CN104545774A - 一体化移动微创电子内镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微创手术设备技术领域,特别涉及一种一体化移动微创电子内镜系统,包括机箱、与机箱相连的电子内窥镜,机箱的一侧面板上设置有显示器用于显示电子内窥镜采集的图像信息,机箱的空腔内设置有气腹仪模块。将电子内窥镜、显示器以及气腹仪模块集成在机箱中,使用非常方便,便于携带和移动;同时,采用一体式结构,由单个厂家独立完成,兼容性以及后期维护都非常的方便快捷。
Description
技术领域
本发明涉及微创手术设备技术领域,特别涉及一种一体化移动微创电子内镜系统。
背景技术
随着科学技术的发展进步,内镜微创手术已经深入到外科手术的各种领域,内镜系统作为提供手术环境的装置,近年来发展迅速。电子内窥镜的成像原理是利用电视信息中心装备的光源所发出的光,经内镜内的导光纤维将光导入受检体腔内,CCD图像传感器接受到体腔内粘膜面反射来的光,将此光转换成电信号,再通过导线将信号输送到电视信息中心,再经过电视信息中心将这些电信号经过贮存和处理,最后传输到电视监视器中在屏幕上显示出受检腔器的彩色粘膜图像。CO2气腹仪是进行人工气腹的主要设备,利用CO2气腹仪可以向腹腔内灌注高纯度的CO2气体,用气体将腹壁与腹腔脏器隔开,形成手术操作空间,当达到预定压力时能自动停止进气,并维持一定量的气体使腹腔内一直处于预定的压力。当手术操作中腹腔内气压降低时(如漏气或手术需要抽吸,体外结轧时造成腹腔内的CO2气体吸出或漏出而引起的腹腔压力下降)CO2气腹仪能自动充气以维持手术操作所需必要的空间。
现有技术中,内镜系统大多是各类配件的组合,这些配件设备有内窥镜、摄像机、冷光源、CO2气腹仪等,其存在诸多不足:其一,兼容性差,内镜系统的各类配件设备来自不同的设备生产商,档次高低不一,品质参差不齐,往往不同的配件设备配合使用时难以兼容,从而影响整体的使用效果;其二,维护成本高,各类配件设备生产商的不同给设备的维护造成了影响,加大了设备维护的难度;其三,最重要的是这么多配件,使用的时候,移动及其不便,不能满足在某些特定情况下的手术要求,比如战地急救。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体化移动微创电子内镜系统,集成度高且方便使用和维护。
为实现以上目的,本发明采用的技术方案为:一种一体化移动微创电子内镜系统,包括机箱、与机箱相连的电子内窥镜,机箱的一侧面板上设置有显示器用于显示电子内窥镜采集的图像信息,机箱的空腔内设置有气腹仪模块。
与现有技术相比,本发明存在以下技术效果:将电子内窥镜、显示器以及气腹仪模块集成在机箱中,使用非常方便,便于携带和移动;同时,采用一体式结构,由单个厂家独立完成,兼容性以及后期维护都非常的方便快捷。
附图说明
图1、2是本发明机箱的立体结构示意图;
图3是机箱内部结构示意图;
图4是冷光源模块原理框图;
图5气腹仪模块原理框图;
图6聚光筒结构示意图;
图7聚光筒的光路图。
具体实施方式
下面结合图1至图7对本发明做进一步详细叙述。
参阅图1-3,一种一体化移动微创电子内镜系统,包括机箱10、与机箱10相连的电子内窥镜,机箱10的一侧面板上设置有显示器11用于显示电子内窥镜采集的图像信息,机箱10的空腔内设置有气腹仪模块30。内窥镜一般有两种,电子内窥镜和光学内窥镜,电子内窥镜中一般都集成了光源、摄像头以及图像处理单元,可直接将采集到的图像输出至显示器11上。这里将显示器11设置在机箱10上,气腹仪模块30设置在机箱10内部,将两者集成为一体式结构,减小体积方便携带,同时便于后期的维护和维修。正是由于电子内窥镜的发展,使得这种一体式结构能够得以实现。
在实际使用中,依然有很多医院使用的是光学内窥镜,为了使得本发明能够适应于不同的内窥镜,这里优选地,所述的机箱10中还设置有摄像模块40、冷光源模块50,机箱10上设置有接口用于连接光学内窥镜,冷光源模块50为光学内窥镜提供光源,光学内窥镜采集到的光信号经过摄像模块40进行转换显示在显示器11上。通过设置摄像模块40和冷光源模块50,使得本装置能够外接光学内窥镜;同时,采用冷光源模块50,光线发热量极低,避免了在微创手术过程中光线长时间照射在伤口附近而引起的内部组织灼伤的情况。
具体地,所述的摄像模块40包括CCD摄像头、第一主板41,光学内窥镜采集到的光信号经过CCD摄像头转换成电信号后再通过第一主板41处理为图像信息显示在显示器11上。所述的冷光源模块50包括恒流板51、LED灯泡52、聚光筒53、导光束54以及散热器55,恒流板51驱动LED灯泡52发光,LED灯泡52发出的光线经过聚光筒53聚光后由导光束54输出至光学内窥镜,所述的LED灯泡52布置在散热器55上。当外接光学内窥镜时,冷光源模块50为光学内窥镜提供光源,摄像模块40为对光学内窥镜采集到的信号进行处理并输出至显示器11上。
具体地,所述的气腹仪模块30包括第二主板31、减压阀32、调压阀33、比例阀34,CO2气体通过高压气腹管由进气口35输入,依次经过减压阀32、调压阀33、比例阀34后经出气口36输出至人体腹腔内;所述的比例阀34输出口处设置有压力传感器37、安全阀38,压力传感器37用于采集人体腹腔气体压力并输出至第二主板31,安全阀38用于手动降低人体腹腔气体压力;所述的减压阀33的进气口处设置有压力开关39用于监测减压阀32输出气体的压力并将采集到的信号输出至第二主板31。在气腹仪模块30工作时,压力传感器37采集实时压力并输出至第二主板31,第二主板31判断实时压力与预设压力,若实时压力小于预设压力的下限阈值,气腹仪模块30就开始补气直到实时压力高于预设压力上限阈值时,便会停止补气;当实时压力高于预设压力上限阈值且持续数秒时,气腹仪模块30会触发高压报警,同时自动泄气降低压力。若高压警报一直存在,说明自动泄气出现问题,此时就可以通过安全阀38进行手动泄压。压力开关39的作用主要是用于监测钢瓶压力,当钢瓶压力过低时报警提示更换。压力开关39也可以设置在减压阀32的出气口处。
作为本发明的优选方案,所述的摄像模块40、冷光源模块50位于机箱10上部且呈左右布置,气腹仪模块30位于摄像模块40和冷光源模块50的下方,各模块之间通过金属隔板隔开,金属隔板与机箱10外壳相连并接地,气腹仪模块30的下方设置有电源模块20,电源模块20为其他模块供电;显示器11的下方设置有控制面板12,用户通过控制面板12对气腹仪模块30、摄像模块40、冷光源模块50进行控制。将气腹仪模块30、摄像模块40以及冷光源模块50集成在机箱10中,为了避免各模块彼此的干扰,各模块中间采用金属隔板隔开。
优选地,所述的聚光筒53包括筒体531,筒体531内设置有多个凸透镜片、红外滤光镜片534以及隔圈537,LED灯泡52发出的光线依次经过第一凸透镜片532、第二凸透镜片533、红外滤光镜片534、第三凸透镜片535、第四凸透镜片536后输出至导光束54中,相邻的凸透镜片之间或凸透镜片与红外滤光镜片534之间设置所述的隔圈537,隔圈537由铝合金材料制成且表面镀有反光层,隔圈537将凸透镜片和红外滤光镜片534固定在筒体531中。通过设置多个凸透镜片,使得LED灯泡52发出的光线进行准直,降低光线在光纤中的损耗。红外滤光镜片534的设置,将光线中的红外波长滤除,防止红外线的光热转换,进一步降低光照产生的热量,提高手术的安全度。
所述的恒流板51采用PID算法控制输出电流,PID算法包括如下步骤:(A)设定的电流值为I,实际输出电流值为IA,定义常数a=0.46,b=1.0,c=0.28;(B)根据电流I、IA得出ei=I-IA,ei1=ei/2,ei2=ei;(C)计算设定输出量k=a*ei+b*ei1+c*ei2;(D)若k>10,则令k=10;(E)对k取整并赋值给y;(F)将当前输出的PWM信号的占空比提高y,其中若调整后的占空比小于0,则输出0,若调整后的占空比大于90,则输出90。通过PID算法对反馈的偏差值进行计算,因为采样周期非常短,用求和代替积分,差商代替微商,提高处理速度,保证恒流板51能更快的对偏差进行调整,维持恒流输出的稳定性。
优选地,所述的电子内窥镜与显示器11之间通过无线的方式进行数据传输。电子内窥镜的集成度高,可以将无线通信模块集成到其手柄中,这样,电子内窥镜就能摆脱电线的约束,可随意移动,方便医生进行操作。
Claims (9)
1.一种一体化移动微创电子内镜系统,其特征在于:包括机箱(10)、与机箱(10)相连的电子内窥镜,机箱(10)的一侧面板上设置有显示器(11)用于显示电子内窥镜采集的图像信息,机箱(10)的空腔内设置有气腹仪模块(30)。
2.如权利要求1所述的一体化移动微创电子内镜系统,其特征在于:所述的机箱(10)中还设置有摄像模块(40)、冷光源模块(50),机箱(10)上设置有接口用于连接光学内窥镜,冷光源模块(50)为光学内窥镜提供光源,光学内窥镜采集到的光信号经过摄像模块(40)进行转换显示在显示器(11)上。
3.如权利要求2所述的一体化移动微创电子内镜系统,其特征在于:所述的摄像模块(40)包括CCD摄像头、第一主板(41),光学内窥镜采集到的光信号经过CCD摄像头转换成电信号后再通过第一主板(41)处理为图像信息显示在显示器(11)上。
4.如权利要求2所述的一体化移动微创电子内镜系统,其特征在于:所述的冷光源模块(50)包括恒流板(51)、LED灯泡(52)、聚光筒(53)、导光束(54)以及散热器(55),恒流板(51)驱动LED灯泡(52)发光,LED灯泡(52)发出的光线经过聚光筒(53)聚光后由导光束(54)输出至光学内窥镜,所述的LED灯泡(52)布置在散热器(55)上。
5.如权利要求2所述的一体化移动微创电子内镜系统,其特征在于:所述的气腹仪模块(30)包括第二主板(31)、减压阀(32)、调压阀(33)、比例阀(34),CO2气体通过高压气腹管由进气口(35)输入,依次经过减压阀(32)、调压阀(33)、比例阀(34)后经出气口(36)输出至人体腹腔内;所述的比例阀(34)输出口处设置有压力传感器(37)、安全阀(38),压力传感器(37)用于采集人体腹腔气体压力并输出至第二主板(31),安全阀(38)用于手动降低人体腹腔气体压力;所述的减压阀(33)的进气口处设置有压力开关(39)用于监测减压阀(32)输出气体的压力并将采集到的信号输出至第二主板(31)。
6.如权利要求2所述的一体化移动微创电子内镜系统,其特征在于:所述的摄像模块(40)、冷光源模块(50)位于机箱(10)上部且呈左右布置,气腹仪模块(30)位于摄像模块(40)和冷光源模块(50)的下方,各模块之间通过金属隔板隔开,金属隔板与机箱(10)外壳相连并接地,气腹仪模块(30)的下方设置有电源模块(20),电源模块(20)为其他模块供电;显示器(11)的下方设置有控制面板(12),用户通过控制面板(12)对气腹仪模块(30)、摄像模块(40)、冷光源模块(50)进行控制。
7.如权利要求4所述的一体化移动微创电子内镜系统,其特征在于:所述的聚光筒(53)包括筒体(531),筒体(531)内设置有多个凸透镜片、红外滤光镜片(534)以及隔圈(537),LED灯泡(52)发出的光线依次经过第一凸透镜片(532)、第二凸透镜片(533)、红外滤光镜片(534)、第三凸透镜片(535)、第四凸透镜片(536)后输出至导光束(54)中,相邻的凸透镜片之间或凸透镜片与红外滤光镜片(534)之间设置所述的隔圈(537),隔圈(537)由铝合金材料制成且表面镀有反光层,隔圈(537)将凸透镜片和红外滤光镜片(534)固定在筒体(531)中。
8.如权利要求4所述的一体化移动微创电子内镜系统,其特征在于:所述的恒流板(51)采用PID算法控制输出电流,PID算法包括如下步骤:
(A)设定的电流值为I,实际输出电流值为IA,定义常数a=0.46,b=1.0,c=0.28;
(B)根据电流I、IA得出ei=I-IA,ei 1=ei/2,ei2=ei;
(C)计算设定输出量k=a*ei+b*ei1+c*ei2;
(D)若k>10,则令k=10;
(E)对k取整并赋值给y;
(F)将当前输出的PWM信号的占空比提高y,其中若调整后的占空比小于0,则输出0,若调整后的占空比大于90,则输出90。
9.如权利要求1-8任一项所述的一体化移动微创电子内镜系统,其特征在于:所述的电子内窥镜与显示器(11)之间通过无线的方式进行数据传输。
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