(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験体の肺血流を測定するための装置であって、
別々のガス混合物が、被験体の呼吸系の２つまたはそれ以上の分離された区分に提供されるように改変したマルチルーメンカフ付き気管支内カテーテル（分離された区分は呼吸系の完全なガス交換部分を含む）、
マルチルーメンカテーテルの各ルーメンに、異なる混合物を同じ速度かつ同じ総圧力で供給するための２つまたはそれ以上の呼吸システム、
ガス混合物を該２つまたはそれ以上の呼吸システムに提供するための２つまたはそれ以上のガス送出装置、
（ｉ）各区分中の吸息ガス及び呼息ガスと、（ii）各区分中の新鮮なガス流及び排出ガスと、から成る群から選択される少なくとも１つの要素をサンプリングするためのサンプリング手段、および
該サンプル中のガスの濃度を測定するためのガスアナライザー、
測定された（ｉ）前記吸息ガス及び呼息ガスと、（ii）前記新鮮なガス流及び排出ガスと、から成る群から選択される少なくとも１つの要素、の流速を測定するための流速測定手段、および
濃度と流速とから肺血流を計算するための処理システム、
を含む上記装置。
【請求項２】
ガス送出装置から呼吸システムに送出されるガス組成物をサンプリングするためのサンプリング手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
呼吸システムから排出ガスをサンプリングするためのサンプリング手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
マルチルーメンカフ付き気管支内カテーテルは２つまたは３つのルーメンを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
被験体の呼吸系の各３つの別々の区分にガス混合物を提供するための３重ルーメンカフ付き気管支内カテーテルであって、該３つの区分は呼吸系の完全なガス交換部分を含み、該カテーテルは：
被験体の気管内に挿入されるように改変した３つのルーメンを有する主チューブ（ここで、該ルーメンはその上端で、呼吸システムに連結するように改変したコネクターチューブ内に開いており、その下端で該区分の１つにガス混合物を送出するための出口に開いている）、
各出口は、他の区分のそれぞれから分離している該３つの別々の区分の１つに、ガス混合物を送出することができるように、呼吸系内で気密を形成するように改変した、該主チューブおよび／または該出口の周りに位置する１つまたはそれ以上の膨張性カフ、
を含んでなる、上記カテーテル。
【請求項６】
気管内に第１の気密を形成するように改変した、主チューブの周りで出口の上に位置する第１の膨張性カフを有する、請求項５記載の、３重ルーメンカフ付き気管支内カテーテル。
【請求項７】
右の気管支に第２の気密を、動脈下枝に第３の気密を形成するために、第１の出口と第３の出口の間でかつ第２の出口の周りに位置する第２の膨張性カフを有する、請求項６記載の３重ルーメンカフ付き気管支内カテーテルであって、第３の気密は、第３の出口が右の肺の中葉と下葉にガス混合物を提供することを可能にし、第２の気密は第２の出口が右の肺の上葉にガス混合物を提供することを可能にする、上記カテーテル。
【請求項８】
左の気管支に第２の気密を、動脈下枝に第３の気密を形成するために、第１の出口と第３の出口の間でかつ第２の出口の周りに位置する第２の膨張性カフを有する、請求項６記載の３重ルーメンカフ付き気管支内カテーテルであって、第３の気密は、第３の出口が左の肺の下葉にガス混合物を提供することを可能にし、第２の気密は第２の出口が左の肺の上葉にガス混合物を提供することを可能にする、上記カテーテル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、被験体の血流の測定に関し、さらに詳しくは分割された呼吸系を使用する酸素および不活性ガスと血液との肺交換により、肺血流を測定するための方法と装置に関する。本発明は特に、全身麻酔下にある患者の肺血流／心拍出量を監視するのに適しており、従って本出願に関連して発明を説明することが便利であろう。しかし、本明細書に記載の方法と装置は、意識のある状態の被験体の肺血流または心拍出量を測定するのに使用できることは理解されたい。
【０００２】
被験体の心拍出量とより直接的な測定パラメータとを関連付ける式は以下の通りである：
【０００３】
【数１】
0003924429.tif 000002
【０００４】
（式中、ＦAgasは、肺の肺胞ガス混合物中の不活性可溶性ガスの濃度を、大気圧（Ｂｐ）に対する分圧の割合として表したものであり、
【外１】
0003924429.tif 000003
は、混合静脈血中の不活性可溶性ガスの割合を、総圧に対する分圧の割合として表したものであり、
λは、血液中の不活性可溶性ガスのオストワルド溶解度係数であり、
【外２】
0003924429.tif 000004
は、ガス含有肺胞壁中の肺毛細管を通過する心拍出量であり、そして
【外３】
0003924429.tif 000005
は、肺胞からの血液への摂取量を、単位時間あたりの体温と大気圧における容量単位で測定したものである）。
【０００５】
この式は、不活性ガスのみの場合も当てはまる。この点で、その分圧に比例して血液に溶解し、すなわちヘンリーの法則に従う。これに対して、反応性ガスは、血液成分と化学的に反応するために、ヘンリーの法則に従わない。酸素と二酸化炭素は反応性ガスの例である。
【０００６】
本明細書において心拍出量とは、肺胞壁中の肺毛細管を通過する単位時間当たりの血液の量を意味する。もし被験体のヘモグロビンＯ2飽和が１００％なら、心拍出量は肺血流に等しく、すなわち肺胞壁中の肺毛細管を通過する酸化血液量に等しい。この飽和が１００％未満なら、総心拍出量は、肺血流以外にシャント血液を含む。シャント血液は、肺から組織にＯ2を輸送せず、従って無視される。シャント％は、パルスオキシメトリーで推定される。
【０００７】
今日使用されているかまたは文献に記載されている多くの方法は、上記式を参照するかまたはこれに依存するが、
【外４】
0003924429.tif 000006
は、混合静脈血のサンプルを得ることなく正確に測定することはできず、これは、心拍出量を測定するために現在最も広く使用されている方法（すなわち、熱希釈法）で必要なように、カテーテルを用いる大きな血管の非侵襲性の利点を犠牲にする。
【０００８】
これまで試みられてきた心拍出量を測定するための多くのガス交換法は、「再循環」の問題があり、これが、これらの方法を、前の測定で取り込まれたガスを洗い出すための比較的長い間隔により分離される
【外５】
0003924429.tif 000007
の間欠的な測定にのみ制限している。
【外６】
0003924429.tif 000008
の読み値を取る頻度に対するこの制限は、別の測定をする前に
【外７】
0003924429.tif 000009
が０近くに戻ることを確実にするために必要である。この同じ制限はまた、反応性ガスを使用する方法にも当てはまる。「再循環」という用語は、動脈血中で前に肺から取られたガスを、混合静脈血中で肺に戻すことを意味する。
【０００９】
本発明の目的は、先行技術の前記問題の１つまたはそれ以上を少なくとも克服するか、または有用な選択肢を少なくとも公に提供することである。
【００１０】
従って、本発明の１つの面は、被験体の肺血流を測定するための方法であって：
呼吸系の完全なガス交換部分を含む、呼吸系の２つまたはそれ以上の区分を分離し、
その少なくとも１つが不活性可溶性を含む別のガス混合物を、各区分に通気し、
少なくとも２つの該区分における不活性可溶性ガスの摂取量を測定し、
該区分の相対的肺血流を測定し、
該区分の少なくとも２つにおける不活性可溶性ガスの呼吸終末濃度を測定し、そして
不活性可溶性ガスの摂取量と呼吸終末濃度および相対的肺血流の測定値から肺血流を計算する、
ことを含む上記方法を提供する。
【００１１】
好ましくは呼吸系の２つまたは３つの区分が分離され、最も好ましくは３つの区分が分離される。
【００１２】
３つの区分が分離される場合、区分の２つは、不活性可溶性ガスについて実質的に均衡がとれたガス混合物で通気され、２つの区分のそれぞれにおける不活性可溶性ガスの濃度は互いに異なり、第３の区分は、不活性可溶性ガスについて均衡がとれていないガス混合物で通気されることが好ましい。
【００１３】
呼吸系の２つまたはそれ以上の区分を分離するための１つの方法は、マルチルーメンカフ付き気管支内カテーテルを使用する。
【００１４】
従って本発明は第２の面で、被験体の肺血流を測定するための装置であって、
別々のガス混合物が、被験体の呼吸系の２つまたはそれ以上の分離された区分に提供されるように改変したマルチルーメンカフ付き気管支内カテーテル（分離された区分は呼吸系の完全なガス交換部分を含む）、
マルチルーメンカテーテルの各ルーメンに、異なる混合物を同じ速度かつ同じ総圧力で供給するための２つまたはそれ以上の呼吸システム、
ガス混合物を該２つまたはそれ以上の呼吸システムに提供するための２つまたはそれ以上のガス送出装置、
（ｉ）各区分中の吸息ガスと呼息ガス、および／または（ii）各区分中の新鮮なガス流と排出ガスとをサンプリングするためのサンプリング手段、および
該サンプル中のガスの濃度を測定するためのガスアナライザー、
測定された（ｉ）吸息ガスと呼息ガス、および／または（ii）新鮮なガス流と排出ガスの流速を測定するための流速測定手段、および
測定した濃度と流速とから肺血流を計算するための処理システム、
を含む上記装置を提供する。
【００１５】
ガス混合物が各ルーメンに同じ速度かつ同じ総圧力で供給されることを確実にする１つの方法は、各呼吸システムで箱内バッグ型通気装置を使用し、通常の使用ガスを供給して通気装置を運転することである。カテーテルのルーメンに供給される混合ガスの速度と圧力を同期させる他の方法は、当業者には明らかであろう。
【００１６】
定義した装置は、上記で定義した測定方法を使用するために必須ではないが、必要な測定をするのに有用な特に便利な装置であることに注意されたい。
【００１７】
２つより多いルーメンを有する気管支内カテーテルは新規であり、本発明の第３の面を構成する。もしマルチルーメンカフ付き気管支内カテーテルが３つのルーメンを有するなら、特に正確な結果が得られる。
【００１８】
従って本発明の第４の面において、被験体の呼吸系の各３つの別々の区分にガス混合物を提供するための３重ルーメンカフ付き気管支内カテーテルであって、該３つの区分は呼吸系の完全なガス交換部分を含み、該カテーテルは：
被験体の気管内に挿入されるように改変した３つのルーメンを有する主チューブ（ここで、該ルーメンはその上端で、呼吸システムに連結するように改変したコネクターチューブ内に開いており、その下端で該区分の１つにガス混合物を送出するための出口に開いている）、
各出口は、他の区分のそれぞれから分離している該３つの別々の区分の１つに、ガス混合物を送出することができるように、呼吸系内で気密を形成するように改変した、該主チューブおよび／または該出口の周りに位置する１つまたはそれ以上の膨張性カフ、
を含んでなる、上記カテーテルが提供される。
【００１９】
出口は、主チューブのルーメンから呼吸系の区分にガス混合物を送出するための、チューブ中の開口部、または開口部を有する短いチューブでもよい。出口は、主チューブのルーメンの延長またはルーメンの下端の開口部でもよい。
【００２０】
３重ルーメンカフ付き気管支内カテーテルは好ましくは、気管内に第１の気密を形成するように改変した、主チューブの周りで上記出口の上に位置する膨張性カフを有する。
【００２１】
好適な実施態様において、３重ルーメンカテーテルは、上記の第１の膨張性カフを、右の気管支に第２の気密をそして動脈下枝に第３の気密を形成するために、第１の出口と第３の出口の間に位置する第２の膨張性カフと一緒に有し、第３の気密は、第３の出口が右の肺の中葉と下葉にガス混合物を提供することを可能にし、第２の気密は第２の出口が右の肺の上葉にガス混合物を提供することを可能にする。
【００２２】
第２の膨張性カフは好ましくは、第２の出口を有し、右の主気管支と動脈下枝内に位置する。
【００２３】
右の肺、左の肺の上葉および左の肺の下葉にガス混合物を供給するように改変した上記膨張性カフを有する３重ルーメンカテーテルを製造することもできるが、技術的理由により便利ではない。
【００２４】
本発明において、肺血流または心拍出量の測定は、再循環の問題を避けながら、短い時間間隔で長期間行うことができる。測定は迅速に実施でき、コンピューターで適当なソフトウェアを使用して計算を行ってもよい。
【００２５】
麻酔は、通常単一の麻酔呼吸システムを介して行われるが、本発明は、２つ以上の呼吸システムを使用する。２つの呼吸システムにより満足できる結果が得られるが、より正確な結果は、３つ使用することにより得ることができる。３つより多い呼吸システムを用いることにより、さらなる改良が理論的に可能である。
【００２６】
各呼吸システムは、被験体に、気管支樹の特定の気管支枝を介して、被験体の肺胞容量の１つの区分に、個々の調整可能な通気ガス混合物を送出する。
【００２７】
このような構成は、総肺胞ガス容量のすべての部分（すなわち、呼吸系の完全なガス交換部分）が、何らかの気道区分を介して通気されたが、いずれの部分も２つ以上の気道区分を介して通気されたことはないことを確実にする。このような可能な区分の数は、技術的問題によってのみ制限される。
【００２８】
既存の麻酔装置で容易に達成可能なこのような配置の最も簡単な例は、２つのそのような区分（すなわち、左の肺と右の肺）を有する。
【００２９】
常用される気管支内２重カフ２重ルーメンカテーテル（「２重ルーメンチューブ」、例えばブロンコカス（Bronchocath）またはロバートショー（Robertshaw）タイプ）を取り付けた後、左の肺と右の肺にそれぞれ、専用のガス送出装置により別々の新鮮なガス供給により提供される完全に別の呼吸システムを介して与えられる完全に分離したガス混合物を、通気する。あるいは（１）肺の右上葉と（２）呼吸系の残りに通気するカスタムメードの２重ルーメンチューブは、前記の３重ルーメンチューブの手順に沿って第１のルーメンと第３のルーメンを組合せて容易に設計できるであろう。
【００３０】
心拍出量を測定するために本方法が使用される対象は、例えば全身麻酔を受けている患者であり、不活性ガスは一酸化窒素（Ｎ2Ｏ）でもよい。この場合、麻酔薬であるＮ2Ｏは、患者の麻酔状態に寄与しているが、他の不活性ガスについても必ずしもこうである必要はない。
【００３１】
この場合、総肺胞容量は、２つの区分（すなわち、左の肺と右の肺）に分けられ、気道も同様に２つの区分（各肺に１つ）に分けられる。
【００３２】
次に各肺は、自身の呼吸システムによりそこに供給されるガス混合物を通気される。任意の使用可能な呼吸システムであれば充分であろう。全身麻酔に使用される典型的な構成では、麻酔士の制御下でそれぞれのニードル弁による、呼吸システムへの成分ガスの流入がある。この場合２つの成分は、Ｏ2（すべての場合に使用される）とＮ2Ｏであろう。麻酔士は一般に、ガスロータメーターまたは他の連続的流量計を使用して制御する各ガスの流速を観察する。
【００３３】
呼吸システムは、患者が産生する二酸化炭素を吸収するためにソーダライムの新鮮なキャニスター、例えば半閉鎖型または閉鎖型円形吸収装置（ＳＣＣＡまたはＣＣＡ）を含有してもよい。あるいはこれらは、ソーダライムを含有しなくてもよい（例えばメープルソン（Mapleson）システムＡ〜Ｅ）。好適な型は、ソーダライム吸収にも、ソーダライムのないメープルソン（Mapleson）Ａまたはメープルソン（Mapleson）Ｄシステムにも適合できるハンフレイ（Humphrey）ＡＤＥ低速流多用途呼吸システムである。（この構成の利点は、そのフレクシブルチューブのデザインで可能になった低速回路容量である。これはまた、スイッチを入れるだけで自発性呼吸モードからＩＰＰＶモードに容易に変換することができる。）
【００３４】
最も好適な型は、非再呼吸システムであり、ガス送出装置からの新鮮なガス流はまた、吸気ガスであり、呼気ガスは排出ガスと同じである。
【００３５】
完全な閉鎖システムを除いては、すべての呼吸システムは、手動で制御するかまたは自動的に作動して、過剰のガス（すなわち、排出ガス）を回路から排出する排気弁を有する。
【００３６】
各呼吸システムは、通常コネクターチューブを介してマルチルーメン気管支内カテーテルのルーメンの１つの外部開口部に連結してもよく、これはカテーテルマウントを含有してもよい。呼吸システムガスは、息を吸い込む毎に患者中に移動させ、息を吐くとガスを吐き出す。
【００３７】
本発明の好適な型は、３つの呼吸システムと呼吸系の３つの区分を使用する。
【００３８】
これを行う１つの方法は、２重ルーメンチューブの１つまたは他のルーメンに沿って送られる直径の小さいカフ付きフレキシブルカテーテルの使用を包含する。これは、それ以上入らなくなるまで肺に押し込み、最少量の空気または液体でカフをふくらませる。大きいチューブの上端の近くから、その側面の開口部を通って上端が外に出て、出口での大きなチューブからの洩れが無いことを確実にする。小さいチューブは、１つの肺のあるセグメントを通気し、大きいチューブは肺の残りを通気する。２重ルーメンチューブの他のルーメンは、すでに記載したように、上記２重ルーメンシステムに関連して機能する。
【００３９】
カフ付き気管内チューブを通過する２つのそのような小さいカテーテルにより、同様の方法が行われる。
【００４０】
直径の小さいカフ付きフレキシブルカテーテルは、例えばフォーリー尿カテーテルまたはスワン−ガンツカテーテルまたは同様のもしくはカスタムメードのタイプでもよい。
【００４１】
肺胞換気量の通気を３つの区分へサブ区分する好適な型は、２重ルーメンチューブに構造が似ているカスタムメードの３重ルーメンカテーテルからなる。これは、「３重ルーメンチューブ」または「３重ルーメンカテーテル」と呼ばれる。
【００４２】
３重ルーメンチューブは、患者の気管支樹中の位置がファイバー気管支鏡検査によりチェックできるため、上記の３区分法に好適であるが、カフ付きフレキシブルカテーテルはめくらで置かれ、その柔軟性のために配置後に移動し易い。このため、カテーテルの膨らませたカフが存在する気管のルーメンを枝分かれさせる気管の開口部を詰まらせることがある。これは、肺のセグメントをつぶすであろう。これが起きてもすぐに深刻な影響は無いかも知れないが、肺に病状がある場合は、長期的に例えば局所的感染または他の局所病理を引き起こすかも知れない。
【００４３】
以下のパラメータは、当該分野で公知技術を使用して（例えば、適当なガスサンプリングおよび分析装置を使用して）監視される。
【００４４】
（ｉ）排出ガス流「ＥＸＨガス」中のシステムへの進入点からとシステムからの出口点の間の、新鮮なガス流「ＦＧＦガス」からの、被験体による１つまたはそれ以上のガス種の摂取量または排出量。
（ii）存在する１つまたはそれ以上の不活性可溶性ガスの呼吸終末濃度。
【００４５】
好適な実施態様において、各ひと息の各別々のガス種の摂取量または排出量は、気管支内チューブの区分ルーメンの外部端で測定される。本明細書において用語「ひと息」は、呼吸の１サイクルを意味する。本明細書において用語「摂取量」は、摂取量と排出量の両方を意味し、排出量は摂取量の負の値である。
【００４６】
この後者の測定は、心拍出量測定の応答時間（すなわち、心拍出量の一過性または急速な変化に対する応答）を大幅に改善するが、心拍出量は測定することができ、ただしもしこの後者の測定が無いと応答時間は遅い。
【００４７】
下記の配置は、通常の麻酔装置のパターンに従う。
【００４８】
各区分肺胞通気量は、上から下に、ガス流の別々の供給源（各タイプのガスについて１つで、それぞれが流れ調節器と、安全性のために、別々のガス流のそれぞれの即時流速のための視覚的モニターを有する）からなる、ガス送出システムにより提供される。これらのガス流は、単一の混合流で一緒になり、呼吸システムに届く。呼吸システムは、通常の呼吸行動、または（好ましくは）通気装置の作用により、吸気ガス混合物が区分胞通気量に入りかつ出ていくことを可能にする。排出ガスは、そのある点で呼吸システムから出ていく。好適な出口点は、箱内バッグ型通気装置の場合は、通気装置貯蔵バッグ（折り畳み式バッグ）からである。
【００４９】
呼吸システム中のガスは、マルチルーメンチューブの１つのルーメン（そこでは、各ガス送出装置／呼吸システムの組合せについて１つのルーメンがある）に入り、吸息の間に区分肺胞通気量に入る。これは、呼息の間に再度出ていく。これがチューブルーメンに入りそして出ていく時、ガスは連続的な遅い速度でサンプリングされ分析される。体内摂取量を測定するために別の流れ測定装置を使用している時は、これもここに位置することが好ましい。全システムの摂取量について、ガス分析ためのサンプリングと別の流れ測定装置は２つの位置にあってもよい：（１）ガス送出装置中の、別ガス流と共通のガス出口の流れの会うところの間、および／または（２）排出ガスから離れるチューブ内。
【００５０】
区分ＦＧＦガスとＥＸＨガス（全システム摂取量）の間または区分吸息流と呼息流（体内摂取量）の間で、摂取量が測定される時、これらの摂取量測定を行うことができる一連の各々方法がある。
【００５１】
全システム摂取量に対して体内摂取量を測定する利点は、容量緩衝化変化のみが区分呼吸系容量であるため、応答時間が迅速であることである。全システム摂取量の場合、容量緩衝液はまた、区分呼吸システムの容量を含む。
【００５２】
全システム摂取量を測定する利点は、これらは、ガス流の完全な混合がより簡単にでき、従ってより正確となるため、実施が容易である。
【００５３】
利点の間に交換条件があり、好適な配置は、全システム摂取量と体内摂取量を組合せて測定することである。これは、最適の結果の正確性と応答を可能にする。
【００５４】
必要な摂取量を測定するための方法の例を以下に示す。これらの方法のいずれかは、全システム摂取量または体内摂取量のいずれか、および全体またはその部分に応用できる。用語「流入」は、文脈に応じてこのセクションでは区分ＦＧＦガスまたは区分吸息流に適用され、同様に用語「流出」は、ＥＸＨガスまたは区分呼息流に適用される。
【００５５】
流れ測定装置の使用
流れ測定装置の例には、ニューモタコグラフ、熱線抵抗型アネモメーターおよびタービンアネモメーターがある。ガス流を正確に測定する他の装置もまた適切である。
【００５６】
ガスの流れが経時変化するなら、流れ測定装置の応答時間が関係する。応答時間は、装置が流れの変化を密接に追跡することができるようなものが好ましい。適合できない応答時間は、全システム摂取量の場合に摂取量測定時間がより長くなる。体内摂取量の場合は吸息と呼息の間で汚染が起き、特殊な呼吸回路を使用しないなら、無意味になるであろう。
【００５７】
この点で、吸息および呼息サンプリングラインを、ＩＰＰＶ呼吸システムとガスアナライザーのそれぞれ吸息と呼息突起の間に連結してもよい。ガス混合物のサンプリングと分析は、通気装置が吸息相にある時吸息のサンプリングと分析を開始し、逆も同じであるように、通気装置と調和させることができる。これは、通気装置の運転と調和させたソレノイド制御により運転されるサンプリングライン上のソレノイド弁を適当に組合せることにより行われる。
【００５８】
装置の応答時間が流れの変化に適合する場合、流れ測定装置の急速な応答を急速ガスアナライザー（ＲＧＡ）とともに使用して、個々のガス種
【外８】
0003924429.tif 000010
の流速シグナルを発生する。
【００５９】
例えばガス混合物をサンプリングするＲＧＡからのデジタル化したシグナルの流れは、Ｆx（ガス混合物中のガスｘの分画濃度）の個々の値を示す。この流れは、そのような流れ測定装置からのそれぞれ即時的吸息または呼息シグナルである
【外９】
0003924429.tif 000011
シグナルの対応する流れと一緒にし、ＲＧＡからの各シグナルが装置からのシグナルと同期するようにしてもよい。コンピューター処理により、ＲＧＡからのＦxシグナルは、装置からの対応する
【外１０】
0003924429.tif 000012
シグナルを掛けて、シグナルの流れを得る（各シグナルは、被験体の区分気道および肺胞通気量の中へのまたは外へのｘの即時的流速
【外１１】
0003924429.tif 000013
を示す）。測定の時間ｔで得られたシグナルの流れを積分すると、この時間に通過したｘの容量ＶTIxまたはＶTExが得られる。
【００６０】
選択される時間間隔は、体内摂取量の場合は吸息の間または呼息の間が便利であり、装置は、流れの正（内向き）の値を負（外向き）の値から分離するゼロのモーメントとして吸息から呼息へのモーメントの転換を検出する。
【００６１】
こうして各呼吸についてｘの内部への通過と外部への通過容量を測定すると、その差が各呼吸の摂取量ＵTxである。ｘの摂取速度
【外１２】
0003924429.tif 000014
は、ＵTxに呼吸速度ＲＲを掛けたものである。あるいは
【外１３】
0003924429.tif 000015
は、呼吸サイクルの整数について評価した
【００６２】
【数２】
0003924429.tif 000016
【００６３】
の平均を取って直接決定してもよい。
【００６４】
代数的には以下の通りである：
【００６５】
【数３】
0003924429.tif 000017
【００６６】
流れを測定するための不溶性ガスの使用
定常の既知の流速
【外１】
0003924429.tif 000018
で不溶性ガス「マーカーガス」を流入に加え、激しく混合させ、次にガスアナライザーにより周期的にサンプリングする。ガスの総流速
【外２】
0003924429.tif 000019
は
【００６７】
【数４】
0003924429.tif 000020
【００６８】
（式中、ＦImarkerは、測定されるマーカーガスの分画濃度である）である。
【００６９】
サンプリング速度とアナライザー応答時間が充分に速いなら、
【外３】
0003924429.tif 000021
シグナルは、流れ測定装置により発生する
【外４】
0003924429.tif 000022
シグナルと同様に使用され、目的のガスの摂取量は、１呼吸ベースで測定される。
【００７０】
この目的を達成するために、呼気流は、第２のマーカーガス（不溶性ガスの別の種）を使用して測定することが最も便利である。１つの構成では、マルチルーメンチューブの区分ルーメンの外部端から遠くない単一のサンプリング点の両側に、気道への２つ（各側１つ）のガス送出口を設ける。各口とサンプリング点との距離は、ガス流中でマーカーガスを激しく攪拌するのに充分なものである。
【００７１】
マーカーガスは、任意の非毒性の不溶性ガスでよい。そのようなガスの例には、ヘリウム、窒素、アルゴン、６フッ化イオウ、ネオンおよび他の多くのものがある。これは、大気中に自然に存在するガスの場合は、体の組織での貯蔵を考慮して、便利な濃度で使用される。これは特に窒素の場合に当てはまるが、微量で使用される場合は他のガスにも当てはまる。
【００７２】
容量排除装置
ＶTIはこうして測定される。呼吸システム内でコンプライアンスについて正当な補正がなされる時、通気装置として使用される時ピストンポンプが例である。別のより一般的な例は、箱内バッグ型通気装置の折り畳み式バッグである（ここでは、バッグにより送出されるガスの容量は、箱内の機械的停止により制御することができる）。ＶTEはまた、容量置換により測定され、例えば肺活量計を使用するかまたは折り畳み式バッグを肺活量計として機能させる。自発呼吸をしている患者は、肺活量計の中および外に呼吸する。すべての場合に、肺活量計またはバッグ置換は、さらに計算するために、電気シグナルに変換することができる。
【００７３】
混合装置
ガスの不連続な容量を縦に混合するなら、複雑な数学的プロセスと速い応答時間が無くてすむため、ＦmarkerとＦx測定値は大幅に単純化される。
【００７４】
混合は、ガス流を混合箱中に通すか、または例えばファンにより攪拌するか、または機械的邪魔板または積極的な混合などの他の同様の手段を使用することにより行われる。
【００７５】
一定の流速に拘束
１回の呼吸で一定の流速で吸息と呼息が起き、充分に多い回数ガス分析が行われるなら、この場合の単位時間は単位容量と全く等しくなるため、ＦmarkerとＦxの複数の値の単純な吸息または呼息の平均により、物質移動の計算が単純化される。
【００７６】
提案されるガス分析法
ガス濃度は任意の適当な方法で測定されるが、急速なガス分析の型は、（ａ）変化に対する応答速度が迅速、および（ｂ）平均することにより、最適のデータを提供し、より正確な測定値を与えるという理由により最適のデータを与える。適当なＲＧＡ装置には、質量スペクトル計、赤外吸収スペクトル計、光音響装置、常磁性および常磁性音響装置、そしてラーマン分散アナライザーがある。
【００７７】
【外１８】
0003924429.tif 000023
の計算
総肺胞通気量のサブ区分のＯ2摂取量の比は、相対的肺血流を正確に反映すると仮定される。これは、パルスオキシメトリーにより、高ヘモグロビンＯ2飽和（例えば、９５％〜１００％）を示すなら、確かに事実である。（パルスオキシメトリーは、通常重傷で麻酔した患者の監視法として使用される。）ヘモグロビンＯ2飽和が高くないなら、この比は、サブ区分を通過する酸素化血液の流れを示す。
【００７８】
以上の測定値と呼気終末ＦAN2O値から、
【外１９】
0003924429.tif 000024
は以下のように計算することができる。
【００７９】
計算は、すでに概説した２つの区分モデルを参照して例示されるが、任意の数の区分に対応するために対応する式が存在する。以下の数学的考察において、Ｎ2Ｏはタイプガスとして使用されるが、可溶性不活性ガス「ｘ」は、正当な結果を与える。
【００８０】
左の肺と右の肺のＮ2Ｏの摂取量
【外２０】
0003924429.tif 000025
はそれぞれ、Ｎ2Ｏの肺胞分画分圧（ＦAN2OLとＦAN2OR）、Ｎ2Ｏの混合静脈分圧
【外２１】
0003924429.tif 000026
、Ｎ2Ｏのオストワルド溶解度係数λ、および心拍出量のそれぞれ肺の占有分
【外２２】
0003924429.tif 000027
により支配される：
【００８１】
【数５】
0003924429.tif 000028
【００８２】
左の肺と右の肺のそれぞれの摂取量は、
【外２３】
0003924429.tif 000029
がそれぞれで同じになるように同時に測定される。
【００８３】
肺でのＮ2Ｏの移動を最大にし従ってＮ2Ｏ摂取量測定値をより正確にするために、ＦAN2ORとＦAN2OLを使用するための最も有効な値は、２つの値ができるだけ互いに離れている時である。好ましくは１つの肺を、６０％〜８０％のＮ2Ｏ（可溶性不活性ガス）を含有するガス混合物で通気し、別の肺を０〜２０％のＮ2Ｏ（好ましくは０％）を含有するガス混合物で通気する。さらに好ましくは１つの肺を、
【００８４】
【数６】
0003924429.tif 000030
を含有するガス混合物で通気し、他の肺をＮ2Ｏを含有するガス混合物で通気する。
【００８５】
好ましくは１つの肺では正の摂取量があり、他の肺では不の摂取量（排出）がある。
【００８６】
各酸素摂取量
【外２４】
0003924429.tif 000031
の比は、
【外２５】
0003924429.tif 000032
比に等しい。
【００８７】
【数７】
0003924429.tif 000033
【００８８】
これは以下のように示される。
【００８９】
麻酔下では、通気の悪い肺の領域があり、そのためそのような領域を通過する血液のヘモグロビンは、動脈系に入る時の酸素飽和が１００％未満になる。
【００９０】
「ＳｐＯ2」は、動脈系の飽和を測定し、普遍的なモニターである。ＳｐＯ2がヘモグロビンが飽和されている（ＳｐＯ2≒１００％）ことを示すなら、これは通気の悪い領域が無いことを示す。この場合（これが普通である）は、肺のある領域からの酸素の摂取量または右の肺から左の肺への摂取量は、肺のその部分を通過する血液に厳密に比例する。したがって、肺のある領域を通過する相対的肺血流の測定は、相対的な酸素の摂取量を測定することに対応し、かつ、相対的な酸素の摂取量を測定することによっても、実施できる。
【００９１】
この説明は、Ｎ2Ｏまたは担体分子（例えば、ヘモグロビン）を飽和させない他のガスの場合は当てはまらない。これらの場合は、たとえ各血流が等しくても、Ｎ2Ｏはヘンリーの法則に従うため、通気の悪い領域により取り込まれるＮ2Ｏは少なくなり、肺胞ガス中の量が少ない場合は血液中に溶解する量は少なく、良好な領域の通気によりその領域の肺胞ガス中でより多く産生されるなら、より多くなる。
【００９２】
要約すると、Ｏ2がその担体分子ヘモグロビンを完全に飽和する時、血液中のその濃度は絶えず同じである。体の残りの部分から心臓に戻るすべての混合静脈血液は、特定の時点で同じ脱飽和レベルを有する（通常約７５％）。従って肺での特定の場所からのＯ2の摂取量は、その場所への血流速度に依存しかつこれのみに依存するはずであり、一方ヘンリーの法則に従うＮ2Ｏでは、摂取量は局所血流速度と局所の肺胞ガス中のＮ2Ｏの局所濃度の両方に依存するであろう。
【００９３】
従って上記式１、２および３が連立であり、３つの未知数（すなわち、
【外５】
0003924429.tif 000034
）を含む。
【００９４】
ここで、
【数８】
0003924429.tif 000035
【００９５】
計算は、オンラインでコンピューターにより行われる。
【００９６】
上記セットの連立方程式を解くと、以下の式が得られる：
【００９７】
【数９】
0003924429.tif 000036
【００９８】
ＦAN2ORとＦAN2OLの最も有効な値は２つの値ができるだけ遠く離れていることであるという上記主張は、この式で証明することができる。遠く離れているＦAN2OLとＦAN2ORの値は、ＦIN2ORとＦIN2OLができるだけ遠く離れていうる時も達成され、ＦIN2OLとＦIN2ORは、それぞれ左の肺と右の肺中の吸息された分画Ｎ2Ｏ濃度である。（ＦAN2OLとＦAN2ORは、呼息の最後に呼息ガス中のＮ2Ｏの濃度としてＲＧＡにより測定される。）
【００９９】
これらの２つの値の分離が小さくなると、量（ＦAN2OL−ＦAN2OR）は小さくなる。これは２つの測定量の差であるため、この差の相対的誤差はより大きくなり、（ＦAN2OL−ＦAN2OR）が加減のゼロに近づくと、これは無限に近くなる。従って２つの区分肺胞通気量（この場合、これらは左の肺と右の肺である）でＮ2Ｏの終末呼息濃度が互いに近づくと、
【外６】
0003924429.tif 000037
の誤差もまた無限に近づく。
【０１００】
ガス混合物において２つ以上の可溶性不活性ガスを使用してもよい。この場合、２つの別のセットの結果により心拍出量を計算することができ、次に、各不活性ガス計算の測定された心拍出量を、適当な方法で推定される誤差の程度に従って重みを付けて１つの値にすることができる。これらの計算は、好ましくはコンピューターにより行われる。
【０１０１】
２重ルーメン気管支内カフ付きチューブは、３重ルーメンチューブに変更してもよい。第３のルーメンは、右上葉気管支または左上葉気管支の役に立つ。
【０１０２】
第３のルーメンの１つの利点は、これは空気または不溶性ガスを含有するガス混合物で通気できることである。第３のルーメン（呼吸系の第３の区分）に連結しているソーダライムの無い閉じた回路の呼吸システムへの新鮮なガスの流入は、そこからの摂取は不溶性ガスの存在のために非常に遅いであろうから、長期間切断することができる。（サンプリングによりこのシステムから切り離されるガスは、不溶性ガスまたは空気で置換する必要がある。）混合静脈血に溶解した各ガスの混合静脈分圧は、第３のルーメンの再呼吸システム中のガスと急速に平衡に達し、そこからソーダライムが削除され、ＣＯ2も平衡になる。こうしてすべての関連ガスの混合静脈圧は、それ自身で麻酔士に関係かつ価値があり、麻酔士により提供される。これは、呼吸終末ガスの区分を通気しサンプリングすることにより行われる。さらに混合静脈血中の可溶性不活性ガスの分圧画分の直接の情報は、前記式のように計算しそれを補正するのに使用した独立の測定と比較した
【外２８】
0003924429.tif 000038
測定の正確さを上昇させるであろう。
【０１０３】
第３のルーメンのさらなる利点は、これは
【外２９】
0003924429.tif 000039
不適合と呼ぶ現象に関連する誤差を小さくすることができることである。
【０１０４】
肺血流測定に関連する誤差の理論的評価は、誤差の大きな源は、
【外３０】
0003924429.tif 000040
不適合である可能性を示している。
【０１０５】
これは、肺のすべての部分の通気を、血液による潅血流に基本的に適合させないことを意味する生理学の不完全さである。
【０１０６】
用語「潅血流」とは、単位容量の肺を通過する血液の流速を意味する。通常は肺は、肺の最も依存性の部（すなわち、下部）は、あまり依存性でない部分より大きい血流を有するように、かなり不均一に血液で潅流される。体位の変化は、肺の特定の小さな領域が、心臓（これは制御因子である）からの縦の距離を変化させるためにおそらくその血流を変化させることを意味する。肺を通過する血流の分布は変化するであろう。
【０１０７】
これとともに、血流中の変化に非常によく一致する通気の局所的分布の変化がある。通常肺のすべての部分は、ほぼ同じ通気対血流の比
【外３１】
0003924429.tif 000041
を有し、これは通常、安静状態で約０．８である。この０．８の値は、例えば運動で変化し易いが、その均一性はあまり変化せず、通気は体により血流に一致する。
【０１０８】
【外７】
0003924429.tif 000042
適合が完全なら、最終呼息（デッドスペースを除き、すなわちこの中ではガス交換がない気管支樹）中の目的のすべてのガスの分圧は、動脈血液中のこれらのガスの分圧に等しいことを、数学的に証明することができる。さらにこれらの分圧は、肺のすべての部分で同じである。
【０１０９】
【外３３】
0003924429.tif 000043
適合は、健康な青年の肺ではほぼ完全である。児童の時および年をとってからはこれは完全ではない。
【０１１０】
これは、麻酔下では誰も完全ではない。また種々の型の疾患および肥満のような状態でも、これは悪化し易い。すなわち麻酔下のすべてのヒト患者では、
【外３４】
0003924429.tif 000044
不適合があり、麻酔を、加齢、体重、および体位（横になっていることは、座っていることや立っていることより悪い）および例えば喫煙の肺への影響とを組合せると、かなりの程度これに遭遇する。
【０１１１】
【外３５】
0003924429.tif 000045
不適合の存在下では、最終呼息（デッドスペースを除き、すなわち呼息の最初の部分）中のガスの分圧は、もう動脈血液中の分圧と等しくないことは数学的に証明することができる。これは妥当に近いが、もう全く同じではない。
【０１１２】
先行技術は、これの内在する誤差を受容し、多くの発表論文は、先行技術の方法の心拍出量測定法で測定した心拍出量と、それを測定するための試験した別の方法で測定した心拍出量との間の妥当な一致を示している。本法は、ガス交換（熱希釈が最も広く使用されている）に依存しない既存の方法と妥当な一致を証明することができると予測される。かなりの
【外３６】
0003924429.tif 000046
不適合が予測される高齢の病気の患者での試験は、これを確認した。
【０１１３】
しかし技術的誤差以外に、
【外３７】
0003924429.tif 000047
不適合は、確認されていない誤差の原因である。この問題は、３重ルーメンチューブが可能にする可能な方法の１つを使用して、克服される。
【０１１４】
特定の理論に拘泥される訳ではないが、
【外３８】
0003924429.tif 000048
不適合の問題を克服することができる技術に基づいて、３つの肺胞通気量区分を使用するなら、本発明は、より信頼性のある結果を与えると考えられる。
【０１１５】
誤差の理論的原因
１．
【外８】
0003924429.tif 000049
不適合は、すべての機能性の肺が示す現象である。あおむけで横になった青年を考えると、Ｎ2Ｏ（可溶性不活性ガスとして）の場合、ＦN2O（呼息の最後に採取したガスサンプル中の、ガスアナライザーにより測定される）と、ＦAN2Oと、肺から排水している血液のＦN2OであるＦaN2Oとの間に小さな差がある。この例では、被験体は、均一な組成のガス混合物を両方の肺の中に吸っている。（血液の）ＦN2Oは、特殊な方法でのみ正確に測定される。この差は、Ａ−ａＤＮ2Ｏとして評価される。
【０１１６】
この差が充分に大きい場合、
【外９】
0003924429.tif 000050
が得られた式は、変数ＦAN2OLとＦAN2ORを含有するため、測定
【外１０】
0003924429.tif 000051
の正確性を妨害するであろう。容易に測定できる変数は、血液中の等しい変数（ＦaN2OLとＦaN2OR）と等しくされ、言及した式は、ＦAN2OLとＦAN2ORの代わりにＦaN2OLとＦaN2ORで正しく書くべきである。変数ＦaN2ORとＦaN2OLを直接測定することは、胸の奥の肺静脈からの血液採取を含むため、これは完全に非現実的である。
【０１１７】
しかし、単一の肺胞区分中のすべての肺胞は、全く同じ濃度のガスを有するようにすることができるなら、この差の原因を完全に排除することができる。通常状況は、区分内で
【外１１】
0003924429.tif 000052
比の拡散があるため、区分内でＦN2Oの濃度の拡散がある。用語
【外１２】
0003924429.tif 000053
は、通気
【外１３】
0003924429.tif 000054
（これは、特定の肺胞ガス）対潅血流
【外１４】
0003924429.tif 000055
の比を意味する。
【外１５】
0003924429.tif 000056
が異なるなら、その含有するガス混合物内のＦAN2Oの値は、別の肺胞内の値と異なるであろう。
【０１１８】
２．均衡のとれた摂取の理論
しかしもし吸息ガス混合物の成分ガス（特に最も豊富なＮ2ＯとＯ2）が、上から肺胞に送出されるのと同じ相対的速度で血液に入るなら、これらの２つのガスが血液により取り込まれる速度は、血流にのみ依存する。この場合（そしてこの場合のみ）吸息されたガス混合物、肺胞ガス混合物、および呼息されたガス混合物は組成が同じになるため、通気は無関係になる。この状態を、均衡がとれた状態と言う。
【０１１９】
これは数学的に説明することができ、
【外４７】
0003924429.tif 000057
の正常な成人の値は、約０．３７を超えないかも知れないことがわかった。
【０１２０】
この
【外４８】
0003924429.tif 000058
では、被験体に与えて均衡がとれた摂取を引き起こす１つの可能なガス混合物がある。この
【外４９】
0003924429.tif 000059
より下でかつ
【外５０】
0003924429.tif 000060
のゼロ値までは、被験体に与えて均衡がとれた摂取を引き起こす絶えず２つの可能な吸息ガス混合物（Ｏ2とＮ2Ｏ）がある。例えば
【外５１】
0003924429.tif 000061
＝０では、２つのガス混合物は、０％のＮ2Ｏと約８０％のＮ2Ｏである。
【外５２】
0003924429.tif 000062
が０．３７まで上がると、ＦIN2Oの値（吸息されたＮ2Ｏレベル）は、一方の混合物ではゼロから上昇し、他方では８０％から低下し、
【外５３】
0003924429.tif 000063
＝０．３７で同じになり、ここでこれは６０％〜７０％になる。
【０１２１】
完全な均衡がとれた摂取のために、二酸化炭素（ＣＯ2）もまた、生理学的濃度で吸息されたガス混合物に添加する必要がある。
【０１２２】
正しい呼吸混合物（「均衡がとれた摂取」混合物）の組成は、Ｎ2Ｏの心拍出量と混合静脈分圧
【外１６】
0003924429.tif 000064
（かつ、またヘモグロビン濃度も）の情報から計算することができる。
【０１２３】
ほとんど患者中に存在する範囲の
【外１７】
0003924429.tif 000065
値について、各具体的な値について、２つの可能なガス組成があり、すなわち均衡がとれた摂取混合物中で一酸化窒素対酸素の２つの可能な比がある。この場合、３重ルーメンチューブの２つのルーメン（２つの均衡がとれた摂取混合物のそれぞれについて１つ）を使用して試行錯誤で、これらの比を同時に見つけることができる。第３のルーメンは、均衡がとれていない混合物で肺の一部または肺全体に通気するであろう。
【外１８】
0003924429.tif 000066
の値は、経時的に安定であり正しい制御下にある必要があるため、この必要性が発生する。
【０１２４】
このようなシステムは、各区画（肺全体またはその一部）の肺胞ガス混合物がその区画全体で均一であることを確実にし、区画を離れる潅流血液（他の２つの区画を離れる血液と混合し、動脈流を生成するために）は、２つの均衡がとれた摂取混合物区画の呼吸ガス混合物のＦN2Oと同じＮ2Ｏの分圧を有することを確実にする。
【０１２５】
従ってこの改良は、方法の精度と正確度を大幅に改良すると考えられる。
【０１２６】
本発明のいくつかの好適な面を例示するいくつかの例と図面を参照して本発明を説明する。しかし添付の例と図面の特殊性は、本発明の前記説明の一般性を超えるものではないことを理解されたい。
【０１２７】
図面について、図１は、３つのルーメン（見えない）を含む主チューブ２を有する３重ルーメンカフ付き気管支内カテーテル１を示す。３つのルーメンは、右の肺の上葉４に供給する右の上葉気管支３、右の肺の真ん中および下葉６に供給する右の上葉（右の幹）気管支５、および左の肺８に供給する左の主気管支（または左の肺気管支）７に、個々のガス混合物を提供するためである。
【０１２８】
主チューブ２の上で、３つのルーメンは３つの独立したコネクターチューブ９、１０および１１になり、これらは、被験体の気管１２内の位置にカテーテルがある時、口の外に位置する。主チューブ２は、舌から後ろに声門まで被さるように設計した近傍の半分の中心に向かってベンド１３に密接する。
【０１２９】
遠くに、気管カフ１４があり、これは正しい位置に置かれていると、完全に気管１２の中にあり、膨張漏斗１５により膨張させると、気管１２の中で主チューブ２に密接する。
【０１３０】
気管カフ１４の遠心縁のすぐ下に、内部ルーメンの１つの出口１６がチューブの左で外に開いており、そして終わっている。この出口１６は、コネクターチューブ１１から送られるルーメンの下端にあり、ガス混合物を左の肺８に提供する。その上の領域１７は、気管カフ１４から約２cm離れている。
【０１３１】
出口１６を超えて、出口１９と２０を含むチューブ１８が右にやや後方に曲がっている。出口１９と２０は２つのルーメンまたはチューブの形であり、それぞれコネクターチューブ９と１０に連結している主チューブ２から延長している。
【０１３２】
出口１６の下端２１の２cm下で左側に、末端の膨張性カフ２３の上端２２がある。次にこの上端２２は、チューブ１８を斜めに取り囲み、カフの端の線に沿った斜めの断面で、端２２はチューブ１８の近くに延長している。チューブの右側で、端はチューブの左側のレベルで１cm近い。
【０１３３】
一方、末端カフ２３の末端２４は、チューブ１８を反対方向に斜めに横切り、その結果、右側で末端２４は１cm離れ、右側でカフ２３の幅は、左側の幅よりはるかに大きく、左の幅１cmに対して−３cmである。
【０１３４】
正しい位置にある時、末端カフ２３は右の主気管支のまわりにある。カフ２３の右側は、動脈下枝５まで延長しており、これは右上の葉気管支３の原点を超える右の主気管の延長である。
【０１３５】
チューブ１８の右側でかつ末端カフ２３の上端と下端の中間に、出口１９が外に開いている。出口１９は、チューブ１８の軸に沿って細長く、長さ約６〜８mmで幅約１．５〜４mmである。末端カフ２３は、右の肺４の上葉に開いている開口部１９を取り囲む。末端カフ２３は、開口部１９の周囲１〜２mmの距離でチューブ１８の外表面にしっかり結合している。
【０１３６】
末端カフ２３の下端２４から１〜２mm離れて、チューブ１８が出口２０で終わっている。出口２０の断面は縦長であり、カフの下の縦長の外の形と平行であり、従って出口２０は楕円形である。
【０１３７】
気管カフ１４と末端カフ２３は、それぞれ２つのカフ膨張性チューブ２５と２６（これらは、離れる方向に開いており、近づく方向で主チューブ２に（２つの小さい追加のミニルーメンとして）それぞれ二分岐２７と２８に向かって延長している）により膨張される。二分岐を超えて、これらは独立のチューブとして１０cm延長している。各チューブ２５と２６の独立した部分の中に、パイロット風船２９と３０があり、近位端で膨張漏斗１５と３１があり、これらはメスルアー接続を超えてカフ弁により置換される。
【０１３８】
３つのルーメンの各内部直径は、１：２：２であり、右上葉に行くルーメンが最も小さい。
【０１３９】
図３は、本発明の好適な実施態様の一部の略図である。
【０１４０】
注意：
１．ガスを運搬するチューブは＝として示す。
２．入ってくるかまたは出ていくそばの矢印は、流れの方向を示す。
３．普通の矢印（→）は、方向のみ、および流れの増加を示す。
４．両端矢印
【外１９】
0003924429.tif 000067
は、呼吸の流れ（すなわち、本来の流れ）を示し、呼吸システムの区分の膨張および収縮に関連した、流れの無い休止の有無を示す。
５．電気的連結は、一本の黒い線で示す。流れの方向は、これらの線上の矢頭
【外２０】
0003924429.tif 000068
で示す。
【０１４１】
例えばシリンダー中に含有される高圧３２下のＯ2のガス供給源は、ガスレギュレーターまたは低下弁３３を通過して連結パイプにつながり、ここでは少し低い圧力の４００kPaが典型的である。ここから、流れ制御弁と視覚的流れ表示３４（例えば、ロタメーター）を通過する。これを超えるとガスは、周囲圧力より少し高く、Ｎ2Ｏの同様の流れと一緒になる。Ｎ2Ｏの供給源も同様であり、高圧源３５，ガスレギュレーター３６、制御弁および視覚的流れ表示３７である。さらに連結パイプは、レギュレーター３６後に２つに分かれ、第２の連結経路は、制御弁と視覚的流れ表示３７をバイパスする。その代わり、これはソレノイドステッピング弁３８または同様の電子流れ制御装置（電子シグナル（この場合コンピューター３９から来る）に応答して流速を制御することができる）を通過する。これは、制御弁と視覚的流れ表示３７からの流れと一緒になり、次に周囲圧力より少し高い前記Ｏ2流と一緒になり、またガス送出装置の場合も、右上区分ＲＵＬＤと右真ん中および下部葉区分ＲＭＬＤを供給し、ＣＯ2（この供給源は、Ｏ2と同様である）を運搬するパイプにより連結される。これは、周囲圧力より少し高いＯ2とＮ2Ｏガス流と一緒になる前に、高圧源４０、ガスレギュレーター４１，および制御弁および視覚的ガス表示４２から得られる。
【０１４２】
一緒になった流れは、区分ガス送出装置ＬＬＤの場合は麻酔噴霧器４３を通過し、ここでのみ、選んだ割合の流速で強力な麻酔薬の蒸気を取り上げる。
【０１４３】
強力な麻酔薬を含有するガス混合物は、もし添加されれば、共通ガス出口５０を通過し、口径の広い呼吸チューブ５２、５３と、ガスオーバーフロー機構５５（これは、充填（呼息）の間換気装置の折り畳みバッグが気密に保たれるように、しかしいっぱい（そのストロークの上で）になればすぐにガスのオーバーフローが始まり、この時点以後で吸息前の間のさらなるガスの流入は、バッグから抜けて、ＦＧＦガスの組成を有するガスオーバーフロー５６として換気装置バッグから逃がすように設計される）を取り付けた箱内バッグ型患者換気装置４５を含む呼吸システム５１に達する。
【０１４４】
吸息が始まると、ガスは折り畳み式バッグから、口径の広い呼吸チューブ５３に沿って非呼吸膨張弁５４に達し、患者接続５７に沿って３重ルーメンチューブ５８（右の中葉および下葉の右上ルーメン９、または左の肺ルーメン１１のルーメン１０の独立したチューブ部分の１つからなる）の独立の部分に進む。
【０１４５】
ここから、吸息は、適当な肺胞換気量区分に進み、ここでガス交換が起きる。
【０１４６】
吸息ガスが非再呼吸膨張弁５４に向かって流れる間、マーカーガスが定常流速５９で吸息ガスに加えられる。吸息ガスは、充分な距離の放射混合が起きるように流れ、次にサンプリング点（それをソレノイドバンク（１）のソレノイド（示していない）に運搬する吸息ガス（第１の区分）６０）で一定の流速でサンプリングされる。
【０１４７】
ソレノイドバンク（１）は、各３つの区分からガスアナライザー４９にＦＧＦガスを通過させる、３つのソレノイドからなるソレノイドバンクである。
【０１４８】
（吸息ガスはまた、患者接続５７を通過する時にもサンプリングされるが、このサンプリングは、外部ガスと汚染するおそれがあり、これは非再呼吸膨張弁５４を通過しないかも知れないため、使用されない。）
【０１４９】
次に、呼息ガスは同じ様に、後ろに非再呼吸膨張弁５４まで流れる。その途中、サンプリング点で息の最後に存在する個々のガス濃度、吸息ガスと呼息ガス（第１の区分）６１を測定するためにサンプリングされる。サンプルの流れは、ソレノイドバンク（２）４４について示されるソレノイドまで流れる。このソレノイドバンクは、３つの区分のそれぞれからガスアナライザー４９まで吸息ガスおよび呼息ガスを送る３つのソレノイドからなる。
【０１５０】
第２のソレノイドバンク４４のソレノイド（これは記載する）は、３つの区分のそれぞれのサンプリングライン６１、４６および４７から吸息または呼息ガスを流す。最後に第３のソレノイドバンクであるソレノイドバンク（３）（これも示していない）は、３つの区分のサンプリング点呼息ガス６３からガスアナライザー４９までＥＸＨガスを流す。
【０１５１】
非再呼吸膨張弁５４を通過後、これは、患者４０から排出されるガスになり、マーカーガス（２）６２の流入を受けるＥＸＨガスの組成を有する。これは、前記のように、この場合ソレノイドバンク（３）（これは示してない）のソレノイドにサンプリングされる。これはサンプリング点、呼息ガス（ｄ１区分）６３でサンプリングされる。
【０１５２】
非再呼吸膨張弁５４は、その構成が明らかに効率的である。これらの弁の他のもの（例えば、ルービン（Ruben's）の弁）は、漏れやすく、適していない。逆向きの流れは２重サンプリングのために不正確になるため、効率は重要である。
【０１５３】
ソレノイドバンク（１）、（２）および（３）は回すと開き、次のソレノイドが開くのと同時に閉じ、アナライザーからのガス流れは連続的である。
【０１５４】
ガスアナライザーは、呼息波形を規定することができる迅速ガスアナライザーであるべきである。
【０１５５】
ソレノイドは、電気接続６４〜７２を介してコンピューター３９により制御される。ガスアナライザーシグナルは、アナライザー−コンピューターリード７３を介してコンピューターに伝達される。
【０１５６】
呼吸システム５１からサンプリングされる吸息の場合、および患者接続５７からサンプリングされる吸息および呼息ガスの場合は、ガスアナライザーから出るガスは、ほとんどアナライザーについてシステムから失われ、摂取量の偽の成分として計算しなければならない。患者から出るガス４０からサンプリングされる呼息ガスの場合、ガスの喪失は、計算しなくてもよい。
【０１５７】
このシステムの全操作は、手動でもコンピューター３９で行ってもよい。図３に示す装置の運転の例では、右上葉区分ＲＵＤ４は、７９％Ｎ2Ｏ、１４％Ｏ2および７％ＣＯ2を含有するガス混合物で通気される。
【０１５８】
左の肺区分ＬＬＤ８は、まず１００％Ｏ2で通気し、そこに強力な麻酔剤蒸気（例えば、イソフルラン）を麻酔噴霧器４３により添加して、正しいレベルの麻酔を生成する。その通気は、呼吸終末弁（ＦETCO2LTD）０．０５〜０．０５５を発生するように調整される。この通気は、システム運転者（通常、麻酔士）により監視される。次にＲＵＤ４の通気を、ＬＬＤ８の通気レベルの１／４に設定する。
【０１５９】
右の中葉および下葉区分６はまず、０％Ｎ2Ｏ、９３％Ｏ2および７％ＣＯ2で通気する。その通気は、ＬＬＤ８の通気レベルの３／４のレベルに調整する。
【０１６０】
５〜１０分後、以下を行う。
【０１６１】
ＲＵＤ４中のＮ2Ｏの吸息および呼吸終末濃度（ＦIN2ORUDおよびＦETN2ORUD）から、吸息から呼吸終末差を計算する。ＲＭＬＤ６でも同じことを行う。差をＩETDRUDおよびＩETDRMLDと呼ぶ。すなわち
【０１６２】
【数１０】
0003924429.tif 000069
【０１６３】
ＩETDRUDが負の値の場合、ガス送出装置（１）からのＮ2Ｏの流れを、ソレノイドステッピング弁（３）により低減させる。低減の程度は、呼吸システムのタイプに関連する。好適なタイプは非再呼吸システムである。この場合、低減の程度は、以下の式により所望のＮ2Ｏの低減パーセントに従って計算される：
【０１６４】
【数１１】
0003924429.tif 000070
【０１６５】
（式中、
【外５９】
0003924429.tif 000071
は、ガス送出装置により送出されるＲＵＤ中のＮ2Ｏの新鮮なガス流速である）。
【０１６６】
所望の低減パーセントは、ＩETDRUDの絶対値である。
【０１６７】
一定時間（新しいＩETDの安定化のための１分まで）後、新しいＩETDを評価する。
【外６０】
0003924429.tif 000072
が変化し続けるなら、安定化は実際は起きないかも知れないが、新しいＩETDの評価は行う。これに基づいて、同様の方法で
【外６１】
0003924429.tif 000073
のさらなる調整を行う。ＩETDRUDが正の場合、
【外６２】
0003924429.tif 000074
は再度、同様に
【外６３】
0003924429.tif 000075
を増加させて調整するが、ＦIN2ORUDはその初期値７９％より大きくなるように調整する。
【０１６８】
ＩETDRUDが正でＦIN2ORUD＝７９％なら、ＩETDRUDが０に等しくなるまでＲＭＬＤへのＮ2Ｏ流れを上昇させて、ＲＵＤ（ＩETDRUD＝０）中の均衡がとれた摂取が得られる。
【０１６９】
このプロセスは、ＲＵＤ中の均衡をこわし、ＲＭＬＤとＲＵＤへのＮ2Ｏ流れの調整の間で、ある程度の前後の追跡が必要かも知れない。
【０１７０】
【外６４】
0003924429.tif 000076
の小さな調整は、数学的関係のために、ＩETDRMLDの変化における
【外６５】
0003924429.tif 000077
の同等の増減より、ＩETDRUDの変化においてより応答性であろう。
【０１７１】
さらにＲＵＤは最も小さい区分であるため、その調整は、少なくとも
【外６６】
0003924429.tif 000078
の値を乱すであろう。そのような乱れが充分現れるまでは数分かかるため、まず
【外６７】
0003924429.tif 000079
に調整を行い、安定化を待ち、次に達成される
【外６８】
0003924429.tif 000080
の増加の値により導かれる
【外６９】
0003924429.tif 000081
に調整を行うことが好ましい。ＦAN2ORUD（呼吸終末ＦAN2ORMLDの値の増減は、心拍出量の変化または全身Ｏ2摂取量の変化により引き起こされる可能性が最も高いため、初期の安定化後に一緒にかつ反対の方向に起きやすい。
【外７０】
0003924429.tif 000082
の上昇：
【外７１】
0003924429.tif 000083
の上昇の比は、ＦAN2ORMLDとＦAN2ORUD値の範囲のほとんどで１５〜２０であると予測される（これは、それぞれ約０〜６５と６５〜８０である）。
【０１７２】
まず
【外７２】
0003924429.tif 000084
を調整する方策をコンピューター化するが、おそらく初期安定化は用手法で行うことが最適である。このために、視覚的に制御する用手法調整が可能になるが、ソレノイドステッピング弁を介してコンピューターによる微調整の平行システムも、好適なシステム中で提供される。
【０１７３】
選択される２つのバランス値（ＲＵＤ中の高い値とＲＭＬＤ中の低い値）の調整の初期プロセスは、オペレーターに
【外７３】
0003924429.tif 000085
の範囲の選択を与え、高い
【外７４】
0003924429.tif 000086
値はこれらを近くし、低い値はさらに離す。
【０１７４】
これを決定する
【外７５】
0003924429.tif 000087
の値は、ガス送出装置から左の肺にＮ2Ｏを流すことにより独立に設定される（
【外７６】
0003924429.tif 000088
の正の値）。選択される
【外７７】
0003924429.tif 000089
は、判断の問題である。
【０１７５】
コンピューターは、特定の
【外２１】
0003924429.tif 000090
値（最初にわかるとＱcから計算することができる）を設定するようにプログラムすることができる。これは、
【外２２】
0003924429.tif 000091
の調整を介するこの値の追跡と防御をするようにプログラムすることができ、これは、不均衡が自発的に現れる時、
【外２３】
0003924429.tif 000092
の両方への調整により、ＲＵＤとＲＭＬＤの両方の均衡がとれた状態を防御するようにプログラムすることができる。
【０１７６】
視覚ディスプレイ７４、プリントアウト７５、またはＲＳ２３２インターフェース７６へのコンピューター３９の出力は、他の電子デバイスに行くか、および／または任意の他の有用なアウトプット方式も、測定装置により観察されるか、またはその読み値および／またはそのメモリーに保存されたかまたは他の供給源（例えば、手入力または他の電子デバイスからのＲＳ２３２通信）から通信される他のデータから計算される、種々のパラメータ変数の値に関する情報を運搬することができる。
【０１７７】
数値例
以下の関連する変数は、記載の妥当な値を有する：
吸息ＦN2O、    左＝０．８    吸息ＦN2O、      右＝０
肺胞通気      左＝２L/m    肺胞通気、      右＝２L/m
【０１７８】
【数１２】
0003924429.tif 000093
【０１７９】
（体の組織をＮ2Ｏで飽和するための麻酔の誘導から充分な時間が経過したなら、
【外８１】
0003924429.tif 000094
の値は、左の吸息ＦN2Oと右の吸息ＦN2Oの中間である。）
【０１８０】
【数１３】
0003924429.tif 000095
【０１８１】
これで、両側の肺胞ＦN2Oを評価することができる。肺胞ガスは、Ｎ2Ｏ含有液体の２つの流れの直接の混合物により生成すると考えられる。（血液とガスを分離している肺胞−毛細管膜は、Ｎ2Ｏに対して自由に透過性であるため、これは真実である。）各肺に運搬されるＮ2Ｏの質量が運搬される質量に等しくなるように、物質バランス式を設定する。従って：
【０１８２】
【数１４】
0003924429.tif 000096
ここで、ＦIN2OLは、左の吸息ＦN2Oであり、ＶAILは左の肺胞通気である。
【０１８３】
【数１５】
0003924429.tif 000097
【０１８４】
同様に
【数１６】
0003924429.tif 000098
【０１８５】
【外８２】
0003924429.tif 000099
は以下の式から計算される：
【０１８６】
【数１７】
0003924429.tif 000100
および
【０１８７】
【数１８】
0003924429.tif 000101
【０１８８】
右の変数の記載値を使用して：
【外８３】
0003924429.tif 000102
【０１８９】
すなわち、健康な正常ヒト被験体の予測される摂取速度は、３００mls/分に近い。（組織がＮ2Ｏで飽和されない時、左からの摂取量は、やや上昇する。右からのアウトプットは、やや低下する。開始時の摂取速度は、左側は約６１５mls/分で、右側はほとんど０である。１０分目の摂取速度は約３４０mls/分であり、右のアウトプットは約２８０mls/分である。以後摂取量は徐々に低下する。１．５時間後左の摂取量は右のアウトプットよりわずかに２５mls/分大きいのみである。組織摂取量は、摂取量とアウトプットの測定の正確さの喪失の大きな原因であると考える必要はない。）
【０１９０】
組織飽和後のＦAN2OLとＦAN2ORの計算値は以下の通りである：
ＦAN2OL＝０．６４６１５４
ＦAN2OR＝０．１５３８４６
【０１９１】
すでに得られた心拍出量式は以下の通りである：
【０１９２】
【数１９】
0003924429.tif 000103
【０１９３】
この式に変数の値を代入して：
【０１９４】
【数２０】
0003924429.tif 000104
【０１９５】
本方法と請求の範囲を通して、特に明記していない場合は、用語「含む（comprise）」またはその変形「含んでなる（comprising）」は、記載の数または数の群を含むが、他の数または数の群を排除するものではないことを理解されたい。
【０１９６】
当業者は、ここで具体的に説明した以外に変更や修飾が可能であることは理解されるであろう。本発明はそのような変更や修飾も含有することを理解されたい。本発明また、本明細書に記載の工程および特徴のすべてを、個々のまたはまとめて、かつこれらの工程または特徴の任意の２つまたはそれ以上の組合せをいずれかおよびすべてを含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の３重ルーメンカフ付き気管支内カテーテルの透視図である。
【図２】  図２は、被験体の呼吸系中に挿入された図１の３重ルーメンカテーテルの部分断面図である。
【図３】  図３は、被験体の肺血流の測定に有用な装置の略図である。
【図１】
0003924429.tif 000105
【図２】
0003924429.tif 000106
【図３】
0003924429.tif 000107