(57)【要約】      （修正有）【課題】医療分野向けのＮＯ２を含まないＮＯ／Ｎ2気体混合物を生成する方法の提供。【解決手段】不純な窒素を触媒と、次いで分子篩と接触させ、少なくともＯ2型の不純物を含有する不純な気体窒素を精製する工程３２〜３５と、得られた純粋な窒素を、一酸化窒素（ＮＯ）と混合する工程３６と、２０体積％未満の含量のＮＯ、並びに５ｐｐｍｖ未満のＯ2型及び４０ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ型の割合の不純物を含有する、ＮＯ及び純粋な窒素から形成される混合物を得る工程とを含む方法。ＮＯ／窒素混合物は、純粋な窒素による補助的希釈を施されてもよい。そのようなＮＯ／窒素混合物は、吸入により、初期肺高血圧に罹患した成人若しくは小児、特に新生児における、または心臓手術を受けている患者における肺血管収縮を治療するために使用され得るＮＯ／Ｎ2混合気体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯ／Ｎ2気体混合物を生成するための方法であって、
ａ）ｉ）Ｏ2型不純物の少なくともいくらかを除去または転換するために、不純な窒素を触媒と接触させること、
ｉｉ）工程ｉ）から生じたＨ2Ｏ型の不純物の少なくともいくらかを除去するために、副工程ｉ）で精製された窒素を分子篩と接触させること
により、少なくともＯ2型の不純物を含有する不純な気体窒素の精製を行う工程と、
ｂ）工程ａ）から生じた純粋な窒素を、一酸化窒素（ＮＯ）と混合する工程と、
ｃ）２０体積％未満の含量のＮＯ、ならびに５ｐｐｍｖ未満のＯ2型および４０ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ型の割合の不純物を含有する、ＮＯおよび純粋な窒素から形成される混合物を得る工程と
を含む方法。
【請求項２】
副工程ｉ）において、ニッケル触媒が使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
副工程ｉｉ）において、ゼオライト、アルミナまたはシリカゲルを含む分子篩が使用されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
１００μｍ未満、好ましくは２５μｍ以下の細孔直径を有するフィルタが使用される副工程ｉｉｉ）を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
工程ａ）の上流において、前記不純な気体窒素が、液体窒素の気化により得られることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
工程ｃ）において、１ｐｐｍｖ未満のＯ2型および／または１０ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ型の割合の不純物を含有する、ＮＯおよび純粋な窒素から形成される混合物が形成されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記不純な気体窒素が、８０ｐｐｍｖ未満のＯ2不純物および１００ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ不純物を含有し、好ましくは、前記不純な気体窒素が、５０ｐｐｍｖ未満のＯ2不純物および６７ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ不純物を含有することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
工程ｃ）において得られた前記ＮＯ／Ｎ2混合物が、１０体積％以下の含量のＮＯ、好ましくは８体積％以下の含量のＮＯ、また好ましくは５体積％以下の含量のＮＯを含有することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
工程ｃ）において、５体積％未満の含量のＮＯ、ならびに０．５ｐｐｍｖ未満のＯ2型および／または５ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ型の割合の不純物を含有する、ＮＯおよび純粋な窒素から形成される混合物が得られることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
工程ｃ）において、４体積％未満の含量のＮＯ、ならびに０．１ｐｐｍｖ未満のＯ2型および／または３ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ型の割合の不純物を含有する、ＮＯおよび純粋な窒素から形成される混合物が得られることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
２０体積％以下の含量のＮＯを含有する、工程ｃ）において得られた前記ＮＯ／Ｎ2混合物に、窒素による補助的な希釈を施して、５０００ｐｐｍｖ以下、好ましくは１００〜１０００ｐｐｍｖの含量のＮＯを含有する最終ＮＯ／Ｎ2混合物を得ることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
５０００ｐｐｍｖ以下、好ましくは１００〜１０００ｐｐｍｖの含量のＮＯを含有する前記最終ＮＯ／Ｎ2混合物が、１つ以上の気体貯蔵容器、特に気体シリンダー内に充填されることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、ＮＯ／Ｎ2気体混合物を製造し、その後それを容器内に、特に１つ以上のガスボトル内に充填するための方法に関する。
【０００２】
ＮＯ／Ｎ2気体混合物は、一般的に、初期肺高血圧に罹患した成人、小児、および特に新生児における、または心臓手術を受けている患者における肺血管収縮を治療するために使用される。
【０００３】
これらのＮＯ／Ｎ2混合物は、従来、スチールおよびアルミニウム製のガスボトル内に充填され、１００〜１０００体積ｐｐｍのＮＯ、および残りは窒素（Ｎ2）を含有する。これらのボトルは、典型的には、２〜５０リットルの水相当容量を有する。
【０００４】
これらの混合物の充填、すなわちボトリングは、ガスボトリングセンターで行われる。これを行うために、窒素中の必要なＮＯ濃度が得られるまで、ＮＯおよび窒素の１種以上の混合物を生成させる。
【０００５】
しかしながら、このようにして生成されたＮＯ／窒素混合物は、特にＮＯ2型の極めて多量の不純物を含有するため、医療分野の規格に適合しない場合が生じ得る。
【０００６】
換言すれば、ＮＯ／Ｎ2混合物を生成するための従来の方法の信頼性は、偶発的であることが多い。
【０００７】
しかしながら、ＮＯ2は、患者により吸入されると、極微量、すなわち数体積ｐｐｍ程度であっても極めて有毒であるため、生成された最終ＮＯ／窒素混合物中に存在するＮＯ2不純物は、医療レベルにおいて深刻な問題を呈する。
【０００８】
それゆえに、気体化合物を混合する間の良好な精密さだけでなく、生成し、次いで充填されるＮＯ／Ｎ2気体混合物の信頼性および純度の向上を確実にする、すなわち、ＮＯ2不純物を含まない、またはほとんど含まないＮＯ／窒素混合物を生成することができる、ＮＯ／Ｎ2気体混合物を生成するための改善された方法を提案することが課題である。
【０００９】
したがって、本発明の解決策は、ＮＯ／Ｎ2気体混合物を生成するための方法であって、
ａ）
ｉ）Ｏ2型不純物の少なくともいくらかを除去または転換するために、不純な窒素を触媒と接触させること、
ｉｉ）副工程ｉ）から生じたＨ2Ｏ型の不純物の少なくともいくらかを除去するために、工程ｉ）で精製された窒素を分子篩と接触させること
により、少なくともＯ2型の不純物を含有する不純な気体窒素の精製を行う工程と、
ｂ）工程ａ）から生じた純粋な窒素を、一酸化窒素（ＮＯ）と混合する工程と、
ｃ）２０体積％未満の含量のＮＯ、ならびに５ｐｐｍｖ未満のＯ2型および４０ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ型の割合の不純物を含有する、ＮＯおよび純粋な窒素から形成される混合物を得る工程と
を含む方法である。
【００１０】
本発明に関して、示される圧力は、絶対圧力であり、気体化合物の割合は、体積％（％ｖ）として、または体積ｐｐｍ、すなわちｐｐｍｖで示される。
【００１１】
状況に応じて、本発明の方法は、以下の技術的特徴の１つ以上を含んでもよい。
【００１２】
−  副工程ｉ）において、ニッケル触媒が使用される；
−  副工程ｉｉ）において、ゼオライト、アルミナまたはシリカゲルを含む分子篩が使用される；
−  １００μｍ未満、好ましくは２５μｍ以下の細孔直径を有するフィルタが使用されるサブステップｉｉｉ）を含む。
【００１３】
−  副工程ｉｉｉ）は、副工程ｉｉ）に続く。これは、特に副工程ｉ）および／またはｉｉ）にて発する、および／またはその間に生成される固体粒子、特に粉塵型の粒子または分子篩の消耗により生じる残渣を除去する；
−  工程ａ）の上流において、不純な気体窒素が、液体窒素の気化により得られる；
−  工程ｃ）において、１ｐｐｍｖ未満のＯ2型および／または１０ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ型の割合の不純物を含有する、ＮＯおよび純粋な窒素から形成される混合物が得られる；
−  工程ａ）は、固体粒子、たとえば粉塵等を除去するために、副工程ｉｉ）において精製された窒素を少なくとも１つのフィルタに通過させる補助的副工程を含む；
−  不純な気体窒素は、８０ｐｐｍｖ未満のＯ2不純物および／または１００ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ不純物を含有する；
−  不純な気体窒素は、５０ｐｐｍｖ未満のＯ2不純物および／または６７ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ不純物を含有する；
−  工程ｃ）において得られたＮＯ／Ｎ2混合物は、１０体積％以下の含量のＮＯ、好ましくは８体積％以下の含量のＮＯ、また好ましくは５体積％以下、たとえば約４％ｖの含量のＮＯを含有する；
−  工程ｃ）において、５体積％未満の含量のＮＯ、ならびに０．５ｐｐｍｖ未満のＯ2型および／または５ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ型の割合の不純物を含有する、ＮＯおよび純粋な窒素から形成される混合物が形成される；
−  工程ｃ）において、４体積％未満の含量のＮＯ、ならびに０．１ｐｐｍｖ未満のＯ2型および／または３ｐｐｍｖ未満のＨ2Ｏ型の割合の不純物を含有する、ＮＯおよび純粋な窒素から形成される混合物が形成される；
−  ２０体積％以下の含量のＮＯを含有する、工程ｃ）において得られたＮＯ／Ｎ2混合物は、５０００ｐｐｍｖ以下、好ましくは１００〜１０００ｐｐｍｖの含量のＮＯを含有する最終ＮＯ／Ｎ2混合物を得るために、窒素による追加的な希釈を施される；
−  ５０００ｐｐｍｖ以下、好ましくは１００〜１０００ｐｐｍｖの含量のＮＯを含有する最終ＮＯ／Ｎ2混合物は、１つ以上の気体貯蔵容器、特に気体シリンダー、とりわけ２〜５０リットルの水相当容量を有する気体シリンダー内に充填される；
−  工程ｃ）において、ＮＯおよびＮ2から形成される気体混合物は、８体積％以下の含量のＮＯを含有する；
−  工程ｃ）において、ＮＯおよびＮ2から形成される気体混合物は、５体積％以下の含量のＮＯを含有する；
−  工程ｃ）において、ＮＯおよびＮ2から形成される気体混合物は、約４体積％の含量のＮＯを含有する；
−  ＮＯおよびＮＯ2から形成される最終気体混合物は、たとえば、純粋な窒素による希釈後に、４５０ｐｐｍｖのＮＯ（＋／−５％）、３ｐｐｍｖ未満のＮＯ2、および残りは窒素を含有し、任意に５０ｐｐｍｖ未満のＮ2Ｏ、および／または４５０ｐｐｍｖ未満のＣＯ2を含有する。
【００１４】
ここで、本発明は、添付の図面を参照しながら以下に示される説明から、より良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明による方法の態様を概略的に示す。
【図２】図２は、本発明の方法を実施するための設備の図を示す。
【発明の詳細な説明】
【００１６】
図１は、ＮＯ2不純物を含まない、またはほとんど含まないＮＯ／Ｎ2気体混合物、たとえば約４％のＮＯおよび残りは窒素を含有するＮＯ／Ｎ2気体混合物を生成する、本発明による生成方法の態様を概略的に示す。
【００１７】
この方法によれば、以下の逐次的工程が実行される。
【００１８】
−  以下の組成を有する不純な窒素が（３１において）供給される：Ｏ2≦５０ｐｐｍｖ、ＣＯ≦５ｐｐｍｖ、ＣＯ2≦３００ｐｐｍｖ、Ｈ2Ｏ≦６７ｐｐｍｖおよび残りはＮ2（約９９．５％ｖ）。
【００１９】
−  上記不純物を含有する不純な気体窒素の精製が、
ｉ）たとえば、Ｏ2型の不純物の少なくともいくらかを除去または転換する、特にそれらを水蒸気またはＨ2Ｏに転換するために、不純な窒素をニッケル触媒と（３２において）接触させること、
ｉｉ）３１において供給された窒素中に最初から存在する、または（３２において）工程ｉ）のＯ2不純物の転換から生じたＨ2Ｏ型不純物の少なくともいくらかを除去するために、副工程ｉ）において精製された窒素を、分子篩、たとえば１０Åゼオライトと（３３において）接触させること、
ｉｉｉ）、工程ｉｉ）中に分子篩粒子の摩擦または消耗による磨耗から生じる粉塵のようないずれの固体粒子からのものも除去するために、工程ｉｉ）からの窒素が（３４において）濾過されること
により行われる。
【００２０】
−  Ｏ2およびＨ2Ｏ型の気体不純物が除去された精製された窒素、特に、２００ｐｐｂｖ以下のＯ2不純物、好ましくは１００ｐｐｂｖ未満のＯ2、および１ｐｐｍｖ以下のＨ2Ｏ不純物を含有する窒素が、（３５において）回収される。これらの不純物の分析は、連続的に行われる。
【００２１】
−  ＮＯ源、たとえば貯蔵タンク（図示せず）からの一酸化窒素または純ＮＯ（３０における）が供給される。
【００２２】
−  工程ａ）からの精製された窒素が、たとえば気体混合物中で純ＮＯと（３６において）混合される。
【００２３】
−  ２０％ｖ、典型的には約４％ｖの含量のＮＯ、ならびに約１ｐｐｍｖ未満の割合のＯ2型および約１０ｐｐｍｖ未満の割合のＨ2Ｏ型を含有する、ＮＯおよび純粋な窒素から形成される混合物が得られる。
【００２４】
次に、２０体積％以下、典型的には約３体積％から１０体積％、好ましくは約４体積％の含量のＮＯを含有する、ＮＯおよび純粋な窒素の混合物は、最終混合物中のＮＯ含量を低減するために、たとえば、Ｏ2、Ｈ2ＯおよびＮＯ2型の気体不純物を有さず、１００〜５０００ｐｐｍｖ、典型的には１０００ｐｐｍｖ未満の割合のＮＯを含有するＮＯ／Ｎ2混合物を生成するために、１回以上の補助的な希釈を施されてもよく、これが、以下で説明されるように、その後ガスボトル内に充填され得る。
【００２５】
図１に示される本発明による方法は、図２に概略的に示されるような設備により実施され得る。
【００２６】
少なくともＯ2型の残留不純物を含有する不純な窒素は、液体形態でタンク１に貯蔵され、次いで液体形態でクライオポンプ２により引き出され、クライオポンプは、不純な窒素を約１００〜３００バールの圧力に圧縮してから大気圧ヒーター３に送出し、そこで不純な気体窒素を得るために不純な窒素が気化される。
【００２７】
見て分かるように、この設備は、生成されるＮＯ／Ｎ2混合物を含有するタンク１３に至るまで、タンク１から不純な窒素を搬送する主パイプまたはライン２０を含む。
【００２８】
ライン２０はまた、ヒーター３からの不純な気体窒素の一部を貯蔵するためのバッファタンク４、および、設備の上流部分、特にポンプ２またはヒーター３が故障した場合に不純な窒素の供給を引き継ぐ、バックアップＮ2源として機能する不純な窒素のいくつかのボトルをそれぞれ含むバックアップフレーム５に流体連通してもよい。
【００２９】
設備の上記要素は、好ましくは建物９の外側に位置する。
【００３０】
実際に、大気圧ヒーター３、バッファタンク４またはバックアップフレーム５からの不純な気体窒素は、次いで、ライン２０によって精製システム６、７、８に搬送され、本発明により気体の不純な窒素中の残留不純物を形成するＯ2およびＨ2Ｏ不純物を除去する。
【００３１】
これらのＯ2およびＨ2Ｏ不純物は、タンク１３内に貯蔵される最終ＮＯ／Ｎ2混合物中の有毒ＮＯ2形成の原因であるため、完全に除去されなければならない。これは、窒素とＮＯとの（１１における）混合後、Ｏ2およびＨ2Ｏ不純物がＮＯを酸化させ、ひいてはＮＯ2型の有毒種を形成するようにＮＯと反応するためである。
【００３２】
したがって、設備の上流において、すなわち混合器１１中で生じるＮＯと窒素との混合の前に作用することにより、この現象を防止し、Ｏ2およびＨ2Ｏ不純物を含まない、したがってＮＯ2の有毒種もまた含まない最終ＮＯ／Ｎ2混合物を得ることが可能である。
【００３３】
より正確には、精製システム６、７、８は、本発明によれば、図２に示されるように、直列に配置された少なくとも１つの触媒チャンバ６および少なくとも１つの吸着器７、ならびに好ましくは少なくとも１つの濾過区画８を含む。
【００３４】
制御デバイス１０、たとえば、プログラム可能な自動制御装置等を有する制御室は、特に、触媒チャンバ６、吸着器７および濾過区画８への気体の流入およびそこからの気体の流出を制御する弁（図示せず）に作用することにより、精製システム６、７、８を制御する。この種の制御デバイス１０は、従来のものであり、以下で詳細には説明しない。
【００３５】
好ましい態様によれば、精製システム６、７、８は、以下を含む。
【００３６】
−  ヒーター３、バッファタンク４またはバックアップフレーム５からの不純な窒素中に存在するＯ2種をＨ2Ｏ種に転換するための触媒、好ましくはニッケル触媒を含有する触媒チャンバ６；
−  たとえばゼオライト、シリカゲル、アルミナもしくは同様の種類、またはそれらの混合物の、少なくとも１種の分子篩を含有する１つ（またはそれ以上）の吸着器７。この分子篩は、タンク１からの不純な窒素中に初めから存在する、または触媒チャンバ６内でＯ2不純物の転換中に生成されるＨ2Ｏ種を除去する；
−  優先的には１００μｍ未満、典型的には約２５μｍの細孔直径を有する、特に、圧力および処理される気体流における変動の影響下での分子篩粒子の消耗に起因して、吸着器７内で放出される傾向がある固体残渣を阻止する、少なくとも１つのフィルタを含む濾過区画８。
【００３７】
吸着器７は、たとえばＰＳＡ（圧力スイング吸着）モード、ＶＳＡ（真空スイング吸着）モードまたはＴＳＡ（温度スイング吸着）モードにおいて、したがって、圧力、真空または温度変動による従来の再生段階により機能することができる。この種の吸着法は、当業者に知られており、本発明に関して詳述する必要はない。
【００３８】
同様に、触媒チャンバ６は、たとえば高温気体により定期的に再生され得る。この種の触媒および再生方法もまた、当業者に知られており、本発明に関して詳述する必要はない。
【００３９】
さらに、他の触媒、たとえば白金またはパラジウム触媒もまた好適となり得ることに留意されたい。同様に、分子篩は、非ゼオライト型、たとえば活性アルミナまたはシリカゲルのものであってもよい。当業者は、慣例的な試験により、最も好適である触媒および吸着剤、ならびに１種以上の好適なフィルタを選択することができる。
【００４０】
一度その不純物が除去されたら、精製された窒素は、貯蔵タンク１４内に貯蔵されるか、または、ＮＯおよび精製窒素の必要な割合での混合、たとえば約４％ＮＯを含有するＮＯ／Ｎ2混合物を実現するために、純ＮＯの源１２による供給も受ける混合デバイスもしくは混合器１１に、ライン２０により直接搬送されてもよい。
【００４１】
このＮＯおよび精製された窒素の混合物は、次いで、第２の貯蔵タンク１３に貯蔵されてから、多岐管供給ライン２２、および多岐管供給ライン２２から分岐した第２の気体ライン１７を介して、充填多岐管１８に送出されてもよく、そこで混合物がガスボトル１９に封入され得る。
【００４２】
しかしながら、ＮＯ／Ｎ2混合物をガスボトル１９に充填する前に、ＮＯ含量を調節すること、特に、必要最終使用含量、たとえば、１００〜５０００ｐｐｍｖ、典型的には１０００ｐｐｍｖ未満のＮＯの最終含量までＮＯ含量を低減することが有用、または必要とさえなり得る。
【００４３】
これを行うために、ＮＯ／Ｎ2混合物中のＮＯ含量を低減するように、そうして２００〜５０００ｐｐｍｖのＮＯ、典型的には２００〜１０００ｐｐｍｖのＮＯを含有し、残りは窒素である最終ＮＯ／Ｎ2混合物を得るように、第２の混合デバイス１５内での純粋な窒素によるＮＯ／Ｎ2混合物の追加的な希釈が実行されてもよい。
【００４４】
第２の混合デバイス１５は、第１の混合器１１および貯蔵タンク１３の下流に配置される。さらに、図２に示されるように、混合デバイス１５には、ＮＯ／Ｎ2混合物を希釈するために使用され、精製システム６、７、８の下流で主ライン２０に接続されたバイパスライン２１により搬送される精製された窒素が供給され得る貯蔵タンク１６からの純粋な窒素が供給される。
【００４５】
ガスボトル１９は、スチール、アルミニウムまたはアルミニウム合金本体を有する種類のものであり、約２〜５０リットルの容量（水相当）を有する。気体混合物は、３００バールまでの範囲の圧力でその中に貯蔵される。
【００４６】
気体供給ライン、特に主ライン２０、バイパスライン２１または多岐管供給ライン２２に流入するＮ2およびＮＯの量を測定するために、また測定された情報を制御デバイス１０または設備を制御する任意の他のデバイス、たとえばコンピュータ等に伝送するために、流量計（図示せず）が提供されてもよいことに留意されたい。
【００４７】
［実施例］
約４％のＮＯを含有し、ＮＯ2型の有毒不純物を有さないＮＯ／Ｎ2気体混合物の生成における、本発明により提案される解決策の有効性を試験するために、図２中の設備と同様の設備を使用して図１の方法を実施した。
【００４８】
方法の条件を以下の表１に示す。
【表１】
2015006982.tif 000003
【００４９】
以下の表２は、Ｏ2型不純物を阻止し、特にそれらをＨ2Ｏに転換するために使用された触媒の特性を示す。
【表２】
2015006982.tif 000004
【００５０】
以下の表３は、Ｈ2Ｏ型（水蒸気）の不純物を阻止するために使用された分子篩の特性を示す。
【表３】
2015006982.tif 000005
【００５１】
固体粒子、たとえば分子篩の消耗により生じる粉塵を阻止するために使用されたフィルタは、約２５μｍの平均細孔直径を有する。
【００５２】
表１に示した結果を鑑みて、本発明の方法は、不純な窒素中に存在する傾向があるＯ2およびＨ2Ｏ不純物の大部分を除去することができ、したがって約３ｐｐｍｖ未満の最終割合のＨ2Ｏ、および約０．１ｐｐｍｖ未満の最終割合のＯ2を含有するＮＯ／Ｎ2混合物を得ることができ、最終混合物中の有毒ＮＯ2の形成をほぼゼロとするため、効果的であることが分かる。
【００５３】
このようにして生成されたＮＯ／Ｎ2気体混合物は、吸入により、初期肺高血圧に罹患した成人および小児、特に新生児における、または心臓手術を受けている患者における肺血管収縮を治療するために使用され得る。
【図１】
2015006982.tif 000006
【図２】
2015006982.tif 000007
【外国語明細書】
2015006982000001.pdf