(57)【要約】【課題】送気量を厳密にコントロールする。【解決手段】気体を供給する供給源２と、該供給源２からの気体を吸排気するために内容積変更可能な送気部３と、供給源２から送気部３へ気体を供給する第１の管路５ａと、該第１の管路５ａを開閉する第１のバルブ８と、送気部３から体腔Ａ内に気体を供給する第２の管路５ｂと、該第２の管路５ｂを開閉する第２のバルブ９と、第２の管路５ｂ内の圧力を検出する第２管路圧力検出部１２と、送気部３の容積を変化させる駆動部３ｃとを備える送気装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を供給する供給源と、
該供給源からの気体を吸排気するために内容積変更可能な送気部と、
前記供給源から前記送気部へ気体を供給する第１の管路と、
該第１の管路を開閉する第１のバルブと、
前記送気部から体腔内に気体を供給する第２の管路と、
該第２の管路を開閉する第２のバルブと、
前記第２の管路内の圧力を検出する第２管路圧力検出部と、
前記送気部の容積を変化させる駆動部とを備える送気装置。
【請求項２】
前記駆動部による送気部の容積の変化量と、前記圧力検出部により検出された第２の管路内の圧力とに基づいて、前記体腔内への気体の供給量を算出し、体腔内への気体の供給量が目標量になるように、前記駆動部、前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを制御する制御部とを備える請求項１に記載の送気装置。
【請求項３】
前記第１の管路内の圧力を検出する第１管路圧力検出部を備え、
前記制御部が、該第１管路圧力検出部により検出された第１管路内の圧力に基づいて、送気する気体の体積を補正する請求項２に記載の送気装置。
【請求項４】
前記送気部が、圧力室を形成する筒状のシリンダと、該シリンダ内を長手方向に移動可能な隔壁とを有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の送気装置。
【請求項５】
前記シリンダの長手方向の両端近傍に前記第１の管路および前記第２の管路に接続する吸排気口が備えられ、
前記送気部が、前記隔壁の往復移動の間に該隔壁の両側に形成される圧力室内に気体を吸排気する請求項４に記載の送気装置。
【請求項６】
前記第１の管路を大気開放する開放弁が、前記第１のバルブと前記送気部との間に設けられている請求項１から請求項５のいずれかに記載の送気装置。
【請求項７】
前記供給源と前記第１のバルブとの間に、前記供給源から供給される気体を大気圧で貯蔵する貯蔵部を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の送気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、体腔内に挿入された内視鏡による術野を確保するために体腔内に送気して体腔を膨らませる方法が知られており、体腔内に送気するための送気装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この装置は、送気時間と流量センサによって測定された気体の流量を積算して、体腔内に供給した総送気量を把握することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７７６９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、流量センサは、浮遊体の移動量やセンサ表面の温度変化等、通常、流量自体を直接検出するものではなく、測定精度が低いという問題がある。一方、気体を供給して拡張する体腔が腹腔にくらべて小容量の場合、当然ながら腹腔にくらべて送気する気体の量を厳密にコントロールする必要がある。従来の流量センサを用いた送気装置では、気体の量を厳密にコントロールすることが困難であるという問題がある。
上記の小容量の体腔の例としては、皮下腔、子宮腔、心膜腔などがある。例えば、心膜腔は過度に液体や気体が供給されると内圧が高まり、心臓が圧迫される問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、送気量を厳密にコントロールすることができる送気装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、気体を供給する供給源と、該供給源からの気体を吸排気するために内容積変更可能な送気部と、前記供給源から前記送気部へ気体を供給する第１の管路と、該第１の管路を開閉する第１のバルブと、前記送気部から体腔内に気体を供給する第２の管路と、該第２の管路を開閉する第２のバルブと、前記第２の管路内の圧力を検出する第２管路圧力検出部と、前記送気部の容積を変化させる駆動部とを備える送気装置を提供する。
【０００７】
本態様によれば、第１のバルブを開くことにより、供給源からの気体が第１の管路を通って送気部に供給され、駆動部によって送気部の容積を拡張させることにより、送気部内に吸入される。次いで、第１のバルブを閉じ、第２のバルブを開いた後、駆動部によって送気部の容積を縮小させることにより、送気部内に吸引された気体が第２の管路を介して体腔内に供給される。このとき、第２管路圧力検出部によって、第２の管路内に圧力が検出されるので、駆動部による送気部の容積変化と第２の管路内の圧力とに基づいて、体腔内に供給された気体の体積を算出することができる。
【０００８】
すなわち、本態様によれば、流量センサによって体腔内に供給する気体の流量を検出するのではなく、送気部に一旦貯留した気体を、送気部の容積を収縮させることで体腔内に送り込むので、体腔内に供給する気体の体積を直接的に算出することができ、より厳密にコントロールすることができる。
【０００９】
上記態様においては、前記駆動部による送気部の容積の変化量と、前記圧力検出部により検出された第２の管路内の圧力とに基づいて、前記体腔内への気体の供給量を算出し、体腔内への気体の供給量が目標量になるように、前記駆動部、前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを制御する制御部とを備えていてもよい。
【００１０】
このようにすることで、制御部が、直接的に算出された体腔内に供給する気体の体積を用いて、駆動部、第１のバルブおよび第２のバルブを制御し、精度よく目標量の気体を体腔内に供給することができる。
【００１１】
また、上記態様においては、前記第１の管路内の圧力を検出する第１管路圧力検出部を有し、前記算出部が、該第１管路圧力検出部により検出された第１管路内の圧力に基づいて、送気する気体の体積を補正してもよい。
このようにすることで、供給源として、比較的高圧の気体を供給するものを用いても、送気部に供給された気体の大気圧換算の体積を容易に算出することができる。その結果、送気部への気体の供給速度や送気時間を短縮できる。
【００１２】
また、上記態様においては、前記送気部が、圧力室を形成する筒状のシリンダと、該シリンダ内を長手方向に移動可能な隔壁とを有していてもよい。
このようにすることで、シリンダ内において隔壁を移動させるだけで、容易に圧力室の容積を変化させることができる。また、隔壁の移動量によって容積の変化量を精度よく算出できる。したがって、隔壁の移動量と第２の管路内の圧力とによって、体腔内へ供給される気体の体積を精度よくコントロールすることができる。
【００１３】
また、上記態様においては、前記シリンダの長手方向の両端近傍に前記第１の管路および前記第２の管路に接続する吸排気口がそれぞれ備えられ、前記送気部が、前記隔壁の往復移動の間に該隔壁の両側に形成される圧力室内に気体を吸排気してもよい。
このようにすることで、隔壁の一側の圧力室への気体の供給の際に、隔壁の他側の圧力室からの気体の排出を行うことができ、体腔内への気体の供給を効率よく行うことができる。
【００１４】
また、上記態様においては、前記第１の管路を大気開放する開放弁が、前記第１のバルブと前記送気部との間に設けられていてもよい。
このようにすることで、供給源から送気部に比較的高い圧力の気体を供給した後に、開放弁を開いて第１の管路を大気開放することにより、送気部に収容した気体の体積を直接的に大気圧換算することができる。
【００１５】
また、上記態様においては、前記供給源と前記第１のバルブとの間に、前記供給源から供給される気体を大気圧で貯蔵する貯蔵部を備えていてもよい。
このようにすることで、供給源から供給される比較的高い圧力の気体を貯蔵部に貯蔵することにより、送気部に収容する気体の体積を直接的に大気圧換算することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、送気量を厳密にコントロールすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る送気装置を示すブロック図である。
【図２】図１の送気装置の制御部による制御を説明するフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートによる制御に対応するタイミングチャートである。
【図４】図１の送気装置の第１の変形例を示すブロック図である。
【図５】図１の送気装置の第２の変形例を示すブロック図である。
【図６】図１の送気装置の第３の変形例を示すブロック図である。
【図７】図１の送気装置の第４の変形例を示すブロック図である。
【図８】図１の送気装置の第５の変形例を示すブロック図である。
【図９】図１の送気装置の第６の変形例を示すブロック図である。
【図１０】図１の送気装置を用いて体腔内の気体を排出する場合の制御を説明するフローチャートである。
【図１１】図１０のフローチャートによる制御に対応するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係る送気装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る送気装置１は、図１に示されるように、気体を供給する供給源２と、気体を送気するためのシリンジ（送気部）３と、該シリンジ３と供給源２および体腔Ａに穿刺される送気針４とを接続する配管系５と、シリンジ３および配管系５を制御する制御部６とを備えている。
【００１９】
供給源２は、気体として、例えば、生体適合性のある二酸化炭素を供給するようになっている。シリンジ３は、筒状のシリンダ３ａと、該シリンダ３ａの内部を長手方向に移動可能なピストン（隔壁）３ｂと、該ピストン３ｂをシリンダ３ａの長手方向に移動させる直動機構（駆動部）３ｃとを備え、シリンダ３ａの一端に吸排気口３ｄを有している。
【００２０】
配管系５は、供給源２とシリンジ３とを接続する第１の管路５ａと、シリンジ３と送気針４とを接続する第２の管路５ｂと、第１の管路５ａに供給する気体を減圧する減圧器７と、第１の管路５ａを開閉する第１の電磁弁（バルブ）８と、第２の管路５ｂを開閉する第２の電磁弁（バルブ）９と、第１の電磁弁８とシリンジ３との間の第１の管路５ａを大気開放するためのリリーフ弁１０と、第１の電磁弁８とシリンジ３との間の第１の管路５ａ内の圧力を検出する第１の圧力センサ１１と、第２の電磁弁９と送気針４との間の第２の管路５ｂ内の圧力を検出する第２の圧力センサ１２とを備えている。
【００２１】
送気針４は、ピンチバルブ１３を介してリザーバタンク１４および吸引器１５に接続されている。ピンチバルブ１３を開くことで、送気針４に接続する第２の管路５ｂ内の気体を吸引器１５で吸引し、体腔Ａ内に供給した気体を体腔Ａから排出することができるようになっている。
また、第２の電磁弁９と送気針４との間には、ガスバッファ１６が配置されている。
【００２２】
制御部６は、図２に示されるフローチャートに従って、シリンジ３および配管系５を制御するようになっている。各ステップに対応するタイミングチャートを図３に示す。
まず最初に、体腔Ａ内に供給する気体の体積（設定体積）と、圧力（設定圧力）とが設定され、総送気体積がリセットされ（ステップＳ１）、制御が開始される。
【００２３】
制御が開始されると、まず、第１の電磁弁８および第２の電磁弁９が閉止され、リリーフ弁１０が開放される（ステップＳ２）。これにより、第１の電磁弁８および第２の電磁弁９とシリンジ３との間の第１の管路５ａおよび第２の管路５ｂが大気開放される。
【００２４】
次いで、シリンジ３の直動機構３ｃが作動させられ、ピストン３ｂがシリンダ３ａ内の気体を全て排出するように最大限に押し込まれる（ステップＳ３）。この状態で、リリーフ弁１０が閉止される（ステップＳ４）。
【００２５】
この後に、第１の電磁弁８が開放され（ステップＳ５）、シリンジ３の直動機構３ｃが作動させられて、シリンダ３ａ内でピストン３ｂが引かれ、供給源２から供給された気体がシリンダ３ａ内に充填される（ステップＳ６）。また、この状態で、第１の圧力センサ１１により検出された第１の管路５ａ内の圧力、すなわち、シリンダ３ａ内の気体の圧力値が記録される（ステップＳ７）。
【００２６】
そして、検出された圧力値と、設定体積と、総送気量とからピストン３ｂの移動量が算出される（ステップＳ８）。例えば、設定体積が大気圧で３００ｃｃ、第１の圧力センサ１１により検出された圧力値が１０１ｋＰａ（ゲージ圧）、すなわち２気圧である場合、シリンジ３により１５０ｃｃ送り出せばよい計算になるため、既に送気された総送気量を引いた残りの体積分を送気するための直動機構３ｃによるピストン３ｂの移動量を算出することができる。シリンジ３の１回の最大送気量が１００ｃｃの場合、ピストンを１．５回移動させればよいことになる。
【００２７】
この後、第１の電磁弁８が閉止され、第２の電磁弁９が開放され（ステップＳ９）、ステップＳ８で算出された移動量が満たされるようにシリンダ３ａ内でピストン３ｂが移動させられる（ステップＳ１０）。移動量がシリンジ３の１回の最大送気を行うための移動量を超えている場合には、１回の最大送気のための移動量だけ移動させられ、総送気量が積算される（ステップＳ１１）。
【００２８】
この状態で、第２の圧力センサ１２により第２の管路５ｂ内の圧力値を検出し、圧力値が安定するまでモニタリングする（ステップＳ１２）。そして、安定した圧力値が設定圧力を超えている場合には、異常処理としてアラームの報知が行われ（ステップＳ１３）、設定圧力以下になるまで、ピストン３ｂの引き戻しが繰り返される（ステップＳ１４）。
【００２９】
第２の圧力センサ１２により検出された第２の管路５ｂ内の安定した圧力値が設定圧力以下である場合には、総送気量が設定体積に達したか否かが判定され（ステップＳ１５）、達していない場合には、ステップＳ５からの処理が繰り返される。総送気量が設定体積に達した場合および異常処理の結果、第２の管路５ｂ内の圧力が設定圧力以下に低下した場合には、第２の電磁弁９を閉止して（ステップＳ１６）、制御が終了される。
【００３０】
このように構成された本実施形態に係る送気装置１によれば、従来のように流量センサによって気体の供給量を測定するのではなく、実際に体腔Ａ内に気体を供給する容積可変式の送気部であるシリンジ３におけるピストン３ｂの移動量によって、供給したい体積分だけ計測しながら直接供給することができる。その結果、供給する気体の体積を精度よく厳密にコントロールすることができ、厳密なコントロールが必要とされる腹腔以外の小容量の体腔内への気体の供給にも使用することができるという利点がある。
【００３１】
また、第２の電磁弁９と送気針４との間にガスバッファ１６を配置しているので、シリンジ３内の気体の圧力が高い場合でも、第２の電磁弁９の開放時に、その圧力が直接体腔Ａ内に伝達されることがなく、圧力を緩和することができるという利点がある。
【００３２】
なお、本実施形態においては、第１の圧力センサ１１によりシリンジ３内の気体の圧力を検出し、制御部６において大気圧換算して供給量を決定したが、これに代えて、図４に示されるように第１の圧力センサ１１をなくし、第１の圧力センサ１１による検出ステップＳ７に代えて、リリーフ弁１０を開放することにしてもよい。
【００３３】
このようにすることで、体腔Ａ内に供給する前のシリンジ３内の気体の圧力を大気圧開放することができ、大気圧に設定された気体を体腔Ａ内に供給することができる。したがって、シリンジ３内の気体の体積を計算によって大気圧換算する必要がなく、供給した体積そのものを積算すればよいという利点がある。ただし、第１の圧力センサ１１を設ける方法の方が、大気圧より高い圧力の気体をシリンジ３内に供給しかつシリンジ３から体腔Ａに向けて供給することができ、送気にかかる時間を短縮することができるという利点がある。なお、圧力センサ１１は一般に高価なので、使用しない方が安価に装置を構成できるという利点もある。
【００３４】
また、第１の圧力センサ１１に代えて、図５に示されるように、第３の電磁弁１７とガスバッグ１８とを配置することにしてもよい。シリンジ３に気体を供給する際に、第１の電磁弁８を閉止して、第３の電磁弁１７を開放することによりガスバッグ１８内に気体を供給する。ガスバッグ１８としては内圧が大気圧を超えないように圧力開放弁を備えたものを採用してもよいし、ガス圧センサ１８ａによって完全に膨らまない程度まで第３の電磁弁１７の開放時間を調節してもよい。このようにすることで、高い圧力の気体をシリンジ３に供給した後にリリーフ弁１０によって大気圧にする上記方法とは異なり、略大気圧の気体をシリンジ３に供給することができる。
【００３５】
また、図６に示されるように、シリンジ３および上記配管系５を２つ設け、一方のシリンジ３による気体の体腔Ａへの供給時に、他方のシリンジ３への気体の充填を行うことにしてもよい。このようにすることで、送気に要する時間を短縮することができるという利点がある。
【００３６】
また、図７に示されるように、２つのシリンジ３に代えて、長手方向の両端に吸排気口３ｄを有する単一のシリンダ３ａと該シリンダ３ａ内を長手方向に移動して両側に形成される２つの圧力室の容積を交互に拡張、収縮させる隔壁３ｂとを有するものを採用してもよい。この場合、隔壁３ｂの移動量を検出する変位計３ｅを備えている必要がある。
【００３７】
また、図１においては、制御部６が直動機構３ｃを制御することにより、ピストン３ｂを移動させることとしたが、これに代えて、図８に示されるように、ピストン３ｂを移動させる駆動部として操作者が操作するハンドル３ｆと、ハンドル３ｆの移動量を制限するストッパ３ｇとを備えることとしてもよい。
【００３８】
ストッパ３ｇは、設定体積分の気体がシリンジ３内に充填されたときにハンドル３ｆに突き当たる位置に設定され、制御部６には、気体のシリンジ３への充填開始を指示する充填ボタン１９と、充填終了を知らせるブザー２０とが接続されている。
【００３９】
ピストン３ｂが最大限に押し込まれた状態で、充填ボタン１９が押されると、制御が開始され、第２の電磁弁９およびリリーフ弁１０が閉止され、第１の電磁弁８が開放される。これにより、減圧器７後の圧力で気体がシリンジ３に供給され、ピストン３ｂおよびハンドル３ｆが気体に押されてストッパ３ｇに到達するまで移動する。
【００４０】
この後に、第１の電磁弁８を閉止し、リリーフ弁１０を開放することにより、シリンジ３内の気体を大気圧開放する。第１の圧力センサ１１によりシリンジ３内の気体が大気圧になったことが検出された時点で、リリーフ弁１０を閉止し、第２の電磁弁９を開放してブザー２０を鳴らす。
これにより、操作者は、シリンジ３内への気体の充填が完了したことを知るので、ハンドル３ｆを押してピストン３ｂを最大限に押し込むことにより、シリンジ３内に充填された体積の気体を精度よく体腔Ａに供給することができる。
【００４１】
また、図１においては、体腔Ａ内への気体の供給はシリンジ３によって行い、体腔Ａ内からの気体の排出はピンチバルブ１３の開放によって吸引器１５により行うこととしたが、シリンジ３を吸引器１５の代わりに気体の排出に使用してもよい。
この場合、気体の供給用のシリンジ３を気体の排気用に併用してもよいし、図９に示されるように、気体の供給用のシリンジ３とは別個に気体の排出用のシリンジ３Ａを用意してもよい。このようにすることで、体腔Ａ内に供給した気体を供給用のシリンジ３に戻さずに済むと言う利点がある。
【００４２】
図１の送気装置１において、気体の供給用のシリンジ３を気体の排気用に併用する場合には、シリンジ３による気体の排出は、例えば、図１０のフローチャートおよび図１１のタイミングチャートに示されるように、まず、第１の電磁弁８および第２の電磁弁９を閉止し、リリーフ弁１０を開放する（ステップＳ２１）ことにより開始される。これにより、第１の電磁弁８および第２の電磁弁９とシリンジ３との間の第１の管路５ａおよび第２の管路５ｂが大気開放される。
【００４３】
次いで、シリンジ３の直動機構３ｃが作動させられ、ピストン３ｂがシリンダ３ａ内の気体を全て排出するように最大限に押し込まれる（ステップＳ２２）。この状態で、リリーフ弁１０が閉止される（ステップＳ２３）。
気体の供給時に設定された設定体積と総吸気体積とからピストン３ｂの移動量が算出され（ステップＳ２４）、第１の電磁弁８が閉止され、第２の電磁弁９が開放される（ステップＳ２５）。
【００４４】
ステップＳ２４で算出された移動量が満たされるようにシリンダ３ａ内でピストン３ｂが移動させられる（ステップＳ２６）。移動量がシリンジ３の１回の最大吸気を行うための移動量を超えている場合には、１回の最大吸気のための移動量だけ移動させられ、総吸気量が積算される（ステップＳ２７）。
【００４５】
この状態で、第２の圧力センサ１２により第２の管路５ｂ内の圧力値を検出し、圧力値が安定するまでモニタリングする（ステップＳ２８）。そして、安定した圧力値が設定圧力を超えていない場合には、異常処理としてアラームの報知およびピストン３ｂの押し戻しが行われ（ステップＳ２９）、設定圧力を超えるまで、ピストン３ｂの押し戻しが繰り返される（ステップＳ３０）。
【００４６】
第２の圧力センサ１２により検出された第２の管路５ｂ内の安定した圧力値が設定圧力以上である場合には、総吸気量が設定体積に達したか否かが判定され（ステップＳ３１）、達していない場合には、ステップＳ２１からの処理が繰り返される。総吸気量が設定体積に達した場合および異常処理の結果、第２の管路５ｂ内の圧力が設定圧力以上に上昇した場合には、第２の電磁弁を閉止して（ステップＳ３２）、制御が終了される。
【００４７】
上記説明では体腔に送気するのに送気針を用いているが、体腔を観察するために用いる内視鏡を体腔に挿入するためのシース経由で送気を行ってもよい。また、内視鏡の送気送水チャンネルから体腔に送気を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ  体腔
１  送気装置
２  供給源
３  シリンジ（送気部）
３ａ  シリンダ
３ｂ  ピストン（隔壁）
３ｃ  直動機構（駆動部）
３ｄ  吸排気口
５ａ  第１の管路
５ｂ  第２の管路
６  制御部
８  第１の電磁弁（第１のバルブ）
９  第２の電磁弁（第２のバルブ）
１０  開放弁
１１  第１の圧力センサ（第１管路圧力検出部）
１２  第２の圧力センサ（第２管路圧力検出部）
１８  ガスバッグ（貯蔵部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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