JP5051407B2

JP5051407B2 - 動物に投入するためのガス処理方法および装置

Info

Publication number: JP5051407B2
Application number: JP2000617969A
Authority: JP
Inventors: ダグラス・イー・オット; ジョン・エフ・シェーファー; ロバート・アイ・グレイ
Original assignee: レクシオン・メディカル、リミテッド・ライアビリティ・カンパニー
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2020-05-17
Also published as: EP1185329A4; CA2370856A1; CA2370856C; DK1185329T3; WO2000069511A1; NZ515704A; MXPA01011625A; ES2433273T3; JP2003516772A; AU780294B2; EP1185329B1; AU5028100A; EP1185329A1

Description

【０００１】
関連出願
この出願は「湿度測定および再充填警報を有する医学的措置のためのガス調整方法および装置」と題された１９９８年５月１９日付米国出願第０９／０８１，１８６号の一部継続出願であり、該原出願のすべてがここに参考として組み込まれる。
【０００２】
発明の背景
発明の技術分野
この発明は、動物の体腔、空間または体表に供給されるガスの処理に関する。より詳しくは、気流によって動物に搬送されるべき一またはそれ以上の薬品を伴うガスの処理装置および方法に関する。
【０００３】
従来技術
患者の体内にガスを供給することは多くの目的のために公知である。特定の目的のためにガスを腹部等の体腔内に供給してその表面を膨らませ、あるいは圧力を発生させることが行われている。ガスを利用して腹部を膨らませることは気腹膜（pneumoperitoneum）を発生させ、その中で検査、治療、除去および外科的処置を行いうる空間を作る。ガス吹き付けによって得られた空間は腹腔鏡手術のための基本的要素である。気流および気圧によって形成された体内空間の中で組織の表面や臓器を安全に観察することができ、器具を配置して診断および治療目的のために用いることができる。このような具体例として、凝析、切開、掴むこと(grasping)、鉗子術(clamping)、ステープル穿刺術(stampling)、移植(moving)、開創術(retracting)および(morcelizing)が挙げられるが、限定的ではない。ガス流の特性は濾過、加熱および脱水処理によって変更調整することができる。このようなガス調製方法が米国特許第５４１１４７４号および既述の米国特許出願に開示されている。
【０００４】
更なる改良および改善のための余地がある。体腔、体内空間または体表にガスを注入する処理の間に、薬理学的に活性または不活性である物質（有機または無機）を添加することによって、組織の快復を促進し、感染を抑制し、癒着の発生を抑制し、免疫反応を緩和し、特定の疾病進行を処置し、苦痛を軽減し、診断をアシストすることができる。このようにしてガスを処理するに適した装置および方法を提供することが望まれる。
【０００５】
発明の概要
概して言えば、本発明は、一またはそれ以上の薬品を伴うガスを体腔、体内空間または体表に供給する目的で処理するための方法および装置に関する。ガスはガス源から装置内に供給される。装置は、ガス源からのガス流を受け取るための入口および出口を有する少なくとも一のチャンバを規定するハウジングを有する。一またはそれ以上の薬品の一定量がチャンバ内に供給されてガス流に混合され、搬送装置によって動物に供給される。ガス流は必要に応じてハウジング内で加湿および／または加熱される。
【０００６】
本発明の上記およびその他の目的および利点は添付図面とともに下記既述を参照することによってより容易に明確なものとされるであろう。
【０００７】
好適な実施例の詳細な説明
＜定義＞
請求項において特に数量を規定しないときは一または複数を意味する。
【０００８】
ここに用いられる「所定温度」または「所定温度域」とは処理の間にユーザによって設定またはプログラムされたものを意味する。たとえば好適な温度域は生理学的体温すなわち約３５〜４０℃とすることができる。後述するようにガス温度は「ダイアル」型または他の類似した調整手段によって調整可能である。
【０００９】
ここに用いられる用語「加湿溶液」は、水、通常の塩水、泌乳されたリンゲル液、あらゆる緩衝または非緩衝液または溶液、水溶液、非水溶液、水溶液または非水溶液と他の物質との混合液、あるいは、水溶液または非水溶液と他の物質とを含むゲルを意味する。
【００１０】
ここに用いられる用語「薬品」は、あらゆる有機物、無機物、不活性または生物学的に活性な物質あるいは薬理学的処方物質であって、組織の快復に有効またはこれを促進し、感染を抑制し、癒着の発生を抑制し、免疫反応を緩和し、特定の疾病進行を処置し、苦痛を軽減し、あるいはあらゆる治療または診断目的に用いることができるものを意味する。これには固相・液相または気相の物質、水をベースとした物質、コロイド状または非コロイド状の懸濁物、混合物、溶液、ハイドロゲル、凍結物質、疎水性または親水性、アニオン性またはカチオン性、表面活性剤、外科的補助薬剤、抗凝結剤、抗生物質、免疫刺激剤、免疫抑制剤、成長防止剤、成長促進剤、診断物質、麻酔剤、他の物質（非限定的な例としてアルコール・エーテル・エステル・脂質・溶剤等）に含有または溶解またはベースとされている物質が含まれる。薬品はたとえば粉状の乾燥したものであってよい。治療または診断目的のためにガス流によって体腔内または体表面上に供給され得るあらゆる物質を本発明で用いることができる。薬品について上述した具体例に本発明を限定的に解釈してはならない。また、本は地名によれば任意のタイプの薬品または任意の組合せの薬品によってガス流を処理することができる。たとえば、デシケーション(dessication)を防止するために加湿液でガス流を処理することによって水和し、抗生物質で感染を抑制し、抗炎症剤で炎症を抑制し、抗癒着剤で癒着を抑制して快復を促進する、等である。ＭＬラボラトリ社が製造する「Adept」（商標名）、グリアテック社が製造する「Adcon」（商標名）およびアトリックス・ラボラトリ社が製造する「Atrisol」（商標名）のような薬品を癒着抑制のために用いることができる。
【００１１】
ここに用いられる用語「ガス」はあらゆる単体としての気体または複数種の気体の組合せないし混合体であって自然に生じまたは製造されまたは容器内で配置または発生可能なあらゆる配合のものを含む。
【００１２】
ガス流の処理に関連して用いられる用語「処理」は、一またはそれ以上の薬品をガス流に注入または供給することを意味し、その結果として固相薬品の場合にはガス流が煙霧またはダストとなり、液相薬品の場合にはガス流がミストまたはスプレーとなる。薬品が液状であるような幾つかの実施例では、薬品を容器から追い出す。他の場合には薬品をガス流に注入または供給する。一般に一またはそれ以上の薬品によって処理されるべきガス流を加湿する。
【００１３】
用語「体腔」または「空間」は、腹部、複数のキャビティ、膝空間、肩空間、眼球、胃および肺を含む体内のあらゆるキャビティまたは空間を意味している。
【００１４】
本発明の基本教義は、流動するガス流を一またはそれ以上の薬品で処理して該薬品を活性的または受動的に該ガス流に注入し、気流動力、気圧および／または蒸発速度の結果として該薬品を該ガス流の一部とすることにある。これによるガス流を、たとえば特定の処置または診断に関連してガス搬送処理の結果を増大させる目的のためにユーザが書房する添加剤を含有させるように改質する。
【００１５】
「体表」とは、内部であると外部であるとを問わず、また自然に露出されているかあるいは外科措置によって露出されるかを問わず、あらゆる体表面を意味している。
【００１６】
図１を参照して、ガス処理装置が符号１００で概括的に示されている。装置１００はインサフレータ等のガスレギュレータ１０（高圧または低圧、高流速または低流速）からガスを受け取るように適合されている。装置は、ガス処理部１２０、必要に応じて設けられるフィルタ１１０および必要に応じて設けられる制御モジュール１４０を有する。装置の種々の部品同士を接続するためにチューブが設けられる。具体的に言えば、第１のチューブセグメント１６０は、インサフレータの出口に適合する雄ルアー(Luer)ロック１６６または他の適当なアダプタを介して、ガスレギュレータ１０の出口とフィルタ１１０の入口チューブとを接続している。第２のチューブセグメント１６２はフィルタ１１０の出口とガス処理部１２０の入口とを接続している。第３のチューブセグメント１６４は、雄ルアー(Luer)ロック１６８（または他の適当な付属アダプタ）によって、ガス処理部１２０の出口を、トロカール、ベレス針(verres needle)、内視鏡またはチューブ等の、体腔や空間に入り込んで処理ガスを動物の体内に供給するためのガス搬送装置（図示せず）と接続する。あるいは、ガスが体表に供給されるべきものである場合は、ガス搬送装置はガス流を体表面上に向かわせまたは拡散させるに適した形状を有することができる。
【００１７】
チューブセグメント１６０，１６２および１６４のチューブは、ガスレギュレータ１０および制御モジュール１４０をガス搬送を必要とする処理を受ける動物から都合よい距離だけ離して配置することができるように、好ましくは柔軟で十分に長いものである。搬送時のガス流の温度を所望の範囲内とすべき場合の装置１００の適用のため、ガス処理部１２０は好ましくはガス搬送位置に近接して設けられる。
【００１８】
フィルタ１１０は任意の要素であり、高性能の疎水性フィルタ（たとえばゲルマン・サイエンス・メトリセルM5PU025）であって、好ましくはガス供給シリンダまたはガスレギュレータ１０内で発生し得るあらゆる固定粒子や細菌または菌腫を除去するに十分に小さいメッシュサイズ（すなわち．０．５ミクロン以下、好ましくは０．３ミクロン程度）を有するものである。好ましいフィルタは、ゲルマン・サイエンス社が製造する「Metricard」（商標名）またはポーラスメディアの超疎水性フィルタ「DDDF 4700 M02K-GB」等のグラスファイバタイプの疎水性フィルタである。他の好適なフィルタはたとえばポリスルホン（ゲルマン・サイエンスのSupor, HT Tuffrin）および混合されたセルロースエステル（ゲルマン・サイエンスのGN-6 Metricel）を含む。フィルタ１１０のメッシュサイズを０．１ミクロン未満に減少させるとこれに伴ってガスの圧力低下が増大し、流速が顕著に低下してしまう。実行すべき処置が動物に供給するガスに比較的高い気圧および／または流速を要求するような場合、たとえば腹腔鏡手術の場合は、メッシュサイズを０．２ミクロン未満に減少させないことが好ましい。疎水性フィルタは腹膜液または洗浄液を吸引または吸い出してしまうことによって生ずる水圧条件下でも破断する恐れが小さいので、親水性のものよりも好適である。
【００１９】
ある適用においてはガス処理部１２０をガス搬送装置の直近に接続して、ガスがガス処理部１２０から動物の内部に通じる管路または接続部に至る最短距離を移動すればよいようにすることが好ましい。この配置の目的はガスが動物に供給される間、生理的体内温度または他の体表と十分に近い温度および含水量または温度範囲に保持されるようにすることである。すなわち、ある種の適用のためには、本発明による装置は高効率処理チャンバを有し、その効率性の結果として該処理チャンバはきわめてコンパクトであって動物に非常に近接して配置することが可能であるため、ガスが動物に移送される間に熱力学的に冷却されてしまうことを防止する。
【００２０】
制御モジュール１４０は電気ハウジング２１０内に収容され、絶縁電気ケーブル１７０内に収容された幾つかのワイヤ対によってガス処理部１２０に接続されている。特に、ケーブル１７０は一端にコネクタ１７２を有して、制御モジュール１４０１のためのハウジング２１０の回路コネクタ２１２と電気接続されており、他端においてシールされた電気フィードスルー１７４によってガス処理部１２０と電気接続されている。ケーブル１７０はプラスチックテープまたはクリップ１７６でチューブセグメント１６２に取り付けられている。あるいは、ケーブル１７０はヒートシール、押し出し成形、超音波溶接、糊付け等によってチューブセグメント１６２に取り付けられ、またはチューブセグメント１６２の内部を通過する。
【００２１】
制御モジュール１４０およびガス処理部１２０内の関連部品は好ましくはＡＣ−ＤＣコンバータ１８０によって駆動される。ＡＣ−ＤＣコンバータ１８０は、プラグコネクタ１８２によって制御モジュール１４０内の回路の動力受容部２１４に接続される出力を持ち、また、標準ＡＣ出力（コンセント）に差込可能な標準ＡＣ壁出力プラグ１８４を有する。たとえば、ＡＣ−ＤＣコンバータ１８０は処理チャンバの他の装置に備えられたＡＣ電源ストリップに差し込まれる。あるいは装置のための電力がバッテリまたは光電源から供給される。別例によれば、制御モジュール１４０内にＤＣ信号ではなくＡＣ信号で作動する回路を設け、ＡＣ出力によって制御モジュール１４０が直接駆動されるようにする。制御モジュール１４０およびガス処理部１２０内の加熱および加湿要素については後により詳細に記述する。
【００２２】
幾つかの実施例ではガス処理部１２０は薬品および／または加湿溶液の供給を受けることができる充填ポート１９０を有する。たとえば、液体ベースの薬品を所定量収容した注射器２００が充填ポート１９０に導入されて、初期充填またはその再充填のために該薬品をガス処理部１２０に注入する。薬品および／または加湿溶液の供給量があらかじめ充填されたガス処理部１２０を備えた装置１００として販売してもよく、この場合には処理のための初期充填を不要となる。
【００２３】
図２に移るとガス処理部１２０がより詳細に示されている。ガス処理部１２０は（入口ポートである）ガス入口１２４と（出口ポートである）ガス出口１２６を備えたハウジング１２２を有する。ハウジング１２２はチャンバ１２８を規定しており、該チャンバは、入口から薬品と共に供給されたガスを処理するための処理サブチャンバを含み、幾つかの実施例においては実質的に同時に加熱および加湿するための要素を含むとともに、ガス温度検出手段１３６およびガスがチャンバ１２８からでるときの相対湿度を検出する手段１３８を含む。
【００２４】
より具体的に言えば、図２の実施例では、符号１３０，１３１および１３２で示される一または複数の液体保持性または液体吸収性のパッドもしくはスポンジ材料の層を有するサブチャンバがチャンバ１２８内に備えられている。液体保持層１３０，１３１および１３２の数、間隔および吸収性能は特定の適用に応じて変化することを理解すべきである。一例として３つの層が示されている。層１３０，１３１および１３２の材料はあらゆる所望の液体保持性または液体吸収性の材料であってよく、たとえばレーヨン／ポリエステルで形成されたファブリック（たとえばジョンソン・アンド・ジョンソン社が製造販売する「NU GAUZE」（商標））を用いることができる。選択した材料の孔径は液体保持性能と圧力低下とのバランスに応じて選択すべきである。孔径が大きくなるに従って、ガス接触のための液体保持性能も大きくなってガスのエアゾール化を促進する。
【００２５】
処理サブチャンバの他の形態として、半透性の膜を両端に備えてガスを通過させるようにした液体サブチャンバをチャンバ１２８（保持層を備えない）内に配置することができる。チャンバ内の薬品は必要に応じてチャンバの廻りに配置した加熱ジャケットで加熱する。
【００２６】
ガス処理部１２０内の加熱手段は、ハウジング内、たとえば保持層１３０および１３１の間に配置した少なくとも一つの加熱要素１３４からなる。加熱要素１３４はたとえば電気抵抗線である。加熱要素１３４は好ましくは保持層間に配置され、あるいは（ファブリック内の）材料層の内部に編み込まれる(en-meshed)。加熱要素１３４は、制御モジュール１４０から送られた熱制御信号による制御下で、ガスがチャンバ１２８を通過するときのガス処理と実質的に同時に、入口から供給されたガスを加熱する。追加的な加熱要素をチャンバ内に配置することができる。
【００２７】
ガスがガス処理部１２０から出るときのガス温度および湿度を検知するために温度センサ１３６および相対湿度センサ１３８が設けられる。温度センサ１３６はチャンバ１２８内におけるガス流路内のどこに設けられてもよいが、好ましくは液体保持層間の加熱要素１３４の下流側に設けられる。温度センサはサーミスタであり、たとえばニュージャージー州エジソンのサーモメトリックス社のMA100シリーズ（商品名）チップサーミスタやBR23シリーズ（商品名）を用いることができる。温度センサ１３６は約０．２℃の誤差範囲内の高精度のものが好ましい。本発明では好ましくはガスが処理された後（および任意に加湿された後）にガス温度検知が行われ、したがってガス処理によって生じたガス温度変化が装置内の当該場所で補正され、エンタルピー変化を補填する。
【００２８】
湿度センサ１３８はチャンバ１２８を出るガス流路内に配置され、好ましくは加熱要素１３４の下流側すなわちいずれかの液体保持層間または保持層のさらに下流側であってハウジング１２２の出口ポート１２６に近接した位置に配置される。湿度センサ１３８は好ましくはいずれの層にも接触していない。図２に示す湿度センサ１３８は吸収層の末端にあり、ハウジング１２２の内部を横切って延長する多孔性メッシュ（プラスチックまたは金属）層１３３によって液体保持層１３２から隔てられている。湿度センサ１３８は実際のところ多孔性メッシュ層１３３とも非接触でありそこから離れている。一実施例において湿度センサ１３８はフィリップス社が製造する静電容量湿度センサのような湿度感応型センサであり、湿度変化に応じて静電容量が変化するタイプのものである。湿度センサ１３８はガスがチャンバ１２８を通過するときにその相対湿度を測定し、ガス処理部１２０すなわち層１３０，１３１および１３２に残存する加湿溶液量を表示するために、ガス湿度を測定する。後述するように、一実施例においては、タイマー／ディバイダー集積回路（ＩＣ）１４５（図５）が湿度センサ１３８に接続され、好ましくはハウジング１２２内に湿度センサ１３８と共に且つ実質的に同じ場所に配置される。図２に示すガス処理部１２０の実施例を用いてガス流を一または複数の薬品で処理するための一つの手法は、液体ベースの薬品を注射器２００から充填ポート１９０を介してチャンバ１２８内に注入して層１３０〜１３２の一つに吸着させることである。ガス流が層１３０〜１３２を流動するときにガス流が薬品で処理され、薬品をガス処理部１２０から持ち運んで動物に投与する。用いられる吸収性パッドの寸法および種類に応じて、チャンバ１２８内に導入される薬品量についての性能が定まる。チャンバ１２８のサイズを大きくしてより大きなパッドを用いることを可能にし、したがってより大きな性能を与えることができる。
【００２９】
本発明の幾つかの追加的実施例について図３〜図９および図１２〜図１５を参照して説明する。これらの実施例には、ガス処理部１２０のハウジング１２２を通過するガス流を一または複数の薬品で処理するのに有用であるガス処理ハウジング１２２の他の構成が示されている。これらの実施例は、薬品を収容し且つそれをガス処理部１２０のチャンバ内のガス流にリリースするために容器についての異なるタイプを示している。
【００３０】
図３および図４は、複合的チャンバたとえばハウジング１２２のある長さ部分（必ずしも全長でなくてよい）に亘って延長する３つのチャンバ１２８Ａ，１２８Ｂおよび１２８Ｃとして特徴付けられるガス処理ハウジング１２２のための実施例を示す。これらのチャンバは壁または隔壁２０２，２０４および２０６によって隔てられている。各チャンバ１２８Ａ，１２８Ｂおよび１２８Ｃについて、外部のバッグまたは注射器その他の供給源から薬品供給を受けるための充填ポート１９０Ａ，１９０Ｂおよび１９０Ｃが設けられている。薬品は各充填ポートを通じて圧力下でチャンバ内に供給され、あるいは充填ポートを通じて配置されたバッグ（図５および図６）の小開口からチャンバ内に滴下される。あるいはまた、各チャンバ１２８Ａ，１２８Ｂおよび１２８Ｃ内に図２に示したものと同様の一または複数の吸収性パッドまたは層を設け、その上に所定量の薬品を吸収される。さらに別の変形例は、半透性の膜を各チャンバに各々設けてこれらに異なる薬品を充填させることである。
【００３１】
各チャンバには異なる薬品を充填することができる。たとえばチャンバ１２８Ａには加湿溶液を充填し、チャンバ１２８Ｂには薬品Ａを充填し、チャンバ１２８Ｃには薬品Ｂを充填することができる。図３および図４には示されていないが、図２に示される加熱要素、温度センサおよび湿度センサを図３および図４に示すハウジングの実施例においてそれらの様々な形態で任意に含めることができる。図３および図４の実施例において、ガス流がハウジング１２を通過して流動するときに、ガス流はチャンバ１２８Ａから加湿溶液を滴下または離脱させ、チャンバ１２８Ｂからの薬品Ａと混合され、チャンバ１２８Ｃからの薬品Ｂと混合される。したがってハウジング１２０から出るガス流は加湿されるとともに薬品で処理されており、動物に供給するに適したものとなる。
【００３２】
図５および図６はガス流によって搬送されるべき薬品がバッグに収容されている他の実施例を示している。図５では一例として各々所定量の薬品を収容すべき２つのバッグ２２０および２３０が示されている。装置は、あらかじめ所定量の薬品が格納または充填されたバッグ２２０，２３０とともに出荷されてもよいし、使用前に所定量の薬品を充填されるものであってもよい。バッグ２２０，２３０はポリエチレンその他の近似した材料等の柔軟な材料で形成される。一つの形態において、バッグ２２０，２３０は半透膜で形成され、その中に収容した薬品が流動するガス流によってバッグ表面を通過してハウジング１２２中に滴下される。他の形態では、ハウジング１２２内の各バッグ２２０，２３０の端部にスプレー穴またはアトマイザー穴のような制限的なオリフィス、ノズルまたは穴２２２，２３２が形成されており、薬品と混合すべきガス流との接触を許容する。バッグ２２０，２３０の他端には所定量の薬品をバッグ２２０，２３０に導入することを許容するための充填ポート２２４，２３４が任意に設けられる。ハウジング１２２に設けられる開口はバッグ２２０，２３０の一定の長さ部分に亘ってガス流が通過し、チャンバ内に入り込むことを許容している。
【００３３】
バッグが充満するとチャンバ１２８の内部で膨張する。バッグ２２０，２３０内の薬品量の圧力および／または穴２２２，２３２における毛管運動によって薬品が穴２２２，２３２から押し出され、チャンバ１２８を通って流動するガス流によって掻き取られまたは追い出され、ハウジング１２２の出口ポートから排出される。バッグ２２０，２３０が半透膜材料で形成された形態によれば、バッグ内の薬品量の圧力が該膜を通過して行われる薬品滴下を促進させる。バッグ２２０，２３０はチャンバ１２８内に拡散されており、それらが充満したときにチャンバの所定領域に実質的に合致するように膨張するので、他方のバッグに亘るガス流と緩衝することがない。チャンバ１２８内のバッグ２２０，２３０を互いに離隔するためにたとえば加熱コイル１３４または吸収パッドを用いることができる。
【００３４】
図５はわずか２つのバッグ２２０，２３０を示すが、ガス流によって帯同されるべき薬品の数に応じて一または任意数のバッグを用いることができることを理解すべきである。
【００３５】
図６は図５の実施例の変形例を示し、バッグ２２０，２３０がハウジング１２２の外側に配置されている。この形態では、ハウジング１２２に開口が設けられ、バッグの穴２２２，２３２はそれら開口部のハウジング内側に配置されている。穴２２２，２３２から押し出された薬品はチャンバ１２８を通過するガス流によって掻き取られまたは追い出される。加えて、蒸気圧変化によってバッグ２２０，２３０内の薬品が穴２２２，２３２から自然にガス流に入り込む傾向が生ずる。ガス流は比較的乾燥しており、これに対してバッグ２２０，２３０内の薬品はある程度の湿度を有することが多いため、蒸気圧平衡を得ようとして高湿度の薬品がバッグから抜け出す自然なメカニズムが生ずる。ガス流の流速が大きいほど、ガス流に入り込もうとするバッグ２２０，２３０内の薬品は少なくなる。同様の処理原理は図５の実施例にも当てはまる。
【００３６】
ハウジング１２２の外側に展開されている場合であっても、バッグ２２０，２３０は図５に関して既述したと同様にしてそれらの別個の充填ポート２２４，２３４から薬品充填させることができる。バッグの数は個別の適用に応じて変化することができ、図５および図６に示される２つという個数は例示に過ぎない。ハウジング１２２内の加熱、加湿およびセンサ検知に関するすべての他の特徴は図５および図６に示される実施例にも適用可能である。
【００３７】
図５および図６の実施例におけるさらに他の変更点は、バッグからハウジング１２２内に任意に配置される吸収パッド１３０まで延長するチューブ部材２５０を任意に設けたことにある。
【００３８】
ガス流に一または複数の薬品を散布するための他の実施例が図７および図８に示されている。図７はハウジング１２２のチャンバ１２８内に配設された細長いチューブ部材３００を示している。このチューブ部材３００は非常に長く、図７では簡単に示されているがチャンバ１２８の内部を通じて曲がりくねっている。チューブ部材３００としては、たとえばフロリダ州タンパのマイクロルーメン社が製造するポリイミドチューブ製品を用いることができる。チューブ材料の重要な特性は、チューブ部材３００の側面ないし壁が可能な限り薄くチューブ部材３００によって搬送され得る薬品の容量を最大化することができることである。チューブ部材３００の末端には制限的なオリフィスまたは穴３１０が設けられ、ここから薬品が掻き取られまたは追い出されてチャンバ１２８内のガス流に入り込むことを可能にしている。複数種の薬品をガス流に送り込むべき場合は、各々に異なる薬品が収容された複数のチューブ部材を用いる。ハウジング１２２の外側にあるチューブ部材３００の末端には、所定量の薬品をチューブ部材３００に供給するための充填ポート３１２が設けられている。
【００３９】
図８は図７に示す実施例の変形例を示し、一または複数の穴ないし穿孔がその長さに沿って形成されたチューブ部材４００を備えており、該穴ないし穿孔から薬品がチャンバ１２８内にリリースされるようにしている。チャンバ１２８を通って流れるガス流が薬品を穴４１０から掻き取りまたは追い出し、該薬品をガス流に帯同させる。チューブ部材４００はチューブ部材３００についての充填ポート３１２と同様の充填ポート４１２を有する。複数のチューブ部材４００をチャンバ内に配して複数種の薬品をガス流にリリースするようにしてもよい。各チューブ部材４００の長さおよびそれに形成される穴４１２の個数および寸法は、異なるチューブ部材４００から異なる薬品がチャンバ１２８を通って流れるガス流によって掻き取られまたは追い出される際の速度を制御するように選択可能である。
【００４０】
図２〜図８に示す実施例では、ガス処理ハウジング１２２のチャンバ１２８の寸法を予定される用途、ガス流、薬品の種類、吸収パッドが用いられるか否かおよび用いられる場合のその個数等に応じて変更することができる。本発明を実施する目的においてチャンバの寸法について制限はなく、比較的小さなものでも比較的大きなものでもよい。
【００４１】
図９に移って、一または複数の薬品を含む蒸気泡をハウジング１２２のチャンバ１２８にリリースするためにインクジェットプリントヘッドカートリッジ５００を用いたさらに別の実施例が示されている。インクジェットプリントヘッドカートリッジ５００は、たとえばヒューレットパッカード社やキャノン社から販売されているインクジェットプリンタに用いられているようなあらゆる公知のインクジェットプリントヘッドであってよい。
【００４２】
当業界において周知のように、符号５００で示されるようなインクジェットプリントヘッドカートリッジはタンク５１０、プリントヘッド５２０および複数の接触パッド５３０を有する。カートリッジ５００における伝導トレースは接触パッド５３０によって終息する。接触パッド５３０は、インクを紙の上にスプレーするための外的発生起動信号をプリントヘッド５２０に与えるプリンタ電極に接触するよう、プリンタとの関連において設計される。サーマルインクジェットプリントヘッドは、複数のヒータ表面でインク温度を過熱限界まで上昇させることによって蒸気泡を発生させる。これと同じプロセスが一又は複数の薬品の蒸気泡を発生させるために用いられる。プリントヘッド５２０は複数のノズル５２２を有し、ヒータが起動してタンク内の薬品を所定量加温したときに該ノズルから蒸気泡がリリースされる。
【００４３】
本発明によれば、インクジェットプリントヘッド５００は、接触パッド５３０に適合する接触部を有するコネクタ６１０によって制御回路６００に接続されている。制御回路６００は図１に示される制御モジュール１４０内に収容することができ、電気ケーブル１７０に収容された一または複数の電気コンダクタによってカートリッジ５０と接続可能である。タンク５１０にはチャンバ１２８内にリリースするべき一または複数の薬品の一定量が充填されている。たとえばカラーインクジェットプリントヘッドカートリッジはインクの３色の各々に対応する複数のチャンバないしタンクを収容する。この同じタイプの装置を用いて、インクジェットプリントヘッドは、別々にまたは同時に制御された量だけチャンバに搬送するべき数種の異なる薬品の一定量を収容することができる。制御回路６００から出力される制御信号は、コネクタ６１０を介してカートリッジ５００に結合されて、プリンタヘッド５２０内のヒータを駆動し、一または複数の薬品の蒸気泡をノズル５２２からチャンバ内にリリースする。
【００４４】
一または複数の薬品がチャンバ１２８内にリリースされると、チャンバを通るガス流が薬品を捕捉し、ハウジング１２２の出口ポートから動物に搬送する。異なる薬品の各々を異なる速度または量でチャンバ１２８にリリースすることができる。さらに、チャンバ１２８内の別個独立のサブチャンバの各々について異なるインクジェットプリントヘッドカートリッジを設けて、動物への搬送前に一定時間薬品が混合されないように維持することができる。
【００４５】
再び図２を参照して、ガス処理部１２０のハウジング１２２内の部品間の電気接続は以下の通りである。アース（図示せず）が設けられて温度センサ１３６、加熱要素１３４および湿度センサ１３８−タイマ／ディバイダ１４５の各々に接続される。電線１７５（プラス導線用）が加熱要素１３４と電気接続され、電線１７６（プラス導線用）が温度センサ１３６と電気接続される。さらに、３本の電線１７７Ａ，１７７Ｂおよび１７７Ｃが湿度センサ１３８−タイマ／ディバイダ回路と電気接続され、電線１７７ＡはＤＣ電圧をタイマ／ディバイダ１４５に印加し、電線１７７Ｂは能動信号をタイマ／ディバイダ１４５に運び、電線１７７Ｃはタイマ／ディバイダ１４５からの出力信号（データ）を運ぶ。すべての電線は絶縁ケーブル１７０からフィードスルー１７４に導入され、ハウジング１２２内の小さな穴を通ってチャンバ１２８に導入される。フィードスルー１７４は開口１７８においてケーブル１７０を取り囲むようにシールされている。
【００４６】
充填ポート１９０はハウジング１２２の側方延長部１３９に取り付けられている。充填ポート１９０はリシール可能部材１９４を収容する円筒体１９２よりなる。リシール可能部材１９４は注射器またはそれに似た装置の挿入を許容するが、注射器の末端外周の回りをシールする。このことは、チャンバ１２８に既に収容されている液体をリリースさせることなく、一定量の液体薬品または加湿溶液をチャンバ１２８に送り込むことを許容している。リシール可能部材１９４としてはたとえば"Baxter InterLink"（商標名）インジェクションサイト2N3379を用いることができる。あるいは、一方向バルブ、シール可能ポート、ねじ込み式の蓋体、ビー・ブラウン・メディカル・インク社が製造する"Safeline"（商標名）インジェクションサイト部品番号NF9100等の注射器その他の装置の導入を許容するスリットを有する蓋体、または注射器の導入を許容するとともに収容された液体または気体の逆流を防止することのできる他のあらゆる被覆材料ないし部材によって充填ポートを構成することができる。後述するように、ガス処理部１２０で処理されているガスの湿度が下降して所定のまたはユーザ設定した相対湿度を下回ったときに、制御モジュール１４０は警告を発する。
【００４７】
別例として、または上述した検知および測定の特徴に加えて、液体薬品および／または加湿溶液のためのバックアップ供給容器が設けられる。再び図１を参照して、バックアップ供給容器の一つの形態は、装置１００に独立してぶら下がっておりアクセスチューブ８１０で充填ポートと接続されているところの容器８００である。容器８００はたとえば点滴液バッグであり、アクセスチューブ８１０は点滴タイプのチューブである。
【００４８】
バックアップ供給容器の別の形態は、装置１００の一部に取り付けられた容器８５０である。たとえば容器８５０はチューブセグメント１６２に取り付けられ、またはガス処理部１２０近くのチューブセグメント１６２に結着あるいは締着されたタンク、チューブ、バッグ、注射器等である。さらに別例ではこれをガス処理部１２０のハウジング１２２の外側に結着または締着する。容器８５０はアクセスチューブ８６０に接続され、該アクセスチューブは既述のアクセスチューブ８１０と同様に充填ポート１９０に接続している。アクセスチューブ８１０，８６０はそれらの末端に、充填ポート１９０を貫通してガス処理ハウジング１２２のチャンバ１２８に対するアクセスを可能にするための貫通部材（図示せず）を有する。あるいは、アクセスチューブ８６０の代わりに、容器８５０はその充填ポート１９０に近い端部に注射器２００のそれと同様の末端部材を有し、該末端部材が充填ポート１９０を貫通して直接それに結合される。
【００４９】
当業界において周知の技術にしたがって容器８００，８５０はあらかじめ充填されていてもよいし、あるいは使用前に充填するようにしてもよい。たとえば容器８５０は容器８５０内への液体注入を可能にするためのインジェクションサイト８６２を有する。
【００５０】
好ましくは、バックアップ供給容器８００，８５０のアクセスチューブ８１０，８６０の各々（または容器８５０の一体型貫通先端）は充填ポート１９０を十分に長い距離に亘って通過していて層１３０〜１３２の一つと接触し、毛管力によりその中の液体を層１３０〜１３２の一つに滴下させる。あるいは、アクセスチューブ８１０または８６０（または容器８５０の一体型貫通先端）を層１３０〜１３２の一つの手前で終了させる。そうするとハウジング１２２を通るガス流によって発生する圧力差が液体薬品および／または加湿溶液をこれら部材の端部から滴下させ、ガス処理に寄与する。
【００５１】
図２を参照して、他の変形例は、アクセスチューブ８１０または８６０（または容器８５０の一体型貫通先端）の終端部である充填ポート１９０からチャンバ１２８内の処理サブチャンバに至る延長チューブ８７０を設けて、層１３０〜１３２の一または複数と接触させる。液体薬品および／または加湿溶液は延長チューブ８７０の端部から連続的に層１３０〜１３２の一つの上に送り込まれる。
【００５２】
バックアップ供給容器がいずれの形態であっても基本原理は同じである。バックアップ供給容器充填ポート１９０を介してチャンバ１２８内の処理サブチャンバと結合され、処理サブチャンバたとえば層１３０，１３１または１３２のいずれか一またはそれ以上を再充填する。これによって処理サブチャンバは当初の量の液体薬品および／または加湿溶液（あらかじめ充填されあるいは使用前に充填される）を有するものとなり、バックアップ供給容器から処理サブチャンバに対するバックアップ供給がコンスタントに行われて、ガス流がチャンバを通過するときにサブチャンバを再充填する。このため、十分なガス加湿および／または処理の合計時間が、すべてのまたはほぼすべてのガス搬送処理に適した十分な時間まで延長される。その結果、搬送ガスの湿度低下を懸念する必要がない。バックアップ供給容器は全処理工程についてガス加湿および／または処理を与えるためのバックアップとして働く。したがって装置１００の幾つかの形態ではここに述べた湿度および温度の検知および測定に関する特徴や再充填警報を備える必要がない。これらの特徴は、バックアップ供給容器に代えてあるいはそれに加えてある種の適用において有用となるような他のタイプのバックアップを与える。ガス処理部の好ましい幅および径は、意図する用途、ガス源からのガス流速、維持すべき圧力等を含む多くの要因に依存する。これらはチャンバ１２８の長さよりもむしろ径によってより多くの影響を受ける。この出願における教示および例示を得た当業者は過度の実験をせずともチャンバ１２８のために適当な寸法を容易に決定することができる。しかしながら、装置の稼動または装置上の要求（たとえば流速または圧力）の変更の際には、ガス温度の検知および加熱要素の調整の結果として適正なガスまたは所望の温度を実現するまでのタイムラグがわずか数十秒にすぎないことを理解しなければならない。このような迅速な始動時間はきわめて有益である。
【００５３】
図１０を参照して加熱要素１３４をより詳細に説明する。加熱要素１３４はハウジング１２８内に設けられ、たとえば６〜８周の複数周に巻回された同心コイル形状の電気抵抗線である。あるいは第２の加熱要素１３４’を、そのコイルが第１の加熱要素１３４のコイルからチャンバを通るガス流の流動方向に関してオフセットするように設けられる。２つまたはそれ以上の加熱要素が用いられる場合、ガス処理室のチャンバ内において互いに約３〜４ｍｍだけ離れていることが好ましい。第１および第２の加熱要素１３４，１３４’は互いに反対方向に巻くことができる。この配列はチャンバを通るガス流の加熱要素との接触を最大化させる。加熱要素１３４の他の非コイル形態もまた好適である。
【００５４】
図１１に移って、ガス処理部１２０の他の特徴が示されている。ハウジング１２２の入口および／または出口にフルート形状の面１２３を設けて、ガスがガス処理部１２０に供給されるときにガスの完全な拡散を助長するようにしている。これはチャンバ１２８を通るガス流の流体動力を増大させて、ガスがチャンバ１２８を通って流れるときに均等に加熱および加湿されることを確実にしている。
【００５５】
図１２および図１３はガス流を固相の薬品で処理するための装置実施例を示す。図１２はガス処理ハウジング１２２のチャンバ１２８内に配置される、粉状等の固相薬品の容器７００を示す。容器７００は逆止弁７１０と加圧器７２０とを有する、二酸化炭素カートリッジのようなものである。加圧器７２０が作動すると容器７００の内圧が高まり、逆止弁７１０のバイアスを上回り、薬品をチャンバ１２８にリリースする。ハウジング１２２外面のボタン７３０はワイヤまたは他の手段によって加圧器７２０に接続され、それを遠隔操作する。
【００５６】
図１３はハウジング１２２の外側に配置された固相薬品容器７００を示す。容器７００の逆止弁７１０はハウジング１２２の開口からチャンバ１２８内に導入されている。加圧器を作動させるためのボタン７３０が容器７０の外面に任意に配置される。図１３に示される形態の動作は図１２のそれと同様である。
【００５７】
図１２および図１３の実施例において、固相薬品がチャンバ１２８内にリリースされる際の速度は加圧器７２０によって容器７００内に発生する圧力と逆止弁７１０の寸法とに依存する。固相薬品の小さなバースト(bursts)をガス流に送り込むことや、あるいはそれを連続的にガス流に送り込むことが望まれ得る。必要であれば別のバックアップ圧力源を容器７００に接続してガス流の処理をより長時間行えるようにしてもよい。いずれの場合もハウジング１２２を流れるガス流が固相薬品を持ち運んで出口ポートから流出する。
【００５８】
図１４を参照して制御モジュール１４０を詳述する。制御モジュール１４０は装置１００のための測定回路および制御回路を有する。装置１００のある種の形態では湿度（および加熱）検知、測定、温度制御および再充填警報機能を有することを必要としないことを理解すべきである。制御モジュール１４０は電圧制御部１４１、マイクロコントローラ１４２、Ａ／Ｄコンバータ１４３、演算増幅器モジュール１４４およびタイマ／ディバイダ１４５を有する。制御モジュール１４０の測定回路部はマイクロコントローラ１４２とタイマ／ディバイダ１４５の組合せとして構成される。制御モジュール１４０の制御回路部はマイクロコントローラ１４２とＡ／Ｄコンバータ１４３と演算増幅器モジュール１４４との組合せとして構成される。測定回路はタイマ／ディバイダ１４５からの信号に基づいてチャンバを出るガスの相対湿度を測定する。制御回路はチャンバを出るガスの温度を測定し、それに応じて、加熱要素に対する電力を制御することによってガス温度をユーザ設定または所定の温度または温度範囲に制御する。チャンバを出るガスの温度については積極的に制御するが、チャンバ内のガスの相対湿度については積極的に制御せず、それを測定するに止め、対応する閾値を下回るまで低下したときに警報を発生させて適切な対応を取ること、たとえばガス処理部１２０に液体薬品または加湿溶液を再充填させることができるようにしている。
【００５９】
図１４は、幾つかの部品は好ましくは電気ハウジング２１０（図１）内に配置され、他の部品はガス処理部１２０（図２）のハウジング内に配置されることを示している。特にタイマ／ディバイダ１４５およびそれに関連する抵抗Ｒ４，Ｒ５は、回路パッケージの一または複数の面に露出配置される湿度センサ１３８とともに、ガス処理部１２０のハウジング１２２内に配置することが好ましい。より詳しく言えばタイマ／ディバイダ１４５は湿度センサ１３８と同じ場所に設けられる。この形態は漂遊配線(stray wiring inductance)インダクタンスおよびキャパシタンスによるタイミング誤差を最小化する（センサはタイマ／ディバイダ１４５の能動回路の近くに維持される）。さらにタイマ／ディバイダ１４５と湿度センサ１３８を同じ場所に設けることによって結線の必要がなくなり、好ましくない信号放射を避けることができる。
【００６０】
電圧制御部１４１にはＡＣ／ＤＣコンバータ１８０（図１）のＤＣ出力、制御モジュールのアナログ部品が使用するに適したものたとえば９ＶのＤＣ出力が入力される。電圧制御部１４１は、制御モジュールのデジタル部品が使用するためにこの電圧を制御してより低い電圧たとえば５ＶのＤＣを発生させる。電圧制御部１４１の出力に設けられるコンデンサＣ１は当業界に周知のようにあらゆるＡＣ成分を除去する。あるいは適当なＤＣ電圧が符号１４９で示されるバッテリまたは光電源から供給される。
【００６１】
マイクロコントローラ１４２はシステム処理を制御する"PIC16C84"ＩＣマイクロコントローラであってよい。マイクロコントローラ１４２のピン１５，１６に一次クロック信号を供給するためにセラミック共振器１４６（４ＭＨＺ）が設けられる。マイクロコントローラ１４２はこの一次クロック信号を用いて後述する信号処理のためのクロック信号を発生させる。
【００６２】
演算増幅器モジュール１４４は（電線１７６により）ガス処理部のハウジング内に設けられた温度センサ１３６（サーミスタ）に接続される。演算増幅器モジュール１４４はたとえば演算増幅器ＡおよびＢとして後に参照される２つの演算増幅器を含む"LTC1013"（商品名）デュアルタイプのローインプット・オフセット電圧を有する演算増幅器ＩＣである。演算増幅器モジュール１４４の演算増幅器Ａの正相入力端子はピン３であり、ピン２は逆相入力端子である。演算増幅器Ａの出力端子がピン１である。演算増幅器モジュール１４４の演算増幅器Ａは抵抗Ｒ１，Ｒ２により形成される電圧ディバイダの出力電圧を緩衝するために用いられる。図１４にＶｘで示される緩衝出力電圧は演算増幅器モジュール１４４の演算増幅器Ｂに印加される。演算増幅器Ｂは非インバートタイプのオフセット電圧を有する演算増幅器であって利得が２１．５であり、抵抗Ｒ３により調整された温度センサ１３６の出力すなわち図で電圧Ｖｙとして示される出力が入力される。演算増幅器Ｂの出力電圧はピン７で得られ、図１４でＶｏで示されている。出力電圧Ｖｏは２１．５Ｖｙ〜２０．５Ｖｘに等しく、これはガス処理部のハウジング内のガス温度に反比例する。出力電圧Ｖｏは０〜５ＶのＤＣ電圧の範囲であり、チャンバ内のガス温度に依存する。
【００６３】
Ａ／Ｄコンバータ１４３は"ADC0831"（商品名）ＩＣ・ＡＣコンバータであり、演算増幅器モジュール１４４の出力Ｖｏをピン２で入力する。Ａ／Ｄコンバータ１４３は出力電圧Ｖｏを表す多数ビットたとえば８ビットのデジタル言語を発生し、これを出力として、マイクロコントローラ１４２のＩ／Ｏピン８と接続されるピン６に与える。マイクロコントローラ１４２は、Ａ／Ｄコンバータ１４３のチップ選択ピン１と接続されるＩ／Ｏピン１０に制御信号を発生させることによってデジタル言語を出力するようＡ／Ｄコンバータ１４３に命令する。さらにマイクロコントローラ１４２は、Ａ／Ｄコンバータ１４３のクロック入力ピン７に接続されるピン９にパルスシーケンスを供給することによって、Ａ／Ｄコンバータ１４３がデジタル言語を出力する速度を制御する。抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の不平衡ブリッジの値は約２０℃〜約４５℃のガス温度に亘って０〜５ＶのＤＣ出力を発生させるように選択される。Ａ／Ｄコンバータ１４３のためのブリッジおよび基準値は同じ５ＶのＤＣ電源によって与えられるので、いかなる基準電圧変動による誤差も除去される。
【００６４】
タイマ／ディバイダ１４５はたとえば"MC14541"（商品名）高精度タイマ／ディバイダＩＣである。湿度センサ１３８が図示のようにピン２および抵抗Ｒ４，Ｒ５に接続される。マイクロコントローラ１４２から出力されてタイマ／ディバイダ１４５のピン６に接続されるピン１２に得られるイネーブル信号に応答して、タイマ／ディバイダ１４５は、抵抗Ｒ４の値、湿度センサ１３８のキャパシタンス（ガス処理ハウジング内のガスの相対湿度によって変化する）および所定のディバイダ定数によって決定される速度で発振する出力信号を発生させる。ディバイダ定数はたとえば２５６である。より具体的に言えば、タイマ／ディバイダ１４５の出力信号は約１／（２５６＊２．３＊Ｒ４ｔ＊Ｃｔ）ＨＺの周波数で０Ｖ（低位相）と５Ｖ（高位相）の間で発振する正弦波であり、ここにＲ４ｔはたとえば５６ｋΩであり、Ｃｔはチャンバ内のガスの相対湿度によって変動する相対湿度センサ１３８のある時間（ｔ）におけるキャパシタンスである。たとえば上述のフィリップス・エレクトニクス社が製造する湿度センサは、４３％の相対湿度におけるＣｔが１２２ｐＦ（±１５％）であって１％相対湿度ごとに感度が０．４±０．５ｐＦであるときに１０〜９０％の相対湿度を測定可能である。タイマ／ディバイダ１４５の出力信号はマイクロコントローラ１４２のＩ／Ｏピン１３と接続されるピン８に現れる。すなわちタイマ／ディバイダ１４５は主として湿度センサと接続される発振回路であり、湿度センサのキャパシタンスに応じた周波数の出力信号を発する。可変キャパシタンスに応じた周波数信号を出力可能なあらゆるタイプの発振回路がタイマ／ディバイダ１４５として好適に用いられる。
【００６５】
マイクロコントローラ１４２は、タイマ／ディバイダ１４５の出力信号の特性を計時および計測することによって、ガス処理ハウジング内のガス相対湿度の測定を演算する。より具体的に言えば、タイマ／ディバイダ１４５の出力信号の位相の一つ、たとえば凡そ１／２＊（２５６＊２．３＊Ｒ４ｔ＊Ｃｔ）である高位相の時間経過を測定する。既述のようにタイマ／ディバイダの発振速度は湿度センサ１３８のキャパシタンスに依存するので、この時間経過はガス処理部のチャンバ内のガスの相対湿度を示している。たとえば１０〜５０％および／または５０〜９０％のガス相対湿度変化に対してタイマ／ディバイダの出力信号の高位相の時間経過に１３％の変化が現れる。マイクロコントローラ１４２はこのようにしてチャンバを出るガスの相対湿度を測定し、それが所定のまたはユーザ設定による相対湿度を下回るまで低下したとき（タイマ／ディバイダ１４５の発振速度における対応する所定の変化によって示される）、マイクロコントローラ１４２は再充填信号と呼ばれる信号をピン１７に発生させ、これによってトランジスタＱ３を駆動してブザー１４７のような聴取可能な警報装置を作動させる。ブザー１４７が発する聴取可能な警報音は、ガス処理部内のガスの相対湿度が所定のまたはユーザ設定による閾値を下回るまで低下したこと、および、ガス処理部に液体薬品および／または加湿溶液を再充填する必要があることを示す。相対湿度の閾値はガス処理部を出るガスの所望の相対湿度範囲のための最小レベルに対応しており、それはたとえば４０％とすることができる。相対湿度の閾値はマイクロコントローラ１４２において調整可能または設定可能なパラメータである。任意的に、マイクロコントローラ１４２は他の警報信号をピン７の出力に発生させて、ＬＥＤ１４８Ａを点灯させ、ガス処理部内で相対湿度閾値を下回る湿度低下が生じたこと、および、液体薬品および／または加湿溶液をガス処理部１２０に再充填する必要が生じたことの視覚表示を与えるようにしてもよい。さらに、マイクロコントローラ１４２は、マイクロコントローラ１４２内でコード障害が生じ、またはガス処理部内のガスの相対湿度が臨界的な相対湿度閾値（前述の相対湿度閾値よりも低い、たとえば１０％）を下回ったときに、ピン６に故障または警報信号を発してＬＥＤ１４８Ｂ（たとえばＬＥＤ１４８Ａとは異なる色に点灯するもの）を駆動する。いずれの場合も加熱要素１３４に対する電力供給は警報信号に応答して停止する。
【００６６】
マイクロコントローラ１４２はまた加熱要素１３４を制御してガス処理部内のガス温度を調整する。したがってマイクロコントローラ１４２はＡ／Ｄコンバータ１４３から供給されるデジタル言語を処理してガス処理ハウジング内のガス温度を決定する。応答して、マイクロコントローラ１４２はトランジスタＱ１を駆動する熱制御信号を出力ピン１１に発生させ、これによってＭＯＳＦＥＴトランジスタＱ２を駆動し、加熱要素１３４に電流を供給する。ガス処理部内のガス温度がマイクロコントローラ１４２によって制御されるので、動物体内への搬送のためにガス処理部を出るときのガスは実質的に所定のまたはユーザ設定による温度を有しており、または所定のまたはユーザ設定による温度範囲内にある。腹腔鏡手術の目的ではガスがルアーロック１６８を出るときの温度範囲は約３５〜４０℃、好ましくは３７℃に制御される。動物に搬送されるガスをユーザが所望の温度または温度範囲に調整することを許容するために、制御モジュール１４０は加減抵抗器またはダイアル型操作手段を有することができる。上述のように、制御モジュール１４０の回路部を測定することによってガス処理部内の相対湿度が決定される臨界的閾値を下回るまで低下したと判定されたときは、制御回路部はこれに応答して加熱要素１３４に電力を供給し、過度に乾燥した暖かいガスが搬送されることを防止する。
【００６７】
ガス相対湿度測定のための回路は当業界に周知の他の実施形態で構成してもよい。さらに、制御モジュール１４０は単一のマイクロコントローラ１４２でチャンバを出るガスの温度および相対湿度を表示する信号を監視するとともに加熱要素を制御してガス温度を制御するものとして既述したが、２またはそれ以上のマイクロコントローラを用いてそれぞれの機能を与えてもよいことを理解すべきである。また、マイクロコントローラ１４２の機能を他の回路、たとえば特定用途に向けたＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタル論理回路、マイクロプロセッサまたはデジタル信号処理回路等で達成するようにしてもよい。
【００６８】
図１５はガスの相対湿度を測定するための別の実施例を示し、この実施例では湿度感知コンデンサ１３８に代えて湿度感知抵抗が用いられている。抵抗による湿度センサを用いた湿度検知機構は図４に示されるタイマ／ディバイダ１４５を必要としない。湿度感知抵抗９００はガス処理ハウジングの内側の適所に配置されて、ガス処理部１２０を通るガス流の相対湿度を検知する。好適な湿度感知抵抗はオーミックによるモデル"UPS600"（商品名）であり、これは４５％相対湿度時の抵抗値が約３０．７ｋΩである。抵抗Ｒ１０が電圧ディバイダ形態で湿度感知抵抗９００に接続される。マイクロコントローラ１４２の３つのピンは抵抗Ｒ１０によって形成された電圧ディバイダと湿度感知抵抗９００とに接続される。
【００６９】
マイクロコントローラ１４２のピン９１０は抵抗Ｒ１０の一つの端子に接続され、ピン９１２は湿度感知抵抗９００の一つの端子に接続され、ピン９１４は抵抗Ｒ１０と湿度感知抵抗９００の間の端子に接続される。湿度感知抵抗９００は交流励磁を必要とするタイプであってもよい。これによりマイクロコントローラ１４２は、５Ｖパルスのような交流パルスをピン９１０，９１２に与えることによって、ピン９１０が一定の間高位相（すなわち５Ｖ）となり且つピン９１２が低位相となり、その後ピン９１２が一定の間高位相となり且つピン９１０が低位相となるよう、湿度感知抵抗９００を励起する。その結果湿度感知抵抗９００に対する平均例示電圧はゼロである。ピン９１０が高位相にある間にマイクロコントローラ１４２は、タップ電圧ピン９１４が論理値０であるか１であるかによってガス湿度を測定する。それが論理値０（低電圧）であるときは、湿度感知抵抗９００の抵抗が低く、ガスの相対湿度が依然として高いことを示している。それが論理値１（高電圧）であるときは、湿度感知抵抗９００の抵抗が低く、ガスの相対湿度が低いことを示している。抵抗Ｒ１０の値は、所望の湿度閾値たとえば４５％の相対湿度のときにピン９１４において低電圧から高電圧への位相変化が生ずるように選択される。たとえば抵抗Ｒ１０は３０ｋΩ抵抗器である。湿度感知抵抗を用いた実施例では、好適なマイクロコントローラは図１４に関連して既述したマイクロコントローラモデルではなく"PIC 16C558"（商品名）である。この検知機構は交流例示を許容する相対湿度センサが用いられた場合にはより単純化することができる。この場合マイクロコントローラ１４２の一つのピンだけを湿度検知に関連付ける必要がある。
【００７０】
抵抗湿度センサはコンデンサ湿度センサに対して幾つかの有利性を持っている。上に参照した特定のタイプの抵抗湿度センサは、ユーザがガス処理部１２０を誤って過充填してしまった場合であってもガス処理部１２０における浸水に耐えられることが分かっている。さらに、抵抗センサを用いた検知機構は、装置の使用環境によっては好ましくない比較的高い周波数の正弦波を必要としない。最後に、抵抗センサはある種の適用において相対湿度検知により高い精度を与える。
【００７１】
図１４に示される回路に対する他の変形または改良が可能である。用いられるマイクロコントローラのタイプはたとえば"PIC16C715"（商品名）のようにＡ／Ｄコンバータ１４３の機能が組み込まれたものであってもよい。この"PIC16C715"マイクロコントローラにはマルチチャンネルのＡ／Ｄコンバータが組み込まれている。加えて、このタイプの多機能マイクロコントローラはＬＣＤやＬＥＤ等のディスプレイを加えることを許容する。マイクロコントローラはガス温度や相対湿度等のユーザに表示すべき情報を周期的に送出することができる。加えて、マイクロコントローラは、図１４に示されるようなトランジスタを介して可聴警告装置を間接的に駆動することに代えて、これを直接的に駆動させることができる。これらは、制御モジュール１４０においてユーザが選択したマイクロコントローラのタイプに依存して可能となる変形例である。
【００７２】
図１および図２を参照して装置１００のセットアップおよび動作について説明する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１８０を壁面のコンセントやパワーストリップ等の１１０ＶのＡＣ電源にプラグ接続する。制御モジュール１４０をＡＣ／ＤＣコンバータ１８０と接続する。あるいは装置１００をバッテリまたは光電源によって駆動してもよい。次いでチューブセグメント１６０をルアーロック１６６によりガス制御部１０の出力に取り付けることによって、チューブのセットを設置する。装置１００の商業的流通のため、チューブセグメント１６０，１６２，１６４はあらかじめフィルタ１１０およびガス処理部１２０に取り付けておくことができる。ケーブル１７０をコネクタ１７２で制御モジュール１４０の電気ハウジング２１０に設置する。
【００７３】
注射器２００により一定量の液体薬品および／または加湿溶液をガス処理部１２０に充填する。注射器２００を充填ポート１９０に挿入すると注射器２００の針またはカニューレがリシール可能膜１９４（図２）を貫通し、液体薬品および／または加湿溶液がガス処理部１２０に注入され、吸着層に吸収される。次いで注射器２００を充填ポート１９０から引き抜くと充填ポート１９０は自然にシールされる。チューブセグメント１６４の自由端をルアーロック１６８その他の適当なコネクタでガス搬送装置に取り付ける。あるいはガス処理部１２０にはあらかじめ液体薬品および／または加湿溶液が充填されていてもよく、この場合には処理前の充填が不要となる。
【００７４】
図５または図６の実施例が用いられるときは、次いでバッグ２２０，２３０に（あらかじめ充填されていない場合には）一または複数の薬品の一定量を充填する。同様に、図７または図８の実施例が用いられるときは、チューブ部材３００またはチューブ部材４００に（あらかじめ充填されていない場合には）一または複数の薬品の一定量を充填する。図９の実施例が用いられるときは、インクジェットプリントヘッドカートリッジ５００のタンクに（あらかじめ充填されていない場合には）一または複数の薬品の一定量を充填する。プリントヘッド５２０のノズル５２２をハウジング１２２の開口と整列配置する。最後に、図１２または図１３の実施例が用いられるときは、図１２および図１３に関して既述したようにして用いるために容器７００を準備する。
【００７５】
ガス制御部１０は起動直後にガス供給シリンダからのガス供給を受け、オペレータによりいずれも調整可能であるところのガスの圧力および流速を制御する。圧力および容積流速はガス制御部１０の制御手段（図示せず）を調整することにより制御される。かくしてガスがチューブセグメント１６０から任意に設けられるフィルタ１１０に入ってここで濾過され、次いでチューブセグメント１６２からガス処理部１２０に入る。ガス処理部１２０においてガスは、任意に設けられる電気的加熱要素１３４および任意に設けられる加湿溶液保持層１３０〜１３２と接触する。これらは図２に示されるようにガスの流路内に配置される。
【００７６】
ガス処理部について図２〜図９、図１２または図１３の実施例のいずれが用いるにしても、一または複数の薬品の一定量でガス流が処理されて該一または複数の薬品が動物への投与のためにガス処理部から搬出される。ある適用および温度範囲要求のために、処理ガスを搬送すべき場所の直近にガス処理部１２０を配置することが望まれる場合がある。
【００７７】
ガスの加熱および加湿がさらに望まれてそれらのための適切な部品がガス処理部１２０およびチャンバ１２８に用いられる場合、加熱要素１３４および層１３０〜１３２の液体含量の制御によってガスが同時に加熱および加湿されて、チャンバ１２８を出るガスの温度があらかじめ選択された生理学的温度範囲（あらゆる所望の温度範囲を設定してもよいが好ましくは３５〜４０℃）に、またその相対湿度があらかじめ選択された範囲（たとえば８０〜９５％の相対湿度範囲において好ましくは４０％以上の相対湿度）となるように各々適切な生理学的範囲となる。ユーザが処理開始前にガス処理部１２０に液体薬品および／または加湿溶液を充填し忘れたか、あるいは液体（乾燥状態）の予備充填なしに装置が販売されていたために、未充填のガス処理部１２０を有する装置が操作される場合は、ガス処理部１２０のチャンバ内のガスの相対湿度が所定の閾値を下回っていると検知され、警報装置が作動して、ウエットタイプの処理が望まれるのであればガス処理部１２０を充填しなければならないことをユーザに知らせる。装置は自動的に警報を発し、ガス処理部１２０に液体薬品および／または加湿溶液を充填しなければならないことの必要性をユーザに知らせ、加湿されないガスが動物にさらに搬送されてしまうことを回避する。
【００７８】
図５をさらに参照して、制御モジュール１４０はチャンバを出るガスの相対湿度を測定し、チャンバ１２８内のガス温度を制御する。より詳しく言えば、マイクロコントローラ１４２は、チャンバ内のガス相対湿度が所定の相対湿度閾値を下回るまで低下したときに、ガス処理部１２０内の液体供給が再充填を要求していることを示す再充填信号を発する。可聴警報音がブザー１４７から発せられ、および／または可視警報がＬＥＤ１４８Ａから発せられて、ガス処理部１２０が再充填を要求していることを係員やユーザに報知する。好ましくは、ガス処理部１２０に液体充填された結果チャンバ内の湿度が所定の相対湿度閾値を上回るレベルに回復するまで、マイクロコントローラ１４２は警報を継続する。さらに、ガス処理部１２０のガスの相対湿度レベルが、その時点で加熱要素１３４に対する電気供給を停止させる臨界的相対的湿度閾値を下回るまで低下したときには、マイクロコントローラ１４２はたとえばＬＥＤ１４８Ｂを駆動することによって第２の警報を発する。加えて、マイクロコントローラ１４２は加熱要素１３４に供給する電力を制御することによってガス温度を制御する。
【００７９】
ある場合にはガス流の湿度制御は加熱制御よりも重要である。このような適用のために、装置は、ガス流を一または複数の薬品で処理し（図７〜図１３の実施例による）ガス流を加湿するために必要な部品だけを有するものとして構成することができる。さらに、ある種の適用のためにはガス流の湿度を測定することもまた任意選択事項である。たとえばガス流を乾燥薬品で処理する場合は加熱または加湿を通常は要しない。
【００８０】
この発明の方法および装置は、一または複数の薬品でガスを処理することが要求され、ガスの加湿および加熱を選択的に必要とするような各種の処理を伴うあらゆる状況で用いることができる。処理のために要求されるガスの無菌性に応じて濾過を選択的に採用することができる。内視鏡検査のための好適なガスは二酸化炭素と酸化窒素である。１００％の単独ガスであることは必ずしも必要ではなく、これらの混合ガスも使用可能である。処理は好ましくは腹腔鏡検査、結腸内視鏡検査、胃鏡検査、気管支鏡検査、胸鏡検査等の内視鏡検査である。しかしながら、加熱し加湿した酸素または他のあらゆる麻酔ガスまたは呼吸用の混合ガス等を与えて麻酔または呼吸療法を行うために本発明を利用してもよい。特に装置のコンパクトなサイズは本発明に携帯性を与え、したがって携帯性が要求される用途に好適である。当業界に公知の処理法によっては、動物に対する直接的な接触を与えるガス搬送装置が選択されなければならない。装置によって調整されるガスは圧力制御、容量制御またはその両方で制御され得る。
【００８１】
この出願を通じて様々な特許公報を参照した。この発明が属する技術分野の技術水準をより十分に既述する目的で、それら公報のすべての開示が参考としてこの出願に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の概略図である。
【図２】本発明による装置のガス処理部を示す断面図である。
【図３】複数の異なるチャンバを備えた本発明の一実施例によるガス処理ハウジングの一部を示す斜視図である。
【図４】図３の実施例によるガス処理ハウジングの端部を示す図である。
【図５】ハウジングの内部に一またはそれ以上のバッグ部材を備えた本発明の他の実施例によるガス処理ハウジングの内部を示す図である。
【図６】ハウジングの外部に一またはそれ以上のバッグ部材を備えた本発明のさらに別の実施例によるガス処理ハウジングの内部を示す図である。
【図７】ハウジングの内部にチューブ部材を備えると共にその末端部に限定的開口を備えた本発明のさらに別の実施例によるガス処理ハウジングの内部を示す図である。
【図８】ハウジングの内部にチューブ部材を備えると共にその長手部に複数の開口を備えた本発明のさらに別の実施例によるガス処理ハウジングの内部を示す図である。
【図９】一またはそれ以上の薬品をガス処理ハウジング内に制御的に供給するためのインクジェットプリントヘッドを備えた本発明のさらに別の実施例を示す概略図である。
【図１０】ガス処理部内に用いられる加熱要素の概略図である。
【図１１】ガス処理チャンバの断面図であってチャンバのフルート状のガス入口および出口を示す図である。
【図１２】ガス処理チャンバの内部図であって固相薬品の一定量をチャンバ内に供給するための容器を示す図である。
【図１３】図１２に似たガス処理チャンバであるが容器がチャンバの外側に配置されたものを示す図である。
【図１４】ガス温度制御およびガス湿度調整のための回路図である。
【図１５】他の実施例によるガス湿度調整回路を示す図である。

Claims

ガスを少なくとも一の薬品で処理するための装置であって、ガス源に接続されて該ガス源からガス流を受け入れる入口ポートと該ガス流を排出する出口ポートとを備えるチャンバを規定するハウジングと、チャンバ内において入口ポートから出口ポートへと向かう前記ガス流の流れ方向に沿って薬品をチャンバ内に導入するためにチャンバの入口ポート側に設けられる充填ポートとを有し、該充填ポートから導入された薬品の少なくとも一部がチャンバ内において入口ポートから出口ポートへと向かう前記ガス流に捕捉されて該ガス流に帯同して出口ポートから排出されることを特徴とするガス処理装置。
所定量の薬品を保持するための少なくとも一層の吸収剤が前記チャンバ内において前記ガス流の流れ方向に実質的に直交するように配置されることを特徴とする請求項１記載の装置。
チャンバ内のガス流の流路内に湿度検知手段が設けられることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
チャンバ内のガス温度を検知する温度検知手段が設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の装置。
所定量の薬品を収容するための容器を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載の装置。
前記容器は薬品をチャンバ内に注入するための開口を有することを特徴とする請求項５記載の装置。
前記容器には所定量の薬品があらかじめ充填されていることを特徴とする請求項５または６記載の装置。
前記容器は所定量の薬品を受け入れるためのポートを有することを特徴とする請求項５または６記載の装置。
前記チャンバはガス流が通過する複数の独立したチャンバからなり、各チャンバはガス流と混合されるべき異なる薬品を所定量収容するためのポートを有することを特徴とする請求項１記載の装置。