CN116801925A - 监测装置以及辅助循环装置 - Google Patents

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artificial lung
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丸屋拓
塚越昌一
后藤真治
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Abstract

该监测装置(100)应用于辅助循环装置(11、22)，所述辅助循环装置(11、22)与生物体连接，通过送血泵(115)将从所述生物体脱离后的血液输送到人工肺(120)，在所述人工肺中与活体肺并行地对血液进行气体交换而氧合，所述监测装置具备运算部(160、170、171)，所述运算部(160、170、171)运算表示所述辅助循环装置的血液的气体交换状况的血液气体交换状况指标。

Description

监测装置以及辅助循环装置
技术领域
本发明涉及用于与生物体连接并掌握辅助循环的动态的监测装置及具备该监测装置的辅助循环装置。
本申请基于2020年12月2日在日本申请的日本特愿2020-200580号主张优先权，并在此援引其内容。
背景技术
众所周知，在心脏外科手术等中，根据需要来实施使用体外血液循环装置而使心脏停止或成为接近停止的状态的体外循环(CPB)。
在这样的体外循环(CPB)中，通过人工肺(Membrane Lung，以下有时称为ML)，进行血液的气体交换。
在体外循环(CPB)中，例如开发了一种为了掌握是否恰当地进行了基于人工肺(ML)的血液的气体交换而使用的监测装置(例如参照专利文献1。)。
另一方面，在治疗急性肺炎患者(ARDS)的情况下，有时使用人工呼吸机来使活体肺(Native Lung，以下有时称为NL)的功能下降恢复。
在使用人工呼吸机的情况下，不仅因活体肺(NL)的功能下降而使基于人工呼吸机的肺换气无法充分发挥功能，而且由于使用人工呼吸机的动作，反而存在活体肺功能下降的可能性。
因此，在急性肺炎患者(ARDS)的治疗中，为了使活体肺功能部分暂停而弥补活体肺(NL)的功能下降，有时通过辅助循环(Extracorporeal membrane oxygenation，以下称为ECMO)来进行血液的气体交换。
具体而言，使人工肺(ML)与活体肺(NL)并存，对从患者脱离后的血液利用人工肺(ML)进行气体交换并使该血液再次返回到体内，从而通过人工肺(ML)辅助活体肺(NL)的功能。
利用这样的辅助循环(ECMO)的治疗例如有时横跨数天到1个月左右的长期来进行，存在医务人员的负担加重的趋势。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4562490号公报
发明要解决的技术问题
然而，在通过辅助循环(ECMO)进行血液的气体交换的情况下，不仅是人工肺(ML)，活体肺(NL)也进行血液的气体交换，因此并不容易掌握是否恰当地进行基于辅助循环(ECMO)的血液的气体交换。
另外，基于人工呼吸机的活体肺(NL)的管理依赖于换气量和呼气末二氧化碳分压等的监测，但很难管理使用辅助循环(ECMO)来进行血液的气体交换的患者(生物体)的所有呼吸。
因此，在使用了辅助循环(ECMO)的治疗中，需要对从患者采血的血液断续地进行血液气体分析，并对生物体中的血液的气体交换是否适当进行管理，由此掌握基于辅助循环(ECMO)的血液的气体交换、以及患者利用活体肺(NL)和人工肺(ML)的所有呼吸是否恰当地进行。因此，对于医务人员而言成为很大的负担。
发明内容
本发明是考虑这样的情况而完成的，其目的在于提供一种能够准确地掌握连接有辅助循环装置的患者中的血液的气体交换状况的监测装置以及具备该监测装置的辅助循环装置。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述课题，本发明提出了以下的方案。
(1)本发明的第一方式为一种监测装置，所述监测装置应用于辅助循环装置，所述辅助循环装置与生物体连接，通过送血泵将从所述生物体脱离后的血液输送到人工肺，在所述人工肺中与活体肺并行地对血液进行气体交换而氧合，该监测装置具备运算部，所述运算部运算表示所述辅助循环装置的血液的气体交换状况的血液气体交换状况指标。
根据本发明的第一方式所涉及的监测装置，能够通过运算部运算活体肺中的血液的气体交换状况以及表示辅助循环装置的血液的气体交换状况的血液气体交换状况指标。
其结果是，能够准确地掌握活体肺及人工肺中的血液的气体交换状况。
在本说明书中，作为血液气体交换状况指标，例如可举出表示血液的氧合状态的指标(以下有时称为血液氧合状态指标)、表示将血液氧合时的气体交换量的指标(以下有时称为气体交换量指标)。
需要指出，作为血液氧合状态指标，例如除了人工肺中的氧饱和度、生物体的氧饱和度以外，也可以应用血液的血红蛋白浓度、血液的氧分压等公知的参数。
另外，作为气体交换量指标，除了人工肺、活体肺中的氧摄取量以外，也可以应用人工肺、活体肺中的二氧化碳排出量、能够运算它们的气体的氧浓度(氧含量、氧分压)、二氧化碳浓度(二氧化碳含量、二氧化碳分压)以及气体供给量等公知的参数。另外，也可以代替已知的呼吸用气体(例如麻醉气体等)的分压、气体供给量等而应用氧浓度、二氧化碳浓度等。
另外，在获取用于在活体肺中使血液氧合的气体交换量指标(例如氧摄取量)的情况下，例如，除了使用了人工呼吸机的呼吸气体以外，例如也可以应用自然呼吸(例如使用氧气罩的情况)下的呼吸气的氧浓度。
另外，例如，有时将二氧化碳(CO2)浓度、氧(O2)浓度作为与用于使血液氧合的气体的含量相关的参数，并称为含氧率参数。
(2)在上述(1)项所述的监测装置中，也可以是所述运算部基于所述人工肺中的血液的气体交换量来运算所述血液气体交换状况指标。
根据本发明涉及的监测装置，运算部基于人工肺中的血液的气体交换量来运算表示辅助循环装置的血液的气体交换状况的血液气体交换状况指标，因此能够准确地掌握人工肺的血液的气体交换状况。
(3)在上述(2)项所述的监测装置中，也可以是所述运算部基于所述人工肺中的二氧化碳排出量以及所述人工肺中的氧摄取量中的至少任意一方来运算所述人工肺中的血液的气体交换量。
根据本发明涉及的监测装置，运算部基于人工肺中的二氧化碳排出量以及人工肺中的氧摄取量中的至少任意一方来运算人工肺中的血液的气体交换量，因此能够高效且准确地运算人工肺中的血液的气体交换量。
其结果是，能够准确地掌握人工肺的血液的气体交换状况。
这里，人工肺中的二氧化碳排出量、氧摄取量中的至少任意一方可以是人工肺中的二氧化碳排出量、氧摄取量中的任意一方，或者可以是双方。另外，也可以运算能够运算二氧化碳排出量、氧摄取量的其他指标。
需要指出，在运算人工肺中的二氧化碳排出量、氧摄取量时，例如优选获取人工肺的吸气和呼气的二氧化碳、氧的含量以及气体流量来进行运算。
(4)在上述(3)所述的监测装置中，也可以是所述运算部根据所述人工肺的吸气和呼气来运算所述人工肺中的二氧化碳排出量。
根据本发明涉及的监测装置，运算部能够基于所输入的人工肺的吸气和呼气来运算人工肺中的二氧化碳排出量，因此能够准确地运算人工肺中的二氧化碳排出量。
其结果是，能够适当地掌握人工肺中的氧摄取量。
这里，人工肺中的二氧化碳排出量例如能够通过以下的数学式来运算。
(人工肺排出的二氧化碳(CO2)排出量)V’CO2(ML)＝(人工肺呼气平均气体二氧化碳(CO2)浓度)×(人工肺呼气气体流量)-(人工肺吸气平均气体二氧化碳(CO2)浓度)×(人工肺吸气气体流量)
需要指出，也可以通过(人工肺排出的二氧化碳(CO2)排出量)V’CO2(ML)＝(人工肺呼气平均二氧化碳(CO2)浓度-人工肺吸气平均二氧化碳(CO2)浓度)×(人工肺吸气气体流量)
进行计算(近似)。另外，在利用这些数学式运算二氧化碳排出量的情况下，优选使用温度、压力等来进行修正。
(5)在上述(1)～(4)中任一项所述的监测装置中，也可以是所述运算部基于所述活体肺中的血液的气体交换量来运算所述血液气体交换状况指标。
根据本发明涉及的监测装置，运算部运算活体肺中的血液气体交换状况指标，因此能够准确地掌握活体肺的血液的血液气体交换状况。
(6)在上述(5)所述的监测装置中，也可以是所述运算部基于所述活体肺中的二氧化碳排出量以及所述生物体中的氧摄取量中的至少任意一方来运算所述活体肺中的血液的气体交换量。
根据本发明涉及的监测装置，运算部基于活体肺中的二氧化碳排出量和活体肺中的氧摄取量中的至少任意一方来运算活体肺中的血液的气体交换量，因此能够高效且准确地运算活体肺中的血液的气体交换量。
其结果是，能够掌握活体肺的血液的氧合状态。
这里，关于活体肺中的二氧化碳排出量、氧摄取量中的至少任意一方与人工肺的情况相同。
(7)在上述(6)所述的监测装置中，也可以是所述运算部根据所述活体肺的吸气和呼气来运算所述活体肺中的二氧化碳排出量。
根据本发明的监测装置，运算部基于所输入的活体肺的吸气和呼气，运算活体肺中的二氧化碳排出量，因此能够准确运算活体肺中的二氧化碳排出量。
其结果是，能够掌握活体肺的血液的氧合状态。
这里，活体肺中的二氧化碳排出量例如优选通过以下的数学式来运算。
基于活体肺的二氧化碳(CO2)排出量V’CO2(NL)＝(活体肺呼气平均二氧化碳(CO2)浓度)×(活体肺呼气气体流量)-(活体肺吸气平均二氧化碳(CO2)浓度)×(活体肺吸气气体流量)
需要指出，在运算基于活体肺的二氧化碳(CO2)排出量时，例如也可以应用人工呼吸机中的呼吸气体浓度(氧、二氧化碳浓度)。
(8)在上述(6)或(7)所述的监测装置中，也可以是所述运算部通过体积二氧化碳分析来运算所述活体肺中的二氧化碳排出量。
根据本发明所涉及的监测装置，运算部通过能够通常应用的体积二氧化碳分析来运算活体肺中的二氧化碳排出量，因此能够高效且准确地运算活体肺中的二氧化碳排出量。
(9)在上述(5)～(8)中的任一项所述的监测装置中，也可以是所述运算部基于所述人工肺中的血液的气体交换量和所述活体肺中的气体交换量来运算所述生物体的血液的气体交换中的辅助循环的贡献程度。
根据本发明所涉及的监测装置，所述运算部基于人工肺中的血液的气体交换量、和活体肺中的气体交换量来运算生物体的血液的气体交换中的辅助循环的贡献程度，因此能够准确地掌握生物体中的基于辅助循环的血液的气体交换状况。
这里，生物体中的基于辅助循环的血液的气体交换的贡献度例如也可以通过辅助循环比率(ECMO Rate)显示。
辅助循环比率(ECMO Rate)能够根据以下的数学式进行运算。辅助循环比率(ECMORate)＝(人工肺(ML)的二氧化碳(CO2)排出量/(生物体整体产生的二氧化碳(CO2)的总排出量)
这里，
(生物体整体产生的二氧化碳(CO2)的总排出量)＝(基于活体肺的肺功能的二氧化碳(CO2)排出量)+(基于人工肺的二氧化碳(CO2)排出量)
需要指出，生物体中的基于辅助循环的血液的气体交换的贡献度的显示并不限定于辅助循环比率(ECMO Rate、百分率)，而能够任意设定，例如也可以应用人工肺的气体交换量与活体肺的气体交换量之比等表示基于辅助循环的气体交换的贡献的各种指标。
(10)在上述(9)项所述的监测装置中，也可以是所述运算部在运算辅助循环的贡献程度时，根据所述人工肺中的血液的气体交换量相对于所述人工肺中的血液的气体交换量及所述活体肺中的气体交换量的总量的比率来运算。
根据本发明涉及的监测装置，运算部根据人工肺中的血液的气体交换量相对于人工肺中的血液的气体交换量及活体肺中的气体交换量的比率(辅助循环比率(ECMO Rate))运算辅助循环的贡献程度，因此能够容易且高效地进行运算。
(11)在上述(1)～(10)中任一项所述的监测装置中，也可以是所述运算部基于表示利用所述人工肺的血液的氧合状态的血液氧合状态指标、和表示所述生物体中的血液的氧合状态的血液氧合状态指标，运算所述生物体中的辅助循环的贡献度。
根据本发明涉及的监测装置，运算部基于人工肺的血液氧合状态指标、和生物体中的血液氧合状态指标来运算生物体中的辅助循环的贡献度，因此能够容易且高效地进行运算。
(12)在上述(11)所述的监测装置中，也可以是所述运算部将所述生物体中的气体交换量指标、和基于根据所述生物体的体重推断出的代谢的血液氧合状态指标进行对比。
根据本发明的监测装置，运算部能够将生物体中的气体交换量指标、与基于根据生物体的体重推断(运算)出的代谢的血液氧合状态指标进行对比，因此能够高效地掌握是否适当实施了生物体整体的血液的氧合。
这里，作为生物体中的气体交换量指标，例如也可以应用生物体整体产生的二氧化碳(CO2)的总排出量。
另外，作为基于根据生物体的体重推断(运算)出的代谢的血液氧合状态指标的一个例子，也可以应用以下所示的基于安静时所设想的代谢的二氧化碳(CO2)量。
〔基于安静时所设想的代谢的二氧化碳(CO2)量〕＝〔1梅脱〕×0.8×〔生物体(患者)P的体重〕
运动强度的评价：梅脱(MET：metabolic equivalent)
1梅脱用安静时的氧摄取量(3.5ml/kg/min)表示。另外，常数0.8为呼吸商。
(13)在上述(1)～(12)中任一项所述的监测装置中，也可以是所述运算部以被设定的时间间隔进行运算。
根据本发明所涉及的监测装置，运算部以所设定的时间间隔进行运算，因此能够通过趋势掌握辅助循环(ECMO)相对于生物体的呼吸代谢整体的动态。
另外，通过按时间序列积累数据，从而能够准确地掌握辅助循环(ECMO)的动态。
这里，所设定的时间间隔既可以人工设定，也可以与传感器等的测定间隔时间对应地自动设定，还能够任意设定。另外，也可以实时、延长一定时间来进行运算、显示。
(14)本发明的第二方式为一种辅助循环装置，该辅助循环装置具备上述(1)～(13)中任一项所述的监测装置。
发明效果
根据本发明的监测装置，能够准确地掌握连接有辅助循环装置的生物体中的血液的气体交换状况。
附图说明
图1是对本发明的第一实施方式所涉及的辅助循环(V-V ECMO)的简要结构进行说明的概念图。
图2是对没有应用第一实施方式所涉及的辅助循环(V-V ECMO)的患者的血液循环的概要进行说明的概念图。
图3是对应用了第一实施方式所涉及的辅助循环(V-V ECMO)的患者的血液循环的概要进行说明的概念图。
图4是对第一实施方式所涉及的监测装置的简要结构进行说明的框图。
图5是表示说明第一实施方式所涉及的监测装置的简要结构的人工肺二氧化碳排出量运算部中的运算步骤的概要的流程图。
图6是表示说明第一实施方式所涉及的监测装置的简要结构的人工呼吸机二氧化碳排出量运算部中的运算步骤的概要的流程图。
图7是表示说明第一实施方式所涉及的监测装置的简要结构的辅助循环比率运算部中的辅助循环比率的运算步骤的概要的流程图。
图8是表示说明第一实施方式所涉及的监测装置的简要结构的辅助循环比率运算部中的基于体重的呼吸效率的运算步骤的概要的流程图。
图9是对连接于第一实施方式所涉及的监测装置的液晶触控面板的简要结构进行说明的概念图。
图10是对本发明的第二实施方式所涉及的辅助循环(V-A ECMO)的简要结构进行说明的概念图。
图11是应用了第二实施方式所涉及的辅助循环(V-AECMO)的患者的血液循环的概要进行说明的概念图。
具体实施方式
＜第一实施方式＞
以下，参照图1～图9对本发明的第一实施方式所涉及的辅助循环(V-VECMO)进行说明。
图1是对第一实施方式所涉及的辅助循环(V-V ECMO)的简要结构进行说明的概念图。需要指出，图1所示的虚线省略将各传感器与监测装置100连接的电缆来进行图示。即，监测装置100通过电缆或通信与后述的传感器等117、118、125、126、142、144及148连接，并构成为能够以有线或者无线从这些传感器获取信息。
在图1中，附图标记10表示辅助循环(V-V ECMO)中的辅助循环系统(血液循环回路)，附图标记100表示监测装置，附图标记115表示离心泵(送血泵)，附图标记120表示人工肺，附图标记140表示人工呼吸机，附图标记148表示脉搏血氧仪(血液氧合指标测定装置)，附图标记180表示液晶触控面板。
以下，将辅助循环系统(血液循环回路)表示为辅助循环系统(V-VECMO)。
如图1所示，第一实施方式为对患者(生物体)例如连接有辅助循环系统(V-VECMO)10和人工呼吸机140的例子。
另外，在第一实施方式中，如图1所示，对患者(生物体)P例如连接有监测装置100、辅助循环系统(V-V ECMO)10、液晶触控面板180、人工呼吸机140及脉搏血氧仪(血液氧合指标测定装置)148。监测装置100经由各传感器而与患者P连接。本实施方式的液晶触控面板180与监测装置100连接。
此外，如图1所示，辅助循环系统(V-V ECMO)10构成为，通过离心泵(送血泵)115使从患者(生物体、人体)P的静脉V1脱离的血液循环，使血液在人工肺120中进行气体交换，并再次使其回流到患者P的静脉V1。
另外，患者(生物体、人体)P连接有人工呼吸机140，吸入从人工呼吸机140供给的吸气气体，在活体肺(NL)中进行将血液氧合的人工呼吸。
如图1所示，辅助循环系统(V-V ECMO)10例如具备脱血管线111、送血管线112、血液回流管线113、再循环管线114、离心泵(送血泵)115、流量传感器116、氧饱和度传感器117、送血自动钳118、再循环钳119及人工肺120。
在本实施方式中，由辅助循环系统10的结构中的流量传感器116、氧饱和度传感器117、送血自动钳118、再循环钳119及人工肺120构成辅助循环装置11。换言之，辅助循环系统10具备辅助循环装置11以及能够作为一次性(抛弃式)产品来处理的脱血管线111、送血管线112、血液回流管线113、再循环管线114与离心泵115。
需要指出，作为辅助循环装置11最小限度具备的结构，只要具备流量传感器116、氧饱和度传感器117、送血自动钳118、再循环钳119及人工肺120即可，也可以构成为包括其他结构(例如上述管线的一部分)。辅助循环装置11也可以还具备驱动离心泵115的驱动部115A。驱动部115A例如具备作为离心泵115的驱动源的AC伺服电机、DC伺服电机等电机。驱动部115A也可以具备由控制上述电机的处理器、IC(Integrated Circuit：集成电路)构成的控制器。辅助循环装置11也可以还具备监测装置100。
另外，例如如图1所示，脱血管线111、离心泵115、送血管线112、人工肺主体121、血液回流管线113对患者P依次配置，从患者P脱离后的血液在稳定状态下依次循环并回流到患者P。
脱血管线111例如具备连接于上游侧(患者P侧)的第一脱血管线111A、和连接于下游侧(离心泵侧)的第二脱血管线111B。此外，脱血管线111将从患者P脱离后的血液移送至离心泵115。
送血管线112例如将从离心泵115送出的血液移送至人工肺120。
血液回流管线113例如具备连接于上游侧(人工肺侧)的第一回流管线113A、和连接于下游侧(患者P侧)的第二回流管线113B。
此外，回流管线113使从人工肺120送出的血液移送(回流)至患者(生物体)P的静脉V1。
另外，在第一回流管线113配置有流量传感器116。
再循环管线114例如将血液回流管线113的第一回流管线113A与第二回流管线113B之间、以及脱血管线111的第一脱血管线111A与第二脱血管线111B之间连接。
另外，脱血管线111、送血管线112、回流管线113、再循环管线114例如通过利用柔软的树脂材料形成的管构成。
如图1所示，离心泵(送血泵)115的流入侧连接于脱血管线111，流出侧连接于送血管线112，例如，通过AC伺服电机或者DC伺服电机使叶轮叶片旋转，经由脱血管线111抽吸从患者P脱离后的血液，经由送血管线112移送至人工肺120。
另外，离心泵115例如构成为，对流量设定开关(未图示)进行操作，由此通过流量传感器116检测流量(流速)来进行反馈控制。
如图1所示，送血自动钳118例如配置于回流管线113。更具体而言，送血自动钳118配置于第二回流管线113B，例如构成为以手动操作致动器而通过钳部将送血自动钳118(即第二回流管线113B)关闭、敞开。
需要指出，送血自动钳118以有线或者无线连接于监测装置100，并将送血自动钳118的关闭状态的信号发送至监测装置100。
如图1所示，再循环钳119例如配置于再循环管线114，例如构成为以手动利用致动器使钳部工作来将再循环管线114(即再循环管线114)关闭、敞开。
此外，在送血自动钳118将第二回流管线113B敞开时，再循环钳119将再循环管线114关闭，所脱离的血液经由脱血管线111、送血管线112、回流管线113而不经由再循环管线114地循环至患者P。
另外，例如在紧急时等送血自动钳118关闭第二回流管线113B时，第二回流管线113B中的血液的流动停止，但再循环钳119将再循环管线114敞开，所脱离的血液在第二脱血管线111B、送血管线112、第一回流管线113A、再循环管线114之间循环，由此即使在停止向人工肺(ML)120的气体供给的情况下，血液也进行循环而不会滞留，因此能够防止血液的凝固。
氧饱和度传感器(血液氧合指标传感器)117例如具备配置于第二脱血管线111B的脱血氧饱和度传感器、以及配置于第一回流管线113A的回流血氧饱和度传感器。
需要指出，在图1中，为了简便，仅将回流血氧饱和度传感器用附图标记117示出。
在本实施方式中，氧饱和度传感器(回流血氧饱和度传感器)117通过线缆(未图示)连接于监测装置100，检测从人工肺主体121送出并流经第一回流管线113A的血液中的氧饱和度及血红蛋白量并发送至监测装置100。
另外，在本实施方式中，氧饱和度传感器117例如构成为，通过红外线检测血液中的血红蛋白的氧合指标(氧合度、血液氧合指标)。
需要指出，氧饱和度传感器117的结构能够在可检测血液的氧合程度的范围内任意设定，也可以应用能够测定血液氧合指标的公知的各种传感器。
如图1所示，人工肺120例如具备人工肺主体121、人工肺吸气管线123、人工肺呼气管线124、人工肺吸气气体传感器125及人工肺呼气气体传感器126，并连接于人工肺气体供给装置122。
此外，构成为将流经辅助循环系统(V-V ECMO)10的血液氧合。
人工肺主体121例如具备气体透过性优异的中空纤维膜或者平膜等。
此外，在中空纤维膜或者平膜等中，构成为所供给的气体的氧向血液侧移动，溶解于血液的二氧化碳向供给至人工肺的气体侧移动，对血液进行气体交换。另外，人工肺主体121例如一体地形成有用于调整血液的温度的热交换器。
需要指出，人工肺主体121的结构能够在可进行血液的气体交换的范围内任意设定。
人工肺气体供给装置122将调整为适宜气体交换的氧(O2)浓度的气体供给至人工肺主体121。在本实施方式中，例如气体的氧(O2)浓度被调整为100％。
人工肺吸气管线123例如具备连接于人工肺气体供给装置122侧的第一吸气管线123A、和连接于人工肺主体121侧的第二吸气管线123B。
此外，人工肺吸气管线123将从人工肺气体供给装置122送出的人工肺吸气移送至人工肺主体121。
人工肺呼气管线124将从人工肺主体121排出的呼气排出至系统外。
另外，人工肺吸气管线123、人工肺呼气管线124例如由利用柔软的树脂材料形成的管构成。
在本实施方式中，人工肺吸气气体传感器125例如由二氧化碳(CO2)传感器构成。
另外，人工肺吸气气体传感器125配置于人工肺吸气管线123。具体而言，配置在第一人工肺吸气管线123A与第二人工肺吸气管线123B之间。
此外，检测经由人工肺吸气管线123送入人工肺主体121的吸气的二氧化碳(CO2)浓度(氧含量参数)。
在本实施方式中，人工肺呼气气体传感器126例如由二氧化碳(CO2)传感器构成。
另外，人工肺呼气气体传感器126配置于人工肺呼气管线124。具体而言，配置于人工肺呼气管线124的下游端。
此外，检测经由人工肺呼气管线124从人工肺主体121排出的呼气所包含的二氧化碳(CO2)浓度(氧含量参数)。
需要指出，人工肺吸气气体传感器125、人工肺呼气气体传感器126的结构能够任意设定，例如，也可以应用氧(O2)传感器来代替二氧化碳(CO2)传感器。另外，人工肺吸气气体传感器125、人工肺呼气气体传感器126也可以在能够检测二氧化碳(CO2)的分压等能够确定吸气、呼气的二氧化碳(CO2)浓度的浓度参数的范围内应用公知的各种传感器。
另外，例如也可以构成为，在人工肺吸气管线123、人工肺呼气管线124设置取样电路(未图示)，进行人工肺吸气管线123、人工肺呼气管线124、取样管线的切换，由此使人工肺吸气气体传感器125和人工肺呼气气体传感器126兼作一个气体传感器。
如图1所示，人工呼吸机140例如经由人工呼吸机吸气管线141和人工呼吸机呼气管线143与患者P连接。
此外，人工呼吸机140构成为，将提高了氧(O2)浓度的人工呼吸机气体供给至患者(生物体)P，辅助患者P高效地进行血液的气体交换。
人工呼吸机140的结构能够任意设定，但在本实施方式中，例如构成为具备：具有减压阀的气体电路、吸气阀、呼气阀、压力控制电路、流量控制电路、兼作输入装置(I/O)的显示部。
人工呼吸机吸气管线141将从人工呼吸机140送出的人工呼吸机吸气移送至患者P的活体肺(NL)。
另外，如图1所示，在人工呼吸机吸气管线141例如配置有人工呼吸机吸气气体传感器142，能够检测从人工呼吸机140经由人工呼吸机吸气管线141向患者P供给的吸气的二氧化碳(CO2)浓度(氧含量参数)。
人工呼吸机呼气管线143将从患者P的活体肺(NL)排出的呼气移送至人工呼吸机140。
另外，如图1所示，在人工呼吸机呼气管线143例如配置有人工呼吸机呼气气体传感器144，能够检测患者P排出并经由人工呼吸机呼气管线143移送至人工呼吸机140的用于血液的氧合后的呼气的二氧化碳(CO2)浓度(氧含量参数)。
以下，参照图1、图2、图3对辅助循环系统(V-V ECMO)的作用进行说明。
图2是对没有应用辅助循环系统(V-V ECMO)的患者(生物体)P的血液循环的概要进行说明的概念图，图3是对应用了辅助循环系统(ECMO)的患者P的血液循环的概要进行说明的概念图。需要指出，在图2、图3中，省略了心脏与活体肺之间的血液的流动。
在图2、图3中，空心箭头示出气体交换后的血液的流动，实心箭头示出气体交换前的血液的流动。
〔没有应用辅助循环系统(ECMO)的情况〕
首先，参照图2对没有应用辅助循环系统(ECMO)的情况的血液循环进行说明。
在没有应用辅助循环系统(ECMO)的情况下，患者(生物体)P中的血液循环如图2所示，由活体肺(NL)氧合后的氧含量(氧含量参数)CaO2、氧饱和度(血液氧合状态指标)SaO2的血液被心脏通过动脉A1向全身的生物体组织PS送出。
然后，被输送至生物体组织PS的血液的血液中的氧(O2)的一部分因代谢而被消耗，生成二氧化碳(CO2)，成为降低到氧含量(氧含量参数)CvO2、氧饱和度(血液氧合状态指标)SvO2的血液。
然后，通过静脉V1回流到心脏及活体肺(NL)。
在该血液循环中，例如相同流量QCO的血液在动脉A1、静脉V1中流动。
〔应用辅助循环系统(V-V ECMO)10的情况〕
接下来，参照图3对应用了辅助循环系统(ECMO)的情况的血液循环进行说明。
应用了辅助循环系统(V-V ECMO)10的患者(生物体)P如图3所示，在由活体肺(NL)被氧合后的氧含量(氧含量参数)CaO2、氧饱和度(血液氧合状态指标)SaO2、流量(自身心输出量)QCO的血液被心脏通过动脉A1向全身的生物体组织PS送出。
另外，被生物体组织PS气体交换(代谢)后的氧含量(氧含量参数)CvO2、氧饱和度(血液氧合状态指标)SvO2、流量(与自身心输出量等量)QCO的血液通过静脉V1朝向心脏、活体肺流动，流量QECMO的血液在脱血点P1脱离而流向辅助循环系统(V-V ECMO)10的人工肺(ML)。
另一方面，没有在脱血点P脱离的流量QCOP的(＝QCO-QECMO)的血液直接通过静脉V1流向心脏。
需要指出，图3所示的QRE表示在被氧合并返回到静脉V1后，再次流过人工肺(ML)的在辅助循环(V-V ECMO)中再循环的血液的流量。
脱离后的血液被送至人工肺(ML)，在人工肺(ML)进行气体交换而被氧合，在回流点P2返回到静脉V1。
在回流点P2返回到静脉V1的血液与流过静脉V1的氧含量CvO2、氧饱和度SvO2的血液混合，成为氧含量(氧含量参数)CvO2(NL)、氧饱和度(血液氧合状态指标)SvO2(NL)、流量QCO的血液，被送至活体肺(NL)。
然后，在活体肺(NL)被氧合，成为氧含量CaO2、氧饱和度SaO2的血液，被送出至动脉A1。
这时，被送出至动脉A1的血液例如在人工肺(ML)中以氧摄取量V'O2(ML)被氧合，在活体肺(NL)中以氧摄取量V'O2(NL)的氧(O2)被氧合。
需要指出，生物体中的辅助循环(ECMO)的贡献度例如能够通过以下的辅助循环比率(ECMO Rate)表示。
例如，若着眼于氧摄取量来表示辅助循环比率(ECMO Rate)，则成为辅助循环比率(ECMO Rate)
＝(人工肺(ML)中的氧摄取量V'O2(ML))/(人工肺(ML)中的氧摄取量V'O2(ML)+活体肺(NL)中的氧摄取量V'O2(NL))。
即，生物体中的辅助循环(ECMO)的贡献程度能够通过人工肺(ML)中的血液的气体交换量相对于人工肺(ML)中的血液的气体交换量及活体肺(NL)中的气体交换量的总量的比率来表示。
这里，活体肺(NL)中的氧摄取量V′O2(NL)能够作为患者(生物体)的呼吸气所包含的氧含量而获取。
另外，若着眼于二氧化碳排出量来表示辅助循环比率(ECMO Rate)，则辅助循环比率(ECMO Rate)
＝(人工肺(ML)中的二氧化碳排出量V′CO2(ML))/(人工肺(ML)中的二氧化碳排出量V′CO2(ML)+活体肺(NL)中的二氧化碳排出量V′CO2(NL))。
这里，活体肺(NL)中的二氧化碳排出量V′CO2(NL)能够作为患者(生物体)的呼吸气所包含的二氧化碳含量而获取。
另外，关于图3所示的血液循环，例如，能够运算以下所示的数学式〔101〕～数学式(106)，来确认血液的气体交换状况。
首先，数学式(101)示出人工肺(ML)及活体肺(NL)中的氧摄取量与在生物体组织中被消耗的氧的量〔DaO2-DvO2〕的关系。
[式1]
V′O2＝V′O2(NL)+V′O2(ML)＝DaO2-DVO2…(101)
若将数学式(101)变形，则以下的数学式(102)成立。
[式2]
DaO2＝V′O2(NL)+V′O2(ML)+DVO2…(102)
另外，图2所示的在静脉V1流动的血液的氧输送量DvO2能够由以下的数学式(103)表示。
[式3]
DVO2＝CvO2×QCO…(103)
另外，人工肺(ML)中的氧摄取量为在QECMO×(人工肺(ML)被氧合的血液的氧含量CaO2(ML)-在人工肺(ML)被氧合前的氧含量CvO2(ML))，因此氧含量CaO2(ML)由以下的数学式(104)表示。
[式4]
若将数学式(104)代入数学式(102)中，则在动脉A1中流动的自身心输出量的血氧输送量DaO2如以下的数学式(105)那样表示。
[式5]
DaO2＝V′O2(NL)+(CaO2(ML)-CvO2(ML))×QECMO+CvO2×QCO...(105)
另外，人工肺(ML)、活体肺(NL)中的氧摄取量DaO2-DvO2与人工肺(ML)、活体肺(NL)中的氧摄取量对应。另外，氧摄取量与二氧化碳排出量对应，因此若着眼于二氧化碳排出量，则导出以下的数学式(106)。这里，氧摄取量、二氧化碳排出量为血液的气体交换量指标。
[式6]
也可以是能够通过这些数学式(101)～数学式(106)运算的指标、或者由后述的监测装置100适当运算并显示于液晶触控面板180。
接下来，参照图4～图9，对监测装置100、液晶触控面板180的简要结构进行说明。图4是对第一实施方式所涉及的监测装置的简要结构进行说明的框图，图5～图8是对监测装置中的运算步骤的概要进行说明的流程图，图9是对连接于监测装置的液晶触控面板的简要结构进行说明的概念图。
监测装置100、液晶触控面板180的结构能够任意设定，但在本实施方式中，监测装置100能够运算辅助循环系统(V-V ECMO)10中的辅助循环比率(ECMO Rate)，并且将患者(生物体)P的血液的氧饱和度(血液氧合状态指标)进行对比。
另外，如图4所示，监测装置100例如具备第一信号受理部151～第六信号受理部156、第一运算部160、第二运算部170及第一存储部165，并构成为以设定的时间间隔实施各种运算。信号受理部151～156例如为输入端口。
需要指出，在本实施方式(以及后述的第二实施方式)中，监测装置100也可以构成为不具备第一存储部165，而具备第一信号受理部151～第六信号受理部156、第一运算部160及第二运算部170。即，相当于第一存储部165的结构也可以是以有线或者无线与监测装置100连接，在它们之间进行信息的收发的结构。另外，监测装置100也可以构成为具备液晶触控面板180。
在本实施方式中，监测装置100构成为，实时运算从各传感器输入的信号并进行输出。
另外，如图4所示，监测装置100构成为通过线缆与人工肺吸气气体传感器125、人工肺呼气气体传感器126、人工呼吸机吸气气体传感器142、人工呼吸机呼气气体传感器144、氧饱和度传感器117、脉搏血氧仪148连接，并从它们适当地输入信号。需要指出，监测装置100也可以构成为，与传感器117、125、126、142、144及148中的至少一个以通信而不是以线缆来获取传感器测定出的信息。监测装置100也可以具备接收传感器测定出的信息的接收器。
第一信号受理部151与人工肺吸气气体传感器125连接，接收从人工肺吸气气体传感器125发送来的人工肺吸气所包含的人工肺吸气二氧化碳(CO2)浓度(氧含量参数)信号。
第二信号受理部152与人工肺呼气气体传感器126连接，接收从人工肺呼气气体传感器126发送来的人工肺呼气所包含的人工肺呼气二氧化碳(CO2)浓度(氧含量参数)信号。
第三信号受理部153与人工呼吸机吸气气体传感器142连接，接收从人工呼吸机吸气气体传感器142发送来的从人工呼吸机140送至活体肺(NL)的吸气所包含的吸气二氧化碳(CO2)浓度(氧含量参数)信号。
第四信号受理部154与人工呼吸机呼气气体传感器144连接，接收从人工呼吸机呼气气体传感器144发送来的活体肺(NL)排出的呼气所包含的呼气二氧化碳(CO2)浓度(氧含量参数)信号。
第五信号受理部155与氧饱和度传感器117连接，接收从氧饱和度传感器117发送来的通过人工肺120氧合后的血液的氧饱和度(血液氧合状态指标)信号。
第六信号受理部156与脉搏血氧仪148连接，接收从脉搏血氧仪148发送来的患者(生物体、人体)P的血液的氧饱和度(血液氧合状态指标)信号。
第一信号受理部151～第六信号受理部156将接收到的信号输出至第一运算部160。
第一运算部160由计算机构成，如图4所示，与第一信号受理部151～第六信号受理部156连接，被从这些信号受理部输入信号。在本实施方式(及后述的第二实施方式)中，计算机是指至少具备CPU等处理器和能够存储该处理器可执行的程序的存储器。
另外，构成为通过未图示的线缆从人工肺120及人工呼吸机140分别将吸气以及呼气的气体流量信号(未图示)输入至第一运算部160。
需要指出，在本实施方式中，作为吸气以及呼气的气体流量，使用人工肺120、人工呼吸机140的气体供给量。
另外，第一运算部160例如与第一存储部165连接。
如图4所示，第一运算部160例如具备人工肺二氧化碳排出量运算部161、人工呼吸机二氧化碳排出量运算部162、人工肺氧饱和度(血液氧合状态指标)运算部163及生物体氧饱和度(血液氧合状态指标)运算部164。
此外，第一运算部160根据需要参照第一存储部165，基于经由第一信号受理部151～第六信号受理部156输入的信号，运算各种参数。然后，将运算出的结果输出至第二运算部170。
第一存储部165例如由存储器、固态驱动器(SSD)，硬盘等构成。
另外，在第一存储部165中，例如储存有人工肺二氧化碳排出量运算部161、人工呼吸机二氧化碳排出量运算部162、人工肺氧饱和度运算部163、生物体氧饱和度运算部164运算时参照的常数、数据表、用于运算的数学式等。
第二运算部170由计算机构成，如图4所示，与第一运算部160连接，被从第一运算部160输入运算结果。
另外，第二运算部170例如具备辅助循环比率(辅助循环贡献度)运算部171和氧饱和度(血液氧合状态指标)显示部172。
如图4所示，人工肺二氧化碳排出量运算部161经由第一信号受理部151、第二信号受理部152接收人工肺吸气二氧化碳(CO2)浓度(氧含量参数)信号、人工肺呼气二氧化碳(CO2)浓度(氧含量参数)信号。
另外，人工肺二氧化碳排出量运算部161接收人工肺120的气体供给量(吸气以及呼气的气体流量)信号(未图示)。
此外，人工肺二氧化碳排出量运算部161基于接收到的吸气、呼气所包含的二氧化碳(CO2)浓度信号、人工肺120的气体供给量，运算人工肺120中的二氧化碳(CO2)排出量(V’CO2(ML)。
具体而言，按图5所示的下述步骤，根据人工肺120的吸气所包含的二氧化碳(CO2)浓度和呼气所包含的二氧化碳(CO2)浓度，运算人工肺120中的二氧化碳(CO2)浓度差，运算在人工肺120产生的二氧化碳(CO2)浓度差与人工肺120的气体供给量之积，计算人工肺120中的二氧化碳排出量(V’CO2(ML)。
(1)首先，经由第一信号受理部151接收人工肺吸气二氧化碳浓度数据。(S101)
(2)接下来，经由第二信号受理部152接收人工肺呼气二氧化碳浓度数据。(S102)
(3)接着，基于人工肺吸气二氧化碳浓度数据及人工肺呼气二氧化碳浓度数据，运算人工肺二氧化碳浓度差。(S103)
人工肺二氧化碳浓度差例如通过下述的数学式进行运算。
人工肺二氧化碳浓度差＝人工肺呼气二氧化碳浓度-人工肺吸气二氧化碳浓度
(4)从人工肺气体供给装置122接收人工肺气体供给量数据。(S104)
(5)进而，运算人工肺二氧化碳排出量。(S105)
人工肺二氧化碳排出量例如能够通过以下的数学式进行运算。
人工肺二氧化碳排出量(V’CO2(ML)
＝人工肺120中的二氧化碳浓度差×人工肺120的气体供给量
＝(人工肺呼气二氧化碳浓度-人工肺吸气二氧化碳浓度)×人工肺120的气体供给量
需要指出，在执行上述(S101)～(S105)的步骤时，根据需要参照储存于第一存储部165的数据表(未图示)。
进而，人工肺二氧化碳排出量运算部161将人工肺吸气二氧化碳(CO2)浓度信号、人工肺呼气二氧化碳(CO2)浓度信号、人工肺气体供给量信号以及运算出的人工肺中的二氧化碳排出量(V’CO2(ML)输出至辅助循环比率运算部171。
如图4所示，人工呼吸机二氧化碳排出量运算部162经由第三信号受理部153、第四信号受理部154接收人工呼吸机吸气二氧化碳(CO2)浓度信号、人工呼吸机二氧化碳(CO2)浓度信号。
另外，人工呼吸机二氧化碳排出量运算部162从人工呼吸机140接收气体供给量(吸气以及呼气的气体流量)信号(未图示)。
进而，人工呼吸机二氧化碳排出量运算部162基于接收到的吸气、呼气所包含的二氧化碳(CO2)浓度信号，运算活体肺(NL)中的二氧化碳(CO2)排出量(V’CO2(NL))。
具体而言，按图6所示的下述步骤，根据人工呼吸机140的吸气所包含的二氧化碳(CO2)浓度和呼气所包含的二氧化碳(CO2)浓度，运算人工呼吸机140中的二氧化碳(CO2)浓度差，运算在人工呼吸机140产生的二氧化碳(CO2)浓度差与人工呼吸机140的气体供给量之积，计算人工呼吸机140中的二氧化碳排出量(V’CO2(NL))。需要指出，人工呼吸机140中的二氧化碳排出量为活体肺(NL)的二氧化碳排出量。
(1)首先，经由第三信号受理部153接收人工呼吸机吸气二氧化碳浓度数据。(S201)
(2)接下来，经由第四信号受理部154接收人工呼吸机呼气二氧化碳浓度数据。(S202)
(3)接着，基于人工呼吸机吸气二氧化碳浓度数据及人工呼吸机呼气二氧化碳浓度数据，运算人工呼吸机二氧化碳浓度差(＝人工呼吸机呼气二氧化碳浓度-人工呼吸机吸气二氧化碳浓度)。(S203)
(4)从人工呼吸机140接收人工呼吸机气体供给量数据。(S204)
(5)进而，运算人工呼吸机二氧化碳排出量。(S205)
人工呼吸机二氧化碳排出量例如能够通过以下的数学式进行运算。人工呼吸机二氧化碳排出量(V’CO2(NL))
＝人工呼吸机140中的二氧化碳浓度差×人工呼吸机140的气体供给量
＝(人工呼吸机呼气二氧化碳浓度-人工呼吸机吸气二氧化碳浓度)×人工呼吸机140的气体供给量
需要指出，在执行上述(S201)～(S205)的步骤时，根据需要参照储存于第一存储部165的数据表(未图示)。
另外，在本实施方式中，通过体积二氧化碳分析(Volume capno analysis)等，运算活体肺(NL)的二氧化碳排出量(V’CO2(NL))。
进而，人工呼吸机二氧化碳排出量运算部162将人工呼吸机吸气二氧化碳(CO2)浓度信号、人工呼吸机呼气二氧化碳(CO2)浓度信号、人工呼吸机气体供给量信号、运算出的活体肺(NL)中的二氧化碳排出量(V’CO2(NL))输出至辅助循环比率运算部171。
如图4所示，人工肺氧饱和度(血液氧合状态指标)运算部163经由第五信号受理部155从氧饱和度传感器117接收在人工肺120被氧合的血液的氧饱和度(血液氧合状态指标)信号。
进而，人工肺氧饱和度运算部163例如根据需要参照储存于第一存储部165的数据表(未图示)，运算人工肺120的呼气所包含的人工肺氧饱和度(人工肺的血液氧合状态指标)并输出至氧饱和度显示部172。
如图4所示，生物体氧饱和度(血液氧合状态指标)运算部164经由第六信号受理部156从脉搏血氧仪148接收患者(生物体)P中的血液的氧饱和度(的血液氧合状态指标)信号。
进而，生物体氧饱和度运算部164例如根据需要参照储存于第一存储部165的数据表(未图示)，运算患者(生物体)P的氧饱和度(血液氧合状态指标)，输出至氧饱和度(血液氧合状态指标)显示部172。
辅助循环比率(辅助循环贡献度)运算部171基于从人工肺二氧化碳排出量运算部161、人工呼吸机二氧化碳排出量运算部162发送来的信号，运算生物体整体的二氧化碳(CO2)的总排出量、辅助循环(V-V ECMO)中的辅助循环比率(ECMO Rate)(辅助循环的贡献度)以及基于患者(生物体)P的体重的呼吸效率。
具体而言，辅助循环比率运算部171按照图7所示的下述顺序，根据人工肺二氧化碳(CO2)排出量、人工呼吸机二氧化碳(CO2)排出量，运算生物体整体的二氧化碳(CO2)总排出量，之后运算辅助循环比率(ECMO Rate)。
(1)首先，获取人工肺二氧化碳(CO2)排出量。(S301)
(2)接下来，获取人工呼吸机二氧化碳(CO2)排出量。(S302)
(3)接下来，基于人工肺二氧化碳(CO2)排出量、人工呼吸机二氧化碳(CO2)排出量运算二氧化碳(CO2)总排出量。(S303)
二氧化碳(CO2)总排出量例如通过以下的数学式进行运算。
二氧化碳总排出量(V’CO2)＝人工肺二氧化碳排出量(V’CO2(ML))+人工呼吸机二氧化碳排出量(V’CO2(NL))
(4)进而，运算辅助循环比率(ECMO Rate)(辅助循环的贡献度)。
(S304)
辅助循环比率(ECMO Rate)例如通过以下的数学式进行运算。
辅助循环比率(ECMO Rate)＝人工肺二氧化碳排出量(V’CO2(ML))/生物体整体的二氧化碳总排出量(V’CO2)
另外，辅助循环比率运算部171按照图8所示的下述顺序，根据人工肺二氧化碳(CO2)排出量、人工呼吸机二氧化碳(CO2)排出量，运算生物体整体的二氧化碳(CO2)总排出量来运算基于患者P的体重的呼吸效率。
(1)首先，接收患者P的体重数据。(S401)
患者P的体重数据例如由设置于液晶触控面板180的数字键(未图示)输入。
(2)接下来，运算根据患者P的体重推断的二氧化碳代谢(基于代谢的二氧化碳(CO2)量)。(S402)
患者P被设想(安静时)的基于患者(生物体)代谢的二氧化碳(CO2)量例如能够通过以下的数学式进行运算来得到近似值。
(安静时的)基于所设想的代谢的二氧化碳(CO2)量＝〔1梅脱〕×0.8×患者P的体重
这里，梅脱(MET:metabolic equivalent)表示运动强度的评价，1梅脱用安静时的氧摄取量(3.5ml/kg/min)表示。
0.8：基于呼吸商的常数(呼吸商)
(3)接下来，获取人工肺二氧化碳(CO2)排出量。(S403)
(4)接着，获取人工呼吸机二氧化碳(CO2)排出量。(S404)
(5)进而，运算基于患者P的体重的呼吸效率。(S406)
患者P的活体肺功能的基于体重的呼吸效率例如能够用以下的数学式进行运算。
基于体重的呼吸效率＝二氧化碳总排出量/患者P的基于代谢的二氧化碳(CO2)量
此外，辅助循环比率(辅助循环贡献度)运算部171例如实时地持续地向液晶触控面板(显示部)180输出人工肺吸气二氧化碳浓度、人工肺呼气二氧化碳浓度、人工肺气体供给量、人工肺二氧化碳排出量、人工呼吸机吸气二氧化碳浓度、人工呼吸机呼气二氧化碳浓度、人工呼吸机气体供给量、人工呼吸机二氧化碳排出量、辅助循环比率(ECMO Rate)、患者P的活体肺功能的基于体重的呼吸效率。
需要指出，监测装置100也可以代替二氧化碳(CO2)而获取与氧(O2)相关的参数，辅助循环比率(辅助循环贡献度)运算部171例如也可以构成为实时地持续地向液晶触控面板(显示部)180输出人工肺吸气氧浓度、人工肺呼气氧浓度、人工肺气体供给量、人工肺氧摄取量、人工呼吸机吸气氧浓度、人工呼吸机呼气氧浓度、人工呼吸机气体流量、活体肺氧摄取量、辅助循环比率(ECMO Rate)、患者P的活体肺功能的基于体重的呼吸效率。
氧饱和度显示部172例如从人工肺氧饱和度运算部163接收人工肺氧饱和度，从生物体氧饱和度运算部164接收患者(生物体)P的氧饱和度。
此外，氧饱和度显示部172例如将人工肺氧饱和度和患者(生物体)P的氧饱和度分别输出至液晶触控面板180来进行显示。
另外，氧饱和度显示部172例如也可以构成为将人工肺氧饱和度和患者(生物体)P的氧饱和度与各自的阈值进行对比，在检测到低于所设定的阈值等以上的情况下输出警报。
需要指出，阈值例如由设置于液晶触控面板180的数字键(未图示)输入，并储存于存储部(未图示)。
此外，氧饱和度显示部172例如将与人工肺氧饱和度、生物体氧饱和度、警报相关的信号实时地输出至液晶触控面板(显示部)180。
需要指出，在本实施方式中，对多个运算部160、161、162、163、164、170、171及显示部172进行了说明，但这些构成要素中的各个或者多个也可以由一个计算机构成，第一运算部160及第二运算部170也可以合起来由一个计算机构成。
如图9所示，液晶触控面板180例如具备人工肺呼吸显示部181、人工呼吸机呼吸显示部182、生物体的二氧化碳排出量显示部(生物体的氧合状态指标)显示部183、根据体重运算出的生物体的二氧化碳代谢显示部184、辅助循环比率(ECMO Rate)显示部185、基于体重的呼吸效率显示部186、氧饱和度(血液氧合状态指标)显示部187以及图表显示部188及面板开关部(操作部)189。
如图9所示人工肺呼吸显示部181例如具备人工肺吸气二氧化碳(CO2)浓度(人工肺吸气气体浓度)显示部181A、人工肺呼气二氧化碳(CO2)浓度(人工肺呼气气体浓度)显示部181B、人工肺气体供给量(人工肺吸气、呼气流量)显示部181C及人工肺二氧化碳(CO2)排出量(气体交换量指标)显示部181D。
在本实施方式中，人工肺吸气二氧化碳(CO2)浓度显示部181A、人工肺呼气二氧化碳(CO2)浓度显示部181B、人工肺气体供给量显示部181C、人工肺二氧化碳(CO2)排出量显示部181D显示辅助循环比率运算部171所输出的人工肺吸气二氧化碳(CO2)浓度、人工肺呼气二氧化碳(CO2)浓度、人工肺气体供给量及人工肺二氧化碳(CO2)排出量。
如图9所示，人工呼吸机呼吸显示部182例如具备人工呼吸机吸气二氧化碳(CO2)浓度(人工呼吸机吸气气体浓度)显示部182A、人工呼吸机呼气二氧化碳(CO2)浓度(人工呼吸机呼气气体浓度)显示部182B、人工呼吸机气体供给量(人工呼吸机吸气、呼气流量)显示部182C以及活体肺二氧化碳排出量(气体交换量指标)显示部182D。
在本实施方式中，人工呼吸机吸气二氧化碳(CO2)浓度显示部182A、人工呼吸机呼气二氧化碳(CO2)浓度显示部182B、人工呼吸机气体供给量显示部182C、活体肺二氧化碳(CO2)排出量(气体交换量指标)显示部182D显示辅助循环比率运算部171所输出的人工呼吸机吸气二氧化碳(CO2)浓度、人工呼吸机呼气二氧化碳(CO2)浓度、人工呼吸机气体供给量以及活体肺(NL)中的二氧化碳(CO2)排出量。
生物体的二氧化碳代谢显示部184例如显示辅助循环比率运算部171所输出的患者P的基于代谢的二氧化碳(CO2)量。
辅助循环比率(ECMO Rate)显示部185例如通过数值显示辅助循环比率运算部171输出的辅助循环比率(ECMO Rate)。
基于体重的呼吸效率显示部186例如通过数值显示辅助循环比率运算部171输出的患者P的基于体重的呼吸效率。
氧饱和度显示部187例如具备显示人工肺120的氧饱和度的人工肺氧饱和度显示部187A、和显示患者(生物体)P的氧饱和度的生物体氧饱和度显示部187B。
人工肺氧饱和度显示部187A、生物体氧饱和度显示部187B接收氧饱和度显示部172输出的人工肺120、以及患者(生物体)P的氧饱和度信号，通过数值进行显示。
如图9所示，图表显示部188例如具备辅助循环比率(ECMO Rate)显示部188A、和生物体、人工肺氧饱和度显示部188B。
辅助循环比率(ECMO Rate)显示部188A例如实时且按时间序列显示辅助循环比率运算部171输出的辅助循环比率(ECMO Rate)的图表A。
另外，生物体、人工肺氧饱和度显示部188B例如实时且按时间序列显示氧饱和度显示部172输出的人工肺120的氧饱和度的图表B1、以及患者(生物体)P的氧饱和度的图表B2。
如图9所示，面板开关部(操作部)189例如具备第一触摸部189A、第二触摸部189B及第三触摸部189C。
第一触摸部189A例如通过GUI(Graphical User Interface：图形用户界面)的选择，能够选择使用氧(O2)、二氧化碳(CO2)、氧(O2)以及二氧化碳(CO2)作为监测装置100监测辅助循环(V-V ECMO)时的气体交换量指标。
第二触摸部189B例如通过触摸操作来选择是将辅助循环(V-V ECMO)的贡献度以辅助循环比率(ECMO Rate)来显示，还是以人工肺气体交换量与人工呼吸机气体交换量之比(人工肺气体交换量：人工呼吸机气体交换量)来显示。
第三触摸部189C例如能够选择性地显示数学式(101)至数学式(106)的运算结果。
根据第一实施方式所涉及的监测装置100，能够运算辅助循环系统(V-V ECMO)10中的二氧化碳排出量、和人工呼吸机140的二氧化碳排出量。
另外，根据监测装置100，在辅助循环系统(V-V ECMO)10中，基于人工肺二氧化碳排出量、活体肺二氧化碳排出量及生物体整体的二氧化碳总排出量来实时运算辅助循环比率(ECMO Rate)并显示于液晶触控面板180的图表显示部188，因此能够通过趋势准确地掌握患者P的气体交换中的人工肺120的贡献度。
另外，能够可靠地确认相对于患者(生物体)P的呼吸整体的辅助循环(ECMO)动态、辅助循环的状况。
其结果是，能够可靠地掌握活体肺(NL)及人工肺120中的血液的气体交换状况。
另外，根据监测装置100，基于人工肺120的吸气和呼气来运算人工肺120中的二氧化碳排出量，因此能够准确地运算人工肺120中的二氧化碳排出量。
另外，根据监测装置100，基于人工呼吸机140的吸气和呼气来运算活体肺(NL)中的二氧化碳排出量，因此能够准确且容易地运算活体肺中的二氧化碳排出量。
其结果是，能够高效地掌握活体肺的血液的氧合状态。
另外，根据监测装置100，通过体积二氧化碳分析，运算活体肺(NL)中的二氧化碳排出量，因此能够高效且准确地运算活体肺(NL)中的二氧化碳排出量。
另外，根据监测装置100，由于将根据患者P的体重运算出的基于患者P的代谢的二氧化碳(CO2)量与二氧化碳总排出量进行对比，因此能够高效地掌握是否适当地进行患者P的血液的气体交换。
另外，根据监测装置100，基于根据患者P的体重运算出的二氧化碳(CO2)代谢量，计算基于患者P的体重的呼吸效率，因此能够高效地掌握是否适当地进行了患者P的血液的气体交换。
＜第二实施方式＞
以下，参照图10、图11对本发明的第二实施方式所涉及的辅助循环(V-A ECMO)进行说明。需要指出，在第二实施方式的说明中，对与上述第一实施方式同等的结构标注相同的附图标记，存在省略或简化其说明的情况。
图10是对本发明的第二实施方式涉及的辅助循环(V-A ECMO)的简要结构进行说明的概念图。需要指出，图10所示的虚线省略将各传感器与监测装置100连接的电缆来进行图示。
另外，图11是对应用了辅助循环(V-AECMO)的患者的血液循环的概要进行说明的概念图。
在图10中，附图标记20表示辅助循环系统(V-A ECMO)。
如图10所示，第二实施方式是对患者(生物体)P例如连接有辅助循环系统(V-AECMO)20、和人工呼吸机140的例子。
另外，在第二实施方式中，对患者(生物体)P例如连接有监测装置100、辅助循环系统(V-A ECMO)20、液晶触控面板180、人工呼吸机140及脉搏血氧仪(血液氧合指标测定装置)148。
辅助循环系统(V-A ECMO)20与辅助循环系统(V-V ECMO)10在以下的方面不同。其他与第一实施方式相同，因此标注相同的附图标记并省略说明。
即，如图10所示，辅助循环系统(V-A ECMO)20在通过离心泵(送血泵)115使从患者(生物体、人体)P的静脉V1脱离的血液循环，使在人工肺120中对血液进行了气体交换后的血液回流到患者P的动脉A1的方面不同。
具体而言，构成为第二回流管线113B与动脉A1连接，将从人工肺120送出的血液经由第二回流管线113B而从回流点P2移送(回流)至动脉A1。
监测装置100、液晶触控面板180的结构能够任意设定，但在第二实施方式中，监测装置100、液晶触控面板180为与第一实施方式都相同的结构。
另外，关于监测装置100、液晶触控面板180的连接、作用也与第一实施方式都相同，因此标注相同的附图标记来省略说明。
需要指出，在本实施方式中，由辅助循环系统20的结构中的流量传感器116、氧饱和度传感器117、送血自动钳118、再循环钳119及人工肺120构成了辅助循环装置21。换言之，辅助循环系统20具备辅助循环装置21、和能够作为一次性(抛弃式)产品来处理的脱血管线111、送血管线112、血液回流管线113、再循环管线114及离心泵115。
需要指出，作为辅助循环装置21最小限度具备的结构，只要具备流量传感器116、氧饱和度传感器117、送血自动钳118、再循环钳119及人工肺120即可，也可以构成为包括其他结构(例如上述管线的一部分)。辅助循环装置21也可以还具备驱动离心泵115的驱动部115A。辅助循环装置21也可以还具备监测装置100。
接下来，参照图11对应用了辅助循环系统(V-AECMO)的情况下的血液循环进行说明。
应用了辅助循环系统(V-AECMO)20的患者(生物体)P如图11所示，在活体肺(NL)被氧合的氧含量(氧含量参数)CaO2(NL)、氧饱和度(血液氧合状态指标)SaO2(NL)、流量(自身心输出量)QCO的血液被心脏送出至动脉A1。
另一方面，在辅助循环(V-AECMO)中，如图11所示，通过人工肺(ML)120进行气体交换、氧合的氧含量(氧含量参数)CaO2(ML)、氧饱和度(血液氧合状态指标)SaO2(ML)、流量(自身心输出量)QECMO的血液朝向动脉A1被送出，在回流点P2与从心脏送出的血液合流。
此外，在回流点P2合流的血液混合，成为氧含量CaO2、氧饱和度SaO2、流量QCIR(＝QCO+QECMO)的血液，通过动脉A1流向生物体组织PS。
此外，在生物体组织PS中流动的氧含量CaO2、氧饱和度SaO2、流量QCIR的血液在生物体组织PS中，氧被代谢而消耗，生成二氧化碳，下降至氧含量CvO2、氧饱和度SvO2。
下降至氧含量CvO2、氧饱和度SvO2的流量QCIR的血液通过静脉V1朝向心脏、活体肺(NL)流动。
此外，对于通过静脉V1朝向心脏、活体肺(NL)流动的氧含量CvO2、氧饱和度SvO2、流量QCIR的血液而言，流量QECMO的血液在脱血点P1脱离之后流向辅助循环系统(V-AECMO)20的人工肺(ML)。
脱离后输送到人工肺(ML)的血液在人工肺(ML)中将二氧化碳(CO2)气体交换为氧(O2)而被氧合，在回流点P2返回到动脉A1。
另一方面，没有在脱血点P1处脱离的流量QCO(＝QCIR-QECMO)的血液直接通过静脉V1流向心脏。
然后，由活体肺(NL)氧合而成为氧含量CaO2(NL)、氧饱和度SaO2(NL)、流量(自身心输出量)QCO的血液，并被送出至动脉A1。另外，在图11所示的血液循环中，在人工肺(ML)及活体肺(NL)中，仅上述的数学式(101)所示的〔DaO2-DvO2〕被氧合。
辅助循环(V-A ECMO)中的血液循环可着眼于辅助循环流量QECMO、动脉血氧含量CaO2中的任一者来进行说明。
〔着眼于辅助循环流量QECMO的情况〕
在着眼于辅助循环流量QECMO的情况下，在辅助循环(V-A ECMO)中的血液循环中，第一实施方式涉及的辅助循环(V-V ECMO)中说明的数学式(101)～数学式(106)成立。因内容与第一实施方式相同，因此省略说明。
〔着眼于动脉血氧含量CaO2的情况〕
若设为通过动脉A1流向生物体组织PS的血液的动脉血氧含量CaO2、循环血流量QCIR，则动脉血氧输送量DaO2可由以下的数学式(201)表示。
[式7]
DaO2＝Ca2×QCIR…(201)
这里，在应用辅助循环(V-AECMO)的情况下，循环血流量QCIR等于辅助循环流量QECMO与自身心输出量QCO之和，因此循环血流量QCIR能够由以下的数学式(202)表示。
[式8]
QCIR＝QECMO+QCO…(202)
另一方面，因氧的质量被保存，因此动脉血氧含量CaO2可使用由活体肺(NL)气体交换后的氧含量CaO2(NL)、循环血流量QCIR、由人工肺(ML)气体交换后的氧含量CaO2(ML)、由人工肺(ML)氧合的血液的流量QECMO，如以下的数学式(203)那样表示。
[式9]
/>
另外，生物体整体的二氧化碳总排出量V'CO2因等于人工肺(ML)的二氧化碳排出量V'CO2(ML)与活体肺(NL)的二氧化碳排出量V'CO2(NL)之和，因此若在将数学式(203)代入数学式(201)后，将左边除以生物体整体的二氧化碳总排出量V'CO2，并且将右边除以活体肺(NL)的二氧化碳排出量V'CO2(NL)+人工肺(ML)的二氧化碳排出量V'CO2(ML)，则可由以下的数学式(204)表示。
[式10]
这里，上述数学式(202)～(204)中的自身心输出量QCO因难以直接测定，因此优选为使用人工肺(ML)中的二氧化碳排出量V'CO2(ML)的一般的推断值。
另外，上述数学式(203)～数学式(204)的运算结果例如也可以构成为通过操作第三触摸部189C而选择性地显示。
需要指出，本发明并不限定于上述实施方式，能够在本发明的范围内进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，对将监测装置100应用于辅助循环系统(V-V ECMO)10、辅助循环系统(V-A ECMO)20的监测的情况进行了说明，但也可以例如应用于辅助循环(V-V-A ECMO)的监测。
另外，在上述实施方式中，对将人工呼吸机140与辅助循环系统10、20一起使用的情况进行了说明，但可任意地设定是否使用人工呼吸机140，也可以来代替人工呼吸机140，通过使用氧气罩而进行呼吸时的吸气与呼气来运算二氧化碳排出量、氧摄取量。
另外，在上述实施方式中，对为了获取运算辅助循环系统(电路)10中的人工肺120的贡献度时的气体交换量指标而使用的气体传感器为与人工肺120以及人工呼吸机140连接的二氧化碳浓度传感器的情况进行了说明，但例如也可以应用与人工肺120、人工呼吸机140连接的氧浓度传感器来运算辅助循环比率。另外，还可以使用二氧化碳浓度传感器和氧浓度传感器双方来运算辅助循环比率。
另外，关于人工肺吸气气体传感器125、人工肺呼气气体传感器126、人工呼吸机吸气气体传感器142、人工呼吸机呼气气体传感器144的结构、配置的位置能够任意地设定。
另外，例如也可以构成为在人工肺吸气管线123、人工肺呼气管线124设置取样电路(未图示)，由一个气体传感器兼用作人工呼吸机吸气气体传感器142与人工呼吸机呼气气体传感器144。
另外，在上述实施方式中，对人工肺吸气气体传感器125、人工肺呼气气体传感器126、人工呼吸机吸气气体传感器142、人工呼吸机呼气气体传感器144根据气体交换后的二氧化碳浓度，而运算出与氧摄取量对应的气体交换量指标的情况进行了说明，但也可以例如构成为通过测定可确定出二氧化碳、氧的含有率的呼吸用气体所包含的其他气体(例如麻醉气体等)的含有率，而运算出气体交换量指标。
另外，在上述实施方式中，对监测装置100通过体积二氧化碳分析运算出活体肺(NL)中的二氧化碳排出量的情况进行了说明，但例如也可以构成为从外部输入由体积二氧化碳分析运算出的活体肺(NL)中的二氧化碳排出量。
例如，在上述实施方式中，对送血泵为离心泵115的情况进行了说明，但也可以来代替离心泵115，例如使用旋转辊旋转并挤压柔软管来抽吸、送出血液的辊泵。
另外，在上述实施方式中，在说明监测装置100中的各种运算时，使用数学式来进行了说明，但上述数学式为一个例子，不限定于上述数学式，也可以使用其他数学式、运算方法。
另外，在上述实施方式中，对用于说明监测装置100中的动作的流程图的简要结构的例子进行了说明，但也可以使用除上述流程图以外的方法(算法)来进行控制。
另外，在上述实施方式中，对将监测装置100应用于患者(人体、生物体)P的辅助循环的监测的情况进行了说明，但例如也可以代替人体P，而应用于动物(生物体)等辅助循环。
上述第一及第二实施方式中所说明的第一运算部160及第二运算部170中的一方、或者双方相当于本发明中的“运算部”。
另一方面，上述第一及第二实施方式的监测装置100如上所述，具备第一信号受理部151～第六信号受理部156、第一运算部160、第二运算部170及第一存储部165，但并不限定于此，也可以构成为监测装置100至少具备辅助循环比率运算部171。在该情况下，辅助循环比率运算部171相当于本发明中的“运算部”。
工业上的可利用性
根据本发明所涉及的监测装置，能够准确地掌握连接有辅助循环装置的患者中的活体肺及人工肺中的血液的气体交换状况，因此能够在工业上利用。
附图标记说明
P 患者(生物体、人体)
10 辅助循环系统(V-V ECMO)
11 辅助循环装置
20 辅助循环系统(V-AECMO)
21 辅助循环装置
100 监测装置
111 脱血管线
112 送血管线
113 回流管线
115 离心泵(送血泵)
116 流量传感器
117 氧饱和度传感器
118 送血自动钳
119 再循环钳
120 人工肺
121 人工肺主体
122 人工肺气体供给装置
125 人工肺吸气气体传感器
126 人工肺呼气气体传感器
140 人工呼吸机
142 人工呼吸机吸气气体传感器
144 人工呼吸机呼气气体传感器
148 脉搏血氧仪
160 第一运算部
170 第二运算部
171 辅助循环比率运算部
172 氧饱和度显示部(血液氧合指标显示部)
180 液晶触控面板

Claims (14)

1.一种监测装置，应用于辅助循环装置，所述辅助循环装置与生物体连接，通过送血泵将从所述生物体脱离后的血液输送到人工肺，在所述人工肺中与活体肺并行地对血液进行气体交换而氧合，所述监测装置
具备运算部，所述运算部运算表示所述辅助循环装置的血液的气体交换状况的血液气体交换状况指标。
2.根据权利要求1所述的监测装置，其中，
所述运算部基于所述人工肺中的血液的气体交换量来运算所述血液气体交换状况指标。
3.根据权利要求2所述的监测装置，其中，
所述运算部基于所述人工肺中的二氧化碳排出量以及所述人工肺中的氧摄取量中的至少任意一方来运算所述人工肺中的血液的气体交换量。
4.根据权利要求3所述的监测装置，其中，
所述运算部根据所述人工肺的吸气和呼气来运算所述人工肺中的二氧化碳排出量。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的监测装置，其中，
所述运算部基于所述活体肺中的血液的气体交换量来运算所述血液气体交换状况指标。
6.根据权利要求5所述的监测装置，其中，
所述运算部基于所述活体肺中的二氧化碳排出量以及所述生物体中的氧摄取量中的至少任意一方来运算所述活体肺中的血液的气体交换量。
7.根据权利要求6所述的监测装置，其中，
所述运算部根据所述活体肺的吸气和呼气来运算所述活体肺中的二氧化碳排出量。
8.根据权利要求6或7所述的监测装置，其中，
所述运算部通过体积二氧化碳分析来运算所述活体肺中的二氧化碳排出量。
9.根据权利要求5～8中任一项所述的监测装置，其中，
所述运算部基于所述人工肺中的血液的气体交换量以及所述活体肺中的气体交换量来运算所述生物体的血液的气体交换中的辅助循环的贡献程度。
10.根据权利要求9所述的监测装置，其中，
所述运算部根据所述人工肺中的血液的气体交换量相对于所述人工肺中的血液的气体交换量以及所述活体肺中的气体交换量的总量的比率来运算辅助循环的贡献程度。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的监测装置，其中，
所述运算部基于表示所述人工肺的血液的氧合状态的血液氧合状态指标以及表示所述生物体中的血液的氧合状态的血液氧合状态指标来运算所述生物体中的辅助循环的贡献度。
12.根据权利要求11所述的监测装置，其中，
所述运算部将所述生物体中的气体交换量指标与基于根据所述生物体的体重推断出的代谢的血液氧合状态指标进行对比。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的监测装置，其中，
所述运算部按所设定的时间间隔进行运算。
14.一种辅助循环装置，具备权利要求1～13中任一项所述的监测装置。
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