监测装置以及辅助循环装置的制作方法

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。本技术基于2020年12月2日在日本技术的日本特愿2020-200580号主张优先权，并在此援引其内容。

背景技术：

1、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)。

2、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。

3、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。)。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、现有技术文献

10、专利文献

11、专利文献1：日本专利第4562490号公报

12、发明要解决的技术问题

13、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。

14、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。

15、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。

技术实现思路

1、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。

2、用于解决技术问题的技术方案

3、为了解决上述课题，本发明提出了以下的方案。

4、(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。

5、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。

6、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。

7、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)。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、(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。

13、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。

14、(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。

15、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。

16、其结果是，能够准确地掌握人工肺的血液的气体交换状况。

17、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。

18、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。

19、(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。

20、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。

21、其结果是，能够适当地掌握人工肺中的氧摄取量。

22、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。

23、(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)

24、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)

25、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。

26、(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。

27、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。

28、(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。

29、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。

30、其结果是，能够掌握活体肺的血液的氧合状态。

31、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。

32、(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。

33、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。

34、其结果是，能够掌握活体肺的血液的氧合状态。

35、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。

36、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)

37、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)。

38、(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。

39、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。

40、(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。

41、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。

42、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。

43、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)

44、这里，

45、(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)

46、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。

47、(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。

48、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。

49、(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。

50、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。

51、(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。

52、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。

53、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。

54、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。

55、〔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〕

56、运动强度的评价：梅脱(met：metabolic equivalent)

57、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。

58、(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。

59、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。

60、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。

61、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。

62、(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。

63、发明效果

64、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。