JP2007044213A

JP2007044213A - 送気装置

Info

Publication number: JP2007044213A
Application number: JP2005231189A
Authority: JP
Inventors: Masashi Umemura; 昌史梅村; Takefumi Uesugi; 武文上杉; Kenji Noda; 賢司野田
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2025-08-09
Also published as: JP4951221B2

Abstract

【課題】管腔内に気体を供給する場合の送気性能を維持しつつ、管腔内に気体を供給していない場合における気体の消費量を抑制することができる、送気装置を提供する。
【解決手段】内視鏡６の送気管６２及び送気送水管６９を介して患者１４の大腸などの管腔内に所望の気体を送気する送気装置１であって、内視鏡６へ送出する単位時間あたりの気体の流量が所定の流量を超えないように、ガスボンベ２４から供給された気体の流量を制御して内視鏡６へ送出する管路抵抗可変機構３３を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は送気装置に関し、特に、内視鏡装置に接続して空気や不活性ガスを内視鏡装置の先端から管腔内に注入することのできる送気装置に関する。

近年、医療用分野において、管腔臓器内等を観察したり、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いたりして、生体の管腔内の部位や組織に対して各種治療処置のできる内視鏡装置が広く利用されている。通常、このように治療処置に用いられる内視鏡装置には送気・送水管路が設けられており、内視鏡視野を確保したり処置具を操作するための空間を確保したりするために、送気・送水管路を介して管腔内に気体が注入できるようになされている。従来、管腔内に注入する気体として空気が用いられてきたが、近年では空気よりも生体に吸収されやすい二酸化炭素ガスが使用される傾向にある（例えば、特許文献１参照）。

管腔内に気体を注入する従来の送気装置は、例えば二酸化炭素ガスが充填されたガスボンベから送気装置に吐出された二酸化炭素ガスを、光源装置に接続された内視鏡用コネクタに設けられている送気口金、ユニバーサルコード、内視鏡装置の操作部、挿入部内に挿通されている送気・送水管路、の順に通過させて管腔内に供給する。ただし、操作部に設けられた送気・送水ボタンの孔部が塞がれている場合のみ、二酸化炭素ガスが管腔内へ供給されるようになっており、孔部が塞がれていない場合、例えば、内視鏡装置による観察が行われていない非観察状態である場合や、観察や治療処置を終了した後の待機状態である場合などは、孔部から二酸化炭素ガスが大気中に放出され続ける。
特開２００５−１１０９７８号公報

しかしながら、従来の送気装置では、送気・送水ボタンの孔部が塞がれていない状態においては、送気装置から送気管路に二酸化炭素ガスが供給されている間、孔部から大気中に二酸化炭素ガスが放出され続ける。つまり、二酸化炭素ガスボンベに充填されている二酸化炭素ガスは、管腔内の観察が行われていない非観察状態においても消費され続けるため、非経済的であるという問題があった。

この問題を解決するため、送気装置に減圧器を設け、減圧器に設けられた圧力調整手段を用いて送気圧力を低下させることにより、孔部から大気中に放出される二酸化炭素ガスの量を抑制する方法が用いられている。

しかしながら、減圧器を用いた方法では、内視鏡装置の送気・送水管路を通して管腔内に供給される二酸化炭素ガスの量も低減されてしまうため、送気性能が低下し、管腔が膨らむのに時間がかかってしまうという問題が生じてしまう。また、送気圧力を低下させることで、送気力・送気レスポンスが低下してしまうため、観察や処置治療を行う術者の負担が増してしまうという問題も生じてしまう。

そこで、本発明においては、管腔内に気体を供給する場合の送気性能を維持しつつ、管腔内に気体を供給していない場合における気体の消費量を抑制することができる送気装置を提供することを目的とする。

本発明の内視鏡装置の送気装置は、内視鏡装置の送気管を介して管腔内に所望の気体を送気する送気装置であって、内視鏡装置へ送出する単位時間あたりの気体の流量が所定の流量を超えないように、気体の流量を制御する流量調整機構を備えている。

管腔内に気体を供給する場合の送気性能を維持しつつ、管腔内に気体を供給していない場合における気体の消費量を抑制することができる、送気装置を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
まず、図１に基づき、本発明の第１の実施の形態に係わる送気装置１を用いた内視鏡システム２の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる送気装置１を用いた内視鏡システム２の構成を説明する概略構成図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係わる内視鏡システム２は、内視鏡観察システム３と、送気システム４とから構成されている。内視鏡観察システム３と送気システム４とは、シリコンやフッ素樹脂などで形成された送気チューブ５で接続されており、送気システム４から内視鏡観察システム３に対し、送気チューブ５を介して例えば二酸化炭素ガスなどの気体が供給される。

内視鏡観察システム３は、例えば大腸などの管腔内に挿入される内視鏡６と、内視鏡６を介して管腔内に照明光を供給する光源装置７と、内視鏡６で撮像され電気信号に変換された管腔内の撮像信号を映像信号に変換するカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと示す）８と、ＣＣＵ８から出力された映像信号に基づき管腔内の内視鏡画像を表示するモニタ９とから構成されている。

内視鏡６は、細長で可撓性を有する挿入部１０と、挿入部１０の基端側に連設された操作部１１と、操作部１１の基端側から延出されたユニバーサルコード１２とを備えている。ベッド１３に横たわる患者１４の大腸などの管腔内に挿入される挿入部１０の先端には、光源装置７から出射された照明光を管腔内に照射するための図示しない照明窓と、管腔内からの光を受光する図示しない対物光学系が設けられており、対物光学系の結像位置には図示しない撮像素子が配設されている。

操作部１１には、管腔内に二酸化炭素ガスなどの気体や水などの液体を供給するための送気・送水ボタン１５と、吸引ボタン１６と、挿入部１０に設けられた図示しない湾曲部を湾曲動作させるための湾曲操作ノブ１７と、挿入部１０に処置具を挿通させるための図示しない処置具チャネルとが主に設けられている。送気・送水ボタン１５を含む操作部１１における送気・送水に係わる詳細な構成は後に詳述する。

ユニバーサルコード１２の基端側には内視鏡コネクタ１８が接続されており、内視鏡コネクタ１８の他端には接続コネクタ１９が設けられている。内視鏡コネクタ１８には、接続コネクタ１９を介して光源装置７が着脱自在に接続されている。また、内視鏡コネクタ１８の側面にも接続コネクタ２０が設けられている。接続コネクタ２０には映像ケーブル２１が電気的に接続されており、映像ケーブル２１の他端はＣＣＵ８に電気的に接続されている。内視鏡６の先端に設けられた撮像素子で撮像され、電気信号に変換された管腔内の撮像信号は、ユニバーサルコード１２、内視鏡コネクタ１８、接続コネクタ２０、映像ケーブル２１を介してＣＣＵ８に出力され、ＣＣＵ８で映像信号に変換される。ＣＣＵ８とモニタ９とは、図示しないケーブルで電気的に接続されている。モニタ９には、ケーブルを介してＣＣＵ８から受信した映像信号に基づき、管腔内の内視鏡画像が表示される。

内視鏡コネクタ１８の側面には、更に、ユニバーサルコード１２内に挿通された図示しない給気管に連通するガス供給口金２２も設けられている。ガス供給口金２２には、送気チューブ５の一端が接続されている。送気チューブ５の他端は、送気システム４の送気装置１に設けられた送気コネクタ２３と接続されており、送気システム４から吐出される二酸化炭素ガスなどの気体は、送気チューブ５、ガス供給口金２２を介して図示しない給気管に供給されるようになっている。

管腔内に二酸化炭素ガスなど所定の気体を供給するためのシステムである送気システム４は、管腔内に供給する気体が液化されて貯蔵されているガスボンベ２４と、気体供給装置としての送気装置１と、送気チューブ５とから主に構成されている。送気装置１の一側面には高圧コネクタ２５が設けられており、これと反対側の側面には送気コネクタ２３が設けられている。高圧コネクタ２５には、ガスボンベ２４から延出された高圧ガスチューブ２６の一端が接続されている。

次に、送気装置１の構成について、図２を用いて説明する。図２は、送気装置１の構成を説明するブロック図である。送気装置１は、図２に示すように、１次減圧器３１aと２次減圧器３１ｂとの二つの減圧器から成る減圧ユニット３１と、電磁弁３２と、流量調整機構としての管路抵抗可変機構３３とが設けられており、シリコンやフッ素樹脂などで形成された給気管３４によって、これらの部位はこの順に接続されている。また、送気装置１には、電磁弁３２の開閉を指示する送気スイッチ３５と、送気スイッチ３５の指示に基づき電磁弁３２の動作を制御する制御回路３６と、送気装置１の各部位に対する電力供給のＯＮ・ＯＦＦを切り替える電源３７も設けられている。

１次減圧器３１aと高圧コネクタ２５、及び、管路抵抗可変機構３３と送気コネクタ２３も、給気管３４によって接続されている。すなわち、ガスボンベ２４から送り出され、高圧ガスチューブ２６を介して送気装置１に供給された二酸化炭素ガスなどの気体は、給気管３４によって、１次減圧器３１a、２次減圧器３１ｂ、電磁弁３２、管路抵抗可変機構３３をこの順に通過し、所定の圧力・流量に調整された後、送気チューブ５を介して内視鏡観察システム３へ供給されるように、送気装置１は構成されている。

１次減圧器３１aと２次減圧器３１ｂとは、高圧コネクタ２５を介して供給された二酸化炭素ガスなどの気体を所定の圧力に減圧するための図示しない減圧機構と、減圧機構の下流側圧力を調整する図示しない圧力調整機構とを備えている。また、電磁弁３２は、減圧ユニット３１から送り出された二酸化炭素ガスなどの気体を下流側へ流さないよう遮断するための図示しないプランジャと、プランジャによって閉じられる孔部を有する図示しないオリフィスと、プランジャの動作を制御する図示しないソレノイドとを備えている。

管路抵抗可変機構３３は、図３に示すように、気体を送気するための筒状部材である給気管４１と、管路抵抗可変機構３３に供給される気体の流量に応じ、給気管４１内で気体が通過する気道の断面積を制限する可動部材４２とを備えている。図３は、管路抵抗可変機構３３の構成を説明する斜視図である。なお、図３において、矢印は管路抵抗可変機構３３を気体が流れる方向を示している。

給気管４１は、外形は略円柱状の形状を有するが、気体を送気するための送気路である、貫通された気道４１aの軸方向の断面は、略矩形状の形状を有する。また、給気管４１の両端には、給気管４１と給気管３４とを接続するために、端部に向かって外径が小さくなる円錐形状を有するチューブ接続口４３が設けられている。なお、チューブ接続口４３には、周方向に複数の溝（図示せず）が刻まれている。また、給気管４１の内部には、可動部材４２を固定するための固定部材としてのピン４４が設けられている。ピン４４は、その軸方向が給気管４１の軸方向と直交するように気道４１aの一面に設置されている。更に、給気管４１の内部には、給気管４１と可動部材４２とを連結するための、板バネなどの弾性部材４５も設けられている。

ここで、可動部材４２の構成について、図４を用いて説明する。図４は、可動部材４２の構成を説明する図であって、図４（ａ）は、可動部材４２の正面図、図４（ｂ）は、可動部材４２の側面図である。図４（ａ）に示すように、可動部材４２は、略矩形状の形状を有する可動板５１と、可動板５１の一面と給気管４１とが直接接触しないようにするための緩衝材５２とから構成されている。可動板５１の中心には、給気管４１内を通過する気体の流量を任意の閾値以下に制限するための、孔部である絞り５３が設けられている。なお、絞り５３の形状は図４（ａ）に示す円形に限らず、絞り５３と同程度の断面積を有する形状であれば他の形状でもよい。また、絞り５３を設ける位置は可動板５１の中心に限らず、例えば一隅に設けてもよい。

また、可動板５１の一辺には、ピン４４を挿通するための挿通口５４が設けられている。更に、図４（ｂ）に示すように、挿通口５４が設けられている辺と対向する辺には、辺の中心部分に緩衝材５２が取り付けられている。なお、緩衝材５２は、可動板５１において絞り５３が設けられた面に直交する方向に向かって、可動板５１から突出するように取り付けられている。

図３に示すように、可動板５１の挿通口５４にピン４４が挿通されることで、可動部材４２の一辺は給気管４１内に、ピン４４を回動中心軸として回動可能に固定される。また、ピン４４が設置されている気道４１ａの面と、可動板５１の緩衝材５２が突出している面とは、板バネなどの弾性部材４５によって連結されている。弾性部材４５によって、気道４１ａ内に気体が流入していない状態においては、給気管４１がどのような向きに配置されても、ピン４４が設置されている気道４１ａの面に緩衝材５２が接するように、すなわち、ピン４４が設置されている気道４１ａの面と可動板５１との角度が最小になるようにように、可動板５１は付勢されている。

なお、ピン４４が設置されている気道４１ａの面が、常に鉛直方向に対して水平に保たれ、かつ、ピン４４が設置されている気道４１ａの面に対して可動部材４２が鉛直方向の上方に位置するように給気管４１が設置される場合、可動部材４２が自重によって気道４１ａの面に向かって倒れた状態となるので、弾性部材４５によって気道４１ａと可動板５１とを連結しなくてもよい。

ここで、給気管４１内の気道４１ａを通過する気体の流速と、可動部材４２の回動動作との関係について、図５を用いて説明する。図５は、給気管４１の中心軸に沿った、ピン４４が設置されている気道４１ａの面に直交する方向に切断した、管路抵抗可変機構３３の断面図であり、図５（ａ）は、気道４１ａ内に気体が流れていない場合、図５（ｂ）は、気道４１ａ内に所定の閾値以下の流速で気体が流れている場合、図５（ｃ）は、気道４１ａ内に所定の閾値を超える流速で気体が流れている場合を示している。なお、閾値としては、内視鏡観察に必要な気体の流速以上の任意の値が設定され、通常は３〜４ｌ／ｍｉｎ程度の値が設定される。また、図５において、矢印は気道４１ａを通過する気体の流れる方向を示している。

図５（ａ）に示すように、給気管４１の気道４１ａ内に気体が流入していない場合、可動部材４２の可動板５１に取り付けられた緩衝材５２と気道４１ａの一面とが接しており、ピン４４が設置されている気道４１ａの面と可動板５１との角度が最小になされている。以下、図５（ａ）に示す状態を、初期状態という。給気管４１の気道４１ａ内に気体が流れ始めると、可動部材４２の緩衝材５２に気体が衝突することで生じる揚力により、可動板５１がピン４４を回動中心軸として回動しようとする。しかし、気体の流速が所定の閾値以下である場合、給気管４１の下流側において、可動板５１が取り付けられた気道４１ａの面方向に向かって気体が可動板５１を押し戻す力（以下、管路抵抗と示す）が、揚力よりも大きいために、可動板５１は初期状態を保っている（図５（ｂ）参照）。

気道４１ａ内を通過する気体の流速が所定の閾値を超える場合、気体による揚力が管路抵抗よりも大きくなるため、可動板５１はピン４４を回動中心軸として回動し、図５（ｃ）に示すように、気道４１ａを塞ぐ。ただし、可動板５１には絞り５３が設けられているために、気体はここで遮断されることなく、絞り５３によって流量を制限されて下流側へ流れることができる。なお、図５（ｃ）の状態において、気道４１ａ内を流れる気体の流速が減速して所定の閾値以下となった場合、気体による揚力が管路抵抗よりも小さくなるために、可動板５１は図５（ｂ）の状態に戻るので、気動４１ａは大きく開く。

次に、操作部１１における、送気・送水に係わる詳細な構成について、図６を用いて説明する。図６は、操作部１１における送気・送水に係わる詳細な構成を説明する図であり、図６（ａ）は、送気・送水ボタン１５が塞がれていない場合の構成を説明する断面図、図６（ｂ）は、送気・送水ボタン１５を塞がれている場合の構成を説明する概略図を示している。送気・送水ボタン１５は、管腔内への気体の送気と非送気、及び液体の送水と非送水を切り替えるための操作手段である。

図６（ａ）に示すように、操作部１１には、給気管３４、給水管６１、送気管６２、及び送水管６３が接続されたシリンダ６４内に、軸方向に進退自在にピストン６５が嵌挿されていて、ピストン６５の突端に取り付けられた送気・送水ボタン１５を指先で押すことによりピストン６５がシリンダ６４内で移動する。ピストン６５の軸位置には、全長にわたって貫通するリーク孔６６が形成されている。

また、ピストン６５の軸方向の中心より下の部分には、リーク孔６６に連通する通気用円周溝６７が形成されており、送気・送水ボタン１５が押し込まれておらずピストン６５が押されていない図６（ａ）（ｂ）に示す状態では、通気用円周溝６７を介して給気管３４がリーク孔６６に通じている。また、ピストン６５には、通気用円周溝６７と送気管６２との間に軟性の弁６８が取り付けられている。

その結果、図６（ａ）に示すように、リーク孔６６の開口を指先などで塞がない状態（以下、非観察状態という）では、軟性の弁６８によって送気管６２と通気用円周溝６７とが遮断され、給気管３４から送り込まれた気体がリーク孔６６を通って外部に放出されるため、挿入部１０に挿通された送気送水管６９には送気も送水も行われない。このとき、リーク孔６６を気体が通過するときの通過抵抗は小さくなされている。

一方、図６（ｂ）に示すように、リーク孔６６の開口を指先などで塞いだ状態（以下、観察状態という）では、給気管３４から送り込まれた気体が軟性の弁６８を押し上げるため、給気管３４と送気管６２とが連通するため、送気装置１から供給された気体が送気管６２に送り出される。送気管６２に送り出された気体は、挿入部１０に挿通された送気送水管６９を通過して挿入部１０の先端から管腔内へ供給される。なお、送気管６２の径はリーク孔６６の径よりも非常に小さくなされているため、送気管６２を気体が通過するときの通過抵抗は、図６（ａ）に示す場合に比べて大きい。

また、送気・送水ボタン１５を指先などで押し込んだ状態では、ピストン６５に取り付けられた図示しないシール部材が送気管６２を閉塞し、同時に給水管６１と送水管６３とが連通される。送気装置１から給気管３４に送り出された気体は、リーク孔６６と送気管６２とが塞がれているため、給気管３４の途中に設けられた送水タンク７０の内部を加圧する。送水タンク７０の内圧が上昇することで、貯蔵されていた液体が給水管６１に押し出され、送水管６３と送気送水管６９とを介し、挿入部１０の先端から管腔内に供給される。

次に、上述のように構成された内視鏡システム２の作用について説明する。ここでは、送気装置１により管腔へ二酸化炭素ガスを供給する作用について、図７を用いて説明する。図７は、送気装置１から送り出される気体の流量の経時変化を示すタイムチャートである。図７において、実線は、本実施の形態における気体の流量の経時変化を示し、破線は、従来の送気装置における気体の流量の経時変化を示している。

まず、内視鏡観察システム２を非観察状態、すなわち、図６（ａ）に示すように、内視鏡６の操作部１１に設けられた送気・送水ボタン１５のリーク孔６６の開口を指先などで塞がない状態にする。続いて、送気システム４の送気装置１の電源３７をＯＮにし、送気スイッチ３５を操作して、制御回路３６に電磁弁３２を開くように指示を入力する。制御回路３６は、送気スイッチ３５からの指示に従って電磁弁３２を開くように制御し、ガスボンベ２４から供給される二酸化炭素ガスが、電磁弁３２よりも下流側へ送り出されるようにする。通常、ガスタンク２４内に充填された気体の圧力は６ＭＰａ程度の高圧に設定されているが、送気装置１内の減圧ユニット３１を通過することで、管腔内に送気するのに適した圧力、例えば４０ｋＰａ程度の圧力に減圧される。

減圧された気体は、電磁弁３２から管路抵抗可変機構３３へ送り出される。非観察状態においては、リーク孔６６における気体の通過抵抗が小さいため、送気装置１は大容量で二酸化炭素ガスを送り出すことができるため、管路抵抗可変機構３３内を通過する気体の流量は、気体の供給が開始されてから時間が経過すると共に増加していく。このとき、管路抵抗可変機構３３の可動部材４２は、図５（ｂ）に示すように初期状態を保っている。

しかし、管路抵抗可変機構３３内を通過する二酸化炭素ガスの流量が、例えば３．５ｌ／ｍｉｎなど予め設定された閾値Ｑを超えると、可動部材４２に加わる揚力が管路抵抗よりも大きくなるために、図５（ｃ）に示すように、可動板５１がピン４４を回動中心軸として気道４１ａを塞ぐ位置まで回動する。この可動板５１によって、管路抵抗可変機構３３を流れる気体の流量は、閾値Ｑｌ／ｍｉｎ以下になるように制御される。なお、管路抵抗可変機構３３を具備しない従来の送気装置においては、破線で示したように、送気装置から供給される二酸化炭素ガスの流量は、閾値Ｑｌ／ｍｉｎを超えても時間の経過と共に増加し続ける。

次に、時間ｔ１において、内視鏡観察システム２を観察状態、すなわち、図６（ｂ）に示すように、内視鏡６の操作部１１に設けられた送気・送水ボタン１５のリーク孔６６の開口を指先などで塞いだ状態にする。すると、送気装置１から供給された二酸化炭素ガスは、送気管６２に送り出され、挿入部１０に挿通された送気送水管６９を通過して挿入部１０の先端から管腔内へ供給される。ここで、送気管６２の径はリーク孔６６の径よりも非常に小さくなされているため、送気管６２を気体が通過するときの通過抵抗が大きくなる。通過抵抗の増大に伴い、送気装置１から送り出される二酸化炭素ガスの流量が低下し、設定された閾値Ｑｌ／ｍｉｎ以下の流量、例えば２ｌ／ｍｉｎまで徐々に低下する。

管路抵抗可変機構３３では、送り込まれる気体の流量が閾値Ｑｌ／ｍｉｎ以下になると、可動部材４２に加わる揚力が管路抵抗よりも小さくなるために、可動板５１がピン４４を回動中心軸として気道４１ａの一面と緩衝材５２が接する位置まで回動し、気道４１ａが開いて図５（ｂ）に示すような初期状態に戻る。なお、管腔内に送水するために、送気・送水ボタン１５を指先などで押し込んだ状態では、送気装置１から送り出された二酸化炭素ガスは送水タンク７０の内部を加圧するのみに使用され、リーク孔６６や送気管６２には送り出されない。従って、可動部材４２は図５（ｂ）に示すような初期状態に戻り、二酸化炭素ガスの流量を低下させることがないため、送水性能にはなんら影響しない。

このように、本実施の形態の送気装置１では、装置内の給気管３４の途中に設けた管路抵抗可変機構３３に送り込まれる気体がある所定の流量を超えた場合にのみ、可動板５１によって気道４１ａの断面積を小さくし、管路抵抗可変機構３３から送り出す気体の流量を低下させるようにしたので、管腔内に気体を供給する場合は送気性能を維持することができる。また、管腔内に気体を供給せずにリーク孔６６から外部に気体を放出する場合は、管路抵抗可変機構３３によって気体の流量が低下されるため、気体の消費量を抑制することができる。更に、送水時においては、管路抵抗可変機構３３は作動しないため、送水タンク７０の加圧動作になんら影響を及ぼすことなく、送水性能も維持することができる。

なお、本実施の形態においては、可動板５１を初期状態に保つための弾性部材４５として板バネを用いたが、コイルバネなどを用いてもよい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係わる送気装置７１の構成について説明する。送気装置７１の全体構成は、流量調整機構としての管路抵抗可変機構７２の構成が異なる点を除き、第１の実施の形態と同一であるため、ここでは管路抵抗可変機構７２の構成についてのみ説明し、同じ構成要素については同じ符号を付して説明は省略する。

本実施の形態の送気装置７１における管路抵抗可変機構７２は、図８に示すように、気体を送気するための筒状部材である給気管８１と、給気管８１に流し込まれる気体の流量に応じて給気管８１の内径を調整するフロート８２及び流量調整板としてのオリフィス８３と、フロート８２を定位置に維持するためのコイルバネなどの弾性部材８４と、弾性部材８４を給気管８１内の所定の位置に固定するための固定部材８５とを備えている。図８は、管路抵抗可変機構７２の内部構成を説明するため、一部を切り取った斜視図である。なお、図８において、矢印は管路抵抗可変機構７２を気体が流れる方向を示している。

略球形状を有するフロート８２は、給気管８１に流し込まれる気体の僅かな流速の変化に応じ、気体の流れに乗って上流から下流へ移動することが必要であるため、軽量に形成する必要がある。このため、フロート８２は、例えば樹脂などの軽量な材料で形成されており、必要であれば、中空になされている。

略円形の形状を有する薄板状部材であるオリフィス８３は、その表面が給気管８１の軸方向に対して直交するように垂直に設置されており、フロート８２よりも下流側に配置されている。また、オリフィス８３は、給気管８１の内壁とオリフィス８３の外周との間に隙間ができないよう、給気管８１と密着して設置されている。

オリフィス８３には、給気管８１の軸と同軸に、気体を下流側へ通過させるための絞り８６が設けられている。なお、絞り８６の径は、フロート８２の径よりも小さいが、内視鏡６に十分な流量で気体が送気される程度の大きさになされている。また、オリフィス８３の上流側の一面には、絞り８６の外周部に小さな突起部８７が２つ設けられている。なお、２つの突起部８７は、絞り８６の中心に対して点対象の位置に配置されている。突起部８７が設置されていることによって、給気管８１内を流れる気体によってフロート８２がオリフィス８３の位置まで移動した場合にも、絞り８６とフロート８２との間には突起部８７の高さの分だけ空隙が設けられる。従って、フロート８２によって絞り８６が完全に塞がれることなく、気体を下流側へ流すことができる。

固定部材８５は、円柱状の基台部８８と、基台部から四方へ延びる腕部８９とから構成されている。基台部８８の中心軸は給気管８１の軸と同軸に配置されており、基台部８８から給気管８１の内壁に延びる腕部８９によって、内壁と所定の距離を持って固定されている。なお、固定部材８５は、フロート８２よりも上流側に設置されている。基台部８８の下流側の一面の中心には、弾性部材８４の一端が取り付けられている。また、弾性部材８４の他端は、フロート８２と接合されている。

ここで、給気管８１を通過する気体の流速と、フロート８２の移動動作による気体の流速制御との関係について、図９を用いて説明する。図９は、給気管８１の中心軸に沿って二つの突起部８７の中心を結ぶ線分と平行な面で切断した管路抵抗可変機構７１の断面図であり、図９（ａ）は、給気管８１内に気体が流れていない場合、図９（ｂ）は、給気管８１内に所定の閾値以下の流速で気体が流れている場合、図９（ｃ）は、給気管８１内に所定の閾値を超える流速で気体が流れている場合を示している。なお、図９において、矢印は給気管８１を通過する気体の流れる方向を示している。

図９（ａ）に示すように、給気管８１内に気体が流入していない場合、フロート８２はオリフィス８３とは所定の距離を有しており、接続されている弾性部材８４の剛性の範囲内で任意の姿勢を取っている。以下、図９（ａ）に示す状態を、初期状態という。給気管８１内に気体が流れ始めると、気体の抗力よってフロート８２が下流側に移動しようとする。しかし、気体の流速が所定の閾値以下である場合、気体による抗力は、弾性部材８４を伸張させるだけの十分な力に達しないため、フロート８２とオリフィス８３とは一定の距離を保っている（図９（ｂ）参照）。ただし、気体の揚力によって、フロート８２は下流方向に姿勢を保たれる。

給気管８１内を通過する気体の流速が所定の閾値を超える場合、気体の抗力が大きくなり、弾性部材８４を伸張させるだけの力が働くため、フロート８２は下流側へ移動し、図９（ｃ）に示すように、オリフィス８３に達して絞り８５を塞ごうとする。ただし、絞り８５の周縁部には、上流方向へ突出した突起部８６が設けられているために、フロート８２と絞り８５との間には突起部８６による空隙が設けられるため、気体はここで遮断されることなく、流量を制限されて下流側へ流れることができる。なお、図９（ｃ）の状態において、給気管８１内を流れる気体の流速が減速して所定の閾値以下となった場合、弾性部材８４の弾性力よりも抗力が小さくなるために、フロート８２は図９（ｂ）の状態に戻る。

上述のように構成された送気装置７１を用いて管腔内に気体を供給する作用は、図７を用いて説明した第１の実施の形態において、送気装置１を送気装置７１に置き換えれば同様の作用であるので、説明を省略する。

このように、本実施の形態の送気装置７１では、装置内に設けた管路抵抗可変機構７２に送り込まれる気体がある特定の流量を超えた場合にのみ、フロート８２とオリフィス８３とによって給気管８１の断面積を小さくし、管路抵抗可変機構７２から送り出す気体の流量を低下させるようにしたので、管腔内に気体を供給する場合は送気性能を維持することができる。また、管腔内に気体を供給せずに外部に気体を放出する場合は、管路抵抗可変機構７２によって気体の流量が低下されるため、気体の消費量を抑制することができる。更に、送水時においては、管路抵抗可変機構７２は作動しないため、送水性能も維持することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態の送気装置９１の構成について説明する。送気装置９１の全体構成は、流量調整機構としての管路抵抗可変機構９２に設けられたフロート９３の形状が異なる点を除き、第２の実施の形態と同一であるため、ここではフロート９３の形状についてのみ説明し、同じ構成要素については同じ符号を付して説明は省略する。

第２の実施の形態におけるフロート８２は略球型の形状を有しているが、図１０に示すように、本実施の形態におけるフロート９３は、下流側に向かって径が小さくなる円錐形状の部材と円柱形状の部材とを、底面同士を張り合わせた形状を有している。また、フロート９３を構成する円柱形状の部材の、円錐形状の部材と張り合わせた面と反対側の面の中心に、弾性部材８４の一端が接合されている。図１０は、管路抵抗可変機構９２の構成を説明する図であり、図１０（ａ）は、管路抵抗可変機構９２の内部構成を説明するため、一部を切り取った斜視図、図１０（ｂ）は、給気管８１の中心軸に沿って二つの突起部８６の中心を結ぶ線分と平行な面で切断した管路抵抗可変機構９１の断面図を示している。なお、図１０において、矢印は管路抵抗可変機構９２を気体が流れる方向を示している。

このように、本実施の形態の送気装置９１では、フロート９３の気体が衝突する面が平面であり、給気管８１内を気体が流れている場合、この平面が気体の流れ方向と直交する面と平行になされるので、気体の流速をより正確に制御することができる。従って、管腔内に気体を供給せずに外部に気体を放出する場合に、気体の消費量を確実に抑制することができる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態の送気装置１０１の構成について説明する。送気装置１０１の全体構成は、流量調整機構としての管路抵抗可変機構１０２の構成が異なる点を除き、第２の実施の形態と同一であるため、ここでは管路抵抗可変機構１０２の構成についてのみ説明し、同じ構成要素については同じ符号を付して説明は省略する。

本実施の形態の送気装置１０１における管路抵抗可変機構１０２は、図１１に示すように、気体を送気するための筒状部材である給気管８１と、給気管８１に流し込まれる気体の流量に応じて給気管８１を開閉する弁１０３と、弁１０３を定位置に維持するためのコイルバネなどの弾性部材１０４と、弾性部材１０４を介して弁１０３を給気管８１内の所定の位置に保持するための、固定部材としての弁取り付け部１０５とを備えている。図１１は、管路抵抗可変機構１０２の内部構成を説明するため、一部を切り取った斜視図である。なお、図１１において、矢印は管路抵抗可変機構１０２を気体が流れる方向を示している。

弁１０３は、中心に小径の通気孔１０６が貫通された円柱状部材である軸部の一方の面に、フランジが形成された構造を有する。弁１０３は、給気管８１と同軸に、かつ、フランジが形成されている面が上流側になるように給気管８１内に配置される。

弁取り付け部１０５は、給気管８１の内壁に取り付けられ、給気管８１の中心に向かって肉厚を厚くした壁であり、第１の段部１０７と第２の段部１０８とが形成されている。第１の段部１０７により形成される気道の内径は、弁１０３の軸部の径と同程度になされており、第１の段部１０７には弾性部材１０４の一端が取り付けられている。また、弾性部材１０４の他端は、弁１０３に形成されたフランジの下流側の面に取り付けられており、これによって、弁１０３は弁取り付け部１０５に連結されて、給気管８１内の所定の位置に保持されている。

第２の段部１０８は、第１の段部１０７より弁１０３の軸部の長さ程度上流に形成されている。また、第２の段部１０８により形成される気道の内径は、弁１０３の軸部の径よりも大きく、かつ、軸部に形成されたフランジの径よりも小さくなされている。更に、第２の段部１０８には、周方向に溝部が形成されており、水密部材であるＯリング１０９が嵌め込まれている。なお、溝部は、第２の段部１０８において、給気管８１の中心から弁１０３に形成されたフランジの径と同程度か、それ以下の径の位置に形成されている。

このように弁取り付け部１０５が構成されていることで、給気管８１に流し込まれる気体の抗力により、弁１０３が下流方向へ移動してフランジが第２の段部１０８の位置まで移動すると、フランジの下流側の面とＯリング１０９とが密着することによって、気道が閉塞される。但し、弁１０３には中心に小径の通気孔１０６が貫通されているため、給気管８１に流し込まれた気体は、この通気孔１０６を通って下流側へ流れ出ることができるようになっている。

ここで、給気管８１を通過する気体の流速と、弁１０３の移動動作による気体の流速制御との関係について、図１２を用いて説明する。図１２は、給気管８１の軸方向における管路抵抗可変機構１０２の断面図であり、図１２（ａ）は、給気管８１内に気体が流れていない場合、図１２（ｂ）は、給気管８１内に所定の閾値以下の流速で気体が流れている場合、図１２（ｃ）は、給気管８１内に所定の閾値を超える流速で気体が流れている場合を示している。なお、図１２において、矢印は給気管８１を通過する気体の流れる方向を示している。

図１２（ａ）に示すように、給気管８１内に気体が流入していない場合、弁１０３に形成されたフランジと弁取り付け部１０５の第２の段部１０８とは接触しておらず、所定の距離を有している。以下、図１２（ａ）に示す状態を、初期状態という。給気管８１内に気体が流れ始めると、気体がフランジに衝突することによって生じる抗力よって、弁１０３が下流側に移動しようとする。しかし、気体の流速が所定の閾値以下である場合、気体による抗力は、弾性部材８４を圧縮させるだけの十分な力に達しないため、弁１０３に形成されたフランジと弁取り付け部１０５の第２の段部１０８とは一定の距離を保っている（図１２（ｂ）参照）。

給気管８１内を通過する気体の流速が所定の閾値を超える場合、気体の抗力が大きくなり、弾性部材８４を圧縮させるだけの力が働くため、弁１０３は下流側へ移動し、図１２（ｃ）に示すように、弁１０３に形成されたフランジが弁取り付け部１０５と接触し、フランジの下流側の面とＯリング１０９とが密着することによって気道が閉塞される。ただし、弁１０３の中心には小径の通気孔１０６が貫通されているため、給気管８１に流し込まれた気体は遮断されることなく、この通気孔１０６を通って下流側へ流れ出ることができる。なお、図１２（ｃ）の状態において、給気管８１内を流れる気体の流速が減速して所定の閾値以下となった場合、弾性部材８４の弾性力よりも抗力が小さくなるために、弁１０３は図１２（ｂ）の状態に戻る。

上述のように構成された送気装置１０１を用いて管腔内に気体を供給する作用は、図７を用いて説明した第１の実施の形態において、送気装置１を送気装置１０１に置き換えれば同様の作用であるので、説明を省略する。

このように、本実施の形態の送気装置１０１では、装置内に設けた管路抵抗可変機構１０２に送り込まれる気体がある特定の流量を超えた場合にのみ、弁１０３に設けられた小径の通気孔１０６からのみ気体を下流側に送り出すことで、管路抵抗可変機構１０２から送り出す気体の流量を低下させるようにしたので、管腔内に気体を供給する場合は送気性能を維持することができる。また、管腔内に気体を供給せずに外部に気体を放出する場合は、管路抵抗可変機構１０２によって気体の流量が低下されるため、気体の消費量を抑制することができる。更に、送水時においては、管路抵抗可変機構１０２は作動しないため、送水性能も維持することができる。

（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態の送気装置１１１の構成について図１３を用いて説明する。図１３は、送気装置１１１の構成を説明するブロック図である。送気装置１１１の全体構成は、管路抵抗可変機構１０２に替わり固定絞り１１２が設けられている点と、２次減圧器３１ｂに圧力調整手段１１３が追加されている点とを除き、第１の実施の形態と同一であるため、同じ構成要素については同じ符号を付して説明は省略する。

本実施の形態の送気装置１１１に設けられた固定絞り１１２は、図１４に示すように、筒状部材である給気管１２１を有する。図１４は、固定絞り１１２を説明するための図であり、図１４（ａ）は斜視図、図１４（ｂ）は軸方向の断面図である。また、給気管１２１の両端には、給気管１２１と給気管３４とを接続するために、端部に向かって外径が小さくなる円錐形状を有するチューブ接続口１２２が設けられている。なお、チューブ接続口１２２には、周方向に複数の溝（図示せず）が刻まれている。

固定絞り１１２の軸方向の中心位置には、中心に所望の径の開口部を有するドーナツ状の薄板部である、オリフィス型の絞り機構１２３が、固定絞り１１２の軸方向と垂直に設置されている。固定絞り１１２の上流側から流し込まれた気体は、絞り機構１２３を通過することによって流量が制限され、下流側へ流しだされる。

固定絞り１１２から下流側へ流しだされる気体の流量は、図１５に示すように、送気装置１１１から出力される気体の圧力に応じて変化する。図１５は、送気装置１１１から出力される気体の圧力と流量との関係を示す特性図である。なお、図１５において、実線は、固定絞り１１２と圧力調整手段１１３とを設けない場合、すなわち従来の送気装置の特性を示し、太実線は、固定絞り１１２と圧力調整手段１１３とを設けた場合、すなわち本実施の形態における送気装置１１１の特性を示している。また、図１５において、破線は、固定絞り１１２のみを設け圧力調整手段１１３を設けない場合の送気装置の送気特性を示し、一点鎖線は、内視鏡送気特性を示している。

送気装置が組み込まれた送気システム４が内視鏡観察システム３に接続されており、内視鏡６の操作部１１に設けられた送気・送水ボタン１５のリーク孔６６から気体が外部へ放出されている場合、従来の送気装置ではｑ_１Ｏ≒５ｌ／ｍｉｎ程度の流速で気体が消費されている。これに比べて、本実施の形態における送気装置１１１では、外部へ放出される気体の流速はｑ_２Ｏ≒３ｌ／ｍｉｎ程度となり、従来の装置に比べて４０％程度無駄な気体の消費を抑制することができる。ただし、従来の送気装置に固定絞り１１２のみを設けた送気装置では、外部へ放出される気体の流速はｑ_３Ｏ≒２．２ｌ／ｍｉｎ程度となり、無駄な気体の消費を最も抑制することができる。

ところが、従来の送気装置に固定絞り１１２のみを設けた送気装置では、送水ボタン１５のリーク孔６６を指などで塞いで管腔内へ気体を供給する場合の気体の流速は、送気装置の送気特性と内視鏡送気特性との交点で現され、ｑ_３ｉ≒１．３ｌ／ｍｉｎ程度となり、従来の送気装置における気体の流速ｑ_１ｉ≒１．６ｌ／ｍｉｎよりも遅くなってしまう。一方、本実施の形態における送気装置１１１では、圧力調整手段１１３によって送気装置１１１から出力される気体の圧力を約１０ｋＰａ程度上げることによって、管腔内へ気体を供給する場合の気体の流速をｑ_２ｉ≒１．６ｌ／ｍｉｎとし、従来の送気装置と同じ流速を得ることが可能となる。すなわち、本実施の形態の送気装置１１１では、管腔内に気体を供給する場合は送気性能を維持しつつ、外部に気体を放出する場合は気体の消費量を抑制することができる。

次に、上述のように構成された送気装置１１１を用いた内視鏡システム２の作用について説明する。ここでは、送気装置１１１により管腔へ気体を供給する作用について、図１６を用いて説明する。図１６は、送気装置１１１から送り出される気体の流量の経時変化を示すタイムチャートである。図１６において、実線は、本実施の形態における気体の流量の経時変化を示し、破線は、従来の送気装置おける気体の流量の経時変化を示している。

まず、内視鏡観察システム２を非観察状態、すなわち、内視鏡６の操作部１１に設けられた送気・送水ボタン１５のリーク孔６６の開口を指先などで塞がない状態にする。続いて、送気システム４の送気装置１の電源３７をＯＮにし、送気スイッチ３５を操作して、制御回路３６に電磁弁３２を開くように指示を入力し、ガスボンベ２４から供給される二酸化炭素ガスが、電磁弁３２よりも下流側へ送り出されるようにする。ガスタンク２４から送り出された気体は、送気装置１１１内の減圧ユニット３１を通過することで、管腔内に送気するのに適した圧力に減圧される。なお、減圧ユニット３１を通過後の気体の圧力は、圧力調整手段１１３によって、従来の送気装置よりも高い圧力に設定されている。

減圧された気体は、電磁弁３２から固定絞り１１２へ送り出される。固定絞り１１２を通過する気体の流量は時間と共に増加していくが、固定絞り１１２に設けられた絞り機構１２３によって、例えば３．５ｌ／ｍｉｎなど、絞り機構１２３の開口部の大きさに応じた値まで達すると、それ以上は増加せずにこの流速を維持する。なお、固定絞り１１２を具備しない従来の送気装置においては、破線で示したように、送気装置から供給される気体の流量は、時間の経過と共に増加し、６ｌ／ｍｉｎ程度まで増加するとこの流速を維持する。

次に、時間ｔ１において、内視鏡観察システム２を観察状態、すなわち、内視鏡６の操作部１１に設けられた送気・送水ボタン１５のリーク孔６６の開口を指先などで塞いだ状態にする。すると、送気装置１１１から供給された気体は、送気管６２に送り出され、挿入部１０に挿通された送気送水管６９を通過して挿入部１０の先端から管腔内へ供給される。ここで、送気管６２の径はリーク孔６６の径よりも非常に小さくなされているため、送気管６２を気体が通過するときの通過抵抗が大きくなる。通過抵抗の増大に伴い、送気装置１１１から送り出される気体の流量が低下し、２ｌ／ｍｉｎまで徐々に低下する。なお、固定絞り１１２を具備しない従来の送気装置においても、内視鏡観察システム２を観察状態にした場合、供給される気体の流量は２ｌ／ｍｉｎ程度となる。

このように、本実施の形態の送気装置１１１では、固定絞り１１２と圧力調整手段１１３とによって、管腔内に気体を供給する場合は送気性能を維持し、また、管腔内に気体を供給せずに外部に気体を放出する場合は気体の消費量を抑制するように、送気装置１１１から送り出す気体の流量を調整することができるため、複雑な構造を有する管路抵抗可変機構を用いるよりも安価に装置を実現することができる。

以上の実施の形態から、次の付記項に記載の点に特徴がある。

（付記項１）内視鏡の送気管路を介して気体を送気する送気装置において、前記気体を送気するための管路と、前記管路の中に設けられた絞りを有する可動部材と、前記可動部材と前記管路とを連結する弾性体とを有することを特徴とする送気装置。

本発明の第１の実施の形態に係わる送気装置１を用いた内視鏡システム２の構成を説明する概略構成図である。送気装置１の構成を説明するブロック図である。管路抵抗可変機構３３の構成を説明する斜視図である。可動部材４２の構成を説明する図であって、図４（ａ）は、可動部材４２の正面図、図４（ｂ）は、可動部材４２の側面図である。給気管４１の中心軸を通りピン４４が設置されている気道４１ａの面に垂直に切断した、管路抵抗可変機構３３の断面図であり、図５（ａ）は、気道４１ａ内に気体が流れていない場合、図５（ｂ）は、気道４１ａ内に所定の閾値以下の流速で気体が流れている場合、図５（ｃ）は、気道４１ａ内に所定の閾値を超える流速で気体が流れている場合を示している。操作部１１における送気・送水に係わる詳細な構成を説明する図であり、図６（ａ）は、送気・送水ボタン１５が塞がれていない場合の構成を説明する断面図、図６（ｂ）は、送気・送水ボタン１５を塞がれている場合の構成を説明する概略図を示している。送気装置１から送り出される気体の流量の経時変化を示すタイムチャートである。管路抵抗可変機構７２の構成を説明する斜視図である。給気管８１の中心軸を含み二つの突起部８６の中心を結ぶ線分と平行な面で切断した管路抵抗可変機構７１の断面図であり、図９（ａ）は、給気管８１内に気体が流れていない場合、図９（ｂ）は、給気管８１内に所定の閾値Qｌ／ｍｉｎ以下の流速で気体が流れている場合、図９（ｃ）は、給気管８１内に所定の閾値Qｌ／ｍｉｎを超える流速で気体が流れている場合を示している。管路抵抗可変機構９２の構成を説明する図であり、図１０（ａ）は、管路抵抗可変機構９２の斜視図、図１０（ｂ）は、給気管８１の中心軸を含み二つの突起部８６の中心を結ぶ線分と平行な面で切断した管路抵抗可変機構９１の断面図を示している。管路抵抗可変機構１０２の構成を説明する斜視図である。給気管８１の軸方向における管路抵抗可変機構１０２の断面図であり、図１２（ａ）は、給気管８１内に気体が流れていない場合、図１２（ｂ）は、給気管８１内に所定の閾値以下の流速で気体が流れている場合、図１２（ｃ）は、給気管８１内に所定の閾値を超える流速で気体が流れている場合を示している。送気装置１１１の構成を説明するブロック図である。固定絞り１１２を説明するための図であり、図１４（ａ）は斜視図、図１４（ｂ）は軸方向の断面図である。送気装置１１１から出力される気体の圧力と流量との関係を示す特性図である。送気装置１１１から送り出される気体の流量の経時変化を示すタイムチャートである。

符号の説明

１…送気装置、２…内視鏡システム、３…内視鏡観察システム、４…送気システム、５…送気チューブ、１０…挿入部、１２…ユニバーサルコード、１８…内視鏡コネクタ、２２…ガス供給口金、２３…送気コネクタ、２４…ガスボンベ、２５…高圧コネクタ、２６…高圧ガスチューブ、３１…減圧ユニット、３１ａ…１次減圧器、３１ｂ…２次減圧器、３２…電磁弁、３３…管路抵抗可変機構、３４…給気管、３５…送気スイッチ、３６…制御回路、３７…電源、

Claims

内視鏡装置の送気管を介して管腔内に所望の気体を送気する送気装置において、
前記内視鏡装置へ送出する単位時間あたりの前記気体の流量が所定の流量を超えないように、前記気体の流量を制御する流量調整機構を備えたことを特徴とする送気装置。
内視鏡装置の送気管を介して管腔内に所望の気体を送気する送気装置において、
前記管腔内への前記気体の送気、非送気を切り替えるために前記内視鏡装置に設けられた送気ボタンの孔部を開閉する動作に応じて前記気体の流量を制御する流量調整機構を備えたことを特徴とする送気装置。
前記流量調整機構が、前記気体を送気するための給気管と、開口部を有する可動板と、前記可動板の一部を前記給気管とを接続するための固定部材とを有し、前記可動板が、前記給気管を塞ぐように前記固定部材を軸として回動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送気装置。
前記流量調整機構が、前記気体を送気するための給気管と、前記気体の流速に応じて前記給気管内を移動するフロートと、前記フロートの移動範囲を一定範囲に保つための弾性部材と、前記弾性部材と前記給気管とを接続するための固定部材と、開口部と前記開口部の周辺に形成された突起部とを有する流量調整板とを有し、前記流量調整板が、前記フロートの移動範囲内であり、かつ、前記フロートよりも下流側に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送気装置。
前記流量調整機構が、前記気体を送気するための給気管と、貫通孔を有し前記気体の流速に応じて前記給気管内を移動する弁と、前記弁の移動範囲を一定範囲に保つための弾性部材と、前記弾性部材と前記給気管とを接続するための固定部材とを有し、前記固定部材は前記弁よりも下流側に配置されており、前記弁と嵌合して前記給気管を閉塞するように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送気装置。
前記気体の圧力を調整する圧力調整機構を更に有し、また、前記流量調整機構が、前記気体を送気するための開口部を有する流量調整板を備えた給気管を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送気装置。