JP2011045450A - Blood viscosity estimation method, blood viscosity ratio estimation method, blood viscosity monitoring device, and blood viscosity ratio monitoring device - Google Patents

Blood viscosity estimation method, blood viscosity ratio estimation method, blood viscosity monitoring device, and blood viscosity ratio monitoring device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a blood viscosity estimation method for continuously measuring blood viscosity, a blood viscosity ratio estimation method for measuring a blood viscosity ratio, a blood viscosity monitoring device, and a blood viscosity ratio monitoring device. <P>SOLUTION: The blood viscosity estimation method includes: a process of measuring the entrance pressure and exit pressure of an artificial lung; a process of measuring the flow rate of blood flowing through the artificial lung; and a process of calculating the blood viscosity from the entrance pressure, the exit pressure and the flow rate of the blood. In addition to the respective processes, the blood viscosity ratio estimation method includes: a process of measuring the hematocrit value of the blood and a blood temperature; a process of calculating normal blood viscosity from the hematocrit value and the blood temperature; and a process of calculating the viscosity ratio of the blood viscosity and the normal blood viscosity. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、体外循環における血液粘度の推定方法、血液粘度比の推定方法、血液粘度モニタリング装置、及び、血液粘度比モニタリング装置に関する。   The present invention relates to a method for estimating blood viscosity in extracorporeal circulation, a method for estimating blood viscosity ratio, a blood viscosity monitoring device, and a blood viscosity ratio monitoring device.

心臓内部の病変に対し、開心術を行うために、体外循環が行われる。体外循環とは、心臓に向かって帰ってくる静脈血の一部を体外に誘導し、人工肺を使用して、体外で静脈血を人工的に動脈血化した後、これを生体の動脈系内に再送入し、心血流遮断中の患者の生体の血行動態を含む生理的恒常性を維持し、酸素を供給し続ける操作である。   Extracorporeal circulation is performed to perform open heart surgery on lesions inside the heart. Extracorporeal circulation is a method in which a part of venous blood that returns to the heart is guided outside the body, and artificial blood is artificially converted from the pulmonary blood outside the body using an artificial lung. In this operation, the physiological homeostasis including the hemodynamics of the living body of the patient who is interrupting cardiac blood flow is maintained, and oxygen is continuously supplied.

体外循環に使用する血液循環回路では、循環中、抗凝固剤、輸液、又は輸血の投与や温度変化により、活性化全血凝固時間(ACT(Activated Whole Blood Clotting Time))が変動する可能性がある。ACTを適正値に維持できないと、血栓が形成されるおそれがある。   In the blood circulation circuit used for extracorporeal circulation, there is a possibility that the activated whole blood clotting time (ACT (Activated Whole Blood Clotting Time)) varies depending on the administration or temperature change of the anticoagulant, infusion, or transfusion during circulation. is there. If ACT cannot be maintained at an appropriate value, a thrombus may be formed.

このため、体外循環では、血液が固まらないようにコントロールすることが要求され、術中に投与する抗凝固剤であるヘパリン至適量のモニタリングとして、ACTの測定は欠かすことができないものになっている。   For this reason, in the extracorporeal circulation, it is required to control the blood so that it does not solidify, and measurement of ACT is indispensable as monitoring the optimum amount of heparin that is an anticoagulant administered during surgery.

ACTは、全血の活性化剤により内因系凝固の接触相を活性化させて凝固反応を惹起し、フィブリン形成までに要する時間を測定することによって得られる。手術中では、ACT測定装置が手術室内に設置されており、定期的にACTの測定を行っている。   ACT is obtained by activating a coagulation reaction by activating a contact phase of intrinsic coagulation with an activator of whole blood and measuring the time required for fibrin formation. During the operation, an ACT measuring device is installed in the operating room, and the ACT is regularly measured.

なお、特許文献1には、人工透析用血液回路に対して、血液ポンプの上流と、ダイアライザー下流との2箇所に圧力測定部を備え、両圧力測定部の圧力の和及び差から、患者の静動脈シャント部の血圧及び血液粘度を連続的に測定する装置が開示されている。   In addition, Patent Document 1 includes a pressure measuring unit at two locations upstream of the blood pump and downstream of the dialyzer for the blood circuit for artificial dialysis. From the sum and difference of the pressures of both pressure measuring units, An apparatus for continuously measuring the blood pressure and blood viscosity of an arterial shunt is disclosed.

特開平3−193059号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-193059

ACT測定装置による測定は、検体計測である。血液を採血して固まるまでの時間を計測することで測定する方法が一般的である。そして、体外循環では、ヘパリンを投与して血液が固まりにくくしていることから、一般的に血液が固まるまで凡そ5分間程度要する。このように、ACTが測定されるまでには、一定の時間が掛かるため、持続的にACTをモニタリングできないという問題がある。   The measurement by the ACT measurement device is sample measurement. A general method is to measure the time from blood collection until it solidifies. In extracorporeal circulation, heparin is administered to make blood harder, so generally it takes about 5 minutes for blood to harden. Thus, since it takes a certain time until ACT is measured, there is a problem that ACT cannot be continuously monitored.

特許文献1に開示の装置は、人工透析に用いられるものであり、人工肺を用いる体外循環にそのまま適用することはできない。   The device disclosed in Patent Document 1 is used for artificial dialysis, and cannot be directly applied to extracorporeal circulation using an artificial lung.

本発明は上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は継続的に血液粘度を推定できる血液粘度の推定方法、継続的に血液粘度比を推定できる血液粘度比の推定方法、血液粘度モニタリング装置、及び、血液粘度比モニタリング装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned matters, and the object thereof is a blood viscosity estimation method capable of continuously estimating blood viscosity, a blood viscosity ratio estimation method capable of continuously estimating blood viscosity ratio, and blood viscosity monitoring. An object of the present invention is to provide a device and a blood viscosity ratio monitoring device.

本発明の第1の態様に係る血液粘度の推定方法は、
人工肺の入口圧力及び出口圧力を測定する工程と、
前記人工肺を流れる血液の流量を測定する工程と、
前記入口圧力、前記出口圧力、及び前記血液の流量から下式1に基づいて血液粘度を算出する工程と、
を含むことを特徴とする。

Figure 2011045450

(式中、ΔPは出口圧力と入口圧力との差、Qは血液の流量、R(η)、及びα(η)はそれぞれ血液粘度に基づく人工肺固有の関数を示す。) The blood viscosity estimation method according to the first aspect of the present invention includes:
Measuring the inlet pressure and outlet pressure of the oxygenator;
Measuring the flow rate of blood flowing through the oxygenator;
Calculating the blood viscosity from the inlet pressure, the outlet pressure, and the blood flow rate based on the following equation 1;
It is characterized by including.
Figure 2011045450

(In the formula, ΔP is the difference between the outlet pressure and the inlet pressure, Q is the blood flow rate, and R (η) and α (η) are functions inherent to the artificial lung based on the blood viscosity.)

本発明の第2の態様に係る血液粘度の推定方法は、
人工肺の入口圧力及び出口圧力を測定する工程と、
前記人工肺を流れる血液の流量を測定する工程と、
前記入口圧力、前記出口圧力、及び前記血液の流量から下式2に基づいて血液粘度を算出する工程と、
を含むことを特徴とする。

Figure 2011045450

(式中、ΔPは出口圧力と入口圧力との差、ηは血液粘度、C〜C、K及びa〜aはそれぞれ人工肺の固有定数、Qは血液の流量を示す。) The blood viscosity estimation method according to the second aspect of the present invention includes:
Measuring the inlet pressure and outlet pressure of the oxygenator;
Measuring the flow rate of blood flowing through the oxygenator;
Calculating the blood viscosity from the inlet pressure, the outlet pressure, and the blood flow rate based on the following equation 2;
It is characterized by including.
Figure 2011045450

(The difference in the formula, [Delta] P is the outlet pressure and the inlet pressure, eta blood viscosity, C 0 ~C n, K and a 0 ~a m unique constant for each artificial lung, Q is shows the flow of blood.)

本発明に係る血液粘度比の推定方法は、
人工肺の入口圧力及び出口圧力を測定する工程と、
前記人工肺を流れる血液の流量を測定する工程と、
前記入口圧力、前記出口圧力、及び前記血液の流量から血液粘度を算出する工程と、
前記血液のヘマトクリット値及び血液温度を測定する工程と、
前記ヘマトクリット値及び前記血液温度から正常血液粘度を算出する工程と、
前記血液粘度と前記正常血液粘度との血液粘度比を算出する工程と、を含み、
前記血液粘度を上記の血液粘度の推定方法を用いて求めることを特徴とする。
The method for estimating the blood viscosity ratio according to the present invention comprises:
Measuring the inlet pressure and outlet pressure of the oxygenator;
Measuring the flow rate of blood flowing through the oxygenator;
Calculating blood viscosity from the inlet pressure, the outlet pressure, and the blood flow rate;
Measuring the hematocrit value and blood temperature of the blood;
Calculating a normal blood viscosity from the hematocrit value and the blood temperature;
Calculating a blood viscosity ratio between the blood viscosity and the normal blood viscosity,
The blood viscosity is obtained using the blood viscosity estimation method described above.

また、前記正常血液粘度を、下式4に基づいて算出してもよい。

Figure 2011045450

(式中、η0(Ht(x),Tb(y))はヘマトクリット値x%(Ht(x))、血液温度y℃(Tb(y))における正常血液粘度、η0(Ht(a),Tb(y))は、所定ヘマトクリット値a%(Ht(a))、血液温度y℃(Tb(y))における正常血液粘度、η0(Ht(x),Tb(b)/η0(Ht(a),Tb(b))は、所定血液温度b℃(Tb(b))におけるヘマトクリット値x%(Ht(x))の正常血液粘度と所定ヘマトクリット値a%(Ht(a))の正常血液粘度との比を示す。) Further, the normal blood viscosity may be calculated based on the following equation 4.
Figure 2011045450

( Where η 0 (Ht (x), Tb (y)) is the normal blood viscosity at hematocrit value x% (Ht (x)), blood temperature y ° C. (Tb (y)), η 0 (Ht (a ), Tb (y)) is a predetermined hematocrit value a% (Ht (a)), normal blood viscosity at a blood temperature y ° C. (Tb (y)), η 0 (Ht (x), Tb (b) / η 0 (Ht (a), Tb (b)) is a normal blood viscosity of a hematocrit value x% (Ht (x)) and a predetermined hematocrit value a% (Ht (a ) at a predetermined blood temperature b ° C. (Tb (b)). )) Normal blood viscosity ratio.)

本発明に係る血液粘度モニタリング装置は、
人工肺に流入する血液の入口圧力を測定する入口圧力測定装置と、
前記人工肺から排出される血液の出口圧力を測定する出口圧力測定装置と、
前記人工肺を流れる血液の流量を測定する流量測定装置と、
前記入口圧力、前記出口圧力、及び、前記血液の流量から血液粘度を算出する演算装置と、を備えることを特徴とする。
The blood viscosity monitoring apparatus according to the present invention is:
An inlet pressure measuring device for measuring the inlet pressure of blood flowing into the oxygenator;
An outlet pressure measuring device for measuring an outlet pressure of blood discharged from the oxygenator;
A flow rate measuring device for measuring a flow rate of blood flowing through the oxygenator;
And an arithmetic unit that calculates blood viscosity from the inlet pressure, the outlet pressure, and the blood flow rate.

更に、前記血液粘度を表示する表示装置及び血液粘度を記録する記録装置を備えていてもよい。   Further, a display device for displaying the blood viscosity and a recording device for recording the blood viscosity may be provided.

本発明に係る血液粘度比モニタリング装置は、
人工肺に流入する血液の入口圧力を測定する入口圧力測定装置と、
前記人工肺から排出される血液の出口圧力を測定する出口圧力測定装置と、
前記人工肺を流れる血液の流量を測定する流量測定装置と、
前記人工肺を流れる血液のヘマトクリット値を測定するヘマトクリット値測定装置と、
前記人工肺を流れる血液の血液温度を測定する血液温度測定装置と、
前記入口圧力、前記出口圧力、及び、前記血液の流量から血液粘度を算出し、前記ヘマトクリット値、及び、前記血液温度から正常血液粘度を算出し、前記血液粘度と前記正常血液粘度との血液粘度比を算出する演算装置と、を備えることを特徴とする。
The blood viscosity ratio monitoring apparatus according to the present invention is:
An inlet pressure measuring device for measuring the inlet pressure of blood flowing into the oxygenator;
An outlet pressure measuring device for measuring an outlet pressure of blood discharged from the oxygenator;
A flow rate measuring device for measuring a flow rate of blood flowing through the oxygenator;
A hematocrit value measuring device for measuring a hematocrit value of blood flowing through the oxygenator;
A blood temperature measuring device for measuring the blood temperature of blood flowing through the oxygenator;
The blood viscosity is calculated from the inlet pressure, the outlet pressure, and the blood flow rate, the normal blood viscosity is calculated from the hematocrit value and the blood temperature, and the blood viscosity between the blood viscosity and the normal blood viscosity And an arithmetic unit for calculating the ratio.

更に、前記血液粘度比を表示する表示装置及び血液粘度比を記録する記録装置を備えていてもよい。   Further, a display device for displaying the blood viscosity ratio and a recording device for recording the blood viscosity ratio may be provided.

本発明に係る血液粘度の推定方法は、体外循環において、人工肺の入口圧力、出口圧力、及び、血液流量を測定することによって、血液凝固の判断指標として用い得る血液粘度を継続的に推定できる利点がある。   The blood viscosity estimation method according to the present invention can continuously estimate the blood viscosity that can be used as a blood coagulation judgment index by measuring the inlet pressure, outlet pressure, and blood flow rate of the artificial lung in extracorporeal circulation. There are advantages.

また、本発明に係る血液粘度比の推定方法では、上記の血液粘度に加え、ヘマトクリット値と血液温度を測定することによって継続的に正常血液粘度を測定することができ、血液凝固の判断指標として用い得る血液粘度と正常血液粘度との比を継続的に推定できる利点がある。   In addition, in the blood viscosity ratio estimation method according to the present invention, in addition to the above blood viscosity, a normal blood viscosity can be continuously measured by measuring a hematocrit value and a blood temperature. There is an advantage that the ratio between the blood viscosity that can be used and the normal blood viscosity can be continuously estimated.

また、本発明に係る血液粘度モニタリング装置、血液粘度比モニタリング装置では、それぞれ継続的に血液凝固の指標として用い得る血液粘度、血液粘度比を継続的にモニタリングできるので、手術中、術者はヘパリンの至適投与量の決定等、血液が凝固しないように的確な処置を施すことが可能となる。   In addition, the blood viscosity monitoring device and the blood viscosity ratio monitoring device according to the present invention can continuously monitor the blood viscosity and blood viscosity ratio, which can be used as blood coagulation indicators, respectively. Thus, it is possible to perform an appropriate treatment such as determination of the optimal dose so that the blood does not clot.

血液粘度の推定方法の工程図である。It is process drawing of the estimation method of blood viscosity. 血液粘度の推定方法に用いる血液粘度モニタリング装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the blood viscosity monitoring apparatus used for the blood viscosity estimation method. 人工肺に循環させた液体の流量と圧力差の実験結果である。It is an experimental result of the flow rate and pressure difference of the liquid circulated through the oxygenator. ηとCrηとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between (eta) and Cr (eta). ηとexp(Caη)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between (eta) and exp (Ca (eta)). 人工肺に実粘度1.13cPの液体を循環させた際の推定粘度である。This is an estimated viscosity when a liquid having an actual viscosity of 1.13 cP is circulated through the oxygenator. 人工肺に実粘度1.43cPの液体を循環させた際の推定粘度である。It is an estimated viscosity when a liquid having an actual viscosity of 1.43 cP is circulated through the artificial lung. 人工肺に実粘度1.84cPの液体を循環させた際の推定粘度である。This is an estimated viscosity when a liquid having an actual viscosity of 1.84 cP is circulated through the artificial lung. 人工肺に実粘度2.42cPの液体を循環させた際の推定粘度である。This is an estimated viscosity when a liquid having an actual viscosity of 2.42 cP is circulated through the oxygenator. 人工肺に実粘度3.03cPの液体を循環させた際の推定粘度である。This is an estimated viscosity when a liquid having an actual viscosity of 3.03 cP is circulated through the artificial lung. 人工肺にガスを循環させた際の液体の流量と圧力差の実験結果である。It is an experimental result of the flow rate and pressure difference of the liquid when gas is circulated through the oxygenator. 血液粘度比の推定方法の工程図である。It is process drawing of the estimation method of a blood viscosity ratio. 血液粘度比の推定方法に用いる血液粘度比モニタリング装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the blood viscosity ratio monitoring apparatus used for the blood viscosity ratio estimation method. 血液温度、ヘマトクリット値、正常血液粘度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between blood temperature, hematocrit value, and normal blood viscosity.

(血液粘度の推定方法及び血液粘度モニタリング装置)
まず、血液粘度の推定方法について説明する。血液粘度の推定方法は、図1の工程図に示すように、人工肺の入口圧力(Pin)及び出口圧力(Pout)を測定する工程と、人工肺を流れる血液の流量(Q)を測定する工程と、測定した入口圧力、出口圧力、及び血液の流量から、血液粘度(η)を算出する工程と、から構成される。
(Blood viscosity estimation method and blood viscosity monitoring device)
First, a method for estimating blood viscosity will be described. As shown in the process diagram of FIG. 1, the blood viscosity estimation method includes the steps of measuring the inlet pressure (P in ) and the outlet pressure (P out ) of the oxygenator and the flow rate (Q) of blood flowing through the oxygenator. It comprises a step of measuring, and a step of calculating blood viscosity (η) from the measured inlet pressure, outlet pressure and blood flow rate.

この血液粘度の推定方法は、図2に示す血液粘度モニタリング装置1によって実現される。人工肺12は、大静脈からの血液が流入する血液流入路11、及び、大動脈へ血液を流出する血液流出路13と接続している。血液流入路11には人工肺12の入口圧力を測定する入口圧力測定装置14が配置され、また、血液流出路13に、人工肺12の出口圧力を測定する出口圧力測定装置15、人工肺12を流れる血液の流量を計測する流量測定装置16が配置されている。そして、入口圧力、出口圧力、及び、流量の各測定値が送られ、これらから血液粘度を算出する演算装置21、血液粘度を継続的に表示する表示装置22、及び血液粘度を継続的に記録する記録装置23が備えられている。   This blood viscosity estimation method is realized by the blood viscosity monitoring apparatus 1 shown in FIG. The artificial lung 12 is connected to a blood inflow path 11 through which blood from the vena cava flows and a blood outflow path 13 through which blood flows out to the aorta. An inlet pressure measuring device 14 for measuring the inlet pressure of the artificial lung 12 is arranged in the blood inflow passage 11, and an outlet pressure measuring device 15 for measuring the outlet pressure of the artificial lung 12 in the blood outflow passage 13, and the artificial lung 12. A flow rate measuring device 16 for measuring the flow rate of the blood flowing through is disposed. Then, the measured values of the inlet pressure, the outlet pressure, and the flow rate are sent, the calculation device 21 for calculating the blood viscosity from these, the display device 22 for continuously displaying the blood viscosity, and the blood viscosity are continuously recorded. A recording device 23 is provided.

以下に、各工程について説明する。   Below, each process is demonstrated.

(人工肺の入口圧力及び出口圧力を測定する工程)
人工肺12の入口圧力を測定する。入口圧力は、血液流入路11に配置されている入口圧力測定装置14により測定すればよい。また、人工肺12の出口圧力を測定する。出口圧力は、血液流出路13に配置されている出口圧力測定装置15により測定すればよい。入口圧力測定装置14、出口圧力測定装置15は、それぞれ公知の種々の圧力計を用いればよい。
(Step of measuring the inlet pressure and outlet pressure of the oxygenator)
The inlet pressure of the oxygenator 12 is measured. The inlet pressure may be measured by the inlet pressure measuring device 14 disposed in the blood inflow path 11. In addition, the outlet pressure of the artificial lung 12 is measured. The outlet pressure may be measured by the outlet pressure measuring device 15 arranged in the blood outflow path 13. As the inlet pressure measuring device 14 and the outlet pressure measuring device 15, various known pressure gauges may be used.

(血液の流量を測定する工程)
人工肺12を流れる血液の流量を測定する。血液の流量は、血液流出路13に配置されている流量測定装置16によって測定すればよい。流量測定装置16は公知の種々の流量計を用いればよい。
(Process to measure blood flow)
The flow rate of blood flowing through the artificial lung 12 is measured. The blood flow rate may be measured by the flow rate measuring device 16 disposed in the blood outflow path 13. The flow measuring device 16 may use various known flow meters.

(血液粘度を算出する工程)
上述のように測定された入口圧力Pin、出口圧力Pout、及び、血液流量Qは演算装置21に送信され、演算装置21にて人工肺12を流れる血液の粘度が算出される。
(Step of calculating blood viscosity)
The inlet pressure P in , the outlet pressure P out , and the blood flow rate Q measured as described above are transmitted to the computing device 21, and the viscosity of blood flowing through the artificial lung 12 is calculated by the computing device 21.

演算装置21は、下式1に基づいて、血液粘度ηを算出する。式1中、ΔPは出口圧力と入口圧力との差、Qは血液の流量、R(η)、及び、α(η)はそれぞれ血液粘度に基づく人工肺固有の関数を示している。そして、演算装置21におけるシミュレーションにより、後述する陰解法によって式1を満たす血液粘度ηが算出される。

Figure 2011045450
The computing device 21 calculates the blood viscosity η based on the following formula 1. In Equation 1, ΔP is the difference between the outlet pressure and the inlet pressure, Q is the blood flow rate, and R (η) and α (η) are functions inherent to the artificial lung based on blood viscosity. Then, the blood viscosity η satisfying Equation 1 is calculated by an implicit method described later by simulation in the arithmetic unit 21.
Figure 2011045450

ここで、式1について説明する。式1は、人工肺に種々の粘度の液体を流し、人工肺の入口圧力、出口圧力、流量の実験結果から導かれる式である。より具体的には、下式2のように示すことができる。

Figure 2011045450
Here, Formula 1 will be described. Formula 1 is a formula derived from experimental results of inlet pressure, outlet pressure, and flow rate of an artificial lung by flowing liquids of various viscosities through the oxygenator. More specifically, it can be expressed as the following formula 2.
Figure 2011045450

式2中、C〜Cは、血液の粘度ηと血液の流量Qに依存する種々の人工肺の圧損失の総量を規定する固有定数、K及びa〜aは、血液の流量Qに依存して変化する圧損失の粘性力と慣性力の関与の割合を規定する固有定数である。なお、n及びmは正の整数であり、単数項でも複数項でもよく、また、それぞれの項数は、同じでも異なっていてもよい。項数が多いと、より高精度に血液粘度の近似値を導き出すことができる。 In the formula 2, C 0 -C n is intrinsic constants defining the amount of pressure loss of the various artificial lung which depends on the flow rate Q of the blood viscosity η and blood, K and a 0 ~a m the blood flow It is an eigen constant that defines the rate of participation of the viscous force and the inertial force of the pressure loss that varies depending on Q. Note that n and m are positive integers, which may be singular or plural, and the number of each term may be the same or different. When the number of terms is large, an approximate value of blood viscosity can be derived with higher accuracy.

以下に、式1即ち式2の導き方の一例について、実験結果とともに説明する。   In the following, an example of how to derive Equation 1, that is, Equation 2, will be described together with experimental results.

まず、水2Lに、グリセリンを200mL毎で加え、複数の異なる粘度の液体(1.13cP、1.43cP、1.84cP、2.42cP、3.03cP)を調製した。   First, glycerin was added to 2 L of water every 200 mL to prepare a plurality of liquids having different viscosities (1.13 cP, 1.43 cP, 1.84 cP, 2.42 cP, 3.03 cP).

それぞれの粘度の液体を、泉工医科工業株式会社製の人工肺に循環した。   Each viscosity liquid was circulated through an artificial lung made by Izumi Kogyo Medical Co., Ltd.

それぞれの粘度の液体を流している際に、液体を循環させる遠心ポンプの回転数を上げていき、回転数毎に液体の流量Q(L/min)、入口圧力Pin(mmHg)、出口圧力Pout(mmHg)の平均値を求めた。 When the liquid of each viscosity is flowing, the rotational speed of the centrifugal pump that circulates the liquid is increased, and the liquid flow rate Q (L / min), inlet pressure P in (mmHg), outlet pressure for each rotational speed. The average value of P out (mmHg) was determined.

そして、入口圧力Pinと出口圧力Poutとの圧力差ΔPを算出し、図3に示すように流量Qと圧力差ΔPの関係をプロットした。 Then, calculates a pressure difference ΔP between the inlet pressure P in the outlet pressure P out, it was plotted relationship between the flow rate Q and pressure difference ΔP as shown in FIG.

この図3から、それぞれの粘度の液体における流量Qと圧力差ΔPとの関係式を導き出した。それぞれの関係式、及び、相関係数は表1に示す通りである。相関係数はいずれも1に近いので、それぞれ妥当な関係式といえる。

Figure 2011045450
From FIG. 3, a relational expression between the flow rate Q and the pressure difference ΔP in each viscosity liquid was derived. Each relational expression and correlation coefficient are as shown in Table 1. Since the correlation coefficients are all close to 1, each can be said to be an appropriate relational expression.
Figure 2011045450

そして、表1のそれぞれの関係式を満たし得る一般式を導くことで、式2を定義することができる。   Then, formula 2 can be defined by deriving a general formula that can satisfy the respective relational expressions in Table 1.

例えば、式2のn、m、kをそれぞれ1とし、C及びaを0として、表1に示す関係式で導かれた定数(2.9951、3.358、4.6257、5.2272、5.9751)をCrη、指数(1.7158、1.7021、1.6019、1.6161、1.6137)をexp(Caη)+1とそれぞれ定義すると、下式3を導くことができる。Cr、及びCaは、それぞれ人工肺の固有定数である。

Figure 2011045450
For example, n, m, and k in Formula 2 are each set to 1, C 0 and a 0 are set to 0, and constants (2.9951, 3.358, 4.6257,. 2272, 5.9751) is defined as Crη, and exponents (1.7158, 1.7021, 1.609, 1.6161, 1.6137) are defined as exp (Caη) +1, respectively, the following equation 3 can be derived. . Cr and Ca are intrinsic constants of the artificial lung, respectively.
Figure 2011045450

また、表1の関係式から、各粘度におけるCrη、exp(Caη)+1、及びexp(Caη)は、表2に示すとおりである。

Figure 2011045450
Further, from the relational expressions in Table 1, Crη, exp (Caη) +1, and exp (Caη) at each viscosity are as shown in Table 2.
Figure 2011045450

そして、図4に示すように、表2に示す粘度を横軸に、また、Crηを縦軸にしてプロットした。そして、最小自乗法により、各プロットとの残差が最も小さくなる直線(一般式:y=aη)を引き、その傾き(一般式中のa)がCrに相当するので、Cr=2.1888を求めることができる。   Then, as shown in FIG. 4, the viscosity shown in Table 2 was plotted with the horizontal axis and Crη as the vertical axis. Then, by the least square method, a straight line (general formula: y = aη) having the smallest residual with each plot is drawn, and its slope (a in the general formula) corresponds to Cr, so Cr = 2.1888. Can be requested.

また、図5に示すように、表2に示す粘度を横軸に、また、exp(Caη)を縦軸にして、プロットする。流体力学において、乱流の場合、ΔPは粘度0のときQの2乗に比例し、また、粘度が無限大のとき、Qの1乗に比例する関係にあると考えられる。したがって、粘度が0のときexp(Caη)が1になるように、また、粘度が無限大のときにexp(Caη)が0に収束するように、最小自乗法によって、各プロットとの残差が最も小さくなる対数曲線(一般式:y=eaη)を導く。この一般式中のaがCaに相当するので、Ca=−0.2055を求めることができる。 Moreover, as shown in FIG. 5, the viscosity shown in Table 2 is plotted with the horizontal axis and exp (Caη) as the vertical axis. In hydrodynamics, in the case of turbulent flow, it is considered that ΔP is proportional to the square of Q when the viscosity is 0, and is proportional to the first power of Q when the viscosity is infinite. Therefore, the residual with each plot is obtained by the least square method so that exp (Caη) becomes 1 when the viscosity is 0 and exp (Caη) converges to 0 when the viscosity is infinite. A logarithmic curve (general formula: y = e ) that minimizes is derived. Since a in this general formula corresponds to Ca, Ca = −0.2055 can be obtained.

以上の工程を経ることによって、下式3’を導くことができる。

Figure 2011045450
Through the above steps, the following expression 3 ′ can be derived.
Figure 2011045450

式3の各固有定数を求めることで得られた式3’では、入口圧力、出口圧力、及び流量の各値を測定できれば、未知数は粘度ηのみとなる。しかし、式3’は、ηについての陰関数表示式である。このため、既知のNewton−Lapson法等の数値解法を用いて、式3’よりηを推定する。これにより、ηを算出することができる。   In the expression 3 'obtained by calculating each intrinsic constant of the expression 3, if the values of the inlet pressure, the outlet pressure, and the flow rate can be measured, the unknown is only the viscosity η. However, the expression 3 'is an implicit function expression for η. For this reason, η is estimated from Equation 3 ′ using a numerical solution such as the known Newton-Lapson method. Thereby, η can be calculated.

具体的に数値解法によるηの推定の仕方を、式3について説明すると、まず、

Figure 2011045450

とし、f(η)の一次微分であるf’(η)を、
Figure 2011045450

として計算し、ηの推定値をηとしたときの近似解ηn+1を、
Figure 2011045450

とする。そして、式3dに示す、式3bと式3cの残差ε
Figure 2011045450

が要求される測定精度以内に収束するまで反復する。このようにして、粘度ηを算出することができる。 Specifically, how to estimate η by numerical solution is described with respect to Equation 3,
Figure 2011045450

And f ′ (η), which is the first derivative of f (η),
Figure 2011045450

An approximate solution eta n + 1 when calculated, the estimated value of eta was eta n as,
Figure 2011045450

And And the residual ε of Equation 3b and Equation 3c shown in Equation 3d
Figure 2011045450

Iterate until it converges within the required measurement accuracy. In this way, the viscosity η can be calculated.

上述のように導いた式3’の妥当性を検討するため、異なる粘度の液体(実粘度がそれぞれ1.13cP、1.43cP、1.84cP、2.42cP、3.03cP)を上記の人工肺に循環させた。徐々に遠心ポンプの回転数を上げていき、回転数毎に入口圧力、出口圧力、流量を測定し、式3’を用いて循環している液体の粘度を推定した。   In order to examine the validity of Equation 3 ′ derived as described above, liquids having different viscosities (actual viscosities of 1.13 cP, 1.43 cP, 1.84 cP, 2.42 cP, and 3.03 cP, respectively) Circulated to the lungs. The rotational speed of the centrifugal pump was gradually increased, the inlet pressure, the outlet pressure, and the flow rate were measured at each rotational speed, and the viscosity of the circulating liquid was estimated using Equation 3 '.

粘度の推定結果を図6、図7、図8、図9、図10にそれぞれ示す。図6が実粘度1.13cPの液体を循環させた際の推定粘度、図7が実粘度1.43cPの液体を循環させた際の推定粘度、図8が実粘度1.84cPの液体を循環させた際の推定粘度、図9が実粘度2.42cPの液体を循環させた際の推定粘度、図10が実粘度3.03cPの液体を循環させた際の推定粘度である。   The estimation results of the viscosity are shown in FIGS. 6, 7, 8, 9, and 10, respectively. 6 is an estimated viscosity when a liquid having an actual viscosity of 1.13 cP is circulated, FIG. 7 is an estimated viscosity when a liquid having an actual viscosity of 1.43 cP is circulated, and FIG. 8 is a circulation of a liquid having an actual viscosity of 1.84 cP. FIG. 9 shows the estimated viscosity when the liquid having the actual viscosity of 2.42 cP is circulated, and FIG. 10 shows the estimated viscosity when the liquid having the actual viscosity of 3.03 cP is circulated.

図6〜図10それぞれの破線で挟まれた範囲は、実粘度の5%誤差の範囲を示している。循環させた液体によって、流量が小さい場合、5%の誤差の範囲から外れているものも見受けられる。しかしながら、体外循環において循環している血液の流量は、患者の体格等にもよるが、大凡4〜5L/minである。流量が4〜5L/minの範囲では、いずれの粘度の液体を流した場合でも実粘度の5%誤差の範囲にあることがわかる。   The range between the broken lines in FIGS. 6 to 10 indicates the range of 5% error in actual viscosity. When the flow rate is small due to the circulated liquid, there are some that are out of the error range of 5%. However, the flow rate of blood circulating in the extracorporeal circulation is approximately 4 to 5 L / min although it depends on the physique of the patient. It can be seen that when the flow rate is in the range of 4 to 5 L / min, a liquid with any viscosity is flowed and the actual viscosity is within a 5% error range.

また、圧力測定装置や流量測定装置等の機器においては、通常5%程度の測定誤差が生じ得るものゆえ、この誤差は測定誤差とも考えられる。以上のことから、実用範囲において、実粘度に近い近似値を推定できていることがわかる。   In addition, in a device such as a pressure measuring device or a flow rate measuring device, a measurement error of about 5% can usually occur. Therefore, this error is also considered as a measurement error. From the above, it can be seen that an approximate value close to the actual viscosity can be estimated in the practical range.

また、人工肺には酸素ガスが送気され、二酸化炭素ガスが排気されているので、ガスの循環による影響が導いた近似式に関係するか否かを検証した。   Moreover, since oxygen gas was supplied to the artificial lung and carbon dioxide gas was exhausted, it was verified whether or not it was related to the approximate expression derived from the influence of gas circulation.

水にグリセリンを添加し、3種類の異なる粘度の液体を調製し、それぞれ上記の人工肺に循環させた。なお、液体の流量とガスの流量とは、1:1である。   Glycerin was added to water to prepare three types of liquids having different viscosities, and each was circulated through the artificial lung. The liquid flow rate and the gas flow rate are 1: 1.

循環させた液体の流量と圧力差ΔPの測定結果を図11に示す。図11を見ると、いずれの粘度の液体を流した場合でも、ガス循環有りとガス循環無しで、ほぼ一致していることがわかる。したがって、人工肺への酸素ガスの送気、及び、人工肺からの二酸化炭素ガスの排気を行っていても、血液流量Qと圧力差ΔPとの関係は変わらないので、上記のように導き出される近似式は妥当性を有することがわかる。   FIG. 11 shows the measurement results of the flow rate of the circulated liquid and the pressure difference ΔP. Referring to FIG. 11, it can be seen that even when a liquid of any viscosity is flowed, there is almost no difference between the presence of gas circulation and the absence of gas circulation. Therefore, even if oxygen gas is supplied to the oxygenator and carbon dioxide gas is exhausted from the oxygenator, the relationship between the blood flow rate Q and the pressure difference ΔP does not change. It can be seen that the approximate expression has validity.

以上のようにして、個々の人工肺に応じた血液粘度を算出する近似式を導くことができる。そして、継続的に入口圧力、出口圧力、及び、血液流量を測定し、当該近似式を用いることで、血液粘度を継続的に推定することができる。演算装置21にて算出された血液粘度を、モニタ等の表示装置22に継続的に表示することで、手術中、術者が血液凝固の指標として認知でき、ヘパリンの投与等、血液が凝固しないように的確な処置を施すことが可能となる。また、血液粘度に閾値を設けて、閾値を超えた場合に術者に報知させるよう構成してもよい。更に、演算装置21にて算出された血液粘度を記録装置23にて継続的に記録しておいてもよい。術中における血液粘度を記録しておくことで、手術の評価やスタディモデルとして活用することができる。   As described above, an approximate expression for calculating blood viscosity corresponding to each artificial lung can be derived. Then, by continuously measuring the inlet pressure, the outlet pressure, and the blood flow rate, and using the approximate expression, the blood viscosity can be continuously estimated. By continuously displaying the blood viscosity calculated by the computing device 21 on a display device 22 such as a monitor, the operator can recognize it as an indicator of blood coagulation during the operation, and blood does not coagulate such as administration of heparin. As a result, it is possible to perform an appropriate treatment. Further, a threshold value may be provided for blood viscosity, and the operator may be notified when the threshold value is exceeded. Furthermore, the blood viscosity calculated by the calculation device 21 may be continuously recorded by the recording device 23. By recording the blood viscosity during the operation, it can be used as a surgical evaluation or study model.

なお、体外循環装置に、人工肺の入口圧力、出口圧力、血液の流量を計測・記録可能な操作記録機能が備えられている場合、この操作記録機能を用いてもよい。例えば、操作記録機能で得られた入口圧力等のデータ信号を、受信装置を介して演算装置に送るようにし、血液粘度を推定する構成にしてもよい。   If the extracorporeal circulation device is provided with an operation recording function capable of measuring and recording the inlet pressure, the outlet pressure of the artificial lung, and the blood flow rate, this operation recording function may be used. For example, a data signal such as the inlet pressure obtained by the operation recording function may be sent to the arithmetic device via the receiving device to estimate the blood viscosity.

また、上記では、一例として、表1に示したそれぞれの関係式から、人工肺の固有定数を二つ用いて式3を定義したが、式2に示す固有定数を増加させて、上記と同様の手法にてそれぞれの固有定数を求め、より実験結果に近似する近似式を導き出してもよい。そして、当該近似式に基づいて血液粘度を算出するようにしてもよい。   Further, in the above, as an example, Equation 3 is defined using the two artificial constants of the artificial lung from the respective relational expressions shown in Table 1. However, by increasing the intrinsic constant shown in Equation 2, Each characteristic constant may be obtained by the above method, and an approximate expression that more closely approximates the experimental result may be derived. Then, the blood viscosity may be calculated based on the approximate expression.

(血液粘度比の推定方法及び血液粘度比モニタリング装置)
続いて、血液粘度比の推定方法について説明する。血液粘度比の推定方法は、図12に示すように、人工肺の入口圧力(Pin)及び出口圧力(Pout)を測定する工程と、人工肺を流れる血液の流量(Q)を測定する工程と、測定した入口圧力、出口圧力、及び血液の流量から、血液粘度(η)を算出する工程と、ヘマトクリット値(Ht)及び血液温度(Tb)を測定する工程と、正常血液粘度(η)を算出する工程と、血液粘度(η)と正常血液粘度(η)との粘度比(η/η)を算出する工程と、から構成される。
(Blood viscosity ratio estimation method and blood viscosity ratio monitoring device)
Next, a method for estimating the blood viscosity ratio will be described. As shown in FIG. 12, the blood viscosity ratio is estimated by measuring the inlet pressure (P in ) and the outlet pressure (P out ) of the oxygenator and the flow rate (Q) of blood flowing through the oxygenator. A step of calculating a blood viscosity (η) from the measured inlet pressure, outlet pressure and blood flow rate, a step of measuring a hematocrit value (Ht) and a blood temperature (Tb), and a normal blood viscosity (η 0 ) and a step of calculating a viscosity ratio (η / η 0 ) between the blood viscosity (η) and the normal blood viscosity (η 0 ).

ここで、正常血液粘度とは、正常時のヒトの体内を流れている血液の粘度、即ちヘパリン等が投与されていない状態でヒトの体内を流れている血液粘度をいい、正常血液粘度は、血液中のヘマトクリット値、及び、血液温度に依存する粘度である。また、ヘマトクリット値は、血液中の血球濃度(%)である。   Here, the normal blood viscosity means the viscosity of blood flowing through the human body at normal time, that is, the blood viscosity flowing through the human body in a state where heparin or the like is not administered, and the normal blood viscosity is The viscosity depends on the hematocrit value in blood and blood temperature. The hematocrit value is a blood cell concentration (%) in blood.

血液粘度比の推定方法は、図13の概略構成図に示す血液粘度比モニタリング装置2によって実現される。図13に示す血液粘度比モニタリング装置2は、図2に示した血液粘度モニタリング装置1にヘマトクリット値測定装置17、血液温度測定装置18を加えたものである。   The blood viscosity ratio estimation method is realized by the blood viscosity ratio monitoring apparatus 2 shown in the schematic configuration diagram of FIG. A blood viscosity ratio monitoring device 2 shown in FIG. 13 is obtained by adding a hematocrit value measuring device 17 and a blood temperature measuring device 18 to the blood viscosity monitoring device 1 shown in FIG.

人工肺の入口圧力及び出口圧力を測定する工程、人工肺を流れる血液の流量を測定する工程、測定した入口圧力、出口圧力、及び血液の流量から血液粘度を算出する工程については、それぞれ前述した血液粘度の推定方法と同様であるため、説明を省略する。   The step of measuring the inlet pressure and the outlet pressure of the oxygenator, the step of measuring the flow rate of blood flowing through the oxygenator, the step of calculating the blood viscosity from the measured inlet pressure, outlet pressure, and blood flow rate are described above. Since it is the same as the blood viscosity estimation method, the description thereof is omitted.

(ヘマトクリット値を測定する工程)
ヘマトクリット値測定装置17にて、血液中のヘマトクリット値の測定を継続的に行う。ヘマトクリット値測定装置17は公知の種々の装置を用いればよく、また、人工肺にヘマトクリット値を測定可能な装置を設けて測定してもよい。
(Process to measure hematocrit value)
The hematocrit value measuring device 17 continuously measures the hematocrit value in the blood. The hematocrit value measuring device 17 may be any of various known devices, or may be measured by providing a device capable of measuring the hematocrit value on an artificial lung.

(血液温度を測定する工程)
血液温度測定装置18にて、血液温度の測定を継続的に行う。血液温度測定装置18は、公知の種々の装置を用いればよく、通常手術中は継続的に血液温度を測定しているため、その血液温度を用いてもよい。
(Process for measuring blood temperature)
The blood temperature measurement device 18 continuously measures the blood temperature. As the blood temperature measuring device 18, various known devices may be used. Since the blood temperature is continuously measured during normal surgery, the blood temperature may be used.

(正常血液粘度を算出する工程)
演算装置21では、下式4に基づいて、測定したヘマトクリット値、及び、血液温度から正常血液粘度ηを算出する。

Figure 2011045450
(Step of calculating normal blood viscosity)
The computing device 21 calculates the normal blood viscosity η 0 from the measured hematocrit value and blood temperature based on the following equation 4.
Figure 2011045450

式4中、η0(Ht(x),Tb(y))は、ヘマトクリット値x%(Ht(x))、血液温度y℃(Tb(y))における正常血液粘度、η0(Ht(a),Tb(y))は、所定ヘマトクリット値a%(Ht(a))、血液温度y℃(Tb(y))における正常血液粘度、η0(Ht(x),Tb(b))/η0(Ht(a),Tb(b))は、所定血液温度b℃(Tb(b))におけるヘマトクリット値x%(Ht(x))の正常血液粘度と所定ヘマトクリット値a%(Ht(a))の正常血液粘度との比を示している。 In Equation 4, η 0 (Ht (x), Tb (y)) is a normal blood viscosity at a hematocrit value x% (Ht (x)) and a blood temperature y ° C. (Tb (y)), η 0 (Ht ( a), Tb (y)) is a predetermined hematocrit value a% (Ht (a)), normal blood viscosity at a blood temperature y ° C. (Tb (y)), η 0 (Ht (x), Tb (b)) / Η 0 (Ht (a), Tb (b)) is a normal blood viscosity of a hematocrit value x% (Ht (x)) at a predetermined blood temperature b ° C. (Tb (b)) and a predetermined hematocrit value a% (Ht The ratio with the normal blood viscosity of (a)) is shown.

ここで、式4について説明する。上述したように、正常血液粘度とは、正常時のヒトの体内を流れる血液の粘度をいい、正常血液粘度は、ヘマトクリット値、及び、血液温度に依存している。そして、これらの関係については、SwanやReemtsmaらの研究結果から、図14に示す関係にあることが知られている。式4は、この図14に示す関係を満たす一般式を導いた式である。   Here, Formula 4 will be described. As described above, normal blood viscosity refers to the viscosity of blood flowing through a human body at normal time, and the normal blood viscosity depends on the hematocrit value and the blood temperature. These relationships are known to be in the relationship shown in FIG. 14 from the research results of Swan and Reemtsma. Expression 4 is an expression derived from a general expression that satisfies the relationship shown in FIG.

以下に、式4の導き方について、一例を挙げて説明する。式4における所定ヘマトクリット値a%を50%(Ht(50))とした場合、式4は式4’として示すことができる。

Figure 2011045450
Below, an example is given and demonstrated about how to derive Formula 4. When the predetermined hematocrit value a% in Expression 4 is 50% (Ht (50)), Expression 4 can be expressed as Expression 4 ′.
Figure 2011045450

まず、血液温度と血液粘度の関係式、具体的には、図14に示されるヘマトクリット値50%における血液温度と正常血液粘度の関係式を導く。血液温度をTb(y)とすると、ヘマトクリット値が50%の血液粘度η0(Ht(50),Tb(y))、即ち、図14のHt:50%の近似曲線は、下式5に示す近似式として表すことができる。

Figure 2011045450
First, a relational expression between blood temperature and blood viscosity, specifically, a relational expression between blood temperature and normal blood viscosity at a hematocrit value of 50% shown in FIG. 14 is derived. Assuming that the blood temperature is Tb (y), the blood viscosity η 0 (Ht (50), Tb (y)) with a hematocrit value of 50%, that is, the approximate curve of Ht: 50% in FIG. It can be expressed as an approximate expression shown.
Figure 2011045450

また、図14において、ある血液温度でのヘマトクリット値72%、50%、32%、7%における正常血液粘度を、それぞれη0(Ht(72))、η0(Ht(50))、η0(Ht(32))、η0(Ht(7))とすると、η0(Ht(72)):η0(Ht(50)):η0(Ht(32)):η0(Ht(7))は、血液温度によらずほぼ一定の関係にあることがわかる。即ち、特定の血液温度におけるヘマトクリット値50%の標準血液粘度が分かれば、同血液温度における他のヘマトクリット値の標準血液粘度を、粘度比から算出することが可能である。従って、ヘマトクリット値x%、所定血液温度b℃における正常血液粘度をη0(Ht(X),Tb(b))とし、同血液温度におけるヘマトクリット値が50%の正常血液粘度をη0(Ht(50),Tb(b))とすると、標準血液粘度比η0(Ht(x),Tb(b))/η0(Ht(50),Tb(b))は、下式6のようにヘマトクリット値のみの近似式で表すことができる。

Figure 2011045450
In FIG. 14, the normal blood viscosities at hematocrit values of 72%, 50%, 32%, and 7% at a certain blood temperature are represented by η 0 (Ht (72)) , η 0 (Ht (50)) , and η, respectively. 0 (Ht (32)) , η0 (Ht (7)) , η0 (Ht (72)) : η0 (Ht (50)) : η0 (Ht (32)) : η0 (Ht It can be seen that (7)) has a substantially constant relationship regardless of the blood temperature. That is, if the standard blood viscosity with a hematocrit value of 50% at a specific blood temperature is known, the standard blood viscosity with another hematocrit value at the same blood temperature can be calculated from the viscosity ratio. Therefore, the normal blood viscosity at a hematocrit value x%, a predetermined blood temperature b ° C. is η 0 (Ht (X), Tb (b)), and the normal blood viscosity at the same blood temperature is 50%, η 0 (Ht (50), Tb (b)) , the standard blood viscosity ratio η 0 (Ht (x), Tb (b)) / η 0 (Ht (50), Tb (b)) is given by Can be expressed by an approximate expression of only the hematocrit value.
Figure 2011045450

式5で導き出されるη0(Ht(50),Tb(y))に式6で導かれるη0(Ht(X),Tb(b))/η0(Ht(50),Tb(b))を乗算することにより、式4’が導き出される。したがって、血液温度及びヘマトクリット値がわかれば、式4’に基づいて正常血液粘度を求めることができる。 0 eta derived by Equation 5 (Ht (50), Tb (y)) to 0 eta guided by Formula 6 (Ht (X), Tb (b)) / η 0 (Ht (50), Tb (b) ) To derive equation 4 ′. Therefore, if the blood temperature and the hematocrit value are known, the normal blood viscosity can be obtained based on Equation 4 ′.

なお、式4の一例として、上記では所定ヘマトクリット値を50%とした場合の導き方について説明したが、上述したように、異なるヘマトクリット値同士の正常血液粘度の比は、血液温度によらず、ほぼ一定であることから、所定ヘマトクリット値を異なる値にして式4を導いてもよい。   In addition, as an example of Expression 4, the description has been given above of how to derive when the predetermined hematocrit value is 50%, but as described above, the ratio of the normal blood viscosity between different hematocrit values is not dependent on the blood temperature. Since it is substantially constant, the predetermined hematocrit value may be set to a different value to derive Equation 4.

(血液粘度比を算出する工程)
上述のように算出された血液粘度η及び正常血液粘度ηから、演算装置21にて、血液粘度比η/ηを算出する。そして、この血液粘度比を表示装置22に表示する。
(Step of calculating blood viscosity ratio)
From the blood viscosity η and the normal blood viscosity η 0 calculated as described above, the arithmetic unit 21 calculates the blood viscosity ratio η / η 0 . Then, this blood viscosity ratio is displayed on the display device 22.

以上のようにして、継続的に人工肺の入口圧力、出口圧力、血液の流量、血液温度、及び、ヘマトクリット値を測定することで、血液粘度比を継続的に推定することができる。演算装置21にて算出された血液粘度比を、モニタ等の表示装置22に継続的に表示することで、手術中、術者が血液凝固の指標として認知でき、ヘパリンの投与等、血液が凝固しないように的確な処置を施すことが可能となる。また、血液粘度に閾値を設けて、閾値を超えた場合に音等で術者に報知するように構成してもよい。更に、演算装置21にて算出された血液粘度比を記録装置23にて継続的に記録しておいてもよい。術中における血液粘度比を記録しておくことで、手術の評価やスタディモデルとして活用することができる。   As described above, the blood viscosity ratio can be continuously estimated by continuously measuring the inlet pressure, outlet pressure, blood flow rate, blood temperature, and hematocrit value of the artificial lung. By continuously displaying the blood viscosity ratio calculated by the computing device 21 on a display device 22 such as a monitor, the operator can recognize it as an indicator of blood coagulation during the operation, and blood coagulation such as administration of heparin. It is possible to take an appropriate measure so as not to. Further, a threshold value may be provided for the blood viscosity, and the operator may be notified by sound or the like when the threshold value is exceeded. Furthermore, the blood viscosity ratio calculated by the calculation device 21 may be continuously recorded by the recording device 23. By recording the blood viscosity ratio during surgery, it can be used as an evaluation and study model for surgery.

なお、体外循環装置に、人工肺の入口圧力、出口圧力、血液の流量、ヘマトクリット値、血液温度を計測・記録可能な操作記録機能が備えられている場合、この操作記録機能を用いてもよい。例えば、操作記録機能で得られた入口圧力等のデータ信号を、受信装置を介して演算装置に送るようにし、血液粘度比を推定する構成にしてもよい。   In addition, when the extracorporeal circulation device is provided with an operation recording function capable of measuring and recording the inlet pressure, the outlet pressure, the blood flow rate, the hematocrit value, and the blood temperature of the oxygenator, this operation recording function may be used. . For example, a data signal such as the inlet pressure obtained by the operation recording function may be sent to the arithmetic device via the receiving device to estimate the blood viscosity ratio.

以上説明したように、血液粘度、及び、血液粘度比を継続して推定できる。これらを継続して表示装置等に表示し、術者に認知させることで、人工肺を用いた体外循環における血液凝固に起因する医療事故を未然に防ぐよう、術者は的確な処置を施すことが可能となる。このように、医療機器分野における利用が期待される。   As described above, the blood viscosity and the blood viscosity ratio can be continuously estimated. The surgeon should take appropriate measures to prevent medical accidents caused by blood coagulation in extracorporeal circulation using an artificial lung by continuously displaying these on a display device etc. Is possible. Thus, the use in the medical device field is expected.

1 血液粘度モニタリング装置
2 血液粘度比モニタリング装置
11 血液流入路
12 人工肺
13 血液流出路
14 入口圧力測定装置
15 出口圧力測定装置
16 流量測定装置
17 ヘマトクリット値測定装置
18 血液温度測定装置
21 演算装置
22 表示装置
23 記録装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blood viscosity monitoring apparatus 2 Blood viscosity ratio monitoring apparatus 11 Blood inflow path 12 Artificial lung 13 Blood outflow path 14 Inlet pressure measuring apparatus 15 Outlet pressure measuring apparatus 16 Flow measuring apparatus 17 Hematocrit value measuring apparatus 18 Blood temperature measuring apparatus 21 Arithmetic apparatus 22 Display device 23 Recording device

Claims (8)

人工肺の入口圧力及び出口圧力を測定する工程と、
前記人工肺を流れる血液の流量を測定する工程と、
前記入口圧力、前記出口圧力、及び前記血液の流量から下式1に基づいて血液粘度を算出する工程と、
を含むことを特徴とする血液粘度の推定方法。
Figure 2011045450

(式中、ΔPは出口圧力と入口圧力との差、Qは血液の流量、R(η)、及びα(η)はそれぞれ血液粘度に基づく人工肺固有の関数を示す。)
Measuring the inlet pressure and outlet pressure of the oxygenator;
Measuring the flow rate of blood flowing through the oxygenator;
Calculating the blood viscosity from the inlet pressure, the outlet pressure, and the blood flow rate based on the following equation 1;
A method for estimating blood viscosity, comprising:
Figure 2011045450

(In the formula, ΔP is the difference between the outlet pressure and the inlet pressure, Q is the blood flow rate, and R (η) and α (η) are functions inherent to the artificial lung based on the blood viscosity.)
人工肺の入口圧力及び出口圧力を測定する工程と、
前記人工肺を流れる血液の流量を測定する工程と、
前記入口圧力、前記出口圧力、及び前記血液の流量から下式2に基づいて血液粘度を算出する工程と、
を含むことを特徴とする血液粘度の推定方法。
Figure 2011045450

(式中、ΔPは出口圧力と入口圧力との差、ηは血液粘度、C〜C、K及びa〜aはそれぞれ人工肺の固有定数、Qは血液の流量を示す。)
Measuring the inlet pressure and outlet pressure of the oxygenator;
Measuring the flow rate of blood flowing through the oxygenator;
Calculating the blood viscosity from the inlet pressure, the outlet pressure, and the blood flow rate based on the following equation 2;
A method for estimating blood viscosity, comprising:
Figure 2011045450

(The difference in the formula, [Delta] P is the outlet pressure and the inlet pressure, eta blood viscosity, C 0 ~C n, K and a 0 ~a m unique constant for each artificial lung, Q is shows the flow of blood.)
人工肺の入口圧力及び出口圧力を測定する工程と、
前記人工肺を流れる血液の流量を測定する工程と、
前記入口圧力、前記出口圧力、及び前記血液の流量から血液粘度を算出する工程と、
前記血液のヘマトクリット値及び血液温度を測定する工程と、
前記ヘマトクリット値及び前記血液温度から正常血液粘度を算出する工程と、
前記血液粘度と前記正常血液粘度との血液粘度比を算出する工程と、を含み、
前記血液粘度を請求項1又は2に記載の血液粘度の推定方法を用いて求めることを特徴とする血液粘度比の推定方法。
Measuring the inlet pressure and outlet pressure of the oxygenator;
Measuring the flow rate of blood flowing through the oxygenator;
Calculating blood viscosity from the inlet pressure, the outlet pressure, and the blood flow rate;
Measuring the hematocrit value and blood temperature of the blood;
Calculating a normal blood viscosity from the hematocrit value and the blood temperature;
Calculating a blood viscosity ratio between the blood viscosity and the normal blood viscosity,
A method for estimating a blood viscosity ratio, wherein the blood viscosity is determined using the blood viscosity estimating method according to claim 1.
前記正常血液粘度を、下式4に基づいて算出することを特徴とする請求項3に記載の血液粘度比の推定方法。
Figure 2011045450

(式中、η0(Ht(x),Tb(y))はヘマトクリット値x%(Ht(x))、血液温度y℃(Tb(y))における正常血液粘度、η0(Ht(a),Tb(y))は、所定ヘマトクリット値a%(Ht(a))、血液温度y℃(Tb(y))における正常血液粘度、η0(Ht(x),Tb(b)/η0(Ht(a),Tb(b))は、所定血液温度b℃(Tb(b))におけるヘマトクリット値x%(Ht(x))の正常血液粘度と所定ヘマトクリット値a%(Ht(a))の正常血液粘度との比を示す。)
The blood viscosity ratio estimation method according to claim 3, wherein the normal blood viscosity is calculated based on the following expression 4.
Figure 2011045450

( Where η 0 (Ht (x), Tb (y)) is the normal blood viscosity at hematocrit value x% (Ht (x)), blood temperature y ° C. (Tb (y)), η 0 (Ht (a ), Tb (y)) is a predetermined hematocrit value a% (Ht (a)), normal blood viscosity at a blood temperature y ° C. (Tb (y)), η 0 (Ht (x), Tb (b) / η 0 (Ht (a), Tb (b)) is a normal blood viscosity of a hematocrit value x% (Ht (x)) and a predetermined hematocrit value a% (Ht (a ) at a predetermined blood temperature b ° C. (Tb (b)). )) Normal blood viscosity ratio.)
人工肺に流入する血液の入口圧力を測定する入口圧力測定装置と、
前記人工肺から排出される血液の出口圧力を測定する出口圧力測定装置と、
前記人工肺を流れる血液の流量を測定する流量測定装置と、
前記入口圧力、前記出口圧力、及び、前記血液の流量から血液粘度を算出する演算装置と、
を備えることを特徴とする血液粘度モニタリング装置。
An inlet pressure measuring device for measuring the inlet pressure of blood flowing into the oxygenator;
An outlet pressure measuring device for measuring an outlet pressure of blood discharged from the oxygenator;
A flow rate measuring device for measuring a flow rate of blood flowing through the oxygenator;
An arithmetic unit for calculating blood viscosity from the inlet pressure, the outlet pressure, and the blood flow rate;
A blood viscosity monitoring apparatus comprising:
更に、前記血液粘度を表示する表示装置及び前記血液粘度を記録する記録装置を備えることを特徴とする請求項5に記載の血液粘度モニタリング装置。   The blood viscosity monitoring apparatus according to claim 5, further comprising a display device that displays the blood viscosity and a recording device that records the blood viscosity. 人工肺に流入する血液の入口圧力を測定する入口圧力測定装置と、
前記人工肺から排出される血液の出口圧力を測定する出口圧力測定装置と、
前記人工肺を流れる血液の流量を測定する流量測定装置と、
前記人工肺を流れる血液のヘマトクリット値を測定するヘマトクリット値測定装置と、
前記人工肺を流れる血液の血液温度を測定する血液温度測定装置と、
前記入口圧力、前記出口圧力、及び、前記血液の流量から血液粘度を算出し、前記ヘマトクリット値、及び、前記血液温度から正常血液粘度を算出し、前記血液粘度と前記正常血液粘度との血液粘度比を算出する演算装置と、
を備えることを特徴とする血液粘度比モニタリング装置。
An inlet pressure measuring device for measuring the inlet pressure of blood flowing into the oxygenator;
An outlet pressure measuring device for measuring an outlet pressure of blood discharged from the oxygenator;
A flow rate measuring device for measuring a flow rate of blood flowing through the oxygenator;
A hematocrit value measuring device for measuring a hematocrit value of blood flowing through the oxygenator;
A blood temperature measuring device for measuring the blood temperature of blood flowing through the oxygenator;
The blood viscosity is calculated from the inlet pressure, the outlet pressure, and the blood flow rate, the normal blood viscosity is calculated from the hematocrit value and the blood temperature, and the blood viscosity between the blood viscosity and the normal blood viscosity An arithmetic unit for calculating the ratio;
A blood viscosity ratio monitoring device comprising:
更に、前記血液粘度比を表示する表示装置及び前記血液粘度比を記録する記録装置を備えることを特徴とする請求項7に記載の血液粘度比モニタリング装置。   The blood viscosity ratio monitoring device according to claim 7, further comprising a display device that displays the blood viscosity ratio and a recording device that records the blood viscosity ratio.
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