JP2016131778A - 麻酔装置及び水素含有麻酔ガス中の水素濃度制御方法 - Google Patents

麻酔装置及び水素含有麻酔ガス中の水素濃度制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】水素ガスを含有する麻酔ガス中の水素濃度を正確に測定することが可能な麻酔装置を提供する。
【解決手段】空気又は酸素混合空気と気化麻酔薬とを混合して麻酔ガスを生成する麻酔ガス調製回路３と、水素ガスと気化麻酔薬とを含む水素含有麻酔ガスが循環するガス循環経路Ｌ１１を有する閉鎖回路式又は半閉鎖回路式の呼吸回路５と、ガス循環経路Ｌ１１における水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定する水素濃度測定回路６と、を備え、上記水素濃度測定回路６が、水素含有麻酔ガス中の気化麻酔薬を除去する麻酔薬除去手段５１と、麻酔薬除去手段の二次側に設けられた水素濃度測定手段５２と、を有することを特徴とする麻酔装置１を選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、麻酔装置及び水素含有麻酔ガス中の水素濃度制御方法に関する。
従来から、小児や新生児用の全身麻酔薬として、セボフルランやデスフルランといったハロゲン系の気化麻酔薬が多く使用されている。しかしながら、これらの気化麻酔薬は、小児や新生児用の全身麻酔薬として使用すると、脳細胞のアポトーシスを誘発する可能性が示唆されており、その後の認知機能障害が発症する可能性があることが指摘されている。
そこで、近年、このような脳細胞のアポトーシスを軽減するために様々な検討が行われており、麻酔薬を使用する際に水素ガスを同時に投与することによって効果が得られることが報告されている。例えば、特許文献１には、ヒト又はヒト以外の動物用医薬として、全身麻酔薬と水素とを組み合わせた水素含有麻酔ガスが開示されている。
国際公開第２０１３／１８０２４０号
ところで、麻酔器の形式は様々であるが、近年の主流は低流量である半閉鎖回路式である。このような半閉鎖回路式の麻酔器に水素含有麻酔ガスを用いる場合、循環経路内を循環する麻酔薬や水素の量を正確に測定する必要がある。
しかしながら、循環経路内を循環するガス中の水素濃度を正しく測定できない場合があることが本出願人の検討によりわかってきた。
ガスクロマトグラフィといった、測定対象となる混合ガス中の気体成分を分離して測定する装置であれば、気化麻酔薬と水素ガスとの混合ガスをそのまま測定することも可能であった。しかしながら、これらの装置は高価なものが多く、さらに成分分離工程が存在するため、連続的な測定はできないという課題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、水素ガスを含有する麻酔ガス中の水素濃度を正確に測定することが可能な麻酔装置を提供する。
また、水素ガスを含有する麻酔ガス中の水素濃度を正確に測定することが可能な水素含有麻酔ガス中の水素濃度制御方法を提供する。
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、空気又は酸素混合空気と気化麻酔薬とを混合して、麻酔ガスを生成する、麻酔ガス調製回路と、水素ガスと前記麻酔ガスとを含む水素含有麻酔ガスが循環するガス循環経路と、前記ガス循環経路に設けられ、前記水素含有麻酔ガスの供給と呼気の回収とを行うインターフェースと、を有する、閉鎖回路式又は半閉鎖回路式の呼吸回路と、前記ガス循環経路における前記水素含有麻酔ガス中の、水素濃度を測定する水素濃度測定回路と、前記麻酔ガス調製回路と前記呼吸回路とにわたって設けられ、前記水素含有麻酔ガスを、前記呼吸回路に供給するガス供給経路と、前記呼吸回路と前記水素濃度測定回路とにわたって設けられた分析用ガス採取経路と、を備え、前記水素濃度測定回路が、前記分析用ガス採取経路から採取した前記水素含有麻酔ガス中の前記気化麻酔薬を除去する麻酔薬除去手段と、前記麻酔薬除去手段の二次側に設けられた水素濃度測定手段と、を有することを特徴とする麻酔装置が提供される。
また、請求項２に係る発明によれば、水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給回路と、前記水素含有ガス供給回路から前記水素含有ガスを供給するための水素含有ガス供給経路と、をさらに備え、前記水素含有ガス供給経路が、前記麻酔ガス調製回路と前記呼吸回路との間で、前記ガス供給経路と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の麻酔装置が提供される。
また、請求項３に係る発明によれば、前記水素濃度測定回路により測定した水素濃度の測定値を基に、前記水素含有ガス供給回路からの前記水素含有ガスの供給量を制御する制御部を、さらに備えることを特徴とする請求項２に記載の麻酔装置が提供される。
また、請求項４に係る発明によれば、前記気化麻酔薬が、ハロゲン系麻酔薬である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の麻酔装置が提供される。
また、請求項５に係る発明によれば、前記麻酔薬除去手段が、活性炭である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の麻酔装置が提供される。
また、請求項６に係る発明によれば、閉鎖回路式又は半閉鎖回路式の呼吸回路内の、水素ガスと気化麻酔薬とを含む水素含有麻酔ガスの一部を採取し、前記気化麻酔薬を除去した後に、前記水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定することを特徴とする水素含有麻酔ガス中の水素濃度制御方法が提供される。
また、請求項７に係る発明によれば、空気又は酸素混合空気と気化麻酔薬とを混合して、麻酔ガスを生成する、麻酔ガス調製回路と、前記麻酔ガスが循環するガス循環経路と、前記ガス循環経路に設けられ、前記麻酔ガスの供給と呼気の回収とを行うインターフェースと、を有する、閉鎖回路式又は半閉鎖回路式の呼吸回路と、前記麻酔ガス調製回路と前記呼吸回路とにわたって設けられたガス供給経路と、を備える麻酔器に装着して、前記ガス循環経路内に水素含有麻酔ガスを供給するとともに前記水素含有麻酔ガス中の水素濃度を制御する麻酔器用取付キットであって、水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給回路と、前記水素含有ガス供給回路と前記ガス供給経路とを接続するための水素含有ガス供給経路と、前記ガス循環経路内に循環するガスを採取するための分析用ガス採取経路と、採取した前記ガス中の水素濃度を測定する水素濃度測定回路と、測定した前記水素濃度の測定値を基に、前記水素含有ガス供給回路からの前記水素含有ガスの供給量を制御する制御部と、を備え、前記水素濃度測定回路が、採取した前記ガス中の前記気化麻酔薬を除去する麻酔薬除去手段と、前記麻酔薬除去手段の二次側に設けられた水素濃度測定手段と、を有していることを特徴とする麻酔器用取付キットが提供される。
また、請求項８に係る発明によれば、空気又は酸素混合空気と気化麻酔薬とを混合して麻酔ガスを生成する麻酔ガス調製回路と、実験動物を収容する筐体と、前記筐体における水素ガスと前記麻酔ガスとを含む水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定する水素濃度測定回路と、前記麻酔ガス調製回路と前記筐体とにわたって設けられ前記水素含有麻酔ガスを前記筐体に供給するガス供給経路と、前記筐体と前記水素濃度測定回路とにわたって設けられた分析用ガス採取経路と、を備え、前記水素濃度測定回路が、前記分析用ガス採取経路から採取した前記水素含有麻酔ガス中の前記気化麻酔薬を除去する麻酔薬除去手段と、前記麻酔薬除去手段の二次側に設けられた水素濃度測定手段と、を有することを特徴とする動物用麻酔装置が提供される。
本発明の麻酔装置によれば、ガス循環経路における水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定する水素濃度測定回路が、水素含有麻酔ガス中の気化麻酔薬を除去する麻酔薬除去手段と、麻酔薬除去手段の二次側に設けられた水素濃度測定手段と、を有する構成となっており、麻酔薬除去手段により水素含有麻酔ガス中の気化麻酔薬を除去した後に、水素濃度測定手段により水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定することができるため、水素ガスを含有する麻酔ガス中の水素濃度を正確に測定することができる。
また、本発明の水素含有麻酔ガス中の水素濃度制御方法によれば、閉鎖回路式又は半閉鎖回路式の呼吸回路内の、水素ガスと気化麻酔薬とを含む水素含有麻酔ガスの一部を採取し、気化麻酔薬を除去した後に、水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定する構成となっており、気化麻酔薬が除去された水素含有麻酔ガス中の水素濃度を正確に測定することができる。
本発明を適用した一実施形態である麻酔装置の構成を示す系統図である。 本発明を適用した一実施形態である動物用麻酔装置の構成を示す系統図である。
以下、本発明を適用した一実施形態である麻酔装置、これを用いた水素含有麻酔ガス中の水素濃度制御方法、麻酔器用取付キット、及び動物用麻酔装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
＜麻酔装置＞
図１は、本発明を適用した一実施形態である麻酔装置１の構成を示す系統図である。本実施形態の麻酔装置１は、麻酔器と水素濃度制御部とを備えたものである。具体的には、図１に示すように、本実施形態の麻酔装置１は、ガス供給回路２と、麻酔ガス調製回路３と、水素含有ガス供給回路４と、呼吸回路５と、水素濃度測定回路６と、第１ガス供給経路Ｌ１（ガス供給経路）と、水素含有ガス供給経路Ｌ２と、分析用ガス採取経路Ｌ３と、第２ガス供給経路Ｌ４と、第３ガス供給経路Ｌ５と、を備えて概略構成されている。
本実施形態の麻酔装置１は、水素濃度測定回路６により呼吸回路５内を循環する水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定し、水素濃度の測定値を基に水素含有ガス供給回路４により供給される水素含有ガスの供給量を制御することで、所定の水素濃度に制御した水素含有麻酔ガスを患者に供給するための装置である。
（ガス供給回路）
ガス供給回路２は、麻酔ガス調製回路３に、酸素ガスと空気とを供給するための回路である。ガス供給回路２は、酸素供給手段１１と、空気供給手段１２と、を有して概略構成されている。
酸素供給手段１１は、酸素ガスを麻酔ガス調製回路３へ供給するための酸素供給源であり、第２ガス供給経路Ｌ４を介して後述するガス混合手段２１と接続されて設けられている。
酸素供給手段１１としては、酸素ガスを供給できるものであれば特に限定されないが、具体的には、例えば、高圧酸素ボンベ、液体酸素、酸素ガス発生装置等があげられる。また、酸素ガス発生装置としては、酸素ガスを発生できるものであれば特に限定されないが、具体的には、例えば、ＰＳＡ式酸素ガス発生装置、膜式酸素ガス発生装置等があげられる。
空気供給手段１２は、空気を麻酔ガス調製回路３へ供給するための空気供給源であり、第３ガス供給経路Ｌ５を介して後述するガス混合手段２１と接続されて設けられている。
空気供給手段１２としては、空気を供給できるものであれば特に限定されないが、具体的には、例えば、高圧空気ボンベ、酸素ガスと窒素ガスとの混合ガス、コンプレッサ等で加圧した空気等があげられる。
（麻酔ガス調製回路）
麻酔ガス調製回路３は、ガス供給回路２から供給される酸素ガス及び空気と、麻酔ガス調製回路３内で麻酔薬を気化して生成した気化麻酔薬と、から麻酔ガスを調製し、調製した麻酔ガスを呼吸回路５に供給するための回路である。麻酔ガス調製回路３は、ガス混合手段２１と、流量測定手段２２と、気化器２３と、ガス共通流出口２４と、酸素流量調整手段２５と、空気流量調整手段２６と、第４ガス供給経路Ｌ６と、を有して概略構成されている。
ガス混合手段２１は、ガス供給回路２から供給される酸素ガス及び空気を混合することで酸素混合空気を調整し、酸素混合空気を流量測定手段２２へ供給するために設けられる。なお、本明細書において「酸素混合空気」とは酸素ガスと空気とを混合したガスであって、空気に比べ酸素濃度が高いガスのことをいう。
ガス混合手段２１としては、酸素ガスと空気を混合できれば特に限定されないが、具体的には、例えば、プレート型の混合器、アスピレーター型の混合器、スタティックミキサ、混合タンク、ティー型継ぎ手等があげられる。
流量測定手段２２は、第４ガス供給経路Ｌ６に設けられており、ガス混合手段２１から供給される酸素混合空気の流量を調整することができる。流量測定手段２２としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、フロート式流量計、白金触媒を用いた流量計、コリオリ式流量計、超音波式流量計等があげられる。
気化器２３は、使用する揮発性麻酔薬を気化して麻酔ガスを調製できるものであれば特に限定されないが、具体的には、例えば、サーモスタット式の気化器、加熱式の気化器等があげられる。なお、本明細書において「麻酔ガス」とは、空気又は酸素混合空気に気化麻酔薬を含ませたガスのことをいう。
本実施形態の麻酔装置１では、気化麻酔薬としてハロタン、メトキシフルラン、イソフルラン、デスフルラン、セボフルラン等のハロゲン系麻酔薬、ジエチルエーテル等の非ハロゲン系麻酔薬のいずれも使用することができる。
ところで、ハロゲン系麻酔薬は、非ハロゲン系麻酔薬に比べて後述する水素濃度測定手段５２へ悪影響を及ぼす可能性が高いという問題がある。そのため、本実施形態の麻酔装置１によれば、後述する麻酔薬除去手段５１を設けることで、ハロゲン系麻酔薬による水素濃度測定手段５２への悪影響を防止することができる。なお、本明細書において、「気化麻酔薬」とは気化器等を用いて気化させた麻酔薬のことをいう。
ガス共通流出口２４は、第１ガス供給経路Ｌ１と第４ガス供給経路Ｌ６とを接続する接続口であり、麻酔ガス調製回路３で調整される麻酔ガスを流出し、第１ガス供給経路Ｌ１に供給する。
酸素流量調整手段２５は、第２ガス供給経路Ｌ４に設けられており、酸素供給手段１１から供給される酸素ガスの流量を調整するために設けられる。
酸素流量調整手段２５としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、比例制御弁等の無段階調整手段等を用いることができる。
空気流量調整手段２６は、第３ガス供給経路Ｌ５に設けられており、空気供給手段１２から供給される空気の流量を調整するために設けられる。
空気流量調整手段２６としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、比例制御弁等の無段階調整手段等を用いることができる。
第１ガス供給経路Ｌ１は、麻酔ガス調製回路３内のガス共通流出口２４と呼吸回路５内のガス循環経路Ｌ１１の間に設けられた配管である。第１ガス供給経路Ｌ１内で、第４ガス供給経路Ｌ６から供給される麻酔ガスと、水素含有ガス供給経路Ｌ２から供給される水素含有ガスとを混合することにより水素含有麻酔ガスが調製され、ガス循環経路Ｌ１１に水素含有麻酔ガスが供給される。第２ガス供給経路Ｌ４は、酸素供給手段１１とガス混合手段２１との間に設けられた配管である。第３ガス供給経路Ｌ５は、空気供給手段１２とガス混合手段２１との間に設けられた配管である。第４ガス供給経路Ｌ６は、ガス混合手段２１とガス共通流出口２４との間に設けられた配管である。各経路を構成する配管の材質としては、特に限定されないが、ステンレス等の金属材料、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル等の樹脂材料を使用できる。
（水素含有ガス供給回路）
水素含有ガス供給回路４は、第１ガス供給経路Ｌ１に水素含有ガスを供給するための回路である。水素含有ガス供給回路４は、水素供給手段３１と、水素流量調整手段３２とを有して概略構成されている。
水素供給手段３１は、水素含有ガスを第１ガス供給経路Ｌ１に供給するための水素含有ガス供給源であり、水素含有ガス供給経路Ｌ２及び第１ガス供給経路Ｌ１を介して、麻酔ガス調製回路３内のガス共通流出口２４と、呼吸回路５内のガス循環経路Ｌ１１と、に接続されて設けられている。
水素供給手段３１としては、水素含有ガスを供給することができるものであれば特に限定されないが、具体的には、例えば、高圧水素ボンベ、水素ガス発生装置等があげられる。高圧水素ボンベは、純度１００％の水素ガスである必要はなく、水素ガスを安全のために不活性ガス等で爆発下限界以下に希釈した水素混合ガスを使用しても構わない。安全性の点では、不活性ガスで爆発下限界まで希釈した水素混合ガスを使用することが好ましい。水素ガス発生装置としては、水素ガスを発生できるものであれば特に限定されないが、具体的には、例えば、水電気分解式の水素ガス発生装置、ガス改質による水素ガス発生装置等があげられる。なお、本発明において「水素含有ガス」とは水素を含むガスのことをいい、純度１００％の水素ガスに限らず、不活性ガスで希釈したガスも含む。
水素流量調整手段３２は、水素含有ガス供給経路Ｌ２に設けられ、水素含有ガスの流量を調整することができる。水素流量調整手段３２としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、比例制御弁等の無段階調整手段等があげられる。
水素含有ガス供給経路Ｌ２は、水素含有ガス供給回路４と第１ガス供給経路Ｌ１と水素含有ガスを第１ガス供給経路Ｌ１に供給するために、水素含有ガス供給回路４と第１ガス供給経路Ｌ１との間に設けられた配管である。具体的には、水素含有ガス供給経路Ｌ２は、一端が水素供給手段３１と接続されており、他端が第１ガス供給経路Ｌ１と接続されている。これにより、麻酔ガス調製回路３と呼吸回路５との間で、麻酔ガスに水素含有ガスを供給して水素含有麻酔ガスを調製することができる。
ところで、酸素又は空気と水素ガスとを先に混合した混合ガスを麻酔ガス調製回路３に流通させ、混合ガスに気化麻酔ガスを混合して水素含有麻酔ガスを調製する装置仕様も考えられる。しかしながら、水素を含むガスを麻酔ガス調製回路３内に流通させることで、麻酔ガス調製回路３内のセンサ類（図示せず）の劣化や電子機器（図示せず）への悪影響が生じるおそれがあるという問題があった。
これに対して、本実施形態の麻酔装置１によれば、上述の装置構成をとることにより、水素を含むガスを麻酔ガス調製回路３内に流通させることなく、呼吸回路５に水素含有麻酔ガスを供給することができる。これにより、麻酔ガス調製回路３内のセンサ類の劣化や電子機器への悪影響を防止することができる。
（呼吸回路）
呼吸回路５は、第１ガス供給経路Ｌ１から供給される水素含有麻酔ガスを、呼吸回路５内のガス循環経路Ｌ１１で循環させ、ガス循環経路Ｌ１１に設けられたマスク４２を介して、患者に水素含有麻酔ガスの供給と、患者からの呼気の回収とを行うための回路である。
呼吸回路５は、麻酔薬濃度測定手段４１と、インターフェースとしてのマスク４２と、炭酸ガス吸収装置４３と、吸気弁４４と、呼気弁４５と、余剰ガス排出手段４６と、ガス循環経路Ｌ１１と、ガス排出経路Ｌ１２と、を有して概略構成されている。呼吸回路５は、半閉鎖回路式を採用しており、余剰ガス排出手段４６により、余剰な水素含有麻酔ガスを外部に排除することができる。なお、本明細書において「水素含有麻酔ガス」とは、水素ガスを含有した麻酔ガスであり、より具体的には、水素ガスと、気化麻酔薬と、空気又は酸素混合空気と、を混合したガスのことをいう。
麻酔薬濃度測定手段４１は、分析用ガス採取経路Ｌ３に設けられており、ガス循環経路Ｌ１１における水素含有麻酔ガス中の気化麻酔薬の濃度を測定することができる。麻酔薬濃度測定手段４１としては、気化麻酔薬の濃度を測定できるものではあれば特に限定されないが、具体的な測定方式としては、例えば、単波長赤外線を利用するもの、多波長赤外線を利用するもの、ピエゾ圧電素子を利用するもの、光音響を利用するもの等があげられる。また、麻酔薬濃度測定手段４１にて、酸素濃度を測定することが可能であっても構わない。
また、麻酔薬濃度測定手段４１は制御部（図示せず）を有しており、酸素流量調整手段２５と信号線Ｃ１を介して、空気流量調整手段２６と信号線Ｃ２を介して、気化器２３と信号線Ｃ４を介して接続されている。
マスク４２は、ガス循環経路Ｌ１１に設けられており、水素含有麻酔ガスを供給することができる。マスク４２は、水素含有麻酔ガスを供給することができるインターフェースであれば、特に限定されないが、具体的には、例えば、呼吸ベント付きマスクやフルフェイスマスク等のマスクがあげられる。なお、インターフェースとしてのマスク４２は、ヒトへの投与用マスクであっても、動物への投与用マスクであっても構わない。
炭酸ガス吸収装置４３は、ガス循環経路Ｌ１１に設けられており、水素含有麻酔ガス中に含まれる炭酸ガスを吸収することができる。炭酸ガス吸収装置４３は、内部に炭酸ガス吸収剤が充填されている。炭酸ガス吸収剤としては、炭酸ガスを吸収するものであれば特に限定されないが、具体的には、例えば、水酸化カルシウムを主成分としたもの、アルカリ性溶液を主成分としたものがあげられるが、炭酸ガス吸収剤が気化した場合、水素含有麻酔ガスを汚染するおそれがあるため、固体の炭酸ガス吸収剤を用いることが好ましい。
吸気弁４４は、ガス循環経路Ｌ１１において、マスク４２の一次側に設けられており、ガス循環経路Ｌ１１中を流れる水素含有麻酔ガスの逆流を防ぐことができる。吸気弁４４としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、リフト式の逆止弁等を用いることができる。
呼気弁４５は、ガス循環経路Ｌ１１において、マスク４２の二次側に設けられており、ガス循環経路Ｌ１１中を流れる水素含有麻酔ガスの逆流を防ぐことができる。呼気弁４５としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、リフト式の逆止弁等を用いることができる。
余剰ガス排出手段４６は、ガス排出経路Ｌ１２に設けられており、余剰な水素含有麻酔ガスを排出することができる。余剰ガス排出手段４６としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、背圧弁等を用いることができる。
ガス循環経路Ｌ１１は、第１ガス供給経路Ｌ１と接続しており、第１ガス供給経路Ｌ１から供給される水素含有麻酔ガスを循環させるための環状の配管である。ガス排出経路Ｌ１２は、ガス循環経路Ｌ１１を分岐するように設けられた配管である。ガス循環経路Ｌ１１及びガス排出経路Ｌ１２を構成する材料としては特に限定されないが、患者の動きに追従できるよう可撓性材料を用いることが好ましく、具体的にはポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル等の樹脂材料を使用できる。
（水素濃度測定回路）
水素濃度測定回路６は、呼吸回路５内を循環する水素含有麻酔ガスの一部を採取し、水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定するための回路である。水素濃度測定回路６は、麻酔薬除去手段５１と、水素濃度測定手段５２と、を有して概略構成されている。
麻酔薬除去手段５１は、分析用ガス採取経路Ｌ３に設けられており、水素含有麻酔ガス中に含まれる気化麻酔薬を除去することができる。麻酔薬除去手段５１としては、具体的には活性炭やゼオライト等の固体吸着剤、アルコールやエーテル等の有機溶媒、中空糸膜等の分離膜が挙げられ、中でも取扱いの面で固体吸着剤、特に活性炭が除去性能に優れるため好ましい。
水素濃度測定手段５２は、麻酔薬除去手段５１の二次側に設けられており、麻酔薬除去手段５１により、気化麻酔薬が除去された水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定することができる。水素濃度測定手段５２としては、例えば、接触燃焼式水素濃度計、比熱式水素濃度計等を用いることができる。麻酔ガス、中でもハロゲン系麻酔ガスを含んだ水素含有麻酔ガスを水素濃度計、特に接触燃焼式水素濃度計に通過させると、水素含有麻酔ガス中の気化麻酔薬（特にハロゲン系気化麻酔薬）がセンサに影響を及ぼすおそれがある。本発明によれば、麻酔薬除去手段５１にて麻酔ガスを事前に除去するため水素濃度測定手段５２で正確な水素濃度を測定することができる。
また、水素濃度測定手段５２は制御部（図示せず）を有しており、水素流量調整手段３２と信号線Ｃ３を介して接続されている。水素濃度測定手段５２で測定された水素濃度を基に、水素流量調整手段３２を制御することで、水素含有ガスの供給量を調整する。
分析用ガス採取経路Ｌ３は、一端がガス循環経路Ｌ１１と接続しており、他端が二股に分岐しており、一方が麻酔薬濃度測定手段４１と接続されており、もう一方が麻酔薬除去手段５１と接続されている。マスク４２へ供給する水素含有麻酔ガスの成分を正確に測定するという観点からは、ガス循環経路Ｌ１１との接続箇所が、マスク４２の一次側であって、かつマスク４２の直前であることが好ましい。
＜水素含有麻酔ガス中の水素濃度制御方法＞
次に、上述した麻酔装置１を用いた本実施形態の水素含有麻酔ガス中の水素濃度制御方法（以下、単に「水素濃度制御方法」という）について説明する。
本実施形態の水素濃度制御方法は、閉鎖回路式又は半閉鎖回路式の呼吸回路内の、水素ガスと気化麻酔薬とを含む水素含有麻酔ガスの一部を採取し、気化麻酔薬を除去した後に、水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定する方法を含むものである。
また、本実施形態の水素濃度制御方法は、麻酔薬を気化して気化麻酔薬を生成し、この気化麻酔薬及び酸素混合空気を混合して調製した麻酔ガスと、水素含有ガスとを混合して、水素含有麻酔ガスを調製した後に、呼吸回路に供給する方法を含んでいてもよい。さらに、本実施形態の水素濃度制御方法は、水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定した後、水素濃度の測定値を基に、水素含有ガスの供給量を制御し、水素濃度を調整する方法を含んでいてもよい。
具体的には、先ず、酸素供給手段１１から供給される酸素ガスと空気供給手段１２から供給される空気とをガス混合手段２１により混合して、酸素混合空気を調製する。次に、調製した酸素混合空気を第４ガス供給経路Ｌ６に供給する。次に、気化麻酔薬と、ガス混合手段２１から供給される酸素混合空気と、を気化器２３にて混合することにより、麻酔ガスを調製する。調製した麻酔ガスは、ガス共通流出口２４を介して第１ガス供給経路Ｌ１に供給される。
次に、水素供給手段３１により、水素含有ガス供給経路Ｌ２から供給される水素含有ガスと第１ガス供給経路Ｌ１に供給される麻酔ガスとを第１ガス供給経路Ｌ１内にて混合することにより、水素含有麻酔ガスを調製する。次いで、調製した水素含有麻酔ガスをガス循環経路Ｌ１１に供給する。
第１ガス供給経路Ｌ１から供給された水素含有麻酔ガスは、ガス循環経路Ｌ１１内を循環する。そして、ガス循環経路Ｌ１１内の水素含有麻酔ガスは、循環の途中で、ガス循環経路Ｌ１１に設けられたマスク４２を介して患者に供給され、その一部が呼気として回収される。その際に、炭酸ガスを含む状態でガス循環経路Ｌ１１内に回収されるため、炭酸ガス吸収装置４３により炭酸ガスの吸収除去を行う。
ところで、水素含有麻酔ガス中の水素ガスは、患者に供給される際に一部吸収されるため、ガス循環経路Ｌ１１内に循環する水素含有麻酔ガス中の水素濃度を調整する必要が生じる。
そこで、本実施形態の水素濃度制御方法では、先ず、水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定する。具体的には、先ず、ガス循環経路Ｌ１１内を流れる水素含有麻酔ガスの一部を分析用ガスとして採取し、分析用ガス採取経路Ｌ３を介して麻酔薬除去手段５１に供給する。次に、麻酔薬除去手段５１によって水素含有麻酔ガス中の気化麻酔薬を除去した後、水素濃度測定手段５２に供給する。これにより、水素濃度測定手段５２において、水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定することができる。
次に、本実施形態の水素濃度制御方法では、水素濃度の測定によって得られた測定値に基づいて、第１ガス供給経路Ｌ１への水素含有ガスの供給量を調製し、ガス循環経路Ｌ１１内の水素含有麻酔ガス中の水素濃度を制御する。
具体的には、測定した水素含有麻酔ガス中の水素濃度の測定値を基に、水素濃度測定手段５２が、信号線Ｃ３を介して水素流量調整手段３２に開閉信号を送信して、水素含有ガスの供給量を制御する。具体的には、例えば、水素含有麻酔ガスの水素濃度が高い場合には水素含有ガスの供給量を減少させるとともに、低い場合には水素含有ガスの供給量を増加させる。このように、第１ガス供給経路Ｌ１への水素含有ガスの供給量を調製することにより、ガス循環経路Ｌ１１内の水素含有麻酔ガス中の水素濃度を所要の値に制御することができる。
一方、ガス循環経路Ｌ１１内を循環する水素含有麻酔ガス中に含まれる気化麻酔薬は、患者に供給する際に一部吸収されるため、水素含有麻酔ガス中の気化麻酔薬濃度の調整が必要となる。そのため、水素含有麻酔ガス中の気化麻酔薬濃度を麻酔薬濃度測定手段４１で測定し、その値にもとづいて酸素流量調整手段２５、空気流量調整手段２６及び気化器２３を適宜制御して気化麻酔薬の濃度を調整してもよい。
なお、水素含有麻酔ガスの供給過多により、ガス循環経路Ｌ１１の内圧がある一定以上に上がった場合には、余剰ガス排出手段４６によって余剰な水素含有麻酔ガスをガス排出経路Ｌ１２から外に排出することにより、内圧を下げることができる。
＜麻酔器用取付キット＞
次に、本発明を適用した他の実施形態である、麻酔器用取付キットについて説明する。
本実施形態の麻酔器用取付キットは、麻酔器に装着することにより、ガス循環経路内に水素含有麻酔ガスを供給するとともに水素含有麻酔ガス中の水素濃度を制御するための付属ユニット（後付けユニット）である。ここで「麻酔器」とは、麻酔ガス調製回路と閉鎖回路式又は半閉鎖回路式の呼吸回路とガス供給経路とを備える一般的な麻酔器のことをいう。
具体的には、本実施形態の麻酔器用取付キットは、水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給回路と、水素含有ガス供給回路とガス供給経路とを接続するための水素含有ガス供給経路と、ガス循環経路内に循環するガスを採取するための分析用ガス採取経路と、採取したガス中の水素濃度を測定する水素濃度測定回路と、測定した水素濃度の測定値を基に、水素含有ガス供給回路からの水素含有ガスの供給量を制御する制御部を備えるものである。さらに、水素濃度測定回路が、採取したガス中の気化麻酔薬を除去する麻酔薬除去手段と水素濃度測定手段とを有している。
本実施形態の麻酔器用取付キットを従来の構成の麻酔器に装着することにより、図１に示す麻酔装置１と同様の効果が得られる。
＜動物用麻酔装置＞
図２に本発明のさらに他の実施形態である、動物用麻酔装置１０１を示す。
動物用麻酔装置１０１は、図１に示すヒト用麻酔装置１の呼吸回路５が動物収容用の筐体７に変わったこと以外は、第１実施形態の麻酔装置１と同様の構成を有する。したがってここでは重複する要素についての説明は省略する。
筐体７は、マウス、ラット、ウサギ、イヌ、サル等の実験動物を収容可能な空間を有し、外気を遮断できる構造であれば任意の構造とすることができる。第１ガス供給経路Ｌ１から筐体７内に供給された水素含有麻酔ガスは、その一部が分析用ガス採取経路Ｌ３を介して水素濃度測定回路６へ導かれ、麻酔薬除去手段５１で気化麻酔薬を除去した後に水素濃度測定手段５２で水素濃度が測定される。なお、筐体７において実験動物の麻酔に供された余剰ガスは、分析用ガス採取経路Ｌ３から分岐したガス排出経路Ｌ１２から排出される。また、筐体７の内部には、供給されたガスが均一になるように、ファン等を備えていても構わない。
本実施形態の動物用麻酔装置１０１によれば、筐体７内の水素含有麻酔ガス中の水素濃度を麻酔ガスの影響を抑えつつ正確に測定できるため、実験動物に対して所望の濃度の水素ガスを吸入させることができる。
以上説明したように、本実施形態の麻酔装置１によれば、麻酔薬除去手段５１により水素含有麻酔ガス中の気化麻酔薬を除去した後に、水素濃度測定手段５２により水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定することができるため、水素ガスを含有する麻酔ガス中の水素濃度を正確に測定することができる。
また、本実施形態の麻酔装置１は、水素含有麻酔ガス中の水素濃度の測定によって得られた測定値に基づいて、第１ガス供給経路Ｌ１への水素含有ガスの供給量を調製することができるため、ガス循環経路Ｌ１１内の水素含有麻酔ガス中の水素濃度を所要の値に制御することができる。
また、本実施形態の麻酔装置１は、水素含有ガス供給経路Ｌ２が、麻酔ガス調製回路３と呼吸回路５との間で、第１ガス供給経路Ｌ１に接続した構成のため水素を含むガスを麻酔ガス調製回路３内に流通させることなく、呼吸回路５に水素含有麻酔ガスを供給することができる。その結果、麻酔ガス調製回路３内のセンサ類の劣化や電子機器への悪影響を防止することができる。
本実施形態の水素濃度制御方法によれば、半閉鎖回路式の呼吸回路５中の、水素ガスと気化麻酔薬とを含む水素含有麻酔ガスの一部を採取し、気化麻酔薬を除去した後に、水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定する構成となっており、気化麻酔薬が除去された水素含有麻酔ガス中の水素濃度を正確に測定することができる。
また、本実施形態の水素濃度制御方法によれば、水素含有麻酔ガス中の水素濃度の測定によって得られた測定値に基づいて、第１ガス供給経路Ｌ１への水素含有ガスの供給量を調製することができるため、ガス循環経路Ｌ１１内の水素含有麻酔ガス中の水素濃度を所要の値に制御することができる。
また、本実施形態の水素濃度制御方法によれば、麻酔ガスを調製する麻酔ガス調製回路３内に水素を流通させることがないため、麻酔ガス調製回路３内の機器の損傷を防ぐことができる。さらに、流量測定手段２２が壊れることがないため、正確な濃度の麻酔ガス（ひいては、正確な濃度の水素含有麻酔ガス）を安定して供給することができる。
本実施形態の麻酔器用取付キットによれば、従来の構成の麻酔器に装着することにより、上述した麻酔装置１と同様の効果を得ることができる。
本実施形態の動物用麻酔装置１０１によれば、筐体７内の水素含有麻酔ガス中の水素濃度を麻酔ガスの影響を抑えつつ正確に測定できるため、実験動物に対して所望の濃度の水素ガスを吸入させることができる。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、図１に示す麻酔装置１では、半閉鎖回路式の呼吸回路５を用いた例を説明しているが、閉鎖回路式の呼吸回路を用いてもよい。
また、図１に示す麻酔装置１では、ガス供給回路２は、酸素供給手段１１と、空気供給手段１２と、を有する例を説明しているが、空気中には酸素が２１％程度含まれているため、酸素供給手段１１として空気供給手段１２を代用してもよい。
また、図１に示す麻酔装置１では、分析用ガス採取経路Ｌ３とガス循環経路Ｌ１１とが、１か所で接続している例を説明しているが、マスク４２の一次側と二次側の２か所で接続されていてもよい。これにより、より的確に水素含有麻酔ガス中の水素濃度を調整することができる。
また、図２に示す動物用麻酔装置１０１では、筐体７に接続された分析用ガス採取経路Ｌ３からガス排出経路Ｌ１２が分岐している。本構成によって、吸引ポンプ等を別途設けなくとも筐体７内のガスを偏りなく水素濃度測定回路６へ導くことができるが、場合によっては分析用ガス採取経路Ｌ３とガス排出経路Ｌ１２とを別々に筐体７に接続する構成としても構わない。
本発明の麻酔装置及び水素含有麻酔ガス中の水素濃度制御方法は、医療分野への利用可能性がある。
１ 麻酔装置、２ ガス供給回路、３ 麻酔ガス調製回路、４ 水素含有ガス供給回路、５ 呼吸回路、６ 水素濃度測定回路、７ 筐体、１１ 酸素供給手段、１２ 空気供給手段、２１ ガス混合手段、２２ 流量測定手段、２３ 気化器、２４ ガス共通流出口、２５ 酸素流量調整手段、２６ 空気流量調整手段、３１ 水素供給手段、３２ 水素流量調整手段、４１ 麻酔薬濃度測定手段、４２ マスク（インターフェース）、４３ 炭酸ガス吸収装置、４４ 吸気弁、４５ 呼気弁、４６ 余剰ガス排出手段、５１ 麻酔薬除去手段、５２ 水素濃度測定手段、１０１ 動物用麻酔装置、Ｌ１ 第１ガス供給経路（ガス供給経路）、Ｌ２ 水素含有ガス供給経路、Ｌ３ 分析用ガス採取経路、Ｌ４ 第２ガス供給経路、Ｌ５ 第３ガス供給経路、 Ｌ６ 第４ガス供給経路、Ｌ１１ ガス循環経路、Ｌ１２ ガス排出経路、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ 信号線

Claims (8)

  1. 空気又は酸素混合空気と気化麻酔薬とを混合して、麻酔ガスを生成する、麻酔ガス調製回路と、
    水素ガスと前記麻酔ガスとを含む水素含有麻酔ガスが循環するガス循環経路と、前記ガス循環経路に設けられ、前記水素含有麻酔ガスの供給と呼気の回収とを行うインターフェースと、を有する、閉鎖回路式又は半閉鎖回路式の呼吸回路と、
    前記ガス循環経路における前記水素含有麻酔ガス中の、水素濃度を測定する水素濃度測定回路と、
    前記麻酔ガス調製回路と前記呼吸回路とにわたって設けられ、前記水素含有麻酔ガスを、前記呼吸回路に供給するガス供給経路と、
    前記呼吸回路と前記水素濃度測定回路とにわたって設けられた分析用ガス採取経路と、を備え、
    前記水素濃度測定回路が、前記分析用ガス採取経路から採取した前記水素含有麻酔ガス中の前記気化麻酔薬を除去する麻酔薬除去手段と、前記麻酔薬除去手段の二次側に設けられた水素濃度測定手段と、を有することを特徴とする麻酔装置。
  2. 水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給回路と、
    前記水素含有ガス供給回路から前記水素含有ガスを供給するための水素含有ガス供給経路と、をさらに備え、
    前記水素含有ガス供給経路が、前記麻酔ガス調製回路と前記呼吸回路との間で、前記ガス供給経路と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の麻酔装置。
  3. 前記水素濃度測定回路により測定した水素濃度の測定値を基に、前記水素含有ガス供給回路からの前記水素含有ガスの供給量を制御する制御部を、さらに備えることを特徴とする請求項２に記載の麻酔装置。
  4. 前記気化麻酔薬が、ハロゲン系麻酔薬である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の麻酔装置。
  5. 前記麻酔薬除去手段が、固体吸着剤である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の麻酔装置。
  6. 閉鎖回路式又は半閉鎖回路式の呼吸回路内の、水素ガスと気化麻酔薬とを含む水素含有麻酔ガスの一部を採取し、前記気化麻酔薬を除去した後に、前記水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定することを特徴とする水素含有麻酔ガス中の水素濃度制御方法。
  7. 空気又は酸素混合空気と気化麻酔薬とを混合して、麻酔ガスを生成する、麻酔ガス調製回路と、
    前記麻酔ガスが循環するガス循環経路と、前記ガス循環経路に設けられ、前記麻酔ガスの供給と呼気の回収とを行うインターフェースと、を有する、閉鎖回路式又は半閉鎖回路式の呼吸回路と、
    前記麻酔ガス調製回路と前記呼吸回路とにわたって設けられたガス供給経路と、を備える麻酔器に装着して、前記ガス循環経路内に水素含有麻酔ガスを供給するとともに前記水素含有麻酔ガス中の水素濃度を制御する麻酔器用取付キットであって、
    水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給回路と、
    前記水素含有ガス供給回路と前記ガス供給経路とを接続するための水素含有ガス供給経路と、
    前記ガス循環経路内に循環するガスを採取するための分析用ガス採取経路と、
    採取した前記ガス中の水素濃度を測定する水素濃度測定回路と、
    測定した前記水素濃度の測定値を基に、前記水素含有ガス供給回路からの前記水素含有ガスの供給量を制御する制御部と、を備え、
    前記水素濃度測定回路が、採取した前記ガス中の前記気化麻酔薬を除去する麻酔薬除去手段と、前記麻酔薬除去手段の二次側に設けられた水素濃度測定手段と、を有していることを特徴とする麻酔器用取付キット。
  8. 空気又は酸素混合空気と気化麻酔薬とを混合して、麻酔ガスを生成する、麻酔ガス調製回路と、
    実験動物を収容する筐体と、
    前記筐体における水素ガスと前記麻酔ガスとを含む水素含有麻酔ガス中の水素濃度を測定する水素濃度測定回路と、
    前記麻酔ガス調製回路と前記筐体とにわたって設けられ、前記水素含有麻酔ガスを前記筐体に供給するガス供給経路と、
    前記筐体と前記水素濃度測定回路とにわたって設けられた分析用ガス採取経路と、を備え、
    前記水素濃度測定回路が、前記分析用ガス採取経路から採取した前記水素含有麻酔ガス中の前記気化麻酔薬を除去する麻酔薬除去手段と、前記麻酔薬除去手段の二次側に設けられた水素濃度測定手段と、を有することを特徴とする動物用麻酔装置。
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