JP4084523B2

JP4084523B2 - キセノンを使用した麻酔装置

Info

Publication number: JP4084523B2
Application number: JP2000066149A
Authority: JP
Inventors: 直子竹内; 三郎早川; 章寛中村
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: JP2001252358A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、麻酔剤としてキセノンを使用した麻酔装置に関し、詳しくは、患者の呼気中に放出される窒素を除去することによってキセノンの消費量を低減することができる麻酔装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
手術時に患者に麻酔を施すための麻酔器として、図１４の系統図に示すような循環回路を有する半閉鎖式の麻酔器が広く使用されている。この半閉鎖式の麻酔器は、亜酸化窒素等の麻酔剤を供給する麻酔剤供給容器１１、酸素を供給する酸素供給容器１２、麻酔剤及び酸素の流量を調節するニードル弁１３、流量を表示する流量計１４、揮発性麻酔薬を気化させるための気化器１５等を備えたガス供給部１０と、患者に装着されるマスク２１に蛇管２２ａ，２２ｂを介して接続した吸気弁２３及び呼気弁２４、呼気中に含まれる炭酸ガスを除去するための炭酸ガス吸収器２５、呼吸バッグ２６等を備えた麻酔回路２０とにより形成されている。
【０００３】
患者に麻酔を施す際には、麻酔剤及び酸素を所定の割合で混合した新たな麻酔ガス（フレッシュガス）がガス供給部１０から麻酔回路２０に供給され、呼気弁２４から炭酸ガス吸収器２５を通って循環する呼気ガスと共に吸気弁２３を通過してマスク２１から患者に供給される。麻酔回路２０内の麻酔ガスの循環は呼吸バッグ２６により行われており、麻酔回路２０内の余剰のガスは半閉鎖弁２７から排出されている。
【０００４】
このような半閉鎖式の麻酔器では、毎分５〜１０リットルのフレッシュガスを常時供給し、麻酔回路２０から余剰ガスを排出することによって麻酔回路２０内の麻酔ガスの組成を維持するようにしている。
【０００５】
一方、近年は、従来から麻酔剤として用いられてきた亜酸化窒素が、環境汚染の懸念等を有しているため、亜酸化窒素に代わる麻酔剤としてキセノンが注目されている。キセノンが麻酔作用を有していることは古くから知られており、キセノンは、血液／ガス溶解係数が低いので麻酔からの回復が早いという利点も有している。このキセノンを麻酔剤として用いる場合の必要濃度は、６０〜７０％以上であり、患者の呼吸に必要な酸素分２５〜３５％を確保したキセノン・酸素混合状態で麻酔ガスとして供給される。
【０００６】
しかしながら、キセノンは、その希少さ故に高価であり、従来の亜酸化窒素のように半閉鎖式の麻酔器で使用するにはコスト的な問題があった。このため、排出された余剰ガス中のキセノンを回収、精製して再利用する方法や、麻酔回路を完全閉鎖循環式として麻酔ガスを経路外に排出せずに循環使用する方法等、キセノンの消費量を低く抑えるための方式が種々検討されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、余剰ガス中のキセノンを回収、精製する方法としては、低温蒸留を利用したものや、冷却面にキセノンを固化させるものや、シリカゲルのようにキセノンを選択的に吸着する吸着剤を使用したものなどが知られているが、これらの方法は、いずれも−１７０℃程度の極低温を必要とするため、キセノンを回収、精製するために特別の低温設備が必要となる。
【０００８】
一方、麻酔器を完全閉鎖循環式にした場合、呼気中に含まれる炭酸ガスは、従来と同様に、ソーダライムを使用した炭酸ガス吸収器によって容易に麻酔ガス中から分離除去することができるが、呼気中に含まれている窒素の除去は行われていなかった。すなわち、麻酔を行う患者の体組織中には、麻酔前に、大気中の窒素分圧に見合った窒素が溶解しており、この窒素が麻酔中の呼気に放出されるため、また、開腹手術では、麻酔中も腹膜を通して体内に空気中の窒素が侵入してこれが呼気に放出されるため、完全閉鎖循環式の麻酔器では、循環する麻酔ガス中の窒素濃度が次第に上昇することになる。
【０００９】
麻酔ガス中の窒素濃度は、数％未満の場合はほとんど問題にならないが、例えば５％を超えると、麻酔剤としてのキセノンの濃度や、呼吸用の酸素の濃度を維持することが困難になってしまう。このため、循環経路に大容量のバッファタンクを設けて窒素濃度の上昇を相対的に小さくすることも考えられるが、麻酔時における全体的なキセノンの使用量が増大するという問題がある。
【００１０】
そこで本発明は、キセノンを使用した完全閉鎖循環式麻酔器における循環経路内の窒素濃度の上昇を防止してキセノン消費量の低減を図り、また、麻酔終了後に経路内に残存するキセノンや患者の呼気中に含まれるキセノンの回収も行うことができるキセノンを使用した麻酔装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のキセノンを使用した麻酔装置は、キセノンと酸素とを含む麻酔用ガスを患者に循環供給するための完全閉鎖循環経路と、該完全閉鎖循環経路の呼気側経路から分岐し、窒素除去手段を介して前記完全閉鎖循環経路の吸気側経路に合流する窒素除去経路とを備え、前記窒素除去手段は、キセノンを吸着せず、窒素を吸着する分子ふるい炭素を充填した吸着器であることを特徴としている。
【００１２】
また、前記分子ふるい炭素に吸着した窒素を、酸素ガスによって系外に排出する経路を設けたことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１はキセノンを使用した麻酔装置の第１参考例を示す概略系統図である。なお、以下の説明において、各参考例及び各形態例における同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１５】
この麻酔装置は、吸気弁２３、マスク２１，呼気弁２４等を備えた完全閉鎖循環経路３１の途中に窒素を除去するための窒素除去手段３２を設けたものである。キセノン及び酸素を所定量含む麻酔ガスは、この閉鎖循環経路３１を循環して患者に供給され、患者から麻酔ガス中に放出された窒素は、閉鎖循環経路３１を循環する途中で窒素除去手段３２を通過する際に除去される。これにより、麻酔ガス中に窒素が蓄積することを防止でき、キセノン及び酸素を所定濃度に維持することができる。
【００１７】
前記窒素除去手段３２としては、キセノンの分子径が４．３４Ａ（オングストローム）、酸素が２．８×３．９Ａ、窒素が３．０×４．１Ａであるから、細孔径を調整した分子ふるい炭素（ＭＳＣ）を用いることにより、窒素及び酸素を吸着してキセノンから分離することが可能となる。この場合、窒素と同時に酸素も麻酔ガス中から除去されてしまうが、キセノンに比べて酸素は低価格で入手も容易であるから、窒素と共に酸素も閉鎖循環経路３１から除去して新たな酸素を閉鎖循環経路３１に補給するようにしてもよい。また、酸素も有効利用しようとする場合は、ＭＳＣから脱着したガスを、酸素と窒素とを分離可能な吸着剤や分離膜により処理して酸素を回収し、回収した酸素を閉鎖循環経路３１に戻すようにすればよい。逆に、酸素を優先的に吸着する吸着剤を使用して麻酔ガスから酸素を分離した後、キセノンと窒素とを吸着剤で分離するようにしてもよい。
【００２０】
このような窒素除去手段３２における窒素の除去は、窒素を完全に分離除去する必要はなく、麻酔ガス中のキセノン濃度と酸素濃度とを所定濃度に維持できるようにすればよい。すなわち、通常の麻酔ガスにおけるキセノンは６０〜７０％、酸素は２５〜３５％であるから、窒素濃度として最大５％程度まで許容できるので、窒素濃度が５％以下になるように窒素を除去できればよいことになる。すなわち、窒素の除去は不完全であっても、キセノンの放出を最小限に抑えることができる分離手段を選択することが好ましい。
【００２１】
また、炭酸ガスについては、窒素除去手段３２で窒素と共に除去することができれば、従来の炭酸ガス吸収器を省略することができるが、窒素除去手段３２で炭酸ガスを除去できない場合や、窒素除去手段３２での窒素の分離除去効率や寿命に悪影響を与える場合は、窒素除去手段３２の前段に、従来と同様のソーダライムを使用した炭酸ガス吸収器を設けておけばよい。さらに、水分が窒素除去手段３２に悪影響を与える場合は、窒素除去手段３２の前段にシリカゲル等を用いた乾燥器を設け、後段に加湿器を設けておけばよい。
【００２２】
図２は、麻酔装置の第２参考例を示す概略系統図である。この麻酔装置は、閉鎖循環経路３１に複数の窒素除去手段３２を並列に設けたものである。このように形成することにより、各窒素除去手段３２を通過する麻酔ガスの流速を低くすることができるので、前記吸着剤や分離膜等における窒素除去を効果的に行うことができる。例えば、吸着剤を充填した吸着器の場合、ガスの流速を低くするために吸着器の断面積を大きくすると、充填した吸着剤の全体に均一にガスを流すことが困難になり、処理性能が損なわれることがあるが、適度な大きさの吸着器をこのように複数個並列に設けておくことにより、吸着剤の性能を有効に利用することができる。また、窒素除去手段３２の前後に弁を設けておくことにより、一方で除去処理を行っている間に他方の交換や再生を行うことができる。
【００２３】
図３は、麻酔装置の第３参考例を示す概略系統図である。この麻酔装置は、閉鎖循環経路３１に複数の窒素除去手段３２を直列に設けたものである。このように形成することにより、各窒素除去手段３２における窒素除去能力が低い場合でも、全体として十分な窒素除去を行うことができる。
【００２４】
図４は、本発明のキセノンを使用した麻酔装置の第１形態例を示す概略系統図である。この麻酔装置は、閉鎖循環経路３１に、窒素除去手段３２を設置した窒素除去経路３３を加えたものである。このように閉鎖循環経路３１の呼気側経路から分岐し、窒素除去手段３２を介して吸気側経路に合流する窒素除去経路３３を設けることにより、閉鎖循環経路３１を循環する麻酔ガスの内の適当量を窒素除去手段３２で処理することができる。
【００２５】
図５は、麻酔装置の第２形態例を示す概略系統図である。この麻酔装置は、前記第４形態例の窒素除去経路３３における窒素除去手段３２の前後に弁３４ａ，３４ｂを設け、窒素除去が必要となったときに、窒素除去手段３２に麻酔ガスの一部を流すことができるようにしたものである。なお、想像線で示すように、弁３４ａ，３４ｂと同時に、窒素除去経路３３の両接続部間の閉鎖循環経路３１にも弁３５を設け、必要に応じてこれらの弁を切換開閉して麻酔ガスの全量を窒素除去手段３２に流すようにしたり、開度を調節して窒素除去手段３２に流すガス量を調節したりすることもできる。
【００２６】
さらに、閉鎖循環経路３１に、想像線で示すようなバッファ３６を設けておくことにより、弁の切換開閉等により発生する圧力変動を緩和することができ、また、弁３４ａ，３４ｂを閉じて窒素除去手段３２内に所定量の麻酔ガスを所定時間封じ込めておくことができるので、窒素の除去処理を流通処理ではなくバッチ処理で行うことができる。
【００２７】
図６は、麻酔装置の第３形態例を示す概略系統図である。この麻酔装置は、閉鎖循環経路３１に、窒素除去手段３２とバッファ３６とを並列に設けるとともに、窒素除去手段３２の流入側（閉鎖循環経路３１の呼気側）に麻酔ガスを窒素除去手段３２に導くための圧縮機３７又は送風機を、流出側（閉鎖循環経路３１の吸気側）に逆止弁３８を、それぞれ設けて窒素除去経路３３を形成したものである。
【００２８】
このように形成した麻酔装置は、循環する麻酔ガス中の窒素濃度が上昇したときに圧縮機３７を作動させることにより、窒素除去手段３２とバッファ３６との間で麻酔ガスを循環させて窒素を除去することができる。これにより、閉鎖循環経路３１内を循環するガス量に比べて大量の麻酔ガスを窒素除去手段３２で処理することが可能となる。また、圧縮機３７を間欠的に作動させることにより、バッチ処理で窒素を除去することもできる。
【００２９】
なお、バッファ３６には、ベローやガスバッグのように略大気圧で圧力緩衝を行えるものを用いることが好ましい。また、バッファ３６は、閉鎖循環経路３１内の圧力緩衝を行うことができれば任意の位置に設置することが可能であり、例えば、想像線で示すように、窒素除去経路３３よりも上流側の閉鎖循環経路３１にバッファ３６を設けるようにしてもよい。
【００３０】
図７は、麻酔装置の第４形態例を示す概略系統図である。この麻酔装置は、窒素除去手段３２として前記ＭＳＣのような物理的吸着剤を使用するのに適した構造を有するものであって、窒素除去手段３２の吸着剤に吸着した窒素を、酸素ガスによって系外に排出（パージ）する経路を設けたものである。
【００３１】
すなわち、窒素除去経路３３に設置された窒素除去手段３２は、窒素を物理的に吸着する吸着剤を充填した吸着器４０と、該吸着器４０の前後にそれぞれ設けられた吸着器入口弁４１及び吸着器出口弁４２と、吸着器４０にパージガスとしての酸素を導入するためのパージガス導入弁４３を有するパージガス導入経路４４及び吸着剤から脱着した窒素をパージガスに同伴させて吸着器４０から導出するためのパージガス導出弁４５を有するパージガス導出経路４６とにより形成されており、この窒素除去手段３２の上流側で、閉鎖循環経路３１の呼気側から分岐した部分には、麻酔ガスを窒素除去経路３３に導くための圧縮機３７が設けられ、窒素除去手段３２の下流側には、処理ガス用のバッファ４７、窒素除去経路出口弁４８及び逆止弁３８が設けられており、窒素除去経路３３は、逆止弁３８の下流で閉鎖循環経路３１の吸気側に合流している。また、閉鎖循環経路３１には、圧力変動を緩和するためのバッファ３６が設けられている。
【００３２】
この麻酔装置では、窒素の除去を連続方式で行うこともでき、バッチ方式で行うこともできる。例えば、連続方式で窒素の除去処理を行う場合には、吸着器入口弁４１、吸着器出口弁４２及び窒素除去経路出口弁４８を開き、パージガス導入弁４３及びパージガス導出弁４５を閉じた状態で、圧縮機３７を作動させればよい。これにより、閉鎖循環経路３１を循環する麻酔ガスの一部が圧縮機３７の作用で窒素除去経路３３に導かれ、吸着器４０内の吸着剤に窒素を吸着させて麻酔ガス中から分離除去した後、逆止弁３８を経て閉鎖循環経路３１に合流する。このとき、吸着器出口弁４２を適当に絞り、あるいは、吸着器出口弁４２と保圧弁を併用し、吸着器４０内の圧力を高めて処理することにより、窒素の除去効果を向上させることができる。この窒素除去操作は、吸着器入口弁４１を閉じるとともに圧縮機３７を停止させることにより終了する。
【００３３】
窒素除去をバッチ方式で行う場合は、最初に、吸着器入口弁４１のみを開いた状態で圧縮機３７を作動させ、所定量の麻酔ガスが吸着器４０内に流入した時点で、吸着器入口弁４１を閉じて圧縮機３７を停止させる。これにより、閉鎖循環経路３１を循環する麻酔ガスの一部が吸着器４０内に所定圧力で保持された状態になり、麻酔ガス中に存在する窒素が吸着剤に吸着されて麻酔ガス中から取り除かれる。このとき、吸着器４０内の圧力を、圧縮機３７での圧縮で閉鎖循環経路３１の圧力より高い圧力にすることにより、吸着剤への窒素の吸着を効果的に行うことができる。また、吸着器４０内でガスを保持することにより、分圧の低い窒素を吸着剤に十分に吸着させることができる。
【００３４】
吸着器４０内に麻酔ガスを所定時間保持してから吸着器出口弁４２を開くと、吸着器４０内の吸着剤に吸着しないキセノンは、吸着器４０から流出して処理ガス用のバッファ４７に一時貯留された状態になる。このとき、吸着剤に対して窒素よりも酸素が吸脱着しやすい場合は、吸着器４０内の圧力低下に伴って酸素が先に脱着するので、この酸素によって吸着器４０内に残存するキセノンをバッファ４７に向けて押し出すことができる。また、パージガス導入弁４３を開いてパージガスを吸着器４０内に供給し、このパージガスによってキセノンを押し出すこともできる。
【００３５】
このとき、バッファ４７に貯留するガスの圧力は、バッファ３６と同様に略大気圧としておくことが好ましい。窒素を除去したバッファ４７内のガスは、窒素除去経路出口弁４８を開くことにより、逆止弁３８を通って閉鎖循環経路３１を循環する麻酔ガスに合する。なお、バッファ４７内のガスを閉鎖循環経路３１に導入するための送風機を設けておいてもよい。
【００３６】
上述のバッチ処理において、閉鎖循環経路３１から吸着器４０への麻酔ガスの導入や、バッファ４７から閉鎖循環経路３１への処理ガスの合流の際の閉鎖循環経路３１内のガス量の変化（圧力変動）は、前記バッファ３６の圧力緩衝作用によって緩和される。
【００３７】
一方、吸着器４０内の吸着剤に吸着した窒素は、吸着器４０内の圧力低下により徐々に吸着剤から脱着し、吸着器４０から流出する。したがって、吸着器４０から窒素が流出する前に吸着器出口弁４２を閉じ、パージガス導出弁４５を開くことにより、吸着剤から脱着した窒素をパージガス導出経路４６から系外に排出することができる。さらに、吸着器４０のパージ処理（吸着剤の再生）を行うことにより、次回の窒素吸着を効果的に行うことができる。このパージ処理は、吸着器入口弁４１及び吸着器出口弁４２を閉じた状態でパージガス導入弁４３及び吸着器出口弁４２を開き、パージガス導入経路４４からパージガス、通常は酸素を吸着器４０に導入し、吸着器４０内の吸着剤から窒素を積極的に脱着する。
【００３８】
さらに、パージガス導出経路４６に真空ポンプを接続し、吸着器４０内のガスを吸引排気して吸着器４０内を減圧することにより、吸着剤に吸着している窒素をより効率よく脱着させることができ、この減圧状態でパージガス導入経路４４からパージガスを導入して吸着器４０内を流通させることにより、吸着剤から脱着した窒素をパージガスに同伴させて吸着器４０から効果的に排出することができる。
【００３９】
吸着剤がＭＳＣで窒素除去がバッチ処理の場合、前記窒素除去操作で窒素と共に酸素もＭＳＣに吸着して麻酔ガス中から取除かれてしまうが、吸着器４０内のガスをバッファ４７に流出させるための圧力低下の際に、窒素よりも酸素が先にＭＳＣから脱着するので、ＭＳＣに吸着された酸素を再び麻酔ガスの一部として利用することができる。また、パージガスとして酸素を使用することにより、ＭＳＣに吸着されて窒素と共に排出される酸素分をこの経路から補給することもでき、バッファ４７に回収したガスの組成を所定濃度に調整することもできる。
【００４０】
図８は、麻酔装置の第５形態例を示す概略系統図である。この麻酔装置は、窒素除去経路３３に循環処理用のバッファ５０を設けたものである。このバッファ５０は、閉鎖循環経路３１に対して分岐弁５１と合流弁５２とを介して接続しており、また、閉鎖循環経路３１には、分岐弁５１と合流弁５２との接続部間に弁５３を設けている。
【００４１】
この麻酔装置での窒素除去は、最初に、分岐弁５１及び合流弁５２を開くとともに、弁５３を閉じ状態、あるいは絞った状態とし、閉鎖循環経路３１を流れる麻酔ガスをバッファ５０内に流入させ、前回の処理で窒素を除去した麻酔ガスをバッファ５０から押し出して合流弁５２から閉鎖循環経路３１に送り出す。なお、この状態を定常状態として、閉鎖循環経路３１を循環する麻酔ガスが常時バッファ５０を流れるようにしておいてもよい。
【００４２】
窒素除去は、弁５３を開いて分岐弁５１及び合流弁５２を閉じ、閉鎖循環経路３１と窒素除去経路３３とを切り離した状態で行い、圧縮機３７を運転してバッファ５０内のガスを吸着器４０内に送り込み、窒素の除去処理及び吸着器４０からの窒素の排出（パージ）を行う。この窒素の除去処理及び吸着器４０からの窒素の排出は、連続方式で行うこともでき、バッチ方式で行うこともできる。窒素が除去されたバッファ５０内のガスは、次の処理開始時に閉鎖循環経路３１からバッファ５０に流入するガスによりバッファ５０から押し出されて閉鎖循環経路３１に戻される。
【００４３】
図９は、麻酔装置の第４参考例を示す概略系統図である。この麻酔装置は、閉鎖循環経路３１と窒素除去経路３３とを一体の循環経路として形成するとともに、窒素除去手段３２の前後に比較的大容量のバッファ３６，４７をそれぞれ設けることにより、窒素の除去処理を吸着剤によるバッチ方式で行えるようにしたものである。
【００４４】
すなわち、患者からの呼気をバッファ３６に貯留し、この貯留したガスを圧縮機３７によって間欠的に吸着器４０に送り込み、前記同様のバッチ方式による窒素除去を行う。そして、吸着器４０から間欠的に流出する窒素除去後のガスは、バッファ４７に貯留した後、所定流量で窒素除去経路出口弁４８及び逆止弁３８を経て閉鎖循環経路３１の吸気側に供給するようにしている。
【００４５】
図１０は、窒素除去手段３２に２個の吸着器４０ａ，４０ｂを並列に設けるとともに、各吸着器４０ａ，４０ｂに、前記同様の吸着器入口弁４１ａ，４１ｂ、吸着器出口弁４２ａ，４２ｂ、パージガス導入弁４３ａ，４３ｂ、パージガス導入経路４４ａ，４４ｂ、パージガス導出弁４５ａ，４５ｂ、パージガス導出経路４６ａ，４６ｂをそれぞれ設けて吸着器４０ａ，４０ｂを切換運転可能に形成したものである。
【００４６】
吸着剤の量が同じ場合、一つの吸着器に吸着剤全量を充填したものに比べて、このように複数の吸着器に分割充填して切換え使用することにより、吸着器に導入する一回のガス量を少なくすることができるので、窒素除去を行う際に閉鎖循環経路３１から分岐させて抜き取るガス量が少なくなり、閉鎖循環経路３１内を循環するガス量の変動を小さくすることができ、安定した状態で麻酔ガスを循環させることができるとともに、バッファの小型化も図ることができる。
【００４７】
さらに、一方の吸着器で窒素除去を行っている間に他方の吸着器の再生操作を行うことができる。このとき、再生開始前の吸着器内に存在するキセノンを回収するため、出口弁４２ａ，４２ｂを同時に開く均圧操作を行って他方の吸着器内に回収することもできる。また、吸着器に代えて化学吸着剤やゲッター等を使用した場合でも、他方を運転中にこれらの交換を行うこともできる。
【００４８】
図１１は、麻酔装置の第６形態例を示す系統図である。この麻酔装置は、前記第７形態例で示した麻酔装置を基本とした具体的装置構成を示すものであって、閉鎖循環経路３１は、従来と同様の、マスク２１、吸気弁２３、呼気弁２４、炭酸ガス吸収器２５、呼吸バッグ２６を有するとともに、バッファ３６，逆止弁６１を有する麻酔ガス補給経路６２、循環ガスと補給ガスとを混合する混合器６３、循環ガスの組成を分析する分析計６４が設けられ、さらに、必要に応じて、湿度を調節するための加湿器６５、呼気中の水分を除去する乾燥器６６、再使用のためにガスを消毒する消毒器６７を設けることができる。
【００４９】
一方、窒素除去経路３３には、前記同様の圧縮機３７、窒素除去手段３２を構成する吸着器４０及び該吸着器前後の弁４１，４２，４３，４５及び経路４４，４６、バッファ４７、窒素除去経路出口弁４８、逆止弁３８を有するとともに、窒素除去経路３３に流入するガスの除湿を行う乾燥器７１、バッファ４７内の窒素除去ガスを閉鎖循環経路３１に送り込むための送風機７２、窒素除去ガスを加湿する加湿器７３、窒素除去ガスの消毒・除菌を行う消毒器７４が設けられている。さらに、バッファ４７には、バッファ４７内のガス量を検出する検出器７５が設けられており、必要に応じて弁７６を介して外部タンク（図示せず）を接続しておくことができる。また、窒素除去経路３３の入口部及び出口部には、経路を遮断するための弁７７，７８がそれぞれ設けられている。
【００５０】
この麻酔装置は、以下のように運転して患者に麻酔を施し、麻酔中の麻酔ガスから窒素を除去し、また、麻酔後にキセノンの回収を行う。
【００５１】
まず、系内の空気（窒素）を除去して麻酔ガスに置換する操作を行う。すなわち、弁７６，７７，７８を閉じた状態で弁４３を開き、パージガス導入経路４４から酸素を供給し、窒素除去経路３３内にガスを適当な圧力で充満させた後、弁７６を開いて略大気圧まで経路内のガスを系外に放出する操作を数回、例えば３回繰り返して経路内から窒素を追い出す操作を行い、次に、弁４３を閉じて弁７６，７７を開いた状態で、麻酔ガス補給経路６２から酸素を系内に供給し、圧縮機３７を作動させて閉鎖循環経路３１内の空気及び患者の肺内の空気をパージする。
【００５２】
そして、系内の窒素濃度が所定量以下、例えば０．２％以下になったことを確認してから、各弁を定常状態の開閉位置とし、キセノンの供給を開始する。麻酔中は、系内の酸素濃度が所定濃度以上、例えば２５％以上であること、及び、循環するガス中のキセノン濃度が所定濃度以上、例えば６０％以上であることを確認しながら閉鎖循環経路３１内を循環させ、呼吸によって失われた分は、麻酔ガス補給経路６２から適宜供給する。
【００５３】
麻酔中の窒素の除去は、炭酸ガス吸収器２５を通過した麻酔ガスの一部を、連続方式あるいはバッチ方式で閉鎖循環経路３１から窒素除去経路３３に抜き取り、前述のように、吸着器４０に充填したＭＳＣ等の吸着剤に窒素を吸着させて麻酔ガス中から除去する。この窒素除去操作は、閉鎖循環経路３１内を循環する麻酔ガス中の窒素濃度が５％以下を維持するように行う。例えば、閉鎖循環経路３１内の窒素濃度が５％になったときに、吸着器出口弁４２を閉じたままで吸着器入口弁４１を開くとともに圧縮機３７を作動させ、閉鎖循環経路３１内の麻酔ガスを所定量所定圧力で吸着器４０に送り込んで一定時間吸着処理を行った後、窒素除去経路出口弁４８を閉じたままで吸着器出口弁４２を開き、窒素除去を行ったガスをバッファ４７に回収する。バッファ４７内のガスは、窒素除去経路出口弁４８を開き、送風機７２を作動させることによって閉鎖循環経路３１内に戻すことができる。また、閉鎖循環経路３１内の窒素濃度が所定時間以上、所定濃度以下、例えば、１％を１０秒間下回ったときには、閉鎖循環経路３１内のみで麻酔ガスを循環させるようにする。
【００５４】
なお、窒素除去手段３２の能力が小さい場合は、麻酔ガスの一部を窒素除去経路３３へ連続的に抜出し、窒素除去を連続して行うようにしてもよい。また、窒素の除去と共に酸素が失われてしまう場合は、麻酔ガス補給経路６２や、別途設けた酸素補給経路から必要量の酸素を補給すればよい。
【００５５】
麻酔終了後は、系内に酸素を供給し、系内の麻酔ガス（キセノン）をバッファ４７を経由して弁７６から外部タンクに抜き取りる。さらに、キセノン濃度が低くなった麻酔ガスを閉鎖循環経路３１内で１０分程度循環させてから外部タンクに抜き取れば、患者の体内から呼気中に放出されるキセノンも回収することができる。外部タンクに回収されたガスは、キセノンと酸素とを主成分とするものであるから、適宜な消毒処理や精製処理を施すことにより、ガス源として再利用することができる。
【００５６】
なお、本形態例も含めて、前記各形態例及び第 4 参考例に用いられている前記逆止弁３８は、必要に応じて設ければよく、省略することもできる。また、窒素の除去操作は、窒素除去手段の種類や能力、麻酔ガスの全量や麻酔時間に応じて適宜な操作を選択することができる。
【００５７】
【実験例】
図１２に示す実験装置を使用して麻酔ガス中の窒素を除去する実験を行った。この実験装置は、窒素が蓄積した循環ガスを想定したキセノン６５％、酸素３０％、窒素５％の混合ガスを０．９ＭＰａで充填した混合ガス容器８１と、ＭＳＣを充填した吸着器８２と、吸着器８２で窒素除去を行ったガスを回収する回収容器８３と、パージガスの酸素を供給する酸素供給経路８４と、吸着器８２からの脱着ガス及びパージガスを回収する脱着ガス容器８５とを有しており、これらを接続する配管に、手動弁８６〜９３、流量調節弁９４、圧力調節弁９５〜９７、流量計９８及び圧力計９９をそれぞれ設けたものである。
【００５８】
吸着器８２は、内径７６．３ｍｍ、筒長２５０ｍｍ、容量１リットルの円筒体を使用し、この中にＭＳＣを７００ｇ充填した。吸着器８２に充填したＭＳＣは、キセノンを平衡吸着せず、窒素を吸着するように細孔調整したものであり、空隙率は０．５６Ｌ／Ｌである。このＭＳＣの大気圧、１５℃における吸着曲線を測定した結果を図１３に示す。また、容器８３，８５は、ガスバリア性フィルム（アルミ蒸着フィルム）からなるバッグであり、このバッグは、手で絞ることによって内部のガスを放出できるように形成されている。
【００５９】
まず、系内の空気を排出するため、弁８６，８９，９０を閉じ、その他の弁を開いた状態として酸素供給経路８４から酸素を供給し、流路内の窒素の洗い出しを十分に行った。次に、弁９２を閉じた後、回収容器８３のバッグを絞ることにより内部のガスを十分に排出してから弁９３を閉じた。また、弁９０を開いて脱着ガス容器８５内の空気も十分にパージした後、弁８７を閉じて吸着器８２内が略大気圧になってから弁９０を閉じ、バッグを絞って脱着ガス容器８５内のガスを十分に排出して弁９１を閉じた。
【００６０】
弁８８を閉じてから弁８６を開き、混合ガス容器８１内の混合ガスを弁８８の手前まで供給した。圧力調節弁９５の調整圧力は、締切り圧が吸着処理を行う０．７ＭＰａになるように調整した。この状態で弁８８をゆっくりと開き、混合ガスを吸着器８２内に０．７ＭＰａで充填してから弁８８を閉じ、１２０秒放置して吸着処理を行った。
【００６１】
次に、弁９２をゆっくりと開き、吸着器８２内の非吸着ガス（キセノン）を回収容器８３に回収した。２秒後に吸着器８２内の圧力が略大気圧となったが、ＭＳＣから脱着する酸素も回収するため、１５秒経過後に弁９２を閉じた。その後、弁９０を１０５秒間開き、ＭＳＣから脱着するガスを脱着ガス容器８５に回収する脱着処理を行った。続いて、ＭＳＣの再生処理を行うため、弁８９を開いて吸着器８２に酸素を毎分２リットルで３０秒流し、吸着器８２から流出するガスを脱着ガス容器８５に回収した。
【００６２】
弁９０を閉じた後、回収容器８３及び脱着ガス容器８５内のガスの回収量を測定し、四重極質量分析計（バルザス社製ＱＭＥ２００）で組成分析を行った。さらに、容器８３，８５内のガスを全て排気後、混合ガス容器８１内の混合ガスを吸着器８２に導入し、上記同様にして吸着処理、脱着処理及び再生処理を行い、容器８３，８５内に回収したガスの回収量測定と組成分析とを行った。
【００６３】
結果を表１に示す。なお、括弧内は、回収容器８３に回収したガスに酸素を補給し、ガス量を混合ガス処理量（３．３６リットル）と同量にした場合の組成である。この結果から明らかなように、キセノンの全量を回収しながら窒素濃度を１％程度までに低減することができ、酸素を補給するだけで麻酔ガスとして循環再利用できることがわかる。
【００６４】
【表１】

【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、患者の呼気から麻酔ガス中に混入する窒素を除去して麻酔ガスを循環させるので、キセノンの所要量を最小に抑えたキセノン麻酔を実施することができる。また、窒素の除去も、吸着剤等で行うことにより、低温や高温を使用せずに常温付近で行えるので、窒素の除去処理も低コストで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】キセノンを使用した麻酔装置の第１参考例を示す概略系統図である。
【図２】麻酔装置の第２参考例を示す概略系統図である。
【図３】麻酔装置の第３参考を示す概略系統図である。
【図４】本発明のキセノンを使用した麻酔装置の第１形態例を示す概略系統図である。
【図５】本発明の麻酔装置の第２形態例を示す概略系統図である。
【図６】本発明の麻酔装置の第３形態例を示す概略系統図である。
【図７】本発明の麻酔装置の第４形態例を示す概略系統図である。
【図８】本発明の麻酔装置の第５形態例を示す概略系統図である。
【図９】麻酔装置の第４参考例を示す概略系統図である。
【図１０】窒素除去手段の他の形態例を示す系統図である。
【図１１】本発明の麻酔装置の第６形態例を示す系統図である。
【図１２】実験装置の系統図である。
【図１３】実験で使用したＭＳＣの大気圧、１５℃における吸着曲線を示す図である。
【図１４】従来の麻酔器の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
２１…マスク、２３…吸気弁、２４…呼気弁、２５…炭酸ガス吸収器、２６…呼吸バッグ、３１…閉鎖循環経路、３２…窒素除去手段、３３…窒素除去経路、３４ａ，３４ｂ、３５…弁、３６…バッファ、３７…圧縮機、３８…逆止弁、４０，４０ａ，４０ｂ…吸着器、４１，４１ａ，４１ｂ…吸着器入口弁、４２，４２ａ，４２ｂ…吸着器出口弁、４３，４３ａ，４３ｂ…パージガス導入弁、４４，４４ａ，４４ｂ…パージガス導入経路、４５，４５ａ，４５ｂ…パージガス導出弁、４６，４６ａ，４６ｂ…パージガス導出経路、４７…バッファ、４８…窒素除去経路出口弁、５０…バッファ、５１…分岐弁、５２…合流弁、５３…弁、６１…逆止弁、６２…麻酔ガス補給経路、６３…混合器、６４…分析計、６５…加湿器、６６…乾燥器、６７…消毒器、７１…乾燥器、７２…送風機、７３…加湿器、７４…消毒器、７５…検出器、７６…弁、８１…混合ガス容器、８２…吸着器、８３…回収容器、８４…酸素供給経路、８５…脱着ガス容器、８６〜９３…手動弁、９４…流量調節弁、９５〜９７…圧力調節弁、９８…流量計、９９…圧力計

Claims

キセノンと酸素とを含む麻酔用ガスを患者に循環供給するための完全閉鎖循環経路と、該完全閉鎖循環経路の呼気側経路から分岐し、窒素除去手段を介して前記完全閉鎖循環経路の吸気側経路に合流する窒素除去経路とを備え、前記窒素除去手段は、キセノンを吸着せず、窒素を吸着する分子ふるい炭素を充填した吸着器であることを特徴とするキセノンを使用した麻酔装置。
前記窒素除去手段は、前記分子ふるい炭素に吸着した窒素を、酸素ガスによって系外に排出する経路を設けたことを特徴とする請求項１記載のキセノンを使用した麻酔装置。