(57)【要約】【課題】一酸化窒素、水素及び酸素を同時に吸入投与する医療行為を、より簡便に行うことを可能にするガス組成物を提供すること。【解決手段】一酸化窒素と、水素と、不活性ガスと、を含有するガス組成物が開示される。一酸化窒素の濃度が、当該ガス組成物の体積を基準として２０体積％以下である。ガス組成物は、一酸化窒素、水素及び酸素を含有する医療用吸入ガスを形成するために用いることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一酸化窒素と、水素と、不活性ガスと、を含有するガス組成物であって、
前記一酸化窒素の濃度が、当該ガス組成物の体積を基準として２０体積％以下である、ガス組成物。
【請求項２】
前記水素の濃度が、当該ガス組成物の体積を基準として０．１体積％〜４０体積％である、請求項１に記載のガス組成物。
【請求項３】
当該ガス組成物の全圧が０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａである、請求項１又は２に記載のガス組成物。
【請求項４】
前記不活性ガスが窒素を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス組成物。
【請求項５】
一酸化窒素、水素及び酸素を含有する医療用吸入ガスを形成するために用いられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス組成物。
【請求項６】
ガス容器と、該ガス容器に充填された請求項１〜５のいずれか一項に記載のガス組成物と、を有する、ガス製品。
【請求項７】
一酸化窒素及び不活性ガスを含む第１の原料ガスをガス容器に充填することと、
前記ガス容器に、水素及び不活性ガスを含む第２の原料ガスを更に充填することと、
前記ガス容器に不活性ガスを更に充填し、それにより、一酸化窒素、水素及び不活性ガスを含むガス組成物であって、一酸化窒素の濃度が、当該ガス組成物の体積を基準として２０体積％以下である、ガス組成物を形成することと、
をこの順に含む、ガス組成物を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス組成物及びその製造方法、並びにガス製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
一酸化窒素、水素及び酸素を含有するガス組成物の吸入により、虚血再灌流時の臓器及び組織障害を有効に軽減できることが報告されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８４３９８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるような複数種のガスの組み合わせを含むガス組成物を用いた医療行為においては、それら複数種のガスを同時に患者に吸入投与するために、各ガスの供給量等を厳密にコントロールする必要がある。そのためには大規模且つ高価な装置、及び複雑な操作が必要とされる。医療の安全性及び正確性の更なる改善のためにも、より簡便な方法で複数種のガスを同時に吸入投与できることが望まれる。
【０００５】
そこで、本発明の一側面の目的は、一酸化窒素、水素及び酸素を同時に吸入投与する医療行為を、より簡便に行うことを可能にするガス組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面は、一酸化窒素と、水素と、不活性ガスと、を含有するガス組成物に関する。前記一酸化窒素の濃度は、当該ガス組成物の体積を基準として２０体積％以下である。
【０００７】
一酸化窒素と水素との組み合わせは、支燃性ガスと可燃性ガスとの組み合わせであることから、両者を含む混合ガスを安定して長期に保管することは、一般に困難であると考えられている。特に医療用ガスの場合、１年間で各ガスの濃度の変動幅が±５％以内といった、非常に高い保存安定性が求められるが、一酸化窒素及び水素が共存した混合ガスがそのような高い保存安定性を有することは、通常、期待し難い。ところが、本発明者らの知見によれば、一酸化窒素の濃度が２０体積％以下であれば、一酸化窒素及び水素を含むガス組成物が、安定に保存できることを見出し、本発明を完成させるに至った。本発明に係るガス組成物を用いることにより、当該ガス組成物と酸素を含むガスの２種類のガスの供給をコントロールするだけで、一酸化窒素、水素及び酸素の３種類のガスを、同時に患者に吸入投与する医療行為を簡便に実施できる。
【０００８】
本発明の別の一側面は、ガス容器と、該ガス容器に充填された上記ガス組成物と、を有する、ガス製品に関する。ガス製品のガス容器内で、ガス組成物を長期間にわたって安定して保存することができる。
【０００９】
本発明の更に別の一側面は、上記ガス組成物を製造する方法に関する。当該方法は、一酸化窒素及び不活性ガスを含む第１の原料ガスをガス容器に充填することと、前記ガス容器に、水素及び不活性ガスを含む第２の原料ガスを更に充填することと、前記ガス容器に不活性ガスを更に充填し、それにより、一酸化窒素、水素及び不活性ガスを含むガス組成物であって、一酸化窒素の濃度が、当該ガス組成物の体積を基準として２０体積％以下である、ガス組成物を形成することと、をこの順に含む。この方法によれば、上記ガス組成物を効率的、且つ高い精度で製造することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一側面によれば、一酸化窒素、水素及び酸素を同時に吸入投与する医療行為を、より簡便に行うことを可能にするガス組成物が提供される。本発明の一側面に係るガス組成物は、爆発性を示すことなく、長期間にわたって優れた保存安定性を有することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ガス組成物を製造するための充填装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
一実施形態に係るガス組成物は、一酸化窒素と、水素と、不活性ガスと、を含有する。このガス組成物を酸素を含むガスと混合することにより、一酸化窒素、水素及び酸素を含有する医療用吸入ガスを形成することができる。この医療用吸入ガスは、通常、臨床現場で形成され、直ちに患者に吸入投与される。医療用吸入ガスは、例えば、虚血再灌流障害を軽減するための医薬として用いることができる。
【００１４】
一実施形態に係るガス組成物において、一酸化窒素の濃度が、ガス組成物の体積を基準として２０体積％以下である。一酸化窒素の濃度が２０体積％以下であれば、ガス組成物が爆発性を示すことなく、また、ガス組成物を長期にわたって安定して保存することができる。同様の観点、及び、医療用吸入ガスの効率的な形成の観点から、一酸化窒素の濃度は、５体積％以下、又は１体積％以下であってもよく、１０体積ｐｐｍ以上であってもよい。
【００１５】
ガス組成物の安定性、及び医療用吸入ガスの効率的な形成の観点から、水素の濃度は、ガス組成物の体積を基準として０．１体積％以上、１体積％以上、又は２体積％以上であってもよく、４０体積％以下、１０体積％以下、又は４．７体積％以下であってもよい。
【００１６】
一実施形態に係るガス組成物は、一酸化窒素及び水素と、残部の不活性ガスとからなる混合ガスであってもよい。ただし、ガス組成物は不可避的な微量の不純物を含み得る。不活性ガスは、一酸化窒素及び水素と実質的に反応しないガスであればよい。経済的な観点から、不活性ガスが窒素であってもよい。
【００１７】
一実施形態に係るガス組成物の全圧は、主に経済的な観点から、０．１ＭＰａ以上、又は１０ＭＰａ以上であってもよい。また、ガス組成物の全圧は、高圧ガス保安法上の制約から、１５ＭＰａ以下であることが求められることがある。
【００１８】
一実施形態に係るガス組成物は、例えば、ガス容器と、該ガス容器に充填されたガス組成物とを備えるガス製品として、保存及び使用される。ガス容器は、ガス室を有する耐圧性のガスシリンダーであってもよい。ガス室は、ステンレス鋼からなる内壁面を有していてもよい。内壁面の金属が一酸化窒素と水素の反応を促進する触媒として作用することを防ぐ観点から、内壁面が物理的研磨、化学的研磨、又は電解研磨によって処理されていてもよい。
【００１９】
以上説明したガス組成物は、例えば、一酸化窒素及び不活性ガスを含む第１の原料ガスをガス容器に充填することと、ガス容器に、水素及び不活性ガスを含む第２の原料ガスを更に充填することと、ガス容器に不活性ガスを更に充填し、それにより一酸化窒素、水素及び不活性ガスを含むガス組成物を形成することと、をこの順に含む方法によって、製造することができる。
【００２０】
図１は、ガス組成物を製造するための充填装置を示す模式図である。図１に示される充填装置は、配管２１と、配管２１の両端にそれぞれ装着されたバルブＶ１及びバルブＶ２と、バルブＶ１に接続された配管２２と、バルブＶ２に接続された配管２３と、バルブＶ１及びバルブＶ２の間の位置で配管２１に接続されたバルブＶ３、バルブＶ４、バルブＶ５及びバルブＶ６と、バルブＶ６に接続された圧力計７と、配管２２の近傍に配置された台秤３とを有する。配管２１，２２，２３は原料ガス等を流通するための流路を形成している。バルブＶ１の側から、バルブＶ３、バルブＶ４、バルブＶ６及びバルブＶ５の順に配管２１に接続されている。
【００２１】
目的とするガス組成物が充填されるガス容器１が、配管２２に接続されるとともに、台秤３に乗せられる。ガス容器１は、容器弁１Ａを有する。原料ガスが充填されたガス容器２が、配管２３に接続される。ガス容器２は容器弁２Ａを有する。容器弁１Ａ及び容器弁２Ａは、ガス容器１，２内のガス室と、外部（大気）との間の流動を防ぐために設けられている。ガス容器２を取り換えることにより、異なる成分を含む原料ガスを順次供給することができる。
【００２２】
原料ガス及び製造されるガス組成物の温度は、通常、−９２〜６０℃である。この温度が−９２℃未満であると、一酸化窒素が液化する可能性がある。高圧ガス保安法の観点から原料ガス及び製造されるガス組成物の温度は４０℃以下であってもよい。
【００２３】
ガス容器１及びガス容器２は、配管２１，２２，２３を介して接続される。ガス容器２から原料ガスを供給することにより、ガス容器１内に目的のガス組成物が充填される。配管２２，２３は、フレキシブルな高圧用配管であってもよい。
【００２４】
バルブＶ５には、高圧の不活性ガス（例えば窒素ガス）を供給する配管が接続されている。バルブＶ５を開にすると、希釈ガスとしての不活性ガスが配管２１に供給される。バルブＶ４は、除害装置に接続されている。バルブＶ４を開にすると、配管２１内に大気圧以上の圧力で存在するガスが、大気圧になるまで除害装置へ排出される。バルブＶ３には真空ポンプへガスを排出する配管が接続されている。バルブＶ３を開にすると、配管２１の内部をほぼ真空の状態にできる。
【００２５】
台秤３は、重量表示部５を有する。台秤３は、いわゆるロードセル方式の台秤であってもよい。台秤３によってガス容器１の重量を測定しながら原料ガスをガス容器１に充填することにより、各原料ガスの充填量が調整される。製造されるガス組成物を構成する各原料ガスの重量は、予め算出しておくことができる。
【００２６】
ガス容器１の容器弁１Ａに、配管２２が接続される。ガス容器１は、容器弁１Ａにより密閉されている。ガス容器１内は、予め減圧されていてもよい。次に、一酸化窒素及び不活性ガスを含む第１の原料ガスＭ１が充填されたガス容器２の容器弁２Ａが、配管２３に接続される。第１の原料ガスＭ１は、製造されるガス組成物における濃度の１倍から２０倍程度の濃度の一酸化窒素を含んでいてもよい。
【００２７】
次いで、配管内の空気を排出するために、バルブＶ１、バルブＶ２及びバルブＶ３を開にし、バルブＶ４及びバルブＶ４を閉にして、バルブＶ３に接続された真空ポンプによって配管２１，２２，２３の内部をほぼ真空にする。Ｖ３を閉止後、わずかに残存する酸素を希釈するために、バルブＶ５を開にして配管２１，２２，２３に窒素ガスを約１ＭＰａの圧力まで供給する。バルブＶ５を閉止し、バルブＶ４を開にして、窒素ガスを大気圧付近まで排出する。バルブＶ５を閉止後、バルブＶ３を開にして、再度、真空ポンプにより配管２１，２２，２３の内部をほぼ真空にする。これらの操作を数回繰り返し、残存する酸素を希釈及び排出する。最終的に、バルブＶ３を開にして配管２１，２２，２３内がほぼ真空となった状態で、バルブＶ３を閉止する。
【００２８】
その後、容器弁２Ａを開閉し、配管２１に接続された圧力計７の指示が、ガス容器１の内圧＋０．５ＭＰａ〜２ＭＰａになるまで配管２１，２２，２３内に第１の原料ガスＭ１を導入する。バルブＶ１を閉止し、容器弁１Ａを開にする。この時点で、台秤３の重量表示部５をゼロに設定しなおす。
【００２９】
バルブＶ１を開にして圧力計７の指示が下がるのを確認してから、容器弁２Ａを開閉して、予め計算した重量の第１の原料ガスＭ１をガス容器１に充填する。充填後、容器弁１Ａを閉止する。この時点の圧力計７の指示圧を記録する。
【００３０】
配管２１，２２，２３に残存する第１の原料ガスＭ１を、バルブＶ４を開にすることにより大気圧付近まで排出する。排出後、バルブＶ５を開にして、配管２１，２２，２３に不活性ガスを約１ＭＰａの圧力まで供給する。その後、バルブＶ５を閉止し、バルブＶ４を開にして、不活性ガスを大気圧付近まで排出する。次いでバルブＶ４を閉止してバルブＶ３を開にし、真空ポンプにより配管２１，２２，２３の内部をほぼ真空にする。これらの操作を数回繰り返し、残存する一酸化窒素ガスを希釈及び排出する。その後、バルブＶ５を開閉して不活性ガスを導入することによって配管２１，２２，２３内を大気圧以上とする。バルブＶ１を閉止し、容器弁１Ａから配管２２を取り外してから、ガス容器１の重量を測定して記録する。
【００３１】
続いて、バルブＶ２を閉止した状態で、ガス容器２が、水素及び不活性ガスを含む第２の原料ガスＭ２が充填されたものに取り換えられる。ガス容器１の容器弁１Ａが配管２２に再度接続される。第２の原料ガスＭ２は、製造されるガス組成物における濃度の１倍から２０倍程度の濃度の水素を含んでいてもよい。
【００３２】
配管２１，２２，２３内に残存する酸素を上述と同様の操作によって希釈及び排出した後、バルブＶ３を開にして配管２１，２２，２３内がほぼ真空となった状態で、バルブＶ３を閉止する。
【００３３】
次に、容器弁２Ａを開閉し、配管２１に接続された圧力計７の指示がガス容器１の内圧＋０．５ＭＰａ〜２ＭＰａになるまで配管２１，２２，２３内に第２の原料ガスＭ２を導入する。バルブＶ１を閉止し、容器弁１Ａを開にする。この時点で、台秤３の重量表示部５をゼロに設定しなおす。
【００３４】
バルブＶ１を開にして圧力計７の指示が下がるのを確認してから、容器弁２Ａを開閉して、予め計算した重量の第２の原料ガスＭ２をガス容器１に充填する。充填後、容器弁１Ａを閉止する。この時点の圧力計７の指示圧を記録する。
【００３５】
配管２１，２２，２３に残存する第２の原料ガスＭ２を、バルブＶ４を開にすることにより大気圧付近まで排出する。排出後、バルブＶ５を開にして、配管２１，２２，２３に不活性ガスを約１ＭＰａの圧力まで供給する。その後、バルブＶ５を閉止し、バルブＶ４を開にして、不活性ガスを大気圧付近まで排出し、次いでバルブＶ４を閉止してバルブＶ３を開にし、真空ポンプにより配管２１，２２，２３の内部をほぼ真空にする。これらの操作を数回繰り返し、残存する水素ガスを希釈及び排出する。その後、バルブＶ５を開閉して不活性ガスを導入することによって配管２１，２２，２３内を大気圧以上とする。バルブＶ１を閉止し、容器弁１Ａから配管２２を取り外してから、ガス容器１の重量を測定して記録する。
【００３６】
続いて、ガス容器１の容器弁１Ａが配管２２に再度接続される。配管２１，２２，２３内に残存する酸素を上述と同様の操作によって希釈及び排出した後、バルブＶ３を開にして配管２１，２２，２３内がほぼ真空となった状態で、バルブＶ３を閉止する。
【００３７】
次に、バルブＶ５を開閉し、配管２１に接続された圧力計の指示が、ガス容器１の内圧＋０．５ＭＰａ〜２ＭＰａになるまで配管２１，２２，２３内に不活性ガスを導入する。バルブＶ１を閉止し、容器弁１Ａを開にする。この時点で、台秤３の重量表示部５をゼロに設定しなおす。
【００３８】
バルブＶ１を開にして圧力計７の指示が下がるのを確認してから、バルブＶ５を開閉して、予め計算した重量の不活性ガスをガス容器１に充填する。充填後、容器弁１Ａを閉止する。この時点の圧力計７の指示圧を記録する。
【００３９】
その後、バルブＶ４を開にして、配管２１，２２に残存する不活性ガスを大気圧付近まで排出する。バルブＶ５を開閉し、配管２１内に大気圧圧以上の窒素ガスを導入する。その状態で、容器弁１Ａから配管２２を取り外す。この時点のガス容器１の重量を測定して記録する。
【００４０】
以上の操作により、ガス組成物が充填された充填ガス容器が得られる。充填ガス容器を保管する温度は、通常、−９２〜６０℃である。この温度が−９２℃未満であると、一酸化窒素が液化する可能性がある。高圧ガス保安法の観点から、保管温度が４０℃以下であってもよい。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４２】
１．ガス組成物の爆発実験
内径５５ｃｍ、高さ１００ｍｍで、放電電極及びコルク製の蓋を装着した爆発筒内に、下記表１に示す濃度の一酸化窒素、水素及び窒素を含むガス組成物を導入した。爆発筒を囲む安全カバーを閉じ、電極間に火花放電を発生させた。爆発筒の蓋が飛んだ場合は爆発有り、爆発筒の蓋が飛ばなかった場合は爆発無しと判定した。実施例１〜３のガス組成物について、同様の試験を各３回行った。
【００４３】
【表１】
2020147518.tif 000002
【００４４】
爆発試験の結果、いずれのガス組成物も爆発しないことが確認された。この結果から、一酸化窒素、水素ガス及び不活性ガスを含むガス組成物が爆発性を示し得る一酸化窒素の限界濃度は、２０体積％を超えることが確認された。このことから、一酸化窒素、水素ガス及び不活性ガスを含むガス組成物は、一酸化窒素の濃度が２０体積％以下であれば、水素濃度よらず爆発性を実質的に示さないといえる。
【００４５】
２．ガス組成物の安定性試験
（１）ＮＯ／Ｎ２ガス
調質マンガン鋼製の５本のガスシリンダーを準備した。各ガスシリンダーに、約９体積ｐｐｍの一酸化窒素及び窒素からなるガス組成物を充填した。充填から２日後の一酸化窒素濃度を測定し、その初期（充填時）からの増減率を算出した。表２に示されるように、一酸化窒素の濃度が３〜４％程度の比較的大きな割合で低下した。
【００４６】
【表２】
2020147518.tif 000003
【００４７】
（２）ＮＯ／Ｈ２／Ｎ２ガス
調質マンガン鋼製の３本のガスシリンダーを準備した。各ガスシリンダーに、約１４４体積ｐｐｍの一酸化窒素、３．５体積％の水素、及び残部の窒素からなるガス組成物を充填した。充填から１カ月後、６カ月後、及び１２カ月後の一酸化窒素濃度を測定した。１２カ月後の一酸化窒素濃度の初期（充填時）からの増減率を算出した。表３に示されるように、一酸化窒素、水素及び不活性ガスを含むガス組成物の場合、１年の長期間にわたって一酸化窒素の濃度が安定して維持された。
【００４８】
【表３】
2020147518.tif 000004
【符号の説明】
【００４９】
１…ガス容器、１Ａ…容器弁、２…ガス容器、２Ａ…容器弁、２１，２２，２３…配管、３…台秤、５…重量表示部、７…圧力計、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６…バルブ。
【図１】
2020147518.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月6日(2019.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス容器と、該ガス容器に充填されたガス組成物と、を有するガス製品であって、
前記ガス組成物が、一酸化窒素と、水素と、不活性ガスと、を含有し、
前記一酸化窒素の濃度が、当該ガス組成物の体積を基準として２０体積％以下であり、
前記ガス組成物を酸素を含むガスと混合することにより、一酸化窒素、水素及び酸素を含有する医療用吸入ガスを形成するために用いられる、ガス製品。
【請求項２】
前記水素の濃度が、当該ガス組成物の体積を基準として０．１体積％〜４０体積％である、請求項１に記載のガス製品。
【請求項３】
当該ガス組成物の全圧が０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａである、請求項１又は２に記載のガス製品。
【請求項４】
前記不活性ガスが窒素を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス製品。
【請求項５】
一酸化窒素及び不活性ガスを含む第１の原料ガスをガス容器に充填することと、
前記ガス容器に、水素及び不活性ガスを含む第２の原料ガスを更に充填することと、
前記ガス容器に不活性ガスを更に充填し、それにより、一酸化窒素、水素及び不活性ガスを含むガス組成物であって、一酸化窒素の濃度が、当該ガス組成物の体積を基準として２０体積％以下である、ガス組成物を形成することと、
をこの順に含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス製品を製造する方法。