JPS6249858A - 増強されたガスの吸気用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は、実験用、Ｑｐ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進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年代以来、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
織め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ューター化された断面写
真（ＣＴ）スキャナーが利用できるようになるにつれ、
キセノン増進吸気に関する研究に対する関心が高まった
。キセノン増進吸気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、血管痙彎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、臨床的及び
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
セノン増進／ＣＴ技術に関するあるいはこれを使用する
探究の願度が減少している。キセノン増進／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、従っ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、従っ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％が通常認識されている標準値である。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進吸気に要する時
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
見積もりは異なっているが、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。従ってキセノンの使用は、実験及び臨床
のキセノン増進吸気の研究の両者に対して重大な出費と
なる。キセノン増進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５ＴＲＯＫＥ、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ＯＣＴスキャニングによる人間の脳
の局部的な血流地図」、旧へＧＮＯ３ＴＩＣＩＭ八へＴ
ＮＧ。

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
−ＥＤ　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「キセノン増進したコンピューター化断面
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、一方間時に種々の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、以下にキセノン増進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。コンピューター化した断面写真の増
進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進
ガスの濃度は監視され、その応答として、テスト又は操
作中に増進ガス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、少なくとも増進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
系を含む増進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
濃度の増進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進ガス
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
の際の増進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［増進ガス（ｅ
ｎｈａｎｃｅｄ　ｇａｓ）　ｊ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って、
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。例えば増進ガスはテストの期間中に成る応答
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進ガスのコストを低
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４
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、かつ本発明は異なっ
た患者や神経学の研究とも両立する。下記の実施例では
増進ガスはキセノンであり、これはコンピューター化さ
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（１
２）と該硬質ハウジング中にある可撓性ハウジング（１
４）と制御パネル（１６）と吸気するための曲用マスク
（１８）とから成っている。第１図に示す概略図と一致
する装置は、キセノン増進によるコンピューター化した
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ＯＣＴスキャナー中に位
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
のプラスチッ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
ッグ（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。バッグ（１４）中の可変容量室は閉鎖ループ系
中で、マスク（１８）、従って患者の肺と連結している
。患者はバッグ（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ッグ（１４）
へガスを呼気する。

導管（２１）はバッグの吸気口（１５）とマスク（１８
）とを連結し、導管（３１）は同様にマスク（１８）と
をバッグの呼気口（１７）とを連結して閉鎖ループを完
結させている。１対のチェックバルブ（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）にあり通常開じているバルブ（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、バッ
グとマスクの間にガスを流通させることを補助し、バッ
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（２
３）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）のビーブバルブ（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）のチェックバルブ（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系の一
部を通っ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
めに開が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ッグ（１４）及びライン（２
１）　（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（
４８）を介してライン（３１）に連結されている加圧キ
セノンガスｆｉ　（４４）、酸素検出器（５０）、及び
ライン（５４）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ｉ　（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１．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
ぞれ異なった分類に応じて以下に説明する。

べ下余白 室　の穴０を・′　する恵 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。

曲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素とを制御パネル（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（２２）　（２Ｂ）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、バッグ（１４）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）を通っ
てバッグ（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。従ってキセノン及び
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１１％、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ッグ（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
〜５ｌの範囲である。バング（１４）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。バッグ
（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。バッグの容量は、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、従って光電池（６２）が受け取る光量はバ
ッグの容量の指示用として機能する。バッグの容量が所
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（５６）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ッグの容量
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（５８）を反転させてガスをラ
イン（２５）及び外へ向かうビーブバルブ（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ッグの容量と
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ッ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。従っ
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。利用する操作法にかかわらず、バッグの容量は所望
の初期値範囲である４〜５ｌの間にあり、一方バッグ中
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Ｙ＄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。従って準備完了を示す
ライトが点灯した後、器具を自動的に慣らすためのモー
ドにスイッチするか、又は制御パネル上の＾ＣＭＴ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）　（２Ｂ）が
閉じ、バルブ（２４）　（２６）が開いている。次に患
者は開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）、及び外へ向かうビーブ
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
なったとき（それは通常ＣＴ研究の開始と一致する）は
、パネル１６上のＩ？ＥＲＲＥＡＴＩＩＢ　　（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〕。従って患者はガスをハング（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）、及び外へ向かうビーブバルブ（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、バッグ（１４）中のガスの容量
は減少する。

バッグ（１４）の８叶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（６０）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
セノン増進ＣＴ吸気のための最小値は通常０．５〜１．
５ｌ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ｍ＠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。従って患者は所望濃度
のキセノンを含むガスをバッグ（１４）からライン（２
１）を介して吸気し、ガスを呼気してライン（３１）を
介してバッグ（１４）へ戻す。第２段階の間、ビープバ
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、これによりバッグ（１４）は患
者の呼吸に従っ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。従ってバルブ（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（５６）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、バッグ（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。

研究が終わった後、該器具はＡＣＭＴボタンを押して元
の憤らすためのモードヘスイッチされ、開用マスク（１
８）を患者から取り除く。研究の終了時には通常いくら
かの量のガスがバッグ（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。

トン″′ｒｆｔ′、ガスを口・−「する、屯１増進した
キセノン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
度と所望のバッ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ットを自動的に慣らすための
モードにスイッチする。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スキャナー（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（２２）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（４０）に装
着すると同時にマスク（１８）を患者に取り着ける。従
っ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ＲＥ
ＢＥ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、ユニットでは上述し
た通り第１及び第２の両段階が行われる。

呼Ｉ装置をイ用する患者 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、ユニットは当初所望
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、ビープバルブ（３６）の
口（３７）へ取り付ける。憤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、一方間時にビ
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、ビープバル
ブ（３６）の呼気口（３９）は開キ、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
加えられ、バッグ（１４）を圧縮してガスをバッグから
患者へと送り出す。吸気の間、呼気バルブ管（６８）か
らの圧力はビープバルブ（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
がらないため自動的にビープバルブ（３６）を開き、バ
ック（１４）から吸気されるキセノン増進ガスはビープ
バルブ（３６）から排出される。これによりバッグ（１
４）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（６
６）からの圧力は上述の通り、バッグ（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ッグ
に戻される。呼気の間、ビープバルブは自動的に開き、
これによりハウジング（１２）内からガスを追い出すこ
とを許容してバッグ（１４）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進ＣＴ研究を開始する際
のバッグの容量の好ましい範囲は４〜５ｌであり、テス
トの第２段階を開始する際の好ましいバッグの容量の範
囲は０．５〜１．５ｌの間である。一般にバッグの容量
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ッ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。しかしながらバッグ
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、バッグの材質の膨張度を測定する
ためにバッグの外面に位置する歪み測定ゲージ、バッグ
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、バッグ上のシグナルを発する部材の位
置を感知するバッ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、バッグの最小容量値は第１段階開始時
のバッ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
所望のバッ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
は選択されたバッ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。

選択されたバッグの最大容量は、第２段階開始前にバッ
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段階開始時のバッグの容量と第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進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、増進ガス
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。ここで述べている増進キセノンの研究では、この領
域は患者が約２又は３１のガスを吸気した後に到達し、
そしてバッグ（１４）中に１／！残っていることを表示
するシグナルにより第２段階を開始させる。バッグの容
量がこの所望の低い値に減少し第２段階が始まった後、
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
れバッグの容量が徐々に増加するが、政客■はバッグの
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。一度呼気増進ガス濃度が所望の吸気増進ガス濃
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。従ってバッ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。例えばもし増進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、バッグの最大容量は比較的小さい、例えば１０
１以下の値である。

本発明の装置及び方法は、比較的高価な増進ガスを利用
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段階で増進ガスを「蓄える」ことがてきるので、増
進ガスのコストはこの系の種々の吸気操作への実際的な
通用に対して直接関係する。本発明によると、吸気され
る増進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進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ッグ（■４）ををする可変
容量装置では、ＦＩＬＬ又はＲＥＢＥモードで得られる
増進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。この増進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進ガス濃度に正比例し、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。従って患者のための所望酸素濃度が２
１％から上昇することは与えられた装置で得ることので
きる増進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段階の終了時の増進ガス濃
度が高くなると、与えられた系のための増進ガスの最大
濃度も高くなる。系中では、酸素の所望最大量と増進ガ
スの最大濃度はこのように関連し、本発明は所望の増進
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（酸素と増進ガスを
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
ッグの容量が実質的に減少し、（ｂ）閉鎖ループ系を開
始する前に呼気増進ガス濃度が実質的に増加するため、
比較的小さなバッ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ッグの最
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）を開いてビープバルブ（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。閉鎖ループ系とバッグ中のガス容量はこう
して例えば５ｌから４１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。更にもしバッグの容量が
第２段階の間に所望の最小値、例えば１．０Ｊ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。持ち運び可能なキャビネット（８２）がキャ
スター（８４）上に装着され、該キャビネットは酸素及
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図中に示さなかっ
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、バッグの容量
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
明に従って、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
型制御バルブ及びビ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・・・ジュパコ社＃２２９０５、呼吸用バッグ−５
ｌ１ ２４，２６・・・アスコ社＃８０３ＯＢ−８３、通常開
いているソレノイドバルブ−３７４”、２２．２８・・
・アスコ社＃８０３０Ｂ−３、通常閉じているソレノイ
ドバルブ−３７４”、３０．３２．３４・・・インスト
ルメンテーションインダストリー社＃ＢＥ−１３０、ワ
ンウェイバルブ、 ３６・・・インストルメンテーションインダストリー社
＃ＢＥ−１１５、呼気バルブ、３８・・・フルフロ社の
市販フィルター＃ＷＳ−１２／ＲＷ５５のプレースソー
ダソープ（ソーダライムＵＳＰ）付きフィルタージャー
、 ４２；７８・・・ゴーマソクインスツルメント社＃１Ｏ
−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−１７８′、５０・・・テレダインプローブ社＃Ｂ
１０３０７Ｂ、Ｏ−２マイクロフユーアルセル＃Ｃ６６
８９クラスＢ−１付き、 ６２・・・バクチック社ＶＴ５０１Ｈ光電池。

本明細書で使用される「患者」という用語は、増進ガス
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「バッグ」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、増進ガ
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「増進ガス」
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、本発明思想にとって限定
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
っ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進吸気系の
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・・・バッグ １５・・・吸気口 １６・・・パネル １７・・・呼気口 １８・・・マウスピース ２０・・・ＣＴスキャナー ２１．２３．２５，３３，３５，７４．７５・・・ライ
ン ２２．２４，２６，２８，４８．５６ ・・・パルプ ３６・・・ビーブバルブ ３８・・・二酸化炭素吸収器 ３９・・・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・・・キャビネット ８４・・・キャスター ８６．８８・・・接続部 ９０・・・制御パネル ９５・・・経路板 以下余日 手続補正書く自発） 昭和６１年７り／〆日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６１年特許願第０８４４１７号 ２、発明の名称 キゼノン吸気研究用の装置及び方法 ３、　補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番ｌＯ号静光
虎ノ門ビル　電話５０４−０７２１　−、−一５、補正
の対象 図　面（第１図） ６、補正の内容 第１図を別紙のとおりに補正する。 ７、添付書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸素源とキセノン源と吸気ガスを患者に送り込むた
   めの患者用呼吸マスクとを含み、神経学的研究の際に患
   者の肺へのキセノン増進吸気を実施する装置において、 吸気口と呼気口とを有し、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ッグと、閉鎖ループ系中
   の可変容量室と患者の肺を連結するための前記吸気口、
   前記患者呼吸用マスク及び前記呼気口に相互に連結され
   た一連の導管手段と、 閉鎖ループからガスを放出するためのガス排出口と、 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
   ング手段と、 閉鎖ループ中のキセノン濃度を検出するためのキセノン
   サンプリング手段と、 前記酸素サンプリング手段に応答して酸素源から閉鎖ル
   ープへ酸素を選択的に導入するための酸素導入バルブ手
   段と、 前記キセノンサンプリング手段に応答してキセノン源か
   ら閉鎖ループへキセノンを選択的に導入するためのキセ
   ノン導入バルブ手段と、 閉鎖ループ中の吸気ガスから二酸化炭素を除去するため
   の二酸化炭素除去手段と、 前記可変容量室が所定の最小値に達したことを検出する
   ための容量指示手段及び、 該容量指示手段に応答して前記ガス排出口を閉じ閉鎖ル
   ープからのガスの排出を終了させるための第１バルブ手
   段とから成り、 かつ実質的に全てのキセノンガスが患者の肺から呼気さ
   れて前記可撓性バッグに戻り閉鎖ループ中に保持される
   ようにされていることを特徴とする装置。 ２、更に、導入口を有し、可撓性バッグを収容するため
   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、前記可撓性バッグを圧縮して吸気ガスを該可撓性バ
   ッ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へ
   導入するための空気サンプル／送風ラインと、 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ったときに、容量指示手
   段に応答して自動的に開いて可撓性バッグと患者の肺の
   間の流体的な連絡を開始するための第２バルブ手段とを
   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、 可撓性バッグを照らすための光源及び、 該可撓性バッ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１項に記載の装置。 ５、更に、空気サンプル／送風装置ラインを、ガスを該
   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、かつ該吸気ガスを可撓性バッグから押し出して患
   者の肺へ導くために硬質ハウジングの導入口に連結する
   ラインを有する特許請求の範囲第３項に記載の装置。 ６、更に、患者の肺から呼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１項に記載の装置。 ７、可撓性ハウジングが４から５ｌの範囲の最大容量値
   を有している特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ８、所望の増進ガス濃度を有するガスの初期容量を可変
   容量室に導入し、 該可変容量室と患者の間に閉鎖ループを形成し、該閉鎖
   ループ中の酸素濃度を検出し、 該閉鎖ループ中の増進ガス濃度を検出し、 該検出酸素濃度に応答して所望酸素濃度を維持するため
   に該閉鎖ループに酸素を導入し、 該増進ガス濃度に応答して所望増進ガス濃度を維持する
   ために該閉鎖ループに増進ガスを導入し、閉鎖ループ中
   のガスから二酸化炭素を除去し、所望増進ガス濃度を有
   する該ガスを可変容量室から患者へ送り出し、 第１期の間に、呼気ガスの増進ガス濃度を実質的に増加
   させるに十分なだけ可変容量室の容量を減少させながら
   、閉鎖ループから呼気ガスを放出し、 その後閉鎖ループからの呼気ガスの放出を停止し、検出
   増進ガス濃度の応答として増進ガスを閉鎖ループに加え
   ながらガスを閉鎖ループ中に再循環させ、可変容量室の
   容量を増加させる、 ことから成る患者への増進ガス吸気を行うための方法。 ９、更に、可変容量室が所定の最小値に達したことを表
   示する第１のシグナルを発生し、 かつ該第１のシグナルに応答して呼気ガスの放出を停止
   する、 過程を有する特許請求の範囲第８項に記載の方法。 １０、吸気ガスの所定の最小容量値が０．５から１．５
   ｌの間である特許請求の範囲第９項に記載の方法。 １１、更に、可変容量室が所定の初期容量値に達したこ
   とを表示する第２のシグナルを発生させ、かつ該第２シ
   グナルに応答してガスを可変容量室から患者へ送り込む
   ことを開始する、 過程を有する特許請求の範囲第８項に記載の方法。 １２、所望の酸素濃度と所望の増進ガス温度を合わせた
   ものが容量で４０％より大きくなるようにした特許請求
   の範囲第１１項に記載の方法。 １３、所定の初期容量値が約５ｌより小さいものである
   特許請求の範囲第１１項に記載の方法。 １４、更に、可変容量室を取り囲み、ガス導入口を有す
   る硬質ハウジングを形成し、 かつ吸気ガスを該可変容量室から患者へ送りだすために
   前記硬質ハウジングを加圧する、 過程を有する特許請求の範囲第８項に記載の方法。 １５、閉鎖ループ中の増進ガスをその濃度が容量で１０
   ％より大きくなるようにした特許請求の範囲第８項に記
   載の方法。 １６、酸素源と、 増進ガス源と、 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
   性バッグと、 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と、 閉鎖ループからガスを放出するためのガス排出口と、 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
   ング手段と、 閉鎖ループ中の増進ガス濃度を検出するための増進ガス
   サンプリング手段と、 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
   手段と、 該増進ガスサンプリング手段に応答して前記キセノン源
   から閉鎖ループへ選択的に増進ガスを導入するための増
   進ガス導入バルブ手段と、 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
   除去手段と、 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、 とから成る患者へ増進ガス吸気を行うための装置。 １７、更に、可撓性バッ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、 可撓性バッグを圧縮して吸気ガスを該可撓性バッグから
   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１６
   項に記載の装置。 １８、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／送風装置ラインと、 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ッグと患者とを流体
   的に連絡することを開始するための第２バルブ手段、 とを有する特許請求の範囲第１７項に記載の装置。 １９、容量指示手段が、 可撓性バッグを照らすための光源及び、 可撓性バッ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１６項に記載の装置。 ２０、所定の最小値が０．５から１．５ｌの間である特
   許請求の範囲第１９項に記載の装置。