JP2005517507A - 多重出力麻酔システム - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】本発明は、複数のガス出口に連続的にかつ確実に麻酔ガスを送給する改良された麻酔送給システムを提供する。このシステムは、低光レベル撮像システムによって撮像される複数の哺乳動物及び生体試料を麻酔するのに有用である。麻酔送給システムは、従来の酸素源と共に使用するのに適しており、従来の酸素源に関連する高圧を、小哺乳動物での使用と、低流量の麻酔ガスとの組み合わせとに適した、より低圧に変換する。このシステムは麻酔ガスを酸素と組み合わせる麻酔ガス源を含む。麻酔ガスと酸素との組み合わせは、１つ以上の複数の出口に供給される。

Description

本発明は、麻酔送給システムに関する。特に、本発明は、生体試料の撮像の用途に用いられる麻酔システムに関する。

ある新しく専門的なタイプの撮像は、発光試料からの低強度光−僅か数十から数百程度のフォトンである場合が多い−の取り込みを伴う。低強度光源は、例えば、哺乳動物種内のルシフェラーゼ発現細胞のような生体試料内の様々な発光源から放出され得る。光源は、実験用マウスの特定の部分における追跡された分子のように、対象となる活動が発生し得る試料の部分を指し示す。いくつかの専門的な生体内撮像の応用は、試料の写真表現上に重ねられた試料の内部からの１つ以上の発光表現の分析を含み得る。写真表現は、ユーザに、試料の画像的な参照を提供する。発光表現は、対象となる活動が発生し得る試料の部分を指し示す。

発光表現の取得は、長時間、例えば、数分間に渡る画像の取り込みを伴い得る。画像の取り込みを劣化させ得る運動を抑制するために、生体試料は、通常、この時間中、麻酔される。現在の撮像システムでは、連続的にかつ確実に試料を麻酔しない、あるいは麻酔ガスを送給しない、麻酔送給システムが利用されている。こうした従来型システムは、病院その他において使用される麻酔システムを小型化した同系統のものである。この種のシステムは、単一の受容者のために設計されている。しかしながら、上記のような多くの撮像システムでは、複数の小哺乳動物に対してガスを送給する必要があり得る。これまでのところ、小さな受容者に関連する低流量による複数の受容者に合わせたスケール調整は、大部分が成功していない。

さらに具体的には、従来の麻酔送給システムは、送給システム全体のための上流での単一の全般的な流量制御と、各出口用の下流のオン／オフスイッチとに依存している。結果として、麻酔システムは、各出口へ確実にガスを送給しないこととなる。一般に、麻酔ガスは、一定の圧力又は流量で各インタフェースに到達しない。例えば、ある出口がオン／オフされた時、相互接続された残りの出口は、一定のガス出力を維持しない。結果として、１つ以上の哺乳動物のための麻酔ガスは、中断されるか、劇的に変動するか、或いは大幅に低減される場合がある。不十分な麻酔ガスの供給は、哺乳動物に意図せぬ意識を生じさせ、撮像を劣化させる予期しない運動を発生させ得る。

加えて、通常は、撮像ボックス内に配置される前の生体試料を麻酔するために、誘導チャンバが使用される。実験技術者又は研究者は、１つ以上の意識のある生体試料を誘導チャンバに配置する。その後、麻酔ガスと酸素との組み合わせを、誘導チャンバに供給する。試料は、意識を失うまで、或いは同様に鎮静するまで、誘導チャンバ内に留まり、その後、実験技術者によって撮像ボックスへと移送される。誘導チャンバの内外で生体試料を移送することで、麻酔ガスは周囲の環境へ漏出可能となり得る。好ましくは、漏出する麻酔ガスの量は、最小化される。

従来の誘導チャンバは、麻酔ガスの漏出を管理するために、パージシステムに依存する。パージシステムは、ドア又はユーザアクセスが開かれる前に、高圧の酸素を誘導チャンバへ強制的に導入する。誘導チャンバ内部から続く受動排気ポートは、高圧のパージ酸素と、パージ前に誘導チャンバに存在していた任意のガスとを受領する。パージシステムの問題の１つは、酸素の非常に突発的な流入及び／又は全ての麻酔ガスの除去により、誘導チャンバ内の任意の生体試料が頻繁に目を覚ますことである。このことは、単一の生体試料が誘導チャンバ内に存在する時、意図される誘導チャンバの目的を明らかに無効にする。しかしながら、実験技術者は、一度に複数の生体試料で作業することが多く、一試料を取り出すための誘導チャンバのパージは、２以上の試料を覚醒させることにつながり得る。

上述のことを考慮すると、改良された麻酔送給システムが望ましいこととなる。

本発明は、複数のガス出口に連続的にかつ確実に麻酔ガスを送給する改良された麻酔送給システムに関する。このシステムは、低光レベル撮像システムによって撮像される複数の哺乳動物及び生体試料を麻酔するのに有用である。麻酔送給システムは、従来の酸素源と共に使用するのに適しており、従来の酸素源に関する高圧を、小哺乳動物での使用と、低流量の麻酔ガスとの組み合わせとに適した、より低圧へと変換する。このシステムは麻酔ガスを酸素と組み合わせる麻酔ガス源を含む。麻酔ガスと酸素との組み合わせは、１つ以上の複数の出口に供給される。

麻酔送給システムの出口の１つは、撮像ボックスやチャンバに入れる前に生体試料を鎮静させるのに使用する誘導チャンバにつなげてもよい。他の出口は、それぞれが関連する試料に麻酔ガスを提供できる複数の試料インタフェースを有するマニホールド又はガス送給デバイスにつなげてもよい。マニホールド又はガス送給デバイスは、撮像ボックス又はチャンバ内に配置され、試料の鎮静状態を維持するのに用いられてもよい。一実施形態において、誘導チャンバは、誘導チャンバから漏出する麻酔ガスを収集するスカベンジャシステムを含む。別の実施形態において、ガス送給デバイスは、ガス送給デバイスが撮像ボックス内で長時間に渡って利用される時に有利な、麻酔ガスを局所的に収集するスカベンジャシステムを含む。

本発明は、さらに、複数の出口のそれぞれに対するガスの独立制御を提供し、これにより、各ガス出口への信頼性の高いガスの流れを可能にする。これは、各出口への制御された流れを確実に可能にするわけではない全般的な流量制御と各出口用の２進式のオン／オフスイッチとを備える従来のシステムとは対照的である。特定の実施形態において、本発明は、麻酔源と各ガス出口との間に専用の流量計と流量制御とを含む。

一態様において、本発明は、複数のガス出口に麻酔ガスを送給できるガス送給システムに関する。ガス送給システムは、酸素源から酸素を受領する酸素入口を備える。ガス送給システムは、さらに、酸素入口から酸素を受領する入口と、より低圧で酸素を提供する出口と、を有する圧力調整器を備える。ガス送給システムは、さらに、圧力調整器の出口から低圧酸素を受領するために結合された入口を有し、低圧酸素に麻酔ガスを付加できる麻酔ガス源を備える。ガス送給システムは、さらに、１つ以上の生体試料用インタフェースを有するガス送給デバイスに結合され、１つ以上の生体試料用インタフェースに麻酔ガスと酸素とを提供できる第１のガス送給出口を備える。ガス送給システムは、さらに、誘導チャンバに結合され、誘導チャンバに麻酔ガスと酸素とを提供できる第２のガス送給出口を備える。

別の態様において、本発明は、生体試料の画像をカメラで取り込む撮像システムに関する。撮像システムは、内部空洞を囲む１組の壁と、内部空洞に対してカメラを配置するように構成されたカメラマウントと、を有する撮像ボックスを備える。撮像システムは、さらに、ガス送給システムを備える。ガス送給システムは、酸素源から酸素を受領する酸素入口を備える。ガス送給システムは、さらに、酸素入口から酸素を受領する入口と、より低圧で酸素を供給する出口と、を有する圧力調整器を備える。ガス送給システムは、追加として、圧力調整器の出口から低圧酸素を受領するために結合された入口を有し、低圧酸素に麻酔ガスを付加できる麻酔ガス源を備える。ガス送給システムは、さらに、撮像ボックスの内部空洞に配置し得るガス送給デバイスに結合された第１のガス送給出口を備え、ガス送給デバイスは１つ以上の生体試料用インタフェースを有し、１つ以上の生体試料用インタフェースに麻酔ガスと酸素とを提供できる。ガス送給システムは、さらに、誘導チャンバに結合され、誘導チャンバに麻酔ガスと酸素とを提供できる第２のガス送給出口を備える。

さらに別の態様において、本発明は、複数の生体試料に麻酔ガスと酸素とを提供できるガス送給デバイスに関する。ガス送給デバイスは、麻酔ガスと酸素とを受領する入口と、複数の試料インタフェースと、入口及び複数の試料インタフェース間で麻酔ガスと酸素とを伝達する少なくとも１つのチャネルとを備える。少なくとも１つのチャネルは、複数の試料インタフェースからの流量の変動を実質的に低減できる緩衝体積を備える。

さらに別の態様において、本発明は、生体試料に麻酔ガスを提供できる誘導チャンバに関する。誘導チャンバは、誘導チャンバ内部を画定する１組の壁を備える。１組の壁は、可動壁を含み、可動壁は、内部にアクセス可能な開状態と、開口部を通じたアクセスを防止するために可動壁を配置し誘導チャンバ外部の環境との気体の伝達から誘導チャンバ内部を密閉する閉状態との間で移動可能である。誘導チャンバは、さらに、麻酔ガスを受領し、チャンバ内部に麻酔ガスを提供できるガス入口を備える。誘導チャンバは、さらに、１組の壁に取り付けたスカートを含むスカベンジングシステムを備える。スカートは、誘導チャンバ内部の外側に配置された１組の穴を含む。１組の穴は、適切な負圧を加える時、誘導チャンバ外部の麻酔ガスを収集できる。

別の態様において、本発明は、生体試料の画像をカメラで取り込む撮像システムに関する。撮像システムは、内部空洞を囲む１組の壁と、内部空洞に対してカメラを配置するように構成されたカメラマウントと、を有する撮像ボックスを備える。撮像システムは、さらに、ガス送給システムを備える。ガス送給システムは、酸素源から酸素を受領する酸素入口と、酸素を受領するために結合された入口を有し酸素に麻酔ガスを付加できる麻酔ガス源とを含む。ガス送給システムは、さらに、撮像ボックスの内部空洞に配置し得るガス送給デバイスに結合されたガス送給出口を含む。ガス送給デバイスは、１つ以上の生体試料用インタフェースを有し、撮像ボックスの内部空洞内に存在する時、１つ以上の生体試料用インタフェースに麻酔ガスと酸素とを提供できる。ガス送給システムは、さらに、１つ以上の試料用インタフェースからの麻酔ガス出力を引き込むことができるスカベンジャシステムを含む。スカベンジャシステムは、導管に結合させる排気ポートと、適切な負圧を加える時に麻酔ガスを引き込むことができる少なくとも１つの穴と、少なくとも１つの穴と排気導管との間でガスを伝達できる少なくとも１つのチャネルとを備える。

さらに別の態様において、本発明は、１つ以上の生体試料を鎮静するのに使用される誘導チャンバに関する。誘導チャンバは、麻酔ガスと酸素とを供給する少なくとも１つのガス入口を備える。周囲の室内又は環境への麻酔ガスの漏出を最小化するために、誘導チャンバは、麻酔ガスを引き込むガス出口又はポートを含む。ガス出口には負圧又は真空圧力を加える。負圧は、誘導チャンバ内部からガスを引き込み、実験技術者が誘導チャンバ内部にアクセスするのを可能にするドアが開いた時には、誘導チャンバの周囲の環境からガスを引き込むことができる。誘導チャンバは、さらに、ドアの位置に基づいて、ガス出口を通じたガス流を遮断するデバイスを備える。一実施形態において、ドアが閉じている時、ガス出口は閉鎖される。したがって、誘導チャンバへのドアを開くことで、麻酔ガスは出口を通じて引き込まれ、一方、ドアを閉じることで、麻酔ガスをチャンバ内に集め、内部に位置する任意の試料を鎮静できる。誘導チャンバは、撮像ボックス又はチャンバ内へ入れる前に、生体試料を鎮静するのに特に有用である。

一実施形態において、ガス出口は、ドアの近くにある。ドアがチャンバの最上部にある特定の実施形態において、ガス出口は、誘導チャンバの上半分に縦に配置される。この場合、麻酔ガスの吸引により、誘導チャンバ内部空洞の上部から、麻酔ガスの上層が除去される。したがって、誘導チャンバ内部空洞の下半分に置かれた１つ以上の生体試料は、ドアが開いている間も依然として麻酔ガスに晒される。これにより、実験技術者は、他の生体試料を覚醒させることなく、１つ以上の試料を取り出せる。

さらに別の態様において、本発明は、生体試料に麻酔ガスを送給する誘導チャンバに関する。誘導チャンバは、内部空洞を画定する１組の壁を備える。誘導チャンバは、さらに、開口部を通じて内部空洞と誘導チャンバ外部の環境との間での気体の伝達を可能にする開状態と、誘導チャンバ外部の環境から内部空洞を密閉する閉状態との間で移動可能なドアを備える。誘導チャンバは、さらに、１組の壁の１つに配置され、内部空洞に麻酔ガスを提供できるガス入口を備える。誘導チャンバは、追加として、１組の壁の１つに配置され、ドアが開状態にある時に内部空洞から麻酔ガスを引き込むことができるガス出口を備える。誘導チャンバは、さらに、ドアの位置に基づいて、ガス出口を通じた内部空洞からの麻酔ガスの流れを変化させるガス出口遮断部を備える。

別の態様において、本発明は、誘導チャンバを使用する方法に関する。誘導チャンバは、内部空洞を画定する１組の壁を備える。誘導チャンバは、さらに、開状態と閉状態との間で移動可能なドアを備える。方法は、麻酔ガスを内部空洞に供給することを含む。方法は、さらに、ドアが開状態にある時に、１組の壁の１つに配置されたガス出口を通じて麻酔ガスを引き込むことを含む。方法は、さらに、ドアが閉状態にある時に、ガス出口を通じたガス流を遮断することを含む。

さらに別の態様において、本発明は、生体試料の画像をカメラで取り込む撮像システムに関する。システムは、内部空洞を囲む１組の壁と、生体試料が麻酔されている間に内部空洞内の生体試料を見るためにカメラを配置するように構成されたカメラマウントと、を有する撮像ボックスを備える。システムは、誘導チャンバを備える。誘導チャンバは、内部空洞を画定する１組の壁を備える。誘導チャンバは、さらに、開口部を通じて内部空洞と誘導チャンバ外部の環境との間での気体の伝達を可能にする開状態と、誘導チャンバ外部の環境から内部空洞を密閉する閉状態との間で移動可能なドアを備える。誘導チャンバは、さらに、１組の壁の１つに配置され、内部空洞に麻酔ガスを提供できるガス入口を備える。誘導チャンバは、追加として、１組の壁の１つに配置され、ドアが開状態にある時に内部空洞から麻酔ガスを引き込むことができるガス出口を備える。誘導チャンバは、さらに、ドアの位置に基づいて、ガス出口を通じた内部空洞からの麻酔ガスの流れを変化させるガス出口遮断部を備える。

以下、本発明の詳細な説明において、本発明の上記及びその他の特徴を添付図面と併せてさらに詳細に説明する。

本発明は、同様の参照符号が同様の要素を示す添付図面の各図において、限定的ではなく例示的に示される。

本発明の以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために多数の特定の実施形態について述べる。しかしながら、こうした特定の詳細を省いても或いは代替の要素又は処理を使用しても本発明を実施し得ることは当業者には明らかであろう。また、周知の処理、構成要素、及び設計については、本発明の態様を不必要に曖昧にしないために、詳細な説明は省略する。

Ｉ．撮像システム
一態様において、本発明は、低強度光源の画像を記録する撮像システムに関する。図１は、本発明の一実施形態としての写真やルミネセンス画像を記録する撮像システム１０を示す。撮像システム１０は、ルシフェラーゼ発現細胞からのルミネセンス、蛍光分子からの蛍光等の低強度光源を撮像するために使用され得る。低強度光源は、例えば、ルシフェラーゼ発現細胞を含むマウスのような様々な被験哺乳動物等の発光分子を有する動物を含む多様な発光試料のいずれからも放射され得る。

撮像システム１０は、ルシフェラーゼに基づくルミネセンス等の低強度光が検出される発光試料を受領するのに適した内部空洞を画定するためのドア及び壁を有する撮像ボックス１２を備えている。撮像ボックス１２は、周囲の室内からの基本的に全ての外部光がボックス１２内に入らないように密閉する等、しばしば「遮光」として言及され、ドアが閉じている時にボックス内への光の通過を妨げる１つ以上のシールを含んでいるとしてもよい。シールは、ボックス１２内で使用される麻酔ガスが周囲の室内へと漏出するのを防止するためにも有効と成り得る。撮像ボックス１２は、例えば、個々のフォトン程度の低強度光の記録を含む撮像に適している。

撮像ボックス１２は、カメラを支持するのに適した上部ハウジング１６を含んでいる。増倍型又は電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ等の高感度カメラ２０は、上部ハウジング１６の最上部に取り付けられ、撮像ボックス１２の上方に配置される。ＣＣＤカメラ２０は、撮像ボックス１２内に置かれる試料のルミネセンス及び写真（反射に基づく画像）画像を記録することができる。ＣＣＤカメラ２０は、導管２４を介して、ＣＣＤカメラまで低温流体を循環させる冷却デバイス２２のような適切なソースによって冷却される。適切な冷却デバイスは、ペンシルバニア州アレンタウンのＩＧＣ−ＡＰＤ Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ Ｉｎｃ．から入手可能な「ＣＲＹＯＴＩＧＥＲ」コンプレッサである。液体窒素のような他の方法をＣＣＤカメラ２０の冷却に用いてもよい。

撮像システム１０は、さらに、麻酔送給システム（図２から５）を含んでいる。麻酔送給システムは、コンソール５２（図３Ａ及び３Ｂ）と、誘導チャンバ５４（図４Ａから４Ｅ）と、ガス送給デバイス５６（図５Ａ及び５Ｂ）とを含んでいる。ガス送給デバイス５６は、ボックス１２内に配置されるとしてもよく、１つ以上の生体試料に麻酔ガスを導くための複数の試料インタフェースを含んでいる。例えば、ボックス１２は、一般に、１つ以上の撮像される試料を支持するステージを含み、ガス送給デバイス５６は、生体試料に近接して、ステージ上に配置するものとしてもよい。導管６２は、ガス送給デバイス５６とコンソール５２との間の気体の伝達を可能にする。ボックス１２の側壁には光密穴２７が含まれており、デバイス５６がボックス１２内にあるとき、ガス導管６２が光密穴を通過することが可能となっている。導管６２は、チューブ又は適切なホースを備えていてもよい。例えば、３／８インチＯＤ、１／４インチＩＤ、９０デュロメータのｖｉｔｏｎゴムチューブは、導管６２としての使用に適している。

ゴムチューブ又はホースのような酸素送給導管５８は、メインコンソール５２の酸素入口と酸素供給源の出口とに、動作可能な状態で結合されている。例えば、酸素供給源は、高圧酸素シリンダ又は従来の中圧壁面放出口であるとしてもよい。導管６０及び６２は、メインコンソール５２の出口に結合され、それぞれ、誘導チャンバ５４及びガス送給デバイス５６の入口に結合される。

画像処理ユニット２６は、状況に応じて、それぞれケーブル３０及び３２を通じてカメラ２０とコンピュータ２８との間を接続する。コンピュータ２８は、任意の適切なタイプであるとしてよく、通常は、プロセッサと、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）のようなメモリ構成要素と、ディスクドライブ構成要素（例えば、ハードドライブ、ＣＤ、フロッピードライブ、その他）とを含むハードウェアを収容するメインユニット３６を備えている。コンピュータ２８は、さらに、ディスプレイ３８と、キーボード４０及び入力マウス４２のような入力デバイスとを含んでいる。コンピュータ２８は、ケーブル３４を介して撮像ボックス１２の様々な構成要素と通信する。こうした構成要素に対する通信及び制御を提供するために、コンピュータ２８は、撮像ボックス１２内の任意のデバイスを制御する出力を提供するように構成された適切な処理ハードウェア及びソフトウェアを含んでいる。処理ハードウェア及びソフトウェアは、入出力カードと、撮像システム１０の任意の構成要素を制御する制御ロジックと、撮像システム１０とのユーザのやり取りを円滑にする適切なグラフィカルユーザインタフェースとを含んでいてもよい。コンピュータ２８によって制御される構成要素は、カメラ２０と、カメラ２０の焦点に責任を有するモータと、生体試料を支持するプラットフォームの位置制御に責任を有するモータと、カメラレンズと、ｆストップと、その他とを含んでいてもよい。

コンピュータ２８は、さらに、追加的な撮像ハードウェア及びソフトウェアと、キャリブレーションソフトウェアと、カメラ２０によって取得した情報を処理する画像処理ロジックとのような、カメラ２０用の適切な処理ハードウェア及びソフトウェアを含んでいてもよい。コンピュータ２８内のロジックは、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの組み合わせの形態をとってもよい。コンピュータ２８は、さらに、ユーザに画像情報を提示するためにディスプレイ３８と通信する。例えば、ディスプレイ３８は、ユーザが撮像結果を見ることを可能にし、さらに、撮像システム１０を制御するインタフェースとしての役割を果たす、画像測定グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を提供するモニタであるとしてよい。

ＩＩ．麻酔送給システム
本発明は、複数のガス出口に麻酔ガスと酸素とを確実に送給する麻酔送給システムを用いる。図２から５は、本発明の一実施形態の麻酔送給システム５０の様々な構成要素を例示している。

図２は、本発明の特定の実施形態による麻酔送給システム５０の例示的な機能図を示している。図示の目的から、作動圧の酸素の流れの矢印８０と、組み合わされた麻酔ガスと酸素との流れの矢印８４とは、全ての制御弁が開放されガスが自由に流れるときのシステム５０を通じたガスの流れの表示を助けるために提供されている。

酸素送給導管５８は、コンソール５２の酸素入口５９に結合されている。酸素導管５８は、導管５８が結合された酸素源の出口圧力によって決定される圧力で酸素を送給する。例えば、酸素源が壁面供給口に対応する場合、導管５８における酸素の圧力は、通常、約４５から約５５ｐｓｉとなる。代替として、加圧シリンダが酸素源として使用される場合、酸素の圧力は、タンクの出口圧力により供給される（２０００ｐｓｉまで）。システム５０において、酸素は、次のタスクの１つ以上を実行してよい：麻酔ガスの搬送体の役割を果たすこと、麻酔送給システムに関連する試料の生命維持、誘導チャンバ５４のパージガス、及び流量計測のためのメータ。メインコンソール５２の酸素入口５９は、ユーザが導管５８によって供給される酸素をオン／オフするための酸素オン／オフ弁６６を含んでいる。酸素オン／オフ弁６６を通過する酸素は、酸素源の出口圧力にかかわらず、システム５０内で見られる圧力を制限するための安全弁６３へと流れる。特定の実施形態において、圧力安全弁６３は、約５５ないし約９５ｐｓｉから放出を行うが、圧力安全弁６３の放出圧力は、システム５０の要件に応じて調整できると理解される。酸素は、安全弁６３から、パージ弁１２０及び／又は圧力調整器６８へと流れる。

圧力調整器６８は、酸素入口５９からの酸素を受領する入口を有している。圧力調整器６８は、入口で受領した酸素の圧力を減少させ、調整器出口からより低い圧力で酸素を放出する。一実施形態において、圧力調整器６８は、約０．５から約５ｐｓｉゲージの範囲で酸素を出力する。特定の実施形態において、圧力調整器６８は、約１ｐｓｉゲージで酸素を出力する。ペンシルバニア州ハットフィールドのＰｏｒｔｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓが提供する圧力調整器モデル番号８２８６は、圧力調整器６８として使用するのに適切となり得る。

圧力調整器６８からの酸素出力は、導管６７を介して、気化器７０へと移動する。圧力調整器６８と気化器７０との間には、圧力安全弁７２が配置される。一部のケースでは、気化器７０は、あまりにも高い高圧に直面すると機能を停止する可能性がある。したがって、圧力安全弁７２は、圧力調整器６８の不具合から気化器７０を保護し、これにより、気化器７０が遭遇する許容可能な圧力を最大化することで、麻酔送給システム５０の安全性を増加させる。特定の実施形態において、圧力安全弁７２は、５ｐｓｉで放出を行うが、しかしながら、圧力安全弁７２の放出圧力は、気化器７０の設計仕様に応じて調整できると理解される。

本発明は、制御可能なレベルの麻酔ガス又は麻酔剤を提供する麻酔ガス源又は同様のデバイスを含んでいる。本明細書での用語の使用において、麻酔ガスとは、ガス送給システム５０と相互作用する試料において、任意のレベルの麻酔状態、無意識、意識の欠如、或いは痛覚に対する局所的な又は全身の無感覚を誘導するために使用される任意のガス又は作用物質を指す。気化器７０は、低圧酸素に麻酔ガスを付加する麻酔ガス源であり、圧力調整器６８の出口から低圧酸素を受領する入口を含んでいる。気化器７０の出力は、通常、生命維持ガス及び麻酔ガスの制御された可変のガス混合物を含んでいる。特定の実施形態において、気化器７０は、イソフルレンを気化させる気化器に酸素を通過させることで、圧力調整器６８から受領した低圧酸素にイソフルレンを付加する。この場合、低圧酸素は、麻酔液の物理特性及び温度に応じて酸素に付加される麻酔ガスの搬送体の役割を果たす。気化器７０は、１つ以上の可変バイパス、フローオーバ、温度補正、及び／又は作用物質特異的気化手法を利用するとしてもよい。本発明は、単一の麻酔ガスであるイソフルレンのみを付加する気化器７０に関して説明を行うが、本発明の麻酔ガス源は、当業者が認識するように、複数の麻酔ガスを付加してもよいと理解される。ニューヨーク州オーチャードパークのＭＤＳ Ｍａｔｒｉｘが提供するＶＩＰ ３１００ Ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ Ｖａｐｏｒｉｚｏｒは、気化器７０として使用するのに適切となり得る。

気化器７０の出力８４は、低圧酸素と麻酔ガスとの組み合わせとなる。気化器７０は、それぞれがコンソール５２から酸素と麻酔ガスとを提供できる別個のガス送給出口へとつながる１つ以上の出力導管を含んでいる。図示するように、コンソール５２は、２つのガス送給出口、即ち、１つ以上の生体試料にガスを導く試料インタフェースを有するガス送給デバイスへの提供を行う第１のガス送給出口８１と、誘導チャンバ５４への提供を行う第２のガス送給出口７１とを含んでいる。

コンソール５２は、コンソール５２からの酸素と麻酔ガスとを送給する各ガス送給出口のために、オン／オフ弁と、流量制御弁と、流量計とを含んでいる。さらに具体的には、第１のオン／オフ弁７２により、ユーザは、出力ポート７１によって提供される低圧酸素及び麻酔ガスのオン／オフが可能となる。導管７３は、出力ポート７１と誘導チャンバ５４との間の気体の伝達を提供する。流量制御７５は、オン／オフ弁７２と出力ポート７１との間に配置され、これにより、ユーザは、出力ポート７１から供給される低圧酸素及び麻酔ガスの流量を可変的に制御及び設定できる。流量計７４は、出力ポート７１の前、流量制御７５の後に配置され、通過するガスの流量を測定する。一実施形態において、流量メータ７４は、ユーザに対して流量を視覚的に示す従来型の出力を含む。低圧酸素と麻酔ガスとがオン／オフ弁７２と、流量制御７５と、流量計７４と、出力ポート７１とを通過した後、ガスは、誘導チャンバ５４に供給される。

誘導チャンバ５４は、導管７３から低圧酸素と麻酔ガスとを受領する。誘導チャンバ５４は、誘導チャンバ５４内に納めた生体試料をユーザが麻酔することを可能にし、図４Ａから４Ｅに関してさらに詳細に説明される。排気ポート１３２（図４Ａ）が、誘導チャンバの側面に含まれ、導管７７に接続されている。排気ポート１３２及び導管７７は、誘導チャンバ５４からガスを引き込み、フィルタ７８に提供する。一実施形態において、フィルタ７８は、通過する未使用のイソフルレンを除去する活性炭フィルタである。ニューヨーク州ウェールズセンタのＡ．Ｍ． Ｂｉｃｋｆｏｒｄが提供するフィルタモデル番号８０１２０ Ｆ／Ａｉｒ Ｃａｎｎｉｓｔｅｒは、フィルタ７８として使用するのに適切となり得る。フィルタ７８は、主に酸素を出力する。図示するように、フィルタ７８は、酸素を周囲の室内へと出力する。

コンソール５２は、ガス送給デバイス５６（図５Ａ及び５Ｂ）への酸素と麻酔ガスとの供給を提供する第２の出口を含んでいる。さらに具体的には、オン／オフ弁８２により、ユーザは、出力ポート８１によって提供される低圧酸素及び麻酔ガスのオン／オフが可能となる。導管６２は、出力ポート８１とガス送給デバイス５６との間に気体の伝達を提供する。流量制御８５は、オン／オフ弁８２と出力ポート８１との間に配置され、これにより、ユーザは、出力ポート８１から供給される低圧酸素と麻酔ガスとの流量を可変的に制御及び設定できる。流量計８４は、出力ポート８１の前、流量制御８５の後に配置され、通過するガスの流量を測定する。一実施形態において、流量計８４は、従来のロトメータ等の機械式流量計であり、以下の構成要素の１つ以上を含む：ニードル弁、インジケータフロート、ユーザ制御ノブ、バルブストップ。別の実施形態では、電子流量計が利用され、流量は、モニタスクリーン又は同様の電子出力デバイスに表示される。低圧酸素と麻酔ガスとがオン／オフ弁８２と、流量制御８５と、流量計８４と、出力ポート８１とを通過した後、ガスは、ガス送給デバイス５６に供給される。

したがって、システム５０の各ガス送給出口は、自身の流量制御を備える。酸素供給源から受領した酸素の量に大まかに合わせる全体的な流量制御によって麻酔ガス送給が制御される従来の麻酔送給システムとは対照的に、システム５０により、専用の流量制御及び流量計を各出口に配置することで、誘導チャンバ５４及びガス送給デバイス５６へのガスの正確かつ独立した制御が可能となる。特に、システム５０により、気化器７０による麻酔ガスの生成後、各出口への麻酔ガスの独立した個別の制御が可能となり、これによって、ユーザは、任意の時点で、試料に提供する麻酔ガスの量を可変的に調整できる。特定の実施形態において、流量計７５は、ユーザが出力ポート７１を通じた流量を約０Ｌ／分から約５Ｌ／分で変化させることが可能な制御ノブを備える。別の特定の実施形態において、流量計８５は、ユーザが出力ポート８１を通じた流量を約０Ｌ／分から約２Ｌ／分で変化させることが可能な制御ノブを備える。

ガス送給デバイス５６は、導管６２から低圧酸素と麻酔ガスとを受領する。図５Ａ及び５Ｂに関してさらに詳細に説明されるガス送給デバイス５６は、生体試料に対応し、試料に酸素と麻酔ガスとを提供できる複数の試料インタフェースを含んでいる。麻酔ガスは、生体試料を麻酔するのに使用してもよく、試料が既に麻酔されている場合は、望ましい麻酔状態を維持するのに使用してもよい。

ガス送給デバイス５６を介して撮像ボックス１２に導入される麻酔ガスは、ボックス内での麻酔ガスの蓄積を緩和するために収集及び排気してもよい。撮像ボックス１２は、収集された麻酔ガスを撮像ボックス１２内部から取り除くことを可能にする密閉排気ポート８６を含んでいる。導管９５は、両側の端部で、排気ポート８６と、真空ポンプ８８につながる真空ポート９７とに結合される。真空ポンプ８８は、導管９５を通じて、ボックス１２内部から麻酔ガスを引き込むのに十分な負圧を加える。一実施形態において、真空ポンプ８８は、一般に、ボックス１２内部から麻酔ガスを引き込んで収集する。別の実施形態において、ガス送給デバイス５６は、試料インタフェースによって導入され１つ以上の生体試料によって使用されないガスを、局所的に取り除くスカベンジングシステムを含む（図５Ａ及び５Ｂに関してさらに詳細に説明する）。いずれの方法でも、真空ポンプ８８及び導管９５は、未使用の麻酔ガスをボックス１２から収集する。流量計９１により、ユーザは、真空ポンプ８８を通じて引き込まれるガスの流量を決定できる。別の実施形態では、ポンプ８８によって引き込むガスの圧力／流量をユーザが設定できるように、適切な流量制御が用いられる。ポンプ８８によって収集されたガスは、その後、コンソール５２の出口ポート９８を通じてフィルタ９０に送られる。一実施形態において、フィルタ９０は、未使用のイソフルレンを除去し、主に酸素を多く含む空気を周囲の室内へと出力する活性炭フィルタである。

図３Ａ及び３Ｂは、それぞれ、本発明の一実施形態によるコンソール５２の正面図及び背面図を例示している。図示するように、ハウジング１０１は、図２に関して説明した多くの構成要素と、他の複数のインタフェースメカニズムを支持している。例えば、スイッチ１０２（図３Ａ）により、図２の酸素オン／オフ弁６６の制御が可能となる。排気ポンプ８８は、流量計９１の近くに配置されたポンプオン／オフスイッチ１０４を用いて制御される。オン／オフスイッチと流量計とは、それぞれのガス出口に対しても示されている。図３Ｂを参照すると、コンソール５０の多数の機能構成要素と入口及び出口ポート５９、６９、７１、８１、及び９７とを相互接続するための複数の導管１０５が示されている。特定の実施形態では、１／４インチＯＤのオービタル溶接ステンレス鋼チューブが、導管１０５として使用され、標準的な産業用ガス器具を使用して、それぞれのポート及び構成要素に固定される。代替として、３／８インチＯＤ、６０デュロメータのｖｉｔｏｎゴムチューブを、大きな屈曲のある導管として使用してもよい。

本発明の一実施形態による麻酔送給システム５０の機能的配置についての簡単な説明に続き、システムのいくつかのガス送給構成要素をさらに詳細に説明する。

ＩＩＩ．誘導チャンバ
図４Ｂから４Ｅは、本発明の一実施形態による図１の誘導チャンバ５４を例示している。誘導チャンバ５４は、誘導チャンバ５４内に入れた１つ以上の生体試料をユーザが麻酔することを可能にし、一般には「ノックダウンボックス」とも呼ばれる。誘導チャンバ５４は、以下にさらに詳細に説明するように、生体試料を受領するようにサイズを定めた内部空洞と、ユーザが内部空洞に麻酔ガスを供給できるガス入口とを含んでいる。誘導チャンバ５４は装置として説明されるが、当業者が認識するように、本発明は、誘導チャンバの機能構成要素に基づいて装置を使用する方法を包含する。

図４Ｂは、誘導チャンバ５４正面の上方斜視図を例示している。図４Ｃは、誘導チャンバ５４背面の上方斜視図を例示している。図４Ｄは、ドア２２４の裏側の上方斜視図を例示している。図４Ｅは、側壁２１２ａ及び２２２ｄの横方向の中間点を通って取り出した誘導チャンバ５４の側面断面図を例示している。

最初に図４Ｂを参照すると、誘導チャンバ５４は、底部２２３に固定された４つの垂直な側壁２２２ａからｄを含んでいる。側壁２２２ａからｄは、正面壁２２２ａと、側壁２２２ｂと、側壁２２２ｃと、背面壁２２２ｄとを含む。側壁２２２と、底部２２３と、上部壁２２７とは、これにより、誘導チャンバ５４内で内部空洞２２８（図４Ｅ）を画定する１組の壁を構成する。図４Ｅに示すように、内部空洞２２８は、複数の生体試料２３４を受領するのに十分なサイズとなっている。多くの誘導チャンバでは、約２から約８リットルの空洞体積が最適である。一実施形態において、内部空洞２２８は、約３から４リットルの空洞体積を有している。内部空洞２２８は、生体試料を載せるステージ２４３又はプラットフォームを含んでいてもよい。

側壁２２２と、底部２２３と、上部壁２２７とは、それぞれ、ユーザが内部チャンバ２２８を見ることができる透明な材料を含んでいる。特定の実施形態では、レクサン、ポリカーボネートのような透明プラスチック、又は透明アクリルが、誘導チャンバ５４の壁として使用される。誘導チャンバ５４に透明な壁を使用することで、有利なことに、ユーザは、誘導チャンバ５４の内部を見ることができる。誘導チャンバ５４の壁は、例えば、約１／８インチから約１インチで厚さを変えてよい。

誘導チャンバ５４は、ユーザが内部空洞２２８にアクセスするのを可能にするドア又はユーザアクセスポートを備えている。図４Ｂに示すように、誘導チャンバ５４は、チャンバ５４の上部壁を含み、側壁２２２ａからｄによって定められる誘導チャンバ５４の上部面積全体に渡るドア２２７を備える。ドア２２７は、ヒンジ２２５に含まれるチャネル２４１（図４Ｂ）と、ドア２２７に含まれるチャネル２４２（図４Ｄ）とを通過するピン２４４（図４Ｃ）を使用して、ヒンジで動かせるように背面壁２２２ｄに結合される。ヒンジ２２５は、背面壁２２２ｄの外側にネジ留めされる（図４Ｃ）。

ドア２２７は、閉状態と様々な開状態との間で移動させることができる。図４Ｂは、ドア２２７及び誘導チャンバ５４の閉状態を例示している。図示の閉状態において、ドア２２７は、壁２２２の最上部に載り、誘導チャンバ５４外部の環境から内部空洞２２８を密閉する。開状態の１つにおいては、ドア２２７により、ユーザは、生体試料を挿入又は除去するために内部チャンバにアクセスできる。開状態において、ドア２２７は、開口部を通じて、内部空洞２２８と誘導チャンバ５４外部の環境との間での気体の伝達を可能にする。開口部のサイズ及び外形は、図示の閉状態に対してドア２２７が成す角度に応じて変化する。したがって、ドア２２７が図４Ｂに図示する位置から最初に開く時、ドア２２７における各側壁２２２の最上部との間の隙間は、内部チャンバ２２８と誘導チャンバ５４外部の環境との間で麻酔ガスと酸素とが流れることを可能にする開口部を形成する。

シール２４５は、各側壁２２２の最上部の外周で延びる凹部に配置される（図４Ｃ）。図２Ｃに図示するように、シール２４５は、内部空洞２２８の上方開口部の周囲を３６０度に渡って延びる。シール２４５は、ドア２２７が閉状態にある時、内部空洞２２８と誘導チャンバ５４外部の環境との間での気体の伝達を防止する圧縮性材料である。さらに具体的には、ドア２２７が閉位置にある時、ドア２２７の底面は、シール２４５と協調し、内部空洞２２８と誘導チャンバ５４外部の環境との間での気体の伝達を防止する。特定の実施形態において、シール２４５は、ゴム又はシリコンを含む。

クランプ２４７は、ネジ２５１を使用して側壁２２２ａに取り付けられる。クランプ２４７により、ユーザは、ドア２２７を閉位置に固定できる。加えて、クランプ２４７は、クランプ２４７を固定することによってドア２２７の底面とシール２４５との間に圧縮力が供給されるように、縦に配置される。

誘導チャンバは、コンソール５２及び導管６０から低圧酸素と麻酔ガスとを受領する。したがって、誘導チャンバ５４は、内部空洞２２８に麻酔ガスを提供できる少なくとも１つのガス入口を含んでいる。図示するように、誘導チャンバ５４は、誘導チャンバ５４外部から内部空洞２２８へ麻酔ガス及び酸素の両方を供給する単一のガス入口２３０を含んでいる。ガス入口２３０は、背面壁２２２ｄの下部に配置され、誘導チャンバ５４の内部と外部との間での気体の伝達を可能にするための背面壁２２２ｄを貫く円形のポート又は穴を含んでいる。図示するように、ガス入口２３０は、導管６０（図１）を受ける外部インタフェース２２３（図４Ｃ）を含んでいる。再び図１を参照すると、コンソール５２は、酸素と麻酔ガスとの混合物を誘導チャンバ５４に提供する。この混合物は、ガス入口２３０を通過して誘導チャンバ５４内に入る。コンソール５２は、誘導チャンバ５４に提供される酸素と麻酔ガスとの流量をユーザがオン／オフ又は変化させることができる制御を含んでいる。誘導チャンバ５４は、複数のガス入口を含んでもよいと理解される。例えば、入口の１つは、麻酔ガス専用としてよく、第２のガス入口は、酸素供給専用となる。

本発明は、生体試料を鎮静するために麻酔ガスを利用する。本明細書での用語の使用において、麻酔ガスとは、誘導チャンバ５４と相互作用する試料において、任意のレベルの麻酔状態、無意識、意識の欠如、或いは痛覚に対する局所的な又は全身の無感覚を誘導するために使用される任意のガス又は作用物質を指す。麻酔ガスの量は、通常、図１の制御コンソール５２によって決定される。コンソール５２に含まれる気化器は、麻酔ガスを生成し、低圧酸素に付加するために使用することができる。気化器の出力は、通常、生命維持ガスと麻酔ガスとの制御された可変のガス混合物を含む。特定の実施形態において、イソフルレンは、イソフルレンを気化させる気化器に酸素を通過させることで低圧酸素に付加される。この場合、低圧酸素は、イソフルレン液の物理特性及び温度に応じて酸素に付加されるイソフルレンの搬送体の役割を果たす。本発明は、単一の麻酔ガスであるイソフルレンのみを使用することに関して主に説明を行うが、本発明の麻酔ガスは、当業者が認識するように、複数の麻酔ガスを含んでもよいと理解される。

誘導チャンバ５４は、さらに、ドア２２７が開状態にある時に内部空洞２２８から麻酔ガスを引き込むことができるガス出口２５０を備えている。ガス出口２５０は、背面壁２２２ｄの上部に配置され、誘導チャンバ５４の内部と外部との間での気体の伝達を可能にするための背面壁２２２ｄを貫く円形のポート又は穴を含んでいる。図示するように、ガス出口２５０は、誘導チャンバ５４からフィルタ８１へガスを排気する導管７９を受ける外部インタフェース２５２（図４Ｃ）を含んでいる。

ガス出口２５０は、内部空洞２２８から能動的に麻酔ガスを引き込んで収集し、ドア２２７が開状態にある時には、誘導チャンバ５４外部の環境から能動的に麻酔ガスを引き込んで収集する。これを行うために、ガス出口２５０は、真空ポンプ８３（図１）等の負圧供給源と共に気体を伝達させる状態にある。真空ポンプ８３は、出口２５０にガスを引き込む負圧をガス出口２５０に提供する。一実施形態において、負圧は、誘導チャンバ２２８内の圧力に対して相対的に負となる。別の実施形態において、負圧は、誘導チャンバ５４外部の環境に対して相対的に負となる。これにより、ドア２２７が形成する任意の開口部を通る通風が形成され、空気と麻酔ガスとが、外部環境から内部空洞２２８を通ってガス出口２５０へと引き込まれる。したがって、ポンプ８３からの適切な圧力により、ドア２２７を開いた時に内部空洞２２８から漏出しようとする麻酔ガスは、漏出する前にガス出口２５０によって引き込まれ収集され得る。加えて、内部空洞２２８から漏出した麻酔ガスは、ドア２２７が開いている時に、ガス出口２５０によって引き込まれ収集され得る。

ガス出口２５０を通る麻酔ガス及びその他のガスの流量は変化してもよい。一実施形態において、ガス出口２５０は、１分間につき内部空洞２２８の体積よりも大きなガス出口２５０経由流量で、内部空洞２２８からガスを引き込む。特定の実施形態において、ガス出口２５０は、約０Ｌ／分から約８Ｌ／分の流量で、内部空洞２２８からガスを引き込む。

誘導チャンバ５４は、さらに、ドア２２７の位置に基づいてガス出口２５０を通じた内部空洞２２８からの麻酔ガスの流れを変化させるガス出口遮断部２６０を備えている。通常、ガス出口遮断部２６０は、何らかの形でガス出口２５０を遮ることで、内部空洞２２８からの麻酔ガスの流れを変化させる。したがって、ガス出口遮断部２６０は、ガス出口２５０を通るガスの流れを、塞ぐか、蓋をするか、栓をするか、閉鎖するか、妨げるか、或いはその他の形で減じることができる。

図４Ｅに示すように、ガス出口遮断部２６０は、ドア２２７の裏側に対して平らな状態でネジ２６４を使用してドア２２７に取り付けられる部分２６２ａを有するブラケット２６２を備えている。ブラケット２６２は、さらに、ドア２２７が閉状態にある時、ガス出口２５０に近接して位置する部分２６２ｂを有している。部分２６２ｂには、ネジ２６６と、ワッシャ２６８と、圧縮性材料２７０と、スペーサ２７２とが取り付けられる。ネジ２６６は、ワッシャ２６８と、圧縮性材料２７０と、スペーサ２７２とを部分２６２ｂに締め付ける。圧縮性材料２７０は、ドア２２７が閉位置にある時、ガス出口２５０に接して、出口２５０を密閉する。したがって、部分２６２ｂは、ドア２２７が閉位置にある時、圧縮性材料２７０が出口２５０を密閉するように、ガス出口２５０に近接する。部分２６２ｂとガス出口２５０の外周材料とは、ドア２２７が閉状態にある時、圧縮性材料２７０を圧縮するために共に協力する。図４Ｅは、ドア２２７が閉位置にある時のガス出口遮断部２６０を例示している。ここでは、ガス出口遮断部２６０は、ガス出口２５０を通じた内部空洞２２８からの麻酔ガスの流れを制限する。ワッシャ２６８により、圧縮性材料２７０の局所的部分を圧縮することなく、ネジを締め付けることができる。スペーサ２７２により、ユーザは、圧縮性材料２７０の厚さを変更すること、或いは、部分２６２ｂとガス出口２５０の外周材料との間で圧縮性材料２７０に加わる力を変化させることできる。

簡略化した実施形態において、ガス出口遮断部２６０は、単純に、ブラケット２６２の部分２６２ｂの裏側全体に広がる圧縮性材料を備える。前のケースと同様に、この簡略化した実施形態は、ドア２２７が閉状態にある時、ガス出口２５０を密閉する。加えて、ガス出口遮断部２６０は、ドア２２７が開状態にある時、ガス出口２５０を通って内部空洞２２８からガスが流れることを可能にする。

一実施形態において、ガス出口２５０は、側壁２２２の上半分に配置される。この場合、麻酔ガスは、ドア２２７が閉じている時、誘導チャンバ５４の底部近くに導入され、内部空洞２２８に溜まる。ドア２２７が開く時、ガス出口２５０は、内部空洞２２８の上部から麻酔ガスを引き込む。ガス出口２５０を通じた流量が過剰でない限り、これにより、内部空洞２２８内部には、一時的な二層のガス構成が生じる。上層は、ガス出口２５０に向かって移動するガスを含む。下層は、ガス入口２２３によって供給された麻酔ガスと酸素とを含む。この設計の利点は、短期間に渡ってドア２２７が開いた状態でも、生体試料は誘導チャンバ５４の底部近くに配置されており、麻酔ガスが完全には欠乏しないようにできることである。

一実施形態では、受動的ガス出口２３２が、背面壁２２２ｃに配置される。受動的ガス出口２３２は、導管７７に対する相対的な内部空洞２２８内の正圧に基づいて、内部空洞２２８から麻酔ガスを受動的に排気する。通常、これは、ドア２２７が閉状態にあり、ガス出口２５０が遮断されている時に発生する。この場合、内部空洞２２８への継続的な麻酔ガスと酸素との供給により、内部空洞内に圧力が蓄積され、ガス出口２３２を通る受動的なガス流が発生する。ガス出口２３２は、背面壁２２２ｄの下部に配置され、誘導チャンバ５４の内部と外部との間での気体の伝達を可能にするための背面壁２２２ｄを貫く円形のポート又は穴を含む。図示するように、受動的ガス出口２３２は、誘導チャンバ５４からフィルタ７８（図１）へとガスを排気する導管７７を受ける外部インタフェース２２９（図４Ｃ）を含む。

図６は、本発明の一実施形態による図１の誘導チャンバ５４を使用するプロセスフロー２００を例示している。本発明によるプロセスは、本発明を曖昧にしないために本明細書では説明又は例示していないいくつかの追加ステップを含んでもよい。

動作中、ユーザは、ドア２２７（図１）を開き、生体試料を誘導チャンバ５４の内部に配置する。ドア２２７を閉じることで、誘導チャンバ５４の内部は、シール２４５とドア２２７との接触により、周囲の部屋から密閉される。加えて、ガス出口遮断部は、ドア２２７が閉状態にある時、ガス出口２５０を通るガス流を遮断する（２０６）。一実施形態において、ガス出口遮断部は、ドア２２７に取り付けられ、ドア２２７が閉状態にある時にガス出口２５０を完全に密閉し、ガスがガス出口２５０を通って流れるのを完全に防止する。

誘導チャンバ５４が密閉された後、酸素と麻酔ガスとが、コンソール５２とガス入口２３０とを介して、内部に供給される（２０２）。内部空洞の圧力が高まるにつれて、誘導チャンバ５４に含まれる受動的排気部を介して、排気ガスが誘導チャンバ５４から受動的に除去されてもよい。ガスは、受動的排気部に対する相対的なチャンバ内部に蓄積された正圧に基づいて、受動的排気部へと流れ込む。例えば、試料が麻酔された時のように生体試料への麻酔送給が完了した後には、ドア２２７は、実験技術者が１つ以上の試料を取り出せるように開かれてもよい。

ドア２２７を開くことで、ガス出口２５０の遮断が中断する。これにより、ドア２２７が開状態にある時、麻酔ガスが、ガス出口２５０を通って内部チャンバから引き込まれる（２０４）。一実施形態において、ガス出口は、１分間につき内部空洞の体積よりも大きな流量で、内部空洞からガスを引き込む。これは、例えば、ポンプを介してガス出口に加えられる負圧により達成される。

図１の撮像システム１０において使用される時、プロセスフロー２００は、鎮静後に試料を撮像することに関連する様々な追加行動を含んでいるとしてもよい。例えば、ユーザは、ドアが開状態にある時に生体試料を内部空洞から取り出し、生体試料を撮像ボックス内に配置し、撮像システムを使用して、生体試料又はその一部を撮像してもよい。

初期テストにおいて、誘導チャンバ５４は、ガス出口２５０及び遮断部２６０が使用された時、意図された目的についての改善された結果を生み出した。多くのケースにおいて、誘導チャンバ５４は、周囲環境に取り入れられる麻酔ガスの量を、能動的ガス出口及びガス出口遮断部のない誘導チャンバに対して約４分の１から５分の１に減少させた。加えて、ドア２２７を開くことで、取り出される試料と、他の試料が取り出される間、一時的にとどまる試料との両方について、頻繁な生体試料の覚醒は発生しなかった。

図４Ａは、本発明の別の実施形態による誘導チャンバ５４を例示している。誘導チャンバ５４により、ユーザは、誘導チャンバ５４に入れる生体試料を麻酔することができる。図示するように、誘導チャンバ５４は、底部１２３に固定された４つの垂直な壁１２２ａからｄを含んでいる。蓋１２４は、壁１２２ｃ及び蓋１２４の外側に固定されたヒンジ１２５を用いて、ヒンジで動かせるように背面壁１２２ｃに結合される。壁１２２と、底部１２３と、蓋１２４とは、誘導チャンバ５４の内部を画定する。蓋１２４は、チャンバ５４への開口を定めると共に内部へのアクセスを可能とする開状態と、内部へのアクセスを防止する閉状態との間を、移動することができる。シール１２７は、壁１２２の内面に沿って配置され、蓋１２４が閉位置にある時、誘導チャンバ５４内部と誘導チャンバ５４外部の環境との間での気体の伝達を防止するシールを提供するために蓋１２４と合致する。特定の実施形態において、シール１２７は、ゴム又はシリコンシールシールを含み、壁１２２、底部１２３、及び蓋１２４又はそれら全ては、ポリカーボネート等の透明プラスチックで作成される。誘導チャンバ５４に透明な壁を使用することで、有利なことに、ユーザは、誘導チャンバ５４の内部を見ることができる。

入口ポート１３０は、背面壁１２２ｃに配置され、誘導チャンバ５４内部と外部との間での気体の伝達を可能にする。図示するように、入口ポート１３０は、コンソール５２のポート７１からの低圧酸素と麻酔ガスとを提供する導管６０を受ける。

一実施形態において、出口ポート１３２は、背面壁１２２ｃに配置され、誘導チャンバ５４内部と外部との間での気体の伝達を可能にする。図示するように、出口ポートは、誘導チャンバ５４からフィルタ７８（図２）へとガスを排気する導管７７に結合される。図示するように、麻酔ガスは、内部に蓄積された正圧と導管７７を用いた除去とに基づいて、誘導チャンバ５４から排気される。能動的除去の実施形態において、導管７７には、誘導チャンバ５４から能動的にガスを引き込むために、図２の真空ポンプ８８のような真空ポンプを介した負圧が伴うとしてもよい。

別の実施形態において、誘導チャンバ５４は、麻酔ガスを収集及び排気するスカベンジングシステムを利用する。生体試料を誘導チャンバ５４内で麻酔した後、ユーザは、通常、蓋１２４を開き、試料を撮像ボックス１２へと移動させる。この時点で、チャンバ５４内部のガスは、麻酔ガスを含め、誘導チャンバ５４から漏出し得る。多くの場合、麻酔ガスは、空気よりも密度が高く、側壁１２２を越えて溢れ出る。誘導チャンバ５４から漏出する麻酔ガスの取り込みを促進するために、誘導チャンバ５４で利用されるスカベンジングシステムは、スカート１４０に配置された穴１３８を含む。スカート１４０の最上部は、底部１２３に取り付けられる。穴１３８は、壁１２２の外周を囲んで配置され、導管及び真空ポンプ８８に連結される出口ポート又は同様のインタフェースへ集合的に続くスカート１４０内部のチャネル（図示なし）に結合される。真空ポンプ８８は、ガスを穴１３８へと引き込む適切な負圧を提供し、誘導チャンバ５４外部の周りで下降気流を形成する。したがって、誘導チャンバ５４内部から漏出した麻酔ガスは、穴１３８により収集され、結合されたチャネルを通過し、後のフィルタリングのために真空ポンプへと流れ得る。一実施形態において、スカート１４０は、約１０から５０の穴を備え、それぞれの穴は、約０．０６１から約２．５４ｍｍの直径を有する。特定の実施形態において、スカート１４０は、１７の穴を備え、それぞれの穴は、約１．８６ｍｍの直径を有する。

入口ポート１３４も背面壁１２２ｃに配置され、誘導チャンバ５４内部と外部との間での気体の伝達を可能にする。入口ポート１３４は、パージバルブ１２０との間の作動圧酸素の伝達を提供する導管６５に連結される。再び図２を参照すると、パージバルブ１２０によって、ユーザは、誘導チャンバ５４を、調整された供給圧の酸素源からの作動圧酸素で溢れさせることができる。フローリストリクタ１２２は、外部酸素供給源により提供される酸素の流量を、誘導チャンバ５４に入る前に減少させる。導管６５は、コンソール５２の酸素誘導チャンバ出口６９と、誘導チャンバ５４の酸素入口ポートとに連結される。

動作中、ユーザは、蓋１２４を開き、生体試料を誘導チャンバ５４の内部に配置する。蓋１２４を閉じ、誘導チャンバ５４内部を周囲の室内から密閉した後、コンソール５２及び入口ポート１３０を介して、酸素と麻酔ガスとを内部へ供給する。この間、排気ガスは、ポンプ又は上記の排気手法の１つを使用して、誘導チャンバ５４から能動的に除去してもよい。例えば、試料が眠った時のように生体試料への麻酔送給が完了した後には、蓋１２４が開かれ、試料が取り出される。スカベンジング排気部１３６は、誘導チャンバ５４から漏出した麻酔ガスを収集し排気してもよい。

ＩＶ．試料インタフェース
本発明は、さらに、麻酔ガスと酸素とを複数の生体試料に送給できるガス送給デバイスに関する。図５Ａは、本発明の一実施形態による図１のガス送給デバイス５６の上方斜視図を例示している。ガス送給デバイス５６は、誘導チャンバ５４により誘導した試料の麻酔状態を維持する画像ボックス１２内での動作のために特に有用である。ガス送給デバイス５６は、複数の生体試料とのガスの交換に適した複数の特徴部を有する正面１５７を備えている。特定の実施形態において、ガス送給デバイス５６は、１つ以上の部分の黒色陽極酸化アルミニウムから機械加工された固体構造物である。

ガス送給デバイス５６は、コンソール５２の出口ポート８１からの導管６２のような麻酔ガスと酸素とを送給する導管に結合するための入口ポート１５２を一方の端部に備えている。５つの試料インタフェース１５６ａからｅは、ガス送給デバイス５６の正面１５７に沿って水平に配置される。入口ポート１５２は、実質的にデバイス５６の長さに渡るチャネル１５４（図５Ｂ）へと通じている。図５Ｂは、各試料インタフェース１５６の垂直方向中央部を通るように取り出した、チャネル１５４を示すガス送給デバイス５６の上部破断図を例示している。チャネル１５４は、入口ポート１５２からの麻酔ガスと酸素とを、各試料インタフェース１５６へと導く。

チャネル１５４は、入口ポート１５２よりも断面積が大きく、試料インタフェース１５６との間でやり取りする流量の不一致や変動を実質的に低減する上で十分に大きな緩衝体積を有している。これにより、チャネル１５４内に蓄積される大量のガスは、麻酔ガスと酸素との送給における変動にかかわらず、インタフェース１５６からの十分に一定した麻酔ガスと酸素との流れを容易にするバッファとして機能し得る。特定の実施形態において、チャネル１５４は、断面が円形であり、約０．１５から約０．７５インチの範囲の直径を有し、外部壁を除くデバイス５６に渡る長さを有する。特定の実施形態において、チャネル１５４は、断面が円形であり、約０．３１３インチの直径を有する。

一実施形態では、使い捨てスリーブが、各試料インタフェース１５６に挿入される。使い捨てスリーブは、チャネル１５４の位置に小さなオリフィスを有し、チャネル１５４から遠い正面１５７の位置に大きなオリフィスを有している。使い捨てスリーブは、実質的に、チャネル１５４から離れるにつれて直径が増加する切頭円錐の形状を含んでいる。動作中、試料の頭部は、使い捨てスリーブの中に、或いは使い捨てスリーブに近接して、配置される。例えば、使い捨てスリーブを眠っているマウスと共に使用する時、マウスの頭部は、使い捨てスリーブに載せてもよい。麻酔ガスが面する断面積は使い捨てスリーブを通って移動するにつれ増加するため、ガスの流速は、試料に接近するにつれ減少する。結果として、麻酔ガスは、層流がより多く乱流がより少ない各試料インタフェース１５６からの流れを有し得る。

ガス送給デバイス５６は、さらに、無駄な麻酔ガスを引き込んで収集できるスカベンジャシステムを備える。供給される麻酔ガスの量は、通常、試料にとって必要な量を上回るため、本発明によるスカベンジングは、ボックス１２の汚染と、ボックス１２へのドアが開かれた後の周囲の部屋の汚染とを減少させる。

図示するように、スカベンジャ排気部は、それぞれの試料インタフェース１５６の外周に位置する穴１６０の群を備えている。穴１６０は、適切な負圧が加わる時、麻酔ガスを局所的に引き込んで収集する。排気ポート１６１は、ガス送給デバイス５６からの外部出口の役割を果たし、導管との外部連結を可能とする。長手方向チャネル（図示なし）は、排気ポート１６１とそれぞれの穴１６０との間の気体の伝達を可能にする。長手方向チャネルは、排気ポート１６１から反対側の端部まで、ガス送給デバイス５６の面１５７の長さで続いている。内部チャネル（図示なし）は、ガス送給デバイス５６内部において、それぞれの穴１６０と長手方向チャネルとの間を延びている。一実施形態において、排気ポート１６１に接続される導管は、例えば、ポンプ８８のようなポンプを介して負圧を用いることで、穴１６０と、穴に連結された内部チャネルと、長手方向チャネルと、排気ポート１６１とを通じて、ガスを能動的に引き込む。穴１６０は、試料インタフェース１５６によって試料へ向けた麻酔ガス出力を引き込むために特に有用である。一実施形態において、各試料インタフェース１５６からの酸素及び麻酔ガス流は、層流の状態で、実質的に乱流のない形で供給される。穴１６１は、その後、乱流が最小限になる形で麻酔ガスを局所的に引き込み、これにより、撮像ボックス１２へ漏出するガスを最小化し得る。

別の実施形態において、穴１６１によって局所的に取り込まれない麻酔ガスを取り込むと共にガス送給デバイス５６上方の麻酔ガスを取り込むために、さらに穴１６２がガス送給デバイス５６の上面に配置される。内部チャネル（同じく図示なし）は、穴１６２から長手方向チャネルに向かって下方へと延び、収集されたガスを排気ポート１６１に送給する。

ガス送給デバイス５６を用いて複数の生体試料の撮像を実行する時には、１つの試料が放射する光が隣接する試料に到達するのを防止することが望ましい場合がある。この目的のために、ガス送給インタフェースは、さらに、隣接する試料インタフェース１５６のそれぞれの間に配置された垂直スロット１６４を含む。各垂直スロット１６４は、紙やその他の適切な不透明障壁のような光障壁を受け入れて、垂直に支持することができる。特定の実施形態において、各垂直スロット１６４は、厚さ０．０３から０．０４インチで、面１５７に１／４インチ入り込む。

本発明について、いくつかの好適な実施形態の観点から説明したが、簡潔にするために省略した本発明の範囲に入る変更、置換、及び均等物が存在する。例えば、ガス送給デバイス５６は、アルミニウムから機械加工された固体構造物として説明されているが、その他の設計が、ガス送給デバイスの構造となってもよく、複数の生体試料に麻酔ガスを等しく送給するチューブ及びベローズシステムを含んでもよいと理解される。したがって、本発明の範囲は、付記する請求項を参照して決定されるものとなることが意図されている。

本発明の一実施形態による撮像システムの斜視図 本発明の一実施形態による麻酔送給システムの例示的な機能図 本発明の一実施形態による例示的な麻酔送給コンソールの正面図 本発明の一実施形態による例示的な麻酔送給コンソールの背面図 本発明の一実施形態による誘導チャンバを例示する図 本発明の一実施形態による図１の誘導チャンバの正面の上方斜視図 図４Ｂの誘導チャンバの背面の上方斜視図 図４Ｂの誘導チャンバ用のドア裏側の上方斜視図 横方向の中央地点を通るように取り出した図４の誘導チャンバの側面断面図 本発明の一実施形態によるガス送給デバイスを示す図 各試料インタフェースの中央部分を通るように取り出した内部チャネルを示す図５Ａのガス送給デバイスの上部破断図 本発明の一実施形態による図１の誘導チャンバを使用するプロセスフローを例示する図

Claims (34)

1. 複数のガス出口に麻酔ガスを送給可能なガス送給システムであって、
   酸素源から酸素を受領する酸素入口と、
   前記酸素入口から酸素を受領する入口と、より低圧で酸素を提供する出口と、を有する圧力調整器と、
   前記圧力調整器の前記出口からの低圧酸素を受領するために結合された入口を有すると共に、前記低圧酸素に麻酔ガスを付加して麻酔ガスと酸素ガスとの組み合わせを生成可能な麻酔ガス源と、
   １つ以上の生体試料用インタフェースを有するガス送給デバイスに結合されると共に、前記１つ以上の生体試料用インタフェースに前記麻酔ガスと酸素との組み合わせを提供可能な第１のガス送給出口と、
   誘導チャンバに結合されると共に、前記誘導チャンバに前記麻酔ガスと酸素との組み合わせを提供可能な第２のガス送給出口と、を備える、システム。
2. 前記第１のガス送給出口は、出口ポートと、前記麻酔ガス源と前記出口ポートとの間に配置された第１の流量制御部と、を備える、請求項１記載のガス送給システム。
3. 前記第２のガス送給出口は、出口ポートと、前記麻酔ガス源と前記出口ポートとの間に配置された第２の流量制御部と、を備える、請求項２又は３のいずれかに記載のガス送給システム。
4. 前記第１及び第２の流量制御部は、それぞれ、前記第１のガス送給出口および前記第２のガス送給出口へのガスの独立した制御を可能とする、請求項３記載のガス送給システム。
5. 前記第１の流量制御部は、前記第１のガス送給出口に対して、約０リットル／分から約５リットル／分でのガスの制御を可能とする、請求項４記載のガス送給システム。
6. 前記ガス送給デバイスは、さらに、前記麻酔ガスと酸素との組み合わせを受領するための入口と、前記入口と前記１つ以上の試料インタフェースとの間で前記麻酔ガスと酸素との組み合わせを伝達するための少なくとも１つのチャネルと、を備える、請求項１ないし５のいずれかに記載のガス送給システム。
7. 前記少なくとも１つのチャネルは、前記複数の試料インタフェースからの流量変動を実質的に低減する上で十分に大きな緩衝体積を備える、請求項６記載のガス送給システム。
8. 生体試料の画像をカメラで取り込む撮像システムであって、
   内部空洞を囲む１組の壁と、前記内部空洞に対してカメラを位置決めするためのカメラマウントと、を有する撮像ボックスと、
   請求項１記載のガス送給システムと、を備える、システム。
9. 前記第１のガス送給出口は、出口ポートと、前記麻酔ガス源と前記出口ポートとの間に配置された第１の流量制御部と、を備える、請求項８記載の撮像システム。
10. 前記第２のガス送給出口は、出口ポートと、前記麻酔ガス源と前記出口ポートとの間に配置された第２の流量制御部と、を備える、請求項９記載の撮像システム。
11. 前記第１及び第２の流量制御部は、それぞれ、前記第１のガス送給出口および前記第２のガス送給出口へのガスの独立した流量制御部を可能とする、請求項１０記載の撮像システム。
12. 前記第１の流量制御部は、前記第１のガス送給出口に対して、約０リットル／分から約５リットル／分でのガスの制御を可能とする、請求項１０又は１１のいずれかに記載の撮像システム。
13. さらに、前記入口と前記複数の試料インタフェースとの間で前記麻酔ガスと酸素との組み合わせを伝達するための少なくとも１つのチャネルを備え、
    前記少なくとも１つのチャネルは、前記試料インタフェースへの流量変動を実質的に低減する上で十分に大きな緩衝体積を有する、請求項１記載のガス送給システム。
14. さらに、試料インタフェース内に挿入される使い捨てスリーブを備え、
    前記使い捨てスリーブは、前記少なくとも１つのチャネルの位置に、より小さいオリフィスを有すると共に、前記少なくとも１つのチャネルから離れた位置に、より大きいオリフィスを有する、請求項１３記載のガス送給デバイス。
15. 前記使い捨てスリーブは、切頭円錐である、請求項１４記載のガス送給デバイス。
16. 前記チャネルは、実質的に前記ガス送給デバイスの長さに渡る、請求項１３ないし１５のいずれかに記載のガス送給デバイス。
17. さらに、２つの隣接する試料インタフェースの間に配置された垂直スロットを備え、
    前記垂直スロットは、光障壁の受領と保持とを行うことができる、請求項１３ないし１６のいずれかに記載のガス送給デバイス。
18. さらに、前記１つ以上の試料インタフェースからの麻酔ガス出力を引き込むことができるスカベンジャシステムを備え、
    前記スカベンジャシステムは、
    導管に結合するための排気ポートと、
    適切な負圧を加える時に麻酔ガスを引き込むことが可能な少なくとも１つの穴と、
    前記少なくとも１つの穴と前記排気導管との間でガスを伝達できる少なくとも１つのチャネルと、を有する、請求項１３ないし１７のいずれかに記載のガス送給デバイス。
19. 前記スカベンジャシステムは、前記試料インタフェースの１つの外周に配置された穴群を有する、請求項１８記載のガス送給デバイス。
20. 前記１つ以上の生体試料用インタフェースのそれぞれは、互いに対して実質的に等しい流れを提供する複数の試料インタフェースを含む、請求項１３ないし１９のいずれかに記載のガス送給デバイス。
21. 生体試料に麻酔ガスを送給する誘導チャンバであって、
    内部空洞を画定する１組の壁と、
    開口を介して前記内部空洞と前記誘導チャンバ外部の環境との間の気体の伝達を可能にする開状態と、前記誘導チャンバ外部の環境から前記内部空洞を密閉する閉状態と、の間で移動可能なドアと、
    前記１組の壁の内の１つに配置され、前記内部空洞に麻酔ガスを提供することができるガス入口と、
    前記１組の壁の内の１つに配置され、前記ドアが前記開状態にある時に前記内部空洞から麻酔ガスを引き込むことができるガス出口と、
    前記ドアの位置に基づいて、前記ガス出口を通じた前記内部空洞からの麻酔ガスの流れを変化させるガス出口遮断部と、を備える誘導チャンバ。
22. 前記ガス出口遮断部は、前記ドアが前記開状態である時、前記ガス出口を通じて前記内部空洞からガスが流れるのを可能にする、請求項２１記載の誘導チャンバ。
23. 前記ガス出口遮断部は、前記ドアが前記閉状態である時、前記ガス出口を通じた前記内部空洞からの麻酔ガスの流れを防止する、請求項２１又は２２のいずれかに記載の誘導チャンバ。
24. 前記ガス出口遮断部は、前記ドアに取り付けられていると共に、前記ドアが前記閉状態である時に前記ガス出口を密閉する、請求項２３記載の誘導チャンバ。
25. ガス出口遮断部は、前記ドアが前記閉状態の時に前記ガス出口との接触により圧縮される圧縮性材料を含む、請求項２４記載の誘導チャンバ。
26. さらに、前記１組の壁の内の１つに配置され、前記ドアが前記閉状態である時に前記内部空洞の正圧に基づいて前記内部空洞から麻酔ガスを受動的に排気する受動的ガス出口を備える、請求項２１ないし２５のいずれかに記載の誘導チャンバ。
27. 前記ガス出口は、１分間につき前記内部空洞の体積よりも大きな流量で、前記内部空洞からガスを引き込む、請求項２１ないし２６のいずれかに記載の誘導チャンバ。
28. 前記ガス出口は、前記１組の壁の垂直壁の上半分に配置される、請求項２１ないし２７のいずれかに記載の誘導チャンバ。
29. さらに、前記ドアが前記閉状態である時に、前記誘導チャンバ外部の環境からの前記内部空洞の密閉を促進する圧縮性シールを備える、請求項２１ないし２８のいずれかに記載の誘導チャンバ。
30. 誘導チャンバを使用する方法であって、
    前記誘導チャンバは、
    内部空洞を画定する１組の壁と、
    開状態と閉状態との間で移動可能なドアと、を備え、
    前記方法は、
    麻酔ガスを前記内部空洞に供給するステップと、
    前記ドアが前記開状態にある時に、前記１組の壁の内の１つに配置されたガス出口を介して麻酔ガスを引き込むステップと、
    関ドアが前記閉状態にある時に、前記ガス出口を通るガス流を遮断するステップと、を備える、方法。
31. 前記ガス出口は、前記ドアが前記閉状態である時、前記ドアに取り付けられたガス出口遮断部によって密閉される、請求項３０記載の方法。
32. さらに、前記ドアが前記閉状態にある時、前記ガス出口と相対的に増加した前記内部空洞内の圧力に基づいて、前記内部空洞から麻酔ガスを受動的に排気するステップを含む、請求項３０又は３１のいずれかに記載の方法。
33. 前記ガス出口は、１分間につき前記内部空洞の体積よりも大きな流量で、前記内部空洞からガスを引き込む、請求項３０ないし３２のいずれかに記載の方法。
34. 前記ガス出口は、前記１組の壁の垂直壁の上半分に配置される、請求項３０ないし３３のいずれかに記載の方法。

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