其中 F_E (t)係該呼出患者氣體流中的該氣體成分的濃度（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數 F_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數（這係所測量的該複合氣體流出物的CO₂ /O₂ 的分數參數）_Fo (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數）。

視需要，該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數係氣體分數，並且該氣體較佳的是CO₂ 、O₂ 、氮氣、氦氣和/或諸如七氟醚等麻醉劑，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變氣體分數來確定該呼出氣體流中的該氣體分數（F_E ）包括使用：

其中 F_E (t)係在時間t該呼出患者氣體流中的該CO₂ 或O₂ 或其他氣體（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 F_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 F_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數）Q_o 係該設備氣體流的流速F_E 係該呼出氣體流中的該氣體的該分數

在另一個方面，本發明可以說成在於一種確定呼出氣體流中存在的O₂ 和/或CO₂ 的分數之方法，該方法包括：經由非密封鼻插管向患者提供具有時變流速的加濕的高流量設備氣體流；測量來自該患者的複合氣體流出物中存在的O₂ 和/或CO₂ 的分數；以及使用所測量的該複合氣體流出物中存在的O₂ 的分數或CO₂ 的分數和該時變流速來確定該呼出氣體流中存在的O₂ 和/或CO₂ 的該分數。

在另一個方面，本發明可以說成包括一種在其上存儲有電腦可執行指令的非暫時性電腦可讀介質，當在一個或多個處理裝置上執行時，該電腦可執行指令致使該一個或多個處理裝置執行確定呼出氣體流中存在的氣體的參數之方法，該方法包括：向患者提供具有時變參數的設備氣體流；測量來自該患者的複合氣體流出物中存在的該氣體的參數；以及使用所測量的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變參數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。

在另一個方面，本發明可以說成包括一種確定呼出患者氣體流的參數之方法，該方法包括：向患者提供具有時變參數的設備氣體流；確定來自該患者的複合氣體流出物的參數，該複合氣體流出物包括：來自該設備氣體流的洩漏氣體流；以及具有氣體成分的呼出患者氣體流，並且所確定的該複合氣體流出物的參數係該複合氣體流出物中的該氣體成分的該比例，以及使用所確定的該複合氣體流出物的參數和該時變參數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的比例。

視需要，該感測器藉由感測該患者的以下部位的氣體流來感測複合氣體流：嘴巴和鼻子；嘴巴；或鼻子。

在另一個方面，本發明可以說成包括一種確定呼出氣體流中存在的CO₂ 分數之方法，該方法包括：向患者提供高流量設備氣體流；確定患者呼出氣體流中的O₂ 的分數；以及使用所確定的O₂ 比例並根據以下各項來確定該呼出氣體流中存在的該CO₂ 比例： F_m CO₂ 、k 、Q_o 、Q_E 其中F_m CO₂ 係該設備氣體流的CO₂ 的該體積分數。k 係通過該患者的嘴巴排出的該設備氣體流的該比例（並且（1-k）係通過該鼻子的該比例）Q_o 係該設備氣體流的流速。Q_E 係該患者呼出氣體流的流速。

在另一個方面，本發明可以說成包括一種確定呼出氣體流中存在的CO₂ 分數之方法，該方法包括：向患者提供高流量設備氣體流；確定患者呼出氣體流中的O₂ 的分數；以及使用所確定的O₂ 比例以及下式來確定該呼出氣體流中存在的該CO₂ 比例：

其中F_m CO₂ 係該設備氣體流的CO₂ 的該體積分數。k 係通過該患者的嘴巴排出的該設備氣體流的該比例（並且（1-k）係通過該鼻子的該比例）Q_o 係該設備氣體流的流速。Q_E 係該患者呼出氣體流的流速。

對本文中揭露的數字範圍（例如，1至10）的提及旨在也包括提及這個範圍內的全部有理數（例如，1、1.1、2、3、3.9、4、5、6、6.5、7、8、9和10），以及這個範圍內的任何有理數範圍（例如，2至8、1.5至5.5和3.1至4.7），並且因此，特此明確地揭露本文中所明確揭露的全部範圍的全部子範圍。該等僅僅是具體意圖揭露的內容之實例，並且所枚舉的最低值與最高值之間的數值的所有可能組合都應當被認為在本申請中以類似方式明確陳述。

本說明書中使用的術語「包括（comprising）」意指「至少部分地由……組成」。當解釋本說明書中的包含術語「包括（comprising）」的每條陳述時，也可能存在除所述術語之後的那個或那些特徵以外的特徵。相關的術語諸如「包括（comprise）」和「包括（comprises）」將以相同的方式進行解釋。除非上下文清楚地另外要求，否則在整個說明書和申請專利範圍中，詞語「包括（comprise）」、「包括（comprising）」等應在包含性的意義上解釋，而不是在排他性或窮舉的意義上，也就是說，在「包含但不限於」的意義上解釋。

短語「電腦可讀介質」應當被認為包括單個介質或多個介質。多個介質的實例包括集中式或分散式數據庫和/或相關聯的緩存。該等多個介質存儲一組或多組電腦可執行指令。短語「電腦可讀介質」也應當被認為包括能夠存儲、編碼或攜帶一組指令以供計算裝置的處理器執行並且致使該處理器執行本文所描述的任何一種或多種方法的任何介質。該電腦可讀介質還能夠存儲、編碼或攜帶由該等指令集使用或與該等指令集相關聯的數據結構。短語「電腦可讀介質」包括固態記憶體、光學介質和磁性介質。

在本說明書中參考了專利說明書、其他外部檔、或其他資訊來源，這通常是為了提供用於討論本揭露的特徵的背景。除非另外明確聲明，否則對該等外部檔的參考不應當被解釋為承認該等檔、或該等資訊來源在任何轄區內係先前技術或形成了本領域公共常識的一部分。

本發明還可以廣義地說成在於本申請的說明書中單獨地或共同地提及或指示的部分、元件和特徵，以及兩個或更多個所述部件、元件或特徵的任何或所有組合。其中在上述描述中，已經參考整體或具有已知的其等效物的部件，該等整體如同單獨闡述一樣併入本文中。

對於本發明所涉及的領域的技術人員來說，本發明之在結構上的許多改變以及廣泛不同的實施方式和應用將表明它們自身而不脫離如在所附請求項中定義的本發明之範圍。本文中的揭露內容和描述完全係說明性的，並且不意圖進行任何意義上的限制。本文中提及具有本發明所涉及領域的已知等效物的特定整體時，這種已知等效物被認為也併入本文中，就如同單獨地闡述一樣。本發明在於前述內容，並且還設想了多種構造，下文僅給出該等構造的實例。

1. 概述

本發明之實施方式涉及當使用通過非密封患者介面、例如非密封鼻插管提供（較佳的是高）流量的呼吸設備時確定患者呼出的氣體流（「呼出氣體流」）中的氣體參數。（「確定氣體參數」可以指（但不限於）確定、獲取或以其他方式獲得氣體參數的或與氣體參數有關的估計值、值、指示或某些其他資訊）

所描述的實施方式提供了一種用於確定患者的呼出氣體流的參數的設備和方法，該參數與包括兩種或更多種組成氣體成分的呼出氣體流中的氣體成分的比例（例如濃度/分數或分壓）有關。在某些情況下，患者會自發呼吸（也就是說，即使係淺呼吸或呼吸困難，也會在自己的努力下呼吸）。例如，呼出氣體流可能包括O₂ 、CO₂ 、氮氣、氦氣、麻醉劑（諸如七氟醚）等，並且參數可能是患者呼出的氣體流中的CO₂ 的比例（例如濃度/分數或分壓）或O₂ 的比例（例如濃度/分數或分壓）。此處，氣體成分係CO₂ 或O₂ ，並且參數係構成呼出氣體流的氣體成分的比例。在一些實施方式中，參數可能與除CO₂ 或O₂ 之外的氣體有關。

醫療專業人員可能希望在監測患者（例如在醫療程序期間）時獲取呼出氣體流的參數的估計值。醫療程序應當從廣義上考慮，並且可以包括提供醫療程序的任何方面，包括：手術程序、手術前程序和手術後程序，在鎮靜或麻醉（鎮靜和麻醉在本文中更通常稱為「麻醉程序」）之前、期間或之後的任何時間，包括在充氧和預充氧階段或程序期間或在任何其他時間（無限制）施用鎮靜劑和/或麻醉劑。醫療程序還可以包括提供呼吸支持，諸如高流量呼吸支持。在本說明書的上下文中，醫療程序還可以包括對患者進行監測，而不管是否正在向患者提供特定程序。所描述的實施方式不僅僅局限於在醫療程序中使用。它可以用於ICU或任何其他提供呼吸支持的情況。

在本說明書中，對「呼出」的提及可以與「呼氣」互換使用

在本說明書中，在氣體的上下文中對「比例」的提及係指在包括兩種或更多種組成氣體成分的總氣體中組成氣體成分的任何相對度量。例如，比例可以涵蓋： • 體積分數， • 分數， • 體積濃度， • 濃度， • 莫耳濃度， • 分壓

所測量的比例可以是由所使用的感測器測量的參數，可以是濃度、分數、分壓或其他。所確定的比例可以是使用者期望的和/或由呼吸系統的或與呼吸系統相關聯的部件處理的參數。

在本說明書中，對「濃度」的引用也可以稱為「分數」，並且可以表示為感興趣的氣體的體積相對於所討論的氣體流（不管係呼出氣體流、設備流還是任何其他流）中整體組成氣體的體積的百分比。然而，參數可以是不同的度量，並且氣體也可以不同——該等僅僅是實例。

與所確定的氣體參數有關的氣體可以是（但不限於）氧氣（O₂ ）、二氧化碳（CO₂ ）、氮氣（N）、氦氣（He）或七氟醚。在本文中提及特定氣體的情況下，將理解的是，這僅是示例性的，並且該描述可以應用於任何氣體，而不僅僅是所提及的氣體。

在本說明書中，「高流量」意指（但不限於）流速高於平常/正常值（諸如高於健康患者的正常吸氣流速）的任何氣體流。它可以由非密封呼吸系統提供，其中由於非密封患者介面（例如，非密封叉頭），在患者氣道的入口處會發生大量洩漏。它還具有加濕功能，以提高患者的舒適度、依從性和安全性。可替代地或此外，它可以高於與上下文相關的一些其他閾值流速，例如，在以滿足吸氣需求的流速向患者提供氣體流的情況下，這個流速可以被認為係「高流量」，因為它高於原本可能提供的標稱流速。因此，「高流量」取決於上下文，並且「高流量」的構成取決於許多因素，諸如患者的健康狀況、所提供的程序/治療/支持的類型、患者的性質（大、小、成人、兒童）等。熟悉該項技術者從上下文中獲知「高流量」的構成。它的流速大小超過並高於原本可能提供的流速。

但是，但不限於，高流量的一些指示值可以如下。 • 在一些配置中，以大於或等於約5或10升/分鐘（5或10 LPM或L/min）的流速向患者遞送氣體。 • 在一些配置中，以約5或10 LPM至約150 LPM、或約15 LPM至約95 LPM、或約20 LPM至約90 LPM、或約25 LPM至約85 LPM、或約30 LPM至約80 LPM、或約35 LPM至約75 LPM、或約40 LPM至約70 LPM、或約45 LPM至約65 LPM、或約50 LPM至約60 LPM的流速向患者遞送氣體。例如，根據本文中描述的那些不同實施方式和配置，經由系統或從流量源供應或提供到介面的氣體的流速可以包括但不限於：至少約5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150 LPM或更大的流量，並且可用範圍可以被選擇為該等值中的任何值（例如，約20 LPM至約90 LPM、約40 LPM至約70 LPM、約40 LPM至約80 LPM、約50 LPM至約80 LPM、約60 LPM至約80 LPM、約70 LPM至約100 LPM、約70 LPM至約80 LPM）。

在「高流量」中，將根據例如治療的預期用途來選擇所遞送的氣體。所遞送的氣體可以包括一定百分比的氧氣。在一些配置中，所遞送的氣體中的氧氣的百分比可以為約15%至約100%、約20%至約100%、或約21%至約100%、或約30%至約100%、或約40%至約100%、或約50%至約100%、或約60%至約100%、或約70%至約100%、或約80%至約100%、或約90%至約100%、或約100%、或100%。

在一些實施方式中，所遞送的氣體可以包括一定百分比的二氧化碳。在一些配置中，所遞送的氣體中的二氧化碳的百分比可以超過0%，為約0.3%至約100%、約1%至約100%、約5%至約100%、約10%至約100%、20%至約100%、或約30%至約100%、或約40%至約100%、或約50%至約100%、或約60%至約100%、或約70%至約100%、或約80%至約100%、或約90%至約100%、或約100%、或100%。

用於早產兒/嬰兒/幼兒（體重在約1 kg至約30 kg的範圍內）的「高流量」的流速可能不同。治療流速可以設定為0.4-0.8 L/min/kg，其中最小值為約0.5 L/min並且最大值為約25 L/min。對於低於2 kg的患者，最大流量被設定為8 L/min。

振盪流量被設定為0.05-2 L/min/kg，較佳的範圍係0.1-1 L/min/kg，並且另一較佳的範圍係0.2-0.8 L/min/kg。

治療流速可以是時變的（例如，振盪的），也就是說，治療流量可以具有時變的（例如，振盪的）流速分量。這種時變的流速可以有助於治療。

注意，本文中的實施方式還具有時變的（例如，振盪）並且可以是治療流速之外的簽名流速。因此，在使用治療時變流速的情況下，來自設備的氣體流速將具有（多個）治療時變氣體流分量（部分）和（多個）簽名時變流速分量（部分）。治療時變流速與簽名時變流速具有不同的用途，並且可能具有不同的頻率和/或振幅（儘管它們可能重疊或相同）。簽名流速可以低於、等於或高於治療流速。簽名流速頻率可以低於、等於或高於治療流速頻率（當時變時）。在一些實施方式中，簽名流速具有比治療流速更高的頻率。治療時變流速將提供呼吸支持、氣道清除、充氧等，而簽名時變流速將有助於確定氣體參數。簽名時變流速將在稍後更詳細地描述。在整個說明書中，除非另有說明，否則重點將放在簽名時變流速上，但這並不排除由於治療原因也可能存在治療時變流速。

作為實例，簽名流速可以在第一流速與第二流速之間步進，該第一流速和第二流速中的一者或兩者可以落在約0 LPM至70 LPM的範圍內。最大的簽名流速可以是治療流速。簽名流速可以與治療流速結合（例如相加），或者它可以形成治療流速的一部分或全部，也就是說，治療流速本身可以是簽名流速。在一些實施方式中，簽名流速可以以百分比形式與治療流速相關。例如，簽名時變流速（成人）在以下範圍內： • 治療流速的約0%至約200%， • 治療流速的約0%至100%， • 治療流速的約100%至200%，或 • 治療流速的約50%至150%，和/或在以下範圍內 • 約0-140 LPM， • 約0-70 LPM， • 約70-140 LPM， • 約40-100 LPM，或 • 約20-60 LPM

該等不是限制性的流速，並且還應當注意的是，簽名流速可以為負，但是當與治療流速結合時，產生的總流速為正。

高流量已經被發現有效滿足或超過患者的正常實際吸氣流量，以增加對患者的充氧和/或減少呼吸功。此外，高流量可以在鼻咽中產生沖洗效果，使得上氣道的解剖學無效腔被進入的高氣體流量沖洗。這產生了可用於每一次呼吸的新鮮氣體儲備，同時最小化對二氧化碳、氮氣等的再呼吸。

以舉例的方式，參考例如圖1A和圖1B描述高流量呼吸設備10。總體上而言，該設備包括主殼體10，該主殼體容納呈電機/葉輪佈置形式的流量發生器50、視需要的加濕器52、控制器19、以及使用者I/O介面（包括例如，顯示器和（多個）輸入裝置，諸如（多個）按鈕、觸控式螢幕等）。控制器19被配置或程式設計成用於控制設備的部件，包括：操作流量發生器以產生一定流量的氣體（氣體流）以用於遞送給患者；操作加濕器（如果存在的話）以對所生成的氣體流進行加濕和/或加熱；從使用者介面處接收用於對設備進行重新配置和/或使用者定義的操作的使用者輸入；以及向使用者輸出資訊（例如，在顯示器上）。使用者可以是患者、保健專業人員、或對使用該設備感興趣的任何其他人。患者呼吸導管被聯接到流量治療設備的殼體中的氣體流輸出端上，並且被聯接到具有歧管和鼻叉頭的患者介面51（諸如鼻插管）上。患者呼吸導管可以具有加熱絲5，以對穿過到達患者的氣體流進行加熱。

高流量可以用作藉由遞送氧氣和/或其他氣體以及藉由從患者的氣道中清除CO₂ 來促進氣體交換和/或進行呼吸支持的手段。高流量在醫療程序之前、期間或之後可以特別有用。

高氣體流量的進一步優點可以包括高氣體流量增加患者的氣道中的壓力，由此提供打開氣道、氣管、肺/肺泡和細支氣管的壓力支持。該等結構的打開增強了充氧，並且在某種程度上幫助清除CO₂ 。

增加的壓力在插管期間還可以防止諸如喉等結構擋住對聲帶的觀察。當加濕時，高氣體流量還可以防止氣道乾燥，從而減輕黏膜纖毛損傷並且降低喉痙攣的風險和與氣道乾燥相關聯的風險，諸如鼻出血、誤吸（由鼻出血引起）、以及氣道阻塞、腫脹和出血。高氣體流量的另一優點在於該流量可以清除氣道中的在外科手術期間產生的煙。例如，煙可能是由雷射器和/或燒灼裝置產生。

參考圖1A，本實施方式可以在以下任何合適的情況下使用：在該等情況中從呼吸設備10向患者提供氣體流以提供治療（諸如，用於但不限於高流量治療的高氣體流量）。設備10提供設備氣體流11。這種設備氣體流11具有一定的流速。該流速可以是恒定的流速（其不會隨時間而變化），也可以是時變的，這取決於治療的要求。在該等情況下，患者將呼吸至少一些設備氣體流11並將呼出氣體流13，並且呼出氣體流13將具有組成氣體成分，諸如CO₂ 、O₂ 、氮氣、氦氣等。呼出氣體流13還可以包括麻醉劑，諸如七氟醚。

對於醫療專業人員而言，在監測患者時確定呼出患者氣體流13（例如，藉由感測器14等進行測量）將是有用的。具體地，對於醫療專業人員而言，確定患者呼出氣體流13的組成氣體成分的參數（諸如CO₂ 或O₂ 的比例（例如分數））將是有用的。這有助於評估患者對治療的反應、他們的總體健康狀況和/或在患者正在接受醫療程序的情況下何時可以開始醫療程序的下一階段。例如，當正在給患者預充氧時，呼出氣體流13中的O₂ 分數的度量有助於確定是否已經實現預充氧。作為另一個實例，測量CO₂ 分數有助於確定患者是否正在呼吸。然而，當向患者提供設備氣體流11時，可能很難確定呼出氣體流13的氣體成分的參數（不管係O₂ 分數、CO₂ 分數還是其他氣體參數），因為來自呼吸設備10的設備氣體流11的洩漏（「洩漏氣體流」）12與呼出氣體流13相加以產生由例如感測器14測量的來自患者的總氣體流出物（「複合氣體流出物」）15。

「洩漏氣體流」12包括來自設備氣體流11的過量氣體流，該過量氣體流未被患者吸入和/或尚未進入患者的下氣道並且經由嘴巴和/或鼻子逸出到周圍環境。

「複合氣體流出物」係洩漏氣體流12與呼出氣體流13的組合。因此，實際上測量的不是呼出氣體流13，而是包括洩漏流12與患者的呼出氣體流的組合的複合氣體流出物15。洩漏氣體流12可以稀釋（例如，在測量CO₂ 分數的情況下）或增加（例如，在測量O₂ 分數的情況下）或更一般地「改變」由感測器14測量的呼出氣體流13的氣體成分，從而給出關於所獲得氣體成分的參數的誤導性資訊。在高流速下，例如在提供高流量治療時，這個問題會加劇。因此，感測器實際上不是在測量呼出氣體流13，而是在測量複合氣體流出物15的氣體成分，該複合氣體流出物包括呼出氣體流13以及可能地設備氣體流11的至少一部分（也就是說，洩漏氣體流12）。實際上測量的不是呼出氣體流13，而是測量了複合氣體流出物，因此呼出氣體流的表觀讀數不準確。注意，複合氣體流出物15也可以包括其他氣體，例如周圍空氣中存在的那些氣體。

呼出氣體流13、洩漏氣體流12和所產生的複合氣體流出物15可以從嘴巴、鼻子或嘴巴和/或鼻子排出。存在以下幾種情景：1) 患者的嘴巴係張開的並且呼出氣體流、洩漏氣體流以及因此所產生的複合氣體流出物主要（可以包括全部）從患者的嘴巴排出。2) 患者的嘴巴係張開的並且呼出氣體流、洩漏氣體流以及因此所產生的複合氣體流出物從患者的嘴巴和鼻子兩者排出。3) 患者的嘴巴係閉合的並且呼出氣體流、洩漏氣體流以及因此所產生的複合氣體流出物從患者的鼻子排出。在測量複合氣體流出物15時，這可以用合適的感測器來完成，該感測器被放置成測量從嘴巴排出的流、從鼻子排出的流或從鼻子和嘴巴排出的流。在感測器僅測量從嘴巴排出的流或僅測量從鼻子排出的流的情況下，感測器可能無法測量全部複合氣體流出物，因為也可能存在另一個孔口（例如，鼻子或嘴中的另一個，這取決於感測器未測量的那個）。在這種情況下，感測器測量值仍然是合適的和/或獲得足夠的複合氣體流出物的度量，以用於確定呼出氣體流的氣體參數。

作為實例，圖2示出了患者呼出的CO₂ 分數測量值。圖2示出了示例性的二氧化碳信號，其將真實的CO₂ 波形（實線）X與所測量的稀釋波形（虛線）X*進行了比較。可以看出，在這種設置中，可以顯示給醫療專業人員的波形的幅度和形狀都受到設備氣體流11稀釋的影響。雖然此資訊確實向醫療專業人員提供了正在發生氣體交換的指示，但它無法支持醫療專業人員可以從波形幅度和形狀的準確讀數中獲得的進一步見解（例如，藉由獲知患者的呼氣末CO₂ ，這係指患者在呼出呼吸結束時釋放的二氧化碳水平）。在麻醉程序（諸如程序性鎮靜）期間，在患者可能呼吸較淺的情況下，獲知此資訊可能是有用的。實際測量的波形（其實際上係複合氣體流出物15的度量）以虛線X*示出。然而，這係誤導性的波形，因為如實線X所示，呼出氣體流13的實際/真實CO₂ 比例（在這種情況下為分數）較高。所測量的波形較低，因為它實際上測量的是加在一起以形成複合氣體流出物15的洩漏氣體流12和呼出氣體流13的組合中的CO₂ 分數。呼出氣體流中的CO₂ 分數實際上要高得多，但是由於洩漏氣體流中的氣體（其CO₂ 分數較低）的貢獻，所測量的複合氣體流出物中的CO₂ 分數被稀釋。在一些情況下，稀釋度可能相當高，以致於有時可能根本難以檢測到CO₂ 信號。例如，當患者呼吸較淺並且向患者提供高流速時。注意，X*係準確的測量值，但不是呼出氣體流13'的CO₂ 分數X的真實反映——而是對複合氣體流出物15'中的CO₂ 分數X*的度量。

在測量呼出氣體流13中的O₂ 分數時，可以設想類似的情況。在患者呼氣的O₂ 分數小於呼吸設備提供的O₂ 分數的情況下，洩漏氣體流12將增加複合氣體流出物15的O₂ 分數，從而對呼出氣體流13中的實際O₂ 分數給出誤導性表示。

本發明之實施方式涉及一種向患者提供（較佳的是高）流氣體的非密封呼吸設備。該非密封設備意指氣體流中的一些未被患者吸入，而是「洩漏」（洩漏流12）到周圍環境。實施方式提供了一種藉由以下方式確定期望氣體成分的實際呼出氣體流13參數的設備和方法：測量在患者處或附近（「近端」）的複合氣體流出物15中的氣體成分的參數，並且考慮洩漏氣體流12在參數的度量中的影響，並相應地調整度量（或以其他方式使用度量和其他資訊）以確定來自患者的實際呼出氣體流13中的期望氣體成分的參數。可以用簽名改變設備氣體流，以説明確定參數。注意，複合氣體流出物15也可以包括其他氣體（除CO₂ 和O₂ 之外），例如周圍空氣中存在的那些氣體。所描述的本發明之實施方式在此類附加氣體的存在下工作。

呼吸設備可以包括能夠向患者提供設備氣體流的流量源。該設備提供時變的設備氣體流，使得設備氣體流的時變參數隨時間而變化。這提供了可以用於幫助確定實際呼出氣體流13的氣體參數的簽名。作為可能的實例，設備氣體流的時變參數可以是流速、或氣體比例（諸如氣體分數（例如O₂ 分數）和/或氣體分壓（例如O₂ 分壓））。

在實施方式中，流量源提供了具有時變流速的時變設備氣體流。在另一個實施方式中，流量源提供了具有時變氣體比例（諸如氣體分數或氣體分壓）的時變設備氣體流。流量源可以能夠以兩種或更多種流速、或兩種或更多種氣體比例向患者提供氣體流。流量源可以改變提供給患者的流速（例如使之振盪，儘管不一定以固定的頻率），例如在兩種或更多種流速之間或在兩種或更多種氣體比例之間。在兩種或更多種氣體比例之間變化的情況下，較佳的是，流速不隨簽名流速而變化——僅提供治療成分而不施加任何非治療性流速變化。

呼吸設備可以包括：一個或多個感測器，用於在兩種或更多種流速和/或兩種或更多種氣體比例下測量期望的氣體參數；以及控制器，用於確定呼出患者氣體流13的參數。在將目標氣體遞送到患者的情況下，例如O₂ ，呼吸設備可以包括輸入端，以控制遞送氣體流中的目標氣體的濃度/分數或分壓。輸入端可以是手動的（例如流量計刻度盤）或電子的。本文中對被配置成用於執行功能的控制器的提及也可以意指被配置成用於執行這種功能的一個或多個控制器，並且不應當將對控制器的提及視為對所使用的物理設備的限制。可以提供一種存儲用於在控制器上執行該方法的程式的非暫時性電腦可讀介質。

在一個實施方式中，以第一氣體流速和第二氣體流速向患者提供氣體流，或者提供時變的（例如，振盪的）流速（連續地或離散地變化以產生多種氣體流速）（其至少具有第一氣體流速和第二氣體流速）。這係簽名時變氣體流速。如上文指出的，時變氣體流也可以具有治療時變氣體流速部分（以及簽名時變氣體流速部分）。出於解釋的目的，這裡僅參考簽名時變流速部分來描述實施方式，但是這並不排除流速也具有治療時變部分（或者治療部分也形成簽名時變部分的雙重目的）的可能性。然後在第一流速時和第二流速時（或在變化的情況下，在多個氣體流的第一氣體流速和第二氣體流速時），在患者處測量（目標氣體的）氣體參數（也就是說，複合氣體流出物15的氣體參數）。使用第一氣體流速和第二氣體流速以及每次測量的氣體參數來確定呼氣氣體參數（也就是說，呼出氣體流13的氣體參數），例如使用方程式4。然後可以在一段時間內重複此過程，並且可以推斷出所確定的呼氣氣體參數並將其作為信號呈現。應當注意的是，在實施方式中，不是控制器直接從感測器接收氣體參數的測量值，而是可以經由使用者介面上的輸入端從使用者間接地接收氣體參數的測量值。

可替代地，在另一個實施方式中，以第一氣體比例和第二氣體比例（例如，設備氣體流11中的氧氣的分數可以變化）或變化的（例如，振盪的）氣體比例（連續地或離散地變化以產生多種氣體比例）向患者提供氣體流。然後在第一氣體分數時和第二氣體分數時（或在變化的情況下，在多種氣體比例中的第一氣體比例和第二氣體比例時），在患者處測量（目標氣體的）氣體參數。提供第一氣體分數和第二氣體分數或變化的（例如，振盪的）分數（其至少具有第一氣體分數和第二氣體分數）。然後，在第一分數和第二分數下測量氣體參數，並且使用每次測量的氣體參數來確定呼氣氣體參數，例如使用方程式4。然後可以在一段時間內重複此過程，並且可以推斷出所確定的呼氣氣體參數並將其作為信號呈現。這種方法特別適用於通常向患者施用的氣體（例如氧氣）。應當注意的是，在實施方式中，不是控制器直接從感測器接收氣體參數的測量值，而是可以經由使用者介面上的輸入端從使用者間接地接收氣體參數的測量值。

可替代地，在另一個實施方式中，以第一氣體比例和第二氣體比例向患者提供氣體流（例如，設備氣體流11中的氧氣的分壓可以變化）。然後在第一氣體分壓時和第二氣體分壓時，在患者處測量氣體參數。提供第一氣體分壓和第二氣體分壓或變化的（例如，振盪的）分壓（其至少具有第一氣體分壓和第二氣體分壓）。然後在第一分壓和第二分壓下測量（目標氣體的）氣體參數，並且使用每次測量的氣體參數來確定呼氣氣體參數，例如使用方程式4。然後可以在一段時間內重複此過程，並且可以推斷出所確定的呼氣氣體參數並將其作為信號呈現。這種方法特別適用於通常向患者施用的氣體（例如氧氣）。應當注意的是，在實施方式中，不是控制器直接從感測器接收氣體參數的測量值，而是可以經由使用者介面上的輸入端從使用者間接地接收氣體參數的測量值。

注意，「在……時」不一定係暫時準確的，並且可以表示「大約在……時」，其中任何小的時間差都不會改變測量的效果。另外，應當注意的是，當設備改變氣體流的流速或氣體比例（例如，氣體分數或氣體分壓）時，在呼吸設備10處的流速/氣體比例的變化與由於氣體流必須行進一定的距離（穿過設備、導管和患者介面）而到達患者的新流速/氣體比例之間可能存在延遲。同樣，在使用採樣管線來測量患者處的（目標氣體的）氣體參數的情況下，由於樣品進入採樣管線所花費的時間而可能存在延遲。因此，當提及「在第一流速和第二流速時」、「在第一氣體分數和第二氣體分數時」、「在第一分壓或第二分壓時」或類似術語時，這係指以氣體流在第一流速和第二流速下到達患者（在適當的情況下，包括採樣管線）的時間。如果穿過氣體流路的流速/氣體比例變化的延遲不明顯，則在患者處測量的氣體參數與在流速/氣體比例改變的同時測量的氣體參數差不多。然而，如果穿過氣體路徑傳播的流速/氣體比例變化存在延遲，則為了考慮新的流速/氣體比例到達患者將花費的時間，可以在呼吸設備10促使流速/氣體比例變化之後的某個時間（即，在延遲之後），在患者處進行測量。這種延遲可以以任何合適的方式來確定和/或實施，諸如藉由實驗、建模、測量、計算等。在本文中對「在……時」的提及應當在概念上被理解為包含流速/氣體比例變化到達患者的時間和/或由於流速/氣體比例變化到達患者的延遲而導致的設備處的流速/氣體比例變化之後的任何時間。此注釋適用於本文中的任何實施方式。

在目標氣體係CO₂ 的情況下，當為患者提供高流量氣體時，本發明可以用於監測呼氣的CO₂ 和/或確定呼氣末CO₂ 。當前，所顯示的跡線中的CO₂ 示出了稀釋的測量值。在目標氣體係O₂ 的情況下，本發明之實施方式可以監測呼氣的O₂ 和/或確定呼氣的O₂ 的分數（F_E O₂ ）。例如，在全身麻醉程序的預充氧階段（其中在麻醉性呼吸暫停（即，由麻醉藥引起的呼吸暫停）之前或在手術前的鎮靜期間，對患者進行預充氧以增加他們的O₂ 水平）期間，在施用鎮靜劑之前的預充氧階段期間以及在鎮靜階段（其中對患者進行鎮靜並且患者可能呼吸較淺）期間，測量O₂ 係有用的。在預充氧階段期間，患者吸收來自設備氣體流11的O₂ ，使得呼出氣體中的F_E O₂ 從預充氧階段開始到預充氧階段結束將升高。F_E O₂ 可以為醫療專業人員提供患者血液中O₂ 水平的有用資訊，尤其是在不可能和/或無法獲得患者的動脈血氣測量值的情況下。在預充氧階段期間，患者的O₂ 水平較佳的是將升高。

所描述的實施方式可以應用於在患者正在接受呼吸支持的同時知道任何呼氣末或呼出氣體分數可能有用的任何其他情況。本發明可以用於麻醉程序（即手術室）、ICU、病房、急診室等。2. 一般性實施方式 - 變化的設備氣體流流速

參考圖3A的圖解和曲線圖以及圖5中的流程圖來描述實施方式。總體上而言，確定氣體參數係藉由以下方式實現的：以已知的方式改變設備氣體流11’的流速（隨時間），並且使用這種時變流速的知識以及從複合氣體流出物15’獲得的資訊來確定實際呼出氣體流13’中的期望氣體成分的參數。出於解釋的目的，附圖標記11’用於變化的設備氣體流，以區別於先前使用的用於未改變的設備氣體流的附圖標記11。同樣地，在設備氣體流正在改變的情況下，使用洩漏氣體流12'、呼出氣體流13'和複合流出物15'的附圖標記，而不是在設備氣體流未改變的情況下用於相同參數的11、12、13、15。

如圖3A所示，時變設備氣體流11'由呼吸設備10提供給患者。現在，具有時變流速的這種設備氣體流至少包括兩個流速分量。第一係根據治療需要的治療流速分量31。第二係簽名（時變）流速分量32，該簽名流速分量隨時間而變化並且將治療流速修改/調製成超過並高於治療需要的流速（從而包括治療可能需要的任何時變流），但其方式不影響由設備氣體流提供的治療效果。兩個分量31、32加在一起以提供整體時變設備氣體流11'。在一種替代方案中，設備氣體流可以被配置成使得有時變化的流速變為零。經修改的時變氣體流可以一直提供，或者視需要僅在患者呼氣期間提供，以減少對簽名可能對呼吸支持造成的任何影響。可以在控制器或任何其他合適的設備中實施任何控制。注意，這係對時變流速的分量的解釋，但不一定係對如何實現時變流速的解釋。時變流速可以藉由多種方式實現，諸如在申請人的出版物WO 2015033288或US 2016/0193438、WO 2016157106或US 2018/0104426、WO 2017187390或US 16/096660中所描述的，該文獻藉由引用整體併入本文。

如上所述，治療流速可以是恒定的流速，但其本身也可以具有時變流速分量（也就是說，除簽名流之外，還具有一個或多個時變流速分量的變化氣體流速）。例如，如圖3B所示，治療流速31'本身包括多個分量，包括恒定（例如偏置/基礎）分量31A'和時變分量31B'，它們加在一起就是時變分量（在下文中，在上下文允許的情況下，對變化流速的任何提及均指時變，即使未說明也是如此）。然後，可以將這種治療流速添加到簽名流速（也就是說，藉由簽名流速32對時變治療流速31'進行修改/調製）以產生設備氣體流。

圖3C係具有時變流速分量（這次係方波）的治療流速31''的又一個實例。還示出了導致時變設備氣體流11*的方波簽名流速32''。

例如，簽名流速可以簡單地具有隨時間從第一流速變化到第二氣體流速的流速，但是可替代地，它可以具有任何種類的隨時間變化的流速，諸如振盪流速或任何其他時變流速，不管係週期性的（規則的或不規則的）、非週期性的、隨機的、非重複的等。不一定要有規則的週期性變化（例如，不需要固定頻率的振盪——實際上它可以是變化的頻率）。同樣，振幅也不一定係固定的。例如，簽名流速可以是如圖3A所示的方波形式。簽名流速還可以是階躍函數，鋸齒波，正弦波，或更複雜的隨機、重複或非重複函數，或者在至少兩個不同流速之間隨時間變化的任何其他選擇。或者它可以是一個或多個波的組合，諸如具有不同幅度和頻率的正弦波。

簽名流速分量添加到（修改/調製）治療流速分量以提供變化的設備氣體流速11'。因此，變化的流速意指隨時間至少改變一次的任何流速。設備氣體流11'的流速將變化並且包括治療流速（其可以是恒定的，或者其本身可以是變化的，並且因此其本身包括各種流速分量）和簽名流速，該簽名流速提供附加的分量以改變治療氣體流速的治療流速。較佳的是，簽名流速的頻率（在重複的情況下）或其發生變化的時間段（如果不重複的話）高於患者的呼吸的頻率和/或高於任何治療流速分量變化的頻率。儘管這同樣不是必需的，但這係對時變簽名流速分量中的各分量的解釋，但不一定係對如何實現時變流速分量的解釋。可以實施任何合適的用於改變氣體源以獲得具有以上特性的時變流速的設備。例如，時變流速可以藉由多種方式實現，諸如在申請人的出版物WO 2015033288或US 2016/0193438（例如圖56至57）、WO 2016157106或US 2018/0104426、WO 2017187390或US 16/096660中所描述的，該文獻全部藉由引用整體併入本文。特定的非限制性實例可以是可控閥和/或速度可控的電機/葉輪佈置。

作為實例，圖3A示出了設備氣體流11’的變化流速，該流速包括出於治療目的而生成的氣體流速31和時變（簽名）分量32。時變簽名分量係方波函數，它提供規則重複的週期性變化的流速。當洩漏氣體流速12’添加到患者的呼出氣體流13’時，這產生了具有簽名流速32作為其分量的複合氣體流出物（總流量）15’，參見例如圖3A，項目32。當測量複合氣體流出物中的氣體參數時（參見圖3A底部的測量CO₂ 分數的實例），設備氣體流11’的時變流速32會影響複合氣體流出物15’中的氣體參數，並且在氣體參數的測量值中變得明顯。

設備氣體流11’的流速與氣體流出物參數中的複合氣體流出物15’的氣體成分參數隨時間的測量值的組合可以用於： a) 確定設備氣體流對呼出設備氣體流13’的參數造成的影響，和/或 b) 確定實際呼出患者氣體流13’的氣體參數。

a) 和/或b) 的這種確定係藉由任何合適的方式來實現的，諸如：對複合氣體流出物15’進行過濾、內插或外推以獲得呼出流的氣體流參數，對來自複合氣體流出物15’的氣體流參數進行建模，從複合氣體流出物計算或以其他方式確定氣體流參數。提供簽名流速32以改變設備氣體流流速11’改變了複合氣體流出物15’中的氣體分數（或正在測量的其他參數），並允許以合適的方式、直接或間接地從底層的呼氣氣體信號（呼出氣體流13）中消除對氣體分數變化的影響。氣體分數的變化可以是氣體的稀釋或氣體分數的增加。作為一個實例，可以使用內插法來恢復呼氣氣體的波形和值。作為另一個實例，可以使用在兩個時間點的患者氣體流流速的度量和在相同的兩個時間點的複合氣體流出物中氣體成分的參數來確定呼出流中的氣體成分的參數。作為實例，可以藉由在兩個時間測量/獲知設備氣體流（流速）、並且在相同的時間測量/獲知複合氣體流出物中的CO₂ 比例（例如分數）來確定呼出氣體流中CO₂ 的比例（例如分數）。當設備氣體流流速隨時間而變化時，可以在其他時間重複執行此操作。其他實例也是可能的。作為另一個實例，在圖3A中，可以根據測量值推斷出實際的氣體流參數，如圖所示。在一種替代方案中，設備氣體流流速可以被配置成使得有時變化的流速變為零，這使得確定更加容易。

將參考圖4和圖5來描述如上所述之用於實現確定氣體參數的設備和方法。這種設備也可以用於本文描述的其他實施方式。

圖4示出了用於向患者提供流量治療或其他治療的呼吸設備10。該設備被配置用於遞送時變設備氣體流11’並確定呼出氣體流13’的期望氣體成分的參數。設備10可以是一體的或分基於單獨部件的佈置，在圖4中用虛線框概括地示出。在一些配置中，該設備可以是模組化部件佈置。因此，該設備可以被稱為「系統」，但是該等術語可以互換使用而沒有限制。在下文中，它將被稱為設備，但是這不應當被認為係限制性的。該設備可以用於任何合適的目的，包括在麻醉程序期間的預充氧、在麻醉程序期間、高流量治療、通氣、在治療呼吸窘迫的患者時、治療阻塞性睡眠呼吸暫停的患者或需要對患者呼吸方面進行監測的任何其他情況。

該設備包括用於提供高流量氣體31（諸如氧氣、或氧氣與一種或多種其他氣體的混合物）的流量源50。可替代地，該設備可以具有用於聯接到流量源的連接。因此，該流量源可以被認為形成設備的一部分或者與其分開，取決於上下文，或者甚至流量源的一部分形成該設備的一部分，並且流量源的部分在該設備之外。

該流量源可以是入牆式氧氣源、氧氣罐50A、其他氣體罐和/或具有吹風機/流量發生器50B的高流量治療設備。圖4示出了具有流量發生器50B的流量源50，該流量發生器具有視需要的進氣口50C以及經由截止閥和/或調節器和/或其他氣體流控制件50D連接至O₂ 源（諸如罐或O₂ 發生器）50A的視需要連接，但這只係一個選項。這裡的描述可以參考任一實施方式。流量源可以是如所描述的流量發生器、O₂ 源、空氣源之一或其組合。流量源50被示出為設備10的一部分，但是在外部氧氣罐或入牆式源的情況下，流量源可以被認為係單獨的部件，在這種情況下，該設備具有用於連接至這種流量源的連接端口。流量源提供可以經由遞送導管和患者介面51遞送給患者的（較佳的是高）流量氣體。根據最終用途，患者介面51可以是未密封的（也稱為「非密封」）介面（例如當用於高流量治療時）（諸如鼻介面（插管）），或密封的介面（例如當用於CPAP時）（諸如鼻罩、全面罩或鼻枕）。時變流速實施方式可以與非密封患者介面一起使用。時變流速的氣體流不會流到或通過患者外部的腔體，因此例如較佳的是使其穿過非密封鼻插管。外部腔體可能會引入低通濾波器，該低通濾波器可能會減弱時變流速簽名。時變分數實施方式也可以與密封的患者介面一起使用。患者介面51較佳的是非密封患者介面，其將例如有助於防止氣壓傷（例如，由於相對於大氣的壓力差而對肺或呼吸設備的其他器官造成的組織損傷）。患者介面可以是具有歧管和鼻叉頭的鼻介面（插管）、和/或面罩、和/或鼻枕罩、和/或鼻罩、和/或氣管造口術介面、或任何其他合適類型的患者介面。該流量源可以提供在例如約0.5升/分鐘與約375升/分鐘之間、或者在那個範圍內的任何範圍內、或甚至在具有更高或更低限度的範圍內的治療氣體流速。

時變設備氣體流可以具有治療時變（例如振盪）流速，並且該控制器控制氣體流調製器以提供具有以下振盪流速的治療時變設備氣體流：約375升/分鐘至約0升/分鐘、或較佳的是約240升/分鐘至約7.5升/分鐘、或更較佳的是約120升/分鐘至約15升/分鐘，和/或該振盪流速具有約0.1 Hz至約200 Hz、並且較佳的是約0.1 Hz至約6 Hz、並且更較佳的是約0.5 Hz至約4 Hz、並且更較佳的是0.6 Hz至3 Hz的一個或多個頻率。氣體流調製器可以是流量源（其中該流量源可以是流量發生器、O2源、環境空氣等，如先前所討論的）和/或閥或者用於調製或以其他方式改變氣體流氣體流的參數（例如流速、氣體比例）的其他裝置。

該振盪流速可以包括治療流速分量，其中，該治療流速為約375升/分鐘至約0升/分鐘、或約150升/分鐘至約0升/分鐘、或較佳的是為約120升/分鐘至約15升/分鐘、或更較佳的是為約90升/分鐘至約30升/分鐘。

該振盪流速可以包括治療氣體流分量，其中，治療氣體流的恒定（例如偏置/基礎）流速分量為約0.5升/分鐘至約25升/分鐘。

該振盪流速可以包括治療流速分量，其中，該治療流速為約0.2升/分鐘每患者千克數至約2.5升/分鐘每患者千克數；並且較佳的是為約0.25升/分鐘每患者千克數至約1.75升/分鐘每患者千克數；並且更較佳的是為約0.3升/分鐘每患者千克數至約1.25升/分鐘或約1.5升/分鐘每患者千克數；並且更較佳的是為約0.4升/分鐘每患者千克數至約0.8升/分鐘每患者千克數。

時變（例如振盪）氣體流的該一個或多個分量可以具有約0.3 Hz至約4 Hz的一個或多個頻率。

該振盪流速可以包括至少一個時變流速分量，其中，每個振盪流速為約0.05升/分鐘每患者千克數至2升/分鐘每患者千克數；並且較佳的是為約0.05升/分鐘每患者千克數至約0.5升/分鐘每患者千克數；並且較佳的是約0.12升/分鐘每患者千克數至約0.4升/分鐘每患者千克數；並且更較佳的是約0.12升/分鐘每患者千克數至約0.35升/分鐘每患者千克數。可替代地，該振盪流速可以包括至少一個時變流速分量，其中，每個振盪流速在0.05升/分鐘每患者千克數至2升/分鐘每患者千克數的範圍內；並且較佳的是在0.1升/分鐘每患者千克數至1升/分鐘每患者千克數的範圍內；並且更較佳的是在0.2升/分鐘每患者千克數至0.8升/分鐘每患者千克數的範圍內。

以上係治療時變流速的實例。也可以提供簽名流速，並且該簽名流速可以低於、等於或高於治療流速。簽名流速頻率可以低於、等於或高於治療流速頻率（當時變時）。在一些實施方式中，簽名流速具有比治療流速更高的頻率。

在一些實施方式中，治療流速也可以用作簽名流速。也就是說，它們執行雙重目的。

以上僅僅是實例，並且可以提供其他類型的時變流速，並且控制器控制流量調製器以提供具有時變流速的時變設備氣體流。該設備可以具有時變流速的知識，和/或可以測量所提供的時變流速，例如藉由流量感測器，例如53A、53B。

視需要，可以在流量源50與患者之間設置加濕器52以提供遞送氣體的加濕。這可以是與流量源10集成在一起以形成集成設備59（參見虛線）的加濕器，或者係單獨的但可附接到流量源10上的加濕器。可替代地，加濕器52可以是具有腔室和基座的獨立加濕器，其中該加濕器經由導管或其他合適的裝置聯接到流量源10。一個或多個感測器53A、53B、53C、53D（諸如流速、氧氣分數或其他氣體分數、全壓或分壓、濕度、溫度或其他感測器）可以放置在整個設備中和/或放置在患者16處、患者身上或附近。可替代地或此外，可以使用可以匯出此類參數的感測器。此外或可替代地，感測器53A-53D可以是用於感測患者的生理參數（諸如心率、氧飽和度（例如脈搏血氧計感測器54E）、血液中的氧分壓、呼吸速率、血液中的O₂ 和/或CO₂ 分壓）的一個或多個生理感測器。可替代地或此外，可以使用可以匯出此類參數的感測器。其他患者感測器可以包括EEG感測器、用於檢測呼吸的軀幹帶、以及任何其他合適的感測器。在一些配置中，加濕器可以是視需要的，或者由於加濕氣體幫助維持氣道條件的優點，加濕器可能是較佳的。加濕較佳的是與高流量氣體流一起使用，以提高患者的舒適度、依從性、支撐力和/或安全性。該感測器中的一個或多個可能形成設備的一部分，或者可能在設備的外部，其中該設備具有用於任何外部感測器的輸入端。

提供了用於測量患者複合氣體流出物15的（目標氣體的）氣體參數的感測器14。也就是說，根據目標氣體，例如氧氣、二氧化碳、氮氣、氦氣和/或諸如七氟醚等麻醉劑，選擇感測器以感測複合氣體流出物中的氣體。該感測器可以是主流感測器或側流感測器，並且可以放置在鼻子和/或嘴巴近端（之中、之上、近處）。其他位置也是可能的。時變流速實施方式可以與一個氣體參數感測器一起工作，例如，當測量一種氣體參數（例如，分數CO₂ 或分數O₂ ）時，它可以工作。在時變流速實施方式中，測量一個以上的氣體參數以獲得目標參數不是必需的（例如，不必測量分數CO₂ 和分數O₂ 來實施本文的實施方式）。

將感測器的輸出發送到控制器以協助控制設備，此外包括改變氣體流。可替代地或此外，輸入可以來自使用者。控制器被聯接到流量源、加濕器和感測器。它控制下文將描述的設備的該等方面和其他方面。控制器可以操作流量源以提供所遞送的氣體流。控制器還可以基於來自感測器的回饋或視需要在沒有回饋（例如，使用預設設置）的情況下來操作（多個）氣體流調製器（包括流量源）以控制流量源提供的氣體的流量、壓力、體積和/或其他參數。控制器還可以控制流量源的任何其他合適的參數以滿足充氧需求和/或CO₂ 清除。控制器19還可以基於來自感測器53A-53D、14的回饋來控制加濕器52。使用來自感測器的輸入，控制器可以確定充氧需求並向醫療專業人員（他們可以控制呼吸設備的部件以提供期望的治療，例如流速、O₂ 分數、濕度等）提供資訊和/或根據需要控制流量源、（多個）氣體流調製器和/或加濕器的參數。可替代地，實施方式可以被提供為獨立的監測設備，其獨立於向醫療專業人員提供資訊的呼吸設備、和/或與該呼吸設備的部件通信並控制該呼吸設備的部件以提供期望的治療。然後，醫療專業人員可以控制呼吸設備以提供期望的治療。因此，控制器不一定總能確定充氧需求並控制設備的參數。

控制器19還被配置成用於操作設備，使得設備氣體流具有提供治療的時變流速以及如上所述之簽名流速。該控制器可以藉由任何合適的方式來做到這一點，諸如控制流量發生器50B或任何其他合適的氣體調製器。該氣體調製器可以用於調製（也就是說，改變、修改、調整或以其他方式控制氣體流的參數）。可以在流量源（並且流量源本身可以是氣體流調製器）中、在流量源之後以及在加濕器之前、在加濕器之後和/或在設備中的任何其他合適的地方設置各個氣體流調製器以調製氣體流路。控制器還可以基於來自感測器的回饋或視需要在沒有回饋（例如，使用預設設置）的情況下來操作（多個）氣體流調製器（包括流量源）以控制流量源提供的氣體的流量、壓力、體積和/或其他參數。控制器還可以控制流量源的任何其他合適的參數以滿足充氧需求。氣體調製器可以是例如在WO 2017/187390或US 16/096660中描述的任何事物，該文獻藉由引用整體併入本文。

然後，控制器可以使用以下任何一種技術來測量複合氣體流出物並確定氣體參數。

對於以下與變化的氣體比例有關的其他實施方式，另外或可替代地，控制器19被配置成用於操作設備，使得設備氣體流具有提供治療/呼吸支持的時變氣體比例（諸如O₂ 分數或其他氣體分數和/或O₂ 分壓或其他氣體分壓），並且還具有如所描述的簽名氣體比例（諸如氣體分數和/或氣體分壓）。該控制器可以藉由任何合適的方式來做到這一點，諸如控制聯接到O₂ 源50A的比例閥或其他專利中先前描述的任何其他方式。控制器然後可以使用以下任何一種技術來測量複合氣體流出物和或確定氣體參數（例如獲得其估計值）。在一個實施方式中，有兩個比例閥異相地操作180度。當一個比例閥打開時，另一個關閉。一個控制設備氣體流中的O₂ 分數，並且另一個控制氣體流中的空氣分數，但同時保持總氣體流速恒定。在另一個替代方案中，單個比例閥與葉輪一起使用，其中比例閥控制O₂ 分數，而葉輪控制流速。在一些實施方式中，單個比例閥可以在葉輪之前或之後使用。在葉輪之前使用單個比例閥的情況下，比例閥控制連同周圍空氣一起進入葉輪入口的O₂ 分數。在一些實施方式中，一個以上的比例閥可以與葉輪一起使用，並且可以相對於葉輪定位在系統中的任何位置。控制器19可以控制（多個）比例閥以根據需要操作來實現如本文所描述的時變氣體比例。

提供了輸入/輸出介面54（諸如顯示器和/或輸入裝置）。輸入裝置用於從使用者（例如，臨床醫生或患者）接收資訊，該資訊可以用於例如確定充氧需求、麻醉劑、檢測、流速、氣體分數、分壓和/或任何其他可能由設備控制的參數。

該設備還可以操作用於確定患者的用於全身麻醉/與全身麻醉有關的劑量/充氧需求（以下稱為「氧需求」）（也就是說，在預充氧階段期間的預麻醉的氧需求和/或在麻醉期間（可能包括當患者呼吸暫停時或患者正在呼吸時）的氧需求），以及在這種程序之後，其可以包括拔管期。設備10還被配置成為了麻醉程序目的而調整並向患者提供高流量氣體，並且根據需要對遞送給患者的高流量氣體的參數（諸如壓力、流速、氣體體積、氣體組成）進行調整以滿足充氧需求。該設備還包括顯示器，該顯示器可以是I/O的一部分，用於以曲線圖、數字讀數或任何其他合適的方式顯示呼出氣體流的氣體參數的度量。

圖5示出了如上所述操作具有（多個）感測器14和控制器19的呼吸設備10之方法。可以執行以下步驟。生成包括具有簽名的時變流速的時變設備氣體流11’，並將其提供給患者。在一種變化形式中，時變流速至少包括治療流速分量31。藉由（例如，在這種情況下藉由添加）簽名氣體流速分量32來修改/調製治療氣體流速，該簽名氣體流速分量隨時間而變化以產生具有時變流速的設備氣體流11’，該時變流速至少具有不同於第一流速（在較早的時間，例如11a’）的第二流速（在較晚的時間，例如11b’）。這可以是簡單的階躍變化，或者如上文指出的，更複雜的時變流速波形，諸如方波、正弦波或本文所描述或設想的任何其他波。「修改的」設備氣體流11’被提供給患者。在步驟40，將第一流速11a’的設備氣體流11’提供給患者，並且在一段時間之後，在步驟42，將第二流速11b’的設備氣體流11’提供給患者。流速較佳的是已知的，或者可替代地測量到的。同時，呼吸設備10正在監測隨時間的複合氣體流出物15’，該複合氣體流出物係洩漏氣體流12’（具有時變流速）和呼出氣體流13’的組合。這至少包括：在步驟41，在複合氣體流出物15’的第一流速11a’下測量第一參數（在這種情況下為CO₂ 分數），在一段時間之後與所提供的第一流速11a’相關聯；以及在步驟43，在稍後的時間點測量複合氣體流出物在第二氣體流速11b’下的相同氣體參數（CO₂ 分數）。

設備10可以補償提供第一流速和受第一流速影響的複合氣體流出物15’中的第一參數11a’的測量值中的延遲，例如在側流採樣的情況下，可以應用「X」秒的校正。

使用感測器14在患者的嘴巴和/或鼻子（「近端」）處或附近測量複合氣體流出物15’’的參數。在一些實施方式中，僅需要測量一個氣體參數（感興趣的目標氣體參數）。然後，在步驟44，使用（較佳的是已知的，但視需要測量到的）第一氣體流速和第二氣體流速以及在第一時間點和第二時間點所測量的氣體參數來確定呼出氣體流13’中的氣體參數。在一些實施方式中，第一流速或第二流速0升/分鐘。在一些實施方式中，對於成人，第一流速和第二流速大於或等於約0升/分鐘，並且較佳的是為約或大於約20升/分鐘，並且更較佳的是在約20升/分鐘至約90升/分鐘之間。在一些實施方式中，對於早產兒/嬰兒/幼兒（體重在約1 kg至約30 kg的範圍內），治療流量可以設定為0.4-0.8 L/min/kg，其中最小值為約0.5 L/min，並且最大值為約25 L/min。對於低於2 kg的患者，最大流量被設定為8 L/min。振盪流量被設定為0.05-2 L/min/kg，較佳的範圍係0.1-1 L/min/kg，並且另一較佳的範圍係0.2-0.8 L/min/kg。

在步驟45，可以連續地/週期性地重複步驟40至44，以確定當設備氣體流11’由於變化的簽名32流速而隨時間改變其流速11a’、11b’時，呼出氣體流13’隨時間的氣體參數。可以在患者呼吸的呼氣階段期間、在複合氣體流出物15’中測量氣體成分的參數。雖然可以簡單地使用設備氣體流11’中的第一氣體流速11a’和第二氣體流速11b’，但實際上，簽名氣體流32很可能連續地變化，或者至少隨時間週期性地/離散地變化，並且可以連續地或週期性地（例如以採樣速率）測量複合氣體流出物15’，以獲得呼出氣體流參數的連續或週期性度量，然後可以經由曲線圖或顯示器將其顯示出來以給出呼出氣體流參數的即時度量。

各種硬體設定和操作方法可以實施如上文的概述中所描述的本發明。以下列出了該等配置和方法的實例，但不限於此。3. 示例性實施方式 - 變化的設備氣體流流速

現在將參考圖1至圖5使用上述的設備和控制方法來描述一個示例性實施方式。可以在控制器或任何其他合適的設備中實施任何控制方法。在這個實施方式中，醫療專業人員期望監測呼出的CO₂ 或O₂ 或諸如七氟醚等麻醉劑。醫療專業人員可以使用呼氣氣體分數的測量值來執行多種監測功能，包括檢查患者體內是否正在發生氣體交換。例如，可以在麻醉之前測量氧氣的呼氣分數F_E O₂ ，以評估預充氧的有效性。二氧化碳的呼氣分數F_E CO₂ 係氣體交換的指標。許多麻醉劑標準中都建議或強制要求對F_E CO₂ 進行監測。然而，如上文指出的，當向患者提供氣體流時，尤其是在以高流速提供氣體流（這將在下文進行解釋）的情況下，監測FeCO2和/或FeO2可能具有挑戰性。該實施方式解決了這種挑戰。該實施方式利用非密封呼吸設備，例如具有非密封鼻插管。

鼻高流量（NHF）用於提供呼吸支持，通常藉由非密封鼻介面（插管）進行，如圖4所示。該設備可以具有CO₂ 採樣器（感測器14），諸如在WO 2018070885或US 16/341767中所描述的採樣器，該文獻藉由引用整體併入本文。鼻插管包括被配置成用於在使用中插入患者的鼻孔中的叉頭。叉頭的大小被設定成在叉頭與患者的鼻孔壁之間提供一定的間隙，使得叉頭不會與患者的鼻孔密封。例如，這允許在某些情況下將環境氣體夾帶到患者的氣道中和/或允許呼出氣體在叉頭周圍流動並流出到周圍環境。

採樣器係鼻高流量介面（插管）的附件，其允許測量呼氣氣體，諸如二氧化碳。在使用中，呼氣氣體通過採樣管線（主動或被動地）傳輸到測量裝置中。這係側流採樣，儘管這裡描述的實施方式也可以利用主流採樣來實施，在該主流採樣中，CO₂ 感測器位於主流路中。採樣器還可以被適配成用於對其他呼氣氣體（諸如O₂ ）進行傳輸和/或採樣。採樣器的捕獲一部分呼氣氣體以用於採樣的部分可以在患者的鼻孔與嘴巴之間進行操縱。

來自設備10的洩漏氣體流12’改變了複合氣體流出物15’中的氣體分數（藉由稀釋或增加氣體分數）。如先前指出的，在高流量期間很難可靠地測量呼出氣體流13’中的二氧化碳和/或氧氣的呼氣分數。例如，在預充氧的情況下，其中吸入氧氣的分數通常為1，來自高流量設備的氧氣提供了人為的高值，並且限制了測量的臨床有用性。氧氣的呼氣分數提供了對預充氧的有效性的見解，例如預充氧是否足夠，從而使患者肺部中的氧分數達到足夠的水平，以在手術中提供期望的安全呼吸暫停時間。

注意，以下內容涉及來自WO 2018/185714或US 16/500329的安全呼吸暫停時間，該文獻整體併入本文。安全呼吸暫停的持續時間被定義為直到患者達到指定的氧飽和度水平的時間。通常，這種氧飽和度水平可以是88%-90%，較佳的是90%-92%，儘管這種水平可以根據患者和正進行的手術而變化。低於這種水平的飽和度可能會在氧合血紅蛋白解離曲線的陡峭部分迅速惡化至臨界水平（＜ 70%、較佳的是＜ 80%），從而給患者帶來重大風險。可替代地，安全呼吸暫停的持續時間被定義為直到患者達到指定的動脈CO2水平的時間。

該實施方式的目的是在存在鼻高流量（NHF）的情況下準確地測量和顯示呼氣氣體的波形和幅度。這係藉由使用振盪流或在至少兩個不同流速之間步進的流來完成的。

操作該設備以提供如先前所述之具有時變流速的設備氣體流11’，該時變流速具有治療流速分量31和簽名（時變）流速分量32。較佳的是，這係如所定義的高流量（具有治療分離），並且更較佳的是在20至90升/分鐘之間。在這個實例中，提供了恒定的治療流速31並將其添加到方波簽名流速分量32以產生具有時變流速的設備氣體流11’，如圖3A所示。在一些實施方式中，可以將簽名流速分量32添加到恒定的治療流速分量31以產生具有時變流速的設備氣體流11’，如圖3A所示。控制器19或使用者操作流量源10以提供具有一定流速的設備氣體流11’。控制器19可以用具有變化流速的期望設備氣體流11’進行程式設計，並產生變化的流速以提供流速隨時間的所需變化。改變流速的其他方法也是可能的，諸如在WO 2018070885或US 16/341767中所描述的，該文獻藉由引用整體併入本文。

在使用中，患者吸入設備氣體流11’並呼出氣體流13’。如圖3A所示，呼出氣體流13’（具有CO₂ 分數）與洩漏氣體流12’結合以產生複合氣體流出物15’（具有稀釋的CO₂ 分數）

感測器14測量複合氣體流出物中的稀釋的CO₂ （或在其他變化形式中，O₂ ）分數，並將此資訊傳遞給控制器。測量複合氣體流出物15’的參數的感測器的輸出表示為圖3A所示的波形15’。然後，控制器需要處理這個輸出以確定呼出患者氣體流中的實際CO₂ （或O₂ ）分數。

呼出氣體成分例如CO₂ 的分數（也就是說，F_E CO₂ ）（或O₂ ，也就是說F_E O₂ ），作為單位體積的呼出氣體總量的百分比，可以使用利用時變設備氣體流的流速變化知識的方程式根據複合氣體流出物來確定。可以基於可以根據以下已知/測量到的量確定呼出氣體（成分）的分數的前提來獲得這種確定： F_m (t)係在時間t在來自患者的患者複合氣體流出物15’中測量的氣體成分的體積分數（這係所測量的複合氣體流出物15’的CO₂ /O₂ 的分數參數，較佳的是藉由感測器14來測量）。 F_m (t)較佳的是在患者的嘴巴張開時在患者的嘴巴處和/或在患者的嘴巴閉合的情況下在鼻子處測量的。 Q_o (t)係在時間t從呼吸設備提供給患者的設備氣體流11’的流速（設備氣體流速）。 F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在患者複合氣體流出物15’中測量的氣體成分的體積分數（這係所測量的複合氣體流出物的CO₂ /O₂ 的分數參數，較佳的是藉由感測器14來測量）。F_m (t+Δt)較佳的是在患者的嘴巴張開時在患者的嘴巴處和/或在患者的嘴巴閉合的情況下在鼻子處測量的。 Q_o (t+Δt)係在時間t + Δt從呼吸設備提供給患者的設備氣體流11’的流速（設備氣體流速）。 F_o (t)係在時間t和t + Δt來自呼吸設備的設備氣體流11’中的氣體成分的體積分數。 F_o (t+Δt)係在時間t + Δt來自呼吸設備的設備氣體流11’中的氣體成分的體積分數。

使用方程式（4）

其中Q_o 係設備氣體流11’的流速F_o 係來自呼吸設備的設備氣體流11’中的氣體成分的體積分數F_E 係呼出氣體流13’中的氣體成分的體積分數（呼氣氣體的體積分數） F_m 係來自患者的患者複合氣體流出物15’中的氣體成分的體積分數

複合氣體流出物15’中的CO₂ （或O₂ ）分數係藉由感測器14測量的，並且設備氣體流出物11’的流速係已知的（或可以測量的）。因此，藉由使用感測器14在兩個（或更多個）不同的時間測量複合氣體流出物15’中的CO₂ （或O₂ ）分數，並且在兩個（或更多個）不同的時間獲知/測量設備氣體流出物11’的CO₂ （或O₂ ）分數和流速，可以使用方程式（4）確定呼出氣體流13’中的CO₂ （或O₂ ）分數。

在測量未藉由高流量設備遞送給患者並且由患者呼出的CO₂ 或任何其他氣體成分的情況下，可以簡化方程式4。對於CO₂ 的測量值，F_o (t) =F_o (t+ ∆ t) ~0，並且因此方程式（4）簡化為：

方程式（5）根據以下各項提供F_E ：

、

實際上，將連續地或週期性地測量CO₂ （或O₂ ）分數以具有即時輸出，該即時輸出然後可以與同樣連續地或週期性地進行採樣的設備氣體流11’的知識/測量值結合使用，以確定呼出氣體流的即時CO₂ （或O₂ ）分數。這可以作為曲線圖、數字讀數等在顯示器上輸出。實際上，流速將在一段時間內連續地、或離散地但週期性地或規則地變化，以提供多個數據點。因此，藉由至少改變一次流速，可以使用第一流速11a’與第二流速11b’之間的差異。因此，控制器將在合適的時間點測量氣體參數，然後針對每個測量值計算F_E 。

所發現的F_E CO₂ 可以恢復圖2所示的二氧化碳波形。4. 方程式（ 4 ）、（ 5 ）的數學推導

方程式（4）、（5）推導如下。

假設患者呼出的所有或大部分氣體都從嘴巴排出，則在提供有鼻高流量的患者的嘴巴處測量的氣體隨時間變化的體積分數（F_m ）可以表達為：

其中：Q_o 係設備氣體流11’的流速 F_o 係來自呼吸設備的設備氣體流11’中的氣體成分的體積分數k 係通過患者的嘴巴排出的設備氣體流11’的比例（並且（1-k）係通過鼻子的比例）F_E 係呼出患者氣體流中的氣體成分的體積分數Q_E 係患者呼出氣體流的流速各個流在圖8中參考患者示出。

可以將方程式（1）重新佈置，以找到未知量k 和Q_E 的比值：

對於在時間t 和t+ ∆ t 取得的兩個樣本，其中∆ t （樣本之間的時間）足夠短，使得我們可以假設在患者的呼氣階段期間，（呼氣）氣體成分的分數（在患者複合氣體流出物15’中測量的氣體成分的體積分數F_m ）、患者呼出氣體流流速（Q_E ）和從嘴巴排出的設備氣體流的比例（k ）大致恒定，那麼我們可以近似得出：

然後根據（3）：

求解F_E ：

此運算式可以用於確定呼出氣體流13’參數，諸如氧氣、二氧化碳、氮氣、氦氣和/或諸如七氟醚等麻醉劑的呼氣分數。

在一些配置中，可以對方程式（4）進行校正或補償以獲得呼出氣體流13’中的氣體流成分的參數（F_E ）的更好估計值。例如，可以對方程式（4）進行校正或補償，以考慮複合氣體流出物和從嘴巴排出的設備氣體流的比例大致恒定的假設係不正確的。這種校正或補償可以例如考慮隨著患者介面流速的變化，嘴巴流量與患者介面流量的比率，如申請人的出版物WO 2017187391或US 2019/0150831中所描述，該文獻藉由引用整體併入本文。

對於CO₂ 的測量值，F_o (t) =F_o (t+ ∆ t) ~0，並且因此方程式（4）簡化為：

以上係根據已知/測量到的量F_m (t)、Q_o (t)、F_m (t+Δt)、Q_o (t+Δt)，針對氧氣和二氧化碳的運算式。所發現的F_E CO₂ 可以恢復圖2所示的二氧化碳波形。

總之，但不受限制，該設備被操作來使正被管理通過患者介面、較佳的是非密封鼻介面（插管）（較佳的是在每次呼吸內）的流振盪。這樣做會改變氣體分數，並且允許從底層的呼氣氣體信號中消除對氣體分數變化的影響。可以使用內插法來恢復患者呼出氣體流中的期望氣體成分的波形和值。

流的振盪頻率被配置成用於實現本發明之結果。振盪必須足夠快，使得關於Q_E 、k和F_E 的假設成立並且足夠快，以便可以在樣本之間進行內插以充分恢復波形。所需的實際頻率將取決於患者的呼吸頻率，但通常將在1-100 Hz之間的範圍內。振盪頻率較佳的是高於患者的呼吸頻率或患者的平均呼吸頻率（取決於患者係成人還是嬰兒）。在實施方式中，頻率可以是大約5 Hz。在一個可能的實施方式中，控制器可以接收關於患者的呼吸頻率的輸入（例如，直接地經由感測器、或間接地經由例如讀取感測器的人）。控制器可以根據這個輸入確定合適的振盪頻率。在另一個可能的實施方式中，控制器可以從使用者接收基於患者的已知呼吸頻率的關於振盪頻率和/或患者呼吸頻率的輸入，並且控制器可以根據這個輸入確定合適的振盪頻率。

參考圖3A，如果在設備中使用了連續的正弦流波形（而不是流之間的步進），則這可以允許較低的振盪頻率。在上述實施方式中，流中的每次步進使得能夠收集數據點。在正弦流實施方式中，每當正弦波引起可測量的CO₂ 輸出差異時，設備就可以收集另一個數據點。這種振盪的正弦實施方式也具有良好的信噪比。

利用這種方法的示例情景涉及程序化鎮靜，其中患者可能呼吸較淺。在這種情景中，在一段時間內，流可以在例如約70至40 LPM之間的流速之間振盪或以其他方式改變（例如連續地或重複地步進）（這可能看起來像圖3A中的流）。當重複地步進時，每一步中的流速可能是流速的單步變化，也可能是各種流速從一個流速到另一個流速的連續/離散變化。然後，可以在約70 LPM並且然後又係約40 LPM的高流量治療期間，在患者的嘴巴處測量二氧化碳（或氧氣）的呼氣分數，當該流不斷地上下步進時，重複進行此測量。在確定CO₂ 分數的上下文中，這係稀釋的測量值。兩個流速（約70 LPM和約40 LPM）和在該等流速下的CO₂ 的呼氣分數可以在方程式5中使用，以計算未稀釋的CO₂ 的呼氣分數。這個過程會在一段時間內重複進行，並且可以對未稀釋的CO₂ 測量值進行內插並呈現出來，以示出患者的呼氣CO₂ 跡線（這可能看起來像圖2中的真實波形）。這種呼氣CO₂ 跡線以及可以根據它推斷或確定的呼氣末CO₂ 值在程式化鎮靜期間係有用的，因為它可以提供可能呼吸較淺並且因此高於預期CO₂ 的患者中的CO₂ 水平的指示。在這種情景中，僅提供氣體交換指示的稀釋波形不能準確地提供此指示。5. 一般性實施方式 - 變化的設備氣體流氣體分數

現在參考上述設備來描述在設備氣體流中使用時變氣體分數的替代實施方式。這係時變氣體比例的一個實例。可以在控制器或任何其他合適的設備中實施任何控制方法。

參考圖6A的圖解和曲線圖以及圖7中的流程圖來描述實施方式。一般而言，藉由以下方式來確定參數：以已知方式改變設備氣體流11’’的氣體分數（隨時間）並且使用這個時變氣體分數的知識和從複合氣體流出物15’’獲得的資訊來獲得確定實際呼出氣體流13’’中的期望氣體成分的參數。附圖標記11’’用於具有變化氣體分數的變化設備氣體流，以區別於先前使用的用於未改變的設備氣體流的附圖標記11、以及用於變化流速的氣體流的附圖標記11’。同樣地，在設備氣體流正在改變的情況下，使用洩漏氣體流12’’、呼出氣體流13’’和複合氣體流出物15’’的附圖標記，而不是在設備氣體流未改變的情況下用於相同參數的11、12、13、15。

在這個實施方式中，要確定的氣體分數係CO₂ 分數。但這僅作為實例使用，並且不應當進行限制。O₂ 可以代替所確定的氣體分數，並且可以採用相同之方法。然而，在這個實施方式中，在設備氣體流11’’中的氣體分數係時變的情況下，在複合氣體流出物15’’中測量的必須是相同類型的氣體。因此，由於設備氣體流11’’提供了O₂ （而不是CO₂ ），所以在設備氣體流11’’中時變的是O₂ 分數，並且因此在複合氣體流出物15’’中測量的是O₂ 分數。但是，由於CO₂ 分數係感興趣的期望氣體參數，所以它係根據所測量的O₂ 分數匯出的，如稍後將描述的。經修改的時變氣體流可以一直提供，或者視需要僅在患者呼氣期間提供，以減少對簽名可能對呼吸支持造成的任何影響。

如圖6A所示，藉由呼吸設備10將具有時變氣體分數（較佳的是O₂ 分數，但可以與所提供的其他氣體一起工作）的設備氣體流11’’提供給患者。現在，具有時變氣體分數的這種設備氣體流至少包括兩個氣體分數分量。第一係根據治療需要的治療氣體分數分量61。第二係簽名（時變）氣體分數62分量，該簽名氣體分數分量隨時間而變化並且將治療氣體分數修改/調製成超過並高於治療需要的氣體分數（包括治療可能需要的任何時變氣體分數），但其方式可以不影響由設備氣體流提供的治療效果。兩個分量加在一起以提供整體時變設備氣體流氣體分數11’’。這係對時變氣體分數的分量的解釋，但不一定係對如何實現時變氣體分數的解釋。可以實施任何合適的用於改變氣體源以獲得具有以上特性的時變氣體分數的設備。

在一個實施方式中，有兩個比例閥異相地操作180度。當一個比例閥打開時，另一個關閉。一個控制設備氣體流中的O₂ 分數，並且另一個控制氣體流中的空氣分數，但同時保持總氣體流速恒定。在另一個替代方案中，單個比例閥與葉輪一起使用，其中比例閥控制O₂ 分數，而葉輪控制流速。

在一些實施方式中，單個比例閥可以在葉輪之前或之後使用。在葉輪之前使用單個比例閥的情況下，比例閥控制連同周圍空氣一起進入葉輪入口的O₂ 分數。在一些實施方式中，一個以上的比例閥可以與葉輪一起使用，並且可以相對於葉輪定位在系統中的任何位置。控制器19可以控制（多個）比例閥以根據需要操作來實現如本文所描述的時變氣體比例。

如上所述，治療氣體分數可以是恒定的氣體分數，但其本身也可以具有時變氣體分數分量（也就是說，變化的氣體流分數具有不同的時變分數分量）。例如，如圖6B所示，治療氣體分數本身包括多個分量31’’，包括恒定（例如，偏置）分量和時變分量，它們加在一起就是時變分量。（在下文中，在上下文允許的情況下，對變化氣體分數的任何提及均指時變，即使未說明也是如此）。然後，可以將這種治療氣體分數添加到簽名氣體分數62（也就是說，藉由簽名氣體分數62對時變治療分數61’進行修改/調製）以產生設備氣體流11’’。具有時變氣體分數分量11’’的設備氣體流較佳的是可以具有不變的流速。

圖6C中是具有時變氣體分數分量（這次係方波）的治療氣體流61’’的又一個實例。（治療氣體流也可以具有時變分數，如圖3B所示以及先前所述。）還示出了導致時變設備氣體流11**的方波簽名氣體分數62’’。

例如，簽名氣體分數可以簡單地具有隨時間從第一氣體分數變化到第二氣體分數的氣體分數，但是可替代地，它可以具有任何種類的隨時間變化的氣體分數，諸如振盪氣體分數或任何其他時變氣體分數，不管係週期性的（規則的或不規則的）、非週期性的、隨機的、非重複的等。例如，簽名氣體分數可以是如圖6A所示的方波形式。簽名氣體分數還可以是階躍函數，鋸齒波，正弦波，或更複雜的隨機、重複或非重複函數，或者在至少兩個不同氣體分數之間隨時間變化的任何其他選擇。簽名氣體分數分量添加到（修改/調製）治療氣體分數分量以提供變化的設備氣體分數。或者它可以是一個或多個波的組合，諸如具有不同幅度和頻率的正弦波。因此，變化的氣體分數意指隨時間至少改變一次的任何氣體分數。設備氣體流的氣體分數將變化並且包括治療氣體分數（其可以是恒定的，或者其本身可以是變化的，並且因此其本身包括各種氣體分數分量）和簽名氣體分數，該簽名氣體分數提供附加的分量以改變治療氣體流的治療氣體分數。較佳的是，簽名氣體分數的頻率（在重複的情況下）或其發生變化的時間段（如果不重複的話）高於患者的呼吸的頻率（「呼吸頻率」）和/或高於任何治療氣體分數分量變化的頻率。但是，這不是必需的。同樣，這係對時變簽名氣體分數分量中的各分量的解釋，但不一定係對如何實現時變氣體分數分量的解釋。變化的氣體分數可以藉由多種方式來實現，諸如前面針對變化的流速所描述的。

作為實例，圖6A示出了設備氣體流的變化氣體分數，該氣體分數包括出於治療目的而生成的氣體分數61和時變（簽名）分量62。時變簽名分量係方波函數，它提供規則重複的週期性的氣體分數。當洩漏氣體流12’’添加到患者的呼出氣體流13’’時，這產生了具有簽名氣體成分62作為其分量的複合氣體流出物15’’，參見例如圖3A。當測量複合氣體流出物中的氣體參數時（參見圖6A底部），設備氣體流11’’的時變氣體分數會影響複合氣體流出物15’’中的氣體參數，並且在氣體參數的測量值中變得明顯。在這種情況下，在複合氣體流出物15’’中測量的氣體分數為O₂ ，因此圖6A的底部曲線圖示出了O₂ 分數與時間的關係。

設備氣體流11’’的氣體分數中的時變分量62與複合氣體流出物參數中的患者複合氣體流出物15’’的氣體成分參數隨時間的測量值的組合可以用於： a) 確定設備氣體流對呼出氣體流13’’的參數的影響，和/或 b) 確定實際呼出氣體流13’’的氣體參數。在這種情況下，估計呼出氣體流13’’中的O₂ 比例（在這種情況下為O₂ 分數），然後從中找到呼出氣體流13’’中的CO₂ 比例（在這種情況下為CO₂ 氣體分數）。

a) 和/或b) 的這種確定係藉由任何合適的方式來實現的，諸如：對複合氣體流出物15’’進行過濾、內插或外推以獲得呼出流的氣體流參數（也就是說，在這個實例中為O₂ 分數），對來自患者氣體流出物15’’的氣體流參數進行建模，從複合氣體流出物計算或以其他方式確定氣體流參數。提供簽名氣體分數62以改變設備氣體流氣體分數11’’改變了複合氣體流出物15’’中的氣體分數（或正在測量的其他參數），並允許以合適的方式、直接或間接地從底層的呼氣氣體信號（呼出氣體流13’’）中消除對氣體分數變化的影響。作為一個實例，可以使用內插法來恢復呼氣氣體的波形和值。作為另一個實例，可以使用在兩個時間點的設備氣體流氣體分數11’’的度量和在相同的兩個時間點的複合氣體流出物15’’中氣體分數分量的參數來確定呼出流中的氣體成分的參數。作為實例，可以藉由在兩個時間測量/獲知設備氣體流O₂ 分數、並且在相同的時間測量/獲知複合氣體流出物中的O₂ 分數來確定呼出氣體流13’’中O₂ 的比例。當設備氣體流O₂ 分數隨時間而變化時，可以在其他時間重複執行此操作。其他實例也是可能的。作為另一個實例，在圖6A中，可以根據測量值推斷出實際的氣體流參數（O₂ 分數），如圖所示。可以藉由稍後描述的方式根據呼出氣體流13’’中的O₂ 分數來確定呼出氣體流13’’中的CO₂ 氣體分數。

將參考圖4和圖7來描述用於實現如上所述之確定的設備和方法。先前已經相對於圖4描述了該設備，並且無需再次描述。然而，為清楚起見，設備控制器可以操作該設備以控制設備氣體流13’’的氧氣分數。控制器可以藉由操作流量控制器、O₂ 源、空氣源以及任何可以用於控制氧氣分數的閥、電機、調製器或其他設備，以任何合適的方式執行此操作。

圖7示出了如上所述操作具有（多個）感測器14和控制器19的呼吸設備10之方法。可以執行以下步驟。向患者提供包括具有簽名的時變氣體分數（在這種情況下為O₂ 分數）的時變設備氣體流11’’。在一種變化形式中，時變分數至少包括治療氣體分數（O₂ ）分量61。藉由（例如，在這種情況下藉由添加）簽名氣體分數分量62來修改/調製治療氣體分數，該簽名氣體分數分量隨時間而變化以產生具有時變氣體分數的設備氣體流11’’，該時變氣體分數至少具有不同於第一氣體分數（在較早的時間，例如11a’’）的第二氣體分數（在較晚的時間，例如11b’’）。這可以是簡單的階躍變化，如圖6A所示，或者如上文指出的，更複雜的時變氣體分數波形，諸如方波、正弦波或本文所描述或設想的任何其他波。「修改的」設備氣體流11’’被提供給患者。在步驟70，將第一氣體分數11a’’的設備氣體流11’’提供給患者，並且在一段時間之後，在步驟72，將第二氣體分數11b’’的設備氣體流11’’提供給患者。氣體分數較佳的是已知的，或者可替代地測量到的。同時，呼吸設備10正在監測隨時間的複合氣體流出物15’’，該複合氣體流出物係洩漏氣體流12’’（具有時變氣體分數）和呼出氣體流13’’的組合。這至少包括：在步驟71，在複合氣體流出物的第一氣體分數11a’’時測量第一參數（在這種情況下為O₂ 分數）並且在一段時間之後與所提供的第一氣體分數11a’’相關聯；以及在步驟73，在稍後的時間點測量複合氣體流出物15’’在第二氣體分數11b’’下的相同氣體參數（O₂ 分數）。

設備10可以補償提供第一氣體分數11a’’和受第一氣體分數影響的複合氣體流出物15’’中的第一參數的測量值中的延遲，例如在側流採樣的情況下，可以應用「X」秒的校正。

使用感測器14在患者的嘴巴和/或鼻子（「近端」）處或附近測量複合氣體流出物15’’的參數（O₂ 氣體分數）。僅需要測量一個氣體參數（感興趣的目標氣體參數）。然後在步驟74，使用在第一時間點和第二時間點的設備氣體流11’’的（較佳的是已知的，但視需要測量到的）第一氣體分數和第二氣體分數（例如，O₂ 分數）以及所測量的複合氣體流出物15’’的第一氣體參數和第二氣體參數（例如O₂ 分數）來確定呼出氣體流13’’中的氣體參數（O₂ 分數）。然後，可以根據呼出氣體流13’’的O₂ 分數匯出呼出氣體流13’’中的CO₂ 氣體分數，如下文將描述的。

在步驟75，可以連續地/週期性地重複步驟70至74，以獲得當設備氣體流11’’由於變化的簽名氣體分數62而隨時間改變其氣體分數11a’’、11b’’時，呼出氣體流13’隨時間的氣體參數（O₂ 分數）的度量。可以在患者呼吸的呼氣階段期間、在複合氣體流出物15’’中測量氣體成分的參數。雖然可以簡單地使用設備氣體流11’’中的第一氣體分數11a’’和第二氣體分數11b’’，但實際上，簽名氣體分數62很可能連續地變化，或者至少隨時間週期性地/離散地變化，並且可以連續地或週期性地（例如以採樣速率）測量複合氣體流出物15’’，以獲得呼出氣體流參數的連續或週期性度量，然後可以經由曲線圖或顯示器將其顯示出來以給出呼出氣體流參數的即時度量。

這個實施方式對於所描述的患者可能正在自發呼吸的預充氧情景可能特別有用。在患者神志清醒和/或醒著的情況下，改變氧氣分數而不是流速對患者來說可能更舒服。

控制器也可以使用鎖相環，該鎖相環使變化的氣體流的相位與所測量的氣體參數同步。6. 示例性實施方式 - 變化的設備氣體流氣體分數

現在將參考附圖使用上述的設備和控制方法來描述一個示例性實施方式。像對於變化的設備氣體流流速實施方式一樣，在這個實施方式中，醫療專業人員期望監測呼出的CO₂ 、O₂ 、氮氣、氦氣和/或諸如七氟醚等麻醉劑。那個實施方式（示例性實施方式 - 變化的設備氣體流流速）對設備的目的和佈置的描述在這裡也適用。該實施方式利用了沒有時變簽名的流速。該流速可以是不變的設定流速。可以在控制器或任何其他合適的設備中實施任何控制方法。

出於說明的目的，要確定的氣體分數係O₂ 和/或CO₂ 分數。但這僅作為實例使用，並且不應當進行限制。替代地，其他氣體可以是目標氣體，諸如氮氣、氦氣和/或諸如七氟醚等麻醉劑。在此類情況下，使用另一合適的感測器來感測複合氣體流出物中的目標氣體，也就是說，用於感測氮氣、氦氣和/或諸如七氟醚等麻醉劑的合適感測器。

在第一步驟中，確定呼出氣體流中的O₂ 氣體分數。然後，在第二視需要步驟中，然後還可以根據呼出氣體流中的O₂ 氣體分數來確定呼出氣體流中的CO₂ 氣體分數。然而，在這個實施方式中，在設備氣體流11’’中的氣體分數係時變的情況下，在複合氣體流出物15’’中測量的是相同類型的氣體。因此，由於設備氣體流11’’提供了O₂ （而不是CO₂ ），所以在設備氣體流11’’中時變的是O₂ 分數，並且因此在複合氣體流出物15’’中測量的是O₂ 分數。然而，可以根據所測量的O₂ 分數匯出CO₂ 分數，如稍後將描述的。

操作該設備以提供如先前所述之具有時變氣體分數（O₂ 氣體分數）的設備氣體流11’’，該時變氣體分數具有治療氣體分數分量61和簽名（時變）氣體分數分量62。在這個實例中，提供了恒定的治療氣體分數61並將其添加到方波簽名氣體分數分量62以產生具有時變氣體分數的設備氣體流11’’，如圖6A所示。在一些實施方式中，可以將簽名氣體分數分量62添加到恒定的治療氣體分數分量61以產生具有時變氣體分數的設備氣體流11’’，如圖6A所示。控制器19或使用者操作流量源10以提供具有一定氣體分數的設備氣體流11’’。控制器19可以用具有變化氣體分數的期望設備氣體流11’’進行程式設計，並產生變化的氣體分數以提供氣體分數隨時間的所需變化。

在使用中，患者吸入設備氣體流11’’並呼出氣體流13’’。如圖6A所示，呼出氣體流13’’與洩漏氣體流12’’結合以產生複合氣體流出物15’’。示出F_E O₂ 的最後一個曲線圖係針對呼氣階段的。

感測器14測量複合氣體流出物15’’中的O₂ 分數，並將此資訊傳遞給控制器19。測量複合氣體流出物15’’的參數的感測器14的輸出表示為圖6A所示的波形15’’（其示出了呼氣期間的氣體分數）。然後，控制器需要處理這個輸出以確定呼出患者氣體流13’’中的實際O₂ 分數。由此，然後可以推導出呼出氣體流13’’中的實際CO₂ 分數。

呼出氣體成分例如O₂ 的分數，作為單位體積的呼出氣體總量的百分比，可以使用利用時變設備氣體流的氣體分數變化知識的方程式根據複合氣體流出物15’’來確定。可以基於可以根據以下已知/測量到的量確定呼出氣體（成分）的分數的前提來獲得這種確定： F_m (t)係在時間t在來自患者的患者複合氣體流出物15’中測量的氣體成分的體積分數（這係所測量的複合氣體流出物15’的CO₂ /O₂ 的分數參數，較佳的是藉由感測器14來測量）。 F_m (t)較佳的是在患者的嘴巴張開時在患者的嘴巴處和/或在患者的嘴巴閉合的情況下在鼻子處測量的。 F_o (t)係在時間t從呼吸設備提供給患者的設備氣體流11’的氣體分數（設備氣體流速）。 F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在患者複合氣體流出物15’中測量的氣體成分的體積分數（這係所測量的複合氣體流出物的CO₂ /O₂ 的分數參數，較佳的是藉由感測器14來測量）。F_m (t+Δt)較佳的是在患者的嘴巴張開時在患者的嘴巴處和/或在患者的嘴巴閉合的情況下在鼻子處測量的。 F_o (t+Δt)係在時間t + Δt從呼吸設備提供給患者的設備氣體流11’的氣體分數（設備氣體流速）。

對於變化的氣體分數，可以使用方程式（6），該方程式係從方程式（4）推導出的如果氣體分數改變，但流速Q_o 係恒定的（即不變），則

因此流量項取消。這得出簡化的方程式：

方程式（6）根據以下各項提供F_E ：

這個方程式允許恢復呼出氣體流13中的呼氣氣體（在這種情況下為O₂ ）的分數。

注意： 1. 假設：

當僅改變分數時，用於推導（4）的方程式可能會變得更準確（即，改變流量可能會改變此比率，但不太可能改變設備流中的氣體分數） 2. 該設備可以僅在呼氣期間改變O₂ 分數，以避免稀釋或以其他方式干擾遞送給患者的氧氣。

此外，可以進一步根據呼出氣體流中的O₂ 氣體分數來確定呼出氣體中的CO₂ 氣體分數。

針對氧氣的F_E (t)的知識允許確定針對二氧化碳的F_E (t)，如下所述：假設針對二氧化碳的F_o = 0（即來自呼吸設備的氣體中的二氧化碳的分數可忽略不計），則方程式（3）可以重寫為：

針對F_E (t)的重新佈置得出：

其中FmCO2應當係來自患者的患者複合氣體流出物15’中的CO2的體積分數（方程式（8）的推導請參見下文的標題）

因此，FeCO2現在用已知的量表示，因為根據方程式（3），kQ_o /Q_E 現在係已知的，這係因為針對氧氣的F_e (t)係已知的。因此，可以根據呼出氣體流13’’中的O₂ 分數來確定呼出氣體流13’’中的CO₂ 分數。

藉由感測器14測量複合氣體流出物15’’中的O₂ 分數，並且設備氣體流11’’的氣體分數係已知的（或可以測量的）。因此，藉由使用感測器14在兩個（或更多個）不同的時間測量複合氣體流出物15’中的O₂ 分數，並且在兩個（或更多個）不同的時間獲知/測量設備氣體流13’’的氣體分數，可以使用方程式（6）和（8）來確定呼出氣體流13’’中的O₂ 分數並且然後確定呼出氣體流13’’中的CO₂ 分數。

實際上，將連續地或週期性地/離散地測量O₂ 分數以具有即時輸出，該即時輸出然後可以與同樣連續地或週期性地進行採樣的設備氣體流11’’的知識/測量值結合使用，以確定呼出氣體流13’’的即時CO₂ （根據O₂ ）分數。這可以作為曲線圖、數字讀數等在顯示器上輸出。實際上，氣體分數將在一段時間內連續地、或離散地但週期性地或規則地變化，以提供多個數據點。因此，藉由至少改變一次氣體分數，可以使用第一氣體分數11a’’與第二氣體分數11b’’之間的差異。因此，控制器將在合適的時間點測量氣體參數，然後針對每個測量值計算F_E 。

關於這個實施方式的一些一般性評論如下： • 在複合氣體流出物15’’中測量的氣體（即感興趣的氣體）係O₂ ，但這最終用於獲得呼出氣體流13’’中的CO₂ 分數的確定。 • 時變參數包括氣體分數，較佳的是O₂ • 時變氣體分數包括治療氣體分數分量和時變氣體分數分量 • 時變氣體分數在21%至100%之間變化 • 較佳的是，該方法適用於自發呼吸的患者 • 時變氣體分數視需要適用於患者的整個呼吸週期。可替代地，時變氣體分數在患者的呼氣階段期間適用 • 在一種變化形式中，該方法包括確定O₂ 分數是否已經達到預定的閾值（用於指示預充氧階段的結束） • 一旦確定了呼出氣體流13’’的O₂ 分數，作為視需要的添加，就可以匯出呼出氣體流13’’中的CO₂ 分數。

如上所述，一旦獲知呼出氣體流中的O₂ 分數（如藉由測量複合氣體流出物中的O₂ 並使用例如方程式（6）確定），就可以確定CO₂ 氣體分數。使用方程式（6）以這種方式確定O₂ 氣體分數不是必需的。相反，可以以另一種方式來確定O₂ 氣體分數，諸如藉由感測器或用於確定呼出氣體流中的O₂ 氣體分數的某種其他方式。一旦完成這種確定，就可以藉由方程式（8）來確定呼出氣體流中的CO₂ 氣體分數。6.1 方程式（ 8 ）的推導

我們利用公式（3）從F_EO2 推導出F_ECO2 ：

這個方程式的O₂ 版本為：

並且CO₂ 版本為：

但是

~ 0係針對所有t的（即由高流量系統遞送的CO₂ 量可忽略不計），因此方程式（7.3）簡化為：

將方程式（7.4）設置為等於方程式（7.2）得出：

Q_o (t)取消，因此方程式（7.5）可以簡化為：

可以使用方程式（6）如上所述找到F_EO2 ，因此我們可以重新佈置方程式（7.6）以根據已知的量找到Fe_CO2 ：

因此，改變高流量中的氧氣濃度允許經由方程式（6）來測量FeO2和FeCO2（經由方程式（7.9）、（8））。7. 其他變化

以下變化/添加係可能的： • 該設備可以與任何氣體採樣裝置（測流或主流採樣）一起使用。 • 控制器可以基於接收到的資訊來控制流速、分數、分壓等。任何資訊都可以藉由經由使用者介面的使用者輸入從人（而不是從感測器）接收。另外，控制器進行的任何更改都可以由控制器確定，或基於藉由經由使用者介面的使用者輸入從使用者接收到的輸入來確定。 • F_E O₂ 的測量方式也可以與已經描述的測量F_E CO₂ 的方式相同，但是藉由測量患者的O₂ 分數。 • 已經描述了用於找到一種氣體（例如CO₂ 或O₂ ）的呼出氣體流參數之實施方式。但是，在臨床醫生可能正在監測一個以上的氣體參數的情況下（例如，監測O₂ 分數以評估預充氧，並且還監測CO₂ 以評估呼吸），可以將上述實施方式應用於找到所有感興趣氣體參數的正確的呼出氣體流參數。 • 時變氣體分數實施方式可以藉由使用不同的感測器和處理而實施為時變氣體分壓實施方式。熟悉該項技術者將理解氣體分數與氣體分壓之間的關係，並且可以相應地進行適配。 • 以上實施方式僅僅是一些實例，並且不應當被視為限制性的。更一般地說，可以基於以上模型中體現的概念，使用任何可以隨時間改變設備氣體流11中參數之方法和/或設備來確定呼出氣體流13中的氣體分數。作為實例，藉由根據以下各項（使用時變流速）找到氣體的F_E ：

或根據以下各項（使用時變氣體分數）找到氣體的F_E ：

• 各實施方式已經提到了O₂ 和CO₂ ，但是也可以使用類似之方法及設備來確定其他氣體參數，其中例如，用於複合氣體流出物的感測器係用於檢測呼出氣體流中感興趣的目標氣體參數的感測器。

5:加熱絲 10:呼吸設備;流量源 11,11’,11”,11*,11**:設備氣體流 11a’,11a”:第一流速 11b’,11b”:第二流速 12,12’,12”:洩漏（「洩漏氣體流」） 13,13’,13”:呼出氣體流 14,53A-53D,54E:感測器 15,15’,15”:總氣體流出物（「複合氣體流出物」） 19:控制器 31,31’,31”:治療流速分量; 高流量氣體 32,32”:簽名（時變）流速分量 40-45,70-75:步驟 50:流量源 50A:氧氣罐 50B:吹風機/流量發生器 50C:進氣口 50D:氣體流控制件 51:患者介面 52:加濕器 54:輸入/輸出介面 61’,61”:時變治療分數 62”:簽名（時變）氣體分數

將參照以下附圖來說明各實施方式，在附圖中：

[圖1A]示出了呼吸設備、患者以及患者環境之間之流。

[圖1B]係用於提供高流量之呼吸設備。

[圖2]係複合和呼出氣體流中的CO2分數之跡線

[圖3A]示出了設備氣體流（時變流速）的和所得到的複合氣體流出物之構成。

[圖3B和圖3C]示出了替代的設備氣體流。

[圖4]係實施時變的設備流並估計呼出氣體參數的呼吸設備之實施方式。

[圖5]係由用於時變流速氣體流並估計呼出氣體參數的呼吸設備實施之方法之實施方式。

[圖6A]示出了設備氣體流（時變氣體分數）和所得到的複合氣體流出物之構成。

[圖6B和圖6C]示出了替代的設備氣體流。

[圖7]係由用於時變氣體分數設備氣體流並估計呼出氣體參數的呼吸設備實施之方法之實施方式。

[圖8]示出了進入和離開患者的各種氣體流。

10:呼吸設備；流量源

11:設備氣體流

12:洩漏(「洩漏氣體流」)

13:呼出氣體流

14:感測器

15:總氣體流出物(「複合氣體流出物」)

19:控制器

Claims

一種確定呼出氣體流中存在的氣體的參數之方法，包括：向患者提供具有時變參數的設備氣體流；測量來自該患者的複合氣體流出物中存在的該氣體的參數；以及使用所測量的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變參數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。
一種用於提供設備氣體流並確定呼出患者氣體流的參數的設備，包括：流量源；感測器，用於感測複合氣體流出物；以及控制器，其中，該設備被配置成用於：提供具有時變參數的設備氣體流；確定來自該患者的複合氣體流出物中存在的氣體的參數，該複合氣體流出物包括：來自設備氣體流的洩漏氣體流；以及來自患者的具有該氣體的呼出氣體流，以及使用所確定的氣體參數和該時變參數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。
如請求項1或2所述之方法或設備，其中，該時變參數為以下各項中的一者或多者：該設備氣體流的流速；或氣體比例，其中視需要，該氣體比例為：該設備氣體流中存在的氣體的分數；該設備氣體流中存在的氣體的分壓。
2或3所述之方法或設備，其中，該氣體比例為：氣體分數，較佳的是O₂ 分數；或氣體分壓，較佳的是O₂ 分壓。
如請求項1至4中任一項所述之方法或設備，包括在麻醉程序期間提供該設備氣體流。
如請求項1至5中任一項所述之方法或設備，其中，該設備氣體流係經由非密封患者介面、較佳的是非密封插管提供的。
如請求項1至6中任一項所述之方法或設備，其中，該設備氣體流係高流量氣體流。
如請求項1至7中任一項所述之方法或設備，進一步包括對該設備氣體流進行加濕。
如請求項1至8中任一項所述之方法或設備，其中，使用所測量的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數包括僅測量一種氣體和僅測量該時變參數，該時變參數係流速。
一種確定呼出氣體流中存在的氣體的參數之方法，包括：向患者提供具有時變流速的設備氣體流；確定來自該患者的複合氣體流出物中存在的該氣體的參數，該患者複合氣體流出物包括：來自設備氣體流的洩漏氣體流；以及來自患者的具有該氣體的呼出氣體流，以及使用所確定的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變流速來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。
如請求項10所述之方法，其中，具有該時變流速的該設備氣體流至少包括在第一時間的第一流速和在第二時間的第二流速，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變流速來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數包括：使用在該第一流速下確定的和在該第二流速下確定的所確定的該複合流出物中存在的該氣體的參數。
如請求項10所述之方法，其中，該參數包括該呼出氣體流中的該氣體成分的分數。
如請求項12所述之方法或設備，其中，該氣體為： CO₂ ； O₂ ；氮氣；氦氣；和/或諸如七氟醚等麻醉劑和/或該感測器被配置成用於感測該複合氣體流出物中的以下各項中的一者或多者： CO₂ ； O₂ ；氮氣；氦氣；和/或諸如七氟醚等麻醉劑。
如請求項10至13中任一項所述之方法，其中，該複合氣體流出物中存在的該氣體的該參數係在該患者呼吸的吸氣和/或呼氣階段期間確定的。
如請求項10至14中任一項所述之方法，其中，呼出氣體流中存在的氣體的該參數係氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變流速來確定呼出氣體流中存在的該氣體的該分數（F_E ）包括使用：
其中 F_E (t)係該呼出患者氣體流中的該CO₂ 或O₂ 或其他氣體的分數（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數 Q_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流速） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數（例如，這係所測量的該複合氣體流出物的CO₂ 、O₂ 、氮氣、氦氣和/或諸如七氟醚等麻醉劑的分數參數） Q_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流速） F_o (t)係在時間t和t + Δt來自該呼吸設備的該設備氣體流11’中的該氣體成分的體積分數 F_o (t+Δt)係在時間t + Δt來自該呼吸設備的該設備氣體流11’中的該氣體成分的體積分數。
如請求項10至15中任一項所述之方法，其中，呼出氣體流中存在的氣體的該參數係氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變流速來確定呼出氣體流中存在的該氣體的該分數（F_E ）包括根據以下各項來確定該氣體分數
：
、
其中 F_m (t)係在時間t在來自該患者的該患者複合氣體流出物15’中測量的該氣體成分的體積分數（這係所測量的該複合氣體流出物15’的CO₂ /O₂ 的分數參數，較佳的是藉由該感測器14來測量） F_m (t)較佳的是在該患者的嘴巴張開時在該患者的嘴巴處和/或或在該患者的嘴巴閉合的情況下在該鼻子處測量的 Q_o (t)係在時間t從該呼吸設備提供給該患者的該設備氣體流11’的流速（設備氣體流速） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該患者複合氣體流出物15’中測量的該氣體成分的體積分數（這係所測量的該複合氣體流出物的CO₂ /O₂ 的分數參數，較佳的是藉由該感測器14來測量），F_m (t+Δt) 較佳的是在該患者的嘴巴處測量的 Q_o (t+Δt)係在時間t + Δt從該呼吸設備提供給該給患者的設備氣體流11’的流速（設備氣體流流速）。
如請求項10至15中任一項所述之方法，其中，該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數係氣體分數，並且該氣體較佳的是CO₂ ，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變流速來確定該呼出氣體流中的該氣體分數（F_E ）包括使用：
其中 F_E (t)係該呼出患者氣體流中的該CO₂ 和/或O₂ 的濃度（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 Q_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流流速） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 Q_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流流速）。
如請求項10至17中任一項所述之方法，其中，來自該患者的該複合氣體流出物中存在的該氣體的該參數係在該患者的嘴巴和/或鼻子處或附近測量的。
如請求項10至18中任一項所述之方法，其中，該第一流速和該第二流速係不同的流速。
如請求項10至19中任一項所述之方法，其中，該第一流速和該第二流速係高流速。
如請求項10至20中任一項所述之方法，其中，該第一流速和該第二流速大於或等於約0升/分鐘，並且較佳的是為約或大於約20升/分鐘，並且更較佳的是在約20升/分鐘至約90升/分鐘之間。
如請求項10至21中任一項所述之方法，其中，該時變流速係振盪值，其中變化的流速大於或等於約0升/分鐘，並且較佳的是為約或大於約20升/分鐘，並且更較佳的是在約20升/分鐘至約90升/分鐘之間。
如請求項10至22中任一項所述之方法，包括在麻醉程序期間提供該設備氣體流。
如請求項10至23中任一項所述之方法，其中，該設備氣體流係經由非密封患者介面、較佳的是非密封插管提供的。
如請求項10至24中任一項所述之方法，其中，該設備氣體流係高流量氣體流。
如請求項10至25中任一項所述之方法，進一步包括對該設備氣體流進行加濕。
如請求項10至26中任一項所述之方法，其中，使用所測量的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數包括僅測量一種氣體和僅測量該時變參數，該時變參數係流速。
一種確定呼出氣體流中存在的氣體的參數之方法，包括：向患者提供具有時變氣體比例（例如氣體分數）的設備氣體流；確定來自該患者的複合氣體流出物中存在的該氣體的參數，該患者複合氣體流出物包括：來自設備氣體流的洩漏氣體流；以及來自患者的具有該氣體的呼出氣體流，以及使用所確定的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變氣體比例（例如氣體分數）來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。
如請求項28所述之方法，其中，具有該時變氣體分數的該設備氣體流至少包括在第一時間的第一氣體分數和在第二時間的第二氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變氣體分數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數包括：使用在該第一氣體分數下確定的和在該第二氣體分數下確定的所確定的該複合流出物中存在的該氣體的參數。
如請求項28所述之方法，其中，該參數包括該呼出氣體流中的該氣體成分的分數。
如請求項28至30中任一項所述之方法，其中，該氣體為： CO₂ ； O₂ ；氮氣；氦氣；和/或諸如七氟醚等麻醉劑。
如請求項28至31中任一項所述之方法，其中，該複合氣體流出物中存在的該氣體的該參數係在該患者呼吸的吸氣和/或呼氣階段期間確定的。
如請求項28至32中任一項所述之方法，其中，呼出氣體流中存在的氣體的該參數係氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變氣體分數
來確定呼出氣體流中存在的該氣體的該分數（F_E ）包括根據以下各項來確定該氣體分數：

F_E (t)係在時間t該呼出患者氣體流中的該CO₂ 和/或O₂ 的氣體分數（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 F_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 F_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數）。
如請求項28至33中任一項所述之方法，其中，該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數係氣體分數，並且該氣體較佳的是CO₂ 、O₂ 、氮氣、氦氣和/或諸如七氟醚等麻醉劑，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變氣體分數來確定該呼出氣體流中的該氣體分數（F_E ）包括使用：
其中 F_E (t)係該呼出患者氣體流中的該CO₂ 和/或O₂ 的濃度（呼氣氣體的體積分數） Fm(t)係在時間t在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 和/或O₂ 或其他氣體的分數 F_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 和/或O₂ 或其他氣體的分數 F_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數）。
如請求項28至34中任一項所述之方法，其中，來自該患者的該複合氣體流出物中存在的該氣體的該參數係在該患者的嘴巴和/或鼻子處或附近測量的。
如請求項28至35中任一項所述之方法，其中，該第一氣體分數和該第二氣體分數係不同的氣體分數。
如請求項31至36中任一項所述之方法，其中，該氣體係O₂ ，並且該方法進一步包括使用所確定的O₂ 比例並根據以下各項來確定該呼出氣體流中存在的該CO₂ 比例： F_mCO2 、k 、Q_o 、Q_E 其中 F_mCO2 係在來自該患者的該患者複合氣體流出物中測量的CO₂ 的該分數k 係通過該患者的嘴巴排出的該設備氣體流的該比例（並且（1-k）係通過該鼻子的該比例）Q_o 係該設備氣體流的流速Q_E 係該患者呼出氣體流的流速。
如請求項31至36中任一項所述之方法，其中，該氣體係O₂ ，並且該方法進一步包括使用所確定的O₂ 比例和下式來確定該呼出氣體流中存在的該CO₂ 比例：
其中 F_mCO2 係在來自該患者的該患者複合氣體流出物中測量的CO₂ 的該分數，k 係通過該患者的嘴巴排出的該設備氣體流的該比例（並且（1-k）係通過該鼻子的該比例）Q_o 係該設備氣體流的流速Q_E 係該患者呼出氣體流的流速。
一種用於提供設備氣體流並確定呼出患者氣體流中存在的氣體的參數的設備，包括：流量源；感測器，用於感測複合氣體流出物；以及控制器，其中，該設備被配置成用於：提供具有時變流速的設備氣體流；確定來自該患者的複合氣體流出物中存在的氣體的參數，該複合氣體流出物包括：來自設備氣體流的洩漏氣體流；以及來自患者的具有該氣體的呼出氣體流，以及使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變流速來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。
如請求項39所述之設備，進一步包括加濕器，用於對該設備氣體流進行加濕。
如請求項39或40所述之設備，進一步包括非密封患者介面，並且較佳的是非密封鼻插管，用於向患者提供該設備氣體流。
如請求項39至41中任一項所述之設備，其中，該設備氣體流係高流量氣體流。
如請求項39至42中任一項所述之設備，其中，具有該時變流速的該設備氣體流至少包括在第一時間的第一流速和在第二時間的第二流速，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變流速來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數包括：使用在該第一流速下確定的和在該第二流速下確定的所確定的該複合流出物中存在的該氣體的參數。
如請求項39至43中任一項所述之設備，其中，該參數包括該呼出氣體流中的該氣體成分的分數。
如請求項39至44中任一項所述之設備，其中，該氣體為： CO₂ ； O₂ ；氮氣；氦氣；和/或諸如七氟醚等麻醉劑和/或該感測器被配置成用於感測該複合氣體流出物中的以下各項中的一者或多者： CO₂ ； O₂ ；氮氣；氦氣；和/或諸如七氟醚等麻醉劑。
如請求項39至45中任一項所述之設備，其中，呼出氣體流中存在的氣體的該參數係氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變流速來確定呼出氣體流中存在的該氣體的該分數（F_E ）包括根據以下各項來確定該氣體分數：
、
其中 F_E (t)係該呼出患者氣體流中的該氣體成分的濃度（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數 Q_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流速） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數（這係所測量的該複合氣體流出物的CO₂ /O₂ 的分數參數） Q_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流流速）。
如請求項39至46中任一項所述之設備，其中，該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數係氣體分數，並且該氣體較佳的是CO₂ ，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變流速來確定該呼出氣體流中的該氣體分數（F_E ）包括使用：
其中 F_E (t)係在時間t該呼出患者氣體流中的該CO₂ 或O₂ 或其他氣體（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 Q_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流流速） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 Q_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的流速（設備氣體流流速）。
如請求項39至47中任一項所述之設備，其中，該感測器被定位成在該患者的嘴巴和/或鼻子處或附近測量來自該患者的該複合氣體流出物中存在的該氣體的該參數。
一種用於提供設備氣體流並確定呼出患者氣體流中存在的氣體的參數的設備，包括：流量源；感測器，用於感測複合氣體流出物；以及控制器，其中，該設備被配置成用於：提供具有時變氣體比例（例如氣體分數）的設備氣體流；確定來自該患者的複合氣體流出物中存在的氣體的參數，該複合氣體流出物包括：來自設備氣體流的洩漏氣體流；以及來自患者的具有該氣體的呼出氣體流，以及使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變氣體比例（例如氣體分數）來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數。
如請求項49所述之設備，其中，具有該時變氣體分數的該設備氣體流至少包括在第一時間的第一氣體分數和在第二時間的第二氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的該氣體的參數和該時變氣體分數來確定該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數包括：使用在該第一氣體分數下確定的和在該第二氣體分數下確定的所確定的該複合流出物中存在的該氣體的參數。
如請求項49至50中任一項所述之設備，其中，該參數包括該呼出氣體流中的該氣體成分的分數。
如請求項49至51中任一項所述之設備，其中，該氣體為： CO₂ ； O₂ ；氮氣；氦氣；和/或諸如七氟醚等麻醉劑。
如請求項49至51中任一項所述之設備，其中，呼出氣體流中存在的氣體的該參數係氣體分數，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變氣體分數來確定呼出氣體流中存在的該氣體的該分數（F_E ）包括根據以下各項來確定該氣體分數：

其中 F_E (t)係在時間t該呼出患者氣體流中的該氣體成分的濃度（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數 F_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該患者複合氣體流出物中測量的該氣體成分的分數（這係所測量的該複合氣體流出物的CO₂ /O₂ 的分數參數） F_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數）。
如請求項49至53中任一項所述之設備，其中，該呼出氣體流中存在的該氣體的該參數係氣體分數，並且該氣體較佳的是CO₂ 、O₂ 、氮氣、氦氣和/或諸如七氟醚等麻醉劑，並且使用所確定的該複合氣體流出物中存在的氣體的參數和該時變氣體分數來確定該呼出氣體流中的該氣體分數（F_E ）包括使用：
其中 F_E (t)係在時間t該呼出患者氣體流中的該CO₂ 或O₂ 或其他氣體（呼氣氣體的體積分數） F_m (t)係在時間t在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 F_o (t)係在時間t提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數） F_m (t+Δt)係在時間t + Δt在該複合氣體流出物中測量的CO₂ 的分數 F_o (t+Δt)係在時間t + Δt提供給該患者的該設備氣體流的氣體分數（設備氣體流氣體分數）Q_o 係該設備氣體流的流速F_E 係該呼出氣體流中的該氣體的該分數。
如請求項49至54中任一項所述之設備，其中，該感測器被定位成在該患者的嘴巴和/或鼻子處或附近測量來自該患者的該複合氣體流出物中存在的該氣體的該參數。
一種確定呼出氣體流中存在的O₂ 和/或CO₂ 分數之方法，包括：經由非密封鼻插管向患者提供具有時變流速的加濕的高流量設備氣體流，測量來自該患者的複合氣體流出物中存在的O₂ 和/或CO₂ 的分數，以及使用所測量的該複合氣體流出物中存在的O₂ 的分數或CO₂ 的分數和該時變流速來確定該呼出氣體流中存在的O₂ 和/或CO₂ 的該分數。
如請求項2所述之設備，其中，該感測器藉由感測該患者的以下部位的氣體流來感測複合氣體流：嘴巴和鼻子；嘴巴；或鼻子。