JP3673260B2 - キセノンガス供給装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、脳、肝臓、腎臓等における血流測定をＣＴ（Computed Tomography）装置を用いて行う際に、被検体にキセノンガスを供給するキセノンガス供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脳のような軟組織の状態をＣＴ装置等を用いて撮影する際、被検体に非放射性キセノンガスを吸入させ、その吸入量に応じた断層画像を撮影して検査を行う方法が採用されている。
【０００３】
このような目的に適用すべく、キセノンガスと酸素ガスとを所定の比率で混合させた混合キセノンガスを作成して被検体に供給するキセノンガス供給装置が開発されている（特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に開示された装置では、まず、ガス供給源からキセノンガスおよび酸素ガスを供給し、所定の混合比率からなる混合キセノンガスを作成してバッグに貯留する。次いで、外部から空気を吸入していたラインを遮断した後、バッグから被検体を介して外部に連通するオープンループを構成し、被検体に混合キセノンガスを供給することにより、被検体内の混合キセノンガスの濃度を上昇させる。その後、バッグ内の混合キセノンガスが被検体に吸収され、貯留されている混合キセノンガスの容量が最小になった時点において、ガス供給源、バッグおよび被検体を連通する閉鎖ループを構成し、混合キセノンガスの濃度を低下させることなく被検体に連続的に供給して所望の画像の撮影を行うようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第１８５２０７５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、上記のキセノンガス供給装置では、撮影時において、閉鎖ループ内の混合キセノンガスの濃度を希釈化することなく、被検体に混合キセノンガスを供給することができるが、撮影に先だってオープンループを介して混合キセノンガスを被検体に供給する工程を有しているため、その間、被検体に吸収されなかった高価なキセノンガスの一部が外界に放出されてしまうという不都合がある。
【０００７】
本発明は、前記の不都合を克服するためになされたもので、所定の混合比率からなる混合キセノンガスを被検体に無駄なく供給することのできるキセノンガス供給装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、キセノンガスを被検体に供給するキセノンガス供給装置において、
酸素ガスを含むガスとキセノンガスとを所定の混合比率で混合した混合キセノンガスを貯留する呼吸バッグと、
前記呼吸バッグに対して前記酸素ガスを供給する酸素ガス供給部と、
前記呼吸バッグに対して前記キセノンガスを供給するキセノンガス供給部と、
前記被検体に接続され、前記被検体の呼吸状態を検出する呼吸状態検出部と、
前記呼吸バッグから前記被検体に至る通路を形成する第１導管と、
前記被検体から前記呼吸バッグに至る通路を形成する第２導管と、
前記第２導管と外部とを連通する第３導管と、
前記第１導管を開閉する第１開閉部と、
前記第２導管を開閉する第２開閉部と、
前記第３導管を開閉する第３開閉部と、
を備え、前記第１開閉部および前記第２開閉部を閉鎖した状態で、前記酸素ガス供給部および前記キセノンガス供給部から前記酸素ガスおよび前記キセノンガスを供給して前記呼吸バッグに前記混合キセノンガスを貯留し、前記呼吸状態検出部が前記被検体の吸気相から呼気相への移行を検出したとき、前記第１開閉部および前記第３開閉部を開放した状態で、前記混合キセノンガスを前記第１導管に供給するとともに、前記第１導管および前記第２導管内の空気を前記第３導管から外部に排出し、前記呼吸状態検出部が前記被検体の呼気相から吸気相への移行を検出したとき、前記第３開閉部を閉鎖する一方、前記第２開閉部を開放した状態で、前記混合キセノンガスを前記呼吸バッグから前記被検体を介して前記呼吸バッグに戻すことを特徴とする。
【００１０】
この場合、被検体の呼吸状態に対応して、混合キセノンガスを排出してしまうことなく、導管内の空気のみを外部に排出した後、所定の混合比率からなる混合キセノンガスを被検体に無駄なく供給することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施形態に係るキセノンガス供給装置１０の主要な回路構成ブロックを示す。参照符号１２は、キセノンガスと回路内に残留する空気を含む酸素ガスとを混合した所定濃度の混合キセノンガスを貯留する呼吸バッグであり、呼気口１２ａおよび吸気口１２ｂを備える。呼気口１２ａおよび吸気口１２ｂには、導管１４および１６がそれぞれ接続される。
【００１２】
導管１６には、呼吸バッグ１２に貯留された混合キセノンガスを適当な流速で循環させ、かつ、混合キセノンガスを攪拌するファン１８を介して導管２４が接続される。導管２４には、被検体から呼出される二酸化炭素ガスを吸収する二酸化炭素ガス除去装置２０の排出口が接続される。この二酸化炭素ガス除去装置２０には、例えば、ソーダライムが収容される。また、導管２４には、電磁弁２６を介してファン２８が接続されており、該ファン２８の作動により、導管２５を介して呼吸バッグ１２内のガスを外部に排気することができる。
【００１３】
呼吸用マスク３０にマスク導管３２を介して連通された吸気管３４は、電磁弁３６を介して導管１４に接続され、また、呼吸用マスク３０にマスク導管３２を介して連通された呼気管３８は、ファン４０、導管３９、電磁弁４２、導管２２を介して二酸化炭素ガス除去装置２０の吸入口に接続される。
【００１４】
吸気管３４には、電磁弁４４を介してチェック弁４６が接続され、導管４３を介して室内空気（大気）が吸気管３４に導入される構成になっている。なお、ファン４０は、呼吸抵抗を減少させるとともに、空気、混合キセノンガスを循環するためのもである。また、吸気管３４には、安全弁４８が設けられる。安全弁４８は、吸気管３４内の圧力の値が予め定められた所定圧力以下または所定圧力以上の値のときに作動し、室内空気を導入し、あるいは、吸気管３４内および呼気管３８内の圧力が定められた値になるように作用する。
【００１５】
一方、導管３９には、電磁弁５０を介して、チェック弁５２が接続され、導管４１を介して呼気管３８内のガスを大気に排出することができる。
【００１６】
呼吸バッグ１２の呼気口１２ａに連通している導管１４と、呼吸バッグ１２の吸気口１２ｂに二酸化炭素ガス除去装置２０を介して連通している導管２２との間には、電磁弁５６が設けられる。電磁弁２６、３６、４２、４４、５０および５６を適宜開閉状態に設定することにより、被検体に室内の空気を供給して呼気を排出する空気呼吸回路、または、呼吸バッグ１２内の混合キセノンガスを被検体に供給して呼気を回収する閉鎖循環呼吸回路が形成される。
【００１７】
空気呼吸回路では、空気がチェック弁４６、電磁弁４４、吸気管３４およびマスク導管３２を介して呼吸用マスク３０より被検体に吸入され、呼気がファン４０の作動により呼吸用マスク３０からマスク導管３２、呼気管３８、導管３９、電磁弁５０およびチェック弁５２を介して室内に排出される。
【００１８】
閉鎖循環呼吸回路では、呼吸バッグ１２に貯留された混合キセノンガスが、ファン１８の作動により呼吸バッグ１２、導管１４、吸気管３４、呼気管３８、導管３９、２２、二酸化炭素ガス除去装置２０、導管２４、１６間で循環する。
【００１９】
呼吸用マスク３０には、被検体の呼気を導出するチューブ５８が設けられており、このチューブ５８から得られる被検体の呼気中のキセノンガス濃度および二酸化炭素ガス濃度が、電磁弁６０およびチューブ６２を介してキセノンガス濃度計６４および二酸化炭素ガス濃度計６６によってそれぞれ測定される。なお、前記キセノンガス濃度計６４および二酸化炭素ガス濃度計６６は、一側がチューブ６２に接続され、他側がチューブ６８を介して導管３９に接続されている。キセノンガス濃度計６４および二酸化炭素ガス濃度計６６には、ポンプ（図示しない）が内蔵されており、被検体の呼気中のキセノンガスおよび二酸化炭素ガスがポンプにより前記キセノンガス濃度計６４および二酸化炭素ガス濃度計６６に導入される。
【００２０】
吸気管３４には、２つの圧力センサ７０、７１が設けられており、予め定められた圧力より上昇若しくは下降した場合、コンピュータ１２２により異常圧と判断される。この場合、圧力センサ７０、７１は、一方が圧力の上限を検出し、他方が圧力の下限を検出する。
【００２１】
呼吸バッグ１２に貯留される混合キセノンガスは、キセノンガス濃度値および酸素ガス濃度値を測定するために、導管１４からチューブ７２、電磁弁７４およびチューブ７６を介して酸素ガス・キセノンガス濃度計７８に導入され、チューブ８０、電磁弁８２、チューブ８４、導管１６を経て吸気口１２ｂより呼吸バッグ１２に戻される。酸素ガス・キセノンガス濃度計７８には、ポンプ（図示しない）が内蔵されており、呼吸バッグ１２に貯留されているキセノンガスおよび酸素ガスがポンプにより酸素ガス・キセノンガス濃度計７８に導入されるように構成されている。呼吸バッグ１２に設けられた呼吸バッグ容量検出部８６は、呼吸バッグ１２に貯留されるガスの容量を検出する。
【００２２】
参照符号８８は、呼吸バッグ１２にキセノンガスを供給するキセノンガス供給部を示し、キセノンガス供給部８８は、キセノンガス供給管８９、電磁弁９２およびキセノンガス供給管９０を介して導管１６に接続される。キセノンガス供給部８８は、キセノンガスカートリッジＬおよびＲを備え、キセノンガスカートリッジＬおよびＲのそれぞれには、圧力センサ９４ａ、９４ｂおよび電磁弁９６ａ、９６ｂが接続される。
【００２３】
圧力センサ９４ａ、９４ｂは、キセノンガスカートリッジＬおよびＲに充填されているキセノンガスの圧力を検出する。電磁弁９６ａ、９６ｂは、キセノンガスカートリッジＬまたはＲのいずれか一方のキセノンガスの残量が少なくなったとき、他方のキセノンガスカートリッジＬまたはＲから呼吸バッグ１２にキセノンガスを供給するように制御される。
【００２４】
参照符号９８は、酸素ガスの供給源に接続される酸素ガス供給部を示す。酸素ガス供給部９８は、酸素ガス供給管１００を介して電磁弁１０２、１０４、１０６および１０８のそれぞれに接続される。
【００２５】
電磁弁１０２は、チューブ１１０を介して吸気管３４に接続し、被検体に酸素ガスを供給するときに開く。電磁弁１０４は、チューブ１１２を介して導管１６に接続し、呼吸バッグ１２に酸素ガスを供給するときに開く。電磁弁１０６は、チューブ１１４を介して導管１６に接続し、呼吸バッグ１２を酸素ガスにより洗浄するときに開く。電磁弁１０８は、チューブ１１５、１１６および１２０のそれぞれを介して電磁弁７４、６０および８２に接続し、キセノンガス濃度計６４、二酸化炭素ガス濃度計６６および酸素ガス・キセノンガス濃度計７８の出力を補正するときに開く。
【００２６】
コンピュータ１２２は、キセノンガス供給装置１０を構成する各電気機器を制御するものであり、呼吸バッグ１２に貯留される混合キセノンガスの貯留量、キセノンガス濃度、酸素ガス濃度を適宜に設定するとともに、空気呼吸回路または閉鎖循環呼吸回路を任意に選択できる操作ボタン、被検体の呼気中のキセノンガス濃度、二酸化炭素ガス濃度の値を収集、記憶する機能、異常を検出したときの処理方法等の機能を有する。
【００２７】
本実施形態に係るキセノンガス供給装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作および作用効果について説明する。
【００２８】
キセノンガスと酸素ガスとの混合キセノンガスを作成して呼吸バッグ１２に貯留する作業に先立ち、キセノンガス濃度計６４、二酸化炭素ガス濃度計６６および酸素ガス・キセノンガス濃度計７８の状態が正常であるか否かの確認を行う。
【００２９】
そこで、酸素ガス供給部９８に酸素ガスの供給源を接続し、コンピュータ１２２の指示により、電磁弁１０８を開くとともに、電磁弁６０を操作してチューブ１１５、１１６および６２を連通し、電磁弁７４および８２を操作してチューブ１１５、７６、８０および１２０を連通し、キセノンガス濃度計６４、二酸化炭素ガス濃度計６６および酸素ガス・キセノンガス濃度計７８に酸素ガスを含むガスを供給し、それぞれに内蔵されるポンプにより吸気する。コンピュータ１２２は、酸素ガス・キセノンガス濃度計７８による検出値が濃度１００％であるか否かを判定し、規格内にない場合には検出値の補正を行う。また、二酸化炭素ガス濃度計６６およびキセノンガス濃度計６４による検出値が濃度０％であるか否かを判定し、規格内にない場合には検出値の補正を行う。その後、電磁弁１０８を閉じ、チューブ１２０より空気を酸素ガス・キセノンガス濃度計７８に供給し、酸素ガス・キセノンガス濃度計７８の検出値が好適には２１％の値になることを確認する。
【００３０】
次に、呼吸バッグ１２内を空気で洗浄する。電磁弁３６および４２を閉じるとともに、電磁弁２６および５６を開いてファン２８を作動させ、呼吸バッグ容量検出部８６による検出値が予め定められた値になるまで、呼吸バッグ１２内のガスを呼気口１２ａおよび吸気口１２ｂより外部に排出する。その後、ファン２８を停止する一方、ファン１８を作動させ、呼吸バッグ容量検出部８６による検出値が予め定められた値になるまで、空気を呼吸バッグ１２内に供給する。これらの動作をキセノンガス濃度の値が２％以下、酸素ガス濃度の値が２５％以下になるまで繰り返した後、呼吸バッグ容量検出部８６による検出値が予め定められた値になった時点でこの処理を停止する。
【００３１】
次に、電磁弁１０６を開いて酸素ガスを酸素ガス供給部９８から供給し、ファン２８および１８を交互に作動させる動作を繰り返すことにより、空気による洗浄の場合と同様にして、呼吸バッグ１２内を酸素ガスで洗浄する。呼吸バッグ容量検出部８６による検出値が予め定められた値になり、所定量の酸素ガスが呼吸バッグ１２に貯留された時点で電磁弁２６を閉じ、この処理を停止する。
【００３２】
呼吸バッグ１２の洗浄処理が完了すると、次に、混合キセノンガスの作成処理を行う。そこで、酸素ガスによる洗浄処理を行った状態から電磁弁９２を開くとともに、電磁弁９６ａ、９６ｂのどちらか一方を開き、キセノンガス供給部８８のキセノンガスカートリッジＬまたはＲからキセノンガス供給管８９、９０を介してキセノンガスを導管１６に供給する。導管１６に供給されたキセノンガスは、吸気口１２ｂから呼吸バッグ１２に供給され、予め所定量貯留されている酸素ガスと混合される。このとき、酸素ガス・キセノンガス濃度計７８は、呼吸バッグ１２の呼気口１２ａからチューブ７２、電磁弁７４およびチューブ７６を介して供給される混合キセノンガスの濃度を測定する。コンピュータ１２２は、測定された混合キセノンガスの濃度が所定量となるように、酸素ガスおよびキセノンガスの供給を制御する。以上のようにして、呼吸バッグ１２内に所定量で且つ所定混合比率からなる混合キセノンガスが貯留される。
【００３３】
一方、混合キセノンガスを作成して呼吸バッグ１２に貯留する処理を行うとともに、電磁弁４４、５０を開くことにより、図２の模式図に示すように、空気呼吸回路１２４ａを形成する。この後、被検体に呼吸用マスク３０を装着する。被検体は、チェック弁４６、電磁弁４４、吸気管３４、マスク導管３２を介して空気を吸入する。また、被検体の呼気は、ファン４０作動により、マスク導管３２、呼気管３８、導管３９、電磁弁５０、チェック弁５２を介して大気に排出される。このとき、被検体の呼吸状態は、チューブ５８および６２を介して二酸化炭素ガス濃度計６６により把握される。
【００３４】
図３は、二酸化炭素ガス濃度計６６により検出される被検体の吸気時および呼気時における二酸化炭素ガス濃度の変化と、その他の処理タイミングの説明図である。二酸化炭素ガス濃度は、呼気開始時（肺拡張末期）から漸次増加し、終末呼気時（肺収縮末期）で最も高くなり、終末吸気時（肺拡張末期）に最も低くなる。実線は、二酸化炭素ガス濃度計６６によって測定された実測二酸化炭素ガス濃度を示し、点線は、実測二酸化炭素ガス濃度の平均的な変化から求めた予測二酸化炭素ガス濃度を示す。
【００３５】
キセノンガス供給装置１０は、混合キセノンガスの作成が完了し、且つ、ＣＴ装置の撮影準備が完了した状態で吸入動作スタート信号の入力を待つ。
【００３６】
コンピュータ１２２を介して吸入開始ボタン（図示しない）が押されると、コンピュータ１２２は、予測二酸化炭素ガス濃度が肺拡張末期となり、被検体の呼吸が吸気相から呼気相に移行するとき、電磁弁３６を開き、電磁弁４４、５６を閉じることにより、図４の模式図に示すように、混合キセノンガス充填回路１２４ｂを形成する。
【００３７】
図４に示す状態において、呼吸バッグ１２に貯留された混合キセノンガスは、呼気口１２ａより導管１４を経て電磁弁３６を介して吸気管３４に入り、吸気管３４内の空気を追い出して混合キセノンガスに置換し、被検体の呼気とともに吸気管３４内の空気を呼気管３８、導管３９、電磁弁５０およびチェック弁５２を介して外部に排出する。この場合、呼吸バッグ１２からの混合キセノンガスの濃度が空気によって薄められるおそれは殆どない。なお、混合キセノンガス充填回路１２４ｂにおける空気の排出動作は、図３にクロスハッチングで示す期間中に行われる。
【００３８】
一方、ＣＴ装置は、混合キセノンガス充填回路１２４ｂを用いてキセノンガス供給装置１０から空気を排出する間、混合キセノンガスを吸入していない状態の被検体の断層画像であるベースＣＴ画像を撮影する。なお、キセノンガス供給装置１０では、混合キセノンガス充填回路１２４ｂを形成する肺拡張末期時点を予測二酸化炭素ガス濃度から算出し、その時点においてＣＴ撮影開始の告知を被検体に対して行うことができる。
【００３９】
次に、コンピュータ１２２は、予測二酸化炭素ガス濃度が肺収縮末期となり、被検体の呼吸が呼気相から吸気相に移行するとき、電磁弁４２を開き、電磁弁５０を閉じることにより、図５の模式図に示すように、閉鎖循環呼吸回路１２４ｃを形成する。
【００４０】
図５に示す状態において、呼吸バッグ１２に貯留された混合キセノンガスは、ファン４０、１８の作動により、呼気口１２ａより導管１４、電磁弁３６、吸気管３４、マスク導管３２および呼吸用マスク３０を介して被検体に吸気される。被検体は、吸気動作の開始とともに混合キセノンガスを吸入し、被検体内のキセノンガス濃度が徐々に上昇する。
【００４１】
一方、被検体が呼気動作状態となると、その呼気は、呼吸用マスク３０、マスク導管３２、呼気管３８、ファン４０、導管３９、電磁弁４２、導管２２、二酸化炭素ガス除去装置２０、導管２４、ファン１８、導管１６、吸気口１２ｂを介して呼吸バッグ１２に戻る。以後、閉鎖循環呼吸回路１２４ｃを用いて、被検体の呼吸動作による混合キセノンガスの吸入が継続される。このとき、ＣＴ装置は、予測二酸化炭素ガス濃度に従った所定の呼吸タイミングで必要な回数だけＣＴ画像の撮影を行う。
【００４２】
なお、被検体に吸入される混合キセノンガスおよび呼気中の二酸化炭素ガスの濃度値は、キセノンガス濃度計６４、二酸化炭素ガス濃度計６６および酸素ガス・キセノンガス濃度計７８により測定されてコンピュータ１２２に収集、格納され、必要な濃度の酸素ガスおよびキセノンガスが閉鎖循環呼吸回路１２４ｃに供給される。
【００４３】
また、コンピュータ１２２は、キセノンガス濃度計６４による被検体の口元のキセノンガスの濃度値と、呼吸バッグ容量検出部８６による呼吸バッグ１２の容量検出値とに基づいて、混合キセノンガスの漏れの有無を監視することができる。例えば、混合キセノンガス吸入開始時の閉鎖循環呼吸回路１２４ｃに混合キセノンガスの漏れが生じた場合、混合キセノンガスの吸入開始後の所定時間以内、例えば、１分以内に判断することが可能である。そこで、吸入開始後１分経過した時点において、呼吸バッグ１２の容量が、例えば、６リットル以上であれば混合キセノンガスの吸入を停止し、それ未満であれば混合キセノンガスの吸入を継続する。さらに、キセノンガスの濃度値の極大値と極小値との差が予め定められた値以上、例えば、１０％以上であれば混合キセノンガスの吸入を停止し、予め定められた値未満、例えば、１０％未満であれば混合キセノンガスの吸入を継続する。
【００４４】
被検体のＣＴ画像の撮影が完了すると、キセノンガス供給装置１０は、図２に示す空気呼吸回路１２４ａの状態に設定され、被検体が通常の空気により呼吸できる状態に移行する。
【００４５】
ここで、本実施形態のキセノンガス供給装置１０は、負荷試験を行う際にも好適に適用することができる。この場合、負荷試験とは、被検体に対して薬剤（例えば、血管拡張剤）を投与しない状態で混合キセノンガスを供給し、ＣＴ装置による撮影を行って血流量を測定し、次いで、薬剤を投与して２０分程度経過した後、再び混合キセノンガスを供給し、ＣＴ装置による撮影を行って血流量を測定する試験である。
【００４６】
そこで、キセノンガス供給装置１０は、薬剤を投与しない状態で混合キセノンガスを被検体に供給して撮影を行う処理を終了し、回路を図２の状態とした後、キセノンガス供給装置１０のキセノンガス濃度計６４、二酸化炭素ガス濃度計６６、酸素ガス・キセノンガス濃度計７８の状態を検査し、必要に応じて補正を行う。
【００４７】
次いで、電磁弁２６を開き、ファン２８を作動させて呼吸バッグ１２内の混合キセノンガスを全て吸気口１２ｂより導管１６、ファン１８、導管２４を介して装置外部に排出する。なお、呼吸バッグ１２に残留している混合キセノンガスを排出する理由は、直前の薬剤を投与しない状態での供給時において、高い濃度の窒素ガスが混入し、酸素ガス濃度が低下しているため、この混合キセノンガスを再利用しようとすると、余分なキセノンガスが必要になってしまうからである。
【００４８】
次に、酸素ガス・キセノンガス濃度計７８を用いて酸素ガスおよびキセノンガスの濃度値を測定し、その値から新規に注入するキセノンガスの注入量を演算する。すなわち、コンピュータ１２２は、呼吸バッグ１２に供給するキセノンガスの容量Ｘを、下記の（１）式に基づいて算出する。
【００４９】
Ｘ＝Ｓｘ（Ｄｖ＋Ｓｖ）−Ｄｖ・Ｘｃ …（１）
Ｘ：呼吸バッグ１２に吸入が必要なキセノンガスの容量（リットル）
Ｄｖ：キセノンガスが残留しているキセノンガス供給装置１０内の配管の容積（リットル）
Ｓｖ：設定される呼吸バッグ１２の容量（リットル）
Ｓｘ：設定されるセノンガスの濃度（％）
Ｘｃ：容積Ｄｖの配管中のキセノンガスの濃度（％）
【００５０】
次いで、電磁弁９２を開くとともに、電磁弁９６ａまたは９６ｂのいずれか一方を開き、キセノンガス供給部８８のキセノンガスカートリッジＬまたはＲよりＸリットルのキセノンガスを呼吸バッグ１２内に供給する。また、電磁弁１０６を開き、（Ｓｖ−Ｘ）リットルの酸素ガスを呼吸バッグ１２に供給する。この結果、所定量の混合キセノンガスが作成されて呼吸バッグ１２内に貯留される。
【００５１】
このようにして、キセノンガス供給装置１０内の配管内に残留する混合キセノンガスを有効に活用し、必要最小限のキセノンガスによって負荷試験のための混合キセノンガスを作成することができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、被検体の呼吸状態に対応して、導管内の空気のみを外部に排出した後、所定の混合比率からなる混合キセノンガスを被検体に無駄なく供給することができる。
【００５３】
また、本発明によれば、被検体の負荷試験時において、装置内部の配管等に残留する混合キセノンガスを再調合することにより、キセノンガスの消費量の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のキセノンガス供給装置の回路構成ブロック図である。
【図２】図１に示す回路構成ブロックにおいて、空気呼吸回路を形成した場合の説明図である。
【図３】被検体の二酸化炭素ガス濃度の変化と、それに対応した本実施形態のキセノンガス供給装置における処理タイミングの説明図である。
【図４】図１に示す回路構成ブロック図において、混合キセノンガス充填回路を形成した場合の説明図である。
【図５】図１に示す回路構成ブロック図において、閉鎖循環呼吸回路を形成した場合の説明図である。
【符号の説明】
１０…キセノンガス供給装置 １２…呼吸バッグ
１４、１６、２２、２４、３５、３９、４１、４３…導管
１８、２８、４０…ファン
２０…二酸化炭素ガス除去装置 ３０…呼吸用マスク
２６、３６、４２、４４、５０、５６、６０、７４、８２、９２、９６ａ、９６ｂ、１０２、１０４、１０６、１０８…電磁弁
６４…キセノンガス濃度計 ６６…二酸化炭素ガス濃度計
７８…酸素ガス・キセノンガス濃度計 ８６…呼吸バッグ容量検出部
８８…キセノンガス供給部 ９８…酸素ガス供給部
１２４ａ…空気呼吸回路 １２４ｂ…混合キセノンガス充填回路
１２４ｃ…閉鎖循環呼吸回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、脳、肝臓、腎臓等における血流測定をＣＴ（Computed Tomography）装置を用いて行う際に、被検体にキセノンガスを供給するキセノンガス供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脳のような軟組織の状態をＣＴ装置等を用いて撮影する際、被検体に非放射性キセノンガスを吸入させ、その吸入量に応じた断層画像を撮影して検査を行う方法が採用されている。
【０００３】
このような目的に適用すべく、キセノンガスと酸素ガスとを所定の比率で混合させた混合キセノンガスを作成して被検体に供給するキセノンガス供給装置が開発されている（特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に開示された装置では、まず、ガス供給源からキセノンガスおよび酸素ガスを供給し、所定の混合比率からなる混合キセノンガスを作成してバッグに貯留する。次いで、外部から空気を吸入していたラインを遮断した後、バッグから被検体を介して外部に連通するオープンループを構成し、被検体に混合キセノンガスを供給することにより、被検体内の混合キセノンガスの濃度を上昇させる。その後、バッグ内の混合キセノンガスが被検体に吸収され、貯留されている混合キセノンガスの容量が最小になった時点において、ガス供給源、バッグおよび被検体を連通する閉鎖ループを構成し、混合キセノンガスの濃度を低下させることなく被検体に連続的に供給して所望の画像の撮影を行うようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第１８５２０７５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、上記のキセノンガス供給装置では、撮影時において、閉鎖ループ内の混合キセノンガスの濃度を希釈化することなく、被検体に混合キセノンガスを供給することができるが、撮影に先だってオープンループを介して混合キセノンガスを被検体に供給する工程を有しているため、その間、被検体に吸収されなかった高価なキセノンガスの一部が外界に放出されてしまうという不都合がある。
【０００７】
本発明は、前記の不都合を克服するためになされたもので、所定の混合比率からなる混合キセノンガスを被検体に無駄なく供給することのできるキセノンガス供給装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、キセノンガスを被検体に供給するキセノンガス供給装置において、
酸素ガスを含むガスとキセノンガスとを所定の混合比率で混合した混合キセノンガスを貯留する呼吸バッグと、
前記呼吸バッグに対して前記酸素ガスを供給する酸素ガス供給部と、
前記呼吸バッグに対して前記キセノンガスを供給するキセノンガス供給部と、
前記被検体に接続され、前記被検体の呼吸状態を検出する呼吸状態検出部と、
前記呼吸バッグから前記被検体に至る通路を形成する第１導管と、
前記被検体から前記呼吸バッグに至る通路を形成する第２導管と、
前記第２導管と外部とを連通する第３導管と、
前記第１導管を開閉する第１開閉部と、
前記第２導管を開閉する第２開閉部と、
前記第３導管を開閉する第３開閉部と、
を備え、前記第１開閉部および前記第２開閉部を閉鎖した状態で、前記酸素ガス供給部および前記キセノンガス供給部から前記酸素ガスおよび前記キセノンガスを供給して前記呼吸バッグに前記混合キセノンガスを貯留し、前記呼吸状態検出部が前記被検体の吸気相から呼気相への移行を検出したとき、前記第１開閉部および前記第３開閉部を開放した状態で、前記混合キセノンガスを前記第１導管に供給するとともに、前記第１導管および前記第２導管内の空気を前記第３導管から外部に排出し、前記呼吸状態検出部が前記被検体の呼気相から吸気相への移行を検出したとき、前記第３開閉部を閉鎖する一方、前記第２開閉部を開放した状態で、前記混合キセノンガスを前記呼吸バッグから前記被検体を介して前記呼吸バッグに戻すことを特徴とする。
【００１０】
この場合、被検体の呼吸状態に対応して、混合キセノンガスを排出してしまうことなく、導管内の空気のみを外部に排出した後、所定の混合比率からなる混合キセノンガスを被検体に無駄なく供給することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施形態に係るキセノンガス供給装置１０の主要な回路構成ブロックを示す。参照符号１２は、キセノンガスと回路内に残留する空気を含む酸素ガスとを混合した所定濃度の混合キセノンガスを貯留する呼吸バッグであり、呼気口１２ａおよび吸気口１２ｂを備える。呼気口１２ａおよび吸気口１２ｂには、導管１４および１６がそれぞれ接続される。
【００１２】
導管１６には、呼吸バッグ１２に貯留された混合キセノンガスを適当な流速で循環させ、かつ、混合キセノンガスを攪拌するファン１８を介して導管２４が接続される。導管２４には、被検体から呼出される二酸化炭素ガスを吸収する二酸化炭素ガス除去装置２０の排出口が接続される。この二酸化炭素ガス除去装置２０には、例えば、ソーダライムが収容される。また、導管２４には、電磁弁２６を介してファン２８が接続されており、該ファン２８の作動により、導管２５を介して呼吸バッグ１２内のガスを外部に排気することができる。
【００１３】
呼吸用マスク３０にマスク導管３２を介して連通された吸気管３４は、電磁弁３６を介して導管１４に接続され、また、呼吸用マスク３０にマスク導管３２を介して連通された呼気管３８は、ファン４０、導管３９、電磁弁４２、導管２２を介して二酸化炭素ガス除去装置２０の吸入口に接続される。
【００１４】
吸気管３４には、電磁弁４４を介してチェック弁４６が接続され、導管４３を介して室内空気（大気）が吸気管３４に導入される構成になっている。なお、ファン４０は、呼吸抵抗を減少させるとともに、空気、混合キセノンガスを循環するためのもである。また、吸気管３４には、安全弁４８が設けられる。安全弁４８は、吸気管３４内の圧力の値が予め定められた所定圧力以下または所定圧力以上の値のときに作動し、室内空気を導入し、あるいは、吸気管３４内および呼気管３８内の圧力が定められた値になるように作用する。
【００１５】
一方、導管３９には、電磁弁５０を介して、チェック弁５２が接続され、導管４１を介して呼気管３８内のガスを大気に排出することができる。
【００１６】
呼吸バッグ１２の呼気口１２ａに連通している導管１４と、呼吸バッグ１２の吸気口１２ｂに二酸化炭素ガス除去装置２０を介して連通している導管２２との間には、電磁弁５６が設けられる。電磁弁２６、３６、４２、４４、５０および５６を適宜開閉状態に設定することにより、被検体に室内の空気を供給して呼気を排出する空気呼吸回路、または、呼吸バッグ１２内の混合キセノンガスを被検体に供給して呼気を回収する閉鎖循環呼吸回路が形成される。
【００１７】
空気呼吸回路では、空気がチェック弁４６、電磁弁４４、吸気管３４およびマスク導管３２を介して呼吸用マスク３０より被検体に吸入され、呼気がファン４０の作動により呼吸用マスク３０からマスク導管３２、呼気管３８、導管３９、電磁弁５０およびチェック弁５２を介して室内に排出される。
【００１８】
閉鎖循環呼吸回路では、呼吸バッグ１２に貯留された混合キセノンガスが、ファン１８の作動により呼吸バッグ１２、導管１４、吸気管３４、呼気管３８、導管３９、２２、二酸化炭素ガス除去装置２０、導管２４、１６間で循環する。
【００１９】
呼吸用マスク３０には、被検体の呼気を導出するチューブ５８が設けられており、このチューブ５８から得られる被検体の呼気中のキセノンガス濃度および二酸化炭素ガス濃度が、電磁弁６０およびチューブ６２を介してキセノンガス濃度計６４および二酸化炭素ガス濃度計６６によってそれぞれ測定される。なお、前記キセノンガス濃度計６４および二酸化炭素ガス濃度計６６は、一側がチューブ６２に接続され、他側がチューブ６８を介して導管３９に接続されている。キセノンガス濃度計６４および二酸化炭素ガス濃度計６６には、ポンプ（図示しない）が内蔵されており、被検体の呼気中のキセノンガスおよび二酸化炭素ガスがポンプにより前記キセノンガス濃度計６４および二酸化炭素ガス濃度計６６に導入される。
【００２０】
吸気管３４には、２つの圧力センサ７０、７１が設けられており、予め定められた圧力より上昇若しくは下降した場合、コンピュータ１２２により異常圧と判断される。この場合、圧力センサ７０、７１は、一方が圧力の上限を検出し、他方が圧力の下限を検出する。
【００２１】
呼吸バッグ１２に貯留される混合キセノンガスは、キセノンガス濃度値および酸素ガス濃度値を測定するために、導管１４からチューブ７２、電磁弁７４およびチューブ７６を介して酸素ガス・キセノンガス濃度計７８に導入され、チューブ８０、電磁弁８２、チューブ８４、導管１６を経て吸気口１２ｂより呼吸バッグ１２に戻される。酸素ガス・キセノンガス濃度計７８には、ポンプ（図示しない）が内蔵されており、呼吸バッグ１２に貯留されているキセノンガスおよび酸素ガスがポンプにより酸素ガス・キセノンガス濃度計７８に導入されるように構成されている。呼吸バッグ１２に設けられた呼吸バッグ容量検出部８６は、呼吸バッグ１２に貯留されるガスの容量を検出する。
【００２２】
参照符号８８は、呼吸バッグ１２にキセノンガスを供給するキセノンガス供給部を示し、キセノンガス供給部８８は、キセノンガス供給管８９、電磁弁９２およびキセノンガス供給管９０を介して導管１６に接続される。キセノンガス供給部８８は、キセノンガスカートリッジＬおよびＲを備え、キセノンガスカートリッジＬおよびＲのそれぞれには、圧力センサ９４ａ、９４ｂおよび電磁弁９６ａ、９６ｂが接続される。
【００２３】
圧力センサ９４ａ、９４ｂは、キセノンガスカートリッジＬおよびＲに充填されているキセノンガスの圧力を検出する。電磁弁９６ａ、９６ｂは、キセノンガスカートリッジＬまたはＲのいずれか一方のキセノンガスの残量が少なくなったとき、他方のキセノンガスカートリッジＬまたはＲから呼吸バッグ１２にキセノンガスを供給するように制御される。
【００２４】
参照符号９８は、酸素ガスの供給源に接続される酸素ガス供給部を示す。酸素ガス供給部９８は、酸素ガス供給管１００を介して電磁弁１０２、１０４、１０６および１０８のそれぞれに接続される。
【００２５】
電磁弁１０２は、チューブ１１０を介して吸気管３４に接続し、被検体に酸素ガスを供給するときに開く。電磁弁１０４は、チューブ１１２を介して導管１６に接続し、呼吸バッグ１２に酸素ガスを供給するときに開く。電磁弁１０６は、チューブ１１４を介して導管１６に接続し、呼吸バッグ１２を酸素ガスにより洗浄するときに開く。電磁弁１０８は、チューブ１１５、１１６および１２０のそれぞれを介して電磁弁７４、６０および８２に接続し、キセノンガス濃度計６４、二酸化炭素ガス濃度計６６および酸素ガス・キセノンガス濃度計７８の出力を補正するときに開く。
【００２６】
コンピュータ１２２は、キセノンガス供給装置１０を構成する各電気機器を制御するものであり、呼吸バッグ１２に貯留される混合キセノンガスの貯留量、キセノンガス濃度、酸素ガス濃度を適宜に設定するとともに、空気呼吸回路または閉鎖循環呼吸回路を任意に選択できる操作ボタン、被検体の呼気中のキセノンガス濃度、二酸化炭素ガス濃度の値を収集、記憶する機能、異常を検出したときの処理方法等の機能を有する。
【００２７】
本実施形態に係るキセノンガス供給装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作および作用効果について説明する。
【００２８】
キセノンガスと酸素ガスとの混合キセノンガスを作成して呼吸バッグ１２に貯留する作業に先立ち、キセノンガス濃度計６４、二酸化炭素ガス濃度計６６および酸素ガス・キセノンガス濃度計７８の状態が正常であるか否かの確認を行う。
【００２９】
そこで、酸素ガス供給部９８に酸素ガスの供給源を接続し、コンピュータ１２２の指示により、電磁弁１０８を開くとともに、電磁弁６０を操作してチューブ１１５、１１６および６２を連通し、電磁弁７４および８２を操作してチューブ１１５、７６、８０および１２０を連通し、キセノンガス濃度計６４、二酸化炭素ガス濃度計６６および酸素ガス・キセノンガス濃度計７８に酸素ガスを含むガスを供給し、それぞれに内蔵されるポンプにより吸気する。コンピュータ１２２は、酸素ガス・キセノンガス濃度計７８による検出値が濃度１００％であるか否かを判定し、規格内にない場合には検出値の補正を行う。また、二酸化炭素ガス濃度計６６およびキセノンガス濃度計６４による検出値が濃度０％であるか否かを判定し、規格内にない場合には検出値の補正を行う。その後、電磁弁１０８を閉じ、チューブ１２０より空気を酸素ガス・キセノンガス濃度計７８に供給し、酸素ガス・キセノンガス濃度計７８の検出値が好適には２１％の値になることを確認する。
【００３０】
次に、呼吸バッグ１２内を空気で洗浄する。電磁弁３６および４２を閉じるとともに、電磁弁２６および５６を開いてファン２８を作動させ、呼吸バッグ容量検出部８６による検出値が予め定められた値になるまで、呼吸バッグ１２内のガスを呼気口１２ａおよび吸気口１２ｂより外部に排出する。その後、ファン２８を停止する一方、ファン１８を作動させ、呼吸バッグ容量検出部８６による検出値が予め定められた値になるまで、空気を呼吸バッグ１２内に供給する。これらの動作をキセノンガス濃度の値が２％以下、酸素ガス濃度の値が２５％以下になるまで繰り返した後、呼吸バッグ容量検出部８６による検出値が予め定められた値になった時点でこの処理を停止する。
【００３１】
次に、電磁弁１０６を開いて酸素ガスを酸素ガス供給部９８から供給し、ファン２８および１８を交互に作動させる動作を繰り返すことにより、空気による洗浄の場合と同様にして、呼吸バッグ１２内を酸素ガスで洗浄する。呼吸バッグ容量検出部８６による検出値が予め定められた値になり、所定量の酸素ガスが呼吸バッグ１２に貯留された時点で電磁弁２６を閉じ、この処理を停止する。
【００３２】
呼吸バッグ１２の洗浄処理が完了すると、次に、混合キセノンガスの作成処理を行う。そこで、酸素ガスによる洗浄処理を行った状態から電磁弁９２を開くとともに、電磁弁９６ａ、９６ｂのどちらか一方を開き、キセノンガス供給部８８のキセノンガスカートリッジＬまたはＲからキセノンガス供給管８９、９０を介してキセノンガスを導管１６に供給する。導管１６に供給されたキセノンガスは、吸気口１２ｂから呼吸バッグ１２に供給され、予め所定量貯留されている酸素ガスと混合される。このとき、酸素ガス・キセノンガス濃度計７８は、呼吸バッグ１２の呼気口１２ａからチューブ７２、電磁弁７４およびチューブ７６を介して供給される混合キセノンガスの濃度を測定する。コンピュータ１２２は、測定された混合キセノンガスの濃度が所定量となるように、酸素ガスおよびキセノンガスの供給を制御する。以上のようにして、呼吸バッグ１２内に所定量で且つ所定混合比率からなる混合キセノンガスが貯留される。
【００３３】
一方、混合キセノンガスを作成して呼吸バッグ１２に貯留する処理を行うとともに、電磁弁４４、５０を開くことにより、図２の模式図に示すように、空気呼吸回路１２４ａを形成する。この後、被検体に呼吸用マスク３０を装着する。被検体は、チェック弁４６、電磁弁４４、吸気管３４、マスク導管３２を介して空気を吸入する。また、被検体の呼気は、ファン４０作動により、マスク導管３２、呼気管３８、導管３９、電磁弁５０、チェック弁５２を介して大気に排出される。このとき、被検体の呼吸状態は、チューブ５８および６２を介して二酸化炭素ガス濃度計６６により把握される。
【００３４】
図３は、二酸化炭素ガス濃度計６６により検出される被検体の吸気時および呼気時における二酸化炭素ガス濃度の変化と、その他の処理タイミングの説明図である。二酸化炭素ガス濃度は、呼気開始時（肺拡張末期）から漸次増加し、終末呼気時（肺収縮末期）で最も高くなり、終末吸気時（肺拡張末期）に最も低くなる。実線は、二酸化炭素ガス濃度計６６によって測定された実測二酸化炭素ガス濃度を示し、点線は、実測二酸化炭素ガス濃度の平均的な変化から求めた予測二酸化炭素ガス濃度を示す。
【００３５】
キセノンガス供給装置１０は、混合キセノンガスの作成が完了し、且つ、ＣＴ装置の撮影準備が完了した状態で吸入動作スタート信号の入力を待つ。
【００３６】
コンピュータ１２２を介して吸入開始ボタン（図示しない）が押されると、コンピュータ１２２は、予測二酸化炭素ガス濃度が肺拡張末期となり、被検体の呼吸が吸気相から呼気相に移行するとき、電磁弁３６を開き、電磁弁４４、５６を閉じることにより、図４の模式図に示すように、混合キセノンガス充填回路１２４ｂを形成する。
【００３７】
図４に示す状態において、呼吸バッグ１２に貯留された混合キセノンガスは、呼気口１２ａより導管１４を経て電磁弁３６を介して吸気管３４に入り、吸気管３４内の空気を追い出して混合キセノンガスに置換し、被検体の呼気とともに吸気管３４内の空気を呼気管３８、導管３９、電磁弁５０およびチェック弁５２を介して外部に排出する。この場合、呼吸バッグ１２からの混合キセノンガスの濃度が空気によって薄められるおそれは殆どない。なお、混合キセノンガス充填回路１２４ｂにおける空気の排出動作は、図３にクロスハッチングで示す期間中に行われる。
【００３８】
一方、ＣＴ装置は、混合キセノンガス充填回路１２４ｂを用いてキセノンガス供給装置１０から空気を排出する間、混合キセノンガスを吸入していない状態の被検体の断層画像であるベースＣＴ画像を撮影する。なお、キセノンガス供給装置１０では、混合キセノンガス充填回路１２４ｂを形成する肺拡張末期時点を予測二酸化炭素ガス濃度から算出し、その時点においてＣＴ撮影開始の告知を被検体に対して行うことができる。
【００３９】
次に、コンピュータ１２２は、予測二酸化炭素ガス濃度が肺収縮末期となり、被検体の呼吸が呼気相から吸気相に移行するとき、電磁弁４２を開き、電磁弁５０を閉じることにより、図５の模式図に示すように、閉鎖循環呼吸回路１２４ｃを形成する。
【００４０】
図５に示す状態において、呼吸バッグ１２に貯留された混合キセノンガスは、ファン４０、１８の作動により、呼気口１２ａより導管１４、電磁弁３６、吸気管３４、マスク導管３２および呼吸用マスク３０を介して被検体に吸気される。被検体は、吸気動作の開始とともに混合キセノンガスを吸入し、被検体内のキセノンガス濃度が徐々に上昇する。
【００４１】
一方、被検体が呼気動作状態となると、その呼気は、呼吸用マスク３０、マスク導管３２、呼気管３８、ファン４０、導管３９、電磁弁４２、導管２２、二酸化炭素ガス除去装置２０、導管２４、ファン１８、導管１６、吸気口１２ｂを介して呼吸バッグ１２に戻る。以後、閉鎖循環呼吸回路１２４ｃを用いて、被検体の呼吸動作による混合キセノンガスの吸入が継続される。このとき、ＣＴ装置は、予測二酸化炭素ガス濃度に従った所定の呼吸タイミングで必要な回数だけＣＴ画像の撮影を行う。
【００４２】
なお、被検体に吸入される混合キセノンガスおよび呼気中の二酸化炭素ガスの濃度値は、キセノンガス濃度計６４、二酸化炭素ガス濃度計６６および酸素ガス・キセノンガス濃度計７８により測定されてコンピュータ１２２に収集、格納され、必要な濃度の酸素ガスおよびキセノンガスが閉鎖循環呼吸回路１２４ｃに供給される。
【００４３】
また、コンピュータ１２２は、キセノンガス濃度計６４による被検体の口元のキセノンガスの濃度値と、呼吸バッグ容量検出部８６による呼吸バッグ１２の容量検出値とに基づいて、混合キセノンガスの漏れの有無を監視することができる。例えば、混合キセノンガス吸入開始時の閉鎖循環呼吸回路１２４ｃに混合キセノンガスの漏れが生じた場合、混合キセノンガスの吸入開始後の所定時間以内、例えば、１分以内に判断することが可能である。そこで、吸入開始後１分経過した時点において、呼吸バッグ１２の容量が、例えば、６リットル以上であれば混合キセノンガスの吸入を停止し、それ未満であれば混合キセノンガスの吸入を継続する。さらに、キセノンガスの濃度値の極大値と極小値との差が予め定められた値以上、例えば、１０％以上であれば混合キセノンガスの吸入を停止し、予め定められた値未満、例えば、１０％未満であれば混合キセノンガスの吸入を継続する。
【００４４】
被検体のＣＴ画像の撮影が完了すると、キセノンガス供給装置１０は、図２に示す空気呼吸回路１２４ａの状態に設定され、被検体が通常の空気により呼吸できる状態に移行する。
【００４５】
ここで、本実施形態のキセノンガス供給装置１０は、負荷試験を行う際にも好適に適用することができる。この場合、負荷試験とは、被検体に対して薬剤（例えば、血管拡張剤）を投与しない状態で混合キセノンガスを供給し、ＣＴ装置による撮影を行って血流量を測定し、次いで、薬剤を投与して２０分程度経過した後、再び混合キセノンガスを供給し、ＣＴ装置による撮影を行って血流量を測定する試験である。
【００４６】
そこで、キセノンガス供給装置１０は、薬剤を投与しない状態で混合キセノンガスを被検体に供給して撮影を行う処理を終了し、回路を図２の状態とした後、キセノンガス供給装置１０のキセノンガス濃度計６４、二酸化炭素ガス濃度計６６、酸素ガス・キセノンガス濃度計７８の状態を検査し、必要に応じて補正を行う。
【００４７】
次いで、電磁弁２６を開き、ファン２８を作動させて呼吸バッグ１２内の混合キセノンガスを全て吸気口１２ｂより導管１６、ファン１８、導管２４を介して装置外部に排出する。なお、呼吸バッグ１２に残留している混合キセノンガスを排出する理由は、直前の薬剤を投与しない状態での供給時において、高い濃度の窒素ガスが混入し、酸素ガス濃度が低下しているため、この混合キセノンガスを再利用しようとすると、余分なキセノンガスが必要になってしまうからである。
【００４８】
次に、酸素ガス・キセノンガス濃度計７８を用いて酸素ガスおよびキセノンガスの濃度値を測定し、その値から新規に注入するキセノンガスの注入量を演算する。すなわち、コンピュータ１２２は、呼吸バッグ１２に供給するキセノンガスの容量Ｘを、下記の（１）式に基づいて算出する。
【００４９】
Ｘ＝Ｓｘ（Ｄｖ＋Ｓｖ）−Ｄｖ・Ｘｃ …（１）
Ｘ：呼吸バッグ１２に吸入が必要なキセノンガスの容量（リットル）
Ｄｖ：キセノンガスが残留しているキセノンガス供給装置１０内の配管の容積（リットル）
Ｓｖ：設定される呼吸バッグ１２の容量（リットル）
Ｓｘ：設定されるセノンガスの濃度（％）
Ｘｃ：容積Ｄｖの配管中のキセノンガスの濃度（％）
【００５０】
次いで、電磁弁９２を開くとともに、電磁弁９６ａまたは９６ｂのいずれか一方を開き、キセノンガス供給部８８のキセノンガスカートリッジＬまたはＲよりＸリットルのキセノンガスを呼吸バッグ１２内に供給する。また、電磁弁１０６を開き、（Ｓｖ−Ｘ）リットルの酸素ガスを呼吸バッグ１２に供給する。この結果、所定量の混合キセノンガスが作成されて呼吸バッグ１２内に貯留される。
【００５１】
このようにして、キセノンガス供給装置１０内の配管内に残留する混合キセノンガスを有効に活用し、必要最小限のキセノンガスによって負荷試験のための混合キセノンガスを作成することができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、被検体の呼吸状態に対応して、導管内の空気のみを外部に排出した後、所定の混合比率からなる混合キセノンガスを被検体に無駄なく供給することができる。
【００５３】
また、本発明によれば、被検体の負荷試験時において、装置内部の配管等に残留する混合キセノンガスを再調合することにより、キセノンガスの消費量の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のキセノンガス供給装置の回路構成ブロック図である。
【図２】図１に示す回路構成ブロックにおいて、空気呼吸回路を形成した場合の説明図である。
【図３】被検体の二酸化炭素ガス濃度の変化と、それに対応した本実施形態のキセノンガス供給装置における処理タイミングの説明図である。
【図４】図１に示す回路構成ブロック図において、混合キセノンガス充填回路を形成した場合の説明図である。
【図５】図１に示す回路構成ブロック図において、閉鎖循環呼吸回路を形成した場合の説明図である。
【符号の説明】
１０…キセノンガス供給装置 １２…呼吸バッグ
１４、１６、２２、２４、３５、３９、４１、４３…導管
１８、２８、４０…ファン
２０…二酸化炭素ガス除去装置 ３０…呼吸用マスク
２６、３６、４２、４４、５０、５６、６０、７４、８２、９２、９６ａ、９６ｂ、１０２、１０４、１０６、１０８…電磁弁
６４…キセノンガス濃度計 ６６…二酸化炭素ガス濃度計
７８…酸素ガス・キセノンガス濃度計 ８６…呼吸バッグ容量検出部
８８…キセノンガス供給部 ９８…酸素ガス供給部
１２４ａ…空気呼吸回路 １２４ｂ…混合キセノンガス充填回路
１２４ｃ…閉鎖循環呼吸回路
Claims (1)
- キセノンガスを被検体に供給するキセノンガス供給装置において、
酸素ガスを含むガスとキセノンガスとを所定の混合比率で混合した混合キセノンガスを貯留する呼吸バッグと、
前記呼吸バッグに対して前記酸素ガスを供給する酸素ガス供給部と、
前記呼吸バッグに対して前記キセノンガスを供給するキセノンガス供給部と、
前記被検体に接続され、前記被検体の呼吸状態を検出する呼吸状態検出部と、
前記呼吸バッグから前記被検体に至る通路を形成する第１導管と、
前記被検体から前記呼吸バッグに至る通路を形成する第２導管と、
前記第２導管と外部とを連通する第３導管と、
前記第１導管を開閉する第１開閉部と、
前記第２導管を開閉する第２開閉部と、
前記第３導管を開閉する第３開閉部と、
を備え、前記第１開閉部および前記第２開閉部を閉鎖した状態で、前記酸素ガス供給部および前記キセノンガス供給部から前記酸素ガスおよび前記キセノンガスを供給して前記呼吸バッグに前記混合キセノンガスを貯留し、前記呼吸状態検出部が前記被検体の吸気相から呼気相への移行を検出したとき、前記第１開閉部および前記第３開閉部を開放した状態で、前記混合キセノンガスを前記第１導管に供給するとともに、前記第１導管および前記第２導管内の空気を前記第３導管から外部に排出し、前記呼吸状態検出部が前記被検体の呼気相から吸気相への移行を検出したとき、前記第３開閉部を閉鎖する一方、前記第２開閉部を開放した状態で、前記混合キセノンガスを前記呼吸バッグから前記被検体を介して前記呼吸バッグに戻すことを特徴とするキセノンガス供給装置。
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-
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