【手続補正書】
【提出日】平成19年2月5日(2007.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  機械的な換気支持を必要とする患者において、灌流不全の程度を評価するためのデバイスであって、該デバイスは、以下：
空気を空気供給ポンプから患者の肺へと運ぶためのカニューレから構成される、気管内呼吸チューブであって、該カニューレは、該空気供給ポンプから空気を受容するための近位端、および空気を該患者の気管内へと放出するための開口部を有する遠位端を有する、気管内呼吸チューブ；ならびに
二酸化炭素の分圧を検出するための二酸化炭素センサ手段であって、該センサ手段は、該患者の気管の側壁に沿ったＰＣＯ2の測定を可能にする様式で、該気管内呼吸チューブに物理的に接続される、センサ手段、
を備える、デバイス。
【請求項２】  前記患者の気管内の二酸化炭素の測定した分圧を指示するための指示手段をさらに備え、該指示手段が、前記二酸化炭素センサに作動的に接続される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】  前記二酸化炭素センサが、光ファイバーＰＣＯ2センサを備える、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】  前記カニューレを前記患者の気管内にシールするための手段をさらに備える、請求項１、２、または３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】  前記シールする手段が、前記カニューレの遠位端において、膨張可能なカフを備える、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】  前記カフを膨張させるための手段をさらに備える、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】  前記二酸化炭素センサ手段が、前記膨張可能なカフの外側に固定され、これによって該カフの膨張の際に、該センサ手段が前記患者の気管の側壁に押し付けられて位置する、請求項５に記載のデバイス。
【請求項８】  機械的な換気支持を必要とする患者において、灌流不全の程度を評価するためのデバイスであって、以下：
気管内呼吸チューブであって、空気を空気供給ポンプから患者の肺へと運ぶためのカニューレから構成され、該カニューレが、該空気供給ポンプから空気を受容するための近位端、および空気を該患者の気管内に放出するための開口部を有する遠位端を有する、気管内呼吸チューブ；
二酸化炭素の分圧を検出するための光学二酸化炭素センサであって、該センサは、該患者の気管の側壁に沿ったＰＣＯ2測定を可能にする様式で、該気管内呼吸チューブに物理的に接続され、ここで、該センサは、蛍光指示組成物を備える光ファイバー手段から構成される、光学二酸化炭素センサ；
該指示組成物を所定の波長の光で照射するための手段であって、これによって、該センサ手段を囲む領域のＰＣＯ2値に比例する強度を有する蛍光を該指示組成物に発光させる、照射手段；ならびに
該発光された蛍光の強度をＰＣＯ2を示す値に変換するための手段、
を備える、デバイス。
【請求項９】  前記照射手段が、２つの異なる波長の光で前記指示組成物を照射し得、そしてここで、該波長の一方が等吸収点における波長である、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】  前記指示組成物が、前記光ファイバー手段の遠位端を覆って配置されるカプセル内に収容される、請求項８または９に記載のデバイス。
【請求項１１】  機械的な換気支持を必要とする患者において、灌流不全の程度を評価するための方法であって、以下：
（ａ）空気を空気供給ポンプから該患者の肺へと運ぶためのカニューレから構成される、気管内呼吸チューブを提供する工程であって、該カニューレは、空気を該空気供給ポンプから受容するための近位端、および空気を該患者の気管内へと放出するための開口部を有する遠位端を有し、該気管内呼吸チューブは、該カニューレの遠位端において、該患者の気管の側壁に沿って二酸化炭素の分圧を検出するための二酸化炭素センサ手段をさらに備え、該気管内呼吸チューブの遠位端は、該二酸化炭素センサ手段が該気管の側壁に押し付けられて位置するように該患者の気管に導入するために適切である、工程；ならびに
（ｂ）該患者の気管内で二酸化炭素の分圧を検出する工程、
を包含する、方法。
【請求項１２】  前記工程（ｂ）が繰り返され、その結果、前記患者の気管内の二酸化炭素の分圧の変化の速度が決定され得る、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】  さらに、（ｃ）前記患者における灌流不全の程度を、該患者の気管内で検出される二酸化炭素の分圧の変化の速度から決定する工程、を包含する、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】  前記カニューレが、前記工程（ａ）の後かつ前記工程（ｂ）の前または間に、空気を空気供給ポンプから前記患者の気管へと導入するために適切である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】  前記二酸化炭素センサ手段が、光ファイバーＰＣＯ2センサを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】  前記気管内呼吸チューブが、前記患者の気管内に前記カニューレをシールするための手段をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】  前記シール手段が、前記カニューレの遠位端に、膨張可能なカフを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】  前記気管内呼吸チューブが、前記カニューレを前記患者の気管内にシールするための手段をさらに備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】  前記シールする手段が、前記カニューレの遠位端において膨張可能なカフを備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】  空気を前記患者の肺に導入する前に、前記カフを膨張させる工程をさらに包含する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】  機械的換気支持を必要とする前記患者が、一般的な麻酔を必要とする手術患者である、請求項１１に記載の方法。
【請求項２２】  機械的換気支持を必要とする前記患者が、新生児である、請求項１１に記載の方法。
【請求項２３】  機械的な換気支持を必要とする患者において、灌流不全の程度を評価するための方法であって、以下：
（ａ）空気を空気供給ポンプから該患者の肺へと運ぶためのカニューレから構成される、気管内呼吸チューブを提供する工程であって、該カニューレは、空気を該空気供給ポンプから受容するための近位端、および空気を該患者の気管内へと放出するための開口部を有する遠位端を有し、該気管内呼吸チューブは、該カニューレの遠位端において、該患者の気管の側壁に沿って二酸化炭素の分圧を検出するための光学二酸化炭素センサ手段をさらに備え、ここで該センサが、蛍光指示組成物を備える光ファイバー手段から構成され、該気管内呼吸チューブは、該光学二酸化炭素センサが該患者の気管の側壁に接触するように配置するために適切である、工程；
（ｂ）該指示組成物を所定の波長の光で照射する工程であって、これによって、該センサ手段の周囲の領域において、ＰＣＯ2値に比例する強度を有する蛍光を該指示組成物に発光させる、工程；ならびに
（ｃ）該発光された蛍光の強度を、ＰＣＯ2を示す値に変換する工程、
を包含する、方法。
【請求項２４】  前記工程（ｂ）が繰り返され、その結果、前記患者の気管内の二酸化炭素の分圧の変化の速度が決定され得る、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】  前記患者における灌流不全の程度を、該患者の気管内で検出される二酸化炭素の分圧の変化の速度から決定する工程をさらに包含する、請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】  前記カニューレが、前記工程（ａ）の後かつ前記工程（ｃ）の前または間に、空気を空気供給ポンプから前記患者の気管へと導入するために適切である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】  前記二酸化炭素センサ手段が、光ファイバーＰＣＯ2センサを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】  機械的換気支持を必要とする前記患者が、一般的な麻酔を必要とする手術患者である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】  機械的換気支持を必要とする前記患者が、新生児である、請求項２３に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般に、患者の灌流不全を評価するための方法およびデバイスに関する。より詳細には、本発明は、気管内部位における二酸化炭素の局所的分圧を測定することによる患者の灌流不全の評価に関する。
【０００２】
（背景技術）
非常に少ない血流または少ない「全身性灌流」は、代表的に低い大動脈圧に起因し、そして多くの因子（出血、敗血症、および心停止を含む）によって、引き起こされ得る。心臓からの血液の流れに減少が生じた場合、その身体は、血液のより高い部分を重要な器官（例えば、脳（連続的な血液の供給がなければ、長く生存しない））に方向付けるが、それほど重要でない器官（例えば、胃および腸（これらの器官の生存は、血流の一時的な大量減少によっては脅かされない）に対する血液の流れを制限する。医師は、灌流不全を評価するために胃および腸において測定することによって、一般的にこの現象を利用する。
【０００３】
それほど重要でない器官（すなわち、灌流不全の間に血流が減少される器官）のＣＯ2濃度の評価は、灌流評価において有用である。二酸化炭素産生（これは代謝に関連する）は、少ない血流の間においてさえ、続く。ＣＯ2は、少ない血流の間に急速に失われることがないので、ＣＯ2の濃度が増加し、次いでｐＨが下がり、そしてそれほど重要でない器官におけるＣＯ2の分圧（ＰＣＯ2）の増加が生じる。したがって、灌流不全は、一般的に、これらの部位（特に胃および腸）におけるｐＨまたはＰＣＯ2を測定することにより評価される。胃または腸のｐＨまたはＰＣＯ2を評価するために使用されるカテーテルの例については、例えば、Ｍａｃｕｒに対する米国特許第３，９０５，８８９号、Ｂｒａｎｔｉｇａｎに対する同第４，０１６，８６３号、Ｒｅｉｃｈｓｔｅｉｎに対する同第４，６３２，１１９号、Ｆｉｄｄｉａｎ−Ｇｒｅｅｎに対する同第４，６４３，１９２号、Ｂｏｍｂｅｃｋ  ＩＶに対する同第４，９８１，４７０号、Ｃｏｒｍａｎに対する同第５，１０５，８１２号、Ｓｔｕｅｂｅに対する同第５，１１７，８２７号、Ｆｉｄｄａｎ−Ｇｒｅｅｎに対する同第５，１７４，２９０号、Ｇｏｌｄｂｅｒｇに対する同第５，３４１，８０３号、ＭｃＣｕｅに対する同第５，４１１，０２２号、Ｓａｌｚｍａｎらに対する同第５，４２３，３２０号、Ｆｉｄｄｉａｎ−Ｇｒｅｅｎに対する同第５，４５６，２５１号およびＦｉｄｄｉａｎ−Ｇｒｅｅｎらに対する同第５，７８８，６３１号を参照のこと。
【０００４】
灌流不全の程度を決定するためのＰＣＯ2の測定は、一般的に、鼻を通し、喉頭蓋を通過し、食道を通し、食道括約筋を通過し、そして胃の中へ、およびしばしば胃を通して腸の中へカテーテルを通すことによって実施される。あるいは、測定を、肛門を通されたカテーテルを用いて、結腸において実施する。これらの手順は、明らかに非常に侵襲性であり、そして患者に対して害または不快を引き起こし得る。さらに、この様式におけるカテーテルの挿入はまた、複雑であり、時間がかかる。
【０００５】
Ｗｅｉｌらに対する米国特許第５，５７９，７６３号は、鼻または口を通し、喉頭蓋を通過し、そして食道へ、二酸化炭素センサを有するカテーテルを導入し、その結果、カテーテルおよびセンサが、食道内に存在することを記載する。この方法を使用して、胃および／または腸においてよりはむしろ、患者の食道におけるＰＣＯ2を測定することにより、灌流不全を正確に評価し得る。試験は、食道におけるＰＣＯ2の測定は、大動脈圧と密接に相関し、さらに、食道においてなされた測定が、胃におけるＣＯ2の測定よりもまたさらにより大動脈圧と密接に相関することを示した。この手順は、手順の侵襲性が減少したという点、および食道括約筋がＣＯ2をブロックするので、胃の消化液によって産生されるＣＯ2は、測定に影響を及ぼさなかった点において有利であった。しかし、カテーテルの挿入は、なおもかなりの侵襲性を構成しており、したがって、患者に対して有害な危険を構成した。さらに、喉頭蓋を通過するように伸長されたカテーテルの延長は、患者を、胃酸を含む胃内容物の吐き戻しの危険に曝した。
【０００６】
１９９９年４月８日に公開された、国際特許公開番号ＷＯ９９／１６３４６において、本発明者らは、患者の上部消化管および／または気道におけるＰＣＯ2を測定することによって、患者の血液循環の障害（例えば、灌流不全）を評価するためのより小さな侵襲性の方法を記載した。前述のＰＣＴ出願において説明されるように、その方法は、二酸化炭素センサを患者の喉頭蓋を通すか、または越えることを伴わずに、二酸化炭素センサを患者の上部消化管および／または上部気道へ導入することを含む。この二酸化炭素センサは、上部消化管および／または気道（例えば、患者の口の中、患者の鼻の中、または食道壁に沿った部位）内の粘膜表面の近くに配置される。
【０００７】
機械的換気支持を必要とする患者は、前述の方法を使用する、ＰＣＯ2の測定において特別な問題を引き起こす。「機械的換気支持」によって、呼吸の換気機能を支持し、かつ患者の気管内領域へ高酸素含有気体を送達することによって、酸素負荷を改善する装置が意図される。この装置は、一般的に「呼吸チューブ」または「気管内チューブ」（「ＥＴＴ」）と称される。呼吸不全は、そのような呼吸支持システムの使用に対する主要な示唆であり、呼吸不全は、例えば、肺炎、肺水腫、肺出血および呼吸窮迫症候群のような肺状態から生じ得るような低酸素血呼吸不全ならびに代謝的需要を満たすためには不適切な肺胞換気を引き起こす疾患状態に関連し得るような高炭酸ガス性呼吸不全を含む。呼吸支持システムはまた、多くの外科手順の間に必要である。機械的換気支持システムは、当該分野において公知であり、そして例えば、ＤｅＬｕｃｃｉａ，ｄｅｃｅａｓｅｄら、に対する米国特許第４，５０２，４８２号、Ｂｕｃｈａｎａｎに対する同第５，００５，５７３号、Ｂｏｕｓｓｉｇｎａｃら、に対する同第５，４５２，７１５号、Ｍａｎｇに対する同第５，６０６，９６８号、Ｋｉｍに対する同第５，７６５，５５９号、Ｍｅｒｃｈａｎｔら、に対する同第５，７９１，３３８号、Ｂａｓｈｏｕｒに対する同第５，８０３，８９８号、およびＢｅａｔｔｉｅに対する同第５，８０６，５１６号に記載される。
【０００８】
機械的換気支持を必要とし、そしてそのためすでに気管内挿管システムで苦しむ重症患者に対して、ＰＣＯ2測定のためのさらなるシステム（例えば、米国特許第５，５７９，７６３号および国際特許公開番号ＷＯ９９／１６３４６に記載されるような）を導入することは、論理的に難しく、かつ現存する気管内システムを使用して測定が決定され得る場合、必ずしも必要ではない。
【０００９】
従って、灌流不全を測定するための方法および灌流を増加させるために用いられる方法（例えば、輸血など）の有効性をモニターするための方法に対する当該分野における必要性が存在し、その方法は、機械的に換気される患者における使用に良く適合する。
【００１０】
（発明の開示）
患者の下部気道内のＰＣＯ2（二酸化炭素分圧）の測定によって、患者における血液循環の障害（例えば、灌流不全の障害）を評価するための方法およびデバイスが提供される。この方法は、気管内領域（例えば、喉頭（ｌａｒｎｙｘ）の下、気管支の上）において、患者の下部気道へ二酸化炭素センサを導入する工程を包含する。二酸化炭素センサは、気管内呼吸チューブに接続され、そして／または気管内呼吸チューブ内に物理的に取り込まれる。本発明者らの発明の前は、灌流不全の間の二酸化炭素の分圧の増加は、局在化する現象であると考えられていた；しかし、出願人は、組織ＣＯ2の増加は、灌流不全の間、体全体に生じ、そしてそのような組織ＣＯ2の増加が、本発明のデバイスおよび方法を使用して、気管内部位において測定され得るということを発見した。
【００１１】
本発明は、気管内呼吸チューブに取り付けられた二酸化炭素センサを含むので、二酸化炭素センサを、患者の気管内領域へ導入する際に関与する侵襲性は、呼吸チューブそれ自体の挿入に関与する侵襲性よりも大きくはない。このセンサがＰＣＯ2測定のために、気管壁に沿って適切に配置される限り、このセンサは、気管内チューブの任意の適切な部分（例えば、気管内装置のバルーンもしくはカフ部分上または気管内チューブのカニューレ部分に沿って）に組み込まれ得る。好ましくは、センサは、光学ＣＯ2センサである。センサの出力は、ＣＯ2濃度値を提供するためにセンサ出力を電子的に変換するデバイスによって、検出され得る。このデバイスはさらに、患者の状態を示す経時的なＣＯ2濃度の変化の速度を検出し得る。
【００１２】
従って、一つの局面において、本発明は、機械的換気の必要がある患者の灌流不全を評価するためのデバイスを特徴とし、ここでこのデバイスは、以下：患者の気管の内壁に沿って、二酸化炭素の分圧（ＰＣＯ2）を検出するための二酸化炭素センサ手段を備える気管内呼吸チューブを備える機械的換気支持システム；および検出された二酸化炭素の分圧に関連する患者の灌流不全の程度を示すための、センサ手段に作動可能に連結される指示手段から構成される。
【００１３】
別の局面において、本発明は、機械的換気を必要とする患者の灌流不全を評価するための方法を特徴とし、この方法は、機械的換気支持システムの一環として、患者の気道に気管内呼吸チューブを導入する工程であって、ここで気道の内壁に沿って、二酸化炭素の分圧（ＰＣＯ2）を検出するための二酸化炭素センサ手段が気管内呼吸チューブに提供される工程；気道の側壁に沿って、患者の気道内の二酸化炭素分圧を測定するために二酸化炭素センサ手段を使用する工程；およびこのように測定された二酸化炭素の分圧を、測定されたＰＣＯ2値（次に、これは患者の灌流不全の程度と相関する）を示す指示手段に中継する工程を包含する。二酸化炭素の正常分圧よりも実質的に大きい患者の気道内の二酸化炭素の分圧は、患者の灌流不全の指標であり、経時的に増加する、患者の気道内の二酸化炭素分圧もまた同様である。
【００１４】
本発明の一つの利点は、灌流評価手段がこのような呼吸チューブ内に組み込まれているので、患者の気道に気管内呼吸チューブを導入するよりも侵襲性ではない様式において、患者における灌流を評価し得ることである。従って、本発明は、患者に対する最少のさらなる不快または害の危険を含むという点において有利である。
【００１５】
本発明の別の利点は、任意の種々の原因（身体的外傷、感染、低体温症、心臓性ショック（例えば、急性心筋梗塞、動脈瘤、または不整脈）、閉塞性ショック（例えば、肺動脈塞栓症）、循環血液量減少性ショック（例えば、出血または流体枯渇に起因する）および分布性ショック（例えば、敗血症、毒素に対する曝露、または過敏症に起因する）が挙げられるがこれらに限定されない）と関連する灌流不全を罹患する患者において、灌流が容易に評価され得ることである。本発明は、機械的換気デバイスに置かれるか、さもなくば気管内挿管に供される患者（例えば、新生児または早産新生児、一般的な麻酔を必要とする手術を経験する患者など）の任意の状況と関連するＰＣＯ2測定によって、灌流不全を評価するために容易に適応される。本発明の方法およびデバイスの感度は、広い範囲の灌流不全重症度にわたる灌流の評価をさらに可能にし、それによって、患者の状態を正確にモニターする手段を提供する。
【００１６】
本発明のさらに別の利点は、敏捷な患者、意識が完全でない患者、または意識のない患者での使用のために容易に適合され得、そして数分だけから数時間または数日間続く期間に、患者の灌流の正確な評価についてさらに適用され得るデバイスおよび方法である。
【００１７】
本発明の新規な特徴を、添付の特許請求の範囲に詳細に記載する。本発明は、添付の図面と組み合わせて読んだ場合に、以下の記載から最もよく理解され得る。
【００１８】
（本発明を実施するための態様）
（定義および命名法：）
本発明のデバイスおよび方法を、開示および記載する前に、本発明は、センサのデザイン、測定技術などに限定されず、これらは、変化し得るものとして理解される。本明細書中で使用される技術は、特定の実施形態を記載する目的のためだけであって、限定することを意図するものではないことがまた、理解される。
【００１９】
発明の詳細な説明および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、その内容が他に明確に示されない限り、複数を含むことに注目しなければならない。
【００２０】
本明細書で使用されるように用語「灌流不全」とは、循環系を通過する血液の不均衡分配に関連する血流の減少、および重要な（ｖｉｔａｌ（ｃｒｉｔｉｃａｌ））組織および器官（例えば、脳および心臓）の血流とは相対的に重要でない組織および／または器官への血流の減少を意味する。用語「灌流不全」はまた、臨床上「循環ショック」と呼ばれる。一般に「灌流不全」は、通常の灌流と関連するＰＣＯ2を有意に超えたＰＣＯ2の増加に関連する血流の減少を含むことを意味する。
【００２１】
本明細書で使用されるように用語「測定」とは、経時的に実施される単一の測定または一連の測定を言及し、そしてこの測定は、継続的かまたは断続的（例えば、選択した時間間隔）に実施される。
【００２２】
用語「二酸化炭素センサ」は、二酸化炭素の分圧を測定するためのセンサを言及するための用語「ＣＯ2センサ」および「ＰＣＯ2」センサとして、本明細書において交換可能に使用される。
【００２３】
本明細書中で一般に使用されているような用語「気管内挿管」とは、チューブを鼻、口を通ってまたは気管切開術を介して、気管中に挿入すること（例えば、気道を維持する目的、または気道への食物の吸入を防ぐ目的のため）を意味する。
【００２４】
本明細書中で使用されるような用語「粘膜表面」は、粘膜分泌腺を含むか、またはそれに関連する粘膜の表面を言及し、これは、人体の通路、管状構造、および器官の裏に存在する。本明細書中で目的の粘膜表面は、患者の気管の側壁にある。
【００２５】
本明細書中で使用されるような用語「隣接する」（例えば、「粘膜表面に隣接する」）とは、例えば、ＰＣＯ2センサによって、二酸化炭素の分圧について許容可能に正確な測定を可能にする、粘膜表面からの距離が、近いまたは接していることを意味する。一般に、ＰＣＯ2センサが、患者の気管の側壁と実際に接触していることが、好ましいが、このセンサが、まさに定義されるように側壁に「隣接する」ことで十分である。
【００２６】
本明細書中で使用されるような用語「患者」とは、哺乳動物の被験体、好ましくは、ヒトの被験体を意味し、その被験体は、低い血流（従って、灌流不全）に関連する状態を有するか、有すると疑われるか、あるいはその状態に対して感受性であるか、またはその状態に対して感受性であり得る。
【００２７】
従って、本発明は、機械的換気を必要とする患者において、灌流不全を評価するための方法およびデバイスを提供する。本発明は、気管内のＰＣＯ2、および／または気管内のＰＣＯ2の変化比を、高い気管内ＰＣＯ2値としてモニターする工程を含む。増加する気管内ＰＣＯ2値は、灌流不全と関連しており、ここで、このＰＣＯ2のモニタリングは、本明細書に取りこまれるか、または本明細書に添付されるＰＣＯ2センサを有する、気管内呼吸チューブで実施される。
【００２８】
（本発明のデバイスおよび方法）
図１は、本発明の好ましいデバイスを例示し、一般に１０として示される気管内チューブは、患者１４の口１２を通じて挿入されることを示す。しかし、このチューブは、患者の鼻を通って、または気管開口術を通じて挿入され得る。このチューブは、近位端１８および遠位端２０を有するカニューレ１６を含み、ここで、この近位端は、患者の肺に気体を導入するために、通気性空気供給機に接続させるための、末端オリフィス２２およびコネクター２４を提供する。カニューレの遠位端２０が、患者の気管２６内に配置されることを示す。この気管内チューブは、カニューレと気管との間での空気の密閉を維持するための密封手段を提供する。好ましくは、このチューブは、外科手順中であるような注入状態の２８に示される注入可能なカフ（ｃｕｆｆ）を密閉手段として有する、従来の「カフ」チューブである。このカフとカニューレの両方は、好ましくは一般に、放射線不透明性（ｒａｄｉｏ−ｏｐａｑｕｅ）生体適合性塩化ビニルから構成されるが、他の適切な材料が、これらの代わりに代替され得ることは、当業者によって理解される。カフ２８は、カフ膨張ラインの開口末端３２にシリンジなどを装着し、カフ挿入ライン３０に空気を導入することによって、膨張される。カフ膨張ライン３０の開口末端３２に導入される空気の流れは、カフの膨張を指示するパイロットバルーン３６を膨張させる、バルブ３４によって制御される。このＰＣＯ2センサは、カフ２８の外部に装着され、かつ患者の気管の内部壁に接触して横たわるように示されるが、このＰＣＯ2センサ３８は、必ずしもカフ２８に位置付けされるわけではないことが、当業者によって理解され、そして本明細書中で他の部分に記載される。ＰＣＯ2センサは、患者の気管２６の内壁に隣接して、好ましくは、内壁と接触して、配置されにように、気管内チューブ１０内に取りこまれるか、または装着されることが、単に必要とされる。
【００２９】
ＰＣＯ2測定が、患者の気管内で成され得るようにこのデバイスを適切に配置するために、この気管内チューブ１０は、患者の口または鼻に、または気管切開術を通じて挿入され、咽頭および喉頭を通って気管２６へ延ばされる。チューブ１０は、カニューレの近位端１８およびカフ膨張ライン３０の末端３２が、患者の口を通過して延び、一方カニューレの遠位端２０は、患者の気管２６内にあるように、十分長くなければならない。気管内チューブ１０の挿入後、カニューレの近位端１８は、末端オリフィス２２およびコネクター２４を通じて、通気性空気の供給機（示さず）に装着される。通気性空気供給機から末端オリフィス２２へ空気を導入することによって空気をポンプで引き上げ、カニューレ１６から患者の気管２６へ、カニューレの遠位端に存在する開口部４０を通じて、肺の正の空気圧は、維持される。このように空気を導入する前に、カフ２８は、シリンジなどによってカフ膨張ライン３０に空気を導入することによって、膨張される。カフが膨張された場合、カフ２８は、通常の気管の形状となり、気管壁での密閉を提供する。本発明の方法を使用する灌流不全の評価のために所望されるように、カフの膨張によりまた、気管壁に対してＰＣＯ2センサを押しやる。
【００３０】
本発明に従って、出願人は、機械的換気を必要とする患者の灌流不全の正確な評価が、まさに所望されるようなデバイスを使用して、気管のＰＣＯ2を測定することによって得られる得ることを見出した。二酸化炭素は、粘膜表面を容易に通過するので、血流によって運び出されない粘膜表面に下の組織で生じる代謝活性によって発生するＣＯ2は、粘膜表面を通って容易に移動する。従って、気管の内部壁に隣接するＰＣＯ2センサの配置により、灌流不全の非常に良好な定量化を常時提供し、これは、処置が最も効果的であると考えられる場合、灌流不全の最も重大な発生数分後を含む。
【００３１】
図１に例示されるように、ＰＣＯ2センサは、可撓性ケーブルまたはカテーテル４２から試験装置４４に操作可能に連結され、これは、代表的にＣＯ2（水銀のミリメートル）（ｍｍＨｇ）の分圧を示すインジケーター手段を含み、灌流不全の程度の印を提供する。
【００３２】
ＰＣＯ2センサは、本明細書中に記載される様式でのＰＣＯ2の検出に適切な任意のＰＣＯ2センサであり得る。本明細書中の実施例において使用される代表的なＰＣＯ2センサは、センサ環境のｐＨの変化を検出することによって操作する。具体的には、このようなセンサは、ＣＯ2に対して透過性である膜を有し、そしてこの環境から重炭酸ナトリウムまたは炭酸（ＨＣＯ3）溶液を分離する。このデバイスにおいてｐＨセンサは、重炭酸ナトリウム溶液のｐＨを測定する。このタイプの２つの例示的なＣＯ2センサは、Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，Ｉｎｃ．およびＮｉｈｏｎ  Ｋｏｈｄｅｎ（ＩＳＦＥＴ  ＰＣＯ2センサ）によって製造されている。
【００３３】
あるいは、このＣＯ2センサは、光学ＰＣＯ2センサである。構造、特性、機能、および光ファイバー化学センサの操作の詳細は、米国特許第４，５７７，１０９号；同第４，７８５，８１４号；および４，８４２，７８３号、ならびにＳｅｉｔｚの「Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃｓ」、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．５６（１）：１６Ａ−３４Ａ（１９８４）に見出され得る。本発明での使用に適切であり得るＣＯ2をモニタリングするための光ファイバーセンサとしては、以下に記載されるものが挙げられるが、これらに限定されない：米国特許第４，８９２，３８３号；４，９１９，８９１号；５，００６，３１４号；５，０９８，６５９号；５，２８０，５４８号；および５，３３０，７１８号。他の例示的な光ファイバーＣＯ2センサは、Ｐｅｔｅｒｓｏｎらの「Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２２４（４６４５）：１２３−１２７（１９８４）およびＶｕｒｅｋらの「Ａ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  ＰＣＯ2  Ｓｅｎｓｏｒ」、Ａｎｎａｌｓ  Ｂｉｏｍｅｄ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒ．１１：４９９−５１０（１９８３）に記載される。
【００３４】
適切な光学ＣＯ2センサは、Ａｌｄｅｒｅｔｅら（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮに譲渡された）の米国特許第５，７１４，１２１号（’１２１）に記載され、これらは、光学ＣＯ2センサおよびその製造方法について特許権を取得し；上記の光学ＣＯ2センサを使用する好ましいセンサシステムおよび方法が、Ｆｕｒｌｏｎｇ（これはまた、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮ）に譲渡された）の米国特許第５，６７２，５１５号（’５１５）に記載される。一般に、’１２１特許のセンサは、遠位チップからシグナルを受容するための手段での連絡のために遠位チップおよび近位領域を有する単一の光ファイバーから構成される。予め決められた波長の光は、光学ファイバーから遠位チップへ向けられ、そして発光した蛍光が、ＣＯ2の濃度値を検出および変換するために、ファイバーに沿って戻る。ＣＯ2透過性シリコーン材料から構成されるカプセルは、予め決められた位置で遠位チップにわたって配列される。このカプセルは、適切なｐＨ感受性インジケーター成分を有するインジケーター溶液、一般に蛍光色素を有し、そして実質的に空気を有さないインジケーター構成要素を含む。蛍光色素の例は、以下が挙げられるが、これれに限定されない：フルオレセイン、カルボキシフルオレセイン、セミナフトローダフルオア（ｓｅｍｉｎａｐｈｔｈｏｒｈｏｄａｆｌｕｏｒ）、セミナフトフルオレセイン、ナフトフルオレセイン、８−ヒドロキシピレン、１，３，６−トリスルホン酸、三ナトリウム塩（「ＨＰＴＳ」）およびジクロロフルオレセイン（特に、ＨＰＴＳが好ましい）。密閉手段は、液体密着密閉を提供し、遠位チップにカプセルを添加する。
【００３５】
光学ＣＯ2センサは、一般に、このセンサの遠位末端を本明細書に記載されるような粘膜表面に接触させることによって使用される。所定の波長の光が外部光源から方向付けられ、光ファイバーを通って、カプセル化された指示薬組成物に遠位に衝突する。ファイバーに沿って帰ってくる発せられた蛍光の強度は、ファイバーの先端に存在するｐＨ感受性指示薬物質の結果として、サンプル中のＣＯ2の濃度に直接関連する（すなわち、指示薬溶液のｐＨが、炭酸形成の結果として、ＣＯ2濃度に直接関連する）。発せられた光は、光ファイバーによってデバイスに運ばれ、このデバイスにおいて、この発せられた光が検出され、そして電子的にＣＯ2濃度値に変換される。このセンサは、指示薬組成物に存在する参照色素をさらに有する。参照色素から発せられた光の強度を使用して、指示薬から得られるシグナルを、倍率化（ｒａｔｉｏｉｎｇ）を介して、補い得る。ＰＣＯ2を決定するためのより好ましいシステムは、’５１５特許に記載され、同時二重励起／単一発光蛍光感知法に関し、ここで、二つの異なる波長の光を使用して、蛍光指示薬種を励起し、ここで、二つの波長の１つは、等吸収点にある。生じる二つの蛍光発光シグナルは、所望の測定を提供するために倍率化される。
【００３６】
ＣＯ2センサによって提供されるデータが得られ得、そして利用可能な任意の適切な手段によって分析され得る。例えば、図２は、データ獲得サーキットリーを示し、これはＣＯ2データ解析を容易にするために使用され得る。この回路は、前増幅器４６および増幅器４８を備え、これらは、ＣＯ2レベルを表すシグナルをＡ／Ｄ変換器５０に送達する。この変換器出力は、メモリ５２に送達され、このメモリ５２は、値を記憶し、そしてそれらをＣＰＵつまり中央演算装置５４に送達する。データを処理するようにＣＰＵに命令するためのソフトウェアは、メモリディスク５６に保持される。患者の特性のような適切な情報は、キーボードを介して入力される。ＣＯ2レベルは、１秒当たり５サンプルの割合で、ＣＰＵに送達される。ＣＰＵはこのデータおよび時計６０からの経過時間を使用して、患者の灌流状態を示すシグナルを送達する。あるいは、表示されるシグナルは、単に、ＰＣＯ2値を示し得、このことから、当業者は、灌流不全の度合を評価し得る。このシグナルが、ＣＯ2データ分析プログラムの出力、従って、灌流不全の度合を示す場合、種々のタイプの指示薬手段が使用され得る。例えば、患者の状態が良くない場合、赤色光６２が点灯し得、患者の状態が安定している場合、緑色光が点灯し得、患者の状態が警戒を要する場合には、黄色光が点灯し得る。この単純化された出力は、軍隊の軍医および救急車上の救急医療士のような中適度に訓練された人々に対して有用である。患者の状態の指示は、医療保健業務従事者が、患者を処置センターに運ぶべきか否か、および／または胸部の繰返しの陥没のような灌流を増強するために特定の工程を実施するか否かの決定を可能にする。
【００３７】
ＣＰＵを制御するソフトウェアをプログラムして、３つのシグナル（赤色光、緑色光または黄色光）のうちのいずれかを表示すべきかを決定し得る。一般に、二酸化炭素の特定の高レベルＺ、ならびに二酸化炭素の低レベルＹが、確立される。これらの高レベルおよび低レベルは、例えば、８０ｍｍＨｇのＺ値、および５０ｍｍＨｇのＹ値であり得る。さらに、ＣＰＵは、ＰＣＯ2の増加または減少の割合を連続的に決定する。２０ｍｍＨｇ／時間より大きいＰＣＯ2増加の割合は、高い度合の灌流不全を示すが、比較して、２０ｍｍＨｇ／時間未満のＰＣＯ2増加の割合は、低い度合の灌流不全を意味する。ＰＣＯ2レベルが減少するか、または負である場合、患者は安定であると見なされる。
【００３８】
Ｚより大きなＰＣＯ2を有する患者は、第１の患者カテゴリーに割り当てられ、ここで、これらの第１のカテゴリーの患者におけるＰＣＯ2の変化の割合がゼロまたは正である場合、患者の状態が良くないと評価され、そして赤色光が点灯する。ＰＣＯ2が減少する場合、黄色光が点灯して、患者が警戒を要する状態にあることを示す。初期のＰＣＯ2測定が、２つのレベルＺおよびＹの間にある場合、患者は、第２の患者カテゴリーに割り当てられる。第２のカテゴリーの患者の状態は警戒を要し、従って、ＰＣＯ2レベルが２０ｍｍＨｇ／時間より大きく増加しないかぎり（２０ｍｍＨｇ／時間より大きい場合には、赤色光が点灯する）、黄色光点灯する。第３のカテゴリーの患者において、二酸化炭素レベルは、Ｙ未満であり、そして患者は、安定な状態にあると考えられる。二酸化炭素にかなりの変化がある場合、例えば、ＰＣＯ2レベルは、２０ｍｍＨｇ／時間より大きい割合で増加するか、または特定の割合（例えば、１０ｍｍＨｇ／時間）で減少する。ＣＯ2レベルが、Ｙ未満である場合、ＣＯ2レベルのかなりの変化は、患者が異常に高い血流と関連した状態を被ることを示している。
【００３９】
灌流不全と高い気管内ＰＣＯ2ベルおよび／または増加した気管内ＰＣＯ2レベルとの相関、ならびに灌流回復と低いまたは減少した気管内ＰＣＯ2レベルとの相関が、動物（ラット）モデルにおいて試験され、このモデルは、血液の突然の損失または分断をシミュレートし、これらは射創または他の重篤な創傷によって引き起こされ得る。灌流回復は、引き続いて、動物を血液注入で再灌流することによって、シミュレートされた。その結果は、グラフの形態で、図３、４および５に示される。上述の図面に示されるように、「ＰEＣＯ2」は、気管内ＰＣＯ2（ｍｍＨｇにおける）を示し、「ＰGＣＯ2」は、胃壁ＰＣＯ2（ｍｍＨｇにおける）を示し、そして「ＭＡＰ」は、平均動脈圧力（再び、ｍｍＨｇにおける）を示す。全てのＰＣＯ2測定は、本明細書中に先に記載された、Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，Ｉｎｃ．によって作製されたセンサを使用してなされた。
【００４０】
試験の開始において（図３〜５のグラフにおける、時間＝０）、かなりの血液が、先に良好な健康状態にある動物から引かれ、この血液は、数分間の間、引かれる。最初に、図３および５に見られ得るように、約１０分と５０分の間で、平均動脈圧力（「ＭＡＰ」）は、約３０％に、急速に減少する。続く期間において（約５０分から約１２０分）、平均動脈圧力は、通常よりも約４０％低く維持される。１２０分後、平均動脈圧力は落ち続ける：図３および５を参照のこと。対応して、二酸化炭素の分圧（これは、気管および胃壁においての両方で測定される）は、安定に維持され、そして平均動脈圧力が減少するにつれて、究極的に、有意に増加した。これらのデータは、気管または胃壁において測定されていようと、ＰＣＯ2の増加が、灌流不全の間に、平均動脈圧力と逆に相関する。
【００４１】
動物モデルにおける結果は、灌流不全を被るヒト患者を表すために推定され得る。本発明は、これらの現象の利点を利用して、灌流不全に関連した状態を有するかまたはその状態の疑いがある患者の診断および処置において、医者または他のヘルスケア提供者を補助する方法およびデバイスを提供する。
【００４２】
例えば、救急医療士または他の人からの補助が、初期の原発性発作の後、短い期間利用され得るが、患者が病院に到着するためには、３０分以上を要する。その時間の間（すなわち、輸送の間）、患者は挿管され得、そして、本発明に基づくＰＣＯ2を測定するための方法および装置は、医者または他のヘルスケア提供者が、通常に比較したＰＣＯ2レベル、ならびにＰＣＯ2の変化の割合を容易に検出することを可能にする。ＰＣＯ2の急速な増加は、患者がほぼ最後の１時間内に血液の損失を被るが、高レベルのＰＣＯ2は、患者が、現在のところ、低レベルの大動脈圧力および灌流不全を被ることを示すことを示唆する。このように、本発明を使用して、患者の状態を評価し得、適切な治療の適切かつ迅速な選択を可能にする。
【００４３】
従って、本発明は、気管内呼吸チューブの形態で機械的な換気を必要とする患者における灌流不全を評価するための方法およびデバイスを提供する。この方法は、機械的な換気システムのために必要とされる装置以外の最小限の装置を使用して、迅速に実施され得る。本発明は、患者（例えば、呼吸不全を被る患者、一般的な麻酔を必要とする手術を受ける患者など）が機械的な換気を必要とする種々の状況において有用であり、ここで、換気が、かなりの数のモード（例えば、補助制御モード換気（「ＡＣＭＶ」、同調間欠的強制換気（「ＳＩＭＶ」）、連続ポジティブ気道圧力（「ＣＰＡＰ」）、圧力制御換気（「ＰＣＶ」）、圧力支持換気（「ＰＳＶ」）、比例補助換気（「ＰＡＶ」）など）の１つにおいて実施され得る。本発明はまた、１〜２％のオーダーの新生児が、産まれた直後にある種の集中治療を必要とするので、新生乳児の処置およびモニタリングにおいて、有用である。例えば、早産の乳児は、顕著に、心臓性呼吸支持を必要とするが、成熟した乳児はまた、誕生窒息、セプシスまたは低酸素症を被り得、肺高血圧症を導き得る。これらおよび他の場合において機械的な換気を必要とする新生児は、本発明のデバイスおよび方法から恩恵を受け、ここで、灌流不全の迅速かつ正確な評価が、機械的な換気支持の間になされ得る。
【００４４】
本発明を、その好ましい特定の実施形態と共に記載してきたが、先の説明ならびに続く実施例は、例示を意図しており、そして本発明の範囲を制限することを意図しないことが理解されるべきである。本発明の範囲内での他の局面、利点および改変は、本発明が属する当業者に明らかである。