БЛОК ГАЗОПОДАЧИ ДЛЯ АРГОНОПЛАЗМЕННОЙ КОАГУЛЯЦИИ
GAS FEED UNIT FOR ARGON-PLASMA COAGULATION

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способам подачи газа в медицинский инструмент при аргонно-плазменной коагуляции, и предназначено для создания и поддержания заданного расхода газа.
Известны два основных метода подачи газа. В первом регулирующим элементом являются электромагнитные клапаны - клапанный метод, во втором регулирующим элементом является электрически управляемый редуктор - редукторный метод. Рассмотрим эти два способа на примере метода инсуфляции газа в полость тела.
Устройство для осуществления клапанного способа газоподачи содержит линию подачи газа, редуктор высокого давления, регулируемый предохранительный клапан, элемент, в котором располагают входной электромагнитный клапан, выходной электромагнитный клапан, а между ними объем для газа, а также логическое устройство для расчета давления в полости тела по крайней мере в двух точках спада давления в вышеуказанном объеме газа и для контроля первого и второго электромагнитных клапанов, индикатор давления, управляемый логическим устройством, преобразователь значения давления в электрический сигнал и устройство для ввода газа непосредственно в полость тела. Этот способ и устройство описаны в патенте США № 5152745, М. кл. А61М 13/00, опубликованном 06.10.1992.
Известно устройство для регулирования заданного натяжения лент, в котором использована пневматическая пружина, воздействующая на золотниковое распределительное устройство, которое управляет давлением рабочего тела (а.с. №374581, G05D 15/00, опубл. 20.03.1973).
Недостатком этого устройства, с точки зрения поставленных нами задач, является то, что сброс газа при снижении давления в пневматической пружине этого устройства происходит в атмосферу, а не в рабочий инструмент, что в нашем случае привело бы к неоправданно высокому расходу аргона.
Устройство для осуществления редукторного способа газоподачи содержит линию подачи газа, редуктор высокого давления, регулируемый предохранительный клапан, входной электромагнитный клапан, электрически управляемый редуктор, датчик расхода, датчик давления, микропроцессорный модуль. Этот способ и устройство описаны в патенте RU № 2175250, М. кл. А61М 13/00.
При аргоноплазменной коагуляции необходимо поддерживать непрерывный заданный расход газа через ручку-электрод аргоноусиленную - порядка 1-6 л/м и для эндоскопического зонда порядка 1-1.5 л/м. При этом давление на входе инструмента для осуществления данного расхода должно меняться в приделах 0.05-1 атм. Это позволяет сделать клапанный метод. К недостатку его можно отнести то, что для осуществления непрерывного потока газа необходима постоянная работа электромагнитных клапанов, что ведет к быстрой выработке их ресурса. У редукторного метода нет данного недостатка, но он не позволяет создать давление на входе инструмента порядка 1 атм. Это связано с тем, что электромагнит, который входит в электрически управляемый редуктор и является электрически управляемой пружиной, должен создавать усилие порядка 20-30 кг, что тяжело технически реализовать в малых размерах и с малым потреблением тока от блока питания.
В основу изобретения положена задача создания блока газоподачи для аргоноплазменной коагуляции, позволяющего поддерживать заданный расход газа в широком диапазоне избыточного давления в тракте подвода газа к инструменту за счет использования редуктора с пневматической пружиной, которая имеет клапанную систему управления. Это приводит к повышению надежности устройства, снижению его энергоемкости и уменьшению габаритов.
Решение поставленной технической задачи состоит в том, что в блоке газоподачи, который содержит процессор, датчик расхода, а также последовательно соединенные линию подачи газа, предохранительный клапан, входной электромагнитный клапан, редуктор высокого давления, регулирующий расход газа элемент в виде электрически управляемого редуктора, для регулирования расхода газа использован редуктор с пневматической пружиной, в состав которого включен механический клапан, при этом вход и выход редуктора с пневматической пружиной соединены через два дополнительных последовательно соединенных электромагнитных клапана, точка соединения которых подключена через пневмодроссель к пневматической пружине редуктора с пневматической пружиной, а управление электромагнитными клапанами осуществляется процессором по сигналу с датчика расхода.
Редуктор с пневматической пружиной выполнен в виде двух камер, разделенных мембраной, соединенной с механическим клапаном, и снабженных устройствами для подачи газа.
Техническим результатом является увеличение надежности за счет повышения ресурса электромагнитных клапанов (которые работают только в момент установки заданного расхода в отличие от клапанного метода), входящих в блок газоподачи. Снижение энергопотребления изделия по сравнению с редукторным методом обусловлено тем, что для управления клапанами необходимо значительно меньше энергии, чем для управления электрически управляемым редуктором. Возможность поддержания заданного расхода газа в широком диапазоне избыточного давления в тракте подвода газа к медицинскому инструменту обеспечивается за счет того, что пневматическая пружина позволяет создавать необходимые усилия для создания необходимого перепада давления на медицинском инструменте.
Данное изобретение по существу относится к редукторному методу и отличается от аналогов и прототипа тем, что электромагнит, который входит в электрически управляемый редуктор, заменен известной из уровня техники пневматической пружиной с оригинальной клапанной системой управления. А введение пневмодросселя в клапанную систему управления позволяет уменьшить габариты редуктора с пневматической пружиной по сравнению с редуктором с электрически управляемой пружиной.
Сущность предлагаемого способа подачи газа поясняется чертежом, на котором показана схема блока газоподачи, причем все связи, подключенные к процессору 1, являются электрическими, остальные - пневматическими.
Блок газоподачи содержит линию подачи газа 2 (магистраль или баллон с аргоном), предохранительный клапан 3, входной электромагнитный клапан 4, процессор 1, редуктор высокого давления 5, редуктор с пневматической пружиной 6, состоящий из двух камер 6а и 6б, разделенных мембраной, которая механически связана с механическим клапаном 12, датчик расхода 7, медицинский инструмент 8, пневмодроссель 9, дополнительные электромагнитные клапаны 10 и 11.
Устройство работает следующим образом. Газ через линию подачи газа 2 с давлением 5 атм поступает через предохранительный клапан 3 на входной электромагнитный клапан 4. При включении блока газоподачи открывается входной электромагнитный клапан 4 сигналом с процессора 1, газ поступает на вход редуктора высокого давления 5, который снижает давление до 1.5 атм. С выхода редуктора высокого давления 5 газ поступает одновременно на электромагнитный клапан 10 и на механический клапан 12 (входящий в состав редуктора с пневматической пружиной). Редуктор с пневматической пружиной 6 состоит из двух камер 6а и 6б, разделенных мембраной. Газ поступает через механический клапан 12, который связан механически с мембраной, в камеру 6а. Из камеры 6а газ поступает через датчик расхода 7, соединенный с процессором 1, на медицинский инструмент 8. Для увеличения расхода газа через медицинский инструмент 8 сигналом с процессора 1 открывается электромагнитный клапан 10 и газ поступает через пневмодроссель 9 в камеру 6б. Механический клапан 12 открывается только при превышении давления в камере 6б (которая по существу исполняет роль пневматической пружины) над давлением в камере 6а. При достижении заданного расхода через медицинский инструмент 8 сигнал с датчика расхода 7 поступает на процессор 1, который закрывает электромагнитный клапан 10. Для уменьшения расхода газа через медицинский инструмент 8 сигналом с процессора 1 открывается электромагнитный клапан 11 и газ поступает из камеры 6б через пневмодроссель 9 в камеру 6а. При достижении заданного расхода через медицинский инструмент 8 сигнал с датчика расхода 7 поступает на процессор 1, который закрывает электромагнитный клапан 11. После установки заданного расхода клапаны 10 и 11 закрыты, т.е. в остальное время клапаны не работают.
Предлагаемое изобретение позволяет: повысить ресурс электромагнитных клапанов (по сравнению с клапанным методом), входящих в блок газоподачи, что приводит к увеличению надежности всего изделия, снизить энергопотребление изделия по сравнению с редукторным методом за счет того, что для управления клапанами необходимо значительно меньше энергии, чем для управления электрически управляемым редуктором. За счет введения пневмодросселя уменьшаются размеры редуктора с пневматической пружиной по сравнению с редуктором с электрически управляемой пружиной.