JPH0554783B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は、実験用、臨床用及び分析用研究にお
いて患者に吸気ガスを送り込むための技術、特に
閉鎖ループ系を利用する比較的高濃度の増強され
たガスの研究を行うための方法及び装置に関す
る。

少なくとも1950年以来、神経学者は例えば脳の
代謝速度等の脳機能を評価するための脳血流の重
要性を認識してきた。低濃度放射性キセノン吸気
に関する研究は長い間多くの大脳及び脳幹領域中
の物質流の分析を行うために利用されてきた。し
かしながら血液組織指数の測定が不能であるこ
と、組織の重なりに起因する解析力が貧弱である
こと及び頭蓋外血流による汚染は、脳血流地図を
作成するための放射性キセノン吸気技術の受け入
れの可能性を減少させてきた。

1970年代終わりに、神経学者は脳血流を測定す
るために比較的高濃度の非放射性キセノンガスを
使用する可能性につき探究し始めた。安定なキセ
ノンガスは血液／脳障壁を自由に通過し、重いガ
ス（原子番号54）はＸ線を減退させる。大きなシ
グナル−ノイズ比を有する高速で連続的に伝達で
きるコンピユータ化された断面写真（CT）スキ
ヤナーが利用できるようになるにつれ、キセノン
増強吸気に関する研究に対する関心が高まつた。
キセノン増強吸気CTに関する研究は、脳死から
昏睡を区別するテストや、痴呆や多種の硬化症に
苦しむ患者に関する研究及び外傷、血管痙攣や卒
中を経験している患者に関する研究を含む広い範
囲の実験的、臨床及び分析的テストに現在利用さ
れ、あるいは利用できると考えられている。

これらの研究用のキセノンガスのコストが高い
ので、キセノン増強／CT技術に関するあるいは
これを使用する探究の頻度が減少している。キセ
ノン増強／CTの研究に関する全般的に受け入れ
ることのできる方法が存在せず、従つてキセノン
ガスのコストを最小にしようとする努力は種々の
技術と競争できる。通常呼吸終了時のガス中のキ
セノン濃度は動脈中のキセノン濃度に比例すると
考えられ、従つて呼吸終了時ガスのキセノン濃度
は脳血流を決定する際の入力関数である。呼吸終
了時ガスの濃度を決定する１つの技術は「減算
法」であり、この方法はキセノン吸気を行う前に
実質的に全部脱窒素化するために患者を100％酸
素中に曝すことが要求される。呼吸終了時のガス
のキセノン濃度を直接測定するための他の一般的
な技術は質量分析計又は熱伝導度検出計を利用す
るものである。

キセノン吸気の研究を行うための操作に関する
他の変形した方法がどのようなものであるかは、
神経学者の特別の要望と患者の必要性に依存す
る。神経学者の要望は比較的低いキセノン濃度で
ある28％から比較的高いキセノン濃度である40％
まで変化し、35％が通常認識されいる標準値であ
る。酸素吸気濃度は明らかに患者の特別の必要性
に依存し、増加した酸素レベルを必要とする患者
用に標準の21％から50％又はそれ以上、あるいは
キセノン吸気前の時期に患者を脱窒素するために
要求される100％にまで増加する。

脳血流分析の研究のためのキセノン増強吸気に
要する時間は、典型的には４分から７分間まで変
化し、当業者はこれらの研究における吸気キセノ
ンガスのコストは工業的にキセノン／CTがどの
程度受け入れられるかにより決定される関数であ
ることを認識している。コストの見積りは異なつ
ているが、患者に対する１回の研究に必要なキセ
ノンのコストは50ドルから150ドルの間であると
一般的に考えられている。更にキセノン／CT技
術及びデータ分析の試みにおける種々の絶え間な
い変法が、この技術が医療業界において広く利用
され受け入れられる前に、ヒヒ等の実験動物に対
して行わなければならない。従つてキセノンの使
用は、実験及び臨床のキセノン増強吸気の研究の
両者に対して重大な出費となる。キセノン増強ガ
スを使用する脳血流の研究に関するより詳細な背
景は次の記事から得ることができる。マイアーら
によりSTROKE、第12巻第４、426から436頁
（1981年７月−８月）に開示された「安定なキセ
ノン吸気中のCTスキヤニングによる人間の脳の
局部的な血流地図」、DIAGNOSTIC
IMAGING、13−14頁（1984年９月）に開示され
た「キセノン及びCTは脳血流測定法を提供す
る」、グアらによりMED PHYS、第11巻第２、
209−212頁（1984年３月−４月）に開示された
「呼吸終了時のキセノン濃度の質量スペクトルと
熱伝導度による同時測定：比較」及びヨナスらに
よりRADIOLOGY、第152巻第２、435−442頁
（1984年８月）に開示された「キセノン増強コン
ピユーター化断面写真による脳血流地図：臨床的
体験」。

従来はこれらのテスト用のキセノンのコストを
実質的に低減するために受け入れることのできる
技術を提供することができず、一方同時に種々の
CT操作と競争し得る技術を提供している。従来
技術の欠点は本発明により解消され、以下にキセ
ノン増強の研究のための改良された方法と装置を
記述する。本発明の方法と装置は、吸気関連操作
に利用される種々の他のガスのコストを低減する
ためにも使用することができる。

〔発明の概略〕

可変容量ガス室、閉鎖ループ循環系及び研究の
間所望のガス濃度を維持するためのガス導入量制
御器具を含む吸気系が提供される。コンピユータ
ー化した断面写真の増強キセノンに関する研究に
利用する場合には、正確で比較的安価に脳血流の
測定を行うことができる。

循環系は、第１期にガス室の容量を減少させる
ように自動的に作動する複数のバルブを含んでい
ることが好ましい。この第１期には、選択された
ガスつまりキセノンは患者の肺中で増加する。ガ
ス室の容量が所定の最小値に達すると、呼気ガス
がガス室に戻されて、この過程が閉鎖ループ系中
で続けられる。二酸化炭素は閉鎖ループ系から除
去され、酸素が所望の酸素レベルを維持するため
に加えられる。キセノンのような系中の選択され
た増強されたガスの濃度は監視され、その応答と
して、テスト又は操作中に増強ガスの濃度を選択
された範囲中に維持するために閉鎖ループ系へ前
記ガスを加えるようにすることができる。

本発明の方法及び装置は、室内の空気を呼吸す
る患者、高濃度酸素を呼吸する患者又は送風装置
を使用している患者を研究するための従来装置と
ともに容易に利用することができる。更に本装置
は、種々のCT測定技術の任意のものとともに利
用でき、かつキセノンガス濃度レベルは容易に任
意の所望値に変えることができる。

本発明の特徴は、少なくとも増強されたガスの
重要な部分を閉鎖ループ系中で再循環させるため
の閉鎖ループガス循環系を含む増強ガス吸気装置
を提供することである。本発明の他の特徴は、吸
気のコストを最小にするための比較的コンパクト
で安価な吸気装置を提供することである。

本発明の更に他の特徴は、患者に閉鎖ループ系
中の所定濃度の増強されたガスを与えるための改
良された方法を提供することであり、ここで患者
の肺から呼気される増強ガスの濃度は、実質的に
閉鎖ループ系を開始する前よりも増加している。

本発明の前記及び他の特徴や長所は、添付図面
を参照しながら行う以下の詳細な説明により明ら
かになるであろう。

本発明の方法及び装置は種々の吸気に関する研
究や操作の際の増強されたガスのコストを実質的
に低減させるために利用することができる。本明
細書において増強されたガス（enhanced gas）」
又は「増強ガス」とは、酸素以外で空気と比較し
て実質的に高い濃度を有する吸気ガスであつて、
意図的に患者に時間を調節して与えられるものと
して定義される。例えば増強されたガスはテスト
の期間中に或る応答を検出するために患者により
吸気され、又は麻酔剤として患者に投与される。

本発明は、神経学の研究における増強されたガ
スのコストを低減するために特に使用することが
できる。このような研究は、室内の空気を呼吸す
る患者、酸素濃度を大きくした空気を呼吸する患
者又は送風を必要とする患者等に対して行うこと
ができ、かつ本発明は異なつた患者や神経学の研
究とも両立する。下記の実施例では増強されたガ
スはキセノンであり、これはコンピユーター化さ
れた断面写真に関する研究において脳血流を決定
するために利用できる。

第１図は、本発明に係わる吸気システムの概略
図である。器具１０は、硬質でほぼ円筒形のハウ
ジング１２と該硬質ハウジング中にある可撓性ハ
ウジング１４と制御パネル１６と吸気するための
顔用マスク１８とから成つている。第１図に示す
概略図と一致する装置は、キセノン増強によるコ
ンピユーター化した断面写真の研究に利用するこ
とができ、患者の頭部は点線２０で例示する通り
従来のCTスキヤナー中に位置する。

硬質ハウジング１２は使用するガスに合わせて
種々のプラスチツク材料で好適に製造することが
できる。望むならば、可撓性ハウジング１４を見
るために窓部１３を硬質ハウジング１２に設けて
もよい。バツグ１４とも称するハウジング１４
は、天然又は合成ゴムのような、使用するガスに
合わせて繰り返し拡張及び収縮できる種々の気密
性材料で製造することができる。バツグ１４中の
可変容量室は閉鎖ループ系中で、マスク１８、従
つて患者の肺と連結している。患者はバツグ１４
からのガスを吸気し、少なくとも研究の間の一時
期は閉鎖ループ系中のバツグ１４へガスを呼気す
る。

導管２１はバツグの吸気口１５とマスク１８と
を連結し、導管３１は同様にマスク１８とをバツ
グの呼気口１７とを連結して閉鎖ループを完結さ
せている。１対のチエツクバルブ３０，３２が閉
鎖ループを通しての単一方向への吸気及び呼気の
間にガス流を制限するためにマスク１８の各面に
極めて近接して設けられている。それぞれライン
２１及びライン３１にあり通常閉じているバルブ
２２及びバルブ２８は閉鎖ループを通るガス流を
流通させ又は遮断するために制御されるが、これ
らについては後述する。ガスポンプつまり送風機
５８が、バツグとマスクの間にガスを流通させる
ことを補助し、バツグ中のガスを均一な混合物と
するためにループ中に設置される。

室内空気／送風装置ライン２３が口４０におい
て大気に開放され、その他端はライン２１に連結
されている。通常開いているバルブ２４がライン
２３を通るガス流を制御するために設置されてい
る。後述する通り、ライン２３は患者が室内の空
気を呼吸することを可能にし、口４０を酸素源に
連結することにより酸素濃度の増加したガスを患
者が呼吸し又は閉鎖ループ系へ室内の空気を加え
ることを可能にする。

ライン２５は、ライン３１とハウジング１２の
口２７とを相互に連結する。ガスは、ライン２５
の通常開いているバルブ２６を開き、ライン２５
のピープバルブ３６から放出することにより閉鎖
ループから排出される。更に送風装置からの加圧
されたガスは、バルブ２４及び２６を閉じライン
２３とライン２５とを連結するライン３３を通過
させてハウジング１２へ導入される。ライン３３
のチエツクバルブ３４はガスがライン２５からラ
イン２３へ流れることを防止する。最後に小径の
バイパスライン３５はライン２１及びライン３１
を相互に連結し、バルブ２２及びバルブ２８が閉
じたときにガスが閉鎖ループ径の一部を通つて再
循環することを許容する。望むならばバルブ２２
及びバルブ２８がその後吸気の研究のために開か
れたときにバイパスライン３５を開いたままにし
ておいてもよく、この場合ライン３５は閉鎖ルー
プ系の一部を形成する。患者の肺の容量にかかわ
らず、閉鎖ループの容量はバツグ１４及びライン
２１，３１，３５，７４，７５により決定され
る。

閉鎖ループ系に連結された器具１０の他の部材
は、二酸化炭素吸収器３８、キセノン濃度検出器
４２及び記録計４３、ライン４６と制御バルブ４
８を介してライン３１に連結されている加圧キセ
ノンガス源４４、酸素検出器５０、及びライン５
４と制御バルブ５６を介してライン３１に連結さ
れている加圧酸素ガス源５２を含んでいる。キセ
ノン検出器４２は閉鎖ループ系中のキセノン濃度
を測定するように設計されている。呼吸終了時の
ガスのキセノン濃度をよりよく測定するためにラ
イン７５に熱伝導度検出器７８を設けてもよい。
サンプルライン７５はライン３１及びライン７４
の一部と平行であり、患者から呼気ガスをサンプ
リングして呼吸終了時のガスのキセノン濃度を検
出器７８により測定し記録することを可能として
いる。二酸化炭素のレベル検出器７０を系中に設
置してもよく、好ましくはサンプルライン７５と
連結させる。

本発明の器具１０及び方法の利用法を、患者の
それぞれ異なつた分類に応じて以下に説明する。

室内の空気を呼吸する患者 室内の空気を呼吸する患者とは一般に、高濃度
酸素や呼吸のための補助を必要としない者をい
う。顔用マスク又はマウスピース１８を患者に装
着する前に所望濃度のキセノンと酸化とを制御パ
ネル１６上の各デジタル式電位差計により閉鎖ル
ープ系へ導入することができる。制御パネル１６
上のFILLボタンを作動させるとソレノイドバル
ブ４８，５６が開いて、キセノンと酸素のそれぞ
れを供給源４４，５２から系へ供給することがで
きる。FILLのモードでは、ソレノイドバルブ２
２，２８を、後述する通り、自動的かつ選択的に
開閉することができる。ポンプ５８は、バツグ１
４から口１５とライン３５を通過し、キセノン検
出器４２及び酸素検出器５０の前を通り、次に口
１７を通つてバツグ１４中へ戻るようにガスを循
環させる。系中のキセノン及び酸素濃度は、測定
しても、あるいは所望濃度より低いか同じである
かを単に検出してもよい。検出レベルにより表示
されるシグナルは、それぞれ所望濃度により表示
されるシグナル及びバルブ４８，５６の開閉を制
御するために使用される比較計からのシグナルと
比較することができる。従つてキセノン及び酸素
は各ガスが所望濃度になるまで系中へ添加され
る。典型的な室内の空気を呼吸する患者のための
酸素の所望濃度は21％、キセノンの所望濃度は35
％である。

キセノン吸気を開始する前にバツグ１４の容量
を好ましい初期ガス容量値にしておくことが好ま
しい。典型的なキセノン研究ではこの望ましい初
期ガス容量値は４〜５の範囲である。バツグ１
４の容量は、硬質ハウジング１２中に光源６０と
光電池６２を設けることにより好便に決定するこ
とができる。バツグ１４の大部分は黒とすること
ができるが、その一部分７２はより良く光を反射
させるために白く塗ることができる。バツグの容
量は、光源６０及び光電池６２に対するハウジン
グ中の白い部分７２の位置を支配し、従つて光電
池６２が受け取る光量はバツグの容量の指示用と
して機能する。バツグの容量が所望の初期範囲に
なく、酸素及びキセノン濃度がそれぞれ所望の濃
度であるときは、単にソレノイドバルブ２８を開
いて室内の空気を系内に加える。室内の空気を系
に加えるとキセノン濃度が減少するので、バルブ
４８を開けてキセノン濃度が再度所望値になるま
で更にキセノンを自動的に系に加えてもよい。キ
セノンガスを系に加えると酸素濃度が減少するの
で、酸素濃度を所望値に維持するためにバルブ５
６を開けて酸素も系に加える。他方、キセノン及
び／又は酸素が所望濃度に達していないにもかか
わらずバツグの容量が所望の初期容量値に達した
ときには、選択的にバルブ３６を開き、送風機５
８を反転させてガスをライン２５及び外へ向かう
ピープバルブ３６を通して排出することにより、
ガスを系から排出する。系中のガス容量が減少し
た場合には追加のキセノンガスを加え、これによ
り酸素及びキセノン濃度をバツグの容量とともに
好ましい初期容量範囲に維持することができる。

FILLボタンを押すことにより、本発明の系が
自動的に所望のガス濃度と初期バツグ容量の要求
を満たすことができるものであることは理解され
るべきである。従つて従来の電子回路９５〔第２
図参照〕を、系の入力要件を満足させかつ本明細
書で説明しているバルブを作動させるために器具
１０内に含ませてもよい。しかしながらこれらの
当初の目的を満足させるために上記バルブを手動
で開閉することも本発明思想の範囲内である。利
用する操作法にもかかわらず、バツグの容量は所
望の初期値範囲である４〜５の間にあり、一方
バツグ中の酸素及びキセノンの濃度はそれぞれ21
％と35％であると思われる。一度これらの条件が
達成されると、制御回路が光電池６２、キセノン
検出器４２及び酸素検出器５０の各条件を表示す
るシグナルを受け取り、制御パネル上の準備完了
を示すライトが作動して系を使用できることを表
示する。

一般にキセノン吸気を開始する前に患者を器具
に慣らさせるようにすることが望ましい。従つて
準備完了を示すライトが点灯した後、器具を自動
的に慣らすためのモードにスイツチするか、又は
制御パネル上のACMTボタンを押すことにより
この機能を通常のように制御する。慣らすための
モードでは、バルブ２２，２８が閉じ、バルブ２
４，２６が開いている。次に患者は顔用マスク又
はマウスピース１８を着け、口４０とライン２３
を通して室内の空気を呼吸する。患者は空気をラ
イン７４〔及びライン７５〕、ライン３１，２５、
及び外へ向かうピープバルブ３６を通して呼気す
る。慣らすためのモードでは、患者はキセノンガ
スを吸気せず単に器具に慣れてくる。

患者にキセノンガスを呼吸させることが望まし
い状態になつたとき（それは通常CT研究の開始
と一致する）は、パネル１６上のREBREATHE
（再呼吸）つまりREBEボタンを作動させて２段
階から成る吸気工程の第１段階を開始させる。第
１段階の間、バルブ２４は自動的に閉じ、バルブ
２２は開いている〔バルブ２８は既に閉じ、バル
ブ２６は既に開いている〕。従つて患者はガスを
バツグ１４からライン２１を介して吸気し、ガス
をライン２５及びライン３１、及び外へ向かうピ
ープバルブ３６を通して呼気する。この第１段階
では、患者の肺中のキセノン濃度は増加し、バツ
グ１４中のガスの容量は減少する。

バツグ１４の容量が所定の最小値に達したとき
に、自動的に第２段階が開始される。この最小値
に達したかどうかの決定は、上述した通り光源６
０及び光電池６２により自動的に行われる。本発
明における該キセノン増強CT吸気のための最小
値は通常0.5〜1.5の範囲である。第１段階の終
了時の呼気ガス中のキセノン濃度は約15％から25
％にまで上昇する。約１％つまり35％の吸気キセ
ノンのうちの少ない部分がテスト中に患者の血流
中に吸収され、第１段階は閉鎖ループ系を希釈す
ることなくバルブ２２とバルブ２８の間（患者の
肺を含む）の死空間中のキセノン濃度を実質的に
増加させるために利用される。第１段階が終了す
ると同時に第２段階が開始され、バルブ２８が開
いて、バルブ２６が閉じる。従つて患者は所望濃
度のキセノンを含むガスをバツグ１４からライン
２１を介して吸気し、ガスを呼気してライン３１
を介してバツグ１４へ戻す。第２段階の間、ピー
プバルブ３６の開放部は空気がハウジング１２へ
出入りすることを許容し、これによりバツグ１４
は患者の呼吸に従つて拡張し収縮することができ
る。

一度第２段階が開始されると、呼気ガス中のキ
セノン濃度が35％より小さいので系中のキセノン
濃度は当初は希釈される。従つてバルブ４８を開
くことにより追加のキセノンガスを自動的に系に
加え、該キセノンガスの追加とともに、バルブ５
６を通して追加の酸素を加えて所望濃度を維持す
る。患者が第２段階で数分間呼吸した後、患者は
約35％濃度のキセノンを呼気し、それ以上のキセ
ノンを系に加えない。第２段階の初期及びこの最
終的な平衡状態の間の時期中に、バツグ１４の容
量は系に加えられるキセノン及び酸素ガスのため
増加する。

第２段階の間、酸素が連続して系に加えられ、
二酸化炭素が患者の通常の代謝工程を補償するた
め系から除去されなければならないことは明らか
である。二酸化炭素は二酸化炭素吸収器３８によ
り容易に除去され、酸素は系中の酸素検出器５０
により検出された酸素濃度に応答してバルブ５６
を開いて加えることができる。系から除去される
二酸化炭素の容量は実質的に加えられる酸素の容
量に等しく、代謝過程であるため第２段階の間、
容量の増加は生じない。全テスト中、呼気ガスの
二酸化炭素レベルは検出器７０により監視され記
録される。

研究が終わつた後、該器具はACMTボタンを
押して元の慣らすためのモードへスイツチされ、
顔用マスク１８を患者から取り除く。研究の終了
時には通常いくらかの量のガスがバツグ１４中に
残り、このガスの容量と濃度は上述した通り他の
テストの開始前に調整される。必要ならば、バル
ブ２２を開き次のテストのための所望の酸素濃度
を有する新しいガスを系に加えて系を洗浄するこ
とができる。

高濃度酸素ガスを呼吸する患者 キセノン増強の研究は従来の酸素投与系から高
濃度酸素を呼吸する患者に対してしばしば行われ
ている。当初は上述の通り所望の高濃度酸素を系
に導入し、一度これらの濃度と所望のバツグ容量
が達成されると準備完了を知らせるライトを作動
させてユニツトを自動的に慣らすためのモードに
スイツチする。今回は酸素濃度として40％を選択
し、キセノン濃度として30％を選択するものと仮
定する。

患者の頭部はCTスキヤナー２０内に位置し、
患者は持ち運び自在の酸素投与系から呼吸を続け
る。慣らすためのモードにある器具で、バルブ２
２及びバルブ２８を閉じ、バルブ２４及びバルブ
２６を開く。持ち運び自在の酸素系からの酸素源
管６４を患者から取り除き、酸素源管６４を口４
０に装着すると同時にマスク１８を患者に取り着
ける。従つてこの慣らすためのモードでは、患者
はあたかも高い酸素濃度の投与系に連結されてい
るのと同じ呼吸条件下に続けて居ることができ
る。

一度患者が器具に慣れると、制御パネル１６の
REBEボタンを作動して、40％酸素と30％キセノ
ンが患者に連続的に供給されることを除いて上記
と同じ方法で操作が実行される。テストの間、ユ
ニツトでは上述した通り第１及び第２の両段階が
行われる。

呼吸装置を使用する患者 呼吸装置を使用する患者は少なくとも部分的に
呼吸の補助を必要とし、本発明の装置は従来の送
風機との関連で容易に利用することができる。送
風機を使用する患者は通常高濃度酸素を投与され
るので、ユニツトは当初所望濃度、例えば50％酸
素及び35％キセノンで上述のように満たされるも
のと仮定できる。

一度器具１０が慣らすためのモードになると、
送風用マスク（図示せず）を患者から取り去りマ
スク１８を患者に取り着け、一方送風吸気管６６
を送風用マスクのラインから取り外して、ライン
２３の口４０へ取り付ける。更に送風呼気バルブ
管６８を送風呼気バルブから取り外し、ピープバ
ルブ３６の口３７へ取り付ける。慣らすためのモ
ードの間、送風機は50％濃度の酸素ガスを、吸気
の間、管６６及びライン２３を通して患者に送
り、一方同時にピープバルブ３６の呼気口３９を
閉じ、ハウジング１２の内部を加圧する。バルブ
２２及びバルブ２８が閉じているので、加圧され
たハウジング１２は何の影響も及ぼさない。呼気
の間、ピープバルブ３６の呼気口３９は開き、空
気が患者の肺とハウジング１２の両方から放出さ
れる。

テストモードの第１段階では、バルブ２４及び
バルブ２８が閉じ、バルブ２２及びバルブ２６が
開いている。送風吸気の間、送風機からの圧力は
管６６及びライン３３を通りハウジング１２に加
えれられ、バツグ１４を圧縮してガスをバツグか
ら患者へと送り出す。吸気の間、呼気バルブ管６
８からの圧力はピープバルブ３６の放出口を閉じ
る。送風呼気の間、管６６及び管６８には圧力が
掛からないため自動的にピープバルブ３６を開
き、バツグ１４から吸気されるキセノン増強ガス
はピープバルブ３６から排出される。これにより
バツグ１４の容量は上述の通り減少する。

再呼吸モードの第２段階の間、バルブ２６は自
動的に閉じ、バルブ２８は開く。送風吸気の間、
管６６からの圧力は上述の通り、バツグ１４から
ガスを追い出して患者に与え続ける。しかしなが
ら送風呼気の間、キセノンガスは所望の閉鎖ルー
プで呼吸用バツグに戻される。呼気の間、ピープ
バルブは自動的に開き、これによりハウジング１
２内からガスを追い出すことを許容してバツグ１
４を呼気ガスで満たすようにする。

脳血流分析のためのキセノン増強CT研究を開
始する際のバツグの容量の好ましい範囲は４〜５
であり、テストの第２段階を開始する際の好ま
しいバツグの容量の範囲は0.5〜1.5の間であ
る。一般にバツグの容量を、送風操作の閉鎖ルー
プ系を開始する前に、その最大値から安全基準と
一致する実際的な低い値まで実質的に下げること
は本発明思想の範囲内にある。上述の通り、操作
の任意の段階でのバツグの容量を決定するために
光と光電池を使用することができる。しかしなが
らバツグの容量を決定するための他の方法も本発
明の範囲内であり、これらの方法は、バツグの材
質の膨脹度を測定するためにバツグの外面に位置
する歪み測定ゲージ、バツグの内部とハウジング
１２の内部間の圧力差に応答する低圧センサー、
バツグ上のシグナルを発する部材の位置を感知す
るバツグの外面に位置するセンサーと変換器、又
はハウジング１２内に位置し室１２及び室１４間
の容量差に応答する音響発生器と監視器を含んで
いる。更に、バツグの最小容量値は第１段階開始
時のバツグの容量とおおよその呼吸速度と肺の容
量を知ること及び第１段階の開始から第２段階を
開始するための所望のバツグ容量に近付くまでの
時間を測定することにより間接的に測定されるも
のであるが、第２段階の開始は選択されたバツグ
の最小容量で直接表示されるシグナルに応答して
行われることが好ましいものであることが理解さ
れるべきである。

選択されたバツグの最大容量は、第２段階開始
前にバツグの容量が減少するにつれて実質的に増
進された呼気ガス濃度を増大させる程度に高い第
１段階開始時の所望のガス濃度と、第２段階開始
時のバツグの容量と第２段階開始後に（テスト中
の所望ガス濃度を維持するために）閉鎖ループ系
に加えられる増強されたガスの容量とを加えたも
のの両者の関数である。多くの送風研究では、増
強されたガスの呼気の濃度は、好ましくは第２段
階を開始する前の所望の吸気ガス濃度の50％から
80％の領域まで上昇する。ここで述べているキセ
ノン増強の研究では、この領域は患者が約２又は
３のガスを吸気した後に到達し、そしてバツグ
１４中に１残つていることを表示するシグナル
により第２段階を開始させる。バツグの容量がこ
の所望の低い値に減少し第２段階が始まつた後、
所望の吸気濃度を維持するためにキセノンが系に
加えられバツグの容量が徐々に増加するが、該容
量はバツグの最大収容量である４〜５未満に維
持される。

第２段階の開始後、呼気ガス濃度はほぼ２〜４
分間で例えば25％から35％に上昇し続けることを
理解すべきである。一度呼気増強ガスの濃度が所
望の吸気増強ガスの濃度に達すれば、更に閉鎖ル
ープ系に増進ガスを加える必要はない。この系の
平衡状態（閉鎖ループの容量に変化がなく、酸素
追加と二酸化炭素除去をしない）は吸気テストの
開始前に起こる。従つてバツグの最大容量は増進
ガステストの持続時間に依存しないことが理解さ
れるべきである。例えばもし増強されたガスが麻
酔ガスであるとすると、投与時間は１時間あるい
はそれ以上であるにもかかわらず、バツグの最大
容量は比較的小さい、例えば10以下の値であ
る。

本発明の装置及び方法は、比較的高価な増強さ
れたガスを利用する呼気操作に特に好適である。
テストの閉鎖ループの第２段階で増強されたガス
を「蓄える」ことができるので、増強されたガス
のコストはこの系の種々の吸気操作へ実際的な適
用に対して直接関係する。本発明によると、吸気
される増強されたガスの濃度は比較的高く、つま
り容量で５％過剰、好ましくは容量で10％過剰で
あり、これにより第２段階開始前の呼気増強ガス
の濃度の実質的な増加は最大容量が比較的小さい
可変容量室の利用を可能にする。

選択された最大容量室又はバツグ１４を有する
可変容量装置では、FILL又はREBEモードで得
られる増強されたガスの最大濃度は該モードの開
始時のガスの容量に反比例する。この増強された
ガスの最大濃度は更に最初にモードを開始すると
きの増強ガスの濃度に正比例し、モードを開始す
るときの酸素濃度より小さい患者への所望酸素濃
度に反比例する。従つて患者のための所望酸素濃
度が21％から上昇することは与えられた装置で得
ることのできる増強されたガスの所望の最大濃度
を制限することがあると理解すべきである。更に
第１段階の終了時の増強ガスの濃度が高くなる
と、与えられた系のための増強されたガスの最大
濃度も高くなる。系中では、酸素の所望最大量と
増強されたガスの最大濃度はこのように関連し、
本発明は所望の増強されたガスと酸素の合わせた
濃度が容量で40％を越えるときに特別の有用性を
示す。

本発明の特徴は、全テスト期間中に（酸素と増
強されたガスを加え、二酸化炭素を除去して）閉
鎖ループ系を維持することにある。これは、(a)テ
ストの第１段階の間にバツグの容量が実質的に減
少し、(b)閉鎖ループ系を開始する前に呼気増強ガ
スの濃度が実質的に増加するため、比較的小さな
バツグの最大容量で達成することができる。しか
しながらもしテスト完了前に光電池がバツグの最
大容量に達したこと又はそれを越えたことを表示
するものであるとすると、第１段階に戻りこれに
よりバルブ２６及びバルブ２８を開いてピープバ
ルブ３６からガスを逃がすようにすることも本バ
ルブ思想の範囲内にある。閉鎖ループ系とバツグ
中のガス容量はこうして例えば５から４へ減
少させることができ、次いで第２段階に戻りテス
トを断続させることなく閉鎖ループ過程を続ける
ことができる。更にもしバツグの容量が第２段階
の間に所望の最小値、例えば1.0未満に減少し
たときには、バルブ２６を一時的に開き、ポンプ
５８で室内の空気を系に加える。

第２図は、本発明に係わる装置の好適な実施例
を示すものである。持ち運び可能なキヤビネツト
８２がキヤスター８４上に装着され、該キヤビネ
ツトは酸素及びキセノンタンクを収容している。
簡略化のためにガスの循環経路は第２図中に示さ
なかつたが、上述の閉鎖ループ経路を形成するた
めに好適なホースを取り付けるための多数の接続
部８６，８８を設けてもよい。制御パネル９０が
上述の典型的な制御を説明するために示され、経
路板９５が本明細書で説明した種々のシグナルを
比較し、バツグの容量を決定し、そしてバルブの
作動操作を行うためにハウジング１２内に設置さ
れている。送風機の送風速度は患者の呼吸の速度
より大きいことが好ましく、１分間当たり20から
30の範囲とすることができる。本発明に従つ
て、市販の二酸化炭素、キセノン及び酸素検出
器、二酸化炭素吸収装置、ガスポンプ、ソレノイ
ド作動型制御バルブ及びピープバルブを使用する
ことができる。これらの部材を例示すると次の通
りである。

14…ジユパコ社＃22905、呼吸用バツグ−５、 24、26…アスコ社＃8030B−83、通常開いてい
るソレノイドバルブ−3/4″、 22、28…アスコ社＃8030B−３、通常閉じてい
るソレノイドバルブ−3/4″、 30、32、34…インストルメンテーシヨンインダ
ストリー社＃BE−130、ワンウエイバルブ、 36…インストルメンテーシヨンインダストリー
社＃BE−115、呼気バルブ、 38…フルフロ社の市販フイルター＃WS−12／
RW55のブレースソーダソーブ（ソーダライム
USP）付きフイルタージヤー、 42、78…ゴーマツクインスツルメント社＃10−
133TC検出器、熱伝動性セル 48、56…アスコ社＃U8262C2、通常閉じている
ソレノイドバルブ−1/8″、 50…テレダインプローブ社＃B10307B、０−
２マイクロフユーアルセル＃C6689クラスＢ−１
付き、 62…バクテツク社VT501H光電池。

本明細書で使用される「患者」という用語は、
増強ガス吸気操作を受ける任意の人間又は動物を
意味するよう意図している。本明細書で使用され
る「送風装置」とは、患者の呼吸を補助するため
に普通に利用される任意の送風装置又は吸気装置
を意味するよう意図している。本明細書で使用さ
れる「バツグ」という用語は拡張及び収縮できる
任意のガス室を意味するよう意図している。「マ
スク」又は「呼吸用マスク」という用語は、実質
的に密封した状態で患者に吸気ガスを送り込むた
めの任意の型のマスク又はマウスピースを意味す
るよう意図している。本明細書で使用される「研
究」という用語は、増強ガス吸気操作を利用する
任意のテスト又は操作を意味するよう意図してい
る。本明細書で使用される「増強されたガス」又
は「増強ガス」という用語は、空気と比較して実
質的に高濃度を有する酸素以外の吸気ガスである
と上記に定義した通りで、研究の間に患者に投与
するための１又はそれ以上の所望のガスを含むも
のと理解されるべきである。

ガスポンプや二酸化炭素吸収装置のような閉鎖
ループ系中にある種々の部材の位置は、本発明思
想にとつて限定的なものではない。更に好ましい
吸気ガス経路は、本発明の器具とともに利用され
る特別の高濃度酸素及び送風装置に依存する。

他の種々の変化及び変形が、本発明の精神及び
範囲を逸脱することなく本明細書で述べた方法
及、装置に対して行われることができることは理
解されるべきである。従つて本明細書で開示し添
付図面に示した実施例は本発明の例示であり、こ
れを限定するものと理解されるべきではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係わる好適なキセノン増強
吸気系の概略を示す説明図である。第２図は、本
発明に係わる好適な持ち運び可能な吸気装置の説
明図である。 １０……器具、１２……ハウジング、１３……
窓部、１４……バツグ、１５……吸気口、１６…
…パネル、１７……呼気口、１８……マウスピー
ス、２０……CTスキヤナー、２１，２３，２５，
３３，３５，７４，７５……ライン、２２，２
４，２６，２８，４８，５６……バルブ、３６…
…ピープバルブ、３８……二酸化炭素吸収器、３
９……呼気口、４０……口、４２……キセノン検
出器、４４……キセノン源、５０……酸素検出
器、５２……酸素源、５８……送風機、６０……
光源、６２……光電池、６４……酸素源管、６６
……送風吸気管、６８……呼気バルブ管、７０…
…二酸化炭素検出器、７２……部分、７８……熱
伝導度検出器、８２……キヤビネツト、８４……
キヤスター、８６，８８……接続部、９０……制
御パネル、９５……経路板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸素源と、 増強されたガスの供給源、 吸気ガスを受け入れるための可変容量室を区画
   する可撓性バツグ、 該可変容量室と患者を閉鎖ループ中で相互に連
   結するための一連の導管手段、 閉鎖ループからガスを放出するためのガス排出
   口、 閉鎖ループ中の酸素濃度を検出するための酸素
   サンプリング手段、 閉鎖ループ中の増強されたガスの濃度を検出す
   るための増強ガスサンプリング手段、 該酸素サンプリング手段に応答して前記酸素源
   から閉鎖ループへ選択的に酸素を導入するための
   酸素導入バルブ手段、 該増強ガスサンプリング手段に応答して前記増
   強されたガスの供給源から閉鎖ループへ選択的に
   増強されたガスを導入するための増強ガス導入バ
   ルブ手段、 閉鎖ループから二酸化炭素を除去するための二
   酸化炭素除去手段、 可変容量室の容量が所定の最小容量値に達した
   ときにこれを検出する容量表示手段、及び 該可変容量室の容量が該所定の最小容量に達し
   たときに該容量表示手段に応答してガス排出口を
   閉じ、閉鎖ループからのガス排出を停止するため
   の第１のバルブ手段、 を有する患者へ増強されたガスの吸気を行うため
   の装置。 ２ 更に、可撓性バツグを収容するための実質的
   に固定した容量室を区画する硬質ハウジング、及
   び 可撓性バツグを圧縮して吸気ガスを該可撓性バ
   ツグから患者へ送りだすために加圧ガスを硬質ハ
   ウジングへ導入するためのガス圧ラインを有する
   特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 更に、所望の酸素濃度を有するガスを閉鎖ル
   ープ中へ導入するための空気サンプル／送風装置
   ライン、 閉鎖ループ中で吸気ガスを循環させるためのポ
   ンプ手段、及び 可変容量室の容量が所定値に達したときに容量
   指示手段に応答して自動的に開いて可撓性バツグ
   と患者とを流体的に連絡することを開始するため
   の第２バルブ手段、 を有する特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ４ 容量指示手段が、 可撓性バツグを照らすための光源、及び 可撓性バツグが所定の最小値に達したことを表
   示するシグナルを発生するための光検出器、 とを有する特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ５ 所定の最小値が0.5から1.5の間である特許
   請求の範囲第４項に記載の装置。 ６ 前記増強されたガスの供給源がキセノン源で
   あり、そして前記閉鎖ループ中に患者用呼吸マス
   クを有する、特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 ７ 更に、導入口を有し、可撓性バツグを収容す
   るための実質的に固定された容量室を区画する硬
   質ハウジング、及び 加圧ガスを前記導入口を通して硬質ハウジング
   中へ導入し、前記可撓性バツグを圧縮して吸気ガ
   スを該可撓性バツグから患者の肺へ送り込むため
   のガス圧ラインを含む特許請求の範囲第６項に記
   載の装置。 ８ 更に、所望の酸素濃度を有するガスを閉鎖ル
   ープへ導入するための空気サンプル／送風ライ
   ン、 閉鎖ループ中で吸気ガスを循環させるためのポ
   ンプ手段、及び 可変容量室の容量が所定値になつたときに、容
   量指示手段に応答して自動的に開いて可撓性バツ
   グと患者の肺の間の流体的な連絡を開始するため
   の第２バルブ手段を有する特許請求の範囲第７項
   に記載の装置。 ９ 容量指示手段が、 可撓性バツグを照らすための光源、及び 該可撓性バツグが所定の最小容量値に達したこ
   とを表示するシグナルを発するための光検出器か
   ら成る特許請求の範囲第６項に記載の装置。 １０ ガスを空気サンプル／送風装置ラインから
   硬質ハウジングへ導入しかつ吸気ガスを可撓性バ
   ツグから押し出して患者の肺へ導くために、空気
   サンプル／送風装置ラインを硬質ハウジングの導
   入口に連結するラインを更に有する特許請求の範
   囲第８項に記載の装置。 １１ 更に、患者の肺から吸気されたガスのキセ
   ノン濃度を測定するための呼吸終了時ガスのキセ
   ノンのサンプラーを有する特許請求の範囲第６項
   に記載の装置。 １２ 可撓性ハウジングが４から５の範囲の最
   大容量値を有している特許請求の範囲第６項に記
   載の装置。