Медицинский газовый инсуфлятор

Медицинский газовый инсуфлятор

Реферат

Медицинский газовый инсуфлятор относится к медицинской технике и предназначен для автоматического поддержания внутриполостного давления с целью облегчения визуализации состояния внутренней поверхности и содержимого полости при проведении лапароскопических операций и других медицинских процедур.

Известен инсуфлятор с цифровой подачей газа (патент США №5292304), содержащий канал высокого давления с двумя последовательно включенными в него стабилизаторами давления. Выход второго стабилизатора давления подсоединен ко входам параллельно включенных электромагнитных клапанов, выходы которых подсоединены к дросселям. Величина расхода каждого из этих дросселей соответствует ряду значений 1, 2, 4, 8, подключение которых осуществляется через компьютер. Выходы дросселей объединены в коллектор, выход которого является выходом инсуфлятора, при этом к этому выходу подсоединены: электромагнитный клапан на установленное давление для соединения с компьютером, датчик расхода, после которого подсоединен аварийный клапан на установленное аварийное значение давления.

Данное устройство предусматривает наличие микропроцессорной системы, что делает ее зависимой от энергопитания, кроме того, большое количество переключаемых элементов снижает надежность в работе.

Известен способ подачи газа в брюшную полость и устройство для его осуществления (патент США №5152745). Способ инсуфляции газа в полость состоит в том, что газ от источника высокого давления подают через систему клапанов, снижая его давление до 50 мм рт.ст., а затем подают в элемент, в котором располагают входной клапан, выходной клапан, а между ними объем для газа, при этом значение внутриполостного статического давления определяют с помощью экстраполяции данных скорости вытекания газа из этого объема. Клапаны используют для заполнения и опустошения объема для газа при его подачи в полость. Устройство для осуществления этого способа содержит линию подачи газа, понижающий редуктор, регулируемый предохранительный клапан, переключаемый клапан, далее линия подачи газа разделяется на ветви, на которых расположены первый и второй клапаны, а между ними предусмотрен объем для газа, а также логическое устройство для расчета давления в инсуфлируемой полости по крайней мере в двух точках спада давления в вышеуказанном объеме газа и для контроля первого и второго клапана, индикатор давления, управляемый логическим устройством, преобразователь значения давления в электрический сигнал и устройство для ввода газа непосредственно в инсуфлируемую полость.

Данный способ и устройство не обеспечивают необходимую точность поддержания внутриполостного давления при неожиданных скачках давления, вызванных невозможностью компенсации падения давления на элементах линии подачи газа, из-за ограниченного давления на входе переключаемого клапана, а также за счет конечного объема для газа, которым корректируют внутриполостное давление. Последние обстоятельства повышают риск для пациента при хирургических вмешательствах. Кроме этого, работа устройства зависит от наличия электроэнергии, обеспечивающей работу клапанов и логического устройства.

Известно также устройство инсуфляции (патент США №5423741), содержащее источник газа высокого давления, линию подвода газа, редуктор высокого давления, предохранительные клапаны, электромагнитный клапан, элемент для управления потоком с электрическим управляемым клапаном, камерой, дроссель с датчиком дифференциального давления для определения наличия истечения газа из вышеуказанного элемента для управления потоком, выходной клапан, а также датчик выходного давления, преобразователь его сигнала, соответствующего внутриполостному давлению, в электрический сигнал, при этом выход преобразователя через микропроцессор соединен с входом электрического управляемого клапана, источник питания, выходную линию подвода газа.

Недостатком данного устройства для инсуфляции газа является, во-первых, недостаточная компенсация паразитных потерь давления газа на линии подачи из-за значительного ограничения давления перед подачей газа в электрический управляемый элемент, а во-вторых, то, что схема обратной связи от датчика выходного давления через микропроцессор к входу электрического управляемого элемента работает как средство для наполнения камеры заданного объема без учета потерь на элементах линии подачи газа, а затем газ подают через дополнительный электромагнитный клапан в инсуфлируемую полость. Это приводит к невысокой точности поддержания внутриполостного давления вследствие использования конечных определенных объемом камеры порций газа и недостаточной компенсации потерь давления на линии подачи газа. Кроме этого, работа устройства также, как и вышерассмотренного, зависит от наличия электроэнергии, обеспечивающей работу клапанов и микропроцессора.

Наиболее близким к предлагаемому инсуфлятору является устройство подачи газа в полость тела, описанное в патенте РФ 2175250. Устройство содержит источник газа высокого давления, понижающий редуктор, предохранительные клапаны, датчик расхода, датчик стабилизированного давления и линию подвода газа в полость тела.

Недостатками данного устройства является невысокая надежность процесса инсуфляции из-за того, что в устройстве подачи газа в полость тела не предусмотрена защита от сбоев в работе микропроцессорной системы управления. Микропроцессорная система управления управляет электромагнитным клапаном и электроуправляемого редуктора. Поэтому сбой в микропроцессорной системе управления вызывает сбой в работе всего устройства подачи газа в полость тела, что может привести к серьезным последствиям во время хирургических вмешательствах или диагностических процедурах.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение надежности процесса инсуфляции газа в полость тела во время проведения хирургических вмешательств или диагностических процедур.

Указанная задача решается за счет того, что также, как известное, предлагаемое устройство содержит источник газа высокого давления, понижающий редуктор, два предохранительных клапана, датчик расхода, датчик стабилизированного давления и линию подвода газа в полость тела. Но, в отличии от известного, предлагаемое устройство дополнительно содержит устройство подготовки газа, к выходу которого последовательно подсоединены стабилизатор давления с датчиком давления и счетчик расхода газа, к выходу которого подсоединены первый предохранительный клапан, регулируемый стабилизатор давления и регулируемый дроссель расхода, выход которого подсоединен к управляемому клапану, к выходу которого подсоединены второй предохранительный клапан и линия подвода газа в полость, выполненная в виде ресивера, соединенного с пневмотумблером, а выход ресивера соединен со вторым входом схемы сравнения, на первый вход которой подсоединен выход регулируемого стабилизатора давления, а выход схемы сравнения подсоединен к управляющему входу управляемого клапана.

Технический результат использования элементов струйной автоматики состоит в повышении надежности процесса инсуфляции газа в полость тела, а использование газа для управления и инсуфляции делает инсуфлятор энергонезависимым, так как электропитание используется только для питания датчиков и индикаторов, используемых для визуального наблюдения и контроля.

Совокупность признаков, изложенных в п.2 формулы изобретения, характеризует инсуфлятор, в котором к блоку питания, подсоединенному к датчикам и индикаторам, подсоединен автономный источник питания.

Технический результат использования автономного источника питания состоит в том, что при отключении сетевого питания автоматически включается автономный источник питания и врач может продолжить или закончить хирургическое вмешательство. Но поскольку потребляемая мощность для работы датчиков и индикаторов небольшая, то современные аккумуляторы или батареи способны обеспечить электропитанием достаточно длительное время.

Совокупность признаков, изложенных в п.3 формулы изобретения, характеризует инсуфлятор, в котором к источнику высокого давления подсоединен манометр.

Технический результат использования манометра состоит в том, что перед подачей газа в инсуфлятор производят открытие источника газа высокого давления (баллон с углекислотой) и выставку того значения давления, на которое рассчитана работа инсуфлятора, в частности стабилизатора давления.

Изобретение характеризуется чертежом, на котором изображена блок-схема устройства. На чертеже приняты следующие обозначения: источник 1 газа высокого давления, к которому присоединен понижающий редуктор 2 и манометр 3, выход понижающего редуктора подсоединен к устройству 4 подготовки газа, соединенному со стабилизатором 5 давления, к которому подсоединены входы счетчика 8 расхода газа и датчика 6 давления, соединенный с первым индикатором 7. К выходу счетчика 8 расхода газа подсоединены входы первого предохранительного клапана 10, регулируемого стабилизатора 9 давления инсуфляции и регулируемого дросселя 11 расхода, выход которого подсоединен ко входу управляемого клапана 16 и входу датчика расхода 12, соединенному со вторым индикатором 13. Выход управляемого клапана 16 подсоединен ко второму предохранительному клапану 17 и ресиверу 18, выход которого через пневмотумблер 20 подсоединен к инсуфлируемой полости 21. Выход ресивера подсоединен также ко второму входу схемы сравнения 19, на первый вход которой подсоединен выход регулируемого стабилизатора давления 11. К входам датчика давления 6 и первого индикатора 7, датчика расхода 12 и второго индикатора 13, датчика регулируемого стабилизатора давления 15 и третьего индикатора 14 подсоединен выход блока 22 питания, на первый вход которого подсоединено напряжение источника питания U, а на второй вход подсоединен выход автономного источника питания 23.

Работа медицинского газового инсуфлятора состоит в следующем. После соединения пневмотумблера 20 с инсуфлируемой полостью 21 (при этом в исходном состоянии пневмотумблер 20 закрыт и газ может выходить только в атмосферу) с помощью понижающего редуктора 2 открывается источник 1 газа высокого давления, находящегося под давлением (например, сжиженная углекислота), и устанавливается значение давления по манометру 3. Газ, проходя через устройство 4 подготовки газа (очистка и подогрев газа), поступает на вход понижающего стабилизатора давления 5, выход которого соединен с датчиком 6 давления. Значение этого давления индицируется с помощью индикатора 7. Одновременно с выхода стабилизатора давления 5 газ поступает на счетчик 8 расхода газа, который индицирует расход газа во время проведения хирургических или диагностических действий. С выхода счетчика 8 расхода газа газ поступает на первый предохранительный клапан 10, который срабатывает при превышении установленного значения давления, сбрасывая излишки газа в атмосферу, и на две независимые ветви, в одной газ поступает на вход регулируемого стабилизатора давления 9, а во второй ветви - на регулируемый дроссель расхода 11. Предварительно, до проведения хирургических или диагностических действий, устанавливаются независимо друг от друга значение стабилизированного давления на регулируемом стабилизаторе давления 9 (в пределах от 2 до 25 мм ртутного столба, конкретное значение выбирается врачом, исходя из опыта или состояния пациента) и значение расхода газа на регулируемом дросселе 11 расхода газа (в пределах 1-40 литров в минуту, конкретное значение также выбирается врачом, исходя из опыта или состояния пациента). Контроль за выставленным значением стабилизированного давления на выходе регулируемого стабилизатора давления 9 инсуфляции осуществляется с помощью подсоединенного датчика 15 регулируемого стабилизатора давления и индицируется на индикаторе 14. Аналогично контролируется установка значения расхода, установленного на регулируемом дросселе расхода 9, с помощью датчика 12 расхода и индицируется на индикаторе 13. С выхода регулируемого стабилизатора давления 9 газ поступает на первый вход схемы сравнения 19, на второй вход которой давления не поступает, т.к. газ выходит в атмосферу из-за закрытого состояния пневмотумблера 20. Поэтому с выхода схемы сравнения 19 на вход управляемого клапана 16 не поступает сигнала о его закрытии. С выхода регулируемого дросселя расхода 9 газа газ через управляемый клапан 16 поступает в ресивер и далее через пневмотумблер 20 в атмосферу. С выхода ресивера 18 газ поступает на второй вход схемы сравнения 19, образуя таким образом петлю обратной связи по текущему давлению (которого в исходном состоянии нет, т.к. газ выходит в атмосферу). Для обеспечения безопасности на выходе управляемого клапана 16 подсоединен второй предохранительный клапан 17, срабатывающий при превышении значения давления, установленного на нем. После включения пневмотумблера 20 газ начинает поступать в инсуфлируемую полость 21, и на выходе ресивера начинает повышаться давление газа из-за ограниченного объема инсуфлируемой полости 21. Текущее давление в инсуфлируемой полости 21 поступает на второй вход схемы сравнения 19, по первому входу которой поступает установленное ранее давление с выхода регулируемого стабилизатора 9 давления газа. При совпадении значений давлений по входам схемы сравнения 19 вырабатывается сигнал, закрывающий управляемый клапан 16. При понижении давления в инсуфлируемой полости 21 за счет утечек газа схема сравнения вырабатывает сигнал, при котором управляемый клапан 16 открывается и производит подкачку газа в инсуфлируемую полость 21 до тех пор, пока значения давлений на входе схемы сравнения не сравняются. С помощью ресивера производится сглаживание скачков давления при поступления газа при открытии управляемого клапана 16 в инсуфлируемую полость 21.

Таким образом выполняется условие поддержания заданного значения абдоминального давления внутри инсуфлируемой полости 21. Это достигается введением петли обратной связи по абдоминальному давлению при произвольном объеме порции газа. Кроме этого все операции осуществляются только газом, поэтому электрообеспечение необходимо только для визуального контроля параметров инсуфлятора, поэтому используется маломощный блок питания 22, подключаемый к питающему напряжению U, а при отключении питающего напряжения автоматически происходит переключение на питание от автономного источника питания, например, батареи, 23. Последнее обстоятельство делает инсуфлятор практически энергонезависимым, а использование элементов струйной автоматики повышает надежность инсуфлятора в работе.

1. Медицинский газовый инсуфлятор, содержащий источник газа высокого давления, к выходу которого подсоединен понижающий редуктор, первый и второй предохранительные клапаны и линию подвода газа в полость, отличающийся тем, что он снабжен устройством подготовки газа, стабилизатором давления, счетчиком расхода газа, регулируемым стабилизатором давления, регулируемым дросселем расхода, управляемым клапаном и схемой сравнения, при этом к выходу устройства подготовки газа последовательно подсоединены стабилизатор давления и счетчик расхода газа, к выходу которого подсоединены первый предохранительный клапан, регулируемый стабилизатор давления и регулируемый дроссель расхода, выход которого подсоединен к управляемому клапану, к выходу которого подсоединены второй предохранительный клапан и линия подвода газа в полость, выполненная в виде ресивера, соединенного с пневмотумблером, выход ресивера соединен со вторым входом схемы сравнения, на первый вход которой подсоединен выход регулируемого стабилизатора давления, а выход схемы сравнения подсоединен к управляющему входу управляемого клапана.

2. Медицинский газовый инсуфлятор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен датчиками и индикаторами, используемыми для визуального контроля параметров инсуфлятора, и подсоединенным к ним блоком питания, к которому дополнительно подсоединен автономный источник питания.

3. Медицинский газовый инсуфлятор по п.1, отличающийся тем, что к понижающему редуктору подсоединен манометр.