JP2017205342A - 循環排煙システム - Google Patents

Abstract

【課題】体腔内へ空気を送気することを防止することができる、循環排煙システムを提供する。【解決手段】炭酸ガスを送気する気腹装置１と、患者１４の体腔内で発生した煙を、体腔内の気体とともに吸引し循環排煙する循環排煙装置２と、循環排煙装置２内に設けられ、気体を循環排煙する管路上に設けられたポンプ２２と、ポンプ２２と接続され患者１４に気体を循環送気する送気チューブ９と、ポンプ２２と接続され、患者１４から気体を循環吸引する吸引チューブ８と、管路上に設けられた電磁弁２３と、患者１４の体腔内の気体の炭酸ガス濃度を低下させないように電磁弁２３を制御する制御部２４と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、循環排煙システムに関し、特に、体腔内のガス濃度を調整するリリーフ機構が設けられた循環排煙システムに関する。

従来、医療分野において、病気の診断・治療のために内視鏡が広く利用されている。患者の体内に内視鏡を挿入し、内視鏡により得られた画像を見ながら、術者は診断や処置をおこなうことができる。近年は、トラカールが穿刺された腹腔内での医療処置にも用いられている。

例えば、患者の体壁に穿刺された２つのトラカールの一方を介して内視鏡が腹腔内に挿入され、他方のトラカールを介して処置具が患者の腹腔内に挿入され、術者は内視鏡画像を見ながら処置具を操作して、腹腔内の患部の処置を行う。

術中、患者の腹腔内は、送気装置により炭酸ガスなどの所定ガスが送気され、その送気により形成された空間内で、患部に対する観察及び処置が行われる。このような腹腔内で医療処置が行われる際、電気メスや超音波処置具などが使用されると、患部を焼灼する際に煙やミストが発生し、内視鏡による術野が阻害されてしまう。発生した煙やミストを除去するために、一般的に、ポンプを用いて体腔内から吸引した炭酸ガスから煙やミストを、フィルタを用いる事で除去し、再び体腔内に煙の無い炭酸ガスを戻すことで排煙処理を行う、循環型の排煙システムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１１３２５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された循環排煙システムでは、循環開始直後は循環チューブ内が空気で満たされている。このため、循環開始直後は、体腔内から吸引した炭酸ガスではなく、循環チューブ内の空気が体腔内に送気されてしまう。体腔内を気腹して手術を行っている状態、すなわち、体腔内が加圧状態にある場合、空気が体腔内に送気されると、血液に溶解し難い空気が気泡状態で血管内に混入し、これが血管を塞いでしまう、空気塞栓症を誘発する可能性がある。そこで、本発明は、体腔内へ空気を送気することを防止することができる、循環排煙システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様の循環排煙システムは、所定の気体を送気する気腹装置と、前記気体を送気するとともに、被検体内で発生した煙を前記被検体内の気体とともに吸引し循環排煙する循環排煙装置と、前記循環排煙装置内に設けられ、前記気体を循環排煙する管路上に設けられたポンプと、前記ポンプと接続され、前記被検体に前記気体を循環送気する送気チューブと、前記ポンプと接続され、前記被検体から前記気体を循環吸引する吸引チューブと、前記管路上に設けられたリリーフ弁と、前記被検体内の前記気体の炭酸ガス濃度を低下させないように前記リリーフ弁を制御する制御部と、を有する。

本発明の循環排煙システムによれば、体腔内へ空気を送気することを防止することができる。

本発明の実施形態に係わる循環排煙システムを含む手術システムの全体構成の一例を説明する図。 第１の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の一例を説明するブロック図。 第１の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の変形例を説明するブロック図。 第２の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の一例を説明するブロック図。 第３の実施形態に係わる循環排煙システムにおける循環管路内のCO₂濃度変化と電磁弁の開閉切り替えタイミングとの関係を説明する図。 循環管路内のCO₂濃度変化と電磁弁の開閉切り替えタイミングとの関係を説明する図。 第４の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の一例を説明するブロック図。 第４の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の変形例を説明するブロック図。 第５の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の一例を説明するブロック図。 第６の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の一例を説明するブロック図。 第７の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の一例を説明するブロック図。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。
（第１の実施形態）

図１は、本発明の実施形態に係わる循環排煙システムを含む手術システムの全体構成の一例を説明する図である。図１に示すように、本実施形態の手術システムは、内視鏡観察下、炭酸ガスなどを送気することにより拡張された患者の腹腔内の患部を、電気メス１１などの処置具などを用いて処置する手術に用いられる。

図１に示すように、患者１４の腹壁には、送気用のトラカール１２ａと、循環吸引用のトラカール１２ｂと、循環送気用のトラカール１２ｃとが穿刺されている。トラカール１２ａを介して内視鏡１０が腹腔内に挿入されており、トラカール１２ｂを介して電気メス１１が腹腔内に挿入されている。

内視鏡１０には、光源装置４とプロセッサ５とが接続されている。光源装置４は、半導体光源から出射された光を導光部材によって導光し、導光部材の先端に設けられた光変換部材により色や光度分布などを変換して、内視鏡１０に照明光を供給する。プロセッサ５は、内視鏡１０に電源電圧を供給するとともに、内視鏡１０によって撮像された画像を処理してモニタ６に表示させる。

電気メス１１には、電気メス出力装置３が接続されている。電気メス出力装置３は、高周波電気エネルギーを発生させる高周波電流を出力する。電気メス１１の先端の電極を患者１４の患部組織に当接させることにより、電気メス出力装置３から出力された高周波電流を患部組織に集中的に流してジュール熱を発生させ、その熱によって患部組織の切開や出血部位の止血凝固などを行う。

所定のガスを送気する気腹装置１には、炭酸ガス（CO₂ガス）が充填された図示しないボンベが接続されている。気腹装置１には、気腹チューブ７の一端が接続されている。気腹チューブ７の他端は、患者１４の腹壁に穿刺されたトラカール１２ａに接続されている。すなわち、気腹装置１は、気腹チューブ７とトラカール１２ａとを介して、患者１４の腹腔内に炭酸ガスを送気できるように構成されている。

循環排煙装置２には、吸引チューブ８の一端が接続されている。吸引チューブ８の他端はトラカール１２ｂに接続されている。また、循環排煙装置２には、送気チューブ９の一端が接続されている。送気チューブ９の他端はトラカール１２ｃに接続されている。更に、循環排煙装置２は、気腹装置１と通信ケーブルで接続されている。

すなわち、循環排煙装置２は、吸引チューブ８とトラカール１２ｂを介して、電気メス１１の使用により発生した煙などを含む炭酸ガスを患者１４の体腔内から吸引する。そして、循環排煙装置２内において炭酸ガスから煙やミストを除去した後に、送気チューブ９とトラカール１２ｃとを介して、同炭酸ガスを患者１４の体腔内に戻すよう構成されている。なお、以下の説明において、吸引チューブ８、送気チューブ９、及び、循環排煙装置２内を気体が通過する管路を合わせて、循環管路と示す。

図２は、第１の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の一例を説明するブロック図である。循環排煙装置２は、フィルタ２１と、ポンプ２２と、電磁弁２３と、制御部２４と、電源２５とから主に構成される。

フィルタ２１は、吸引チューブ８を介して体腔内から吸引された気体から煙を除去する。ポンプ２２は、体腔内から循環排煙装置２への気体の吸引動作、及び、循環排煙装置２から体腔内への気体の送出動作を行う。リリーフ弁としての電磁弁２３は、循環管路内の気体を大気に放出する。電源２５は、ポンプ２２と電磁弁２３に対し、制御部２４を介して電源電圧を供給する。

制御部２４は、気腹装置１から通信ケーブルを介して入力される、循環開始指示信号や循環停止指示信号に従って、ポンプ２２のオン・オフの切り替えを制御する。また、制御部２４は、電磁弁２３の開閉の切り替えも制御する。循環排煙装置２には、空気抜きボタン（図示せず）が設けられている。術者が空気抜きボタンを押下すると、制御部２４は、電磁弁２３を開に切り替える。制御部２４は、電磁弁２３を開に切り替えると同時に、ポンプ２２もオンに切り替える。空気抜きボタンが押下されてから所定時間が経過すると、制御部２４は、電磁弁２３を閉に切り替える。

該所定時間は、循環管路内の空気を大気中に放出するのに十分な時間が設定される。すなわち、所定時間は、循環管路の容積を、循環排煙装置２における気体の循環流量で除して得られる値以上の時間が設定される。例えば、直径７[mm]、長さ３[m]の吸引チューブ８と送気チューブ９とが循環排煙装置２に接続されており、気体の循環流量が１[l／min]である場合について具体的に説明する。電磁弁２３より上流側に配置された循環管路内の空気が、空気抜きボタンの押下によって電磁弁２３からリリーフ可能である。

すなわち、吸引チューブ８内、及び、循環排煙装置２における吸引チューブ８の接続端から電磁弁２３までの間の管路内に滞留している空気が、電磁弁２３からリリーフ可能となる。（以下、吸引チューブ８、及び、循環排煙装置２における吸引チューブ８の接続端から電磁弁２３までの間の管路を、吸引側循環管路と示す。また、循環排煙装置２における電磁弁２３から送気チューブ９の接続端までの間の管路を、送気側循環管路と示す。）吸引チューブ８の長さは循環排煙装置２内の管路の長さより十分長いため、管路内の空気の容量は無視できるものとすると、電磁弁２３からリリーフ可能な空気の容量は、（０．３５×０．３５×π×３００）／１０００≒０．１[l]と算出される。従って、所定時間には、０．１／１＝０．１[min]（＝６[sec]）以上の時間が設定される。

このように、本実施形態の循環排煙システムは、空気抜きボタンを押下することにより、循環開始前の状態において吸引側循環管路内に滞留している空気を、電磁弁２３から大気中にリリーフすることができる。従って、循環開始直後に患者１４の体腔内へ空気が送気されることを抑制することができる。

次に、本実施形態の循環排煙システムの動作について説明する。まず、患者１４の体腔内圧が設定圧力に達するまで、気腹装置１から気腹チューブ７を介して患者１４の体腔内に炭酸ガスを送気する。患者１４の体腔内圧が設定圧力に達すると、気腹装置１は炭酸ガスの送気を停止する。気腹装置１は、循環排煙装置２の空気抜きボタンを押下する旨の指示を告知する。

術者などによって空気抜きボタンが押下されると、制御部２４は、電磁弁２３を開に切り替える。また、制御部２４は、空気抜きボタンが押下されると、ポンプ２２をオンに切り替える。すると、ポンプ２２が作動して体腔内の炭酸ガスが吸引され、吸引チューブ８から循環排煙装置２内の管路に流れ込む。これにより、吸引側循環管路内に滞留している空気が、体腔内より吸引された炭酸ガスによって押し出され、電磁弁２３から外部に放出される。なお、空気抜き動作によって腔圧が低下し、設定圧力を下回る場合は、気腹装置１から患者１４の体腔内に、適宜、炭酸ガスを追加送気する。

電磁弁２３が開に切り替えられてから所定時間が経過すると、制御部２４は電磁弁２３を閉に切り替える。なお、吸引側循環管路内に滞留している空気が外部に放出されるのに十分な時間を予め算出しておき、所定時間として設定しておく。

電磁弁２３が閉に切り替えられた後は、通常の循環排煙動作が行われる。すなわち、制御部２４は、気腹装置１から通信ケーブルを介して入力される循環開始指示信号や循環停止指示信号に従って、ポンプ２２のオン・オフの切り替えを制御する。

このように、本実施形態によれば、気腹動作が終了して最初の排煙循環動作を開始する際に、空気抜きボタンを押下することにより、ポンプ２２をオンに切り替えると共に電磁弁２３を開に切り替える。すると、吸引側循環管路内に滞留している空気が、電磁弁２３から外部に放出され、体腔内より吸引された炭酸ガスに置換される。この状態で、電磁弁２３を閉に切り替えて排煙循環動作を行うことで、体腔内へ送気される空気の量を低減することができる。

なお、上述の説明においては、送気チューブ９の一端をトラカール１２ｃに接続し、腹腔内に排煙処理を行った炭酸ガスを送気するように構成しているが、体腔内の炭酸ガスを吸引できる構成であれば上述の構成に限定されるものでなく、例えば、内視鏡１０が挿入されるトラカール１２ａに送気チューブ９の一端を接続し、トラカール１２ａの先端から排煙処理を行った炭酸ガスを送気するように構成しても良い。または電気メス１１が挿入されるトラカール１２ｂに送気チューブ９の一端を接続し、トラカール１２ｂの先端から排煙処理を行った炭酸ガスを送気する様に構成しても良い。この場合は吸引チューブ８の一端はトラカール１２ｃに接続される。

また、上述の説明においては、電磁弁を用いて吸引側循環管路内の空気を外部に放出しているが、例えば、三方電磁弁など他のリリーフ機構を用いてもよい。図３は、第１の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の変形例を説明するブロック図である。図３に示す循環排煙装置２は、電磁弁２３のかわりに三方電磁弁２３´が用いられている点が、図２に示す循環排煙装置２と異なっている。

図３に示す循環排煙装置２において、制御部２４が三方電磁弁２３´を開閉するタイミングは、図２に示す循環排煙装置２において、制御部２４が電磁弁２３を開閉するタイミングと同様である。電磁弁２３を用いる場合、電磁弁２３が開の状態において、吸引側循環管路内の気体は、電磁弁２３を介してチューブ外に全て放出されるのではなく、送気チューブ９にも若干量が送気されてしまう。これに対し、三方電磁弁２３´を用いる場合、三方電磁弁２３´が開の状態では、吸引側循環管路から送気チューブ９への経路が遮断され、吸引チューブ８から三方電磁弁２３´に流れ込む気体は全てチューブ外に放出される。

このように、循環チューブ内の空気をリリーフする機構として三方電磁弁２３´を用いることで、空気抜きを実施している間に、吸引側循環管路内の空気が送気チューブ９から体腔内に送気されることを確実に防止することができる。従って、体腔内へ送気される空気の量をより一層低減することができる。
（第２の実施形態）

上述した第１の実施形態の循環排煙システムでは、空気抜きボタンを押下することで、循環管路内の空気のリリーフ動作を開始していた。また、空気抜きボタンを押下してから所定時間が経過した時点で、リリーフ動作を終了していた。これに対し、本実施形態においては、循環管路内の炭酸ガス濃度をセンサで監視し、炭酸ガス濃度に応じてリリーフ動作を自動制御する点が異なっている。

本実施形態の循環排煙システムの構成は、図１を用いて説明した第1の実施形態に係わる循環排煙システムと同様である。図４は、第２の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の一例を説明するブロック図である。図４に示す循環排煙装置２の構成は、ポンプ２２と電磁弁２３との間の管路にCO2濃度センサ２６が接続されている点を除き、図２を用いて説明した第１の実施形態に係わる循環排煙装置と同様である。

CO2濃度センサ２６は、気体中の炭酸ガス濃度を計測するために、一般的に用いられているセンサである。例えば、NDIR(Non Dispersive InfraRed)方式を用いたセンサや、固体電解質センサ、光音響方式(PAS: PhotoAcoustic Spectroscopy)を用いたセンサなどが用いられる。CO2濃度センサ２６は、ポンプ２２と電磁弁２３との間の管路内における気体の炭酸ガス濃度を監視・計測し、測定値を制御部２４に出力する。

制御部２４は、CO2濃度センサ２６から入力される炭酸ガス濃度の測定値が、予め設定された第一の閾値以下の場合に、電磁弁２３を開に切り替える。また、炭酸ガス濃度の測定値が、予め設定された第二の閾値以上になると、電磁弁２３を閉に切り替える。なお、制御部２４は、気腹装置１から通信ケーブルを介して入力される、循環開始指示信号や循環停止指示信号に従って、ポンプ２２のオン・オフの切り替えを制御する。

次に、本実施形態の循環排煙システムの動作について説明する。まず、患者１４の体腔内圧が設定圧力に達するまで、気腹装置１から気腹チューブ７を介して患者１４の体腔内に炭酸ガスを送気する。患者１４の体腔内圧が設定圧力に達すると、気腹装置１は炭酸ガスの送気を停止する。気腹装置１は、通信ケーブルを介して循環排煙装置２に循環開始指示信号を送信する。

制御部２４は、循環開始指示信号を受信すると、ポンプ２２をオンに切り替える。循環開始時点では、循環管路内が空気で満たされているので、CO2濃度センサ２６から入力される炭酸ガス濃度の測定値は１％未満程度である。ここで、第一の閾値は、空気抜きが必要であると判断される濃度（例えば９０％程度）に設定されている。従って、制御部２４は、ポンプ２２をオンに切り替えると同時に電磁弁２３を開に切り替える。すると、ポンプ２２が作動して体腔内の炭酸ガスが吸引され、吸引チューブ８から循環排煙装置２内の管路に流れ込む。そして、吸引側循環管路内に滞留している空気が、体腔内より吸引された炭酸ガスによって押し出され、電磁弁２３から外部に放出される。

なお、空気抜き動作によって腔圧が低下し、設定圧力を下回る場合は、気腹装置１から患者１４の体腔内に、適宜、炭酸ガスを追加送気する。

電磁弁２３が開に切り替わり、吸引側循環管路内の空気が炭酸ガスに置換されていくと、CO2濃度センサ２６の測定値が上昇する。ここで、第二の閾値は、空気抜きが十分行われており、吸引側循環管路内の空気が炭酸ガスで置換されたと判断される濃度（例えば９８％程度）に設定されている。従って、制御部２４は、CO2濃度センサ２６の測定値が第二の閾値に達すると、電磁弁２３を閉に切り替える。

電磁弁２３が閉に切り替えられた後は、通常の循環排煙動作が行われる。すなわち、制御部２４は、気腹装置１から通信ケーブルを介して入力される循環開始指示信号や循環停止指示信号に従って、ポンプ２２のオン・オフの切り替えを制御する。

このように、本実施形態によれば、気腹動作が終了して最初の排煙循環動作を開始する際、吸引側循環管路内には空気が滞留しているため、CO2濃度センサ２６の測定値は第一の閾値を下回っている。従って、制御部２４は、ポンプ２２をオンに切り替えると共に、電磁弁２３を開に切り替える。すると、吸引側循環管路内に滞留している空気が電磁弁２３から外部に放出され、体腔内より吸引された炭酸ガスに置換される。CO2濃度センサ２６の測定値が第二の閾値に達すると、制御部２４は、電磁弁２３を閉に切り替えて排煙循環動作を行う。

すなわち、制御部２４が、CO2濃度センサ２６の測定結果に基づき空気抜きの要否を判断し、自動的に電磁弁２３を開閉することで、吸引側循環管路内に滞留している空気を大気に放出するため、体腔内へ送気される空気の量を効率よく低減することができる。

なお、本実施形態においても、電磁弁のかわりに、例えば、三方電磁弁など他のリリーフ機構を用いてもよい。
（第３の実施形態）

上述した第２の実施形態の循環排煙システムでは、気腹動作が終了して最初の排煙循環動作を開始する際に、吸引側循環管路内の空気抜きを行っていた。これに対し、本実施形態においては、空気抜き終了後に行われる排煙循環動作中も、循環管路内の炭酸ガス濃度をセンサで監視し、炭酸ガス濃度に応じてリリーフ動作を行う点が異なっている。

本実施形態の循環排煙システムの構成は、図１を用いて説明した第1の実施形態に係わる循環排煙システムと同様である。また、循環排煙装置の構成は、図４を用いて説明した第２の実施形態に係わる循環排煙装置と同様である。

本実施形態の循環排煙システムの動作について、図５及び図６を用いて説明する。図５及び図６は、第３の実施形態に係わる循環排煙システムにおける循環管路内のCO₂濃度変化と電磁弁の開閉切り替えタイミングとの関係を説明する図である。まず、第２の実施形態と同様に、患者１４の気腹が終了して排煙循環動作が開始されると、吸引側循環管路の空気抜きが実施される。空気抜き終了後の循環排煙動作中において、CO2濃度センサ２６による循環管路内の炭酸ガス濃度の監視は継続して行われる。

循環排煙動作中に、例えば、吸引チューブ８がトラカール１２ｂから外れるなどの不測の事態が発生し、循環管路内に空気が流入すると、図５に示すように、CO2濃度センサ２６の測定値が急激に低下する。また、例えば、トラカール１２ｂから電気メス１１や鉗子などを出し入れする時など、トラカール１２ｂの挿入部が大気に対して完全に密閉された状態ではない時も、トラカール１２ｂの挿入部より吸引チューブ８に空気が吸引されてしまい、炭酸ガス濃度が低下する。炭酸ガス濃度が第一の閾値（例えば９０％）以下になると、制御部２４は、電磁弁２３を開に切り替える。

吸引チューブ８がトラカール１２ｂから外れるなどして、循環管路内に空気が流入する場合、循環管路内の炭酸ガス濃度は時間に比例して急激に低下する。例えば、図５に示すように、時刻ｔ０において循環管路内への空気の流入が始まり、時刻ｔ１において炭酸ガス濃度が９０％まで低下する場合、この時刻ｔ１において、制御部２４は電磁弁２３を開に切り替える。すると、吸引チューブ８から吸引された空気が、電磁弁２３から外部に放出される。従って、循環管路内に流入した空気が送気チューブ９から体腔内に送気され、体腔内の炭酸ガス濃度が低下するのを防止することができる。

なお、リリーフ動作によって腔圧が低下し、設定圧力を下回る場合は、気腹装置１から患者１４の体腔内に、適宜、炭酸ガスを追加送気する。

吸引チューブ８をトラカール１２ｂに再接続するなどして、循環管路内への空気の流入がおさまると、循環管路内には体腔のガスが吸引され、図６に示すように、炭酸ガス濃度が上昇する。炭酸ガス濃度が第二の閾値（例えば９８％）以上になると、制御部２４は、電磁弁２３を閉に切り替える。

例えば、図６に示すように、時刻ｔ２において炭酸ガスの濃度が９８％に達する場合、この時刻ｔ２において、制御部２４は電磁弁２３を閉に切り替える。電磁弁２３が閉に切り替えられることで、循環管路内の気体のリリーフ動作が終了し、通常の循環排煙動作に戻る。すなわち、制御部２４は、気腹装置１から通信ケーブルを介して入力される循環開始指示信号や循環停止指示信号に従って、ポンプ２２のオン・オフの切り替えを制御する。

このように、本実施形態によれば、制御部２４が、空気抜き終了後の循環排煙動作中においてもCO2濃度センサ２６により循環管路内の炭酸ガス濃度を監視する。濃度の低下を検知することで空気の混入を察知し、自動的に電磁弁２３を開にしてリリーフ動作を実施することで、循環管路内に混入した空気を体腔内に送気するのを防ぐことができる。従って、体腔内の炭酸ガス濃度を低下させることなく高濃度に維持することができる。

なお、本実施形態においても、電磁弁のかわりに、例えば、三方電磁弁など他のリリーフ機構を用いてもよい。
（第４の実施形態）

上述した第１の実施形態の循環排煙システムでは、ポンプ２２と送気チューブ９の接続端との間に電磁弁２３が配置されていた。これに対し、本実施形態においては、フィルタ２１と、送気チューブ９の接続端とを連通するリリーフ管路２３ａを設け、リリーフ管路２３ａに電磁弁２３を接続する点が異なっている。

本実施形態の循環排煙システムの構成は、図１を用いて説明した第1の実施形態に係わる循環排煙システムと同様である。図７は、第４の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の一例を説明するブロック図である。図７に示す循環排煙装置２の構成は、フィルタ２１と送気チューブ９の接続端とを連通させるリリーフ管路２３ａが設けられている点と、電磁弁２３がリリーフ管路２３ａに接続されている点を除き、図２を用いて説明した第１の実施形態に係わる循環排煙装置と同様である。

制御部２４は、電磁弁２３の開閉の切り替えを制御する。また、制御部２４は、電磁弁２３の開閉の切り替えと連動して、ポンプ２２のオン・オフの切り替えを制御する。循環排煙装置２には、空気抜きボタン（図示せず）が設けられている。術者が空気抜きボタンを押下すると、制御部２４は、電磁弁２３を開に切り替える。制御部２４は、電磁弁２３を開に切り替えると同時に、ポンプ２２をオフに切り替える。空気抜きボタンが押下されてから所定時間が経過すると、制御部２４は、電磁弁２３を閉に切り替えると同時に、ポンプ２２をオンに切り替える。

次に、本実施形態の循環排煙システムの動作について説明する。まず、患者１４の体腔内圧が設定圧力に達するまで、気腹装置１から気腹チューブ７を介して患者１４の体腔内に炭酸ガスを送気する。患者１４の体腔内圧が設定圧力に達すると、気腹装置１は炭酸ガスの送気を停止する。気腹装置１は、循環排煙装置２の空気抜きボタンを押下する旨の指示を告知する。

術者などによって空気抜きボタンが押下されると、制御部２４は、電磁弁２３を開に切り替える。また、制御部２４は、空気抜きボタンが押下されると、ポンプ２２をオフに切り替える。体腔内は炭酸ガスが充填されており、大気圧より高圧の状態になされている。従って、ポンプ２２を動作させずに電磁弁２３を開にすることで、腹腔内の炭酸ガスが、吸引チューブ８と送気チューブ９の両チューブを通って循環排煙装置内の管路に流入し、リリーフ管路２３ａを介して電磁弁２３に向かって流れ込む。これにより、吸引側循環管路内に滞留している空気が、体腔内より流れ込んだ炭酸ガスによって押し出され、電磁弁２３から外部に放出される。また同時に、送気側循環管路内に滞留している空気も、体腔内より流れ込んだ炭酸ガスによって押し出され、電磁弁２３から外部に放出される。

なお、空気抜き動作によって腔圧が低下し、設定圧力を下回る場合は、気腹装置１から患者１４の体腔内に、適宜、炭酸ガスを追加送気する。

電磁弁２３が開に切り替えられてから所定時間が経過すると、制御部２４は電磁弁２３を閉に切り替える。なお、循環管路内に滞留している空気が外部に放出されるのに十分な時間を予め算出しておき、所定時間として設定しておく。

制御部２４は、電磁弁２３を閉に切り替えると同時にポンプ２２をオンに切り替え、通常の循環排煙動作に移行する。すなわち、制御部２４は、気腹装置１から通信ケーブルを介して入力される循環開始指示信号や循環停止指示信号に従って、ポンプ２２のオン・オフの切り替えを制御する。

このように、本実施形態によれば、フィルタ２１と送気チューブ９の接続端とを連通させるリリーフ管路２３ａに電磁弁２３が接続されている。気腹動作が終了して最初の排煙循環動作を開始する際に、ポンプ２２をオフの状態のまま電磁弁２３を開に切り替えることで、循環管路内に滞留している空気が、体腔内に充填されている炭酸ガスによって電磁弁２３から押し出されて外部に放出される。すなわち、吸引側循環管路内の空気だけでなく、送気側循環管路内の空気も外部に放出し、炭酸ガスに置換することができるため、引き続き行われる循環排煙動作において、体腔内へ送気される空気の量を更に低減することができる。

図８は、第４の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の変形例を説明するブロック図である。図８に示す循環排煙装置２は、送気チューブ９とポンプ２２との間の管路中にフィルタ２１´が設けられている点が、図７に示す循環排煙装置２と異なっている。上述のように、本実施形態においては、体腔内に充填されている炭酸ガスによって送気側循環管路内の空気も外部に放出し、炭酸ガスに置換する。フィルタ２１´を設けることで、腔内のガスに含まれる煙やミストによって循環排煙装置２の管路の汚染を防ぐ事ができる。
（第５の実施形態）

上述した第４の実施形態の循環排煙システムでは、空気抜きボタンを押下することで、循環管路内の空気のリリーフ動作を開始していた。また、空気抜きボタンを押下してから所定時間が経過した時点で、リリーフ動作を終了していた。これに対し、本実施形態においては、循環管路内の炭酸ガス濃度をセンサで監視し、炭酸ガス濃度に応じてリリーフ動作を自動制御する点が異なっている。

本実施形態の循環排煙システムの構成は、図１を用いて説明した第１の実施形態に係わる循環排煙システムと同様である。図９は、第５の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の一例を説明するブロック図である。図９に示す循環排煙装置２の構成は、フィルタ２１とリリーフ管路２３ａとの間の管路にCO2濃度センサ２６が接続されている点を除き、図７を用いて説明した第４の実施形態に係わる循環排煙装置と同様である。

制御部２４は、CO2濃度センサ２６から入力される炭酸ガス濃度の測定値が、予め設定された第一の閾値以下の場合に、ポンプ２２をオフにし、電磁弁２３を開に切り替える。また、炭酸ガス濃度の測定値が、予め設定された第二の閾値以上になると、ポンプ２２をオンにし、電磁弁２３を閉に切り替える。なお、制御部２４は、炭酸ガス濃度の測定結果だけでなく、気腹装置１から通信ケーブルを介して入力される、循環開始指示信号や循環停止指示信号に応じて、ポンプ２２のオン・オフの切り替えを制御する。

次に、本実施形態の循環排煙システムの動作について説明する。まず、患者１４の体腔内圧が設定圧力に達するまで、気腹装置１から気腹チューブ７を介して患者１４の体腔内に炭酸ガスを送気する。患者１４の体腔内圧が設定圧力に達すると、気腹装置１は炭酸ガスの送気を停止する。気腹装置１は、通信ケーブルを介して循環排煙装置２に循環開始指示信号を送信する。

循環開始時点では、循環管路内が空気で満たされているので、CO2濃度センサ２６から入力される炭酸ガス濃度の測定値は、第一の閾値以下である。従って、制御部２４は、ポンプ２２をオフにすると同時に、電磁弁２３を開に切り替える。ポンプ２２を動作させずに電磁弁２３を開にすることで、腹腔内の炭酸ガスが、吸引チューブ８と送気チューブ９の両チューブを通って循環排煙装置内の管路に流入し、リリーフ管路２３ａを介して電磁弁２３に向かって流れ込む。これにより、吸引側循環管路、及び、送気側循環管路内に滞留している空気が、体腔内より流れ込んだ炭酸ガスによって押し出され、電磁弁２３から外部に放出される。なお、空気抜き動作によって腔圧が低下し、設定圧力を下回る場合は、気腹装置１から患者１４の体腔内に、適宜、炭酸ガスを追加送気する。

電磁弁２３が開に切り替わり、循環管路内の空気が炭酸ガスに置換されていくと、CO2濃度センサ２６の測定値が上昇する。制御部２４は、CO2濃度センサ２６の測定値が第二の閾値に達すると、電磁弁２３を閉に切り替えると同時にポンプ２２をオンに切り替え、通常の循環排煙動作に移行する。すなわち、制御部２４は、気腹装置１から通信ケーブルを介して入力される循環開始指示信号や循環停止指示信号に従って、ポンプ２２のオン・オフの切り替えを制御する。

このように、本実施形態によれば、気腹動作が終了して最初の排煙循環動作を開始する際、制御部２４が、CO2濃度センサ２６の測定結果に基づき空気抜きの要否を判断し、自動的に電磁弁２３を開閉したり、ポンプ２２のオン・オフの切り替えを行ったりして、循環管路内に滞留している空気を大気に放出するため、体腔内へ送気される空気の量を効率よく低減することができる。

なお、上述の説明においては、気腹動作が終了して最初の排煙循環動作を開始する際に、循環管路内の空気抜きを行っているが、空気抜き終了後に行われる循環排煙動作中も、循環管路内の炭酸ガス濃度をセンサで監視し、炭酸ガス濃度に応じてリリーフ動作を行ってもよい。また、送気チューブ９とポンプ２２との間の管路中にフィルタ２１´を設けてもよい。
（第６の実施形態）

上述した第３、及び第５の実施形態の循環排煙システムでは、気体と接触する方式のCO2濃度センサを用いて炭酸ガス濃度を測定していた。これに対し、本実施形態においては、気体と非接触で炭酸ガス濃度を測定する点が異なっている。

本実施形態の循環排煙システムの構成は、図１を用いて説明した第１の実施形態に係わる循環排煙システムと同様である。図１０は、第６の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の一例を説明するブロック図である。図１０に示す循環排煙装置２の構成は、CO2濃度センサ２６を有しない点と、循環コネクタ２７と色識別センサ２９とが設けられている点とを除き、図４を用いて説明した第２の実施形態に係わる循環排煙装置と同様である。

循環コネクタ２７は、循環排煙装置２内の管路（以下、内部管路と示す）と、吸引チューブ８及び送気チューブ９とを接続するコネクタである。すなわち、循環コネクタ２７の一端には、吸引チューブ８の一端と、送気チューブ９の一端とが接続されており、循環コネクタ２７の他端には、内部管路の端部（気体を吸引する側の端部と、送気する側の端部の両方）が接続されている。循環コネクタ２７の内部には、吸引チューブ８の一端と、内部管路の気体を吸引する側の端部との間に、フィルタ２１が配置されている。また、循環コネクタ２７の内部には、送気チューブ９の一端と、内部管路の気体を送気する側の端部との間に、色変化部材２８も配置されている。

すなわち、体腔内の気体は、吸引チューブ８を介して循環コネクタ２７内に吸引され、フィルタ２１を通過することによって煙やミストが除去される。煙やミストが除去された気体は、内部管路に送出され、ポンプ２２、電磁弁２３を介して、再び循環コネクタ２７に送気される。循環コネクタ２７に送気された気体は、送気チューブ９を介して患者１４の体腔内に送気される。なお、循環コネクタ２７は、循環排煙装置２に着脱可能に配設されている。

色変化部材２８は、循環コネクタ２７に送気された気体に曝露され、気体に含まれる炭酸ガスの濃度に応じて色が変化する性質を有する。炭酸ガス濃度に応じて気体のpHが変化する性質を利用すると、例えば、色変化部材２８としてpH指示薬紙を用いることができる。気体がほぼ炭酸ガスのみで構成されている場合、気体は酸性を示す（pH３〜４程度）が、空気が混入して炭酸ガス濃度が低下するにつれ、pHが上がり中性に近づく。例えば、色変化部材２８としてチモールブルー（Thymol blue）やブロモフェノールブルー（Bromophenol blue）を用いる場合、気体中の炭酸ガス濃度が１００％の場合は黄色であるが、炭酸ガス濃度が低下するにつれ、青色や紫色に変化する。

色識別センサ２９は、循環コネクタ２７の外部に設置されており、色変化部材２８の色を検出する。色識別センサ２９は、一般的に使用されているカラーセンサなどで構成され、白熱ランプなどの光源から色変化部材２８に白色光を照射し、反射光を受光してＲ、Ｇ、Ｂに分解し、その比率により色を判別する。色識別センサ２９で検知された色変化部材２８の色情報は、制御部２４に入力される。

制御部２４は、色識別センサ２９から入力された、色変化部材２８の色情報に基づき、電磁弁２３の開閉を制御する。例えば上述の一例の場合、色変化部材２８が青色になると、電磁弁２３を開に切り替える。また、色変化部材２８が黄色になると、電磁弁２３を閉に切り替える。

次に、本実施形態の循環排煙システムの動作について説明する。まず、患者１４の体腔内圧が設定圧力に達するまで、気腹装置１から気腹チューブ７を介して患者１４の体腔内に炭酸ガスを送気する。患者１４の体腔内圧が設定圧力に達すると、気腹装置１は炭酸ガスの送気を停止する。気腹装置１は、通信ケーブルを介して循環排煙装置２に循環開始指示信号を送信する。

制御部２４は、循環開始指示信号を受信すると、ポンプ２２をオンに切り替える。循環開始時点では、循環管路内が空気で満たされている。従って、色識別センサ２９は、色変化部材２８の色として、中性を示す色（例えば、青色や紫色）を検知し、制御部２４に出力する。制御部２４は、予め設定されている電磁弁２３の切り替え判定基準と、色識別センサ２９から入力された色情報とを比較する。切り替え判定基準は、例えば、色変化部材２８の色が気体中の炭酸ガス濃度がpH5以上を示す色（例えば、青色や紫色）の場合に、電磁弁２３を開にし、１００％近傍であるpH4以下を示す色（例えば、黄色）の場合に、電磁弁２３を閉にするよう設定されている。

入力された色情報を切り替え判定基準に照合した結果、制御部２４は、ポンプ２２をオンに切り替えると同時に電磁弁２３を開に切り替える。すると、ポンプ２２が作動して体腔内の炭酸ガスが吸引され、吸引チューブ８から循環排煙装置２内の管路に流れ込む。そして、吸引側循環管路内に滞留している空気が、体腔内より吸引された炭酸ガスによって押し出され、電磁弁２３から外部に放出される。

なお、空気抜き動作によって腔圧が低下し、設定圧力を下回る場合は、気腹装置１から患者１４の体腔内に、適宜、炭酸ガスを追加送気する。

電磁弁２３が開に切り替わり、吸引側循環管路内の空気が炭酸ガスに置換されていくと、気体中の炭酸ガス濃度が上昇し、pHが低下していく。色識別センサ２９が色変化部材２８の色としてpH4以下を示す色（例えば、黄色）を検知し、制御部２４に入力すると、制御部２４は、電磁弁２３を閉に切り替える。

電磁弁２３が閉に切り替えられた後は、通常の循環排煙動作が行われる。すなわち、制御部２４は、気腹装置１から通信ケーブルを介して入力される循環開始指示信号や循環停止指示信号に従って、ポンプ２２のオン・オフの切り替えを制御する。

このように、本実施形態によれば、気体に含まれる炭酸ガスの濃度に応じて色が変化する色変化部材２８を、体腔内から吸引した気体の循環管路である循環コネクタ２７内に配置し、循環コネクタ２７外に配置された色識別センサ２９で色変化部材２８の色を検知する。制御部２４は、色識別センサ２９から入力される色情報に基づき空気抜きの要否を判断し、自動的に電磁弁２３を開閉して循環管路内に滞留している空気を大気に放出するため、体腔内へ送気される空気の量を効率よく低減することができる。

また、色識別センサ２９は体腔内から吸引した気体に曝露されないため、センサを介する交差感染を防止することができる。更に、色変化部材２８が設置されている循環コネクタ２７は循環排煙装置２に着脱可能に配設されているので、手術が行われる都度、新しい循環コネクタ２７を用いることができる。従って、色変化部材２８を介する交差感染も防止することができる。

なお、上述の説明においては、電磁弁を用いて循環管路内の空気を外部に放出しているが、例えば、三方電磁弁など他のリリーフ機構を用いてもよい。また、上述の説明においては、気腹動作が終了して最初の排煙循環動作を開始する際に、循環管路内の空気抜きを行っているが、空気抜き終了後に行われる循環排煙動作中も、循環管路内の炭酸ガス濃度をセンサで監視し、炭酸ガス濃度に応じてリリーフ動作を行ってもよい。

更に、図７に示したような、ポンプ２２をバイパスするリリーフ管路２３ａを設け、リリーフ管路２３ａに電磁弁２３を接続する構成においても、色変化部材２８と色識別センサ２９とを用いて循環管路中の炭酸ガス濃度の測定することができる。
（第７の実施形態）

上述した第６の実施形態の循環排煙システムでは、気体に含まれる炭酸ガスの濃度に応じて色が変化する色変化部材を用いて、循環管路中の気体の炭酸ガス濃度を検知していた。これに対し、本実施形態においては、循環管路中の気体に対して一定の周波数の音を発信し、気体通過後の音の周波数を測定することで、炭酸ガス濃度を検知する点が異なっている。

本実施形態の循環排煙システムの構成は、図１を用いて説明した第１の実施形態に係わる循環排煙システムと同様である。図１１は、第７の実施形態に係わる循環排煙装置２の構成の一例を説明するブロック図である。図１１に示す循環排煙装置２の構成は、色変化部材２８が設置されていない点と、色識別センサ２９のかわりに、標準音発信部３０と、標準音受信部３１とが循環コネクタ２７に設置されている点とを除き、図１０を用いて説明した第６の実施形態に係わる循環排煙装置と同様である。

標準音発信部３０は、循環コネクタ２７の外部に設置されており、循環コネクタ２７内の気体に対して、常に一定の周波数の音を発信する。標準音受信部３１も、循環コネクタ２７の外部に設置されており、循環コネクタ２７内部の気体を通過した後の音を受信する。標準音受信部３１で受信された音の周波数は、制御部２４へ入力される。

制御部２４は、標準音受信部３１から入力された、循環コネクタ２７内部の気体を通過した後の音の周波数に基づき、電磁弁２３の開閉を制御する。空気と炭酸ガスとは質量が異なるため、音の伝わり方（音速）が異なる。炭酸ガスのほうが空気よりも質量が大きいため、音速が小さくなる。標準音発信部３０から標準音受信部３１までの距離が一定であり、循環コネクタ２７内は共鳴可能な空間であるので、炭酸ガスを通過した音の周波数は、空気を通過した音の周波数より低くなる。すなわち、循環コネクタ２７内の気体の炭酸ガス濃度に応じて、標準音受信部３１で受信する音の周波数が変化する。

従って、循環コネクタ２７内の気体の炭酸ガスの濃度と、標準音受信部３１で受信する音の周波数との関係を予め測定しておき、空気抜きが必要であると判断される炭酸ガス濃度（例えば９０％程度）に対応する周波数を第一の閾値、空気抜きが十分行われており、循環管路内の空気が炭酸ガスで置換されたと判断される濃度（例えば９８％程度）に対応する周波数を第二の閾値として設定しておく。

制御部２４は、標準音受信部３１から入力された周波数が、第一の閾値を上回っている場合、電磁弁２３を開に切り替えて、循環管路の気体を大気にリリーフする。また、電磁弁２３が開の状態で、標準音受信部３１から入力された周波数が、第二の閾値に達すると、電磁弁２３を閉に切り替えて、循環管路のリリーフ動作を終了する。

このように、本実施形態によれば、循環コネクタ２７向かって一定の周波数の標準音を発し、標準音受信部３１で受信音の周波数を検出する。制御部２４は、検出された周波数に基づき空気抜きの要否を判断し、自動的に電磁弁２３を開閉して循環管路内に滞留している空気を大気に放出するため、体腔内へ送気される空気の量を効率よく低減することができる。

また、標準音発信部３０と標準音受信部３１とは体腔内から吸引した気体に曝露されないため、センサを介する交差感染を防止することができる。

なお、上述の説明においては、電磁弁を用いて循環管路内の空気を外部に放出しているが、例えば、三方電磁弁など他のリリーフ機構を用いてもよい。また、気腹動作が終了して最初の排煙循環動作を開始する際の循環管路内の空気抜きだけでなく、空気抜き終了後に行われる循環排煙動作中も、循環管路内の炭酸ガス濃度をセンサで監視し、炭酸ガス濃度に応じてリリーフ動作を行ってもよい。

更に、図７に示したような、ポンプ２２をバイパスするリリーフ管路２３ａを設け、リリーフ管路２３ａに電磁弁２３を接続する構成においても、標準音発信部３０と標準音受信部３１とを用いて循環管路中の炭酸ガス濃度の測定することができる。

本明細書における各「部」は、実施の形態の各機能に対応する概念的なもので、必ずしも特定のハードウェアやソフトウエア・ルーチンに１対１には対応しない。従って、本明細書では、実施の形態の各機能を有する仮想的回路ブロック（部）を想定して実施の形態を説明した。また、本実施の形態における各手順の各ステップは、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実行し、あるいは実行毎に異なった順序で実行してもよい。さらに、本実施の形態における各手順の各ステップの全てあるいは一部をハードウェアにより実現してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として例示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…気腹装置、２…循環排煙装置、３…電気メス出力装置、４…光源装置、５…プロセッサ、６…モニタ、７…気腹チューブ、８…吸引チューブ、９…送気チューブ、１０…内視鏡、１１…電気メス、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…トラカール、１４…患者、２１…フィルタ、２２…ポンプ、２３…電磁弁、２３ａ…リリーフ管路、２４…制御部、２５…電源、２６…CO2濃度センサ、２７…循環コネクタ、２８…色変化部材、２９…色識別センサ、３０…標準音発信部、３１…標準音受信部、

Claims (7)

1. 所定の気体を送気する気腹装置と、
   前記気体を送気するとともに、被検体内で発生した煙を前記被検体内の気体とともに吸引し循環排煙する循環排煙装置と、
   前記循環排煙装置内に設けられ、前記気体を循環排煙する管路上に設けられたポンプと、
   前記ポンプと接続され、前記被検体に前記気体を循環送気する送気チューブと、
   前記ポンプと接続され、前記被検体から前記気体を循環吸引する吸引チューブと、
   前記管路上に設けられたリリーフ弁と、
   前記被検体内の前記気体の炭酸ガス濃度を低下させないように、前記リリーフ弁を制御する制御部と、
   を有する循環排煙システム。
2. 前記管路上に、前記管路中の気体の炭酸ガス濃度を検出する炭酸ガス濃度検出部を更に有し、前記制御部は、前記炭酸ガス濃度検出部の検出結果に応じて、前記リリーフ弁の開閉を制御することを特徴とする、請求項１に記載の循環排煙システム。
3. 前記制御部は、前記炭酸ガス濃度検出部の検出結果が第一の閾値以下となった場合に、前記リリーフ弁を開状態にすることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の循環排煙システム。
4. 前記制御部は、前記前記炭酸ガス濃度検出部の検出結果が第二の閾値以上となった場合に、前記リリーフ弁を閉状態にすることを特徴とする、請求項３に記載の循環排煙システム。
5. 前記制御部は、前記ポンプをオンにして循環排煙動作を開始すると共に前記リリーフ弁を開状態にし、予め設定した所定時間が経過した後に、前記リリーフ弁を閉状態にすることを特徴する、請求項１に記載の循環排煙システム。
6. 前記リリーフ弁は、前記吸引チューブと前記ポンプとの間の前記管路上に設けられていることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の循環排煙システム。
7. 前記管路上に、前記ポンプをバイパスするバイパス管路が更に設けられており、前記バイパス管路上に前記リリーフ弁が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の循環排煙システム。

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