[發明專利]智能化恒壓變流氣腹機

有效

• 申請號: 200810032621.2
• 申請日: 2008-01-14
• 公開（公告）號: CN101485591A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 莊海
• 申請（專利權）人: 莊海
• 主分類號: A61B17/94
• 分類號: A61B17/94;A61B1/32
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司
• 代理人: 王 兵;王利強

技術領域

本發明涉及一種微壓力微流量精密控制設備中的專用醫療儀器。一種專用微壓微流量精密控制醫療儀器設備。以窺鏡術野要求為目的，用一根輸氣管(通過穿刺器與硬視管鏡間充氣間隙)與該設備相連。術中往術腔充氣，在體內形成一個二氧化碳氣體術腔空間。這種儀器通稱為氣腹機。?

背景技術

氣腹機是腔鏡手術的重要設備，它使手術的部位或腔體充氣隆起，便于醫生觀察診治。由于該設備是屬微壓力微流量精密控制設備(工作壓力一般在＜2KPa〖即為1-15mmHg〗；最大輸氣量一般小于0.04m³/min〖即為40L/min〗)，技術難度大；且設備使用存的風險大。氣壓失控，必將給手術帶來嚴重影響，還可能危及病員的生命安全(壓力過高，臟器不能正常搏動，CO₂超量滲入血液中，使病員血栓休克；壓力過低，無法形成正常手術視野和空間)。?

早期的氣腹機采用的是供氣與測壓分時進行的周期性控制技術，壓力調控區間誤差范圍大，供氣流量變化非線性，在開關閥作用下，會產生壓力脈沖。一種脈沖調控氣腹機控制原理圖詳見美國專利5423741的附圖，另一種脈沖調控氣腹機調控模式的周期控制波形圖詳見美國專利5439441的圖1A和圖1B。他們的做法是：1.先打開氣輸出控制閥，以確定的輸氣量供氣，并保持一段時間；2.然后關閉氣輸出控制閥，中斷供氣；3.不斷檢測輸氣管回送的氣壓，直到連續n個測量值的偏差在允許的界限內，則取這n個檢測值的平均值為手術腔體的實際壓力值；4.根據設定壓力值和實際壓力值的偏差，求取新的氣量控制值，然后回復到“1”，以新的供氣量供氣。?

這種周期性間斷的測壓或間斷的供氣調控模式有以下幾方面缺陷：?

1.回送氣壓偏差較大，容易過量超調，引發自激振蕩。由于我們面對的不是密閉容器，而是醫生在不斷操作的手術腔體，手術造成不斷地泄氣和無規律的擾動，流量變化無常，因此手術腔體內的實際壓力值是動態變化且不可掌控的。?

2.脈沖狀供氣，容易對手術腔體造成壓力沖擊，隱藏了不安全的因素。從脈沖調控模式的周期控制波形圖可知，打開氣輸出控制閥，先給出一個定流量定脈寬的脈沖氣流，關閉氣輸出控制閥，利用彈性腔體的緩沖吸收使其平和后獲取平均壓力值，因此，這種劇烈開關氣輸出控制閥的調控模式決定了脈沖狀供氣。?

3.調控周期長，容易調控失步，控壓精度差。為了能使急劇變化的氣流平和下耒，獲取連續n個偏差在允許的界限內的測量值，必定要拉長調控周期，如圖1B所示，調控周期竟長達1000ms，這對屬非慣性物理量的壓力量耒說，顯然是不適宜的。此類氣腹機的流量一般為手動分段設置，流量設定量定得太小，不能滿足泄漏需要，壓力值到不了控壓點。流量設定量定得太大，會產生自激振蕩，因此，流量設定值需要用戶現場手動調整。?

美國專利5676155提出了供氣流量自動調整的改進方案。如FIG.1所示，專利認為，流量為Q1～Q2段的壓力誤差為ΔP1～ΔP2，也就是供氣流量值減少為輸出量的10％～40％，這時取得的實際壓力值可用于調控。專利還認為，為了達到較好的效果，最好把流量值控制在15％～30％范圍內，檢測二個不同流量時的壓力值，就可推算出較精確的腔體內的實際壓力值(FIG.2的2為壓力傳感器，3為流量傳感器。)。為了精確計算流量，特增加了流量傳感器。此方案供氣方法仍為間斷周期性的，這種調控模式的三個缺陷依然存在。此種斷續供氣方式能減少注氣時輸氣管氣阻的影響，但因此拉長了測控周期，降低了控制精度，且是脈沖狀供氣。而且，由于腔體手術孔尺寸形狀及與手術器件配合的差異，手術器械操作時的擾動以及抽液等一系列因素的影響，造成泄漏的不確定性和回傳壓力的動態變化，回傳壓力偏離腔體壓力的程度也就更不確定，更加大了控壓的偏差。此類控壓方式對工作在小流量供氣和泄漏量變化不大的情況下尚可，若需大流量供氣或泄漏量變化較大的情況下就極易自激振蕩。因為不同的流量達到壓力穩定的時間是不同的，此值是非線性成倍增長的，且手術中的擾動造成泄漏量的不確定性，因此很難選取合適的調控周期和獲取正確的實際壓力值，極易造成調控失步或超調振蕩。?

這些調控模式的氣腹機由于在檢測周期中為獲取等效腔體壓力值而采用暫仃供氣或大幅度限流供氣，氣流不可避免是脈沖狀的，因此，我們把它通稱之為脈沖調控氣腹機。?