(57)【要約】患者の吸気のＦｉＯ２を所定の量だけ変更することと、ａ）ＦｉＯ２を変更した後に、患者の一連の呼吸における各呼吸に対して、呼吸の呼気の１回換気量測定値を決定することと、呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値を決定することと、呼吸の呼気の１回換気量測定値に、呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値とその呼吸の直前の呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値との間の絶対差を乗算して、第１の乗算結果を得ることと、第１の乗算結果を各呼吸の絶対差の総和で除算して、第１の除算結果を得ることと、呼吸のＮ２成分の１回換気量測定値に、各呼吸の第１の除算結果の総和を乗算して、第２の乗算結果を得ることと、ｂ）各呼吸の第２の乗算結果の総和を、一連の呼吸における第１の呼吸と最後の呼吸との間の、呼気のＮ２成分の１回換気量測定値の絶対差で除算して、患者のＦＲＣの測定値を得ることにより、患者の肺の機能的残気量（ＦＲＣ）を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の肺の機能的残気量を決定する方法であって、
患者の吸気のＦｉＯ２を所定の量だけ変更するステップと、
前記ＦｉＯ２を変更した後に、前記患者の一連の呼吸における各呼吸に対して、
前記呼吸の呼気の１回換気量の測定値を決定するステップと、
前記呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量の測定値を決定するステップと、
前記呼吸の前記呼気の１回換気量に、前記呼吸の前記呼気のＮ２成分の１回換気量の測定値と前記呼吸の直前の呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値との間の絶対差を乗算して、第１の乗算結果を得るステップと、
前記第１の乗算結果を、前記呼吸のそれぞれの前記絶対差の総和で除算して、第１の除算結果を得るステップと、
前記呼吸の前記呼気のＮ２成分の１回換気量の測定値に、前記呼吸のそれぞれの前記第１の除算結果の総和を乗算して、第２の乗算結果を得るステップと、を備える方法であり、さらに、
前記呼吸のそれぞれの前記第２の乗算結果の総和を、前記一連の呼吸における第１の呼吸と最後の呼吸との間の、前記呼気のＮ２成分の１回換気量の測定値の前記絶対差で除算して、前記患者の肺の機能的残気量の測定値を得るステップと、を備える、方法。
【請求項２】
前記変更するステップは前記ＦｉＯ２を増加するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記変更するステップは前記ＦｉＯ２を低減するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記変更するステップは、前記ＦｉＯ２を、前記患者の全吸気量の約２０％から約２５％の範囲内の量だけ変更するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記変更するステップは単一ステップ関数に従って前記ＦｉＯ２を変更するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記患者の呼気のＣＯ２成分の１回換気量を決定するステップと、
前記患者の呼気のＯ２成分の１回換気量を決定するステップと、をさらに備え、
前記呼気のＮ２成分の１回換気量を決定する前記ステップは、呼気の前記Ｏ２成分およびＣＯ２成分の１回換気量の関数として、前記呼気のＮ２成分の１回換気量を決定するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記呼気のＣＯ２成分の１回換気量を決定する前記ステップは、前記ＦｉＯ２を変更するより前に決定するステップを備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記呼気のＣＯ２成分の１回換気量を決定する前記ステップは、前記一連の呼吸における前記呼吸のそれぞれに対して、個別に前記呼気のＣＯ２成分の１回換気量を決定するステップを備える、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記決定するステップは、任意の前記呼気のガス成分の１回換気量のいずれかが定常状態に到達するまで測定するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記決定するステップは、前記呼気のガス成分の１回換気量のいずれかの連続する１回換気量の差が、事前に定義された量未満になるまで測定するステップを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記決定するステップは、前記呼気のガス成分の１回換気量のいずれかの連続する１回換気量の差が、１％未満まで異なるまで測定するステップを備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記決定するステップは、前記呼気のガス成分の１回換気量のいずれかが定常状態に到達した後、事前に定義された数の呼吸に対して決定するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記呼気のＯ２成分の１回換気量を決定する前記ステップは、前記ＦｉＯ２が増加した後に、前記呼吸における最小レベルのＯ２を用いて決定するステップを備える、請求項６に記載の方法。
【請求項１４】
前記呼気のＯ２成分の１回換気量を決定する前記ステップは、前記ＦｉＯ２が減少した後に、前記呼吸における最大レベルのＯ２を用いて決定するステップを備える、請求項６に記載の方法。
【請求項１５】
前記決定するステップは、前記１回換気量の測定が、前記患者の吸気のＦｉＯ２に変更が検出された後の、前記呼吸の発生に時間的に最も近い場合に、前記１回換気量のいずれかを前記呼吸のいずれかと関連付けるステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
肺の機能的残気量の測定システムであって、
換気システムと、
前記換気システムと協働して、前記換気システムによりＯ２が吹き込まれる患者の肺の機能的残気量を決定するように構成された機能的残気量分析器と、を備える測定システムであり、
前記分析器は、
ａ）前記患者の吸気のＦｉＯ２に所定の量の変更が発生した後に、前記患者の一連の呼吸における各呼吸に対して、
前記呼吸の呼気の１回換気量測定値を決定し、
前記呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値を決定し、
前記呼吸の前記呼気の１回換気量測定値に、前記呼吸の前記呼気のＮ２成分の１回換気量の測定値と前記呼吸の直前の呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値との間の絶対差を乗算して、第１の乗算結果を得て、
前記第１の乗算結果を、前記呼吸のそれぞれの前記絶対差の総和で除算して、第１の除算結果を得て、
前記呼吸の前記呼気のＮ２成分の１回換気量の測定値に、前記呼吸のそれぞれの前記第１の除算結果の総和を乗算して、第２の乗算結果を得ることと、
ｂ）前記呼吸のそれぞれの前記第２の乗算結果の総和を、前記一連の呼吸における第１の呼吸と最後の呼吸との間の、前記呼気のＮ２成分の１回換気量の測定値の前記絶対差で除算して、前記患者の肺の機能的残気量の測定値を得ることと、を実行するように構成されている、システム。
【請求項１７】
Ｏ２発生源と、
前記Ｏ２発生源と患者の間の吸気Ｏ２を測定するように構成されたＯ２センサと、
前記Ｏ２発生源と前記患者の中間にある呼気および吸気流路に沿って圧力を測定するように構成された流量変換器と、を備え、
前記機能的残気量分析器は、前記圧力測定値および前記吸気Ｏ２測定値のいずれかを用いて、前記１回換気量のいずれかを決定するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記分析器は、前記ＦｉＯ２に前記変更が発生した後に、肺の前記機能的残気量の測定を自動的に起動するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記分析器は、前記Ｏ２発生源に作用して、前記患者の吸気の前記ＦｉＯ２を前記所定の量だけ変更させるように構成されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記Ｏ２発生源は、前記ＦｉＯ２を増加することにより前記患者の吸気の前記ＦｉＯ２を変更するように構成されている、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記Ｏ２発生源は、前記ＦｉＯ２を減少することにより前記患者の吸気の前記ＦｉＯ２を変更するように構成されている、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記Ｏ２発生源は、前記患者の全吸気量の約２０％から約２５％までの範囲内の量だけ前記ＦｉＯ２を変更するように構成されている、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
前記Ｏ２発生源は、単一ステップ関数に従って前記ＦｉＯ２を変更するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２４】
前記分析器は、
前記患者の呼気のＣＯ２成分の１回換気量を決定し、
前記患者の呼気のＯ２成分の１回換気量を決定し、
呼気の前記Ｏ２成分およびＣＯ２成分の１回換気量の関数として、前記呼気のＮ２成分の１回換気量を決定するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２５】
前記分析器は、ＦｉＯ２の前記変更より前に、前記呼気のＣＯ２成分の１回換気量を決定するように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記分析器は、前記一連の呼吸における各呼吸に対して個別に前記呼気のＣＯ２成分の１回換気量を決定するように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
前記分析器は、前記呼気のガス成分の１回換気量のいずれかが定常状態に到達するまで、前記決定のいずれかを実行するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記分析器は、前記呼気のガス成分の１回換気量のいずれかの連続する１回換気量の差が、事前に定義された量未満になるまで前記決定のいずれかを実行するように構成されている、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記分析器は、前記呼気のガス成分の１回換気量のいずれかの連続する１回換気量の差が、１％未満まで異なるまで前記決定のいずれかを実行するように構成されている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記分析器は、前記呼気のガス成分の１回換気量のいずれかが定常状態に到達した後に、事前に定義された数の呼吸に対して前記決定のいずれかを実行するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項３１】
前記分析器は、前記ＦｉＯ２が増加した後に、前記呼吸における最小レベルのＯ２を用いて前記呼気のＯ２成分の１回換気量を決定するように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項３２】
前記分析器は、前記ＦｉＯ２が減少した後に、前記呼気のＯ２成分の１回換気量を決定するように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項３３】
前記分析器は、前記１回換気量の測定が、前記患者の吸気のＦｉＯ２に変更が検出された後の、前記呼吸の発生に時間的に最も近い場合に、前記１回換気量のいずれかを前記呼吸のいずれかに関連付けるように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項３４】
患者の肺の機能的残気量を決定するためのコンピュータプログラム製品であって、
コンピュータ可読媒体と、
コンピュータプログラム命令と、を備えるコンピュータプログラム製品であり、
前記コンピュータプログラム命令は、
ａ）前記患者の吸気のＦｉＯ２に所定の量の変更が発生した後に、前記患者の一連の呼吸における各呼吸に対して、
前記呼吸の呼気の１回換気量測定値を決定し、
前記呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値を決定し、
前記呼吸の前記呼気の１回換気量測定値に、前記呼吸の前記呼気のＮ２成分の１回換気量の測定値と前記呼吸の直前の呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値との間の絶対差を乗算して、第１の乗算結果を得て、
前記第１の乗算結果を、前記呼吸のそれぞれの前記絶対差の総和で除算して、第１の除算結果を得て、
前記呼吸の前記呼気のＮ２成分の１回換気量の測定値に、前記呼吸のそれぞれの前記第１の除算結果の総和を乗算して、第２の乗算結果を得ることと、
ｂ）前記呼吸のそれぞれの前記第２の乗算結果の総和を、前記一連の呼吸における第１の呼吸と最後の呼吸との間の、前記呼気のＮ２成分の１回換気量の測定値の前記絶対差で除算して、前記患者の肺の機能的残気量の測定値を得ることと、を実行するように動作し、
前記プログラム命令は前記コンピュータ可読媒体に格納されている、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、医療装置および方法、より詳細には、患者の肺の機能的残気量を決定するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒトまたは動物の患者の肺の機能的残気量（ＦＲＣ）とは、受動的呼気の終了時において患者の肺内に存在する空気量のことである。医学分野では、例えば、ＦＲＣは、ガス交換プロセスに関与することが可能な十分な肺組織が存在するかどうかを示す、重要な評価基準である。このことは、慢性肺疾患を持つ人工呼吸を受けていない患者、ならびに自発呼吸を支援するかまたは自発呼吸に置き換わる人工呼吸器を必要とする患者に当てはまる。患者が人工呼吸器を装着している間、患者の肺および呼吸器系の状態を評価するために、ＦＲＣ測定が必要とされ、また、患者のＦＲＣを知ることは、診断および治療に極めて重要である。残念なことに、ＦＲＣを測定するための現在の方法は、多くの場合、患者をプレチスモグラフに入れることが必要であり、これは人工呼吸器に接続された患者に対しては実行できない。したがって、ＦＲＣは決定および監視が困難である場合が多い。
【０００３】
したがって、ＦＲＣを決定するための正確で使いやすいシステムおよび方法が有効である。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、様々な実施形態において、患者の肺の機能的残気量を決定する新しいシステムおよび方法を開示する。
【０００５】
本発明の一態様においては、患者の肺の機能的残気量を決定する方法が提供される。この方法は、患者の吸気のＦｉＯ２を所定の量だけ変更するステップと、ａ）ＦｉＯ２を変更した後に、患者の一連の呼吸における各呼吸に対して、呼吸の呼気の１回換気量測定値を決定するステップと、呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値を決定するステップと、呼吸の呼気の１回換気量測定値に、呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値とその呼吸の直前の呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値との間の絶対差を乗算して、第１の乗算結果を得るステップと、第１の乗算結果を各呼吸の絶対差の総和で除算して、第１の除算結果を得るステップと、呼吸のＮ２成分の１回換気量測定値に、各呼吸の第１の除算結果の総和を乗算して、第２の乗算結果を得るステップと、ｂ）各呼吸の第２の乗算結果の総和を、一連の呼吸における第１の呼吸と最後の呼吸との間の、呼気のＮ２成分の１回換気量測定値の絶対差で除算するステップと、を含み、これにより患者のＦＲＣの測定値を得るステップを含む。
【０００６】
本発明の別の態様では、変更のステップはＦｉＯ２を増加させることを含む。
【０００７】
本発明の別の態様では、変更のステップはＦｉＯ２を減少させることを含む。
【０００８】
本発明の別の態様では、変更のステップは、患者の全吸気量の約２０％〜約２５％の範囲内の量だけＦｉＯ２を変更することを含む。
【０００９】
本発明の別の態様では、変更のステップは、ＦｉＯ２を単一ステップ関数に従って変更することを含む。
【００１０】
本発明の別の態様では、方法はさらに、患者の呼気のＣＯ２成分の１換気量を決定するステップと、患者の呼気のＯ２成分の１回換気量を決定するステップとを含み、この場合、呼気のＮ２成分の１回換気量を決定するステップは、呼気のＮ２成分の１回換気量を、呼気のＯ２成分およびＣＯ２成分の１回換気量の関数として決定することを含む。
【００１１】
本発明の別の態様では、呼気のＣＯ２成分の１回換気量を決定するステップは、ＦｉＯ２を変更するより前に決定することを含む。
【００１２】
本発明の別の態様は、呼気のＣＯ２成分の１回換気量を決定するステップは、一連の呼吸における各呼吸に対して個別に呼気のＣＯ２成分の１回換気量を決定することを含む。
本発明の別の態様では、決定するステップは、呼気のガス成分の１回換気量のいずれかがが定常状態に達するまで測定することを含む。
【００１３】
本発明の別の態様では、決定するステップは、呼気のガス成分の１回換気量のいずれかの連続する１回換気量の差が、事前に定義された量より小さくなるまで測定することを含む。
【００１４】
本発明の別の態様では、決定するステップは、呼気のガス成分の１回換気量のいずれかの連続する１回換気量の差が、１％未満になるまで測定することを含む。
【００１５】
本発明の別の態様では、決定するステップは、呼気のガス成分の１回換気量のいずれかが定常状態に到達した後、事前に定義された数の呼吸に対して決定することを含む。
【００１６】
本発明の別の態様では、呼気のＯ２成分の１回換気量を決定するステップは、ＦｉＯ２が増加した後に、呼吸における最小レベルのＯ２を用いて決定することを含む。
【００１７】
本発明の別の態様では、呼気のＯ２成分の１回換気量を決定するステップは、ＦｉＯ２が減少した後に、呼吸における最大レベルのＯ２を用いて決定することを含む。
【００１８】
本発明の別の態様では、決定するステップは、１回換気量の測定が、患者の吸気のＦｉＯ２に変更が検出された後の、呼吸の発生に時間的に最も近い場合に、１回換気量のいずれかを呼吸のいずれかと関連付けることを含む。
【００１９】
本発明の別の態様では、肺の機能的残気量の測定システムが提供され、このシステムは、換気システムと、換気システムと協働して、換気システムによりＯ２が吹き込まれる患者の肺の機能的残気量を決定するように構成された機能的残気量分析器とを含む。分析器は、
ａ）患者の吸気のＦｉＯ２に所定の量の変更が発生した後に、患者の一連の呼吸における各呼吸に対して、呼吸の呼気の１回換気量測定値を決定し、
呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値を決定し、呼吸の呼気の１回換気量測定値に、呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値とその呼吸の直前の呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値との間の絶対差を乗算して、第１の乗算結果を得て、第１の乗算結果を各呼吸の絶対差の総和で除算して、第１の除算結果を得て、呼吸のＮ２成分の１回換気量測定値に、各呼吸の第１の除算結果の総和を乗算して、第２の乗算結果を得ることと、
ｂ）各呼吸の第２の乗算結果の総和を、一連の呼吸における第１の呼吸と最後の呼吸との間の、呼気のＮ２成分の１回換気量測定値の絶対差で除算して、患者のＦＲＣの測定値を得ることと、
を実行するように構成されている。
【００２０】
本発明の別の態様では、換気システムは、Ｏ２発生源と、Ｏ２発生源と患者との間の吸入時のＯ２を測定するように構成されたＯ２センサと、Ｏ２発生源と患者の中間にある呼気および吸気流路に沿って圧力を測定するように構成された流量変換器とを含む。この場合、機能的残気量分析器は、圧力測定および吸気Ｏ２測定値のいずれかを用いて１回換気量のいずれかを決定するように構成されている。
【００２１】
本発明の別の態様では、分析器は、ＦｉＯ２に変更が発生した後に、肺の機能的残気量の測定を自動的に起動するように構成されている。
【００２２】
本発明の別の態様では、分析器は、Ｏ２発生源に作用して、患者の吸気のＦｉＯ２を所定の量だけ変更させるように構成されている。
【００２３】
本発明の別の態様では、Ｏ２発生源は、ＦｉＯ２を増加することにより患者の吸気のＦｉＯ２を変更するように構成されている。
【００２４】
本発明の別の態様では、Ｏ２発生源は、ＦｉＯ２を低減することにより患者の吸息のＦｉＯ２を変更するように構成されている。
【００２５】
本発明の別の態様では、Ｏ２発生源は、患者の全吸気量の約２０％から約２５％までの範囲内の量だけＦｉＯ２を変更するように構成されている。
【００２６】
本発明の別の態様では、Ｏ２発生源は、単一ステップ関数に従ってＦｉＯ２を変更するように構成されている。
【００２７】
本発明の別の態様では、分析器は、患者の呼気のＣＯ２１成分の１回換気量を決定し、患者の呼気のＯ２成分の１回換気量を決定し、呼気のＮ２成分の１回換気量を、呼気のＯ２成分およびＣＯ２成分の１回換気量の関数として決定するように構成されている。
【００２８】
本発明の別の態様では、分析器は、ＦｉＯ２の上記変更より前に、呼気のＣＯ２成分の１回換気量を決定するように構成されている。
【００２９】
本発明の別の態様では、分析器は、一連の呼吸における各呼吸に対して個別に呼気のＣＯ２成分の１回換気量を決定するように構成されている。
【００３０】
本発明の別の態様では、分析器は、呼気のガス成分の１回換気量のいずれかが定常状態に到達するまで、決定のいずれかを実行するように構成されている。
【００３１】
本発明の別の態様では、分析器は、呼気のガス成分の１回換気量のいずれかの連続する１回換気量の差が、事前に定義された量未満になるまで、決定のいずれかを実行するように構成されている。
【００３２】
本発明の別の態様では、分析器は、呼気のガス成分の１回換気量のいずれかの連続する１回換気量の差が、１％未満になるまで、決定のいずれかを実行するように構成されている。
【００３３】
本発明の別の態様では、分析器は、呼気のガス成分の１回換気量のいずれかが定常状態に到達した後、事前に定義された数の呼吸に対して、決定のいずれかを実行するように構成されている。
【００３４】
本発明の別の態様では、分析器は、ＦｉＯ２が増加した後に、呼吸における最小レベルのＯ２を用いて、呼気のＯ２１成分の１回換気量を決定するように構成されている。
【００３５】
本発明の別の態様では、分析器は、ＦｉＯ２が減少した後に、呼吸における最大レベルのＯ２を用いて、呼気のＯ２成分の１回換気量を決定するように構成されている。
【００３６】
本発明の別の態様では、分析器は、１回換気量の測定が、患者の吸気のＦｉＯ２に変更が検出された後の、呼吸の発生に時間的に最も近い場合に、１回換気量のいずれかを呼吸のいずれかと関連付けることを含む。
【００３７】
本発明の別の態様では、患者の肺の機能的残気量を決定するためのコンピュータプログラム製品が提供される。このコンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読媒体とコンピュータプログラム命令を含む。プログラム命令は、ａ）患者の吸気のＦｉＯ２に所定の量の変更が発生した後に、患者の一連の呼吸における各呼吸に対して、呼吸の呼気の１回換気量測定値を決定し、呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値を決定）し、呼吸の呼気の１回換気量測定値に、呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値とその呼吸の直前の呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量測定値との間の絶対差を乗算して、第１の乗算結果を得て、第１の乗算結果を各呼吸の絶対差の総和で除算して、第１の除算結果を得て、呼吸のＮ２成分の１回換気量測定値に、各呼吸の第１の除算結果の総和を乗算して、第２の乗算結果を得ることと、ｂ）各呼吸の第２の乗算結果の総和を、一連の呼吸における第１の呼吸と最後の呼吸との間の、呼気のＮ２成分の１回換気量測定値の絶対差で除算して、患者のＦＲＣの測定値を得ることと、を実行するように動作する。この場合、プログラム命令はコンピュータ可読媒体に格納されている。
【００３８】
本発明は、添付図面と併せてなされる以下の詳細な説明からより完全に理解され、認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に従って構成され、動作する、患者の肺の機能的残気量を決定するシステムの簡易ブロック図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に従って構成され、動作する、患者の肺の機能的残気量を決定する例示的な方法の簡易フローチャートの一部である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に従って構成され、動作する、患者の肺の機能的残気量を決定する例示的な方法の簡易フローチャートの、図２Ａに続く部分である。
【図３】図２Ａおよび２Ｂの方法を理解するのに有効な、例示的な１組の測定結果である。
【図４】本発明の実施形態による、コンピューティングシステムの例示的なハードウェア実現形態の簡易ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
次に、本発明を１つ以上の実施形態に関連付けて説明するが、説明は、全体として、本発明を例証することを意図するものであり、本発明を示された実施形態に限定すると解釈すべきではない。当業者であれば様々な変更形態を実現可能であり、それら変更形態は、本明細書では明確に示されないが、やはり本発明の真の精神および範囲内であることは明らかである。
【００４１】
当業者には明らかであるように、本発明は、システム、方法またはコンピュータプログラム製品として具体化されてもよい。したがって、本発明は、全面的にハードウェアの実施形態、または全面的にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、ソフトウェア、マイクロコードを含む）の形を取ってもよく、あるいは、本明細書では、すべて一般的に、「回路」、「モジュール」または「システム」と称する、ソフトウェアとハードウェアの形態を組み合わせた実施形態の形を取ってもよい。さらに、本発明は、媒体に格納されるコンピュータ使用可能なプログラムコードを有する、有形的表現媒体に格納されたコンピュータプログラム製品の形を取ってもよい。
【００４２】
１つ以上のコンピュータ使用可能な媒体またはコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせを利用してもよい。コンピュータ使用可能な媒体またはコンピュータ可読媒体は、これらに限定されないが、例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線または半導体のシステム、装置、デバイス、または伝搬媒体である。コンピュータ可読媒体のより具体的な例（非限定的なリスト）には、１つ以上の配線を有する電気接続体、携帯型コンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルＣＤＲＯＭ（ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｃ  ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、光学記憶デバイス、インターネットまたはイントラネット通信を支える媒体などの伝送媒体、または磁気記憶デバイスが含まれる。コンピュータ使用可能な媒体またはコンピュータ可読媒体はさらに、プログラムが印刷されている紙または別の適切な媒体であってもよい、ことに留意すべきである。というのは、プログラムは、例えば、紙または他の媒体を光学的に走査して電子的に取り込むことができ、次にコンパイル、解釈し、必要に応じて別の適切な方法で処理し、その後、コンピュータメモリに格納できるからである。本明細書においては、コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置またはデバイスにより使用するためのプログラム、またはそれらシステム、装置、デバイスに関連して使用するためのプログラムを収納、記憶、通信、伝搬、または移送することができる、任意の媒体であってもよい。コンピュータ使用可能な媒体は、ベースバンドで、または搬送波の一部として、当該媒体に格納されたコンピュータ使用可能なプログラムコードを備える伝搬されるデータ信号を含んでもよい。コンピュータ使用可能なプログラムコードは、これらに限定されないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなどを含む、任意の適切な媒体を使用して伝送されてもよい。
【００４３】
本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋などオブジェクト指向プログラミング言語および「Ｃ」プログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語または同様のプログラミング言語を含む、１つ以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい。プログラムコードは、スタンドアロン型ソフトウェアパッケージとして、全体をユーザのコンピュータ上で、一部をユーザのコンピュータ上で実行してもよく、また、一部をユーザのコンピュータ上で、および一部をリモートコンピュータ上で、または全体をリモートコンピュータまたはサーバ上で実行してもよい。後者の場合は、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む、任意の種類のネットワークを介してユーザのコンピュータに接続してもよく、または外部コンピュータに接続してもよい（例えば、インターネットサービスプロバイダを利用するインターネットを介して）。
【００４４】
本発明を、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータプログラム製品のフローチャートおよび／またはブロック図を参照して、以下に説明する。フローチャートおよび／またはブロック図の各ブロック、ならびにフローチャートおよび／またはブロック図におけるブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令により実現できることは理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、特殊用途コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供されて、マシンを形成し、これにより、命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサによって実行されて、フローチャートおよび／またはブロック図の１つ以上のブロックにおいて指定された機能／動作を実現するための手段を形成する。
【００４５】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に格納されてもよい。このコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に対して、特有の方法で作動するように指示し、これにより、コンピュータ可読媒体に格納された命令は、フローチャートおよび／またはブロック図ブロック（または複数のブロック）において指定された機能／動作を実現する命令手段を含む、製造物を形成することができる。
【００４６】
また、コンピュータプログラム命令を、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に読み込むことにより、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で一連の動作ステップを実行させて、コンピュータで実行されるプロセスを生成し、これにより、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で実行する命令が、フローチャートおよび／またはブロック図の１つ以上のブロックにおいて指定される機能／動作を実現するプロセスを提供する。
【００４７】
次に図１を参照する。図１は、本発明の実施形態に従って構成され、動作する、患者の肺の機能的残気量を決定するシステムの簡易ブロック図である。図１のシステムでは、換気システムが示されている。図１では、ヒトまたは動物の患者１００が、従来の方法を用いて、人工呼吸器などのＯ２発生源１０２に接続されている。Ｏ２センサ１０４は、吸気管などの吸気流路に沿ってＯ２発生源１０２と患者１００との間の吸気Ｏ２を測定し、一方、Ｏ２センサ１０６は、呼気管などの呼気流路に沿ってＯ２発生源１０２と患者１００との間の呼気のＯ２を測定する。流量変換器１０８は、呼気および吸気流路に沿って差圧、動圧および静圧信号を測定し、これらの信号は、例えば、患者１００の体積流量および１回換気量を計算するために使用される。患者１００の呼気の呼気終末のＣＯ２の濃度もまた、任意の既知の手段を使用して、例えば、Ｏ２発生源１０２または流量変換器１０８によって、測定される。機能的残気量分析器１１０は、Ｏ２センサ１０４および１０６と変換器１０８からの上記のような様々な測定値、ならびに、患者１００の呼吸器系の内外の空気の流れから得られる、差圧信号または他の取得された信号などの、Ｏ２発生源１０２からの情報を受け取り、以下により詳細に説明するように、この情報を用いて患者１００の肺の機能的残気量を計算する。
【００４８】
一実施形態では、機能的残気量分析器１１０は、Ｏ２発生源が、好ましくは単一の事前に定義されたステップ関数に従って、患者１００の吸気のＦｉＯ２を所定の量だけ、例えば約２０％から約２５％までの範囲内の量だけ増加または減少することにより、患者１００の肺の機能的残気量の測定を起動するように構成されている。これに加えまたは代替として、分析器１１０は、ここで説明する図１の構成要素のいずれかにより検出されるような、患者１００の吸気のＦｉＯ２の事前に定義された増加または減少が発生した後に、患者１００の肺の機能的残気量の測定を自動的に起動するように構成されている。
【００４９】
個別の吸気および呼気流路に沿ってＯ２を測定するために、２つのＯ２センサ１０４および１０６が示されているが、吸気ガスおよび呼気ガスの相互に混同しない）測定を保証できる場合は、吸気および呼気Ｏ２の両方を測定するために、代替として、単一のＯ２センサを単一の吸気／呼気流路に沿って使用してもよいことを理解されたい。
【００５０】
次に、図２Ａおよび２Ｂを参照する。図２Ａおよび２Ｂの両図によって、本発明の実施形態に従って動作する、患者の肺の機能的残気量を決定する方法の簡易ブローチャートが示されている。図２Ａおよび２Ｂの方法では、この方法は、図１のシステムを使用して、または、ここで説明する測定結果を提供することできる、任意の他の適切な装置を使用して実現されてもよく、一連の呼吸の開始時にまたは各呼吸に対して個別に、従来の技術を用いて患者の呼気の呼気終末のＣＯ２の濃度を決定することが望ましい。次に、患者の呼気のＦｉＯ２は、好ましくは単一の事前に定義されたステップ関数に従って、所定の量だけ、例えば患者の全吸気量の約２０％から約２５％までの範囲内の量だけ増加または減少される。ＦｉＯ２を変更した後の一連の患者の呼吸における各呼吸に対して、呼吸の呼気１回換気量および呼気のＮ２成分の１回換気量は、従来の技術を用いて決定される。好ましくは、呼気のＮ２成分の１回換気量は、測定される呼気のＯ２およびＣＯ２の関数として決定される。一実施形態では、以前に決定された呼気終末のＣＯ２の濃度は、呼気終末のＣＯ２の濃度が各呼吸に対して測定されない場合、各呼吸に対して一定であると仮定する。呼気および呼気のガス成分の１回換気量は、好ましくは、呼気のガス成分の１回換気量が定常状態に到達するまで、例えば、連続するＮ２またはＯ２成分の１回換気量の差が事前に定義された量、例えば１％未満になるまで、一連の呼吸における各呼吸に対して測定される。任意選択では、また、呼気および呼気のガス成分の１回換気量を、事前に定義された数の定常状態後の呼吸に対して測定することもできる。このような測定の例示的な１組の測定結果は、図３の表に示されている。次に、この表を参照すると、表は、全呼気の１回換気量のガス成分量として表される、呼気のＮ２およびＯ２成分の１回換気量に対する、ならびに「Ｔｖｅ」と表記された一連の列における各呼吸の呼気の１回換気量に対する、表の列を有する。
【００５１】
「Ｄｅｌｔａ  Ｎ２」と表記された列に示された、呼気のＮ２の絶対差は、呼吸の呼気のＮ２成分の１回換気量とその呼吸の直前の呼吸のＮ２の成分の１回換気量との間の差として、一連の呼吸における各呼吸に対して決定される。この場合、０の絶対差は、一連の呼吸の第１の呼吸に対して使用される。次に、各呼吸の呼気の１回換気量に、その呼吸に対して決定された呼気のＮ２の絶対差を乗算し、その結果を、一連の呼吸のそれぞれに対するＮ２の絶対差の総和で除算し、それらの結果を「Ｐａｒｔ  Ｔｖｅ」と表記された列に示し、それらの結果を合計する。次に、吸気のＮ２成分の１回換気量のそれぞれに、Ｐａｒｔ  Ｔｖｅの値の総和を乗算し、それらの結果を「Ｎ２＊Ｐａｒｔ  Ｔｖｅ  Ｓｕｍ」と表記された列に示し、それらの結果を合計する。次に、Ｎ２＊Ｐａｒｔ  Ｔｖｅ値の総和を、第１と最後のＮ２の微量な１回換気量との間の絶対差で除算して、立方センチメートルで表される、機能的残気量の値を得る。
【００５２】
一連の呼吸がＦｉＯ２の増加中に上記のように測定される場合、好ましくは各呼吸におけるＯ２の最小レベルが測定されるのに対して、測定が、ＦｉＯ２の減少中に実行される場合、好ましくは各呼吸におけるＯ２の最大レベルが測定される。
【００５３】
好ましくは、呼吸と測定の間の同期は以下のようにしてなされる。所定の呼吸の吸気中のＦｉＯ２が増加または減少したことが検出されると、増加または減少の検出後の時間的に最も近い、得られた１回換気量が、この呼吸に関連付けられる。その後、呼気のＯ２の測定では一般に、遅延が存在するが、患者の次の呼吸は、ＦｉＯ２の変更により影響を受けると想定される。
【００５４】
患者の肺の機能的残気量を決定することに関しては、吸気ガスおよび吸気の１回換気量の測定値には直接依存しないが、このような測定値は好ましくは、呼吸間の同期、システムの漏れおよび装置の障害などの他の異常の検出、検知装置の精度の決定、および各呼吸中に消費されるＯ２の量の決定に対して用いられる。
【００５５】
上述の任意の構成要素は、磁気または光学記憶媒体に格納された、またはコンピュータハードウェア内に組み込まれた、コンピュータプログラム命令の形などの、コンピュータ可読媒体に組み込まれたコンピュータプログラム製品として実現されることができ、あるいはコンピュータにより実行されるか、またはコンピュータにアクセス可能であることを理解されたい。
【００５６】
次に図４を参照すると、ブロック図４００は、コンピューティングシステムの例示的なハードウェアの実現形態を図示している。このコンピューティングシステムにより、本発明の１つ以上の構成要素／方法（例えば、図１〜３に関して説明した構成要素／方法）を、本発明の実施形態に従って実現できる。
【００５７】
示されたように、少なくとも１つのリソースへのアクセスを制御する技法は、コンピュータバス４１８または代替の接続機構を介して結合された、プロセッサ４１０、メモリ４１２、Ｉ／Ｏデバイス４１４、およびネットワークインタフェース４１６によって実現されることができる。
【００５８】
ここで使用される用語「プロセッサ」には、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）および／または他の信号処理電気回路などの、任意の信号処理デバイスを含むものとすることは理解されるべきである。また、用語「プロセッサ」は、複数の信号処理デバイスを指すこともあり、信号処理デバイスと関連付けられた様々な構成要素が他の処理デバイスにより共有されることもあることを理解されたい。
【００５９】
ここで使用される用語「メモリ」は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、固定記憶デバイス（例えばハードドライブ）、着脱可能記憶デバイス（例えばディスケット）、フラッシュメモリ等といった、プロセッサまたはＣＰＵと関連付けられたメモリを含むものとする。このようなメモリは、コンピュータ可読記憶媒体と見なされることができる。
【００６０】
さらに、ここで使用される用語「入力／出力デバイス」または「Ｉ／Ｏデバイス」は、例えば、処理ユニットにデータを入力するための１つ以上の入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、スキャナ等）、および／または処理ユニットに関連した結果を提示するための１つ以上の出力デバイス（例えば、スピーカ、ディスプレイ、プリンタ等）を含むものとする。
【００６１】
図のフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態による、システム、方法、およびコンピュータプログラム製品の可能な実現形態のアーキテクチャと、機能と、動作とを示している。これに関しては、フローチャートまたはブロック図における各ブロックは、特定の論理機能を実現する１つ以上の実行可能な命令を備える、モジュール、セグメントまたはコードの一部を表している。いくつかの代替の実現形態では、ブロック内に示された機能が、図に示された順序と異なる順序で発生する場合もあることにも留意すべきである。例えば、連続して示された２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行されるか、または、ブロックは、含まれる機能に依存して、逆の順序で実行される場合もある。また、ブロック図および／またはフローチャートの各ブロックと、ブロック図および／またはフローチャートにおけるブロックの組み合わせは、特定の機能または動作を実行する特殊用途ハードウェアベースのシステム、または特殊用途ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせにより実現できることにも留意されたい。
【００６２】
本明細書における方法および装置を、特定のコンピュータハードウェアまたはソフトウェアに関して説明してきたが、本明細書において説明した方法および装置は、従来の技術を使用してコンピュータハードウェアまたはソフトウェアで容易に実現できることは明らかである。
【００６３】
本発明を１つ以上の特定の実施形態に関して説明してきたが、説明は、全体として、本発明を例証することを意図するものであり、本発明を示された実施形態に限定すると解釈すべきではない。当業者であれば様々な変更形態を実現可能であり、それら変更形態は、本明細書では明確に示されないが、やはり本発明の真の精神および範囲内であることは明らかである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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