JP7376192B2 - モニタリング装置及び補助循環装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体に接続され補助循環の動態を把握するのに用いられるモニタリング装置及びそれを備える補助循環装置に関する。
本願は、２０２０年１２月２日に日本に出願された特願２０２０－２００５８０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

周知のように、心臓外科手術等においては、必要に応じて、体外血液循環装置を用いて心臓を停止あるいは停止に近い状態にする体外循環（ＣＰＢ）が実施されている。
このような体外循環（ＣＰＢ）では、人工肺（Membrane Lung、以下、ＭＬという場合がある）により、血液のガス交換が行われる。

体外循環（ＣＰＢ）においては、例えば、人工肺（ＭＬ）による血液のガス交換が適切に行われているかどうかを把握するために用いられるモニタリング装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、急性肺炎患者（ＡＲＤＳ）を治療する場合には、生体肺（Native Lung、以下、ＮＬという場合がある）の機能低下を人工呼吸器を用いて回復させる場合がある。
人工呼吸器を用いる場合、生体肺（ＮＬ）の機能低下により人工呼吸器による肺換気が充分に機能しないばかりか、人工呼吸器の動作を使用することにより、かえって生体肺機能が低下する可能性がある。

そこで、急性肺炎患者（ＡＲＤＳ）の治療においては、生体肺機能を部分的に休止させて、生体肺（ＮＬ）の機能低下を補うために、補助循環（Extracorporeal membrane oxygenation、以下、ＥＣＭＯという）により血液のガス交換を行なう場合がある。
具体的には、人工肺（ＭＬ）と生体肺（ＮＬ）を併存させて、患者から脱血した血液を人工肺（ＭＬ）でガス交換して再び体内に戻すことで、生体肺（ＮＬ）の機能を人工肺（ＭＬ）により補助させる。
このような補助循環（ＥＣＭＯ）による治療は、例えば、数日から１か月程度の長期にわたって行う場合があり、医療従事者の負担が大きくなる傾向がある。

日本国特許第４５６２４９０号公報

しかしながら、補助循環（ＥＣＭＯ）により血液のガス交換を行う場合には、人工肺（ＭＬ）だけではなく生体肺（ＮＬ）でも血液のガス交換が行われているために、補助循環（ＥＣＭＯ）による血液のガス交換が適切に行われているかどうかを把握することは容易ではない。
また、人工呼吸器による生体肺（ＮＬ）の管理は、換気量と呼気終末二酸化炭素分圧などのモニタリングに依存しているが、補助循環（ＥＣＭＯ）を用いて血液のガス交換をしている患者（生体）の全ての呼吸を管理することは難しい。

したがって、補助循環（ＥＣＭＯ）を用いた治療では、患者から採血した血液を断続的に血液ガス分析し、生体における血液のガス交換が適切かどうかを管理することにより、補助循環（ＥＣＭＯ）による血液のガス交換、ひいては生体肺（ＮＬ）と人工肺（ＭＬ）による患者の全ての呼吸が適切に行われているかどうかを把握する必要がある。このため、医療従事者にとって大きな負担となっている。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、補助循環装置が接続された患者における血液のガス交換状況を的確に把握することが可能なモニタリング装置及びそれを備える補助循環装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
（１）この発明の第一態様は、生体に接続され、前記生体から脱血した血液を送血ポンプにより人工肺に送血して、前記人工肺において生体肺と並行して血液をガス交換して酸素化する補助循環装置に適用され、前記生体における血液の酸素化状態をモニタリングするモニタリング装置であって、前記人工肺による血液の酸素化状態をしめす第１血液酸素化状態指標と、前記生体肺による血液の酸素化状態をしめす第２血液酸素化状態指標に基づいて、前記生体における補助循環の寄与度である、前記第１血液酸素化状態指標及び前記第２血液酸素化状態指標の合計に対する前記第１血液酸素化状態指標の比率を演算するとともに、前記第１血液酸素化状態指標及び前記第２血液酸素化状態指標の合計と、前記生体の体重から推定される代謝に基づく、血液の酸素化状態をしめす血液酸素化状態指標を対比する補助循環比率演算部を備える、モニタリング装置である。

この発明の第一態様に係るモニタリング装置によれば、演算部によって、生体肺における血液のガス交換状況、及び補助循環装置による血液のガス交換状況を示す血液ガス交換状況指標を演算することができる。
その結果、生体肺及び人工肺における血液のガス交換状況を的確に把握することができる。

この明細書において、血液ガス交換状況指標としては、例えば、血液の酸素化状態を示す指標（以下、血液酸素化状態指標という場合がある）や、血液を酸素化する際のガス交換量を示す指標（以下、ガス交換量指標、又は上記血液酸素化状態指標、という場合がある）が挙げられる。

なお、血液酸素化状態指標としては、例えば、人工肺における酸素飽和度、生体の酸素飽和度の他、血液のヘモグロビン濃度、血液の酸素分圧等、周知のパラメータを適用してもよい。
また、ガス交換量指標としては、人工肺や生体肺における酸素摂取量の他、人工肺や生体肺における二酸化炭素排出量や、これらを演算することが可能なガスの酸素濃度（酸素含有量、酸素分圧）、二酸化炭素濃度（二酸化炭素含有量、二酸化炭素分圧）及びガス供給量等、周知のパラメータを適用してもよい。また、酸素濃度、二酸化炭素濃度等を既知の呼吸用ガス（例えば、麻酔ガス等）の分圧、ガス供給量等に代替して適用してもよい。

また、生体肺において血液を酸素化するためのガス交換量指標（例えば、酸素摂取量）を取得する場合、例えば、人工呼吸器を用いた呼吸ガスの他、例えば、自然呼吸（例えば、酸素マスクを用いる場合）における呼吸気の酸素濃度を適用してもよい。

また、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度、酸素（Ｏ_２）濃度を、血液を酸素化するためのガスの含有量に係るパラメータとして、酸素含有率パラメータと称する場合がある。

（２）上記（１）項に記載のモニタリング装置は、前記人工肺における血液のガス交換量ガス交換量に基づいて前記第１血液酸素化状態指標を演算する演算部を備えていてもよい。

この発明に係るモニタリング装置によれば、演算部が、人工肺における血液のガス交換量に基づいて、補助循環装置による血液のガス交換状況を示す血液ガス交換状況指標を演算するので、人工肺による血液のガス交換状況を的確に把握することができる。

（３）上記（２）項に記載のモニタリング装置は、前記演算部が、前記人工肺における血液のガス交換量を、前記人工肺における二酸化炭素排出量と、前記人工肺における酸素摂取量の、少なくともいずれか一方に基づいて演算してもよい。

この発明に係るモニタリング装置によれば、演算部が、人工肺における二酸化炭素排出量と、人工肺における酸素摂取量の、少なくともいずれか一方に基づいて、人工肺における血液のガス交換量を演算するので、人工肺における血液のガス交換量を効率的かつ正確に演算することができる。
その結果、人工肺による血液のガス交換状況を的確に把握することができる。

ここで、人工肺における二酸化炭素排出量、酸素摂取量の少なくともいずれか一方とは、人工肺における二酸化炭素排出量、酸素摂取量のいずれか一方、又は双方のいずれでもよい。また、二酸化炭素排出量、酸素摂取量を演算することが可能な他の指標を演算してもよい。
なお、人工肺における二酸化炭素排出量、酸素摂取量を演算する際には、例えば、人工肺の吸気と呼気の二酸化炭素、酸素の含有量及びガス流量を取得して演算することが好適である。

（４）上記（３）に記載のモニタリング装置は、前記演算部が、前記人工肺の吸気及び呼気により、前記人工肺における二酸化炭素排出量を演算してもよい。

この発明に係るモニタリング装置によれば、演算部が、入力された人工肺の吸気及び呼気に基づいて、人工肺における二酸化炭素排出量を演算するので、人工肺における二酸化炭素排出量を正確に演算することができる。
その結果、人工肺における酸素摂取量を適切に把握することができる。

ここで、人工肺における二酸化炭素排出量は、例えば、以下の数式により演算することが可能である。
（人工肺排出の二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量) V’ＣＯ_２（ＭＬ）＝（人工肺呼気平均ガス二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度）×（人工肺呼気ガス流量)－（人工肺吸気平均ガス二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度）×（人工肺吸気ガス流量)
なお、（人工肺排出の二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量) V’ＣＯ_２（ＭＬ）＝（人工肺呼気平均二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度－人工肺吸気平均二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度）×（人工肺吸気ガス流量）
により算出（近似）してもよい。また、これらの数式により二酸化炭素排出量を演算する場合は、温度、圧力等を用いて補正することが好適である。

（５）上記（１）～（４）のいずれか一項に記載のモニタリング装置では、前記演算部は、前記第２血液酸素化状態指標に基づいて前記血液ガス交換状況指標を演算してもよい。

この発明に係るモニタリング装置によれば、演算部が、生体肺における血液ガス交換状況指標を演算するので、生体肺による血液の血液ガス交換状況を的確に把握することができる。

（６）上記（５）に記載のモニタリング装置は、前記演算部が、前記生体肺における血液のガス交換量を、前記生体肺における二酸化炭素排出量と、前記生体における酸素摂取量の、少なくともいずれか一方に基づいて演算してもよい。

この発明に係るモニタリング装置によれば、演算部が、生体肺における二酸化炭素排出量と、生体肺における酸素摂取量の、少なくともいずれか一方に基づいて、生体肺における血液のガス交換量を演算するので、生体肺における血液のガス交換量を効率的かつ正確に演算することができる。
その結果、生体肺による血液の酸素化状態を把握することができる。
ここで、生体肺における二酸化炭素排出量、酸素摂取量の少なくともいずれか一方については、人工肺の場合と同様である。

（７）上記（６）に記載のモニタリング装置は、前記演算部が、前記生体肺の吸気及び呼気により、前記生体肺における二酸化炭素排出量を演算してもよい。

この発明に係るモニタリング装置によれば、演算部が、入力された生体肺の吸気及び呼気に基づいて、生体肺における二酸化炭素排出量を演算するので、生体肺における二酸化炭素排出量を正確に演算することができる。
その結果、生体肺による血液の酸素化状態を把握することができる。

ここで、生体肺における二酸化炭素排出量は、例えば、以下の数式により演算することが好適である。
生体肺による二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量V’ＣＯ_２（ＮＬ）＝(生体肺呼気平均二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度)×(生体肺呼気ガス流量)－(生体肺吸気平均二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度)×(生体肺吸気ガス流量)
なお、生体肺による二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量を演算する際に、例えば、人工呼吸器における呼吸ガス濃度（酸素、二酸化炭素濃度）を適用してもよい。

（８）上記（６）又は（７）に記載のモニタリング装置は、前記演算部が、ボリュームカプノ分析により、前記生体肺における二酸化炭素排出量を演算してもよい。

この発明に係るモニタリング装置によれば、演算部が、一般的に適用することが可能なボリュームカプノ分析により、生体肺における二酸化炭素排出量を演算するので、生体肺における二酸化炭素排出量を効率的かつ正確に演算することができる。

（９）上記（５）～（８）のいずれか一項に記載のモニタリング装置は、前記演算部が、前記人工肺における血液のガス交換量と、前記生体肺におけるガス交換量に基づいて、前記生体の血液のガス交換における補助循環の寄与度合いを演算してもよい。

この発明に係るモニタリング装置によれば、記演算部が、人工肺における血液のガス交換量と、生体肺におけるガス交換量に基づいて、生体の血液のガス交換における補助循環の寄与度を演算するので、生体における補助循環による血液のガス交換状況を的確に把握することができる。

ここで、生体における補助循環による血液のガス交換の寄与度は、例えば、補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）によって表示してもよい。
補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）は、以下の数式により演算することができる。補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）＝（人工肺（ＭＬ）の二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量／（生体全体で生じた二酸化炭素（ＣＯ_２）の総排出量）
ここで、
（生体全体で生じた二酸化炭素（ＣＯ_２）の総排出量）＝（生体肺の肺機能による二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量）＋（人工肺による二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量)

なお、生体における補助循環による血液のガス交換の寄与度の表示は補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ、百分率）に限定されず任意に設定することが可能であり、例えば、人工肺のガス交換量と生体肺のガス交換量の比等、補助循環によるガス交換の寄与を示す種々の指標を適用してもよい。

（１０）上記（９）項に記載のモニタリング装置は、前記演算部が、補助循環の寄与度合いを演算する際に、前記人工肺における血液のガス交換量及び前記生体肺におけるガス交換量の総量に対する前記人工肺における血液のガス交換量の比率により演算してもよい。

この発明に係るモニタリング装置によれば、演算部が、人工肺における血液のガス交換量及び生体肺におけるガス交換量に対する人工肺における血液のガス交換量の比率（補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ））により補助循環の寄与度を演算するので、容易かつ効率的に演算することができる。

（１１）上記（１）～（１０）のいずれか一項に記載のモニタリング装置は、前記演算部が、前記人工肺による血液の酸素化状態をしめす血液酸素化状態指標と、前記生体における血液の酸素化状態をしめす血液酸素化状態指標に基づいて、前記生体における補助循環の寄与度を演算してもよい。

この発明に係るモニタリング装置によれば、演算部が、人工肺による血液酸素化状態指標と、生体における血液酸素化状態指標に基づいて、生体における補助循環の寄与度を演算するので、容易かつ効率的に演算することができる。

（１２）上記（１１）に記載のモニタリング装置は、前記演算部が、前記生体におけるガス交換量指標と、前記生体の体重から推定される代謝に基づく血液酸素化状態指標を対比してもよい。

この発明に係るモニタリング装置によれば、演算部が、生体におけるガス交換量指標と、生体の体重から推定（演算）される代謝に基づく血液酸素化状態指標を対比するので、生体全体における血液の酸素化が適切に実施されているかどうかを効率的に把握することができる。

ここで、生体におけるガス交換量指標としては、例えば、生体全体で生じた二酸化炭素（ＣＯ_２）の総排出量を適用してもよい。
また、生体の体重から推定（演算）される代謝に基づく血液酸素化状態指標の一例として、以下に示す安静時の想定される代謝による二酸化炭素（ＣＯ_２）量を適用してもよい。
〔安静時の想定される代謝による二酸化炭素（ＣＯ_２）量〕＝〔1メッツ〕×０．８×〔生体（患者）Ｐの体重〕
運動強度の評価：メッツ（ＭＥＴ: metabolic equivalent）
１メッツは、安静時の酸素摂取量（３．５ｍｌ／ｋｇ／ｍｉｎ）で示される。また、定数０．８は呼吸商である。

（９）上記（１）～（８）のいずれか一項に記載のモニタリング装置は、前記演算部は、設定された時間間隔で演算してもよい。

この発明に係るモニタリング装置によれば、演算部は、設定された時間間隔で演算を行うので、生体の呼吸代謝全体に対する補助循環（ＥＣＭＯ）の動態をトレンドで把握することができる。
また、データを時系列で蓄積することにより、補助循環（ＥＣＭＯ）の動態を的確に把握することができる。

ここで、設定された時間間隔とは、人手によって設定してもよいし、センサ等の測定間隔時間と対応して自動的に設定されてもよく、任意に設定することが可能である。また、リアルタイム、一定時間遅延させて演算、表示してもよい。
（１４）この発明の第二態様は、上記（１）～（１３）のいずれか一項に記載のモニタリング装置を備える補助循環装置である。

この発明に係るモニタリング装置によれば、補助循環装置が接続された生体における血液のガス交換状況を的確に把握することができる。

本発明の第１実施形態に係る補助循環（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）の概略構成を説明する概念図である。 第１実施形態に係る補助循環（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）を適用していない患者の血液循環の概略を説明する概念図である。 第１実施形態に係る補助循環（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）を適用している患者の血液循環の概略を説明する概念図である。 第１実施形態に係るモニタリング装置の概略構成を説明するブロック図である。 第１実施形態に係るモニタリング装置の概略構成を説明する人工肺二酸化炭素排出量演算部における演算手順の概略を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るモニタリング装置の概略構成を説明する人工呼吸器二酸化炭素排出量演算部における演算手順の概略を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るモニタリング装置の概略構成を説明する補助循環比率演算部における補助循環比率の演算手順の概略を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るモニタリング装置の概略構成を説明する補助循環比率演算部における体重による呼吸効率の演算手順の概略を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るモニタリング装置に接続する液晶タッチパネルの概略構成を説明する概念図である。 本発明の第２実施形態に係る補助循環（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）の概略構成を説明する概念図である。 第２実施形態に係る補助循環（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）を適用している患者の血液循環の概略を説明する概念図である。

＜第１実施形態＞
以下、図１～図９を参照して、本発明の第１実施形態に係る補助循環（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）について説明する。
図１は、第１実施形態に係る補助循環（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）の概略構成を説明する概念図である。なお、図１に示す点線は、各センサとモニタリング装置１００を接続する電気ケーブルを略して図示したものである。すなわち、モニタリング装置１００は、後述するセンサ等１１７、１１８、１２５、１２６、１４２、１４４、及び１４８に、電気ケーブルもしくは通信によって接続されており、これらのセンサから有線又は無線で情報を取得できるように構成されている。

図１において、符号１０は補助循環（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）における補助循環システム（血液循環回路）を、符号１００はモニタリング装置を、符号１１５は遠心ポンプ（送血ポンプ）を、符号１２０は人工肺を、符号１４０は人工呼吸器を、符号１４８はパルスオキシメータ（血液酸素化指標測定装置）を、符号１８０は液晶タッチパネルを示している。
以下、補助循環システム（血液循環回路）を、補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）と表示する。

第１実施形態は、患者（生体）に、図１に示すように、例えば、補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０と、人工呼吸器１４０が接続された例である。
また、第１実施形態では、患者（生体）Ｐには、図１に示すように、例えば、モニタリング装置１００と、補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０と、液晶タッチパネル１８０と、人工呼吸器１４０と、パルスオキシメータ（血液酸素化指標測定装置）１４８が接続されている。モニタリング装置１００は、各センサを介して患者Ｐに接続されている。本実施形態の液晶タッチパネル１８０は、モニタリング装置１００に接続されている。

そして、補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０は、図１に示すように、患者（生体、人体）Ｐの静脈Ｖ１から脱血した血液を遠心ポンプ（送血ポンプ）１１５により循環させて、人工肺１２０において血液をガス交換させて、再び患者Ｐの静脈Ｖ１に還流させる構成とされている。
また、患者（生体、人体）Ｐは、人工呼吸器１４０が接続されていて、人工呼吸器１４０から供給された吸気ガスを吸入して、生体肺（ＮＬ）において血液を酸素化する人工呼吸を行っている。

補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０は、図１に示すように、例えば、脱血ライン１１１と、送血ライン１１２と、血液還流ライン１１３と、リサーキュレーションライン１１４と、遠心ポンプ（送血ポンプ）１１５と、流量センサ１１６と、酸素飽和度センサ１１７と、送血オートクランプ１１８と、リサーキュレーションクランプ１１９と、人工肺１２０と、を備えている。
本実施形態においては、補助循環システム１０の構成のうち、流量センサ１１６と、酸素飽和度センサ１１７と、送血オートクランプ１１８と、リサーキュレーションクランプ１１９と、人工肺１２０とから、補助循環装置１１が構成されている。言い換えれば、補助循環システム１０は、補助循環装置１１と、ディスポーザブル（使い捨て）製品として取り扱い可能な、脱血ライン１１１、送血ライン１１２、血液還流ライン１１３、リサーキュレーションライン１１４、及び遠心ポンプ１１５と、を備えている。
なお、補助循環装置１１が最小限備える構成として、流量センサ１１６と、酸素飽和度センサ１１７と、送血オートクランプ１１８と、リサーキュレーションクランプ１１９と、人工肺１２０とを備えればよく、その他の構成（例えば上記ラインの一部）を含んだ構成としてもよい。補助循環装置１１が、遠心ポンプ１１５を駆動する駆動部１１５Ａをさらに備えてもよい。駆動部１１５Ａは、例えば、遠心ポンプ１１５の駆動源としてのＡＣサーボモータやＤＣサーボモータ等のモータを備える。駆動部１１５Ａが、前記モータを制御するプロセッサやＩＣ（Integrated Circuit）からなるコントローラを備えていてもよい。補助循環装置１１が、モニタリング装置１００をさらに備えてもよい。

また、例えば、図１に示すように、脱血ライン１１１、遠心ポンプ１１５、送血ライン１１２、人工肺本体１２１、血液還流ライン１１３は、患者Ｐに対してこの順に配置されていて、患者Ｐから脱血した血液は、定常状態において、この順に循環して患者Ｐに還流されるようになっている。

脱血ライン１１１は、例えば、上流側（患者Ｐ側）に接続される第１脱血ライン１１１Ａと、下流側（遠心ポンプ側）に接続される第２脱血ライン１１１Ｂと、を備えている。 そして、脱血ライン１１１は、患者Ｐから脱血した血液を、遠心ポンプ１１５に移送する。
送血ライン１１２は、例えば、遠心ポンプ１１５から送り出された血液を人工肺１２０に移送する。

血液還流ライン１１３は、例えば、上流側（人工肺側）に接続される第１還流ライン１１３Ａと、下流側（患者Ｐ側）に接続される第２還流ライン１１３Ｂと、を備えている。
そして、還流ライン１１３は、人工肺１２０から送り出された血液を患者（生体）Ｐの静脈Ｖ１に移送（還流）する。
また、第１環流ライン１１３には、流量センサ１１６が配置されている。

リサーキュレーションライン１１４は、例えば、血液還流ライン１１３の第１還流ライン１１３Ａと第２還流ライン１１３Ｂの間と、脱血ライン１１１の第１脱血ライン１１１Ａと第２脱血ライン１１１Ｂの間とを接続している。

また、脱血ライン１１１、送血ライン１１２、還流ライン１１３、リサーキュレーションライン１１４は、例えば、柔軟な樹脂材料によって形成されたチューブにより構成されている。

遠心ポンプ（送血ポンプ）１１５は、図１に示すように、流入側が脱血ライン１１１に接続され、流出側が送血ライン１１２に接続され、例えば、ＡＣサーボモータ又はＤＣサーボモータによりインペラ羽根を回転させて、脱血ライン１１１を介して患者Ｐから脱血した脱血した血液を吸引し、送血ライン１１２を介して人工肺１２０に移送する。
また、遠心ポンプ１１５は、例えば、流量設定スイッチ（不図示）を操作することにより、流量センサ１１６で流量（流速）を検出してフィードバック制御するように構成されている。

送血オートクランプ１１８は、図１に示すように、例えば、還流ライン１１３に配置されている。より具体的には、送血オートクランプ１１８は第２還流ライン１１３Ｂに配置されていて、例えば、手動でアクチュエータを操作してクランプ部により送血オートクランプ１１８（すなわち、第２還流ライン１１３Ｂ）を閉塞、開放する構成とされている。
なお、送血オートクランプ１１８は、モニタリング装置１００に有線又は無線で接続され、送血オートクランプ１１８の閉塞状態の信号をモニタリング装置１００に送信する。

リサーキュレーションクランプ１１９は、図１に示すように、例えば、リサーキュレーションライン１１４に配置されていて、例えば、手動でアクチュエータによりクランプ部を作動させてリサーキュレーションライン１１４（すなわち、リサーキュレーションライン１１４）を閉塞、開放する構成とされている。

そして、送血オートクランプ１１８が第２還流ライン１１３Ｂを開放しているときは、リサーキュレーションクランプ１１９はリサーキュレーションライン１１４を閉塞して、脱血した血液は、脱血ライン１１１、送血ライン１１２、還流ライン１１３を介して、リサーキュレーションライン１１４を介さずに、患者Ｐに循環する。

また、例えば、緊急時等において、送血オートクランプ１１８が第２還流ライン１１３Ｂを閉塞するときは、第２還流ライン１１３Ｂにおける血液の流動は停止するが、リサーキュレーションクランプ１１９はリサーキュレーションライン１１４を開放して、脱血した血液は、第２脱血ライン１１１Ｂ、送血ライン１１２、第１還流ライン１１３Ａ、リサーキュレーションライン１１４の間を循環させることにより、人工肺（ＭＬ）１２０へのガス供給を停止した場合でも、血液が循環して滞留することがないので血液の凝固を防止することができる。

酸素飽和度センサ（血液酸素化指標センサ）１１７は、例えば、第２脱血ライン１１１Ｂに配置された脱血酸素飽和度センサと、第１還流ライン１１３Ａに配置された還流血酸素飽和度センサと、を備えている。
なお、図１では、簡便のために、還流血酸素飽和度センサのみを符号１１７で示している。

この実施形態において、酸素飽和度センサ（還流血酸素飽和度センサ）１１７は、ケーブル（不図示）によってモニタリング装置１００に接続され、人工肺本体１２１から送り出されて第１還流ライン１１３Ａを流れる血液中の酸素飽和度及びヘモグロビン量を検出してモニタリング装置１００に送信する。

また、この実施形態において、酸素飽和度センサ１１７は、例えば、赤外線により血液中のヘモグロビンの酸素化指標（酸素化度、血液酸素化指標）を検出するように構成されている。
なお、酸素飽和度センサ１１７の構成は、血液の酸素化の程度を検出可能な範囲で任意に設定することが可能であり、血液酸素化指標を測定可能な公知の種々のセンサを適用してもよい。

人工肺１２０は、図１に示すように、例えば、人工肺本体１２１と、人工肺吸気ライン１２３と、人工肺呼気ライン１２４と、人工肺吸気ガスセンサ１２５と、人工肺呼気ガスセンサ１２６と、を備え、人工肺ガス供給装置１２２に接続されている。
そして、補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０を流れる血液を酸素化する構成とされている。

人工肺本体１２１は、例えば、気体透過性に優れた中空糸膜または平膜などを備えている。
そして、中空糸膜または平膜等において、供給されたガスの酸素が血液側に移動し、血液に溶存する二酸化炭素が人工肺に供給されるガス側に移動して、血液をガス交換するように構成されている。また、人工肺本体１２１は、例えば、血液の温度を調整するための熱交換器が一体に形成されている。
なお、人工肺本体１２１の構成は、血液のガス交換が可能な範囲で任意に設定することが可能である。

人工肺ガス供給装置１２２は、ガス交換に好適な酸素（Ｏ_２）濃度に調整したガスを人工肺本体１２１に供給する。この実施形態では、例えば、ガスの酸素（Ｏ_２）濃度は１００％に調整されている。

人工肺吸気ライン１２３は、例えば、人工肺ガス供給装置１２２側に接続される第１吸気ライン１２３Ａと、人工肺本体１２１側に接続される第２吸気ライン１２３Ｂと、を備えている。
そして、人工肺吸気ライン１２３は、人工肺ガス供給装置１２２から送り出された人工肺吸気を人工肺本体１２１に移送する。

人工肺呼気ライン１２４は、人工肺本体１２１から排出された呼気を系外に排出する。
また、人工肺吸気ライン１２３、人工肺呼気ライン１２４は、例えば、柔軟な樹脂材料によって形成されたチューブにより構成されている。

人工肺吸気ガスセンサ１２５は、この実施形態において、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）センサにより構成されている。
また、人工肺吸気ガスセンサ１２５は、人工肺吸気ライン１２３に配置されている。具体的には、第１人工肺吸気ライン１２３Ａと第２人工肺吸気ライン１２３Ｂの間に配置されている。
そして、人工肺吸気ライン１２３を介して人工肺本体１２１に送り込まれる吸気の二酸化炭素（ＣＯ２）濃度（酸素含有量パラメータ）を検出する。

人工肺呼気ガスセンサ１２６は、この実施形態において、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）センサにより構成されている。
また、人工肺呼気ガスセンサ１２６は、人工肺呼気ライン１２４に配置されている。具体的には、人工肺呼気ライン１２４の下流端に配置されている。
そして、人工肺呼気ライン１２４を介して人工肺本体１２１から排出される呼気に含まれる二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（酸素含有量パラメータ）を検出する。

なお、人工肺吸気ガスセンサ１２５、人工肺呼気ガスセンサ１２６の構成は任意に設定することが可能であり、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）センサに代えて、酸素（Ｏ_２）センサを適用してもよい。また、人工肺吸気ガスセンサ１２５、人工肺呼気ガスセンサ１２６は、二酸化炭素（ＣＯ_２）の分圧等、吸気、呼気の二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度を特定することが可能な濃度パラメータを検出可能な範囲で公知の種々のセンサを適用してもよい。

また、例えば、人工肺吸気ライン１２３、人工肺呼気ライン１２４に、サンプリング回路（不図示）を設けて、人工肺吸気ライン１２３、人工肺呼気ライン１２４と、サンプリングラインの切り替えを行うことにより、人工肺吸気ガスセンサ１２５と人工肺呼気ガスセンサ１２６をひとつのガスセンサが兼用する構成としてもよい。

人工呼吸器１４０は、図１に示すように、例えば、人工呼吸器吸気ライン１４１と、人工呼吸器呼気ライン１４３を介して、患者Ｐと接続されている。
そして、人工呼吸器１４０は、酸素（Ｏ_２）濃度を高めた人工呼吸器ガスを患者（生体）Ｐに供給して、患者Ｐが効率的に血液のガス交換をするのを補助するように構成されている。

人工呼吸器１４０の構成は任意に設定することが可能であるが、この実施形態において、例えば、減圧弁を有するガス回路、吸気弁、呼気弁、圧力制御回路、流量制御回路、入力装置（Ｉ／Ｏ）を兼ねた表示部を備えた構成とされている。

人工呼吸器吸気ライン１４１は、人工呼吸器１４０から送り出された人工呼吸器吸気を患者Ｐの生体肺（ＮＬ）に移送する。
また、図１に示すように、人工呼吸器吸気ライン１４１には、例えば、人工呼吸器吸気ガスセンサ１４２が配置されていて、人工呼吸器１４０から人工呼吸器吸気ライン１４１を介して患者Ｐに供給される吸気の二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（酸素含有量パラメータ）を検出可能とされている。

人工呼吸器呼気ライン１４３は、患者Ｐの生体肺（ＮＬ）から排出された呼気を人工呼吸器１４０に移送する。
また、図１に示すように、人工呼吸器呼気ライン１４３には、例えば、人工呼吸器呼気ガスセンサ１４４が配置されていて、患者Ｐが排出して人工呼吸器呼気ライン１４３を介して人工呼吸器１４０に移送される血液の酸素化に用いられた後の呼気の二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（酸素含有量パラメータ）を検出可能とされている。

以下、図１、図２、図３を参照して、補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）の作用について説明する。
図２は、補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）を適用していない患者（生体）Ｐの血液循環の概略を、図３は、補助循環システム（ＥＣＭＯ）を適用した患者Ｐの血液循環の概略を説明する概念図である。なお、図２、図３において、心臓と生体肺の間の血液の流れは省略している。
図２、図３において、白い矢印は、ガス交換した後の血液の流れを、塗りつぶした矢印は、ガス交換される前の血液の流れを示している。

〔補助循環システム（ＥＣＭＯ）を適用していない場合〕
まず、図２を参照して、補助循環システム（ＥＣＭＯ）を適用していない場合の血液循環について説明する。
補助循環システム（ＥＣＭＯ）を適用していない場合は、患者（生体）Ｐにおける血液循環は、図２に示すように、生体肺（ＮＬ）で酸素化された後の酸素含有量（酸素含有量パラメータ）ＣａＯ_２、酸素飽和度（血液酸素化状態指標）ＳａＯ_２の血液が、心臓によって動脈Ａ１を通じて全身の生体組織ＰＳに送り出される。

そして、生体組織ＰＳに送られた血液は、血液中の酸素（Ｏ_２）の一部が代謝により消費され、二酸化炭素（ＣＯ_２）が生成されて、酸素含有量（酸素含有量パラメータ）ＣｖＯ_２、酸素飽和度（血液酸素化状態指標）ＳｖＯ_２に低下した血液となる。
そして、静脈Ｖ１を通じて心臓及び生体肺（ＮＬ）に還流する。
この血液循環では、動脈Ａ１、静脈Ｖ１には、例えば、同じ流量Ｑ_ＣＯの血液が流れる。

〔補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０を適用している場合〕
次に、図３を参照して、補助循環システム（ＥＣＭＯ）を適用した場合の血液循環について説明する。
補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０を適用している患者（生体）Ｐは、図３に示すように、生体肺（ＮＬ）で酸素化された酸素含有量（酸素含有量パラメータ）ＣａＯ_２、酸素飽和度（血液酸素化状態指標）ＳａＯ_２、流量（自己心拍出量）Ｑ_ＣＯの血液が、心臓によって動脈Ａ１を通じて全身の生体組織ＰＳに送り出される。

また、生体組織ＰＳでガス交換（代謝）された酸素含有量（酸素含有量パラメータ）ＣｖＯ_２、酸素飽和度（血液酸素化状態指標）ＳｖＯ_２、流量（自己心拍出量と同量）Ｑ_ＣＯの血液は、静脈Ｖ１を通じて心臓、生体肺に向かって流れ、流量Ｑ_ＥＣＭＯの血液が脱血点Ｐ１で脱血して補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０の人工肺（ＭＬ）に流れる。

一方、脱血点Ｐで脱血しなかった流量Ｑ_ＣＯＰの（＝Ｑ_ＣＯ－Ｑ_ＥＣＭＯ）の血液は、そのまま静脈Ｖ１を通じて心臓に向かって流れる。
なお、図３に示すＱ_ＲＥは、酸素化されて静脈Ｖ１に戻された後に、再び人工肺（ＭＬ）に流れた、補助循環（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）においてリサーキュレーションした血液の流量を示している。

脱血した血液は、人工肺（ＭＬ）に送られて、人工肺（ＭＬ）でガス交換されて酸素化され、還流点Ｐ２で静脈Ｖ１に戻される。
還流点Ｐ２で静脈Ｖ１に戻された血液は、静脈Ｖ１を流れてきた酸素含有量ＣｖＯ_２、酸素飽和度ＳｖＯ_２の血液と混合されて、酸素含有量（酸素含有量パラメータ）ＣｖＯ_２（ＮＬ）、酸素飽和度（血液酸素化状態指標）ＳｖＯ_２（ＮＬ）、流量Ｑ_ＣＯの血液となって、生体肺（ＮＬ）に送られる。
そして、生体肺（ＮＬ）で酸素化されて、酸素含有量ＣａＯ_２、酸素飽和度ＳａＯ_２の血液となり、動脈Ａ１に送り出される。

このとき、動脈Ａ１に送り出された血液は、例えば、人工肺（ＭＬ）において酸素摂取量V'Ｏ_２（ＭＬ）で酸素化され、生体肺（ＮＬ）において酸素摂取量V'Ｏ_２（ＮＬ）の酸素（Ｏ_２）で酸素化されている。

なお、生体における補助循環（ＥＣＭＯ）の寄与度は、例えば、以下の補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）により表すことが可能である。
例えば、補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）を酸素摂取量に着目して表すと、
補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）
＝（人工肺（ＭＬ）における酸素摂取量V'Ｏ_２（ＭＬ））／（人工肺（ＭＬ）における酸素摂取量V'Ｏ_２（ＭＬ）＋生体肺（ＮＬ）における酸素摂取量V'Ｏ_２（ＮＬ））
となる。
すなわち、生体における補助循環（ＥＣＭＯ）の寄与度合いは、人工肺（ＭＬ）における血液のガス交換量及び生体肺（ＮＬ）におけるガス交換量の総量に対する人工肺（ＭＬ）における血液のガス交換量の比率により表すことが可能である。
ここで、生体肺（ＮＬ）における酸素摂取量V'Ｏ_２（ＮＬ）は、患者（生体）の呼吸気に含まれる酸素含有量として取得することができる。

また、補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）を二酸化炭素排出量に着目して表すと、 補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）
＝（人工肺（ＭＬ）における二酸化炭素排出量V'ＣＯ_２（ＭＬ））／（人工肺（ＭＬ）における二酸化炭素排出量V'ＣＯ_２（ＭＬ）＋生体肺（ＮＬ）における二酸化炭素排出量V'ＣＯ_２（ＮＬ））
となる。
ここで、生体肺（ＮＬ）における二酸化炭素排出量V'ＣＯ_２（ＮＬ）は、患者（生体）の呼吸気に含まれる二酸化炭素含有量として取得することができる。

また、図３に示す血液循環に関して、例えば、以下に示す数式〔１０１〕～数式（１０６）を演算して、血液のガス交換状況を確認することが可能である。
まず、数式（１０１）は、人工肺（ＭＬ）及び生体肺（ＮＬ）における酸素摂取量と、生体組織で消費された酸素の量〔ＤａＯ_２－ＤｖＯ_２〕の関係を示している。

数式（１０１）を変形すると、以下の数式（１０２）が成立する。

また、図２に示す静脈Ｖ１を流れる血液の酸素運搬量ＤｖＯ_２は、以下の数式（１０３）で表和すことができる。

また、人工肺（ＭＬ）における酸素摂取量は、Ｑ_ＥＣＭＯ×（人工肺（ＭＬ）で酸素化された血液の酸素含有量ＣａＯ_２（ＭＬ）－人工肺（ＭＬ）で酸素化される前の酸素含有量ＣｖＯ_２（ＭＬ））であるから、酸素含有量ＣａＯ_２（ＭＬ）は、以下の数式（１０４）で表される。

数式（１０２）に、数式（１０４）に代入すると、動脈Ａ１を流れる自己心拍出量の血酸素運搬量ＤａＯ_２は、以下の数式（１０５）のように示される。

また、人工肺（ＭＬ）、生体肺（ＮＬ）における酸素摂取量ＤａＯ_２－ＤｖＯ_２は、人工肺（ＭＬ）、生体肺（ＮＬ）における酸素摂取量と対応している。また、酸素摂取量は二酸化炭素排出量と対応しているので、二酸化炭素排出量に着目すると、以下の数式（１０６）が導き出される。ここで、酸素摂取量、二酸化炭素排出量は、血液のガス交換量指標である。

これら数式（１０１）～数式（１０６）によって演算可能な指標か、後述するモニタリング装置１００で適宜演算して、液晶タッチパネル１８０に表示してもよい。

次に、図４～図９を参照して、モニタリング装置１００、液晶タッチパネル１８０の概略構成について説明する。図４は、第１実施形態に係るモニタリング装置の概略構成を説明するブロック図であり、図５～図８は、モニタリング装置における演算手順の概略を説明するフローチャートであり、図９は、モニタリング装置に接続する液晶タッチパネルの概略構成を説明する概念図である。

モニタリング装置１００、液晶タッチパネル１８０の構成は任意に設定することが可能であるが、この実施形態において、モニタリング装置１００は、補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０における補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）を演算するとともに、患者（生体）Ｐの血液の酸素飽和度（血液酸素化状態指標）を対比することが可能とされている。

また、モニタリング装置１００は、図４に示すように、例えば、第１信号受付部１５１～第６信号受付部１５６と、第１演算部１６０と、第２演算部１７０と、第１記憶部１６５と、を備えていて、設定された時間間隔で、種々の演算を実施するように構成されている。信号受付部１５１～１５６は、例えば入力ポートである。
なお、本実施形態（及び後述する第２実施形態）において、モニタリング装置１００が第１記憶部１６５を備えず、第１信号受付部１５１～第６信号受付部１５６、第１演算部１６０、及び第２演算部１７０を備えた構成であってもよい。すなわち、第１記憶部１６５に相当する構成が、モニタリング装置１００と有線又は無線で接続され、これらの間で情報の送受信を行う構成であってもよい。また、モニタリング装置１００が、液晶タッチパネル１８０を備えて構成されてもよい。
この実施形態において、モニタリング装置１００は、各センサから入力された信号をリアルタイムに演算して、出力する構成とされている。

また、モニタリング装置１００は、図４に示すように、人工肺吸気ガスセンサ１２５、人工肺呼気ガスセンサ１２６、人工呼吸器吸気ガスセンサ１４２、人工呼吸器呼気ガスセンサ１４４、酸素飽和度センサ１１７、パルスオキシメータ１４８と、ケーブルによって接続され、これらから適宜信号が入力されるように構成されている。なお、モニタリング装置１００が、センサ１１７、１２５、１２６、１４２、１４４及び１４８の少なくとも１つと、ケーブルによってではなく通信によって、センサが測定した情報を取得するように構成されてもよい。モニタリング装置１００が、センサが測定した情報を受信する受信器を備えてもよい。

第１信号受付部１５１は、人工肺吸気ガスセンサ１２５と接続されていて、人工肺吸気ガスセンサ１２５から送られてくる人工肺吸気に含まれる人工肺吸気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（酸素含有量パラメータ）信号を受取るようになっている。

第２信号受付部１５２は、人工肺呼気ガスセンサ１２６と接続されていて、人工肺呼気ガスセンサ１２６から送られてくる人工肺呼気に含まれる人工肺呼気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（酸素含有量パラメータ）信号を受取るようになっている。

第３信号受付部１５３は、人工呼吸器吸気ガスセンサ１４２と接続されていて、人工呼吸器吸気ガスセンサ１４２から送られてくる人工呼吸器１４０から生体肺（ＮＬ）に送られる吸気に含まれる吸気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（酸素含有量パラメータ）信号を受取るようになっている。

第４信号受付部１５４は、人工呼吸器呼気ガスセンサ１４４と接続されていて、人工呼吸器呼気ガスセンサ１４４から送られてくる生体肺（ＮＬ）が排出する呼気に含まれる呼気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（酸素含有量パラメータ）信号を受取るようになっている。

第５信号受付部１５５は、酸素飽和度センサ１１７と接続されていて、酸素飽和度センサ１１７から送られてくる人工肺１２０によって酸素化された後の血液の酸素飽和度（血液酸素化状態指標）信号を受け取るようになっている。

第６信号受付部１５６は、パルスオキシメータ１４８と接続されていて、パルスオキシメータ１４８から送られてくる患者（生体、人体）Ｐの血液の酸素飽和度（血液酸素化状態指標）信号を受け取るようになっている。

第１信号受付部１５１～第６信号受付部１５６は、受け取った信号を第１演算部１６０に出力する。

第１演算部１６０は、コンピュータにより構成され、図４に示すように、第１信号受付部１５１～第６信号受付部１５６と接続されていて、これら信号受付部から信号が入力される。本実施形態（及び後述する第２実施形態）において、コンピュータとは、ＣＰＵ等のプロセッサと、当該プロセッサが実行可能なプログラムを記憶可能なメモリとを少なくとも備える構成をいう。
また、第１演算部１６０には、図示しないケーブルにより、人工肺１２０及び人工呼吸器１４０から、それぞれ吸気及び呼気のガス流量信号（不図示）が入力されるように構成されている。
なお、この実施形態では、吸気及び呼気のガス流量として、人工肺１２０、人工呼吸器１４０のガス供給量を用いている。
また、第１演算部１６０は、例えば、第１記憶部１６５と接続されている。

第１演算部１６０は、図４に示すように、例えば、人工肺二酸化炭素排出量演算部１６１と、人工呼吸器二酸化炭素排出量演算部１６２と、人工肺酸素飽和度（血液酸素化状態指標）演算部１６３と、生体酸素飽和度（血液酸素化状態指標）演算部１６４と、を備えている。

そして、第１演算部１６０は、必要に応じて第１記憶部１６５を参照し、第１信号受付部１５１～第６信号受付部１５６を介して入力される信号に基づいて、各種パラメータを演算する。そして、演算した結果を第２演算部１７０に出力する。

第１記憶部１６５は、例えば、メモリやソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスク等により構成されている。
また、第１記憶部１６５には、例えば、人工肺二酸化炭素排出量演算部１６１と、人工呼吸器二酸化炭素排出量演算部１６２と、人工肺酸素飽和度演算部１６３と、生体酸素飽和度演算部１６４が演算する際に参照する定数、データテーブル、演算するための数式等が格納されている。

第２演算部１７０は、コンピュータにより構成され、図４に示すように、第１演算部１６０と接続されていて、第１演算部１６０から演算結果が入力される。

また、第２演算部１７０は、例えば、補助循環比率（補助循環寄与度）演算部１７１と、酸素飽和度（血液酸素化状態指標）表示部１７２と、を備えている。

人工肺二酸化炭素排出量演算部１６１は、図４に示すように、第１信号受付部１５１、第２信号受付部１５２を介して、人工肺吸気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（酸素含有量パラメータ）信号、人工肺呼気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（酸素含有量パラメータ）信号を受け取る。
また、人工肺二酸化炭素排出量演算部１６１は、人工肺１２０のガス供給量（吸気及び呼気のガス流量）信号（不図示）を受け取る。

そして、人工肺二酸化炭素排出量演算部１６１は、受け取った吸気、呼気に含まれる二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度信号、人工肺１２０のガス供給量に基づいて、人工肺１２０における二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量（V’ＣＯ_２（ＭＬ）を演算する。

具体的には、図５に示す下記手順に従って、人工肺１２０の吸気に含まれる二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度と、呼気に含まれる二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度から、人工肺１２０における二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度差を演算して、人工肺１２０で生じた二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度差と、人工肺１２０のガス供給量の積を演算し、人工肺１２０における二酸化炭素排出量（V’ＣＯ_２（ＭＬ）を算出する。

（１）まず、第１信号受付部１５１を介して、人工肺吸気二酸化炭素濃度データを受け取る。(Ｓ１０１)
（２）次に、第２信号受付部１５２を介して、人工肺呼気二酸化炭素濃度データを受け取る。(Ｓ１０２)

（３）次いで、人工肺吸気二酸化炭素濃度データ及び人工肺呼気二酸化炭素濃度データに基づいて、人工肺二酸化炭素濃度差を演算する。(Ｓ１０３)
人工肺二酸化炭素濃度差は、例えば、下記の数式により演算する。
人工肺二酸化炭素濃度差＝人工肺呼気二酸化炭素濃度－人工肺吸気二酸化炭素濃度

（４）人工肺ガス供給装置１２２から人工肺ガス供給量データを受け取る。(Ｓ１０４)
（５）そして、人工肺二酸化炭素排出量を演算する。(Ｓ１０５)
人工肺二酸化炭素排出量は、例えば、以下の数式により演算することができる。
人工肺二酸化炭素排出量（V’ＣＯ_２（ＭＬ）
＝人工肺１２０における二酸化炭素濃度差×人工肺１２０のガス供給量
＝（人工肺呼気二酸化炭素濃度－人工肺吸気二酸化炭素濃度）×人工肺１２０のガス供給量
なお、上記（Ｓ１０１）～（Ｓ１０５）の手順を実行する際には、必要に応じて第１記憶部１６５に格納されたデータテーブル（不図示）を参照する。

そして、人工肺二酸化炭素排出量演算部１６１は、人工肺吸気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度信号、人工肺呼気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度信号、人工肺ガス供給量信号、及び演算した人工肺における二酸化炭素排出量（V’ＣＯ_２（ＭＬ）を、補助循環比率演算部１７１に出力する。

人工呼吸器二酸化炭素排出量演算部１６２は、図４に示すように、第３信号受付部１５３、第４信号受付部１５４を介して、人工呼吸器吸気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度信号、人工呼吸器二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度信号を受け取る。
また、人工呼吸器二酸化炭素排出量演算部１６２は、人工呼吸器１４０からガス供給量（吸気及び呼気のガス流量）信号（不図示）を受け取る。

そして、人工呼吸器二酸化炭素排出量演算部１６２は、受け取った吸気、呼気に含まれる二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度信号に基づいて、生体肺（ＮＬ）における二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量（V’ＣＯ_２（ＮＬ））を演算する。

具体的には、図６に示す下記手順に従って、人工呼吸器１４０の吸気に含まれる二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度と、呼気に含まれる二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度から、人工呼吸器１４０における二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度差を演算して、人工呼吸器１４０で生じた二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度差と、人工呼吸器１４０のガス供給量の積を演算し、人工呼吸器１４０における二酸化炭素排出量（V’ＣＯ_２（ＮＬ））を算出する。なお、人工呼吸器１４０における二酸化炭素排出量は、生体肺（ＮＬ）の二酸化炭素排出量である。

（１）まず、第３信号受付部１５３を介して、人工呼吸器吸気二酸化炭素濃度データを受け取る。(Ｓ２０１)
（２）次に、第４信号受付部１５４を介して、人工呼吸器呼気二酸化炭素濃度データを受け取る。(Ｓ２０２)
（３）次いで、人工呼吸器吸気二酸化炭素濃度データ及び人工呼吸器呼気二酸化炭素濃度データに基づいて、人工呼吸器二酸化炭素濃度差（＝人工呼吸器呼気二酸化炭素濃度－人工呼吸器吸気二酸化炭素濃度）を演算する。(Ｓ２０３)
（４）人工呼吸器１４０から人工呼吸器ガス供給量データを受け取る。(Ｓ２０４)

（５）そして、人工呼吸器二酸化炭素排出量を演算する。(Ｓ２０５)
人工呼吸器二酸化炭素排出量は、例えば、以下の数式により演算することができる。 人工呼吸器二酸化炭素排出量（V’ＣＯ_２（ＮＬ））
＝人工呼吸器１４０における二酸化炭素濃度差×人工呼吸器１４０のガス供給量
＝（人工呼吸器呼気二酸化炭素濃度－人工呼吸器吸気二酸化炭素濃度）×人工呼吸器１４０のガス供給量
なお、上記（Ｓ２０１）～（Ｓ２０５）の手順を実行する際には、必要に応じて第１記憶部１６５に格納されたデータテーブル（不図示）を参照する。
また、この実施形態において、ボリュームカプノ分析等により、生体肺（ＮＬ）の二酸化炭素排出量（V’ＣＯ_２（ＮＬ））を演算する。

そして、人工呼吸器二酸化炭素排出量演算部１６２は、人工呼吸器吸気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度信号、人工呼吸器呼気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度信号、人工呼吸器ガス供給量信号、演算した生体肺（ＮＬ）における二酸化炭素排出量（V’ＣＯ_２（ＮＬ））を、補助循環比率演算部１７１に出力する。

人工肺酸素飽和度（血液酸素化状態指標）演算部１６３は、図４に示すように、第５信号受付部１５５を介して、酸素飽和度センサ１１７から人工肺１２０で酸素化された血液の酸素飽和度（血液酸素化状態指標）信号を受け取る。

そして、人工肺酸素飽和度演算部１６３は、例えば、必要に応じて第１記憶部１６５に格納されたデータテーブル（不図示）を参照して、人工肺１２０の呼気に含まれる人工肺酸素飽和度（人工肺の血液酸素化状態指標）を演算して酸素飽和度表示部１７２に出力する。

生体酸素飽和度（血液酸素化状態指標）演算部１６４は、図４に示すように、第６信号受付部１５６を介して、パルスオキシメータ１４８から患者（生体）Ｐにおける血液の酸素飽和度（の血液酸素化状態指標）信号を受け取る。

そして、生体酸素飽和度演算部１６４は、例えば、必要に応じて第１記憶部１６５に格納されたデータテーブル（不図示）を参照して、患者（生体）Ｐの酸素飽和度（血液酸素化状態指標）を演算して、酸素飽和度（血液酸素化状態指標）表示部１７２に出力する。

補助循環比率（補助循環寄与度）演算部１７１は、人工肺二酸化炭素排出量演算部１６１、人工呼吸器二酸化炭素排出量演算部１６２から送られた信号に基づいて、生体全体における二酸化炭素（ＣＯ_２）の総排出量、補助循環（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）における補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）（補助循環の寄与度）、及び患者（生体）Ｐの体重による呼吸効率を演算する。

具体的には、補助循環比率演算部１７１は、図７に示す下記手順に従って、人工肺二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量、人工呼吸器二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量から、生体全体の二酸化炭素（ＣＯ_２）総排出量を演算してから、補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）を演算する。

（１）まず、人工肺二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量を取得する。（Ｓ３０１)
（２）次に、人工呼吸器二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量を取得する。(Ｓ３０２)

（３）次いで、人工肺二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量、人工呼吸器二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量に基づいて二酸化炭素（ＣＯ_２）総排出量を演算する。(Ｓ３０３)
二酸化炭素（ＣＯ_２）総排出量は、例えば、以下の数式により演算する。
二酸化炭素総排出量（V’ＣＯ_２）＝人工肺二酸化炭素排出量（V’ＣＯ_２（ＭＬ））＋人工呼吸器二酸化炭素排出量（V’ＣＯ_２（ＮＬ））

（４）そして、補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）（補助循環の寄与度）を演算する。(Ｓ３０４)
補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）は、例えば、以下の数式により演算する。
補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）＝人工肺二酸化炭素排出量（V’ＣＯ_２（ＭＬ））／生体全体の二酸化炭素総排出量（V’ＣＯ_２）

また、補助循環比率演算部１７１は、図８に示す下記手順に従って、人工肺二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量、人工呼吸器二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量から、生体全体の二酸化炭素（ＣＯ_２）総排出量を演算して患者Ｐの体重による呼吸効率を演算する。

（１）まず、患者Ｐの体重データを受け取る。(Ｓ４０１)
患者Ｐの体重データは、例えば、液晶タッチパネル１８０に設けられたテンキー（不図示）により入力する。
（２）次に、患者Ｐの体重から推定される二酸化炭素代謝（代謝による二酸化炭素（ＣＯ_２）量）を演算する。(Ｓ４０２)
患者Ｐの想定される（安静時）における患者（生体）代謝による二酸化炭素（ＣＯ_２）量は、例えば、以下の数式で演算して近似値を得ることができる。
安静時の）想定される代謝による二酸化炭素（ＣＯ_２）量＝〔１メッツ〕×０．８×患者Ｐの体重
ここで、メッツ（ＭＥＴ: metabolic equivalent）は、運動強度の評価を示すものであり、１メッツは、安静時の酸素摂取量（３．５ｍｌ／ｋｇ／ｍｉｎ）で示される。
０．８：呼吸商による定数（呼吸商）

（３）次いで、人工肺二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量を取得する。（Ｓ４０３)
（４）次に、人工呼吸器二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量を取得する。(Ｓ４０４)

（５）そして、患者Ｐの体重による呼吸効率を演算する。(Ｓ４０６)
患者Ｐの生体肺機能の体重による呼吸効率は、例えば、以下の数式で演算することができる。

体重による呼吸効率＝二酸化炭素総排出量／患者Ｐの代謝による二酸化炭素（ＣＯ_２）量

そして、補助循環比率（補助循環寄与度）演算部１７１は、例えば、人工肺吸気二酸化炭素濃度、人工肺呼気二酸化炭素濃度、人工肺ガス供給量、人工肺二酸化炭素排出量、人工呼吸器吸気二酸化炭素濃度、人工呼吸器呼気二酸化炭素濃度、人工呼吸器ガス供給量、人工呼吸器二酸化炭素排出量、補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）、患者Ｐの生体肺機能の体重による呼吸効率を、リアルタイムで継続的に液晶タッチパネル（表示部）１８０に出力する。

なお、モニタリング装置１００が二酸化炭素（ＣＯ_２）に代えて酸素（Ｏ_２）に関するパラメータを取得して、補助循環比率（補助循環寄与度）演算部１７１が、例えば、人工肺吸気酸素濃度、人工肺呼気酸素濃度、人工肺ガス供給量、人工肺酸素摂取量、人工呼吸器吸気酸素濃度、人工呼吸器呼気酸素濃度、人工呼吸器ガス流量、生体肺酸素摂取量、補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）、患者Ｐの生体肺機能の体重による呼吸効率を、リアルタイムで継続的に液晶タッチパネル（表示部）１８０に出力する構成としてもよい。

酸素飽和度表示部１７２は、例えば、人工肺酸素飽和度演算部１６３から人工肺酸素飽和度を、生体酸素飽和度演算部１６４から患者（生体）Ｐの酸素飽和度を受け取る。
そして、酸素飽和度表示部１７２は、例えば、人工肺酸素飽和度と、患者（生体）Ｐの酸素飽和度をそれぞれ液晶タッチパネル１８０に出力して表示する。
また、酸素飽和度表示部１７２は、例えば、人工肺酸素飽和度と、患者（生体）Ｐの酸素飽和度をそれぞれの閾値と対比し、設定された閾値を下回る等の以上が検出された場合にアラームを出力する構成としてもよい。
なお、閾値は、例えば、液晶タッチパネル１８０に設けられたテンキー（不図示）により入力して、記憶部（不図示）に格納されている。

そして、酸素飽和度表示部１７２は、例えば、人工肺酸素飽和度、生体酸素飽和度、アラームに関する信号を、液晶タッチパネル（表示部）１８０にリアルタイムで出力する。
なお、本実施形態では、複数の演算部１６０、１６１、１６２、１６３、１６４、１７０、１７１及び表示部１７２が説明されているが、これらの構成要素のうち、各々又は複数が１つのコンピュータから構成されてもよく、第１演算部１６０及び第２演算部１７０がまとめて１つのコンピュータから構成されてもよい。

液晶タッチパネル１８０は、図９に示すように、例えば、人工肺呼吸表示部１８１と、人工呼吸器呼吸表示部１８２と、生体の二酸化炭素排出量表示部（生体の酸素化状態指標）表示部１８３と、体重から演算した生体の二酸化炭素代謝表示部１８４と、補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）表示部１８５と、体重による呼吸効率表示部１８６と、酸素飽和度（血液酸素化状態指標）表示部１８７と、グラフ表示部１８８と、パネルスイッチ部（操作部）１８９と、を備えている。

人工肺呼吸表示部１８１は、図９に示すように、例えば、人工肺吸気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（人工肺吸気ガス濃度）表示部１８１Ａと、人工肺呼気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（人工肺呼気ガス濃度）表示部１８１Ｂと、人工肺ガス供給量（人工肺吸気、呼気流量）表示部１８１Ｃと、人工肺二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量（ガス交換量指標）表示部１８１Ｄと、を備えている。

この実施形態では、人工肺吸気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度表示部１８１Ａ、人工肺呼気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度表示部１８１Ｂ、人工肺ガス供給量表示部１８１Ｃ、人工肺二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量表示部１８１Ｄは、補助循環比率演算部１７１が出力した、人工肺吸気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度、人工肺呼気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度、人工肺ガス供給量、及び人工肺二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量を表示する。

人工呼吸器呼吸表示部１８２は、図９に示すように、例えば、人工呼吸器吸気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（人工呼吸器吸気ガス濃度）表示部１８２Ａと、人工呼吸器呼気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度（人工呼吸器呼気ガス濃度）表示部１８２Ｂと、人工呼吸器ガス供給量（人工呼吸器吸気、呼気流量）表示部１８２Ｃと、生体肺二酸化炭素排出量（ガス交換量指標）表示部１８２Ｄと、を備えている。

この実施形態では、人工呼吸器吸気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度表示部１８２Ａ、人工呼吸器呼気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度表示部１８２Ｂ、人工呼吸器ガス供給量表示部１８２Ｃ、生体肺二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量（ガス交換量指標）表示部１８２Ｄは、補助循環比率演算部１７１が出力した、人工呼吸器吸気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度、人工呼吸器呼気二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度、人工呼吸器ガス供給量、及び生体肺（ＮＬ）における二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量を表示する。

生体の二酸化炭素代謝表示部１８４は、例えば、補助循環比率演算部１７１が出力した患者Ｐの代謝による二酸化炭素（ＣＯ_２）量を表示する。

補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）表示部１８５は、例えば、補助循環比率演算部１７１が出力した補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）を数値により表示する。

体重による呼吸効率表示部１８６は、例えば、補助循環比率演算部１７１が出力した患者Ｐの体重による呼吸効率を数値により表示する。

酸素飽和度表示部１８７は、例えば、人工肺１２０の酸素飽和度を表示する人工肺酸素飽和度表示部１８７Ａと、患者（生体）Ｐの酸素飽和度を表示する生体酸素飽和度表示部１８７Ｂと、を備えている。
人工肺酸素飽和度表示部１８７Ａ、生体酸素飽和度表示部１８７Ｂは、酸素飽和度表示部１７２が出力した人工肺１２０、及び患者（生体）Ｐの酸素飽和度信号受け取って、数値により表示する。

グラフ表示部１８８は、図９に示すように、例えば、補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）表示部１８８Ａと、生体、人工肺酸素飽和度表示部１８８Ｂと、を備えている。
補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）表示部１８８Ａは、例えば、補助循環比率演算部１７１が出力した補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）のグラフＡを、リアルタイムかつ時系列的に表示する。

また、生体、人工肺酸素飽和度表示部１８８Ｂは、例えば、酸素飽和度表示部１７２が出力した人工肺１２０の酸素飽和度のグラフＢ１、及び患者（生体）Ｐの酸素飽和度のグラフＢ２を、リアルタイムかつ時系列的に表示する。

パネルスイッチ部（操作部）１８９は、図９に示すように、例えば、第１タッチ部１８９Ａ、第２タッチ部１８９Ｂ、第３タッチ部１８９Ｃを備えている。

第１タッチ部１８９Ａは、例えば、ＧＵＩ（Graphical User Interface）の選択によって、モニタリング装置１００が補助循環（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）をモニタリングする際のガス交換量指標として、酸素（Ｏ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、酸素（Ｏ_２）及び二酸化炭素（ＣＯ_２）をともに用いるかを選択可能とされている。

第２タッチ部１８９Ｂは、例えば、補助循環（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）の寄与度を、補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）で表示するか、人工肺ガス交換量と人工呼吸器ガス交換量の比（人工肺ガス交換量：人工呼吸器ガス交換量）で表示するかをタッチ操作により選択することが可能とされている。

第３タッチ部１８９Ｃは、例えば、数式（１０１）から数式（１０６）の演算結果を選択的に表示することができる。

第１実施形態に係るモニタリング装置１００によれば、補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０における二酸化炭素排出量と、人工呼吸器１４０による二酸化炭素排出量を演算することができる。

また、モニタリング装置１００によれば、補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０において、人工肺二酸化炭素排出量、生体肺二酸化炭素排出量、及び生体全体の二酸化炭素総排出量に基づいて、補助循環比率（ＥＣＭＯ Ｒａｔｅ）をリアルタイムで演算して液晶タッチパネル１８０のグラフ表示部１８８に表示するので、患者Ｐのガス交換における人工肺１２０の寄与度をトレンドで的確に把握することができる。
また、患者（生体）Ｐの呼吸全体に対する補助循環（ＥＣＭＯ）の動態、補助循環の状況を的確に確認することができる。
その結果、生体肺（ＮＬ）及び人工肺１２０における血液のガス交換状況を的確に把握することができる。

また、モニタリング装置１００によれば、人工肺１２０の吸気及び呼気に基づいて、人工肺１２０における二酸化炭素排出量を演算するので、人工肺１２０における二酸化炭素排出量を正確に演算することができる。

また、モニタリング装置１００によれば、人工呼吸器１４０の吸気及び呼気に基づいて、生体肺（ＮＬ）における二酸化炭素排出量を演算するので、生体肺における二酸化炭素排出量を正確かつ容易に演算することができる。
その結果、生体肺による血液の酸素化状態を効率的に把握することができる。

また、モニタリング装置１００によれば、ボリュームカプノ分析により、生体肺（ＮＬ）における二酸化炭素排出量を演算するので、生体肺（ＮＬ）における二酸化炭素排出量を効率的かつ正確に演算することができる。

また、モニタリング装置１００によれば、患者Ｐの体重から演算される患者Ｐの代謝による二酸化炭素（ＣＯ_２）量と、二酸化炭素総排出量と対比するので、患者Ｐの血液のガス交換が適切に行われているかどうかを効率的に把握することができる。

また、モニタリング装置１００によれば、患者Ｐの体重から演算した二酸化炭素（ＣＯ_２）代謝量に基づいて、患者Ｐの体重による呼吸効率を算出するので、患者Ｐの血液のガス交換が適切に行われているかどうかを効率的に把握することができる。

＜第２実施形態＞
以下、図１０、図１１を参照して、本発明の第２実施形態に係る補助循環（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）について説明する。なお、第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同等の構成には同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する場合がある。
図１０は、本発明の第２実施形態に係る補助循環（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）の概略構成を説明する概念図である。なお、図１０に示す点線は、各センサとモニタリング装置１００を接続する電気ケーブルを略して図示したものである。
また、図１１は、補助循環（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）を適用している患者の血液循環の概略を説明する概念図である。
図１０において、符号２０は補助循環システム（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）を示している。

第２実施形態は、患者（生体）Ｐに、図１０に示すように、例えば、補助循環システム（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）２０と、人工呼吸器１４０が接続された例である。
また、第２実施形態では、患者（生体）Ｐには、例えば、モニタリング装置１００と、補助循環システム（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）２０と、液晶タッチパネル１８０と、人工呼吸器１４０と、パルスオキシメータ（血液酸素化指標測定装置）１４８が接続されている。

補助循環システム（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）２０は、補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０と以下の点で相違する。その他は第１実施形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

すなわち、補助循環システム（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）２０は、図１０に示すように、患者（生体、人体）Ｐの静脈Ｖ１から脱血した血液を遠心ポンプ（送血ポンプ）１１５により循環させて、人工肺１２０において血液をガス交換した後の血液を患者Ｐの動脈Ａ１に還流させる点で相違する。

具体的には、第２還流ライン１１３Ｂが動脈Ａ１に接続されて、人工肺１２０から送り出された血液を、第２還流ライン１１３Ｂを介して、還流点Ｐ２から動脈Ａ１に移送（還流）するように構成されている。

モニタリング装置１００、液晶タッチパネル１８０の構成は任意に設定することが可能であるが、第２実施形態において、モニタリング装置１００、液晶タッチパネル１８０は、第１実施形態都同様の構成とされている。
また、モニタリング装置１００、液晶タッチパネル１８０の接続、作用についても第１実施形態都同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
なお、本実施形態においては、補助循環システム２０の構成のうち、流量センサ１１６と、酸素飽和度センサ１１７と、送血オートクランプ１１８と、リサーキュレーションクランプ１１９と、人工肺１２０とから、補助循環装置２１が構成されている。言い換えれば、補助循環システム２０は、補助循環装置２１と、ディスポーザブル（使い捨て）製品として取り扱い可能な、脱血ライン１１１、送血ライン１１２、血液還流ライン１１３、リサーキュレーションライン１１４、及び遠心ポンプ１１５と、を備えている。
なお、補助循環装置２１が最小限備える構成として、流量センサ１１６と、酸素飽和度センサ１１７と、送血オートクランプ１１８と、リサーキュレーションクランプ１１９と、人工肺１２０とを備えればよく、その他の構成（例えば上記ラインの一部）を含んだ構成としてもよい。補助循環装置２１が、遠心ポンプ１１５を駆動する駆動部１１５Ａをさらに備えてもよい。補助循環装置２１が、モニタリング装置１００をさらに備えてもよい。

次に、図１１を参照して、補助循環システム（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）を適用した場合の血液循環について説明する。
補助循環システム（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）２０を適用している患者（生体）Ｐは、図１１に示すように、生体肺（ＮＬ）で酸素化された酸素含有量（酸素含有量パラメータ）ＣａＯ_２（ＮＬ）、酸素飽和度（血液酸素化状態指標）ＳａＯ_２（ＮＬ）、流量（自己心拍出量）Ｑ_ＣＯの血液が、心臓によって動脈Ａ１に送り出される。

一方、補助循環（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）では、図１１に示すように、人工肺（ＭＬ）１２０によってガス交換、酸素化された酸素含有量（酸素含有量パラメータ）ＣａＯ_２（ＭＬ）、酸素飽和度（血液酸素化状態指標）ＳａＯ_２（ＭＬ）、流量（自己心拍出量）Ｑ_ＥＣＭＯの血液が動脈Ａ１に向かって送り出され、還流点Ｐ２において心臓から送り出された血液と合流する。
そして、還流点Ｐ２で合流した血液は混合されて、酸素含有量ＣａＯ_２、酸素飽和度ＳａＯ_２、流量Ｑ_ＣＩＲ（＝Ｑ_ＣＯ＋Ｑ_ＥＣＭＯ）の血液となり、動脈Ａ１を通じて、生体組織ＰＳに流れる。

そして、生体組織ＰＳに流れた酸素含有量ＣａＯ_２、酸素飽和度ＳａＯ_２、流量Ｑ_ＣＩＲの血液は、生体組織ＰＳで、酸素が代謝により消費され二酸化炭素が生成されて、酸素含有量ＣｖＯ_２、酸素飽和度ＳｖＯ_２まで低下する。
酸素含有量ＣｖＯ_２、酸素飽和度ＳｖＯ_２まで低下した流量Ｑ_ＣＩＲの血液は、静脈Ｖ１を通じて心臓、生体肺（ＮＬ）に向かって流れる。

そして、静脈Ｖ１を通じて心臓、生体肺（ＮＬ）に向って流れる酸素含有量ＣｖＯ_２、酸素飽和度ＳｖＯ_２、流量Ｑ_ＣＩＲの血液は、流量Ｑ_ＥＣＭＯの血液が脱血点Ｐ１において脱血して補助循環システム（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）２０の人工肺（ＭＬ）に流れる。

脱血して人工肺（ＭＬ）に送られた血液は、人工肺（ＭＬ）で二酸化炭素（ＣＯ_２）が酸素（Ｏ_２）にガス交換されて酸素化されて、還流点Ｐ２で動脈Ａ１に戻される。

一方、脱血点Ｐ１で脱血しなかった流量Ｑ_ＣＯ（＝Ｑ_ＣＩＲ－Ｑ_ＥＣＭＯ）の血液は、そのまま静脈Ｖ１を通じて心臓に向かって流れる。
そして、生体肺（ＮＬ）で酸素化されて、酸素含有量ＣａＯ_２（ＮＬ）、酸素飽和度ＳａＯ_２（ＮＬ）、流量（自己心拍出量）Ｑ_ＣＯの血液となり、動脈Ａ１に送り出される。 また、図１１に示す血液循環では、人工肺（ＭＬ）及び生体肺（ＮＬ）で、上述の数式（１０１）に示す〔ＤａＯ_２－ＤｖＯ_２〕だけ酸素化される。

補助循環（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）における血液循環は、補助循環流量Ｑ_ＥＣＭＯ、動脈血酸素含有量ＣａＯ_２のいずれかに着目して説明することができる。

〔補助循環流量Ｑ_ＥＣＭＯに着目した場合〕
補助循環流量Ｑ_ＥＣＭＯに着目した場合には、補助循環（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）における血液循環では、第１実施形態に係る補助循環（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）で説明した数式（１０１）～数式（１０６）が成立する。内容については、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

〔動脈血酸素含有量ＣａＯ_２に着目した場合〕
動脈Ａ１を通じて生体組織ＰＳに流れる血液の動脈血酸素含有量ＣａＯ_２、循環血流量Ｑ_ＣＩＲとすると、動脈血酸素運搬量ＤａＯ_２は、以下の数式（２０１）のように表すことができる。

ここで、補助循環（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）を適用する場合、循環血流量Ｑ_ＣＩＲは、補助循環流量Ｑ_ＥＣＭＯと自己心拍出量Ｑ_ＣＯの和に等しいので、循環血流量Ｑ_ＣＩＲは、以下の数式（２０２）により表すことができる。

一方で、酸素の質量は保存されるから、動脈血酸素含有量ＣａＯ_２は、生体肺（ＮＬ）でガス交換された後の酸素含有量ＣａＯ_２（ＮＬ）、循環血流量Ｑ_ＣＩＲ、人工肺（ＭＬ）でガス交換された後の酸素含有量ＣａＯ_２（ＭＬ）、人工肺（ＭＬ）で酸素化された血液の流量Ｑ_ＥＣＭＯを用いて、以下の数式（２０３）のように表すことができる。

また、生体全体の二酸化炭素総排出量V'ＣＯ_２は、人工肺（ＭＬ）の二酸化炭素排出量V'ＣＯ_２（ＭＬ）と、生体肺（ＮＬ）の二酸化炭素排出量V'ＣＯ_２（ＮＬ）の和に等しいので、数式（２０１）に数式（２０３）を代入したうえで、左辺を生体全体の二酸化炭素総排出量V'ＣＯ_２で除するとともに、右辺を生体肺（ＮＬ）の二酸化炭素排出量V'ＣＯ_２（ＮＬ）＋人工肺（ＭＬ）の二酸化炭素排出量V'ＣＯ_２（ＭＬ）で除すと、以下の数式（２０４）で表わすことができる。

ここで、上記数式（２０２）～（２０４）における自己心拍出量Ｑ_ＣＯは、直接測定することは困難であるから、人工肺（ＭＬ）における二酸化炭素排出量V'ＣＯ_２（ＭＬ）の一般的な推定値を用いることが好適である。

また、上記数式（２０３）～数式（２０４）の演算結果は、例えば、第３タッチ部１８９Ｃを操作することにより選択的に表示する構成としてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において、種々の変更をすることが可能である。

例えば、上記実施の形態においては、モニタリング装置１００を、補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）１０、補助循環システム（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）２０のモニタリングに適用する場合について説明したが、例えば、補助循環（Ｖ－Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）のモニタリングに適用してもよい。

また、上記実施の形態においては、補助循環システム１０、２０とともに、人工呼吸器１４０を用いる場合について説明したが、人工呼吸器１４０を用いるかどうかは任意に設定可能であり、人工呼吸器１４０に代えて、酸素マスク等を用いて呼吸する際の吸気と呼気により、二酸化炭素排出量や酸素摂取量を演算してもよい。

また、上記実施の形態においては、補助循環システム（回路）１０における人工肺１２０の寄与度を演算する際のガス交換量指標を取得するために用いるガスセンサが、人工肺１２０及び人工呼吸器１４０に接続された二酸化炭素濃度センサである場合について説明したが、例えば、人工肺１２０、人工呼吸器１４０に接続された酸素濃度センサを適用して補助循環比率を演算してもよい。また、二酸化炭素濃度センサと酸素濃度センサの両方を用いて補助循環比率を演算してもよい。

また、人工肺吸気ガスセンサ１２５、人工肺呼気ガスセンサ１２６、人工呼吸器吸気ガスセンサ１４２、人工呼吸器呼気ガスセンサ１４４の構成、配置する位置については任意に設定することが可能である。

また、例えば、人工肺吸気ライン１２３、人工肺呼気ライン１２４に、サンプリング回路（不図示）を設けて、人工呼吸器吸気ガスセンサ１４２と人工呼吸器呼気ガスセンサ１４４をひとつのガスセンサが兼用する構成としてもよい。

また、上記実施の形態においては、人工肺吸気ガスセンサ１２５、人工肺呼気ガスセンサ１２６、人工呼吸器吸気ガスセンサ１４２、人工呼吸器呼気ガスセンサ１４４が、ガス交換された二酸化炭素濃度によって、酸素摂取量と対応するガス交換量指標を演算する場合について説明したが、例えば、二酸化炭素、酸素の含有率を特定することが可能な呼吸用ガスに含まれる他のガス（例えば、麻酔ガス等）の含有率を測定することによりガス交換量指標を演算する構成としてもよい。

また、上記実施の形態においては、モニタリング装置１００がボリュームカプノ分析により、生体肺（ＮＬ）における二酸化炭素排出量を演算する場合について説明したが、例えば、ボリュームカプノ分析により演算した生体肺（ＮＬ）における二酸化炭素排出量を外部から入力する構成としてもよい。

例えば、上記実施の形態においては、送血ポンプが、遠心ポンプ１１５である場合について説明したが、遠心ポンプ１１５に代えて、例えば、回転ローラが回転して柔軟なチューブをしごいて血液を吸引、送り出すローラーポンプを用いてもよい。

また、上記実施の形態においては、モニタリング装置１００における種々の演算を説明する際に、数式を用いて説明したが、上記数式は一例であり、上記数式に限定されず他の数式や演算方法を用いてもよい。

また、上記実施の形態においては、モニタリング装置１００における動作を説明するためのフローチャートの概略構成の例を説明したが、上記フローチャート以外の方法（アルゴリズム）を用いて制御してもよい。

また、上記実施の形態においては、モニタリング装置１００を患者（人体、生体）Ｐの補助循環のモニタリングに適用する場合について説明したが、例えば、人体Ｐに代えて、動物（生体）等の補助循環に適用してもよい。

本発明における「演算部」に、上記第１及び第２実施形態で説明した第１演算部１６０及び第２演算部１７０の一方、又は両方が相当してもよい。
一方、上記第１及び第２実施形態のモニタリング装置１００は、上述したように、第１信号受付部１５１～第６信号受付部１５６と、第１演算部１６０と、第２演算部１７０と、第１記憶部１６５と、を備えているが、これに限定されず、モニタリング装置１００が少なくとも補助循環比率演算部１７１を備える構成であってもよい。この場合、本発明における「演算部」には、補助循環比率演算部１７１が相当する。

この発明に係るモニタリング装置によれば、補助循環装置が接続された患者における生体肺及び人工肺における血液のガス交換状況を的確に把握することができるので、産業上利用可能である。

Ｐ 患者（生体、人体）
１０ 補助循環システム（Ｖ－Ｖ ＥＣＭＯ）
１１ 補助循環装置
２０ 補助循環システム（Ｖ－Ａ ＥＣＭＯ）
２１ 補助循環装置
１００ モニタリング装置
１１１ 脱血ライン
１１２ 送血ライン
１１３ 還流ライン
１１５ 遠心ポンプ（送血ポンプ）
１１６ 流量センサ
１１７ 酸素飽和度センサ
１１８ 送血オートクランプ
１１９ リサーキュレーションクランプ
１２０ 人工肺
１２１ 人工肺本体
１２２ 人工肺ガス供給装置
１２５ 人工肺吸気ガスセンサ
１２６ 人工肺呼気ガスセンサ
１４０ 人工呼吸器
１４２ 人工呼吸器吸気ガスセンサ
１４４ 人工呼吸器呼気ガスセンサ
１４８ パルスオキシメータ
１６０ 第１演算部
１７０ 第２演算部
１７１ 補助循環比率演算部
１７２ 酸素飽和度表示部（血液酸素化指標表示部）
１８０ 液晶タッチパネル

Claims (10)

1. 生体に接続され、前記生体から脱血した血液を送血ポンプにより人工肺に送血して、前記人工肺において生体肺と並行して血液をガス交換して酸素化する補助循環装置に適用され、前記生体における血液の酸素化状態をモニタリングするモニタリング装置であって、
   前記人工肺による血液の酸素化状態をしめす第１血液酸素化状態指標と、前記生体肺による血液の酸素化状態をしめす第２血液酸素化状態指標に基づいて、前記生体における補助循環の寄与度である、前記第１血液酸素化状態指標及び前記第２血液酸素化状態指標の合計に対する前記第１血液酸素化状態指標の比率を演算するとともに、前記第１血液酸素化状態指標及び前記第２血液酸素化状態指標の合計と、前記生体の体重から推定される代謝に基づく、血液の酸素化状態をしめす血液酸素化状態指標を対比する補助循環比率演算部を備える、モニタリング装置。
2. 請求項１に記載のモニタリング装置であって、
   前記人工肺における血液のガス交換量に基づいて前記第１血液酸素化状態指標を演算する演算部を備える、モニタリング装置。
3. 請求項２に記載のモニタリング装置であって、
   前記演算部は、
   前記人工肺における血液のガス交換量を、
   前記人工肺における二酸化炭素排出量と、前記人工肺における酸素摂取量の、少なくともいずれか一方に基づいて演算する、モニタリング装置。
4. 請求項３に記載のモニタリング装置であって、
   前記演算部は、
   前記人工肺の吸気及び呼気により、前記人工肺における二酸化炭素排出量を演算する、モニタリング装置。
5. 請求項２～４のいずれか一項に記載のモニタリング装置であって、
   前記演算部は、
   前記生体肺における血液のガス交換量に基づいて前記第２血液酸素化状態指標を演算する、モニタリング装置。
6. 請求項５に記載のモニタリング装置であって、
   前記演算部は、
   前記生体肺における血液のガス交換量を、
   前記生体肺における二酸化炭素排出量と、前記生体における酸素摂取量の、少なくともいずれか一方に基づいて演算する、モニタリング装置。
7. 請求項６に記載のモニタリング装置であって、
   前記演算部は、
   前記生体肺の吸気及び呼気により、前記生体肺における二酸化炭素排出量を演算する、モニタリング装置。
8. 請求項６又は７に記載のモニタリング装置であって、
   前記演算部は、
   ボリュームカプノ分析により、前記生体肺における二酸化炭素排出量を演算する、モニタリング装置。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載のモニタリング装置であって、
   前記補助循環比率演算部は、
   設定された時間間隔で演算する、モニタリング装置。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載のモニタリング装置を備える、補助循環装置。

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