(57)【要約】  患者４の呼気中の物質濃度を同定及び／又は測定するシステムは、患者４の呼気から得られたサンプリングガス流Ａのイオン移動度分光分析測定を実施する測定装置２０を備え、測定装置２０は、ドリフト検出器２２と、ドリフト検出器２２に接続され、サンプリングガス流Ａの試料を注入可能な分析ガス流Ｂを、ドリフト検出器２２の入口端２２０に向かって導き、及び／又はドリフトガス流Ｃを、ドリフト検出器２２の出口端２２１に向かって導く少なくとも１つのガス回路２３、２４とを備え、ここで、少なくとも１つのガス回路２３、２４は、分析ガス流Ｂ及び／又はドリフトガス流Ｃを濾過するフィルター材料２６を含むモレキュラーシーブフィルター２３３、２４１を備える。本明細書では、フィルター材料２６は、ゼオライトＮａＹを含む。こうして、イオン移動度分光分析（ＩＭＳ）を使用して正確な測定を可能にする、患者の呼気中の物質濃度を測定するシステムが提供される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者（４）の呼気中の物質濃度を同定及び／又は測定するシステムであって、前記患者（４）の前記呼気から得られたサンプリングガス流（Ａ）のイオン移動度分光分析測定を実施する測定装置（２０）を備え、前記測定装置（２０）は、ドリフト検出器（２２）と、該ドリフト検出器（２２）に接続され、前記サンプリングガス流（Ａ）の試料を注入可能な分析ガス流（Ｂ）を、前記ドリフト検出器（２２）の入口端（２２０）に向かって導き、及び／又はドリフトガス流（Ｃ）を、前記ドリフト検出器（２２）の出口端（２２１）に向かって導く少なくとも１つのガス回路（２３、２４）とを備え、ここで、前記少なくとも１つのガス回路（２３、２４）は、前記分析ガス流（Ｂ）及び／又は前記ドリフトガス流（Ｃ）を濾過するフィルター材料（２６）を含むモレキュラーシーブフィルター（２３３、２４１）を備え、
前記フィルター材料（２６）がゼオライトＮａＹを含むことを特徴とする、システム。
【請求項２】
前記フィルター材料は、ＮａＹ結合剤含有の粒状物又はＮａＹ結合剤不含の粒状物を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ゼオライトＮａＹフィルター材料は、０．６ｎｍから０．８ｎｍの間の、例えば０．７ｎｍの細孔サイズを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記モレキュラーシーブフィルター（２３３、２４１）は、１ｃｍから１０ｃｍの間の、例えば３ｃｍから６ｃｍの間の直径を有する円柱形状を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記モレキュラーシーブフィルター（２３３、２４１）は、前記フィルター材料を取り囲む、ステンレス鋼でできたハウジング（２６０）を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのガス回路（２３、２４）は、少なくとも部分的にＰＴＦＥででき、前記分析ガス流（Ｂ）及び／又は前記ドリフトガス流（Ｃ）を導く流体管路を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのガス回路（２３、２４）は、前記分析ガス流（Ｂ）を前記ドリフト検出器（２２）の前記入口端（２２０）へと注入する前に、前記分析ガス流（Ｂ）の成分を互いにクロマトグラフィーで分離する分離カラム（２３１）を備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記分離カラム（２３１）は、０．５ｍから５ｍの間の、例えば１ｍの長さを有する前記分析ガス流（Ｂ）を導く毛管路を形成することを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記患者の息から採取された前記サンプリングガス流（Ａ）を導くサンプリングガス回路（２５）及びバルブデバイス（２３０）を備え、前記少なくとも１つのガス回路（２３、２４）は、前記サンプリングガス流（Ａ）の試料を前記分析ガス流（Ｂ）へと注入する前記バルブデバイス（２３０）によって前記サンプリングガス回路（２５）に接続可能であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記サンプリングガス回路（２５）は、少なくとも部分的にＰＴＦＥででき、前記サンプリングガス流（Ａ）を導く流体管路を備えることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのガス回路（２３、２４）は、前記分析ガス流（Ｂ）を前記ドリフト検出器（２２）の前記入口端（２２０）に向かって圧送する第１のポンプデバイス（２３２）を備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのガス回路（２３、２４）は、前記ドリフトガス流（Ｃ）と前記分析ガス流（Ｂ）との統合されたガス流（Ｂ＋Ｃ）を圧送する第２のポンプデバイス（２４０）を備えることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのガス回路（２３、２４）は、前記分析ガス流（Ｂ）及び／又は前記ドリフトガス流（Ｃ）を閉鎖ループで導く閉鎖回路を形成することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記測定装置（２０）によって測定された前記物質濃度は、前記患者の息中の麻酔薬、特にプロポフォールの濃度を示すことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
患者（４）の呼気中の物質濃度を同定及び／又は測定する方法であって、
前記患者（４）の前記呼気からサンプリングガス流（Ａ）を得ることと、
測定装置（２０）によって前記サンプリングガス流（Ａ）のイオン移動度分光分析測定を実施することと、
を含み、前記測定装置（２０）は、ドリフト検出器（２２）と、該ドリフト検出器（２２）に接続され、前記サンプリングガス流（Ａ）の試料を注入可能な分析ガス流（Ｂ）を、前記ドリフト検出器（２２）の入口端（２２０）に向かって導き、及び／又はドリフトガス流（Ｃ）を、前記ドリフト検出器（２２）の出口端（２２１）に向かって導く少なくとも１つのガス回路（２３、２４）とを備え、ここで、前記少なくとも１つのガス回路（２３、２４）は、前記分析ガス流（Ｂ）及び／又は前記ドリフトガス流（Ｃ）を濾過するフィルター材料（２６）を含むモレキュラーシーブフィルター（２３３、２４１）を備え、
前記フィルター材料（２６）がゼオライトＮａＹを含むことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の患者の呼気中の物質濃度を同定及び／又は測定するシステム、並びに患者の呼気中の物質濃度を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のシステムは、患者の呼気から得られたサンプリングガス流のイオン移動度分光分析測定を実施する測定装置を含む。本明細書における測定装置は、ドリフト検出器と、ドリフト検出器に接続され、サンプリングガス流の試料を注入可能な分析ガス流を、ドリフト検出器の入口端に向かって導き、及び／又はドリフトガス流を、ドリフト検出器の出口端に向かって導く少なくとも１つのガス回路とを備える。本明細書では、少なくとも１つのガス回路は、分析ガス流及び／又はドリフトガス流を濾過するフィルター材料を含むモレキュラーシーブフィルターを備える。
【０００３】
機械的人工換気は、例えば手術センターでの従来の全身麻酔処置において、又は病院の集中治療室での重症患者のための長期鎮静処置の間に使用される。このような全身麻酔処置の状況では、患者に気管内カテーテルが挿管されて、一方では換気がもたらされ、他方ではガス状麻酔薬が投与される。
【０００４】
ガス状麻酔薬を使用する吸入麻酔処置の代替として、静脈麻酔の状況では、プロポフォール等の麻酔薬が、例えば、いわゆる全静脈麻酔（ＴＩＶＡ）処置の状況で患者に静脈内投与される。このような静脈麻酔は、例えば集中治療室での長期鎮静処置のためにも好ましい場合がある。
【０００５】
特に、例えば麻酔薬としてプロポフォールを使用する静脈麻酔の状況では、患者の体内の麻酔薬の濃度及び特に麻酔薬の影響に関するその関連する効果を監視することができることに大きな関心が寄せられている。一般に、患者の呼気中の麻酔薬及び関連物質の存在及び濃度を監視することによって、患者の体内の薬物濃度に関する結論を導き出すことができる。適切なモデリング、例えば薬物動態／薬力学モデルを使用して、呼気中の薬物濃度から患者の体内の薬物濃度を予測することができる。しかしながら、そのような予測には、一方では正確なモデルが必要とされ、他方では呼気中の物質濃度の正確な測定が必要とされる。
【０００６】
特に、プロポフォール等の麻酔薬を使用する場合に、麻酔処置の間の監視のための患者の呼気中の物質の検出には、ガスクロマトグラフィーイオン移動度分光分析（ＧＣ−ＩＭＳ）を使用することが提案されている。イオン移動度分光分析においては、ガス試料の成分がイオン分子反応によってイオン化され、ドリフト検出器のドリフト電界内に注入される。ドリフト検出器にかなりの電界強度、例えば数百ボルト毎センチメートルを印加することにより、イオン化された成分は、イオン化された成分の到達時に測定信号を生成するように構成されている検出器に向かって駆動される。イオン化された成分はドリフト検出器中を移動する間に、同じドリフト検出器中であるが反対方向に貫流するため、例えばイオン化された成分にとってその形状及び断面積に応じて効果的に障害となるドリフトガスに起因する反力に見舞われる。
【０００７】
一般に、ドリフト検出器を通じたイオン化された成分のドリフト時間は、印加された電圧、ドリフト検出器内の温度及び圧力、イオン化された成分の質量、それらの形状及び電荷等に依存するため、異なる成分は異なる速度を示し、したがって異なるドリフト時間でドリフト検出器中を移動することとなる。したがって、異なるイオン化された成分は、異なる時間で検出器に到達するため、時間的に分離された異なるイオン化された成分に関連する信号を検出器で検出することができ、ガス試料の異なる成分に関連するピークを含む、いわゆるドリフトスペクトル（ドリフト時間にわたる信号強度）がもたらされる。
【０００８】
ＧＣ−ＩＭＳにおいては、イオン移動度分光分析がガスクロマトグラフィーと組み合わされ、そこでは分析ガス流をドリフト検出器に注入する前に、分析ガス流はキャピラリーカラムを形成する分離カラム中に導かれ、分離カラム内で分析ガス流の異なる成分が互いに分離される。それというのも、異なる成分は、その化学的特性のため異なる移動時間（特定の成分が分離カラム中に留まる時間を示す、いわゆる保持時間）で分離カラム中を移動するからである。ガスクロマトグラフィーによって、分析ガス流の異なる成分が異なる時間でドリフト検出器中に入るため、ドリフト検出器に入る前に成分が分離され、それにより成分の特異性、ひいては測定されたドリフトスペクトルにおける成分の同定が改善される。
【０００９】
ガスクロマトグラフィーイオン移動度分光分析（ＧＣ−ＩＭＳ）システムは、例えば、特許文献１及び特許文献２から知られている。
【００１０】
患者の息中の対象物質、例えば麻酔薬、特にプロポフォールの濃度を求めるために、対象物質に関連するドリフトスペクトルのピークを同定することができ、ピークの高さから、患者の呼気から採取されたガス試料中の対象物質の濃度に関して結論を導き出すことができる。一般に、適切な較正を使用して、ピークの高さを対象物質の濃度に関連付けることができるため、ピークの高さから濃度を直接評価することができる。
【００１１】
しかしながら、濃度値は一般的に１０億分率（ｐｐｂ）の範囲にあるため、検出された信号が分析ガス流及びドリフトガス流中の或る特定の汚染による干渉を受ける可能性がある。したがって、濃度測定の精度は、特に分析ガス流及びドリフトガス流の汚染に関して影響を受けやすい。特に、分析ガス流もドリフトガス流も残留プロポフォール分を一切含まないことに加え、非常に低い含水量（例えば、１ｐｐｍ未満）を有することを確実にする必要がある。
【００１２】
このために、関連するガス流からプロポフォールを除去すると共に吸着によってガス流中の含水量を減らすのに役立つモレキュラーシーブ（モルシーブとも呼ばれる）フィルターを使用することが提案されている。
【００１３】
モレキュラーシーブフィルター内には時間の経過と共に水が溜まるため、時間の経過と共にフィルターの性能が低下する可能性があることから、定期的にフィルターを交換して再生する必要がある。本明細書では、長い耐久性を有し、したがってフィルターの交換及び再生が必要となるまで、長い可使時間を提供するフィルターを使用することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】独国特許出願公告第１９８５６７８４号
【特許文献２】独国特許第１０２２８９１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、イオン移動度分光分析、特にガスクロマトグラフィーイオン移動度分光分析（ＧＣ−ＩＭＳ）を使用して正確な測定を可能にする、患者の呼気中の物質濃度を測定するシステム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は、請求項１の特徴を有するシステムによって達成される。
【００１７】
したがって、モレキュラーシーブフィルターのフィルター材料は、ゼオライトＮａＹを含む。
【００１８】
したがって、フィルター材料は、完全に又は部分的にゼオライト材料、すなわちＮａＹでできている。
【００１９】
従来から、ゼオライトは、その構造の種類を示すクラスによって分類されている。本対象のフィルター材料として使用されるゼオライト材料は、クラス「Ｙ」に属する。
【００２０】
クラス「Ｙ」のゼオライトは、六角柱構造によって互いに連結された、いわゆるソーダライトケージからなる結晶構造を有する合成により製造された結晶性物質である。このようにして、規則的な形状及びサイズの細孔が形成され、最も大きな細孔は、およそ０．７ｎｍに対応するおよそ７Å（オングストローム）の直径を有する。
【００２１】
「Ｎａ」はゼオライトの構造の改質を示し、ＮａＹは「Ｎａ型のゼオライトＹ」としても表される。ＮａＹ内では、ナトリウムイオンは、Ｙゼオライトの結晶構造内に埋め込まれている。
【００２２】
本文脈におけるＮａＹは、種々の形で、例えば、結合剤含有の粒状物又は結合剤不含の粒状物（後者の場合、ＮａＹ  ＢＦＫとしても表される）の形でフィルター材料として使用され得る。
【００２３】
例えば粒状物の形状のＮａＹを含む又はＮａＹからなるフィルター材料は、例えば２０％から３０％の間で、例えば約２５％で水を吸着するためのかなり大きな動的吸着容量を示す。
【００２４】
ＮａＹフィルター材料は、約７Åに対応する０．６ｎｍから０．８ｎｍの間の、例えば、０．７ｎｍの細孔サイズを有し得る。
【００２５】
ＮａＹフィルター材料を用いることで、驚くべきことに、対象物質、特にプロポフォールの除去だけでなくガス流からの水の除去も効率的に達成することができ、該フィルター材料により、大きな水吸着容量を有するフィルターの構築の可能性がもたらされ、したがって、長い可使時間、例えば１年より長い可使時間を可能にするフィルターが提供されることが判明した。
【００２６】
モレキュラーシーブフィルターは、例えば、１ｃｍから１０ｃｍの間の範囲、例えば、３ｃｍから６ｃｍの間の範囲の直径を有する円柱形を有し得る。このフィルターは、例えば、１０ｃｍ〜２０ｃｍの長さであってもよく、ここで、モレキュラーシーブフィルターは、フィルター材料を取り囲む、例えば、ステンレス鋼材料でできたハウジングを備える。フィルターの体積は、ＮａＹフィルター材料で充填されており、運転中に濾過されるべきガス流をフィルター材料に通過させることで、ガス流から水及び所望の対象物質、特にプロポフォールが除去される。
【００２７】
一実施の形態では、少なくとも１つのガス回路は、（単独に）分析ガス流が導かれる部分、及び分析ガス流とドリフトガス流との統合されたガス流が導かれる部分の両方にモレキュラーシーブフィルターを備え、ここで、各モレキュラーシーブフィルターは、関連するガス流を濾過するＮａＹフィルター材料を含む。本明細書では、少なくとも１つのガス回路は、例えば、有機化合物に関して分析ガス流の更なる濾過を提供するために、別のフィルターデバイス、例えば、チャコールフィルターを更に備え得る。
【００２８】
一実施の形態では、少なくとも１つのガス回路は、少なくとも部分的にＰＴＦＥ材料ででき、分析ガス流及び／又はドリフトガス流を導く１つ又は複数の流体管路を備える。流体管路は完全にＰＴＦＥ材料でできていてもよく、又は流体管路はＰＴＦＥ材料のコーティングを備えてもよく、したがって、流体管路の内側で水滴の形成は防止される。流体管路は、例えば１ｍｍから３ｍｍの間の範囲、例えば２ｍｍの内径を有し得る。
【００２９】
一実施の形態では、分析ガス流を導くように具体化された少なくとも１つのガス回路の一部は、分析ガス流をドリフト検出器の入口端に注入する前に、分析ガス流の成分を互いにクロマトグラフィーで分離する分離カラムを備える。したがって、イオン移動度分光分析をガスクロマトグラフィーと組み合わせることで、分析されるべきガス流の成分の顕著な分離が提供される。ドリフト検出器に注入される前に、分析ガス流は、例えば、０．５ｍから５ｍの間の、例えば、約１ｍの毛管路長を有する分離カラムを通過する。例えば、分離カラムの毛管路を形成する内壁は、分離カラム内の異なる成分の異なる保持時間を提供する液相を含むため、分析ガス流の異なる成分は、分離カラム中を移動するのに異なる時間を必要とする。したがって、分析ガス流の異なる成分が異なる時間でドリフト検出器に注入されるため、これらの成分はドリフト検出器に注入する前に既に分離されている。ドリフト検出器中を移動し、更にドリフト検出器内で分離されると、ドリフト検出器の出口端にある適切な検出回路によって異なる成分が検出されることから、分析ガス流内の異なる成分の検出と、対象物質、特にプロポフォールに関連する検出信号のピークのピーク高さを測定することによる濃度の測定とが可能となる。
【００３０】
分離カラムは、有利には、分析ガス流の異なる成分間の保持時間、特に水（Ｈ２Ｏ）及びプロポフォールの保持時間に適切な差を与えるために、予め規定された温度、特に８０℃を上回る、例えば８５℃を上回る温度に加熱される。
【００３１】
ガスクロマトグラフィーをイオン移動度分光分析と組み合わせて使用することにより、迅速な測定時間を達成することができ、例えば、患者の息中の対象物質、特にプロポフォールの濃度の信頼性の高い測定が１分間を下回る測定時間で可能となる。
【００３２】
一実施の形態では、上記システムは、患者の息から採取されたサンプリングガス流を導く追加のサンプリングガス回路を備える。サンプリングガス流から試料が採取され、バルブデバイスによって分析ガス流へと注入され、ここで、バルブデバイスは、バルブデバイスを介して少なくとも１つのガス回路をサンプリングガス回路に接続することによって、サンプリングガス流の試料（例えば、１ｃｃｍの体積を有する）を分析ガス流へと注入することができるように切り替え可能である。
【００３３】
一実施の形態では、サンプリングガス回路も、少なくとも部分的にＰＴＦＥ材料ででき、サンプリングガス流を導く１つ又は複数の流体管路を備え、ここで、サンプリングガス回路は、例えば、患者の換気を提供するカテーテルデバイスに接続されている。流体管路は完全にＰＴＦＥ材料でできていてもよく、又は流体管路はＰＴＦＥコーティング等を備えてもよい。
【００３４】
一実施の形態では、少なくとも１つのガス回路は、分析ガス流をドリフト検出器の入口端に向かって圧送する第１のポンプデバイスを備える。該ポンプデバイスは、例えば、膜ポンプであり得る。第１のポンプデバイスは特に、分析ガス流の流れ方向に沿って見たときに少なくとも１つのガス回路内で分離カラムに先行する位置に配置されていてもよく、こうして、第１のポンプデバイスは、分離カラムを通じてドリフト検出器の入口端に向かって分析ガス流を動かす圧力を起こす。
【００３５】
一実施の形態では、少なくとも１つのガス回路は、ドリフトガス流と分析ガス流との統合されたガス流を圧送する第２のポンプデバイスを備え、ここで、第２のポンプデバイスも、例えば膜ポンプである。膜ポンプによって、統合されたガス流は、特にスプリッターに向かって圧送され、スプリッターは、統合されたガス流を分析ガス流とドリフトガス流とに分流し、その後にドリフトガス流は、ドリフト検出器の出口端に向かって導かれ、入口端でドリフト検出器中に注入される分析ガス流に由来するイオン化された成分と反対の方向でドリフト検出器を通じてドリフトする。ドリフト検出器を通じてドリフトするドリフトガス流は、有利には清浄空気から構成されている。
【００３６】
一実施の形態では、少なくとも１つのガス回路は、分析ガス流、或いはドリフトガス流を導く閉回路を形成する。したがって、分析ガス流及びドリフトガス流は、少なくとも１つのガス回路を閉ループで貫流するため、特に外部供給源からのガス回路内へのガスの供給は必要とされない。それぞれのガス流はガス回路を閉ループで貫流し、ここで、それぞれのガスは、ドリフト検出器中を通過した後にドリフト検出器に再び注入される前に、関連するフィルターデバイスによって清浄化される。本明細書では、分離カラムを通過する前でかつドリフト検出器へと注入する前に、呼気の試料ガスの試料を分析ガス流へと注入することで、試料中の物質濃度が測定される。
【００３７】
上記システムによって、１つ又は複数のドリフトスペクトルに関連する特性値を求めることができ、次いで該特性値を適切な較正を用いて使用することで、ガス試料中の物質濃度を示す濃度推定値を出力することができる。１種以上の対象物質は特に、少なくとも１種の麻酔薬、例えばプロポフォールであり得るため、上記システムは、麻酔薬が患者に静脈内投与され、患者の呼気のガス試料に対してイオン移動度分光分析を使用することで患者の体内の麻酔薬の濃度が監視される麻酔処置又は鎮静処置、例えば麻酔処置の間の監視を提供するために特に適切であり得る。
【００３８】
このために、ガス試料を連続的に又は定期的に採取して、患者の呼気中の少なくとも１種の麻酔薬、特にプロポフォールの１つ以上の濃度を監視することができる。
【００３９】
また、本発明の目的は、患者の呼気中の物質濃度を測定する方法であって、上記患者の上記呼気からサンプリングガス流を得ることと、測定装置によって上記サンプリングガス流のイオン移動度分光分析測定を実施することとを含み、上記測定装置は、ドリフト検出器と、該ドリフト検出器に接続され、上記サンプリングガス流の試料を注入可能な分析ガス流を、上記ドリフト検出器の入口端に向かって導き、及び／又はドリフトガス流を、上記ドリフト検出器の出口端に向かって導く少なくとも１つのガス回路とを備え、ここで、上記少なくとも１つのガス回路は、関連するガス流を濾過するフィルター材料を含むモレキュラーシーブフィルターを備える、方法によって達成される。本明細書では、上記フィルター材料は、ゼオライトＮａＹを含む。
【００４０】
システムについて上記で記載された利点及び有利な実施の形態は、方法にも等しく当てはまり、そのため、方法についての利点及び有利な実施の形態は、上記を参照するものとする。
【００４１】
以下、本発明の根底にある構想を、図面に示す実施形態に関してより詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】気管内カテーテルと患者に換気を提供する換気システムとを備えるシステムの概略図である。
【図２Ａ】ＧＣ−イオン移動度分光分析を使用することにより、患者の呼気から採取された試料について経時的に記録された複数のドリフトスペクトルのグラフ図である。
【図２Ｂ】図２Ａのドリフトスペクトルから得られた統合されたドリフトスペクトルのグラフ図である。
【図３】患者の呼気中の物質濃度を測定するシステムの配置図の概略図である。
【図４】関連するガス流を濾過するフィルターデバイスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、例えば麻酔処置の状況で一般的に使用され得るシステムの実施形態を示している。
【００４４】
例えば、静脈麻酔処置では、プロポフォールの麻酔薬が患者４に静脈内投与され、したがって患者の血流に入る。患者の体内の麻酔物質の濃度を監視するために、気管内カテーテル１の接続部品１１にサイドストリーム配置で接続されたガス検知器２は、患者４の換気を提供する換気システム３に接続されている場合がある患者４の気管４０に挿入された気管内カテーテル１のカテーテルチューブ１０を介して患者の肺４１から採取されたガス流中の薬物濃度を連続的又は定期的に測定する。したがって、そのような濃度測定によって、患者４の呼気中の物質濃度の監視を実施することができることから、例えば、適切な薬物動態／薬力学モデル等を使用して、患者の体内の麻酔物質の濃度に関する結論を導くことが可能となる。
【００４５】
一実施形態では、ガス検知器２は、処理デバイス２１及び測定装置２０を備え、ここで、測定装置２０は、気管内カテーテル１の接続部品１１にポート１１０で接続されたサイドストリーム管路１２を介して採取されたガス試料に対してイオン移動度分光分析測定を行うように設計されている。
【００４６】
サイドストリーム管路１２によって、接続部品１１中を貫流するガス流からガス試料を連続的又は周期的に採取することができる。患者４の呼気から採取されたガス試料中の対象物質の濃度を測定するために、ガス試料の成分をイオン化し、ドリフト検出器へと注入し、ドリフト検出器を通じて、例えば１センチメートルのドリフト当たり１００ボルトを上回る又は更に数百ボルトのかなりの電圧によって検出器に向かって成分が駆動されるイオン移動度分光分析を使用する。検出器によって、イオン化された成分が検出器に到達し、検出器で低電圧信号を生ずることにより生成された測定信号が得られる。異なる成分は、ドリフト検出器を通じて異なるドリフト速度を示すため（例えば、ドリフト検出器中の温度及び圧力、成分の質量、並びに成分の形状及び電荷に応じて）、異なる成分は異なるドリフト時間で検出器に到達し、こうして、異なる成分の異なるドリフト時間に関連してピークが生ずるドリフトスペクトルがもたらされる。したがって、対象物質に関連する特定の成分に関連するピークでの信号強度から、ガス流から採取されたガス試料中の対象物質の濃度に関して結論を導き出すことができる。
【００４７】
ガス試料中の物質濃度に関して結論を導き出すために、ドリフトスペクトルに関連する特性値が求められ、このような特性値により、（例えば、初期較正段階で濃度値の範囲に対して特性値の範囲を較正することによって）濃度推定値を推測することができる。しかしながら、イオン移動度分光分析から得られた記録されたデータは、一般にノイズを受けやすいため、ドリフトスペクトルにおける対象物質に関連するピークの高さ等の特性値を十分な精度で正確に求めることは更なる苦もなく可能ではない場合がある。
【００４８】
図２Ａ及び図２Ｂは、ガス検知器２の測定装置２０を使用したイオン移動度分光分析測定によって得られた記録されたドリフトスペクトルＳの一例を示している。図２Ａはここで、患者４の呼気から採取された試料について経時的に記録された複数のドリフトスペクトルＳを示し、特に、対象物質、本件ではプロポフォールに関連するピークが、測定されたドリフトスペクトルＳにおいて経時的にどのように展開するかを示している。図２Ｂは、図２Ａのドリフトスペクトルから（例えば、総和によって）得られた統合されたドリフトスペクトルＳを示している。図２Ｂに見られるように、得られるドリフトスペクトルＳは、様々なピーク、すなわちガス試料の異なる成分に関連する異なるピーク、例えばプロポフォールに関連する対象ピークＰを含む。
【００４９】
図３は、イオン移動度分光分析情報をガスクロマトグラフィーと組み合わせて使用する（いわゆるＧＣ−ＩＭＳ）ことによって、患者の呼気の試料中の対象物質、特にプロポフォールの濃度を測定する測定装置２０及び処理デバイス２１を備える検出デバイス２の配置図の一実施形態を示している。
【００５０】
測定装置２０は、異なるガス流をドリフト検出器２２から及びドリフト検出器２２に向かって導くガス回路を備える。
【００５１】
サンプリングガス回路２５は、流体管路２５１によって、患者４（図１を参照）の呼気のサイドストリームをカテーテルデバイス１のサイドストリーム管路１２を通って検出デバイス２に向かって導くのに役立ち、ここで、サンプリングガス回路２５は、例えば、サンプリングガス回路２５を通じてサンプリングガス流Ａを輸送する膜ポンプの形状のポンプデバイス２５０を備える。
【００５２】
サンプリングガス回路２５は、バルブデバイス２３０によって、分析ガス回路２３に接続可能であり、ここで、バルブデバイス２３０は、サンプリングガス回路２５中を貫流するサンプリングガス流Ａ（例えば、１ｃｃｍの体積を有する）の試料が、分析のために分析ガス回路２３へと注入され得るように切り替え可能である。
【００５３】
分析ガス回路２３は、流体管路２３５によって、分離カラム２３１を通じて分析ガス流Ｂを分離カラム２３１からドリフト検出器２２に向かって導くことで、ドリフト検出器２２へと入口端２２０で注入される。ドリフト検出器２２へと入口端２２０で注入される際の分析ガス流Ｂの成分Ｂ’は、イオン化放射線によってイオン化され、ドリフト検出器２２に印加される電圧によって駆動され、ドリフト検出器２２を通じて出口端２２１に向かってドリフトし、その時点でイオン化された成分Ｂ’の到達時間が適切な検出回路によって登録されて、図２に示されるようなドリフトスペクトルが得られ、処理デバイス２１によって分析される。
【００５４】
分離カラム２３１は、ドリフト検出器２２へと注入する前に、分析ガス流Ｂの成分の分離をもたらす。分離カラム２３１は、例えば、０．５ｍから５ｍの間の、例えば１ｍの範囲の長さを有し、例えば０．１ｍｍから１ｍｍの間の、例えば約０．５ｍｍの内径を有するキャピラリーカラムを形成することによってガスクロマトグラフィーをもたらす。キャピラリーカラム内に、キャピラリーカラム内の成分の保持をもたらす液相が供給され、ここで、液相はキャピラリーカラム内の異なる成分に対して異なる保持時間を生ずるため、成分は、保持時間が異なるため異なる時間で分離カラム２３１から出てくる。
【００５５】
したがって、分析ガス流Ｂがドリフト検出器２２へと注入されると、分析ガス流Ｂの関連する成分Ｂ’は、既に時間で分離されており、ここで、イオン化及び駆動電圧によるドリフト検出器２２を通じたドリフトにより、成分Ｂ’の更なる分離がもたらされ、その後に、イオン化された成分Ｂ’は、処理回路２１と接続した出口端２２１で適切な検出回路によって検出可能である。
【００５６】
分析ガス流Ｂのそのようなイオン化されていないガス部分は、入口端２２０でドリフト検出器２２から出て、ドリフトガス回路２４中に入り、そこで分析ガス流Ｂはドリフトガス流Ｃと共に導かれる。ドリフトガス回路２４によって、分析ガス流Ｂとドリフトガス流Ｃとの統合されたガス流は、分析ガス流Ｂとドリフトガス流Ｃとを分流するスプリッター２４３に向かって導かれ、ここで、清浄空気の形のドリフトガス流Ｃは、ドリフト検出器２２の出口端２２１に向かって導かれ、ドリフト検出器２２へと出口端２２１で注入され、こうして、ドリフトガス流Ｃは、印加された電界によって駆動されるドリフト検出器２２を通じてドリフトする分析ガス流Ｂのイオン化された成分Ｂ’と反対方向でドリフト検出器２２中を貫流することで、ドリフト検出器２２内のイオン化された成分に対して（一定の）向流がもたらされる。ドリフトガス回路２４は、分析ガス流Ｂとドリフトガス流Ｃとの統合されたガス流を駆動する膜ポンプの形状のポンプデバイス２４０と、モレキュラーシーブフィルターの形状のフィルターデバイス２４１とを備える。流体管路２４２は、統合されたガス流をドリフト検出器２２に向かって及びドリフト検出器２２から導くのに役立ち、ここで、ドリフトガス流Ｃは、スプリッター２４３を介してドリフト検出器２２の出口端２２１に向かって流れ、ドリフト検出器２２へと注入される。
【００５７】
スプリッター２４３によってドリフトガス流Ｃから分離された後に、分析ガス流Ｂは、膜ポンプの形状のポンプデバイス２３２によってフィルターデバイス２３３、２３４を通じて駆動され、ここで、フィルターデバイス２３３はモレキュラーシーブフィルターの形状であり、フィルターデバイス２３４はチャコールフィルターの形状であり、分析ガス流Ｂから水及び物質、特にプロポフォールが取り除かれる。次いで、分析ガス流Ｂ（ここでは、実質的に清浄な空気として存在している）は、もう一度バルブデバイス２３０に入り、バルブデバイス２３０を介してサンプリングガス流Ａの試料は、分析ガス流Ｂへと注入可能である。
【００５８】
システムの流体管路２３５、２４２、２５１はそれぞれ、完全に又は少なくとも部分的にＰＴＦＥ材料でできていてもよい。例えば、流体管路２３５、２４２、２５１は、完全にＰＴＦＥ材料からできていてもよい。あるいは、流体管路２３５、２４２、２５１は、それらの内側にＰＴＦＥコーティングを備えていてもよい。このような材料の選択により、流体管路２３５、２４２、２５１内での水滴の形成を防止することができる。
【００５９】
分析ガス回路２３内で、分析ガス流Ｂが清浄化されてから、バルブデバイス２３０を通じて流れるため、サンプリングガス流Ａの（別の）試料が採取されて、分離カラム２３１及びドリフト検出器２２によって分析される。特に、サンプリングガス流Ａの別の試料を分析ガス流Ｂへと注入する前に、分析ガス流Ｂから水及び対象物質、すなわちプロポフォールが取り除かれるため、分析ガス流Ｂは、バルブデバイス２３０を通じて流れる前に水及びプロポフォールを実質的に含まない。これは、患者４の息中のプロポフォール濃度を示す分析ガス流Ｂ中のプロポフォール濃度の正確な測定結果を得るために必要である。
【００６０】
さらに、ドリフトガス流Ｃも、水及び対象物質、すなわちプロポフォールを実質的に含まないはずである。
【００６１】
このために、分析ガス回路２３及びドリフトガス回路２４の両方は、図４に概略的に示されるように、モレキュラーシーブフィルターの形状のフィルターデバイス２３３、２４１を備え、ここで、フィルターデバイス２３３、２４１は、例えば、ＮａＹを含む又はＮａＹからなるフィルター材料２６を含むステンレス鋼材料でできたハウジング２６０を備える。
【００６２】
ゼオライトＮａＹフィルター材料２６は、それぞれのガス流から水及びプロポフォールの除去をもたらし、大きな水吸着容量を示すため、フィルターデバイス２３３、２４１の交換までのかなり長いシステムの可使時間を可能にする。
【００６３】
ゼオライトＮａＹは粒状物の形状で使用することができ、ここで、結合剤含有の粒状物又は結合剤不含の粒状物（ＮａＹ  ＢＦＫ）を使用することができる。
【００６４】
特に、そのようなフィルター材料を使用することによって、それぞれのガス流中の含水量が１ｐｐｍ（part per million）未満に留まり、対象物質（プロポフォール）が、それぞれのガス流から実質的に完全に除去されるようにすることができる。
【００６５】
モレキュラーシーブフィルターは、図４に示されるように、例えば１ｃｍから１０ｃｍの間の、特に３ｃｍから６ｃｍの間の直径Ｄ及び、例えば１０ｃｍから２０ｃｍの間の長さＬを有する円柱形状を有する。フィルターデバイスの体積はフィルター材料２６で充填され、ここで、フィルターの寸法Ｄ、Ｌは、所望のフィルター性能を得るために必要とされる体積に従って選択される。
【００６６】
図３に示される実施形態では、分析ガス回路２３及びドリフトガス回路２４は、閉回路を表す統合されたガス回路として形成される。本明細書における分析ガス回路２３の分離カラム２３１は、８０℃を超える温度、有利には８５℃を超える温度まで加熱されるため、分離カラム２３１によって形成されるキャピラリーカラム内で成分の効果的な分離がもたらされる。
【００６７】
本発明の基礎を成す着想は上記の実施形態に限定されず、全く異なる様式で実現されてもよい。
【００６８】
提案された設計によって、患者の息中の対象物質、特にプロポフォールの濃度の測定を１分未満の測定時間で可能にするため、例えば麻酔処置の状況でオンラインの検査及び制御を可能とする小型のシステムを提供することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１      気管内カテーテル
１０    カテーテルチューブ
１１    接続部品
１１０  ポート
１２    サイドストリーム管路
２      検知器
２０    測定装置
２１    処理デバイス
２２    ドリフト検出器
２２０、２２１  端
２３    分析ガス回路
２３０  バルブデバイス
２３１  分離カラム
２３２  ポンプデバイス
２３３  フィルターデバイス（モルシーブフィルター）
２３４  フィルターデバイス（チャコールフィルター）
２３５  管路
２４    ドリフトガス回路
２４０  ポンプデバイス
２４１  フィルターデバイス（モルシーブフィルター）
２４２  管路
２４３  スプリッター
２５    サンプリングガス回路
２５０  ポンプデバイス
２５１  管路
２６    ゼオライトフィルター材料
２６０  ハウジング
３      換気システム
４      患者
４０    気管
４１    肺
Ａ      サンプリングガス流
Ｂ      分析ガス流
Ｂ’    イオン化された成分
Ｃ      ドリフトガス流
Ｄ      直径
Ｌ      長さ
Ｐ      対象ピーク（プロポフォール）
Ｓ      ドリフトスペクトル
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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