特許 7012005 カプノグラフデバイス及び記憶媒体

(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】

(24)【登録日】2022-01-19

(45)【発行日】2022-01-27

(54)【発明の名称】カプノグラフデバイス及び記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/08 20060101AFI20220120BHJP

【ＦＩ】

A61B5/08

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2018506296

(86)(22)【出願日】2016-08-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2018-09-20

(86)【国際出願番号】 IB2016054702

(87)【国際公開番号】W WO2017025869

(87)【国際公開日】2017-02-16

【審査請求日】2019-06-12

(31)【優先権主張番号】62/203,090

(32)【優先日】2015-08-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】100122769

【弁理士】

【氏名又は名称】笛田 秀仙

(74)【代理人】

【識別番号】100163809

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】オー ヨセフ

(72)【発明者】

【氏名】ブリュワー ケイツ ララ マリー

【審査官】北島 拓馬

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５０６１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１４２８９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２４０５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２５０１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３３０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５２２９７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０６ － ５／２２

Ｇ０１Ｎ ３３／４８ －３３／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カプノグラフデバイスであって、
呼吸二酸化炭素レベルを測定する二酸化炭素測定要素と、
電子プロセッサと
を有し、前記電子プロセッサが、
前記二酸化炭素測定要素により測定される呼吸二酸化炭素レベルを含むカプノグラフ信号を時間の関数として生成し、
前記カプノグラフ信号に対してスライディング窓最大化処理を行うことを含む操作により、時間の関数として呼気終末二酸化炭素（ｅｔＣＯ_２）信号を計算するようプログラムされ、
前記スライディング窓最大化処理が、数回の呼吸を包含するスライディング時間窓（Ｗ）を使用する、及び
前記スライディング時間窓（Ｗ）内における前記カプノグラフ信号の最大値として、前記ｅｔＣＯ_２信号を計算する、
カプノグラフデバイス。

【請求項2】

前記スライディング窓最大化処理が、少なくとも５回の呼吸を包含する持続時間（Ｔｗ）の前記スライディング時間窓（Ｔ）を使用する、請求項１に記載のカプノグラフデバイス。

【請求項3】

前記スライディング窓最大化処理が、持続時間（Ｔｗ）が少なくとも３０秒である前記スライディング時間窓（Ｗ）を使用する、請求項１に記載のカプノグラフデバイス。

【請求項4】

前記スライディング窓最大化処理が、持続時間（Ｔｗ）が１分から２分までの間である前記スライディング時間窓（Ｗ）を使用する、請求項１に記載のカプノグラフデバイス。

【請求項5】

前記スライディング窓最大化処理が、５秒から１５秒までの間のサンプリング間隔（Ｔｓ）を用いる、請求項１乃至４の何れか一項に記載のカプノグラフデバイス。

【請求項6】

前記スライディング窓最大化処理が、前記ｅｔＣＯ_２信号を、

として計算することを有し、ここで、ｔは、時間を表し、[ＣＯ_２]は、カプノグラフ信号を表し、Ｗ（ｔ）は、スライディング時間窓（Ｗ）を

として表し、Ｄは、遅延値であり、

である、請求項１乃至５の何れか一項に記載のカプノグラフデバイス。

【請求項7】

前記スライディング窓最大化処理を実行することが、

を計算することを有し、ここで、ｔは、時間を表し、[ＣＯ_２]は、カプノグラフ信号であり、Ｗ（ｔ）は、スライディング時間窓である、請求項１乃至５の何れか一項に記載のカプノグラフデバイス。

【請求項8】

前記電子プロセッサが、前記カプノグラフ信号に対する前記スライディング窓最大化処理を実行する前に、前記カプノグラフ信号に平滑化フィルタを適用することを更に含む操作により、時間の関数として前記ｅｔＣＯ_２信号を計算するようプログラムされる、請求項１乃至７の何れか一項に記載のカプノグラフデバイス。

【請求項9】

前記スライディング窓最大化処理を実行することが、平滑化されていないｅｔＣＯ_２信号を計算することを有し、前記電子プロセッサは、前記平滑化されていないｅｔＣＯ_２信号に平滑化フィルタを適用することにより平滑化されたｅｔＣＯ_２信号を時間の関数として計算するようプログラムされる、請求項１乃至８の何れか一項に記載のカプノグラフデバイス。

【請求項10】

前記ｅｔＣＯ_２信号を表示する表示要素を更に有する、請求項１乃至９の何れか一項に記載のカプノグラフデバイス。

【請求項11】

カプノグラフィ方法を実行する電子プロセッサにより読み取り可能かつ実行可能な命令を記憶する非一時的記憶媒体であって、前記方法が
時間の関数として二酸化炭素測定要素により測定される呼吸二酸化炭素レベルを含むカプノグラフ信号を生成するステップと、
時間の関数として呼気終末二酸化炭素信号を計算するため前記カプノグラフ信号にスライディング窓最大化処理を実行するステップとを有し、
前記スライディング窓最大化処理が、数回の呼吸を包含するスライディング時間窓（Ｗ）を使用する、及び
前記スライディング時間窓（Ｗ）内における前記カプノグラフ信号の最大値として、前記ｅｔＣＯ_２信号を計算する、
非一時的記憶媒体。

【請求項12】

前記スライディング窓最大化処理が、持続時間が少なくとも３０秒である前記スライディング時間窓を使用する、請求項１１に記載の非一時的記憶媒体。

【請求項13】

前記スライディング窓最大化処理が、持続時間が少なくとも１分であるスライディング時間窓を使用する、請求項１１に記載の非一時的記憶媒体。

【請求項14】

時間の関数として前記ｅｔＣＯ_２信号を計算するため前記スライディング窓最大化処理を実行するステップが、

を計算するステップを有し、ここで、ｔは、時間を表し、[ＣＯ_２]は、カプノグラフ信号であり、Ｗ（ｔ）は、スライディング時間窓である、請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の非一時的記憶媒体。

【請求項15】

が、
（ｉ）前記時間窓Ｗ（ｔ）にわたる最大のカプノグラフ信号サンプル、
（ｉｉ）前記時間窓Ｗ（ｔ）にわたる第２の最大のカプノグラフ信号サンプル、
（ｉｉｉ）前記時間窓Ｗ（ｔ）にわたる第３の最大のカプノグラフ信号サンプル、及び
（ｉｖ）４以下の正の整数Ｎに対し、前記時間窓Ｗ（ｔ）にわたるＮの最高信号サンプルの平均、の１つとして、時間窓Ｗ（ｔ）にわたる最大[ＣＯ_２]値を返す、請求項１４に記載の非一時的記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は一般に、カプノグラフィ技術及び関連技術に関する。

【背景技術】

【0002】

カプノグラフデバイスは、呼吸ガスにおける二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度又は分圧を監視する。一般的なカプノグラフィパラメータは、概念的には呼気フェーズの終了時のＣＯ２分圧である呼気終末ＣＯ２（ｅｔＣＯ２）である。しかしながら、これは通常、呼吸サイクルで観測される最大のＣＯ２分圧であるため、ｅｔＣＯ２は、呼吸サイクルにわたって観測される最大ＣＯ２分圧として臨床的に規定される。ｅｔＣＯ２は一般に、分圧（ＰｅｔＣＯ２）又はパーセンテージ値として与えられる。

【0003】

カプノグラフィにより測定されるｅｔＣＯ２パラメータは、肺の肺胞における最大二酸化炭素分圧に関する測定可能な代用物として一般的に使用される。最大肺胞ＣＯ２分圧を知ることは、肺及び心肺システムの状態を診断するのに有用であり、従って、臨床診断及び患者モニタリングに相当な価値がある。安定したｅｔＣＯ２トレンドラインは、安定した呼吸を示し、一方、ｅｔＣＯ２が時間にわたり減少傾向にある場合、これは呼吸器の劣化、投薬への有害反応、麻酔又は鎮静の影響などを示し得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、カプノグラフィにより測定されたｅｔＣＯ２はしばしばノイズが多く、呼吸ごとに大幅に変化する可能性がある。患者が話したり、咳をしたりするときなどに、カプノグラフィｅｔＣＯ２は、呼吸パターンにおける変化と共に変化する可能性がある。

【0005】

以下は、上述した問題及びその他に対処する新規で改良されたシステム及び方法を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

開示された一態様では、カプノグラフデバイスが開示され、これは、呼吸二酸化炭素レベルを測定する二酸化炭素測定要素と、電子プロセッサとを有し、上記電子プロセッサが、時間の関数として上記二酸化炭素測定要素により測定される呼吸二酸化炭素レベルを含むカプノグラム信号を生成し、上記カプノグラフ信号に対してスライディング窓最大化処理を行うことを含む操作により、時間の関数として呼気終末二酸化炭素ｅｔＣＯ２信号を計算するようプログラムされる。いくつかの実施形態において、上記スライディング窓最大化処理が、持続時間が少なくとも３０秒であるスライディング時間窓を使用する、いくつかの実施形態において、上記スライディング窓最大化処理を実行することが、

を計算することを有し、ここで、ｔは、時間を表し、[ＣＯ２]は、カプノグラム信号４０を表し、Ｗ（ｔ）は、スライディング時間窓である。カプノグラフデバイスは、サイドストリーム又はメインストリームカプノグラフデバイスであってもよい。

【0007】

別の開示された態様では、非一時的記憶媒体が、カプノグラフィ法を実行する電子プロセッサにより読み取り可能かつ実行可能な命令を記憶し、この方法は、時間の関数として二酸化炭素測定要素により測定される呼吸二酸化炭素レベルを含むカプノグラム信号を生成するステップと、時間の関数として呼気終末二酸化炭素ｅｔＣＯ２信号を計算するため上記カプノグラフ信号にスライディング窓最大化処理を実行するステップとを有する。

【0008】

１つの利点は、最大肺胞二酸化炭素レベルをより正確に近似する呼気終末二酸化炭素（ｅｔＣＯ２）値を提供することにある。

【0009】

別の利点は、呼吸ごとに決定される呼気終末ＣＯ２と比較して、低減されたノイズのｅｔＣＯ２に提供することにある。

【0010】

別の利点は、（１）より正確に最大肺胞ＣＯ２二酸化炭素レベルに近似し、（２）呼吸ごとに決定される呼気終末ＣＯ２と比較してノイズが低減されるｅｔＣＯ２を提供することにある。

【0011】

別の利点は、低減されたシステマティック誤差のｅｔＣＯ２を提供することにある。

【0012】

所与の実施形態は、前述の利点の１つ、２つ、それ以上、若しくは全てを提供し得、若しくは何らの利点を提供せず、及び／又は本開示を読み理解するとき当業者に明らかになるであろう他の利点を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本書に開示される改善された呼気終末二酸化炭素（ｅｔＣＯ２）計算を含むカプノグラフデバイスを図式的に示す図である。

【図2】ｅｔＣＯ２を計算するためにカプノグラム上でスライディング窓最大操作を実行することを図式的に示す図である。

【図3】呼吸ごと（ｂｒｅａｔｈ-ｂｙ-ｂｒｅａｔｈ）ベースで計算される呼気終末ＣＯ２データをプロットする図である。

【図4】スライディング窓最大操作を用いて計算される呼気終末ＣＯ２データをプロットする図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明は、様々な要素及び要素の配列の形式並びに様々なステップ及びステップの配列の形式を取ることができる。図面は、好ましい実施形態を説明するためだけにあり、本発明を限定するものとして解釈されるべきものではない。

【0015】

ｅｔＣＯ２の傾向は、患者が自発的に呼吸し、呼吸のサイズが均一でないとき、評価することが困難である。自発的又は圧力支援換気中に、カプノグラフデバイスにより測定されたｅｔＣＯ２は、例えば、患者が話す、咳をする、睡眠時無呼吸若しくは薬物誘発気道閉塞に罹患する、又は医療処置のための麻酔後に急性呼吸抑制を経験するときなどに明らかに変化する可能性がある。肺胞ＣＯ２分圧が、様々な大きさの呼吸に伴いカプノグラフィにより観察されるｅｔＣＯ２の変化と同じくらい速く変化することは生理学的に可能ではない。

【0016】

明らかな解決策は、ノイズを除去するためローパスフィルタなどを用いてｅｔＣＯ２トレンドラインを平滑化することである。しかしながら、このアプローチは、カプノグラフィにより測定されるｅｔＣＯ２の場合、重大な欠点を持つことが本書において認識される。これは、本書で認識されるように、ｅｔＣＯ２測定にノイズを導入する臨床的状態及び生理学的事象が、カプノグラフデバイスにより測定されるｅｔＣＯ２を系統的に減少させる傾向があるためである。例えば、息の量が気道のデッドボリュームを完全に流出させるには小さすぎる場合、測定されるｅｔＣＯ２は減少する。同様に、肺が平行な（肺胞）デッドボリュームを含む場合、カプノグラフィにより測定されるｅｔＣＯ２はここでも減少する。補充酸素が患者に投与されている場合、それは、呼気ガスと混合し、この場合もカプノグラフィにより生成されるｅｔＣＯ２読み出しを減少させる可能性がある。

【0017】

カプノグラフィによるｅｔＣＯ２測定の一般的な臨床応用は、直接測定できない最大肺胞ＣＯ２分圧の正確で測定可能な代用物を提供することである。しかしながら、前述のｅｔＣＯ２ノイズ源の各々は、肺胞最大ＣＯ２分圧未満に体系的に逸脱するよう、カプノグラフィにより測定されるｅｔＣＯ２値における減少をもたらす。従って、カプノグラフィにより測定されるｅｔＣＯ２が、肺胞の最大ＣＯ２分圧の代用と見なされるとき、これらの「ノイズ」源は、ランダムな誤差を導入する真のノイズ源ではない。むしろ、これらの「ノイズ」源は、肺胞最大ＣＯ２分圧の（容易に測定されない）ゴールドスタンダードと比較して、カプノグラフィにより測定されるｅｔＣＯ２があまりに低い読み出しを体系的にもたらす点で、システマティックな誤差の源である。

【0018】

前述の見識に照らして見ると、ノイズ、即ちランダム誤差を除去するように設計されたローパスフィルタ又は他の平滑化機構は、カプノグラフィにより測定されるｅｔＣＯ２値を改善するのには適切ではない。むしろ、適切な改善は、比較的長い期間（例えば、約１０～３０回の呼吸を包含する）にわたり観察される最大ＣＯ２を優先的に表示すべきである。なぜなら、これは、最大肺胞ＣＯ２を正確に反映するｅｔＣＯ２値を提示する可能性がより高いからである。いくつかの例示的な実施形態では、以下の処理が開示される。一定のサンプリング時間間隔Ｔｓ、例えば、いくつかの実施形態では５～１５秒において、より長い間隔Ｔｗの時間窓Ｗにわたって測定される最大呼気ＣＯ２が特定される。このＴｗは、いくつかの実施形態では３０秒～３分であり、いくつかの実施形態では１～２分である。サンプリングレート（１／Ｔｓ）で得られるこれらの最大サンプルは、サンプリング間隔Ｔｓだけ離れた信号の連続データ点（サンプル）を備える、ｅｔＣＯ２を表すサンプリング信号を形成する。オプションで、このｅｔＣＯ２信号は、スプリアスサンプルを除去するため、例えばローパスフィルタを用いて平滑化される（これらは真のノイズである、即ちランダムエラーを構成すると予想される）。

【0019】

図１を参照すると、斯かるｅｔＣＯ２信号生成を使用する例示的なカプノグラフデバイス１０が概略的に示される。図１に示されるように、手術中、カプノグラフデバイス１０は、例示的な実施例では鼻カニューレ１４のような適切な患者アクセサリにより、又は気道アダプタなどにより患者１２と接続される。患者アクセサリ１４はオプションで、エアフィルター、ウォータートラップなど（図示省略）などの１つ又は複数の補助要素を含むことができる。例示的なカプノグラフ１０では、呼吸した空気が、空気ポンプ２２により患者アクセサリ１４からカプノグラフ空気入口１６に二酸化炭素（ＣＯ２）測定要素又はセル２０を通って引き出される。次いで、空気は、カプノグラフ１０の空気出口２４を介して大気に放出されるか、又は例示的な実施形態のように、大気に放出される前に吸入麻酔剤又は他の吸入薬剤を除去するため、空気出口２４を通って掃気システム２６に排出される。ＣＯ２測定要素又はセル２０は例えば、赤外線光学吸収セルを有することができる。そこでは、患者アクセサリ１４から引き出された呼吸空気中の二酸化炭素が、吸収を生み出し、これは赤外線光源／検出器アセンブリにより検出される。

【0020】

例示的なカプノグラフデバイス１０は、サイドストリーム構成を持ち、そこでは、呼吸空気が、ポンプ２２を用いてカプノグラフデバイス１０に引き込まれ、ＣＯ２測定セル２０が、カプノグラフデバイス１０の内部に配置される。即ち、サイドストリームカプノグラフデバイス１０は、二酸化炭素測定要素２０、電子プロセッサ３０、及び二酸化炭素測定要素２０を介して呼吸した空気を吸引するよう接続されるポンプ２２をユニットとして含む。サイドストリーム構成は、自発呼吸患者、即ち人工呼吸器の補助なしに自分自身で呼吸している患者に適切に使用される。メインストリーム構成（図示省略）として知られる代替的な構成では、ＣＯ２測定セルは、典型的には患者の「メインストリーム」気道に挿入されるＣＯ２測定セル患者アクセサリとして、カプノグラフデバイスのハウジングの外部に配置される。斯かるメインストリーム構成は例えば、機械的人工呼吸患者に使用されることができる。その場合、ＣＯ２測定セル患者アクセサリが、人工呼吸器ユニットのアクセサリ受け部に嵌合するように設計されるか、人工呼吸器に供給される気道ホースに設置される。ｅｔＣＯ２を計算するための開示される手法は、（図１の例示的な例のように）サイドストリームカプノグラフデバイスと共に、又はメインストリームカプノグラフデバイスと組み合わせて、容易に適用される。

【0021】

図１を引き続き参照すると、カプノグラフデバイス１０（例示的なサイドストリーム構成又は代替的なメインストリーム構成のいずれかにおいて）は、ＣＯ２測定セル２０及び（サイドストリーム構成における）ポンプ２２を作動させるための電力及び制御を提供するカプノグラフ電子機器３０を含む。電力及び制御リンクは、図１に図示されていない点に留意されたい。カプノグラフ電子機器３０は更に、図１に図式的に示され、かつ本明細書で説明されるように、ＣＯ２測定セル２０により出力されるＣＯ２信号の処理を実行する。カプノグラム及びｅｔＣＯ２信号のようなカプノグラフ１０により出力される臨床データが、表示要素３２に表示され、電子カルテ（ＥＭＲ）などに格納され、又は他の方法で利用される。表示要素３２は、カプノグラフの要素であってもよいし、又は図１に示されるように、表示要素３２は、カプノグラフ１０に接続される外部表示要素であってもよい。例えば、外部表示要素３２は、多機能ベッドサイド患者モニタ及び／又はナースステーションの患者モニタなどであってもよい。カプノグラフは、圧力計、流量計などの簡略化された図１には示されていない他の複数の要素を含むことができる点を更に理解されたい。

【0022】

カプノグラフ電子機器３０は、例えば、カプノグラフ１０のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラといった適切にプログラムされた電子プロセッサなどのように、様々な態様で実現されることができる。単一の電子ユニット３０が図示されるが、代替的に、電子機器の様々な組み合わせを使用することが考えられる。例えば、ポンプ電源、赤外線光源電源（ＣＯ２測定セル２０用）、（ＣＯ２測定セル２０の赤外光検出器をサンプリングする）アナログデジタル変換回路などを実現するため、異なる電子要素が動作可能に相互接続されることができる。更に、カプノグラフは、開示されるＣＯ２信号処理なしにカプノグラム（ＣＯ２対時間信号）を出力し、その処理が別のデバイス（例えば、カプノグラム信号を受信するナースステーションのコンピュータ）において適切にプログラムされる電子機器により実行されることが想定される。カプノグラフ電子機器３０により実行されるものとして本書に開示されるＣＯ２信号処理は、本書に開示される手法を用いるｅｔＣＯ２計算を含む開示されるＣＯ２信号処理を実行するマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は他の電子プロセッサにより読み取り可能かつ実行可能な命令を格納する非一時的記憶媒体により実現されることもできる点を更に理解されたい。斯かる非一時的記憶媒体は、非限定的な例示として、ハードディスクドライブ若しくは他の磁気記憶媒体、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）若しくは他の電子記憶媒体、光ディスク若しくは他の光記憶媒体、又はそれらの様々な組み合わせなどを含むことができる。

【0023】

図１を引き続き参照して、更に図２を参照すると、カプノグラフ電子機器３０（又は代替的に、全体的又は部分的に、適切にプログラムされた電子データプロセッサを備えるナースステーションモニタ、ベッドサイド患者モニタ、又は他のデバイス）により実行されるＣＯ２信号処理の例示的な実施形態が、図１に図式的に示される。ＣＯ２信号はサンプリングされ、カプノグラム４０を生成するため、妨害ガス（例えば、亜酸化窒素）の存在、気圧などの因子に関してオプションで補正される。カプノグラムは、図２において[ＣＯ２]として示される二酸化炭素の分圧又は濃度を時間の関数として表す信号である。図２は、健康な患者に対する理想的な波形としてのカプノグラム４０を示し、そこでは、各呼吸は同一であり、吸気段階の間にほぼゼロ[ＣＯ２]を示し、呼気段階にわたって徐々に上昇し、呼気終末ＣＯ２に対応する最大[ＣＯ２]で終了する明確な最大値[ＣＯ２]を示す。ｅｔＣＯ２は、各呼吸に対して同じである。実際には、現実の患者に関するカプノグラム４０は通常、不均一な呼吸、話し、咳、病気の患者の場合の慢性的な肺問題などの多数の要因のため、この理想化された曲線から大きく逸脱することを理解されたい。実際の患者のカプノグラムでは、ｅｔＣＯ２は呼吸により異なる場合がある。図２の例示的な理想化された例は、４秒／呼吸の一定の呼吸速度、即ち毎分１５回の呼吸を更に仮定する。従来技術で知られるように、正常な成人患者の安静時呼吸速度（ＲＲ）は典型的には、３～５秒／呼吸（１２～２０回／分）のオーダーであり、乳児に関しては典型的には（毎分約６０呼吸回までの）より高いＲＲが観察される。実際の患者では、ＲＲは一般的に一定ではない。ＲＲは、興奮又は運動により著しく増加し、休息期間中に減速し、睡眠時無呼吸発作時に完全に停止し、及び／又は様々な呼吸器疾患若しくは他の医学的状態により一般に著しく変化する場合がある。

【0024】

引き続き図１及び図２を参照すると、処理４２において、現在の時間ｔにおいて、持続時間Ｔｗの（過去の）時間窓Ｗにわたる最大ＣＯ２値が決定される。処理４２に関する時間窓Ｗの持続時間Ｔｗは、複数の呼吸を包含するよう選択される。例えば、いくつかの実施形態では、Ｔｗは、少なくとも３０秒（１０呼吸／分、即ち６秒／呼吸の低速ＲＲで呼吸する患者に関する５回の呼吸を含む）の持続時間を持つ。一方、例えばそのＲＲがより高い乳児に対しては、より短い値が考えられる。いくつかの実施形態では、Ｔｗは３０秒～３分の範囲にある。大人の場合、Ｔｗは、１分から２分の範囲になるように選択されることができる。これらの例示的な上限値よりも長いＴｗを設定することも考えられ、これは、例えば、活動的であるか、又は、カプノグラム４０において呼吸ごとの有意な変化を他の態様で示す患者に関連して適切であり得る。

【0025】

時間窓Ｗは、スライディング時間窓である。即ち、時間窓Ｗにおける最大[ＣＯ２]値を決定する処理４２は、ｅｔＣＯ２信号５０を生成するため、連続的な現在の時間値ｔ（及び図２に図式的に示されるように時間窓Ｔｗの対応する時間シフト）に対して、サンプリング間隔Ｔｓで（図１の反復処理４４により示されるように）繰り返される。反復４４に関するサンプリング間隔Ｔｓは典型的には、カプノグラフ１０により使用される[ＣＯ２]測定間隔よりもはるかに大きい。例えば、カプノグラム４０を生成するため、測定セル２０により出力される[ＣＯ２]は、１０ミリ秒の時間間隔でサンプリングされるが、サンプリング間隔Ｔｓは、図２では１０秒である。他方、サンプリング間隔Ｔｓは、ｅｔＣＯ２信号５０の時間分解能を決定し、好ましくは比較的短く選択され、特にスライディング時間窓Ｗの持続時間Ｔｗよりもはるかに短い。いくつかの実施形態では、サンプリング間隔Ｔｓは、５秒から１５秒の範囲内であるが、より長い又はより短いサンプリング間隔も考えられる。

【0026】

こうして、ループ４２、４４は、スライディング窓最大処理４２、４４を実現する。そこでは、呼気終末ＣＯ２サンプルが取られる現在の各時間ｔに対して、時間窓Ｗ（ｔ）におけるカプノグラム４０の最大[ＣＯ２]値が、現在時間ｔのｅｔＣＯ２値として選択される。出力は、（呼吸毎に計算される呼気終末ＣＯ２と比較して）最大肺胞ＣＯ２分圧のより滑らかでより近い近似の両方の利点を持つｅｔＣＯ２信号５０である。ｅｔＣＯ２信号５０の別の利点は、ｅｔＣＯ２サンプルがサンプリング間隔Ｔｓで等間隔に配置されることである。一方、１呼吸あたりの呼気終末ＣＯ２信号は、呼吸間隔に基づき不均一に間隔を空けられる（しかし、呼吸ごとの信号は、等間隔のデータを提供するため再サンプリング又は他の態様で後処理されることができる）。

【0027】

このスライディング窓最大処理は、

として数学的に表されることができる。ここで、ｔは、時間を表し、[ＣＯ２]は、カプノグラフ信号４０を表し、窓Ｗ（ｔ）は、カプノグラム４０の以下の部分

であり、関数

は、窓Ｗ（ｔ）にわたる最大二酸化炭素レベルを返す。式（１）のｅｔＣＯ２（ｔ）の計算は、サンプリング間隔Ｔｓで時間の関数としてｅｔＣＯ２信号５０を生成するため、サンプリング間隔Ｔｓで、例えば図２に示されるように時間ｔ０、ｔ０+Ｔｓ、ｔ０+２Ｔｓ、ｔ０+３Ｔｓ、...において、対応する時間窓Ｗ（ｔ０）、Ｗ（ｔ０+Ｔｓ）、Ｗ（ｔ０+２Ｔｓ）、Ｗ（ｔ０+３Ｔｓ）、...を用いて、繰り返される。

【0028】

図２に更に示されるように、このスライディング窓最大処理の第１の反復は、初期ウィンドウＷ０を生成するため、遅延時間Ｔｄｅｌａｙ＝Ｔｗだけ遅延されることを理解されたい。この遅延が長すぎると考えられる場合、ｅｔＣＯ２信号５０の最初のサンプルをより迅速に取得するため、最初の反復に対してより短い時間窓を使用することが考えられる。しかし、この場合、より小さい初期ウィンドウ期間に起因して、より大きい誤差が生じる可能性がある。

【0029】

式（２）において、窓Ｗ（ｔ）は、現在の時間ｔより１サンプル遅れた右（即ち、最高の時間値）エッジを持つと規定されるが、より一般的には、遅延Ｄがオプションで採用されることができ、より一般的に

となる。式（２ａ）の窓Ｗ（ｔ）において、遅延Ｄ＝０が可能性として想定され、処理４２が実行されるとき[ＣＯ２]ｔに対する安定値が利用可能である場合に使用されることができる。

【0030】

留意されるように、ｅｔＣＯ２信号５０は、時間窓Ｗにわたり最大値をとる平滑化処理により、呼吸毎に計算される呼気終末ＣＯ２と比較して平滑化される。しかしながら、誤って高いＣＯ２値をもたらす任意のランダムノイズは、スライディング窓最大処理４２、４４により捕捉される。図１の例示的な実施形態では、これは、平滑化されたｅｔＣＯ２信号５４を生成するため、ローパスフィルタ、デジタル平均フィルタ、メジアンフィルタなどのオプションの平滑化フィルタ５２により抑制される。（平滑化処理５４は、図２には示されていないことに留意されたい）。付加的又は代替的に、時折の偽の高ＣＯ２値の抑制は、式（１）のｍａｘ（・・・）演算の詳細な構成により抑制されることができる。例えば、ｍａｘ（・・・）演算は、ウィンドウＷにおける２番目又は３番目に高いＣＯ２値を出力することができ、又はウィンドウＷにおけるＮ個の最高[ＣＯ２]値の平均を出力することができる（ここで、Ｎは低い正の整数であり、例えば、

である）。更に別のアプローチとして、処理４２を適用する前に、弱い平滑化フィルタ（図示省略）がカプノグラフ信号４０に適用されることができる。例えば、この弱い平滑化フィルタは、置換

を作る移動平均フィルタであってもよい。

【0031】

図３及び図４を参照すると、処理ループ４２、４４の実例が示される。図３は、従来のように各呼吸にわたり最大[ＣＯ２]値を取ることにより測定される呼気終末ＣＯ２の実験例を示す。大量の「ノイズ」が観測されるが、この「ノイズ」を構成する大きな振幅偏差は、主に下方向、即ち低い[ＣＯ２]値に向かって存在する点に留意されたい。これは、呼気終末ＣＯ２におけるエラーの大部分の臨床的又は生理学的原因（例えば、呼吸間の気道デッドボリュームの不完全な流出、平行肺胞デッドボリューム、補充酸素の影響）が、呼吸ごとのカプノグラフィにより生成される呼気終末ＣＯ２値を低下させる傾向があるという本書でなされる観察を反映する。即ち、観測される偏差は、真のランダムノイズの特徴ではなく、呼吸ごとに計算される呼気終末ＣＯ２値を体系的に減少させる系統誤差の特徴である。

【0032】

対照的に、図４は、図３の呼気終末ＣＯ２信号を生成するために従来のように処理される同じカプノグラム信号にスライディング窓最大処理４２、４４を適用することにより生成されるｅｔＣＯ２信号５０を示す。ｅｔＣＯ２信号５０のこの実験例は、主に下向きの偏差が除去され、ｅｔＣＯ２値が、図３の呼吸ごとの呼気終末ＣＯ２信号よりも全体的に高いという点で、はるかに「ノイズが少ない」ことが分かる。従って、スライディング窓最大処理４２、４４により生成されるｅｔＣＯ２信号５０は、図３の呼気終末ＣＯ２データと比較して、肺胞最大ＣＯ２分圧のより良い代用物である。

【0033】

本発明が、好ましい実施形態を参照して説明されてきた。上記の詳細な説明を読み及び理解すると、第三者は、修正及び変更を思いつくことができる。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその均等の範囲に入る限りにおいて、斯かる修正及び変更の全てを含むものとして解釈されることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】