JP2005279218A - Inhalation anesthesia apparatus for small laboratory animal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動物に麻酔薬を吸入させて麻酔を施行するための麻酔装置に関するものであり、更に詳しくは、マウス等の小さな実験動物に対して、長時間にわたり安全に使用できる小実験動物用吸入麻酔装置に関するものである。 The present invention relates to an anesthesia apparatus for performing anesthesia by inhaling an anesthetic into an animal, and more specifically, for a small experimental animal that can be used safely over a long period of time for a small experimental animal such as a mouse. The present invention relates to an inhalation anesthesia apparatus.
従来、動物用の吸入麻酔装置としては、通常の人間用の吸入麻酔装置がそのまま使用されており、その構造は、ロータメータ式の流量計と、灯芯型の気化器を組合せたものがほとんどであった。(非特許文献1参照)。 Conventionally, as an inhalation anesthesia apparatus for animals, a normal inhalation anesthesia apparatus for human beings is used as it is, and the structure is mostly a combination of a rotameter type flow meter and a wick-type vaporizer. It was. (Refer nonpatent literature 1).
また、吸入ガスとしては、酸素と亜酸化窒素を混合したものをキャリアーガスとして流し、それにセボフルラン等の揮発性麻酔薬を気化させガス状にしたものを付加して吸入させていた。 In addition, as an inhalation gas, a mixture of oxygen and nitrous oxide was allowed to flow as a carrier gas, and a gas in the form of vaporized volatile anesthetic such as sevoflurane was added for inhalation.
さらに、麻酔中には人工呼吸を行うことが必要になるが、従来は、モータの回転運動をクランク機構によって往復運動に変換し、ピストンを往復作動させることにより一定の容量のガスを小動物の肺に送り込む、いわゆる容量規定方式のものが使用されていた。(非特許文献2参照)。そして、人工呼吸器は、麻酔装置とは独立した装置として別個に存在しており、両者が一体となって組み合わされたものはなかった。
しかしながら、従来の動物用吸入麻酔装置を使用するには、酸素および亜酸化窒素が供給されることが必要であるため、酸素および亜酸化窒素の供給配管がなされている部屋で使用するか、あるいは、酸素および亜酸化窒素ボンベを近くにおいて、そこからガス供給することが必要となり、どこでも簡単に使用することができなかった。 However, since the use of a conventional animal inhalation anesthesia apparatus requires oxygen and nitrous oxide to be supplied, it can be used in a room where oxygen and nitrous oxide supply pipes are provided, or Oxygen and nitrous oxide cylinders were required to be supplied from there nearby and could not be used easily anywhere.
また、小実験動物の場合は、人の場合と比べて、吸入ガス流量が極めて小さく、従来の灯芯型の気化器では、正確な麻酔薬濃度を得ることが困難であった。 In addition, in the case of small experimental animals, the flow rate of inhaled gas is extremely smaller than that in the case of humans, and it has been difficult to obtain an accurate anesthetic concentration with a conventional wick-type vaporizer.
更に、容量規定方式の人工呼吸器は、通常は吸気時間対呼気時間比(I/E比)が1:1に固定されていた。また、I/E比を変更できるように工夫された人工呼吸器もあるが、構造が複雑になってしまい、コストアップするばかりでなく、I/E比をほぼ連続的に変化させることは困難であった。また、決められた容量のガスを強制的に肺に送り込むので、肺に過剰な圧力がかかってしまう危険性があった。さらに、小動物用人工呼吸器においては、400回/分という呼吸回数で作動させることもあり、通常10〜20回/分という呼吸回数で使用される人間成人用の人工呼吸器とは異なり、可動部分の磨耗が早く、耐久性に問題があった。 Furthermore, in the capacity-restricted ventilator, the inspiratory time to expiratory time ratio (I / E ratio) is usually fixed at 1: 1. There are also ventilators designed to change the I / E ratio, but the structure becomes complicated and not only costs increase, but it is difficult to change the I / E ratio almost continuously. Met. Moreover, since a predetermined volume of gas is forcibly sent to the lungs, there is a risk that excessive pressure is applied to the lungs. Furthermore, small animal ventilators may be operated at a respiration rate of 400 times / minute, and unlike a human adult respirator that is normally used at a respiration rate of 10-20 times / minute, it is movable. There was a problem in durability because the parts were worn quickly.
そこで発明者は、新しいコンセプトに基づく小動物用人工呼吸器を発明し、特許出願を行ったが(出願番号:特願2004−79203)、麻酔器と一体にすることが困難であり、また、吸入麻酔薬を使用して安全かつ迅速に麻酔を導入することができないという課題を有していた。 Therefore, the inventor invented a ventilator for small animals based on a new concept and filed a patent application (Application No .: Japanese Patent Application No. 2004-79203), but it is difficult to integrate it with an anesthesia machine, and inhalation There was a problem that anesthesia could not be introduced safely and quickly using anesthetics.
本発明は、前述の課題に鑑み、鋭意研鑽の結果得られたものである。すなわち、本発明は、空気を供給するための空気ポンプと、設定した流量の空気を流すためのサーマルマスフローコントローラと、揮発性麻酔薬を気化させる気化ユニットと、設定された一定の流量の麻酔ガスが流れる呼吸回路と、該呼吸回路の最下流に取り付けられた呼気弁と、該呼吸回路内の圧力を測定する圧力センサと、該呼吸回路より分岐して小動物の気管に接続し該呼気弁が閉じているときには一定の流量のガスが小動物に吸気として送気される手段、該呼吸回路内の圧力が設定された圧力に達するかあるいは設定された吸気時間が終了すると該呼気弁が開き小動物の呼気は一定流量のガスとともに大気に排気される手段、設定された呼気時間が終了すると該呼気弁が閉じ再び吸気が小動物に送気される手段、および電気信号に変換された前記の一定ガス流量値と吸気時間を積算することにより小動物に送気される1回換気量を計算し表示する手段とを備え、かつ使用条件により圧力規制方式と容量規制方式のどちらにでも自在に変換できる人工呼吸機能を備えたことを特徴とする小実験動物用吸入麻酔装置に関する。 The present invention has been obtained as a result of earnest study in view of the above-described problems. That is, the present invention includes an air pump for supplying air, a thermal mass flow controller for flowing air at a set flow rate, a vaporizing unit for vaporizing a volatile anesthetic, and an anesthetic gas at a set constant flow rate. A breathing circuit through which the breathing circuit flows, an exhalation valve attached to the most downstream of the breathing circuit, a pressure sensor for measuring the pressure in the breathing circuit, and branching from the breathing circuit and connected to the trachea of a small animal, Means for delivering a constant flow of gas to the small animal as inhalation when closed, the expiratory valve opens when the pressure in the breathing circuit reaches a set pressure or when the set inspiratory time expires The expiratory air is exhausted to the atmosphere together with a constant flow of gas, the expiratory valve is closed at the end of the set expiratory time, and the inhalation is sent to the small animal again. Means for calculating and displaying the tidal volume delivered to the small animal by integrating the constant gas flow rate value and the inspiratory time, and depending on the use conditions, either the pressure regulation system or the capacity regulation system However, the present invention relates to an inhalation anesthesia apparatus for small experimental animals characterized by having an artificial respiration function that can be freely converted.
また本発明は、上記の小実験動物用吸入麻酔装置において、揮発性麻酔薬の濃度を設定すると、サーマルマスフローコントローラにより制御された空気流量に対する必要な揮発性麻酔薬量を計算し、麻酔薬注入ポンプが、その計算された量を麻酔薬ボトルから吸引して気化室に滴下する気化器ユニットを備えたものである。 In the inhalation anesthesia apparatus for small experimental animals, the present invention calculates the amount of volatile anesthetic necessary for the air flow rate controlled by the thermal mass flow controller when the concentration of the volatile anesthetic is set, and injects the anesthetic. The pump is equipped with a vaporizer unit that draws the calculated volume from the anesthetic bottle and drops it into the vaporization chamber.
また本発明は、上記の小実験動物用吸入麻酔装置において、気化室の気化効率を高めるため、気化室を加温する手段を備えたものである。 Further, the present invention is the above-described inhalation anesthesia apparatus for small experimental animals, comprising means for heating the vaporization chamber in order to increase the vaporization efficiency of the vaporization chamber.
また本発明は、上記の小実験動物用吸入麻酔装置において、呼吸回路の吸気側に流路切り替え弁を設け、麻酔ガスを麻酔導入ボックスに流す手段を備えたものである。 In the inhalation anesthesia apparatus for small experimental animals according to the present invention, a flow path switching valve is provided on the inhalation side of the breathing circuit, and means for flowing anesthesia gas into the anesthesia introduction box is provided.
さらに本発明は、上記の小実験動物用吸入麻酔装置において、呼気弁出口および麻酔導入ボックス排気口に、揮発性麻酔薬を吸着させるための吸着カラムを備えたものである。 Furthermore, the present invention is the above-described inhalation anesthesia apparatus for small laboratory animals, wherein an adsorption column for adsorbing a volatile anesthetic is provided at the exhalation valve outlet and the anesthetic introduction box exhaust port.
本発明の小実験動物用吸入麻酔装置は、キャリアーガスとして酸素および亜酸化窒素を必要とせず、内蔵された空気ポンプにより単独で麻酔を施行できるので、どこでも容易に使用することが可能である。また、サーマルマスフローコントローラを使用しているので、キャリアーガスとしての空気の流量を正確に規定できるとともに、微量の揮発性麻酔薬は、液体注入ポンプで正確に気化室に滴下され、約40℃で加熱気化されるので、極めて精度の高い麻酔薬濃度が得られる。 The inhalation anesthesia apparatus for small experimental animals according to the present invention does not require oxygen and nitrous oxide as carrier gases, and can be easily used everywhere because an anesthesia can be carried out independently by a built-in air pump. In addition, since a thermal mass flow controller is used, the flow rate of air as the carrier gas can be accurately defined, and a small amount of volatile anesthetic is accurately dropped into the vaporization chamber by a liquid infusion pump at about 40 ° C. Since it is heated and vaporized, a highly accurate anesthetic concentration can be obtained.
さらに、本発明の小実験動物用吸入麻酔装置は、麻酔ガス自身の流れにより作動する人工呼吸器機能が一体となって組み込まれており、呼吸回数が多くて1回換気量が少ないマウス等の小動物に対して、安全性が高く、呼吸回数、吸気時間対呼気時間比、および最大吸気圧力を設定すれば、呼吸ガス流量を調整するだけで、容量規定方式あるいは圧力規定方式のどちらとしても使用できるものであり、両方式の長所を生かしながらどちらにも自在に変換することを可能にする。 Furthermore, the inhalation anesthesia apparatus for small experimental animals of the present invention is integrated with a ventilator function that is activated by the flow of the anesthetic gas itself, such as a mouse with a large number of breaths and a small tidal volume. For small animals, safety is high, and if you set the number of breaths, the ratio of inspiratory time to expiratory time, and the maximum inspiratory pressure, just adjust the respiratory gas flow and use it as either a volume regulation method or a pressure regulation method It is possible, and it is possible to freely convert to either while taking advantage of the advantages of both types.
そして、流路切り替え弁により、麻酔ガスを麻酔導入ボックスに流すことにより、麻酔ボックス内で小動物を、安全かつ迅速に麻酔導入することができる。 Then, the anesthesia gas is caused to flow into the anesthesia introduction box by the flow path switching valve, so that the small animal can be safely and rapidly introduced into the anesthesia box.
更に、呼気弁および麻酔導入ボックスの排気口に麻酔薬を吸着するための吸着カラムを追加することにより、外気に麻酔薬を排気することがなく、安全に吸入麻酔を施行することができる。この様に本発明の小実験動物用吸入麻酔装置は、極めて有意義な効果を奏し、実用性の高いものである。 Further, by adding an adsorption column for adsorbing an anesthetic to the exhalation valve and the exhaust port of the anesthesia introduction box, the anesthetic can be safely performed without exhausting the anesthetic to the outside air. As described above, the inhalation anesthesia apparatus for small experimental animals of the present invention has extremely significant effects and is highly practical.
以下、本発明の小実験動物用吸入麻酔装置の実施の形態を、図面によって具体的に説明する。 Embodiments of an inhalation anesthesia apparatus for small experimental animals according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の小実験動物用吸入麻酔装置の実施の形態を説明するための配管系統図であり、図2は、切り替え弁と麻酔導入ボックスとを組み込んだ場合の配管系統図であり、図3は、呼気弁出口および麻酔導入ボックス排気口に、揮発性麻酔薬を吸着させるための吸着カラムを備えた場合の配管系統図であり、図4は、気化器ユニットの構成を示すものであり、図5は、呼気回路内圧力と各電磁弁の作動タイミングを示すものである。 FIG. 1 is a piping system diagram for explaining an embodiment of an inhalation anesthesia apparatus for small experimental animals according to the present invention, and FIG. 2 is a piping system diagram when a switching valve and an anesthetic introduction box are incorporated. FIG. 3 is a piping system diagram when an adsorption column for adsorbing a volatile anesthetic is provided at the exhalation valve outlet and the anesthetic introduction box exhaust port, and FIG. 4 shows the configuration of the vaporizer unit. FIG. 5 shows the pressure in the expiratory circuit and the operation timing of each solenoid valve.
図1において、1は空気ポンプであり、2はサーマルマスフローコントローラであり、3は気化器ユニットであり、4は呼吸回路であり、5は呼気弁として機能する電磁弁であり、6は圧力センサであり、7は圧力センサのゼロ校正を行うための電磁弁であり、8は過剰圧を逃がすための電磁弁であり、9は小動物に接続する気管接続チューブであり、気管チューブあるいは気管切開チューブ(図示せず)を介して小動物の気管に接続される。 In FIG. 1, 1 is an air pump, 2 is a thermal mass flow controller, 3 is a vaporizer unit, 4 is a breathing circuit, 5 is an electromagnetic valve functioning as an exhalation valve, and 6 is a pressure sensor. 7 is an electromagnetic valve for zero calibration of the pressure sensor, 8 is an electromagnetic valve for releasing excess pressure, 9 is a tracheal connection tube connected to a small animal, and a tracheal tube or tracheostomy tube It is connected to the trachea of a small animal via (not shown).
次に、本発明による小実験動物用吸入麻酔装置の作動方法について説明する。空気ポンプ1は、小動物に清浄な空気を供給するためのものであり、例えばダイアフラム式ポンプのように、運転音が静かであり、オイルレスのものが好ましい。空気ポンプ1を運転することにより、空気が送り出され、サーマルマスフローコントローラ2により、小動物に送気する空気流量を設定された流量に正確に調整するとともに、サーマルマスフローコントローラ2より出力される流量値に吸気時間を積算することにより、1回換気量が計算される。設定された一定流量の空気が、気化器ユニット3に流され、気化器ユニット3において、セボフルラン等の揮発性麻酔薬が気化されて空気の流れに付加され、呼吸回路4を経由して呼気弁5へ流れる。 Next, an operation method of the inhalation anesthesia apparatus for small experimental animals according to the present invention will be described. The air pump 1 is for supplying clean air to a small animal. For example, a diaphragm-type pump such as a diaphragm pump has a quiet operation sound and is preferably oil-less. By operating the air pump 1, air is sent out, and the thermal
呼気弁5は、非作動時には開状態であるところの3方電磁弁が使用され、作動時間が速くて耐久性に優れたものが好ましい。呼気弁5が作動して閉状態になると、麻酔ガスは小動物の気管の方に流れ、呼吸回路内圧が上昇する。 The exhalation-
呼吸回路4は呼気弁5の手前で分岐して、ゼロ校正用電磁弁7を通って圧力センサ6に接続しており、圧力センサ6により呼吸回路内圧力が常時測定されている。ゼロ校正用電磁弁7は、非作動時は開状態になっており呼吸回路4と圧力センサ6は連通しているが、作動状態になると呼吸回路4は閉状態になるとともに圧力センサ6が大気と連通することになり、ゼロ校正が行われる。通常は、電源投入時と、それ以後は4時間に1回ゼロ校正が自動的に行われる。 The breathing circuit 4 branches before the
呼吸回路4は供給ガス接続口に近いところで分岐して、過剰圧逃し弁8に接続している。過剰圧逃し弁8は非作動時は閉状態にあるところの2方電磁弁であり、呼吸回路内が過剰圧となったときに開状態となり、圧力を逃す安全弁としての役目をしている。 The breathing circuit 4 branches near the supply gas connection port and is connected to an overpressure relief valve 8. The overpressure relief valve 8 is a two-way electromagnetic valve that is in a closed state when not in operation, and is opened when the pressure in the breathing circuit becomes excessive, and serves as a safety valve that releases pressure.
本小実験動物用吸入麻酔装置においては、呼吸回数とI/E比を設定するようになっており、この両者から吸気時間および呼気時間が計算される。また本小実験動物用吸入麻酔装置に組み込まれている人工呼吸器においては、最大吸気圧力を設定するようになっており、吸気時には、呼気弁5が閉じ、呼吸ガスは、呼吸回路4、気管接続チューブ9を経由して、小動物の気管に送られるとともに、呼吸回路内の圧力が設定された最大吸気圧力に達するかあるいは設定された吸気時間が終了すると呼気弁5が開いて、呼気ガスは呼吸回路4を流れるガスとともに、大気に排出される。 In this small experimental animal inhalation anesthesia apparatus, the number of breaths and the I / E ratio are set, and the inspiratory time and expiratory time are calculated from both. In the artificial respirator incorporated in the inhalation anesthesia apparatus for small experimental animals, the maximum inspiratory pressure is set. At the time of inhalation, the
最大吸気圧力を設定すると、例えば設定値+2cmH2Oに上限警報値、設定値−2cmH2Oに下限警報値が設定される。呼吸回路内圧が上限警報値以上になると、高圧警報が作動し、過剰圧逃し弁6が開く。また呼吸回路内圧が下限警報値以下になると、低圧警報が作動する。上下限警報設定値は、状況に合わせて±2cmH2O以上にも設定できるようにした方がよい。Setting the maximum intake air pressure, for example setpoint + 2 cmH 2 limit alarm value O, low alarm value is set to the setting value -2cmH 2 O. When the breathing circuit internal pressure exceeds the upper limit alarm value, the high pressure alarm is activated and the overpressure relief valve 6 is opened. When the breathing circuit internal pressure falls below the lower limit alarm value, the low pressure alarm is activated. The upper / lower limit alarm setting value should be set to ± 2 cmH 2 O or more according to the situation.
一定流量で供給されるガス供給源より得られる電気信号に変換された流量値と吸気時間を積算することにより、小動物に送気される1回換気量を計算し表示する。呼吸回路内の圧力が設定された最大吸気 圧力に達することにより吸気が終了する場合は、呼吸回数とI/E比の設定値より計算された吸気時間には係わらずに、実際の吸気時間を計算に使用する。 By integrating the flow rate value converted into an electrical signal obtained from a gas supply source supplied at a constant flow rate and the inspiratory time, the tidal volume delivered to the small animal is calculated and displayed. If the inspiration ends when the pressure in the breathing circuit reaches the set maximum inspiratory pressure, the actual inspiratory time is reduced regardless of the inspiratory time calculated from the number of breaths and the I / E ratio setting. Used for calculation.
人工呼吸器は、大別して、吸気量を規定する容量規定方式と、気道にかかる圧力を規定する圧力規定方式とがあり、下表のように、それぞれ一長一短がある。
また、通常の圧力規定方式においては、一般に呼吸回路内圧が設定された最大吸気圧力に達するとそのままその圧力を維持させておき、設定された吸気時間が終了すると呼気に切換わるようにさせている。そのためには呼気弁として単なる開閉動作を行う電磁弁ではなく、連続的に開度を調節できる電空弁を使用する必要があり、また電空弁は非常に高価なものである。また圧力を維持させるためにはフィードバック自動制御手段が必要である。しかしながら、本発明による人工呼吸器は小動物用に限定しており、呼吸回数が通常60〜200回/分の範囲で使用されるので、吸気時間は0.5秒以下になっており、実質的には最大吸気圧力に維持する意味がない。この事情を鑑み、呼吸回路内圧が設定された最大吸気圧力に達すると直ちに吸気が終了して呼気に切換わるようにしたことにより、安価な電磁弁を使用することができるとともに、定常流量値に吸気時間を積算することにより1回換気量が計算できるというメリットを得ることができた。従来の圧力規定方式では、呼吸回路内圧を最大吸気圧力に維持するために呼吸ガスの1部を呼気弁からリークさせるので、定常流量値に吸気時間を掛けても正確な1回換気量を示すことができない。 In the normal pressure regulation method, generally, when the pressure in the breathing circuit reaches the set maximum inspiratory pressure, the pressure is maintained as it is, and when the set inspiratory time ends, the breath is switched to exhalation. . For this purpose, it is necessary to use an electropneumatic valve capable of continuously adjusting the opening rather than an electromagnetic valve that simply opens and closes as an exhalation valve, and the electropneumatic valve is very expensive. In order to maintain the pressure, an automatic feedback control means is necessary. However, the ventilator according to the present invention is limited to small animals and is normally used in the range of 60 to 200 breaths / minute, so the inspiratory time is 0.5 seconds or less, Does not make sense to maintain the maximum intake pressure. In view of this situation, as soon as the breathing circuit internal pressure reaches the set maximum inspiratory pressure, the inspiration is terminated and switched to exhalation, so that an inexpensive solenoid valve can be used and a steady flow rate value can be obtained. It was possible to obtain the merit that the tidal volume can be calculated by integrating the intake time. In the conventional pressure regulation system, a part of the breathing gas is leaked from the exhalation valve in order to maintain the breathing circuit internal pressure at the maximum inspiratory pressure, so that an accurate tidal volume is shown even if the inspiratory time is multiplied by the steady flow rate value. I can't.
実際の使用にあたっては、次のような手順で設定を行うことになる。
(1)気管接続チューブ9の先端を閉鎖する。
(2)呼吸回数およびI/E比を設定する。
(3)最大吸気圧力を設定する。
(4)高圧警報が作動する場合は、定常流量を減らす。また、低圧警報が作動する場合は、定常流量を増やす。
(5)呼吸回路内圧が、最大吸気圧力±2cmH2O以内に入っていることを確認するとともに、1回換気量表示の値が適正であることを確認する。
(6)気管接続チューブ9を、気管チューブ等を介して小動物に接続する。
(7)高圧警報が作動する場合は、定常流量を減らす。また、低圧警報が作動する場合は、定常流量を増やす。
(8)呼吸回路内圧が最大吸気圧力±2cmH2O以内に入っていることを確認するとともに、1回換気量表示の値が適正であることを確認する。
(9)圧力規制方式で作動しているときに容量規制方式に変更したい場合は、定常流量を減らすか、あるいは最大吸気圧力の設定を高くする。
(10)容量規制方式で作動しているときに圧力規制方式に変更したい場合は、定常流量を増やすか、あるいは最大吸気圧力の設定を低くする。In actual use, settings are made in the following procedure.
(1) The distal end of the tracheal connection tube 9 is closed.
(2) Set the number of breaths and the I / E ratio.
(3) Set the maximum intake pressure.
(4) If the high pressure alarm is activated, reduce the steady flow rate. When the low pressure alarm is activated, the steady flow rate is increased.
(5) Confirm that the breathing circuit internal pressure is within the maximum inspiratory pressure ± 2 cmH 2 O and confirm that the value of the tidal volume display is appropriate.
(6) The tracheal connection tube 9 is connected to a small animal via a tracheal tube or the like.
(7) If the high pressure alarm is activated, reduce the steady flow rate. When the low pressure alarm is activated, the steady flow rate is increased.
(8) Confirm that the breathing circuit internal pressure is within the maximum inspiratory pressure ± 2 cmH 2 O and confirm that the value of the tidal volume display is appropriate.
(9) When changing to the capacity regulation system when operating in the pressure regulation system, reduce the steady flow rate or increase the maximum intake pressure setting.
(10) To change to the pressure regulation system when operating in the capacity regulation system, increase the steady flow rate or lower the maximum intake pressure setting.
呼吸回路内圧が設定した最大吸気圧力に達しない場合は、肺コンプライアンスが変化しない限り一定の1回換気量が送気されるので容量規定方式である。また呼吸回路内圧が設定した最大吸気圧力に達して吸気から呼気に切換わる場合は、圧力規定方式となるが、その場合でも1回換気量の計算値は表示される。容量規定方式で作動していても、小動物の肺の状態が変化してコンプライアンスが小さくなると、呼吸回路内圧は設定された最大吸気圧に達するようになり、圧力規定方式に変換する。このとき最大吸気圧の設定を高くするかあるいは定常流量を減らすことにより、再び容量規定方式に戻すことができる。 If the breathing circuit internal pressure does not reach the set maximum inspiratory pressure, a constant tidal volume is delivered unless the lung compliance changes, so this is a capacity regulating method. In addition, when the breathing circuit internal pressure reaches the set maximum inspiratory pressure and switches from inspiration to expiration, the pressure regulation method is used, but even in this case, the calculated value of the tidal volume is displayed. Even when operating in the volume regulation method, when the state of the lungs of the small animal changes and the compliance becomes smaller, the pressure in the respiratory circuit reaches the set maximum inspiratory pressure and is converted to the pressure regulation method. At this time, the maximum intake pressure can be set higher or the steady flow rate can be reduced to return to the capacity regulating method.
図2は、呼吸回路4の過剰圧逃し弁8へ分岐する点と、気管接続チューブ9へ分岐する点との間に、流路切り替え弁10を設け、麻酔ガスを麻酔導入ボックス11へ流すことができるようにした場合の配管系等図である。図1と共通な部分は、同一の番号が付されている。 In FIG. 2, a flow
小動物に吸入麻酔を導入するのは容易ではない。人の場合は、静脈に麻酔薬を注入するか、あるいはマスクを用いて麻酔ガスを吸入させて麻酔を導入することも可能であるが、小動物の場合は、どちらの方法も困難である。そこで、麻酔導入ボックスを設け、小動物をここに入れてほぼ密閉状態にし、麻酔ガスをこのボックスに流せるようにしたので、小動物は自然に麻酔ガスを吸うこととなり、安全かつ迅速に麻酔導入ができる。すなわち、呼吸回路4の過剰圧逃し弁8へ分岐する点と、気管接続チューブ9へ分岐する点との間に、流路切り替え弁10を設け、流路切り替えスイッチを「人工呼吸」にセットすると、麻酔ガスは呼気弁5の方に流れ人工呼吸機能を行うものとし、流路切り替えスイッチを「麻酔導入」にセットすると、麻酔ガスは麻酔導入ボックス11の方に流れる。麻酔導入ボックスは、この中に小実験動物を入れ、麻酔ガスを吸わせるようにしたものであり、麻酔ガスの流入口および排気口を備え、小実験動物の様子が目視できるように、透明プラスチック製であることが好ましい。 It is not easy to introduce inhalation anesthesia to small animals. In the case of a human, an anesthetic can be injected into a vein, or anesthesia can be introduced by inhaling anesthetic gas using a mask, but both methods are difficult for small animals. Therefore, an anesthesia-introducing box was provided, and the small animal was placed in a nearly sealed state so that anesthesia gas could flow into this box. . That is, when the flow
図3は、呼気弁5の出口および麻酔導入ボックス11の排気口に、揮発性麻酔薬を吸着させるための吸着カラム12、13を備えた場合の配管系統図である。図2と共通な部分は、同一の番号が付されている。小実験動物の場合は、分時換気量が少ないので、麻酔ガスの漏れはそれほど大きくはないが、本装置を使用する場所の換気が悪かったり、あるいは長時間使用する場合には、セボフルラン等の揮発性麻酔薬を除去する必要がある。本小実験動物用吸入麻酔装置においては、呼気弁5の出口と、麻酔導入ボックス11の排気口より麻酔ガスが外気に捨てられるので、それぞれに吸着カラムを取り付ける必要がある。吸着カラムには、通常活性炭が充填されるが、麻酔薬を除去できる吸着剤であれば、他のものでもよい。 FIG. 3 is a piping system diagram in the case where
図4は気化器ユニット3の一例を示したものであり、サーマルマスフローコントローラ2の下流に位置し、セボフルラン等の揮発性麻酔薬を気化させてガス状にし、空気と一緒に小動物に送気することにより、麻酔を施行しながら人工呼吸を行うことができる。3aは麻酔薬ボトルであり、3bは麻酔薬注入ポンプであり、3cは気化室であり、3dは麻酔ガス濃度モニタであり、3eは気化器ユニット入り口であり、3fは気化器ユニット出口である。 FIG. 4 shows an example of the
セボフルラン等の揮発性麻酔薬の濃度を設定すると、サーマルマスフローコントローラ2によりコントロールされた空気流量に対してどのくらいの量の揮発性麻酔薬を注入すればよいかは計算で求められるので、麻酔薬注入ポンプ3bは、その計算された量を麻酔薬ボトル3aより吸込んで、気化室3cに滴下する。気化室3cにおいて気化が行われるので、気化熱により温度が下がり気化効率が低下するのを防ぐために、熱伝導のよい金属材料で作られることが必要であり、更にヒーターで約40℃に加温することが望ましい。また、例えば赤外線吸収タイプの麻酔ガス濃度モニタ3dにより麻酔薬濃度が正しく維持されているかどうかを確認することができるが、必ずしも必要なものではない。 When the concentration of volatile anesthetics such as sevoflurane is set, the amount of volatile anesthetics to be injected with respect to the air flow controlled by the thermal
従来は、キャリアーガスとして酸素および亜酸化窒素が使用されていたが、本小実験動物用吸入麻酔装置においては、サーマルマスフローコントローラを使用しているので、流量を正確に規定できるとともに、微量の揮発性麻酔薬は、液体注入ポンプで正確に気化室に滴下され、約40℃で加熱気化されるので、極めて精度の高い麻酔薬濃度が得られる。また、1回換気量が小さく呼吸回数が多い小動物の人工呼吸を安全確実に実施できる人工呼吸機能を実現できたことにより、補助的な麻酔効果のある亜酸化窒素と、換気量不足による低酸素状況を補うための酸素を必要としなくなったので、キャリアーガスとして空気を使用することが可能となった。 Conventionally, oxygen and nitrous oxide have been used as carrier gases. However, the inhalation anesthesia device for small experimental animals uses a thermal mass flow controller, so that the flow rate can be accurately defined and a small amount of volatilization can be achieved. Sexual anesthetics are accurately dropped into the vaporizing chamber with a liquid infusion pump and heated and vaporized at about 40 ° C., so that an anesthetic concentration with extremely high accuracy can be obtained. In addition, by realizing an artificial respiration function that can safely and reliably perform artificial respiration of small animals with small tidal volume and high respiratory rate, nitrous oxide with auxiliary anesthetic effect and low oxygen due to insufficient ventilation Since it no longer needed oxygen to make up for the situation, it became possible to use air as the carrier gas.
図5は、電磁弁の開閉状態と、呼吸回路内圧の関係を示したものである。横軸は時間を示しており、Tiは吸気時間、Teは呼気時間を示し、Ti+Teは1回の呼吸時間であり、呼吸回数をRR(回/分)とすると、60/RRで示される。縦軸は呼吸回路内圧を示し、また最大吸気圧の練は、設定された最大吸気圧力を示す。 FIG. 5 shows the relationship between the open / close state of the solenoid valve and the internal pressure of the breathing circuit. The horizontal axis represents time, Ti represents inspiration time, Te represents expiration time, Ti + Te represents one breathing time, and the number of breaths is RR (times / minute), which is represented by 60 / RR. The vertical axis represents the pressure in the breathing circuit, and the maximum inspiratory pressure indicates the set maximum inspiratory pressure.
図5において、一番左の圧力波形は、呼吸回路内圧力が吸気時間中に設定された最大吸気圧力に達しない場合であり、人工呼吸器は容量規定方式で作動している。次の圧力波形は、呼吸回路内圧力が吸気時間中に設定された最大吸気圧力に達して呼気弁が開いた場合であり、人工呼吸器は圧力規定方式で作動している。その次の圧力波形は、呼吸回路内圧力が吸気時間中に設定された最大吸気圧力以上になり、さらに上限警報値である設定最大吸気圧力+2cmH2Oに達して安全弁が開いた場合を示している。このときは高圧アラームが作動する。また一番右の圧力波形は、呼吸回路内圧力が吸気時間中に下限警報値である設定最大吸気圧力−2cmH2Oに達しない場合であり、このときは低圧アラームが作動する。 In FIG. 5, the leftmost pressure waveform is the case where the pressure in the breathing circuit does not reach the maximum inspiratory pressure set during the inspiratory time, and the ventilator is operating in a capacity defining manner. The next pressure waveform is when the pressure in the breathing circuit reaches the maximum inspiratory pressure set during the inspiratory time and the exhalation valve opens, and the ventilator is operating in a pressure regulating manner. The next pressure waveform shows a case where the pressure in the breathing circuit becomes equal to or higher than the maximum inspiratory pressure set during the inspiratory time, reaches the set maximum inspiratory pressure +2 cmH2O which is the upper limit alarm value, and the safety valve is opened. At this time, the high pressure alarm is activated. The rightmost pressure waveform is a case where the pressure in the breathing circuit does not reach the set maximum inspiratory pressure −2 cmH 2 O which is the lower limit alarm value during the inhalation time, and at this time, the low pressure alarm is activated.
本発明の小実験動物用吸入麻酔器は、マウス等の小さな実験動物に対して安全に長時間にわたって麻酔できるものであり、更には一体として組み込まれている人工呼吸器によって人工呼吸を行いながら麻酔を施行できる吸入麻酔装置として好適に利用できるものである。 The inhalation anesthesia machine for small laboratory animals of the present invention can safely anesthetize small laboratory animals such as mice over a long period of time, and further anesthesia while performing artificial respiration with an integrated ventilator. Can be suitably used as an inhalation anesthesia apparatus capable of performing the above.
1 空気ポンプ
2 サーマルマスフローコントローラ
3 気化ユニット
3a 麻酔薬ボトル
3b 麻酔薬注入ポンプ
3c 気化室
3d 麻酔ガス濃度モニタ
3e 気化器ユニット入口
3f 気化器ユニット出口
4 呼吸回路
5 呼気弁
6 圧力センサ
7 ゼロ校正用電磁弁
8 過剰圧逃し弁
9 気管接続チューブ
10 流量切り替え弁
11 麻酔導入ボックス
12 吸着カラム
13 吸着カラムDESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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