(57)【要約】【課題】人工心肺術中に患者の心臓からの拍出量を容易に測定する技術を提供する。【解決手段】本発明の一側面に係る心拍出量測定装置は、人工肺及び血液ポンプを含む人工心肺装置を装着した患者の呼気から測定された当該患者の肺の二酸化炭素排出量の値、前記人工肺のガス出口より排出されたガスから測定された当該人工肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を取得し、前記人工肺から排出される二酸化炭素排出量及び前記患者の肺から排出される二酸化炭素排出量の比が、前記血液ポンプの拍出量及び前記患者の心臓の拍出量の比に等しいとする関係式に、取得した前記人工肺の二酸化炭素排出量の値、前記患者の肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を代入することで、前記患者の心臓の拍出量の値を算出する。【選択図】図４
2017217296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工肺及び血液ポンプを含む人工心肺装置を装着した患者の呼気から測定された当該患者の肺の二酸化炭素排出量の値、前記人工肺のガス出口より排出されたガスから測定された当該人工肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を取得する情報取得部と、
前記人工肺から排出される二酸化炭素排出量及び前記患者の肺から排出される二酸化炭素排出量の比が、前記血液ポンプの拍出量及び前記患者の心臓の拍出量の比に等しいとする関係式に、取得した前記人工肺の二酸化炭素排出量の値、前記患者の肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を代入することで、前記患者の心臓の拍出量の値を算出する拍出量算出部と、
を備える、
心拍出量測定装置。
【請求項２】
前記血液ポンプの拍出量の値とともに、前記算出した患者の心臓の拍出量の値を表示装置に表示させる表示制御部を更に備える、
請求項１に記載の心拍出量測定装置。
【請求項３】
コンピュータが、
人工肺及び血液ポンプを含む人工心肺装置を装着した患者の呼気から測定された当該患者の肺の二酸化炭素排出量の値、前記人工肺のガス出口より排出されたガスから測定された当該人工肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を取得するステップと、
前記人工肺から排出される二酸化炭素排出量及び前記患者の肺から排出される二酸化炭素排出量の比が、前記血液ポンプの拍出量及び前記患者の心臓の拍出量の比に等しいとする関係式に、取得した前記人工肺の二酸化炭素排出量の値、前記患者の肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を代入することで、前記患者の心臓の拍出量の値を算出するステップと、
を実行する心拍出量測定方法。
【請求項４】
コンピュータに、
人工肺及び血液ポンプを含む人工心肺装置を装着した患者の呼気から測定された当該患者の肺の二酸化炭素排出量の値、前記人工肺のガス出口より排出されたガスから測定された当該人工肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を取得するステップと、
前記人工肺から排出される二酸化炭素排出量及び前記患者の肺から排出される二酸化炭素排出量の比が、前記血液ポンプの拍出量及び前記患者の心臓の拍出量の比に等しいとする関係式に、取得した前記人工肺の二酸化炭素排出量の値、前記患者の肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を代入することで、前記患者の心臓の拍出量の値を算出するステップと、
を実行させるための心拍出量測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心拍出量測定装置、心拍出量測定方法、及び心拍出量測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓の手術を行う等、患者の血液循環を人工的に行う必要がある際には、人工心肺装置が利用される。人工心肺装置は、心臓の機能を代行する血液ポンプ（人工心臓）と肺の機能を代行する人工肺とを備え、体外循環によって血液を全身に循環させ、また、循環させた血液のガス交換（すなわち、二酸化炭素の排出及び酸素の付与）を行う装置である。例えば、特許文献１では、経皮的心肺補助法（percutaneous cardiopulmonary support, PCPS）に利用可能な人工心肺装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０５０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、人工心肺術中において、患者の心臓からの拍出量（すなわち、心臓から排出される血液量：心拍出量）をモニタリング又は測定するのは困難であった。そのため、術中における人工心肺装置の明確な管理基準及び離脱の指標がなく、混合静脈血酸素飽和度（ＳｖＯ2）を参考にする程度であった。したがって、各医療施設では、これらを経験に頼っているのが実情である。
【０００５】
本発明は、一側面では、このような点を考慮してなされたものであり、人工心肺術中に患者の心臓からの拍出量を容易に測定する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
【０００７】
すなわち、本発明の一側面に係る心拍出量測定装置は、人工肺及び血液ポンプを含む人工心肺装置を装着した患者の呼気から測定された当該患者の肺の二酸化炭素排出量の値、前記人工肺のガス出口より排出されたガスから測定された当該人工肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を取得する情報取得部と、前記人工肺から排出される二酸化炭素排出量及び前記患者の肺から排出される二酸化炭素排出量の比が、前記血液ポンプの拍出量及び前記患者の心臓の拍出量の比に等しいとする関係式に、取得した前記人工肺の二酸化炭素排出量の値、前記患者の肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を代入することで、前記患者の心臓の拍出量の値を算出する拍出量算出部と、を備える。
【０００８】
上記構成では、患者の肺から排出される二酸化炭素排出量と人工肺から排出される二酸化炭素排出量との比は、患者の心臓からの拍出量と血液ポンプ（すなわち、人工心臓）からの拍出量との比と同じであることを利用して、患者の心臓からの拍出量を測定する。ここで、患者の肺の二酸化炭素排出量は、例えば、公知の呼吸モニタ等を利用することで、容易に測定することができる。同様に、人工肺の二酸化炭素排出量も、例えば、公知の二酸化炭素濃度計等を利用することで、容易に測定することができる。また、血液ポンプの拍出量は、血液ポンプの動作設定で規定されるため、既知の値である。したがって、患者の心臓からの拍出量を除いたその他の値は、容易に取得することができる。よって、上記構成によれば、人工心肺術中に患者の心臓からの拍出量を容易に測定することができる。
【０００９】
また、上記一側面に係る心拍出量測定装置の別の形態として、上記心拍出量測定装置は、前記血液ポンプの拍出量の値とともに、前記算出した患者の心臓の拍出量の値を表示装置に表示させる表示制御部を更に備えてもよい。当該構成によれば、血液ポンプの拍出量とともに患者自身の心臓からの拍出量が表示されるため、人工心肺装置の動作と比較して患者の心臓の拍動状態を容易に確認することができるようになる。
【００１０】
なお、上記各形態に係る心拍出量測定装置の別の形態として、以上の各構成を実現する情報処理システムであってもよいし、情報処理方法であってもよいし、プログラムであってもよいし、このようなプログラムを記録したコンピュータその他装置、機械等が読み取り可能な記憶媒体であってもよい。ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的、又は、化学的作用によって蓄積する媒体である。
【００１１】
例えば、本発明の一側面に係る心拍出量測定方法は、コンピュータが、人工肺及び血液ポンプを含む人工心肺装置を装着した患者の呼気から測定された当該患者の肺の二酸化炭素排出量の値、前記人工肺のガス出口より排出されたガスから測定された当該人工肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を取得するステップと、前記人工肺から排出される二酸化炭素排出量及び前記患者の肺から排出される二酸化炭素排出量の比が、前記血液ポンプの拍出量及び前記患者の心臓の拍出量の比に等しいとする関係式に、取得した前記人工肺の二酸化炭素排出量の値、前記患者の肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を代入することで、前記患者の心臓の拍出量の値を算出するステップと、を実行する情報処理方法である。
【００１２】
また、例えば、本発明の一側面に係る心拍出量測定プログラムは、コンピュータに、人工肺及び血液ポンプを含む人工心肺装置を装着した患者の呼気から測定された当該患者の肺の二酸化炭素排出量の値、前記人工肺のガス出口より排出されたガスから測定された当該人工肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を取得するステップと、前記人工肺から排出される二酸化炭素排出量及び前記患者の肺から排出される二酸化炭素排出量の比が、前記血液ポンプの拍出量及び前記患者の心臓の拍出量の比に等しいとする関係式に、取得した前記人工肺の二酸化炭素排出量の値、前記患者の肺の二酸化炭素排出量の値、及び前記血液ポンプの拍出量の値を代入することで、前記患者の心臓の拍出量の値を算出するステップと、を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、人工心肺術中に患者の心臓からの拍出量を容易に測定する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明が適用される場面の一例を模式的に示す。
【図２】図２は、実施の形態に係る心拍出量測定装置のハードウェア構成の一例を例示する。
【図３】図３は、実施の形態に係る心拍出量測定装置の機能構成の一例を例示する。
【図４】図４は、実施の形態に係る心拍出量測定装置による心拍出量測定の処理手順の一例を例示する。
【図５】図５は、実施の形態に係る画面表示の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。なお、本実施形態において登場するデータを自然言語により説明しているが、より具体的には、コンピュータが認識可能な疑似言語、コマンド、パラメタ、マシン語等で指定される。
【００１６】
§１  適用場面
まず、図１を用いて、本発明が適用される場面について説明する。図１は、本実施形態に係る心拍出量測定装置１の適用場面を模式的に例示する。図１では、人工心肺術中の場面が例示されており、患者には、心臓の機能を代行する血液ポンプ２１（「人工心臓」と称されてもよい）と肺の機能を代行する人工肺２２とを備える人工心肺装置２が装着されている。心拍出量測定装置１は、このような人工心肺術中における患者の心臓の拍出量（すなわち、心臓から排出される血液量：心拍出量）を測定する情報処理装置である。
【００１７】
具体的には、二酸化炭素は、酸素と比較して約２０倍の拡散能を有し、肺胞を通過しやすい。そのため、肺胞内の二酸化炭素分圧は、動脈血液中の二酸化炭素分圧と殆ど差がない。つまり、人工心肺術中における患者の二酸化炭素の排出に関しては、肺胞膜又は人工肺膜はほぼ障壁とならず、二酸化炭素排出量は、患者の肺又は人工肺に送られた血液量で決定される。したがって、以下の数１の関係式に示されるとおり、患者の肺から排出される二酸化炭素排出量と人工肺から排出される二酸化炭素排出量との比は、患者の心臓からの拍出量と血液ポンプからの拍出量との比と同じである。
【００１８】
【数１】
2017217296.tif 000003
なお、ＣＯａｈｌは血液ポンプの拍出量を示し、ＣＯｐｔは患者の心臓の拍出量を示し、ＶＣＯ2ａｈｌは人工肺の二酸化炭素排出量を示し、ＶＣＯ2ｐｔは患者の肺の二酸化炭素排出量を示す。上記数１の関係式は、本発明の「人工肺から排出される二酸化炭素排出量及び患者の肺から排出される二酸化炭素排出量の比が、血液ポンプの拍出量及び患者の心臓の拍出量の比に等しいとする関係式」に相当する。
【００１９】
そこで、本実施形態に係る心拍出量測定装置１は、この関係式を利用して、患者の心臓からの拍出量を測定する。すなわち、本実施形態に係る心拍出量測定装置１は、患者の呼気から測定された当該患者の肺の二酸化炭素排出量の値、人工肺２２のガス出口（後述するガス流出ポート２２４）より排出されたガスから測定された当該人工肺２２の二酸化炭素排出量の値、及び血液ポンプ２１の拍出量の値を取得する。そして、心拍出量測定装置１は、上記数１に示される関係式に、取得した人工肺２２の二酸化炭素排出量の値、患者の肺の二酸化炭素排出量の値、及び血液ポンプ２１の拍出量の値を代入することで、患者の心臓の拍出量の値を算出する。
【００２０】
患者の肺の二酸化炭素排出量は、例えば、公知の呼吸モニタ等（図１では、呼吸モニタ３）を利用することで、容易に測定することができる。同様に、人工肺２２の二酸化炭素排出量も、例えば、公知の二酸化炭素濃度計等（図１では、二酸化炭素濃度計４）を利用することで、容易に測定することができる。また、血液ポンプ２１の拍出量は、当該血液ポンプ２１の動作設定で規定されるため、既知の値である。
【００２１】
したがって、本実施形態によれば、容易に取得可能な情報に基づいて患者の心臓の拍出量を特定することができる。そのため、本実施形態に係る心拍出量測定装置１を利用すれば、人工心肺術中において、患者の心臓の拍出量を容易に測定することができる。また、測定される患者の心臓の拍出量の値を指標として用いることで、経験に依らなくても、人工心肺装置２の離脱のタイミングを決定したり、血液ポンプ２１の拍出量を調節したりすることが適切に行えるようになる。
【００２２】
§２  構成例
［ハードウェア構成］
次に、更に図２を用いて、心拍出量測定装置１のハードウェア構成の一例を説明する。図２は、本実施形態に係る心拍出量測定装置１のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。図２に例示されるように、本実施形態に係る心拍出量測定装置１は、制御部１１、記憶部１２、外部インタフェース１３、入力装置１４、表示装置１５、及びドライブ１６が電気的に接続されたコンピュータである。ただし、図２では、外部インタフェースは、「外部Ｉ／Ｆ」と記載されている。
【００２３】
制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、記憶部１２に記憶されるプログラム８等に基づいて各構成要素を制御して、一連の情報処理を実行する。記憶部１２は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の記憶装置で構成され、制御部１１で実行されるプログラム８等を記憶する。
【００２４】
外部インタフェース１３は、人工心肺装置２、呼吸モニタ３、二酸化炭素濃度計４等の外部装置と接続するために利用される。外部インタフェース１３の規格は、接続する外部装置に応じて適宜選択されてよい。入力装置１４は、例えば、ボタン、マウス、キーボード等であり、入力を行うために利用される。表示装置１５は、例えば、汎用のディスプレイ、数字を表示する数字表示器等であり、情報を表示するために利用される。ドライブ１６は、記憶媒体９に記憶されたプログラムを読み込むために利用される。
【００２５】
記憶部１２に記憶されるプログラム８は、心拍出量測定装置１の制御部１１に各構成要素を制御させ、後述する心拍出量の測定に関する各処理を実行させるためのプログラムである。このプログラム８は、本発明の「心拍出量測定プログラム」に相当する。このプログラム８は、記憶媒体９に記憶されていてもよい。
【００２６】
記憶媒体９は、コンピュータその他装置、機械等が記録されたプログラム等の情報を読み取り可能なように、当該プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的又は化学的作用によって蓄積する媒体である。なお、図２では、記憶媒体９の一例として、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のディスク型の記憶媒体が例示されている。しかしながら、記憶媒体９の種類は、ディスク型に限定される訳ではなく、ディスク型以外であってもよい。ディスク型以外の記憶媒体として、例えば、フラッシュメモリ等の半導体メモリを挙げることができる。また、ドライブ１６の種類は、記憶媒体９の種類に応じて適宜選択されてよい。
【００２７】
なお、心拍出量測定装置１の具体的なハードウェア構成に関して、実施の形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換、及び追加が可能である。例えば、制御部１１は、複数のプロセッサを含んでもよい。また、心拍出量測定装置１は、提供されるサービス専用に設計された情報処理装置の他、パーソナルコンピュータ等の汎用の情報処理装置であってもよい。例えば、心拍出量測定装置１は、人工心肺装置２又は呼吸モニタ３に接続されるコンピュータ（又は、コンソール）であってもよい。この場合、心拍出量測定装置１は、人工心肺装置２又は呼吸モニタ３の動作を制御するように適宜構成される。更に、心拍出量測定装置１は、１又は複数台の情報処理装置により構成されてよい。
【００２８】
（人工心肺装置）
次に、人工心肺装置２のハードウェア構成の一例について説明する。図１に例示されるように、人工心肺装置２は、脱血ライン２３と送血ライン２６とにより構成される体外循環回路を有しており、脱血ライン２３と送血ライン２６との間には、血液ポンプ２１及び人工肺２２が配置されている。
【００２９】
脱血ライン２３は、例えば、可撓性のチューブで構成されており、上下大静脈に挿入された脱血管（カテーテル）に接続している。これにより、脱血ライン２３は、全身から戻ってくる血液を、体外に配置される血液ポンプ２１に導く。また、脱血ライン２３には、血液流量センサ２４が配置されており、体外循環回路の血流量の異常を検知可能になっている。血流量の異常は、例えば、体外循環回路を構成するチューブのねじれ、血液ポンプ２１を構成する遠心ポンプ又はドライブモータの回転数の低下等によって生じる。なお、血液流量センサ２４の種類は、脱血ライン２３を通過する血液の流量を測定可能なセンサであれば、特に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、血液流量センサ２４は、超音波を利用した公知の血液流量センサであってよい。
【００３０】
血液ポンプ２１は、人工心臓の役割を果たす適宜構成され、脱血ライン２３から供給された血液を、人工肺２２及び送血ライン２６を経て患者の全身を循環するように送る。例えば、血液ポンプ２１は、遠心力で血液を移送する回転子を有する遠心ポンプ、遠心ポンプを駆動するドライブモータ、及びこれらの動作を制御するコンソールで構成される。ただし、血液ポンプ２１の種類は、このような例に限定されなくてよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、血液ポンプ２１は、ローラポンプで構成されてもよい。
【００３１】
人工肺２２は、肺の役割を果たすよう適宜構成され、血液ポンプ２１から送られてくる血液のガス交換を行う。すなわち、人工肺２２は、体外循環回路を通過する血液から二酸化炭素を排出し、当該血液に酸素を追加する。人工肺２２の種類は、特に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、人工肺２２は、血液中に小胞化したガスを直接混合させる気泡型肺であってもよいし、ガス透過性のある膜を介して血液とガスとを接触させる模型肺であってもよい。人工肺２２が模型肺である場合、ガス透過性のある膜として、例えば、フィルム膜、中空糸膜等を利用することができる。
【００３２】
この人工肺２２は、血流の出入口として、血液流入ポート２２１と血液流出ポート２２２とを備えている。血液流入ポート２２１は、ガス交換前の血液の入口であり、例えば、可撓性のチューブ等を介して血液ポンプ２１に接続される。一方、血液流出ポート２２２は、人工肺２２でガス交換した後の血液の出口であり、送血ライン２６に接続される。血液ポンプ２１から送られてきた血液は、血液流入ポート２２１を介して人工肺２２内に入り、人工肺２２内でガス交換され、血液流出ポート２２２を介して送血ライン２６に供給される。
【００３３】
また、人工肺２２は、ガスの出入口として、ガス流入ポート２２３とガス流出ポート２２４とを備えている。ガス流入ポート２２３は、ガス交換に利用するガスの入口であり、ガス供給ライン２５に接続される。ガス供給ライン２５は、例えば、可撓性のチューブ等で構成されており、酸素を含むガスを充填したタンク、酸素濃度を調節する酸素ブレンダ、人工肺２２に供給するガスの流量を制御するコンソール等（不図示）に接続されている。これにより、充分に酸化されたガスが、ガス流入ポート２２３を介して、人工肺２２内に供給される。一方、ガス流出ポート２２４は、ガス交換後のガスの出口であり、本発明の「人工肺のガス出口」に相当する。人工肺２２内でガス交換に利用されたガスは、ガス流出ポート２２４を介して装置外に排出される。
【００３４】
人工肺２２は、以上により、ガス供給ライン２５から供給されるガスで血液ポンプ２１から送られてきた血液のガス交換を行い、ガス交換後の血液を送血ライン２６に供給し、ガス交換に利用したガスを外に排出するように構成されている。なお、人工肺２２の構成は、以上のような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、人工肺２２は、上記の他、体温調節のための熱交換器を更に備えることができる。
【００３５】
送血ライン２６は、例えば、可撓性のチューブで構成されており、大動脈に挿入された送血管（カテーテル）に接続している。これにより、送血ライン２６は、血液ポンプ２１により拍動され、人工肺２２によってガス交換された血液を全身に送る。また、送血ライン２６には、圧力センサ２７が配置されており、血液の圧力の異常を検知可能になっている。血液の圧力の異常は、例えば、体外循環回路を構成するチューブのねじれ、血液ポンプ２１でのつまり、人工肺２２でのつまり、等によって生じる。なお、圧力センサ２７の種類は、送血ライン２６を通過する血液の圧力を測定可能なセンサであれば、特に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。
【００３６】
なお、人工心肺装置２の構成は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、各コンソールを省略し、心拍出量測定装置１により各部の制御を行ってもよい。また、例えば、圧力センサ２７を省略してもよいし、血液ポンプ２１と人工肺２２との間に更にもう一つの圧力センサを追加してもよい。また、例えば、血液流量センサ２４は、送血ライン２６に配置されてもよい。また、本実施形態に利用可能な人工心肺装置２の種類は、特に限定されなくてもよく、人体に必要な心拍出量の一部を担うタイプ及び全てを担うタイプのいずれであってもよい。以上のような人工心肺装置２として、公知の人工心肺装置を利用することができる。例えば、人工心肺装置２として、テルモ社製のキャピオックス（登録商標）を利用することができる。
【００３７】
（呼吸モニタ）
次に、呼吸モニタ３のハードウェア構成の一例について説明する。図１に例示されるように、呼吸モニタ３は、呼吸の流量を測定する流量センサ３１と、呼吸に含まれる二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素濃度計３２（カプノメータと称されてもよい）と、を備えている。これにより、呼吸モニタ３は、呼気の流量と当該呼気に含まれる二酸化炭素の濃度との積により、患者の呼気に含まれる二酸化炭素量、すなわち、患者の肺から排出される二酸化炭素排出量、を測定する。
【００３８】
流量センサ３１は、呼吸によって排出又は流入する気体の流量を測定可能なセンサであれば、特に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。流量センサ３１の種類は、例えば、差圧式、熱線式（ホットワイヤー式）、カルマン渦式等であってよい。
【００３９】
また、二酸化炭素濃度計３２は、気体に含まれる二酸化炭素の濃度（割合）を測定可能なセンサであれば、特に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。二酸化炭素濃度計３２の種類は、例えば、質量分析式、非分散赤外線式等であってよい。
【００４０】
なお、呼吸モニタ３の構成は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。また、本実施形態に利用可能な呼吸モニタ３の種類は、患者の呼気に含まれる二酸化炭素量を測定可能であれば、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、呼吸モニタ３として、インターリハ社のＣｐｅｘ−１、日本光電社のエアロモニタＡＥ−３１０Ｓ等を利用することができる。
【００４１】
（二酸化炭素濃度計）
次に、人工肺２２のガス流出ポート２２４から排出される排出ガスに含まれる二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素濃度計４について説明する。二酸化炭素濃度計４は、上記二酸化炭素濃度計３２と同様に、ガス流出ポート２２４から排出される排出ガスに含まれる二酸化炭素の濃度を測定可能なセンサであれば、特に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。二酸化炭素濃度計４の種類は、例えば、非分散赤外線式等であってよい。例えば、二酸化炭素濃度計４として、日本光電社のＴＧ−９２０（ＴＧ−９００シリーズ）等を利用することができる。
【００４２】
上記のとおり、ガス供給ライン２５から供給される供給ガスの流量は、当該供給ガスの流量を制御するコンソールの設定値によって設定されている。また、ガス流出ポート２２４から排出される排出ガスの流量は、ガス供給ライン２５から供給される供給ガスの流量とほぼ同じである。そのため、ガス流出ポート２２４から排出される排出ガスの二酸化炭素の濃度を測定すれば、供給ガスの流量の設定値と測定した二酸化炭素の濃度との積により、排出ガスに含まれる二酸化炭素量、すなわち、人工肺２２から排出される二酸化炭素排出量を特定することができる。
【００４３】
ただし、人工肺２２から排出される二酸化炭素排出量を測定する方法は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、上記供給ガスの流量の設定値を利用しない場合には、二酸化炭素濃度計４に代えて、呼吸モニタ３と同様の呼吸モニタを利用してもよい。これにより、上記呼吸モニタ３と同様の方法で、人工肺２２から排出される二酸化炭素排出量を測定することができる。
【００４４】
［機能構成］
次に、図３を用いて、心拍出量測定装置１の機能構成の一例を説明する。図３は、本実施形態に係る心拍出量測定装置１の機能構成の一例を模式的に例示する。本実施形態では、心拍出量測定装置１の制御部１１が、記憶部１２に記憶されたプログラム８をＲＡＭに展開する。そして、制御部１１は、ＲＡＭに展開されたプログラム８をＣＰＵにより解釈及び実行して、各構成要素を制御する。これにより、心拍出量測定装置１は、情報取得部１１１、拍出量算出部１１２、及び表示制御部１１３を備えるコンピュータとして機能する。
【００４５】
情報取得部１１１は、人工心肺装置２を装着した患者の呼気から測定された当該患者の肺の二酸化炭素排出量の値、人工肺２２のガス流出ポート２２４より排出されたガスから測定された当該人工肺２２の二酸化炭素排出量の値、及び血液ポンプ２１の拍出量の値を取得する。拍出量算出部１１２は、上記数１に示される関係式に、取得した人工肺２２の二酸化炭素排出量の値、患者の肺の二酸化炭素排出量の値、及び血液ポンプ２１の拍出量の値を代入することで、患者の心臓の拍出量の値を算出する。表示制御部１１３は、血液ポンプ２１の拍出量の値とともに、算出した患者の心臓の拍出量の値を表示装置１５に表示させる。
【００４６】
なお、本実施形態では、これらの機能がいずれも汎用のＣＰＵによって実現される例を説明している。しかしながら、これらの機能の一部又は全部が、１又は複数の専用のプロセッサにより実現されてもよい。また、心拍出量測定装置１の機能構成に関して、実施形態に応じて、適宜、機能の省略、置換、及び追加が行われてもよい。各機能に関しては後述する動作例で詳細に説明する。
【００４７】
§３  動作例
次に、図４を用いて、心拍出量測定装置１の動作例を説明する。図４は、心拍出量測定装置１の心拍出量測定に関する処理手順を例示する。以下で説明する心拍出量測定に関する処理手順は、本発明の「心拍出量測定方法」に相当する。ただし、以下で説明する心拍出量測定に関する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてもよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。
【００４８】
＜ステップＳ１０１＞
まず、ステップＳ１０１では、制御部１１は、情報取得部１１１として機能し、人工心肺装置２を装着した患者の呼気から測定された当該患者の肺の二酸化炭素排出量の値、人工肺２２のガス流出ポート２２４より排出されたガスから測定された当該人工肺２２の二酸化炭素排出量の値、及び血液ポンプ２１の拍出量の値を取得する。各値を取得すると、制御部１１は、次のステップＳ１０２に処理を進める。
【００４９】
本実施形態では、患者の肺の二酸化炭素排出量の値は、呼吸モニタ３から取得することができる。そこで、制御部１１は、例えば、呼吸モニタ３にアクセスし、流量センサ３１から呼気の流量の値を取得し、二酸化炭素濃度計３２から呼気に含まれる二酸化炭素濃度の値を取得する。そして、制御部１１は、取得した呼気の流量の値と二酸化炭素濃度の値との積を時間で積分することで、患者の呼気に含まれる二酸化炭素量の値、すなわち、患者の肺の二酸化炭素排出量の値、を取得することができる。
【００５０】
同様に、人工肺２２の二酸化炭素排出量の値は、二酸化炭素濃度計４により測定されたガス流出ポート２２４より排出される排出ガスの二酸化炭素濃度から特定することができる。すなわち、制御部１１は、例えば、二酸化炭素濃度計４にアクセスし、当該二酸化炭素濃度計４からガス流出ポート２２４より排出される排出ガスに含まれる二酸化炭素濃度の値を取得する。また、制御部１１は、ガス供給ライン２５で供給されるガスの流量の値を取得する。ガス供給ライン２５で供給されるガスの流量の値は、人工心肺装置２のコンソールから取得されてもよいし、設定値として予め与えられていてもよい。制御部１１は、取得した排出ガスの二酸化炭素濃度の値とガスの流量の値との積を時間で積分することで、排出ガスに含まれる二酸化炭素量の値、すなわち、人工肺２２の二酸化炭素排出量の値、を取得することができる。
【００５１】
また、血液ポンプ２１の拍出量の値は、血液ポンプ２１の動作設定で規定されるため、既知の値である。そのため、血液ポンプ２１の拍出量の値は、人工心肺装置２のコンソールから取得されてもよいし、設定値として予め与えられていてもよい。また、制御部１１は、人工心肺装置２にアクセスし、血液流量センサ２４の測定結果を血液ポンプ２１の拍出量の値として取得してもよい。
【００５２】
以上により、制御部１１は、患者の肺の二酸化炭素排出量の値、人工肺２２の二酸化炭素排出量の値、及び血液ポンプ２１の拍出量の値を取得することができる。なお、各値の単位は、適宜、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、二酸化炭素排出量の単位は、［ｍｌ／ｍｉｎ（ミリリットル／分）］であってよく、拍出量の単位は、［ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）（ＬＰＭと表記されてもよい）］であってよい。
【００５３】
＜ステップＳ１０２＞
次のステップＳ１０２では、制御部１１は、拍出量算出部１１２として機能し、上記数１に示される関係式に、ステップＳ１０１で取得した人工肺２２の二酸化炭素排出量の値、患者の肺の二酸化炭素排出量の値、及び血液ポンプ２１の拍出量の値を代入することで、患者の心臓の拍出量の値を算出する。患者の心臓の拍出量を算出すると、制御部１１は、次のステップＳ１０３に処理を進める。
【００５４】
例えば、ステップＳ１０１で取得された人工肺２２の二酸化炭素排出量（ＶＣＯ2ａｈｌ）の値が５０［ｍｌ／ｍｉｎ］であり、患者の肺の二酸化炭素排出量（ＶＣＯ2ｐｔ）の値が１５０［ｍｌ／ｍｉｎ］であり、血液ポンプ２１の拍出量（ＣＯａｈｌ）の値が１［ｌ／ｍｉｎ］であったとする。この場合、制御部１１は、上記数１の関係式に各値を代入し、患者の心臓の拍出量（ＣＯｐｔ）について解くことで、患者の心臓の拍出量の値が３［ｌ／ｍｉｎ］であると算出することができる。
【００５５】
＜ステップＳ１０３＞
次のステップＳ１０３では、制御部１１は、表示制御部１１３として機能し、ステップＳ１０１で取得した血液ポンプ２１の拍出量の値とともに、ステップＳ１０２で算出した患者の心臓の拍出量の値を表示装置１５に表示させる。
【００５６】
例えば、図５に例示されるように、各値は表示されてもよい。図５は、表示装置１５の画面表示の一例を示す。図５の例では、表示装置１５は、汎用のディスプレイであり、血液ポンプ２１の拍出量の値を表示する領域１５１と患者の心臓の拍出量の値を表示する領域１５２とを有する。各領域（１５１、１５２）は、一目で両値を確認できるように、上下方向に隣接して配置されている。制御部１１は、ステップＳ１０１で取得した血液ポンプ２１の拍出量の値を領域１５１に表示し、ステップＳ１０２で算出した患者の心臓の拍出量の値を領域１５２に表示するように表示装置１５を制御する。
【００５７】
なお、表示装置１５の画面表示は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、表示装置１５が数字表示器で構成される場合、表示装置１５は、２つの数字表示部分を有してよい。この場合、２つの数字表示部分は、一目で両値を確認できるように、隣接して配置されるのが好ましい。制御部１１は、一方の数字表示部分に血液ポンプ２１の拍出量の値を表示し、他方の数字表示部分に患者の心臓の拍出量の値を表示するように表示装置１５を制御する。
【００５８】
各値の表示が完了すると、制御部１１は、本動作例に係る処理を終了する。本動作例に係る処理を終了した後、制御部１１は、ステップＳ１０１から処理を繰り返してもよい。また、制御部１１は、入力装置１４を用いた操作が行われるまで待機してもよい。そして、入力装置１４を介して患者の心臓の拍出量の測定を指示する操作が行われたのに応じて、制御部１１は、ステップＳ１０１から処理を開始してもよい。
【００５９】
［作用・効果］
以上のように、本実施形態に係る心拍出量測定装置１は、上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０２の処理により、容易に取得可能な情報に基づいて患者の心臓の拍出量を算出することができる。そのため、本実施形態に係る心拍出量測定装置１によれば、人工心肺術中において、患者の心臓の拍出量を容易に測定することができる。これにより、測定される患者の心臓の拍出量の値を指標として用いることで、経験に依らなくても、人工心肺装置２の離脱のタイミングを決定したり、血液ポンプ２１の拍出量を調節したりすることが適切に行えるようになる。また、人工心肺装置２の離脱のタイミングを図る際に、測定される患者の心臓の拍出量が少ない場合には、人工心肺装置２の離脱を取りやめ、人工心肺装置２を維持することを決定することができる。
【００６０】
また、本実施形態に係る心拍出量測定装置１は、上記ステップＳ１０３により、血液ポンプ２１の拍出量の値とともに、ステップＳ１０２で算出した患者の心臓の拍出量の値を表示装置１５に表示する。そのため、医師等のユーザは、血液ポンプ２１の拍出量とともに患者の心臓の拍出量を確認することができるため、人工心肺装置２の動作と比較して患者の心臓の拍動状態を容易に把握することができる。また、両方の拍出量の和により、人工心肺装置２と患者自身の心臓とによって患者の全身を巡っている血液の総量を把握することができる。
【００６１】
§４  変形例
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。
【００６２】
例えば、ステップＳ１０３では、制御部１１は、ステップＳ１０１で取得した血液ポンプ２１の拍出量の値の表示を省略し、ステップＳ１０２で算出した患者の心臓の拍出量の値のみを表示装置１５に表示させてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１…心拍出量測定装置、
１１…制御部、１２…記憶部、１３…外部インタフェース、
１４…入力装置、１５…表示装置、１６…ドライブ、
１１１…情報取得部、１１２…拍出量算出部、１１３…表示制御部、
２…人工心肺装置、
２１…血液ポンプ、
２２…人工肺、２２１…血液流入ポート、２２２…血液流出ポート、
２２３…ガス流入ポート、２２４…ガス流出ポート、
２３…脱血ライン、２４…血液流量センサ、
２５…ガス供給ライン、２６…送血ライン、２７…圧力センサ、
３…呼吸モニタ、
３１…流量センサ、３２…二酸化炭素濃度計、
４…二酸化炭素濃度計、
８…プログラム、９…記憶媒体
【図１】
2017217296.tif 000004
【図２】
2017217296.tif 000005
【図３】
2017217296.tif 000006
【図４】
2017217296.tif 000007
【図５】
2017217296.tif 000008