特許 5993878 患者状態の自動診断のための二酸化炭素モニタリングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5993878

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】患者状態の自動診断のための二酸化炭素モニタリングシステム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/083 20060101AFI20160901BHJP

   A61M 16/00 20060101ALN20160901BHJP

   G01N 33/497 20060101ALN20160901BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/08 100

   !A61M16/00 370Z

   !G01N33/497 A

【請求項の数】11

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-554054(P2013-554054)

(86)(22)【出願日】2012年2月22日

(65)【公表番号】特表2014-513996(P2014-513996A)

(43)【公表日】2014年6月19日

(86)【国際出願番号】IB2012050807

(87)【国際公開番号】WO2012114286

(87)【国際公開日】20120830

【審査請求日】2015年2月5日

(31)【優先権主張番号】61/445,192

(32)【優先日】2011年2月22日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/576,907

(32)【優先日】2011年12月16日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】ＫＯＮＩＮＫＬＩＪＫＥ ＰＨＩＬＩＰＳ Ｎ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】100087789

【弁理士】

【氏名又は名称】津軽 進

(74)【代理人】

【識別番号】100122769

【弁理士】

【氏名又は名称】笛田 秀仙

(72)【発明者】

【氏名】ババエイザディ サイード

(72)【発明者】

【氏名】ヘルフェンバイン エリック

(72)【発明者】

【氏名】バトラー ダウン

(72)【発明者】

【氏名】ジョウ ソフィア ホワイ

【審査官】 九鬼 一慶

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５０８０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０５６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５３２４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２９７１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

挿管、高度気道確保、心肺蘇生、若しくは換気治療を受けている患者で使用するための二酸化炭素モニタリングシステムであって、
患者から呼吸ガスを受信し、前記呼吸ガスの二酸化炭素含量を検知して二酸化炭素測定信号を生成する二酸化炭素センサと、
前記二酸化炭素測定信号を二酸化炭素信号ストリームとしてデジタル化して保存するプリプロセッサと、
複数の呼吸候補を識別する、前記二酸化炭素信号ストリームに応答する呼吸候補検出器と、
各呼吸候補に対する呼気終末二酸化炭素値を決定する呼吸キャラクタライザと、
各呼吸候補を呼吸候補の前記呼気終末二酸化炭素値に基づいて真の呼吸若しくは外部ＣＰＲ圧迫の結果として生じるアーチファクトとして分類する呼吸分類器と、
患者治療の有効性を決定する、前記呼吸分類器からの複数の真の呼吸に応答する治療分析器と、
前記患者治療の有効性に関する出力命令を提供する出力生成器とを有する、二酸化炭素モニタリングシステム。

【請求項2】

前処理された二酸化炭素信号ストリームからノイズを除去するフィルタをさらに有する、請求項１に記載の二酸化炭素モニタリングシステム。

【請求項3】

前記呼吸キャラクタライザがさらに各呼吸候補について波形基線、波形振幅、波形周波数、波形勾配、波形リズム、及び波形コーナーの少なくとも一つを決定し、さらに前記呼吸分類器が各呼吸候補について波形基線、波形振幅、波形周波数、波形勾配、波形リズム、及び波形コーナーの少なくとも一つに基づいて各呼吸候補を真の呼吸若しくはアーチファクトとして分類する、請求項１に記載の二酸化炭素モニタリングシステム。

【請求項4】

前記治療分析器への治療入力をさらに有し、前記治療分析器がさらに前記患者治療の有効性を決定するために前記治療入力に応答する、請求項１に記載の二酸化炭素モニタリングシステム。

【請求項5】

前記治療入力が前記二酸化炭素センサにおける前記呼吸ガスの受信の開始を示すスイッチを有する、請求項４に記載の二酸化炭素モニタリングシステム。

【請求項6】

前記出力命令が、呼吸が受信されないこと若しくは異常二酸化炭素波形の一つを有する異常状態に応答する、請求項１に記載の二酸化炭素モニタリングシステム。

【請求項7】

前記出力命令が前記高度気道確保をチェックするための視覚若しくは聴覚の助言を有する、請求項１に記載の二酸化炭素モニタリングシステム。

【請求項8】

前記出力命令が前記複数の真の呼吸からの呼気終末二酸化炭素値における減少を有する異常状態に応答する、請求項１に記載の二酸化炭素モニタリングシステム。

【請求項9】

前記出力命令が心肺蘇生の有効性の視覚若しくは聴覚の助言を有する、請求項８に記載の二酸化炭素モニタリングシステム。

【請求項10】

前記出力命令が気道閉塞、無呼吸、若しくは望ましくない換気率の一つを有する異常状態に応答する、請求項１に記載の二酸化炭素モニタリングシステム。

【請求項11】

前記出力命令が患者チェック若しくは換気装置調節設定の一つを有する、請求項１０に記載の二酸化炭素モニタリングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、改良された医療二酸化炭素（ＣＯ２）モニタリングシステム、及び特に患者に適用される挿管若しくは他の高度な気道確保療法若しくは心肺蘇生（ＣＰＲ）療法、若しくは呼吸療法の有効性を自動的に決定するＣＯ２モニタリングシステムに関する。呼吸療法は喘息などの閉塞性気道疾患のための気管支拡張剤への反応を観察することを含み得る。こうした治療の有効性はＣＯ２波形の変化する形状に見られ得る。システムは治療中の自己心拍再開（ＲＯＳＣ）の発生も決定する。

【背景技術】

【0002】

ＣＯ２モニタリングシステムは現在患者の呼吸を観察するために病院の手術室及び集中治療室で利用されている。一般的にこうしたシステムは患者の酸素摂取量及び呼吸ＣＯ２を観察する高性能でかなり大きな換気システムである。しかしながら、より高度なＣＯ２モニタリングが望ましい他の状況がある。一つの状況は、先端が患者の気道の中に挿入される呼吸装置によって患者に空気が供給される、挿管若しくは高度な気道確保（ａｄｖａｎｃｅｄ ａｉｒｗａｙ ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）である。もう一つは心停止に襲われた患者へのＣＰＲの適用である。もう一つは患者が閉塞性気道疾患、例えば喘息などから呼吸困難になっているとき、及び呼気ＣＯ２が観察されながら気管支拡張剤などの呼吸療法が適用されているときである。こうした状況では、Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ｛Ａｎｄｏｖｅｒ，ＭＡ｝によって製造されるＭＲｘ除細動器モニタなどの携帯装置が望ましく、これは院内で使用され得るが持ち運びでき、事故現場若しくは心停止した患者の場所へ運ばれることができる。こうした携帯モニタはこれらの状況の各々において適用される処置の有効性を決定するために患者のＣＯ２呼気を観察しＣＯ２波形を解釈することができることが望ましい。

【0003】

例えば、挿管は誤って適用される場合患者の命にかかわる可能性がある困難な手順で有名である。チューブが肺の代わりに消化管に誤って送られる、認識されていない食道挿管は、来院前の気道確保において大きな危険であり、無酸素性脳傷害の長期後遺症及び死につながり得る。場合によっては、患者が現場で最初は正しく挿管されていたとしても、気管内チューブ（ＥＴＴ）は救急科への搬送中に気管から移動してしまうかもしれない。ある研究において、救急科に到着する患者の全体の誤った気道確保率は驚くべき２５％であり、うち１６．７％が食道であった。加えて、ＥＴＴの正しい留置を確認する観察法は信頼できないことがわかっている。高度な声門上気道（ｓｕｐｒａｇｌｏｔｔｉｃ ａｄｖａｎｃｅｄ ａｉｒｗａｙs）の使用は誤挿管率を減少させたが、これらの装置もまたそれに続く悲惨な結果を伴って誤留置される可能性がある。

【0004】

過換気による死は心肺蘇生中に生じるもう一つのよくある生命にかかわる気道確保問題である。少なくとも一つの研究は、一見したところ十分な訓練にもかかわらず、専門救助者が院外ＣＰＲ中に常に患者を過換気することを示している。研究は過度の換気率が冠動脈かん流圧と生存率を著しく減少させることも示した。認識されていない、不注意による過換気は現在不良な心停止からの生存率に寄与している可能性がある。ＣＰＲの存在下で、換気率の決定は一般的に使用されるインピーダンス法よりもＣＯ２波形を用いてより正確に実行されることができ、呼気終末ＣＯ２の分析と組み合わされるとき、これは不注意による過換気の検出のための有効な方法となり得る。外傷性脳損傷の存在下での過換気もまた極めて有害であり、脳虚血をもたらし得る。

【0005】

有効なＣＰＲは心停止患者にとって重要な処置として広く認識されている。ＣＰＲは一般に適用されるが、その質は不十分な訓練若しくは介護者の疲労のために悪いことが多い。必要なことは実施されたＣＰＲが有効であるか否かの介護者へのリアルタイム表示である。ＣＰＲが有効でない場合、介護者は技術を向上させるように指導されることができる。発明者らはＣＰＲ品質の一つの指標が患者の呼気ＣＯ２プロファイルにあるかもしれないことを認識した。

【0006】

上述の処置の各々は、成功の場合、自己心拍再開（ＲＯＳＣ）をもたらす。携帯モニタがＲＯＳＣの発生を自動的に認識し、その表示を救助者に与えることも望ましい。同様に、ＲＯＳＣ後の自己心拍の喪失はｅｔＣＯ２値における急落として最初に検出され、ＣＰＲを再開するための指標となり得る。

【0007】

肺気腫、喘息、慢性気管支炎若しくは嚢胞性線維症などの閉塞性気道疾患などから呼吸困難の患者は、その気道を確保するために気管支拡張剤などの薬剤を投与されることが多い。ＣＯ２波形の形状は、閉塞性気道を診断するため、及び処置の有効性を観察するための両方に使用されることができる。

【0008】

ＣＯ２分析技術、すなわちカプノグラフィは、患者のＣＯ２呼気の傾向に基づいて患者の状態を決定するために現在使用されている。従来技術及び共同譲渡された特許出願、表題"Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ"（ＷＯ２０１０／０５２６０８）は、挿管、高度気道確保、ＣＰＲ処置、若しくは換気の最中にＣＯ２モニタリング及び解釈を提供する携帯モニタリング装置に組み込まれるカプノグラフモニタを記載する。装置は患者に適用されている特定の処置を識別するための入力設定を組み込み、その処置中に予測され得る呼吸状態にモニタが反応するようになっている。

【0009】

上述の問題から、発明者らは、必要なものは心血管治療の有効性についてフィードバックを与える改良されたカプノグラフィシステムであることを認識した。システムにおける改良は呼吸の自動検出、アーチファクトからの真の呼吸の区別、及び治療中の患者のＣＯ２呼気における生理学的傾向を考慮する治療分析に関する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

特に心臓及び呼吸関連救助中の意思決定プロセスで臨床医を支援するためにＣＯ２波形を分析することによって、臨床意思決定支援を提供するためのシステムを記載することが本発明の原理に従う。システムはユーザのニーズを処理ハードウェアと一致させる適切なレベルで動作可能なソフトウェアスケーラブルアルゴリズムにおいて実装され得る。システムのアルゴリズムは患者のＣＯ２波形を分析し、パラメータとイベントを生成する。分析の結果は直接報告されるか、若しくは関連する臨床ステートメントを報告するために使用され得る。

【課題を解決するための手段】

【0011】

ソフトウェアアルゴリズムは好適にはマシン（ホスト）に依存しないように設計され、従って一つよりも多くの動作環境で使用されることができる。アルゴリズムの共通ソースコードは適切なレベルの機能性を実現するように、及びホストデバイスの動作環境に適合するように構成されることができる。アルゴリズムは動作環境仕様だけでなくＣＯ２信号入力、制御、及び出力信号のための特定インターフェースを含む。

【0012】

従って本発明の目的は、救命の心血管救助技術が一般に利用される病院若しくは外来環境での使用のための携帯モニタリング装置にＣＯ２モニタリング法が組み込まれるシステムを提供することである。方法は、方法が任意のコンピュータプロセッサ及びオペレーティングシステムハードウェアによって使用され得るように、マシンに依存しないソフトウェアアルゴリズムにおいて随意に実装され得る。

【0013】

本発明の別の目的は有用な治療情報を介護者に提供するために呼吸中のＣＯ２の変化を処理して分析するＣＯ２モニタリングシステムを提供することである。システムは患者の呼吸のＣＯ２レベルの測度である信号を生成するＣＯ２センサを使用する。ＣＯ２信号はＣＯ２モニタによってデジタル化され記録される。ＣＯ２信号ストリームは随意に"きれいな"ＣＯ２信号を生成するために低減されたノイズ成分とノイズレベルについて分析される。コーナー及びピークなどの波形の様々な特性が検出され測定される。真の呼吸からアーチファクトを決定して除去するために特性はアーチファクト検出器に適用される。そして提供されている推定処置と処置の有効性を識別するために真の呼吸のストリームが分析される。悪い呼吸状態が発見される場合、モニタは可聴若しくは可視の警報を発し得るか、及び／又はディスプレイ若しくはアナンシエータを用いて臨床助言ステートメントを発し得る。

【0014】

本発明の別の目的は患者のＣＯ２呼気を用いて挿管、高度気道確保、若しくはＣＰＲ中の処置の有効性を決定するためのシステムを提供することである。システムは、患者が処置中に改善しているかどうか、又は気管内チューブ若しくは高度気道が適切に置かれているかどうかを決定するために真の呼吸のシーケンスにわたって呼気終末ＣＯ２測定値の新規の使用を有する。

【0015】

本発明の別の目的は自己心拍再開（ＲＯＳＣ）若しくは自己心拍喪失の発生を識別するためのシステムを提供することである。方法は除細動器などの医療救命装置に組み込まれ得る。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】患者に動作可能なように接続される本発明のＣＯ２モニタリングシステムをブロック図形式で図示する。

【図2】ＣＯ２信号の典型的な呼吸候補部分のパラメータを図示する。

【図3】カプノグラフィ波形から患者の状態を決定する方法のフローチャートを図示する。

【図4】ＣＰＲ圧迫を受けている患者のＣＯ２信号のアーチファクト呼吸シーケンスを図示する。

【図5】不注意で過換気されている患者から生成され得る呼吸速度傾向及び計算された呼気終末ＣＯ２（ｅｔＣＯ２）傾向と並べられるＣＯ２信号の典型的な呼吸シーケンスを図示する。

【図6】誤挿管された患者のＣＯ２信号の典型的な呼吸シーケンスを図示する。

【図7】不適切なＥＴＴ若しくは高度気道確保の場合に気道確保を分析しユーザガイダンスを提供する方法のフローチャートを図示する。

【図8】ＣＰＲの有効性を決定するための方法で使用される測定されたｅｔＣＯ２信号と計算された呼吸速度をグラフ形式で図示する。

【図9】ＲＯＳＣを決定するための方法で使用される測定されたｅｔＣＯ２信号をグラフ形式で図示する。

【発明を実施するための形態】

【0017】

最初に図１を参照すると、ＣＯ２モニタ２０とＣＯ２分析器２２を含むＣＯ２モニタリングシステム１４がブロック図形式で図示される。ＣＯ２モニタは対象患者１０を観察するために使用されているよう図示される。ＣＯ２モニタ２０はＣＯ２を観察することができ、血圧、血中酸素、ＥＣＧ及び同様のものなど、他の患者機能を観察することもできてもよい。ＣＯ２モニタ２０はコントロール、ディスプレイ、及びインジケータライト、及び聴覚アラーム及びプロンプトも有し得る。

【0018】

患者の呼吸ガスはＣＯ２モニタ２０内のＣＯ２センサ１２に供給される。ＣＯ２センサ１２は対象の呼気中のＣＯ２ガス濃度を検知する。センサ１２からのＣＯ２測定信号はＣＯ２プロセッサ２２へ伝達される。ＣＯ２プロセッサ２２はＣＯ２モニタ２０から離れて存在するものとして図１に図示される。しかしながら、本発明はそう限定されない。ＣＯ２プロセッサ２２はモニタ２０内に存在してもよく、別の装置であってもよく、若しくは代替的にソフトウェアモジュールとして構成されてもよい。

【0019】

ＣＯ２プロセッサ２２はＣＯ２信号をサンプルのストリームへデジタル化し、ストリームを後で使用するためにコンピュータメモリに保存するプリプロセッサ２４を有する。デジタル化されたＣＯ２信号ストリームは連続ＣＯ２波形をあらわす。波形は好適にはｍｍＨｇでのＣＯ２の経時変化である。例示的なＣＯ２信号ストリームは図２，４，５，６，８及び９に図示される。

【0020】

プリプロセッサ２４から出力されるＣＯ２信号ストリームは随意にノイズ低減フィルタ２６においてノイズ成分を低減するために処理され得る。フィルタ２６においてノイズ成分を分析するための一つの技術は、ＣＯ２信号ストリームの高周波数成分を分析することである。きれいなＣＯ２波形は比較的わずかな高周波数成分を示す。従ってフィルタ２６は信号ストリームノイズレベルを低減するデジタルローパスフィルタを有し得る。

【0021】

デジタル化されフィルタされたＣＯ２信号ストリームは呼吸候補検出器３０において第１の波形検出を受ける。ＣＯ２呼吸候補を検出するための一つの技術は連続ＣＯ２サンプルにおける差を検出することであり、これは事実上ＣＯ２波形の傾きを検出する。図２において例示的な呼吸候補シーケンス１００を参照すると、バックグラウンドノイズ閾値レベル１０４からはしる急激に上昇する傾き１０８は患者呼気の開始の特性であるか、若しくはアーチファクトイベントを示し得る。呼気若しくはアーチファクトイベントのさらなる表示は、バックグラウンドノイズ閾値レベル１０４を下回る急激に下降する傾き１１０である。従って呼吸候補検出器３０は不応期間によって分離される呼吸１及び呼吸２などの呼吸候補の時系列を識別するように動作する。

【0022】

まだ図１を参照すると、呼吸候補のシーケンスは次に呼吸キャラクタライザ３２によって処理される。呼吸キャラクタライザ３２は各呼吸候補に対して特性のセットを決定する。これらの特性は波形候補の基線、波形の振幅、前の候補に関する波形の周波数、波形のリズム、波形のコーナー、波形の傾き、及び波形の形状の特性を含み得る。

【0023】

呼吸候補特性は各候補波形が呼吸波形若しくはアーチファクトであるかどうかを評価するために呼吸分類器３４において分類される。特に、外部ＣＰＲ圧迫の結果として生じるアーチファクトは真の呼吸波形形状から特徴的な特性を持つ。呼吸分類器３４はそれに従って呼吸候補を分析し、真の呼吸をアーチファクトから分離する。治療入力６４は随意に分析の精度を向上させるために呼吸分類器３４に治療識別子を伝達し得る。真の呼吸からアーチファクトを区別する方法は以下でより詳細に論じられる。

【0024】

呼吸分類器３４は真の呼吸のシーケンスを治療分析器３６へ伝達する。治療分析器３６は少なくとも二つの真の呼吸の傾向に基づいて潜在する患者治療の有効性を決定するように動作する。例示的な決定はＣＰＲの有効性、気管内チューブ（ＥＴＴ）若しくは高度気道の適切留置及び／又は継続的な適切留置、及び救命治療中の自己心拍再開（ＲＯＳＣ）の発生である。加えて、ＣＰＲ中の過換気若しくは低換気の発生が治療分析器３６によって決定されることができる。

【0025】

治療入力６４は随意に分析の精度を向上させるために治療分析器３６へ提供され得る。例えば、挿管若しくは気道確保、又は気管支拡張剤治療の開始の開始時間が、治療入力スイッチなどのユーザ入力によって伝達され得る。以下により詳細に記載する通り、開始時間は気道確保分析において有用である。

【0026】

治療分析器３６によって決定される患者治療の有効性はいくつかの方法で出力生成器４０を介してまたユーザへ伝達され得る。ディスプレイ６０は臨床ガイダンス生成器４２によって生成される出力命令を提供し得るか、又はアラーム４４によって生成されるアラーム若しくはアラートを表示し得る。アナンシエータ６２は臨床ガイダンス生成器４２からの可聴命令若しくはアラーム４４からのアラーム信号を提供し得る。ディスプレイ６０とアナンシエータ６２はモニタ２０内に存在するものとして図１に図示されるが、いずれも分析器２２内に、若しくはネットワーク中央監視場所などの完全に異なる場所に配置されてもよいことが理解される。臨床ガイダンス命令は特定の問題若しくは困難が調査されるべきであること、若しくは代替的に患者が改善していることをユーザに通知する。異常若しくは誤用を示すために"呼吸が受信されていない"若しくは"異常ＣＯ２波形"などの出力命令が生成され得る。

【0027】

ＣＯ２モニタリングシステム２０が患者に結合されるとき、これは挿管、ＣＰＲ、若しくは換気などの患者に適用されている処置を識別するように設定されるべきである。これは手動スイッチ若しくは臨床医によって設定されるモニタリングシステムへの入力によってなされ得る。設定は使用されている特定治療装置によって自動的になされてもよい。例えば、挿管装置の空気路がＣＯ２モニタ２０に接続されるとき、モニタは空気路の接続を検知し、それによって挿管が観察されていることを知らされ得る。ＣＰＲの場合患者の胸部に置かれＣＰＲ中に押圧されるＣＰＲパッドがモニタ２０に接続され、ＣＰＲが実行されていることをモニタに知らせ得る。換気中に換気装置若しくはその空気路はモニタ２０に接続されて換気が実行されていることをモニタに知らせ得る。治療計画の識別は適用されている治療計画中に予測され得る呼吸状態に特に反応するようにモニタ２０を調整する。この治療の自動識別は治療入力６４に付加的に若しくは代替的に供給され得る。

【0028】

図２は正常なＣＯ２波形１００の標準パラメータを図示する。患者が息を吐いて呼気フェーズが開始するとき、波形は呼気のＣＯ２含量の持続的プラトーレベル１０６が得られるまで、急な傾き１０８で基線ＣＯ２値をあらわすバックグラウンドノイズレベル１０４から上昇する。波形１００は持続的レベルに達するときにコーナーアルファ１１２を示す。患者が呼気を終えるとき、波形は下り行程の下降する傾き１１０に沿ってコーナーベータ１１４から次の吸気フェーズの開始の信号へ落ちる。そして波形は患者の呼吸の頻度と周期性でこのように繰り返す。

【0029】

図２におけるＣＯ２呼吸波形の形状は他の識別可能で有用な特性を含む。波形コーナー１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ及び１０３ｄは呼気と吸気の主要イベントを規定する。最大振幅点１０２ｅ及び１０３ｅは各呼吸に対する呼気終末ＣＯ２（ｅｔＣＯ２）値を規定する。プラトー形状１０６、若しくはプラトー形状１０６の一部は真の呼吸の指標になり得る。これらは急性気道閉塞の存在を決定するためにも使用され得る。上記パラメータは波形基線、波形振幅、波形周波数、波形勾配、及び波形リズムなどの呼吸特性を決定するために容易に使用されることができる。

【0030】

図３は臨床治療決定をガイドするためにユーザに情報を与えるためのカプノグラフィシステムを使用する方法を図示する。方法は患者装用式ＣＯ２センサからステップ３１２においてＣＯ２データが受信されるときに開始される。ＣＯ２データはステップ３１４においてデジタル化されて保存され、随意にステップ３２６においてノイズを低減するためにフィルタされる。ステップ３２６の出力は患者からの呼吸のシーケンスを包含するＣＯ２波形である。

【0031】

ステップ３３０においてＣＯ２波形から呼吸候補が選択される。図２に戻って参照すると、ステップ３３０は連続ＣＯ２サンプルにおける差を検出すること、従って事実上ＣＯ２波形の傾きを検出することによってＣＯ２呼吸候補を検出するための技術を組み込み得る。図２において例示的な呼吸候補シーケンス１００を参照すると、バックグラウンドノイズ閾値レベル１０４からはしる急激に上昇する傾き１０８は患者の呼気の開始の特徴を示しているか、若しくはアーチファクトイベントを示している可能性がある。呼気若しくはアーチファクトイベントのさらなる表示は、バックグラウンドノイズ閾値レベル１０４を下回るそれに続く急激に下降する傾き１１０である。従って呼吸候補検出器３０は不応期間によって分離される呼吸１及び呼吸２などの呼吸候補の時系列を識別するように動作する。そして得られる呼吸候補のシーケンスはさらなる処理のために呼吸候補注釈ステップ３３２へ提供される。

【0032】

呼吸候補のシーケンスのためのパラメータはステップ３３２で計算される。コーナー１０２ａ‐ｄ、ピーク値１０２ｅ、プラトー１０６勾配、上り行程（ｕｐｓｔｒｏｋｅ）１０８勾配、下り行程（ｄｏｗｎｓｔｒｏｋｅ）１１０勾配、基線値１０４、シーケンス周波数及びリズムの安定性が決定される。そしてパラメータは呼吸分類ステップ３３３に渡される。

【0033】

呼吸はステップ３３３においてアーチファクト若しくは真の呼吸として分類される。ＣＯ２信号ストリームにおけるアーチファクトの一つの原因はＣＰＲ中に導入される。ＣＰＲは速いペースで、一般的に毎分約１００圧迫で胸部圧迫を加えることによって実行される。こうした速いがしっかりした圧迫は肺を圧迫させ、短く高い周波数増分で圧迫から跳ね返らせ、いくらかのガスを肺に循環させる。従ってＣＰＲアーチファクトは典型的な呼吸、図２と同様の形状を示す可能性があり、又は図４に図示の通り"バンプ"４７０としてあらわれる可能性がある。

【0034】

ステップ３３３は次のアルゴリズムによってアーチファクトを区別する。アルゴリズムの精度はボタンなどのユーザ入力３６４若しくはＣＰＲが実施されているときのＣＰＲ力センサ信号を用いて増加され得る。図２の一般的形状を持つＣＯ２波形の場合、ＣＰＲアーチファクトは次式の場合呼吸２について決定される。
時間（１０３ａ‐１０２ｃ）＜Ｔ１＊（平均呼吸ギャップ） 及び
時間（１０３ｄ‐１０３ａ）＜Ｔ２
Ｔ１は約０．４から０．５の範囲を持つ平均呼吸ギャップの固定割合であり、平均呼吸ギャップは真の呼吸の度に更新される動的な値であり、Ｔ２は約６００ミリ秒の値を持つ適正な呼吸の持続期間の固定間隔である。

【0035】

図４の複数のバンプ形状４７０を持つＣＯ２波形呼吸候補の場合、ＣＰＲアーチファクトは最大バンプ間隔４６０ａ、４６０ｂ、若しくは４６０ｃが５５０ミリ秒よりも短い場合に決定される。バンプ間隔はＣＯ２波形４７０がピーク‐ピークバンプ振幅の平均の７５％に等しい閾値線４５０を越えるところで測定される。

【0036】

アーチファクトと分類される呼吸候補はステップ３３４において真の呼吸と分類される呼吸候補から分離される。アーチファクト呼吸候補は通常は破棄されない。ＣＰＲが実行されているという出力命令を提供するため、若しくはＣＰＲ中にＣＯ２が肺で交換されているかどうかを示す呼気終末ＣＯ２測定値を得るために、アーチファクト候補のさらなる分析がステップ３７０で起こり得る。こうした測定値はＣＰＲの有効性を決定するために有用である。

【0037】

真の呼吸はステップ３３４から呼吸シーケンス生成ステップ３３５へ渡される。ステップ３３５において、真の呼吸は呼気終末ＣＯ２傾向曲線５２０及び呼吸速度傾向曲線５３０のようなパラメータを決定するためにさらに処理される。ここで図５を参照すると、曲線５２０は真の呼吸ｅｔＣＯ２値の移動平均など、既知の方法によって計算され得る。呼吸速度傾向曲線５３０はＣＯ２換気信号ストリーム５１０によって示される通り、真の呼吸の移動出現頻度（ｒｕｎｎｉｎｇ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｒａｔｅ）など、既知の方法によって計算され得る。これらの値の出力は治療分析ステップ３３６へ伝達される。

【0038】

治療分析ステップ３３６は何らかの形で潜在する治療が有効であるか若しくは不完全であるかどうかを決定する。第１の決定は過換気の場合である。図５は５２０において下降しているｅｔＣＯ２値と組み合わせて毎分１５呼吸などの閾値よりも大きい呼吸速度５３０が過換気状態５４０の指標であることを示す。こうした状態において、過換気信号がガイダンス及びアラート出力ステップ３４０へ提供され、救助者に換気を減らすよう警告する。

【0039】

治療分析ステップ３３６は患者における気管内チューブ若しくは高度気道の誤留置若しくは取り外しも検出する。図６は不適切な気管内挿管から生じるＣＯ２波形６００の一実施例を示す。胃の中のＣＯ２のために挿管直後に見られる２、３の正常に見える真の呼吸６２０ａ及び６２０ｂは留置が適切であるという誤った観念につながり得る。しかしながら本発明の方法は、所定期間６１０、この場合は約２０秒間、真の呼吸のシーケンスを連続的に分析し、不適切な気道確保が検出される場合に修正出力ガイダンスを提供する。

【0040】

挿管治療を分析する方法６３６は図７によって図示される。第１の真の呼吸がステップ７１０において受信され、ここでｅｔＣＯ２値が評価される。ｅｔＣＯ２値が最初に３ｍｍＨｇなどの下位閾値未満である場合、ステップ７２０は第１の呼吸アラートをステップ７５０において提供するよう指示をガイダンス出力ステップ６４０へ送る。第１の呼吸アラートはｅｔＣＯ２が低いというガイダンスを有する。

【0041】

しかしながら、第１の真の呼吸ｅｔＣＯ２値が閾値を上回る場合、ステップ７３０において休止期間が入力される。２０秒などの休止期間がステップ７３０において終了した後、第２の真の呼吸がステップ７４０において受信される。そして第２の真の呼吸は第１の真の呼吸と同様にステップ７２０において分析される。第２のｅｔＣＯ２値がある期間にわたって閾値以下へ減衰した場合、誤留置された若しくは取り外された気管内チューブが示される。そしてステップ７２０は挿管アラートステップ７６０においてアラートが生成されるようにガイダンス出力ステップ６４０へ指示を与える。第２の真の呼吸が閾値を超え続ける場合、適切なチューブ留置を示す第３の出力ガイダンスがステップ６４０において生成される。

【0042】

挿管治療を分析するための代替的方法は、図７の第１のステップ７２０を完全にスキップし、真の呼吸を分析する前に時間Ｔだけただ単に休止することを含む。この代替的方法は好適には挿管若しくは気道確保期間の開始を示す治療分析ステップ６３６へのユーザ入力６６４からの信号によって開始される。

【0043】

ここで図８を参照すると、進行中のＣＰＲの有効性を分析する治療分析ステップ３３６が記載される。真の呼吸シーケンス及び対応するデータは図３に図示される前述の方法ステップに従って得られる。しかしながら、治療分析ステップ３３６はＣＰＲの有効性を評価するために計算された呼吸速度傾向８２０及びｅｔＣＯ２傾向曲線８００の検出された段階的変化をさらに使用する。図８の実施例において、呼吸速度８２０は１５の高い閾値限度より下にあるが、ｅｔＣＯ２傾向は２分間にわたって２０から３０ｍｍＨｇへ、すなわち５０％の増加を示す。ｅｔＣＯ２が徐々に増加する呼吸速度８２０は進行中のＣＰＲが有効であることを示す。有効な場合、対応する臨床ガイダンス命令が出力ステップ３４０において出される。他方で、呼吸速度８２０とｅｔＣＯ２傾向パラメータが有効ＣＰＲを示すことができない場合、対応する臨床ガイダンス命令及び／又はアラートが出力ステップ３４０において出される。

【0044】

ＣＰＲ有効性決定の精度はＣＰＲ圧迫が生じているという表示で改良される。ユーザ入力３６４、ＣＰＲセンサからの情報、若しくはステップ３３４からのＣＰＲアーチファクト呼吸候補のストリーム３７０のいずれかが、進行中のＣＰＲを確認するために治療分析ステップ３３６において使用され得る。ＣＰＲセンサからの情報は呼吸分類ステップ３３３においてｅｔＣＯ２アルゴリズムと併用されることもできる。従って、方法は誤ったＣＰＲ有効性ガイダンスを回避することができる。

【0045】

ここで図９を参照すると、自己心拍再開（ＲＯＳＣ）の発生について分析する治療分析ステップ３３６が記載される。真の呼吸シーケンス及び対応するデータは図３に図示される前述の方法ステップに従って得られる。しかしながら、治療分析ステップ３３６はＲＯＳＣの発生を確認するために計算された呼吸速度傾向８２０及びｅｔＣＯ２傾向曲線９００の検出された急激な変化をさらに使用する。

【0046】

図９の実施例において、ｅｔＣＯ２傾向は一つの真の呼吸から次の真の呼吸へ、５０％よりも大きい２５から６０ｍｍＨｇへの急増を示す。急増するｅｔＣＯ２は患者が自然に、補助なしでＣＯ２を交換し始めたことを示す。ＲＯＳＣが検出される場合、対応する臨床ガイダンス命令が出力ステップ３４０において出される。他方で、ｅｔＣＯ２傾向パラメータがＲＯＳＣを示すことができない場合、対応する臨床ガイダンス命令及び／又はアラートが出力ステップ３４０において出される。またｅｔＣＯ２傾向が６０から１０ｍｍＨｇなどの急低下を示す場合も、自己心拍喪失が示され、ＣＰＲを再開するようアラートが提供され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】