JP2010246830A - 麻酔ガス回収方法及び回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 麻酔ガスを併用する新炭酸ガス方式による動物安楽死処分に使用した麻酔ガスを効率よく回収する。装置規模を小さく抑える。経済性を高める。
【解決手股】 処理室１０から排出される麻酔ガスと空気の混合ガスを膜分離器３０に導く。膜分離器３０は、孔のない均質高分子膜により形成された多数本の中空糸を円柱形状に束ねた膜モジュール３３を有する。膜モジュール３３は、中空糸内を流通する混合ガス中の麻酔ガスのみを透過分離する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、動物の安楽死処分に使用された後の麻酔ガスを効率的、経済的に回収する麻酔ガス回収方法及び回収装置に関する。

全国各地に設けられた動物保護管理センターや保健所などの関連施設では、捕獲した野良犬や野良猫などの小動物を一定期間保護しているが、保護期間中に飼い主や引き取り手が見つからなかった場合には、その小動物は殺処分される。この小動物の殺処分は炭酸ガスによる窒息死により行われるのが一般的である。しかし、炭酸ガスによる窒息死処分では、麻酔効果が少ない上に、死亡までに時間がかかり、殺処分時に動物に苦痛を与える可能性があることから、安楽死ではないとの指摘があり、問題となっている。

このような事情から、最近は麻酔ガスを併用する新炭酸ガス方式の採用が徐々に増加しつつある。新炭酸ガス方式では、例えば特許文献１に記載されるように、殺処分対象の動物を麻酔ガスで睡眠状態にし、その状態のまま炭酸ガスを使用して窒息死させる。特許文献１により提示された方法では、安楽死処分対象である動物を処理室内に収容し、その処理室内に麻酔ガスを供給して動物に麻酔ガスを吸入させ、麻酔をかけた状態で、処理室内に下から炭酸ガスを供給する。

炭酸ガスは空気より比重が大きく、処理室内へ下から炭酸ガスを供給するに従って処理室内のガス、すなわち麻酔ガスと空気の混合ガスは処理室内の上方へ排出され、処理室内が炭酸ガスで充満される。ちなみに、麻酔ガスの濃度は、麻酔ガスがイソフルランの場合で２〜３％である。

このような麻酔ガスを併用する新炭酸ガス方式による安楽死処分では、処理室内への炭酸ガスの供給に伴って処理室内から排出される麻酔ガスと空気の混合ガスは大気中へ廃棄されていた。しかしながら、麻酔ガスは高価である。また、麻酔ガスの地球温暖化係数は炭酸ガスのそれの３００倍に達する。このため、処理室から排出されるガスから麻酔ガスを分離回収する技術に対する要望が多くあった。

混合ガスから特定成分を分離回収する技術としては、深冷分離法、圧力スイング吸着法等がよく知られている。深冷分離法は混合ガス中の回収成分が高濃度の場合は有効であるが、小動物の安楽死処分に伴って発生する混合ガス中の麻酔ガスの濃度は前述したとおり２〜３％と低濃度である。このため、その混合ガスから麻酔ガスを液化回収するためには混合ガスを超低温（−７０℃以下）に冷却する必要があり、ランニングコストや装置の取り扱い、メンテナンス等の観点から実用的とは言えない。その上、それほどの超低温の冷却を行っても回収効率は期待するほど高くはない。

一方、圧力スイング式吸着法は、回収対象成分が低濃度の場合も回収効率が高く、病院の手術室等から排出される余剰の麻酔ガスの回収に使用されているので、小動物の安楽死処分における麻酔ガス回収に転用も可能であるが、吸着装置及び再生装置が必要で設備が大型となり、価格も高く、省エネルギーの観点からも問題がある。加えて、再生操作が必要なため、分離回収に時間がかかり、短時間で大量の混合ガスから麻酔ガスを分離する必要がある動物安楽死処分での使用には、この観点からも適さない。

このような諸事情から、麻酔ガスを併用する新炭酸ガス方式による動物安楽死処分での使用に適した、回収効率が高く、しかも装置規模が小さく、経済性も良好な麻酔ガス回収技術の開発が待たれている。

特開２００７−６０９２５号公報

本発明の目的は、麻酔ガスを併用する新炭酸ガス方式による動物安楽死処分での使用に適した、回収効率が高く、しかも装置規模が小さく、経済性も良好な麻酔ガス回収方法及び回収装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明者は、麻酔ガスを併用する新炭酸ガス方式による動物安楽死処分で発生する混合ガスの組成に着目した。その混合ガスの組成は殆どが空気であり、これに若干の麻酔ガスが加わったものである。その一方で、本発明者は流体中の特定成分を分離する技術の一つである膜透過分離方式に着目した。これはシリコンなどの高分子樹脂の薄膜に対する透過係数の違いを利用して特定成分の分離を行う技術である。

本発明者は試行錯誤の過程で、一つの試みとして、新炭酸ガス方式による動物安楽死処分で生じる混合ガスからの麻酔ガスの分離に、この膜透過分離方式を適用した。その結果、麻酔ガスと空気の間で透過係数に大きな違いがあり、麻酔ガスの効率的な分離回収が可能になることが判明した。そして、この膜透過分離方式によると、大きな設備は不要であり、使用エネルギーも家庭用電力程度に抑制される。

本発明はかかる知見を基礎として完成されたものであり、その麻酔ガス回収方法は、動物の安楽死処分に使用した麻酔ガスを含む混合ガスを、均質高分子膜で形成された中空糸内に流通させ、中空糸外へ透過する麻酔ガスを回収するものである。

また、本発明の麻酔ガス回収装置は、動物の安楽死処分に使用した麻酔ガスを含む混合ガスから麻酔ガスを回収する麻酔ガス回収装置であって、均質高分子膜で形成された多数本の中空糸を束ねて構成された膜モジュールと、前記混合ガスを加圧して膜モジュールに供給するガス供給系と、膜モジュールにおいて中空糸構成膜を透過した麻酔ガスを回収するガス回収系とを具備している。

本発明で言う混合ガスは、具体的には、殺処分対象である動物を収容した処理室内に所定濃度で麻酔ガスを供給したときの処理室内のガスであるので、基本的に空気と麻酔ガスの混合ガスである。麻酔ガスを供給後、致死のための炭酸ガスを処理室内に供給するので、この混合ガスに炭酸ガスが余分に混じり、空気中の炭酸ガス濃度よりも炭酸ガス濃度が高くなる場合もある。

本発明の麻酔ガス回収方法及び回収装置においては、動物の安楽死処分に使用した麻酔ガスを含む混合ガスを中空糸に流通させることにより、混合ガス中の麻酔ガスが中空糸構成膜に浸透しこれを透過する一方、他のガス（主に空気）は中空糸内をそのまま通過する。これにより混合ガス中の麻酔ガスが、僅かのエネルギーで高効率に分離回収される。

麻酔ガスの高効率分離のために、中空糸内を加圧し、中空糸外を減圧するのが好ましい。同じ目的から、麻酔ガスを含む混合ガスを中空糸内へ供給する前に除湿するのが好ましい。除湿により空気中の水分が除去され、中空糸に供給される混合ガスは乾燥空気と麻酔ガスの混合ガスとなり、中空糸での麻酔ガス分離効率が上がる。分離された麻酔ガスは、液化して回収するのが、取り扱い上、好ましい。

中空糸を構成する均質高分子膜の素材としては、空気から麻酔ガスを分離できるものであれば特にその種類を問わないが、本発明者が試験を行ったところシリコンが、透過係数の差の大きさなどから好ましく、次いでポリイミドが好ましい。

本発明の麻酔ガス回収方法及び回収装置は、動物の安楽死処分に使用した麻酔ガスを含む混合ガスから麻酔ガスを回収する際に、均質高分子膜で形成された中空糸を使用し、これに混合ガスを流通させることにより、混合ガス中の空気から麻酔ガスを極めて低エネルギーで分離することができるので、麻酔ガスを併用する新炭酸ガス方式による動物安楽死処分に使用した混合ガス中からの麻酔ガスの分離回収に適用して、回収効率が高く、しかも装置規模が小さく、経済性も良好である。

したがって、本発明の麻酔ガス回収方法及び回収装置は、麻酔ガスを併用する新炭酸ガス方式による動物安楽死処分に使用した混合ガス中からの麻酔ガスの分離回収に特に適する。

本発明の一実施形態を示す麻酔ガス回収装置の構成図である。 同麻酔ガス分離装置に使用されている膜分離器の詳細構成図である。 麻酔ガスの膜透過のイメージを示す模式図である。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態の麻酔ガス回収装置は、図１に示すように、安楽死処分対象である動物を収容する処理室１０から排出される麻酔ガスと空気の混合ガスから麻酔ガスを分離回収するのに使用される。この麻酔ガス回収装置は、回収装置の主要部である膜分離器３０と、処理室１０内の混合ガスを膜分離器３０へ供給するガス供給系２０と、膜分離器３０で空気から分離された麻酔ガスを液化回収するガス回収系４０と、膜分離器３０で麻酔ガスを分離された残りのガス（主に空気）を排出するガス排出系５０とを備えている。

処理室１０は、例えば特許文献１により提示された動物用安楽死装置の処理室であり、下部から麻酔ガス及び炭酸ガスを供給され、上部から室内ガスを排出する構成になっている。

ガス供給系２０は、処理室１０の下流側に順番に設けられた三方弁２１、回収ポンプ２２、貯蔵タンク２３、流量調整弁２４及び除湿器２５などからなり、回収ポンプ２２を作動させることにより、処理室１０内の麻酔ガスと空気の混合ガスは、三方弁２１、回収ポンプ２２を介して貯蔵タンク２３に加圧状態で一時貯蔵される。貯蔵タンク２３内の加圧混合ガスは、流量調整弁２４により流量調整された状態で、除湿器２５を介して膜分離器３０に供給される。回収ポンプ２２は混合ガスの加圧ポンプも兼ねている。

膜分離器３０は、図２に示すように、両端が閉止された円筒形状の容器３１と、容器３１内の両端部を除く部分に両端の端板３２ａ，３２ｂにより支持された膜モジュール３３とを有している。容器３１内の両端部はヘッダー部３４ａ，３４ｂである。膜モジュール３３は、孔のない均質高分子膜、ここではシリコン薄膜により形成された多数本の中空糸を円柱形状に束ねたものであり、容器３１の内周面との間に環状の外周空間３５を残して容器３１内の中心部に同心状に支持固定されている。そして、この膜モジュール３３は、一端側のヘッダー部３４ａから導入された麻酔ガスと空気の混合ガスを他端側のヘッダー部３４ｂに流通させる過程で、混合ガス中の麻酔ガスのみを周囲の外周空間３５に透過させる。

容器３１のガス導入側の端部にはヘッダー部３４ａに連通するガス導入口３６が、ガス排出側の端部にはヘッダー部３４ｂに連通する通過ガス排出口３７が、胴部には外周空間３５に連通する分離ガス排出口３８がそれぞれ設けられている。前述したガス供給系２０は、容器３１のガス導入口３６に接続されている。

ガス回収系４０は、容器３１の分離ガス排出口３８に接続されており、分離ガス排出口３８の下流側に順番に設けられた真空ポンプ４１及び凝縮器４２を有している。真空ポンプ４１の作動により容器３１内の外周空間３５が減圧され、外周空間３５への麻酔ガスの透過が促進されると共に、外周空間３５内の麻酔ガスが凝縮器４２へ強制的に送られる。凝縮器４２は、冷却装置４３を備えており、膜分離器３０から送られてきた麻酔ガスを液化し、回収容器４４内に貯留する。

ガス排出系５０は、膜分離器３０内を通過したガスを排出するために、容器３１の通過ガス排出口３７に接続されている。このガス排出系５０は、麻酔ガス濃度センサ５１と三方弁５２とを備えており、麻酔ガス濃度センサ５１を通過するガス中の麻酔ガス濃度によって三方弁５２を制御する。具体的には、麻酔ガス濃度センサ５１を通過するガス中の麻酔ガス濃度が所定値以下のときにそのガスを大気中へ排出するべく三方弁５２が操作され、麻酔ガス濃度センサ５１を通過するガス中の麻酔ガス濃度が所定値を超えるときにそのガスを還流路５３によりガス供給系２０内の三方弁２１に戻すべく三方弁５２が操作される。

次に、本実施形態の麻酔ガス回収装置の全体的な動作及び機能を、本発明の麻酔ガス回収方法の実施形態として説明する。

安楽死処分すべき動物を処理室１０内に収容する。処理室１０の下部から室内に麻酔ガスとしてイソフルランを気化して供給し、室内の麻酔ガス濃度をイソフルランの最小有効濃度である２〜３％に管理する。処理室１０内の麻酔ガス濃度を最小有効濃度に管理するのは次の理由による。

動物の自発呼吸を残して麻酔維持を行うので、麻酔ガス濃度に呼吸状態が関係する。麻酔が深まると呼吸量や呼吸数が減少する。そうすると麻酔ガスの体内への吸入度合いが減少する。麻酔ガスの吸入が減ることによって麻酔深度が浅くなる。麻酔深度が浅くなるに連れて呼吸量や呼吸数が増える。その結果、麻酔ガスの吸入量が増える。麻酔ガスの吸入量が増えると、麻酔深度は深くなる。麻酔深度は、動物自身の呼吸調律によって調節されるので、麻酔ガス濃度は最小有効濃度に維持するのが望ましいのである。

このようにして処理室１０内に所定濃度の麻酔ガスを充満させることにより、室内の動物に麻酔ガスを吸入させ、麻酔をかけた後に、処理室１０内に下部から炭酸ガスを供給する。処理室１０内に下部から炭酸ガスを供給することにより、比重の大きい炭酸ガスは室内に下から溜まり、これに伴って所定濃度の麻酔ガスを含む空気、すなわち麻酔ガスと空気の混合ガスが、処理室１０の上部から排出される。このとき、ガス供給系２０内の回収ポンプ２２、及びガス回収系４０内の真空ポンプ４１が作動する。

ガス供給系２０内の回収ポンプ２２が作動することにより、麻酔ガスと空気の混合ガスの処理室１０内からの排出が促進されると共に、その混合ガスが加圧されて貯蔵タンク２３に貯留される。貯蔵タンク２３に貯留された混合ガスは、流量調整弁２４にて流量を所定値に調整された状態で、除湿器２５を経て膜分離器３０に供給される。除湿器２５には塩化カルシウムが充填されており、混合ガスがここを通過することにより、主に空気中の水分が除去され、乾燥空気と麻酔ガスの混合ガスが膜分離器３０に供給される。

膜分離器３０では、乾燥空気と麻酔ガスの混合ガスが加圧状態で容器３１のガス導入口３６からヘッダー部３４ａを経て容器３１内の膜モジュール３３に供給される。ここで、膜モジュール３３を構成する個々の中空糸の内外は、図３に示すよう状態となる。すなわち、中空糸を構成する高分子膜としてのシリコン薄膜３９の内側は、乾燥空気と麻酔ガスの混合ガスが加圧状態で流通し、外側は、ガス回収系４０内の真空ポンプ４１が作動し、容器３１内の環状の外周空間３５が吸引されることにより、減圧状態となる。

これにより、中空糸内を流通する混合ガス中の麻酔ガスのみが、中空糸を構成するシリコン薄膜３９を透過して容器３１内の環状の外周空間３５に入り、容器３１の分離ガス排出口３８からガス回収系４０内の凝縮器４２へ送られる。中空糸内外の圧力差は麻酔ガスの透過を促進する。かくして、膜モジュール３３に供給された乾燥空気と麻酔ガスの混合ガスが膜モジュール３３を通過する過程で、麻酔ガスが乾燥空気から分離して膜モジュール３３外へ排出される。膜モジュール３３外へ排出された麻酔ガスは、容器３１の分離ガス排出口３８からガス回収系４０内の凝縮器４２に送られ、ここで麻酔ガスの液化温度である約−４０℃以下に冷却され、液体となって回収容器４４に回収される。

膜モジュール３３では混合ガス中の麻酔ガスが全量分離回収されるわけではない。このため、膜モジュール３３を通過したガスは微量の麻酔ガスを含む乾燥空気となる。この微量の麻酔ガスを含む乾燥空気は、容器３１の通過ガス排出口３７からガス排出系５０に流入し、ガス排出系５０内の麻酔ガス濃度センサ５１により残留麻酔ガス濃度を測定され、測定値が所定値以下のときは大気中へ放出される。放出されるガスは実質的に乾燥空気であるので、大気中への放出は問題ない。

測定値が所定値を超えたときは、その乾燥空気は三方弁５２から還流路５３を経てガス供給系２０の上流部に配置された三方弁２１に戻され、再度、麻酔ガス分離処理を受ける。これにより、所定濃度を超える麻酔ガスの大気放出が防止される。

かくして、本実施形態の麻酔ガス回収方法及び回収装置によれば、麻酔ガスを併用する新炭酸ガス方式による動物安楽死処分に使用した麻酔ガスと空気の混合ガス中から麻酔ガスを、小型で経済的な設備により高効率に回収することが可能となる。

なぜなら、本実施形態の麻酔ガス回収装置における主要な構成部材は、ガス供給系２０内の回収ポンプ２２、膜分離器３０、並びにガス回収系４０内の真空ポンプ４１及び凝縮器４２であり、中心部材である膜分離器３０は小型で、それ自体動力エネルギーを必要とせず、動力エネルギーを必要とするのも回収ポンプ２２、真空ポンプ４１及び凝縮器４２で、いずれも小型で安価な上に、家庭用電力程度の低エネルギーにより駆動可能であるからである。

本発明の効果を確認するために、次の実験を行った。処理室を想定した密閉容器を用意した。密閉容器の大きさは小型犬を４頭措置できる約２５０リットルである。この密閉容器内を濃度３％の麻酔ガスで充満させるために、麻酔薬であるイソフルラン３８．５ｃｃを容器内で気化させた。膜分離器内の膜モジュールは、シリコンゴムからなる中空糸の束であり、中空糸を構成するシリコン薄膜の総表面積は８ｍ² である。

密閉容器内の麻酔ガスと空気の混合ガスを回収ポンプで貯蔵タンクへ加圧回収し、流量調整バルブによる調整で、タンク内の加圧混合ガスを毎分５リットルで膜分離器内の膜モジュールに供給した。膜モジュールの外側は、真空ポンプにより１０ｋＰａに減圧した。真空ポンプにより回収される麻酔ガスは、凝縮器で−４０℃に冷却し液化した。また、膜分離器へ供給する直前で塩化カルシウムを充填した除湿器により混合ガス中の水分を除去した。

加圧タンク内の混合ガスを毎分５リットルの流速で５０分間膜分離器へ供給し続けることにより、密閉容器内の混合ガスの全量（２５０リットル）について、麻酔ガスの分離回収を行った。その結果、３２ｃｃの麻酔薬（イソフルラン）を回収することができた。回収率は３２／３８．５≒８３％であった。

上記実験は一例であり、単位時間あたりの処理量を増したい場合は膜モジュールの表面積を増大すればよい。また、麻酔ガスの高分子膜に対する透過係数は低温下で増加することから、膜モジュールに供給する前に混合ガスを冷却するのも、回収効率を高める上で有効である。膜素材としてはシリコンを使用したが、シリコンより若干性能は劣るものもの、ポリイミドの使用も可能である。

麻酔薬としてはイソフルランの他、セボフルチラン、ハロセン、エンフルラン、デスフルランなどが好ましい。いずれも揮発性麻酔薬であり、処理室での麻酔ガス発生が容易である。また、膜透過分離方式による空気からの分離効率も高い。

１０ 処理室
２０ ガス供給系
２１ 三方弁
２２ 回収ポンプ
２３ 貯蔵タンク
２４ 流量調整弁
２５ 除湿器
３０ 膜分離器
３１ 容器
３２ａ，３２ｂ 端板
３３ 膜モジュール
３４ａ，３４ｂ ヘッダー部
３５ 外周空間
３６ ガス導入口
３７ 通過ガス排出口
３８ 分離ガス排出口
３９ シリコン薄膜（高分子膜）
４０ ガス回収系
４１ 真空ポンプ
４２ 凝縮器
４３ 冷却装置
４４ 回収容器
５０ ガス排出系
５１ 麻酔ガス濃度センサ
５２ 三方弁
５３ 還流路

Claims (8)

1. 動物の安楽死処分に使用した麻酔ガスを含む混合ガスを、均質高分子膜で形成された中空糸内に流通させ、中空糸外へ透過する麻酔ガスを回収することを特徴とする麻酔ガス回収方法。
2. 請求項１に記載の麻酔ガス回収方法において、中空糸内を加圧し、中空糸外を減圧する麻酔ガス回収方法。
3. 請求項１又は２に記載の麻酔ガス回収方法において、麻酔ガスを含む混合ガスを中空糸内へ供給する前に除湿する麻酔ガス回収方法。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の麻酔ガス回収方法において、中空糸外へ透過した麻酔ガスを液化して回収する麻酔ガス回収方法。
5. 動物の安楽死処分に使用した麻酔ガスを含む混合ガスから麻酔ガスを回収する麻酔ガス回収装置であって、均質高分子膜で形成された多数本の中空糸を束ねて構成された膜モジュールと、前記混合ガスを加圧して膜モジュールに供給するガス供給系と、膜モジュールにおいて中空糸構成膜を透過した麻酔ガスを回収するガス回収系とを具備する麻酔ガス回収装置。
6. 請求項５に記載の麻酔ガス回収装置において、前記ガス供給系に加圧ポンプを有し、前記ガス回収系に真空ポンプを有する麻酔ガス回収装置。
7. 請求項５又は６に記載の麻酔ガス回収装置において、前記ガス供給系に除湿器を有する麻酔ガス回収装置。
8. 請求項５〜７の何れかに記載の麻酔ガス回収装置において、前記ガス回収系に、回収した麻酔ガスを液化するための凝縮器を有する麻酔ガス回収装置。

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