(57)【要約】【構成】ガス（ｘ）の濃度を測定する方法である。ガス（ｘ）としてａ）限定するものではないが、            ｉ）Ｎ２Ｏ；            ｉｉ）セボフルラン；            ｉｉｉ）イソフルラン；            ｉｖ）ハロタン；                ｖ）デスフルランなどの麻酔剤；および        ｂ）酸素（Ｏ２）から選択する。
2006517812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
例えばＣＣＡ（閉回路麻酔）などの低流量麻酔時に、ガス流量計算の精度を高め、ガス薬物動態を決定する方法であって、ガス（ｘ）の消費量を求める精密な方法において、上記ガス（ｘ）として、
ａ）限定するものではないが、
ｉ）Ｎ２Ｏ；
ｉｉ）セボフルラン；
ｉｉｉ）イソフルラン；
ｉｖ）ハロタン；    
ｖ）デスフルランなどの麻酔剤；および
ｂ）酸素（Ｏ２）
から選択したものを使用し、本明細書に開示したモデルＩ〜ＩＶおよびこれらの応用モデルにおいて説明した関係を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
部分再呼吸回路に流入するガスのガス流量およびガス組成、および呼吸モニターガス濃度測定値から誘導した情報を使用することによって、部分再呼吸回路呼吸患者における酸素消費量および／またはＣＯ２産生量を求めることを特徴とする方法。
【請求項３】
部分再呼吸回路に流入するガスのガス流量およびガス組成、および呼吸モニターガス濃度測定値から誘導した情報を使用することによって、部分再呼吸回路呼吸患者における酸素消費量、麻酔ガス吸収量およびＣＯ２産生量を求めることを特徴とする方法。
【請求項４】
上記回路が、サークル式麻酔回路か、あるいは回路中にＣＯ２吸収器を備えた任意の麻酔回路である請求項２記載の方法。
【請求項５】
上記回路が、サークル式麻酔回路か、あるいは回路中にＣＯ２吸収器を備えた任意の麻酔回路である請求項３記載の方法。
【請求項６】
モデル１−４に関して説明した、中間式を含む任意の式を使用する請求項１記載の方法。
【請求項７】
以下の任意の式またはその中間式を使用してＶＯ２を決定することを特徴とする方法。
2006517812.tif 000018
【請求項８】
以下の任意の式またはその中間式を使用してＶＮ２Ｏを決定することを特徴とする方法。
2006517812.tif 000019
【請求項９】
以下の任意の式またはその中間式を使用してＶＡＡを決定することを特徴とする方法。
2006517812.tif 000020
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低流量麻酔時にＯ２消費量（ＶＯ２）および（特にＶＮ２Ｏなどの）麻酔剤吸収量を術中に求めて、患者の状態および患者が吸収している麻酔ガスおよび麻酔蒸気の量に関する情報を得る方法に関する。この情報は、モニター機能をもつだけでなく、コストおよび空気汚染を最大限に削減、抑制するために回路を閉じることができるように、新たに送るガス流量および麻酔剤気化濃度を設定できる機能をもつ。
2006517812.tif 000003
【０００２】
本発明方法は、麻酔医にとって既に利用可能な情報を使用して、患者におけるガス量を低コストかつ簡単に計算する方法である。ＶＯ２は、組織潅流の重要な生理学的標識であり、ＶＯ２の増加は、悪性の高体温症の早期兆候として利用することができる。また、他のガス吸収量の計算結果とともにＶＯ２を使用すると、閉回路麻酔（ＣＣＡ）に切り替えることができ、コストの削減、環境汚染の抑制を達成できる。
【背景技術】
【０００３】
酸素流量などの各測定値を求めるためには数多くの手法を利用することができる。ガス流量を呼吸ごとに測定する現状の測定方法は、十分な精度がないため、別に試行錯誤によって流量を調節しない限り、回路を閉じることができない。これら従来の手法については、以下に説明する。過去、麻酔時にＶＯ２を測定するために多くの試みがあった。大別すると、次の通りである。
【０００４】
１）体重を基礎とする経験式
例えば、Ｂｒｏｄｙの式がある。
ａ）Ｂｒｏｄｙの式（１）ＶＯ２＝１０＊ＢＷ３／４は、代謝状態変化を考慮していない“静的な”式である。
２）閉システムにおける酸素減量（または酸素置換量）の測定
Ｓｅｖｅｒｉｎｇｈａｕｓ（２）の場合、麻酔時にＮ２Ｏ吸収量およびＯ２吸収量を測定している。患者は、閉呼吸回路（ガスは回路に流入するが、流出するものはなにもない）を利用する自発呼吸患者である。回路へのＮ２Ｏ流量およびＯ２流量については、Ｏ２およびＮ２Ｏの全回路容量および濃度が経時的に変化しないように、連続的に手動調節を行っている。うまくいけば、Ｎ２Ｏ流量およびＯ２流量は、Ｎ２Ｏ吸収量およびＯ２吸収量に一致するはずである。
【０００５】
制約：臨床上の望ましくない点
１．臨床上まれにしか使用されない閉回路でのみ有効である。
２．流量について常にモニター、調節する必要がある。これは、手術時に、患者の他の状態をみる場合になじまない。
３．一般的には手術室では利用できない装置、即ち肺活量計を備えている。
４．肺活量計の場合、患者を機械的に換気できないため、対象は自発呼吸患者のみである。
５．少量吸収される麻酔蒸気などの他のガス流量を評価するためには複雑すぎ、また精度も低い。
【０００６】
３）ガス回収およびＯ２濃度の測定
ａ）口腔でのＯ２濃度および呼気流量の呼吸ごとの測定
この方法の場合、市販されている代謝カートを患者の気道に装着できる。呼吸ごとに流量およびガス濃度を測定する。この装置の場合、吸気ガス容量および呼気ガス容量を連続的に記録する。
【０００７】
制約：
１．代謝カートは費用が高く、ＵＳドルで３０，０００〜５０，０００ドルである。
２．２流量（ＶＯ２）を測定するために使用する方法は、潜在的にエラーが多い。流量信号およびガス濃度信号の両者に同期させる必要がある。従って、ガス濃度曲線に関して時間的遅れを正確に定量化する必要があり、またサンプルラインのガス混合の作用およびガスセンサの時定数について補正する必要がある。ガス濃度に大きくかつ急激な変動がある場合には、吸気時にエラーが最大になる。半閉回路での麻酔時にＶＯ２を測定するために使用する代謝カートについて報告はない。
３．代謝カートの場合、Ｎ２Ｏおよび麻酔蒸気における流量を測定できない。
【０００８】
本発明方法は、利用できる臨床施設の要部であるガス分析器を使用した半閉回路で、Ｏ２（ＶＯ２）、Ｎ２Ｏ（ＶＮ２Ｏ）および麻酔蒸気（ＶＡＡ）の流量を測定できる。
ｂ）気道圧力逃がし（ＡＰＬ）弁からガスを回収し、容量およびガス濃度について分析する。これによって、回路から出たガスの容量が知ることができる。この容量を回路に流入したガスの容量から差し引く。この場合、容器にガスを定期的に回収し、容量および濃度について分析する必要がある。
【０００９】
制約：
ｉ）手術室では、通常、ガス容器、容量測定装置およびガス分析器は利用できない。
ｉｉ）測定は手間がかかり、麻酔医が患者から注意をそらす場合がある。
【００１０】
４）トレーサガス
Ｈｅｎｅｇａｈａｎ（３）は、アルゴン（患者による吸収率および排出率は無視できる）を麻酔回路の吸気ガスに一定の率で加える方法を示している。麻酔時に換気装置から排出されたガスを回収し、混合室に送る。この混合室には、Ｎ２が一定の流量で流入する。混合室からのガス濃度を口腔部でサンプリングし、質量分析計で分析する。不活性ガスの流量を正確に知ることができるため、混合室からの不活性ガスの濃度を口腔部で測定でき、測定値を使用して、全ガス流量を計算できる。これをＯ２およびＮ２Ｏ濃度とともに使用すると、これらガスの流量を計算できる。
【００１１】
この方法は、インジケータ希釈方法（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ  ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）の原理を使用するものであり、手術室では普通使われないガス、流量計およびセンサが必要である。例えば、アルゴンやＮ２のガス、精密流量計、質量分析計およびガス混合室である。
【００１２】
５）Ｆｏｌｄｅｓ（１９５２）の方法の応用によるＶＯ２：
Ｆｏｌｄｅｓの式：ＦＩＯ２＝Ｏ２ｆｌｏｗ−ＶＯ２／ＦＧｆｌｏｗ−ＶＯ２
なお、ＦＩＯ２はＯ２の吸気分数、Ｏ２ｆｌｏｗは設定流量ｍｌ／ｍｉｎ（本質的にＶＯ２と等価）、ＶＯ２は体重に基づき計算したＯ２吸収量ｍｌ／ｍｉｎ（本質的にＶＯ２と等価）、およびＦＧｆｌｏｗは新鮮なガスの設定流量ｍｌ／ｍｉｎである。
ａ）Ｂｉｒｏ（４）によれば、現在のセンサは少量の気道濃度を測定できるため、Ｆｏｌｄｅｓの式を使用して、ＶＯ２を求めることができるとしている。即ち、次式が成立する。
ＶＯ２＝Ｏ２ｆｌｏｗ−（ＦＩＯ２＊ＦＧｆｌｏｗ）／１−ＦＩＯ２
なお、ＦＧｆｌｏｗおよびＯ２ｆｌｏｗは、流量計の設定から得られる。
【００１３】
この方法の欠点：
１．この方法の場合、ＦＩＯ２を知る必要がある。ＦＩＯ２は、呼吸全体を通じて変動するため、流量平均値で表す必要がある。このためには、口腔部に流量センサおよび高速Ｏ２センサが必要である。従って、代謝カート式測定の場合と同じ問題がある。
２．ＦＩＯ２を測定でき、Ｏ２の容量を定期的に計算できたとしても、上記文献の式に適用することは、ＶＯ２を計算するためには正確ではない。Ｂｉｒｏは、Ｆｏｌｄｅｓの式を応用して、中耳の待機手術時に２１人の患者についてＶＯ２を計算しているが、計算結果は、体重から計算したＶＯ２の予想範囲内にあったが、ＶＯ２の計算値を確立されている方法で得た計算値と比較していない。最近、Ｌｅｏｎａｒｄなど（５）は、心臓手術を受けた２９人の患者について、Ｂｉｒｏの方法で測定したＶＯ２値と標準的なＦｉｃｋ方法で得たＶＯ２値を比較して、Ｂｉｒｏの方法は、麻酔下では“全身酸素吸収量の信頼性にかける測定方法”であると結論している。本発明者も、Ｂｉｒｏの式によって計算したＶＯ２と、ＶＯ２を独立して測定した患者からのデータとを比較し、相関関係がそれほどないことを確認した。
【００１４】
ｂ）Ｖｉａｌｅなど（６）は、次式からＶＯ２を計算している。
ＶＯ２＝ＶＥ＊（ＦＩＯ２＊ＦＥＮ２／ＦＩＮ２−ＦＥＯ２）
なお、ＦＩＯ２およびＦＥＯ２は、それぞれ、吸気Ｏ２濃度および呼気Ｏ２濃度であり、ＦＩＮ２およびＦＥＮ２は、それぞれ、吸気Ｎ２濃度および呼気Ｎ２濃度である。
【００１５】
この方法の場合、一般的には手術室では利用されない装置、即ちＶＥを計算するための口腔部における流量センサおよびＦＥＮ２およびＦＩＮ２を測定するための質量分析計が必要である。さらに、流量およびガス濃度を積分し、流量で重みをつけたＯ２およびＮ２の吸気濃度を計算するための手段を設ける必要がある点で呼吸ごとの分析器に似ている。
【００１６】
Ｃ）Ｂｅｎｇｓｔｏｎの方法（７）の場合、３０％のＯ２、残りがＮ２Ｏからなる一定の固定の新鮮なガス流量を使用する半閉式のサークル回路を使用する。ＶＯ２は、次式により求める。
ＶＯ２＝ＶｆｇＯ２−０．４５（ＶｆｇＮ２Ｏ）−（ｋｇ：７０．１０００．t−０．５））
なお、ＶｆｇＯ２は、新鮮な酸素ガス流量、ＶｆｇＮ２Ｏは新鮮なＮ２Ｏガス流量、ｋｇは、患者の体重である。この方法を有効に行うためには、回路を出るガスを回収し、成分ガスの容量および濃度を測定する。
【００１７】
上記方法の制約：
ｉ）Ｎ２Ｏ吸収については、測定せず、患者の体重および麻酔時間から計算する。
ｉｉ）上記の式は、３０％のＯ２、残りがＮ２からなる一定のガス濃度の場合にのみ有効である。
ｉｉｉ）この方法を有効に行うには、ガスの回収、およびガス容量およびガス組成を測定する必要がある。
【００１８】
６）麻酔剤の吸収／取り込みについては、薬物動態学的原理および麻酔剤の特徴から予測できる。
ａ）Ｌｏｗｅ  ＨＪの式。麻酔の定量的方法。
Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ａｎｄ  Ｗｉｌｋｉｎｓ．Ｂｌａｔｉｍｏｒｅ（１９８１）、第１６頁
ＶＡＡ＝ｆ＊ＭＡＣ＊λＢ／Ｇ＊Ｑ＊ｔ１／２
なお、ＶＡＡは麻酔剤の取り込み量、ｆ＊ＭＡＣは切開時の動きを抑制するために必要な最小の肺胞濃度の分数濃度、λＢ／Ｇは血液-ガス分離係数、Ｑは心拍出量、そしてｔは時間である。
【００１９】
制約：
ｉ）通常の麻酔の場合、心拍出量（Ｑ）は未知である。
ｉｉ）上記の式は、経験値平均値であり、特定の患者の状態を必ずしも反映していない。例えば、ＶＡＡに影響する要因である組織の飽和を考慮していない。
【００２０】
ｂ）ＬｉｎＣＹ（８）は、麻酔剤の取り込み量（ＶＡＡ）について以下の式を提案している。
ＶＡＡ＝ＶＡ＊ＦＩ（１−ＦＡ／ＦＩ）
なお、ＶＡＡは麻酔剤の取り込み量、ＶＡは肺胞換気量、ＦＡは麻酔剤の肺胞濃度、そしてＦＩは麻酔剤の吸気濃度である。
【００２１】
制約：
ｉ）低流量麻酔の場合ＶＡが未知なので、この式は使用できない。
ｉｉ）ＦＩは複雑であり、呼吸全体を通じて変動する恐れがあるため、容量平均値が必要である。
ｉｉｉ）標準的な手術室分析では、ＦＩは利用できない。
【００２２】
７）侵襲的な測定による測定値からの直接計算：
ａ．Ｐｅｓｔａｎａ（９）およびＷａｌｓｈ（１０）は、末梢動脈および肺動脈にカテーテルを挿入し、これらカテーテルから採取された血液の酸素含量を使用し、かつ肺動脈から熱希釈（ｔｈｅｒｍｏｄｉｌｕｔｉｏｎ）によって測定した心拍出量を使用して、ＶＯ２を計算し、また得られた結果を間接熱量測定によって得られた結果と比較している。
【００２３】
制約：
ｉ）この方法の場合、手術室では普通利用できないモニターを使用する。
ｉｉ）血管にカテーテルを挿入することは、死亡事故を伴うこともあり、コストも高い。
【００２４】
表形式の要約
2006517812.tif 000004
【００２５】
非特許文献リスト
2006517812.tif 000005
【非特許文献１】Ｂｒｏｄｙ  Ｓ．Ｂｉｏｅｎｅｒｇｉｓｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｇｒｏｗｔｈ．ＮｅｗＹｏｒｋ：Ｒｅｉｎｈｏｌｄ，２１９４５
【非特許文献２】Ｓｅｖｅｒｉｎｇｈａｕｓ  ＪＷ．Ｔｈｅ  ｒａｔｅ  ｏｆ  ｕｐｔａｋｅ  ｏｆｎｉｔｒｏｕｓ  ｏｘｉｄｅ  ｉｎ  ｍａｎ．Ｊ  Ｃｌｉｎ．Ｉｎｖｅｓｔ  １９５４；３３：１１８３−１１８９
【非特許文献３】Ｈｅｎｅｇｈａｎ  ＣＰ、Ｇｉｌｌｂｅ  ＣＥ，ＢｒａｎｔｈｗａｉｔｅＭＡ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｍｅｔａｂｏｌｉｃ  Ｇａｓ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｄｕｒｉｎｇ  ａｎａｅｓｔｈｅｓｉａ．Ａ  ｍｅｔｈｏｄ  ｕｓｉｎｇ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ．Ｂｒ  Ｊ  Ａｎａｅｓｔｈ  １９８１；５３（１）：７３−７６
【非特許文献４】Ｂｉｒｏ  Ｐ．Ａ  ｆｏｒｍｕｌａ  ｔｏ  ｃａｌｃｕｌａｔｅ  ｏｘｙｇｅｎ  ｕｐｔａｋｅ  ｄｕｒｉｎｇ  ｌｏｗ  ｆｌｏｗ  ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ＦｉＯ２  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．  ＪＣｌｉｎ  Ｍｏｎｉｔ  Ｃｏｍｐｕｔ１９９８；１４（２）：１４１−１４４
【非特許文献５】Ｌｅｏｎａｒｄ  ＩＥ，Ｗｅｉｔｋａｍｐ  Ｂ，Ｊｏｎｅｓ  Ｋ，Ａｉｔｔｏｍａｉ  Ｊ，  Ｍｙｌｅｓ  ＰＳ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆｓｙｓｔｅｍｉｃ  ｏｘｙｇｅｎ  ｕｐｔａｋｅ  ｄｕｒｉｎｇ  ｌｏｗ−ｆｌｏｗ  ａｎａｅｓｔｈｅｓｉａ  ｗｉｔｈ  ａ  ｓｔａｎｄａｒｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｖｓ．ａ  ｎｏｖｅｌ  ｍｅｔｈｏｄ．Ａｎａｅｓｔｈｅｓｉａ  ２００２；５７‘７）：６５４−６５８
【非特許文献６】Ｖｉａｌｅ  ＪＰ，Ａｎｎａｔ  ＧＪ，Ｔｉｓｓｏｔ  ＳＭ，Ｈｏｅｎ  ＪＰ，Ｂｕｔｉｎ  ＥＭ，Ｂｅｒｔｒａｎｄ  ＯＪ  ｅｔ  ａｌ．Ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ｏｘｙｇｅｎ  ｕｐｔａｋｅ  ｄｕｒｉｎｇ  ｅｐｉｄｕｒａｌ  ａｎａｌｇｅｓｉａ  ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｗｉｔｈ  ｇｅｎｅｒａｌ  ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ．Ａｎｅｓｔｈ  Ａｎａｌｇ  １９９０；７０（６）：５８９−５９３
【非特許文献７】Ｂｅｎｇｔｓｏｎ  ＪＰ，Ｂｅｎｇｔｓｓｏｎ  Ａ，ＳｔｅｎｑｖｉｓｔＯ．Ｐｒｅｄｉｃｔａｂｌｅ  ｎｉｔｒｏｕｓ  ｏｘｉｄｅ  ｕｐｔａｋｅ  ｅｎａｂｌｅｓ  ｓｉｍｐｌｅ  ｏｘｙｇｅｎ  ｕｐｔａｂｋｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｄｕｒｉｎｇ  ｌｏｗ  ｆｌｏｗ  ａｎａｅｓｔｈｅｓｉａ．Ａｎａｅｓｔｈｅｓｉａ  １９９４；４９（１）：２９−３１
【非特許文献８】Ｌｉｎ  ＣＹ．［Ｓｉｍｐｌｅ，ｐｒａｃｔｉｃａｌ  ｃｌｏｓｅｄ−ｃｉｒｃｕｉｔ  ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ］Ｍａｓｕｉ  １９９７；４６（４）：４９８−５０５
【非特許文献９】Ｐｅｓｔａｎａ  Ｄ，Ｇａｒｃｉａ−ｄｅ−Ｌｏｒｅｎｚｏ  Ａ．Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ  ｖｅｒｓｕｓ  ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｏｘｙｇｅｎ  ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ  ｄｕｒｉｎｇ  ａｏｒｔｉｃ  ｓｕｒｇｅｒｙ：ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｉｃｋ  ｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｅｓｔｈ  Ａｎａｌｇ  １９９４；７８（２）：２５３−２５６
【非特許文献１０】Ｗａｌｓｈ  ＴＳ，Ｈｏｐｔｏｎ  Ｐ，Ｌｅｅ  Ａ．Ａ  ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎ  ｔｈｅ  Ｆｉｃｋ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ｉｎｄｉｒｅｃｔ  ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ  ｆｏｒ  ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｏｘｙｇｔｅｎ  ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ  ｉｎ  ｐａｔｉｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  ｆｕｌｍｉｎａｎｔ  ｈｅｐａｔｉｃ  ｆａｉｌｕｒｅ．Ｃｒｉｔ  Ｃａｒｅ  Ｍｅｄ  １９９８；２６（７）：１２００−１２０７
【非特許文献１１】Ｂａｕｍ  ＪＡ  ａｎｄ  Ａｉｔｋｅｎｈｅａｄ  ＲＡ．Ｌｏｗ−ｆｌｏｗ  ａｎａｅｓｔｈｅｓｉａ．Ａｎａｅｓｔｈｅｓｉａ  ５０（ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ）：３７−４４，１９９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
即ち、本発明の主な目的は、低流量麻酔時にＯ２消費量（ＶＯ２）および（特にＶＮ２Ｏなどの）麻酔剤吸収量を術中に求めて、患者の状態および患者が吸収している麻酔ガスおよび麻酔蒸気の量に関する情報を得る方法を提供することである。
【００２７】
本発明の別な目的は、求めたＯ２消費量（ＶＯ２）おおび（特にＶＮ２Ｏなどの）麻酔剤吸収量に基づいて、コストおよび空気汚染を最大限まで抑制するために回路を実質的に閉回路できるように、新鮮なガスの流量および麻酔剤気化器濃度を設定できるようにすることである。
【００２８】
本発明のさらに別な目的は、当業者ならば、以下の発明の要旨および好適な実施態様のより詳細な説明から理解できるはずである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明の第１の態様は、サークル麻酔回路などの半閉回路または閉回路を用いて、定常状態低流量麻酔時に、Ｏ２（ＶＯ２）およびＮ２Ｏ（ＶＮ２Ｏ）などの麻酔ガスの流量を正確に計算する方法である。本発明の計算方法では、流量設定および換気ガス分析器の出力のみが必要である。Ｎ２Ｏを含む場合もある、Ｏ２および／または空気からなり、微小換気量（ＶＥ）より実質的に小さい量で回路に流入する新鮮なガスを使用するサークル回路で呼吸を行っている患者について考える。ここで、新鮮なガス全流量（ＦＧＦ）を“ソースガス流量（ＳＧＦ）”とする。また、回路は患者の延長であり、定常状態下では、回路に対するガス流量の質量バランスは、患者内のガス流量と同じとする。
【００３０】
本発明方法は、例えばＣＣＡなどの低流量麻酔時に、ガス流量計算の精度を高め、ガス薬物動態を決定する方法である。本発明の一つの態様は、ガス（ｘ）の消費量を求める方法であって、上記ガス（ｘ）として、
ａ）限定するものではないが、
ｉ）Ｎ２Ｏ；
ｉｉ）セボフルラン；
ｉｉｉ）イソフルラン；
ｉｖ）ハロタン；    
ｖ）デスフルランなど；および
ｂ）酸素（Ｏ２）
から選択したものを使用し、以下のモデルをカバーする群から選択する半閉回路または閉回路を使用して行う方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
モデル１
第１の近似仮定として、ＣＯ２吸収器が回路になく、呼吸商（ＲＱ）が１とする。
モデル１について説明する。
１）回路に流入するガス流量がＳＧＦで、回路を出るガス流量はＳＧＦに等しい。
２）回路を出るガスは主に肺胞ガスである。実質的な理由は、解剖学的なデッドスペースを含む吐き出されたガスの第１部分は、圧力逃がし弁をバイパスし、リザーババッグに入る傾向があるためである。リザーババッグが一杯になると、回路内の圧力が高くなり、圧力逃がし弁が開き、肺胞から後で吐き出されたガスが回路を出る。
３）回路に流入する任意のガス“ｘ”の容量は、ＳＧＦにおけるガスｘ（ＦＳｘ）の分数濃度をＳＧＦ倍することによって計算できる。回路を出るガスの容量は、呼吸終了期ガスにおけるｘ（ＦＥＴｘ）の分数濃度のＳＧＦ倍である。患者によって吸収され、あるいは排出されたガスｘの真の容量は、ＳＧＦ（ＦＳｘ−ＦＥＴｘ）である。例えば、ＶＯ２＝ＳＧＦ（ＦＳＯ２−ＦＥＴＯ２）ならば、ＳＧＦおよびＦＳＯ２を流量計から読み取ることができ、ＦＥＴＯ２をガスモニターから読み取ることができる。同様な計算を使用して、ＶＣＯ２および吸入された麻酔剤の流量を計算できる。
【００３２】
モデル２
次に、ＣＯ２吸収器を備えたサークル回路について考える。第１の近似仮定として、吐き出されたガスのすべてがＣＯ２吸収器を通り、かつ呼吸商ＲＱが１であると仮定する（図１ｂを参照）。
このモデルの場合、患者が発生したＣＯ２はすべて吸収されるため、回路からのガスの全流量（ＴＦｏｕｔ；吐き出されたガス流量、ＶＥ、と等価である）は既にＳＧＦに等しくなく、ＳＧＦ-ＶＯ２に等しい。
ＴＦｏｕｔ＝ＳＧＦ−ＶＯ２        （１）
ＶＯ２は、回路に流れ込むＯ２の流量（Ｏ２ｉｎ；通常の用語法ではＶＯ２ｉｎ）−回路から流出するＯ２流量（Ｏ２ｏｕｔ；通常の用語法ではＶＯ２ｏｕｔ）として計算する。
即ち、
ＶＯ２＝Ｏ２ｉｎ−Ｏ２ｏｕｔ）        （２）
また、
Ｏ２ｏｕｔ＝ＴＦｏｕｔ＊ＦＥＴＯ２          （３）
であるため、単に式（２）のＯ２ｏｕｔに式（３）を代入するだけで、ガス設定値およびＯ２ガスモニター値からＶＯ２を計算できる。即ち、
ＶＯ２＝ＳＧＦ＊（ＦＳＯ２−ＦＥＴＯ２）／（１−ＦＥＴＯ２）        （４）
【００３３】
モデル３
回路内にＣＯ２吸収器を備えたサークル回路により麻酔剤を与える場合について再度考える。このモデルの場合、吐き出されたガスの一部が圧力逃がし弁（図２）から逃げ、一部がＣＯ２吸収器を通過することを考慮している。ＲＱは同様に１と仮定している。また、このモデルでは、さしあたり解剖学的デッドスペースについてはこれを無視し、患者に送られるガスすべてがガス交換に寄与すると仮定する。また、吸い込み時、患者はＳＧＦをすべて受け取り、肺胞内に吸い込まれたガスの残りの部分については、ＣＯ２吸収器を介して導かれた後、吐き出されたガスのリザーバからくるものとする。
さらに、近似的な仮定として、ＣＯ２吸収器を通過するガスの容量は、ＶＥとＳＧＦとの差とする。即ち、ＶＥ−ＳＧＦであるが、実際は、ＶＥ−ＳＧＦ＋ＶＣＯ２ａｂｓである。ただし、さしあたり、この値と本発明での仮定と間に差については、非常に小さく、無視するものとする。ここで肺胞内に分配された、ＣＯ２吸収器を通過する、前に吐き出されたガスの割合を１−ＳＧＦ／ＶＥとするが、これが厳密は正しくない理由については、モデル４に関して説明する。ＣＯ２が吸収されると、他のガスの濃度が高くなる。この後者の割合を“ａ”とする。即ち、
ａ＝１−ＳＧＦ／ＶＥ          （５）
【００３４】
前と同様に、回路に流れ込むガスの流量および濃度は既知である。回路を出る個々のガスの流量を計算するためには、回路を出るガスの全量を知る必要がある。このモデルの場合、ＣＯ２吸収器に吸収されたＣＯ２の容量を考慮する。同様に、ＲＱ＝１と仮定する。回路から出る流量は、ＳＧＦ−ＶＯ２＋ＶＣＯ２−ＣＯ２吸収器を介して導かれるガス内のＣＯ２容量（ＶＣＯ２ａｂｓ）に等しい。即ち、
Ｔｆｏｕｔ＝ＳＧＦ−ＶＯ２＋ＶＣＯ２−ＶＣＯ２ａｂｓ          （６）
ＶＣＯ２ａｂｓ＝ａＶＣＯ２
ＴＦｏｕｔ＝ＳＧＦ−ＶＯ２＋ＶＣＯ２−ａＶＣＯ２ 
ＶＯ２＝Ｏ２ｉｎ−Ｏ２ｏｕｔであるため、
ＶＯ２＝Ｏ２ｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２＋ＶＣＯ２−ａＶＣＯ２）ＦＥＴＯ２
が成立する。ＲＱを１と仮定しているため、ＶＣＯ２にＶＯ２を代入し、ＶＩにＶＥを代入すると、ＶＯ２について解くことができる。即ち、
2006517812.tif 000006
【００３５】
さらに、実際のＲＱが既知の場合を考慮して、上記式を補正する。ＲＱ＝１ならば、単にＶＣＯ２にＶＯ２を代入すればよい。１以外のＲＱについて補正すためには、ＶＣＯ２＝ＲＱ＊ＶＯ２を使用するため、ＶＣＯ２ａｂｓはａ＊ＲＱ＊ＶＯ２に等しくなる。従って、
ＴＦｏｕｔ＝ＳＧＦ−ＶＯ２＋ＶＣＯ２−ＶＣＯ２ａｂｓ          （６）
は、式（８）になる。
ＴＦｏｕｔ＝ＳＧＦ−ＶＯ２＋ＲＱＶＯ２−ａ＊ＲＱ＊ＶＯ２          （８）
Ｎ２Ｏや麻酔蒸気などの第２のガスが吸収される場合、全流出量（ＴＦｏｕｔ）がＮ２Ｏ（ＶＮ２Ｏ）および／または麻酔剤（ＶＡＡ）の流量について補正する補正項を含むように同様な式を導入できる。
従って、モデル３では、ＲＱ＝１でのＮ２Ｏ吸収量（ＶＮ２Ｏ）を計算できる。
【００３６】
モデル３の場合、さらに、ＲＱ＝１と仮定して、式（６）にＶＮ２Ｏの計算する計算項を追加する。
ＴＦｏｕｔ＝ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＶＣＯ２−ＶＣＯ２ａｂｓ
（ＡＡ１）
【００３７】
ＶＮ２Ｏを求めるためには、Ｎ２Ｏに対して、回路に関して第２の質量バランス式が必要である。ＶＣＯ２ａｂｓ＝ａ＊ＶＣＯ２およびａ＝１−ＳＧＦ／ＶＥのためには、
ＶＮ２Ｏ＝Ｎ２Ｏｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＶＣＯ２−ａ＊ＶＣＯ２）＊ＦＥＴＮ２Ｏ
（ＡＡ２）
同様に、ＲＱ＝１と仮定しているため、ＶＯ２＝ＶＣＯ２であり、従って
ＶＮ２Ｏ＝Ｎ２Ｏｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＶＣＯ２−ａ＊ＶＣＯ２）＊ＦＥＴＮ２Ｏ
（ＡＡ３）
＝Ｎ２Ｏｉｎ−（ＳＧＦ−ａＶＯ２−ＶＮ２Ｏ）＊ＦＥＴＮ２Ｏ
【００３８】
従って、ＶＮ２Ｏを考慮した場合、ＶＯ２は次式で計算できる。
ＶＯ２＝Ｏ２ｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＶＣＯ２−ａ＊ＶＣＯ２）＊ＦＥＴＯ２
（ＡＡ４）  
＝Ｏ２ｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＶＯ２−ａ＊ＶＯ２）＊ＦＥＴＯ２
＝Ｏ２ｉｎ−（ＳＧＦ−ａＶＯ２−ＶＮ２Ｏ）＊ＦＥＴＯ２
【００３９】
本発明では、基本的に、２つの式（ＡＡ３）および（ＡＡ４）を使用し、未知数はＶＯ２およびＶＮ２Ｏの二つである。
式（ＡＡ３）をＶＮ２Ｏについて解くと、
2006517812.tif 000007
【００４０】
式（ＡＡ４）に式（ＡＡ５）を代入し、ＶＯ２について解くと、
2006517812.tif 000008
【００４１】
ＶＯ２、ＣＯ２吸収量およびＲＱ＝１を考慮し、ＶＮ２Ｏを計算すると、
2006517812.tif 000009
【００４２】
ＶＮ２Ｏ、麻酔剤吸収量ＶＡＡおよびＲＱ＝１としたモデル３
2006517812.tif 000010
ただし、ａ＝１−ＳＧＦ／ＶＥである。
【００４３】
Ｎ２Ｏ、ＲＱをもつモデル３
ＶＮ２Ｏを計算するさい、実際のＲＱを考慮すると、式９は、
ＴＦｏｕｔ＝ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＲＱＶＯ２−ａ＊ＲＱ＊ＶＯ２  （ＡＡ１１）
にある。従って、式（ＡＡ２）は、
ＶＮ２Ｏ＝Ｎ２Ｏｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＲＱＶＯ２−ａ＊ＲＱ＊ＶＯ２）＊ＦＥＴＮ２Ｏ                                                          （ＡＡ１２）
になる。そして、式（ＡＡ４）は、
ＶＯ２＝Ｏ２ｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＲＱＶＯ２−ａ＊ＲＱ＊ＶＯ２）＊ＦＥＴＯ２Ｏ                                                          （ＡＡ１３）
になる。
【００４４】
ここで、２つの式（ＡＡ１２）および（ＡＡ１３）は、未知数ＶＯ２およびＶＮ２Ｏが二つである。
式（ＡＡ１２）および（ＡＡ１３）をＶＯ２およびＶＮ２Ｏについて解くと、
2006517812.tif 000011
なお、ｂはＣＯ２吸収器を通過するＣＯ２産生量（ＶＣＯ２）の分数である。“ｂ”は“ａ”と同様なもので、実際のＲＱを考慮したものである。即ち、
2006517812.tif 000012
【００４５】
Ｎ２Ｏ、麻酔剤およびＲＱに関するモデル３
同様に、実際のＲＱを考慮して、ガス流量を計算できる。
2006517812.tif 000013
【００４６】
モデル４
残っている一つの近似的な仮定は、解剖学的なデッドスペースを無視したことである。
ＣＯ２吸収器を通る、吸い込まれたガスの部分は、ＶＥ−ＳＧＦである。ただし、ＣＯ２吸収器によって吸収されたＣＯ２の真の量は、前の呼吸時に肺胞から発生したＶＥ−ＳＧＦの部分に含まれる量に等しい。肺胞からのＦＣＯ２はＦＥＴＣＯ２に等しい。従って、前に“ａ”と表記したＣＯ２吸収器を介して導かれた、吸い込まれたガスの部分は、実際には、１−ＳＧＦ／ＶＡに等しい。以下の式において混乱を避けるために、１−ＳＧＦ／ＶＡを“ａ´”とする。
【００４７】
ここで式（７）を補正する。即ち、ＲＱに関する近似仮定を使用せず、ＣＯ２吸収器を通過するガスの割合としてａ´を使用する。
ここで、
ＶＯ２ａｂｓ＝ａ´＊ＶＯ２＝（１−ＳＧＦ／ＶＡ）＊ＶＯ２      （９）
式（８）から、
ＴＦｏｕｔ＝ＳＧＦ−ＶＯ２＋ＶＣＯ２−ＶＣＯ２ａｂｓ
＝ＳＧＦ−ＶＯ２＋（１−ａ´）＊ＶＣＯ２
＝ＳＧＦ−ＶＯ２＋（１−（１−ＳＧＦ／ＶＡ）＊ＶＣＯ２
＝ＳＧＦ−ＶＯ２＋（ＳＧＦ／ＶＡ）＊ＶＣＯ２
＝ＳＧＦ−ＶＯ２＋ＳＧＦ＊（ＶＣＯ２／ＶＡ）  （１０）
【００４８】
標準的なＦＥＴＣＯ２の定義はＶＣＯ２／ＶＡであるため、式（１０）のＶＣＯ２／ＶＡにＦＥＴＣＯ２に代入する。即ち、
ＴＦｏｕｔ＝ＳＧＦ−ＶＯ２＋ＳＧＦ＊ＦＥＴＣＯ２
ＶＯ２＝Ｏ２ｉｎ−ＴＦｏｕｔ＊ＦＥＴＯ２ 
＝Ｏ２ｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２＋ＳＧＦ＊ＦＥＴＣＯ２）＊ＦＥＴＯ２
【００４９】
ＶＯ２の分離後は、
2006517812.tif 000014
【００５０】
ＶＮ２Ｏに関して補正したモデル４
ＶＮ２Ｏに関して式（１１）を補正すると、
ＴＦｏｕｔ＝ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＶＣＯ２ａｂｓ
ＶＮ２Ｏを求めるためには、Ｎ２Ｏについて第２質量バランスが必要である。ただし、ＶＣＯ２ａｂｓ＝ａ´＊ＶＣＯ２、そしてａ´＝１−ＳＧＦ／ＶＡである。
ＶＮ２Ｏ＝Ｎ２Ｏｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＶＣＯ２−ａ´＊ＶＣＯ２）＊ＦＥＴＮ２Ｏ
＝Ｎ２Ｏｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋（１−ａ´）＊ＶＣＯ２）＊ＦＥＴＮ２Ｏ
＝Ｎ２Ｏｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋（１−（１−ＳＧＦ／ＶＡ）＊ＶＣＯ２）＊ＦＥＴＮ２Ｏ
＝Ｎ２Ｏｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＳＧＦ／ＶＡ＊ＶＣＯ２）＊ＦＥＴＮ２Ｏ
＝Ｎ２Ｏｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＳＧＦ＊ＰＥＴＣＯ２）＊ＦＥＴＮ２Ｏ  （２８）
【００５１】
同様にして、
ＶＯ２＝Ｏ２ｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＶＣＯ２−ａ´＊ＶＣＯ２）＊ＦＥＴＯ２
＝Ｏ２ｉｎ−（ＳＧＦ−ＶＯ２−ＶＮ２Ｏ＋ＳＧＦ＊ＦＥＴＣＯ２）＊ＦＥＴＯ２
（２９）
【００５２】
ここで式（２８）および（２９）は、２つの未知数ＶＯ２およびＶＮ２Ｏをもつ。
ＶＯ２およびＶＮ２Ｏについて、式（２８）および（２９）と解くと、
2006517812.tif 000015
【００５３】
なお、流量を計算するためには、ＲＱおよびＶＡは計算の必要ない。さらに、ここで、ＶＮ２Ｏを考慮して、式１１をさらに補正した式を示す。
2006517812.tif 000016
【００５４】
Ｎ２Ｏおよび麻酔剤を使用するモデル４
同様に、追加供給する麻酔剤の流量については、下記の式により計算できる。
2006517812.tif 000017
【００５５】
[従来技術と比較した本発明の作用効果]
本発明の、Ｓｅｖｅｒｉｎｇｈａｕｓｅ（＃２）と比較した作用効果：
ｉｖ）麻酔剤を送る最も普通の方法である半閉回路で、新鮮なガスの低流量を患者に維持できる。麻酔医は何もする必要はない。
ｖ）手術室通常利用できる情報を使用し、なんらかの装置やモニター類を追加使用する必要はない。
ｖｉ）Ｏ２および／またはＮ２Ｏの流量に関して計算できる。
ｖｉｉ）換気装置を装着した患者、自発呼吸患者に適用できる。
ｖｉｉｉ）麻酔蒸気などの取り込み／吸収量を計算するために使用できる。
また、代謝カートと比較した場合、患者に麻酔処置を行うために必要な装置以外は必要なく、また吐き出されたガスまたは回路を出るガスを回収する必要もない。
【００５６】
本発明方法では、外部から供給されるトレーサガスを呼吸させる必要はない。Ｏ２流量計やＮ２Ｏ流量計の設定値、および標準的な手術室のガスモニターによって測定する吐き出されたガスの濃度などの普通利用できる情報をモニターするだけでよい。
【００５７】
Ｂｉｒｏと比較した場合、本発明では、
ＶＯ２＝Ｏ２ｉｎ−Ｏ２ｏｕｔ
である。なお、Ｏ２ｉｎおよびＯ２ｏｕｔは、
Ｏ２ｏｕｔ＝ＴＦｏｕｔ＊ＦＥＴＯ２ＴＦｏｕｄ＝ＴＦｉｎ−ＶＯ２
ＶＯ２＝Ｏ２ｉｎ−（ＴＦｉｎ−ＶＯ２）＊ＦＥＴＯ２である。
ＶＯ２について解くと、
ＶＯ２＝（Ｏ２ｉｎ−ＴＦｉｎ＊ＦＥＴＯ２）／１−ＦＥＴＯ２である。
なお、
ＶＯ２は酸素消費量、
ＴＦｉｎは回路に流れ込むガス全流量（吸入流量ＶＩと等価）、
ＴＦｏｕｔは回路を出るガスの全流量（吐き出し流量ＶＥと等価）、
Ｏ２ｏｕｔは回路を出るＯ２の全量（ＶＯ２ｏｕｔと等価）、
Ｏ２ｉｎは回路に流入するＯ２の全量（ＶＯ２ｉｎと等価）、および
ＦＥＴＯ２は吐き出された（呼吸終期の）ガスのＯ２の分数濃度である。
【００５８】
本発明の式は、Ｂｉｒｏの式の右側の項の分子および分母の同様な場所にＦＥＴＯ２の代わりにＦＩＯ２をもつ点を除けば、Ｂｉｒｏ式と同じ形をもつものである。この結果、本発明の方法と比較して、ＶＯ２の値が違ってくる。さらに、ＦＥＴＯ２は、肺胞の吐き出し相時の定常数であるため測定でき、その値は肺胞ガスを表すが、ＦＩＯ２は定常数ではない。即ち、ＦＩＯ２は、吸気時に変動し、吸気時の特定時間における値は、吸い込まれたガスを表すものではない。
また、Ｖｉａｌｅの方法と比較した場合、本発明方法では、ＦＩＯ２、ＦＥＮ２、ＦＩＮ２や患者のガス流量は必要ない。
また、Ｂｅｎｇｓｔｏｎの方法と比較した場合、本発明方法では、患者の体重や麻酔時間を知る必要はない。本発明方法は、どのようなＯ２／Ｎ２Ｏ流量比で回路に流入する場合でも実施できる。また、吐き出されたガスを回収する必要もなく、ガス容量も測定する必要もない。
また、Ｌｏｗｅ、Ｌｉｎ又はＰｅｓｔａｎａの方法と比較した場合、本発明方法では、流量計設定や呼吸終期のＯ２濃度などの通常利用できる情報のみを使用し、どのような侵襲的な処置も必要ない。
【００５９】
上記の式を用いる場合、ガス流量の正確な計算に対する制限的なファクターは、麻酔装置と併用する流量計やモニターの精度である。さらに、回路からの漏れがある場合にはこの漏れについて、そしてガスモニターのサンプリング速度については知っておく必要があり、計算のさいに考慮する必要がある。市販の麻酔装置はこのような仕様に従って構成されていないため、本発明では、精密な流量計および回路にそれぞれ流入・流出するＯ２およびＣＯ２の流量が精密にわかっている肺／回路モデルを設計し、次にこの既知のＯ２およびＣＯ２流量と、ＳＧＦ、微小換気およびガスモニターによって分析したガス濃度と比較した。図１に、結果のＢｌａｎｄ−Ａｌｔｍａｎ分析を示す。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】Ｂｌａｎｄ−Ａｌｔｍａｎプロットであり、“仮想ＶＯ２”として示す、モデルでの実際の“酸素消費量”シミュレーションと比較した場合の計算された酸素消費量の精度を示す図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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