(57)【要約】      （修正有）【課題】麻酔ガスからのキセノンを捕捉及び再利用するための装置を提供する。【解決手段】医療環境からキセノン麻酔剤を回収するための装置であって、装置は収容体１２ａ、１２ｂを含み、収容体が、キセノン麻酔剤がフィルターに可逆的に結合するフィルター材料を含み、キセノン麻酔剤を含有する医療環境ガスが通過することができる。収容体が、超臨界二酸化炭素によってフィルターからキセノン麻酔剤を抽出するための超臨界二酸化炭素供給源１８に接続されている。キセノンを含有する廃ガスが、廃ガスストリームからのキセノンガスを結合させるための収容体のフィルター材料を通過するように、収容体が、麻酔器又は医療デバイスの排気ポートに接続されている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
医療環境からキセノン麻酔剤を回収するための装置であって、キセノン麻酔剤がフィルターに可逆的に結合できるように、医療環境ガスが通過することができるフィルターを含む収容体を含む、前記装置。
【請求項２】
収容体が、超臨界二酸化炭素によってフィルターからキセノン麻酔剤を抽出するための超臨界二酸化炭素供給源に接続されている、又は接続可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
超臨界二酸化炭素供給源をさらに含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
キセノンを含有する廃ガスが、廃ガスストリームからのキセノンガスを結合させるための収容体のフィルター材料を通過するように、収容体が、麻酔器又は医療デバイスの排気ポートに接続されている、又は接続可能である、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
収容体が、二酸化炭素の臨界圧を上回る圧力に耐性である、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
収容体が二酸化炭素の臨界圧に不耐性であり、前記収容体が、二酸化炭素の臨界圧より高い圧力に耐性の耐圧収容体内に配置されてもよい、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
二酸化炭素の臨界圧より高い圧力に耐性の耐圧容器をさらに含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
フィルター材料が、エアロゲル、シリカゲル、ゼオライト、金属有機構造体、金属ドープシリカ／ゼオライト、金属ドープエアロゲルのうちの１又は２以上を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
収容体がステンレス鋼チューブを含む、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
フィルター材料を収容するための、密封された浮動性エンドキャップを有するチューブを含む、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
キセノンを二酸化炭素から分離するための手段をさらに含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
ボルテックスチューブをさらに含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
キセノンと夾雑物をクロマトグラフィーによって分離するための手段をさらに含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
１又は２以上のクロマトグラフィーカラムを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
二酸化炭素を吸収するためのソーダ石灰をさらに含む、請求項１〜１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
ガス夾雑物を除去するための手段をさらに含む、請求項１〜１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
微生物夾雑物を除去するための手段をさらに含む、請求項１〜１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
超臨界ＣＯ２を使用して、フィルター材料に結合したキセノンガスを抽出して、ＣＯ２とキセノンの両方が超臨界状態にある混合物を形成するためのシステム。
【請求項１９】
フィルターからキセノン麻酔剤を回収するためのシステムであって、前記フィルターを超臨界流体に供し、それにより超臨界溶液を形成することを含む、前記システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キセノンを捕捉及び再利用するための方法及びシステムに関する。特に、本発明は、医療環境で麻酔剤又は神経保護剤として使用される場合のキセノンを捕捉及び再利用するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
キセノンは、レーザー、照明に、及び医薬に使用される希ガス元素である。麻酔では、酸素中７２％の濃度のキセノンは、手術に適合した深度の麻酔を送達することができる。キセノンは、ＮＭＤＡ受容体の阻害によって神経保護作用をもたらすことが提案されており、出生時脳傷害をもつ新生児に使用され、さらにはくも膜下出血後の患者に使用される可能性がある。
【０００３】
キセノンは希少な元素であり、空気中およそ１１５０万分の１の濃度で存在する。大部分は、酸素及び窒素を形成するための空気の分留の副生成物として生成される。しかし、麻酔の潜在的な需要と比べると、世界中の生成量は依然として非常に低い。したがって、麻酔用の医療デバイスにおいてキセノンを再処理することができる技術に対する大きな関心が存在する。
【０００４】
先行技術は、炭化水素夾雑物を除去するための選択された吸収剤及び／又は触媒を使用して、空気の極低温処理中にキセノンを酸素から除去することに焦点を当てている。吸収剤は、シリカゲル、ゼオライト、金属ドープ（例えば、銀／リチウム）又はより近年では、金属有機構造体でありうる。一度吸収されたキセノンは、極低温で凍結除去する、又は加熱してガス（ヘリウム又は窒素）で脱気することによって除去することができる。これらのプロセスは、極低温分離方法の一部を成す。極低温方法は、大規模において、且つ複数の生成物を生成する（例えば、空気の分離）ためにのみ経済的に実行可能である、極めて大きな資本設備を必要とする。しかし、この資本集約的な技術は、医療用途から生じるキセノンを再製造するのに好適ではない。
【０００５】
キセノンをクリプトンから分離するために、非極低温精製方法としてガスクロマトグラフィーが提案されている（中国特許第１０２４９１２９３号明細書）。この方法では、ヘリウム又は窒素の駆動ガスを使用して、キセノンガスをガスクロマトグラフィーカラムに通過させる。キセノンとカラムの固定相との強力な相互作用のために、キセノンはクリプトン及び他の夾雑物と比べて通過が遅延する。その後、カラムの頂部からの溶出に続き、駆動ガスからキセノンを抽出することができる。ガス精製システムは、低密度及びクロマトグラフィー方法の回分性（batch nature）のために、生成率が低いことが難点である。さらに、精製された生成物は駆動ガスから分離されなければならず、これは元の分離と同程度に複雑な場合が多い。
【０００６】
揮発性麻酔薬を保存するために、麻酔では、制限された再循環手段が使用される。しかし、新鮮ガス流量が０．５Ｌ／分の低流量条件で実行されるこれらの再呼吸システム（例えば、循環式システム）であっても、投与されたキセノンの２０％しか患者に吸収されない。したがって、世界全体のキセノンの生成量は、４００，０００本の麻酔薬に足るに過ぎない。英国だけでも、毎年４００万本の麻酔薬が送達されている。したがって、再呼吸システム以外の、又はそれに加えた技術が必要である。これらのシステムは、麻酔デバイスに組み込まれることが理想的であり、これは、非常に高効率のシステムであっても、キセノンの使用は特定の患者／長時間の事例に制限される可能性が高いためである。現在のところ、キセノンは、長時間使用のために集中治療環境において利用されている。したがって、患者における、又は病院内単独での局所的な再利用システムが最も経済的である可能性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】中国特許第１０２４９１２９３号明細書
【考案の概要】
【０００８】
本発明の態様によると、超臨界二酸化炭素を使用して、フィルター材料に結合したキセノンガスを抽出して、二酸化炭素とキセノンの両方が超臨界状態にある混合物を形成するための方法が提供される。
【０００９】
本発明はまた、フィルターからキセノン麻酔剤を回収する方法であって、フィルターを超臨界流体に供し、それにより超臨界溶液を形成するステップを含む方法を提供する。
【００１０】
本発明はまた、最初に、キセノンを送達する医療デバイスの排気からのキセノンを、これらに限定されないが、シリカゲル、ゼオライト、金属有機構造体又は金属ドープシリカ／ゼオライトを含みうるフィルター材料に結合させることによって捕捉することにより、超臨界二酸化炭素によってキセノンを抽出するための方法を提供する。
【００１１】
本発明はまた、キセノンを送達する医療デバイスの排気からのキセノンを、銀又はリチウムドープエアロゲルから形成されるフィルター材料に結合させることによって捕捉するための方法を提供する。
【００１２】
本発明はまた、排気された麻酔ガスからのキセノンを捕捉するための方法であって、キセノンを含有するガスをフィルター材料によって処理するステップを含む方法を提供する。
【００１３】
方法は、超臨界流体を使用して、キセノンをフィルターから遊離させるステップをさらに含みうる。
【００１４】
本発明によって形成される方法は、医療環境で患者から生じるガスを、キセノン麻酔剤がそれに結合するようにフィルターに通過させるステップと、フィルター材料を超臨界流体に供し、それにより超臨界溶液を形成するステップと、超臨界溶液から夾雑物を除去するステップと、超臨界溶液からキセノン麻酔剤を収集するステップと、キセノン麻酔剤を患者に再導入するステップと、をさらに含みうる。
【００１５】
本発明はまた、本明細書に記載の方法を実施するための、又はそれに好適な装置であって、フィルター材料を収納し、且つキセノン麻酔剤がフィルター材料に結合するように、麻酔ガスがその中を通過することができるモジュールと、超臨界流体供給源と、を含み、モジュールが超臨界流体に抵抗性であり、且つ捕捉されたキセノンが超臨界流体への曝露によって再生利用されることを可能とするように、超臨界圧及び温度に耐えることができる、装置を提供する。
【００１６】
本発明はまた、ボルテックスチューブを使用した、医療デバイスから生じるキセノンガスと二酸化炭素の分離を提供する。
【００１７】
本発明はまた、液体二酸化炭素クロマトグラフィーを使用し、それに続いて二酸化炭素からキセノンを分離することによって、キセノン送達医療デバイスの排気から生じる夾雑キセノンから医療グレードのキセノンを生成する方法を提供する。
【００１８】
本発明はまた、液体ＣＯ２が、患者又は呼吸システムから生じるガス夾雑物からキセノンをクロマトグラフィー精製するための移動相として使用される方法を提供する。
【００１９】
本発明の一部の態様及び実施形態の目的は、液相及び超臨界相の二酸化炭素を、キセノンの抽出、精製及び麻酔に使用される医療デバイスへの再送達に使用することにより、多量の高純度のキセノンを医療デバイスに再利用するための方法を提供することである。
【００２０】
本発明によって形成される装置は、これらに限定されないが、シリカゲル、ゼオライト、金属有機構造体又は金属ドープシリカ／ゼオライト、最も好ましくは金属（銀又はリチウム）ドープエアロゲルを含みうる吸収剤を含有する、麻酔機の排気口に取り付けられるチャンバを含んでもよい。麻酔の排気は、１〜１００％のキセノンを含有し、最も好ましくは、通常は酸素中に、催眠には４５％、麻酔には７２％などの臨床的に関連する濃度を含有する。これには、炭化水素、並びに吐出された息に存在する（例えば、エタノール、アセトン）、及び機械／ガスからの（例えば、炭化水素、可塑剤）、多くの他の化合物が夾雑している。この吸収剤は、キセノンガス及び一部の夾雑物を選択的に吸収するが、酸素は通過する。好ましくは、キセノンの吸収剤への結合は、排気ガスを加圧する及び／又は冷却して捕捉シリンダーに入れることによって向上しうる。
【００２１】
本発明は、最初に、キセノンを送達する医療デバイスの排気からのキセノンを、これらに限定されないが、シリカゲル、ゼオライト、金属有機構造体又は金属ドープシリカ／ゼオライトを含みうるフィルター材料に結合させることによって捕捉することにより、超臨界ＣＯ２によってキセノンを抽出するための方法を提供する。
【００２２】
本発明は、キセノンを送達する医療デバイスの排気からのキセノンを、金属（銀又はリチウム）ドープエアロゲルから形成されるフィルター材料に結合させることによって捕捉するための方法を提供する。
【００２３】
本発明は、最初にキセノンを収容体のフィルター材料上に捕捉することにより、超臨界ＣＯ２によってキセノンを捕捉及び抽出するための方法であって、キセノンがフィルター材料に可逆的に結合する方法を提供する。収容体は、廃ガスストリームからのキセノンガスを結合させるために、キセノンを含有する廃ガスが収容体のフィルター材料を通過するように、麻酔器又は医療デバイスの排気ポートに接続されてもよい。本発明の好ましい実施形態では、収容体は次に麻酔器又は医療デバイスの排気口から取り外され、超臨界ＣＯ２の供給源に接続される。超臨界ＣＯ２は収容体を通過し、これによりフィルター材料からキセノンを遊離させ、超臨界ＣＯ２とともに収容体を離れさせる。この好ましい実施形態では、収容体は、二酸化炭素の臨界圧（７３バール）を上回る圧力に耐性である。本発明の別の実施形態では、収容体は、二酸化炭素の臨界圧に耐圧性でなくてもよいが、超臨界流体抽出の間、二酸化炭素の臨界圧より高い圧力に耐性である収容体内に配置される。
【００２４】
本発明はまた、医療デバイスからのキセノンを捕捉するための方法であって、最初に、キセノンを含有するガスストリームが、キセノンを可逆的に結合させる収容体のフィルター材料に曝露され、続いて収容体が後医療デバイスから取り外され、超臨界ＣＯ２によってキセノンガスを抽出するために超臨界二酸化炭素の供給源に接続される、方法を提供する。
【００２５】
本発明の実施形態では、収容体は、第１に医療デバイスからのキセノンを含有するガス、及び第２に超臨界流体の流出入を可能とするポートをいずれかの端部に有する。本発明の別の実施形態では、それぞれの端部にある別個のポートが、第１にキセノンを含有するガス、及び第２に超臨界流体の流出入に使用されてもよい。本発明のさらなる実施形態では、流出入ポートは、医療デバイス又は超臨界流体の供給源にのみ特定の配向で接続可能であるように、形状又はサイズが異なっていてもよい。この方法によると、キセノンを含有するガスが第１に、収容体が医療デバイスから取り外される前に収容体の一方の端部から収容体に入り、その後第２に超臨界流体が、収容体が超臨界流体の供給源に接続されると収容体の他方の端部から入る。この方法は、キセノンがフィルター材料に１つの方向で結合し、キセノンが超臨界流体によって反対方向で抽出されるのを可能にする。このフィルター材料からのキセノンの対流着脱により、同じ方向でのキセノンのフィルター材料への着脱に対して効率の改良がもたらされる。
【００２６】
本発明はまた、第１にキセノンを含有するガスが通過して収容体のフィルター材料に結合するための、及び第２に超臨界流体が収容体を通過してフィルター材料からキセノンを除去するための、単一の流出入ポートをいずれかの端部に有する収容体を提供する。
【００２７】
本発明はまた、いずれかの端部の２つのポート、即ち第１にキセノンを含有するガスが流出入して収容体のフィルター材料に結合するためのいずれかの端部の１つのポート、及び第２に超臨界流体が流出入することにより、フィルター材料からキセノンを抽出するためのいずれかの端部の別のポートを有する収容体を提供する。
【００２８】
本発明はまた、第１にキセノンを含有するガスが収容体を通過してフィルター材料に１つの方向で結合することができ、第２に超臨界流体が反対方向で収容体を通過し、フィルター材料からキセノンを抽出することができるように、いずれかの端部に異なるシングル又はダブルポートを有する収容体を提供する。
【００２９】
一部の態様及び実施形態は、医療デバイスからのキセノンガスの再製造に関する。
【００３０】
本発明の実施形態では、吸収剤は、超臨界二酸化炭素が収容体及び吸収剤を通過することによって再生される。二酸化炭素は、その臨界温度（３１℃）及び圧力（７３．８バール）を超えると超臨界流体になる。この臨界点で、二酸化炭素は気体と液体の両方の性質をもつ。二酸化炭素は、膨張してそれが存在する収容体を充填し、且つ液体のように非極性化合物を溶解する。これは、臨界点で密度が急速に増加するためである。液体二酸化炭素はまた、臨界温度を下回る温度でキセノンを抽出するために使用することができる。超臨界流体は、互いを完全に溶解する。キセノンの臨界点は、１７℃及び５９バールである。したがって、二酸化炭素の臨界点では、キセノンも超臨界流体である。
【００３１】
本発明は、超臨界二酸化炭素を使用して、フィルター材料に結合したキセノンガスを抽出して、二酸化炭素とキセノンの両方が超臨界状態にある混合物を形成するための方法を提供する。
【００３２】
本発明の別の態様は、液体ＣＯ２を使用してフィルター材料に結合したキセノンガスを抽出して、キセノンが超臨界状態にあり、二酸化炭素が液体状態にある混合物を形成するための方法を提供する。
【００３３】
本発明のさらなる態様は、液体ＣＯ２を使用してフィルター材料に結合したキセノンガスを抽出して、キセノンが液体状態にあり、二酸化炭素が液体状態にある混合物を形成するための方法を提供する。
【００３４】
本発明の別の態様では、キセノンと二酸化炭素の混合物は、出口ポートを通ってチャンバを出て、背圧調節器を通り、その後減圧されてボルテックスチューブに入る。圧力降下は、ボルテックスチューブの前方に位置する圧力調節バルブによって制御される。減圧されたガスは接線方向でボルテックスチューブに入り、ボルテックスチューブの他の端部にあるスロットルバルブによって部分的に反射された渦流を生み出す。高密度のキセノン（標準温度及び圧力で密度５．８９４ｇ／Ｌ）の増加した運動エネルギーにより、キセノンはボルテックスチューブの外部に追い出されるが、一方で低密度の二酸化炭素（密度１．９６４ｇ／Ｌ）は、ボルテックスチューブの中心に維持され、反射されてボルテックスチューブの注入端部から出る。二酸化炭素は、プロセスの間に冷却され、その後再圧縮され、循環プロセスにおいてキセノンをさらに抽出するために再び使用される。キセノンの収集純度及び収率を改良するために、わずかに異なる、又は同じ寸法のボルテックスチューブが順次使用されてもよい。
【００３５】
本発明はまた、ボルテックスチューブの使用によるキセノンガスと二酸化炭素の分離を提供する。
【００３６】
本発明はまた、キセノンに富むガスストリームの純度を向上させるために、直列に配置構成された複数のボルテックスチューブを使用する、キセノンガスと二酸化炭素の分離を提供する。
【００３７】
本発明の実施形態では、ボルテックスチューブを使用して、空気の極低温分離に続いて酸素からキセノンを分離する。
【００３８】
本発明の一実施形態では、キセノンは、残存する二酸化炭素を吸収するソーダ石灰を通過し、麻酔器の呼吸システムを介して患者に投与される。ボルテックスチューブを出るキセノンは、麻酔器に存在するキセノン検出器及び閉ループ制御器によって指示されるように、呼吸回路への制御放出を行うための注入チャンバを充填する圧力に維持されうる。このシステムは、同じ患者に閉ループで麻酔薬を再投与するために使用することができる。
【００３９】
本発明のさらなる実施形態では、ソーダ石灰、又はキセノンよりもＣＯ２に選択的な別のＣＯ２吸収剤が使用され、ボルテックスチューブを使用することなく、キセノンから二酸化酸素が除去される。
【００４０】
本発明はまた、最初にフィルター材料上に捕捉され、その後超臨界二酸化炭素によってフィルター材料から抽出される、医療デバイスから生じるキセノンガスから二酸化炭素を除去するための方法を提供する。
【００４１】
本発明はまた、キセノンをフィルター材料上に捕捉し、超臨界二酸化炭素によってキセノンを抽出し、キセノンガスから二酸化炭素を分離及び除去して、患者にキセノンを投与するための医療デバイス内の呼吸回路にキセノンを再送達することにより、同じ患者にキセノンガスを再投与するための方法を提供する。
【００４２】
超臨界抽出条件を使用すると、超臨界溶液の高密度のために、ガスクロマトグラフィーよりはるかに高い生産量が可能になる。さらに、抽出条件は、室温付近（３１℃）及び高い（７３バール以上）が、酸素ボンベを使用する麻酔では一般的な圧力である圧力にある。酸素ボンベの存在及び患者に送達される酸素の高い割合のために、昇温及び可燃性の条件が回避される。加圧条件のために、機器は小型であり、従来の麻酔機器に利用可能な空間に収まることができる。
【００４３】
ボルテックスチューブを使用すると、ガスの分離を達成するための保守部品の使用が少なく、全くなくなる。分離を駆動するために使用される圧力降下は、超臨界混合物の減圧から既に得られており、これによりこのプロセスが効率的になる。
【００４４】
本発明のさらなる態様では、二酸化炭素の減圧は、収集チャンバに入る麻酔機からの排気ガスの温度を低減させるための冷却源として使用することができる。これは、医療デバイスに工業的なチリング機器が必要とされない場合があることを意味する。
【００４５】
本発明はまた、フィルター材料へのキセノンの結合効率を改良するための、キセノン医療デバイスからの排気ガスの冷却が、超臨界流体抽出後の減圧に続く二酸化炭素の断熱膨張によって達成されるシステムを提供する。
【００４６】
プロセスを駆動するために二酸化酸素を使用することにより、キセノンを精製するために麻酔再呼吸システムで使用される、従来の二酸化炭素吸収剤を使用することができる。さらに、医療用二酸化炭素が一般的に利用可能であり、麻酔機のガスモニタリングシステムの一部として、二酸化炭素の濃度が日常的に検出される。これは、日常的に医療グレードでない、又は麻酔若しくはＩＣＵケアの一部としてモニタリングされない窒素又はヘリウムと比べ、安全性の重大な要因になる。最後に、純粋な二酸化炭素は、選択肢の幅が極めて広く、非極性分子を溶解しさえすればよい。したがって、超臨界二酸化炭素による選択的な結合及び脱着によって、排気の顕著な精製が達成される。
【００４７】
夾雑物の蓄積のために、使用中にキセノンを精製する必要がある場合がある。さらに、患者が目覚めたとき、キセノンは捕捉されて別の患者によって使用可能であるよう処理されなければならない。精製は、液体二酸化炭素クロマトグラフィーを使用して駆動されてもよい。超臨界二酸化炭素クロマトグラフィーを使用することもできるが、液相は性能上の利益があり、これは部分的に、キセノンと二酸化炭素の両方が同時に超臨界相に存在することがないためである。
【００４８】
本発明はまた、液体二酸化炭素が、患者又は呼吸システムから生じるガス夾雑物からキセノンをクロマトグラフィー精製するための移動相として使用される方法を提供する。
【００４９】
前述のように捕捉及び抽出されたキセノンは、液化されて５〜１０ミクロンのシリカ固定相を有するクロマトグラフィーカラムに送達されるが、当業者が熟知する他の順相及び逆相固定相が使用されてもよい。キセノンの夾雑物からのクロマトグラフィーによる分離を駆動するために、１〜２００バールの圧力及び３１℃未満且つ−８０℃超の温度の液体二酸化炭素を移動相として使用することができる。最も好ましくは、１０℃の温度及び７０バールの圧力が使用される。キセノンはシリカ固定相と相互作用し、その流れは、種々の夾雑物で異なる程度に遅延する。カラムからの溶出の際、キセノンは、質量分析、マイクロ熱（カサロメーター）、ｘ線吸収、超音波又は屈折率測定によって検出されるが、当業者に公知の他の検出システムが使用されてもよい。キセノン麻酔機に組み込まれる場合、麻酔回路においてキセノンの濃度を測定するために使用されるキセノン検出器を使用して、クロマトグラフィーの生成物を検出してもよい。
【００５０】
本発明はまた、二酸化炭素による液体クロマトグラフィーによって生成された精製キセノンを検出するための、質量分析、マイクロ熱（カサロメーター）、ｘ線吸収、超音波又は屈折率測定方法の使用を提供する。
【００５１】
検出器シグナルを使用して、キセノン／ＣＯ２混合物をボルテックスチューブに誘導する三方バルブを制御し、前述のようにキセノンを二酸化炭素から分離する。高純度のキセノンを生成するために、１つより多くのボルテックスチューブが使用されてもよい。クロマトグラフィープロセスからの二酸化炭素は、シリカ及び活性炭吸収剤を使用して夾雑物が落とされ、加圧されて再び使用される。高純度のキセノンには、医療グレードのキセノンを生成するために、ソーダ石灰などのＣＯ２吸収剤によって吸収される二酸化炭素が残存している。
【００５２】
本発明はまた、超臨界流体抽出及び液体二酸化炭素クロマトグラフィーの間の、残存するキセノンを含む／含まない二酸化炭素の再加圧及び再循環を提供する。
【００５３】
微生物の伝播を防止するためのステップがプロセスの多くの段階で実施されてもよく、当業者に熟知されている。液体二酸化炭素クロマトグラフィーを使用して、超臨界流体抽出以外の、これらに限定されないが、極低温液化及び非超臨界条件の不活性ガス抽出（例えば、窒素及びヘリウム）を含む、当業者に公知の方法によって、医療デバイスから生じるキセノンを精製することができる。
【００５４】
本発明の一実施形態では、キセノンを患者に送達する医療デバイスに液体二酸化炭素クロマトグラフィーシステムを組み込むことにより、キセノンを同じ患者に戻すことができる。本発明の別の実施形態では、医薬の製造販売に関する通常の医薬品規制プロセスに従い、医療グレードのキセノンを他の患者に使用することができる。これは、医療デバイスから離れて、ＧＭＰ（製造管理及び品質管理に関する基準、Good Manufacturing Practice）環境で実行される精製プロセスを伴う。本発明の一実施形態では、キセノンの捕捉及び抽出は、キセノンを患者に送達する医療デバイスによって実施され、次にこの抽出されたキセノンを、精製及びその後医薬として発売を行うＧＭＰ施設に輸送する。
【００５５】
本発明はまた、液体二酸化炭素クロマトグラフィーを使用し、続いて二酸化炭素からキセノンを分離することによる、キセノンを送達する医療デバイスの排気から生じる夾雑キセノンからの医療グレードのキセノンの生成を提供する。
【００５６】
さらに、捕捉するステップと抽出するステップは分かれてもよいことが予測される。本発明のさらなる実施形態では、半不耐圧性スリーブを使用して、前述のようにフィルター材料を収納する。このスリーブは、作動圧が最大８０〜１００バールである抽出圧に耐性でありうるステンレス鋼チューブから作製される。チューブの端部はプラスチックから作製され、移動が制限されている。このようなシールは、プラスチックキャップとステンレス鋼チューブの間のガス漏れを防止する。キャニスターがコネクターによって麻酔回路の排気口に連結されており、この排気口は冷却されてもよく、且つ結合を改良するために、キャニスターが冷却されてもよい。抽出を目的としたキャニスターを収納する圧力容器は、いずれかの端部にキャップを装着するためのモールディングを有する。抽出の間、加圧された二酸化炭素がキャニスターに入ると、キャップはわずかに外向きに動き、圧力容器の端部によって保持され、二酸化炭素は、キャップと圧力容器との間で動作する圧力容器のシール、及びキャニスターのチューブとプラスチック端部との間のシールによってのみ、キャニスターの中を流れることができる。このシステムは、大気圧ガス収集用キャニスターの、これらが高圧抽出にも必要とされる場合の製造に固有の問題を克服する。これらのキャニスターは、主要な圧力容器である場合は大きすぎるために使用できず、且つ経済的でない。図１のシステムでは、捕捉及び抽出が頻繁に行われるため、チャンバは小さくてもよい。しかし、捕捉と抽出が分かれている場合、キャニスターは、輸送を経済的にするために十分なキセノンを保持するよう大きくなければならず、したがって壁張力が高く、且つ端部圧が４トンを超えて極めて高くなる可能性がある。このシステムでは、ステンレス鋼チューブは、フープ応力として十分に圧力を維持し、且つハウジング内に収容されるため壁が薄く、１．５の安全率があればよい。端部は本質的に自由浮動性であるため、圧力は、チューブとキャップの間の接合部ではなく、圧力容器の端部によって保持される。この方法により、キャニスター内部の圧力が維持され、ガスはキャニスターのみを流れることができる。不耐圧性キャニスターを有する他のシステムでは、経壁圧の平衡をとるためにキャニスターの外部にガスが必要であり、これによりガスがキャニスターの外部を通り、動作環境から移動してきた夾雑物を拾い上げる可能性があり、これは制御されない。
【００５７】
本発明はまた、二酸化炭素の臨界圧を超える加圧の際に、エンドキャップが動いて圧力容器の端部によって保持され、超臨界二酸化炭素の流れがキャニスター内に維持されるように、キャニスターとしてフィルター材料を収容するための、密封された、浮動性エンドキャップを有する耐圧ステンレス鋼チューブの使用を提供する。
【００５８】
キセノンの存在量が限られているということは、一般的な麻酔に対するキセノンの使用が限られることを意味しており、薬物の使用は、神経保護を必要とする他の適応症も想定されるが、新生児低酸素性脳症、心停止後の低酸素性脳症、心臓手術、くも膜下出血、脳卒中、外傷性脳損傷などの、神経保護作用から利益を受ける患者に制限される。このような状況は、キセノンの長時間使用を必要とし、麻酔ガス掃気が利用できない集中治療室で実施されることが多い。したがって、キセノン送達医療デバイスは、キセノンの捕捉及び患者への再送達、吐出された夾雑物及び呼吸回路／システムから生じる夾雑物を除去するための患者のガス体積の精製、並びにキセノンが停止及び「消耗」した場合、キセノンの捕捉及び別の患者が使用するための処理が可能である必要がある。
【００５９】
本発明の一部の態様及び実施形態は、３つすべての状況で役割を果たすことができる。特化した精製を伴わずにキセノンを捕捉して医療デバイスに再送達することが可能である。医療デバイスの一部としてキセノンを捕捉及び精製し、同じ患者に再送達することが可能である。生成物が別の患者に送達されうるように、薬事法に基づく規制に適合するプロセスの一部として、医療デバイスとは別にキセノンを精製することが可能である。
【００６０】
本発明は、分離を駆動するためにシステムの一部として必要とされる圧力変化を使用して、組み合わされたときに熱力学的に効率的な加圧システムを使用する。すべての部品は、圧力に起因して小型であり、多くの場合、作動流体の減圧によってもたらされるため、最小限の冷却しか必要としない。
【００６１】
様々な態様及び実施形態が一緒に、又は別々に使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】キセノンを捕捉、抽出及び回路に再送達する、キセノンの閉循環式呼吸システムを示す図である。
【図２】液体二酸化炭素によるキセノンの精製を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００６３】
本発明を、例として添付の図面とともにより詳細に示す。
【００６４】
例示的な実施形態は、当業者が本明細書に記載されるシステム及び方法を具現化し、実施することを可能とするよう十分詳細に記載される。実施形態は、多くの代替形態で提供されてもよく、本明細書に記載される例に限定されると解釈されるべきではないことを理解することが重要である。
【００６５】
したがって、実施形態は種々の様式で改変されてもよく、種々の代替形態をとるが、その特定の実施形態が図面に示され、以下で例として詳細に記載される。開示される特定の形態への限定は意図されない。対照的に、添付の特許請求の範囲内に入るすべての改変、均等物及び代替が含まれるべきである。例示的な実施形態の要素は、適切な場合、図面及び詳細な説明を通して一貫して同じ参照番号で示される。
【００６６】
別段定義されない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、当技術分野における慣例のように解釈されるべきである。一般的な使用における用語もまた、関連する技術分野における慣例のように解釈されるべきであり、本明細書で明示的にそのように定義されない限り、理想化された、又は過度に形式的な意味で解釈されるべきではないことがさらに理解される。
【００６７】
当業者であれば、以下の本発明の実行可能な実施形態の例に基づく、本発明の多くの実行可能な適用及び変形を認識するであろう。
【００６８】
図１は、キセノンを捕捉、抽出及び回路に再送達する、キセノンの閉循環式呼吸システムを示す。
【００６９】
図１に示されるこのシステムは循環式システムに適用されるが、同じシステムを使用して、再利用されたキセノンを、反射器システム又は心肺バイパス機の酸素供給器などの他の麻酔システムのガスストリームに送達してもよいことが予測される。
【００７０】
キセノン送達医療デバイスは、循環式システム、反射器又は心肺バイパス機の酸素供給器であってもよい。
【００７１】
酸素１は、電子制御２によって、サーボバルブを通って麻酔回路に送達される。キセノンガス３は、電子制御によって、ソレノイド又は圧電注入バルブ４を通って回路に送達される。医療従事者によって目標濃度が設定された、負のフィードバックループの電子制御（図示せず）は、圧力５及びガスモニタリング６システムによって決定される。酸素／キセノンガス混合物は、一方向吸気バルブ７を通って回路の吸気肢を下行する。ガスモニタリングシステムは、回路の患者端部で、キセノン、二酸化炭素及び酸素の濃度を検出する。これは、患者のｙピースからガスの一定のストリームを除去する負圧システムによって実施される。このガスのほとんどは患者回路（図示せず）に戻される。呼気ガスは、一方向呼気バルブ８及び圧力トランスデューサー５に至るまで呼気肢を下行する。この読み取り値は、排気バルブ９の背圧を設定するために使用される。圧力リリーフバルブ１０は、回路を過圧から保護する。呼気ガスの一部は排気バルブ（調整可能圧力制限バルブ）９から通気され、残余は二酸化炭素吸収剤１１を通過してベンチレータ／バッグアセンブリに入り、このアセンブリでは、機械的（ベンチレータ）又は手動（バッグ）手段を使用して、吸気及び呼気を生成するための通気サイクルの間に循環を加圧する。これらの再循環したガスは、次にガス注入器を介して循環して吸気肢に戻り、ガス注入器では追加のガスが添加され、システムの体積（したがって圧力）並びにガスの濃度が調節されてもよい。
【００７２】
排気バルブ９からの排気ガスは、７３バールより高い超臨界二酸化炭素の圧力に耐性である２つの収集チャンバ１２ａ、１２ｂのうちの１つに至るまで、排気肢を下行する。好ましい一実施形態では、チャンバの作動圧は１００バールであり、容器は３１６ステンレス鋼から製造される。各収集チャンバは、２つの選択バルブ１３ａ、１３ｂ及び２つの選択バルブ１４ａ、１４ｂによって制御される。これらの選択バルブは、各チャンバが、排気バルブ９からガスを受け取り、空気、吸引管若しくは余剰麻酔ガス排除装置（ＡＧＳＳ、Anaesthetic Gas Scavenging System）に通気する、又はポンプ１５及びヒーター１６から超臨界二酸化炭素を受け取り、背圧調節器１７に通すことを確実にする。チャンバ１２ａ、１２ｂは、排気と超臨界流体の両方が通ることができる１つの出入口を有してもよく、排気及び超臨界流体のために別々の入口を有してもよい。好ましい実施形態では、排気及び超臨界流体に異なる圧力及び流量が必要とされるため、超臨界流体及び排気に別々の出入口が使用される。選択バルブ１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂは、各チャンバ１２ａ、１２ｂが、排気又は超臨界流体のいずれかに対してのみ開放されていること、及び一方のチャンバ１２ａ又は１２ｂが排気に曝露され、他方のチャンバ１２ｂ又は１２ａが超臨界流体に曝露されることを確実にする。バルブの制御は、電子制御（図示せず）によって行われる。排気ガス及び超臨界流体の流れは同じ方向であってもよく、又は好ましい実施形態では、図１に示されるように異なる方向であってもよい。これにより、超臨界流体によるキセノンの脱着率が改良され、吸収能が向上する。
【００７３】
二酸化炭素の臨界圧より高い圧力に耐えることができる、フィルター材料上にキセノンを捕捉するためのチャンバの使用。
【００７４】
一方がキセノン送達医療デバイスの排気に曝露され、他方が抽出のための超臨界二酸化炭素に曝露されるような、２つのチャンバの使用。
【００７５】
キセノン送達医療デバイスからの排気と、チャンバ内に収容されるフィルター材料からキセノンを抽出するための超臨界二酸化炭素の両方が通過するための、チャンバのいずれかの端部にある１つの開口の使用。
【００７６】
１つはキセノン送達医療デバイスからの排気が通過するため、及び他方はチャンバ内に収容されるフィルター材料からキセノンを抽出するための超臨界二酸化炭素が通過するための、チャンバのいずれかの端部にある別々の開口の使用。
【００７７】
チャンバ１２ａ、１２ｂには、キセノンガスを吸収するフィルター材料１７ａ、１７ｂが充填されている。チャンバは冷却されてもよく、結合性を改良するために、排気ガスが室温から−５０℃の温度に冷却されてもよい（図示せず）。フィルター材料は、これらに限定されないが、シリカゲル、ゼオライト、金属有機構造体又は金属ドープシリカ／ゼオライト、最も好ましくは金属（銀又はリチウム）ドープエアロゲルを含んでもよい。フィルター材料は、チャンバが排気口に接続されると排気バルブ９からの排気ガスからのキセノンガスを可逆的に結合させ、超臨界二酸化炭素の流れに曝露されるとキセノンガスを遊離させる。
【００７８】
二酸化炭素は、加圧シリンダー１８及び動力式バルブ１９及び一方向バルブ２０ａによって、二酸化炭素を７３バールより高く加圧するポンプ１５に提供されるが、液体二酸化炭素の抽出にはより低い圧力が使用されてもよい。液体は、次にヒーター１６によって臨界温度より高く加熱され、超臨界流体が形成される。超臨界流体は、耐圧チャンバ１２ａ又は１２ｂのフィルター材料１３ａ又は１３ｂに曝露され、キセノンを溶解し、超臨界溶液が形成される。患者又は呼吸システムからの非極性夾雑物もフィルター材料によって吸収され、超臨界溶液によって脱着されてもよい。超臨界溶液は背圧調節器１７に通過し、減圧され、圧力モニタリング２２を備えた体積バッファ容器２１に入る。超臨界溶液は、圧力低減バルブ２３によってさらに減圧され、ボルテックスチューブ２４の入口スロットル絞りからボルテックスチューブガスセパレータに入る。接線方向の進入及びスロットル絞りでの減圧が、キセノン出口端部２５のスロットルバルブでのガス反射と組み合わされることにより、ガスストリームが一方の端部２５でキセノンに富むガスストリームに、他方の端部２６で低キセノン二酸化炭素ストリームに分離する。低キセノンガスストリームは、一方向バルブ２０ｂを通ってポンプ１５に入り、再循環する。システムの体積は、二酸化炭素入口バルブ１９に作用するバッファ容器２１の圧力からの負のフィードバックによって制御される。
【００７９】
ボルテックスガスセパレータのキセノンに富む出口２５にあるスロットルは、ガスストリーム内に、分離できるのに十分なキセノンが存在するまで閉鎖し、システム内のキセノンの量に比例して開口されてもよい。この濃度は、超音波、カサロメーター又は屈折率によって、選択バルブ１３ａ又は１３ｂ及びボルテックスチューブ２４からの任意の箇所で検出されてもよい。
【００８０】
キセノンに富むガスストリームは、二酸化炭素吸収剤２７を通って容器２８に貯蔵され、医師による目標電子制御及び患者ガス検出器６からの負のフィードバックによって、ソレノイド又は圧電バルブ４を介して患者回路に、及び残存する二酸化炭素２９を除去するために二酸化炭素吸収剤にいつでも再送達される状態になる。
【００８１】
図２は、液体二酸化炭素によるキセノンの精製を示す。
【００８２】
液相及び気相を有する加圧シリンダー１８に含有される二酸化炭素（室温でおよそ５５バール）は、動力式バルブ１９及び一方向バルブ２０ａを通ってコンデンサ１０１に入り、−１０℃に冷却されるが、液体二酸化炭素を確保するための他の温度及び圧力が使用されてもよい。冷液体二酸化炭素は、液体二酸化炭素ポンプ１０２に通過し、圧力が７０バールまで上昇するが、他の液体二酸化炭素圧が使用されてもよい。流体はヒーター１０３を通過し、温度が二酸化炭素の臨界温度である３１℃より高く上昇する。好ましい実施形態では、流体は５０℃まで加熱される。超臨界二酸化炭素は、回転式６ポート注入バルブ１０４に通過する。注入バルブは、キセノンが液体であるように、７０バール及び１７℃未満の温度にある加圧容器１０７に含有される、患者又は呼吸システムからの夾雑物を含む抽出されたキセノン１０６が充填された定体積ループ１０５に連結している。液体キセノンを確保するための他の温度及び圧力が使用されてもよい。液体キセノンは、回転式バルブ１０４の充填設定中にループの周囲でポンピングされ、その後回転式バルブ１０４の負荷設定中に、バルブが回転して、ループがポンプ１０２からの超臨界二酸化炭素の流れに接続される。この流れは、キセノン／夾雑物１０６のボーラスを、固定相１０９が充填されたクロマトグラフィーカラム１０８に導く。好ましい実施形態では、固定相は純粋なシリカであるが、当業者に公知の他の順相及び逆相固定相が使用されてもよい。
【００８３】
キセノン１０６は、ポンプ１０２からの二酸化炭素の流れによって駆動される固定相１０９との相互作用により、カラム１０８を通過する間に夾雑物から分離する。二酸化炭素で希釈された精製されたキセノンは、カラムを出た直後に検出器１１０によって検出される。検出方法は、質量分析、マイクロ熱（カサロメーター）、ｘ線吸収、超音波又は屈折率測定でありうるが、当業者に公知の他の検出システムが使用されてもよい。キセノンのボーラスが検出されると、多くの場合プログラマブルロジックコントローラーである電子制御装置（図示せず）が三方バルブ１１２を作動させ、キセノン及び二酸化炭素を収集システムに通す。キセノン及び二酸化炭素は、最初に背圧調節器１１１を通過し、次に三方バルブ１１２を通過して、圧力センサー１１４を備えた収集バッファ１１３に入る。バッファ１１３に十分な圧力が存在する場合、キセノン／ＣＯ２混合物は動力式バルブ１１５及び圧力低減バルブ１１６を通過し、ボルテックスチューブガスセパレータ１１７に入る。ボルテックスチューブガスセパレータは、密度によってキセノンと二酸化炭素を分離し、キセノンは１つの端部１１８のスロットルバルブから、二酸化炭素は他の端部１１９から出る。１１８からの高キセノン分画は、残存する二酸化炭素を除去するためにソーダ石灰１２０、動力式バルブ１２１、そしてコンデンサ１２２を通過して容器１２３に貯蔵される。このプロセスは、キセノンの圧力の上昇を必要とする場合がある（ポンプは図示せず）。１つより多くのボルテックスチューブガスセパレータを直列で使用して、ソーダ石灰の前方でキセノン分画の純度を向上させることができる。
【００８４】
二酸化炭素はボルテックスチューブガスセパレータ１１９を出て、一方向バルブ１２４、及び夾雑物を落とすための活性炭１２５が充填された捕捉チャンバ１２６を通過し、その後別の一方向バルブを通過してコンデンサ１０１に戻され、再循環する。
【００８５】
カラムを出たキセノンを含まない二酸化炭素は、背圧調節器１１１、三方バルブ１１２を通過し、一方向バルブ１２８、及び夾雑物を除去するための活性炭１２５が充填された捕捉チャンバ１２６を介して、そのまま再循環するよう誘導される。
【００８６】
微生物夾雑物を除去し、医療ガスとして再供給可能なキセノンを包装して提供するためのさらなるステップが行われてもよい。これらのステップは示されないが、当業者には熟知されている。
【００８７】
本発明の例示的な実施形態を、添付の図面を参照して本明細書で詳細に開示したが、本発明は、示された詳細な実施形態に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によってその中で種々の変更及び改変がなされてもよいことが理解される。
【図１】
0003234614.tif 000003
【図２】
0003234614.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和3年8月13日(2021.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
医療環境からキセノン麻酔剤を回収するための装置であって、前記装置は収容体を含み、前記収容体が、前記キセノン麻酔剤がフィルターに可逆的に結合するフィルター材料を含む、前記キセノン麻酔剤を含有する医療環境ガスが通過することができる前記フィルターを含む、前記装置。
【請求項２】
前記収容体が、超臨界二酸化炭素によってフィルターからキセノン麻酔剤を抽出するための超臨界二酸化炭素供給源に接続されている、又は接続可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
超臨界二酸化炭素供給源をさらに含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
キセノンを含有する廃ガスが、廃ガスストリームからのキセノンガスを結合させるための前記収容体の前記フィルター材料を通過するように、前記収容体が、麻酔器又は医療デバイスの排気ポートに接続されている、又は接続可能である、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記収容体が、二酸化炭素の臨界圧を上回る圧力に耐性である、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記収容体が二酸化炭素の臨界圧に不耐性であり、前記収容体が、二酸化炭素の臨界圧より高い圧力に耐性の耐圧収容体内に配置されてもよい、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
二酸化炭素の臨界圧より高い圧力に耐性の耐圧容器をさらに含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記フィルター材料が、エアロゲル、シリカゲル、ゼオライト、金属有機構造体、金属ドープシリカ／ゼオライト、金属ドープエアロゲルのうちの１又は２以上を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記収容体がステンレス鋼チューブを含む、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記フィルター材料を収容するための、密封された浮動性エンドキャップを有するチューブを含む、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
キセノンを二酸化炭素から分離するための手段をさらに含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
ボルテックスチューブをさらに含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
キセノンと夾雑物をクロマトグラフィーによって分離するための手段をさらに含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
１又は２以上のクロマトグラフィーカラムを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
二酸化炭素を吸収するためのソーダ石灰をさらに含む、請求項１〜１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
ガス夾雑物を除去するための手段をさらに含む、請求項１〜１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
微生物夾雑物を除去するための手段をさらに含む、請求項１〜１６のいずれかに記載の装置。