JPH07508443A - 通気方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 通気方法および装置 技術分野 本発明は、相互汚染に起因する感染または過剰圧力に起因する患者への危険のリ スクなしに、患者の体にガスを吹き込む速度、その安全性およびその正確さを改 良する方法および装置に関する。

背景技術 外科手術の間、患者に通気するための管理手法において、二酸化炭素のような加 圧ガスを供給する種々の装置が知られている。患者の体腔（ｂｏｄｙ　ｃａｖｉ ｔｙｌが過剰圧力になることに起因して合併症を生じるおそれをなくすために、 この処理の間、通気ガスの量および圧力の両者を制御することが重要である。患 者の体腔内の圧力を正確に決定するための各種の方法が開発されており、それら のいくつかは以下の米国特許明細書に記載されている。

５．０１３，２９４ ５．００６，１．０９ ４．８７４．３６２ ４．６７６．７７４ ４．９６６．５７８ ４．４６４，１６９ ４．２０７．８８７ これら公知の方法および装置の全ては、患者の腹部または他の体腔内の通気ガス の実際の圧力を合理的かつ正確に表示することと、実際の圧力が所定の圧力より 低いとき、患者の体内に通気ガスを付力目することとに向けられている。

内視鏡による外科的処理の間、外科医により患者の腹部に加えられる外力１体腔 への器具および機器の挿入およびそれらの除去、患者の呼吸または機械的通気装 置による体腔内の通気ガスの圧力の変化等に起因する多くの外力が患者に作用す る。これらの外力は、体腔内の実際の圧力に大きく影響する。

通気装置は、外科用機械器具の挿入または除去に起因して通気ガスが流出した後 に、体腔内の圧力を再び速やかに正しい圧力にするために、高流量の通気ガスを 提供できることが望ましい。さらに、通気ガスが所望のレベルを越える場合に、 ガスの過剰分を体腔から速やかに除去することができる理想的な通気装置である ことが望ましい。

従来の通気装置は、通気ガスが体腔に流れることを許すことにより体腔内の実際 の圧力の低下を補正しているが、体腔内の実際の圧力が所望の圧力より大きくな りすぎない限り、通気ガスが体腔から除去することを許す手段を備えていない。

たとえば、腹部通気として使用する通気圧力が１２〜１５ｍｍＨｇであっても、 最高級の通気装置に備えられた安全弁は５０〜６０ｍｍＨｇで動作する。これら の装置において、安全弁は、患者の体腔への通気ガスの圧力を低下させるように 作用する通気装置に備えられた一般的な手段にすぎない。過剰の加圧は、通気装 置から体腔へ流れるガスの量を制限し、ガス圧を低下させる傾向を有する体内の ガスの漏洩および吸収を考廖することにより、回避される。これらの処理により 通気装置により供給することかできる補充ガス量より少ない量のガスが除去され るから、体腔内の実際の圧力が延長期間の間所定の圧力を越える可能性がある。

従来の通気装置では、ｌ［’ｌｌ再汚染危険のために体腔内の圧力を低下させる ことができない。患者の体外へのガスの流出と通気装置へのガスの逆流とが許さ れる通気装置では、患者の体内のバクテリア性およびビールス性の物質が通気ガ スにより通気装置に移動し、それがその通気装置を引き続き使用する次の患者へ の汚染源として作用する。

患者の体腔の汚染は、たとえガスが通気装置に逆流することを防止しても、生じ る。最近の研究によれば、標準のガスシリンダにより提供される通気ガスは、錆 、銅、モリブデン、クロム等の無機物と、多量の有機汚染物とにより汚染される ことを示しており、それらの全ては通気の間患者の体腔に導入される。

要約すると、従来の通気装置では、生じるおそれのある過剰の圧力を逃す手段を 欠いているから、一部の内視鏡医師が望む通気ガスの高速流を提供することがで きない。また、患者の呼吸、患者の身体に加えられた外力、外科用器具の操作、 通気装置の操作等の結果として生じる過剰加圧の状態は、体腔内の通気ガスの圧 力が漏洩または吸収により低下するまで、長時間継続する。現存の通気装置の圧 力低減手段は、ガスが通気装置に逆流することを防止するために非常に高圧に設 定されており、患者を相互汚染および危険にさらすことになる。

発明の要約 本発明は、患者の身体への汚染の導入および相互汚染の危険性なしに、過剰の圧 力を逃す手段を提供するとともに、通気ガスを高流量で体腔に供給するための方 法および装置を提供することを目的とする。

本発明の体腔に安全に通気する装置は、加圧ガス源から供給される二酸化炭素の ような通気ガスの圧力を所定の圧力に低下させる圧力低減手段と、圧力低減手段 の出口に接続されてガス圧が所定の値を越えたとき通気ガスを逃すように調節さ れる圧力逃し手段と、加圧ガス源から供給されるガスに含まれる所定の物質を除 去し、患者の体を離れて圧力逃し手段から排出されるガスからバクテリア性およ びビールス性の物質を除去するフィルタとを含む。

本発明で使用するフィルタは、外科処置毎に処理しかつ交換することにより相互 汚染を防止するように、安価な材料で構成することができる。また、本発明で使 用するフィルタは、使用のたびに容易に清掃しかつ殺菌することができる材料で 構成してもよい。

本発明の他の利点は、圧力逃し手段とフィルタとにより、過剰圧力が体腔に作用 した場合に通気ガスを速やかに逃し、長い過剰圧力状態の危険性なしに通気ガス を高流量で導入することを許すことにある。

本発明の体腔に安全に通気する方法は、加圧ガス源からの加圧ガスを調整可能の 圧力低減手段を介して指向させ、圧力低減手段からの加圧ガスを調整可能の圧力 逃し手段を介して指向させ、圧力低減手段の圧力が圧力低減手段により設定され た圧力を越えたとき通気ガスを逃すように圧力逃し手段を調整し、体腔に入るガ スから特定の物質を除去しかつ体腔を離れる通気ガスからバクテリア性およびビ ールス性の特定の物質を除去するフィルタを介して通気ガスを患者の体腔に指向 させ、通気装置を新たな患者に使用する前に汚染されたフィルタ要素を交換また は清掃することを含む。

図面の簡単な説明 第１図は１本発明にしたがう通気装置の通気要素の概略図である。

第２図は、第１図の通気装置の電子制御システムの電気回路のブロック図である 。

第３図は、第１図の通気装置の使用状態を示す図である。

好ましい実施例の説明 第１図を参関するに、二酸化炭素ガスは、ＣＯ２リザーバすなわち加圧ガス１１ １ｉ１０から通気機器に高圧で供給される。加圧ガス源〕０は、二酸化炭素用に 向けられた任意な寸法の高圧ガスシリンダを用いることができる。ＣＯ２加圧ガ ス源１０には、ガス圧力を電子的に感知する圧力感知器ずなわぢ電子的高圧感知 器１２が接続されている。好ましい実施例において、高圧感知器１２は、マイク ロゲージ［ＭｉｃｒｏＨａｇｅｌ　モデルＰ１４９であり、２０００ＰＳＩまで の圧力を感知することができる。ＣＯ２加圧ガス源１０には、また、高圧のガス 圧力を調整する高ガス圧調整器すなわち高圧調整器１４が接続されている。好ま しい実施例において、高圧調整器１４は、ノルグレンｆＮｏｒｇｒｅｎｌ　モデ ルであり、ＣＯ２加圧ガス源１０からのＣＯ２ガスの圧力を２５ＰＳＩの圧力に 減少させる。高圧調整器１４の出力側には、高圧逃し弁すなわち高圧安全弁１６ が接続されている。安全弁１６は、圧力が３０ＰＳＩを越えたとき、開放してＣ Ｏ２ガスを放出する。好ましい実施例において、高圧安全弁１Ｇは、サークル・ シール１ｃｉｒｃｌｅ　５ｅａｌｌ　Ｄ　５３３　Ｂ　−２Ｍ　−Ｆ、３０であ る。

高圧調整器１４の出力側には、また、ガス圧を電子的に調整する電子的ガス圧調 整器すなわち電子的圧力調整器１８が接続されている。好ましい実施例において 、電子的圧力調整器１８は、ベロホラムｔＢｅｌｌｏｆｒａｍ）　２４１−９６ ２−０９５−０００である。この調整器１８は、出口の圧力が圧力低減要素によ り設定された圧力を越えたときガスを流出させるように開（調整可能の圧力低減 器を組み込んでいる。電子的圧力調整器１８の動作は、電子的圧力感知器と制御 回路とにより内部制御される。

電子的圧力調整器１８の出力側には、弁２０が接続されている。

好ましい実施例において、弁２０は、バルケルト［Ｂｕｒｋｅｒｔ、］製のモデ ル２　］、］１−Ａ−１／４−Ｆ−ＢＲ−１，／の常閉バルブである。

弁２０は、フロー・トランスデユーサすなわち流量検出器２２に接続されている 。この流量検出器２２は、ハネウェル（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ）のＡＷＭ５１　０ ４ＶＣであり、毎秒Ｏから２０リツトルまで変動するＣＯ２の流量に比例する電 気信号を提供する。

流量検出器２２の出力側には、圧力逃し弁すなわち安全弁２４と、圧力変換器す なわち圧力感知器２６と、フィルタ２８とが接続されている。好ましい実施例に おいて、安全弁２４は、サークル・シールのモデル５３３Ｂ−２Ｍ−Ｂ安全弁で あり、はぼ６０ｍｍＨｇで圧力を調圧する。圧力感知器２６は、Ｏ〜ＩＰＳＩの センシムｔｓｅｎｓｙｍｌｓｃＸ０１　ＤＮ圧力センサである。

フィルタ２８は、スリーエム［３Ｍｌ製の０．３ミクロンのエレクトレット・フ ィルタ要素であり、通常の動作において流量検出器２２から流出する全てのガス がフィルタ２８を通るように、流量検出器２２の出力側に接続されたハウジング を備えている。フィルタ２８の出力は、ホース３２により患者の体腔３０に接続 される。好ましい実施例において、フィルタ２８は、コロラド州デンバーのサイ バーメゾイックｆｃｙｂｅｒｍｅｄｉｃｌ製の通常のフィルタ要素であるが、他 の多（の好適なフィルタ（パル、ゲルマン・サイエンテシフィツク、マーキュエ スト、アーボーテクノロギーズ、ファイバブレチク等）を本発明に適用してもよ い。

高圧感知器２２、流量検出器２６および電子的圧力調整器１８からの電子的な感 知信号は、全て制御回路３４に供給される。制御回路３４からの電子的な制御信 号は、電子的圧力調整器１８および弁２０に供給される。

第２図を参照するに、制御回路３４は、マイクロプロセッサ回路からなる。制御 回路３４は、高圧感知器１２、流量検出器２２、圧力感知器２８および電子的圧 力調整器１８からのアナログテ的な電圧信号をマイクロプロセッサ３８において 使用するためのデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器３６を含む。

マイクロプロセッサ３８は、また、スイッチ兼制御器４６からの制御情報を受け 、弁２０．積算器４８、表示器兼指示器４４およびアラーム４２を制御する。メ モリ４０は、マイクロプロセッサ３８のためのプログラム・ステップとキャリブ レーション・セツティングとを提供する。積算器４８は、マイクロプロセッサ３ ８からの可変パルス幅信号を電子的圧力調整器１０を制御するための可変直流電 圧に変換する。

好ましい実施例の動作 動作において、ガス供給源ｌＯを通気機器に接続すると、高圧感知器】２ば、ガ ス供給源１０において利用するＣＯ２の圧力値を示す信号をアナログ・デジタル 変換器３６に供給する。マイクロプロセッサ３８は、残留ガス量を表示器兼指示 器４４に指示させる。

高圧調整器１４は、電子的圧力調整器１８の入力側に供給されるＣＯ２ガスの圧 力を２５ＰＳＩに減じる。高圧調整器１４がＣＯ２ガスの圧力を３０ＰＳＩ以下 に調整しなかった場合には、安全弁１６がＣＯ２ガスを流出させるべく開放する 。

マイクロプロセッサ３８は、使用者が設定した所定の通気圧力を決定ずべ（スイ ッチ兼制御器４６から情報を導く。この情報は、流量検出器２２および圧力感知 器２６により検出された流量および圧力とともに、電子的圧力調整器１８のため の所望の制御信号値を得るべ（マイクロプロセッサ３８において利用される。マ イクロプロセッサ３８は、高速繰返しパルスを積算器４８に供給することにより 、これを行う。それらのパルス幅は、積算器４８が電子的圧力調整器１８用の所 望の制御信号値を発生するように計算されている。

この技術は、パルス幅変調として広く知られている技術であり、マイクロプロセ ッサ３８が２状態のデジタル出力信号から連続アナログ電圧を合成することを許 す。

メモリ４０に記憶されたソフトウェアのプログラムは、マイクロプロセッサ３８ の動作を制御する。電子的圧力調整器１８用の所定の制御信号値の決定に用いる プログラム・アルゴリズムは、圧力感知器２６で検出された圧力値に応答する比 例積分微分子ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　ｉｎｔｅｇｒａｌ　ｄｅｒｉｖａｔｉ ｖｅ：ＰＩＤｌファンクションである。

Ｐ　Ｉ　’Ｄアルゴリズムの出力は、流量検出器２２からの信号に応答してさら に変調される。流量検出器２２により測定された流量が使用者により設定された 最大流量を越えると、マイクロプロセッサ３８は、流れを許容可能のレベルに減 じるべく電子的圧力調整器１８の出力を減じる。

メモリ４０内のソフトウェアのプログラムは、各種の異常状態を検出する動作を マイクロプロセッサ３８に実行させる。そのような状態の１つは、ガスが患者の 体腔から、通気機器により補充されるべき非常に高い割合で漏洩することである 。この状態は、流量検出器２２により感知した流量が使用者により設定された最 大流量と同じまたはそれに近い値である場合、マイクロプロセッサ３８が圧力感 知器２６により感知された圧力のわずかな増大を検出することをあやまっている ときに存在する、と考庫される。この状態が所定の設定時間継続すると、マイク ロプロセッサ３８は、ガス漏れを報知すべく表示器兼指示器４４およびアラーム ４２の１つを動作させる。

マイクロプロセッサ３８は、また、通気機器と体腔との間のハウジングの欠陥を 検出し、その旨を警告する。この状態の存在を決定するために、電子的圧力調整 器１８の出力は、短時間増大される。

圧力感知器２６が圧力の非常に早い増大を検出し、電子的圧力調整器１８の出口 に接続された非常に小さい容量を指示すると、欠陥状態がある、と考膚される。

この状態は、表示器兼指示器４４とアラーム４２とにより知らされる。

理由の如何を問わず、患者の体腔の過度の圧力は、圧力感知器２６により直ちに 感知される。この圧力が３０ｍｍＨｇを越えると、マイクロプロセッサ３８は、 表示器兼指示器４４およびアラーム４２によりその状態を知らせる。加えて、Ｐ ＩＤ制御機能が圧力感知器２６により感知される圧力を使用者により選択された ３ｍ　ｍ　Ｈｇの圧力内に一定時間内で復帰させることができない場合に、マイ クロプロセッサ３８は過大圧力をアラームで知らせる。

電子的圧力調整器１８の付加的なチェック機能として、その内部圧力感知器によ り感知された圧力を表す信号がアナログ・デジタル変換器３６を介してマイクロ プロセッサ３８に供給されることである。この信号は、圧力感知器２６のチェッ クのためにマイクロプロセッサ３８において利用される。

電子的圧力調整器１８の出力ガスは、常閉の弁２０に供給される。この弁２０は 、通気機器の他の故障または電力故障が生じた場合に、轡、者へのガスの供給を 中止するように選択される。弁２０は、患者の体腔の実際の圧力を圧力感知器２ ６でいつでもチェックすることができるように、マイクロプロセッサ３８により 制御される。

アナログ・デジタル変換器３６には、また、流量検出器２２と圧力感知器２６と から信号が供給される。これらの信号は、マイクロプロセッサ３８が常に使用さ れている通気機器の圧力を測定しかつ患者へのガスの流量を監視することができ るように、デジタル信号の形に変換されてマイクロプロセッサ３８に供給される 。

フロートラスデューサ２２の出力に接続された安全弁２４は、圧力が６０ｍｍＨ ｇを越えた場合に、開放し、ガスを放出する。この安全弁２４は、患者の体腔の 圧力がいかなる理由で前記の値を越えても、安全に開放するように作用する。表 示器兼指示器４４は、外科医が使用する各種の情報を表示するように、マイクロ プロセッサ３８により制御される。それらの情報は、通気機器の圧力、腹部の実 際の圧力、患者へのガスの流量、通気されたガスの総量、および総通気時間を含 む。

アラーム４２は、通気ホース３２に漏洩または閉塞が生じたとき、もしくはＣＯ ２加圧ガス＠ｉｌｏにおけるガスの供給が最小許容レベル以下になったとき、通 気圧力が設定された値を越える場合に、マイクロプロセッサ３８により復帰され る。

第３図を参関するに、通気機器５０は、高圧ホース５２により加圧ガス源１０に 接続される。フィルタ２８は、通気機器５０と、トロカール５４を介して患者の 体腔３０に接続される通気ホース３２とに接続される。フィルタ２８と通気ホー ス３２とは、外科手術の後に使い捨てにしてもよい安価な無菌の材料から構成さ れる装置 使用時、外科医は、患者の体腔に供給する所望の圧力と最大許容ガス流量とをス イッチ兼制御器４６に設定し、次いで通気を開始する。表示器兼指示器４４は、 外科医が利用するための、体腔内の圧力、流量、時間および他の情報を連続して 表示する。

本発明は、多くの付加および変更をすることができ、したがって上記実施例に限 定されない。たとえば、好ましい実施例は二酸化炭素ガスへの使用について説明 しているが、ヘリウム、亜酸化窒素のような他のガス用としても適用することが できる。所定の圧力に関する安全性を許すようにガス流を制御する各種の手段を 用いることができる。好ましい実施例で用いるフィルタは０．３ミクロンのエレ クトレットタイプのフィルタであるが、各種の寸法の物質を除去すために各種の 小孔寸法およびタイプのフィルタを使用することができる。

鯖 国際調査報告　ｏ、Ｔ１ｒ４　ＯＮ／ｎｎ１７７

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．加圧ガス源と、前記加圧ガス源からガスを導くべく前記加圧ガス源に接続さ れた長い導管であってガスを体腔の中および外に向けるべく末端を有する導管と 、前記導管に接続された調整器であって前記加圧ガス源からのガスが当該調整器 を介して前記末端に流れるように前記導管に接続された調整器とを含み、前記調 整器は、前記導管内のガス圧を増減させる電気信号に応答し、また前記導管から ガスを放出させることにより前記ガス圧を減じる、通気装置。
2. ２．さらに、前記調整器と前記末端との間の前記導管の部位に交換可能に接続さ れたフィルタを含み、前記導管は前記フィルタと前記末端との間のガス流路を形 成し、前記フィルタは前記導管内のガスの移動方向と無関係にガスを濾過するよ うに構成されている、請求の範囲１に記載の装置。
3. ３．さらに、前記末端付近の前記導管の部位に接続された開閉弁を含み、前記フ ィルタは前記開閉弁と前記末端との間の部位に接続されており、前記開閉弁は前 記フィルタの交換を容易にすべく前記導管を経るガス流を停止させる、請求の範 囲２に記載の装置。
4. ４．前記調整器は、前記導管内のガス圧を最小圧力と最大圧力とにより規定され る圧力範囲に維持すべく動作する、請求の範囲１に記載の装置。
5. ５．前記圧力範囲はほぼ６ｍｍＨｇである、請求の範囲４に記載の装置。
6. ６．さらに、前記加圧ガス源と前記調整器との間の前記導管の部位に接続された 安全逃し弁を含み、前記安全逃し弁は前記導管内の圧力が前記圧力範囲の最大レ ベルより本質的に高い第１の圧力レベルを越えるたびに前記導管内のガス圧を逃 す、請求の範囲４に記載の装置。
7. ７．さらに、前記末端と前記調整器との間の前記導管の部位に接続された第２の 安全逃し弁を含み、該第２の安全逃し弁は前記導管内の圧力が前記圧力範囲の最 大レベルより本質的に高い第２の圧力レベルを越えるたびに前記導管内のガス圧 を逃す、請求の範囲６に記載の装置。
8. ８．ガスを体腔の中および外に安全に流す通気方法であって、ガスを選択された 圧力レベルで導管を介して体腔に導き、前記導管内のガス圧が選択された圧力範 囲に関して第１のレベルを越える場合に前記導管内のガス圧を逃す安全逃し弁を 前記導管に接続し、選択された圧力範囲より高くかつ前記第１のレベルより低い 第２のレベルを越える前記導管内のガス圧に応答して前記導管からガスを放出さ せることにより前記導管内のガス圧を調整し、前記導管内のガス流の方向に関係 なくガスを濾過するフィルタにより前記導管内のガスを濾過することを含む、通 気方法。
9. ９．さらに、各通気処理の後の前記フィルタの交換を容易にすべく前記導管に前 記フィルタを交換可能に接続することを含む、請求の範囲８に記載の方法。