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特許7030819カプノメトリ及び酸素飽和度を組み合わせた生理学的モニタリング判断支援システム
(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】
(24)【登録日】2022-02-25
(45)【発行日】2022-03-07
(54)【発明の名称】カプノメトリ及び酸素飽和度を組み合わせた生理学的モニタリング判断支援システム
(51)【国際特許分類】
A61B 5/08 20060101AFI20220228BHJP
A61B 5/1455 20060101ALI20220228BHJP
【ＦＩ】
A61B5/08
A61B5/1455
【請求項の数】
22
(21)【出願番号】P 2019537827
(86)(22)【出願日】2018-01-15
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-05-21
(86)【国際出願番号】 EP2018050799
(87)【国際公開番号】W WO2018130673
(87)【国際公開日】2018-07-19
【審査請求日】2021-01-13
(31)【優先権主張番号】62/446,608
(32)【優先日】2017-01-16
(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．
【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ５２， ５６５６ ＡＧ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
(74)【代理人】
【識別番号】110001690
【氏名又は名称】特許業務法人Ｍ＆Ｓパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】オル ヨセフ アレン
(72)【発明者】
【氏名】ブリュワー ララ マリエ
(72)【発明者】
【氏名】グネソン パウル ブルース
【審査官】樋口 祐介
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１１－５０５１７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５３１２４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１０８１２１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２００５－５０８６７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５０６１８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１３－５３３０２１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ５／０６－５／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
患者の呼吸気体をモニタリングする際に使用するためのカプノグラムを測定するカプノグラフデバイスであって、前記カプノグラムは、複数の患者の呼吸を包含する所与の時間間隔にわたって取得された二酸化炭素（ＣＯ２）の分圧値又は濃度値の範囲毎の二酸化炭素（ＣＯ
２
）のサンプルカウントのヒストグラムを含み、前記ヒストグラムは定期的に更新され、前記カプノグラフデバイスはさらに、（ｉ）前記ヒストグラムから呼気終末二酸化炭素（ｅｔＣＯ２）を決定し、（ｉｉ）前記カプノグラムから計算された１つ又は複数の定量的カプノグラム波形測定基準を使用してｅｔＣＯ２パラメータ品質指標（ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ）を計算し、（ｉｉｉ）前記カプノグラムから呼吸速度（ＲＲ）値を決定し、（ｉｖ）前記ＲＲ値及び前記ｅｔＣＯ２ ＰＱＩの両方を使用してＲＲパラメータ品質指標（ＲＲ ＰＱＩ）を計算する、カプノグラフデバイスと、前記患者の動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定するパルスオキシメータと、
電子プロセッサであって、
前記カプノグラフデバイスによって測定される前記カプノグラムから患者健康状態を示すカプノグラフィ指標を生成し、前記カプノグラフィ指標は、前記ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ及び前記ＲＲ ＰＱＩに部分的に基づいて計算され、
患者健康状態を示す動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）指標を、前記パルスオキシメータによって測定される前記ＳｐＯ２から生成し、
前記カプノグラフィ指標及び前記ＳｐＯ２指標から患者安全指標（ＰＳＩ）を計算し、前記カプノグラフデバイスが前記計算されたヒストグラムを更新するたびに、前記カプノグラフィ指標は再生成され、前記ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ及び前記ＲＲ ＰＱＩは再計算され、
前記患者安全指標に少なくとも部分的に基づいて決定される１つ又は複数の臨床警告を計算するようにプログラムされている、電子プロセッサと、
計算された前記１つ又は複数の臨床警告のうちの少なくとも１つを表示するディスプレイコンポーネントと
を備える、患者モニタリングデバイスであって、
前記電子プロセッサはさらに、（ｉ）ＰＳＩ閾値を下回る前記患者安全指標に応じて、前記計算された１つ又は複数の臨床警告を前記ディスプレイコンポーネントに出力し、（ｉｉ）前記ＰＳＩ閾値を下回る前記患者安全指標且つ所与の指標閾値を下回る前記カプノグラフィ指標、前記ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ又は前記ＲＲ ＰＱＩに応じて、前記ディスプレイコンポーネントへの前記計算された１つ又は複数の臨床警告の前記出力を抑制するようにプログラムされている、
患者モニタリングデバイスであって、前記ｅｔＣＯ ２ ＰＱＩは、（１）ベースラインを上回る前記ヒストグラムの部分の測定基準、（２）前記ヒストグラムの上方領域内の最大ＣＯ ２ と最高のヒストグラムカウントを有するＣＯ ２ レベルとの間の差の測定基準、（３）前記上方領域のカウントと中間領域のカウントとを比較する測定基準、（４）前記上方領域内の総カウントの割合の測定基準、及び（５）ＣＯ ２ 立ち下がり時間の測定基準を含むパラメータから計算される、患者モニタリングデバイス。
【請求項2】
前記カプノグラフィ指標はさらに、少なくとも二酸化炭素の濃度又は分圧及び呼吸速度情報を含む、前記カプノグラムから導出される情報から生成される、請求項１に記載の患者モニタリングデバイス。
【請求項3】
前記ＳｐＯ２指標は、下限閾ＳｐＯ２値以下のＳｐＯ２の値に対する最小値を有する単調関数であって、上限閾ＳｐＯ２値以上のＳｐＯ２の値に対する最大値まで単調に増大する単調関数を使用して生成される、請求項１又は２に記載の患者モニタリングデバイス。
【請求項4】
前記単調関数の前記最小値はゼロ未満であり、前記単調関数の前記最大値はゼロよりも大きい、請求項３に記載の患者モニタリングデバイス。
【請求項5】
前記ＳｐＯ２指標は、前記ＳｐＯ２が酸素補給を受けて測定されるときにはより高い値の前記下限閾ＳｐＯ２値及び上限閾ＳｐＯ２値を有し、前記ＳｐＯ２が酸素補給を受けずに測定されるときにはより低い値の前記下限閾ＳｐＯ２値及び上限閾ＳｐＯ２値を有する前記単調関数を使用して生成される、請求項３又は４に記載の患者モニタリングデバイス。
【請求項6】
前記電子プロセッサは、受信される吸気酸素濃度比（ＦｉＯ２）に基づいて酸素補給が使用されているか否かを識別するようにさらにプログラムされている、請求項５に記載の患者モニタリングデバイス。
【請求項7】
前記患者安全指標は、前記カプノグラフィ指標及び前記ＳｐＯ２指標の加重和として計算される、請求項１から６のいずれか一項に記載の患者モニタリングデバイス。
【請求項8】
前記電子プロセッサは、前記患者安全指標を閾値化し、前記閾値化を条件として前記１つ又は複数の臨床警告を計算するようにさらにプログラムされている、請求項１から７のいずれか一項に記載の患者モニタリングデバイス。
【請求項9】
前記１つ又は複数の臨床警告は、前記カプノグラフィ指標から計算される前記患者安全指標の成分と、前記ＳｐＯ２指標から計算される前記患者安全指標の成分とを比較することによって、前記カプノグラフィ指標又は前記ＳｐＯ２指標がより緊急の臨床警告を示すかを決定することと、
前記カプノグラフィ指標が前記ＳｐＯ２指標より緊急の臨床警告を示す場合、前記カプノグラムを使用して前記臨床警告を計算することと、
前記ＳｐＯ２指標が前記カプノグラフィ指標より緊急の臨床警告を示す場合、前記ＳｐＯ２を使用して前記臨床警告を計算することと
を含む動作によって計算される、請求項１から８のいずれか一項に記載の患者モニタリングデバイス。
【請求項10】
前記電子プロセッサ及び前記ディスプレイコンポーネントを含むマルチパラメータ患者モニタを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の患者モニタリングデバイス。
【請求項11】
前記電子プロセッサは、前記カプノメータデバイスの電子プロセッサを含み、少なくとも前記カプノグラフィ指標は、前記カプノメータデバイスの前記電子プロセッサによって計算される、請求項１０に記載の患者モニタリングデバイス。
【請求項12】
患者モニタリングを実施するために電子プロセッサによって読み取り可能且つ実行可能な命令を記憶している非一時的記憶媒体であって、前記患者モニタリングは、カプノグラフデバイスによって測定されるカプノグラムから患者健康状態を示すカプノグラフィ指標を生成することであって、前記カプノグラムは患者の呼吸気体をモニタリングする際に使用するためであり、前記カプノグラムは、複数の患者の呼吸を包含する所与の時間間隔にわたって取得された二酸化炭素（ＣＯ２）の分圧値又は濃度値の範囲毎の二酸化炭素（ＣＯ ２ ）のサンプルカウントのヒストグラムを含み、前記ヒストグラムは定期的に更新され、前記カプノグラフデバイスはさらに、（ｉ）前記ヒストグラムから呼気終末二酸化炭素（ｅｔＣＯ２）を決定し、（ｉｉ）前記カプノグラムから計算された１つ又は複数の定量的カプノグラム波形測定基準を使用してｅｔＣＯ２パラメータ品質指標（ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ）を計算し、（ｉｉｉ）前記カプノグラムから呼吸速度（ＲＲ）値を決定し、（ｉｖ）前記ＲＲ値及び前記ｅｔＣＯ２ ＰＱＩの両方を使用してＲＲパラメータ品質指標（ＲＲ ＰＱＩ）を計算し、前記カプノグラフィ指標は、前記ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ及び前記ＲＲ ＰＱＩに部分的に基づいて計算される、前記カプノグラフィ指標を生成することと、
患者健康状態を示す前記患者の動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）指標を、パルスオキシメータによって測定されるＳｐＯ２から生成することと、
前記カプノグラフィ指標及び前記ＳｐＯ２指標から患者安全指標（ＰＳＩ）を計算することであって、前記カプノグラフデバイスが前記計算されたヒストグラムを更新するたびに、前記カプノグラフィ指標は再生成され、前記ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ及び前記ＲＲ ＰＱＩは再計算される、患者安全指標を計算することと、
前記患者安全指標に少なくとも部分的に基づいて決定される１つ又は複数の臨床警告を計算することと、
ＰＳＩ閾値を下回る前記患者安全指標に応じて、計算された前記１つ又は複数の臨床警告のうちの少なくとも１つを表示するディスプレイコンポーネントに前記計算された１つ又は複数の臨床警告を出力し、前記ＰＳＩ閾値を下回る前記患者安全指標且つ所与の指標閾値を下回る前記カプノグラフィ指標、前記ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ又は前記ＲＲ ＰＱＩに応じて、前記ディスプレイコンポーネントへの前記計算された１つ又は複数の臨床警告の前記出力を抑制することと
を含む、非一時的記憶媒体であって、前記ｅｔＣＯ ２ ＰＱＩは、（１）ベースラインを上回る前記ヒストグラムの部分の測定基準、（２）前記ヒストグラムの上方領域内の最大ＣＯ ２ と最高のヒストグラムカウントを有するＣＯ ２ レベルとの間の差の測定基準、（３）前記上方領域のカウントと中間領域のカウントとを比較する測定基準、（４）前記上方領域内の総カウントの割合の測定基準、及び（５）ＣＯ ２ 立ち下がり時間の測定基準を含むパラメータから計算される、非一時的記憶媒体。
【請求項13】
前記カプノグラフィ指標はさらに、少なくとも二酸化炭素の濃度又は分圧及び呼吸速度情報を含む前記カプノグラムから導出される情報から生成される、請求項１２に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項14】
前記ＳｐＯ２指標は、下限閾ＳｐＯ２値以下のＳｐＯ２の値に対する最小値を有する単調関数であって、上限閾ＳｐＯ２値以上のＳｐＯ２の値に対する最大値まで単調に増大する単調関数を使用して生成される、請求項１２又は１３に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項15】
前記単調関数の前記最小値はゼロ未満であり、前記単調関数の前記最大値はゼロよりも大きい、請求項１４に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項16】
前記ＳｐＯ２指標は、前記ＳｐＯ２が酸素補給を使用して測定されるときにはより高い値の前記下限閾ＳｐＯ２値及び上限閾ＳｐＯ２値を有し、前記ＳｐＯ２が酸素補給を使用せずに測定されるときにはより低い値の前記下限閾ＳｐＯ２値及び上限閾ＳｐＯ２値を有する前記単調関数を使用して生成される、請求項１４又は１５に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項17】
実施される前記患者モニタリングは、受信される吸気酸素濃度比（ＦｉＯ２）に基づいて酸素補給が使用されているか否かを識別すること
をさらに含む、請求項１６に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項18】
前記患者安全指標は、前記カプノグラフィ指標及び前記ＳｐＯ２指標の加重和として計算される、請求項１２から１７のいずれか一項に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項19】
前記１つ又は複数の臨床警告は、前記カプノグラフィ指標及び前記ＳｐＯ２指標の前記患者安全指標に対する相対的寄与を比較することによってより緊急の成分を決定することを含む動作によって計算され、前記臨床警告は、前記より緊急の成分のデータを使用して計算される、請求項１２から１８のいずれか一項に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項20】
カプノグラフデバイスを使用してカプノグラムを測定し、前記カプノグラムは患者の呼吸気体をモニタリングする際に使用するためであり、前記カプノグラムは、複数の患者の呼吸を包含する所与の時間間隔にわたって取得された二酸化炭素（ＣＯ２）の分圧値又は濃度値の範囲毎の二酸化炭素（ＣＯ
２
）のサンプルカウントのヒストグラムを含み、前記ヒストグラムは定期的に更新され、前記カプノグラフデバイスはさらに、（ｉ）前記ヒストグラムから呼気終末二酸化炭素（ｅｔＣＯ２）を決定し、（ｉｉ）前記カプノグラムから計算された１つ又は複数の定量的カプノグラム波形測定基準を使用してｅｔＣＯ２パラメータ品質指標（ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ）を計算し、（ｉｉｉ）前記カプノグラムから呼吸速度（ＲＲ）値を決定し、（ｉｖ）前記ＲＲ値及び前記ｅｔＣＯ２ ＰＱＩの両方を使用してＲＲパラメータ品質指標（ＲＲ ＰＱＩ）を計算するステップと、パルスオキシメータを使用して前記患者の動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定するステップと、
電子プロセッサを介して、前記カプノグラムから患者健康状態を示すカプノグラフィ指標を生成し、前記カプノグラフィ指標は、前記ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ及び前記ＲＲ ＰＱＩに部分的に基づいて計算され、前記ＳｐＯ２から患者健康状態を示すＳｐＯ２指標を生成し、前記カプノグラフィ指標及び前記ＳｐＯ２指標から患者安全指標（ＰＳＩ）を計算し、前記カプノグラフデバイスが前記計算されたヒストグラムを更新するたびに、前記カプノグラフィ指標は再生成され、前記ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ及び前記ＲＲ ＰＱＩは再計算されるステップと、
前記電子プロセッサを介して、前記患者安全指標に少なくとも部分的に基づいて決定される１つ又は複数の臨床警告を計算するステップと、
前記電子プロセッサを介して、ＰＳＩ閾値を下回る前記患者安全指標に応じて、計算された前記１つ又は複数の臨床警告のうちの少なくとも１つを表示するディスプレイコンポーネントに前記計算された１つ又は複数の臨床警告を出力し、前記ＰＳＩ閾値を下回る前記患者安全指標且つ所与の指標閾値を下回る前記カプノグラフィ指標、前記ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ又は前記ＲＲ ＰＱＩに応じて、前記ディスプレイコンポーネントへの前記計算された１つ又は複数の臨床警告の前記出力を抑制するステップと
を含む、患者モニタリング方法であって、前記ｅｔＣＯ ２ ＰＱＩは、（１）ベースラインを上回る前記ヒストグラムの部分の測定基準、（２）前記ヒストグラムの上方領域内の最大ＣＯ ２ と最高のヒストグラムカウントを有するＣＯ ２ レベルとの間の差の測定基準、（３）前記上方領域のカウントと中間領域のカウントとを比較する測定基準、（４）前記上方領域内の総カウントの割合の測定基準、及び（５）ＣＯ ２ 立ち下がり時間の測定基準を含むパラメータから計算される、患者モニタリング方法。
【請求項21】
前記カプノグラフィ指標は、少なくとも二酸化炭素の濃度又は分圧及び呼吸速度情報を含む前記カプノグラムから導出される情報から生成され、前記ＳｐＯ２指標は、下限閾ＳｐＯ２値以下のＳｐＯ２の値に対する最小値を有する単調関数であって、上限閾ＳｐＯ２値以上のＳｐＯ２の値に対する最大値まで単調に増大する単調関数を使用して生成される、請求項２０に記載の患者モニタリング方法。
【請求項22】
前記単調関数の前記最小値はゼロ未満であり、前記単調関数の前記最大値はゼロよりも大きく、前記患者安全指標は、前記カプノグラフィ指標及び前記ＳｐＯ２指標の加重和として計算される、請求項２１に記載の患者モニタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
以下は、概して、カプノグラフィの技術分野、医療モニタリングの技術分野、及び関連する技術分野に関する。
【背景技術】
【0002】
カプノグラフィデバイスは、呼吸気体中の二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度又は分圧をモニタリングする。カプノグラフィは、一般的には、呼吸器系状態を評定するために、機械的に人工換気されている患者に関連して使用される。熟練した麻酔専門医は通常、呼吸器健康状態を評定するために、カプノグラム（すなわち、カプノグラフデバイスによって測定されるものとしてのＣＯ２傾向線）を評価することができる。
【0003】
カプノグラフィは、患者健康状態を評定するためのより一般的なバイタルサインとしてますます使用されている。例えば、カプノグラフィは、専用のサンプリングポンプと協働する鼻カニューレを介して呼吸空気がサンプリングされるサイドストリームカプノグラフデバイス構成を使用して、自発的に呼吸しており、機械的人工換気を受けていない患者をモニタリングするために使用される。これらのより広いコンテキストにおいて、麻酔学における技能が限定されている医療従業者は、カプノグラフデータに基づいて呼吸器健康状態を評定する必要がある。これを容易にするために、カプノグラフデバイスが、標準的な導出パラメータ、特に呼吸速度（ＲＲ）及び呼気終末ＣＯ２（ｅｔＣＯ２）を出力するようにプログラムされることが一般的である。ＲＲは、カプノグラム波形の（擬似）周期性として定量化される呼吸速度である。ｅｔＣＯ２は、呼気相の終端における分圧である。しかしながら、呼気ＣＯ２は通常、呼気相の終端において最も高いため、ｅｔＣＯ２は一般的に、呼吸サイクルにわたる最大観測ＣＯ２分圧として定義される。
【0004】
ＲＲ及びｅｔＣＯ２は有用なパラメータであるが、それらはカプノグラム波形の豊富な情報内容を捕捉するものではない。この目的のために、熟練の麻酔専門医によって実施され得る臨床分析を模倣するように設計された、自動カプノグラム波形分析を実施することも知られている。例えば、Ｃｏｌｍａｎらの米国特許第８，４１２，６５５号明細書及びＣｏｌｍａｎらの米国特許第８，４１４，４８８号明細書は、中断を無呼吸事象と相関づけること、カプノグラム波形の長い下方勾配を部分気道閉塞の可能性と相関づけること、低いカプノグラム波形を心拍出量が低い可能性があることと相関づけること、曲線的なカプノグラム波形を鼻カニューレに問題がある可能性があることと相関づけることなどのような、カプノグラム波形分析を開示している。そのような波形分析に基づいて、カプノグラフデバイスは、「気道を確保してください」、「気道を確認してください」、「心拍出量が低い可能性があります」、「カニューレインターフェースを確認してください」などのような情報メッセージを提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
カプノグラム波形分析は、カプノグラムからより豊富な情報を提供するが、呼吸循環の検出、振幅及び周期正規化、並びに、各呼吸サイクル内のカプノグラム波形の領域のセグメント化のような、複雑な処理を伴う。これらの複雑な分析は、不正確な波形セグメント化及び正規化動作中の情報損失のような、多数のエラーメカニズムの可能性を導入する。
【0006】
いくつかの追加の背景となる参考文献は、以下を含む。
【0007】
２０１６年７月７日に公開されたＷＯ２０１６／１０８１２１Ａ１は、他の態様の中でも、患者に対する物理インターフェースから得られるサンプル気体流中の選択される気体の濃度を検出するように構成されているプロセッサを含む気体濃度モニタリングシステムを開示している。複数のデータ点を含むデータセットが形成され、各データ点は、サンプリング時間の間の、サンプル気体流内の選択される気体の検出濃度に対応する。データセットは様々に利用される。例えば、データ点は、サンプリング時間内のデータ点の発生頻度に従ってグループ化される。データ点のグループ間の相対特性に基づいて、信号確度及び／又は信号品質が決定される。ＷＯ２０１６／１０８１２１Ａ１は、２０１４年１２月３１日に出願された米国特許出願第６２／０９８，３６７号に対する優先権を主張する。ＷＯ２０１６／１０８１２１Ａ１及び米国特許出願第６２／０９８，３６７号は各々、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0008】
２０１６年７月７日に公開されたＷＯ２０１６／１０８１２７Ａ１は、他の態様の中でも、カプノグラフィシステムを開示している。コントローラが、患者の物理インターフェースからサンプル気体流を得るように構成されている。サンプリング時間間隔中のサンプル気体流の特性の変化が決定される。サンプリング時間間隔中のサンプル気体流の特性の変化が対応する閾値以上であるか否かが決定される。サンプル気体流の特性の変化が閾値以上であると決定されるときは、酸素補給が提供されると決定される。サンプル気体流の特性の変化が未満であると決定されるときは、酸素補給は提供されないと決定される。ＷＯ２０１６／１０８１２７Ａ１は、２０１４年１２月３０日に出願された米国特許出願第６２／０９７，９４６号に対する優先権を主張する。ＷＯ２０１６／１０８１２７Ａ１及び米国特許出願第６２／０９７，９４６号は各々、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0009】
２０１５年８月１１日に出願された「Ｃａｐｎｏｇｒａｐｈｙ ｗｉｔｈ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ」と題する米国特許出願第６２／２０３，４１６号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。米国特許出願第６２／２０３，４１６号は、他の態様の中でも、二酸化炭素測定コンポーネントと、時間の関数として測定される二酸化炭素レベルサンプル値を含むカプノグラムを生成するようにプログラムされている電子プロセッサとを含むカプノグラフデバイスを開示している。呼気終末二酸化炭素（ｅｔＣＯ２）がカプノグラムから決定され、ｅｔＣＯ２パラメータ品質指標（ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ）が、カプノグラムから計算される１つ又は複数の定量的カプノグラム波形測定基準を使用して計算される。呼吸速度（ＲＲ）値もカプノグラムから決定され、ＲＲ ＰＱＩが、ＲＲ値及びｅｔＣＯ２ ＰＱＩを使用して計算される。ｅｔＣＯ２値及びＲＲ値並びにｅｔＣＯ２ ＰＱＩ値及びＲＲ ＰＱＩ値から、呼吸健康状態指標（ＲＷＩ）が計算される。いくつかの実施形態において、１つ又は複数のカプノグラム波形測定基準が、カプノグラムから生成されるカプノグラムヒストグラムから計算される。
【0010】
以下は、上記で参照した課題などに対処する新規の改善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】
【0011】
１つの開示される態様において、患者モニタリングデバイスは、カプノグラフデバイスと、パルスオキシメータと、電子プロセッサとを備え、電子プロセッサは、カプノグラフデバイスによって測定されるカプノグラムから患者健康状態を示すカプノグラフィ指標を生成し、患者健康状態を示す動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）指標を、パルスオキシメータによって測定されるＳｐＯ２から生成し、カプノグラフィ指標及びＳｐＯ２指標から患者安全指標を計算し、患者安全指標に少なくとも部分的に基づいて決定される１つ又は複数の臨床警告を計算するようにプログラムされている。ディスプレイコンポーネントは、計算されている１つ又は複数の臨床警告のうちの少なくとも１つを表示するように構成される。
【0012】
別の開示される態様において、非一時的記憶媒体は、患者モニタリングを実施するために電子プロセッサによって可読かつ実行可能である命令を記憶し、患者モニタリングは、カプノグラフデバイスによって測定されるカプノグラムから患者健康状態を示すカプノグラフィ指標を生成することと、患者健康状態を示す動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）指標を、パルスオキシメータによって測定されるＳｐＯ２（７２）から生成することと、カプノグラフィ指標及びＳｐＯ２指標から患者安全指標を計算することとを含む。
【0013】
１つの利点は、その出力が患者呼吸健康状態をより効果的に評定するカプノグラフデバイスが提供されることにある。
【0014】
別の利点は、カプノグラム波形の呼吸検出又はセグメント化を必要とすることなく、詳細なカプノグラム波形を特性化する導出パラメータを出力するカプノグラフデバイスが提供されることにある。
【0015】
別の利点は、カプノグラムデータからの呼吸器系状態情報がより正確であることにある。
【0016】
別の利点は、カプノグラフィ情報とパルスオキシメトリ情報とを相乗的に組み合わせる臨床判断支援が提供されることにある。
【0017】
別の利点は、各構成モニタリングモダリティによって生成される臨床警告のランク付けリストを提供する、カプノグラフィ情報とパルスオキシメトリ情報の両方を利用する臨床判断支援が提供されることにある。
【0018】
所与の実施形態は、上記の利点のうちの幾つかを提供することができ、且つ／又は、本開示の読解及び理解を受けて当業者に明らかになる他の利点を提供することができる。
【0019】
本発明は、様々なコンポーネント及びコンポーネントの構成並びに様々なステップ及びステップの構成の形態をとることができる。図面は、好ましい実施形態を例示することのみを目的としており、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】カプノグラフデバイスを図式的に示す図である。
【図2】理想化されたカプノグラム及び対応するカプノグラムヒストグラムを図式的に示す図である。
【図3】理想化されたカプノグラム波形（上部プロット）及び酸素補給ウォッシュアウトを伴うカプノグラム（下部プロット）についてのＣＯ２立ち下がり時間を図式的にプロットする図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本明細書において開示されるいくつかの実施形態において、カプノグラムから評価される呼吸速度（ＲＲ）及び呼気終末ＣＯ２（ｅｔＣＯ２）の信頼性を定量的に評定するために、パラメータ品質指標が計算される。ｅｔＣＯ２パラメータ品質指標（ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ）及びＲＲパラメータ品質指標（ＲＲ ＰＱＩ）に部分的に基づいて、呼吸健康状態指標（ＲＷＩ）を計算することもできる。これらのパラメータ品質指標は、医療従事者が、従来のツール、特にＲＲ及びｅｔＣＯ２を使用してカプノグラムを解釈し、ただし、医療従事者が臨床判断を行うためにＲＲ及びｅｔＣＯ２が信頼できるデータであるか否かを評定するのを補助するための測定基準（品質管理指標）を提供することを可能にする。
【0022】
さらに、いくつかの実施形態において、パラメータ品質指標は、少なくとも部分的に、ＣＯ２値カウント対（ビニングされた）ＣＯ２レベルのヒストグラムを使用して計算される。このヒストグラムは、数回の呼吸を包含する時間間隔にわたって計算される。例えば、ヒストグラムは、１つの例示的な実施形態においては３０秒の時間間隔にわたって取得され、これは、３～５秒／呼吸の通常の成人患者の呼吸間隔の場合の約６～１０回の呼吸（毎分１２～２０回の呼吸）に対応し、最大で、急速に呼吸する幼児の場合の３０回の呼吸（毎分６０回の呼吸の呼吸速度）に対応する。
【0023】
有利には、カプノグラムヒストグラムは、波形を複数の異なる領域（例えば、吸気、呼気）にセグメント化することなく、且つ、個々の呼吸サイクルをセグメント化することなく（すなわち、呼吸検出器を用いずに）計算される。カプノグラムヒストグラムは、ＣＯ２レベルが吸気相の間はゼロに近く、呼気相の間はその最大値に近い（すなわち、患者のｅｔＣＯ２に近い）典型的なカプノグラムパターンに起因して、正常に呼吸する患者の「標準的」な形状を有することが有利である。これらの２つの相は、開示されるカプノグラムヒストグラムのそれぞれの低い領域及び高い領域を規定し、それらの間には、第３の遷移ヒストグラム領域がある。カプノグラム波形を複数の呼吸サイクルにセグメント化し、これがその後さらに吸気及び呼気時間間隔にセグメント化されるという、困難な、そして多くの場合不正確な作業に依拠することなく、カプノグラム波形に関する豊富な情報を、カプノグラムヒストグラムから抽出することができる。
【0024】
特に、ｅｔＣＯ２パラメータ品質指標（ＰＱＩ）は、主に又は全体的に、ヒストグラムを使用して計算される。いくつかの実施形態において、ｅｔＣＯ２ ＰＱＩは、カプノグラムを吸気及び呼気領域にセグメント化することなく定量化することができるカプノグラム特性にさらに基づいて計算される。ＲＲは呼吸サイクルと密接に関連付けられる（事実、呼吸サイクルによって規定される）ため、ｅｔＣＯ２ ＰＱＩの例示的な実施形態は、呼吸検出及びカプノグラム波形セグメント化に依拠する。しかしながら、ＲＲ ＰＱＩは、任意選択的に、ｅｔＣＯ２ ＰＱＩにさらに基づき、それによって、カプノグラムヒストグラムからの波形情報を組み込む。
【0025】
ＲＷＩは、ｅｔＣＯ２値及びＲＲ値に基づいて、且つ、ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ及びＲＲ ＰＱＩにさらに基づいて計算される。ＰＱＩ値をＲＷＩに組み込むことによって、不良なカプノグラム波形がカプノグラフ測定問題を指示するものではなく、多くの場合、不良な呼吸健康状態の指標であるという、本明細書における認識が得られる。
【0026】
図１を参照すると、例示的なカプノグラフデバイス１０が、図解例における鼻カニューレ１４のような、適切な患者装具によって、又は、気道アダプタなどによって、患者１２と接続される。患者装具１４は、任意選択的に、エアフィルタ、ウォータトラップなど（図示せず）のような、１つ又は複数の補助部品を含んでもよい。例示的なカプノグラフ１０において、呼気は、患者装具１４からカプノグラフ吸気口１６へと、及び、空気ポンプ２２によって二酸化炭素（ＣＯ２）測定コンポーネント又はセル２０を通じて引き込まれる。空気はその後、カプノグラフ１０の排気口２４を介して大気へと放出され、又は、例示的な実施形態におけるように、大気へと放出される前に排気口２４を通じて、吸入された麻酔剤若しくは他の吸入された薬剤を除去するために掃気システム２６へと放出される。ＣＯ２測定コンポーネント又はセル２０は、例えば、患者装具１４から引き込まれる呼気中の二酸化炭素が赤外光源／検出器アセンブリによって検出される吸収を引き起こす、赤外光吸収セルを含んでもよい。
【0027】
例示のカプノグラフデバイス１０は、呼気がポンプ２２を使用してカプノグラフデバイス１０へと引き込まれ、ＣＯ２測定セル２０がカプノグラフデバイス１０の内部に位置するサイドストリーム構成を有する。すなわち、サイドストリームカプノグラフデバイス１０は、ユニットとして、二酸化炭素測定コンポーネント２０、電子プロセッサ３０、及び、二酸化炭素測定コンポーネント２０を通じて呼気を引き込むように接続されているポンプ２２を含む。サイドストリーム構成は、自発的に呼吸している患者、すなわち、人工呼吸器の補助なしに自身で呼吸している患者に対して適切に使用される。メインストリーム構成（図示せず）として知られている代替的な構成において、ＣＯ２測定セルは、典型的には患者の「主流」気道流へと挿入されるＣＯ２測定セル患者装具として、カプノグラフデバイスハウジングの外部に位置する。そのようなメインストリーム構成は、例えば、機械的に人工換気されている患者に関連して利用され、ＣＯ２測定セル患者装具は、換気ユニットの付属レセプタクルに嵌合するように設計され、又は、換気装置につながる気道ホース上に設置される。パラメータ品質及び患者呼吸健康状態を定量的に評定するための開示されている手法は、サイドストリームカプノグラフデバイス（図１の図解例にあるような）又はメインストリームカプノグラフデバイスのいずれかとともに容易に適用される。
【0028】
引き続き図１を参照すると、カプノグラフデバイス１０（例示の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ある）は、ＣＯ２測定セル２０及び（サイドストリーム構成においては）ポンプ２２に電力を供給し、それらの動作を制御するカプノグラフ電子装置３０を含む。電力及び制御リンクは、図式的な図１には示されていないことに留意されたい。カプノグラフ電子装置３０は、加えて、図１に図式的に示され、本明細書において説明されているような、ＣＯ２測定セル２０によって出力されるＣＯ２信号の処理を実施する。カプノグラフ１０によって出力される臨床データは、ディスプレイコンポーネント３２上に表示され、電子カルテ（ＥＭＲ）などに記憶され、又は他の様態で利用される。ディスプレイコンポーネント３２は、カプノグラフのコンポーネントであってもよく、又は、図１に示すように、ディスプレイコンポーネント３２は、カプノグラフ１０に接続されている外部ディスプレイコンポーネントであってもよい。例えば、外部ディスプレイコンポーネント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、流量計などのような、簡略化された図式的な図１には示されていない多数の他のコンポーネントことがさらに理解されよう。
【0029】
カプノグラフ電子装置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など、適切なプログラムされた電子プロセッサなどによって、様々に実装されてもよい。単一の電子ユニット３０が示されているが、代替的に、電子装置の様々な組み合わせを利用することが企図され、例えば、ポンプ、電源、赤外光源及び検出器、電源（ＣＯ２測定セル２０のための）、アナログ－デジタル変換回路（ＣＯ２測定セル２０の赤外光検出器をサンプリングするための）などを実装するために、種々の電子コンポーネントが動作可能に相互接続されてもよい。またさらに、カプノグラフデータ処理を実施する電子装置が、カプノグラフデバイス自体の外部に配置されることが企図される。例えば、カプノグラフデータ処理は、別のデバイス（例えば、測定セル２０からＣＯ２信号を受信するか又はカプノグラフデバイスによって生成されるカプノグラムを受信し、さらなる処理を実施するナースステーションのコンピュータ）内の電子装置によって実施されてもよい。カプノグラフ電子装置３０によって実施されるものとしての本明細書において開示されているカプノグラフデータ処理は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は開示されているカプノグラフデータ処理を実施するための他の電子プロセッサによって読み取り可能且つ実行可能である命令を記憶する非一時的記憶媒体によって具現化することができることがさらに理解されよう。そのような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又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）又は他の電子記憶媒体、光ディスク又は他の光学機億媒体、それらの様々な組み合わせなどを含んでもよい。
【0030】
引き続き図１を参照し、さらに図２を参照すると、カプノグラフ電子装置３０によって（又は、代替的に、全体的に若しくは部分的に、ナースステーションモニタ、ベッドサイド患者モニタ、若しくは適切にプログラムされた電子データプロセッサを有する他のデバイスによって）実施されるカプノグラフデータ処理の例示的な実施形態が、図１に図式的に示されている。カプノグラム４０を生成するために、ＣＯ２信号がサンプリングされ、任意選択的に、干渉ガス（例えば、亜酸化窒素）の存在、大気圧などのようなファクタについて補正される。カプノグラム４０は、図２において時間の関数として［ＣＯ２］に示されている、二酸化炭素の分圧又は濃度を表す信号である。図式的な図２は、カプノグラム４０を健康な患者の理想化された波形として示しており、すべての呼吸が、理想的であり、吸気相中のゼロに近い［ＣＯ２］、及び、呼気相にわたって漸進的に上昇し、呼気終末ＣＯ２に対応する最大［ＣＯ２］において終端する明確に規定される最大［ＣＯ２］を呈し、ｅｔＣＯ２はすべての呼吸について同じである。実際には、不均一な呼吸、会話、咳、不健康な患者の場合の慢性的な肺の問題の可能性などのような多数の要因に起因して、現実の患者のカプノグラム４０は通常、この理想化された曲線から大幅に逸脱することが理解されよう。現実の患者のカプノグラムにおいて、ｅｔＣＯ２は呼吸ごとに変動する可能性がある。図２の図解の理想化された例は、呼吸速度が一定であるとさらに仮定している。ここでも、現実の患者においては、ＲＲは一般的に一定ではなく、ＲＲは、興奮若しくは労作に起因して大幅に増大する可能性があり、休息期間中は減速する場合があり、睡眠時無呼吸エピソード中は完全に停止する場合があり、及び／又は、一般的に、様々な呼吸器疾患若しくは他の医学的条件に起因して非常に大幅に変動する場合がある。
【0031】
引き続き図１及び図２を参照すると、カプノグラフ電子装置３０は、カプノグラム４０からカプノグラムヒストグラム４２を計算するようにプログラムされている。カプノグラムヒストグラム４２は、ＣＯ２サンプル値（ｙ軸）対ＣＯ２レベル（ｘ軸）のヒストグラムである。カプノグラムヒストグラム４２は、３０秒の持続時間のスライディングウィンドウにわたって計算される（例示的な図２について、好ましくは数回の呼吸を包含するのに十分に長い持続時間の他のウィンドウサイズが企図される）。例示的な実例として、ＣＯ２測定セル２０が１０ミリ秒間隔（毎秒１００サンプル）においてサンプルを取得し、且つウィンドウが３０秒である場合、３０秒ウィンドウ（３０００個の点から成る）内の各カプノグラムサンプルについて、その点のＣＯ２値に対応するビンが増分される。典型的なカプノグラムのカプノグラムヒストグラムにおいては、吸気中により低いベースライン領域があり、呼気中に上昇したＣＯ２領域がある。これら２つの領域の間に、カプノグラムの立ち上がり及び立ち下がりエッジを構成する点のセットがある。より詳細には、図２に描かれているように、３つの領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を規定することができる。ヒストグラム４２の領域Ｒ１は、呼吸の吸気相の間にＣＯ２測定セル２０によって測定されるカプノグラム４０内の点を含む。図２の例示的な実例において、領域Ｒ１は、０～３ｍｍＨｇのビンを含む。ヒストグラム４２の領域Ｒ２は、カプノグラム４０内の立ち上がり及び立ち下がりエッジを形成するカプノグラム４０からのすべての点を含む。図２の例示的な実例において、領域Ｒ２は、４～３０ｍｍＨｇのビンを含む。最後に、ヒストグラム４２の領域Ｒ３は、呼吸の呼気相の間に測定されるカプノグラム４０内の点を含む。図２の例示的な実例において、領域Ｒ３は、３１～３９ｍｍＨｇのすべてのビンを含む。
【0032】
典型的なカプノグラムのカプノグラムヒストグラムは、一定の特性を有する。典型的なカプノグラムのヒストグラムでは、領域Ｒ１及び領域Ｒ３のビンにおいてより多数のＣＯ２サンプル値が発生することになり、領域Ｒ２のビン内の発生数は、領域Ｒ１及びＲ３内の発生数よりも低くなるはずである。すなわち、カプノグラムヒストグラム４２は、下方領域Ｒ１内のピーク及び上方領域Ｒ３内のピーク、並びに、中間領域Ｒ２内の谷を有する。さらに、上方領域Ｒ３内のピークは典型的には、図２の理想化されたカプノグラムヒストグラム４２で見た場合は、領域Ｒ１内のピークよりも広がっている。上方領域Ｒ３内のピークの広がりは、最高のＣＯ２値が典型的には呼吸の終端（すなわち、呼気終末点）において発生する、呼気相の間のカプノグラム４０の傾斜によって引き起こされる。カプノグラム波形４０のこの傾斜は、カプノグラムヒストグラム４２の上方領域Ｒ３内のピークを構成する点の広がりに反映される。そのような広がりは、付加的に又は代替的に、すべての呼吸が同じピークＣＯ２値を有するとは限らない（又は、言い換えれば、ｅｔＣＯ２が呼吸ごとに変動する）通常の状況によって引き起こされ得る。呼吸ごとのｅｔＣＯ２値の差は、上方領域Ｒ３内のピークの広がりに反映される。対照的に、カプノグラムの吸気相の間、ＣＯ２レベルは通常、ゼロに近い平坦なベースラインレベルまで下降し、呼吸間の変動をほとんど呈せず、ヒストグラム４２の下方領域Ｒ１内のピークはより狭くなる。
【0033】
カプノグラムヒストグラム４２は、スライディングウィンドウ内のカプノグラム４０から計算され、例えば、３０秒ウィンドウを利用する１つの例示的な実例における５秒ごとなど、数秒ごとに新たなヒストグラムが計算される。ウィンドウを整数回の呼吸と同期させることは試みられないが、ウィンドウは、数回の呼吸を包含するのに十分に大きいことが好ましい（例えば、通常の成人患者については、呼吸間隔が３～５秒／呼吸の例示的な３０秒ウィンドウが、６～１０回の呼吸を包含する）。ウィンドウサイズよりも短い時間間隔上でヒストグラムを再計算することによって（例えば、３０秒ウィンドウを使用して５秒ごと）、連続するヒストグラムウィンドウは、大きく重なり合い、時間の関数としての平滑化効果がもたらされる。呼吸サイクルと同期されないため、カプノグラムヒストグラム４２を構築するにあたって呼吸検出器を利用する必要がなく、ヒストグラム４２の決定は、非常に高速なＣＯ２サンプルビニングプロセスである。
【0034】
呼気終末二酸化炭素（ｅｔＣＯ２）値及び呼吸速度（ＲＲ）値がカプノグラム信号４０から決定される。信号最大値を検出するための実質的に任意の技法を使用して、ｅｔＣＯ２値を検出することができる。例えば、いくつかの実施形態において、ｅｔＣＯ２値は、カプノグラム信号４０から導出されるヒストグラム４２を分析することによって、カプノグラム信号４０から決定される。この手法において、非ゼロサンプルカウントを有する最高のＣＯ２レベルビンのＣＯ２レベルが、ｅｔＣＯ２値を提供する。同様に、信号の周期性を決定するための実質的に任意の技法を使用して、ＲＲ値を検出することができる。例えば、呼吸検出器４８を使用して呼吸を検出し、それによって呼吸間隔を決定することによって（ＲＲは平均呼吸間隔の逆数である）、ＲＲ値を決定することができる。代替的に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を適用して、周波数ドメインにおいてＲＲ値を決定することができる。
【0035】
引き続き図１を参照すると、カプノグラムヒストグラム４２を使用して、呼気終末ＣＯ２パラメータ品質指標（ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ）４４が計算される。この指標は、カプノグラムヒストグラム４２から、及び任意選択的にまたカプノグラム４０自体からも導出されるパラメータの加重和として計算される。加重和に含まれるパラメータは、カプノグラム４０から得られるｅｔＣＯ２測定の確度を決定する上での相対測定基準として適切に選択される。１つの例示的な実施形態において、ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ４４は、（１）ベースラインを上回るヒストグラム４２の部分の測定基準、（２）領域３内の最大ＣＯ２と最高のヒストグラムカウントを有する領域Ｒ３内のＣＯ２レベルとの間の差の測定基準、（３）領域Ｒ３のカウントと領域Ｒ２のカウントとを比較する測定基準、（４）領域Ｒ３内の総カウントの割合の測定基準、及び（５）ＣＯ２立ち下がり時間の測定基準を含むパラメータから計算される。
【0036】
ベースラインを上回るヒストグラム４２の部分の測定基準は、領域Ｒ１と比較した、領域Ｒ３内にあるヒストグラムの部分を特性化する。この測定基準は通常のカプノグラムについては大きいが、呼気プラトーが一貫しない不良なカプノグラム波形の場合は低くなり得る。
【0037】
領域３内の最大ＣＯ２と最高のヒストグラムカウントを有する領域Ｒ３内のＣＯ２レベルとの間の差の測定基準は、呼気プラトーは通常呼気終末点に近づくにつれて平坦になるため、呼気終末点が最高のＣＯ２値を有するはずであり、ｅｔＣＯ２における又はそれに近いＣＯ２レベルビンも多数のカウントを有するはずであるため、小さいと予測される。この測定基準は、非ゼロカウントを有する領域Ｒ３のビンのＣＯ２レベルと、最高のカウントを記憶している領域Ｒ３のビンのＣＯ２レベルとの間の差から計算される。
【0038】
上方領域Ｒ３のカウントと中間領域Ｒ２のカウントとを比較する測定基準は、カプノグラム４０内の吸気相から呼気相までに先鋭な遷移が存在するはずであるという予測を定量化する。そのような事例において、中間領域Ｒ２のカウントは低く、上方領域Ｒ３のカウントは高い。しかしながら、中間領域２内に上方領域Ｒ３よりも多くのビンがあるため、この測定基準は、領域Ｒ２のすべてのビンにわたる平均カウントを使用して、及び、同様に、領域Ｒ３のすべてのビンにわたる平均カウントを使用して定量化されることが好ましい。
【0039】
上方領域Ｒ３内の総カウントの割合の測定基準は、カプノグラム波形の大部分が呼気相から成るため、高くなるはずである。この測定基準は、上方領域Ｒ３内の総カウントと、カプノグラムヒストグラム４２内の総カウントとの比を使用して計算される。
【0040】
図３を簡単に参照すると、ＣＯ２立ち下がり時間の測定基準は、ＣＯ２立ち下がり時間の測定基準がカプノグラムヒストグラム４２からではなくカプノグラム４０から計算されるという点において、例示的なｅｔＣＯ２ ＰＱＩに寄与する前出の４つの測定基準とは異なる。ＣＯ２立ち下がり時間の測定基準は、酸素補給の効果に起因してカプノグラム波形がウォッシュアウトされるときに、検出のために有用である。これは図３に示されている。図３の上部プロットは、図２に示すものと同じ理想化されたカプノグラム４０の呼気プラトーを示す。ＣＯ２立ち下がり時間は、高いＣＯ２レベルが上限閾値Ｔｕｐｐｅｒを下回って下降するときから、ＣＯ２レベルが下限閾値Ｔｌｏｗｅｒを下回って低減するときまでの時間間隔として計算される。このＣＯ２立ち下がり時間は、理想化されたカプノグラム４０を示す図３の上部プロット内でｔｆａｌｌとして示されている。ｔｆａｌｌは相対的に短いことが分かる。対照的に、図３の下部プロットは、酸素補給ウォッシュアウトを呈するカプノグラム４０Ｏ２を示す。この事例において、ＴｕｐｐｅｒからＴｌｏｗｅｒへの遷移ははるかに長い。
【0041】
呼吸検出を実施することなく、且つ、カプノグラム波形を吸気相と呼気相とにセグメント化することなく、ＣＯ２立ち下がり時間を決定することができることが留意されよう。例えば、例示的な実例において、ＣＯ２立ち下がり時間は、高いＣＯ２レベルがいつＴｕｐｐｅｒを下回って下降するか、及び、その後、当該ＣＯ２レベルがいつＴｌｏｗｅｒを下回って下降するかを識別することによって計算される。
【0042】
図１に戻って参照すると、ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ４４は、これらの測定基準（及び／又は、カプノグラフィによるｅｔＣＯ２測定の信頼性と相関する他の測定基準）の加重和として適切に計算される。すなわち、以下の通りである。
【数1】
【0043】
ここで、インデックスｉはｅｔＣＯ２ ＰＱＩ４４に寄与する測定基準に及び、Ｓｉはｉ番目の測定基準のスコア（すなわち、値）であり、Ｗｉはｉ番目の測定基準に対する重みである。重みは、手作業で（例えば、熟練した呼吸器科医、麻酔専門医、呼吸療法士若しくは様々な測定基準の相対的重要性の他の専門家による評定に基づいて）、又は、トレーニングカプノグラムから得られるｅｔＣＯ２値の信頼性に関して熟練した呼吸器科医、麻酔専門医、若しくは他の専門家によって各々ラベル付けされている代表的なカプノグラムのトレーニングセットを使用して機械学習を実施することによって、生成される。
【0044】
この例において、ｅｔＣＯ２ ＰＱＩに寄与する５つの測定基準は、例示に過ぎない。より一般的には、カプノグラムヒストグラム４２は、呼吸サイクルの吸気相に対応する下方領域Ｒ１内の大きく狭いピーク、呼気相に対応する上方領域Ｒ３内の大きくわずかにより広いピーク、並びに、吸気から呼気へ及び呼気から吸気への遷移に対応する中間領域Ｒ２内の深い谷を呈すると予測されることが理解されよう。この基本ヒストグラム形状から逸脱は、カプノグラム波形が劣化するときに予測され、結果として、ｅｔＣＯ２値は信頼性がより低くなると予測される。ヒストグラム形状、及び、したがってカプノグラム波形を評定するために測定基準を定量的に特性化するために、トレーニングカプノグラムについて構築されるヒストグラムを使用して、様々な測定基準を構築及び最適化することができる。測定基準及びそれらの重みの最適な選択は、カプノグラフデバイス及びその患者への接続、モニタリングされている人口動態、所望の感受性（例えば、ｅｔＣＯ２ ＰＱＩが大きく低減し始める前にカプノグラム波形がどの程度「不良」であるべきか）などに依存する。いくつかの実施形態において、測定基準は、種々の患者接続（例えば、鼻カニューレ対気道アダプタ）、種々の患者呼吸条件（例えば、自発的呼吸対様々な人工呼吸モード）などに対して最適化される。カプノグラムヒストグラム形状は、カプノグラム波形を反映し、そのため、ヒストグラムの定量的測定基準は、カプノグラム内の呼吸間隔を検出する必要なく、且つ、カプノグラムを吸気相と呼気相とにセグメント化する必要なく、カプノグラム波形品質を評定することを可能にする。例示的な実例において、１つの測定基準（ＣＯ２立ち下がり時間）が、カプノグラムヒストグラム４２からではなく、カプノグラム４０から直接的に抽出されるが、これは依然として、呼吸検出を実施すること又はカプノグラムを複数の呼吸相にセグメント化することなく行われる。計算は高速であり、リアルタイムで（すなわち、数十秒、数秒又はそれ未満の遅延で）実施することができる。
【0045】
引き続き図１を参照すると、呼吸速度パラメータ品質指標（ＲＲ ＰＱＩ）４６も決定される。ＲＲとＲＲ ＰＱＩは両方とも、呼吸の検出に依存し、したがって、呼吸検出器４８によってカプノグラム４０内で検出される呼吸間隔を入力として受信する。ＲＲ ＰＱＩ４６は、例示的な実例として、呼吸速度（ＲＲ）、呼気時間／吸気時間比（ＩＥ比）の測定基準、呼吸のカプノグラム内の無効ピークカウントを定量化する測定基準、カプノグラム二酸化炭素レベルダイナミックレンジ測定基準、及び、吸気ＣＯ２レベルがどれだけゼロに近いかの測定基準を含む、測定基準の加重和として適切に決定される。ＲＲ及びＩＥ比値は、妥当な範囲の外側に大きく降下する値がＲＲ ＰＱＩ４６を低減するように、妥当な範囲内にあるべきである（例えば、成人については毎分約１２～２０呼吸のＲＲ）。余分な（無効な）ピークは誤った呼吸検出をもたらす可能性があり、したがって、より多くの無効ピークはＲＲ ＰＱＩを低減する。カプノグラムダイナミックレンジ（最大ＣＯ２レベル－最小ＣＯ２レベル）は、信号強度に影響を与え、そのため、低ダイナミックレンジはＲＲ ＰＱＩを低減する。同様に、ＣＯ２レベルは、吸気中はゼロに近くなるはずであり、一方、吸気中のより高いＣＯ２レベルは呼吸検出をより困難にし、ＲＲ ＰＱＩ４６の値をより低くする。
【0046】
図１の例示的な実施形態において、ＲＲ ＰＱＩ４６はまた、加重和における追加の測定基準としての役割を果たすｅｔＣＯ２ ＰＱＩ４４に基づいても決定される。ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ４４は、カプノグラム波形の「正常さ」の測定基準である。異常性が高いカプノグラム波形は、呼吸検出をより困難にするため、ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ４４の値が低くなると、結果として、ＲＲ ＰＱＩ値も低くなる。ＲＲ ＰＱＩ４６に対する入力測定基準としてｅｔＣＯ２ ＰＱＩ４４を利用することによって、ＲＲの信頼性の評定においてｅｔＣＯ２ ＰＱＩ４４が有利に再使用される。
【0047】
ＲＲ ＰＱＩ４６は再び、寄与する測定基準の加重和として適切に計算される。
【数2】
【0048】
ここで、インデックスｉはＲＲ ＰＱＩ４６に寄与する測定基準に及び、Ｓｉはｉ番目の測定基準のスコア（すなわち、値）であり、Ｗｉはｉ番目の測定基準に対する重みである。重みはここでも、手作業で、又は、ＲＲ信頼性に関してラベル化されている代表的なカプノグラムのトレーニングセットを使用した機械学習を実施することによって生成される。この実例においてＲＲ ＰＱＩに寄与する測定基準はここでも例示に過ぎず、追加の又は他の測定基準が企図される。
【0049】
いくつかの実施形態において、呼吸健康状態指標（ＲＷＩ）５０も計算され、これは、カプノグラム４０を使用して患者の呼吸健康状態を評定するために品質スコアを表す。ＲＷＩ５０は、医療従事者が、患者の全体的な呼吸健康状態を評価するのを助けるように設計される。ＲＷＩ５０はまた、処置時鎮静などの間に、中枢性無呼吸又は閉塞性無呼吸に起因する低換気の危険性にさらされている挿管されていない患者を識別するために使用される。適切な実施形態において、ＲＷＩ５０に対する加重入力としての役割を果たす測定基準は、測定されているＲＲ及びｅｔＣＯ２並びに対応するＲＲ ＰＱＩ４４及びｅｔＣＯ２ ＰＱＩ４６を含む。概して、ＲＲ又はｅｔＣＯ２のいずれかがそれらのそれぞれの正常な範囲外にある場合、これによってＲＷＩ５０が低下する。ＲＲ ＰＱＩ４４が低くなること又はｅｔＣＯ２ ＰＱＩ４６が低くなることによっても、ＲＷＩ５０は低下する。いくつかの実施形態において、気道閉塞又は無呼吸エピソードの検出におけるその使用を促進するために、最後の呼吸測定基準からの時間も、ＲＷＩ５０に組み込まれる。例えば、最後の呼吸からの時間は、ＣＯ２レベルが最後に上昇してからの時間を評定するブロック５２によって、カプノグラム４０から定量化することができる。
【0050】
指標４４、４６、５０は、カプノグラムヒストグラム４２が更新されるたびに、例えば、例示的な実例においては５秒ごとに、適切に再計算される。例示的なヒストグラム計算ウィンドウは３０秒であるため、指標４４、４６、５０の最初の計算は、３０秒のカプノグラム４０が取得された後に実施される。
【0051】
カプノグラフデバイス１０が、ＲＲ値及びｅｔＣＯ２値に基づいて情報メッセージを提供するようにプログラムされている場合、指標４４、４６、５０は、任意選択的に、基礎となるＲＲ又はｅｔＣＯ２が対応するＰＱＩによって示されるものとして信頼できないときは、これらの情報メッセージを抑制するために使用されてもよい。非限定的な例示として、１つの企図される実施形態において、表１のメッセージング方式が利用され、出力は、ＲＷＩが何らかの閾値よりも低いときにのみ表示される。
【0052】
【表1】
【0053】
この例示的なメッセージング方式において、「患者が不安がっています」メッセージは、ＲＲ ＰＱＩ４６が閾値を下回る場合は抑制される。
【0054】
ｅｔＣＯ２、ＲＲ、ｅｔＣＯ２ ＰＱＩ４４、ＲＲ ＰＱＩ４６、及び／又はＲＷＩ５０のような証拠パラメータの値の計算及び表示（ディスプレイコンポーネント３２上での）に加えて（又はそれに代えて）、カプノグラムヒストグラム４２自体をディスプレイコンポーネント３２上に表示することが企図される。前述したように、カプノグラムヒストグラム４２は、カプノグラム４０（任意選択的にまた、例えば傾向線としてディスプレイ３２上に表示されてもよい）の表示を読解することと比較して、医療従事者によってより容易に知覚される形式において、カプノグラム波形に関する相当の情報を具現化する。カプノグラム４０の傾向線を表示することと比較しての、カプノグラムヒストグラム４２を表示することの１つの利点は、傾向線が典型的には水平にスクロールされる一方で、カプノグラムヒストグラム４２はスクロールするのではなく、例えば５秒ごとに更新され、連続する更新の間でウィンドウの重なりが大きいことに起因して、連続する更新の間に相当の重なりがある（例えば、ウィンドウが３０秒で、更新が５秒の場合、各連続するヒストグラムは、直前のヒストグラムを生成するのに使用された同じカプノグラムデータのうち２５秒、及び、５秒のみの新たなカプノグラムデータから導出される）。
【0055】
上記の実施形態は有利には、医療従事者によってより容易に把握及び行動される出力を有するカプノグラフィモニタリングを可能にする。以下のいくつかの実施形態において、カプノグラフィモニタリングは、例えば、指又は動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）測定が行われる他の組織内の血液の脈動部分を測定するパルスオキシメータによって測定されるＳｐＯ２など、血中ヘモグロビン酸素飽和度情報と相乗的に組み合わされる。指の血液では静脈血が大部分を占めるが、静脈血は大きくは脈動しないため、ＳｐＯ２測定においては考慮されない。動脈血のみが強く脈動するため、パルスオキシメータは動脈血酸素飽和度を測定する。「動脈」という用語は、まだガス交換（肺の中で捕捉されるＯ２の損失及び組織からのＣＯ２の収集を引き起こす）に関与していない血液を指す。動脈血は、動脈又は毛細血管（微小毛細血管を含む）内に位置する場合があり、そのような血液は、ガス交換にまだ関与していない限り、たとえ毛細血管内に位置する場合であってもなお、動脈血であることが留意され得る。したがって、ＳｐＯ２測定は、指先又は測定されている他の組織内の動脈血の酸素化を測定し、測定は、その動脈血が動脈、毛細管、又は両方の血管タイプ内にあるかにかかわらず行われる。
【0056】
本明細書において、医療専門家は多くの場合、カプノグラフィデータではなくＳｐＯ２バイタルサインに主に依拠する傾向にあると認識される。これは、多くの臨床医がカプノグラフィと比較してＳｐＯ２により精通していることと、低ＳｐＯ２レベルが緊急医療問題、すなわち、患者が十分に酸素供給されていないことの直接的な臨床的尺度であると臨床医が認識していることの両方に起因する。対照的に、ｅｔＣＯ２のようなカプノグラフィデータの解釈はより複雑であり、一部の医療専門家にとってはより困難であり得る。
【0057】
しかしながら、本明細書においては、カプノメトリは、呼吸の問題がＳｐＯ２レベルの低減として現れる前に、呼吸の問題を検出することによって、優れたインジケータとしての役割を果たすことができるため、カプノグラフィは、ＳｐＯ２モニタリングを補完すると認識される。カプノグラフィは、肺の中での血液－ガス交換の直接の帰結を測定し、一方、ＳｐＯ２は、この血液－ガス交換の遅れた測定基準を測定し、長い時間期間にわたって行われる肺の中での血液への酸素の伝達が不十分であることによって血液酸素化が累積的に低減した後にのみ、臨床警告をもたらす。
【0058】
ＳｐＯ２モニタリングをカプノグラフィが補完し得る別の様態は、酸素補給を受けている患者の事例におけるものである。ここで、酸素補給は、高いＳｐＯ２レベルを促進するが、そうする中で、根底にある、肺における血液ガス交換問題、すなわち、呼吸速度及び／又は量が低いことを隠してしまう可能性がある。カプノグラフィは、肺における血液－ガス交換のＣＯ２生成を直接的に測定することによって、ＳｐＯ２測定において酸素補給によってもたらされる追加の酸素化によって隠されている可能性がある呼吸障害を検出することができる。
【0059】
本明細書において開示されている手法において、ＳｐＯ２及びカプノグラフィは、呼吸障害をより迅速に検出する患者モニタリングを可能にするために相乗的に組み合わされ、ＳｐＯ２モニタリングを介してライフクリティカルな血液酸素化モニタリングを依然として提供しながら、他の様態では酸素補給によって隠されてしまう可能性がある呼吸障害を検出することができる。いくつかの実施形態において、開示されている手法は、相乗的な臨床判断支援をさらに提供する。ＳｐＯ２及びカプノグラフィ情報は、１つ又は複数の臨床警告を識別するために別個に分析され、これらの警告は、緊急性に基づいてランク付けされるように表示される。
【0060】
ＲＷＩは、それ自体では、血液酸素化（又は、より一般的には、患者の心臓の状態）を考慮しない。以下の例示的な実施形態において、本明細書においては患者安全指標（ＰＳＩ）として参照される、全体的な患者の安全性の指標を計算するために、患者の動脈酸素飽和度レベル（ＳｐＯ２）が、ＲＷＩと組み合わされる。例示的なＰＳＩは、１～１０の範囲内の値であり、ここで、１が最低スコア（患者は応急手当を必要とする）であり、１０が最高スコア（換気及び酸素供給が健常）である。患者が、低ヘモグロビン酸素飽和度によって示される血液中の不十分な酸素飽和度と、正常な呼吸速度及び呼気終末ＣＯ２濃度によって示される十分な呼吸の両方を同時に有する可能性がある。
【0061】
図４を参照すると、ＲＷＩとＳｐＯ２レベルとを組み合わせることによってＰＳＩを生成する例示的な実施形態が、図式的に示されている。患者１２、患者装具１４（この事例では鼻カニューレ）、及びカプノグラフデバイス１０は、図１の実施形態についてすでに説明されている。カプノグラフデバイス１０は、同じく図１を参照しながら前述されている、カプノグラム信号４０から決定される呼吸健康状態指標（ＲＷＩ）５０、呼気終末二酸化炭素（ｅｔＣＯ２）値６０及び呼吸速度（ＲＲ）値６２を出力する。図４の例示的な実施形態は、図１の実施形態のカプノグラム信号波形、カプノグラムヒストグラム、又はＰＱＩ（パラメータ品質指標）値を出力しないが、これらのうちのいずれかはまた、所望に応じて図４の実施形態の変形形態において出力されてもよい。
【0062】
図４の例示的な実施形態は、例えば、指先パルスオキシメータなどであってもよい、パルスオキシメータ７０をさらに含むか、又は、パルスオキシメータ７０にアクセスすることができる。典型的なパルスオキシメータ設計において、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は他の光源が赤色光又は赤外光を、患者の組織（例えば、指先）を通じて送信し、これらの波長における透過が測定される。当該技術分野において既知であるように、これらの異なるスペクトル位置における示差吸収は、動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）７２の抽出を可能にする。モニタリングされている組織（例えば、指先）の血液量が、連続する各心拍によって循環的に変動するときに光信号の変動から得られる心拍数（ＨＲ）７４も、パルスオキシメータ７０によって出力することができる（心拍数は、付加的に又は代替的に、例えば、心電図など別のセンサから得られてもよい）。
【0063】
マルチパラメータ患者モニタ８０が、入力として、ＲＷＩ５０及びｅｔＣＯ２値６０を受信し、また、任意選択的に、カプノグラフデバイス１０からのＲＲ６２、パルスオキシメータ７０からのＨＲ７４、血圧モニタ（図示されていないコンポーネント）からの血圧などのような他の生理学的パラメータをも受信する。例示的な患者モニタ８０は、ディスプレイ８２及び電子プロセッサ８４を含む。患者モニタリングにおいては慣例であるように、電子プロセッサ８４は、任意選択的に、受信されている生理学的パラメータ６０、６２、７２、７４のうちの１つ又は複数を、例えば、傾向線、及び／又は、任意選択的に平均化時間ウィンドウにわたって平均されている数値として、ディスプレイ８２上に表示するようにプログラムされる。物理的には、患者モニタ８０は、例えば、ベッドサイド患者モニタ、ナースステーションモニタ、ウェアラブル患者モニタリングデバイスなどのように、様々に具現化されてもよい。患者モニタのいくつかの例示的な実例は、オランダのアイントホーフェン所在のＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ．から入手可能な様々なＩｎｔｅｌｌｉＶｕｅ（商標）患者モニタを含む。他の実施形態において、患者モニタ８０は、何らかの他の医療デバイスと一体化されてもよく、例えば、患者モニタ８０は、人工呼吸器（図示せず）のコンポーネントであってもよい。
【0064】
図４の例示的な患者モニタ８０の電子プロセッサ８４は、図４に図式的に示すように、患者安全指標（ＰＳＩ）を計算するようにさらにプログラムされる。この目的のために、ＳｐＯ２値７２は、ＳｐＯ２スコア又は指標９０に変換され、ＳｐＯ２指標９０及び呼吸健康状態指標（ＲＷＩ）５０は組み合わされて、様々に利用される患者安全指標（ＰＳＩ）９２が生成される。図４の例示的な実例において、ＰＳＩ９２は、臨床的問題を検出するための判断動作９４への入力として使用される。判断９４が、ＰＳＩ９２の値によって臨床的問題が証拠づけられるということである場合、低ＳｐＯ２レベル、気管内チューブの配置が不正確である可能性があること、高炭酸（すなわち、血液中のＣＯ２の異常な上昇）などのような警告条件を識別するために、ＳｐＯ２及びカプノグラフィデータを分析するために、判断支援分析９６がトリガされる。動作９８において、任意のそのような警告条件が、例えば、緊急性によってランク付けされたリストとして（いくつかの実施形態において、上位Ｎ個のリストであってもよく、ここで、Ｎは、１、２、３、又はより多くの最も緊急の警告のサブセットである）、患者モニタ８０のディスプレイ８２上に表示される。
【0065】
以下において、ＰＳＩ９２の１つの適切な定式化の例示的な実例が記載される。
【0066】
ＳｐＯ２指標９０の例示的な実例において、動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）測定値７２が、＋１０と－１０との間のスコアを出力するスコア関数へと入力される。動脈血酸素飽和度７２が上限閾値（例えば９４％）を上回る場合、スコア関数は、１０の最大スコア値を出力する。より低い値の酸素飽和度７２について、スコアは低減する。動脈血酸素飽和度７２が下限閾値（例えば８０％）を下回る場合、スコア関数は、－１０の最小スコア値を出力する。
【0067】
ＰＳＩ９２の計算の例示的な実例において、重み付け係数が、酸素飽和度スコア９０及びカプノグラフィデバイス１０から計算されるＲＷＩ５０に適用される。これらのスコアの加重和が、結果としてのＰＳＩ値である。例えば、動脈血酸素飽和度が９２％である場合、対応するスコアは３であり得る。対応するＲＷＩが５である場合で、且つ、両方の入力に対する重みが０．５である場合、出力ＰＳＩは４であり、患者が危険にさらされている可能性があり得ることを示す。例示的な実例において、ＳｐＯ２スコアの範囲［－１０，１０］内でのスケールの選択は、患者の血液酸素化が低い、臨床的に緊急の状況を捉えることを保証するために、低ＳｐＯ２値が組み合わされたＰＳＩを引き下げることを保証する。
【0068】
動脈血酸素飽和度スコアリングの変形実施形態は、患者が酸素補給を受けている場合のＳｐＯ２について、ＳｐＯ２スコア９０を調整する。この調整は、患者が空気を呼吸しているときの正常に近いと考えられる動脈血酸素飽和度（すなわち、９４％）が、同じ患者が鼻カニューレ、マスク又は気管内チューブを通じて酸素補給を受けている場合には低いと考えられることになるという、臨床的な現実性を捉える。予測正常範囲のこの差を計上するために、ＳｐＯ２指標９０を生成する関数は、患者が酸素補給を受けていることが分かっているときには、少量（すなわち、２％）だけより低い値にシフトされる。この変形実施形態は、患者が酸素補給を受けており、飽和度値がわずかにより高くなると予測されるときには、ＰＳＩ９２が、低い酸素飽和度値に対してより感受性になることを可能にする。
【0069】
患者が酸素補給を受けているという決定は、患者モニタ８０に対するユーザ入力に基づいてもよい（例えば、患者プロファイルを設定するときに、看護師又は他の医療専門家は、患者が酸素補給を受けていることを示すラジアル入力ボタンを選択する）。代替的に、患者が酸素補給を受けていることを検出するための自動メカニズムが利用されてもよく、例えば、患者モニタ８０が人工呼吸器と一体化されているか、又は、人工呼吸器からデータを受信するように接続されており、且つ、利用可能なデータが吸気酸素濃度比（ＦｉＯ２）を含む場合、患者モニタ８０は、ＦｉＯ２値に基づいて、患者が酸素補給を受けているか否かを自動的に検出する。そのような実施形態において、酸素補給レベルに基づいて、より低い値のＳｐＯ２指標９０への前述したわずかなシフトを調整することがさらに企図され、例えば、より高いＦｉＯ２値に対しては、指標値のより大きい下方シフトを適用する（より高い吸気酸素濃度比は、より多くの酸素補給を示すため）。
【0070】
図５及び図６を参照すると、ＳｐＯ２指標９０を計算するために適切に使用されるＳｐＯ２指標対ＳｐＯ２値の関数の例示的な実例が、酸素が補給されない場合（図５）及び酸素が補給される場合（図６）について示されている。図５に見られるように、酸素が補給されない場合、ＳｐＯ２指標スコアは、９４％までのＳｐＯ２値についてはその１０の最大値のままである（すなわち、上限閾値は９４％である）。図６に見られるように、酸素が補給される場合、ＳｐＯ２指標スコアは、ただ９６％までのＳｐＯ２値についてその１０の最大値のままであり（すなわち、上限閾値は９６％まで増大される）、これは、例えば、酸素補給を受けていない患者にとっては９５％のＳｐＯ２が通常は臨床的に許容可能であると見なされるが、酸素補給を受けている患者にとっては異常に低いと見なされ得ることを反映している。より一般的には、いくつかの好ましい実施形態において、ＳｐＯ２指標９０は、下限閾ＳｐＯ２値（図５の酸素補給なしスコア関数については７８％、又は、図６の酸素補給スコア関数については８０％）以下のＳｐＯ２の値に対する最小値（例えば、例示的な実例においては－１０）を有し、上限閾ＳｐＯ２値（図５の酸素補給なしスコア関数については９４％、又は、図６の酸素補給スコア関数については９６％）以上のＳｐＯ２の値に対する最大値（例えば、例示的な実例においては＋１０）まで単調に増大する単調関数を使用して計算される。
【0071】
ＳｐＯ２指標９０とＲＷＩ５０とを組み合わせてＰＳＩ９２を生成する中で、ＲＷＩ値及びＳｐＯ２値は、同じ時点に対応する生理学的条件を反映すべきである。これら２つの入力信号が時間的に不整合である場合、それらは患者安全性を示すために協働しない場合がある。ＲＷＩ及びＳｐＯ２は異なる生理学的信号から導出されるため、すなわち、一方はカプノグラフィデバイス１０によって測定され、他方はパルスオキシメータ７０によって測定されるため、互いに前後して発生した事象又は条件を反映し得る可能性がある。言い換えれば、２つの異なるデバイス１０、７０からのデータストリームは、時間的に同期しない場合がある。不整合のもう１つの原因は、信号平均化であり得る。入力の変動性を改善するために、入力信号を平均することが有益であり得る。しかしながら、信号平均化によって信号の応答が遅延し、結果、２つの信号のうちの一方又は他方が、他方の信号（ＳｐＯ２又はカプノメトリ）に対して遅延する可能性がある。例えば、患者モニタ８０から２つのデバイス１０、７０に出力される共通のクロック信号を使用すること、２つのデバイス１０、７０のうちの一方から他方へと同期クロック信号を送信することなど、ＳｐＯ２及びカプノグラフィ信号を同期させるための様々な手法を使用することができる。別の手法において、信号内の識別可能なランドマークを使用することができ、例えば、カプノグラフィデバイス１０が心拍数をも測定する多機能患者モニタリングデバイスである場合、この心拍数を使用して、パルスオキシメータ７０によって測定されるＨＲ７４と同期させて、２つのデバイス１０、７０からの信号を同期させる。これらは例示的な同期手法に過ぎない。
【0072】
図４を参照すると、判断支援分析９６及び判断支援警告メッセージング９８の実施形態のいくつかの例示的な実例を次に説明する。
【0073】
例えば、別の患者データストリームとして、ＰＳＩ９２を患者モニタ８０上に表示することができる。しかしながら、図４の例示的な実例において、ＰＳＩ９２は通常、表示されるが、いくつかの実施形態においては決して表示されない。むしろ、ＰＳＩ９２は主に、臨床介入を要求する可能な状況を検出するために、判断９４への入力としての役割を果たす。動作９４において、計算されているＰＳＩ９２が閾値未満である場合、メッセージが表示される。しかしながら、単純「ＰＳＩが安全閾値を下回っています」のような警告を表示することは、看護師、医師、又は他の臨床医にとって特に有益ではない。むしろ、図４の例示的な実施形態において、低ＰＳＩは、警告メッセージング動作９８において表示される１つ又は複数の臨床的に有益な警告メッセージを提供する判断支援分析９６をトリガする。これらのメッセージは、各入力（ＲＷＩ又はＳｐＯ２スコア）が計算されるＰＳＩ９２に及ぼす影響に基づいて選択され、任意選択的にランク付け様式で表示される。この影響は、スコアの不完全度（１０－スコア）及び入力に適用される重み付け係数の積である。例えば、ＳｐＯ２指標９０が３であり、重み付け係数が０．５である場合、ＰＳＩに対するＳｐＯ２スコアの影響は１．５になる。ＳｐＯ２がＰＳＩに対してより大きい影響を及ぼす場合、メッセージ指示「ＳｐＯ２が低くなっています」（又は、「酸素供給が不十分です」又は「Ｏ２補給を確認してください」のような、何らかの他の意味的に類似したメッセージ）が表示される。他方、ＲＷＩがスコアに対してより大きい影響を及ぼす場合、ＲＷＩに基づくメッセージが示される。
【0074】
図４の実施形態を使用して実施される例示的なモニタリングプロセスを、以下に説明する。所与の呼吸又は時間期間について、図１を参照しながら本明細書において前述したように、カプノグラフィデバイス１０によって測定されるカプノグラフィ信号からＲＷＩ５０を算出する。時間的にＲＷＩが算出されたときの呼吸に対応するＳｐＯ２測定値７２が、例えば、例示的なパルスオキシメータ７０から受信される。酸素補給の存否に基づいてＳｐＯ２に対する的確なスコアマッピング関数（例えば、酸素補給がない場合の図５のスコア関数、又は酸素補給がある場合の図６のスコア関数）を選択する。ＳｐＯ２値は、図４のＳｐＯ２スコア又は指標９０にマッピングされる。ＰＳＩ指標値９２は、ＳｐＯ２指標スコア及びＲＷＩ値の加重和として算出される。判断９４において、ＰＳＩ指標値９２が閾値未満である場合、判断支援分析９６が開始される。１つの例示的な手法において、障害スコアが、ＰＳＩ９２への入力の各々について（すなわち、ＳｐＯ２指標スコア９０及びＲＷＩ５０の各々について）算出される。障害スコアは、重み付け係数と、１０．０－特徴値との積として適切に計算される。その後、いずれの入力（ＳｐＯ２又はＲＷＩ）が最高の障害スコアを有するかが決定される。ＳｐＯ２がより高い障害スコアを有する場合、動作９８において、ＳｐＯ２が低いことを示すメッセージが表示される。ＲＷＩがより高い障害スコアを有する場合、動作９８において、ＲＷＩに基づくメッセージが表示される。この後者の出力は任意選択的に、例えば、図１を参照しながら本明細書において説明されているような、さらなる判断支援分析をカプノグラフィデータに対して実施することによって生成される。
【0075】
任意選択的に、ＰＳＩ信号は、長い時間にわたって又は複数回の呼吸にわたって平均されてもよい。例えば、ＰＳＩが５秒ごとに算出される場合、５秒ごとに算出されている結果のＰＳＩを表示するのではなく、その前の１分の間に算出される平均ＰＳＩを表示することが有益であり得る。これによって、ＰＳＩデータストリーム内のノイズに起因して謝った警告が生成されることを回避するのを助けることができる。
【0076】
図４の例示的な実例は、患者モニタリングを改善するためにカプノグラフィ及びＳｐＯ２データを統合する動作を実施するためのホスト計算／表示デバイスとして、マルチパラメータ患者モニタ８０を利用する。この処理を患者モニタ８０において実施することは、そのようなマルチパラメータ患者モニタが、カプノグラフィデータ及びＳｐＯ２データが収集される共通の「ハブ」であるため、有利である。例示的な実例において、ＲＷＩ５０は、図１を参照しながら説明されているように、カプノグラフデバイス１０によって実施される処理によってさらに計算される。しかしながら、より一般的には、これらの様々な処理は、利用可能な電子処理及び表示デバイスにわたって他の様態で分散されてもよい。例えば、別の企図される実施形態において、すべての処理はカプノグラフデバイスにおいて実施され、ＳｐＯ２はカプノグラフデバイスへの入力である。この構成において、患者モニタは、任意選択的に省略されてもよい。別の企図される実施形態において、カプノグラフデバイスは、ＲＷＩ計算と、ＲＷＩ及びＳｐＯ２を統合する後続の動作の両方を実施する患者モニタリングデバイスに未処理のカプノグラム波形を出力する。この手法は、患者モニタが、未処理のカプノグラムを出力することができる任意のカプノグラフデバイスと協働してＰＳＩベースのモニタリングを提供することを可能にする。患者モニタリングを改善するためにカプノグラフィ及びＳｐＯ２データを統合する動作は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は開示されている処理を実施するための他の電子プロセッサによって読み取り可能且つ実行可能である命令を記憶する非一時的記憶媒体によって具現化することができることが、またさらに理解されよう。そのような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又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）又は他の電子記憶媒体、光ディスク又は他の光学記憶媒体、それらの様々な組み合わせなどを含んでもよい。
【0077】
さらなる企図される変形形態として、開示されるＲＷＩは、患者の健康状態を、カプノグラフデバイス１０によって測定されるカプノグラムによって示されるものとして表すカプノグラフィ指標の非限定的な例示的実例であるものとして理解されるべきである。より一般的には、他のカプノグラフィ指標定式化が利用されてもよい。別の例示的な実例において、任意選択的に、ＳｐＯ２に関して開示されているスケーリング動作（例えば、図５及び図６の例示的な実例）と同様に、最小指標値と最大指標値との間でスケーリングされている呼気終末ＣＯ２（ｅｔＣＯ２）を、カプノグラフィ指標として使用することができる。カプノグラフィ指標は、カプノグラムから導出される任意の情報を使用して計算され、例えば、例示的なＲＷＩは、二酸化炭素濃度又は分圧に基づいて、及びまた、カプノグラムから導出される呼吸速度（ＲＲ）情報にも基づいて計算されることが留意されるべきである。
【0078】
カプノグラフィ及び動脈血酸素飽和度データを組み合わせることにおける、図４の手法及びその変形形態は、カプノメトリ及び動脈血酸素飽和度モニタリングと関連付けられる不確実性及び混乱を低減し、カプノグラフィデータの解釈にそれほど習熟していない臨床医が、カプノグラフィ及びＳｐＯ２モニタリングを患者モニタリングの解釈により効果的に統合することを可能にする。本発明は、好ましい実施形態を参照して記載されている。先行する詳細な説明の読解及び理解を受けて、他のものに対する修正及び改変を行うことができる。本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内に入る限り、すべてのそのような修正及び改変を含むものとして解釈されることが意図されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】