JP6153330B2

JP6153330B2 - 送気装置

Info

Publication number: JP6153330B2
Application number: JP2013011307A
Authority: JP
Inventors: 尚也杉本; 和敏熊谷
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2033-01-24
Also published as: JP2014140535A

Description

本発明は、送気装置に関するものである。

例えば、腹腔鏡下外科手術等においては、内視鏡の視野を確保する目的及び手術器具等の処置具を操作するための領域を確保する目的で、皮下腔内に二酸化炭素ガス（以下、ＣＯ２と記載する）などを送気する送気装置が用いられている。
このような送気装置の例として、特許文献１には、皮下腔内に送気する気体の目標圧力及び目標容積を設定して、皮下腔内の圧力を確認しつつ所望の容積になるまで皮下腔内に気体を供給するものが開示されている。

特開２００６−１５８６５９号公報

ところで、心腔膜に気体や液体を供給して拡張した場合に、心タンポナーデを誘発する虞があることが知られており、送気の際には、心タンポナーデを発生させないように気体の供給量を適正に保つことが重要となる。ところが、この心タンポナーデを発生させる気体の容積や拡張圧力は、心臓の大きさや心膜の硬化や他臓器への癒着等に依存するため個人差が大きく、気体の供給量を一律に定めることが困難である。
一方、心タンポナーデはバイタルサイン、例えば、観血血圧から判断することができるが、観血血圧の低下と送気とにはタイムラグがあり、観血血圧は気体の送気後、徐々に低下していき、送気の停止後も暫くは観血血圧の低下が継続する。
しかしながら、上記した特許文献１のように、体腔内に供給される気体の圧力を検知しながら予め定めた目標容積まで送気を継続すると、観血血圧を正確に把握できず、送気の停止後にも観血血圧が低下し続け、結果的に気体の供給量が過剰となり心タンポナーデを生じる虞がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、体腔内に供給される気体の過剰供給を抑制し、患者個々人に応じて簡単かつ安全に心膜腔拡張を可能とすることを目的とする。

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。
本発明は、所定の気体を生体の体腔内へ送気する送気手段と、少なくとも前記生体の血圧の変化を検出可能な時間間隔をおいて間欠的に所定量の前記気体を送気する第１の送気モードと、前記体腔内の圧力を所定の圧力に維持するように前記気体を送気する第２の送気モードとを切り替えて前記送気手段を制御する制御手段と、を備え、該制御手段が、前記生体の血圧を検出する血圧検出手段により検出される血圧が所望の値になった場合に前記第１の送気モードから前記第２の送気モードに切り替える送気装置を提供する。

本発明によれば、送気手段による生体への所定の気体の送気に際し、送気手段を制御手段により第１の送気モードと第２の送気モードとを切り替えて制御する。送気手段が第１の送気モードで送気する場合には、間欠的に所定量の気体を送気するので、体腔が徐々に拡張されて体腔内圧が上昇し、これに伴って生体に変化が生じる。ここで、第１の送気モードでは、少なくとも生体の応答を検出可能な時間間隔をおいて送気を行っているので、生体の応答と気体の送気とに時間差が生じても送気が停止している間に生体の応答を確実に把握することができる。従って、生体の応答に応じて送気又は送気の停止のタイミングを決定することができるので、患者各人に応じて気体の送気量を制御することができると共に、体腔内に過剰に気体を送気することを防止することができる。
また、生体の応答が所望の状態となった場合に、送気手段を制御手段により第２の送気モードに切り替えて送気する。つまり、生体の応答が所望の状態となった場合に、第２の送気モードにより、この時の体腔内の圧力を維持するように送気することで体腔内に過剰に気体を送気することを防止することができる。

上記発明において、前記体腔内に送気した前記気体の流量を測定する流量検出手段を備え、前記制御手段が、前記流量検出手段により測定された前記気体の総流量が所定の値を超えた場合に、前記送気手段による気体の送気を停止することが好ましい。
このようにすることで、より確実に体腔内に過剰に気体を送気することを防止することができる。

上記発明において、前記体腔内に送気した前記気体の流量を測定する流量検出手段を備え、前記制御手段が、前記流量検出手段により測定された前記気体の総流量が所定の値を超えた場合に、警告を行うことが好ましい。
このようにすることで、より確実に体腔内に過剰に気体を送気することを防止することができる。

本発明によれば、体腔内に供給される気体の過剰供給を抑制し、患者個々人に応じて簡単かつ安全に心膜腔拡張を可能とすることができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る送気装置の概略構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態に係る送気装置により送気を行う場合のタイミングチャートである。本発明の第２の実施形態に係る送気装置の概略構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態に係る送気装置により送気を行う場合のタイミングチャートである。本発明の第２の実施形態に係る送気装置により送気を行う場合のタイミングチャートである。本発明の第２の実施形態に係る送気装置において、（Ａ）は流量センサの特性（流量−出力電圧）を示すグラフであり、（Ｂ）は流量センサ特性補正回路の特性（入力電圧−出力電圧）を示すグラフである。

（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る送気装置について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る送気装置１の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように送気装置１は、所定の気体の供給源であるガスボンベ３から気体を患者の体腔内に送気するものであり、入力圧力計１１、減圧器１２、送気手段を構成する電空比例弁１３及び電磁弁１４、流量センサ１５、圧力センサ１６、コネクタ２０、トラカール１７、制御部２１及び操作部２２を備えている。
また、送気装置１は、気体の出力方向に向かって順に、入力圧力計１１、減圧器１２、電空比例弁１３、電磁弁１４、圧力センサ１６、流量センサ１５及びトラカール１７が直列に接続された気体流路となる送気用管路１０を備えている。

入力圧力計１１は、ガスボンベ３から供給された気体の圧力を測定するとともに、その測定結果を制御部２１に出力する。減圧器１２は、気化されて送気装置１内に供給された気体を所定の圧力に減圧する。

電空比例弁１３と電磁弁１４とは、送気用管路を流通した気体をトラカール１７を介して患者の体腔に送気するための送気手段を構成するものであり、電空比例弁１３は、減圧器１２によって減圧された気体を制御部２１から出力される制御信号に基づいて、所定の圧力、例えば、送気圧をおよそ０〜８０ｍｍＨｇの圧力範囲に調整する。

電磁弁１４は、制御部２１から出力される制御信号に基づいて開閉動作される。圧力センサ１６は、電空比例弁１３の出力側の送気用管路１０内の圧力を測定し、その測定結果を制御部２１に出力する。この圧力センサ１６からの測定結果に基づき、制御部２１が、患者の体腔内の圧力値を算出する。

流量センサ１５は、ガスボンベ３から出力される気体の流量を測定して、その測定結果を制御部２１に出力する。すなわち、ガスボンベ３から供給された気体は、減圧器１２で減圧された後、制御部２１から出力される制御信号に基づいて、送気用管路１０を介して、所定の圧力、流量及び容積だけ、コネクタ２０を介してトラカール１７に出力されるようになっている。

トラカール１７は、患者の体腔内に挿入され、送気用管路１０を流通してきた気体を体腔内に供給する。なお、トラカール１７に接続されるピンチバルブ１８は、吸引部１９に接続され、必要に応じてピンチバルブを開状態とすることにより体腔内の気体を吸引して排出する。

表示・操作部２２には、図示しない送気開始ボタン、送気停止ボタン、送気モード切り替えボタン、体腔内の圧力や気体の供給量を表示する表示部及び警告通知手段である警告灯が設けられ、ユーザによる操作指示の入力し、これを制御部２１に出力する。
また、ブザー２３は、気体の総流量が所定の値を超えた場合などに、警告音を鳴らせることによりユーザに対して警告を行う。

制御部２１は、上記各部を制御すると共に、少なくとも生体からの応答を検出可能な時間間隔をおいて間欠的に所定量の気体を送気するパルス送気モード（第１の送気モード）と、体腔内の圧力を所定の圧力に維持するように気体を送気する一定圧力制御モード（第２の送気モード）とを切り替えて、送気手段としての電空比例弁１３と電磁弁１４とを制御する。

より具体的には、図２のタイミングチャートに示すように、パルス送気モードは一定間隔で一定量ずつ、例えば、２０ｍｌの気体を１分間隔で送気するようになっている。生体の応答として、例えば、動脈の観血血圧は、送気直後に変化がない場合でも、ある程度のタイムラグを経て低下することがあるが、送気と送気の間に動脈観血血圧の低下の状態を把握することができる。そして、観血血圧が所望の圧力となった時に、パルス送気モードによる送気を停止し、一定圧力制御モードに切り替える。制御部２１は、圧力センサ１６からの測定結果に基づいて、この時の体腔内の圧力を算出し、算出した圧力を維持するように気体を送気する。図２では、一例として、圧力センサの出力に基づいて、不定期に１０ｍｌずつ送気する例を示している。

なお、パルス送気モード及び一定圧力制御モードにおける、送気の間隔、送気する気体の量は適宜設定可能とすることができ、以下の範囲内とすることが好ましい。
すなわち、パルス送気の間隔（Ｔ）と送気量（Ｖ）は、例えば、１分間隔で２０ｍＬや５０ｍＬ、５分間隔で５０ｍＬを注入することが考えられる。また、後述する気体の生体への吸収の観点とあわせて下記の範囲が好ましい。
１０ｍＬ／分＜Ｖ／Ｔ＜５０ｍＬ／分 …（１）
１０秒＜Ｔ＜５分 …（２）

以下、このように構成された本実施の形態の送気装置１の作用について説明する。なお、以下の説明においては、心腔膜に気体を送気する場合の例について説明する。
医師又は看護師等の操作者により、送気装置１の電源スイッチをＯＮ投入し、所定の設定操作等を行い、制御部２１は、操作部２２からの指示に従ってパルス送気モードにより気体の送気を開始する。

制御部２１は、まず、電空比例弁１３を開き、次いで、電磁弁１４を開いて腔内に送気を行う。このとき、ガスボンベ３からの気体は、減圧器１２により所定の圧力に減圧されて出力される。減圧器１２から出力された気体は、電空比例弁１３、電磁弁１４及び流量センサ１５を介してトラカール１７まで供給され、トラカール１７を介して患者の心腔膜内へ供給される。次いで、電空比例弁１３及び電磁弁１４を閉じ、送気を一時的に停止し、送気の停止中に、操作者は患者のバイタルサイン、例えば観血血圧の低下の状態を確認する。これを観血血圧が所望の状態となるまで繰り返す。

つまり、送気が開始されると、心腔膜は徐々に拡張して心腔膜内圧が上昇することにより心臓の動きが阻害され、動脈の観血血圧が低下する。パルス送気モードによる送気と停止を繰り返し、停止中に得られた観血血圧の値が所望の値となった場合に、パルス送気モードを停止するとともに、一定圧力制御モードによる送気を開始する。つまり、制御部２１はこの時の体腔内圧を測定し、その後、測定した圧力が一定となるように送気動作を行う。送気の状態は、表示・操作部２２に表示することにより操作者に報知する。

このように、本実施形態によれば、生体への所定の気体の送気に際し、パルス送気モードと一定圧力制御モードとを切り替えて制御する。パルス送気モードで送気する場合には、間欠的に、少なくとも生体の応答を検出可能な時間間隔をおいて所定量の気体を送気するので、生体の応答と気体の送気とに時間差が生じても送気が停止している間に生体の応答を確実に把握することができる。従って、生体の応答に応じて送気又は送気の停止のタイミングを決定することができるので、患者各人に応じて気体の送気量を制御することができると共に、体腔内に過剰に気体を送気することを防止することができる。

また、生体の応答が所望の状態となった場合に、一定圧力制御モードに切り替えて送気する。つまり、生体の応答が所望の状態となった場合に、一定圧力制御モードにより、この時の体腔内の圧力を維持するように送気することで体腔内に過剰に気体を送気することを防止することができる。

なお、パルス送気モード時において、操作者が送気を停止しない場合には、必要な送気量より多く送気する虞があるので、流量センサ１５により総送気量を測定し、総送気量が予め定めた上限値となった場合に、制御部２１により自動的に送気を停止することとしてもよい。或いは、パルス送気モードの動作時間が、予め定めた時間となった場合に停止することとしてもよい。

また、パルス送気モード時において、圧力を測定し、測定した圧力が異常値の場合に自動的に送気を停止することとしてもよい。ここで、圧力の異常値は、チューブの詰まりや、心膜の状態に起因する場合が考えられる。

さらに、一定圧力制御モードにおいて、一定とすべき目標の圧力を操作者が適宜変更できる構成とすることで、生体の応答に迅速に対応できるので好ましい。
また、特に、心膜腔を拡張する場合において、心膜に穴があり心膜腔と胸腔とが連通していると、送気した気体が胸腔に漏れ、肺を圧迫してしまう虞がある。そこで、一定圧力制御モードにおいても、総送気量の上限値を設定しておくことが好ましい。

さらに、送気するガスがＣＯ２の場合には、ＣＯ２が生体への吸収が早いことから、胸腔への漏れが無くても一定圧力を保つには吸収分を送気し続ける必要がある。そこで、生体吸収分（実験結果１０ｍＬ／分程度）を設定し、生体吸収分は総送気量から差し引くことで総送気量を補正し、補正後の総送気量を超える場合に停止乃至は警告を行うこととしてもよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る送気装置２について図面を参照して説明する。
上記した第１の実施形態に係る送気装置１では、制御部２１として一般にはＣＰＵ等を適用することができる。本実施形態に係る送気装置２では、制御部３１にＣＰＵを適用しないことによりコストを低減させた例について説明する。
以下の説明において、上述した送気装置１と同一の構成には同符号を付し、その説明を省略する。

図３は、本実施形態に係る送気装置２の概略構成を示すブロック図である。制御部３１は、積分回路３２、コンパレータ３３、ロジック部３４、流量センサ特性補正回路３５等を備えている。
ガスボンベ３から所定の気体が供給され、減圧器１２所望の圧力に低下させ、電空比例弁１３で調整し、電磁弁１４を開状態とすることにより体腔内に気体が送気される。

供給する気体量は、電磁弁１４の開閉で決定されるが、このときの電磁弁の動作は、流量センサ１５のアナログ出力、積分回路３２、コンパレータ３３、ロジック部３４のカウンタ出力等により決定される。
つまり、流量センサ１５のアナログ出力を積分回路で積分し、基準電位と比較する。積分された電位が基準以上でコンパレータ３３が動作し、電磁弁１４を閉状態とすることで、一回の送気動作により一定量の気体が送気される（図４のタイミングチャート参照）。

なお、故障や異常状態で、積分回路３２の出力が基準に達しない場合も考えられる。そのために、カウンタ部でタイムアウト信号を生成して、コンパレータ出力がなくともＯＲ回路により電磁弁を平状態とするようにしている（図５のタイミングチャート参照）。
なお、１回の送気量を変化させたい場合は、コンパレータ３３に接続された基準電位を変更するか、積分回路３２のキャパシタの容量を変化させても良い。
送気装置２内に気体や液体の流入を防ぐために、ピンチバルブ１８を動作させた吸引時に、少し送気をすることもできる。

また、流量センサ特性補正回路３５は、一定量の気体を送気するように流量センサ１５の特性を補正する。すなわち、図６（Ａ）に示すように流量センサの特性（流量−出力電圧）は、流量変化に対して出力電圧がリニアでないため、積分回路３２の出力によって電磁弁１４を制御した場合、低い流量が続いた場合と、高い流量が続いた場合とで結果的に送気される気体の量が異なる。このため、流量センサ１５を通過する気体がどのような流量であっても送気する気体を一定量とするために、流量センサ１５の出力と、積分回路３２の入力との間に流量センサ特性補正回路３５を設けている。流量センサ特性補正回路３５の特性を図６（Ｂ）に示す。なお、補正方法として、オペアンプを利用した折れ線関数回路を利用することができる。

前述の実施例では気体の送気について記載していたが、液体を体腔に注入する制御に適用しても良い。また、液体と気体を交互に注入してもよい。

１送気装置
２送気装置
３ガスボンベ
１１入力圧力計
１２減圧器
１３電空比例弁
１４電磁弁
１５流量センサ
１６圧力センサ
１７トラカール
１８ピンチバルブ
１９吸引部
２１制御部
２２表示・操作部
２３ブザー
３１制御部
３２積分回路
３３コンパレータ
３４ロジック部
３５流量センサ特性補正回路

Claims

所定の気体を生体の体腔内へ送気する送気手段と、
少なくとも前記生体の血圧の変化を検出可能な時間間隔をおいて間欠的に所定量の前記気体を送気する第１の送気モードと、前記体腔内の圧力を所定の圧力に維持するように前記気体を送気する第２の送気モードとを切り替えて前記送気手段を制御する制御手段と、
を備え、
該制御手段が、前記生体の血圧を検出する血圧検出手段により検出される血圧が所望の値になった場合に前記第１の送気モードから前記第２の送気モードに切り替える送気装置。
前記体腔内に送気した前記気体の流量を測定する流量検出手段を備え、
前記制御手段が、前記流量検出手段により測定された前記気体の総流量が所定の値を超えた場合に、前記送気手段による気体の送気を停止する請求項１記載の送気装置。
前記体腔内に送気した前記気体の流量を測定する流量検出手段を備え、
前記制御手段が、前記流量検出手段により測定された前記気体の総流量が所定の値を超えた場合に、警告を行う請求項１記載の送気装置。