(57)【要約】人工肺によって処理された血液中の血液ガス値を制御する制御システムであって、人工肺は、静脈血を酸素化ガス供給からの酸素に曝すことによって動脈血を生成し、動脈血中の血液ガス値のレベルを求めるための監視装置と、監視装置に応答する制御装置であって、人工肺への酸素化ガス供給のパラメーターを制御するように構成される制御装置とを含む制御システム。これにより、血液ガス値を所定レベルに調節することが可能になる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体外灌流システムの人工肺によって処理された血液中の１つ以上の血液ガス値を制御する制御システムであって、前記人工肺は、静脈血を酸素化ガス供給からの酸素に曝すことによって動脈血を生成するように構成され、前記制御システムは、
動脈血中の１つ以上の血液ガス値のレベルを求めるための監視装置と、
前記監視装置に応答する制御装置であって、前記血液ガス値の１つ以上を所定レベルに調節するために前記人工肺への前記酸素化ガス供給のパラメーターを制御するように構成される制御装置と
を含む、制御システム。
【請求項２】
前記血液ガス値は、動脈血中の酸素の分圧及び／又は動脈血中の二酸化炭素の分圧を含む、請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記人工肺に供給される酸素化ガスの組成を変更することを可能にする構成を含む、請求項１又は２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記人工肺に供給される酸素化ガスの流量を変更することを可能にする構成を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記酸素化ガス供給の流量を変更することによって前記動脈血中の二酸化炭素の分圧を調節するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記酸素化ガス供給の酸素の分率を変更することによって前記動脈血中の酸素の分圧を調節するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記血液ガス値のレベルと前記所定レベルとの差を求めるため、及び前記差を小さくするのに適した前記酸素化ガス供給のパラメーターを求めるために、決定論理を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項８】
前記決定論理は、前記差を小さくするのに適した前記酸素化ガス供給のパラメーターの変更を表すオフセット値を計算することによって前記差を小さくするように構成される、請求項７に記載の制御システム。
【請求項９】
前記所定レベルは、動脈血中の二酸化炭素の所定の分圧であり、前記酸素化ガス供給のパラメーターは、前記差を小さくするのに適した流量を含む、請求項７又は８に記載の制御システム。
【請求項１０】
前記所定レベルは、動脈血中の酸素の所定の分圧であり、前記酸素化ガス供給のパラメーターは、前記差を小さくするのに適した酸素の分率を含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項１１】
前記監視装置は、複数の血液ガス値のレベルを同時に求めることを可能にする構成を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項１２】
前記制御装置は、複数の血液ガス値のレベルを同時に調節するために、前記人工肺への前記酸素化ガス供給の複数のパラメーターを同時に制御するように構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項１３】
前記監視装置は、血液と接触せずに前記１つ以上の血液ガス値を求めるように構成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項１４】
前記監視装置は、前記１つ以上の血液ガス値を連続的に求めるように構成される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項１５】
体外灌流システムの人工肺によって処理された血液中の１つ以上の血液ガス値を制御する方法であって、前記人工肺は、静脈血を酸素化ガス供給からの酸素に曝すことによって動脈血を生成するように構成され、前記方法は、
動脈血中の１つ以上の血液ガス値のそれぞれのレベルを求めるステップと、
前記レベルに応じて、前記血液ガス値の１つ以上を所定レベルに調節するために前記人工肺への酸素化ガス供給のパラメーターを制御するステップと
を含む、方法。
【請求項１６】
１つ以上の血液ガス値のレベルを求めることは、動脈血中の酸素の分圧及び／又は動脈血中の二酸化炭素の分圧を監視することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記人工肺に供給される酸素化ガスの組成を変更することを更に含む、請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記人工肺に供給される酸素化ガスの流量を変更することを更に含む、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記酸素化ガス供給の流量を変更することによって動脈血中の二酸化炭素の分圧を調節することを更に含む、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記酸素化ガス供給における酸素の分率を変更することによって動脈血中の酸素の分圧を調節することを更に含む、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記血液ガス値のレベルと前記所定レベルとの差を求めることと、
前記差を小さくするのに適した前記酸素化ガス供給のパラメーターを求めることと
を更に含む、請求項１５から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記差を小さくするのに適した前記酸素化ガス供給のパラメーターの変更を表すオフセット値を計算することと、
前記オフセット値に基づいて前記酸素化ガス供給のパラメーターを求めることと
を更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記動脈血中の二酸化炭素の分圧のレベルと前記動脈血中の二酸化炭素の分圧の所定レベルとの差を求めることと、
前記差を小さくするのに適した酸素化ガスの流量を求めることと
を更に含む、請求項２１又は２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記動脈血中の酸素の分圧のレベルと前記動脈血中の酸素の分圧の所定レベルとの差を求めることと、
前記差を小さくするのに適した酸素化ガスの酸素の分率を求めることと
を含む、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
複数の血液ガス値のレベルを同時に求めることを含む、請求項１５から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
複数の血液ガス値のレベルの調節を同時に行うために、前記人工肺への前記酸素化ガス供給の複数のパラメーターを同時に制御することを含む、請求項１５から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
血液と接触せずに前記１つ以上の血液ガス値を求めることを含む、請求項１５から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記１つ以上の血液ガス値を連続的に求めることを含む、請求項１５から２７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灌流システムのパラメーターを制御するための制御システムに関する。より具体的には、本発明は、体外血液酸素化中に血液ガスのパラメーターを維持するための閉ループ制御を含む装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一部の医療処置は、患者の心臓又は肺を静止状態にしておくことを必要とする。これは、外科医が心臓手術などの外科手術を行うのに必要な場合がある。心臓が血液を循環させることができないか、或いは肺が血液を再酸素化すること又は二酸化炭素を除去することができない間、生命維持のために人工心肺装置が使用され、患者への酸素供給を維持するために体外酸素化を提供する。
【０００３】
最近では、肺塞栓症を引き起こすことによって肺機能に影響を与えるウイルス感染（Ｈ１Ｎ１など）の管理のために、体外酸素化が検討されている。このような感染症に罹患した患者は、肺の治療及びドレナージを容易にするため、及び患者の免疫系にウイルス感染を克服する機会を与える間に肺が休止して治癒することを可能にするために、約数週間の長期の換気を必要とする場合がある（典型的には２０日間、しかしながら重篤な場合には数ヶ月間、例えば最大１８０日までの間、換気を必要とする場合がある）。
【０００４】
酸素及び二酸化炭素の分圧、pO2及びpCO2は、生理学的活性を示し、従って体外酸素化の管理の対象を示す。本出願人による特許文献１は、特に換気装置に出入りする二酸化炭素CO2の量の関数としてpO2及び／又はpCO2を求める方法及び装置を開示している。本出願人による特許文献２は、特に人工肺における酸素摂取量の関数として酸素の分圧pO2を求める方法及び装置を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０６６２８０号
【特許文献２】英国特許出願第１５０３８０５．２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、換気管理のための改善されたオプション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】
【０００７】
本発明の第１の態様に従って、請求項１によって定められるように、人工肺によって処理された血液中の１つ以上の血液ガス値を制御する制御システムが開示される。
【０００８】
制御システムは、体外灌流システムの人工肺、すなわち、静脈血を酸素化ガス供給からの酸素に曝すことによって動脈血を生成するように構成されたタイプの人工肺に適している。
【０００９】
制御システムは、動脈血中の１つ以上の血液ガス値のレベルを求めるための監視装置と、監視装置に応答する制御装置とを含み、制御装置は、血液ガス値の１つ以上を所定レベルに調節するために人工肺への酸素化ガス供給のパラメーターを制御するように構成される。
【００１０】
当然のことながら、人工肺は、外部供給システムを介して酸素化ガス供給を受け取る。酸素化ガスは酸素を含み、純酸素で構成されることもできる。人工肺での酸素化ガスから静脈血への酸素移動は、酸素化ガス供給の流量及び酸素化ガス供給における酸素の分率などの因子によって決まる。
【００１１】
ガス供給の未使用ガス及び余剰ガスは、排気ガスとして人工肺を出る。排気ガスの特性は、酸素化性能（例えば、どれくらいの量の酸素が人工肺において血液に取り込まれたか）を示すことができる。しかしながら、排気ガス特性に基づいて酸素化性能に関する情報を引き出すことは、人工肺が気密ではないため、簡単でない。必ずしも人工肺ポートを出るガスが未使用の酸素化ガスのみで構成されるとは考えられない。
【００１２】
監視装置に応答する制御装置は、閉ループ制御と見なすことができる。これにより、血液ガス値を所定レベルに維持するためのより反応が速い機構が提供される。
【００１３】
灌流パラメーターが一定のままであっても、患者の血液ガス値は変化し得る。例えば、患者の体温又は代謝活性は変化し得る。これは酸素消費量に影響する。従って、灌流システムに入る静脈血は、様々な血液ガス特性を有し得る。動脈血が患者に提供される前に動脈血の血液ガス値を調節するために灌流パラメーターを調節することによって、酸素化された血液に一定の所定レベルの又は所定の境界内の血液ガス値を与えることを可能にする機構が提供される。
【００１４】
これにより、反応時間が改善される。これにより、患者へのその後の投与のために調製される動脈血の供給状態の変動が低減される。
【００１５】
実施形態において、血液ガス値は、動脈血中の酸素の分圧及び／又は動脈血中の二酸化炭素の分圧を含む。
【００１６】
実施形態において、制御装置は、人工肺に供給される酸素化ガスの組成を変更することを可能にする構成を含む。
【００１７】
動脈血中の酸素の分圧は、酸素の分圧が人工肺に供給される酸素化ガス中の酸素の分率fiO2によって（及び酸素化ガスの流量によっても）決まるため、酸素化ガスの組成によって影響され得る。
【００１８】
実施形態において、制御装置は、人工肺に供給される酸素化ガスの流量を変更することを可能にする構成を含む。
【００１９】
動脈血中の二酸化炭素の分圧は、二酸化炭素の分圧が人工肺に供給される酸素化ガスの流量によって決まるため、酸素化ガスの流量によって影響され得る。
【００２０】
実施形態において、制御装置は、酸素化ガス供給の流量を変更することによって動脈血中の二酸化炭素の分圧を調節するように構成される。
【００２１】
実施形態において、制御装置は、酸素化ガス供給における酸素の分率を変更することによって動脈血中の酸素の分圧を調節するように構成される。
【００２２】
酸素化ガス中の酸素の分率を変更することによって酸素の分圧を調節することは、他のパラメーターを制御することにある程度の独立性をもたらす。例えば、酸素化ガス供給における二酸化炭素の分圧を調節するために流量を変更することができる。
【００２３】
実施形態において、制御装置は、血液ガス値のレベルと所定レベルとの差を求めるため、及び差を小さくするのに適した酸素化ガス供給のパラメーターを求めるために、決定論理を含む。
【００２４】
これにより、フィードバックループが差に比例して応答することが可能になる。これにより、より反応が速いフィードバック機構が提供される。
【００２５】
実施形態において、決定論理は、差を小さくするのに適した酸素化ガス供給のパラメーターの変更を表すオフセット値を計算することによって差を小さくするように構成される。
【００２６】
これにより、フィードバックループの応答性が更に改善される。
【００２７】
実施形態において、所定レベルは、動脈血中の二酸化炭素の所定の分圧であり、酸素化ガス供給のパラメーターは、差を小さくするのに適した流量を含む。
【００２８】
実施形態において、所定レベルは、動脈血中の酸素の所定の分圧であり、酸素化ガス供給のパラメーターは、差を小さくするのに適した酸素の分率を含む。
【００２９】
実施形態において、監視装置は、複数の血液ガス値のレベルを同時に求めることを可能にする構成を含む。
【００３０】
例えば、監視装置は、動脈血中の酸素の分圧と動脈血中の二酸化炭素の分圧の両方を同時に求めることができる構成を含むことができる。
【００３１】
酸素化ガス供給条件と動脈血中の血液ガスパラメーターとの関係は複雑であり得る。例えば、酸素化ガスの流量の変化は、二酸化炭素と酸素の両方の分圧に影響を及ぼす。例えば、二酸化炭素の分圧を酸素の分圧と異なる量だけ調節する場合、このことを考慮する必要がある。複数の血液ガス値を同時に測定することは、他の血液ガス値への潜在的な影響を考慮しながら血液ガス値ごとに計算される調節パラメーターを求めるための根拠を提供する。
【００３２】
実施形態において、制御装置は、複数の血液ガス値のレベルを同時に調節するために、人工肺への酸素化ガスの複数のパラメーターを同時に制御するように構成される。
【００３３】
例えば、制御装置は、動脈血中の酸素の分圧と動脈血中の二酸化炭素の分圧を同時に調節するためにこのように構成することができる。
【００３４】
動脈血中の酸素の分圧は、酸素化ガスの流量によって及び酸素化ガス中の酸素の分率によって影響を受ける可能性がある。動脈血中の二酸化炭素の分圧は、酸素化ガスの流量によって影響を受ける可能性がある。酸素及び二酸化炭素の分圧は、二酸化炭素の分圧を調節するのに適したレベルに酸素化ガスの流量を設定し、またその流量において、酸素の分圧を調節するのに適したレベルに酸素化ガス中の酸素の分率を設定することによって、同時に影響を受けることができる。
【００３５】
実施形態において、監視装置は、血液と接触せずに１つ以上の血液ガス値を求めるように構成される。
【００３６】
本明細書に記載した血液ガス分析アルゴリズム及び流量制御システムを用いて、血液ガス値（動脈血中の酸素及び／又は二酸化炭素の分圧）を血液と接触せずに求めることができる。
【００３７】
血液ガス値の決定は、以下に示すように、較正ステップによって補正された推定値に基づくことができる。
【００３８】
実施形態において、監視装置は、１つ以上の血液ガス値を連続的に求めるように構成される。
【００３９】
これにより、閉ループ制御の応答性が改善される。
【００４０】
本発明の第２の態様に従って、請求項１５によって定められるように、人工肺によって処理された血液中の１つ以上の血液ガス値を制御する方法が開示される。
【００４１】
方法は、体外灌流システムの人工肺、すなわち、静脈血を酸素化ガス供給からの酸素に曝すことによって動脈血を生成するように構成された人工肺に適している。
【００４２】
方法は、動脈血中の１つ以上の血液ガス値のそれぞれのレベルを求めるステップと、レベルに応じて、血液ガス値の１つ以上を所定レベルに調節するために、人工肺への酸素化ガス供給のパラメーターを制御するステップとを含む。
【００４３】
実施形態において、１つ以上の血液ガス値のレベルを求めることは、動脈血中の酸素の分圧及び／又は動脈血中の二酸化炭素の分圧を監視することを含む。
【００４４】
実施形態において、方法は、人工肺に供給される酸素化ガスの組成を変更することを更に含む。
【００４５】
実施形態において、方法は、人工肺に供給される酸素化ガスの流量を変更することを更に含む。
【００４６】
実施形態において、方法は、酸素化ガス供給の流量を変更することによって動脈血中の二酸化炭素の分圧を調節することを更に含む。
【００４７】
実施形態において、方法は、酸素化ガス供給における酸素の分率を変更することによって動脈血中の酸素の分圧を調節することを更に含む。
【００４８】
実施形態において、方法は、血液ガス値のレベルと所定レベルとの差を求めることと、差を小さくするのに適した酸素化ガス供給のパラメーターを求めることとを更に含む。
【００４９】
実施形態において、方法は、差を小さくするのに適した酸素化ガス供給のパラメーターの変更を表すオフセット値を計算することと、オフセット値に基づいて酸素化ガス供給のパラメーターを求めることとを更に含む。
【００５０】
実施形態において、方法は、動脈血中の二酸化炭素の分圧のレベルと動脈血中の二酸化炭素の分圧の所定レベルとの差を求めることと、差を小さくするのに適した酸素化ガスの流量を求めることとを更に含む。
【００５１】
実施形態において、方法は、動脈血中の酸素の分圧のレベルと動脈血中の酸素の分圧の所定レベルとの差を求めることと、差を小さくするのに適した酸素化ガスの酸素の分率を求めることとを更に含む。
【００５２】
実施形態において、方法は、複数の血液ガス値のレベルを同時に求めることを更に含む。
【００５３】
実施形態において、方法は、複数の血液ガス値のレベルの調節を同時に行うために、人工肺への酸素化ガス供給の複数のパラメーターを同時に制御することを更に含む。
【００５４】
実施形態において、方法は、血液と接触せずに１つ以上の血液ガス値を求めることを更に含む。
【００５５】
実施形態において、方法は、１つ以上の血液ガス値を連続的に求めることを更に含む。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
図面を参照して本発明の例示的な実施形態を説明する。
【図１】本発明の実施形態の理解のために本明細書に記載した、動脈血中の酸素の分圧を求める方法のステップのうちの例示的な順序のステップを示す。
【図２】本発明の実施形態の理解のために本明細書に記載した、例示的な換気システムのコンポーネントの配置図を示す。
【図３】本発明の実施形態の理解のために本明細書に記載した、例示的な換気システムの人工肺を示す。
【図４】本発明の実施形態の理解のために本明細書に記載した、図３の人工肺の概略的な流れ分析を示す。
【図５】本発明の実施形態の理解のために本明細書に記載した、換気システムと共に使用するガス配合機を示す。
【図６】本発明の実施形態の理解のために本明細書に記載した、配合機のガス供給の概略フローチャートを示す。
【図７】本発明の実施形態による、血液ガスのレベルを制御する方法のステップの例示的な順序を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
背景として、人工肺は、酸素化ガス及び静脈血を受け取り、血液を酸素化ガスへの暴露によって再酸素化し、且つ酸素化された血液を動脈血として供給するように構成された装置である。未使用の酸素化ガスは排気ガスとして放出され、排気ガスは血液によって放出されたガスも運ぶ。
【００５８】
本明細書において、酸素化ガスは、人工肺を基準にして「流入ガス」と呼ばれる。一部の文献では、同じ酸素化ガスが異なるように（例えば、ガス供給源を基準にして「流出ガス」と）呼ばれる場合があることに留意されたい。本明細書において、流出ガス又は排気ガスは、人工肺から出るガスを示す。以下で図２から図４を参照して人工肺の構成をより詳細に説明する。
【００５９】
酸素の分圧の決定の理論及び原理
一部の実施形態の理解のために、本明細書に記載したのは、人工肺から出る動脈血の酸素の分圧をより良好に求めるために血液ガスパラメーターを解析する方法のいくつかの従来とは異なる変形例である。本明細書において、このような従来とは異なる方法を「血液分析法」と呼ぶことができる。本明細書に開示した血液分析法は、同時係属の特許文献２に記載されている。
【００６０】
本出願人は、最初に排気ガス中の酸素の分圧の初期推定値を求めることによって、及び人工肺を通過する血液による酸素摂取量に基づいて初期推定値を調節することによって、動脈血中の酸素の分圧の良好な推定値を得ることができることに気が付いた。血液の酸素摂取量は光センサーで求めることができる。光放射は血液との物理的な接触を必要としないため、本明細書において、光センサーは非接触センサーとみなされる。
【００６１】
これにより、（クラーク電極のような）接触するセンサーを必要とせずに且つ外部造影剤を血液中に注入せずに、血液中の酸素の分圧を求めることが可能になる。
【００６２】
血液酸素消費量によるpO2の決定
酸素化ガス（酸素を含むガス成分の混合物）は、酸素の分率fiO2及び二酸化炭素の分率fiCO2を有して流入ガス流量GIで人工肺に供給される。
【００６３】
人工肺において、流入ガスからの酸素O2は血液によって取り込まれる。残りのガスは、排気ガス流量GEで排気ポート（以下に説明するように換気ポートもあるが、原則的に排気ポート）を通って排気ガスとして人工肺を出る。排気ガスGE中の酸素GEO2の分率feO2を知ることは、これが排気ガス中の酸素O2の分圧pO2GE及び大気圧（周囲圧力）Patmに直接関係するため、望ましい。
【００６４】
pO2GE = feO2 × Patm     (1)
feO2 = GEO2 / GE     (2)
【００６５】
排気ガスGE中の二酸化炭素CO2の分圧pCO2GEについても同様のことが言える。
【００６６】
pCO2GE = feCO2 × Patm     (3)
feCO2 = GECO2 / GE     (4)
【００６７】
流量GE、GEO2及びGECO2は、日常的な言葉では「量」と呼ばれることがあるが、通常Ｌ／ｍｉｎで測定される。分率feO2及びfeCO2は百分率として示される。
【００６８】
排気ガスGEに対する（排気ガスGE中の酸素O2の）量GEO2の分率を求めることによって、分圧pO2GEを計算することができるということになる。
【００６９】
しかしながら、人工肺は気密ではないため、人工肺ハウジングの排気ポートで測定された排気ガス流量GEは、人工肺の内部でガス血液界面（ガス血液界面は一般的に中空繊維の形態で提供される）を出るガス全体に直接関係していない。安全上の理由で、人工肺ハウジングは、排気ポートの閉塞の場合に圧力上昇を防止する換気ポートを含む。このような圧力上昇は、例えば生命を脅かすガス状血液塞栓症につながる可能性がある。従って、排気ガス流量GEは、人工肺排気ポートで測定される場合、換気ポートを通るガス流の影響を受け、必ずしも人工肺の内部でガス血液界面から放出される排気ガスの総量を正確に示さない。
【００７０】
本出願人は、（ａ）流入ガス酸素GIO2として人工肺に供給される酸素と（ｂ）人工肺において血液によって取り込まれる酸素との差として、排気ガスGE中の酸素O2の分率feO2を求めることが可能であることに気が付いた。人工肺における酸素の取り込みは、（酸素富化状態で人工肺を出る）動脈血中の酸素の量BEO2と（貧酸素状態で人工肺に入る）静脈血中の酸素の量BIO2との差として説明することができる。
【００７１】
従って、排気ガスGE中の酸素O2の量GEO2は、人工肺に供給される酸素の量GIO2と血液が取り込む酸素の量(BEO2 - BIO2)との差によって表される。
【００７２】
GEO2 = GIO2 - (BEO2 - BIO2)     (5)
【００７３】
次に値GIO2及び(BEO2 - BIO2)を検討する。
【００７４】
酸素供給量GIO2
酸素O2の流入ガス流量GIO2及び二酸化炭素CO2の流入ガス流量GICO2はそれぞれ、総流入ガス流量GIの分率fiO2又はfiCO2である。酸素の分率fiO2及び二酸化炭素の分率fiCO2は、大気圧に対して、酸素又は二酸化炭素の分圧pO2GI及びpCO2GIをそれぞれ求める。
【００７５】
GIO2 = GI × fiO2     (6)
fiO2 = pO2GI / Patm     (7)
GICO2 = GI × fiCO2     (8)
fiCO2 = pCO2GI / Patm     (9)
【００７６】
式６から９の右辺の係数は、以下のように測定することができる。
【００７７】
GIは、圧力降下の技術（流量が大きいほど、圧力降下が大きい）によって測定することができる。例示的な例を提供するために、流入ガス流量は、質量流量計又は任意の他の適切な方法、例えば、ベンチュリ管又はオリフィス板を用いて測定することができる。流量の単位は、通常、Ｌ／ｍｉｎ（１分＝６０秒）であるが、他の単位を用いてもよいことが分かる。
【００７８】
流入ガス中の二酸化炭素の分圧pCO2GIは、流入ガス中の二酸化炭素CO2の分圧pCO2GIを示す出力を提供する光（非接触）センサーで測定することができる。fiCO2は式９に従って計算される。fiCO2は無次元であり、一般的に百分率として与えられる。
【００７９】
流入ガス中の酸素の分圧pO2GIは、ガルバニ電池式酸素センサーで測定することができる。ガルバニ電池式酸素センサーは、流入ガス中の酸素の分圧に比例し且つ従って酸素濃度とガス圧の両方に比例する電圧を発生させる。酸素センサーは、既知のO2分率を有する較正ガスで較正することができる。例えば、各々が外部で確認された酸素含有量を有する２つの較正ガスについて測定値を得ることができる。第１較正ガスは、２１％（空気中、v/v）の酸素分率を有することができる。第２較正ガスは、１００％の酸素（すなわち、実際上は純酸素）を有することができる。酸素センサーは、第１較正ガスの第１O2センサー測定値を得ることができる。酸素センサーは、第２較正ガスの第２O2センサー測定値を得ることができる。センサーを較正する際に考慮されるように、周囲ガス圧力Patmも測定することができる。従って、動作中、センサー測定値は、既知の酸素含有量の値に関連付け可能であり、周囲ガス圧も考慮することができる。fiO2は百分率値である。
【００８０】
Patmは、例えば、集積センサーによる直接測定によって得ることができ、且つ／又は入力パラメーターとして提供されることができる。例えば、Patmは、人工肺の入口又は出口で測定することができる。典型的なPatm値は、約１０１３ミリバール（１気圧）である。
【００８１】
全流入ガス流量GI、流入ガス酸素の分率fiO2、及び流入ガス二酸化炭素の分率fiCO2を測定するためのセンサーは、センサーユニット内に設けることができる。センサーは、単一のセンサーユニットに組み込むことができる。好都合には、センサーユニットは、人工肺への酸素化ガス入口に設置することができる。この目的に適した例示的な測定システムには、イングランド、GL29QL、グロスターのスペクトラムメディカル社（本明細書の出願人）から入手可能なスペクトラムシステムＭ（商標）の診断モニターを含む。センサーユニットはまた、大気圧Patmを測定するためのセンサーを含むことができる。
【００８２】
血液酸素摂取量(BEO2 - BIO2)
例えば低いfiO2分率及び／又は低い流入ガス流量GI（「スイープ」として知られる）のために人工肺への酸素の供給量GIO2が、比較的低い状態では、患者による酸素の使用は、ガスの酸素含有量を著しく低下させるのに十分な大きさである。従って、GEO2を推定するためのアルゴリズムが低酸素供給のシナリオを含む広範囲の臨床シナリオに適用できることを確実にするために、BEO2 - BIO2という項を用いて、患者による酸素消費量を考慮することによってより正確な推定値を得ることができる。
【００８３】
人工肺において、酸素化ガスと血液との間の酸素O2の交換は、部分酸素圧pO2、すなわち酸素化ガス中の部分酸素圧と血液中の分圧pO2BLOODとによって決まる。ガス部分酸素圧が高いほど酸素が血液に溶け、血液部分酸素圧が上昇する。他の影響がなければ、分圧は時間と共に均衡状態になる。血液の注目すべき特性は、酸素がヘモグロビンによって結合されることである。ヘモグロビン結合酸素と血液部分酸素圧との関係は複雑であり、ヘモグロビンの酸素結合特性は、温度、圧力、血液ｐＨなどの様々な因子によって決まるが、簡略化のためにこの説明では省略されている。簡略化として、一度ヘモグロビンに結合すると、酸素分子はもはや血液部分酸素圧に直接寄与しないと仮定することができる。従って、血液中の酸素の総量には、血中部分酸素圧pO2BLOODを求める血漿中に溶解した酸素と、pO2BLOODに寄与しないヘモグロビンに結合した酸素とが含まれる。ヘモグロビンは、酸素を非常に効果的に結合し、生理学的なヘモグロビン濃度では、ヘモグロビン結合酸素の量が血漿溶解酸素をはるかに超える。
【００８４】
動脈血BEO2及び静脈血BIO2の決定のために、血漿に直接溶解することによって流入ガスから取り去られる酸素は、ヘモグロビンに結合する酸素に比べて無視できると仮定することができる。本出願人は、簡略化として、流入ガス中の酸素がヘモグロビンへの結合によってのみ減少すると仮定できることに気が付いた。同様に、人工肺の内部でのヘモグロビン結合血液酸素の増加は、流入ガス酸素の消費に相当すると仮定することができる。
【００８５】
所与の血液量においてヘモグロビンに結合する酸素の量は、酸素結合部位の数、従って血液量当たりのヘモグロビン分子の数と酸素結合部位の酸素飽和度のレベルとによって決まる。従って、静脈血BI中の酸素O2の量BIO2及び動脈血BE中の酸素O2の量BEO2は、以下のように表すことができる。
【００８６】
BIO2 = Hb × 0.1551 × Q × 4 × SvO2 / 100     (10)
BEO2 = Hb × 0.1551 × Q × 4 × SaO2 / 100     (11)
【００８７】
血流量Q、動脈血酸素飽和度SaO2、静脈酸素飽和度SvO2、ヘモグロビン濃度Hbの値は、非接触測定（以下に記載する例）によって得ることができる。従来、BIO2、BEO2及びQはＬ／ｍｉｎ（１ｍｉｎ＝６０秒）で、Hbはｇ／ｄｌ（１ｄｌ＝０．１Ｌ）で、SaO2及びSvO2は％で提供される。なお、１ｍｏｌのヘモグロビンの重量は６４，４５８ｇである。１ｇのヘモグロビンは０．０１５５１ｍｏｌを含み、０．１５５１の係数はｇ／ｄｌをｍｍｏｌ／Ｌに変換することを可能にする。式１０及び１１において、係数４は、ヘモグロビンの各分子に結合することができる酸素分子の数から成る。
【００８８】
血流量Qは、任意の適切な手段、例えばドップラー流量計によって、又は蠕動ローラーポンプの正の変位を求めることによって測定することができる。流量Qの単位は、通常Ｌ／ｍｉｎである。
【００８９】
酸素飽和度SO2（動脈酸素飽和度SaO2と静脈酸素飽和度SvO2の両方）及びヘモグロビンHbは、人工肺の適切な位置に配置可能な非接触光学測定法によって測定することができる。例示的な光学測定は、血液吸収特性を求めるためにＬＥＤ及び多波長光センサーを使用する（血液の赤みは、ヘモグロビンの酸素化状態に応じて変化する）。飽和度の単位は無次元であり、一般的にパーセントで与えられる。ヘモグロビン濃度は、従来、ｇ／ｄｌで提供される。
【００９０】
流量Q、ヘモグロビン濃度Hb、及び動脈酸素飽和度と静脈酸素飽和度の両方を測定することができる例示的な測定システムは、イングランド、GL29QL、グロスターのスペクトラムメディカル社（本明細書の出願人）から入手可能なスペクトラムシステムＭ（商標）の診断モニターである。
【００９１】
非接触センサーを用いてQ、Hb、SaO2及びSvO2を測定する場合、式１０及び１１により血液と接触せずにBIO2及びBEO2を求めることが可能である。これは、クラーク型電極のような接触電極を用いるよりも有利である。例えば、従来のクラーク型電極を使用前の較正のための基準センサーとして使用する場合であっても、これにより、量Q、Hb、SaO2及びSvO2の連続測定中に血液センサーを直接血液接触させる必要が回避される。無論、式１０及び１１は非接触センサーに限定されず、これらの量を測定するのに任意の適切なセンサーを使用することができる。
【００９２】
更に、関連する時間スケールの間、（人工肺に入る）静脈血及び（人工肺を出る）動脈血中のヘモグロビンの量は、血流量Qと同様に安定していると仮定することができる。従って、血液酸素摂取量(BEO2 - BIO2)は、式１２によって表すことができる。
【００９３】
(BEO2 - BIO2) = Hb × 0.1551 × Q × 4 × (SaO2 - SvO2) / 100     (12)
【００９４】
これにより、BEO2及びBIO2の値は、単一の位置で血流量Q及び／又はヘモグロビン濃度Hbのためのセンサーを用いて求めることができる。疑わしさを避けるために、酸素飽和度の測定には２つのセンサー、動脈酸素飽和度SaO2用センサーと静脈酸素飽和度SvO2用センサーが使用される。
【００９５】
排気ガス中の酸素の量GEO2のfeO2への関連付け
式５を用いて、排気ガスGE中の酸素O2の量GEO2を排気ガスセンサーなしで求めることができる。排気ガス流量GEを知ることは、式２と４を解くために必要である。
【００９６】
排気ガス流量の直接決定GE
本明細書の後に、人工肺の主要排気ポートからの流量GEを制御することを可能にする従来にない灌流システム設計についての記載が続く。これにより、制御パラメーターからGEを求める手段が提供される。
【００９７】
排気ガス流量の間接決定GE
しかしながら、従来の人工肺では、排気ガス流量を制御することができない。上記のように、人工肺は閉鎖系ではないため、従来の人工肺排気ポートで測定された排気ガス流GEは、人工肺の内部でガス血液界面を出る排気ガスの量を正確に示すものではない。排気流量GEを直接求めることの代替案を、本明細書の以下の節に示す。
【００９８】
人工肺から運ばれる排気ガスGEは、O2、CO2、N2で構成されると考えられる。水H2Oの量は無視できると考えられる。同様に、希ガス及び一般的なフッ素化麻酔薬などの実質的に不溶性の気体の量は、pO2予測の目的では無視できるか又は窒素の項N2に含まれると考えられる。
【００９９】
GE = GEO2 + GECO2 + GEN2     (13)
【０１００】
GEO2は、式５によって求められる。
【０１０１】
GECO2：式４によれば、排気ガス中の二酸化炭素の量GECO2は、二酸化炭素の分率feCO2及び排気ガスの量GEによって決まる。しかしながら、以下の式１７から１９に示すように、総排気ガス流量GEにおける二酸化炭素CO2の分率feCO2の直接測定は、GEの推定値を求めるのに十分である。feCO2センサーは、人工肺の排気ポートにある独立型のセンサーであることができる。
【０１０２】
GEN2：N2及び不活性の又は大部分不溶性の気体の量は、酸素化の間一定のままであり、すなわち、N2は血液によって取り込まれも放出されもしないと考えられる。
【０１０３】
GEN2 = GIN2     (14)
【０１０４】
GIN2の決定のために、ガス混合物GIはO2、CO2、及びN2のみで構成されると考えられ、一方、水H2Oの量及び希ガスの量は無視でき且つ／又はGIN2の項に含まれると見なされる。
【０１０５】
GI = GIO2 + GICO2 + GIN2     (15)
【０１０６】
式１５の右辺の項に式６及び式８を代入すると、窒素N2の流量GIN2は以下のように表すことができる。
【０１０７】
GIN2 = GI × [1 - (fiO2 + fiCO2)]     (16)
【０１０８】
式１６の右辺の項、GI、fiO2、及びfiCO2は、上記のように人工肺入口のセンサーによって測定されることができ、流入ガスGI中の窒素N2の量GIN2又は出口ガスGE中の窒素N2の量GEN2の別個の測定の必要はない。
【０１０９】
従って、出口ガス流GEを十分に表す推定値は、（GEO2について）式５、（GECO2について）式４、及び（GEN2について）式１４及び式１６を用いて式１３の右辺の項を置換することによって求めることができる。
【０１１０】
GE = GEO2 + GIN2 + (feCO2 × GE)     (17)
従って、 GE - (feCO2 × GE) = (GEO2 + GIN2)     (18)
従って、 GE = (GEO2 + GIN2) / (1 - feCO2)     (19)
【０１１１】
排気ガス中の二酸化炭素の分率feCO2は、主要な人工肺排気ポートからの直接センサー測定によって正確に求められると考えられる。
【０１１２】
式１９によってGEの推定値を求めると、排気ガス中の酸素の分圧pO2GEを式１及び式２によって得ることができる。
【０１１３】
pO2GEの精度の更なる向上
背景として、理想的な気体条件と、従って１ｍｏｌの気体が標準的な温度及び圧力（ＳＴＡＰ）で２２．４１Ｌを占めることを仮定することによって、流入流量（Ｌ／ｍｉｎ）をｍｍｏｌ／ｍｉｎに変換することができる。システムは、測定されたガス圧を調節するように構成されることができる。実際には、周囲空気が２０℃の温度を有すると仮定することによって十分な精度が得られる。或いは、周囲温度をセンサーで測定し、Ｌ／ｍｉｎをｍｍｏｌ／ｍｉｎに換算する際に温度を考慮することができる。
【０１１４】
血液の温度は、血液酸素の分圧pO2BLOODに影響を与える。出願人は、血液温度TBLOODと相関する線形オフセット温度項offsetTEMPを適用することによって温度効果を説明することができることを見出した。
【０１１５】
offsetTEMP = 2 × (37 - TBLOOD)     (20)
【０１１６】
血液温度TBLOODは、人工肺に流入又は流出する血液の摂氏温度である。血液温度は、任意の適切な温度計によって測定されることができる。温度計は、適切な位置に配置することができる。
【０１１７】
上記の方法で酸素摂取量BEO2 - BIO2を計算する際、人工肺の効率について単純化する仮定が行われる。単純化する仮定は、酸素飽和が、酸素化に利用可能な交換面積、血流量（流量が遅いほど、均衡に近づく時間が長くなる）、及び動脈血の所望の酸素化に対する静脈血の酸素負荷（差が大きいほど、多くの酸素が人工肺膜を横切る必要がある）を含む要因によって影響されることを無視する。これは、血流量Q及び飽和度の差（動脈酸素飽和レベルSaO2−静脈酸素飽和レベルSvO2）の非線形影響をもたらす。影響は、人工肺のタイプによって決まり、人工肺の項offsetOXYGENATORによって表すことができる。
【０１１８】
offsetOXYGENATOR = A × Q + B × (SaO2 - SvO2) + C × (Q × (SaO2 - SvO2))    (21)
【０１１９】
人工肺の項offsetOXYGENATORは、血液酸素摂取量（SaO2 - SvO2）を定める項を含むので、人工肺の項は、人工肺内で血液によって取り込まれる酸素の量を示す血液酸素摂取値を構成する。
【０１２０】
式２１の係数Ａ、Ｂ及びＣは、試験値と所与の人工肺のタイプに対して得られた実験データとの最良の適合によって求められる。例示的な例を提供するために、市販のＭｅｄｔｒｏｎｉｃ  Ｆｕｓｉｏｎ及びＴｅｒｕｍｏ  ＲＸ２５の人工肺に関する式１８の係数は、およそ以下のとおりである。
【０１２１】
A = -4.1192379     (22)
B = 1.4807944     (23)
C = -1.5330679     (24)
【０１２２】
係数は、人工肺のタイプと人工肺膜の表面積及び／又は効率によって決まる。実際には、係数は、計算されたpO2BLOODと、例えば従来の血液ガス分析装置を用いて標準的な方法で測定されたpO2BLOODとの差を定めることによって、所与の人工肺モデルに対して得ることができる。差は、それぞれが異なる条件下で酸素化された複数の血液試料について定められる。酸素化の条件は、血流量、温度、圧力、ヘモグロビン濃度、流入ガス流量、流入ガス酸素濃度、及び／又は静脈血酸素飽和度によって異なり得る。血液サンプルの数は、人工肺の一般的な使用中に予想される値及び臨床現場で予想されない値を含む、各条件ごとに広範囲の値をカバーするように選択される。適切な方法を用いて、基準値（血液ガス分析装置の値）とpO2BLOODの計算値との差が最小になるように、係数A、B、及びCを調節する。例えば、式２２から２４の例示的な係数A、B、Cは、４０個のサンプルから測定された値に基づいて求められ、それらの値から最小二乗適合法を用いて（レーベンバーグマーカートアルゴリズムを用いて）記述的モデルが作成された。式２１は例示を目的として提供されており、他の適合法（例えば、回帰分析などの数学モデル）を使用することができる。例えば、本実施例では３つの係数A、B、Cを用いているが、どの数学モデルを用いて人工肺の項offsetOXYGENATORを表すかによって、異なる数の係数が適している。係数は、製造又はセットアップ中にオフラインで求めることができる。これにより、必要に応じて、数学モデルを特定の人工肺に対して最適化することが可能になる。係数は、例えばソフトウェアの更新のような既存の機器へのレトロフィットの形で調節されることができる。係数は設定のページで入力することができると考えられる。設定のページは、権限を与えられた職員のみがアクセスできる。
【０１２３】
式１によって求められた分圧pO2GEに温度の項offsetTEMP及び／又は人工肺の項offsetOXYGENATORを適用することによって、部分酸素圧のより正確な推定値pO2ESTが得られる。
【０１２４】
pO2EST= pO2GE + offsetTEMP + offsetOXYGENATOR     (25)
【０１２５】
従って、より正確な推定値pO2ESTは、動脈血中の酸素の分圧の出力として理解することができ、この出力は、排気ガス中の酸素の分圧の推定値（推定値はpO2GEによって構成される）に基づいて、及び血液酸素摂取値（血液酸素摂取値は人工肺に取り込まれた酸素の量を示す項offsetOXYGENATORによって構成される）に基づいて、式２５によって生成される。
【０１２６】
使用中、臨床現場の様々なパラメーターは、推定値pO2ESTと、人工肺から出る動脈血の実際の分圧pO2BLOODとの間の動作オフセットを引き起こし得る。動作オフセットは、推定値の精度を更に向上させるために較正又は同期化ステップによって考慮することができる。
【０１２７】
同期化は、血液ガス分析装置を用いて分圧pO2BGAを測定することと、その値を推定値pO2ESTと比較して同期オフセットoffsetSYNCを計算することとを含む。
【０１２８】
offsetSYNC = pO2BGA - pO2EST     (26)
【０１２９】
換気処置の間、血液サンプルが患者から定期的に得られ、それらの血液パラメーターは、通常、pO2又はpCO2を含むいくつかの血液検体を測定する血液ガス分析装置で測定される。換気処置中に、２つ、３つ、又はそれ以上の血液サンプルを患者から採取し、外部で（例えば、血液ガス分析装置で）分析することは、非典型的ではない。
【０１３０】
定期的な分析のために血液サンプルを採取する時点を、サンプリングイベントとして登録し、サンプリングイベント中に推定された推定分圧pO2ESTと共にサンプルを登録することができる。血液分析による値が利用可能になると（数分かかることがある）、これらは推定値に関係している可能性がある。例えば、処理装置は、式２６によって同期オフセットを得るために、血液分析値pO2BGAをサンプリングイベントの時点で求められたpO2ESTの値と相関させるように構成されることができる。同期オフセットは、より正確な測定値を提供するために将来のすべての値に適用することができる。また、同期オフセットを遡及的に、すなわち、前の時点で決定及び記録されたpO2ESTの値に適用することも可能である。
【０１３１】
式２６を詳述すると、同期オフセットoffsetSYNCSAMPLEは、サンプリングイベントの間に計算される分圧推定値pO2ESTSAMPLE用のサンプル値pO2BGASAMPLEから求められる。
【０１３２】
offsetSYNCSAMPLE = pO2BGASAMPLE- pO2ESTSAMPLE     (27)
【０１３３】
次の血液部分酸素圧値pO2BLOODCURRENTが、式２７によって求められたオフセットを次のpO2推定値pO2ESTCURRENTに加えることによって計算される。
【０１３４】
pO2BLOODCURRENT= pO2ESTCURRENT + offsetSYNCSAMPLE     (28)
【０１３５】
同期値を得るために、定期的な血液ガス分析又は同等の分析を実施しなければならないかもしれないが、式２８によって得られる血液部分酸素圧推定は、血液サンプル分析よりも頻繁に実施することができ、すなわち、結果を連続的に又は規定された間隔で、例えば、１秒毎に提供することができる。
【０１３６】
血液ガス分析のために新しい血液サンプルを採取するときはいつでも、同期を繰り返すことができる。すなわち、式２７によって同期オフセット値offsetSYNCSAMPLEを更新するために、そのサンプリングイベントを登録することができ、同期オフセット値offsetSYNCSAMPLEはその後、式２８によって適用される。
【０１３７】
本明細書において、式（２６）から式（２８）は、血液中の酸素の分圧pO2の例を用いて説明されているが、血液中の二酸化炭素の分圧pCO2を較正又は同期させるのにも同様に適している。すなわち、現在の推定値pCO2ESTCURRENTは、排気ガス中の二酸化炭素の分率feCO2の直接測定、及びこれを式（３）に示すように大気圧に関連付けることによって得ることができる。
【０１３８】
この点に関して、排気ガス中の二酸化炭素の分率feCO2に対する排気ガス中に引き込まれる周囲空気の影響は無視することができる。実際上は、空気中の二酸化炭素は一般的に４５０ｐｐｍから６００ｐｐｍの間（ｐｐｍ＝１００万分の１）で変化するので、空気中の二酸化炭素分率は０％に近いと仮定することができるが、排気ガスは１％から１０％の間である。大きさの違いを考えると、空気中の二酸化炭素を無視することに起因する不正確さは、０．０４５から０．０６％ということになり、無視できる。排気ガスに引き込まれる周囲空気の量は、排気ガス流量が酸素化ガス流量に対して調節されない場合、大幅に変化する可能性がある。
【０１３９】
このようにして得られたpCO2及びpO2の値は、酸素消費量及び二酸化炭素産生量に関係し、従って、酸素化ガスの組成を最適化し且つ人工肺への流量を最適化するための経験的な又は測定ベースの根拠を提供する。詳細には、これにより、組成及び／又は流量を患者の進展に従って調節することが可能になる。これにより、患者の長期の換気に特に有用であると考えられる、非監視化の又は自動化された患者の酸素化が容易になる。
【０１４０】
直接測定によるpO2の決定
上記のアルゴリズムを用いて式５によってpO2BLOODを求める代わりに、出願人は、血液部分酸素圧pO2BLOODが排気ガス部分酸素圧pO2GEに直接関係している可能性があることを発見した。
【０１４１】
pO2GEの測定は、流入ガス特性（GI、fiO2、fiCO2）又は他の（O2でない）排気ガス特性（例えばfeCO2など）を知ることを直接必要としない。しかしながら、直接測定した場合、pO2GEは、人工肺の換気ポート又は補助ポートを通過するガスの量によって影響を受けるため、人工肺の内部で血液ガス界面を出る時点での流入ガス中の未消費の酸素に直接関係すると仮定することができない。なお、市販のpO2センサーは、単位大気圧（１気圧＝１０１３ミリバール）を基準にして測定値を得るという仮定に基づいて、pO2GEの値を百分率として提供することができる。
【０１４２】
血液温度TBLOOD、血流量Q、及び動脈血飽和度SaO2及び静脈血飽和度SvO2を測定することができるセンサーシステムを用いて、血液部分酸素圧に対する推定分圧pO2ESTを提供するために、上記の式２０及び２１と同等の調節項を計算することができる。
【０１４３】
offsetTEMP = 2 × (37 - TBLOOD)     (29)
offsetOXYGENATOR = A × Q + B × (SaO2 - SvO2) + C × (Q × (SaO2 - SvO2))    (30)
pO2EST= pO2GE + offsetTEMP + offsetOXYGENATOR     (31)
【０１４４】
係数A、B及びCは、上記のように決定可能である。詳細には、人工肺の項offsetOXYGENATORは、血液酸素摂取量（SaO2 - SvO2）を定める項を含むので、人工肺の項は、人工肺内の血液によって取り込まれる酸素の量を示す血液酸素摂取値を構成する。同様に、pO2ESTは、動脈血中の酸素の分圧の出力として理解することができ、この出力は、排気ガス中の酸素の分圧の推定値（推定値はpO2GEによって構成される）に基づいて、及び血液酸素摂取値（血液酸素摂取値は人工肺に取り込まれた酸素の量を示す項offsetOXYGENATORによって構成される）に基づいて、式３１によって生成される。
【０１４５】
本発明の実施形態は、式１〜１９に必要な入力値の測定及び式１〜１９を処理するように構成された処理装置によって、又は排気ガス中の部分酸素圧pO2GEの直接測定によって、排気ガス中の酸素の分圧pO2GEの推定値を連続的に求めるように構成されたセンサーシステムを含むことができる。実際には、システムは所定の間隔で、例えば１秒ごとに値を記録することができる。
【０１４６】
システムは、式２５又は３１に従って推定分圧pO2ESTを計算するために温度の項offsetTEMP及び／又は人工肺の項offsetOXYGENATORを適用するように構成されることができる。
【０１４７】
同期のために、センサーシステムは、サンプリングイベントを登録するように構成されることができる。サンプリングイベントは、血液サンプルを採取するときに起こり、採血時に求められたpO2推定値及び／又はpCO2推定値を血液サンプルと関連付けることができる。臨床設定では、血液サンプル値が得られるまで数分かかることがある。この間、センサーシステムは、pO2推定値及び／又はpCO2推定値を求め続けることができる。血液分析からの値が得られると、これらをセンサーシステムに入力することができる。センサーシステムは、血液分析値をサンプリングイベント中に求められたpO2推定値及び／又はpCO2推定値と相関させるように構成される。これにより、血液値と推定値との間の偏差が求められ、同期値をセンサー値に適用することが可能になる。その結果、センサーシステムによって求められる将来のpO2推定値及び／又はpCO2推定値に同期値を適用することができる。
【０１４８】
このようにして、多数の測定値を得ることができるが、多数の血液サンプルを採取及び分析することは現実的ではない。pO2推定値／pCO2推定値は、連続的に又は所定の間隔で求めることができる。
【０１４９】
同期オフセットを更新するために、例えばインターベンション中に採取された血液サンプルの数に応じて、適宜、複数のサンプリングイベントを登録することができる。
【０１５０】
同期オフセットを適用することにより、動脈部分酸素圧pO2BLOODのより正確な決定が、血液接触なしで得ることができる部分酸素圧pO2GEから導き出された推定値に基づいて行われる。同様に、二酸化炭素の分圧も求めることができる。このように、記載されたセンサーシステムは、本発明の監視システムの一部であるか又は監視システムを構成することができる。
【０１５１】
温度に関する考慮事項
多くの血液検体の測定値は温度に依存するため、pO2及びpCO2の血液ガス値は、一般的に標準温度で得られる。ほとんどの血液ガス分析装置は、血液サンプルの温度を標準温度として３７℃に設定する。
【０１５２】
しかしながら、分圧pO2及びpCO2も温度に依存する。人工肺内を循環する血液は、血液ガス分析装置内の温度制御されたサンプルとは異なる温度を有することが多い。例えば、患者の体温と血液は、手術中に３７℃よりかなり低く冷却されることがあるが、血液ガス分析装置は、血液を３７℃に定期的に温めることがある。対照的に、人工肺からのセンサーによって得られる値は、患者の温度に近い。血液温度の差を考慮する必要がある。
【０１５３】
それぞれ温度調節値pO2ADJ又はpCO2ADJを得るのに適した温度調節は、既知の式を用いて得ることができる。
【０１５４】
【数１】
2017536198.tif 000003
【０１５５】
式３２は、Ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ  ＡＭＬ−３によって使用される式に対応し、式３３は、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｍｏｄｅｌｓ  １７８、１７０、１６８及び１５８によって使用される式に対応し、両方がＣｌｉｎｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２９巻１１号、１８７７頁（１９９３）においてエドワード・Ｒ・アッシュウッドによって報告されている。
【０１５６】
動脈血中の酸素の分圧を求める例示的な手順
図１を参照すると、上記原理による方法１００の一連のステップが示されている。ステップ１１０において、血液を酸素化のために人工肺に供給する。ステップ１２０において、１つ以上のガス値を求めるのに適したセンサーシステムを提供する。ステップ１３０において、１つ以上の血液値を求めるのに適したセンサーシステムを提供する。ステップ１４０において、人工肺の排気ガス中の酸素の分圧の推定値を含む１つ以上のガス値を測定する。ステップ１５０において、人工肺内の血液によって取り込まれる酸素の量を示す血液酸素摂取値を含む１つ以上の血液値を測定する。ステップ１６０において、血液酸素摂取値を用いて排気ガス中の酸素の分圧の推定値を調節することによって出力を生成する。
【０１５７】
方法１００の一部又は全てのステップを実行して、上記のアルゴリズムの１つ以上を実施することができる。
【０１５８】
ステップ１５０は、人工肺に入る血液の静脈酸素飽和度を測定することと、人工肺から出る血液の動脈酸素飽和度を測定することと、動脈酸素飽和度と静脈酸素飽和度の差の関数として血中酸素摂取値を計算することとを含む。
【０１５９】
ステップ１５０は、人工肺を通過する血液の流量、温度、及び／又はヘモグロビン濃度を測定することを含むことができる。ステップ１５０は、流量、温度、及び／又はヘモグロビン濃度の関数として血液酸素摂取値を計算することを含むことができる。ステップ１６０は、流量、温度、及び／又はヘモグロビン濃度の関数として出力を計算することを含むことができる。
【０１６０】
ステップ１４０は、排気ガス中の酸素の分圧の測定値を得ることと、測定値を推定値として使用することとを含むことができる。
【０１６１】
ステップ１４０は、排気ガス中の酸素の量と人工肺を出る排気ガスの量とを求めることと、排気ガス中の酸素の量と排気ガスの量との商として排気ガス中の酸素の分率を求めることと、排気ガス中の酸素の分率から排気ガス中の酸素の分圧の推定値を導き出すこととを含む。
【０１６２】
ステップ１４０は、人工肺に入る酸素の量を示す流入ガス値を求めることを更に含むことができる。ステップ１６０は、流入ガス値と血液酸素摂取値との差に基づいて排気ガス中の酸素の量を求めることを含むことができる。
【０１６３】
ステップ１４０は、酸素化ガスの全量、酸素化ガス中の酸素の量又は分率、酸素化ガス中の二酸化炭素の量又は分率、及び排気ガス中の二酸化炭素の量又は分率の１つ以上を測定することを含むことができる。
【０１６４】
図１には、人工肺の酸素化効率を特徴付ける方法２００が含まれている。方法２００は、複数の血液サンプルに対して方法１００のステップを用いる。
【０１６５】
ステップ１７０において、標準的な方法を用いて、例えば従来の血液ガス分析装置で血液を測定することなどによって、動脈血中の酸素の分圧の基準値を得る。
【０１６６】
ステップ１８０において、ステップ１６０で生成された出力とステップ１７０で測定された基準値との差を表すようにオフセット値を計算する。オフセット値を用いて出力を調節することができる。
【０１６７】
ステップ１９０において、複数のオフセット値に基づいて人工肺の酸素化効率を表すモデルの１つ以上の係数を計算する。
【０１６８】
ステップ２１０において、人工肺における酸素化のために血液サンプル又は血液量を供給し、ステップ１１０から１６０を繰り返す前に、ステップ１１０から１６０に必要な条件の１つ以上を変更する。
【０１６９】
流量制御人工肺
上記のアルゴリズムは、補助／換気ポートを通過するガス又は周囲空気の量／割合が未知の量として扱われ、そのため排気ガスGE及びその中の任意の成分の量が人工肺の内部でガス血液界面を出る排気ガスの量に直接関係しないという意味では従来型の人工肺に適用される。
【０１７０】
一部の実施形態の理解のために、本明細書に記載したのは、ガス流パラメーターの制御によって人工肺への酸素化ガス及び／又は人工肺からの排気ガスの流量を求めることを可能にする非従来型の酸素化システムである。本明細書において、このような非従来型の酸素化システムを「流量制御」酸素化システムと呼ぶことができる。本明細書に開示した流量制御酸素化システムは、本出願人の同時係属中の英国特許出願第１４２１４９８．５号明細書に記載されている。
【０１７１】
本発明の実施形態は、流量制御酸素化システムに組み込むことができ、又は流量制御酸素化システムを使用することができる。これにより、人工肺への供給ガスの流量（「スイープ」）及び／又は酸素の分率を制御することを可能にする手段が提供される。また、主要な人工肺排気ポートからの排気ガスGEの流量を、血液パラメーター又は酸素化ガスパラメーターの決定において考慮することができる。例えば、上記の式１９によってGEを求める代わりに、流量制御パラメーターからGEの推定値を導き出すことができる。
【０１７２】
ある動作モードにおいて、流量制御酸素化システムは、ガス血液界面を出るガスの一部のみを吸引する流量が適用されることを可能にすることができる。排気ガスの残りの量は、換気ポートを通って人工肺を出る。この場合、人工肺の排気ポートを通る排気ガスの一部の組成は、人工肺の内部でガス血液界面を出るガスが換気ポートを通して吸入される周囲空気によって希釈されないため、人工肺の内部でガス血液界面を出るガスの組成に密接に対応する。これにより、排気ガス中の酸素の分率feO2又は排気ガス中の二酸化炭素の分率feCO2などの、排気ガスの成分の分率をより正確に測定することが可能になる。この動作モードは、例えば麻酔なしの体外換気中に、未使用の酸素化ガスが人工肺から漏出する心配がない場合に適当であり得る。
【０１７３】
ある動作モードでは、流量制御酸素化システムは、人工肺の内部でガス血液界面から出る排気ガスの全てと換気ポートを通して人工肺ハウジングに引き込まれる周囲空気とを吸入するのに十分な高い流量を可能にすることができる。この場合、人工肺の排気ポートを通る排気ガスの組成は、周囲空気を含む。この動作モードは、人工肺からの未使用の酸素化ガス（例えば、未使用の麻酔薬を含む）の流出が懸念される場合に適切であり得る。この動作モードは、人工肺への酸素化ガスの流量が低い場合に十分に正確な測定を達成するためにも必要である。周囲空気の組成を知ること及び人工肺に入る酸素化ガスの流量を知ることによって、ガス血液界面の直後の酸素濃度を求めることができる。
【０１７４】
異なる動作モードによって求められる値、例えば排気ガス成分の分率又は排気ガスの量を使用して、上記アルゴリズムを解くことができる。
【０１７５】
詳細には、本出願人は、本明細書に記載した様々な方法を相補的に用いることができると考えている。例えば、流量制御人工肺において、排気ガスGEの流量は、上記の式１９と流量制御パラメーターからの導出の両方によって求められることができる。
【０１７６】
流量制御酸素化システムのコンポーネントの概要
図２は、本発明の実施形態と共に使用される流量制御換気システムのシステムコンポーネントの概要を示す。肺（血液）バイパスループが、ガス（酸素）ラインを横切っている。肺バイパスループは、血液が酸素化され、患者に戻されるように、患者からの血液を循環させる。ガスラインは、血液酸素化のために酸素化ガスを供給する。
【０１７７】
肺バイパスループ（血液）
患者（図２には図示せず）からの静脈血は、静脈ラインＶを通って容器１０に向かって矢印１２で示す方向に循環させられる。容器１０から、静脈血は、人工肺２０に向かって矢印１４で示す方向にポンプ１３によって送り出される。人工肺２０において、血液が酸素化される。血液は、人工肺２０を出て、動脈血として、患者に向かって矢印１６で示す方向に動脈ラインＡを通って供給される。人工肺２０を出る再酸素化された血液の流量を測定するために、流量センサー１８が設けられている。人工肺２０を出る再酸素化された血液の温度を測定するために、温度センサー２２が設けられている。水ライン２１が、所定の温度を維持するために人工肺２０を水槽に接続する。
【０１７８】
酸素化ガスライン
ガス循環装置３５が、酸素化ガスを調製するための配合機３０を含む。特定の描写では、配合機はまた、排気ガスを除去するための真空サブシステム４０を含む。しかしながら、従来の酸素化ガス混合システムは、真空サブシステムを含まない。
【０１７９】
所定の純度の窒素（N2）及び酸素（O2）などのガスが、病院の供給ライン３２から配合機３０に供給される。約７９％の窒素と２１％の酸素の組成を有する圧縮空気を供給することができる。病院が供給するガスには、微量の二酸化炭素及び／又は希ガスが含まれている場合がある。病院の主管はまた、低圧又は真空の供給源を提供する。病院の供給はまた、供給ライン５７を通して配合機３０に供給され得る所定の組成の酸素化ガス又は所定の純度の酸素を含むことができる。
【０１８０】
配合機３０において、ガスは、人工肺２０に供給される組成物に混合され、供給ライン２４を通って矢印３４で示す方向に供給される。人工肺２０において、静脈血のヘモグロビン分子は、酸素を取り込み、二酸化炭素を放出する。人工肺２０において、余剰麻酔ガスなどの他のガスは、人工肺から放出するか、人工肺に取り込まないことができる。人工肺２０に放出されるか又は人工肺２０を通過するガス及び流入ガスから取り込まれないガス成分は、廃棄ガス又は排気ガスとして収集され、矢印３６の方向に排気ライン２６を通って人工肺２０を出て遠くへ運ばれる。排気ライン２６を通るガス流は、真空によって補助される。本明細書に記載した実施形態において、真空は、ガス循環装置３５の一部である真空サブシステム４０を通して供給される。従来、人工肺は病院の真空ポートに直接接続される。
【０１８１】
コンポーネントの動作
図３、図４、図５及び図６を参照して、人工肺２０、配合機３０及び真空サブシステム４０の動作をより詳細に説明する。
【０１８２】
人工肺２０
図３及び図４に詳細に示すように、CO2を運ぶ静脈血が、（方向１４で）静脈ラインＶを通って人工肺２０に入る。静脈血は、本明細書において符号BIで示される状態で人工肺２０に入る。詳細には、血液は、単位時間にある量の酸素BIO2及びある量の二酸化炭素BICO2を輸送する。
【０１８３】
図３は、人工肺２０における血液による酸素の取り込みを示す。静脈血は、人工肺２０内でライン１５に沿って運ばれ、ライン２５に沿って運ばれる配合機３０からのガス混合物の流入ガスGIに曝される。ガス混合物GIは、血液よりも高い酸素分圧及び低い二酸化炭素分圧を有し、ヘモグロビンにCO2を放出させ、O2を取り込ませる。図３は並行交換を模式的に示しているが、人工肺は実際には対向流交換を使用することに留意されたい。
【０１８４】
図４はフローチャートを示す。人工肺２０において、矢印４２で示すように、CO2が血液からガス流に放出される。血流は、矢印４４で示す反応でO2を取り込む。余剰麻酔ガスなどの他の成分は、血液によって取り込まれず、矢印４６で示すように排気ガス流に入り又は留まることができる。酸素化された血液は、動脈血と呼ばれる。
【０１８５】
人工肺２０は気密ユニットではない。人工肺２０は、排気ライン２６が閉塞された場合に人工肺２０内の圧力増加を避けるために、フェイルセーフ手段として１つ以上の補助（すなわち、換気）排気ポート２７を含むことができる。補助排気ポート２７が空気又はガスの通過を可能にするので、排気ライン２６において人工肺２０を出る排気ガスGEの量は、人工肺２０の内部のガス血液界面の直ぐ下流の点２９での排気ガスの量と同じであると仮定することはできない。
【０１８６】
従って、排気ライン２６を通して真空誘導流が使用されると、これにより、人工肺２０からの排気ガスGEだけでなく、補助排気ポート２７を通る周囲空気４８も引き込まれる。例示的な例を提供するために、供給ライン２４を通して人工肺２０に供給される２Ｌのガス混合物ごとに、排気ライン２６を通して２．１Ｌの排気ガスを引き込むことができる。
【０１８７】
周囲空気４８を人工肺２０に引き込ませる流量の差は、余剰麻酔ガス４６が排気ライン２６を通して除去されることを確実にするために使用することもできる。従って、余剰麻酔ガス４６が矢印４９で示すように人工肺２０から手術室に流出し、手術室で麻酔ガスがスタッフに影響を与えることが防止される。
【０１８８】
動脈血は、人工肺２０を状態BEで出る。動脈血の酸素の量BEO2は、動脈血酸素飽和度SaO2に関係し、血液中のヘモグロビン濃度にも依存する。
【０１８９】
移動４２によるCO2のような血液から放出された成分、又は人工肺２０の内部に取り込まれなかった余剰麻酔ガスを運ぶ排気ガスGEは、ガス循環装置３５の真空サブシステム４０に向かって排気ライン２６を通して引き出される。
【０１９０】
配合機３０
図５には、配合機３０がガス循環装置３５の一部として拡大して描かれている。入口３２を通して供給されるガス成分は、人工肺２０のための供給ガスを提供するように混合される。配合機３０における処理ステップは、図６に示される。病院が供給するガス３２は、最初にガス混合器５２に供給され、その後、供給ライン２４を通して人工肺２０に供給される前に、流量制御装置５４、フェイルセーフ制御装置５６、及びセンサー５８を通過させられる。
【０１９１】
ガス混合器５２
ガス混合器５２は混合チャンバーを含み、混合チャンバー内に成分ガスが入口を通して受け入れられ、酸素化ガスへと混合される。混合チャンバーは、その中で成分ガスが酸素化ガスへと調合される調合ユニットを構成する。混合チャンバーはまた、その中で成分ガスが均質になることができる保持ユニット又は容器を構成する。ガス圧は、背圧レギュレーターによって制御されることができる。過剰なガスは、大気中に放出されることができる。ガス混合器５２の混合チャンバーから、酸素化ガスは配合機流量制御装置５４を通過する。
【０１９２】
配合機流量制御装置５４
配合機流量制御装置５４は、ガス混合物（酸素化ガス）の流量を所定の流量に調節することを可能にする。配合機流量制御装置５４は、保持ユニット又は混合チャンバーからの酸素化ガスの流量を制御し、従って、本発明の実施形態による供給ガスパラメーターを制御するのに適した流量制御装置を構成する。これにより、人工肺に供給されるガスの量を設定することが可能になり、それを酸素化関連パラメーターの計算に使用することが可能になる。
【０１９３】
配合機内の流量制御ユニットが、必要に応じて混合された後にガス混合物の流量を低流量に設定することを可能にする。これにより、特に肺系統において好ましい低流量での組成の精度が改善される。
【０１９４】
病院が供給するガスの流量を絞る場合、酸素化ガスの良質の混合物を得ることは困難である。このため、正確な混合物を得るために、病院が供給するガスは、適切に高い流量で供給される。従って、流量制御装置は、正確に混合された酸素化ガスをどのように得るかという問題に対処すると同時に、低流量で人工肺２０に酸素化ガスを供給する。
【０１９５】
例を用いてこれを説明するために、酸素と窒素の両方を１．０５Ｌ／ｍｉｎで供給することができる。これらの２つのガスの５０％／５０％混合物は、２．１Ｌ／ｍｉｎ（１．０５Ｌ／ｍｉｎ＋１．０５Ｌ／ｍｉｎ＝２．１Ｌ／ｍｉｎ）の体積流量を生じる。例えば、２．０Ｌ／ｍｉｎの酸素化ガスのみを人工肺に供給することが望ましい場合、０．１Ｌ／ｍｉｎ（２．１Ｌ／ｍｉｎ−０．１Ｌ／ｍｉｎ＝２．０Ｌ／ｍｉｎ）の過剰分が大気中に放出又は「排出」させられる。任意の適切な混合比を実際に使用することができる。
【０１９６】
フェイルセーフ制御装置５６
フェイルセーフ制御装置５６は、外部ガス供給５７に切り替えるためのオプションを提供することにより、追加の安全機能を提供する。詳細には、フェイルセーフ制御装置５６は、ガス混合器５２、配合機流量制御装置５４及び／又はセンサー５８に応答することができ、ガス混合器５２又は配合機流量制御装置５４の一方が所定の組成又は流量の酸素化ガスを供給しない場合に外部ガス供給５７の酸素に切り替えるように構成される。
【０１９７】
外部ガス供給５７によって供給されるガスは、純酸素であることができる。供給されるガスは、機械的な配合機又は緊急バックアップガス供給によって提供されてもよい。
【０１９８】
センサー５８／出力測定
センサー５８は、供給ガス混合物のパラメーターを測定するように構成される。パラメーターは、ガス混合物の流量、ガス混合物の圧力、ガス混合物の温度、酸素濃度、二酸化炭素濃度、又はそれらの組み合わせを含む。
【０１９９】
出力測定で得られた値は、期待値と照合されることができ、一致しない場合には対策を講じることができる。例えば、センサー５８が求めた流量は、配合機流量制御装置５４によって設定された流量と比較されることができる。一致しない場合には、対策を講じることができる。対策は、報知信号の発生、配合機流量制御装置５４による流量の増減、又はフェイルセーフ制御装置５６による外部ガス供給５７への切り替えを含む。
【０２００】
センサー５８は、例えばガス混合器５２からのものであろうと外部ガス供給５７からのものであろうと、供給源に関係なく、組成、圧力、温度、及び流量を監視することを可能にする。
【０２０１】
特性が既知の酸素化ガスが、出口を通って配合機３０から出て人工肺２０に供給される。
【０２０２】
これにより、制御装置が人工肺への酸素化ガス供給のパラメーターを制御することが可能になる。例えば、流量制御装置は、人工肺に供給されるガスの総流量、又は「スイープ」を制御することを可能にする。同様に、これにより、人工肺に供給される酸素の分率を制御することが可能になる。
【０２０３】
真空サブシステム４０
真空を用いて、ガス流を補助するための流れ勾配を作り出すことができる。本明細書に記載したシステムにおいて、真空圧力勾配は、真空サブシステム４０によって制御され、真空サブシステム４０は、同様に単一の真空供給から、例えば病院から供給される。
【０２０４】
排気ライン２６内の流れ勾配は、矢印３６で示され、人工肺２０から排気ガスを引き出す。
【０２０５】
例を用いてこれを説明するために、供給ガスGIを２Ｌ／ｍｉｎの速度で人工肺２０に供給することができる。真空サブシステムは、２．１Ｌ／ｍｉｎの流量で排気ガスを引き出すように設定されることができる。従って、血液酸素化プロセスの影響がなければ、周囲空気の０．１Ｌ／ｍｉｎ（０．１Ｌ／ｍｉｎ＝２．１Ｌ／ｍｉｎの排気ガス−２．０Ｌ／ｍｉｎの流入ガス）が人工肺によって引き込まれると推測することができる。
【０２０６】
ガス循環装置３５における配合機３０と真空サブシステム４０との組み合わせは、センサーの統合と、酸素化ガス及び排気ガスの測定された特性（例えば、流量、圧力、温度、組成、酸素分率、二酸化炭素分率、及びそれらの組み合わせ）の評価を容易にする。
【０２０７】
ガス供給３２及び５７は、本明細書には病院によって提供されるものとして記載されているが、これは典型的な環境の例である。ガス供給は、別の供給源によって提供されてもよい。要求に応じて、任意の数及び種類の供給ガスを使用することができる。
【０２０８】
図７は、動脈血中の酸素と二酸化炭素の一方又は両方の分圧などの血液ガス値を制御する方法６０のステップを示す。ステップ６２において、酸素化ガスをある流量で且つある酸素の分率を含む組成で供給する。ステップ６４において、人工肺において酸素化ガスを用いて動脈血を生成するために静脈血を酸素化する。ステップ６６において、人工肺を出る動脈血の１つ以上の血液ガス値のレベルを設定された血液ガスレベルとして求める。これは、上記方法の１つ以上を用いて行うことができる。ステップ６８において、人工肺が血液を酸素化し続けている間、人工肺を出る動脈血（酸素化された血液）の１つ以上の現在の血液ガスレベルを監視する。ステップ７０において、現在の血液ガスレベルと設定された血液ガスレベルとの間に差があるか否かを判定する。差がある場合、ステップ７２において、酸素化ガスの１つ以上のパラメーターを調節する。例えば、流量及び／又は酸素の分率を変更することができる。ステップ７４において、変更された流量又は組成を有する酸素化ガスを人工肺に供給し、ステップ７６において、変更されたパラメーターを有する酸素化ガスによって血液を酸素化する。これにより、血液ガス値のレベルの調節がもたらされる。方法６０は、血液ガスレベルを監視し続け、調節が必要な場合に酸素化ガスを変更する。
【０２０９】
例示的な例
実際には、臨床医（灌流技師）は、患者のサイズ、年齢、臨床的要件などを考慮して、臨床専門知識に基づいて初期灌流パラメーターで灌流治療を開始することができる。その後、灌流が行われ、システムは安定することができ、すなわち、酸素の分圧pO2及び二酸化炭素の分圧pCO2を含む血液ガス値は、ある値に落ち着くことができる。値は、臨床医に受け入れられることも受け入れられないこともあり、受け入れられない場合、臨床医は、患者の反応を改善するために灌流パラメーターを手動で調節することができる。手動調節は、弱すぎるか又は強すぎる場合があり、所望の臨床反応が観察されるまで繰り返す必要があるかもしれない。臨床医は、特定の血液ガスレベル値を設定することよりはむしろ、臨床応答に関心がある可能性が高いことに留意されたい。
【０２１０】
例えば血液ガス値が臨床的に許容可能な境界内にあるため、臨床医が潅流性能に満足している場合、本発明の制御システムは、引き継ぐよう指示され得る。監視装置を用いて、制御システムは、臨床医によって設定された動脈血中の１つ以上の血液ガス値を求めることができる。血液ガス値は、動脈血中の酸素の分圧のレベルであることができる。血液ガス値は、動脈血中の二酸化炭素の分圧のレベルであることができる。こうして求められた血液ガス値は、所定レベルを示す値として記憶されることができる。
【０２１１】
監視装置は、血液ガス値を監視し続ける。制御システムは、血液ガス値の変化に応答してガス値を調節するために、酸素化ガスの流量及び／又は酸素化ガス中の酸素の分率を変更することを可能にする構成を含む。血液ガス値の変化が検出されると、制御システムは、それに応じて血液ガス値を所定レベルに調節するために流量及び／又は酸素の分率を変更する。
【０２１２】
所定レベルは、動脈血、例えば人工肺から出る血液を分析することによって、又は上記の方法のいずれかを使用することによって求めることができる。各血液ガス値に対する所定レベルは、インターフェースを介して設定され得る。
【０２１３】
制御機構は、灌流システムの応答性を改善する。これにより更に、血液ガス値を所定レベルに又は所定の境界内に維持することが可能になる。これにより、変動のリスクが排除される。これにより、灌流システムの安全性が向上する。本発明の制御システムは、監視のない潅流期間の延長を可能にすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2017536198.tif 000014
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