(57)【要約】  吸気された呼吸ガスのある量、例えば、一呼吸又はその量が特定できる部分又は部分的もしくは全体を通して、目標ＣＯ２濃度を継続的に維持することができるように混合呼吸ガスを調製する、吸気体流にＣＯ２を送出する装置、方法及びシステムである。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素含有付加ガスＧｎを吸気ガスＧ０に付加することで被験体に送出する呼吸ガス（ＧＲ）を調製し、ＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）における二酸化炭素の目標濃度を維持する方法であって、前記方法は、
（ａ）以下（１）（２）（３）を含む入力、又はこれを算定するのに十分な入力を取得すること、
（１）それぞれの対象時点について、被験体が吸気可能なＧ０及び／又はＧＲの確定累積量、
（２）それぞれの対象時点について、被験体が吸気可能なＧｎの確定累積量、
（３）それぞれの対象時点に対応するエラー信号（ｅｎ）、
（ｂ）対象の連続する時点間におけるそれぞれの時間間隔についてｅｎを算定すること
（なお、ｅｎは、二酸化炭素の累積量が二酸化炭素の目標濃度と等しくなるように、それぞれの時間間隔（例えば、それぞれの時点が順番にＴｃｕｒｒｅｎｔとなる一連の連続する時点であり、その連続する時間間隔がそれぞれ直近のＴｃｕｒｒｅｎｔにおいて付加された量に対応して増分する間隔）について、被験体が吸気可能でなければならないＧｎの増分量を示す）、
（ｃ）前記二酸化炭素の累積量が前記二酸化炭素の目標濃度に達するように制御されるように、それぞれの時間間隔について算定されたｅｎに基づいたそれぞれの時間間隔毎に気体送出装置（ＧＤｎ）へ出力信号を出力すること、を含む方法。
【請求項２】
ＣＯ２を吸気ガス流（Ｇ０）に付加して呼吸ガス（ＧＲ）を調製する装置であって、前記装置は、
（Ａ）以下ａ）ｂ）ｃ）を実行するようにプログラミングされたコンピュータを備える制御システム、
ａ）以下（１）（２）（３）（４）の入力を受け取る：
（１）吸気された呼吸ガスの累積量におけるＣＯ２の目標濃度（ＦＣＯ２Ｔ）、
（２）被験体が吸気可能なＧ０量（ＶＳ０）及び／又はＧＲ量（ＶＳＲ）を計測する容積センサの出力、
（３）被験体が吸気可能な二酸化炭素含有ガスの量（ＶＳｎ）を計測する容積センサの出力、
（４）任意選択的に、Ｇｎ及び／又はＧ０におけるＣＯ２濃度、任意選択的に１つ以上のガス分析器の出力、
ｂ）それぞれの対象時点について、それぞれの対象時点にて吸気可能なＧＲの累積量におけるＣＯ２の累積量（ＣＶＣＯ２）がＦＣＯ２Ｔと等しくなるように、被験体が吸気可能なＧｎ量と等しいエラー信号（ｅｎ）を算定する、
ｃ）それぞれの対象時点について、二酸化炭素の累積量が二酸化炭素の目標濃度に達するように制御を行えるように、それぞれの時間間隔に対して算定されたｅｎに基づいて、容積コントローラ（ＶＣｎ）又は気体送出装置（ＧＤｎ）に出力信号を出力する、
及び、任意選択で、
（Ｂ）ＶＣｎ、
（Ｃ）ＧＤｎ、
（Ｄ）ＶＳｎ、
（Ｅ）被験体が、ＣＯ２含有Ｇｎを吸気可能とするＧ０運搬手段又は患者気道インターフェースと連動するように適応されるＧｎ運搬手段（例えば、導管）、
（Ｆ）被験体にＧ０及び／又はＧＲをそれぞれ与えるＧ０及び／又はＧＲ運搬手段（例えば、Ｇ０送出導管）、
（Ｇ）前記装置と連動する（任意選択的に、それぞれの対象時点にて吸気されたＧ０及び／又はＧＲの累積量を判定するためにＧ０及び／又はＧＲ運搬手段と連動する）ＶＳ０、
のいずれか又は２つ以上を備える、装置。
【請求項３】
前記ＧＤｎへの出力を、ＶＣｎによって、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについてのｅｎの加重和、ｅｎの積分及び任意選択でｅｎの導函数から生成する（任意選択的に、前記ＧＤｎへの出力を、ＶＣｎによって、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔ＋についてｅｎの加重和、ｅｎの積分及び任意選択的にｅｎの導函数から、それぞれＴｃｕｒｒｅｎｔからＴｃｕｒｒｅｎｔ＋までの時間間隔ΔΤに送出されると推測されるＧ０の量に基づいて生成し、任意選択的に、前記呼吸ガスの累積吸気量は吸気サイクルの一部、吸気サイクル全体又は吸気サイクルの一部または全体の一連からなる）、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記二酸化炭素運搬手段が、Ｇ０運搬手段に作動可能に接続される気体送出導管である、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
前記Ｇｎ運搬手段及びＧ０運搬手段が、被験体気道インターフェースと作動可能に接続し、Ｇ０及びＧｎを被験体気道インターフェースにそれぞれ協働して送出する、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項６】
少なくとも１つの付加ガス（Ｇｎ）を吸気ガスＧ０に付加して被験体に送出する呼吸ガス（ＧＲ）を生成し、そのＧＲの量において付加ガスＧｎにおける少なくとも１つの成分（ＤＡｎ）の目標濃度を維持する方法であって、前記方法は、
それぞれ順番にＴｃｕｒｒｅｎｔとなる、それぞれの対象時点Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの各群について、
（Ａ）Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの全ての時点を通して実際に送出されたＧｎの累積量（ＣＶＧｎ）及び／又は純ＤＡｎの累積量（ＣＶＤＡｎ）の入力を取得すること、
（Ｂ）Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの全ての時点を通して実際に送出されたＧ０の累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）の入力を取得すること、
（Ｃ）ＧｎにおけるＤＡｎの確定濃度に基づいて、前記ＣＶＧＲにおけるＤＡｎの累積量が所望の分数ＤＡｎＴに等しくなるように被験体に送出されなければならないＧｎ量に等しいエラー信号（ｅｎ）を算定すること、
（Ｄ）前記ＣＶＧＲの一部として送出されたＤＡｎの実増分量が目標ＤＡｎＴに達するように気体送出手段ＧＤｎを制御すること、
を含む、方法。
【請求項７】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔでのＧＤｎへの前記出力を、ＰＩコントローラを用いて制御する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ＧＤｎを、ＰＩＤコントローラを用いて制御する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて定義される前記それぞれの対象時点の群が、再設定可能なＴｓｔａｒｔから開始し、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔと等しくされた増分的に進む時点（Ｔｅｎｄ）で終了する累積時間期間（Ｔｖａｒｉａｂｌｅ）を定義づけ、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応するｅｎを前記時間期間Ｔｖａｒｉａｂｌｅにおいて送出されたＣＶＧ０及び／又はＣＶＧＲを用いて算定する、請求項６、７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて定義される前記それぞれの対象時点の群が、再設定可能なＴｓｔａｒｔから開始し、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔと等しくされた増分的に進む時点（Ｔｅｎｄ）で終了する累積時間期間（Ｔｖａｒｉａｂｌｅ）を定義づけ、前記ＧＤｎに送出される信号を、
ａ）前記コントローラの前記出力、及び
ｂ）それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔと次の時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔ＋との間の時間間隔ΔΤにおいて送出されることが期待されるＧ０の増分量（Ｇ０Ｐ）、
に基づいて算定する、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＧＤｎに送出される信号を、前記コントローラの出力と、Ｇ０Ｐ及びＧｎＰの混合量におけるＤＡｎの増分量がＤＡｎＴと等しくなるようにＧ０Ｐに付加されなければならないＧｎ量（ＧｎＰ）との合計に基づいて算定する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記Ｇ０Ｐが、Ｔｃｕｒｒｅｎｔ−で始まりそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔで終わるΔΤにおいて送出されるＧ０増分量と等しくされ、又はＴｖａｒｉａｂｌｅ内の複数の対象時間間隔において送出されたＧ０増分量の平均又は加重平均と等しくされる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応する前記Ｔｖａｒｉａｂｌｅが、対象のＣＶＧｎ、ＣＶＧＤＡｎ、ＣＶＧ０又はＣＶＧＲの容積寸法か、外部事象により定義される一組の時点、又は吸気サイクルの一部、吸気サイクル全体、又は吸気サイクルの一部または全体の一連に対応する一組の時点に基づいて選択可能である、請求項６〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記ＧＤｎが比例流量制御バルブからなる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記コントローラ（ＶＣｎ）及びデータプロセッサの機能を、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラによって実行する、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＶＳが流量センサからなる、請求項５〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
任意のＴｃｕｒｒｅｎｔに適用可能なＧｎにおけるＤＡｎ濃度をガス分析器によって判定する、請求項５〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの付加ガス（Ｇｎ）を吸気ガスＧ０に付加して被験体に送出する呼吸ガス（ＧＲ）を生成し、そのＧＲの量において付加ガスＧｎにおける少なくとも１つの成分（ＤＡｎ）の目標濃度を維持する装置であって、前記装置は、
それぞれ順番にＴｃｕｒｒｅｎｔとなる、それぞれの対象時点Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの各群について、
（Ａ）Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの全ての時点を通して実際に送出されたＧｎの累積量（ＣＶＧｎ）又はＤＡｎの累積量（ＣＶＤＡｎ‐任意選択的に、直近のＴｃｕｒｒｅｎｔのＤＡｎの量を直近のＴｃｕｒｒｅｎｔから送出されたＧ０及びＧｎの増分量で増分し、それらのＤＡｎ濃度で重み付けしたもの）の入力を取得する手段と、
（Ｂ）Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの全ての時点を通して実際に送出されたＧ０の累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）の入力を取得する手段と、
（Ｃ）Ｇｎ及び任意選択的にＧ０におけるＤＡｎの濃度に基づいて、前記ＣＶＧＲにおけるＤＡｎの累積量が所望の濃度ＤＡｎＴに等しくなるようにＧ０と協働して被験体に送出されなければならないＧｎの量に等しいエラー信号（ｅｎ）を算定する手段と、
（Ｄ）ＤＡｎの実増分量が目標ＤＡｎＴに達するように気体送出手段ＧＤｎを制御する手段と、
を備える、装置。
【請求項１９】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについての前記ＧＤｎへの出力を、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについてのｅｎの加重和及びそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについてのｅｎの積分から生成する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記ＧＤｎを、ＰＩＤコントローラを用いて制御する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて定義される前記それぞれの対象時点の群が、再設定可能なＴｓｔａｒｔから開始し、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔと等しくされた増分的に進む時点（Ｔｅｎｄ）で終了する累積時間期間（Ｔｖａｒｉａｂｌｅ）を定義づけ、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応するＴｖａｒｉａｂｌｅについてのｅｎを前記時間期間Ｔｖａｒｉａｂｌｅにおいて送出された実際のＣＶＧ０及び／又はＣＶＧＲを用いて算定する、請求項１８、１９又は２０に記載の装置。
【請求項２２】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて定義される前記それぞれの対象時点の群が、再設定可能なＴｓｔａｒｔから開始し、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔと等しくされた増分的に進む時点（Ｔｅｎｄ）で終了する累積時間期間（Ｔｖａｒｉａｂｌｅ）を定義づけ、前記ＧＤｎに送出される信号を、  ａ）前記コントローラの前記出力、及び
ｂ）それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔと次の時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔ＋の間の時間間隔ΔΤにおいて送出されることが期待されるＧ０の増分量（Ｇ０Ｐ）、
に基づいて算定する、請求項１８、１９又は２０に記載の装置。
【請求項２３】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応する前記時間間隔ΔΤにおいて送出されると期待されるＧ０の期待される増分量は、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにて送出されるＧ０の増分量、又は、Ｔｖａｒｉａｂｌｅ内の複数の時点において送出されるＧ０の増分量の加重平均と等しくされる、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応する前記Ｔｖａｒｉａｂｌｅが、対象ＣＶＧ０又はＣＶＧＲの容積寸法か、外部事象により定義される一組の時点、又は吸気サイクルの一部、吸気サイクル全体、又は吸気サイクルの一部または全体の一連に対応する一組の時点に基づいて選択可能である、請求項１８〜２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記ＧＤｎが比例制御バルブからなる、請求項１８〜２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
前記Ｇｎの累積量（ＣＶＧｎ）及び／又はＧ０の累積量（ＣＶＧ０）もしくはＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）の入力を取得する前記手段が、容積センサ（ＶＳ）の出力を処理するコンピュータ、又は、ＶＳとＶＳの出力を処理するコンピュータとの両方からなる、請求項１８〜２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
Ｇｎ送出導管と、ＧＤｎと、ＶＣｎとを備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記ＶＣｎ及び前記コンピュータの機能をマイクロコントローラで実行する、請求項２６又は２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記ＶＳが流量センサからなる、請求項１８〜２８のいずれかに記載の装置。
【請求項３０】
任意のＴｃｕｒｒｅｎｔに適用可能なＧｎにおけるＤＡｎの濃度をガス分析器によって判定する、請求項１８〜２９のいずれかに記載の装置。
【請求項３１】
少なくとも１つの付加ガス（Ｇｎ）を吸気ガスＧ０に付加して呼吸ガス（ＧＲ）を生成し、そのＧＲの量において付加ガスＧｎの少なくとも１つの成分（ＤＡｎ）の目標濃度を維持するようにする装置であって、前記装置は、
（Ａ）前記Ｇ０と調整的に、少なくとも１つの所望の成分ガスＤＡｎからなるかそれを含む付加ガスＧｎを被験体に運搬するＧｎ運搬手段と、
（Ｂ）Ｇｎの変動可能な増分量を送出するために、付加ガス送出導管と連動する気体送出装置／手段（ＧＤｎ）と、
（Ｃ）前記ＧＤｎによって送出されたＧｎ増分量の送出を制御するコントローラ（ＶＣｎ）と、
（Ｄ）それぞれの時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔにて送出されるＧｎの実増分量を判定する装置と連動するセンサ（ＶＳ）と、
（Ｅ）以下の
ａ）（１）前記ＧＲの量においてＤＡｎの目標濃度（ＤＡｎＴ）の入力を受信する、又はその入力を記憶すること、
（２）任意選択的に、それぞれの時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔに適用可能なＧｎにおけるＤＡｎの濃度に翻訳可能なデータの入力を受信する、又はその入力を記憶すること、
（３）前記ＶＳからの出力を受信すること、
（４）それぞれの時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔにて送出されるＧ０又はＧＲの増分量からなるデータ又はそれに翻訳可能なデータを受信すること、
ｂ）それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて、それぞれの対象時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔの群においてＧ０と協働して送出（出力）されるＧｎ（又はＤＡｎ）の実増分量の合計と等しくされたＧｎの累積量（ＣＶＧｎ）（又はＤＡｎ蓄積量（ＣＶＧＤＡｎ））を算定すること、
ｃ）ＤＡｎＴを維持することが求められる、それぞれの対象時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔの群において送出された全てのＧ０又はＧＲの増分量の合計を含む累積量について、Ｇ０の累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）を算定する、又はその入力を受信すること、
ｄ）任意のそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて、ＤＡｎの累積量がＤＡｎＴと等しくなるように前記被験体へＧ０と協働して送出されなければならないＧｎの量又はＤＡｎと等しいエラー信号（ｅｎ）を算定すること、
ｅ）任意のそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて算定されたｅｎに基づいた出力をＧＤｎに出力して、ＤＡｎの実累積量を目標ＤＡｎＴに達するように制御すること、
を実行するようにプログラミングされたコンピュータと、
を備える、装置。
【請求項３２】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについての前記ＧＤｎへの出力を、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについてのｅｎの加重和及びそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについてのｅｎの積分から生成する、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記ＶＣｎがＰＩＤコントローラからなる、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて定義される前記それぞれの対象時点の群が、再設定可能なＴｓｔａｒｔから開始し、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔと等しくされた増分的に進む時点（Ｔｅｎｄ）で終了する累積時間期間（Ｔｖａｒｉａｂｌｅ）を定義づけ、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応するＴｖａｒｉａｂｌｅについてのｅｎを前記時間期間Ｔｖａｒｉａｂｌｅにおいて送出された実際のＣＶＧ０及び／又はＣＶＧＲを用いて算定する、請求項３１、３２又は３３に記載の装置。
【請求項３５】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて定義される前記それぞれの対象時点の群が、再設定可能なＴｓｔａｒｔから開始し、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔと等しくされた増分的に進む時点（Ｔｅｎｄ）で終了する累積時間期間（Ｔｖａｒｉａｂｌｅ）を定義づけ、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて前記ＧＤｎに送出される信号を、  ａ）前記ＶＣｎの出力、及び
ｂ）任意選択的に前記ＶＣｎの出力を、Ｇ０Ｐ及びＧｎＰの混合量におけるＤＡｎの増分量がＤＡｎＴと等しくなるように（ＧｎＰ）に付加されなければならないＧｎの量に付加することで、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔ（Ｔｅｎｄ）と次の時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔ＋との間の時間間隔ΔΤにおいて送出される、ことが期待されるＧ０の増分量（Ｇ０Ｐ）（及び任意選択的にＧ０ＰにおけるＤＡｎの予測濃度）、
に基づいて算定する、請求項３１、３２又は３３に記載の装置。
【請求項３６】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応する前記時間間隔ΔΤにおいて送出されると期待されるＧ０の期待される増分量は、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにて送出されるＧ０の増分量、又は、（例えば、Ｔｖａｒｉａｂｌｅ内の）複数の対象時点において送出されるＧ０の増分量の加重平均と等しくされる、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応する前記Ｔｖａｒｉａｂｌｅが、対象のＣＶＧ０又はＣＶＧＲの容積寸法か、外部事象により定義される一組の時点、又は吸気サイクルの一部、吸気サイクル全体、又は吸気サイクルの一部または全体の一連に対応する一組の時点に基づいて選択可能である、請求項３１〜３６のいずれかに記載の装置。
【請求項３８】
二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）及び第二ガス（Ｇ０）の出力を協働して出力する１つ以上の気体出力ポートを有し、呼吸ガスＧＲを生成する呼吸ガス送出システムを用いる方法であって、前記方法は、
一連の対象時点におけるそれぞれの時点について、
ａ）前記一連の対象時点を含む期間を通して気体出力ポートに送出されたＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）の入力又はそれを算定するのに十分な入力を取得すること、
ｂ）前記一連の対象時点を含む期間を通して気体出力ポートに送出されたＣＯ２の累積量（ＣＶＣＯ２）の入力又はそれを算定するのに十分な入力を取得すること、
ｃ）取得された前記入力を用いて、対象の前記呼吸ガスの一定量（ＣＶＧＲＩ）に含まれるＣＯ２の累積量が目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）を得るように、送出されたＧ０と同時に出力ポートに送出されなければならないＧｎの増分量を算定すること、及び
ｄ）出力ポートに送出されるそれぞれのＧｎの増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように気体送出手段（ＧＤｎ）を制御すること、
を含む、方法。
【請求項３９】
二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）及び第二ガス（Ｇ０）を協働して出力して呼吸ガスＧＲを生成する装置であって、前記装置は、
ａ）一連の対象時点における連続する時点にてＧ０と同時にＧｎの増分量を送出する制御システムであり、それぞれのＧｎの増分量をＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）における目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）を得るのに選択する制御システム、及び
ｂ）それぞれのＧｎの増分量をＧｎ運搬手段に送出する気体送出手段（ＧＤｎ）
を備え、
前記制御システムは、ＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）の入力又はそれを算定するのに十分な入力を取得する手段と、前記一連の対象時点を含む期間を通して前記ＧＤｎによって送出されたＣＯ２の累積量（ＣＶＣＯ２）の入力又はそれを算定するのに十分な入力を取得する手段と、取得した前記入力を用いて、ＣＶＧＲにおけるＣＯ２の累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるようにＧ０と同時にＧｎ運搬手段に送出されなければならないＧｎの増分量を算定する手段と、前記Ｇｎ運搬手段に送出されるそれぞれのＧｎの増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように前記ＧＤｎを制御する手段とを備える、装置。
【請求項４０】
二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）及び第二ガス（Ｇ０）を混合して呼吸ガス（ＧＲ）を生成し、ＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）における目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）を維持する方法であって、前記方法は、
一連の対象時点におけるそれぞれの時点について、
ａ）前記一連の対象時点を含む期間を通して混合されるように調整されるＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）の入力又はそれを算定するのに十分な入力を取得すること、
ｂ）前記一連の対象時点を含む期間を通して混合されるように送出されるＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）の入力又はそれを算定するのに十分な入力を取得すること、
ｃ）取得した前記入力を用いて、前記ＣＶＧＲにおけるＣＯ２累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるように、混合するのに送出された前記Ｇ０と混合するために同時に送出されなければならないＧｎ増分量を算定すること、及び任意選択的に
ｄ）混合するのに送出されるそれぞれのＧｎ増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように気体送出手段（ＧＤｎ）を制御すること、
を含む、方法。
【請求項４１】
二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）及び第二ガス（Ｇ０）を調製して呼吸ガス（ＧＲ）を生成し、前記ＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）における目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）を維持する方法であって、前記方法は、
一連の対象時点におけるそれぞれの時点について、前記一連の対象時点を含む期間を通して送出されるＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）を算定するのに十分な入力を取得すること、前記一連の対象時点を含む期間を通して送出されるＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）を算定するのに十分な入力を取得すること、取得した前記入力を用いて、前記ＣＶＧＲにおけるＣＯ２累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるように、送出されなければならないＧｎ増分量を算定すること、及び任意選択的に、それぞれのＧｎ増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように気体送出手段（ＧＤｎ）を制御することを含む、方法。
【請求項４２】
第二ガス（Ｇ０）と同時に送出されるように調整される二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）を調製し、呼吸ガス（ＧＲ）を生成して対象のＧＲの累積量（ＣＶＧＲＩ）における目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）を維持する方法であって、前記方法は、
現対象Ｔ１〜Ｔｌａｓｔの時点を全て含み、連続する各時点が順番にＴｌａｓｔとなる、増加する期間における各連続する対象時点について、
（ａ）以下（ｉ）（ｉｉ）からなる入力又はそれを算定するのに十分な入力を取得すること、
（ｉ）Ｔｌａｓｔにおける、現対象Ｔ１〜Ｔｌａｓｔまでの全ての時点を通して送出される、ＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）、及び
（ｉｉ）Ｔｌａｓｔにおける、現対象Ｔ１〜Ｔｌａｓｔまでの全ての時点を通してＣＶＧＲの一部を組成するように調整されるＣＯ２の累積量（ＣＶＣＯ２）、
（ｂ）取得した前記入力を用いて、前記ＣＶＧＲにおけるＣＯ２の累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるようにＴｌａｓｔ時点で送出されていなければならないＧｎのそれぞれの増分量を算定すること、及び
（ｃ）前記Ｇｎのそれぞれの増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように、気体送出手段（ＧＤｎ）を制御することを含む、方法。
【請求項４３】
第二ガス（Ｇ０）と同時に送出されるように調整されるＤＡｎ含有ガス（Ｇｎ）を調製し、呼吸ガス（ＧＲ）を生成して対象のＧＲの累積量（ＣＶＧＲＩ）における目標ＤＡｎ濃度（ＦＤＡｎＴ）を維持する装置であって、前記装置は、
現対象Ｔ１〜Ｔｌａｓｔの時点を全て含み、連続する各時点が順番にＴｌａｓｔとなる、増加する期間における各連続する対象時点について、
（ａ）以下（ｉ）（ｉｉ）からなる入力又はそれを算定するのに十分な入力を取得する手段と、
（ｉ）Ｔｌａｓｔにおける、現対象Ｔ１〜Ｔｌａｓｔまでの全ての時点を通して送出される、ＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）、及び
（ｉｉ）Ｔｌａｓｔにおける、現対象Ｔ１〜Ｔｌａｓｔまでの全ての時点を通してＣＶＧＲの一部を組成するように調整されるＤＡｎ累積量（ＣＶＤＡｎ）、及び任意選択的に、
（ｂ）取得した前記入力を用いて、前記ＣＶＧＲにおけるＤＡｎ累積量がＦＤＡｎＴと等しくなるようにＴｌａｓｔ時点で送出されていなければならないＧｎのそれぞれの増分量を算定する手段と、任意選択的に
（ｃ）前記Ｇｎのそれぞれの増分量が目標ＦＤＡｎＴに達するように、気体送出手段（ＧＤｎ）を制御する手段と、任意選択でＧＤｎと、任意選択でＶＳｎ及び任意選択でＧＤｎ運搬手段と、任意選択でＦＤＡｎＴ入力手段と、任意選択でＶＳ０と、任意選択でＧ０運搬手段などを備える、装置。
【請求項４４】
少なくとも１つの付加ガス（Ｇｎ）を吸気ガスＧ０に付加して被験体に送出する呼吸ガス（ＧＲ）を生成し、そのＧＲの量において付加ガスＧｎにおける少なくとも１つの成分（ＤＡｎ）の目標濃度（ＤＡｎＴ）を維持する方法であって、前記方法は、
（ａ）それぞれの対象時点について、被験体が吸気可能なＧ０及び／又はＧＲの確定増分量の入力を取得すること、
（ｂ）それぞれの対象時点について、被験体が吸気可能なＧｎの確定増分量の入力を取得すること、
（ｃ）少なくともエラー信号（ｅｎ）を算定する必要がある場合は、それぞれの対象時点について、Ｇ０及び／又はＧＲ及び／又はＧｎ中のＤＡｎ濃度の入力を取得すること（例えば、Ｇｎが純ＤＡｎでないか、Ｇ０がＤＡｎを含む場合に必要）、
（なお、取得された前記入力は、対象の連続する時点間における連続するそれぞれの時間間隔について、それぞれの時間間隔（例えば、各時点が順番にＴｃｕｒｒｅｎｔとなる一連の連続する時点であり、ｅｎがそれぞれの直近のＴｃｕｒｒｅｎｔで終わる増分間隔）について被験体に送出しなければならないＧｎ増分量を示し、ＤＡｎ累積量がＤＡｎＴと等しくなるようにするためのｅｎを算出するために累積的に十分である）
ｄ）対象の連続する時点間の各対象時間間隔についてｅｎを算定すること、
ｅ）前記ＤＡｎ累積量が目標ＤＡｎＴに達するように制御されるように、それぞれの時間間隔について算定されたｅｎに基づいて、それぞれの時間間隔にて気体送出装置（ＧＤｎ）に出力信号を出力することを含む、方法。
【請求項４５】
前記Ｇ０及び／又はＧＲの確定増分量の入力を、対象時点を含むそれぞれの累積時間間隔（例えば、それぞれ直近のＴｃｕｒｒｅｎｔを付加したそれぞれの時間間隔）について算定されたＧ０及び／又はＧＲの累積量の形で取得し、前記Ｇｎの確定増分量の入力を、対象時点を含むそれぞれの累積時間間隔（例えば、対応する（同一の）それぞれの累積時間間隔）について算定されたＧｎの累積量の形で取得する、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記ＧＤｎを、ＰＩ又はＰＩＤコントローラを用いて制御する、請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
以下ａ）ｂ）を算定するのに十分なＧｎ及びＧ０及び／又はＧＲの確定増分量を含む入力をプロセッサが取得し、
ａ）前記対象時点を含む前記それぞれの累積時間間隔に対するＧｎ、Ｇ０及び／又はＧＲの累積量と、
ｂ）前記Ｇｎ、Ｇ０及び／又はＧＲの累積量に基づくそれぞれの累積時間間隔についてのｅｎ、
及び、順番にＴｃｕｒｒｅｎｔとなる前記対象時点が、再設定可能なＴｓｔａｒｔから開始し、それぞれの直近のＴｃｕｒｒｅｎｔと等しくされた増分的に進む時点（Ｔｅｎｄ）で終了する累積時間期間（Ｔｖａｒｉａｂｌｅ）を定義づけ、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応するｅｎを前記時間期間Ｔｖａｒｉａｂｌｅにおいて送出されたＣＶＧｎ、ＣＶＧ０及び／又はＣＶＧＲを用いて、前記プロセッサが算定する、請求項４５又は４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記ＧＤｎに送出される信号を、
ａ）前記コントローラの前記出力、及び
ｂ）それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔと次の時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔ＋との間の時間間隔ΔΤにおいて送出されることが期待されるＧ０の増分量（Ｇ０Ｐ）、
に基づいて算定うる、請求項４５、４６又は４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記ＧＤｎに送出される信号を、前記コントローラの出力と、Ｇ０Ｐ及びＧｎＰの混合量におけるＤＡｎの増分量がＤＡｎＴと等しくなるようにＧ０Ｐに付加されなければならないＧｎの量（ＧｎＰ）との合計に基づいて算定する、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記Ｇ０Ｐが、Ｔｃｕｒｒｅｎｔ−で始まりそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔで終わるΔΤにおいて送出されるＧ０増分量、又はＴｖａｒｉａｂｌｅ内の複数の対象時間間隔において送出されたＧ０の増分量の平均又は加重平均と等しくされる、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応する前記Ｔｖａｒｉａｂｌｅが、対象のＣＶＧｎ、ＣＶＧＤＡｎ、ＣＶＧ０又はＣＶＧＲの容積寸法か、外部事象により定義される一組の時点、又は吸気サイクルの一部、吸気サイクル全体、又は吸気サイクルの一部または全体の一連に対応する一組の時点に基づいて選択可能である、請求項４７〜５０のいずれかに記載の方法。
【請求項５２】
前記ＧＤｎが比例流量制御バルブからなる、請求項４４〜５１のいずれかに記載の方法。
【請求項５３】
前記プロセッサ及び前記コントローラ（ＶＣｎ）の機能を、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラによって実行する、請求項４７〜５２のいずれかに記載の方法。
【請求項５４】
ＣＶＧｎ、ＣＶＧＤＡｎ、ＣＶＧ０又はＣＶＧＲの入力を容積センサが出力する、請求項４４〜５３のいずれかに記載の方法。
【請求項５５】
容積センサが流量センサからなる、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
任意のＴｃｕｒｒｅｎｔに適用可能なＧｎにおけるＤＡｎの濃度をガス分析器によって判定する、請求項４７〜５５のいずれかに記載の方法。
【請求項５７】
少なくとも１つの付加ガス（Ｇｎ）を吸気ガスＧ０に付加して被験体に送出する呼吸ガス（ＧＲ）を生成し、そのＧＲの量において付加ガスＧｎにおける少なくとも１つの成分（ＤＡｎ）の目標濃度（ＤＡｎＴ）を維持する装置であって、前記装置は、
Ａ）以下（ａ）（ｂ）を実行する手段と、
（ａ）対象時点について、被験体に流れるＧ０又はＧＲの確定増分量の入力を取得すること、
（ｂ）対象時点について、被験体に流れるＧｎ又は純ＤＡｎの確定増分量の入力を取得すること、
Ｂ）対象の連続する時点の間の連続するそれぞれの時間間隔について、ＤＡｎの累積量がＤＡｎＴと等しくなるように、それぞれの時間間隔について吸気可能とするＧｎの量を示すエラー信号（ｅｎ）を算定するプロセッサと、
Ｃ）実際のＤＡｎの累積量が目標ＤＡｎＴに達するように制御されるように、それぞれの時間間隔について算定されたｅｎに基づいてそれぞれの時間間隔について気体送出装置（ＧＤｎ）に出力信号を出力するコントローラと、を備える、装置。
【請求項５８】
前記Ｇｎ、Ｇ０及び／又はＧＲの確定増分量の入力を取得する手段が容積センサ（例えば、流量計及び／又はガス分析器の作動的な組み合わせ）からなる、請求項５７に記載の装置。
【請求項５９】
前記プロセッサは、対象時点を含むそれぞれの累積時間間隔（例えば、それぞれの時間間隔はそれぞれ直近のＴｃｕｒｒｅｎｔを含む）についての前記Ｇ０及び／又はＧＲの増分量、及び、対象時点を含むそれぞれの累積時間間隔（例えば、対応する（同一の）それぞれの累積時間間隔）についてのＧｎの増分量を算定するように構成される、請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについての前記ＧＤｎへの出力を、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについてのｅｎの加重和及びそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについてのｅｎの積分から生成する、請求項５７〜５９のいずれかに記載の装置。
【請求項６１】
前記ＧＤｎを、ＰＩ又はＰＩＤコントローラを用いて制御する、請求項６０に記載の装置。
【請求項６２】
前記プロセッサは、再設定可能なＴｓｔａｒｔから開始し、対象の直近の時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔと等しくされた増分的に進む時点（Ｔｅｎｄ）で終了する累積時間期間（Ｔｖａｒｉａｂｌｅ）を定義する時点を累積するように構成され、前記ＧＤｎに送出される信号を、
ａ）前記コントローラの前記出力、及び
ｂ）それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔと次の時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔ＋との間の時間間隔ΔΤにおいて送出されることが期待されるＧ０の増分量（Ｇ０Ｐ）、
に基づいて算定する、請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応する前記時間間隔ΔΤにおいて送出されると期待されるＧ０の期待される増分量は、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにて送出されるＧ０の増分量、又は、Ｔｖａｒｉａｂｌｅ内の複数の時点において送出されるＧ０の増分量の加重平均と等しくされる、請求項６２に記載の装置。
【請求項６４】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応する前記Ｔｖａｒｉａｂｌｅが、対象のＣＶＧ０又はＣＶＧＲの容積寸法か、外部事象により定義される一組の時点、又は吸気サイクルの一部、吸気サイクル全体、又は吸気サイクルの一部または全体の一連に対応する一組の時点に基づいて選択可能である、請求項６１〜６３のいずれかに記載の装置。
【請求項６５】
前記ＧＤｎが比例制御バルブからなる、請求項５７〜６４のいずれかに記載の装置。
【請求項６６】
Ｇｎの累積量（ＣＶＧｎ）及びＧ０の累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）の入力を、容積センサ（ＶＳ）及び前記ＶＳからの出力を処理するコンピュータの組み合わせから得る、請求項５７〜６５のいずれかに記載の装置。
【請求項６７】
Ｇｎ送出導管と、気体送出手段ＧＤｎと、容積コントローラＶＣｎとを備える、請求項６６に記載の装置。
【請求項６８】
前記ＶＣｎ及び前記コンピュータの機能をマイクロコントローラが実行する、請求項５７〜６７に記載の装置。
【請求項６９】
前記ＶＳが流量センサからなる、請求項５７〜６８のいずれかに記載の装置。
【請求項７０】
任意のＴｃｕｒｒｅｎｔに適用可能なＧｎにおけるＤＡｎの濃度をガス分析器によって判定する、請求項５７〜６９のいずれかに記載の装置。
【請求項７１】
（Ａ）前記Ｇ０と協働的に、少なくとも１つの所望の成分ガスＤＡｎからなるかそれを含む付加ガスＧｎを被験体に運搬するＧｎ運搬手段と、
（Ｂ）Ｇｎの変動可能な増分量を送出するために、付加ガス送出導管と連動する気体送出装置／手段（ＧＤｎ）と、
（Ｃ）前記ＧＤｎによって送出されるＧｎの増分量の送出を制御するコントローラ（ＶＣｎ）と、
（Ｄ）それぞれの時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔにて送出されるＧｎの実増分量を判定する装置と連動する容積センサ（ＶＳ）と、
（Ｅ）
ａ）前記ＧＲの量においてＤＡｎ目標濃度（ＤＡｎＴ）の入力を受信する、又はその入力を記憶すること、
ｂ）任意選択的に、それぞれの時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔに適用可能なＧｎにおけるＤＡｎの濃度に翻訳可能なデータの入力を受信する、又はその入力を記憶すること、
ｃ）前記ＶＳからの出力を受信すること、
ｄ）それぞれの時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔにて送出されるＧ０又はＧＲの増分量からなるデータ、又はそれに翻訳可能なデータを受信すること、
ｅ）それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて、それぞれの対象時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔの群においてＧ０と協働して送出（出力）されるＧｎ（又はＤＡｎ）の実増分量の合計と等しくされたＧｎの累積量（ＣＶＧｎ）（又はＤＡｎ（ＣＶＧＤＡｎ））を算定すること、
ｆ）ＤＡｎＴを維持することが求められる、それぞれの対象時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔの群における全てのＧ０又はＧＲの増分量の合計を含む累積量について、Ｇ０の累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）を算定するかその入力を受信すること、
ｇ）任意のそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて、ＤＡｎの累積量がＤＡｎＴと等しくなるように前記被験体へＧ０と協働して送出されなければならないＧｎの量又はＤＡｎの量と等しいエラー信号（ｅｎ）を算定すること、
ｈ）任意のそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて算定されたｅｎに基づいて出力をＧＤｎに出力して、ＤＡｎの実累積量を目標ＤＡｎＴに達するように制御すること、
を実行するようにプログラミングされたコンピュータと、
を備える、請求項５７〜７０のいずれかに記載の装置。
【請求項７２】
それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて定義される前記それぞれの対象時点の群が、再設定可能なＴｓｔａｒｔから開始し、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔと等しくされた増分的に進む時点（Ｔｅｎｄ）で終了する累積時間期間（Ｔｖａｒｉａｂｌｅ）を定義づけ、それぞれのＴＣＵＲＲＥＮＴについて前記ＧＤｎへの信号を、
ａ）前記ＶＣｎの出力、及び
ｂ）任意選択的に前記ＶＣｎの出力を、Ｇ０Ｐ及びＧｎＰの混合量におけるＤＡｎの増分量がＤＡｎＴと等しくなるように（ＧｎＰ）に付加されなければならないＧｎの量に付加することで、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔ（Ｔｅｎｄ）と次の時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔ＋との間の時間間隔ΔΤにおいて送出されることが期待されるＧ０の増分量（Ｇ０Ｐ）（及び任意選択的にＧ０ＰにおけるＤＡｎの期待される予測濃度）、
に基づいて算定する、請求項７１に記載の装置。
【請求項７３】
少なくとも１つの付加ガス（Ｇｎ）を吸気ガスＧ０に付加することで被験体に送出する呼吸ガス（ＧＲ）を調製し、前記ＧＲの累積量（ＣＶＧＲ）における付加ガスＧｎの少なくとも１つの成分（ＤＡｎ）の目標濃度（ＤＡｎＴ）を維持する方法であって、前記方法は、
（ａ）以下（１）（２）（３）を含む入力、又はこれを算定するのに十分な入力を取得すること、
（１）それぞれの対象時点について、被験体が吸気可能なＧ０及び／又はＧＲの確定累積量、
（２）それぞれの対象時点について、被験体が吸気可能なＧｎの確定累積量、
（３）それぞれの対象時点に対応するエラー信号（ｅｎ）、
（ｂ）対象の連続する時点間におけるそれぞれの時間間隔についてｅｎを算定すること
（なお、ｅｎは、ＤＡｎの累積量がＤＡｎＴと等しくなるように、それぞれの時間間隔（例えば、それぞれの時点が順番にＴｃｕｒｒｅｎｔとなる一連の連続する時点であり、それぞれ直近のＴｃｕｒｒｅｎｔに対応して増分された間隔を累積するその連続する時間間隔が）について、被験体が吸気可能でなければならないＧｎの増分量を示す）、
（ｃ）ＤＡｎの累積量がＤＡｎＴに達するように制御されるように、それぞれの時間間隔について算定されたｅｎに基づいて、それぞれの時間間隔毎に気体送出装置（ＧＤｎ）へ出力信号を出力すること、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気された呼吸ガスのある量、例えば、一呼吸又はその量が特定できる部分又は部分的もしくは全体の呼吸を通して、目標ＣＯ２濃度を継続的に維持することができるように混合呼吸ガスを調製する、吸気体流にＣＯ２を送出する装置、方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
動脈血炭酸ガス分圧（ＰａＣＯ２）は、血液の酸塩基平衡と密接に関連している。炭酸ガス（ＣＯ２）は水と混合すると炭酸になる。ＰａＣＯ２が高くなると、血液はより酸性になる。ＣＯ２は新陳代謝によって体内にて生成され、呼吸によって肺から排出される。ＰＣＯ２と呼吸との関係性は等辺双曲線で表され、呼吸量が低い時はＰＣＯ２が膨大な量となり、呼吸量が膨大となるとＰＣＯ２が漸近線である０に到達する。したがって、呼吸量は脳幹及び周辺主幹動脈に位置する化学感受性ニューロンに応じて制御されている。
【０００３】
被験体又は患者において、ＰａＣＯ２の変化を誘導する必要がある機会は多く存在する。１つの例としては、ＣＯ２量の変化が、例えば化学感受性細胞そのもの、呼吸パターン、目覚め、脳血流量、冠動脈の血流量、眼における血流量、腎臓における血流量、様々な臓器及び上腕動脈などの主幹動脈における血管径の変化、及び脳波、態度並びに発作閾値の変化など、どのように様々な体組織が応答するかを研究するときが挙げられる。ここでは、ＰａＣＯ２の変化を用いる例として脳血流量、血液量及び酸素摂取率を取り上げる。例えば、脳血流量は、経頭蓋ドプラ法、陽電子放射形コンピュータ断層撮影法（ＰＥＴ）、単一光子放射断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）などを含む理学療法、及び血中酸素濃度依存的（ＢＯＬＤ）並びにＡＳＬ（ａｒｔｅｒｉａｌ  ｓｐｉｎ  ｌａｂｅｌｉｎｇ）エコーなどの核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）技術によって計測することができる。ＣＯ２は、血流量の変化を誘発し、結果として血管反応性を計測するための誘発的刺激として用いられる。従来の方法では、マスクにＣＯ２を注入することでＰａＣＯ２が変わると予想されていた。ＣＯ２をマスクに注入することで吐き出されるＰＣＯ２の量は変わるが、このことはＰａＣＯ２、この行為における実際の生理的刺激と信頼できない程度にしか関連していない。Ｐｒｉｓｍａｎら１及びＨｏｓｋｉｎｓら２によって、このことが完全に無効であることが示されている（Ｐｒｉｓｍａｎ１及びＭａｒｋら３、４の記載を参照）。それでもなお、ＣＯ２をマスクに注入すること又は吸気するＰＣＯ２を固定することは、脳の血管反応性を調べるのに用いられている。この方法にて脳血流量の変化を検知することはできるが、ＰａＣＯ２値が不明であるため、実際の反応性は不明である。例えば、血流量の測定値における小さな変化が、低反応性によってかもしれないが、ＰａＣＯ２における小さな変化によって引き起こされている可能性もある。
【０００４】
ＰａＣＯ２を変化させる改善された方法がＰｒｉｓｍａｎら１によって発表されている。Ｓｌｅｓｓａｒｅｖら５によって発表された理論では、連続的に気体を送出することで、ＰａＣＯ２への変化を得るうえで信頼性を得ることができると記載している。このようなターゲティングの理論には、一呼吸の前半で所定濃度の酸素及びＣＯ２を有する第一ガスを送出してＰａＣＯ２に影響を与え、一呼吸の残りが目標ＰａＣＯ２の濃度と同じＣＯ２濃度を有する第二ガスからなることが必要である。Ｉｔｏら６は、自発的に呼吸をしている人間にこのようなサイクルを適用したところ、このシステムでターゲティングすることで、吐き出されるＣＯ２の分圧が、およそ２ｍｍＨｇ以内でＰａＣＯ２と実質的に等しいことが判明した。これは、全てではないが、ほとんどの場合において正確である。例えば、脳の酸素消費量を計測するためのＭＲＩ  ＢＯＬＤシグナルの計測では、得られるだけの正確なＰａＣＯ２の判定が必要であり、小さな矛盾がその計測値を減少させる（Ｍａｒｋら）。連続的な気体送出サイクルの誤差要因としては、第二ガスのみの吸引が所望される第二ガス送出フェーズ中においても第一ガスがいくらか流れ続け、それが吸気されることが挙げられる。これは、全ての連続的な気体送出サイクルにおける制限事項である。第二ガスのみの送出を行うことが理想であるフェーズにおいて第一ガスの送出を防ぐために様々な能動又は受動バルブを設けることで、システムがより扱いにくく、被験体にとって不快なものとなり、さらに費用もより高額になる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｐｒｉｓｍａｎ  Ｅ，Ｓｌｅｓｓａｒｅｖ  Ｍ，Ａｚａｍｉ  Ｔ，Ｎａｙｏｔ  Ｄ，Ｍｉｌｏｓｅｖｉｃ  Ｍ，Ｆｉｓｈｅｒ  Ｊ．、“Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｏｘｙｇｅｎ  ｍａｓｋ  ｔｏ  ｉｎｄｕｃｅ  ｔａｒｇｅｔ  ｌｅｖｅｌｓ  ｏｆ  ｈｙｐｅｒｏｘｉａ  ａｎｄ  ｈｙｐｅｒｃａｒｂｉａ  ｄｕｒｉｎｇ  ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ：  ａ  ｍｏｒｅ  ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ  ｔｏ  ｃａｒｂｏｇｅｎ”、Ｉｎｔ  Ｊ  Ｒａｄｉａｔ  Ｂｉｏｌ、２００７；８３（７）：４５７−４６２
【非特許文献２】Ｈｏｓｋｉｎ  ＰＪ，Ａｂｄｅｌａｔｈ  Ｏ，Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  Ｈら、“Ｉｎｓｐｉｒｅｄ  ａｎｄ  ｅｘｐｉｒｅｄ  ｇａｓ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｍａｎ  ｄｕｒｉｎｇ  ｃａｒｂｏｇｅｎ  ｂｒｅａｔｈｉｎｇ”、Ｒａｄｉｏｔｈｅｒ  Ｏｎｃｏｌ、１９９９；５１（２）：１７５−１７７
【非特許文献３】Ｍａｒｋ  ＣＩ，Ｓｌｅｓｓａｒｅｖ  Ｍ，Ｉｔｏ  Ｓ，Ｈａｎ  Ｊ，Ｆｉｓｈｅｒ  ＪＡ，Ｐｉｋｅ  ＧＢ、“Ｐｒｅｃｉｓｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｅｎｄ−ｔｉｄａｌ  ｃａｒｂｏｎ  ｄｉｏｘｉｄｅ  ａｎｄ  ｏｘｙｇｅｎ  ｉｍｐｒｏｖｅｓ  ＢＯＬＤ  ａｎｄ  ＡＳＬ  ｃｅｒｅｂｒｏｖａｓｃｕｌａｒ  ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ  ｍｅａｓｕｒｅｓ”、Ｍａｇｎ  Ｒｅｓｏｎ  Ｍｅｄ２０１０
【非特許文献４】Ｍａｒｋ  ＣＩ，Ｆｉｓｈｅｒ  ＪＡ  Ｐｉｋｅ  ＧＢ、“Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｆＭＲＩ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ：  Ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｈｙｐｅｒｏｘｉｃ  ｖｅｒｓｕｓ  ｈｙｐｅｒｃａｐｎｉｃ  ｓｔｉｍｕｌｉ．”、Ｎｅｕｒｏｉｍａｇｅ、２０１１；５４（２）：１１０２−１１１１
【非特許文献５】Ｓｌｅｓｓａｒｅｖ  Ｍ，Ｈａｎ  Ｊ，Ｍａｒｄｉｍａｅ  Ａら、“Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  ｔａｒｇｅｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｅｎｄ−ｔｉｄａｌ  Ｃ０２  ａｎｄ  ０２  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ”、Ｊ  Ｐｈｙｓｉｏｌ、２００７；５８１（Ｐｔ  ３）：１２０７−１２９
【非特許文献６】Ｉｔｏ  Ｓ，Ｍａｒｄｉｍａｅ  Ａ，Ｈａｎ  Ｊら、“Ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ  ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  ｔａｒｇｅｔｉｎｇ  ｏｆ  ａｒｔｅｒｉａｌ  Ｐ（Ｃ０２）  ｉｎ  ｓｕｂｊｅｃｔｓ  ａｔ  ｒｅｓｔ”、Ｊ  Ｐｈｙｓｉｏｌ、２００８；５８６（Ｐｔ  １５）：３６７５−３６８２
【発明の概要】
【０００６】
一態様によれば、本発明は第二ガス（Ｇ０）と同時に送出されるように調整される二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）を調製し、呼吸ガス（ＧＲ）を生成して対象ＧＲ累積量（ＣＶＧＲＩ）における目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）を維持する方法であって、前記方法は、
【０００７】
現対象Ｔ１〜Ｔｌａｓｔの時点を全て含み、連続する各時点が順番にＴｌａｓｔとなる、増加する期間における各連続する対象時点について、
【０００８】
（ａ）以下（ｉ）（ｉｉ）からなる入力又は（ｉ）（ｉｉ）を算定するのに十分な入力を取得すること、
【０００９】
（ｉ）Ｔｌａｓｔにおける、現対象Ｔ１〜Ｔｌａｓｔまでの全ての時点を通して送出されるＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）、及び
【００１０】
（ｉｉ）Ｔｌａｓｔにおける、現対象Ｔ１〜Ｔｌａｓｔまでの全ての時点を通してＣＶＧＲの一部を組成するように調整されるＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）、
【００１１】
（ｂ）取得した入力を用いて、ＣＶＧＲにおけるＣＯ２累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるようにＴｌａｓｔ時点で送出されていなければならないＧｎのそれぞれの増分量を算定すること、及び
【００１２】
（ｃ）Ｇｎのそれぞれの増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように、気体送出手段（ＧＤｎ）を制御することを含む方法に向けられている。
【００１３】
各連続する対象時点Ｔｌａｓｔ（便宜上、Ｔｃｕｒｒｅｎｔとも呼ばれる）について、対象の期間において、ＣＶＧＲは、Ｔｌａｓｔまでに送出されるように調整されたＧ０の全ての増分量（これによって累積的に得られた、各連続するＴｌａｓｔにおける、Ｔ１〜Ｔｌａｓｔの時点を含む、それぞれの直近の対象期間における新ＣＶＧ０）と、Ｔｌａｓｔまでに送出されるように調整されたＧｎの全ての増分量（これによって累積的に得られた、各連続するＴｌａｓｔにおける、Ｔ１〜Ｔｌａｓｔの時点を含む、それぞれの直近の対象期間における新ＣＶＧｎ）を含むと理解される。以下に記載するように、送出するように調整された気体の実増分量を追跡するのに用いられるセンサの適切な配置に対応する子音、最終増分期間のＣＶＧＲの入力は、単にその期間の対応するＣＶＧｎ及びＣＶＧ０を足すことで得ることができる（センサ配置は、各ＴｌａｓｔにおけるＧ０及びＧｎの増分量を追跡するために調整しており、この増分量から増分することで各連続する時点の新しいＣＶＧｎ及びＣＶＧ０の値が得られる）。あるいは、ＣＶＧＲの入力を、送出するために調整されたＧＲ増分量を直接的に追跡するセンサを用いることで得てもよい。以下に記載されるとおり、各Ｔｌａｓｔの対応するＣＶＧｎ及びＣＶＧ０値を追跡することで、ＣＶＧＲにおけるＣＯ２の累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるようにＴｌａｓｔまでに送出されなければならないＧｎのそれぞれの増分量を算定するのに場合によって十分である（例えば、各対象時点のそれぞれのＣＶＣＯ２値を直接的に算定せずに十分である）場合がある。本明細書に後程記載される本発明の様々な実施形態では、ＣＶＧＲにおけるＣＯ２累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるために送出しなければならないＧｎのそれぞれの増分量を算定するのに必要な代替の累積量値の入力を取得することを説明している。
【００１４】
対象時点で用いられる「対象」の表現とは、気体送出の期間の最初又は最後をマークする事象に単に対応する時点（例えば、計画的または任意に終了した特定の呼吸数、又は治療の完了もしくは同期間に行われる医療処置又は診断の完了）を含むように理解されるが、所定又は単に任意かにかかわらず、特定の時点において呼吸用にＧＲが用意される最初から最後までのタイムスパンの範囲で「直接的」な対象を意味する場合もある。エラー信号の算定及び関連する気体送出装置の制御は、選択された時間増分（例えば、各「ｘ」ミリ秒毎）で実施されると理解される。このことは、対象のタイムスパンにおいて、それらの増分に対応する時点が自然に対象であることを意味する。対象時点が一般的にｅｎを算出するために用いられる時点であることから、連続する対象時点はｅｎの算定における対象の時間間隔を定義する隣接する時点であると考えられる。同様に、対象の容積又は累積量は、エラー信号の算出に用いられる参考量を定義する、１つ又は一連の連続する累積量を定義するという意味で、単に対象となることもある。
【００１５】
各連続する時点Ｔｌａｓｔにおいて目標ＦＣＯ２Ｔに達するためにＣＶＧｎ及びＣＶＧ０の混合量（上記ＣＶＧＲ）に加えなければならないＧｎの増分調整的な量を算定し送出を制御することで、Ｇｎは、Ｇ０と同時に送出するために機能的に調整されていると理解される。
【００１６】
本発明の好ましい一実施形態では、気体送出手段（ＧＤｎ）によって送出されるように調整される気体の各増分量を、例えば患者の気道インターフェース（例えば、マスク）に障害なく届く出力ポートを介して、患者、又は、患者が自由にもしくは（ＧＤｎの放出直後に）強制的に取り込む気体の容量に送出してもよい。これと関係して、センサによってその大きさが定義され、ＧＤｎによって「送出される」（すなわち、送出するために放出される）増分量（及びこれら増分量値に基づいた累積気体増分量）について、「送出された」量として話すと便宜が良い。「実際に送出された」の表現は、強調する目的で用いられている場合もある（意図する意味は同じである）。
【００１７】
「混合」の表現は、Ｇｎの送出をＧ０と同時に送出するように調整する行為を説明するのに用いてもよい。したがって、混合という表現は物理的な混合と、患者にＧＲの成分を協働して放出することを任意選択的に含む。
【００１８】
別の態様によれば、本発明は、二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）及び第二ガス（Ｇ０）の出力を協働させる１つ以上の気体出力ポートを有し、呼吸ガスＧＲを生成する呼吸ガス送出システムを用いる方法であって、前記方法は、
【００１９】
一連の対象時点におけるそれぞれの時点について、
【００２０】
ａ）一連の対象時点を含む期間を通して気体出力ポートに送出されたＧ０累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）の入力を取得すること、
【００２１】
ｂ）一連の対象時点を含む期間を通して気体出力ポートに送出されたＧｎ累積量（ＣＶＧｎ）又はＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）の入力を取得すること、
【００２２】
ｃ）取得された入力を用いて、対象の呼吸ガスの一定量に含まれるＣＯ２累積量（ＣＶＧＲＩ）が目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）と等しくなるように、送出されたＧ０と同時に出力ポートに送出されなければならないＧｎ増分量を算定し、及び任意選択的に、
【００２３】
ｄ）出力ポートに送出されるそれぞれのＧｎ増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように気体送出手段（ＧＤｎ）を制御することを含む。
【００２４】
本明細書中において用いられる「等しい」は、好ましくは数学的に等しいことを含蓄するが、より広範囲には、ＣＯ２調整量の算定が増分累積量Ｇ０並びに／又はＧＲ及びＧｎ並びに／又はＣＯ２の入力に依る場合における、その算定に基づくＦＣＯ２Ｔの機能的推量を含蓄する。すなわち、このようなデータは、それぞれの対象時点にて、ＣＯ２累積量が少なくとも機能的にＦＣＯ２Ｔを得るよう、対象ＧＲ累積量におけるＧｎ累積量を調節するためのＧｎ増分量を送出するために用いられる量的調整要素を算定するための基礎として用いられる。同様に、「目標」とは、ステップｃ）でＧｎの調整的増分量を送出するための算定を実施する任意の適切な制御信号を使用することを広義に含蓄するものである。
【００２５】
「入力を取得する」という表現は、その入力が用いられることを許容する、任意の形式の入力取得を含むように広義に理解される。例えば、任意選択的にマイクロプロセッサの形をとるプロセッサは、例えばセンサもしくはユーザ入力によって生成された信号などの信号もしくはデータを受信するか、例えば入力を用いて、エラー信号を算定するために必要な特定の入力を生成し、最終的に気体送出装置ＧＤｎに送信する制御信号を生成するようにプログラミングされていてもよい。
【００２６】
任意選択的に、ＣＶＧＲＩはＣＶＧＲと等しい。任意選択的に、ＣＶＧＲＩはＣＶＧＲからなる（と等しい）か、それを含んでいる。例えば、ＣＶＧＲＩは、ＣＶＧＲと、センサデータがない継続する時点に出力ポートに送出されることが予測されるＧ０増分量にＧｎ調整的増分量を加算することに基づいて送出されるＧＲ増分量の合計であってもよい（任意選択的に、関連する時点、任意選択的に１つ以上の直前の時点における実データに依るものである）。ＣＶＧＲＩは、ＣＶＧＲからなるか、それを含むか、又はそれを考慮に入れてもよい（基本的な原則として、ＣＶＧＲを考慮することで、Ｇｎ調整量の算定を、実際に送出可能な気体の量に基づいて行うことが可能となる）。したがって、ＣＶＧＲＩはＣＶＧＲの選択された機能であること、任意選択的に、本実施形態に例示されるように、ＣＶＧＲに１つ以上の定義された増分量を付加する機能であることが好ましい。本発明はまた、例えば別の調整方法として、例えば吸気される二酸化炭素の投与量を調整するために、ＣＶＧＲから定義された量を差し引く機能も意図する。
【００２７】
任意選択的に、ＣＶＧＲはすぐに（すなわち、出力ポートへＧｎがＧＤｎによって送出開始された後に）吸気可能であり、ＦＣＯ２Ｔは５０リットル以下、任意選択で１０リットル以下、任意選択で５リットル以下、任意選択で１リットル以下、任意選択で５００ｍｌ以下、任意選択で１００ｍｌ以下の累積ＧＲ吸気量以内、任意選択で平均成人又は小児呼吸以下の累積ＧＲ吸気量以内、任意選択で２５ｍｌの累積ＧＲ吸気量以内、任意選択で単一平均吸気タイムスパン以内、任意選択で１〜３秒以内のタイムスパンで得ることができる。任意選択で、ＦＣＯ２Ｔは得られた後に継続的に維持される。
【００２８】
「同時に」の表現は、少なくとも量的に意味において、Ｇ０の出力に一致するＧｎの比例する出力を得るための協働を意味する。しかしながら、呼吸ガス送出システムにおける呼吸ガスＧＲのそれぞれの成分の出力は、典型的にはすぐに（リアルタイムで）必要であるか必要になる可能性がある。例えば、マスクもしくは気管内チューブなど、患者の気道インターフェース、又はその中身が（すぐに、断続的に、又は必要に応じて）流入されるか一呼吸ごとに（ｂｒｅａｔｈ  ｂｙ  ｂｒｅａｔｈ）送られる１つ以上の気体貯蔵庫に出力されるときが挙げられる。本発明はこのような協働を、時間及び量的観点から、ＣＶＧＲＩ（ＣＶＧＲＩは、ＧＤｎ及び他成分における量／正確性条件を考慮して、最少サイズ、例えば１０〜２５ｍｌの一呼吸又は呼吸の一部である）における純ＣＯ２の量がＦＣＯ２Ｔと等しいように少なくとも人間（成人又は幼児）の呼吸において計測することを可能とする。
【００２９】
Ｇｎ送出に関連して記載される「出力ポート」の表現は、Ｇｎの量的出力が下記のとおり制御され、ＧＤｎの下流に送出されるＧｎのそれぞれ実際の量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するよう制御される、気体送出手段（ＧＤｎ）の下流にある任意のポートまたは合流点を意味する。Ｇ０増分量が直接又は間接的に制御システムの入力の一部分であり、任意選択的にコンピュータに含まれているため、それぞれの時点での増分量ＧｎはＧ０の送出と同時に効果的に送出される（送出は結果として、リアルタイムで患者へＧ０を放させるか、例えば混合気体又は対応する個別の気体が送出用に累積される場合は、任意選択で量的に制御されたＧ０の累積の形式をとることになる）。下記に記載する通り、本発明は目標ＦＣＯ２Ｔの設定、一連の対象時点を含む期間中に必須なＧ０累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）の入力の取得、一連の対象時点を含む期間中におけるＧｎ累積量（ＣＶＧｎ）又はＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）の入力の取得、これらの対象時点で目標ＦＣＯ２Ｔを達するのに必要なＧｎの調整増分量（ｅｎ）の算定、目標ＦＣＯ２Ｔを達するためにＧｎの送出量を増分するための気体送出手段（例えば、バルブ）の制御、そして必要に応じて、例えばＧｎにおけるＣＯ２濃度及び任意選択でＧ０が固定でない場合に、気体濃度を検知してｅｎを算出するセンサの入力を受信することを行うための、制御システムの使用を意図している。以下に記載のとおり、この制御システムは従来技術において既知の方法で１つ以上のハードウェア部品に様々な方法で組み込まれていてもよい。
【００３０】
本発明の一実施形態によれば、呼吸ガス送出システムは、Ｇ０に直接（例えば、Ｇ０送出導管に）、又は共通容量（例えば、患者の気道インターフェース、貯蔵器、多岐管、コネクタ）もしくはＦＣＯ２Ｔを維持するのに比例的、並びに好ましくは同時にかつリアルタイムで、すなわち継続的にＧＲ量内のＣＯ２の目標濃度を結果として（初期上昇時間の後に）得るように送出されるように構成される別々の容量に送出する出力ポートを有する別のＧｎ送出装置と連動している、Ｇ０用の（Ｇ０含有貯蔵器又は患者の気道インターフェースに、任意選択的に障害物なく至る）出力ポートを有する従来のベンチレータ、麻酔器又は他の呼吸ガス送出装置（機械又は手動で操作される）を備えていてもよい。この、それぞれ個別の出力ポート又は患者への最終的な出力の観点から見て共通の出力ポートを有する２つの装置の協働は、装置の改造又はアプリオリ設計として理解されてもよい。本発明はまた、Ｇ０送出システム及びＧｎ送出システムが共通部として一体化された呼吸ガス送出システムをも含む。
【００３１】
任意選択で、以下に記載のように、一連の対象時点における連続する時点にて、下記に説明されるエラータームを算定してもよい。
【００３２】
以下に詳述されるように、対応する対象時点の主要な性質として、増分累積量Ｇ０及び／又はＧＲ、そしてＧｎ及び／又はＣＯ２の入力があるということが挙げられる。これらの入力は、出力ポートに送出される気体の増分累積量の入力を取得するのに必要な信号を生成するセンサから得られてもよい。このようにして、それぞれの時点にて、算定に必要な入力として、ＣＶＧＲＩにおけるＣＯ２累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるように、送出されたＧ０と同時に出力ポートに送出されなければならないＧｎ増分量が取得される。このように、それぞれの気体累積量が得られ、及び下記記載のエラータームが算定される一連の対象時点は、少なくとも呼吸ガス送出システムが用いられる特定の応用方法に最小限による、すなわち、少なくとも量的にＧｎ及びＧ０が比例的に一致する程度の正確性を必須に有し、協働に必須な同時性質を、ＣＶＧＲＩのＣＯ２調整組成が得られる部分及び／又は大きさ及び／又は呼吸数がタイムリーに得られて維持されるように等しいようになっていると理解される。したがって、エラータームを算定するためのそれぞれの増分量入力（ＣＶＧ０及び／又はＣＶＧＲ、並びにＣＶＧｎ及び／又はＣＶＣＯ２）に対応する対象時点は、それぞれに、そしてセンサデータ入力が得られた時点に密接に少なくとも対応していなければならない。
【００３３】
任意選択的に、以下に記載のように、エラータームを一連の対象時点における連続する時点にて算定してもよい。任意選択的に、この一連の対象時点は、対象ＧＲ累積量において目標ＣＯ２濃度が維持される、現時点での最も継続的な対象期間として説明してもよい。本発明は、このＣＶＧＲＩの患者への実際の送出が時間的に遅れてしまう可能性も意図する。したがって、Ｔｃｕｒｒｅｎｔは必ずしも、現在の装置時刻／容積センサ読み取りにおいてＴｎｏｗとは限らない。いずれにしても、各連続する時点は、少なくともｅｎの算定に必要な増分累積量に用いられるそれぞれの時点の１つに対応する対象時点であることが好ましい。一連の対象時点の各時点は、順番に、現時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔ（任意選択でＴｎｏｗ）になると理解することができる。これはＧｎ、Ｇ０及びＣＯ２の送出量がセンサ読み取りに基づいて更新され、これらの更新された値はエラータームｅｎの算定に、各対応する時点において用いることができる。エラータームｅｎは、ＣＶＧｎ、ＣＶＧ０、及びｅｎの混合量における純ＣＯ２の量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるように、送出されなければならないＧｎ量と任意選択で等しくされてもよい。エラータームは、コントローラ（ＶＣｎ）によって、ＧＤｎに送られる信号に変換され、ＧＤｎはＣＶＧｎ及びＣＶＧ０の増分量における目標ＣＯ２濃度であるＦＣＯ２Ｔに達するべく、Ｇｎの増分量を送出する。任意選択的に、ＶＣｎはＰＩコントローラの形をとる。任意選択的にＶＣｎは、ｅｎの入力を受け付け、目標ＦＣＯ２Ｔを達するためのＧｎ増分量を送出するためにＧＤｎ用の信号を算定することができる、当業者に既知の任意のコントローラの形をとっていてもよい。それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔ用のＧＤｎへの出力は、それぞれのＴｎｏｗのｅｎ加重和、Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの期間を通したｅｎの積分、及びそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔのｅｎ導函数の合計から生成されてもよい。
【００３４】
別の態様によれば、本発明は二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）及び第二ガス（Ｇ０）を協働して出力して呼吸ガスＧＲを生成する装置であり、前記装置は、
【００３５】
ａ）一連の対象時点における連続する時点にてＧ０と同時にＧｎ増分量を送出する制御システムであり、それぞれのＧｎ増分量をＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）における目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）を得るのに選択する制御システム、及び
【００３６】
ｂ）それぞれのＧｎ増分量をＧｎ運搬手段に送出する気体送出手段（ＧＤｎ）を備え、
【００３７】
制御システムは、Ｇ０運搬手段に送出されるＧ０累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）の入力を取得する手段と、一連の対象時点を含む期間を通してＧＤｎによって送出されたＧｎ累積量（ＣＶＧｎ）又はＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）の入力を取得する手段と、取得した入力を用いて、ＣＶＧＲにおけるＣＯ２累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるように、Ｇ０と同時にＧｎ運搬手段に送出されなければならないＧｎ増分量を算定する手段と、Ｇｎ運搬手段に送出されるそれぞれのＧｎ増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するようにＧＤｎを制御する手段と、を備えている。任意選択的に、装置は、ＧＤｎによって送出されたＧｎ累積量（ＣＶＧｎ）又はＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）の入力を取得する容積センサを備えている。任意選択的に、前記装置は、ＦＣＯ２Ｔを設定する入力手段を備える。任意選択的に、前記制御システムは、本明細書に広義に定義されるコンピュータの形をとるプロセッサによって実施される。プロセッサは、任意選択でＩＣチップに組み込まれる。コンピュータに関連して使用される「構成される」の表現は、いかなる任意の１つ以上の機能がコンピュータプログラム製品又は任意の種類のメモリ又は専用回路を介して、又は電子部品を介して実施されるという意に限定されるものではない（本明細書に用いられるコンピュータの最も広義に一致する）。
【００３８】
本発明は、被験体に二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）及び第二ガス（Ｇ０）を送出し、呼吸ガスＧＲを生成する方法であって、前記方法は、
【００３９】
一連の対象時点におけるそれぞれの時点について、
【００４０】
ａ）一連の対象時点を含む期間を通して被験体に送出されるＧ０累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）の入力を取得すること、
【００４１】
ｂ）一連の対象時点を含む期間を通して被験体に送出されるＧｎ累積量（ＣＶＧｎ）又はＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）の入力を取得すること、
【００４２】
ｃ）取得された入力を用いて、対象呼吸ガス（ＣＶＧＲＩ）におけるＣＯ２累積量が目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）と等しくなるように、送出されたＧ０と同時に被験体に送出されなければならないＧｎ増分量を算定すること、及び任意選択的に
【００４３】
ｄ）被験体に送出されるＧｎ増分量が対象目標ＦＣＯ２Ｔを達するように、気体送出手段（ＧＤｎ）を制御することを含む。
【００４４】
本発明はまた、二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）及び第二ガス（Ｇ０）を混合して呼吸ガスＧＲを生成する方法であって、前記方法は、
【００４５】
一連の対象時点におけるそれぞれの時点について、
【００４６】
ａ）一連の対象時点を含む期間を通して被験体に送出されるＧ０累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）の入力を取得すること、
【００４７】
ｂ）一連の対象時点を含む期間を通して被験体に送出されるＧｎ累積量（ＣＶＧｎ）又はＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）の入力を取得すること、
【００４８】
ｃ）取得した入力を用いて、対象呼吸ガス（ＣＶＧＲＩ）におけるＣＯ２累積量が目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）と等しくなるように、送出されたＧ０と同時に被験体に送出されるＧｎ増分量を算定すること、及び
【００４９】
ｄ）任意選択的に、被験体に送出されるそれぞれのＧｎ増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように気体送出手段（ＧＤｎ）を制御することを含む。
【００５０】
別の態様では、本発明はまた、本明細書に記載の方法を実行する集積回路（ＩＣ）チップに係る。
【００５１】
別の様態では、本発明はまた、電子装置の操作を制御するプログラムコードをエンコードする非一時的コンピュータ読取可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品に係り、プログラムコードは、それぞれの対象時点にて算定されたＧｎ増分量に対応するエラータームｅｎを算定するためのコードを含んでいる。任意選択的に、プログラムコードは、ＣＶＧＲ及びＣＶＣＯ２を含むパラメータセットを算定するコード又はその入力を取得するためのコードを含んでいる。任意選択的に、プログラムコードは、それぞれの送出されたＧｎ増分量が目標ＦＣＯ２Ｔを達するように気体送出手段（ＧＤｎ）を制御するコードを含んでいる。
【００５２】
別の態様では、本発明はまた、（個別の電子部品を備える）プリント基板などの、前記方法を実施する集積回路チップを備える装置に係る。前記装置は、後程定義されるとおり、任意選択で少なくとも１つの気体送出手段と任意選択で少なくとも１つの容積センサを備えている。前記装置は、任意選択で、ＦＣＯ２Ｔを入力する入力装置を備える。任意選択で、ＦＣＯ２Ｔは、キーボード、マウス、ダイヤル、ノブ、タッチスクリーン、ボタン、又はボタン一式を含む様々な手段を介して入力されてもよいが、これに限定されない。任意選択で、目標ＦＣＯ２Ｔはいつでも変更することができる。
【００５３】
前記装置は任意選択で、少なくとも１つのＣＯ２含有ガス送出導管を備える。
【００５４】
一実施形態では、本発明は、少なくとも１つの二酸化炭素含有ガス（Ｇｎ）を吸気ガス（Ｇ０）に付加し、被験体に送出するための呼吸ガス（ＧＲ）を生成し、対象ＧＲ量（ＣＶＧＲＩ）において二酸化炭素の目標濃度（ＦＣＯ２Ｔ）を維持する方法に係り、前記方法は、
【００５５】
Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔを含み、それぞれ順番にＴｃｕｒｒｅｎｔとなるそれぞれの対象時点の各群について、
【００５６】
（Ａ）Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの全ての時点を通して実際に送出されたＧｎ累積量（ＣＶＧｎ）又はＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）の入力を取得すること、
【００５７】
（Ｂ）Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの全ての時点を通して実際に送出されたＧ０累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）の入力を取得すること、
【００５８】
（Ｃ）ＣＶＧＲＩにおけるＣＯ２累積量がＦＣＯ２Ｔに等しいように被験体に送出されなければならないＧｎの増分量を算定すること、
【００５９】
（Ｄ）送出されたＧｎ増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように気体送出手段（ＧＤｎ）を制御することを含む。
【００６０】
一実施形態では、ＣＶＧＲＩ（例えば、実際のＣＶＧＲ）におけるＣＯ２累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるように被験体に送出されなければならないＧｎ増分量を示すエラーターム（ｅｎ）を算定する。
【００６１】
したがって、一実施形態によれば、本発明は少なくとも１つの二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）を吸気ガスＧ０に付加して被験体に送出する呼吸ガス（ＧＲ）を生成し、ＧＲ量中のＣＯ２目標濃度を維持する方法に係り、前記方法は、
【００６２】
Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔを含み、それぞれ順番にＴｃｕｒｒｅｎｔとなるそれぞれの対象時点の各群について、
【００６３】
（Ａ）実際に送出されたＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）の（任意選択的に、連続するそれぞれのＴ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔ時点にて増量したＣＯ２量として、センサからの読取値に基づいて判定される）入力を取得すること、
【００６４】
（Ｂ）実際に送出されたＧ０累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）の（任意選択的に、連続するそれぞれのＴ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔ時点にて増量したＧ０又はＧＲ量として、センサからの読取値に基づいて判定される）入力を取得すること、
【００６５】
（Ｃ）確認されたＧｎ中のＣＯ２濃度に基づき、ＣＶＧＲにおけるＣＯ２累積量が所望分数ＦＣＯ２Ｔに等しくなるように、送出されなければならないＧｎ量に等しいエラーターム（ｅｎ）を算定すること、
【００６６】
（Ｄ）ＣＶＧＲの一部として送出されたＣＯ２の実増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように気体送出手段ＧＤｎを制御することを含む。
【００６７】
一実施形態では、適切なコントローラ（例えば、ＰＩ又はＰＩＤコントローラ）を用いて、送出されたＧｎの増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように気体送出手段（ＧＤｎ）を制御する。
【００６８】
「分数」及び「濃度」の表現は本明細書において入れ替え可能に用いられる。これは、ＧＲ量中のＣＯ２の目標濃度を示すのに部分圧、分画濃度、又はパーセンテージが用いられるかによって、濃度を示す演算法や単位（あれば）の特定の選択が変更可能であるという理解に基づいている。ＦＣＯ２Ｔ及びＣＯ２Ｔの省略形もまた、入れ替え可能に用いられる。
【００６９】
「呼吸ガス」の表現は、個別で、もしくは少なくとも混合されたときに被験体によって吸入されるのに適し、成分ガスの群の任意の量における二酸化炭素の濃度に対する基準に合う２つの成分ガスの群を意味する。したがって、被験体が特定期間中に、混合された成分ガスの単一流入もしくは並行して複数流を、いかなる混合量の成分ガスを吸引する臨床状態において、被験体によって対象の期間中（例えば、一呼吸）に吸入されたＧＲ累積量に対するＦＣＯ２Ｔは維持される。
【００７０】
実際のＧＲ累積量（ＣＶＧＲと称す）は、好ましくは、ＣＶＧＲＩ中のＣＯ２累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるように被験体に送出されなければならないＧｎ増分量を含んでいると理解される。
【００７１】
上記記載のように、本発明の一実施形態では、ＣＶＧＲＩはＣＶＧＲと等しい。以下記載の本発明の一実施形態では、それぞれＴｃｕｒｒｅｎｔにて、Ｔｃｕｒｒｅｎｔから次の時点までの間でどれだけの吸気ガスＧ０（Ｇ０は代わりに第二ガスで示され、Ｇｎは代わりに第一ガスで示される）が送出されるかの推測を立てている。これにより、ＣＶＧＲ中のＣＯ２累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるように送出されなければならないＧｎ増分量の算定に加え、Ｔｃｕｒｒｅｎｔにて、特定推定されるＧ０増分量について目標ＦＣＯ２Ｔを達するのに必要なＧｎを算定するのも得策であろう。
【００７２】
後者に関連して、ＣＶＧＲＩは、ＣＶＧＲ、推定されるＧ０増分量、及びＧ０増分量中での目標ＦＣＯ２Ｔを達するのに送出されるＧｎ増分量の合計として任意選択的に算定されてもよい。ＣＶＧＲＩの算定は他の目的にもかなうことができるため、ＣＶＧＲＩの算定は（どのようにアプローチをされようと）それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔの実ＣＶＧＲ値の機能であることが好ましいと理解され、それにより特定のＧＲ累積量中の（すなわちＣＶＧＲ値を考慮して）ＣＯ２累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるようにＧｎ増分量を結果として算定することができる。
【００７３】
ＣＶＧｎの入力を取得することは、ＣＶＣＯ２の入力を取得する代わりとして表現される。ほとんどの場合、ｅｎの算定にＣＶＣＯ２を入力として（任意選択的に、一連の対象時点における各連続するＴｃｕｒｒｅｎｔにて増分される、ＣＯ２増分量として）用いることが好ましい。なぜなら、このアプローチが（状況の最も幅広い範囲で）、増分されたＧＲ累積量に貢献する純ＣＯ２増分累積量を考慮して目標ＦＣＯ２Ｔを達するために送出されなければならない純ＣＯ２の増分量を継続的に追跡する算定目的を最もよく達成可能だからである。エラータームｅｎを算定するという目的に付随するＣＶＧｎの入力取得は、物理的な解釈で（容積センサの読取値から）入力パラメータとして実用的であると理解でき、算定的にＣＶＧｎを追跡することを越えると、論理上、ＣＶＣＯ２の追跡に代用できる方法として十分である（例えば、Ｇ０はＣＯ２を欠き、Ｇｎ中のＣＯ２濃度が固定されている場合）。しかしながら、ほとんどの場合、エラータームｅｎを算定するための妥当な代理入力パラメータとしてＣＶＧｎを用いることは計算的に扱いにくい（例えば、特にそれが、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに適用される、ＧｎにおけるＣＯ２の変化する濃度の変化値、及び任意選択的にＧ０中の変動するＣＯ２濃度の固定または変動値と一致しなければならない場合）。したがって、任意選択的に、特定の時間間隔、例えば対象Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔを通して送出される純ＣＯ２の累積量（ＣＶＣＯ２）を算定することは、最もｅｎを普遍的及び効率的に算出する目的を、Ｇｎ中のＣＯ２濃度の値（この値は１００％又は１００％未満である）及びＧ０中のＣＯ２濃度の値（この値は０％又は０％より多い）の入力を適用させることで得ることができる。これは、最後のＴｃｕｒｒｅｎｔから、ＣＯ２の濃度に基づいて量られた最後のＴｃｕｒｒｅｎｔ以降に送出されたＧ０及びＧｎ増分量のＣＯ２量を増分することで行うことができる。したがって、それぞれの対象時間のＣＶＣＯ２及びＣＶＧＲの両方の入力を取得することが、各対象時点でのＧＲ累積量に付加されないといけないＧｎ調整量を算定する最も普遍的な既存の方法であるが、場合によっては、上記記載のとおり、この調整量を算定するのに十分な入力は代わりの数学的に同等な表現及びアルゴリズムに代えられてもよいと認識される。このため、特定の代わりの入力の組み合わせはより広範囲の選択肢として特定の実施形態としてとらえられ、すなわちＣＶＣＯ２及びＣＶＧＲを算定するのに十分な入力として認識される（すなわち、代用累積量タームを用いるアルゴリズム及びＧｎ並びにＧ０におけるＣＯ２濃度などの他の入力値は、ＣＶＣＯ２（対象の純成分の累積量）及びＣＶＧＲを算定するのに十分な入力の組み合わせを常に使う）。
【００７４】
以下に詳述するように、対象期間内における各連続する時点は、センサの読取値（それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにおける気体の実増分量を出力してもよい）に基づいて純ＣＯ２及び／又はＧｎ、並びにＧ０及び／又はＧＲの累積量が更新される現時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔとなり、これらの更新された値はエラータームｅｎを算定するときに用いることができる。エラータームは連続する時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔにて算定されたＧｎ量であり、入力またはあらかじめ設定された所望の二酸化炭素濃度（ＣＯ２Ｔ）の目標を達するために（ハードウェアの制限を考慮したうえで）、コントローラによってＧＤｎに送出される信号に変換されるものである。したがって、ＧＤｎは気体の調整量を送出するように信号を出す。本明細書にて認識される時点の観点では、調整量は、任意選択的に、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔから始まり任意選択的にＴｃｕｒｒｅｎｔ＋、任意選択的に直後のＴｃｕｒｒｅｎｔ＋１で終わる時間間隔の間に送出されると考えられる。「気体送出手段」、省略されてＧＤｎ、あるいは「気体送出装置」とも示される表現は、具体的には、患者が吸入する呼吸ガスの中に特定量のＧｎを送り込む（例えば、源ガスが圧力下にある場合、放出する）ハードウェアを示し、好ましくは、呼吸ガスに様々な増分量の量を導入する、例えばＧｎ輸送導管に直接導入する、任意選択で不活性導管（Ｇｎ組成に対して不活性）に、任意選択的に呼吸回路の吸息肢（ｉｎｓｐｉｒａｔｏｒｙ  ｌｉｍｂ）などのＧ０流を運ぶ導管に直接供給するための導管に導入する装置である。気体送出手段は、気体注入器などの既知の気体送出装置、又は比例流量制御バルブなどのバルブであってもよい。
【００７５】
「純ＣＯ２」の表現は、ｅｎ及び／又は本明細書中に記載される他のパラメータを算定可能とするＣＯ２含有ガス（論理上では、純ＣＯ２）の量の分数を定義するのを容易にするために広く用いられている。
【００７６】
任意選択で、本発明の一実施形態において、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔのＧＤｎへの出力は、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにおけるｅｎ加重和及びそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにおけるｅｎの積分（例えば、ＰＩコントローラからの信号に基づく）より生成される。任意選択で、気体送出手段ＧＤｎはＰＩＤコントローラの形でコントローラ（ＶＣｎ）を用いて制御されている。任意選択で、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対して定義されたそれぞれの対象時点の群は、再設定可能なＴｓｔａｒｔから始まり、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに等しくされた増量して進む時点（Ｔｅｎｄ）で終わる累積期間（Ｔｖａｒｉａｂｌｅ）を定義づけ、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに適応されるＧＤｎへの信号は、Ｔｖａｒｉａｂｌｅの期間中に送出される実ＣＶＧｎ及び／又はＣＶＣＯ２、並びにＣＶＧ０及び／又はＣＶＧＲを用いてのみ算定される。本方法の別の実施形態では、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対して定義されるそれぞれの対象時点の群は、再設定可能なＴｓｔａｒｔより始まりそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに等しくされて増分して進んだ時点（Ｔｅｎｄ）で終わる累積期間（Ｔｖａｒｉａｂｌｅ）を定義し、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応するＧＤｎへの信号は、以下（ａ）（ｂ）に基づいて算定される。
【００７７】
（ａ）コントローラの出力、及び
【００７８】
（ｂ）それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔ及び続く時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔ＋の間の時間間隔ΔΤ以内にて送出されると予測されるＧ０増分量（Ｇ０Ｐ）。したがって、Ｇ０Ｐにおける予測されるＣＯ２濃度（ＦＣＯ２０Ｐ）に基づいて、ＧＤｎへの信号は、Ｇ０Ｐ及びＧｎＰの混合量におけるＣＯ２増分量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるようにＧ０Ｐに加えなければならないＧｎ増分量（ＧｎＰ）を送出してもよい。
【００７９】
ｅｎが減少するかより変化しないよう、送出されるＧｎ量を送出されるＧ０量と足並みをそろえるようにする上記アプローチに予測要素を加えるべく、様々な異なる方策を用いることができる。本明細書中の一実施形態によれば、ＧＤｎに送出される信号は、コントローラＶＣｎの出力の合計及びＧ０ＰとＧｎＰとの混合量におけるＣＯ２増分量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるように、Ｇ０Ｐ（ＧｎＰ）に付加されなければならないＧｎ量に基づいて算定される。Ｇ０Ｐ及びＦＣＯ２０Ｐを算定するのに他の様々な方法を用いてもよい。任意選択的に、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔとそれぞれの時間間隔ΔΤのＧ０Ｐはあらかじめ定義された値、以前の対象時間間隔中に送出されたＧ０増分量、又は複数の以前の対象時間間隔に送出されたＧ０量の平均又は加重平均と等しくされる。任意選択的に、ＦＣＯ２０Ｐはあらかじめ定義された値、以前の対象時点におけるＣＯ２濃度、又は複数の以前の対象時点におけるＧ０でのＣＯ２濃度の平均又は加重平均と等しくされてもよい。一般的に、Ｇ０Ｐ及びＦＣＯ２０Ｐは、対象の１つまたは複数の時点又は時間間隔における、送出された増分量Ｇ０又はＧ０中のＣＯ２濃度、及び／又はＧ０送出の変化率又はＧ０中のＣＯ２濃度の変化率を含む、いかなる過去データの組み合わせに基づいて算出してもよいが、これに限定されるものではない。過去データに基づいてＧ０Ｐ及びＦＣＯ２０Ｐを算定する方法としては、平均値、加重平均値、人工知能、パターン認識、ルール定義、ルックアップテーブル、実験式、又は経験則などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００８０】
任意選択的に、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに対応するＴｖａｒｉａｂｌｅは、対象ＣＶＧ０又はＣＶＧＲの量的寸法、又は対象ＣＶＣＯ２又はＣＶＧｎの量的寸法、外部事象によって定義された時点一式又は吸気サイクルの一部に対応する時点、完全吸気サイクルまたは吸気サイクルの一連、一部、又は全体に基づいて選択することができる。例えば、本発明の装置は、いかなる吸気サイクルにおける最初の部分において送出されたＧ０のあらかじめ定義された量及びそのいかなる吸気サイクルの残りにおいて被験体の動脈ＰＣＯ２と近いＣＯ２量を有する気体の連続的な送出のシミュレーションを行うのに用いてもよい。
【００８１】
上記記載のとおり、一実施形態では、ＧＤｎは比例流量制御バルブである。本発明はまた、二方ソレノイドを断続的につけたり消したりすることなどを含んでいる。
【００８２】
任意選択的に、それぞれのＴ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの時点にて実際に送出されたＧｎ累積量（ＣＶＧｎ）は、直接又は間接的にＧｎ量、例えば、Ｇｎ増分量を測定する任意のハードウェアから構成される「容積センサ」（ＶＳｎ）によって得られてもよい。例えば、肺活量計、流量計（流れの積分を算定することによる）、ＣＯ２分析器などで、例えばＧｎの流れを推測し、そしてそれが容量に到着するように積分される。全ての時点Τ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔを通して実際に送出されたＧ０累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）の入力は、Ｇ０量（ＶＳ０）又は呼吸ガスの合計量（ＶＳＲ）が計測及び／又は算定されるかに応じて、第二容積検知手段（ＶＳ０又はＶＳＲ）の出力を採用することで実施することができる。
【００８３】
任意のそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔ（又はその類似コンテクスト）に適用可能なＧｎ又はＧ０中のＣＯ２濃度に言及する場合の「確認された」の表現は、広く様々な状況を参照する場合に用いられる。例えば、気体分析器によってそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔの値が求められる場合、アルゴリズムによってＣＯ２濃度を確認する必要がなくなった場合（例えば、入力として断片的なＣＯ２濃度が直接的に考慮されず、例えば装置が完全にＣＯ２からなるかＣＯ２が０％のＧ０からなるＧｎに特に適合する場合）、付加ガス中のＣＯ２濃度がＣＯ２含有源ガスＧｎ中の既知のＣＯ２濃度（例えば、ＣＯ２の濃度が９０％又は１００％といった入力可能な所定濃度）に基づいて固定値である場合、又はＧ０のＣＯ２濃度がＧ０における既知のＣＯ２濃度（例えば、空気中の０％ＣＯ２）に基づいた固定値である場合などが挙げられる。
【００８４】
任意選択的に、コントローラＶＣｎの機能はマイクロコンピュータによって実行されるが、このマイクロコンピュータは任意選択で、上記に記載された、対象Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔのそれぞれの時点の各群について、ＦＣＯ２Ｔ、ＣＶＧｎ、ＣＶＧ０及び／又はＣＶＧＲ、ＣＶＧＲにおけるＣＯ２累積量が所望のＦＣＯ２Ｔと等しくなるようにＧ０と同時に被験体に送出されなければならないＧｎ量と等しいエラー信号（ｅｎ）、容積検知手段の出力（ＶＳｎ及び／又はＶＳ０及び／又はＶＳＲ）、及び任意選択で気体分析器の出力の１つ以上を含む様々な入力を受け取る及び／又は算定する。任意選択で、入力及び算定は汎用マイクロプロセッサ又はＣＰＵによって実行される。
【００８５】
１つの態様において、本発明は装置の操作を制御するプログラムコードをエンコードする（非一時的）コンピュータ読取可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品に係り、プログラムコードは、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに順番になる対象のそれぞれの時点Τ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの各群について、ＣＶＧＲ中のＣＯ２累積量が所望の分数ＦＣＯ２Ｔに維持されるようにＧ０と同時に送出されなければならないＣＯ２含有Ｇｎの増分量と等しいエラー信号（ｅｎ）を算出するためのパラメータ一式の入力を取得するための、又はそれを算定するためのプログラムコードを含んでいる。一実施形態では、パラメータ一式は、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔ毎に、それぞれのＣＶＣＯ２及びＣＶＧＲを含んでいる。一実施形態では、プログラムコードは気体送出手段（ＧＤｎ）を制御するプログラムコードを備えている。一実施形態では、プログラムコードは、対象Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの時点の群におけるそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔ毎に目標ＦＣＯ２Ｔを達するのに必要なＣＯ２の実増分量に対応する適切な信号を生成する。プログラムコードには、当業者に既知の任意の適切な制御方法、例えばＰＩ又はＰＩＤ制御形式を含んでいてもよい。
【００８６】
本明細書において説明されているいかなる入力、算定、出力などは、プログラム可能なプロセッサ、プログラム可能なマイクロコントローラ、専用集積回路、プログラム可能な集積回路、別々のアナログ又はデジタル回路、機械部品、光学部品、または電子部品などの様々な信号処理手段によって実施されてもよいが、これに限定されるわけではない。例えば、入力、算定及び出力を実施するのに必要な信号処理ステップを、フィールドプログラマブルゲートアレイ又は応用専用集積回路に物理的に組み込むことが可能である。
【００８７】
別の一態様において、本発明は二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）及び第二ガス（Ｇ０）の協働出力を制御し、呼吸ガスＧＲを生成する呼吸ガス送出システムのための制御システムに係り、前記制御システムは、
【００８８】
一連の対象時点におけるそれぞれの時点について
【００８９】
ａ）一連の対象時点を含む期間を通して送出されるＧ０累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）の入力を取得する手段と、
【００９０】
ｂ）一連の対象時点を含む期間を通して送出されるＧｎ累積量（ＣＶＧｎ）又はＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）の入力を取得する手段と、
【００９１】
ｃ）取得された入力を用いて、対象の呼吸ガス（ＣＶＧＲＩ）中のＣＯ２累積量が目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）と等しくなるように、送出されなければならないＧｎ増分量を算定する手段と、任意選択的に
【００９２】
ｄ）送出されたＧｎの対応する増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように気体送出手段（ＧＤｎ）を制御する手段とを含んでいる。
【００９３】
任意選択的に、前記制御システムは、ＦＣＯ２Ｔの入力を取得する手段を備える。前記制御システムは、共通の容量又は別々の容量の領域に協働して送出されるように調整されているかに応じて、必要な量を追跡できるようにＧＲのそれぞれの成分を送出できるように用いられる。任意選択で、前記制御システムは、本明細書中に広範囲に定義されるコンピュータで実施されてもよい。
【００９４】
一態様において、本発明は、上記記載の方法の１つ以上の実施形態を実施するコンピュータが実施可能な指示を記録するコンピュータ読取可能メモリに係る。本発明は、指示が記録される、コンピュータによってアクセスされる特定の物理メモリ形式に限定されるものではない。不揮発性メモリは、消去不可能及び消去可能タイプの物理的な形式で存在する。ハードドライブ、ＤＶＤ／ＣＤ及び様々な種類のフラッシュメモリを挙げることができる。本発明は、一広範囲の態様において、上記記載の方法の１つ以上の実施形態を実行するためのコンピュータ実施可能指示を備える非一時的コンピュータ読取可能媒体に係る。
【００９５】
一実施形態において、本発明は、本発明に係る方法を実行するように設計されたＩＣチップに係る。一実施形態において、本発明は、上記に記載された制御システムを実施するための、例えば本発明にかかる方法を実施するように備えられたＩＣチップといった、ハードウェア部品を１つ以上備えるプリント基板にかかる。
【００９６】
任意選択的に、コンピュータ読取可能メモリは、以下（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の入力を取得するための、又は、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに順番になる、対象Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔのそれぞれの時点の各群について算定するための、機械読取可能コードを含む。
【００９７】
（Ａ）全ての時点Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔにて実際に送出されたＧｎ累積量（ＣＶＧｎ）、（任意選択的に、ＣＶＧｎを算定するための、それぞれの時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔにて送出されたＧｎ増分量）又は好ましくは全てのＴ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの時点にて実際に送出されたＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）、（任意選択的に、一連の対象時点以内のそれぞれの時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔにて更新されたＣＯ２増分量）、
【００９８】
（Ｂ）全ての時点Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔにて実際に送出されたＧ０累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）（任意選択で、ＣＶＧ０及び／又はＣＶＧＲを算定するための、それぞれの時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔにて送出されるＧ０又はＧＲの増分量）、
【００９９】
（Ｃ）それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔに適用可能なＧｎ及びＧ０中の二酸化炭素（ＣＯ２）濃度に応じて、ＣＶＧＲ中のＣＯ２累積量が所望の分数ＦＣＯ２Ｔと等しくなるようにＧ０と同時に送出されなければならないＧｎ量と等しいエラー信号（ｅｎ）。
【０１００】
コンピュータ読取可能メモリはまた、ＣＶＧ０と協働して（ＣＶＧＲの一部として）送出されるＣＯ２の実増分量が目標ＦＣＯ２Ｔを達するように気体送出手段（ＧＤｎ）を制御するための機械読取可能コードを含んでいてもよい（例えば、ＰＩ又はＰＩＤコントローラなど、当業者に既知の任意の適切なコントローラを用いることができる）。
【０１０１】
別の態様では、本発明は、上記方法の１つ以上の実施形態を実施するようにプログラミングされたデバイス（ＩＣチップ）、ＣＰＵ又はマイクロコントローラに係る。プログラムは、集積又は外部コンピュータ読取可能メモリに記録されていてもよい。
【０１０２】
上記記載の装置は、任意選択で以下を含んでいてもよい：ＶＣｎ、及び任意選択で、ＶＳｎ、ＧＤｎ及び任意選択でＧＤｎによって送出されたＧｎを受け取る、例えばポート又はＧｎガス送出導管などのＧｎガス運搬手段の１つ以上の機能を果たす１つ以上の部品。
【０１０３】
したがって、別の態様によれば、本発明はＧ０吸気ガスに少なくとも１つの付加ガス（Ｇｎ）を付加して被験体に送出される呼吸ガス（ＧＲ）を生成し、ＧＲ中にて目標ＣＯ２濃度を維持する装置に係り、前記装置は、定義された方法を実施するようにプログラミングされた処理部（任意選択的にＣＰＵ、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ又は専用回路）及び、任意選択的に、ＶＣｎ及び任意選択的に、例えばＧｎガス送出導管などの、ＧＤｎによるＧｎ出力を運ぶＶＳｎ、ＧＤｎ及びＧｎガス運搬手段を含む。
【０１０４】
任意選択的にＧｎ送出導管の形をとるＧｎガス運搬手段は任意選択的に、Ｇ０もしくはＧＲ送出導管（例えば呼吸回路の吸息肢）又は他の気体運搬手段といった、Ｇ０もしくはＧＲガス運搬手段と連動するように又は直接流動的に接続されているように適用されている。他の運搬手段とは、例えば呼吸回路の専用肢、患者気道インターフェース、複数の付加ガスを受け取る多岐管といった多岐管、又は上記の１つ以上を相互接続するコネクタなどが挙げられる。任意選択的に、前記装置はまた、Ｇ０累積量を判定する装置と連動する容積センサ（ＶＳ０）（又は吸気された呼吸ガスの累積量を判定する装置と連動する容積センサ（ＶＳＲ））を備えている。装置は任意選択的に、吸気ガス（Ｇ０）を被験体に送出する、例えばＧ０送出導管といったＧ０運搬手段を備えている。導管を表す「送出」の表現は「運搬」の意味で用いられており、ＧＤｎなしで気体を移動させる容量を暗に意味する意図はない。同様に、気体を運搬した結果としての意味の「送出された」という表現は、患者の肺に気体を送り込む容量を意味するわけではなく、単に自発呼吸の際に吸気可能となる特定量の気体を放出するか、ベンチレータによって移動されることを意味する。
【０１０５】
別の態様では、本発明は例えば呼吸回路、ベンチレータ（手動もしくは機械的）、麻酔器等）を含むＧ０送出システムと、本発明に定義される装置もしくは方法の特徴を１つ以上組み入れているＧｎ送出システムとを備える、被験体に呼吸ガスを送出する呼吸ガス送出システムに係る。
【０１０６】
したがって、別の態様では、本発明は二酸化炭素含有ガスＧｎを吸気ガス（Ｇ０）流に付加し、呼吸ガスＧＲを生成するシステムに係り、前記システムは、
【０１０７】
（１）被験体に吸気ガス（Ｇ０）を運搬する第一ガス運搬手段（任意選択的に第一ガス送出導管）と、
【０１０８】
（２）Ｇ０累積量（ＣＶＧ０）を判定するシステムと連動する容積検知手段（ＶＳ０）（又は吸気された呼吸ガスの累積量（ＣＶＧＲ）を判定するシステムと連動する容積検知手段（ＶＳＲ））と、
【０１０９】
（３）累積呼吸ガス吸気量中に目標二酸化炭素（ＣＯ２）濃度を維持するＧｎ送出システムとを備え、Ｇｎ送出システムは
【０１１０】
（Ａ）Ｇｎの制御された量を、Ｇ０と協働して、被験体に運搬する第一ガス運搬手段と連動する第二ガス運搬手段（任意選択的に、第二ガス送出導管）と、
【０１１１】
（Ｂ）第二ガス運搬手段にＧｎの変動可能増分量を放出する気体送出手段（ＧＤｎ）と、
【０１１２】
（Ｃ）Ｇｎ累積量（ＣＶＧｎ）を判定する前記装置と連動する容積検知手段（ＶＳｎ）と、
【０１１３】
（Ｄ）以下ａ）ｂ）ｃ）の動作を行う、少なくとも１つのコンピュータ（例えば、機械読取可能な指示を処理するようにプログラミングされた専用回路又はＣＰＵ）とを含む。
【０１１４】
ａ）以下（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）の入力を受信すること：
【０１１５】
（Ａ）吸気された呼吸ガスのいかなる累積量中の目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）と、
【０１１６】
（Ｂ）適宜、Ｇｎ及びＧ０におけるＣＯ２濃度と、
【０１１７】
（Ｃ）ＶＳ０及び／又はＶＳＲの出力と、
【０１１８】
（Ｄ）ＶＳｎの出力、
【０１１９】
ｂ）順番にそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔとなる対象時点Ｔ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔの群について以下（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を算定すること：
【０１２０】
（Ａ）全時点Τ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔを通して実際に送出されたＧｎ累積量（ＣＶＧｎ）又は純ＣＯ２と、
【０１２１】
（Ｂ）全時点Τ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔを通して実際に送出されたＧ０累積量（ＣＶＧ０）又はＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）と、
【０１２２】
（Ｃ）ＧｎにおけるＣＯ２濃度に応じて、ＣＶＧＲ中のＣＯ２累積量が所望ＦＣＯ２Ｔと等しくなるように、被験体にＧ０と共に送出されなければならないＧｎ量と等しいエラー信号（ｅｎ）、
【０１２３】
ｃ）それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて、ＣＶＧ０又はＣＶＧＲに関連して被験体に送出されたＣＯ２実増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように気体送出手段ＧＤｎを制御すること。
【０１２４】
コンピュータという表現は、本発明において考慮された機能を実行する個別の電子部品と組み合わせて用いることができる任意の装置（１つ以上の部品の適切な組み合わせからなる）を示すのに用いられる。機能の例としては、入力信号の算定や取得、出力信号の出力、及び任意選択的に、電子部品や本明細書に記載のような応用特有の装置部品との間でやり取りされる入力／出力を算定用に記憶することが挙げられる。本明細書に記載のとおり、例えばコンピュータの形をとる信号プロセッサ、プロセッサ又は処理装置（これらの表現は、狭義が意図されて任意の適切な形態でのＣＰＵ又はコンピュータを示さない限りは、広範囲で用いられて入れ替え可能に用いられる）は、機械読取可能指示又は専用回路を用いて本明細書に記載の機能を実行してもよく、デジタル及び／又はアナログ信号処理能力の方法に限定されることはない。例えば、マイクロコントローラの形の、例えばＣＰＵ、他の部品と一体化されていてもよいＩＣチップに埋め込まれている専用マイクロプロセッサなどが挙げられる。主要な入力としては、流量計などの容積センサ、気体分析器、ＣＯ２Ｔ入力をコンピュータ読取可能メモリなどに入力するための任意の種類の入力装置（例えば、ノブ、ダイヤル、キーボード、キーパッド、マウス、タッチスクリーンなど）の入力信号が挙げられる。主要な出力には、例えばＰＩコントロール又はＰＩＤコントロールなどの、目標ＣＯ２Ｔを得るためのｅｎに基づいたＶＣｎからの任意の制御信号を含むＧＤｎを制御するために出力される制御信号や、アラーム生成装置への出力信号が含まれる。ＧＤｎを制御するための様々な代用するのに適切な制御信号は、当業者によく知られている。
【０１２５】
１つの態様において本発明にかかるＧｎ送出システムは、より大きな呼吸ガス送出システムの一部であって、Ｇ０運搬手段（例えば、呼吸回路の吸息肢などの、呼吸回路の部分及び／又は１つ以上の部分を形成する多岐管など、Ｇ０を実行するためのポートまたは導管）と、累積量又は送出されたＧ０もしくはＧＲを判定するために入力を取得する容積センサとを備える。任意選択的にＧｎ送出システムは、Ｇｎ送出部品を備える付属装置であるが、被験体に吸気ガス（Ｇ０）を送出する第一ガス運搬手段（例えば、導管又は専用ポート）及び容積センサの一方又は両方を備えない。本発明は、本発明に係る装置がそれでもなお、吸気されたＧ０累積量（又は装置と連動する同等の容積センサ（ＶＳＲ）から出力を受信し、送出された呼吸ガスの累積量）を判定する前記装置と連動する容積センサ（ＶＳ０）から出力を受信してもよいことを意図する。Ｇｎ運搬手段、例えば多岐管又は送出導管（代わりに「付加ガス送出導管」と称してもよい）のポートを、例えば、第一ガス送出導管又は気道インターフェース（例えば、被験体の気道と面向かうマスク、気管内チューブなど）と、Ｇ０と同時に被験体にＧｎを運搬するのに適切な方法で連動するように適用されてもよい。コンピュータ装置は、本発明にかかる使用のために任意選択的に算定累積量の形でＶＳ０又はＶＳＲの入力を受信するか、コンピュータ装置が必要な累積量を算定する増分量の形で直接的に入力を受信するようにプログラミングされていてもよい。
【０１２６】
「連動する」の表現は、一般的に（説明においてそうでないように定義しない限りは）、直接又は間接的に、特定又は意図する目的に「機能的に関連する」という意味を拡張して示すように用いられる。例えば、センサは、選択された時点で導管を通る気体の量を直接的に測るか、被験体の気道インターフェースに移動するＧｎ及びＧ０の混合量を測定してＧｎ量を差し引くことで気体の量を間接的に測定する場合において、第一ガス（Ｇ０）送出導管と連動する。
【０１２７】
上記記載の装置の一実施形態において、容積コントローラＶＣｎからの出力はＰＩＤコントロールアルゴリズムに基づく。例えば、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔのエラー信号はそのそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔのｅｎ加重和、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔのｅｎ導函数、及びそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔのｅｎの積分に基づいて生成される。
【０１２８】
応用方法に応じて、呼吸ガスの累積吸気量は吸気サイクルの一部、全吸気サイクル、又は部分又は全体吸気サイクルの一連の量からなっていてもよい。
【０１２９】
本発明にかかる装置の一実施形態において、第二ガス運搬手段（例えば、第二ガス送出導管又は付加ガス送出導管）は、Ｇｎを第一ガス運搬手段、例えば送出導管に送出するのにガス運搬手段（任意選択的に、第一ガス送出導管）と流体接続していてもよい。あるいは、第一ガス運搬手段と第二ガス運搬手段がそれぞれ被験体の気道インターフェースと接続し、協働して被験体の気道インターフェースにそれぞれＧ０とＧｎを送出するようになっていてもよい。
【０１３０】
本発明を実施するための方法の主要なステップは、異なる物理的な部品又は異なるコンピュータプログラム製品、もしくは両方の組み合わせに機能的に割り当てることができると理解される。さらに、本発明の装置は、センサ（例えば、フロー）、気体送出装置、気体分析器、気体運搬手段、ＰＣＢを構成する標準電子装置、パラメータを設定する入力装置などの形の、１つ以上の物理的な部品を備えていてもよい。これらのステップを実行する様々な手段は、同一装置又は同一装置部品での同一物理手段、又は異なる物理手段を含むが、これに限定されるものではない。付加される気体の数に応じて、これらの部品を増やしてもよく、可能な場合は共有されてもよい。第二ガス（Ｇ０）と同時に送出されるように調整される二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガス（Ｇｎ）を生成し、呼吸ガス（ＧＲ）を生成して対象のＧＲ累積量（ＣＶＧＲＩ）の目標ＣＯ２濃度（ＦＣＯ２Ｔ）を維持する方法を実施する装置は、
【０１３１】
全ての現対象Τ１〜Ｔｌａｓｔの時点を含み、各連続する時点が順番でＴｌａｓｔとなる増加する期間における各連続する対象時点について、
【０１３２】
（ａ）以下（ｉ）（ｉｉ）を含む入力、又はそれを算定するのに十分な入力を取得する手段、
【０１３３】
（ｉ）Ｔｌａｓｔにおける、現対象Ｔ１〜Ｔｌａｓｔの全時点を通して送出するように調整されるＧＲ累積量（ＣＶＧＲ）、
【０１３４】
（ｉｉ）Ｔｌａｓｔにおける、現対象Ｔ１〜Ｔｌａｓｔの全時点においてＣＶＧＲの一部を生成するように調整されたＣＯ２累積量（ＣＶＣＯ２）、及び任意選択的に
【０１３５】
（ｂ）ＣＶＧＲ中のＣＯ２累積量がＦＣＯ２Ｔと等しくなるように、Ｔｌａｓｔにて送出されていなければならないそれぞれのＧｎ増分量を算定するために取得された入力を使用する手段、及び任意選択的に
【０１３６】
（ｃ）Ｇｎのそれぞれの増分量が目標ＦＣＯ２Ｔに達するように気体送出手段（ＧＤｎ）を制御する手段を備えていてもよい。
【０１３７】
少なくとも１つの一般的な態様において、本発明は吸気ガスＧ０に少なくとも１つの付加ガス（Ｇｎ）を付加して被験体に送出する呼吸ガス（ＧＲ）を生成し、ＧＲ量中の付加ガスＧｎの少なくとも１つの成分（ＤＡｎ）で目的濃度（ＤＡｎＴ）を維持する方法であり、前記方法は、
【０１３８】
（ａ）それぞれの対象時点に応じて、被験体が吸気可能なＧ０及び／又はＧＲの確定増分量の入力を取得すること、
【０１３９】
（ｂ）それぞれの対象時点に応じて、被験体が吸気可能なＧｎ及び／又は純ＤＡｎの確定増分量の入力を取得すること、
【０１４０】
（ｃ）少なくともエラー信号（ｅｎ）を算定する必要がある場合は、それぞれの対象時点について、Ｇ０及び／又はＧＲ及び／又はＧｎ中のＤＡｎ濃度の入力を取得すること（Ｇｎが純ＤＡｎでないか、Ｇ０がＤＡｎを含む場合に必要）、
【０１４１】
（なお、取得された入力は、対象の連続する時点間における連続するそれぞれの時間間隔について、それぞれの時間間隔（例えば、各時点がＴｃｕｒｒｅｎｔとなる一連の連続する時点であり、ｅｎがそれぞれの最後のＴｃｕｒｒｅｎｔで終わる増分間隔用）に応じて被験体に送出しなければならないＧｎ増分量を示し、ＤＡｎ累積量がＤＡｎＴと等しくなるようにするためのｅｎを算出するために累積的に十分である）
【０１４２】
ｄ）対象の連続する時点間のそれぞれ対象時間間隔について、ｅｎを算定すること、
【０１４３】
ｅ）ＤＡｎ累積量が目標ＤＡｎＴに達するように制御されるように、それぞれの時間間隔について算定されたｅｎに基づいたそれぞれの時間間隔にて、気体送出装置（ＧＤｎ）に出力信号を出力すること、を含んでいる。
【０１４４】
本明細書に記載の本発明の各実施形態は、直前に記載の方法を実施するのに用いられてもよい。
【０１４５】
少なくとも１つの一般的な態様において、本発明は吸気ガスＧ０に少なくとも１つの付加ガス（Ｇｎ）を付加し、被験体に送出する呼吸ガス（ＧＲ）を調製し、ＧＲ量中の付加ガスＧｎの少なくとも１つの成分（ＤＡｎ）を目標濃度（ＤＡｎＴ）に維持する装置に係り、前記装置は、
【０１４６】
Ａ）以下（ａ）（ｂ）の手段と、
【０１４７】
（ａ）対象時点に被験体に流れるＧ０又はＧＲの確定増分量の入力を取得する手段、
【０１４８】
（ｂ）対象時点に被験体に流れるＧｎ又は純ＤＡｎの確定増分量の入力を取得する手段、
【０１４９】
Ｂ）対象の連続する時点の間の連続する対応時間間隔について、ＤＡｎ累積量がＤＡｎＴと等しくなるように、それぞれの時間間隔に応じて吸気可能とするＧｎ量を示すエラー信号（ｅｎ）を算定するプロセッサと、
【０１５０】
Ｃ）実際のＤＡｎ累積量が目標ＤＡｎＴに達するように制御されるように、それぞれの時間間隔について算定されたｅｎに基づいたそれぞれの時間間隔にて気体送出装置（ＧＤｎ）に出力信号を出力する手段と、を有する。
【０１５１】
対象のそれぞれの時点について被験体に流れるＧ０又はＧＲ及びＧｎの増分量の入力は、好ましくは、対象時点を含み、各連続する時間間隔が直近の新Ｔｃｕｒｒｅｎｔ又はＴｌａｓｔを累積する、増分累積時間間隔に応じた、それぞれの増分累積量を取得（たとえば、算出）することで得られる。
【０１５２】
本明細書に記載の独立する実施形態はそれぞれ、直前に定義された装置を組み込むか実施するように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明に係るＣＯ２送出装置の一実施例の概略図であり、当該装置の任意選択の部品や構成を例示によって示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明に係るＣＯ２送出装置の一実施例の概略図であり、当該装置の任意選択の部品や構成を例示によって示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明に係るＣＯ２送出装置の一実施例の概略図であり、当該装置の任意選択の部品や構成を例示によって示す図である。
【図２】図２は、本発明に係るＣＯ２送出装置の一実施例の概略図であり、付加されるいくつかのガスＧ１〜Ｇｎの流れを（Ｇ０流に直接流入するように）調整する任意選択の構成、及び本発明の本実施形態を実施するためにプログラミングされたコンピュータへの必要な入出力を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る吸気ガス（Ｇ０）流に所望の成分ガスＤＡｎ（例えば、ＣＯ２）を含む１つ以上の気体（Ｇｎ）を加えるための、現在開示されている構成の下にある主要な容積制御の考慮点を説明するのに有用な概略図を示す。
【図４】図４は、本発明に係る方法を実施する一実施形態及び関連するコンピュータ処理ステップを示すフローチャートである。
【図５】図５は、ＣＯ２を吸気体流に加えることの、本発明の実施形態の利点をグラフ形式に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１５４】
Ｇ０で表される「吸気ガス」は、対象の気体（成分ガス）からなる、又はそれを含む任意の気体を示す。Ｇ０は、吸入される対象として提供される主要気体であってもよい。例えば、呼吸をする患者は、Ｇ０として酸素富化気体を与えられてもよい。Ｇ０はまた、他の成分ガスに対して、単体又は集合的にＧ０として考慮される成分ガスからなる又はそれを含む１つ以上の気体であってもよい。したがって本発明は、主要ガスとしての意味のみの吸気ガスを調製することに関するがそれに限定されるわけではなく、本発明の一実施形態では、いくつかの付加ガスが多岐管に運搬されてもよく、各又はいくつかのガスの組み合わせが、特定の成分ガスに応じて吸気ガスであってもよい。そのため、本発明は、必要な容積情報は、対象の成分ガスの実際の量、及び、成分ガスが希釈されたＧ０又はＧＲなどの量を追跡するために確認される。
【０１５５】
「容積センサ」（「容積検知手段」と称してもよい）の表現は、典型的には呼吸回路内における参考位置に対する、呼吸回路又はその特定の管を通った気体の容積を直接的または非直接的に判定する任意の装置を意味する。本発明では、この容積センサが、流量計、気体濃度センサ（例えば、既知の組成及び量の任意の第二ガスと混合されている場合、特定量の既知の組成を有する任意の第一ガスが参照ポイントを通って送出されていることを、第一及び第二ガスの混合物における第一ガスの濃度を確認することで予測することができる）、圧力変換器（例えば、付加ガスが固定容積のタンクから供給され、タンクから得られた量を判定するべくタンク内の圧力変換器を用いることができる）などを含む様々な種類のハードウェアから得られることを意図する。
【０１５６】
図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに示すように、吸気体流にＣＯ２を付加するシステムは、Ｇ０運搬手段（呼吸回路の吸息肢２００の形で例示）へ制御された量のＣＯ２を送ることで例示している。ＣＯ２供給手段は、加圧下ＣＯ２のタンク２０２として図示する。ＣＯ２は、（ＣＯ２及び好ましくはタンク内のガスＧｎの他の任意の成分と反応しない）不活性管材料からなる導管２０４によって運ばれる。加圧下ＣＯ２のタンクから送出される気体は、タンク２０２から出てくる気体の圧力を下げるために１つ以上の流量調整器（２０６）で制御する。例えば、圧力を、最初に単一の圧力調整器２０６を用いて下げてもよい。あるいは、小型圧力調整器が受容可能な範囲に最初から下げておき、小型圧力調整器によって気体送出手段２１０の吸入口でなっていなければならない圧力に気体Ｇｎ（例えば、ＣＯ２）の圧力を下げるようにしてもよい。気体送出手段２１０は、例えば様々な増分量のＣＯ２を送出する手段であり、その吸入口は例えば制御信号と比例して開くバルブである（以下、比例流量制御バルブ又は比例制御バルブと示す）。あるいは、二方ソレノイド２３６（図１に別の機能で図式されている）を断続的にオンオフすることで、気体送出量の制御を行うことができる。ポンプ又は送風機も、場合によってこの役割を担うことができる。任意選択的にマイクロコントローラ２１２の形をとるコンピュータは、任意選択的に、出力信号を比例制御バルブ２１０に制御するコントローラ（例えば、ＰＩＤコントローラ）を搭載する。マイクロコントローラ２２は入力を受信し、信号線として（破線で）示される信号搬送手段を介して出力をする。最も重要なことは、この入力は（１）比例流量制御バルブ２１０によるＣＯ２出力の実際の量を判定するセンサ手段又はセンサ２１４（「容積センサ」）の出力を含む。この容積センサは任意選択的に流量計２１４であり、瞬間又は合計の出力を積分することで、それぞれ吸入されたＣＯ２の増加量又は吸入されたＣＯ２の合計累積量を求める。また、（２）例えば吸息肢２００において選択された交点にて送出された実際の気体の量を判定するための、吸気流量計２１８として例示される第二の「容積センサ」の出力（呼吸流量計の出力を積分して吸気された吸気ガスＧ０の累積量を求める）を含む。吸息肢２００は、便宜上、一般的に被験体気道インターフェースと称される、マスク、気管内チューブなど（図式せず）であるかそれにつながる患者接続点２２０につながっている。別々の時点Τ１〜Ｔｃｕｒｒｅｎｔ（それぞれが連続して、時間の経過と共に、それぞれＴｃｕｒｒｅｎｔとなる）にて吸気流量計によって測られた計測値が、通常は吸気ガス（Ｇ０）流と一緒に、比例的な増分にて協調して送出されるＣＯ２増分量を制御して送出することを可能とする。なお、ＣＯ２の増分量とは、すなわち、呼吸ガスＧＲの混合量（ＦＣＯ２Ｔ）における、ＣＯ２の目標分数を得るＣＯ２の計算された量であり、これは、一体化された吸気流量計２１８と一致するように送出されたＣＯ２の累積量を調整して、実際に送出されたＣＯ２ガスの合計量が、対象呼吸ガスの合計送出量に対応したＦＣＯ２Ｔと一致するように送出されたＣＯ２の合計量を調製することで得られる（増分���て増加する期間Ｔｖａｒｉａｂｌｅを通して送出される）。任意選択的に、チェックバルブ２２２（例えば、Ｂｅｓｗｉｃｋ  ＣＫＶＵ）がＣＯ２送出ラインにおける逆流を防ぐ。一方向チェックバルブ２２４、２２６（例えば、Ｈａｎｓ  Ｒｕｄｏｌｐｈ５６１０）は、患者が吸息肢２００に吐き出すこと、及び呼気肢２３４から吸気することを防ぐ低抵抗一方向バルブからなっていてもよい。これらの一方向バルブ（２２４、２２６）はまた、呼吸流量計２１８を保護し、回路死腔を最小限に抑えることを可能とする。
【０１５７】
図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに示すように、安全上の目的で、吸気及び呼気されるＣＯ２の気体濃度を継続的にモニタリングするＣＯ２分析器を用いてもよい。本明細書に記載されるように、気体のどの分量が混合されたのかを判定するためにより希釈されたか濃縮された気体を用いることができる程度に、その位置を通る気体の量に対して気体分析器を間接的に用いてもよい。
【０１５８】
例えば図１Ａに図示される一実施形態において、マイクロコントローラ２１２はＣＯ２の目標％（ＦＣＯ２Ｔ）及びセンサからの全ての信号を読み取り、バルブ２１０に適切な制御信号を送信することで、適切なバルブ制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行う。モニタ２３０がオペレータに必要な情報を表示し、異常がある場合は、安全上の理由で、オペレータに通知する目的で可視又は可聴の信号生成器２３２（例えば、ブザー）を用いてもよい。安全性の観点では、マイクロコントローラ２１２がＣＯ２分析器２２８から継続的に入力を受信してもよい。定義された期間における吸気及び／又は呼気ＣＯ２量が高い場合、任意の二方向ソレノイドバルブ２３６を閉鎖してもよく、比例流量制御バルブ２１０を閉鎖してもよく、ブザー２３２を活発化させてもよい。
【０１５９】
図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃは、流量センサ２１８の配置に関連する様々な構成を図示している。図１Ａに示す標準的な構成においては、吸息肢がベンチレータ（図示せず）に接続されている時、流量センサが患者の肺に実際に入る気体の一回呼吸量を正確に反映しない可能性がある。なぜなら、流量センサ２１８被験体により近位の細管に圧縮された状態で挿入され、それを拡張させる圧縮可能な気体の量を計測するからである。流量センサ２１８を流れる気体は、Ｙ交点付近を流れて呼気肢２３４まで流れてもよい。一方で、図１Ｂに示すように、口元（患者接続点２２０に近位）における流量センサ２１８の配置は死腔を生じさせ、特に子供や青年における二酸化炭素除去を妨害する可能性がある。さらに、このことで患者の気道インターフェースにかさばりや重みを生じさせる。図１Ｃに示すように、吸気肢２００及び呼気肢２３４を接続する架橋２０８は、圧縮可能量が架橋を流れることで流量センサ２１８への通過を防いだり、又はある意味流量センサ２１８をバイパスさせたりすることで、流量センサ２１８に患者によって吸気される気体のみを送出する。任意選択的に、Ｇ０ガス運搬手段は上記記載のとおり流量センサバイパス手段を備えており、患者に実際に流れるＧ０の一回呼吸量を正確に測定する。このような吸気側及び呼気側の間の架橋又はバイパス手段はベンチレータに設けられていてもよく、呼吸回路の吸息肢の接続点につながる細管内の（患者に向かって）下流側にある流量計が、患者に流れる一回呼吸量を正確に測定してもよい。
【０１６０】
図２に示すように、本発明の装置の一実施形態によれば、ガス源４１０、４２０及び４３０からそれぞれ取得したいくつかの付加ガスＧｉ〜Ｇｎは、任意選択的にＧ０流に直接加えられてもよい。容積センサ（ＶＳ０）３７０はＧ０送出導管５５と連動しており、任意選択的にＧ０導管５５に、吸気ガスＧ０に存在しうる付加ガスそれぞれに対応する気体分析器ＧＳ１，０〜ＧＳｎ，０（３４０，３５０，３６０）に任意選択的に沿って配置される。本発明の実施形態を実施するようにプログラミングされたコンピュータ３００への関連する入力及びそこからの出力として、任意の気体分析器ＧＳ１，０〜ＧＳｎ，０（３４０，３５０，３６０）並びにＧＳ１〜ＧＳｎ（３８０，３９０，４００）からの入力（付加ガス内の対象ガスの分画濃度が不明であるか、任意選択的に安全性の強化の面で必要）、及び任意選択的にそれぞれ対応する付加ガス送出導管３１５、３２５及び３３５に配置されている、容積センサ３１０，３２０，３３０からの入力を含む。それぞれの成分ガスＦＤＡ１，Ｒ〜ＦＤＡｎ，Ｒの分画濃度の入力は、それぞれの容積センサＶＳ０（３７０）及びＶＳ１〜ＶＳｎ（３１０，３２０，３３０）を介して判定された、気体送出手段によって送出された気体の実際の増分量に基づいて、任意選択的にコンピュータ３００の一部として一体化されたコントローラ３４５に、それぞれの気体送出手段ＧＤ１〜ＧＤｎ（３５５，３６５，３７５）に出力を行うことを可能とする。対象成分ガスはＣＯ２でなければならないわけではなく、例えばＯ２、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｈ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、Ｈ２Ｓ、ＣＯ、ＳＦ６、麻酔ガス等であってもよいと理解される。例えば圧縮ガスの形において、これらの１つ以上の気体をＧ０ガスに加えることで呼吸ガスＧＲを生成してもよい。ＤＡｎの表現は本発明中にて、対象成分ガス及び二酸化炭素を参照して用いるが、具体的に二酸化炭素を参照していると暗示している場合以外は、ＤＡｎ又は他の具体的な成分ガスへの参照と入れ替え可能に用いられていてもよい。
【０１６１】
したがって、本発明に係る装置は、本発明の特定の用途を実施するのに特に便利又はより容易に代替可能である、より幅広い又は狭い種類の部品を備えていてもよい。さらに、問題の気体の送出可能な量の適切な範囲に応じて、任意選択的に呼吸の特定の大きさ範囲に順応して（例えば、人間の未熟児又は小動物について）、部品の大きさ及び正確さの範囲は、周知の設計基準に基づいて異なって選択されてもよい。
【０１６２】
任意の実施形態については、ＧＤｎは任意選択的に、加圧下ガス源からのＧｎ放出を測る比例ソレノイドバルブである。本発明はまた、加圧下ガス源からのＧｎ放出を測定する二方向ソレノイドバルブを断続的につけたり消したりすることを含む。任意選択的に、ＧＤｎは加圧下か非加圧下Ｇｎ貯蔵器に接続するガスポンプ、ブロア、又は注水器であってもよい。
【０１６３】
Ｔ１〜Ｔｎｏｗの期間中に実際に送出されたＣＶＧｎの入力は、Ｇｎ送出導管と連動する容積センサ（ＶＳｎ）を介して取得される。Τ１〜Ｔｎｏｗ間で実際に送出されたＣＶＧ０の入力を、Ｇ０送出導管と連動する第二容積センサ（ＶＳ０）を介して取得してもよい。容積センサは、例えば、肺活量計又はガスの流れを推定することができる流れ変換器もしくはガス分析器など、ガスの容量を直接又は間接的に測る任意のハードウェアから構成されてもよい。
【０１６４】
上記方法に記載された入力、算定、及び出力は、プログラム可能なプロセッサ、プログラム可能なマイクロコントローラ、専用集積回路、プログラム可能な集積回路、個別のアナログもしくはデジタル回路、機械部品、光学部品、又は電子部品などの様々な信号処理手段によって実行することが可能であるが、これに限定されない。
【０１６５】
ＶＣｎは、プログラム可能プロセッサ、プログラム可能なマイクロコントローラ、専用集積回路、プログラム可能な集積回路、個別のアナログもしくはデジタル回路、機械部品、光学部品、又は電子部品など、様々な信号処理手段によって実施されてもよいが、これに限定されない。
【０１６６】
任意選択的にＧｎ送出導管の形をとるＧｎガス運搬手段は、任意選択的に、例えば呼吸回路の吸息肢、患者気道インターフェース、複数のステムを有する多岐管、又は上記を１つ以上接続するコネクタなどのＧ０送出導管に、連動する又は直接流体接続するＧ０運搬手段であってもよい。
【０１６７】
本発明の一実施形態では、全ての入力、算定、及び出力を汎用マイクロコントローラで実現する。Ｇｎは、既知の、固定濃度を有するＤＡｎを含む、加圧下ガスである。急速ＤＡｎ分析器がＧ０送出導管と連動しており、Ｇ０におけるＤＡｎ濃度を確定する。ＶＳｎはＧｎ送出導管と連動する流れ変換器の出力を一体化させることで実現する。ＶＳ０は、Ｇ０送出導管と連動する流れ変換器の出力を一体化させることで実現する。ＶＣｎは、汎用マイクロコントローラに実装されたＰＩＤコントローラであってもよい。それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔでは、ＧＤｎはＶＣｎ及びＧｎＰの出力の加重和を受け取る。それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔと次の時点Ｔｃｕｒｒｅｎｔ＋との間の時間間隔ΔΤの間で送出されると予測される増分量Ｇ０Ｐは、Ｔｃｕｒｒｅｎｔ−で終わる時間間隔ΔΤ中に送出されるＧ０増分量と等しくされる。ＧＤｎは一連の圧力調整器及び加圧源からのＧｎ放出を測る比例ソレノイドバルブによって実現される。Ｇｎ送出導管は、ＧｎがＧ０流に直接送出されるように、Ｇ０運搬手段に直接流体接続されている。
【０１６８】
図３に示すように、本発明の実施の際、被験体に送出される、比例増分量で吸気ガス（Ｇ０）流と協働して送出される１つ以上の付加ガスＶ１、Ｖ２〜Ｖｎそれぞれの量を含む呼吸ガスＧＲのいくつかの成分の全ての累積量を考慮することが好ましい。すなわち、ＧＲ（ＤＡｎＴ）量におけるＤＡｎの目標分数を得るＧｎの算出量は、直近の１つ以上のＧ０増分量及び被験体に流れる他の付加ガスと足並みを揃えるように一貫して付加される。「協働して」の表現は、頻度及び正確性の観点から、所望の度合いまでＧＲ量中のＤＡｎ分数を更新するように協働することを伴う。任意選択的に、送出されたＧ０の新しく増分された量と足並みを揃えることは、選択されたハードウェアの能力を最大に生かす。例えば、典型的な費用効果の高いハードウェアは、ミリ秒ごとに、ＤＡｎＴと一致するように、既知／決められたＤＡｎ分数を含む（被験体に流れる最後に確定されたＧ０増分量を含む更新されたＧ０累積量に関連する）Ｇｎの比例量を送出することが可能であってもよい。曲線の矢印は、対象成分ガス（ＤＡｎ）を含むＧｎガスの個別の調整量を、送出されたガスの確定合計量（Ｖ１〜Ｖｎ、Ｖ０及び任意選択的にＤＡｎを含む）、すなわち（様々な種類及び配置位置での複数のセンサを介して確定された）確定累積ＧＲ量に（何かしらの形式のセンサを介して）制御及び確定された量的付加（例えば、ＰＩＤ制御下の比例ソレノイドなどの適切に制御されたガス測定装置を介して）を行うことを示す。Ｇｎが完全に（１００％）ＤＡｎからなっていると理解される。本明細書に記載のとおり、被験体に流れるＤＡｎの増分量は、好ましくは少なくとも目標ＤＡｎＴを得るのに「遡及的に調整的」であり、任意選択的に（遡及的に調整的な方策を容易にする任意の目的を果たす際に推測的な方策が「調整的」と表現されてもよい範囲で）「推測的に調整的な」成分であってもよい。
【０１６９】
（楕円領域４０に示される）ＶＤＡｎは、送出されたＧＲ量の一部を形成する対象成分ガスの累積量であり、完全な濃度（Ｇｎが１００％ＤＡｎ）で付加されるか、Ｖ１、Ｖ２〜Ｖｎの１つ以上に（図示されるように）混合することでＧＲの一部を形成する。ＤＡｎは任意選択的に、吸気ガスＧ０の成分であってもよい。本発明の簡単な実施形態に係るエラー信号ｅｎは、送出されなければならない（既に確実に送出されたものに基づいた）ガスＧｎ量である。このことで、呼吸ガスＧＲにおける成分ガスの残量が増分的に維持される（ハードウェアタイムラグを受ける）ことが確実となるように対象成分ガスを十分に運搬し、結果的に一貫して（実用的または所望の度合いまで）、被験体に送出されたガスの合計量の変動にかかわらず、「確実に」送出されたＧＲ合計量と比較して同じ量を保つ。Ｇｎ及びＧＲの「確実に」送出された量は、流れ設定に完全に反応した場合にハードウェアが送出していたと思われる量ではなく、必要な「センサ」が適切なガス送出導管を通ったと判断した量である。「確実に」の表現は、被験体に理論的に流れる量を強調して区別するべく、不必要に図３の説明において用いられている（ガス量を参照して「送出する」と用いられる表現は、何かしらの装置によって計測されたガスの量を示す。一般的には「容積センサ」と呼ばれ、直接的または間接的に計測するか、その量の算定を可能とするものである。「送出する」は、従来装置において用いられる「流れ設定」又は他の「非認証送出」方法を十分に区別すると考えられている）。所望の関連比例に「増分的に」調整する上記記載の基本アプローチの変形例として、送出されたＧＲ（遡及的）における送出されたＤＡｎは、エラー信号を最適化するための付加「予測的調整」方策が挙げられる。一方で、最適加減調整は調整されるＧ０の容積増分量のサイズ範囲を変更してもよい。本発明は、使用可能又は選択された（例えば、費用効果が高い）ハードウェア固有の制限を考慮して、新しく送出されたガスの小さい増分量、限定することなく任意選択的に、最も小さい増量を調整することで、最もよく実施することができる。一実施形態では、付加予測的調整は１つ以上の連続する時間の増分において、Ｇ０の送出からどれだけＧＲ量が増加するかを予測すること（典型的に、１つ以上の直近のＧ０センサ読取値に基づいて次のＧ０増分量を１つ以上予測すること）及びＧＲ累積量に確実に新しい気体が送出される前に調節的エラー信号を算定することを含む。別の実施形態によれば、算定されたｅｎは、確実に送出されたＧ０及びＧｎ量のみを考慮してもよい。予測的調整要素を含むエラー信号の「算定」についての変形は、本発明を一態様において広義に定義する基線遡及的容積調整と矛盾しない付属方策として理解される。付属的に基線エラー信号を「算定する」のとは別に、例えばＰＩまたはＰＩＤコントローラなどのコントローラが調整的ｅｎを適切に実現するのに従来用いられる。したがって、ｅｎ送出に本質的に存在するハードウェアの制限を補正することは、本発明を実現するのにエンジニアが実施するであろう容積調整手段の全体像の区別された態様としてみなされてもよい。
【０１７０】
本発明の方策が、吸気サイクルの前半部分において増分ガス比例が一定である場合（図５参照）、それが散発性及び／又は間隔を広く置いた時間増分と反して最適に小さく順序立てるよりも少なく行われた場合でも、有用である範囲に実現されると理解される。対象吸気サイクルの前半部分は、死腔量に対して肺胞に入る量である。さらに、論理上では、ＧＲにおける所望又は選択されたＤＡｎ分数があまりに少なくて、ＧＲの必要部分としてのＤＡｎの算定上での含有が、ＤＡｎの小さな累積量において不要とされてもよい。したがって、本明細書に開示される方法及び方策は最適及び／又は最も普遍的な実施に対応する実施形態及び選択を紹介し、本発明を実施する全ての最適下限又はそれを超越する方策を網羅する意図はない。
【０１７１】
図４に示すように、本発明に係る方法（及び関連するアルゴリズム）の一実施形態をそれぞれの時間増分Ｔｃｕｒｒｅｎｔ（任意選択的に、コンピュータ、コントローラ、気体送出手段及びセンサ（容積、気体分析器）の時間遅延を考慮して最適化された時間増分）に対して実行される一連のステップとして示してもよく、コンピュータは、
【０１７２】
１．図４に例示するように入力を読み取り（７０）、
【０１７３】
２．Ｇ０累積吸気量（ＣＶＧ０）を、ＶＳ０によって測定された、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにて吸気されたＧ０量を（前のそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔ（ＣＶＧ０−）にて判定されたＧ０累積量に）付加することで算出し（９０）、
【０１７４】
３．各Ｇｎ累積吸気量（ＣＶＧｎ）を、ＶＳｎによって測定された、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにおいて吸気されたＧｎ量を（前のそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔ（ＣＶＧｎ−）にて判定されたＧｎ累積量に）付加することで算出し（９０）、
【０１７５】
４．ＤＡｎ毎に、（測定又はその他の方法で）ＦＤＡｎ，０を判定し（８０）、
【０１７６】
５．ＤＡｎ毎に、（測定又はその他の方法で）ＦＤＡｎ，ｎを判定し（８０）、
【０１７７】
６．ＤＡｎ毎に、純ＤＡｎ累積吸気量（ＣＶＧＤＡｎ）を、ＶＳ０によって測定されたそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにおいて吸気されたＧ０量にそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにてＦＤＡｎ，ｏを掛けたものを加え、そして、ＶＳｎによって測定された、Ｔｃｕｒｒｅｎｔで終わる時間間隔の間に吸気されたＧｎ量に、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにおけるＦＤＡｎを掛けたものを加えることで算出し（１００）（この種の算定は、特に、ＧｎにおけるＤＡｎ分画濃度が一定又は常に１００％である場合に、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにおいて吸気されたＧｎ量を加えることで、各Ｇｎの累積吸気量（ＣＶＧｎ）を算定することで実現してもよい（９０））、
【０１７８】
７．ＤＡｎ毎に、呼吸ガス累積吸気量（ＣＶＧＲ）において吸気されたＤＡｎ量がＤＡｎの目標濃度（ＤＡｎＴ又はＦＤＡｎ，Ｒ）を得るようにＣＶＧＲ（任意選択的に、見積もられたＴｃｕｒｒｅｎｔ＋での呼吸ガスの合計吸気量）に付加されなければならないＧｎ量と等しいエラー信号（ｅｎ）を算出し（１１０）、
【０１７９】
【表１】
2014514073.tif 000003
【０１８０】
８．各ＧＤｎに、ｅｎの現在値、ｅｎの導函数、及びｅｎの積分（図式せず）の加重和から生成された信号を送出する。
【０１８１】
ＤＡｎ（及び、適宜、ＦＤＡｎ及びＣＶＧＤＡｎなど、ＤＡｎに参照する表現）は、便宜上、ＤＡｎが１つだけでなくＤＡｎが複数ある（より正確には、ＤＡ１−ｎの）本発明の実施形態を参照する際に拡張的に用いることができると理解される。なぜなら、後者のＤＡｎが制限的な意味で解釈された場合、１〜ｎの一連の直近を意味することになるからである。本明細書中にて、１つより多くの「ＤＡｎ」が呼吸ガスＧＲの累積量の一部として、それぞれの「ＤＡｎ」（厳密に言えばそれぞれのＤＡ１〜ＤＡｎ）に対して送出される場合、他のそれぞれの「ＤＡｎ」がＧ０の一部として考えることができ、したがって、エラータームｅｎの上記一般式が、算定される付加ガス以外の付加ガスの量がＧ０の一部として考慮されるという推測に基づき、それぞれの「ＤＡｎ」（ＤＡ１〜ｎ）に一般的に適用可能であると理解されるべきである。ある時点に関する（＋）サインは、まだ実際に送出された（Ｇｎ特異的ガス送出装置又はベンチレータにより出力された）成分ガス及びＧ０／ＧＲの量が確定されていない未来の（まだＴｃｕｒｒｅｎｔでない）時点を参照するときに用いられる。マイナス（−）サインは、それぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔの前の時点、例えば、実際に送出された（出力）量が確定された直近のＴｃｕｒｒｅｎｔを参照するときに用いられてもよい。
【０１８２】
上記記載により、ｅｎが、次のＴｃｕｒｒｅｎｔ＋１までに送出されることが期待されるＧ０増分量を考慮せずに、ＴｃｕｒｒｅｎｔにてＤＡｎ濃度をＤＡｎＴに合わせるための調整量であってもよいと理解される。あるいは、次のＴｃｕｒｒｅｎｔ＋までに送出されると期待されるＧ０増分量を考慮して算定してもよく、それにより次のＴｃｕｒｒｅｎｔまでの見積もられた呼吸ガスの合計量がｅｎ及びＤＡｎを含んでいる。
【０１８３】
図５のパネルＡに示すように、本発明に係る装置は、Ｇ１の流れが合計吸気量におけるＧ１の目標濃度を維持できるように、呼吸の中で閉鎖ループ量制御の形を採用している。パネルＢに示すように、これは肺胞に取り込まれる呼吸の最初の部分について特に重要であり有用である。パネルＢに示すように、後の補正なしで論理的な流れの遅れた一致は、肺胞に入る気体の量の一部として到着するＧＲ量におけるＧＲ内のＤＡｎ目標濃度を得ることができない容積エラーを累積してしまう。以下に図５をより詳しく説明する。
【０１８４】
一態様において、ＤＡｎを含有する気体の量は死腔ガスではなくて肺胞ガスの拡大量の一部として送出されることが望ましい。このことは、以下に図５を参照してより詳細に説明する。
【０１８５】
したがって、本発明は吸気ガスＧ０に少なくとも１つの付加ガス（Ｇｎ）を付加することで被験体に送出するための呼吸ガス（ＧＲ）を調製し、ＧＲ量における付加ガスＧｎ中の少なくとも１つの成分（ＤＡｎ）の目標濃度を維持する方法に、広義に対象としていると理解することができ、前記方法は、
【０１８６】
一連の対象時点（一般的に、ＧｎがＧ０と協働して送出される時点）について、
【０１８７】
（ａ）被験体に流れる確定のＧ０又はＧＲ増分量の入力を取得するステップと、
【０１８８】
（ｂ）被験体に流れる確定のＧｎ又は純ＤＡｎ増分量の入力を取得するステップと、
【０１８９】
ｃ）任意のそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔにおいて、ＤＡｎ累積量がＤＡｎＴと等しくなるようにＧ０と協働して被験体に送出されなければならないＧｎ量と等しいエラー信号（ｅｎ）を算定するステップと、
【０１９０】
ｄ）任意のそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔについて、そのそれぞれのＴｃｕｒｒｅｎｔのために算定されたｅｎに基づいてＧＤｎに出力を出力し、目標ＤＡｎＴに達するように（一般的にＣＶＧＲの一部としてＣＶＧ０と協働して送出される）実際のＤＡｎ累積量を制御するステップとを含む。
【０１９１】
したがって、より広い態様において、本発明は、少なくとも１つの付加ガスを吸気体流に送出して、例えば一呼吸をしている間又は量的に特定可能なその一部又は部分的または呼吸全体の一連において、吸気された呼吸ガス量における付加ガスの目標濃度を継続的に維持するように混合呼吸ガスを調製する装置、方法及びシステムに関する。吸気ガスは、任意選択的に酸素量が増量された空気、又はベンチレータもしくは麻酔器によって送出された麻酔ガスと混合された空気及び酸素などの、患者に送出される主要ガス流であってもよく、本発明の方法／装置によって個別又は混合された状態で送出されるいくつかの添加ガスを含んでいてもよい。
【０１９２】
呼吸ガス混合機の目的は、吸気流に目標濃度の添加ガスを送出することにある。以前は、吸気流を測定して流れコントローラに信号を送ることで吸気流に比例する添加ガスの流れを与えることで行われていた。このような「流れ基準制御」システムは、必然的に吸気ガスにおける添加ガスのその瞬間の濃度を目標値にて維持しようと試みる。しかしながら、ほとんどが有限応答時間などの流れ変換器及び流動コントローラの実務的な制限により、流動コントローラが吸気ガス流を確実に「追跡」することができない。したがって、呼吸の間の任意の時間に、吸気流における添加ガスのその瞬間の濃度は目標濃度と等しくない場合がある。また、累積吸気量における添加ガスの全体的な濃度は目標濃度と等しくならない。さらに、以前の呼吸ガス混合システムの設計では、多くの生理的、治療的及び／又は診断的内容において、肺胞に届く吸気ガスの量における、量的な添加ガスの濃度が最も重要な要素であることを見過ごしている。
【０１９３】
もっとも単純なガス混合システムは、流動コントローラへの開ループ信号を用いて吸気流への添加ガスの流れを一致させようと試みる。すなわち、流動コントローラによって送出される添加ガスの実際の流れはモニタリングされていない。流動コントローラによって送出される流れにシステム上のエラー／オフセットがあった場合、添加物の流れは目標流率に達することはない。したがって、吸気流における添加物の瞬間的な濃度は目標に達することはなく、累積吸気ガスにおける量に基づく濃度は常にエラーとなる。
【０１９４】
より複雑な混合システムは、流動コントローラへの閉ループ信号を用いて吸気体流に流れる添加ガスの流れを一致させようとする。すなわち、流動コントローラによって送出される実際の添加ガスの流れをモニタリングする。流動コントローラによって送出された流れにシステム上のエラー／オフセットがあった場合、流動コントローラへの信号は添加物の流れが所望の流率に達するまで調整される。したがって、吸気流における添加物の濃度は呼吸が進むにつれて目標値に達することができるが、添加ガスの流動コントローラに対する必須の遅延によって、量に基づく全体濃度は呼吸の最初に設定された目標濃度よりも常に低くなる。
【０１９５】
一態様において、本発明は、肺胞に入る吸気ガス量における添加ガスの全体的な濃度が所望値に達する制御システムを含む。
【０１９６】
本発明は、Ｇ０流と共に付加ガスＧｎの制御された量（又は複数の付加ガスＧ１〜Ｇｎの制御された量）を協働的に送出するＧ０送出導管に、１つ以上の付加ガス送出導管が作動可能に接続される又は連動（気道インターフェースへの協働送出を介して）しており、各Ｇ１−ｎが少なくともそれぞれの所望の添加ガス（ＤＡ１−ｎ）からなっている。一実施形態において、付加ガスを運ぶそれぞれのガス送出導管は、Ｇ０と協働して送出される気体の量を制御する容積コントローラと、付加ガスの累積量を継続的に計測する付加ガス送出導管と連動する容積センサと連動する。任意選択的に、Ｇ０における付加ガスの分画濃度が不明である場合、Ｇ０送出導管における付加ガスの分数を、任意選択で継続的に測定するための、Ｇ０送出導管と連動する手段（例えば、ガス分析器）を採用してもよい。任意選択的に、例えば所定のＧｎにおいて、Ｇｎ内の所望の付加ガスの分画濃度（ＦＤＡｎ）が不明である場合、Ｇｎ送出導管（ＧＳｎ）におけるＦＤＡｎを、任意選択で継続して測定する、例えばガス分析器などのＧｎ送出導管と連動する手段を採用してもよい。例えば、一実施形態では、ガスＧｎについて、前記装置は、
【０１９７】
（１）Ｇ０に付加されるＧｎ量を制御する容積コントローラ（ＶＣｎ）と、
【０１９８】
（２）Ｇｎ吸気累積量を継続的に測定する、Ｇｎ送出導管と連動する容積センサ（ＶＳｎ）と、
【０１９９】
任意選択的に、Ｇ０中のＤＡｎ分画濃度（ＦＤＡｎ，０）が不明である場合、Ｇ０送出導管におけるＦＤＡｎ，ｏ（ＧＳｎ，０）を継続的に計測する、Ｇ０送出導管に連動する手段と、
【０２００】
（３）以下（ｉ）（ｉｉ）（ｉｉｉ）（ｉｖ）（ｖ）のそれぞれの入力を受け取り、
【０２０１】
（ｉ）累積吸気量における各ＤＡｎの目標濃度（ＦＤＡｎ，１）、
【０２０２】
（ｉｉ）ＶＳ０の出力、
【０２０３】
（ｉｉｉ）各ＶＳｎの出力、
【０２０４】
（ｉｖ）（既知又は計測された）各ＦＤＡｎ，ｏ、
【０２０５】
（ｖ）（既知又は計測された）各ＦＤＡｎ，ｎ、
【０２０６】
各ＶＣｎに出力を行うコンピュータと、を備えていてもよい。
【０２０７】
吸気時に、口又は鼻から入る気体は、鼻咽頭、中咽頭、気管及び気管支からなる一連の導管を通って肺まで届けられる。気体交換の観点からは、これらは肺胞に気体を誘導する導管として考えられている。これらの導管が気体交換に実質的に貢献しないため、これらは解剖学的死腔と示される。平均的な成人において、これは体の質量において１キロあたりおよそ２ｍｌ、又は平均的な成人だと約１５０ｍｌを占める。肺胞とは、気体が血液と密接に接触し、気体交換が行われる小嚢である。
【０２０８】
吸気における気体の分配はよく理解されている。呼気の終了後に、肺の容積が最も小さくなる。吸気する際、気体は解剖学的死腔を通り、肺胞へ届けられる。吸気後、吸気ガスが肺胞及び解剖学的死腔の間で分配される。最後に吸気された気体は解剖学的死腔に残る。生理的に、肺胞は累積された気体が混合される混合チャンバのように作用する。吸気ガスの生理的効果は肺胞空間において混合された後の正味濃度、すなわち、肺胞における分画容積によって判定される。瞬間的な吸気濃度は、吸気される量の気体の正味量に影響を与える程度にしか重要でない。流れ基準コントローラが吸気流において添加物の瞬間目標濃度に達することができるが、これらは気体交換が行われ付加ガスの正味濃度が薬理作用を発揮する肺胞空間に気体の正味濃度を提供するのに向けられてない。これを図５に示す。モデルは、Ｇ０の方形波吸気流及び成分ガス１（ｄ）の目標濃度を提供するベンチレータによって呼吸する被験体（この最も単純な例が図式目的で用いられており、本明細に記載の原則はベンチレータ又は自発呼吸による任意の吸気流パターンに適用される）である。合計吸気ガスにおいてこのＧ１目標濃度を得るには、Ｇ１の必要な流れが必要である。吸気の最初に、流れコントローラの応答遅延が、目標流れへの強化を結果として得る。肺胞におけるガスのＧ１濃度への影響、吸気中の吸気流における添加物Ｇ１の瞬間濃度の下落によって得られる累積的容積エラーは、図の下方に示されている。「目標流Ｇ１」の曲線及び流れ基準コントローラの間の違いに示される、肺胞に送出されるＧ１量の違いは、肺胞に到達する吸気ガスにおけるＧ１の容積濃度が所望の濃度よりもいつも低いという結果を得る。吸気流における添加物の瞬間的な濃度は、呼吸の初めに最も大きくエラーとなる。したがって、呼吸を早くにやめることで、所望の濃度と肺胞に届く吸気ガスの量におけるＧ１の実濃度との間の不一致を増加させる。
【０２０９】
以前の装置は、呼吸の始まりにおける流れ基準コントローラの応答遅延が呼吸の終わりでＧ１流のオーバーシュートでミラーリングされる前提で設計されている。呼吸全体を通して、呼吸の加速及び減速プロファイルが対称的である場合に、所望のレベルにて平均肺胞Ｇ１濃度を得ることが可能である。しかしながら、呼吸において、図５の下方に示すように、呼吸の初期部分のみが肺胞に到達する。この方形波吸気流のモデルにおいて、呼吸の最後におけるＧ１流のオーバーシュートは呼気の際に起きており、肺濃度になんら補正を与えない。より正弦吸気ガス流を有することで、Ｇ０の吸気流が減速するとＧ１が過剰に流れる可能性がある。しかしながら、流れ基準の制限と共に行われる補正がある呼吸の終了要素の少なくとも一部は必ず解剖学的死腔に属し、Ｇ１の増加した補正流は肺胞に届かない。
【０２１０】
対照的に、閉ループ両基準制御はＧ１量及びＧ０の吸気量の早期の調和を提供し、呼吸の非常に早い段階でＧ１の正味吸気濃度が所望のレベルに到達する。実用的な観点において、本発明に係る容積コントローラは吸気量が１０ｍｌ以内という少なさ、実務的には２０−５０ｍｌにおいてＧ１の完全に補正された肺胞濃度を提供することができる。このレベルに到達した後における呼吸の未熟な停止は、肺の肺胞部分における、生理的に重要なＧ１の正味吸気濃度に影響を与えない。
【０２１１】
さらに、任意の流動コントローラの有限応答時間に対して、呼吸が短ければ短いほど、また吸気流が大きければ大きいほど、添加ガスの全体的な容積濃度を提供することに対する流動コントローラの遅延期間がより顕著になる。したがって、吸気流が高くて吸気時間が短い素早い呼吸にて、肺胞におけるＤＡｎ容積濃度のエラーは、流動コントローラの応答遅延によって誇張される。さらに、非常に素早い応答時間を有する流動コントローラでも、累積吸気量におけるＤＡｎの全体的な容積濃度において、特にＤＡｎが強い生理的分子である場合にＤＡｎ濃度の生理的に重要なエラーを累積しうる（濃度の小さな変化にて大きな生理的効果を有すると定義される）。
【０２１２】
本発明に係るシステムは、呼吸を通して、累積吸気量において、添加物の濃度を容積に基づいて目標値に維持するように閉制御ループを作動する。各時点において、合計吸気量及び吸気された添加物の合計量が評価される。吸気中に肺の中で累積された気体における添加物の全体的な濃度が、容積に基づいて、呼吸を通して目標値と等しくなるように、吸気体流に付加されなければならない添加物の量と等しく、エラー信号が生成される。エラー信号は、気体送出手段（あるいは、気体送出装置と呼ばれる）に信号を与える容積コントローラに出力される。これにより、呼吸を通して、添加物の濃度を、容積に基づいて、累積吸気量中に目標値に維持させる。
【０２１３】
以下に説明するとおり、本発明は、本発明の方法によって、又は本明細書に記載されて当業者に自明な適応に基づいて本発明に係る装置、（必須のプログラムコードを記録する又はハードウェア化することができる任意の既知の形式を含む）コンピュータプログラム製品、プロセッサ又はシステムによって複数の気体を組み合わせることができる。明らかに単一のＧｎと特定せず、同一または異なる対象成分ガスを有する付加ガスが２つ以上ある一般的な場合であると理解される場合のＧ０と同時にＧｎを混合する又は送出する参照は、２つ以上の付加成分に適応する順列や適用が関連していると理解される場合の一般的な場合も含むように意味する。さらに、本発明の一般的な分類や具体的な実施形態は、本明細書に記載された本発明の様々な態様に参照することを意図し、これら様々なクラス及び具体的な実施形態の任意の流通順列は上記に詳述される本発明を実施するための一般的な内容にて説明されていると理解される。したがって、例示的な態様及び実施形態が上記に記載されているが、当業者はこれらの変形、順序、付加及び副混合を認識することができる。したがって、上記記載及び以下の添付請求項及びこれ以降に導入される請求項がこれらの変形、順序、追加および副混合が本発明の範疇に含まれると理解される。本明細書に定義された本発明の任意の特徴、要素、成分などの代替的な表現は、代替言語の使用によって区別される意図はなく、各表現はコンテクストと一定して最も広義の意味で解釈され、本発明全体において適用されると理解される。請求項の範囲は好ましい実施形態によって制限されるものではなく、本発明全体の説明と一貫して最も広義の解釈をされるものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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