Инсуффлятор с микропроцессорным управлением

Полезная модель относится к области оборудования для хирургии и эндохирургии.
Инсуффлятор -электронный прибор, предназначенный для создания и автоматического поддержания заранее установленного давления во внутренней полости пациента при различных лапароскопических вмешательствах. Инсуффлятор может быть рассчитан как на использование баллона с углекислым газом, так и централизованной подачи газа из системы низкого давления. Главная задача инсуффлятора заключается в создании и поддержании на заданном уровне давления газа в операционной полости.
Известно применение инсуффляторов при проведении эндохирургических операций, описанное, например, в патентах RU 2095088, A61L 5/64 «Способ лечения эндометрита», RU 242027, A61M 29/04 «Способ инсуффляции газа при проведении пневмоперитонеума».
Известен медицинский инсуффлятор, в котором линия подвода газа состоит их последовательно соединенных ресивера и пневмотумблера, к точке соединения которых подсоединен предохранительный клапан. Инсуффлятор дополнительно содержит устройство подготовки газа, понижающий стабилизатор давления, счетчик расхода газа, регулируемый стабилизатор абдоминального давления, описанный в патенте RU 2279393, А61М 13/00.
Известен также способ подачи газа в полость тела, позволяющий увеличить точность поддержания внутриполостного давления за счет учета потерь давления в тракте подвода газа, описанный в патенте RU 2175250, А61М 13/00.
Наиболее близким к заявляемому устройству является инсуффлятор, выпускаемый фирмой Karl Storz, снабженный на передней панели дисплеями заданного и фактического значений параметров, кнопочной клавиатурой для точного предварительного выбора заданных значений, а также визуальной и акустической предупредительной сигнализацией избыточного давления (Электронный ENDOFLATOR CO2 SCB, 26430520-1, инструкция по эксплуатации)
Инсуффлятор ENDOFLATOR CO2 SCB выполнен в корпусе, снабженным разъемом для соединения с источником подачи газа, связанным со входом подогревателя газа. Выход подогревателя газа соединен с датчиком выходного давления, связанным с микроконтроллером, и редуктором высокого давления с клапаном сброса высокого давления и через пропорциональный клапан низкого давления с предохранительным клапаном высокого давления и запорным клапаном. Выход запорного клапана через расходомер связан с разъемом для инсуффляции для пациента, при этом датчик входного давления, пропорциональный клапан низкого давления, запорный клапан, расходомер, предохранительный клапан, система оповещения функционально соединены с микроконтроллером. Передняя панель корпуса устройства снабжена средствами для отображения данных и средствами для ввода команд.
К недостаткам описанного инсуффлятора следует отнести, то, что газ подогревается непосредственно в корпусе устройства, а при поступлении к пациенту газ уже может иметь недостаточную температуру. Это может быть обусловлено как длиной подводящей магистрали, так и температурой окружающей среды. При работе устройства при некоторых режимах работы или переходных процессах возникают посторонние звуки, что снижает комфортность работы с устройством.
Задачей, на решение которой направлено создание заявляемой полезной модели является обеспечение возможности доставки к пациенту газа с заранее заданной температурой, снижение шумового фона, создаваемого инсуффлятором, повышение комфортности использования устройства при сохранении оптимальных массогабаритных показателей.
Поставленная задача решается тем, что в инсуффляторе с микропроцессорным управлением, содержащем корпус, на передней стенке которого, размещена информационная панель со средствами для отображения данных и ввода команд, снабженный разъемом для соединения с источником подачи газа, газовой магистралью подключенным ко входному редуктору высокого давления, связанному с входным датчиком давления и с узлом отсечного клапана, выход которого подключен ко входу узла пропорционального клапана, его первый выход связан с клапаном сброса давления, а второй с расходомером, связанным с газовой магистралью, соединенной с выводным разъемом для инсуффляции пациента, при этом входы микропроцессора связаны с выходами информационной панели, входного датчика высокого давления, и вторыми выходами расходомера и выходного датчика давления, а выходы микропроцессора связаны со входом отсечного клапана, вторым входом пропорционального клапана, входом клапана сброса давления и с информационной панелью на передней стенке корпуса, нагревательный элемент, узел пропорционального клапана выполнен конструктивно единым с понижающим редуктором, указанный нагревательный элемент выполнен на конце съемной выводной газовой магистрали, предназначенной для кабельного соединения с выводным разъемом, а второй ее конец, предназначенный для размещения рабочего инструмента, снабжен датчиком температуры.
Предусмотрено, что информационная панель системы управления и отображения информации выполнена в виде сенсорной экрана, а нагревательный элемент выполнен в виде однослойной намотки нихромовой проволоки и снабжен электро- и теплоизоляцией.
Предусмотрено также, что узел пропорционального клапана и понижающего редуктора снабжен дополнительными пружинными элементами, размещенными с боковых сторон диафрагмы понижающего редуктора.
Заявляемое устройство представлено на фигуре, где:
1 - информационная панель со средствами для отображения данных и ввода команд,
2 - входной редуктору высокого давления,
3 - входной датчик давления,
4 - узел отсечного клапана,
5 - узел пропорционального клапана и понижающего редуктора,
6 - клапан сброса давления,
7 - расходомер,
8 - микропроцессор,
9 - выходной датчик давления,
10 - нагревательный элемент,
11 - понижающий редуктор.
Инсуффлятор имеет возможность работы в трех режимах:
- классический (ручной) режим работы. В данном режиме работы перед началом работы пользователь предварительно устанавливает при помощи сенсорного экрана требуемое абдоминальное давление и максимально допустимый расход.
- полуавтоматический режим работы. В данном режиме работы перед началом работы пользователь должен предварительно установить при помощи сенсорного экрана только требуемое абдоминальное давление, величина разрешенного максимального потока на сенсорном экране устанавливается автоматически.
- автоматический режим работы. В данном режиме работы требуемое абдоминальное давление и величина разрешенного максимального потока на сенсорном экране устанавливается автоматически. В этом случае аппарат автоматически, в процессе начальной деликатной инсуффляции, должен определять индивидуальную границу напряженного пневмоперитонеума, и в дальнейшем поддерживать абдоминальное давление на безопасном для пациента и комфортном для хирурга уровне.
Устройство работает следующим образом.
При включении переключателя на задней панели включается информационная панель системы управления и отображения информации 1, выполненная в виде интерактивного LCDTFT экрана.
Для осуществления инсуффляции главным условием является поддержание установленного абдоминального давления независимо от расхода газа. Необходимые параметры устанавливаются непосредственно на информационной панели 1.
Управление остальными приборами инсуффлятора также производится с помощью информационной панели 1 (интерактивного LCDTFT экрана).
После включения в сеть и успешной инициализации инсуффлятор находится в постоянной готовности немедленного перехода в рабочий режим, при работе в одном из выбранных режимов - осуществляют инсуффляцию в соответствии с заданными параметрами и подогрев газа.
После установки желаемых параметров газ от источника высокого давления через входной редуктор высокого давления 2, узел отсечного клапана 4, конструктивно единый узел понижающего редуктора 11 и пропорционального клапана 5 и через расходомер 7 поступает в выводную газовую магистраль. Датчик давления 3 контролирует давление на входе газовой магистрали, а датчик 9 - на выходе газовой магистрали непосредственно перед подачей в полость тела.
Для защиты инсуффлятора от превышения входного давления установлен узел отсечного клапана 4.
Пропорциональный клапан 5 обеспечивает плавное регулирование давления и расхода газа, оптимизирует работу системы. Обратная связь обеспечивает точность перемещения пропорционального клапана 5.
Совмещение пропорционального клапана 5 и понижающего редуктора 11 в одном узле позволяет упростить пневматическую схему аппарата за счет сокращения межблоковых магистралей и соответственно уменьшить габариты и массу прибора.
При проведении испытаний изготовленного действующего макета пропорционального клапана, объединенного с понижающим редуктором, на малых (порядка 2-5 л/мин.) расходах углекислого газа, были обнаружены резонансные явления (колебание пружинного узла со звуковым эффектом достигающим 50…60.Д6).
Для исключения этих явлений в конструкцию пружинного узла были введены дополнительные пружинные элементы, размещенные с боковых сторон диафрагмы понижающего редуктора узла 11. Повторно проведенные испытания узла пропорционального клапана 5, совмещенного с понижающим редуктором 11, снабженного новыми пружинными элементами подтвердили, что резонансные явления отсутствует и весь узел работает в нормальном режиме. Звуковой эффект отсутствует.
Снижение скорости подачи газа происходит при повышении внутри-брюшного давления, а снижение внутрибрюшного давления приводит к автоматическому наращиванию объема подачи газа. Инсуффлятор фиксирует показатели давления в брюшной полости в течение операции и регистрирует объем израсходованного газа.
В заявляемом инсуффляторе все датчики имеют обратную связь с микропроцессором 8, поэтому аппарат автоматически определяет индивидуальную границу напряженного пневмоперитонеума и поддерживает абдоминальное давление на безопасном для пациента и комфортном для хирурга уровне с необходимым объемом расхода газа.
Одна из важных функций инсуффлятора - подогрев газа, подаваемого в брюшную полость. Для успешного хода операции температура углекислого газа, подаваемого инсуффлятором, в месте соединения подающего шланга с троакаром должна быть максимально приближена к температуре теле пациента. Исследование образцов инсуффляторов различных фирм показало, что нагрев газа внутри инсуффлятора имеет низкую эффективность из-за потерь тепла в подающем шланге. Особенно сильно этот эффект проявляется при малых величинах подачи газа, что как раз и является основным режимом работы инсуффлятора в установившемся режиме.
Нагревательный элемент 10, выполнен в виде однослойной намотки нихромовой проволоки на конце съемной выводной газовой магистрали, предназначенной для кабельного соединения с выводным разъемом, и снабжен электро- и теплоизоляцией. Второй конец выводной газовой магистрали, предназначенный для размещения рабочего инструмента, снабжен датчиком температуры, вынесен за пределы корпуса инсуффлятора и максимально приближен к пациенту. Таким образом, измерение температуры газа производится непосредственно вблизи от пациента.
Система подогрева также имеет обратную связь с микропроцессором 8 и мгновенно реагирует на изменение температуры газа, направленного к пациенту (увеличивает или уменьшает температуру подогрева, в зависимости от температуры газа, подаваемого на вход в прибор, и потерь тепла в трубопроводе).
На предприятии НПФ «Крыло» изготовлен опытный образец инсуффлятора с микропроцессорным управлением, проведенный комплекс необходимых испытаний, показал, что он может быть рекомендован к использованию в составе интегрированной эндоскопической операционной.