(57)【要約】本発明は、患者の栄養摂取をモニタリングするためのシステム及び方法を提供する。本発明の方法は、患者の腸内細菌叢生成ガスの濃度をモニタリングするステップと、人工栄養デバイスにより患者へ供給される栄養物の量を、前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの濃度に少なくとも部分的に基づいて調節するステップとを含む。前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの濃度は、腸内細菌叢生成ガスセンサを使用してモニタすることができる。腸内細菌叢生成ガスセンサは、前記患者の呼気中または患者の消化管内の腸内細菌叢生成ガスの濃度をモニタすることができる。腸内細菌叢生成ガスセンサは、経腸栄養チューブにその一部として組み込まれ、経腸栄養チューブの遠位端または外側端に配置される。また、本発明は、乳幼児の栄養摂取を、前記乳幼児の腸内細菌叢生成ガスの濃度に基づいてモニタリングするためのシステム及び方法を提供する。【選択図】図２
2014506149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の人工栄養供給をモニタリングする方法であって、
栄養供給デバイスにより前記患者へ所定量の栄養物を初期供給速度で供給するステップと、
前記患者の腸内細菌叢生成ガスの量を、前記腸内細菌叢生成ガスを検出可能なガスセンサでモニタリングするステップと、
前記患者へ供給される栄養物の量を、前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいて調節するステップとを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記患者へ供給される栄養物の量を調節する前記ステップが、
前記初期供給速度を、前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいて調節することを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの量のベースライン値を取得するために、前記栄養供給デバイスにより前記患者へ所定量の栄養物を初期供給速度で供給する前記ステップの前に前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの量をモニタリングするステップと、
前記ベースライン値を有する前記患者へ所定量の栄養物を供給した後に、前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの前記量の前記ベースライン値からの相対的変化を測定するステップと、
前記患者へ供給される栄養物の量を、前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの前記量の前記相対的変化に少なくとも部分的に基づいて調節するステップとをさらに含むことを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記栄養供給デバイスが、前記患者へ供給される栄養物の量を前記ガスセンサで検出された前記腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいて調節するように構成された制御ループに接続されていることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
栄養供給デバイスにより前記患者へ所定量の栄養物を供給する前記ステップが、
連続的供給及び断続的供給から選択される供給方式で前記患者へ栄養物を供給することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
前記患者へ供給される栄養物の量を調節する前記ステップが、
前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの前記量が第１の閾値よりも低い場合に、前記栄養供給デバイスにより前記患者へ栄養物を供給するステップと、
前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの前記量が、前記第１の閾値よりも大きい値である第２の閾値よりも高い場合に、前記栄養供給デバイスによる前記患者への栄養物の供給を停止するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記患者へ供給される栄養物の量を調節する前記ステップが、
前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの前記量が前記第１の閾値よりも低い場合に、前記初期供給速度を増加させるステップと、
前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの前記量が前記第１の閾値よりも高く、かつ前記第２の閾値よりも低い場合に、前記初期供給速度を実質的に一定に維持するステップと、
前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの前記量が前記第２の閾値よりも高い場合に前記初期供給速度を減少させるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、
前記第１の閾値が約３〜２５ｐｐｍの範囲であり、
前記第２の閾値が約６５〜８５ｐｐｍの範囲であることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記栄養供給デバイスが、前記患者の胃壁、鼻及び喉から選択される領域から挿入される経腸栄養デバイスを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記腸内細菌叢生成ガスの量をモニタリングする前記ステップが、
患者の呼気、患者の消化管、及びそれらの組み合わせから選択される領域における腸内細菌叢生成ガスの濃度をモニタリングすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
患者の人工栄養供給をモニタリングするためのシステムであって、
前記患者へ所定量の栄養物を初期供給速度で供給するように構成された栄養供給デバイスと、
患者の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタするように構成された腸内細菌叢生成ガスセンサと、
前記患者へ供給される栄養物の量を、前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいて調節するように構成された制御装置とを含むシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムであって、
前記栄養供給デバイスが、前記患者に挿入される遠位端及び栄養源に連通される外側端を有する経腸栄養デバイスを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１１に記載のシステムであって、
前記腸内細菌叢生成ガスセンサが、前記患者の呼気をモニタするように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記腸内細菌叢生成ガスセンサが、前記経腸栄養デバイスの遠位端に配置されることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１１に記載のシステムであって、
前記腸内細菌叢生成ガスセンサが、前記患者の胃及び小腸から選択される領域における前記腸内細菌叢生成ガスの量をモニタするように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記腸内細菌叢生成ガスセンサが、前記経腸栄養チューブの外側端に配置されることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１１に記載のシステムであって、
前記腸内細菌叢生成ガスセンサで検出された前記腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいてケア提供者に対して警報を提供するように構成された警報装置をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
乳幼児の栄養摂取をモニタリングするためのシステムであって、
前記乳幼児の呼気中の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタするように構成された腸内細菌叢生成ガスセンサと、
前記腸内細菌叢生成ガスセンサに接続され、前記腸内細菌叢生成ガスセンサで検出された前記腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいてケア提供者に対して警報を提供するように構成された電子回路とを含むシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムであって、
前記腸内細菌叢生成ガスセンサが、おしゃぶり、哺乳瓶及び輪形おしゃぶりから選択される乳幼児用の口に入れる物品に組み込まれることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
乳幼児の栄養摂取をモニタリングする方法であって、
前記腸内細菌叢生成ガスを検出可能なガスセンサを使用して、前記乳幼児の呼気中の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタリングするステップと、
前記腸内細菌叢生成ガスの前記量を閾値に対して比較するステップと、
前記腸内細菌叢生成ガスの前記量が前記閾値よりも低い場合に警報を提供するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、米国特許仮出願第６１／４２２，７３０号（２０１０年１２月１４日出願）及び同第１３／２４５，４１２号（２０１１年９月２６日出願）に基づく優先権を主張するものである（両仮出願の開示内容全体は、参照により本明細書に援用されるものとする）。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、概して、栄養物の吸収及び消化をモニタリングするための方法及びシステムに関し、より詳細には、個人の栄養摂取を、個人の消化管内で生成された腸内細菌叢生成ガスの濃度に基づいて、継続的にかつリアルタイムでモニタリング及び制御するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの患者、特に重病患者にとっては、適切な栄養を受け取っていること、及び栄養摂取を可能な限り早く開始することが重要である。適切な栄養供給は、回復時間の短縮、死亡率及び罹患率の改善につながる。患者への人工栄養をサポートするように設計された医療デバイスには、様々な経腸栄養システムが含まれる。経腸栄養システムは一般的に、チューブを患者の鼻からまたは胃壁を通じて挿入することによって、患者の消化管（特に、胃、小腸または空腸）へ栄養物を提供する。あるいは、非経口栄養物が静脈的に供給され、通常の消化過程を迂回する。可能であれば、胃腸が機能停止するのを避けるために天然の栄養摂取方法に最も近い方法を用いることが重要なので、一般的に、非経口栄養法よりも経腸栄養法が推奨されている。
【０００４】
人工栄養法の開始後は、患者が人工栄養法にどのくらい耐えられるかを評価すること、並びに、患者が適切な栄養を受け取っているか否かを判断することが重要である。多くの人工栄養患者は、前記患者へ供給される栄養物の量が不適切であることに起因して、栄養失調になるおそれがある。ケア提供者が、嘔吐及び下痢を避けるために栄養供給量を少なくした場合、この問題は顕著になる。
【０００５】
栄養摂取及び人工栄養患者の状態をモニタするのに用いられる現在の臨床法には、例えばアルブミン、プレアルブミン、電解質、クレアチンあるいは血糖の値を測定するための毎日の血液検査並びに、７２時間糞便中脂肪量試験が含まれる。加えて、便通、尿評価、及び患者の意識がある場合は体力及び覚醒状態が観察され得る。これらの方法は、長時間の間隔を伴い、患者の栄養摂取に関するリアルタイムの情報をケア提供者に提供しない。
【０００６】
したがって、患者が十分な栄養を受け取っているという情報を提供するための、リアルタイムの栄養摂取モニタリングシステム及び方法が求められている。患者に提供される栄養物の量が過少であるか、理想的な量であるか、または過剰であるかをケア提供者に知らせるためのシステム及び方法は特に有用であろう。
【０００７】
栄養摂取のモニタリングは、特に、乳幼児への特別な栄養供給において重要である。親及び他のケア提供者は、乳幼児が空腹であるすなわち栄養供給を必要としている場合を判断するのに苦労する。加えて、体重増加及び健康状態全般が、乳幼児への適切な栄養供給を評価するための主要な方法である。そのため、乳幼児が十分な栄養を受け取っているという情報を提供するために栄養摂取をリアルタイムでモニタリングするための特別なシステム及び方法が同様に求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、患者の人工栄養供給をモニタリングする方法であって、栄養供給デバイスにより前記患者へ所定量の栄養物を初期供給速度で供給するステップと、前記患者の腸内細菌叢生成ガスの量を、前記腸内細菌叢生成ガスを検出可能なガスセンサでモニタリングするステップと、前記患者へ供給される栄養物の量を、前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいて調節するステップとを含む方法に関する。
【０００９】
加えて、本発明は、患者の人工栄養供給をモニタリングするためのシステムであって、
前記患者へ所定量の栄養物を初期供給速度で供給するように構成された栄養供給デバイスと、患者の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタするように構成された、腸内細菌叢生成ガスを検出可能なセンサと、前記患者へ供給される栄養物の量を、前記患者の前記腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいて調節するように構成された制御装置とを含むシステムに関する。
【００１０】
また、本発明は、乳幼児の栄養摂取をモニタリングするためのシステムであって、前記乳幼児の呼気中の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタするように構成された腸内細菌叢生成ガスセンサと、前記ガスセンサに接続され、前記ガスセンサで検出された前記腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいてケア提供者に対して警報を提供するように構成された電子回路とを含むシステムに関する。
【００１１】
さらに、本発明は、乳幼児の栄養摂取をモニタリングする方法であって、前記腸内細菌叢生成ガスを検出可能なガスセンサを使用して、前記乳幼児の呼気中の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタリングするステップと、前記腸内細菌叢生成ガスの前記量を閾値に対して比較するステップと、前記腸内細菌叢生成ガスの前記量が前記閾値よりも低い場合に警報を提供するステップとを含む方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
当業者を対象にした本発明の完全なかつ実現可能な開示（ベストモードを含む）を、添付図面を参照して以下により詳細に説明する。
【００１３】
【図１】栄養供給後の水素濃度を経時的に示すグラフである。
【図２】本発明の例示的な実施形態による例示的な方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の例示的な実施形態による例示的な方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】栄養供給後の水素濃度を経時的に示すグラフである。
【図５】本発明の例示的な実施形態による連続的栄養供給の場合の例示的な方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の例示的な実施形態による、人工栄養患者の栄養摂取をモニタリングするための例示的なシステムを示すブロック図である。
【図７】本発明の例示的な実施形態による、人工栄養患者の栄養摂取をモニタリングするための例示的なシステムを示す図である。
【図８】本発明の例示的な実施形態による、人工栄養患者の栄養摂取をモニタリングするための例示的なシステムを示す図である。
【図９】本発明の例示的な実施形態による、乳幼児の栄養摂取をモニタリングするための例示的なシステムを示すブロック図である。
【００１４】
本明細書及び添付図面において繰り返し用いられる参照符号は、本発明の同一または類似の特徴または要素を表すことを意図している。また、添付図面では、水素ガスが例示として用いられているが、本発明は水素ガスの濃度だけに限定されず、腸内細菌叢の他の全てのガスの濃度に適用可能であることを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書は、本発明を詳細に示し、かつ明確に請求する特許請求の範囲によって完結しているが、本発明は以下の説明から、さらにより良く理解されると考えられる。
【００１６】
全ての百分率、部及び比率は、別段の定めがない限り、本発明の組成物の総重量に基づくものとする。列挙されている成分に関するそのような重量は全て、活性レベルに基づくものとする。そのため、別段の定めがない限り、市販材料に含まれ得る溶媒または副産物は含まない。用語「重量パーセント」は、本明細書では「ｗｔ％」と表記する。実際の測定値の具体例が存在する場合を除いて、本明細書に記載されている数値は、用語「約」により条件が付けられると見なされるべきである。
【００１７】
本明細書で使用するとき、「含む（comprising）」は、最終結果に影響を及ぼさない他のステップおよび他の構成要素を付け加えることができることを意味する。この用語は、用語「〜からなる（consisting of）」および「〜から本質的になる（consisting essentially of）」を包含する。本発明の組成物及び方法／過程は、本明細書に記載の発明の必須要素及び制限、並びに本明細書に記載のいかなる追加又は任意の成分、構成要素、ステップ、または制限を含む、からなる、または、から本質的になることができる。
【００１８】
本明細書で使用するとき、用語「腸内細菌叢生成ガス（microflora intestinal gas）」は、腸内に存在する細菌叢が、腸壁を通じて吸収するために炭水化物を分解したときに、前記細菌叢により生成される、二酸化炭素、酸素、窒素、水素、アンモニア、アセトン、メタンなどのガスを意味する。患者は、これらのガスのいずれかを生成することができるので、本発明の方法は、腸壁から供給されるガスの濃度を用いた、人工栄養のモニタリングに関する。
【００１９】
本発明の例示的な一実施形態は、患者の人工栄養供給をモニタリングする方法に関する。本方法は、例えば経腸栄養デバイスなどの栄養供給デバイスにより患者へ所定量の栄養物を初期供給速度で供給するステップを含む。本方法は、腸内細菌叢生成ガスを検出可能なガスセンサによって、患者の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタリングするステップと、患者の腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいて、患者へ供給される栄養物の量を調節するステップとをさらに含む。例えば、特定の実施形態では、患者へ供給される栄養物の量を調節する前記ステップは、栄養供給デバイスの初期供給速度を、患者の腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいて調節するステップを含む。
【００２０】
この例示的な実施形態の特定の態様では、栄養供給デバイスは、患者へ供給される栄養物の量を腸内細菌叢生成ガス検出可能ガスセンサで検出された腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいて調節するように構成された制御ループに接続される。
【００２１】
この例示的な実施形態の別の特定の態様では、本方法は、患者の腸内細菌叢生成ガスの量のベースライン値を取得すべく、患者へ栄養物を供給する前記ステップの前に、患者の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタリングするステップを含む。本方法は、患者へ栄養物を供給した後に、患者の腸内細菌叢生成ガスの前記量の前記ベースライン値からの相対的変化を測定するステップと、患者へ供給される栄養物の量を、患者の腸内細菌叢生成ガスの前記量の前記相対的変化に少なくとも部分的に基づいて調節するステップとをさらに含むことができる。
【００２２】
大多数の人は、食物を消化するときに水素ガスを生成するが、そうでない人、すなわち「非水素生成者」がごく少数存在する。これは、一部には、微生物により形成される腸内細菌叢に起因する。また一方、全ての人間は、メタンガスを生成して排出する。呼気中のメタンガスの濃度、あるいはより好ましくは呼気中の水素ガス及びメタンガスの両ガスの各濃度をモニタするシステムが、全ての人間に使用可能な普遍的なモニタリングデバイスを可能にするであろう。図２に示すような呼気分析ユニットは、呼気中の水素ガス及びメタンガスの両ガスを同時に測定する実施形態の好適な例である。呼気中のメタンガスの濃度に基づいて、患者が、十分な量の栄養物を受け取っているか、過剰な量の栄養物を受け取っているか、あるいは適切な量の栄養物を受け取っているかを判断することができる。
【００２３】
例えば、食事前（空腹時／栄養失調時）の通常のメタンガス濃度は、約５〜１５ｐｐｍの範囲である。食事後のメタンガスの通常の濃度範囲は、約２０〜６０ｐｐｍとなる。患者が過剰な量の栄養物を受け取っている場合（その場合は、嘔吐、下痢または誤嚥の危険性がある）、メタンガスの濃度は約６０ｐｐｍまたはそれ以上となる。水素及びメタンの両方を生成する人間の場合、栄養消化過程は、線形の用量効果関係を示す前記両ガスの合計量からモニタすることができる（"Breath hydrogen and methane expiration in men and women after oat extract consumption," Behall, K.M., Scholfield, D.J., van der Sluijs, A.M.C., Hallfrisch, J., 128 J. Nutrition 79-84 (1998)）。この例示的な実施形態のさらなる別の特別な態様では、栄養供給デバイスによって患者へ所定量の栄養物を供給する前記ステップは、栄養物を患者へ断続的に提供することを含む。患者へ供給される栄養物の量を調節する前記ステップは、患者の腸内細菌叢生成ガスの量が第１の閾値よりも低い場合に、栄養供給デバイスにより患者へ栄養物を供給するステップを含むことができる。水素ガスの濃度を検出する場合、例えば、患者の水素ガス濃度が第１の閾値（例えば約５〜２５ｐｐｍの範囲であり、例えば約１０〜２０ｐｐｍ、例えば約２０ｐｐｍの閾値、または前記範囲内の任意の他の水素ガス濃度である）よりも低い場合は栄養物を患者へ断続的に供給し、患者の水素ガス濃度が第２の閾値（例えば約６５〜８５ｐｐｍの範囲であり、例えば約７５〜８０ｐｐｍ、例えば約８０ｐｐｍ、または前記範囲内の任意の水素ガス濃度）よりも高い場合は患者への栄養物の供給を停止する。メタンガスの濃度を検出する場合、例えば、患者のメタンガス濃度が第１の閾値（例えば約３〜２０ｐｐｍの範囲であり、例えば約５〜１５ｐｐｍ、例えば約１５ｐｐｍ、または前記範囲内の任意の他のメタンガス濃度）よりも低い場合は栄養物を患者へ断続的に供給し、患者のメタンガス濃度が第２の閾値（例えば約５５〜６５ｐｐｍの範囲であり、例えば約６０ｐｐｍ、または前記範囲内の任意のメタンガス濃度である）よりも高い場合は患者への栄養物の供給を停止する。
【００２４】
この例示的な実施形態のさらなる別の態様では、栄養供給デバイスによって患者へ所定量の栄養物を供給する前記ステップは、栄養物を患者へ連続的に提供することを含む。患者へ供給される栄養物の量を調節する前記ステップは、腸内細菌叢生成ガスの検出量が第１の閾値よりも低い場合に、初期供給速度を増加させるステップを含むことができる。水素ガスの濃度を検出する場合、例えば、検出された水素ガス濃度が第１の閾値（例えば約５〜２５ｐｐｍの範囲であり、例えば約１０〜２０ｐｐｍ、例えば約２０ｐｐｍの閾値、または前記範囲内の任意の他の水素ガス濃度である）の範囲内にある場合は、栄養物を患者へ連続的に供給し、検出された水素ガス濃度が前記第１の閾値よりも高く、かつ第２の閾値（例えば約６５〜８５ｐｐｍの範囲であり、例えば約７５〜８０ｐｐｍ、例えば約８０ｐｐｍ、または前記範囲内の任意の他の水素ガス濃度である）よりも低い場合は、初期供給速度を実質的に一定に維持し、検出された水素ガス濃度が前記第２の閾値よりも高い場合は、初期供給速度を減少させる。メタンガスの濃度を検出する場合、例えば、検出されたメタンガス濃度が第１の閾値（約３〜２０ｐｐｍの範囲であり、例えば約５〜１５ｐｐｍ、例えば約１５ｐｐｍ、または前記範囲内の任意の他のメタンガス濃度である）よりも低い場合は、栄養物を患者へ連続的に供給し、検出されたメタンガス濃度が前記第１の閾値よりも高くかつ第２の閾値（例えば、約５５〜６５ｐｐｍの範囲であり、例えば約６０ｐｐｍ、または前記範囲内の任意のメタンガス濃度である）よりも低い場合は、初期供給速度を実質的に一定に維持し、検出されたメタンガス濃度が前記第２の閾値よりも高い場合は、初期供給速度を減少させる。
【００２５】
この例示的な実施形態のさらなる特定の態様では、患者の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタリングする前記ステップは、患者の息中の腸内細菌叢生成ガスの濃度をモニタリングすること、例えば、患者の呼気中の腸内細菌叢生成ガスの濃度をモニタリングすることを含むことができる。あるいは、患者の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタリングする前記ステップは、患者の消化管（例えば、患者の胃や小腸）内の腸内細菌叢生成ガスの濃度をモニタリングすることを含むことができる。
【００２６】
本発明の別の例示的な実施形態は、患者の人工栄養供給をモニタリングするためのシステムに関する。本システムは、患者へ栄養物を初期供給速度で供給するように構成された栄養供給デバイス（例えば経腸栄養デバイス）と、患者の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタするように構成された腸内細菌叢生成ガス検出可能ガスセンサと、患者へ供給される栄養物の量を、患者の腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいて調節することができるように構成された制御装置とを含む。
【００２７】
この例示的な実施形態の特定の態様では、腸内細菌叢生成ガスセンサには、患者の呼気をモニタするように構成されたセンサが含まれる。例えば、前記センサは、スタンドアローン型の呼気分析センサデバイスであり得るか、または、患者に用いられる人工呼吸器チューブに組み込むことができる。
【００２８】
この例示的な実施形態の別の特定の態様では、前記栄養供給デバイスには、患者の消化管に挿入される遠位端と栄養源に連通される外側端とを有する経腸栄養チューブが含まれる。一実施形態では、腸内細菌叢生成ガスセンサは、患者の胃または小腸内の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタすることができるように、経腸栄養チューブの遠位端に配置することができる。別の実施形態では、腸内細菌叢生成ガスセンサは、経腸栄養チューブの外側端またはその近傍に配置することができる。
【００２９】
この例示的な実施形態のさらなる特別な態様では、本システムは、腸内細菌叢生成ガスセンサで検出された腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいて、ケア提供者に警報を提供するように構成された警報装置を含むことができる。例えば、前記警報装置は、患者の腸内細菌叢生成ガスの前記量が特定の閾値よりも低いまたは高い場合に、ケア提供者に対して警報を提供することができる。前記警報は、可聴警報、可視警報、振動警報、無線警報または他の適切な警報であり得る。
【００３０】
本発明のさらなる例示的な実施形態は、乳幼児の栄養摂取を特にモニタリングするためのシステムに関する。本システムは、乳幼児の呼気中の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタするように構成された腸内細菌叢生成ガスセンサと、該センサに接続された電子回路とを含むことができる。前記電子回路は、腸内細菌叢生成ガスセンサで検出された腸内細菌叢生成ガスの前記量に少なくとも部分的に基づいて、ケア提供者に対して可視警報、可視警報、振動警報または無線警報を提供するように構成することができる。例えば、前記電子回路は、腸内細菌叢生成ガスセンサで検出された腸内細菌叢生成ガスの前記量が、所定の閾値よりも低い場合に警報を提供するように構成することができる。この例示的な実施形態の特定の実施形態では、腸内細菌叢生成ガスセンサは、乳幼児が使用するおしゃぶりや哺乳瓶などの乳幼児用の口に入れる物品（oral infant device）に組み込むかまたは配置することができる。容易さにより、本発明は、おしゃぶりを用いることが好ましい。しかし、乳幼児が関与する場合、本発明を使用するための前記容易さにより、本方法はおしゃぶりに限定されない。他の物品には、これらに限定しないが、乳幼児の腸内細菌叢生成ガスの量を検出するのに用いることができる、哺乳瓶、体温計、輪形おしゃぶり（teething ring）などが含まれる。
【００３１】
本発明のさらなる例示的な実施形態は、乳幼児の栄養摂取をモニタリングするための方法に関する。本方法は、腸内細菌叢生成ガスセンサを使用して、乳幼児の呼気中の腸内細菌叢生成ガスの量をモニタリングするステップと、腸内細菌叢生成ガスの前記量を所定の閾値と比較するステップと、腸内細菌叢生成ガスの前記量が前記閾値よりも低い場合に警報を提供するステップとを含む。
【００３２】
本発明は、該して、患者の消化管内で生成された腸内細菌叢生成ガスに基づいて、患者の栄養摂取をリアルタイムでモニタリングするための方法及びシステムに関する。本明細書では一般的に、人工栄養患者における栄養摂取のモニタリング及び調節について説明しているが、当業者であれば、本明細書で説明された開示内容を用いて、本発明の方法及びシステムは、個人の栄養摂取をモニタする必要があるあらゆる状況に適用可能であることを理解すべきである。例えば、本発明のシステム及び方法は、乳幼児の栄養摂取をモニタするのに用いることができる。
【００３３】
小腸、胃または呼気中の腸内細菌叢生成ガス濃度と、人間の身体における栄養物の吸収との間に関係が存在する。「"Who should request a breath hydrogen test" Li, D-Y, Barnes, T., Thompson, R.E., Cuffari, C., Journal of Applied Research, 4(2), 266 (2004)」、「"Hydrogen breath testing in adults," Lindberg, D.A., Gastroenterology Nursing, 32(1), 19-24 (2009)」、「"Antibiotic efficacy in small intestinal bacterial overgrowth."  Attar, A., Flourie, B., Rambaud, J-C., Frachisseur, C., Ruszniewski, P., Bouhnik, Y., Gastroenterology, 117(4), 794-797 (1999)」を参照されたい。
【００３４】
水素ガス及びメタンガスは、腸内に存在する細菌叢が、腸壁から吸収するために炭水化物を分解したときに生成される。加えて、特定の用量の炭水化物を供給した場合、水素ガスの濃度の増加が、血糖の増加と相関することが分かっている。「"Breath hydrogen and methane excretion patterns in normal man and in clinical practice," Tadesse, K., Smith, D., Eastwood, M.A., 65 Quarterly Journal of Experimental Physiology, 85-97 (1980)」、「"Use of breath hydrogen in the study of carbohydrate absorption," Bond, J.H., Levitt, M.D., Digestive Diseases, 22(4), 379-382 (1997)」、及び「"Breath hydrogen and methane expiration in men and women after oat extract consumption," Behall, K.M., Scholfield, D.J., van der Sluijs, A.M.C., Hallfrisch, J., 128 J. Nutrition 79-84 (1998)」を参照されたい。腸内細菌叢生成ガスの濃度と栄養摂取との間に相関関係があるため、呼気中及び／または消化管内の腸内細菌叢生成ガスの濃度についての標的範囲は、患者が栄養失調である、栄養物が適切な量で供給されている、または過剰な量の栄養物を受け取っており嘔吐または下痢の危険性がある、という情報をケア提供者に知らせるように設定される。
【００３５】
腸内細菌叢生成ガスセンサは、患者の呼気中または消化管内の腸内細菌叢生成ガスの濃度をモニタするのに使用することができる。実際には、本発明は、身体から腸内細菌叢生成ガスを排出する領域からの腸内細菌叢生成ガスの濃度をモニタリングするために腸内細菌叢生成ガスセンサを用いる。このような領域は、患者の呼気、患者の消化管、またはそれらの組み合わせから選択され得る。腸内細菌叢生成ガスセンサから受け取った信号は、患者へ供給される栄養物の量を増加させるか、減少させるか、または実質的に一定に維持するかを示す警報をケア提供者に提供するために、閾値と比較される。加えて、腸内細菌叢生成ガスセンサから受信した信号は、栄養供給量を増加させるか、減少させるか、または適切に維持するために栄養供給システムを制御するためのフィードバック制御ループの一部として使用することができる。このようにして、本発明の方法及びシステムは、例えば、人工栄養患者、乳幼児、または他の適切な人間の栄養摂取のリアルタイムのモニタリング及び調節を提供するために用いることができる。
【００３６】
腸内細菌叢生成ガスセンサ
【００３７】
本発明の栄養摂取のリアルタイムのモニタリング及び調節に好適なガスセンサは、患者から排出された腸内細菌叢生成ガスを検出するのに好適な任意のデバイスであり得る。理論に制限されるものではないが、例えば、Pranalytica社製のOptical nose（O-nose）などのセンサが、ＮＯ、ＮＯ２、ＮＨ３、ＳＯ２、ＣＨ４などのガスを測定することができる。したがって、この光学機器は、呼気中の腸内細菌叢生成ガスの濃度を検出するように構成され得る。加えて、City Technology社から、本発明を実施するのに好適な様々な工業グレードまたは医療グレードの水素センサが提供されている。さらに、Costello他により、図６に示すような、呼気中の様々なＶｏＣｓをモニタするためのセンサシステムが開発されている。前記センサは、水素、ＣＯ、Ｈ２Ｓ、エタノール、アンモニア用の電気化学的センサに基づいている。そして、アルゴンヌ国立研究所により、特に燃料電池用途の、水素を迅速かつ高精度で検出するためのパラジウムナノビーズが開発されている。このナノセンサは、高い選択性を示し、酸素、湿度及び他のガスの存在下でＨ２を検出することができる。腸内細菌叢生成ガスの濃度を検出することができるこれらの及び他の同様の性能のデバイスが、本発明の方法を実施するために使用及び／または設計され得る。
【００３８】
腸内に存在する細菌叢は、腸壁から吸収するために炭水化物を分解するときに、二酸化炭素、酸素、窒素、水素、アンモニア、アセトン、メタンなどのガスを生成することができる。本発明の方法は、栄養摂取をモニタリングするために、上記ガスの濃度を検出する。具体的には、本発明の方法は、患者が生成した腸内細菌叢生成ガスの濃度をモニタリングするステップを含む。本発明の方法は、腸内細菌叢生成ガスの濃度をモニタリングするステップをさらに含む。添付図面には、例えば、水素ガスの濃度が示されている。繰り返すが、添付図面は水素ガス濃度を示しているが、前記図面は、全ての他の腸内細菌叢生成ガスの濃度について適用可能である。
【００３９】
水素ガス濃度に基づいた、栄養摂取の例示的な調節が図１に示されている。図１は、２つの水素濃度閾値Ｘ１及びＸ２を示す。閾値Ｘ１及びＸ２は、水素ガス濃度が閾値Ｘ１よりも低い場合に患者が栄養失調であることを示し、水素ガス濃度が閾値Ｘ２よりも高い場合に患者が栄養過多であることを示すように設定される。水素ガスの濃度が閾値Ｘ１よりも高く、かつ閾値Ｘ２よりも低い場合は、患者が理想的な量の栄養物を受け取っていることを示す。
【００４０】
図１は、経時的な水素ガス濃度の２つの仮想曲線２０、３０を示す。曲線２０は、患者の連続的な人工栄養に関連する経時的曲線である。曲線３０は、患者の断続的な人工栄養に関連する経時的曲線である。図１に示すように、本発明のシステム及び方法により提供される適切なモニタリングによって、曲線２０及び３０に関連する水素ガス濃度は、患者が理想的な量の栄養物を受け取ることができるように、Ｘ１とＸ２との間に維持することができる。曲線２０及び３０が、閾値Ｘ１よりも低いか、または閾値Ｘ２よりも高い場合、本発明のシステム及び方法は、患者が適切な量の栄養物を受け取っていないという警報を、ケア提供者に提供することができる。加えて、適切な量の栄養物が患者へ供給されるように、患者へ供給される栄養物の量を調節することができる。
【００４１】
例えば、図２は、本発明の例示的な実施形態による、栄養摂取を水素ガス濃度に基づいてモニタリングするための例示的な方法２００を示す。方法２００は、人工栄養システムを調整するために、または人工栄養システムから供給される栄養物の初期供給速度が、患者へ適切な量の栄養物を供給するのに十分であるかどうかを判断するために用いることができる。
【００４２】
図２に示すように、ステップ２１０では、人工栄養システムにより栄養物を患者へ供給する前に、患者の水素ガス濃度のベースライン値を測定する。水素ガス濃度のベースライン値は、水素ガスセンサを使用して測定することができる（詳細については後述する）。
【００４３】
ステップ２２０では、人工栄養システムにより所定量の栄養物を患者へ初期供給速度で供給する。本明細書で用いられる用語「供給速度（feeding rate）」は、人工栄養システムによって患者へ供給される栄養物の量（すなわち、単位時間あたりの供給量）を意味する。
【００４４】
ステップ２３０では、水素ガスセンサで、患者の水素ガス濃度を再びモニタする。ステップ２３０は、患者が栄養物を十分に吸収することができるように、十分な時間（例えば１５分）の経過後に行われる。ステップ２４０では、例えば、モニタした水素ガス濃度から水素ガスのベースライン値を減算することにより、ベースライン値からの水素ガス濃度の相対的変化を測定する。
【００４５】
ステップ２５０では、水素ガス濃度の前記相対的変化を閾値と比較する。例えば、特定の実施形態では、水素ガス濃度の前記相対的変化は、第１の閾値と比較される。第１の閾値は、水素ガス濃度の前記相対的変化が該第１の閾値よりも低い場合に、患者が十分な量の栄養物を受け取っていないことを示すように設定される。水素ガス濃度の前記相対的変化が第１の閾値よりも高い場合、人工栄養システムにより患者へ十分な量の栄養物が供給されており、患者へ供給される栄養物の量を増やす必要はない。
【００４６】
ステップ２６０では、水素ガス濃度の前記相対的変化が第１の閾値よりも低い場合、患者が人工栄養システムから十分な量の栄養物を受け取っていないため、患者が十分な量の栄養物を受け取っていないことを示す可聴警報、可視警報、振動警報または無線警報がケア提供者へ提供される。ステップ２７０では、例えば、栄養供給デバイスの初期供給速度を増加させることにより、患者へ供給される栄養物の量を増やす。栄養物の量は、警報を受け取ったときにケア提供者が手動で増加させるか、または患者の水素ガスの量に基づいて人工栄養システムの栄養供給量を調節するように構成された制御ループによって自動的に増加させることができる。このようにして、方法２００は、患者へ供給される栄養物の量を患者の水素ガスの量に基づいて調節することができる。
【００４７】
図２に示す例示的な方法の変形としてまたは該方法に加えて、水素ガスの相対的変化を第２の閾値と比較することができる。第２の閾値は、水素ガスの相対的変化が該第２の閾値よりも高い場合に、患者が栄養過多であることを示すように設定される。水素ガス濃度の相対的変化が第２の閾値よりも高い場合、患者は過剰な量の栄養物を受け取っており、嘔吐及び／または下痢の危険がある。患者が過剰な量の栄養物を受け取っていることを示す、可聴警報、可視警報、振動警報または無線警報がケア提供者へ提供される。例えば、栄養供給デバイスの初期供給速度を減少させることにより、患者へ供給される栄養物の量を減らす。
【００４８】
図３は、患者の水素ガス濃度に基づいた栄養摂取モニタリングに関連する別の例示的な方法を示す。方法３００は、人工栄養システムによる患者への断続的な栄養供給をモニタ及び調節するのに用いることができる。特に、方法３００は、人工栄養システムによる患者への断続的栄養供給の開始及び停止を決定するのに用いることができる。
【００４９】
ステップ３１０では、患者へ所定量の栄養物を初期供給速度で供給する。所定量の栄養物は、経腸栄養チューブで供給することができる。ステップ３２０では、患者の水素ガス濃度を、水素ガスセンサを使用してモニタする。例えば、水素ガスセンサを使用して、患者の呼気中または消化管内の水素ガスの濃度をモニタすることができる。
【００５０】
ステップ３３０では、水素ガス濃度を、例えば図４の閾値Ｔ１のような第１の閾値と比較する。第１の閾値は、例えば約５〜２５ｐｐｍの範囲であり、例えば約１０〜２０ｐｐｍ、例えば約２０ｐｐｍ、または前記範囲内の任意の他の水素ガス濃度であり得る。水素ガス濃度が第１の閾値よりも低い場合、患者は追加的な栄養物を必要としている。したがって、図３に戻って、ステップ３４０では、警報装置からケア提供者へ警報を提供する。加えて、ステップ３５０では、患者の追加的な栄養物の要求に適合するように、栄養供給システムから患者へ供給される栄養物の量を増加させる。ケア提供者が患者へ提供される栄養物の量を手動で増加させるか、または制御ループにより栄養供給システムのパラメータを自動的に調節して、患者へ供給される栄養物の量を増やす。患者へ供給される栄養物の量を増やした後、方法３００は、ステップ３２０に戻り、患者が受け取っている栄養物の量が、少なすぎるか、または理想的な量であるか、または多すぎるかを判断するために、患者の水素ガスを継続的にモニタする。
【００５１】
ステップ３６０では、水素ガス濃度を、例えば図４の閾値Ｔ２のような第２の閾値と比較する。第２の閾値は、例えば約６５〜８５ｐｐｍの範囲であり、例えば約７５〜８０ｐｐｍ、例えば約８０ｐｐｍ、または前記範囲内の任意の他の水素ガス濃度であり得る。水素ガス濃度が、第２の閾値よりも低く、かつ第１の閾値よりも高い場合、患者は、理想的な量の栄養物の供給を受けていると判断される。したがって、栄養供給システムを調節する必要はなく、方法３００は患者の水素ガス濃度のモニタを継続する。
【００５２】
水素ガス濃度が第２の閾値を超えた場合、患者は過剰な量の栄養物を受け取っており、嘔吐あるいは下痢の危険がある。その場合、ステップ３７０で、警報装置からケア提供者へ警報を提供する。患者が栄養過多になるのを防ぐために、方法３００は、ステップ３８０で、患者への栄養物の供給を停止し、その後、患者の水素ガス濃度のモニタを継続する。水素ガス濃度が第１の閾値を下回った場合、患者が栄養失調になるのを防ぐために、方法３００は、患者への栄養物の供給を再開する。
【００５３】
図４は、図３に示した方法３００に従って断続的に栄養供給される患者の水素ガス濃度を示すグラフである。図示のように、人工栄養供給システムが患者へ所定量の栄養物を供給するにつれて、患者の水素ガス濃度は、閾値Ｔ１を超えて増加する。患者へ栄養供給するにしたがって、水素ガス濃度は閾値Ｔ２に達する。患者の水素ガス濃度が閾値Ｔ２を超えると、人工栄養供給システムは、患者への栄養物の供給を停止する。栄養物の供給を停止すると、患者の水素ガス濃度は、閾値Ｔ１を下回るまで減少する。人工栄養供給システムは、その後、患者への栄養物の供給を再開し、それにより、患者の水素ガス濃度が上昇する。
【００５４】
図５は、患者の水素ガス濃度に基づいた栄養摂取モニタリングに関する別の例示的な方法５００を示す。方法５００は、人工栄養システムによる患者への連続的な栄養供給をモニタ及び調節するのに用いることができる。方法５００は、図３の方法３００と類似しているが、患者への栄養物の供給の開始及び停止を決定するのではなく、人工栄養システムの供給量を調節するという点が異なる。本方法５００により、栄養失調及び栄養過多を防ぐために、栄養物が患者へ理想的な量で連続的に供給されることを確実にする。
【００５５】
例えば、ステップ５１０では、患者へ所定量の栄養物を初期供給速度で供給する。所定量の栄養物は、経腸栄養システムにより供給することができる。ステップ５２０では、患者の水素ガス濃度を、水素ガスセンサを使用してモニタする。例えば、水素ガスセンサを使用して、患者の呼気中または消化管内の水素ガス濃度をモニタすることができる。
【００５６】
ステップ５３０では、水素ガス濃度を第１の閾値と比較する。第１の閾値は、例えば約５〜２５ｐｐｍの範囲であり、例えば約１０〜２０ｐｐｍ、例えば約２０ｐｐｍ、または前記範囲内の任意の他の水素ガス濃度であり得る。水素ガス濃度が第１の閾値よりも低い場合、患者は追加的な栄養物を必要としている。したがって、ステップ５４０では、警報装置から患者へ警報を提供する。加えて、ステップ５５０では、栄養供給システムの初期供給速度を増加させる。ケア提供者が初期供給速度を手動で増加させるか、または制御ループにより栄養供給システムのパラメータを自動的に調節して、患者へ供給される栄養物の量を増加させる。患者へ供給する初期供給速度を増加させた後、方法５００は、ステップ５２０に戻り、患者が受け取っている栄養物の量が、少なすぎるか、または理想的な量であるか、または多すぎるかを判断するために、患者の水素ガスを継続的にモニタする。
【００５７】
ステップ５６０では、水素ガス濃度を、第２の閾値と比較する。第２の閾値は、例えば約６５〜８５ｐｐｍの範囲であり、例えば約７５〜８０ｐｐｍ、例えば約８０ｐｐｍ、または前記範囲内の任意の他の水素ガス濃度であり得る。水素ガス濃度が、第２の閾値よりも低く、かつ第１の閾値よりも高い場合、患者は、理想的な量の栄養物の供給を受けていると判断される。したがって、栄養供給システムを調節する必要はなく、方法５００は患者の水素ガス濃度のモニタを継続する。
【００５８】
水素ガス濃度が第２の閾値を超えた場合、患者は過剰な量の栄養物を受け取っており、嘔吐あるいは下痢の危険がある。その場合、ステップ３５０で、警報装置からケア提供者へ警報を提供する。患者が栄養過多になるのを防ぐために、方法５００は、ステップ５８０で、初期供給速度を減少させ、その後、患者の水素ガス濃度のモニタを継続する。水素ガス濃度が第１の閾値を下回った場合、患者が栄養失調になるのを防ぐために、方法５００は、患者への初期供給速度を増加させる。
【００５９】
図６を参照して、上述した方法を実行するための例示的なシステム１００について詳細に説明する。図６に示すように、システム１００は、制御装置１１０と、水素ガスセンサ１２０と、栄養供給システム１３０と、ユーザーインターフェース１４０と、警報装置１５０とを含む。栄養供給システム１３０は、栄養物を患者へ供給するのに用いられる任意のシステムであり得、例えば経腸栄養システムであり得る。例えば、特定の実施形態では、栄養供給システム１３０は、患者の消化管へ挿入される遠位端を有する経腸栄養チューブ１３５（図７及び図８に示す）及び栄養物源を含むことができる。経腸栄養チューブは、患者の胃壁を通じて、または患者の鼻または喉から患者に挿入される。栄養物は、経腸栄養チューブ１３５を通じて前記栄養物源から患者へ、制御装置１１０により制御された初期供給速度で供給される。
【００６０】
制御装置１１０は、栄養供給システム１３０が適切な量の栄養物を患者へ供給するのを確実にするために、水素ガスセンサ１２０から受信した信号に基づいて、栄養供給システム１３０を制御するように構成されている。制御装置１１０は任意の適切な制御デバイスであり得、例えば、マイクロコントローラーまたは他の制御回路を含み得る。ユーザーインターフェース１４０は、制御装置１１０に接続される。ユーザーインターフェース１４０は、様々な周辺機器を通じて、ユーザーから指示を受け取るように構成される。例えば、ユーザーは、キーボード、タッチスクリーン、マウスまたは他の適切な入力デバイスを通じて、命令または他のデータをユーザーインターフェース１４０に入力することができる。ユーザーインターフェース１４０は、視覚ディスプレイ、メディア要素または他の適切な出力デバイスを通じて、システム１００に関連するデータまたは他の情報をユーザーへ表示することができる。
【００６１】
制御装置１１０は、警報装置１５０に接続される。制御装置１１０は、患者の水素ガス濃度に基づいてケア提供者に警報を提供するために、警報装置１５０を制御することができるように構成される。例えば、制御装置１１０は、患者の水素ガス濃度が閾値よりも低いと判断した場合、警報装置１５０を制御して患者が追加的な栄養物を必要としていることを示す警報をケア提供者に提供することができる。警報は、可聴警報、可視警報、振動警報、無線警報、または他の適切な警報であり得る。
【００６２】
水素ガスセンサ１２０は、患者の水素ガス濃度をモニタするように構成される。水素ガスセンサ１２０は、患者の栄養摂取の結果として患者の消化管内で生成された水素ガスの濃度のモニタすることができる任意のデバイスであり得る。
【００６３】
特定の実施形態では、水素ガスセンサ１２０は、患者の呼気中の水素ガス濃度をモニタするように構成される。水素ガスセンサ１２０は、Bedford Scientific Ltd.社製のHBT Sleuthセンサなどの呼気分析センサであり得る。他の適切なセンサには、採取したガスサンプルの化学成分を分析することができるガスクロマトグラフィー質量分析センサ（ＧＣ−ＭＳ）あるいは直接質量分析センサが含まれる。水素ガスセンサ１２０は、患者が定期的に息を吹き込むスタンドアローン型の呼気分析センサであり得るか、または人工呼吸器の使用患者の場合は人工呼吸器チューブにその一部として組み込まれ得る。
【００６４】
患者の消化管内の水素ガスをモニタリングするために、非常に小さいサイズの特定の水素ガスセンサを改良して経腸栄養システムに組み込むことができる。この点に関して、水素ガスセンサ１２０は、患者の消化管へ栄養物を供給する経腸栄養システムにその一部として組み込むことができる。
【００６５】
例えば、図７に示すように、水素ガスセンサ１２０は、経腸栄養チューブ１３５の遠位端に配置することができる。図７に示すように、水素ガスセンサ１２０は、患者１８０の胃１８２の内部に配置される。あるいは、水素ガスセンサ１２０は、患者１８０の小腸１８４の内部に配置することができる。水素ガスセンサ１２０は、胃１８２または小腸１８４内の水素ガス濃度をモニタし、モニタした水素ガス濃度に関する信号を制御装置１１０へ通信リンク１２５を介して送信する。通信リンク１２５は、例えば光通信リンク１２５または他の適切な有線通信リンクなどの、有線通信リンクで有り得る。あるいは、水素ガスセンサ１２０は、制御装置１１０と無線通信するように構成することができる。
【００６６】
様々な水素ガスセンサが、経腸栄養チューブ１３５の遠位端に配置される水素ガスセンサ１２０として使用するのに適している。例えば、水素ガスセンサ１２０は、Pranalytica社製のOptical nose（O-nose）センサ、City Technology社製の様々な医療グレードセンサである３ＨＹＴ、３ＭＨＹＴ、４ＨＹＴ、７ＨＹＥ、７ＨＹＴ、ＥＺＴ３ＨＹＥまたはＥＺＴ３ＨＹＴモデル、あるいは、アルゴンヌ国立研究所により製造されたパラジウムナノビーズであり得る。
【００６７】
他のナノセンサ、例えば、フロリダ大学が開発したＺｎＯナノロッド水素センサ（Lupan O et al., 2009; "Selective hydrogen gas nanosensors using individual ZnO nanowire with fast response at room temperature," Sensors and Actuators B Chemical）、ペンシルベニア州立大学で開発されたチタンナノチューブ（Varghese O.K., et al., 2003; "Hydrogen sensing using titania nanotubes," Sensors and Actuators, B93, pp 338-344）、及び／またはナノフラワー（Shafiei M et al., 2010, "Pt/MoO3 nano-flower SiC Schottky diode based hydrogen gas sensors," Prof of IEEE Sensors Conf. 2010, 354-357）が、水素ガスセンサ１２０として使用可能である。超高感度ガスセンサ用途としての化学抵抗センサとして用いられる配向性グラファイトナノ構造体炭素フィルムも、水素ガスセンサ１２０として好適であり得る（Rivera I F et. al., 2010; "Graphene based ultra-sensitive gas sensors;" Prof of IEEE Sensors Conf. 2010, 1543-37; Moafi A et al., 2010; "Oriented graphitic carbon films for hydrogen gas sensors," Prof of IEEE Sensors Conf. 2010, 378-381）。
【００６８】
図８に示すように、水素ガスセンサ１２０は、経腸栄養チューブ１３５の外側端、例えば栄養供給システム１３０の栄養物源の近傍に配置することもできる。水素ガスセンサ１２０は、患者の消化管内の水素ガス濃度をモニタし、モニタした水素ガス濃度に関する信号を制御装置１１０へ通信リンク１２５を介して送信する。
【００６９】
図９を参照して、乳幼児の栄養摂取をモニタリングするための例示的なシステム４００を説明する。システム４００は、制御装置４１０、警報装置４３０及び水素ガスセンサ４２０などの電子回路を含み、水素ガスセンサ４２０は、乳幼児用の口に入れるおもちゃ（例えばおしゃぶり）や哺乳瓶などにその一部として組み込まれる。水素ガスセンサ４２０は、乳幼児の呼気中の水素ガスの量をモニタするように構成される。制御装置４１０は、水素ガスセンサ４２０から受信した信号をモニタし、かつ水素ガスセンサ４２０で検出された水素ガス濃度に基づいて警報を提供すべく警報装置を制御する。警報は、可聴警報、可視警報、振動警報、無線警報、または他の適切な警報であり得る。
【００７０】
例えば、特定の実施形態では、水素ガスセンサ４２０は、乳幼児の呼気中の水素ガスの量をモニタすることができる。制御装置４１０は、水素ガスセンサ４２０から信号を受け取り、検出された水素ガスの量を閾値と比較する。制御装置４１０は、検出された水素ガスの量が閾値よりも低い場合に、警報装置４３０を制御して警報を提供する。警報は、乳幼児が追加の栄養物を必要としており、追加の栄養物の供給を行うべきであることを親またはケア提供者に対して知らせることができる。
【００７１】
例示的なシステム４００は、例えば、乳幼児に母乳を与えている母親が使用することができる。乳幼児に母乳を与えている母親は、乳幼児が適切な量の栄養物を受け取っているかどうか分からない。乳幼児が適切な量の栄養物を受け取っているか否かを判断するために、母親は、乳幼児用の口に入れる物品（例えば、おしゃぶり、哺乳瓶、乳幼児により使用される同様の物品）などにその一部として組み込まれた水素ガスセンサなどの水素ガスセンサ４２０を使用して、乳幼児の呼気をモニタすることができる。前記センサにより検出された水素ガス濃度を閾値と比較し、乳幼児の水素ガス濃度が閾値よりも低い場合、システム４００は、警報装置４３０を通じて、母親または他のケア提供者へ、乳幼児が十分な栄養物を受け取っていないことを示す警報を提供する。母親はその後、乳幼児が十分な量の栄養物を受け取るまで、乳幼児への授乳を続ける。
【００７２】
例
【００７３】
１．水素ガスセンサの感度
【００７４】
水素ガスセンサは、Bedfont Scientific Inc社（Rochester, Kent UK）から購入した。前記センサを、バックグラウンド大気（０ｐｐｍ水素）を用いて、１００ｐｐｍ水素ガス（Microdirect Inc., Auburn ME）を含んでいるサンプルシリンダにより校正した。測定段階中に、前記ガス流を前記センサの吸気口に優しく吹き込んだ。前記センサは、１００ｐｐの水素を測定した。
【００７５】
２．人間の呼気中の水素ガス濃度を昼間／夜間にモニタリングした
【００７６】
健康な男性（５３歳）の呼気中の水素濃度を昼間及び夜間に測定して、栄養供給による変化を調べた。前記男性は、ゆっくりと息を吸い込み、２０秒間息を止めた後、口からセンサへゆるやかに息を吐き出した。結果は下記の通りである。
午前５：３０    前夜１０時からの断食後、呼気中の水素濃度を測定した；１５ｐｐｍ
午前６：３０    朝食
午前７：００    呼気中の水素濃度を測定した；４８ｐｐｍ
午前１１：３０  呼気中の水素濃度を測定した；２０ｐｐｍ
午前１１：４０  昼食
午前１２：００  呼気中の水素濃度を測定した；４５ｐｐｍ
午後１時        呼気中の水素濃度を測定した；５５ｐｐｍ
午後６時        呼気中の水素濃度を測定した；１５ｐｐｍ
午後７時        夕食
午後８時        呼気中の水素濃度を測定した；６４ｐｐｍ
【００７７】
上記の結果は、呼気中の水素濃度が、栄養摂取及び空腹と感じる時期に深く関係していることを示す。
【００７８】
３．胃の内部に挿入される遠位端にセンサを有する栄養供給チューブをモデル化するための実験
【００７９】
胃及び小腸のパースペクスモデルを使用した。経腸栄養チューブの遠位端に水素ガスセンサに取り付け（テープで留めた）、前記チューブを胃壁に形成した孔を通じて胃内に挿入した。そして、空気中の水素ガス濃度が１００ｐｐｍのシリンダを前記モデルの小腸チューブの底部に取り付け、前記モデル内にガスの定常流を導入した。その後、水素ガス濃度を前記センサで測定した。測定値は１００ｐｐｍであった。
【００８０】
４．チューブの外側端（胃の皮膚面）に水素センサを有する経腸栄養チューブを使用した実験
【００８１】
経腸栄養チューブの外側端（皮膚面上の胃の外側に位置する）に、水素センサを設置した。１００ｐｐｍの水素ガスを、前記チューブを介して、胃及び小腸へ導入した。前記チューブから出る水素ガス濃度をセンサで測定すると、１００ｐｐｍであった。
【００８２】
本発明に対するこれらの及び他の変更形態及び変形形態は、添付した特許請求の範囲により詳細に規定せれた本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲で、当業者によって実施することができる。加えて、様々な実施形態の態様は、全体的にも部分的にも置換可能であることを理解されたい。さらに、上述の説明が例示に過ぎず、本発明の限定を意図していないことは、当業者には理解できるであろう。
【図１】
2014506149.tif 000003
【図２】
2014506149.tif 000004
【図３】
2014506149.tif 000005
【図４】
2014506149.tif 000006
【図５】
2014506149.tif 000007
【図６】
2014506149.tif 000008
【図７】
2014506149.tif 000009
【図８】
2014506149.tif 000010
【図９】
2014506149.tif 000011
【国際調査報告】
2014506149.tif 000012
2014506149.tif 000013
2014506149.tif 000014