(57)【要約】  非侵襲的に換気される被検体についてカプノメトリ／カプノグラフィ及び／又はその他の組成分析を実行するようにシステムが構成される。従って、当該システムは、一呼吸ごとを基礎にして、被検体によって排出されるガスの分子種（例えば、二酸化炭素、酸素など）の量を決定する。排出されるガスの分子種の量の決定は、被検体の気道との連通に使用される非侵襲性のインタフェースから漏れるガスの分子種の量を反映するように調整される。
2014502894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するように構成されたシステムであって：
呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える出力信号を生成するように構成された１つ以上のガスパラメータセンサであり、該呼吸回路は、被検体の気道と非侵襲的に連通するように構成された非侵襲性の被検体インタフェース器具を有する、１つ以上のガスパラメータセンサ；
前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える出力信号を生成するように構成された二酸化炭素センサ；並びに
１つ以上のモジュールを実行するように構成されたプロセッサであり、該１つ以上のモジュールは：
前記二酸化炭素センサによって生成された前記出力信号に基づいて、呼気中に前記被検体の気道から呼出されるガス内の二酸化炭素濃度を決定するように構成された濃度モジュール；
前記１つ以上のガスパラメータセンサによって生成された前記出力信号に基づいて、呼吸中の前記呼吸回路からのガスリークを推定するように構成されたリークモジュール；及び
（ｉ）前記濃度モジュールによる前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記リークモジュールによる前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）前記１つ以上のガスパラメータセンサ及び前記二酸化炭素センサによって生成された前記出力信号とに基づいて、個々の呼吸中に前記被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するように構成された二酸化炭素体積モジュールであり、所与の一呼吸中に排出される二酸化炭素の体積の決定が、呼気中に漏れる二酸化炭素の推定結果と吸気中に漏れる二酸化炭素の推定結果とを含むように調整される、ように構成された二酸化炭素体積モジュール；
を有する、プロセッサ；
を有するシステム。
【請求項２】
前記リークモジュールは、前記１つ以上のガスパラメータセンサによって生成された前記出力信号に基づいて、前記呼吸回路からのガスリークを前記呼吸回路内の圧力の関数として推定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記濃度モジュールは更に、前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定が、測定された二酸化炭素濃度を前記被検体の気道と前記二酸化炭素センサとの間の前記呼吸回路の容積を説明するように調整することを有する、ように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
（ｉ）前記濃度モジュールによる前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記リークモジュールによる前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）前記１つ以上のガスパラメータセンサ及び前記二酸化炭素センサによって生成された前記出力信号とに基づいて、呼気中に漏れる二酸化炭素を推定するように構成された呼気リークモジュール、を更に有する請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
（ｉ）前記濃度モジュールによる前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記リークモジュールによる前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）前記１つ以上のガスパラメータセンサ及び前記二酸化炭素センサによって生成された前記出力信号とに基づいて、吸気中に漏れる二酸化炭素を推定するように構成された吸気リークモジュール、を更に有する請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定する方法であって：
呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える出力信号を生成するステップであり、該呼吸回路は、被検体の気道と非侵襲的に連通するように構成された非侵襲性の被検体インタフェース器具を有する、ステップ；
前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える出力信号を生成するステップ；
前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える前記出力信号に基づいて、呼気中に前記被検体の気道から呼出されるガス内の二酸化炭素濃度を決定するステップ；
前記呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える前記出力信号に基づいて、呼吸中の前記呼吸回路からのガスリークを推定するステップ；及び
（ｉ）前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）生成された前記出力信号とに基づいて、個々の呼吸中に前記被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するステップであり、所与の一呼吸中に排出される二酸化炭素の体積の決定が、呼気中に漏れる二酸化炭素の推定結果と吸気中に漏れる二酸化炭素の推定結果とを含むように調整される、ステップ；
を有する方法。
【請求項７】
前記ガスリークの推定は、前記呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える前記出力信号に基づいて、前記呼吸回路内の圧力の関数として決定される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定は、前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える前記出力信号を生成する二酸化炭素センサと前記被検体の気道との間の前記呼吸回路の容積を説明するように、測定された二酸化炭素濃度を調整することを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
（ｉ）前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）生成された前記出力信号とに基づいて、呼気中に漏れる二酸化炭素を推定するステップ、を更に有する請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
（ｉ）前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）生成された前記出力信号とに基づいて、吸気中に漏れる二酸化炭素を推定するステップ、を更に有する請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するシステムであって：
呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える出力信号を生成する手段であり、該呼吸回路は、被検体の気道と非侵襲的に連通するように構成された非侵襲性の被検体インタフェース器具を有する、手段；
前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える出力信号を生成する手段；
前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える前記出力信号に基づいて、呼気中に前記被検体の気道から呼出されるガス内の二酸化炭素濃度を決定する手段；
前記呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える前記出力信号に基づいて、呼吸中の前記呼吸回路からのガスリークを推定する手段；及び
（ｉ）前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）生成された前記出力信号とに基づいて、個々の呼吸中に前記被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定する手段であり、所与の一呼吸中に排出される二酸化炭素の体積の決定が、呼気中に漏れる二酸化炭素の推定結果と吸気中に漏れる二酸化炭素の推定結果とを含むように調整される、手段；
を有するシステム。
【請求項１２】
前記ガスリークの推定は、前記呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える前記出力信号に基づいて、前記呼吸回路内の圧力の関数として決定される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定は、前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える前記出力信号を生成する手段と前記被検体の気道との間の前記呼吸回路の容積を説明するように、測定された二酸化炭素濃度を調整することを有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
（ｉ）前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）生成された前記出力信号とに基づいて、呼気中に漏れる二酸化炭素を推定する手段、を更に有する請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
（ｉ）前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）生成された前記出力信号とに基づいて、吸気中に漏れる二酸化炭素を推定する手段、を更に有する請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非侵襲的換気中に排出される二酸化炭素及び／又はその他の分子種のガス（気体）の量を決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
侵襲的換気においては、呼吸回路と被検体の気道との間に、侵襲性のインタフェース器具によって、密閉（シール）された係合（エンゲージメント）が維持される。例えば、被検体を機械的に換気するように加圧ガスが送達されるときに、気管内チューブがそのようなシールを維持し得る。そのような構成においては、（例えば、ガス交換を監視するために）排出される二酸化炭素又はその他の分子種を決定することは、かなり簡単であり得る。
【０００３】
非侵襲的換気においては、機械的な換気を生じさせる加圧ガスは、非侵襲性のインタフェース器具を介して被検体の気道に送達される。非侵襲インタフェース器具は、被検体の気道の１つ以上の外口（外部オリフィス）と非密閉的につながる。例えば、呼吸マスクは、鼻と口の付近で被検体の顔と係合する空洞を形成する。非侵襲インタフェース器具は呼吸中にガスの漏れ（リーク）を許すので（例えば、排出されるガスがリークを通じて逃げるので）、二酸化炭素の正確且つ／或いは精密な検出は、より複雑なものとなり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するシステム及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
開示の一態様は、呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するように構成されたシステムに関する。一実施形態において、当該システムは、１つ以上のガスパラメータセンサと、二酸化炭素センサと、プロセッサとを有する。該１つ以上のガスパラメータセンサは、呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える出力信号を生成するように構成される。呼吸回路は、被検体の気道と非侵襲的に連通するように構成された非侵襲性の被検体インタフェース器具を有する。二酸化炭素センサは、呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える出力信号を生成するように構成される。プロセッサは、濃度モジュールと、リークモジュールと、二酸化炭素体積モジュールとを含む１つ以上のモジュールを実行するように構成される。濃度モジュールは、二酸化炭素センサによって生成された出力信号に基づいて、呼気中に被検体の気道から呼出されるガス内の二酸化炭素濃度を決定するように構成される。リークモジュールは、上記１つ以上のガスパラメータセンサによって生成された出力信号に基づいて、呼吸中の呼吸回路からのガスリークを推定するように構成される。二酸化炭素体積モジュールは、（ｉ）濃度モジュールによる二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）リークモジュールによる呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）上記１つ以上のガスパラメータセンサ及び二酸化炭素センサによって生成された出力信号とに基づいて、個々の呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するように構成され、二酸化炭素体積モジュールは、所与の一呼吸中に排出される二酸化炭素の体積の決定が、呼気中に漏れる二酸化炭素の推定結果と吸気中に漏れる二酸化炭素の推定結果とを含むように調整される、ように構成される。
【０００６】
開示の他の一態様は、呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定する方法に関する。一実施形態において、当該方法は、呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える出力信号を生成するステップであり、該呼吸回路は、被検体の気道と非侵襲的に連通するように構成された非侵襲性の被検体インタフェース器具を有する、ステップと、呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える出力信号を生成するステップと、呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える出力信号に基づいて、呼気中に被検体の気道から呼出されるガス内の二酸化炭素濃度を決定するステップと、呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える出力信号に基づいて、呼吸中の呼吸回路からのガスリークを推定するステップと、（ｉ）被検体の気道から呼出されるガス内の二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）生成された出力信号とに基づいて、個々の呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するステップであり、所与の一呼吸中に排出される二酸化炭素の体積の決定が、呼気中に漏れる二酸化炭素の推定結果と吸気中に漏れる二酸化炭素の推定結果とを含むように調整される、ステップとを有する。
【０００７】
開示の更なる他の一態様は、呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するシステムに関する。一実施形態において、当該システムは、呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える出力信号を生成する手段であり、該呼吸回路は、被検体の気道と非侵襲的に連通するように構成された非侵襲性の被検体インタフェース器具を有する、手段と、呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える出力信号を生成する手段と、呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える出力信号に基づいて、呼気中に被検体の気道から呼出されるガス内の二酸化炭素濃度を決定する手段と、呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える出力信号に基づいて、呼吸中の呼吸回路からのガスリークを推定する手段と、（ｉ）被検体の気道から呼出されるガス内の二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）生成された出力信号とに基づいて、個々の呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定する手段であり、所与の一呼吸中に排出される二酸化炭素の体積の決定が、呼気中に漏れる二酸化炭素の推定結果と吸気中に漏れる二酸化炭素の推定結果とを含むように調整される、手段とを有する。
【０００８】
本開示のこれら及びその他の目的、特長及び特徴、並びに構造物及び部分の組み合わせの関連要素の動作方法及び機能、並びに製造経済が、添付図面を参照しながら以下の説明及び添付の特許請求の範囲を考察することで、より一層と明らかになる。図は全て本明細書の一部を形成するものであり、様々な図における対応する部分を似通った参照符号が指し示す。一実施形態において、そこに図示される構造要素は縮尺通りに描かれている。しかしながら、明確に理解されるように、図面は単に例示及び説明のためのものであり、限定ではない。また、認識されるように、ここの何れか１つの実施形態にて図示あるいは説明される構造的な特徴は、他の実施形態でも同様に使用されることができる。しかしながら、明確に理解されるように、図面は単に例示及び説明のためのものであり、本発明の範囲を定めるものとして意図されたものではない。本明細書及び特許請求の範囲において、単数形の“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”は、文脈によって異なることが明瞭に指し示されない限り、指示対象が複数であることを含んで使用される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】呼吸中に被検体によって排出されるガスの分子種の量を決定するように構成されたシステムを例示する図である。
【図２】呼吸中に被検体によって排出されるガスの分子種の量を決定する方法を例示する図である。
【図３】模擬的な患者インタフェースを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、非侵襲的に換気される患者１２についてカプノメトリ／カプノグラフィ及び／又はその他の組成分析を実行するように構成されたシステム１０を例示している。従って、システム１０は、一呼吸ごとを基礎にして、被検体１２によって排出されるガスの分子種（例えば、二酸化炭素、酸素など）の量を決定する。排出されるガスの分子種の量の決定は、被検体１２の気道との連通に使用される非侵襲性のインタフェースから漏れるガスの分子種の量を反映するように調整される。一実施形態において、システム１０は、圧力発生器１４、電子ストレージ１６、ユーザインタフェース１８、１つ以上のガスパラメータセンサ２０、濃度センサ２２、プロセッサ２４、及び／又はその他のコンポーネントのうちの１つ以上を含む。
【００１１】
一実施形態において、圧力発生器１４は、被検体１２の気道への送達のために、呼吸可能なガスの加圧流を発生するように構成される。圧力発生器１４は、治療目的のため、あるいはその他の目的のため、呼吸可能なガスの加圧流の１つ以上のパラメータ（例えば、流量、圧力、体積、湿度、温度、ガス組成など）を制御し得る。非限定的な例として、圧力発生器１４は、被検体１２に機械的な換気を提供するために、呼吸可能なガスの圧力流の圧力を制御する（例えば、被検体１２の肺とのガス交換を生じさせるように被検体１２の気道での圧力を上昇させて低下させる）ように構成され得る。圧力発生器１４は、ブロワー、ベローズ、壁のガス源、ガスの加圧体（例えば、ボンベ内）、及び／又はその他の加圧源を含み得る。
【００１２】
呼吸可能なガスの圧力流は、被検体インタフェース２６を介して被検体１２の気道に送り込まれる。被検体インタフェース２６は、圧力発生器１４によって発生された呼吸可能ガスの加圧流を、被検体１２の気道に伝達するように構成される。従って、被検体インタフェース２６は、導管２８とインタフェース器具３０とを含んでいる。導管２８は呼吸可能ガスの加圧流をインタフェース器具３０に伝え、インタフェース器具３０は呼吸可能ガスの加圧流を被検体１２の気道に送達する。被検体インタフェース２６は非侵襲性である。従って、インタフェース器具３０は、被検体１２に非侵襲的に係合して呼吸可能ガスの加圧流を送達する。非侵襲的な係合は、被検体１２の気道と被検体インタフェース２６との間でガスを伝達するように、被検体１２の気道の１つ以上の外口（例えば、鼻孔及び／又は口）を取り囲む１つ以上の領域を取り外し可能に係合することを含む。非侵襲性のインタフェース器具３０の幾つかの例は、例えば、鼻カニューレ、鼻マスク、鼻／口マスク、フルフェースマスク、トータルフェースマスク、又は被検体の気道とガスの流れを伝達し合うその他のインタフェース器具を含み得る。被検体インタフェース２６のインタフェース器具３０として機能するものではないが、侵襲的なインタフェース器具の例は、気管内チューブ、喉頭マスク気道、及び／又はその他の侵襲性インタフェース器具を含む。
【００１３】
被検体１２による呼気を支援するため、被検体インタフェース２６は更に排気導管３２を含んでいる。排気導管３２は、被検体１２の肺から吐出されたガスを受け取って、該吐出ガスを（例えば、大気へ、フィルタを介して、など）排気するように構成される。一実施形態において、バルブ（図示せず）が、システム１０によって提供される機械的な呼吸に合わせて選択的に排気導管３２を開閉する。これは、呼気中に吐出ガスを排気するようにバルブを開き、吸気中にガスの排気を低速化あるいは中止するようにバルブを閉じることを含む。
【００１４】
一実施形態において、電子ストレージ１６は、情報を電子的に保存する電子記憶媒体を有する。電子ストレージ１６の電子記憶媒体は、システム１０と一体的に設けられた（実質的に取り外し不可能な）システムストレージと、システム１０に例えばポート（例えば、ＵＳＢポート、ファイヤーワイヤーポートなど）若しくはドライブ（例えば、ディスクドライブなど）を介して取り外し可能に接続可能なリムーバブルストレージと、のうちの一方又は双方を含み得る。電子ストレージ１６は、光学的に読み取り可能な記憶媒体（例えば、光ディスクなど）、磁気的に読み取り可能な記憶媒体（例えば、磁気テープ、磁気ハードドライブ、フロッピー（登録商標）ドライブなど）、電荷に基づく記憶媒体（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭなど）、ソリッドステート記憶媒体（例えば、フラッシュドライブなど）、及び／又はその他の電子的に読み取り可能な記憶媒体、のうちの１つ以上を含み得る。電子ストレージ１６は、ソフトウェアアルゴリズム、プロセッサ２４によって決定された情報、ユーザインタフェース１８を介して受信される情報、及び／又はシステム１０が適正に機能することを可能にするその他の情報を格納し得る。電子ストレージ１６は、（全体的あるいは部分的に）システム１０内の別個のコンポーネントであってもよいし、（全体的あるいは部分的に）システム１０の１つ以上のその他のコンポーネント（例えば、発生器１４、ユーザインタフェース１８、プロセッサ２４など）と一体的に設けられてもよい。
【００１５】
ユーザインタフェース１８は、システム１０と一人以上のユーザ（例えば、被検体１２、介護者、研究者、治療決定者など）との間の仲立ちを提供するように構成され、これを介して、ユーザはシステム１０に情報を提供するとともにシステム１０から情報を受け取ることができる。これは、データ、合図、結果及び／又は命令並びにその他の伝達可能アイテム（集合的に“情報”と称する）が、ユーザと、加圧発生器１４、電子ストレージ１６及び／又はプロセッサ２４のうちの１つ以上との間で伝達されることを可能にする。ユーザインタフェース１８に含めるのに好適なインタフェース装置の例は、キーパッド、ボタン、スイッチ、キーボード、つまみ、レバー、表示スクリーン、タッチスクリーン、スピーカ、マイク、インジケータライト、可聴アラーム、プリンタ、触感フィードバック装置、及び／又はその他のインタフェース装置を含む。一実施形態において、ユーザインタフェース１８は、複数の別個のインタフェースを含む。一実施形態において、ユーザインタフェース１８は、発生器１４と一体的に設けられた少なくとも１つのインタフェースを含む。
【００１６】
理解されるように、有線又は無線の何れであろうと、その他の通信技術も本発明によってユーザインタフェース１８として企図される。例えば、本発明により企図されることには、ユーザインタフェース１８は、電子ストレージ１６によって提供されるリムーバブルストレージインタフェースに一体化されてもよい。この例において、情報は、ユーザがシステム１０の実装をカスタマイズすることを可能にするリムーバブルストレージ（例えば、スマートカード、フラッシュドライブ、リムーバブルディスクなど）からシステム１０にロードされ得る。ユーザインタフェース１８としてシステム１０とともに使用されるように適応されるその他の代表的な入力装置及び入力技術は、以下に限られないが、ＲＳ−２３２ポート、ＲＦリンク、モデム（電話、ケーブル又はその他）を含む。要するに、システム１０と情報を伝達する如何なる技術も、本発明によってユーザインタフェース１８として企図される。
【００１７】
ガスパラメータセンサ２０は、被検体インタフェース２６内のガスの１つ以上のガスパラメータに関する情報を運ぶ出力信号を生成するように構成される。該１つ以上のガスパラメータは、例えば、流量、体積、圧力、及び／又はその他のガスパラメータを含み得る。ガスパラメータセンサ２０は、このようなパラメータを直接的に（例えば、圧力発生器１４にて、あるいは被検体インタフェース２６内で、呼吸可能なガスの加圧流と流体的に連通して）測定する１つ以上のセンサを含み得る。ガスパラメータセンサ２０は、呼吸可能ガスの加圧流の１つ以上のパラメータに間接的に関係する出力信号を生成する１つ以上のセンサを含んでいてもよい。例えば、１つ以上のセンサ２０は、圧力発生器１４の動作パラメータ（例えば、バルブドライバ若しくはモータの電流、電圧、回転速度、及び／又はその他の動作パラメータ）及び／又はその他のセンサに基づく出力を生成してもよい。ガスパラメータセンサ２０はインタフェース器具３０と導管２６及び２８との間の接続部の位置の、あるいはそれに隣接した位置の、単一の箇所に図示されているが、これは限定を意図したものではない。ガスパラメータセンサ２０は、例えば、加圧発生器１４の内部、導管２８の内部（あるいはそれに連通して）、インタフェース器具３０の内部（あるいはそれに連通して）、排気導管３２の内部、及び／又はその他の箇所などの、複数の箇所に配置された複数のセンサを含み得る。
【００１８】
濃度センサ２２は、被検体インタフェース２６内のガスにおける、ガスの分子種の濃度に関する情報を運ぶ出力信号を生成するように構成される。それらガスの分子種は、二酸化炭素、酸素、及び／又はその他の分子種とし得る。二酸化炭素であるとするここでのガスの分子種の記載は、限定を意図したものではない。図１に示すシステム１０の実施形態において、濃度センサ２２は、インタフェース器具３０と導管２８及び３２との間の接続部に位置するように描かれている。これは限定を意図したものではない。濃度センサ２２は、システム１０内のその他の箇所に配置されてもよい。例えば、濃度センサ２２は排気導管３２に沿って配置されてもよい。
【００１９】
プロセッサ２４は、システム１０に情報処理能力を提供するように構成される。従って、プロセッサ２４は、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されたデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、状態マシン、及び／又は情報を電子的に処理するその他の機構、のうちの１つ以上を含み得る。図１においてプロセッサ２４は単一のエンティティとして示されているが、これは単に例示のためである。一部の実装例において、プロセッサ２４は複数の処理ユニットを含み得る。それらの処理ユニットは同じ装置（例えば、圧力発生器１４）内に物理的に置かれてもよく、あるいは、プロセッサ２４は、協調して動作する複数の装置の処理機能を表してもよい。例えば、プロセッサ２４は、圧力発生器１４を含む人工呼吸器内の第１の１つ以上のプロセッサと、該人工呼吸器から分離されたガス分析装置若しくはシステム内の第２のプロセッサとを表してもよい。
【００２０】
図１に示すように、プロセッサ２４は、１つ以上のコンピュータプログラムモジュールを実行するように構成されてもよい。該１つ以上のコンピュータプログラムモジュールは、制御モジュール３４、体積モジュール３６、リークモジュール３８、濃度モジュール４０、スピーシーズ（種）体積モジュール４２、呼気リークモジュール４４、吸気リークモジュール４６、及び／又はその他のモジュール、のうちの１つ以上を含み得る。プロセッサ２４は、モジュール３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６を、ソフトウェア；ハードウェア；ファームウェア；ソフトウェア、ハードウェア及び／又はファームウェアの組合せ；及び／又はプロセッサ２４上の処理能力を構成するその他の機構、によって実行するように構成され得る。
【００２１】
認識されるように、図１においてはモジュール３４、３６、３８、４０、４２、４４及び４６が共に単一の処理ユニット内に置かれるように示されているが、プロセッサ２４が複数の処理ユニットを含む実装例において、モジュール３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６のうちの１つ以上がその他のモジュールから遠隔に置かれてもよい。後述する様々なモジュール３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６により提供される機能の説明は、例示のためであって、限定を意図したものではない。ジュール３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６の何れかが、後述より多くの機能、又は後述より少ない機能を提供してもよい。例えば、モジュール３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６のうちの１つ以上が排除されて、その機能の一部又は全てがモジュール３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６のうちの他のモジュールによって提供されてもよい。他の一例として、プロセッサ２４は、以下でモジュール３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６のうちの１つに帰する機能のうちの一部又は全てを実行し得る１つ以上の更なるモジュールを実行するように構成されてもよい。
【００２２】
制御モジュール３４は、被検体１２を機械的に換気するために、圧力発生器１４、及び／又は排気導管３２内への流れを制御するバルブ（図示せず）を制御するように構成される。制御モジュール３４は、被検体１２の肺とのガス交換に手動的に作用する治療レジメンに従って、圧力発生器１４によって発生される呼吸可能ガスの加圧流が被検体１２に供給されるように構成される。これは、吸気を発生且つ／或いは促進させるように被検体インタフェース２６内の圧力を比較的高いレベルまで上昇させることと、呼気を発生且つ／或いは促進させるように被検体インタフェース２６内の圧力を低下させることとを含む。
【００２３】
体積モジュール３６は、インタフェース器具３０に供給されるガス及び／又はインタフェース器具３０から受け取られるガスに関する体積測定結果を決定するように構成される。そのような体積測定結果は、一呼吸でインタフェース器具３０に供給される体積（Ｖｉｎ）と、一呼吸でインタフェース器具３０から（例えば排気導管３２内に）受け取られる体積（Ｖｏｕｔ）とを含む。体積モジュール３６は、ガスパラメータセンサ２０によって生成される出力信号及び／又はその他の情報に基づいてこれらの測定結果を決定するように構成される。体積モジュール３６は更に、吸気の１回換気量（ＶＴｉｎｓｐ）と呼気の１回換気量（ＶＴｅｘｐ）とを決定するように構成される。吸気の１回換気量及び呼気の１回換気量は、関係：
（１）ＶＴｉｎｓｐ＝Ｖｉｎ−Ｖｉｎｓｐ＿ｌｅａｋ；及び
（２）ＶＴｅｘｐ＝Ｖｏｕｔ＋Ｖｅｘｐ＿ｌｅａｋ
に従って決定されることができる。ただし、Ｖｉｎｓｐ＿ｌｅａｋは、被検体インタフェース２６、及び／又はインタフェース器具３０と被検体１２との間の係合、を介して吸気中に漏れたガスの体積を表し、Ｖｅｘｐ＿ｌｅａｋは、被検体インタフェース２６、及び／又はインタフェース器具３０と被検体１２との間の係合、を介して呼気中に漏れたガスの体積を表す。ここに説明されるように、吸気中のリークの体積及び呼気中のリークの体積は、リークモジュール３８によって決定される。
【００２４】
リークモジュール３８は、呼吸中の被検体インタフェース２６からのガスリークを推定するように構成される。被検体インタフェース２６からのガスリークは、被検体インタフェース２６からのガスリーク、及び／又は被検体１２とインタフェース器具３０との間の接続部からのガスリークを含む。リークモジュール３８は、被検体インタフェース２６内の圧力の関数として（あるいは、圧力に関する情報を伝えるガスパラメータセンサ２０の出力信号の関数として）ガスリークを見積もるように構成され得る。一実施形態において、リークは、関係：
（３）Ｌ＝Ｋ＊Ｐ；又は
（４）Ｌ＝Ｋ＊√Ｐ
のうちの一方に従って見積もられる。ただし、Ｌはリークの流量を表し、Ｋは比例メトリックを表し、Ｐは被検体インタフェース２６内の圧力を表す。吸気中のリーク流量及び呼気中のリーク流量から、リークモジュール３８は、吸気中のリークの体積（Ｖｉｎｓｐ＿ｌｅａｋ）及び呼気中のリークの体積（Ｖｅｘｐ＿ｌｅａｋ）を決定する。Ｖｉｎｓｐ＿ｌｅａｋは、一呼吸の吸気期間中のリークＬの総和（積分）であり、Ｖｅｘｐ＿ｌｅａｋは、一呼吸の吸気フェーズ中のリーク流（Ｌ）の総和（積分）である。
【００２５】
リークモジュール３８は更に、Ｋを決定するように構成される。Ｋの決定は動的且つ進行的であり得る。一実施形態において、リークモジュール３８は、所与の呼吸ｎに関するＫ（Ｋｎ）を：
（５）Ｋｎ＝Ｋｎ−１＋α＊（ＶＴｉｎｓｐ−ＶＴｅｘｐ）
のように決定する。ただし、Ｋｎ−１は呼吸ｎに先立つ呼吸のＫを表し、αは予め決定され得る小さい定数（例えば、約０．２）を表す。一実施形態において、１回換気量の差（ＶＴｉｎｓｐ−ＶＴｅｘｐ）は、呼吸ごとの体積差を除去するようにローパスフィルタを掛けられる。認識されるように、比例メトリックＫを決定するためのこの特定の技術は限定を意図したものではなく、本開示の範囲はこのメトリックを決定するためのその他の技術を含む。
【００２６】
濃度モジュール４０は、被検体１２によって吐出されるガス内の、例えば二酸化炭素などの、ガスの分子種の濃度を決定するように構成される。該濃度は、濃度センサ２２によって生成される出力信号に基づいて決定される。濃度モジュールは、濃度センサ２２と被検体１２の気道との間の被検体インタフェース２６の容積を説明するよう、濃度センサ２２によって測定される濃度を調整するように構成され得る。この容積はインタフェース器具３０の容積より大きい容積又は小さい容積を含み得るが、ここでは、濃度センサ２２と被検体１２の気道との間の被検体インタフェース２６の容積のことを“マスク容積”と称する。
【００２７】
マスク容積が完全に混合されると仮定すると、濃度センサ２２で測定される呼気終末二酸化炭素濃度は実際の（口の）呼気終末二酸化炭素濃度の５％以内となり、肺胞呼出１回換気量はマスク容積の少なくとも３倍になるはずである。換言すれば、呼出された体積が、吸気の終末において濃度センサ２２から上流に蓄積される吸気したガスと混ざるのに十分でない場合、濃度センサ２２で測定される呼気終末二酸化炭素濃度は、被検体１２の気道におけるガスのＣＯ２濃度及び／又は被検体インタフェース２６から漏れるガスのＣＯ２濃度を指し示さないことになる。１回換気量に対するマスク容積の比は、減衰時間に対する時定数の比と似ている。被検体インタフェース２６を通過する１回換気量がマスク容積に厳密に等しい場合、濃度センサ２２で測定される測定呼気終末二酸化炭素濃度は、真の呼気終末二酸化炭素濃度の６３％になる。２倍のマスク容積に等しい１回換気量は真の値の８６．４％である測定呼気終末二酸化炭素濃度を与える、等々である。従って、被検体１２の気道での呼気終末二酸化炭素濃度は：
（６）ＦＣＯ２ｓｅｎｓｏｒ＝ＦＣＯ２ｍｏｕｔｈ＊（１−ｅ−［ＶＴｅｘｐ＿ｐｅｒｉｏｄ／Ｖｍａｓｋ］）
のように決定されることができる。ただし、ＦＣＯ２ｓｅｎｓｏｒは濃度センサ２２での測定濃度を表し、ＦＣＯ２ｍｏｕｔｈは被検体１２の気道での濃度を表し、Ｖｍａｓｋはマスク容積を表し、ＶＴｅｘｐ＿ｐｅｒｉｏｄは、センサで見られるガスの流れが反転する時の前に被検体１２がマスクに吐き出す呼気の体積である。これは、呼気の開始時とセンサ２０によって測定されるガス流が負の流れから正の流れへと移る時との間の期間のｆｌｏｗｓｅｎｓｏｒ＋ｆｌｏｗｅｘｐ＿ｌｅａｋの総和（積分）として計算される。ｆｌｏｗｓｅｎｓｏｒは呼気中にセンサによって測定される流量であり、ｆｌｏｗｅｘｐ＿ｌｅａｋは呼気中に式（３）又は（４）にて計算されるリーク（Ｌ）である。被検体１２はこの時の後にも息を吐き出し続けることがあるが、人工呼吸器からマスク内に付与されるガス流は、マスク容積に付与される全てのガスは被検体１２からであるという仮定を変える。認識されるように、式（６）はマスク容積を一次混合室としてモデル化している。本開示の範囲を逸脱することなく、マスク容積内での二酸化炭素の混合を模擬するその他の近似及び／又はモデルも使用され得る。式（６）に示される関係によれば、気道での呼気終末二酸化炭素濃度は、濃度センサ２２で測定される呼気終末二酸化炭素濃度から：
（７）ｅｔＣＯ２ｍｏｕｔｈ＝ｅｔＣＯ２ｓｅｎｓｏｒ／（１−ｅ−［ＶＴｅｘｐ＿ｐｅｒｉｏｄ／Ｖｍａｓｋ］）
のように決定されることができる。ただし、ｅｔＣＯ２ｍｏｕｔｈは被検体１２の気道での呼気終末二酸化炭素濃度を表し、ｅｔＣＯ２ｓｅｎｓｏｒは濃度センサ２２での呼気終末二酸化炭素濃度を表す。
【００２８】
スピーシーズ体積モジュール４２は、例えば二酸化炭素などのガスの分子種の１つ以上の体積を決定するように構成される。これらの体積は、例えば、一呼吸中に吸気される二酸化炭素の体積（ＶＣＯ２ｉｎｓｐｉｒｅｄ）、呼出二酸化炭素の体積（ＶＣＯ２ｅｘｐｉｒｅｄ）、一呼吸中に濃度センサ２２によって測定される排出二酸化炭素の体積（ＶＣＯ２ｍｅａｓｕｒｅｄ）、一呼吸中の排出二酸化炭素の１回換気量（ＶＣＯ２）、及び／又はその他の体積を含み得る。
【００２９】
一呼吸中に吸気される二酸化炭素の決定は、関係：
（８）ＶＣＯ２ｉｎｓｐｉｒｅｄ＝Ｖｉｎ＊ＦＣＯ２ｓｅｎｓｏｒ
に従って行われ得る。一呼吸中に被検体インタフェース２６を介してインタフェース器具３０から呼出される二酸化炭素の体積の決定は、関係：
（９）ＶＣＯ２ｅｘｐｉｒｅｄ＝Ｖｏｕｔ＊ＦＣＯ２ｓｅｎｓｏｒ
に従って行われ得る。一呼吸中に濃度センサ２２によって測定される排出二酸化炭素の体積の決定は、関係：
（１０）ＶＣＯ２ｍｅａｓｕｒｅｄ＝ＶＣＯ２ｅｘｐｉｒｅｄ−ＶＣＯ２ｉｎｓｐｉｒｅｄ
に従って行われ得る。
【００３０】
スピーシーズ体積モジュール４２は、一呼吸中に被検体１２によって排出される二酸化炭素の体積（ＶＣＯ２）の決定が、呼気中に漏れる二酸化炭素に関する調整、及び／又は続く吸気中に漏れる二酸化炭素に関する調整を含むように構成される。従って、スピーシーズ体積モジュール４２は、一呼吸中に排出される二酸化炭素の体積を、呼気中に濃度センサ２２にて測定される排出二酸化炭素の体積（ＶＣＯ２ｍｅａｓｕｒｅｄ）、呼気中にリークによって失われる二酸化炭素の量（ＶＣＯ２ｅｘｐ＿ｌｅａｋ）、及び／又は続く吸気中に漏れ出る被検体インタフェース２６内に蓄積された二酸化炭素の量（ＶＣＯ２ｉｎｓｐ＿ｌｅａｋ）の和として決定するように構成される。これは：
（１１）ＶＣＯ２＝ＶＣＯ２ｍｅａｓｕｒｅｄ＋ＶＣＯ２ｅｘｐ＿ｌｅａｋ＋ＶＣＯ２ｉｎｓｐ＿ｌｅａｋ
と表現されることができる。
【００３１】
呼気リークモジュール４４は、呼気中に漏れる二酸化炭素（ＶＣＯ２ｅｘｐ＿ｌｅａｋ）を推定するように構成される。この推定は、一呼吸中に排出される総二酸化炭素の決定を（例えば、式（１１）に説明される関係に従って）調整するようにスピーシーズ体積モジュール４２によって使用され得る。この推定は、濃度モジュール４０による二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２ｓｅｎｓｏｒ及び／又はｅｔＣＯ２ｍｏｕｔｈ）の決定、リークモジュール３８によるガスリークの推定、ガスパラメータセンサ２０及び／又は濃度センサ２２によって生成される出力信号、及び／又はその他の情報に基づく。
【００３２】
一実施形態において、呼気中に漏れる二酸化炭素の体積（ＶＣＯ２ｅｘｐ＿ｌｅａｋ）は、総呼出リーク体積（リークモジュール３８によって決定されるＶｅｘｐ＿ｌｅａｋ）にセンサ２２によって測定される呼気終末二酸化炭素の割合を乗算したものに比例すると仮定される。マスク内での二酸化炭素の割合は呼吸全体を通して呼気終末濃度に等しいわけではないので、この計算は、呼気開始時のマスク内の残留ガスと気管内の気道死腔ガスとを説明するように調整されなければならない。このガスがマスクから一掃された後、残りが呼気終末二酸化炭素濃度にある。呼気中に漏れる二酸化炭素の体積は、故に、漏れるガスの体積（ＶＴｅｘｐ＿ｌｅａｋ）にセンサ２２によって測定される呼気終末二酸化炭素濃度を乗算したものである。この量は更に、死容積（Ｖｄ）でない呼出ガス（ＶＴｅｘｐ）を総呼出１回換気量（体積モジュール３６によって決定されるＶＴｅｘｐ）で除算した割合だけ低減される。被検体１２の気道と濃度センサ２２との間の被検体インタフェース２６の部分を通過する吐出二酸化炭素の体積は、濃度センサ２２によって測定される呼吸当たりに排出される二酸化炭素の体積（ＶＣＯ２ｍｅａｓｕｒｅｄ）と、測定された呼吸当たりの二酸化炭素の吸気体積（ＶＣＯ２ｉｎｓｐｉｒｅｄ）との和である。呼気中にリークによって失われる呼吸当たりの二酸化炭素の体積は：
（１２）ＶＣＯ２ｅｘｐ＿ｌｅａｋ＝ｅｔＣＯ２ｓｅｎｓｏｒ＊ＶＴｅｘｐ＿ｌｅａｋ＊（ＶＴｅｘｐ−Ｖｄ）／ＶＴｅｘｐ
なる式によって与えられる。ただし、ＶＴｅｘｐ＿ｌｅａｋは呼気中にマスクを漏れ出た総体積であり、ＶＴｅｘｐは補正された呼気の１回換気量であり、ｅｔＣＯ２ｓｅｎｓｏｒはセンサによって測定されたその呼吸での（非補償の）呼気終末二酸化炭素割合であり、Ｖｄはマスク容積と解剖学的死腔とを含む気道死腔である。なお、Ｖｄは、解剖学的死腔（気管、細気管支など）と、マスクによって生じるデッドスペース（Ｖｍａｓｋ）との和であるトータルの気道死腔である。他の例では、呼気終末二酸化炭素に代えて、体積平均の呼出二酸化炭素割合が使用され、その場合には、式（１２）中のＶｄの減算は不要である。
【００３３】
吸気リークモジュール４６は、吸気中に漏れる二酸化炭素（ＶＣＯ２ｉｎｓｐ＿ｌｅａｋ）を推定するように構成される。この推定は、一呼吸中に排出される総二酸化炭素の決定を（例えば、式（１１）に説明される関係に従って）調整するようにスピーシーズ体積モジュール４２によって使用され得る。この推定は、濃度モジュール４０による二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２ｓｅｎｓｏｒ及び／又はｅｔＣＯ２ｍｏｕｔｈ）の決定、リークモジュール３８によるガスリークの推定、ガスパラメータセンサ２０及び／又は濃度センサ２２によって生成される出力信号、及び／又はその他の情報に基づく。
【００３４】
吸気中にリークによって逃げる二酸化炭素の体積は、濃度センサ２２と被検体１２の気道との間の被検体インタフェース２６内に残る残留二酸化炭素の部分である。この漏れる二酸化炭素の割合は、総吸気１回換気量に対するリークガスの比に比例すると仮定される。これは：
（１３）ＶＣＯ２ｉｎｓｐ＿ｌｅａｋ＝（ＶＴｉｎｓｐ＿ｌｅａｋ／ＶＴｉｎｓｐ）＊（Ｖｍａｓｋ＊ｅｔＣＯ２ｍｏｕｔｈ＋ＶＣＯ２ｉｎｓｐ）
と表現される。ただし、ＶＣＯ２ｉｎｓｐ＿ｌｅａｋは、呼気終了時にマスク容積（Ｖｍａｓｋ）内に残る二酸化炭素の体積と、患者によって吐き出されるのでなくリークする、吸気中に圧力源からマスクに入る二酸化炭素の体積とを表す。ＶＴｉｎｓｐ＿ｌｅａｋは、吸気中に漏れるガスの体積であり、ＶＴｉｎｓｐは吸気１回換気量であり、Ｖｍａｓｋはマスク容積であり、ｅｔＣＯ２ｍｏｕｔｈは、上述の式（７）にて計算される口での呼気終末二酸化炭素割合である。
【００３５】
図２は、呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定する方法５０を例示している。以下に提示される方法５０の処理は例示を意図したものである。一部の実施形態において、方法５０は、説明されない１つ以上の更なる処理を用いて、且つ／或いは説明される処理のうちの１つ以上を用いずに遂行されてもよい。また、方法５０の処理が図２に示されて以下に説明される順序は、限定を意図したものではない。
【００３６】
一部の実施形態において、方法５０は、１つ以上の処理装置（例えば、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されたデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、状態マシン、及び／又は情報を電子的に処理するその他の機構）に実装され得る。該１つ以上の処理装置は、電子記憶媒体に電子的に記憶された命令に応答して方法５０の処理の一部又は全てを実行する１つ以上の装置を含み得る。該１つ以上の処理装置は、ハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェアを介して方法５０の処理のうちの１つ以上の実行に合わせて特別に設計されるように構成された１つ以上の装置を含んでいてもよい。
【００３７】
処理５２にて、呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える出力信号が生成される。呼吸回路は、非侵襲的な被検体インタフェース器具を含む。一実施形態において、呼吸回路は、（図１に示して上述した）被検体インタフェース２６と同様あるいは同じである。一実施形態において、処理５２は、（図１に示して上述した）ガスパラメータセンサ２０と同様あるいは同じである１つ以上のガスパラメータセンサによって行われる。
【００３８】
処理５４にて、呼吸回路内に存在する気体の分子種の濃度に関する情報を伝える出力信号が生成される。気体の分子種は二酸化炭素とし得る。一実施形態において、処理５４は、（図１に示して上述した）濃度センサ２２と同様あるいは同じである濃度センサによって行われる。
【００３９】
処理５６にて、呼吸回路内に存在する気体の分子種の濃度が決定される。決定される濃度は、濃度センサにおける濃度、被検体の気道における濃度、及び／又はその他の濃度とし得る。一実施形態において、処理５６は、（図１に示して上述した）濃度モジュール４０と同様あるいは同じである濃度モジュールによって行われる。
【００４０】
処理５８にて、呼吸中に呼吸回路から漏れるガスの量が推定される。漏れるガスの量は、処理５２で生成された出力信号から決定され得る。一実施形態において、処理５８は、（図１に示して上述した）リークモジュール３８と同様あるいは同じであるリークモジュールによって行われる。
【００４１】
処理６０にて、一呼吸中に被検体によって排出される分子種の体積が決定される。この決定は、処理５６で為された被検体の気道から呼出されるガス内の二酸化炭素の濃度の決定、処理５８で為された呼吸回路からのガスリークの推定、処理５２及び／又は５４で生成された出力信号、及び／又はその他の情報、のうちの１つ以上に基づき得る。処理６０で為される決定は、呼気中に漏れる分子種の見積もり、及び／又は続く吸気中に漏れる分子種の見積もりに関する調整を含む。一実施形態において、処理６０は、（図１に示して上述した）スピーシーズ体積モジュール４２と同様あるいは同じであるスピーシーズ体積モジュールによって行われる。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態に従った非侵襲性の換気のマスクリーク補償式ＶＣＯ２測定の評価に使用した模擬的な患者インタフェースを示している。発泡スチロールのマネキンの頭部６１にＬサイズのＰｅｒｆｏｒｍａｘマスク（フィリップス・レスピロニクス社、ペンシルベニア州）６２を密着させて使用することで、患者インタフェースを模擬した。６．５ｍｍ気管内チューブを用いて、マネキンの口を通る流れを試験用の肺（ＴＴＬ、ミシガンインスツルメント社）に導いた。精密マスフローコントローラ（Ａｌｉｃａｔ  １−ＳＬＰＭ−Ｄ、アリキャット・サイエンティフィック社、アリゾナ州）を用いて、試験用の肺内にＣＯ２ガスを注入した。容積測定カプノメトリセンサ（Ｆｌｏｗ／ＣＯ２）６３を、通気式エルボーコネクタ６４と呼気ポート６５との間に接続した。ＩＰＡＰ＝１８且つＥＰＡＰ＝４ｃｍＨ２Ｏに設定したＶ６０型人工呼吸器（レスピロニクス／フィリップス社、カリフォルニア州）を用いて肺を換気した。呼吸数は毎分１０呼吸とした。肺コンプライアンスは５０ｍｌ／ｃｍＨ２Ｏに設定した。呼気ポートをセンサとホースとの間に接続した。
【００４３】
試験用の肺にＣＯ２を、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０及び４００ｍｌ／ｍｉｎで、各注入速度あたり１０分間にわたって注入した。ＰＣにインタフェース接続した容積測定カプノメータ（ＮＭ３、レスピロニクス／フィリップス社、コネティカット州）を用いて、流量及びＣＯ２のデータを収集した。エクスポートした波形を、補償アルゴリズムを実行するように記述したウィンドウズ（登録商標）プログラムを用いて処理した。結果として得られた補償後のＶＣＯ２測定結果を、実際のＣＯ２注入速度に対して比較した。
【００４４】
平均測定吸気１回換気量は２６００ｍｌであり、平均測定呼気１回換気量は８７ｍｌであり、すなわち、吸気ガスの９６．７％がセンサによって直接的に分析されることなくリークした。
【００４５】
測定された注入速度を表に示す。
【００４６】
【表１】
2014502894.tif 000003
リーク及びガス混合の影響の補償を適用するとき、平均誤差は、２．９％という妥当な標準偏差で、たったの−３．１％である。
【００４７】
ここで含めた詳細事項は、最も実用的で好適な実施形態であると現時点で考えられるものに基づく説明のためのものである。理解されるように、これらの詳細事項は単に例示目的でのものであり、本開示の範囲はここに開示した実施形態に限定されるものではない。対照的に、本発明は、添付の請求項の精神及び範囲内の変更及び均等構成に及ぶものである。例えば、理解されるように、或る実施形態の１つ以上の特徴が、可能な限りにおいて、他の実施形態の１つ以上の特徴と組み合わされ得ることは、本開示が意図するところである。
【図１】
2014502894.tif 000004
【図２】
2014502894.tif 000005
【図３】
2014502894.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月21日(2013.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するように構成されたシステムであって：
呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える第１の出力信号を生成するように構成された１つ以上のガスパラメータセンサであり、該呼吸回路は、被検体の気道と非侵襲的に連通するように構成された非侵襲性の被検体インタフェース器具を有する、１つ以上のガスパラメータセンサ；
前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える第２の出力信号を生成するように構成された二酸化炭素センサ；並びに
複数のモジュールを実行するように構成されたプロセッサであり、該複数のモジュールは：
前記二酸化炭素センサによって生成された前記第２の出力信号に基づいて、呼気中に前記被検体の気道から呼出されるガス内の二酸化炭素濃度を決定するように構成された濃度モジュール；
前記１つ以上のガスパラメータセンサによって生成された前記第１の出力信号に基づいて、呼吸中の前記呼吸回路からのガスリークを推定するように構成されたリークモジュール；及び
（ｉ）前記濃度モジュールによる前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記リークモジュールによる前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）前記１つ以上のガスパラメータセンサによって生成された前記第１の出力信号及び前記二酸化炭素センサによって生成された前記第２の出力信号とに基づいて、個々の呼吸中に前記被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するように構成された二酸化炭素体積モジュールであり、所与の一呼吸中に排出される二酸化炭素の体積の決定を、（ａ）呼気中に漏れる二酸化炭素の推定結果と（ｂ）吸気中に漏れる二酸化炭素の推定結果とを含むように調整するように更に構成された二酸化炭素体積モジュール；
を有する、プロセッサ；
を有するシステム。
【請求項２】
前記リークモジュールは、前記１つ以上のガスパラメータセンサによって生成された前記第１の出力信号に基づいて、前記呼吸回路からのガスリークを前記呼吸回路内の圧力の関数として推定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記濃度モジュールは更に、前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定が、測定された二酸化炭素濃度を前記被検体の気道と前記二酸化炭素センサとの間の前記呼吸回路の容積を説明するように調整することを有する、ように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
（ｉ）前記濃度モジュールによる前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記リークモジュールによる前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）前記１つ以上のガスパラメータセンサによって生成された前記第１の出力信号及び前記二酸化炭素センサによって生成された前記第２の出力信号とに基づいて、呼気中に漏れる二酸化炭素を推定するように構成された呼気リークモジュール、を更に有する請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
（ｉ）前記濃度モジュールによる前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記リークモジュールによる前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）前記１つ以上のガスパラメータセンサによって生成された前記第１の出力信号及び前記二酸化炭素センサによって生成された前記第２の出力信号とに基づいて、吸気中に漏れる二酸化炭素を推定するように構成された吸気リークモジュール、を更に有する請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定する方法であって：
呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える第１の出力信号を生成するステップであり、該呼吸回路は、被検体の気道と非侵襲的に連通するように構成された非侵襲性の被検体インタフェース器具を有する、ステップ；
前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える第２の出力信号を生成するステップ；
前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える前記第２の出力信号に基づいて、呼気中に前記被検体の気道から呼出されるガス内の二酸化炭素濃度を決定するステップ；
前記呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える前記第１の出力信号に基づいて、呼吸中の前記呼吸回路からのガスリークを推定するステップ；及び
（ｉ）前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号とに基づいて、個々の呼吸中に前記被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するステップであり、所与の一呼吸中に排出される二酸化炭素の体積の決定が、（ａ）呼気中に漏れる二酸化炭素の推定結果と（ｂ）吸気中に漏れる二酸化炭素の推定結果とを含むように調整される、ステップ；
を有する方法。
【請求項７】
前記ガスリークの推定は、前記呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える前記第１の出力信号に基づいて、前記呼吸回路内の圧力の関数として決定される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定は、前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える前記第２の出力信号を生成する二酸化炭素センサと前記被検体の気道との間の前記呼吸回路の容積を説明するように、測定された二酸化炭素濃度を調整することを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
（ｉ）前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号とに基づいて、呼気中に漏れる二酸化炭素を推定するステップ、を更に有する請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
（ｉ）前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号とに基づいて、吸気中に漏れる二酸化炭素を推定するステップ、を更に有する請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
呼吸中に被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定するシステムであって：
呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える第１の出力信号を生成する手段であり、該呼吸回路は、被検体の気道と非侵襲的に連通するように構成された非侵襲性の被検体インタフェース器具を有する、手段；
前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える第２の出力信号を生成する手段；
前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える前記第２の出力信号に基づいて、呼気中に前記被検体の気道から呼出されるガス内の二酸化炭素濃度を決定する手段；
前記呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える前記第１の出力信号に基づいて、呼吸中の前記呼吸回路からのガスリークを推定する手段；及び
（ｉ）前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号とに基づいて、個々の呼吸中に前記被検体によって排出される二酸化炭素の体積を決定する手段であり、所与の一呼吸中に排出される二酸化炭素の体積の決定が、（ａ）呼気中に漏れる二酸化炭素の推定結果と（ｂ）吸気中に漏れる二酸化炭素の推定結果とを含むように調整される、手段；
を有するシステム。
【請求項１２】
前記ガスリークの推定は、前記呼吸回路内の圧力及び／又は流量に関する情報を伝える前記第１の出力信号に基づいて、前記呼吸回路内の圧力の関数として決定される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定は、前記呼吸回路内に存在する二酸化炭素の濃度に関する情報を伝える前記第２の出力信号を生成する手段と前記被検体の気道との間の前記呼吸回路の容積を説明するように、測定された二酸化炭素濃度を調整することを有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
（ｉ）前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号とに基づいて、呼気中に漏れる二酸化炭素を推定する手段、を更に有する請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
（ｉ）前記被検体の気道から呼出されるガス内の前記二酸化炭素濃度の決定と、（ｉｉ）前記呼吸回路からのガスリークの推定と、（ｉｉｉ）前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号とに基づいて、吸気中に漏れる二酸化炭素を推定する手段、を更に有する請求項１１に記載のシステム。
【国際調査報告】
2014502894.tif 000007
2014502894.tif 000008
2014502894.tif 000009