JP6930024B2 - 気腹装置及び気腹装置の作動方法 - Google Patents
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Description
例えば、ユーザがフットスイッチを押すと、気腹装置は、排気モードになる。排気モードになると、体腔内への送気と体外への排気を同時に行うことによって、体腔内を所定の圧力に保っている。排気は、送気の開始と同時に開始され、排気は送気中に終了し、その後送気が終了する。排気が、送気と同時に行われることにより、体腔内の圧力の変動を小さくしている。
本発明の一態様の気腹装置の作動方法は、気体供給源から送気管路を経て所定の気体を体腔内へ送気する気腹装置の作動方法であって、送気時間測定部が、設定圧に応じて所定量の前記気体が送出されるまでの送気時間を測定し、圧力測定部が、前記送気管路に設けられて前記体腔内の圧力を測定し、排気時間算出部が、前記設定圧と前記圧力測定部にて測定された前記圧力の測定結果とから排気時間を算出し、制御部が、前記送気時間測定部で測定された前記送気時間と前記排気時間算出部で算出された前記排気時間との差分に応じて前記気体の送気流量を調整する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係わる気腹装置を備えた腹腔鏡下外科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に示す腹腔鏡下外科手術システム1は、気腹装置2を含む。気腹装置2は、間欠的に送気を行う。間欠的な送気は、送気を行った後、送気を停止させて体腔内の圧力を測定する測定期間と、送気を行う送気期間とを交互に行うことにより行われる。
なお、制御部11は、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのハードウエア回路で構成したプロセッサでもよい。
気腹装置2は、術中は、患者Kの腔内圧力が所定の圧力になるように気体の送気量を調整する。送気は間欠的に実行され、連続する2つ送気期間の間には、腔内圧力の測定が圧力センサ15により行われる。制御部11は、測定された腔内圧力に基づいて、腔内圧力が所定の圧力になる送気量を算出して、電空レギュレータ13に制御信号を出力する。
TE=α×(sp−pv)+x1 ・・・(1)
S2の後、制御部11は、送気圧が初期値x2になるように、電空レギュレータ13の出力を設定する(S3)。すなわち、排気モードの最初のサイクルC1では、電空レギュレータ13の出力は、送気圧が初期値x2になるように設定される。その結果、電空レギュレータ13は、設定された初期値x2の送気圧で気体を送気管路3に供給する。
なお、排気モードにおける各サイクルにおける送気量の目標値QDは、ユーザによって予め設定される。
S4の後、制御部11は、S2で算出された排気時間TEが経過したかを判定する(S5)。
排気時間TEが経過していなければ(S5:NO)、制御部11は、カウンタのインクリメントにより送気時間TSをカウントする(S7)。よって、S7の処理は、設定圧である設定値spに応じて所定量の気体が送出されるまでの送気時間を測定する送気時間測定部を構成する。
制御部11は、S9で計算された積算流量が目標値QDになったかを判定する(S10)。
S11の後、制御部11は、第1と第2の電磁弁の両方が閉じているかを判定する(S12)。
なお、送気時間TSより排気時間TEが長いとき、電磁弁14は閉じているが、電磁弁17が開となる状態になる場合がある。その場合、電磁弁14と17が閉じていないため、S12でNOとなり、処理は、S5へ戻り、排気時間TEが経過すると、電磁弁17が閉じられる。その結果、S12でYESとなる。
ここで、最初のサイクルにおける腔内圧力と、送気及び排気のタイミングを説明する。
電磁弁17が開くことにより、腔内圧力は下がり始める。排気時間TE1が経過して時刻t1のタイミングで、電磁弁17が閉じる(S6)。
図3に示すように、制御部11は、S13において測定された腔内圧力に基づいて、排気時間TEを計算する(S14)。S14における排気時間TEの計算方法は、S2と同じである。
例えば、x2が初期値で、βを係数とすると、送気圧Psは、次の式(2)により計算される。
制御部11は、S15で計算された送気圧になるように、電空レギュレータ13の出力を設定する(S16)。
なお、図5は、本実施の形態の処理を行わない場合における、排気モードが開始された後における、腔内圧力の変化と、送気及び排気のタイミングを示すグラフである。
以上のように、上述した実施の形態によれば、送気と排気が同時に行われるときの腔内圧力の変動を抑制する気腹装置を提供することができる。
第1の実施の形態では、送気時間と排気時間の差分に応じて、次のサイクルにおける送気圧を上げ、単位時間当たりの送気流量を増加させることによって、排気期間における腔内圧力の変動を抑制している。しかし、送気圧には上限及び下限があるため、腔内圧力の変動が抑制できない場合がある。
本実施の形態の気腹装置の構成は、図1に示すような第1の実施の形態と気腹装置の構成と同じであるので、説明は省略する。以下、第2の実施の形態の気腹装置について、第1の実施の形態と異なる排気モード時の処理の流れについて説明する。
図6及び図7は、術中において、フットスイッチ18が踏まれて排気モードになったときに実行される処理の流れの例を示すフローチャートである。図6及び図7の処理は、制御部11により実行される。
本実施の形態においても、術中において、フットスイッチ18が踏まれて排気モードになると、第1の実施の形態で説明した図2の処理が最初に実行される。よって、最初のサイクルC1における処理は、第1の実施の形態と同じなので、説明は省略する。
図6及び図7は、2回目以降のサイクルにおける処理の流れの例を示すフローチャートである。図6及び図7の処理は、制御部11により実行される。
続いて、制御部11は、S20でカウントした送気時間と、S41で計算した排気時間との差分に応じて、送気圧を計算する(S42)。
dx=ΔT/2 ・・・(3)
すなわち、送気時間TSと排気時間TEの差分の半分が、ディレイ時間dxとなる。
ディレイ時間dxが負値であるときは、送気圧が下限値に達していて、それ以上送気量を減少できない状況であることを意味する。
ディレイ時間dxが0を超えているとき(S46:YES)、制御部11は、第1の電磁弁である電磁弁14を開く(S47)。すなわちディレイ時間dxが正値であるとき(S46:YES)、電磁弁14が開かれ、送気が排気よりも先に行われる。
排気の開始のディレイ時間dxが経過するまで、電磁弁17あるいは14は開かれない。
電磁弁14と17の両方が閉じると(S60:YES)、制御部11は、圧力センサ15の出力から腔内圧力を測定し、処理は、S41に戻る。
3回目以降のサイクルにおいて、送気圧が上又は下限値を超えないとき(S43:NO)、処理は、図6のS14に戻る。
さらに、ディレイ時間dxは、上記の式(3)から、排気が、送気期間のちょうど中央で行われるように算出されている。
制御部11は、電磁弁17を開き、所定のタイミングで腔内圧力を測定し、その腔内圧力の低下の傾きを算出する。
制御部11は、電磁弁14を開にして腔内圧力Pを所定の圧力p0にした後、時刻t0において電磁弁17を開にすると、図9に示すように腔内圧力Pは低下し始める。
排気チューブ23が気腹装置2に正しく接続されていれば、電磁弁17を開にした後、所定の期間経過後に所定の圧力値になる。しかし、排気チューブ23が気腹装置2に正しく接続されていなければ、電磁弁17を開にした後、所定の期間経過前に所定の圧力値以下になる。
その結果、腔内圧力Pが不必要に低下することがない。
ここでは、電磁弁17の閉ディレイが30msであるとする。そのため、式(4)により、閉ディレイを考慮して推測した腔内圧力Pの低下量pestが算出される。
ここで、piは、現時点で測定された腔内圧力であり、p(i−1)は、現時点よりの1つ前に測定された腔内圧力であり、p(i−2)は、現時点よりの2つ前に測定された腔内圧力であり、p(i−3)は、現時点よりの3つ前に測定された腔内圧力である。
制御部11は、所定の周期ここでは10ms毎に、上記式(4)により、低下量pestを推測する。
Pest=pest+(p0−pi) ・・・(5)
Pestは、所定の圧力PEと、電磁弁17を開く前の腔内圧力p0との差分である。
よって、以上のような処理を行うことにより、排気チューブ23の接続状態の確認のために、腔内圧力Pが不必要に低下せず、術野が大きく変化することを回避することができる。
Claims (7)
- 気体供給源から送気される所定の気体を体腔内へ送気するための送気管路と、
設定圧に応じて所定量の前記気体が送出されるまでの送気時間を測定する送気時間測定部と、
前記送気管路に設けられ前記体腔内の圧力を測定する圧力測定部と、
前記設定圧と前記圧力測定部において測定された前記圧力の測定結果とから排気時間を算出する排気時間算出部と、
前記送気時間測定部で測定された前記送気時間と前記排気時間算出部で算出された前記排気時間との差分に応じて前記気体の送気流量を調整する制御部と、
を有する気腹装置。 - 前記制御部は、間欠的に送気を行う際に、前記送気時間が前記排気時間よりも長いときは前記送気流量を増加し、前記送気時間が前記排気時間よりも短いときは前記送気流量を減少するように、前記気体の前記送気流量を調整する、請求項1に記載の気腹装置。
- 前記間欠的な送気は、前記送気を行った後、前記送気を停止させて前記体腔内の前記圧力を測定する測定期間と、前記送気を行う送気期間とを交互に行うことにより行われ、
前記制御部は、前記気腹装置が前記排気を行う排気モードになると、最初の前記測定期間における前記排気時間と前記送気時間に基づいて前記気体の前記送気流量を調整する、請求項2に記載の気腹装置。 - 前記制御部は、前記送気時間と前記排気時間の開始のタイミングを調整する開始タイミング調整部を有し、
前記制御部は、前記開始タイミング調整部において調整されたタイミングだけ、前記送気時間又は前記排気時間の開始タイミングをずらす、請求項1に記載の気腹装置。 - 前記制御部は、前記送気時間と前記排気時間が一致しないとき、前記排気時間の半分のタイミングが、前記送気時間の半分のタイミングと一致するように、前記送気時間又は前記排気時間の開始タイミングを調整する、請求項4に記載の気腹装置。
- 前記制御部は、前記送気時間と前記排気時間の開始のタイミングを調整する開始タイミング調整部を有し、
前記制御部は、前記送気流量が上限値又は下限値に達しており、前記送気時間と前記排気時間が一致しないとき、前記排気時間の半分のタイミングが、前記送気時間の半分のタイミングと一致するように、前記送気時間又は前記排気時間の開始タイミングを調整する、請求項2に記載の気腹装置。 - 気体供給源から送気管路を経て所定の気体を体腔内へ送気する気腹装置の作動方法であって、
送気時間測定部が、設定圧に応じて所定量の前記気体が送出されるまでの送気時間を測定し、
圧力測定部が、前記送気管路に設けられて前記体腔内の圧力を測定し、
排気時間算出部が、前記設定圧と前記圧力測定部にて測定された前記圧力の測定結果とから排気時間を算出し、
制御部が、前記送気時間測定部で測定された前記送気時間と前記排気時間算出部で算出された前記排気時間との差分に応じて前記気体の送気流量を調整する気腹装置の作動方法。
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