JP6529917B2 - ガス処理システムと方法 - Google Patents

Description

本出願は広くは、ガス流からのハロゲン化炭化水素の回収に関する。この回収は一般的には、これらの炭化水素のライフサイクルすなわち廃棄までの期間を延長させる目的で行われる。より具体的には、本出願はガス流からの吸着による回収と、その後の脱離と該脱離ガスからの凝縮による回収と、ハロゲン化炭化水素吸入麻酔薬の分留によるその後の分離と精製と、に関する。

ハロゲン化炭化水素化合物には、ブロモエーテル類、フルオロエーテル類およびまたはクロロエーテル類、フッ素化アルキルエーテル類、クロロフルオロカーボン類、クロロフルオロエーテル類およびこれらの誘導体の化合物のファミリが含まれる。これらの化合物のファミリは典型的には、溶剤、冷媒、麻酔薬、エアゾール噴射剤、発泡剤などとして使用される。これらの化合物の多くは広く使用され、日常的に大気に放出される。医療用麻酔ガスの場合は特に、これらの化合物を回収・抽出し医療基準にまで精製できれば、かなりのコスト削減と環境汚染低減になるであろう。大気中に放出されるハロゲン化炭化水素の起こり得る悪影響を考えて、こうしたガスを回収する試みが既に行われてきた。

吸入麻酔薬のコスト上昇とこれによる環境への影響（例えば有害な温室効果とオゾン層破壊）を考えて、吸入麻酔薬が大気中に放出される前にこれを回収する試みがなされている。麻酔薬リッチなガス流を含む排除ガスを捕捉し水蒸気を除去した後に、麻酔薬蒸気を凝縮させて液相化する超低温処理か、後に麻酔薬除去処理される吸着剤のいずれかを用いて該麻酔薬を抽出することによって、麻酔ガス装置から出るガス流（患者に投与後の呼気が含まれ得る）から吸入麻酔薬を回収するシステムが提供され得る。回収された液体麻酔薬はその後、麻酔ガス装置に直接再導入できる。こうしたアプローチでは、存在したしても、細菌汚染を制御する設備はほとんどなく、従って一般に、他の患者や麻酔ガス装置に有害な微生物を潜在的に再循環してしまう。また、凝縮された薬が個々の成分に分離され、再循環されるそれぞれの薬が適切な医療基準や規則を満たすという保証はない。

吸入麻酔薬を回収する別のアプローチでは、適切な容器に入った吸着剤を用いて、麻酔ガス装置から出るガス流から吸入麻酔薬を吸着する。吸着剤が飽和すると、この容器を除去し再生システムに入れる。蒸気などのパージガスを用いてこの吸着剤から麻酔薬を除去する。パージされたガスをその後回収し水分を除去して、麻酔薬を凝縮し分別して、個々の麻酔薬を分離する。高温の蒸気が吸着剤および吸着質と触媒反応を起こして、生成物の分解と回収麻酔薬の純粋な収率につながり得るために、こうしたアプローチは困難であり得る。また、多くの異なる吸入麻酔薬が１つの手術室で使用され、それぞれの吸入麻酔薬によって吸着質が異なり脱離要件も異なるため、こうしたアプローチは困難であり得る。また、組み合わせの材料における異なる化学的性質と、副生成物を含む不純物の潜在性のため、多くの異なる吸入麻酔薬の分離方法は非常に複雑になり得る。

捕捉可能な麻酔薬の例としては、ＥＴＨＲＡＮＥおよびＦＯＲＡＮＥの商標名で販売され、米国特許第３，４６９，０１１号、同第３，５２７，８１３号、同第３，５３５，３８８号および同第３，５３５，４２５号に開示されたものなどがある。これらの麻酔薬のそれぞれの化学式は、１，１，２−トリフルオロ−２−クロロエチルジフルオロメチルエーテルおよび１−クロロ−２，２，２−トリフルオロエチルジフルオロメチルエーテルである。これらの化学物質はそれぞれ、「エンフルラン」および「イシフルラン」としても周知である。

特に重要な他の麻酔薬は、ＳＵＰＲＡＮＥおよびＵＬＴＡＮＥの商標名で販売され、米国特許第３，８９７，５０２号、同第４，７６２，８５６号および同第３，６８３，０９２号に開示されている。これらの麻酔薬のそれぞれの化学式は、２，２，２−トリフルオロ−１−フルオロエチル−ジフルオロメチルエーテルおよび２，２，２−トリフルオロ−１−［トリフルオロメチル］エチルフルオロメチルエーテルである。これらの化学物質はそれぞれ、「デスフルラン」および「セボフルラン」として周知である。これらは、揮発性の高い有機化合物であり、液形態で製造された後に気化され、吸入麻酔薬として患者への投与前に麻酔ガス装置内で、亜酸化窒素、酸素およびまたは医療用空気などの他のキャリア医療ガスと混合される。麻酔ガス装置から出るガス流は吸入麻酔薬リッチであり、患者の呼吸回路中のソーダ石灰吸収剤を通った麻酔ガス混合再循環流に潜在的に起因する同伴ＣＯ_２、水分および恐らくは一部の副生成物を含む。

これらの麻酔薬の一部を個々に吸着あるいはこれらの化学物質の一部を医療用途のレベルまで個々に精製する方法やシステムはあり得るが、麻酔薬を分離し必要に応じてそれを精製するための、ガス流から麻酔薬あるいは麻酔薬混合物を選択的に回収する効果的な方法とシステムは経済的に好都合であろう。

従って、従来のシステムでの問題の少なくとも一部を克服する、デスフルランおよびまたはセボフルランなどの種々の吸入麻酔薬のガス流からの捕捉・回収・抽出・分離および精製の少なくとも一部のためのシステムと方法を提供することは望ましい。同様に、一般のハロゲン化炭化水素の捕捉・回収・分離および精製の少なくとも一部のためのシステムと方法を提供することは望ましいであろう。

以下により詳細に説明する本出願のある態様では、少なくとも１つのハロゲン化炭化水素の分子が侵入しその内部空洞内に吸着されるに十分な大きさの細孔径を持つ格子構造を有する吸着剤であって、平均細孔開口が約５〜約５０Åの細孔格子構造を有する吸着剤にガス流を暴露するステップと、吸着された少なくとも１つのハロゲン化炭化水素を前記ガス流から除去するステップと、前記吸着剤から前記少なくとも１つの吸着されたハロゲン化炭化水素を効率的に脱離する条件下で、前記吸着剤をパージガスに暴露することによって前記吸着剤を前記パージガスで再生するステップと、を備えたガス流から少なくとも１つのハロゲン化炭化水素を回収するプロセスが提供される。該プロセスは特に、触媒反応と吸着質の分解を起こさずに、高収率で作動するように意図される。

前記平均細孔開口は約５〜約１０Åの場合もあり、約１５〜約３０Åの場合もある。前記吸着剤は、ＳｉＯ_２含量が９０質量％以上のＳｉＯ_２系有機親和性材料であり得る。前記吸着剤のＡｌ_２Ｏ_３含量は１０質量％未満であり得る。前記吸着剤はＡｌ_２Ｏ_３を実質的に含まないものであり得る。前記吸着剤のＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３の質量比は９８：１以上であり得る。前記吸着剤のカチオン含量は約１質量％未満であり得る。前記吸着剤は中性面を有し得る。前記吸着剤の比表面積は約４００〜約１５００ｍ^２／ｇであり得る。前記吸着剤の比表面積は約５００〜約１２５０ｍ^２／ｇであり得る。前記吸着剤の比表面積は約６００〜約９００ｍ^２／ｇであり得る。前記吸着剤の平均細孔径は２０Åであり得、およびまたは表面積は７５０ｍ^２／ｇであり得る。

該プロセス中、前記吸着剤は少なくとも飽和直前までガス流に暴露され得る。別の場合では、前記吸着剤は飽和後まで暴露され得る。

前記少なくとも１つのハロゲン化炭化水素は、これを凝縮させることにより前記パージガスから除去できる。前記少なくとも１つのハロゲン化炭化水素は、吸入麻酔薬であり得る。前記麻酔薬は、セボフルラン、デスフルラン、ハロセン、イソフルランまたはエンフルランであり得る。前記少なくとも１つのハロゲン化炭化水素は、ブロモクロロフルオロエーテル、フッ素化アルキルエーテル、クロロフルオロカーボン、クロロフルオロエーテルまたはこれらの誘導体の１つであり得る。

前記ガス流は、麻酔ガス装置から出るガス流、麻酔ガス装置内の患者呼吸回路のガス流、または病院の麻酔ガス装置排気流に代わる病院の中央回収システムに関連したガス流であり得る。前記ガス流中の麻酔薬は前記吸着剤上に選択的に吸着され、この吸着剤上に吸着された麻酔薬は、この吸着剤から脱離・凝縮・分離され、それぞれ医療基準まで精製され得る。

前記吸着剤に前記ガス流を暴露するステップは、キャニスタに含まれる前記吸着剤の床に前記ガス流を通過させるステップを備え得る。前記吸着剤に前記ガス流を暴露するステップは、病院の中央麻酔ガス装置のガス廃棄パイプからのガス流などの、複数のガス流からハロゲン化炭化水素を吸着できる中央回収器あるいはキャニスタに含まれる前記吸着剤の床に前記ガス流を通過せせるステップを備え得る。

前記プロセスは、前記吸着剤床から出る前記少なくとも１つのハロゲン化炭化水素を検出するステップと、検知アラームを作動させて前記吸着剤床が飽和していることを示すステップと、前記飽和吸着剤を不飽和吸着剤に取り替えるステップと、をさらに備え得る。前記飽和吸着剤は、前記吸着剤の再生中に制御された処理条件下で高温に加熱されて、前記吸着剤からの前記少なくとも１つのハロゲン化炭化水素の脱離を支援し得る。前記飽和吸着剤はマイクロ波で加熱され得る。前記飽和吸着剤を通した供給前あるいは吸着剤を通過前にパージガスを加熱して、前記飽和吸着剤の温度を高温に上げられる。この高温は、３０℃〜２２０℃であり得る。この高温が３０℃〜１８０℃であり得る場合もある。前記パージガスは、３０℃〜２２０℃に加熱され得る。前記パージガスが３０℃〜１８０℃の温度に加熱され得る場合もある。前記パージガスは窒素などの不活性ガスであり得る。

前記少なくとも１つのハロゲン化炭化水素は、少なくとも２つの異なる麻酔薬の混合物であり得、前記吸着剤は、前記少なくとも２つの異なる麻酔薬を吸着するように構成され、前記パージガスは、前記吸着剤から前記少なくとも２つの異なる麻酔薬を前記パージガス中に脱離でき、ここで前記プロセスはさらに、前記パージ流中に脱離された前記少なくとも２つの異なる麻酔薬を液相に凝縮させるステップと、前記少なくとも２つの異なる麻酔薬の凝縮液相を分留により精製して精製された麻酔薬を単離・分離するステップを備え得る。前記分留は真空下または加圧下で行われ得る。前記プロセスはさらに、分留による精製前に、異なる麻酔薬の混合物である前記凝縮液を水で洗浄するステップを備え得る。

分留によって精製された前記少なくとも２つの異なる麻酔薬の混合物は、２，２，２−トリフルオロ−１−フルオロエチル−ジフルオロメチルエーテルおよび２，２，２−トリフルオロ−１−［トリフルオロメチル］エチルフルオロメチルエーテルを含み得る。

さらなる態様では、吸入麻酔薬吸着用の、平均細孔開口が約５〜約５０Åの細孔格子構造を有する吸着剤の使用が提供される。前記吸入麻酔薬は、２，２，２−トリフルオロ−１−フルオロエチル−ジフルオロメチルエーテルまたは２，２，２−トリフルオロ−１−［トリフルオロメチル］エチルフルオロメチルエーテルであり得る。前記平均細孔開口が約５〜約１０Åの場合もあり、約１５〜３０Åの場合もある。前記吸着剤は、ＳｉＯ_２含量が９０質量％以上のＳｉＯ_２系有機親和性材料であり得る。前記吸着剤のＡｌ_２Ｏ_３含量は１０質量％未満であり得る。前記吸着剤はＡｌ_２Ｏ_３を実質的に含まないものであり得る。前記吸着剤のＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３の質量比は９８：１以上であり得る。前記吸着剤のカチオン含量は約１質量％未満であり得る。前記吸着剤は中性面を有し得る。前記吸着剤の比表面積は約４００〜約１５００ｍ^２／ｇであり得る。前記吸着剤の比表面積は約５００〜約１２５０ｍ^２／ｇであり得る。前記吸着剤の比表面積は約６００〜約９００ｍ^２／ｇであり得る。前記吸着剤の平均細孔径は２０Åであり得、およびまたは表面積は７５０ｍ^２／ｇであり得る。

さらなる態様では、平均細孔開口が約５〜約５０Åの細孔格子構造と、１０質量％未満のカチオンと、約４００ｍ^２／ｇ〜約１５００ｍ^２／ｇの表面積と、を有するハロゲン化炭化水素吸着用吸着剤が提供される。該吸着剤の平均細孔開口が約５〜約１０Åの場合もあれば、約１５〜約３０Åの場合もある。前記吸着剤は、ＳｉＯ_２含量が９０質量％以上のＳｉＯ_２系有機親和性材料であり得る。前記吸着剤のＡｌ_２Ｏ_３含量は１０質量％未満であり得る。前記吸着剤はＡｌ_２Ｏ_３を実質的に含まないものであり得る。前記吸着剤のＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３の質量比は９８：１以上であり得る。前記吸着剤のカチオン含量は約１質量％未満であり得る。前記吸着剤は中性面を有し得る。前記吸着剤の比表面積は約４００〜約１５００ｍ^２／ｇであり得る。前記吸着剤の比表面積は約５００〜約１２５０ｍ^２／ｇであり得る。前記吸着剤の比表面積は約６００〜約９００ｍ^２／ｇであり得る。前記吸着剤の平均細孔径は２０Åであり得、およびまたは表面積は７５０ｍ^２／ｇであり得る。

さらる態様では、平均細孔開口が約５Å〜約１０Åの細孔格子構造と、１０質量％未満のＡｌ_２Ｏ_３と、約４００ｍ^２／ｇ〜約１５００ｍ^２／ｇの表面積と、を有する１つの吸着剤と、平均細孔開口が約１５Å〜約３０Åの細孔格子構造と、１０質量％未満のＡｌ_２Ｏ_３と、約４００ｍ^２／ｇ〜約１５００ｍ^２／ｇの表面積と、を有する別の吸着剤と、を含む、ハロゲン化炭化水素吸着用吸着剤システムが提供される。

さらなる態様では、ガス流に電流を流す発電機と、前記ガス流を通過する電流に基づいて、前記ガス流の熱伝導率を求める伝導度センサと、前記熱伝導率を所定の値と比較して前記ガス流中にハロゲン化炭化水素が存在するか否かを決定するプロセッサと、を備える、ガス流中のハロゲン化炭化水素の存在を検出するセンサが提供される。

さらなる態様では、手術室の排気または病院の中央麻酔ガス排気からの麻酔薬を含むガス流を受け取る入力と、前記入力に接続された非化学ドライヤと、前記非化学ドライヤに接続された化学ドライヤと、前記化学ドライヤに接続された、細菌と粒子状物質除去用フィルタと、前記フィルタに接続された、前記ガス流から麻酔薬を吸着する吸着器ユニットと、を備える麻酔薬吸着用の吸着剤システムが提供される。

本出願の他の態様および特徴は、具体的な実施形態に関する以下の記述と添付の図面を精査すれば、当業者には明らかになるであろう。

添付の図面を参照し、例示の目的のみで実施形態を以下に記載する。
麻酔ガス装置から出るガス流からの麻酔薬の捕捉システムを示す概略図である。 麻酔ガス装置の患者呼吸回路内のガス流からの麻酔薬の捕捉システムを示す概略図である。 複数の麻酔ガス装置または病院中央麻酔ガス排気からの麻酔薬を捕捉する中央回収システムを示す概略図である。 前記中央回収システムの考慮した実施形態を示す概略図である。 前記中央回収システムの考慮した実施形態を示す概略図である。 前記中央回収システムの考慮した実施形態を示す概略図である。 ２つの吸着剤層を有する考慮した「層状」キャニスタを示す概略図である。 キャニスタ内の吸着剤を再生し捕捉物質を回収するシステムを示す概略図である。 捕捉物質の成分を精製する単一カラムのバッチ式蒸留装置を示す概略図である。 捕捉物質の成分を精製する多層カラムのバッチ式蒸留装置を示す概略図である。 吸着剤を充填したキャニスタとトラップそれぞれにデスフルランを流した時の、質量の時間変化を示すグラフである。 吸着剤を充填したキャニスタとトラップそれぞれにセボフルランを流した時の、質量の時間変化を示すグラフである。 ２つの吸着剤を充填したキャニスタとトラップそれぞれにセボフルランを流した時の、質量の時間変化を示すグラフである。

本出願は広くは、種々のハロゲン化炭化水素の捕捉方法とシステムおよび該捕捉化合物の精製方法とシステムに関する。ハロゲン化炭化水素として一般に既知の化合物としては、ブロモエーテル類、クロロエーテル類およびまたはフルオロエーテル類、フッ素化アルキルエーテル類、クロロフルオロカーボン類、クロロフルオロエーテル類およびこれらの誘導体が挙げられる。

吸入麻酔薬は周知の種類のハロゲン化炭化水素であり、その中には、イソフルラン（Ｆｏｒａｎｅ（登録商標））、エンフルラン（Ｅｎｔｈｒａｎｅ（登録商標））、ハロセン（Ｈａｌｏｔｈａｎｅ（登録商標））、メトキシフルラン（Ｐｅｎｔｈｒａｎｅ（登録商標））、デスフルラン（Ｓｕｐｒａｎｅ（登録商標））およびセボフルラン（Ｕｌｔａｎｅ（登録商標））が含まれる。

他の周知のハロゲン化炭化水素としては、Ｆｒｅｏｎｓ（登録商標）（これには、トリクロロフルオロメタンとジクロロジフルオロメタンが含まれる）などの、種々の冷媒ガスがある。ハロゲン化炭化水素化合物類のファミリは、例えば、１つまたは複数のクロロ基、フルオロ基およびブロモ基で置換されたアルキル基またはエーテル基を含む。

以下の記載は種々の吸入麻酔薬の回収に関するが、以下の実施形態で示される本出願の原理は、他の種類のハロゲン化炭化水素の回収にも同様に適用できることは認識される。

患者は手術中、麻酔ガス装置を経由した吸入麻酔薬で治療される。「患者」という用語は広い意味で用いられており、人間の患者に限定されないことは認識される。麻酔は、人間だけでなく馬、牛や他の家畜、屋内ペットなどを含む種々の哺乳動物にも行われていることは理解される。

吸入麻酔薬はまず、麻酔ガス装置の気化器で一部蒸発し、一般的には酸素およびまたは亜酸化窒素およびまたは空気の組み合わせである「医療用空気」と共に典型的に供給される。患者が該麻酔薬を含んだガス流を呼吸する（人工呼吸器の支援により）と、麻酔医によって所望のレベルの意識消失が得られモニタされる。典型的には、麻酔薬のすべてが患者によって吸着され代謝されるとは限らない。患者へのガス流の流量は０．５〜７Ｌ／分であってもよく、この場合、麻酔薬の容積濃度は、麻酔医によって評価・モニタされる多くの要因と条件に応じて０％〜８．５％であってもよい。

手術室にいる人が麻酔薬に暴露すると、短期的にも長期的にも影響を受け得るので、麻酔ガス装置によって投与される麻酔薬を含むガス混合物が手術現場に排気されないように保証されることが重要である。このために、典型的には排除システムを設けて、麻酔薬リッチなガス（患者の呼気が含まれ得る）を収容およびまたはそれを手術室外部に向けさせる。本実施形態では、麻酔薬リッチなガスは、大気に放出される前に吸着剤上に吸着される。

本出願における回収システムのある実施形態では、容器回収システムを用いて回収を行ってもよい。容器回収システムは、１つまたは複数のキャニスタを用いて単一の麻酔ガス装置または複数の麻酔ガス装置から麻酔薬を回収する回収システムであると理解される。容器回収システムのある実施形態が図１に示されており、単一のキャニスタが麻酔ガス装置の出口とのラインに存在する。このシステムでは、患者１０は、これに接続されたガスライン１４を有するマスク（図示せず）に接続されている。麻酔薬とキャリアガス（類）の所望の混合物は、ガスライン１４で患者１０まで供給される。該麻酔薬リッチなガスは、呼気ライン１６で麻酔ガス装置１８まで戻される。麻酔薬とキャリアガス類（例えば医療用空気−−この実施例では酸素と空気）が酸素ライン２０、麻酔薬ライン２２および空気ライン２４で供給される麻酔ガス装置１８を操作して該所望の混合物をガスライン１４に導入する。呼気ライン１６の麻酔薬リッチなガスは、麻酔ガス装置１８から排出ライン２６を経由して排気される。入口ライン３０と出口ライン３２を有するキャニスタ２８は、排出ライン２６の途中の患者呼吸回路外の位置に存在する。従って、排出ライン２６の麻酔薬リッチガスは、キャニスタ２８を通過して最終的に大気３４に排気される。一部の麻酔ガス装置によって、患者呼吸器回路は開、半閉または閉にできる。開回路とすることによって、呼気ライン１６経由で麻酔ガス装置に戻されたガスは、患者によって再呼吸されない。半閉回路とすることによって、呼気ライン１６経由で麻酔ガス装置に戻されたガスは、患者によって一部再呼吸される。閉回路とすることによって、呼気ライン１６経由で麻酔ガス装置に戻されたガスはすべて、患者によって再呼吸される。半閉回路または閉回路の麻酔ガス装置では、患者の発散した炭酸ガスを除くＣＯ_２吸収剤が使用できる。

キャニスタ２８には、麻酔ガス装置から出るガス流から麻酔薬を吸着する吸着剤が充填されており、大気３４に放出される流れを実質的に吸入麻酔薬を含まないものとすることを意図している。排気ライン３８に麻酔薬センサ３６を設けて、キャニスタ２８から出る麻酔薬の存在を検知してもよい。麻酔薬が吸着されるに従って、吸着された麻酔薬の吸着前線が吸着剤床に沿ってキャニスタ出口へ移動することは認識される。該出口に接近するにつれて、こうした吸着前線は通常、キャニスタに亘った曲線形状を有するであろう。該センサは、吸着前線の任意の部分が吸着剤を超えて出口に達したときに検知するであろう。吸着剤床が麻酔薬で完全に飽和していなくても、この時点でキャニスタを取り替えることが望ましい。麻酔薬センサ３６は、信号ライン４０経由で麻酔ガス装置１８に接続されていてもよく、あるいはある遠隔モニタリングステーション（図示せず）に接続されていてもよい。麻酔ガス装置１８あるいは遠隔モニタリングステーションは、麻酔薬センサ３６が排気ライン３８に麻酔薬を検知したときに作動するアラーム４２を備えていてもよい。該アラームは光およびまたは警報音であり得る。これによって麻酔医または専門家には、麻酔薬の回収を継続して行うためにキャニスタ２８を交換しなければならないことが示されるであろう。バイパス弁４６によって制御されるバイパス４４を設けて、キャニスタの交換中は、麻酔ガス装置１８から出るガス流がキャニスタ２８を超えて送られるようにしてもよいことは認識される。この実例では、排出ライン２６に遮閉弁４８を設けて、キャニスタ交換中はキャニスタ２８への供給を止める。バイパス４４と遮閉弁４８の代わりに３方弁を用いれば、キャニスタの交換中、ガス流をキャニスタ２８を超えた方向に流せるであろう。

麻酔薬が使用されていなくても、医療用空気の供給が行われる場合があり得る。こうした状況では、キャニスタを通して医療用空気を継続して流すのは好ましくない。なぜなら、医療用空気を継続して流すことによって、以前に捕捉した麻酔薬がゆっくりと脱離し得るからである。こうした状況に対処するために、排出ライン２６に第２の麻酔薬センサ５０を設けて麻酔薬を検出してもよい。該麻酔薬センサ５０によって流れ中に麻酔薬が検出されない場合は、バイパス弁４６で制御されるバイパス４４を始動させて、該医療用空気を直接大気３４に送ってもよい。

上記のように、麻酔ガス装置は、一部閉または全部閉の呼吸回路を備えることができる。こうした呼吸回路では、患者の呼気は、ベンチレータを経由して呼吸回路を循環し、患者に再吸引される前に発散された炭酸ガスを除去するために除かれる。「呼吸回路回収システム」と呼ばれる代替の回収システムでは、麻酔薬は、呼吸回路とのライン内のキャニスタに吸着される。この実施形態によるキャニスタは、麻酔ガス装置が排気ガスを大気に放出する前に、麻酔ガスを吸着するように配置される。

図２に示すように、麻酔ガス装置１８は、酸素ライン２０、麻酔薬ライン２２および空気ライン２４の麻酔薬とキャリアガス類（例えば医療用空気−−この実施例では酸素と空気）を受け入れる。これらはミキサ５１ａで混合される。麻酔薬リッチなガスは、ガスライン１４経由で患者１０に送られる。患者呼気は、患者呼気ライン１６経由で麻酔ガス装置１８に戻される。戻されたガスは、ベンチレータライン５１ｃ経由でベンチレータ５１ｂに送られる。麻酔薬リッチなガスは、スクラバライン５１ｅ経由で炭酸ガススクラバ５１ｄに送られ炭酸ガスが除かれる。除去されたガスは、キャニスタ入口ライン３０経由でキャニスタ２８に送られる。キャニスタ２８には、炭酸ガススクラバ５１ｄから出るガス流から麻酔薬を吸着する吸着剤が充填されている。

図２では、キャニスタ２８がベンチレータ５１ｂとスクラバ５１ｄの後段に配置されるとして示されているが、ベンチレータ、スクラバおよびキャニスタの、呼吸回路に沿った相対位置は変更し得ることは理解されるべきである。

キャニスタ出口３２から流出するガスは、循環バルブ５１ｆ経由でミキサ５１ａに戻されるか、あるいは麻酔ガス装置１８から排出ライン２６を経由して最終的に大気３４に放出される。排出ライン２６に麻酔薬センサ３６を設けて、麻酔ガス装置１８から出る麻酔薬の存在を検知してもよい。容器回収システムに関して上記に説明したものなどのセンサやバルブを用いて、キャニスタの交換時期が決定でき、またキャニスタの交換中、ガス流をキャニスタを迂回させて流し得る。

図３に示す代替システムでは、麻酔薬は、中央吸着器回収システム５２で捕捉される。中央吸着器回収システムは、複数の手術室に配置され得る複数の麻酔ガス装置（例えば１８’、１８’’および１８’’’）からの麻酔薬をその入力として受け取る回収システムであると理解される。この中央回収システムは、この中央吸着器回収システムが、該麻酔ガス装置から出る複合ガス流から選択的に麻酔薬を吸着する少なくとも１つの吸着剤で充填されており、最終的に大気３４に排気するために該ガス流を実質的に麻酔薬を含まないものにするように意図している点において、上記の容器回収システムと同様に作動するであろう。該中央吸着器回収システムは、システム内での吸着質の大容積化およびまたはその交換頻度の最小化およびまたは吸着時間の最長化が図れるように、それぞれの大きさが幾何学的に作られたいくつかの吸着器を含んでいてもよい。

中央吸着器システム排気ライン３８’に麻酔薬センサ３６’を設けて該中央吸着器回収システムから出る麻酔薬の存在を検知してもよい。該麻酔薬センサ３６’は、麻酔薬がいつ吸着剤を超えて排気されるかを検知し、例えば１つまたは複数の吸着器の交換、１つまたは複数の吸着器中の吸着剤の交換、あるいは吸着剤の交換などによって吸着剤を変えるように、フィードバック（例えばアラーム）によってユーザに促す。該システムによって大気３４に排気される前段に位置する排気ライン３８’にトラップ５４を設けて、麻酔薬が大気に放出される可能性を低減してもよい。トラップ５４は、中央吸着器回収器と同様な吸着剤を備えていてもよく、あるいは、活性炭、シリカライトあるいは分子篩などの違った吸着剤を備えていてもよい。

排気ラインの麻酔薬を検知する麻酔薬センサ３６’の設置に対する代替法は、捕捉装置（あるいは吸着剤またはキャニスタ）の重量をモニタし、中央吸着器回収システムに所定重量の麻酔薬が回収されれば、吸着剤を交換または再生するようにユーザに促せるように、重量センサ（例えばロードセル）を設けることである。

麻酔薬センサ３６’の使用に対する別の代替法では、荷重パターン履歴を用いて吸着剤の交換または再生の適切な時間を決定でき、あるいは所定の時間の回収を支援する適切な吸着器の大きさを決定できる。上記の代替法のいずれかにおける吸着剤の取り替えまたは再生は、吸着剤が麻酔薬で完全に飽和していなくても望ましいものであり得る。

センサ５６’、５６’’および５６’’’は、中央吸着器回収システム入口ライン２６’、２６’’および２６’’’に設けてもよい。センサ５６’、５６’’および５６’’’は、医療用空気中における麻酔薬の存在およびまたは麻酔ガス装置の作動を検知する。麻酔薬が検出されない場合、あるいは関連する麻酔ガス装置が作動していなければ、入口ライン２６’、２６’’およびまたは２６’’’を閉じて、適切な手術室を中央吸着器回収システム５２から隔離してもよい。または、入口ライン２６’、２６’’および２６’’’を用いて医療用空気をバイパス５８経由で大気に送り、中央回収システム５２から離れるようにしてもよい。入口ライン２６’、２６’’および２６’’’の遮断、すなわち医療用空気のバイパス５８経由での送りは、バイパス弁５９’、５９’’および５９’’’を使用することにより実現できる。

こうしたセンサの一例としては、排気ラインの麻酔薬の検出に用いられるセンサが挙げられる。こうしたセンサは、排気ライン中のガスの熱伝導率を測定し、熱変化を電気信号に転換できる。麻酔薬を含むガス流の熱伝導率は、麻酔ガス装置の正常な作動条件下でその変化が見られる物性である。こうした信号を用いて、排気ラインの麻酔薬濃度の数値表示が提供され得る。上記の通り、該信号を用いてバルブを操作し、手術室の隔離あるいは医療用空気の大気への送りもでき得る。適切なセンサの別の例は、麻酔ガス装置からの圧力を検知する圧力センサまたはバルブであろう。

中央吸着器回収システムに関与する問題の１つは、流れ中の麻酔薬の流量および濃度に関する。病院排除システムでは典型的には、中央回収システムの前段に位置するポンプまたは送風機６０を用いて、種々の手術室からのガス流を排除システムに引き込む。この装置は、麻酔ガス装置１８’、１８’’および１８’’’を起源とするガス流および付加的な補給空気を引き込む。該補給空気による流量の上昇によって、麻酔薬２２’、２２’’および２２’’’の濃度が希釈される。麻酔ガス装置からの流量が約２Ｌ／分であり得、病院排除システムに入る流量が４０Ｌ／分であり得るため、この希釈は、例えば１：２０（麻酔ガス装置からの麻酔ガス流の容積：病院排除システムに入り中央回収システムを通過する流れの容積）の範囲であり得る。中央回収システムを通過する麻酔薬の希釈を考えれば、捕捉装置（例えば、具体的には中央回収システムのそれぞれのキャニスタ、あるいは広くは中央回収システム）は、吸着剤が麻酔薬を吸着するに十分な滞留時間が保証されるように設計されるべきである。滞留時間の変更は、捕捉装置の容積の変更またはガスの流量変更によって達成される。これらの変数の関係は、次式：滞留時間＝捕捉装置容積／ガス流量によって与えられることは認識される。

図４ａ、４ｂおよび４ｃは、上記の回収システムを構築するキャニスタに対する代替の実施形態を示す。図４ｄは、キャニスタに含まれ得る要素の１つの実施形態を示す。該回収システムは、吸着剤の単一のキャニスタで構成されてもよく（図４ａ）、同じ種類の吸着剤または違った種類の吸着剤の複数のキャニスタを備えていてもよい。キャニスタのサイズや能力は同じであっても異なっていてもよい。吸着剤の複数のキャニスタは、直列（図４ｂ）であっても並列（図４ｃ）であってもよい。複数のキャニスタを並列に設けることによって、回収システムでは、１つまたは複数のキャニスタの吸着剤が飽和するまで入力ガスをまず該キャニスタに通し、その後、別のキャニスタまたはキャニスタセットに入力ガスを通す。これは、麻酔がキャニスタの吸着剤を超えて排気中に入る時を検出する麻薬センサ６２および６２’を各キャニスタの排気ラインに、備えることによって、また、入力ガスをキャニスタを迂回させて送る、バイパス弁６４および６４’によって制御できるバイパスを備えることによって達成される。または、該回収システムでは、キャニスタが所定重量に達すると、キャニスタから離して入力ガスを送り得る。別の実施形態では、回収システムでは、並行キャニスタのすべてに入力ガスを同時に通してもよい。

種々の場合において、回収システムを構築するキャニスタは、異なる吸着剤を含んでいてもよく、異なる幾何学構成であってもよく、異なる重量と容積を有していてもよく、異なる建設資材であってもよく、また異なる吸着能を有していてもよい。具体的な変数は、投与されたガス混合物中の麻酔ガスの可変濃度と、投与されたガス混合物中の可変流量と、病院で一般に使用される種々の（アクティブなまたはパッシブな）排除システムと、種々の麻酔ガス装置排気物と、麻酔ガス装置出口の異なる種類と、他の手術室セッティングと、を考慮して選択され得る。特定用途でのキャニスタ構成を適応させて、吸着器取り替え頻度、空間要件あるいは種々の他の要因に対する病院の要件を満たすことができる。

各場合において、吸着剤の載荷および除荷が容易となるように、麻酔ガス排気出口に適切に接続できるように、吸着および再生中にガス流流れの分配が保証できるように、取り扱いが容易なように、また空間有効性を提供できるように、キャニスタを構成できる。

キャニスタ、キャニスタ回収システムあるいは中央吸着器回収システムは、複数の吸着剤で充填されてもよい。こうした状況で、異なる複数の吸着剤は、図４ｄ（ここでは、６６が第１の床、６８が第２の床、そして７０が、それらの床を分離するがガスはキャニスタの入口端部からその出口端部まで流れるメッシュを示す）に示されるように、単一のキャニスタ内の別個の「床」に層状になっていてもよい。
また、図４ｄに示されるキャニスタでは、ガスをキャニスタ経由で流しそれによってガス流に接触しない吸着剤ポケットができる可能性を低減するディフューザ７１も示されている。

こうした層状のシステムは、各層の目的が特定の対象化合物（化合物類）を吸着すること（例えば、第１層の目的は水分を吸収することであり、第２層のそれはデスフルランとイソフルランを選択的に吸収することであり、第３層のそれはセボフルランを吸収することである、など）である「段階分けされた」吸着で用いられ得る。こうした層状床は、複数の吸着剤の再生を別個に行うために、キャニスタから移動可能であり得る。こうした層状キャニスタは、上記の中央回収システムおよび前述の容器回収システムの両方に使用され得ることは認識される。

「段階分けされた」吸着キャニスタのある実施形態では、麻酔薬の混合物が接触する第１層は、平均細孔径が約５Å〜約１０Åの吸着剤の層であり得る。この第１の吸着剤は、１つまたは複数の麻酔薬を吸着し他の麻酔薬は吸着しないだろう。

麻酔薬が接触する第２の層は、平均細孔径が約１５Å〜約３０Åの吸着剤の層である。この第２の吸着剤は、例えばセボフルランを含む１つまたは複数の麻酔薬を吸着するだろう。「段階分けされた」吸着キャニスタのこうした実施形態におけるデスフルランとセボフルランの混合物の吸着では、第１層上にデスフルランが優先的に吸着され、セボフルランが第２層上に優先的に吸着され得る。

該回収システムは、１つまたは複数のインラインフィルタ（図示せず）を備え、微粒子汚染およびまたは生物汚染が中央回収器に達する前にこの汚染を除去してもよい。該フィルタは、０．２μの疎水性ガスカートリッジフィルタであり得る。こうしたフィルタの一例としては、Ｄｏｍｎｉｃｋ Ｈｕｎｔｅｒ Ｌｉｍｉｔｅｄ社（英国）製のＨｉｇｈ Ｆｌｏｗ ＴＥＴＰＯＲ（登録商標）ＩＩ医薬品グレードガスカートリッジフィルタが挙げられる。

ガス流が中央回収システムまたは容器回収システムを通過する前に、１つまたは複数の選択的吸着剤を用いて該ガス流から対象とする特定の化合物類を除去することは有益であろう。水分は凝縮器（図示せず）を用いて除去でき、およびまたは３Ａ、４Ａあるいは、麻酔薬を吸収しない適切な大きさの細孔を有する他の既知の従来乾燥剤（図示せず）を用いて除去してもよい。乾燥剤による麻酔薬の分解を防止または低減するために、凝縮器を用いてまず水分を除去し、次に、ガス流の乾燥に用いる乾燥剤の量を適切に制限するかおよびまたは麻酔薬の分解を起こさない乾燥剤を選択することが望ましい。乾燥剤と麻酔薬を吸収する吸着剤は別個のキャニスタに配置して、乾燥剤を吸着剤から分離してもよい。

水分の存在下で材料の吸着能が低下する点に関し、水分有りまたは無しの吸着剤上における、２つの特定のハロゲン化麻酔薬（セボフルランとデスフルラン）の貫流容量および最大容量を下表１に示す。吸着剤容量が約１ｋｇの、市販サイズより小さいラボサイズのキャニスタに吸着剤を入れた。水分の貫流容量は１２７ｇ、最大容量は３２２ｇであった。表からわかるように、セボフルランおよびデスフルラン両方の貫流容量と最大容量は水分の存在下で著しく減少する。

本出願の１つの実施形態によれば、キャニスタは、有機親和性細孔格子構造を有する吸着剤で充填されている。該吸着剤は、ＳｉＯ_２系分子篩に基づき得る。分子篩は、比較的正確で比較的均一なサイズの小さな細孔を含む材料と理解されるべきである。ガスや液の吸着剤として用いられる材料は、アルミノケイ酸塩ミネラル、粘土、多孔質ガラス、微孔性チャコール、ゼオライト、活性炭、シリカゲルあるいは合成材料が含まれ得る。

該吸着剤の平均細孔開口は約５〜約５０Åであり得る。特定の実施形態では、該吸着剤の平均細孔開口は約５〜約１０Åであり得る。他の実施形態では、該吸着剤の平均細孔開口は約１５〜約３０Åであり得る。平均細孔開口が１５Å超の吸着剤は、１つまたは複数の麻酔薬の吸着に使用され得ることがわかってきた。平均細孔開口が１５Å超の吸着剤に吸着される麻酔薬としては、セボフルランとデスフルランが挙げられる。

ＳｉＯ_２系分子篩の構造式は典型的には、Ｍ_ｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）_ｙ（ＳｉＯ２）_ｚ（式中、Ｍはカチオン）である。一部の麻酔薬は塩基性条件（すなわち高ｐＨ）下で分解し得るため、塩基性表面を有する吸着剤は避けることが好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３は、特性的には塩基性（中性条件下では、典型的にはＡｌ（ＯＨ）_４ ⁻として存在）であるため、本出願で考慮される吸着剤のＡｌ_２Ｏ_３全質量は約１０％未満であることが好ましい。より好適には、該吸着剤のＡｌ_２Ｏ_３全質量は５％未満である。Ａｌ_２Ｏ_３を実質的に含まない吸着剤は特に好ましい。「実質的にＡｌ_２Ｏ_３を含まない」吸着剤とは、Ａｌ_２Ｏ_３の含量が約１質量％以下の吸着剤であることは理解されるであろう。

カチオン（Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃａ^２＋、Ａｌ^３＋など）は、触媒反応と、吸着されたハロゲン化炭化水素の分解とを起こし得るので、中性面を有する（すなわち、格子内のカチオンが低濃度である）吸着剤は好適である。中性面を有する吸着剤とは、カチオンが１質量％未満、好適には０．１質量％未満、特に好適には０．０１質量％未満の吸着剤を意味するものと理解されるであろう。

材料の細孔径および活性表面積が変化すると、吸着可能なハロゲン化炭化水素の全量が影響を受けることは理解されるであろう。比表面積が約４００ｍ^２／ｇ〜約１５００ｍ^２／ｇの吸着剤が用いられ得る。ある実施形態によれば、該吸着剤は、平均細孔径が約２０Å、比表面積が約７５０ｍ^２／ｇ、細孔容積が約０．４ｍＬ／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３含量が約１．０質量％未満の非晶質シリカ吸着剤である。

該キャニスタには、平均細孔開口が約５〜約１０Åの細孔格子構造を有する付加的な吸着剤が充填されている。この付加的な吸着剤は１つまたは複数の麻酔薬の吸着に用いられ得る。該付加的な吸着剤に吸着される１つの麻酔薬はデスフルランである。該付加的な吸着剤を用いることによって、デスフルランとセボフルランの混合物からデスフルランを選択的に吸着できるであろう。

ある実施形態によれば、該付加的な吸着剤は、平均細孔径が約６Å、比表面積が約４００ｍ^２／ｇ、細孔容積が約約０．１４ｍＬ／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３含量が約１．０質量％未満のシリカ吸着剤である。

ある実施形態では、円筒形状であり得るキャニスタは、底部またはその近傍に位置する入口と他端に位置する出口とを有する。図４ｄに示すように、入口は、該キャニスタ底部のディフューザに配管を経由して取り付けられる。または、入口および出口は両方とも同じ端部に位置できる。該キャニスタは、適切な耐熱性と耐腐食性を有する任意の材料で作られ得る。該材料は、例えばセラミック、ガラス、エンジニアリングプラスチック、あるいはＳＳ３１６などのステンレスであり得る。

麻酔ガス装置１８（図１参照）から出る排出ライン２６内のガス流は、典型的には水分を含む。麻酔ガス装置から出るガス流からの麻酔薬の回収の試みにおいて、これは過去には大きな問題を呈していた。この問題を克服するために、水分は吸着するが麻酔薬は吸着しない細孔径を有する吸湿性吸着剤に、湿ったガス流をまず通過させてもよい。この方法で、吸着剤上への麻酔薬の捕捉前に、水分を含んだガス流を乾燥できる。麻酔薬吸着剤とのラインにありガス流が麻酔薬吸着剤を通過する前に水分を吸着する限り、該吸湿性吸着剤をキャニスタ内部または外部に配置できることは容易に理解されるであろう。

一人の患者は、通常、単一の麻酔薬で治療される。しかしながら、容器回収システムあるいは呼吸回路回収システムが個々の麻酔ガス装置に取り付けられている間は、異なる麻酔薬を使用していくつかの違った手術が行われてもよい。また、中央吸着器回収システムでは、病院の各手術室の麻酔ガス装置はそれぞれ、異なる麻酔薬を使用していてもよい。上記の状況のいずれにおいても、（ｉ）中央吸着器回収システム、または（ｉｉ）キャニスタ回収システムのいずれの吸着剤のキャニスタも、いくつかの麻酔薬に順番にあるいは同時に暴露されるであろう。異なる麻酔薬は、麻酔吸着剤に違った影響を及ぼし得る。麻酔薬の吸着によって、吸着処理の間に発生する熱をもたらすと考えられる。従って、まず、第１の麻酔薬吸着剤を用いて１つまたは複数の特定の麻酔薬を捕捉し、その後、１つまたは複数の他の麻酔薬を捕捉することが望ましい場合もある。同様に、吸着処理の間に放出される熱を抑えるために、吸入麻酔薬の吸着前に、水分をできるだけ除去することが望ましいものであり得る。

吸着された麻酔薬でいっぱいになったキャニスタは、キャニスタ２８内の麻酔薬吸着剤を再生し麻酔剤を回収する処理にかけられる。一般的な脱離システムの実施形態を図５に示す。脱離システムでは、一度に単一のキャニスタか、あるいは直列または並列に複数のキャニスタを処理できる。脱離システムを中央回収システムと統合すれば、中央回収システムの吸着剤をそのシステムから除去せずに再生できる。

図５のシステムでは、脱離容器７２内でキャニスタを加熱して吸着された麻酔薬の脱離を促進させてもよい。一例では、吸着剤を約２５℃〜約２２０℃の温度範囲に加熱する。所要の温度は、好適には６０℃〜１２０℃である。異なる種類のハロゲン化炭化水素に応じて、該化合物の脱離には異なる温度範囲が必要になり得ることは認識される。キャニスタ内の吸着剤を所望の温度に加熱するために、脱離容器７２は、絶縁材で囲まれた加熱コイルを有する従来のオーブンであってもよい。麻酔薬吸着剤のマイクロ波への透過性を考えて、従来のオーブンの代わりに電子レンジを用いてもよいことは理解される。

図５は単一のキャニスタを示すが、並列または直列に接続された複数のキャニスタ（図示せず）を用いて脱離処理を行えることは認識されるべきである。

パージガスをキャニスタ２８に通過させて、吸着剤（類）から有機麻酔薬を脱離する。本出願の特定の態様では、該パージガスは不活性ガスである。不活性パージガスは窒素であり得る。ある配置では、キャニスタまたはキャニスタ類は加熱された脱離容器７２（従来オーブンまたは電子レンジなど）内には含まれず、麻酔薬脱離用の熱は加熱されたパージガスからもたらされ得る。

該パージガスは、ヒータ７４を用いて加熱されてもよい。上記の通り、キャニスタ２８内の吸着剤は、キャニスタに直接熱が印加されない場合でも、窒素ガスまたは空気パージ流を加熱することによって加熱し得る場合もある。図４に示した実施形態では、窒素ガスはヒータ７４内で、約２５℃〜約２２０℃の範囲の所望の温度に加熱される。所望の温度は、好適には約６０℃〜約１２０℃である。図４は、パージガスが連続的に再循環される閉ループとしての脱離システムを示す。該システムからのパージガスが損失すれば（例えば、システムからの材料除去により）、パージガス源７６を経由して補充される。

例えば、典型的には麻酔薬を既に脱離後に水分の除去が望ましい場合、キャニスタ２８を高温度で脱離することが望ましいものであり得る。こうした状況では、キャニスタ２８およびまたはパージガス流を約２００℃以上に加熱できる。キャニスタをより完全に再生させるために、キャニスタとパージガス流を１０００℃までの高温加熱することも望ましいものであり得る。

温度と圧力は共に、吸着剤の再生に必要な時間に影響することは認識される。加熱およびまたは減圧により脱離時間は短くなり、一方、温度を下げおよびまたは加圧により脱離時間は延びる。

減圧下では吸着剤の再生に必要な温度が下げられ、それによって吸着された温度に敏感な麻酔薬の分解が低減できるため、ある状況では、減圧下でのキャニスタ脱離が望ましいものであり得る。真空下で脱離処理が行われる実施形態では、吸着剤を５０℃に加熱して麻酔薬の脱離を達成してもよい。標準圧力での実施形態では、吸着剤を約１２０℃に加熱して麻酔薬の脱離を達成してもよい。減圧下では、温度が約５０℃〜約６０℃でキャニスタ２８が再生できると考えられる。吸着剤の再生は、その分時間をかければ２５℃という低温でも実現できる。

パージガスは、キャニスタ２８内の吸着剤を通過する。パージガスは、パージガス出口ライン７８を通ってキャニスタ２８から出て、温度センサ８０を通過してもよい。温度センサ８０により、出口ライン７８のパージガスの温度表示が得られる。出口ライン７８のパージガス温度が、パージガス入口ライン８２のパージガス温度に接近した温度に達すると、吸着剤の温度は入口温度に接近しており、ほとんどの麻酔薬が脱離されたと断定できる。その後、該システムは、その時点から所望の時間運転されて完全な脱離が保証される。または、過去の脱離実験から得られた経験的知識に基づく所定時間、該パージガスを流せる。別の代案では、センサを用いて出口ライン内の麻酔薬の存在を決定できる。

該脱離処理は自動化されてもよく、温度センサ８４を入口側に備えて流入流れの温度を測定してもよい。適切なマイクロプロセッサを経由して、温度センサ８０および８４からの信号を制御システム８６に供給し、ここで、これらの温度を比較してキャニスタの再生処理が終了したことを示す信号を作動させてもよい。吸着剤の再生は、前記好適な範囲外のより低温で行ってもよいことは認識される。

吸着剤は、それらのキャニスタから除去して他のキャニスタから除去された吸着剤と一緒にされてもよいことは認識される。一緒にされた吸着剤はその後、単一のキャニスタに関して上記に議論した方法で別の容器で再生されてもよい。

パージガス出口ライン７８を経由してキャニスタから出てきたパージガスの流れを、選択的に水分凝縮器９０を通過させてガス流から水分を除去してもよい。この水分凝縮器９０は、例えば０℃〜２０℃の温度で操作される。その後、ガス流を選択的に乾燥剤ドライヤ９２を通過させて残留水分を除去できる。好適には、乾燥剤ドライヤ９２は水分を十分に除去して、露点を約−６０℃未満に下げることができる。水分含量（すなわち露点）は、例えば水分センサ９３で測定し得る。乾燥剤ドライヤ９２は複数の乾燥剤容器を備えることができ、前記ガス流は、図４ａ〜図４ｃに示した吸着剤のキャニスタに関して議論した方法と同様に、該容器を直列およびまたは並列に流すことができる。

前記ガス流も、ミクロフィルタ９４を通過させて任意の粒子汚染およびまたは生物汚染も除去できる。ある実施形態では、該フィルタは、０．２μｍの疎水性ガスカートリッジフィルタである。こうしたフィルタの一例としては、Ｄｏｍｎｉｃｋ Ｈｕｎｔｅｒ Ｌｉｍｉｔｅｄ社（英国）製のＨｉｇｈ Ｆｌｏｗ ＴＥＴＰＯＲ（登録商標）ＩＩ医薬品グレードガスカートリッジフィルタが挙げられる。最終的に、該ガス流は炭化水素凝縮器９６を通過させられる。炭化水素凝縮器９６の目的は、パージガスから液相状態で麻酔薬を除去することである。炭化水素凝縮器９６は、適切な冷却液（液体窒素、ドライアイスで冷却したシリコーン油あるいは極低温の気体窒素など）で冷却でき、該冷却液は、冷却液入口９８および冷却液出口１００を経由し炭化水素凝縮器９６を通って供給される。これによって炭化水素凝縮器９６では十分に冷えた温度が得られ、麻酔薬を凝縮させて、ハロゲン化凝縮液１０６として、接続ライン１０２経由で容器１０４に麻酔薬が回収される。炭化水素凝縮器９６は、約−２０〜約−１００℃の凝縮温度で操作される。特定の実施形態では、炭化水素凝縮器９６は、−２０〜−６５℃の凝縮温度で操作される。ガス流は、リサイクルライン１０８を経由してヒータ７４に再循環され得る。麻酔薬を検出可能なセンサも、炭化水素凝縮器９６における条件調整に使用できる。

前述の要素（例えば乾燥剤９２、ミクロフィルタ９４など）のいずれも、２倍、３倍、４倍またはそれ以上設けられ、システムに代理機能や連続運転をもたらす手段として直列または並列に取り付けられることは認識されるであろう。要素が並列に配置される状況では、並行な流れ間を移行できるようにセンサやタイマを備えることが好都合であろう。例えば、複数の乾燥剤ドライヤ９２が存在する場合、第１の乾燥剤ドライヤから出るガス流の水分を検出可能な水分センサ９３も備え、並列に配置された第２乾燥剤ドライヤに該ガス流を移すことが好都合であろう。水分センサ９３の一例は露点モニタである。

上記で議論したように、麻酔薬の混合物は麻酔薬吸着剤に吸着させてもよい。従って、脱離処理で回収されたハロゲン化凝縮液は麻酔薬の混合物から成り、また、付加的な分解生成物と他の化合物または不純物も含み得る。該ハロゲン化凝縮液の組成にかかわらず、個々の麻酔薬が分離・単離され、回収された麻酔薬が患者に投与できる医療用基準を含む所定の基準まで精製されることが好ましい。各麻酔薬に対する医療用基準では、通常は９５質量％超という規制純度があり、残りの不純物に対しても規定限界が設けられている。代替の所定基準では、次に好都合に付加的な処理をされて医療用基準に到達し得るある純度が与えられてもよい。例えば、麻酔薬は、以降の処理の原料として適切な形態で与えられ得る。

所望の純度を達成するために、ハロゲン化凝縮液を分留できる。蒸留処理はバッチ処理または連続処理のいずれでも行えることは理解される。適切な長さの単一カラムを用いて麻酔薬すべてを精製し得ること、あるいは多層カラムシステムを使用し得ることは認識される。蒸留を用いて単一の麻酔薬（デスフルラン、セボフルランまたはイソフルラン）のみを精製し、残りの麻酔薬はハロゲン化凝縮液中に残し得ることも認識される。この方法では、ハロゲン化凝縮液は、１つまたは複数の麻酔薬リッチになり得る。

単一のカラムを用いた蒸留システムのある実施形態を図６ａに示す。ハロゲン化凝縮液は、リボイラ１０８内で加熱されカラム１１０に供給される。カラム１１０の蒸気は凝縮器１１２内で凝縮される。カラム１１０頂部の真空システム１１４によって、蒸留処理が減圧下で行える。凝縮器１１２から出る凝縮液は、回収器１１８に回収される精製液である回収流れ１１６と、蒸留カラム１１０に再度入る流れである戻り流れ１２０の２つの流れに分かれる。回収流れ１１６と戻り流れ１２０の比は、「還流比」と呼ばれる。適切に選択された還流比によって所望の純度達成が支援される。

図６ａに示す蒸留システムは、例えばテストポイント１２２および１２４経由などの、蒸留中のカラム内の蒸気の組成と温度の試験に使用され得る、カラムに沿った１つまたは複数のテストポイントも備え得る。蒸気の温度およびまたは組成を用いて、還流比およびまたはエネルリボイラ１０８を加熱するためのエネルギ量が設定できる。

別のシステムは、多層カラムによるバッチ式蒸留システムであり、その一例を図６ｂに示す。このシステムは、３つの蒸留カラム１１０ａ、１１０ｂおよび１１０ｃを有する多段式の分留システムから成る。ハロゲン化凝縮液は、リボイラ１０８ａ内で加熱されカラム１１０ａ内に上昇する。リボイラ１０８ａに十分なエネルギを印加して液を沸騰させ、蒸気離陸ライン１１２ａにて蒸気を離陸させる。ライン１１２ａの蒸気はカラム１１０ｂ底部に供給する。カラム１１０ｂ底部からの凝縮液は、凝縮液戻りライン１１４ａ経由でカラム１１０ａ頂部にフィードバックされる。同様に、蒸気離陸ライン１１２ｂの蒸気はカラム１１０底部に供給される。カラム１１０ｃ底部からのからの凝縮液は、凝縮液戻りライン１１４ｂ経由でカラム１１０ｂ頂部にフィードバックされる。蒸気離陸ライン１１２ｃの蒸気は凝縮器１２２内で凝縮される。蒸留カラム１１０ｃ頂部の真空システム１２４によって、蒸留処理が減圧下で行える。凝縮器１２２から出る凝縮液は、回収器１２８に回収される精製液である回収流れ１２６と、蒸留カラム１１０ｃに再度入る流れである戻り流れ１３０の２つの流れに分かれる。上記で議論したように、回収流れ１２６と戻り流れ１３０の比は、「還流比」と呼ばれる。適切に選択された還流比によって所望の純度達成が支援される。

考慮した蒸留システムのいずれもが大気圧、減圧下または加圧下で操作され得ることは認識されるであろう。さらに、考慮した蒸留システムは、カラムに沿った任意の点における液相およびまたは気相の温度と組成を求めるためのインライン分析能を有し得る。このインライン分析能は、蒸留処理を調整するためのリボイラへの印加熱量、カラム内の圧力およびまたは還流比を制御し得るコンピュータ制御された自動フィードバックに接続し得る。

考慮した蒸留カラムには適切な充填材を充填して、カラムの内表面積とその単位長さ当たりの理論段数を増加させてもよい。適切な充填材としては、金属、セラミックまたはガラスなどが挙げられる。

考慮したバッチ式蒸留システムのリボイラは、第１の設定で運転して混合物の第１の成分を処理した後、第２の設定で運転して該混合物の第２の成分を処理してもよい。リボイラ（類）は約５００ｋＷ〜約１５００ｋＷで運転できるが、実際の設定は、例えば還流比を含む、リボイラ中の材料の量および組成の関数となる。

コンセプトの実証と中間処理に用いられる、多層カラムによるバッチ式の蒸留システムのある特定の実施形態では、蒸留カラム１の長さは１９０インチ、外径は３インチであり得る。蒸留カラム２の長さは２０２インチ、外径は３インチであり得る。蒸留カラム３の長さは１６６インチ、外径は３インチであり得る。別の特定の実施形態では、蒸留カラム１の長さは１６６インチ、外径は３インチであり得る。蒸留カラム２の長さは１７６インチ、外径は３インチであり得る。蒸留カラム３は長さは１１５インチ、外径は３インチであり得る。これらのカラム内の充填材は、表面積が３７２ｆｔ^２／ｆｔ^３の０．２４インチ長さの金属リボンであり得る。こうした充填材は、４２０の充填因子を有し得る。こうした充填材の一例としては、０．２４インチのＰｒｏ−Ｐａｋ Ｐｒｏｔｒｕｄｅｄ Ｐａｃｋｉｎｇが挙げられる。

麻酔薬の混合物内には、多くの不純物も存在し得る。これらの不純物としては、クロロメタン、２，２，２−トリフルオロエタノール、クロロメチル、２，２，２−トリフルオロメチル−エチルエーテル、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロパノール、［（ＣＦ_３）_２ＣＨＯ］_２＝ＣＨ_２、およびまたは（ＣＦ_３）_２ＣＨＯＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＦ_３などが含まれ得る。こうした不純物によって、１つまたは複数の麻酔薬を有する共沸混合物が得られ、蒸留中の効果的な収率が低減し得る。不純物が存在する状況では、蒸留前にハロゲン化凝縮液から不純物量を低減あるいは除去することが望ましいものであり得る。一例として、好適には質量比が約１：２の水でハロゲン化凝縮液を洗浄してもよい。所望の規格（例えば、不純物量の所望の低減）に合致するまで水洗浄を繰り返してもよい。１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロパノールが存在する状況では、これの濃度が約１．５質量％未満、好適には０．１質量％未満になるまで水洗浄することが好ましいものであり得る。１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロパノールの濃度は、ガスクロマトグラフィまたは他の適切な分析方法で分析してもよい。

以下の実施例は、本出願の範囲を限定することなく、本出願における実施形態の態様および実施形態に関連した情報を例証する。以下の実施例は、実験的なキャニスタを用い実験室状況で行ったものである。実験的なキャニスタが市販サイズのキャニスタより小型であることは理解されるであろう。

実施例１
デスフルランおよびセボフルランに対する吸着剤の貫流および最大吸着能を求めた。キャニスタには約１，１００ｇの吸着剤を満たした。該吸着剤は、平均細孔径が約２０Å、比表面積が約７５０ｍ^２／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３が約１．０質量％未満の非晶質シリカとした。濃度が窒素中６容積％のデスフルランを２Ｌ／分の速度でキャニスタを通した。第１のキャニスタと同じ吸着剤を備えた第２のキャニスタ（前記「トラップ」）に出口ガスを通した。図７は、キャニスタとトラップにおける質量の時間変化を示す。キャニスタの貫流容量はデスフルランで約２３４ｇであり、最大吸着能はデスフルランで３６９ｇであることがわかる。この場合、貫流容量は、トラップにおける質量増加が５ｇを超えた時点と見なされる。

同様の実験において、濃度が窒素中２容積％のセボフルランを２Ｌ／分の速度で、１，１００ｇの吸着剤が入ったキャニスタを通した。出口ガスはキャニスタと同じ吸着剤を備えたトラップに通した。図８は、キャニスタとトラップにおける質量の時間変化を示す。時間とともにキャニスタとわなの質量変化率を示す。キャニスタの貫流容量はセボフルランで３７８ｇであり、最大吸着能はセボフルランで４６１ｇであることがわかる。

実施例２
セボフルランに対する２つの吸着剤床を含むキャニスタの貫流および最大吸着能を求めた。キャニスタは、約５５０ｇの第１の吸着剤と約５５０ｇの第２の吸着剤を備える。該２つの吸着剤は別々に保管し混合することはなかった。キャニスタを通過するガスは、最初に第１の吸着剤に接触し次に第２の吸着剤に接触する。第１の吸着剤は、平均細孔径が約６Å、比表面積が約４００ｍ^２／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３が約１．０質量％未満のシリカ吸着剤である。第２の吸着剤は、平均細孔径が約２０Å、比表面積が約７５０ｍ^２／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３が約１．０質量％未満の非晶質シリカ吸着剤である。図９は、キャニスタとトラップにおける質量の時間変化を示す。時間とともにキャニスタとわなの質量変化率を示す。キャニスタの貫流容量はセボフルランで１７２ｇであり、最大吸着能はセボフルランで２３７ｇであることがわかる。

実施例３
麻酔薬回収の最適化のために、多層キャニスタの設定について評価した。この方法では、２つの吸着剤キャニスタを直列に配置し、通常の手術室で行われると思われるルーチン作業を行った。表２は、手術室での各「日」のルーチン作業を示す。各負荷時間は、窒素ガスを１０Ｌ／分×５分間パージして分離した。また、手術の間の活動しない時間を表す「アイドル」時間として、各手術後のパージ後に３０分間とった。

該２つのキャニスタの後にトラップを配置した。該トラップも質量変化をモニタした。表３は、各「日」の終わりにおける３つのキャニスタの質量変化を示す。

比較として、同様な設定を用いて１−キャニスタシステムを評価した。１−キャニスタシステムを用いて、３５３ｇの麻酔薬が吸着された。２−キャニスタシステムでは２倍量、すなわち７０６ｇが吸着されると思われる。２−キャニスタシステムを用いて、７７２ｇの麻酔薬が実際に吸着されたため、驚くべきことに、２つのキャニスタを直列に配置するとさらに６６ｇが吸着された。これらの方法で使用された麻酔薬の全量は９４６ｇであったことを考えると、この付加的な６６ｇは、付加的な回収が７％であることを示す。第１のキャニスタは、麻酔薬に暴露され続けているために最大まで駆動され、一方、第２のキャニスタも麻酔薬を回収し続けるものと考えられる。

実施例４
セボフルランを種々の吸着剤に吸着させて、セボフルランに対する吸着剤組成の影響を評価した。種々の吸着剤は、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３の組成が異なっている。表４は、Ａｌ_２Ｏ_３の量が２０質量％〜０．５質量％の、シリカゲルとゼオライトの５つの吸着剤を示す。約１００ｇのセボフルランを吸着剤上に吸着させ、次に、温度９５℃〜１３０℃の窒素を用いて４時間脱離させた。精製した脱離混合物の組成をガスクロマトグラフィで求めた。表４は、吸着剤中のＡｌ_２Ｏ_３量の減少に伴って、セボフルランの吸着が増え、また、セボフルランの分解が減少することを示している。

上記の記載では、実施形態の完全な理解を提供するために、説明の目的で多くの詳細を示した。しかしながら、他の配置や実施形態が実現可能であることは、当業者には明らかであろう。

上記の実施形態は、単に実施例であると意図される。これらの特定の実施形態は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される本出願の範囲を逸脱することなく、当業者による変更、修正および変形がなされ得る。

Claims (7)

1. 医療環境における少なくとも１つのハロゲン化炭化水素麻酔薬の回収システムであって、
   複合ガス流を提供するために、複数の手術室から少なくとも１つのハロゲン化炭化水素麻酔薬を含む複数の麻酔ガス流に加えて補給空気流を受け取るように構成された複数の入力と、前記複合ガス流を内部に引き込むように構成されたポンプとを含む排除システムと、
   前記ポンプの下流にて前記排除システムに接続され、前記複合ガス流から少なくとも１つの前記ハロゲン化炭化水素麻酔薬を吸着するように構成された吸着器ユニットと、
   前記入力と前記吸着器ユニットとの間に設けられたドライヤと、
   を備え、
   前記吸着器ユニットは、
   それぞれ、異なるサイズの平均細孔開口を有する少なくとも２つの吸収剤を含む複数のキャニスタと、
   前記複数のキャニスタへの前記複合ガス流の圧力および流量の少なくとも１つを制御して、前記複数のキャニスタ内での所定の滞留時間を提供するように構成された少なくとも１つのバルブと、
   前記複数のキャニスタの少なくとも１つにおける吸着剤の少なくとも１つが飽和に近い状態であることを検出するセンサと、
   を備え、
   前記ドライヤは化学ドライヤを備え、前記化学ドライヤは、前記ハロゲン化炭化水素麻酔薬を分解しないように選択され、
   前記ドライヤは、前記複合ガス流中の水の量を減少させて、前記吸着器ユニットの吸収能を増加させることを特徴とする少なくとも１つのハロゲン化炭化水素麻酔薬の回収システム。
2. 前記ドライヤに接続された、細菌と粒子状物質の除去用のフィルタと、をさらに備え、
   前記吸着器ユニットは、前記ドライヤおよび前記フィルタを介して前記入力に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記複合ガス流中でハロゲン化炭化水素の存在を検出するための第１のセンサと、
   前記第１のセンサによって検出されるハロゲン化炭化水素の存在量が所定の値未満になった場合に、前記吸着器ユニットから遠ざけるように前記複合ガス流を迂回させるバルブと、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記複数のキャニスタの少なくとも１つにおける吸着剤の少なくとも１つが飽和に近づいていることを検出する前記センサが、前記複数のキャニスタの１つまた複数の重量を測定し、前記重量と所定の値の表とを比較するように構成されたロードセルを備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム
5. 前記複数のキャニスタが並列に配置され、前記複合ガス流が、すべてよりも少ない前記複数のキャニスタに同時に送られて、前記システムの使用中に前記複数のキャニスタの１つまたは複数を置き換えることができることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記複数のキャニスタが直列に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 医療環境内の排除システムに接続される吸着器ユニットであって、
   前記排除システムは、複合ガス流を提供するために、複数の手術室から少なくとも１つのハロゲン化炭化水素麻酔薬を含む複数の麻酔ガス流に加えて補給空気流を受け取るように構成された複数の入力と、前記複合ガス流を内部に引き込むように構成されたポンプと、前記ポンプの後に位置し、前記複合ガス流から前記少なくとも１つのハロゲン化炭化水素麻酔薬を吸着するように構成された吸着器ユニットと、前記入力と前記吸着器ユニットとの間に設けられたドライヤと、
   を備え、
   前記吸着器ユニットは、
   それぞれ、異なるサイズの平均細孔開口を有する少なくとも２つの吸収剤を含む複数のキャニスタと、
   前記複数のキャニスタへの前記複合ガス流の圧力および流量の少なくとも１つを制御して、前記複数のキャニスタ内での所定の滞留時間を提供するように構成された少なくとも１つのバルブと、
   前記複数のキャニスタの少なくとも１つにおける吸着剤の少なくとも１つが飽和に近い状態であることを検出するセンサと、
   を備え、
   前記ドライヤは化学ドライヤを備え、前記化学ドライヤは、前記ハロゲン化炭化水素麻酔薬を分解しないように選択され、
   前記ドライヤは、前記複合ガス流中の水の量を減少させて、前記吸着器ユニットの吸収能を増加させることを特徴とする吸着器ユニット。

Images