Медицинский инсуфлятор

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для автоматического поддержания внутриполостного (абдоминального) давления. Инсуфлятор содержит источник газа высокого давления, подсоединенный к редуктору, к которому подсоединен манометр. Выход редуктора подсоединен к последовательно включенным устройству подготовки газа, понижающему стабилизатору давления, счетчику расхода газа и регулируемому стабилизатору абдоминального давления. К выходу регулируемого стабилизатора абдоминального давления подсоединены датчик абдоминального давления с индикатором и ресивер. К выходу ресивера подсоединены предохранительный клапан и пневмотумблер, соединенный с инсуфлируемой полостью. Питание датчика абдоминального давления и индикатора осуществляется от блока питания, к которому подсоединен источник автономного питания. Описана конструкция регулируемого стабилизатора абдоминального давления. Технический результат состоит в облегчении визуализации состояния операционного поля и его объектов внутри полости при проведении лапароскопических операций. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Медицинский 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, редуктор высокого давления, 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, редуктор высокого давления, предохранительные клапаны, датчик расхода, датчик стабилизированного давления и линию подвода газа в полость тела.

Недостатками данного устройства являются 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 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 вмешательств или диагностических процедур.

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, редуктор высокого давления, предохранительный клапан, стабилизатор давления и линию подвода газа в полость тела. Но, в отличие от известного, в предлагаемом инсуфляторе линия подвода газа состоит из последовательно соединенных ресивера и пневмотумблера, к точке соединения которых подсоединен предохранительный клапан, а инсуфлятор дополнительно содержит устройство подготовки газа, понижающий стабилизатор давления, счетчик расхода газа, регулируемый стабилизатор абдоминального давления, причем один из выходов редуктора соединен с манометром, а другой с последовательной цепью устройства подготовки газа, понижающего стабилизатора давления, счетчика расхода газа и регулируемого стабилизатора абдоминального давления, а к его выходу подсоединены датчик абдоминального давления с индикатором и линия подвода газа, а блок питания подсоединен к датчику абдоминального давления и индикатору.

Технический результат использования пневмоэлементов 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 датчика абдоминального давления и индикатора, используемого для визуального наблюдения и контроля абдоминального давления во время проведения хирургических или диагностических вмешательств.

Совокупность признаков, изложенных в п.2 формулы изобретения, характеризует инсуфлятор, в котором регулируемый стабилизатор давления выполнен в виде четырех камер, расположенных параллельно друг другу, входного канала, соединенного с первой камерой, которая соединена со второй камерой через тарельчатый клапан, поджимаемый пружиной, опирающейся на стенку первой камеры, а шток клапана соединен с жестким центром мембраны, разделяющей вторую и третью камеры, соединенной с входным каналом через дроссель, а с четвертой камерой через сопло, расположенное в жесткой перегородке, при этом сопло закрыто заслонкой, жестко связанной с жесткой центральной частью мембраны, на которую с обратной стороны упирается пружина, другим концом упирающаяся в профильную шайбу, соединенную с винтом, установленным в корпусе, выходной канал объединяет выход четвертой и второй камер.

Технический результат использования регулируемого стабилизатора абдоминального давления состоит в том, что с его помощью в инсуфлируемой полости поддерживается постоянное, заранее выставленное значение абдоминального давления, независимо от расхода газа, которое может быть выставлено с помощью редуктора и дросселя. Например, расход 20-40 литров в минуту, как показывает практика достаточен, чтобы обеспечить постоянное отслеживание установленного абдоминального давления при естественных утечках газа через введенный в полость эндоскопический инструмент.

Совокупность признаков, изложенных в п.3 формулы изобретения, характеризуют инсуфлятор, в котором блок питания, на вход которого подсоединено напряжение питания, а к другому входу подсоединен автономный источник питания, подсоединен ко входам датчика абдоминального давления и индикатору.

Технический результат использования блока питания с подсоединенным к нему автономным источником питания состоит в том, что с его помощью осуществляется визуальный контроль за установкой значения абдоминального давления и его значением во время операционных или диагностических действий. При этом наличие автономного источника питания делает инсуфлятор независимым от питающего напряжения.

Совокупность признаков, изложенных в п.4 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 обычно расположен вне операционной) и выставку того значения давления, на которое рассчитана работа инсуфлятора, в частности понижающего стабилизатора давления.

Пример конкретного выполнения медицинского инсуфлятора представлен на фигурах 1 и 2.

На фигуре 1 представлена блок-схема устройства, на фигуре 2 - конструктивная схема регулируемого стабилизатора абдоминального давления. Медицинский инсуфлятор содержит источник 1 газа высокого давления, к которому присоединен редуктор 2 и манометр 3, выход редуктора подсоединен к последовательной цепи, состоящей из устройства 4 подготовки газа, понижающего стабилизатора 5 давления, счетчика 6 расхода газа и регулируемого стабилизатора 7 абдоминального давления. К выходу регулируемого стабилизатора 7 абдоминального давления подсоединены входы датчика 12 абдоминального давления, соединенного с индикатором 13, и ресивера 8, выход которого подсоединен к предохранительному клапану 9 и ко входу пневмотумблера 10. Выход пневмотумблера 10 соединен с инсуфлируемой полостью 11. К входу блока 14 питания подсоединено напряжение питания U, к другому входу блока 14 питания подсоединен автономный источник питания 15. Выход блока 14 питания подсоединен к входам датчика 12 абдоминального давления и индикатора 13. Регулируемый стабилизатор 7 абдоминального давления состоит из четырех камер соответственно А, Б, В, Г, тарельчатого клапана 16 с пружиной 17, мембраны 25, жестко соединенной со штоком 18, канала 26, дросселя 19, сопла 20, заслонки 21, регулировочного винта 22 с пружиной 23, опирающейся на заслонку 21, жестко связанную с мембраной 24.

Работа медицинского 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 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 5 давления. Значение стабилизированного давления выставляется заранее и практически не изменяется за время эксплуатации. Одновременно с выхода понижающего стабилизатора 5 давления газ поступает на счетчик 6 расхода газа, который индицирует расход газа во время проведения хирургических или диагностических действий. Счетчик 6 расхода газа показывает оставшееся количество газа, давая таким образом врачу информацию о реальном количестве оставшегося газа. С выхода счетчика 6 расхода газа газ поступает на вход регулируемого стабилизатора 7 абдоминального давления. Предварительно, до проведения хирургических или диагностических действий, устанавливается значение абдоминального давления на регулируемом стабилизаторе 7 абдоминального давления (в пределах от 2 до 25 мм ртутного столба, конкретное значение выбирается врачом, исходя из опыта или состояния пациента) путем поворота винта 22. Контроль за выставленным значением абдоминального давления, образующегося на выходе регулируемого стабилизатора 7 абдоминального давления, осуществляется с помощью подсоединенного датчика 12 абдоминального давления и индицируется на индикаторе 13. С выхода регулируемого стабилизатора 7 абдоминального давления газ поступает в ресивер 8. Основной задачей ресивера 8 является сглаживание скачков давления в процессе поддержания установленного значения абдоминального давления. Выход ресивера 8 соединен с пневмотумблером 10, выход которого соединен с инсуфлируемой полостью 11. Для обеспечения безопасности, т.е. блокирования аварийной ситуации выхода давления за установленные значения, к выходу ресивера 8 подсоединен предохранительный клапан 9, открывающийся для выпуска газа в атмосферу при превышении текущего давления газа установленного значения на предохранительном клапане 9.

Регулируемый стабилизатор 7 абдоминального давления работает следующим образом. Для осуществления инсуфляции полости главным параметром является поддержание установленного абдоминального давления независимо от расхода газа. Поэтому в предлагаемом устройстве величина расхода газа устанавливается, исходя из опыта врача, с помощью редуктора 2 и понижающего стабилизатора 5. Колебания расхода газа в инсуфлируемой полости 12 компенсируются работой регулируемого стабилизатора 7 абдоминального давления. В камеру А поступает газ под давлением Рвх с выхода счетчика 6 расхода газа. Камера А соединяется с камерой Б через тарельчатый клапан 16 с пружиной 17. Степень открытия тарельчатого клапана 16 определяется силой от давления Рв в камере В на площадь мембраны 25 через шток 18. Камера Б, где формируется выходное давление, соединена каналом 26 с камерой обратной связи Г. Камера В является междроссельной, на входе которой помещен постоянный дроссель 19, а на выходе - переменный дроссель, проводимость которого зависит от величины зазора h между соплом 20 и заслонки 21. Заслонкой 21 является жесткий центр мембраны 24. Устанавливая винтом 22 и пружиной 23 зазор h, задается давление Рв в камере В, что, как было отмечено выше, открывает тарельчатый клапан 16, пропускающий газ из камеры А в камеру Б и далее на выход, т.е. на вход ресивера 8. Поддержание выходного давления базируется на принципе компенсации сил на мембранах 25 и 24, т.е. статическое равновесие на этих мембранах определяется равенством сил от давлений над и под соответствующей мембраны. При увеличении расхода газа в инсуфлируемой области 12, связанного с увеличением утечками газа, уменьшается давление Рг обратной связи в камере Г, что приводит к уменьшению зазора h и, соответственно, увеличение давления Рв в камере В. Увеличение давления Рв в камере В приведет к увеличению степени открытия тарельчатого клапана 16 до выравнивания давления, установленного винтом 22. Уменьшение расхода газа в инсуфлируемой полости 12, связанное с уменьшением утечки газа, вызывает аналогичное, но обратное действие, т.е. увеличение зазора h.

В предлагаемом инсуфляторе все операции осуществляются только газом, поэтому электрообеспечение необходимо только для визуального контроля устанавливаемого значения абдоминального давления. Поэтому используется маломощный блок питания 14, подключаемый к питающему напряжению Uп, а при отключении питающего напряжения автоматически происходит переключение на питание от автономного источника питания, например батареи 15. Последнее обстоятельство делает инсуфлятор практически энергонезависимым.

Таким образом выполняется условие поддержания заданного значения абдоминального давления внутри инсуфлируемой полости 12. Это достигается за счет выравнивания воздействий на мембраны 24 и 25. За счет введения внутренней обратной связи (камера Г) регулируемый стабилизатор 7 абдоминального давления постоянно отслеживает установленное значение абдоминального давления, при этом величина расхода не является главенствующей.

1. Медицинский инсуфлятор, содержащий источник газа высокого давления, к выходу которого подсоединен понижающий редуктор, предохранительный клапан, линия подвода газа в полость и блок питания, отличающийся тем, что линия подвода газа состоит из последовательно соединенных ресивера и пневмотумблера, к точке соединения которых подсоединен предохранительный клапан, а инсуфлятор дополнительно содержит устройство подготовки газа, понижающий стабилизатор давления, счетчик расхода газа, регулируемый стабилизатор абдоминального давления, причем один из выходов редуктора соединен с манометром, а другой - с последовательной цепью устройства подготовки газа, понижающего стабилизатора давления, счетчика расхода газа и регулируемого стабилизатора абдоминального давления, а к его выходу подсоединены датчик абдоминального давления с индикатором и линия подвода газа, а блок питания подсоединен к датчику абдоминального давления и индикатору.

2. Медицинский инсуфлятор по п.1, отличающийся тем, что регулируемый стабилизатор абдоминального давления выполнен в виде четырех камер, расположенных параллельно друг другу, входного канала, соединенного с первой камерой, которая соединена со второй камерой через тарельчатый клапан, поджимаемый пружиной, опирающейся на стенку первой камеры, а шток клапана соединен с жестким центром первой мембраны, разделяющей вторую и третью камеры, соединенную с входным каналом через дроссель, а с четвертой камерой - через сопло, расположенное в жесткой перегородке, при этом сопло закрыто заслонкой, соединенной с жесткой центральной частью второй мембраны, на которую с обратной стороны упирается пружина, другим концом упирающаяся в профильную шайбу, соединенную с винтом, вращающимся в корпусе, выходной канал объединяет выход четвертой и второй камер.

3. Медицинский газовый инсуфлятор по п.1, отличающийся тем, что к блоку питания, подсоединенного к датчикам и индикаторам, дополнительно подсоединен автономный источник питания.

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