CN105012011B - 烟雾过滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烟雾过滤系统，用于对患者腔内受污染的压缩气体进行循环过滤，所述的过滤系统包括依次连接的烟雾气体输入模块和烟雾气体过滤模块；所述的烟雾气体输入模块包括：喇叭形进气通道，与患者腔内气体管路相连接；电动风扇，与喇叭形进气通道连接，用于在系统内部产生负压；喇叭形出气通道，与电动风扇连接，用于将患者腔内污染气体形成收缩效果；所述的烟雾气体过滤模块包括：圆筒形空气放大器，与喇叭形出气通道连接；烟雾气体过滤桶，与圆筒形空气放大器连接，用于烟雾气体过滤；喇叭形收缩通道，用于过滤后气体的输出。与现有技术相比，本发明具有使用方便、经济高效、烟雾过滤流量大以及与现有微创设备兼容性强等优点。

Description

烟雾过滤系统

技术领域

本发明涉及一种气体过滤装置，尤其是涉及一种微创手术烟雾过滤系统。

背景技术

当前，腹腔镜微创手术是一个得到快速增长而被广泛应用的手术治疗方法，特别是近年来高精度手术机器人被引入到微创手术中来，使得微创手术已成为患者进行手术治疗的首选方式。腹腔镜微创手术中，需要穿过患者腹腔使用内窥镜、冷光源、以及细长的手术器具对患者病灶施加手术。为了方便手术过程，需要对患者腹腔充入气体来给医生制造足够的手术操作空间。

在腹腔镜微创外科手术过程中，外科医生通常需要使用高频电刀、超声手术刀或激光手术刀等能量型手术刀对患者组织进行切割、止血、抽吸等操作。在使用上述能量型手术刀进行手术操作过程中，通常伴随着对患者组织的烧灼、碳化处理以及对患者体液、血液的气化过程。这些高温处理过程都产生大量的手术烟雾。

这些手术烟雾的存在使得微创手术存在如下几个方面的问题：一方面，手术烟雾会降低外科医生对患者组织视野的清晰度，影响手术操作精确度和手术时间；另一方面，手术烟雾已被证实含有八十多种致病、致癌物质和大量患者病灶病原体。国内外已有大量研究证明，长时间吸入此类有害物质，将增加手术医护人员致病、患癌几率。此外，手术烟雾伴随着恶臭等难闻气味，容易引发手术室医护人员出现恶心、头晕、乏力等不良手术症状，对医护人员和患者身心造成明显不良影响。为此，伴随着当前我国各大医院微创手术量的快速增长，内窥镜手术医护人员迫切需要能对内窥镜手术烟雾进行排除和过滤的有效方法和新型设备。

目前，在我国高等级医院，消除手术烟雾的常用工具是带有烟雾吸管的笔形手术电刀。这些设备的典型特征是在电刀笔的头部设置烟雾吸管，以期待在电刀笔切割组织产生手术烟雾的同时，随即将所产生的烟雾吸除。

在实际的手术室使用过程中，这些设备可以帮助操刀医生消除掉一些手术烟雾，但是仍然存在一些问题有待解决：

问题一：这种吸烟电刀笔通常需要在头部安装较为粗大的吸烟管用以增强对手术烟雾的吸除能力。然而，这种粗大吸烟管时常会影响到主刀医生对患者精细组织进行手术切割、止血时的视野，易造成误操作，影响手术安全。

问题二：在实际手术过程中，医生发现该类型电刀笔头上附带的吸烟管对手术烟雾的吸引流量不够，不能将电灼凝时产生的烟雾完全抽取干净，容易造成手术烟雾残留。

问题三：该类型电刀笔需要配备专门的烟雾消除设备，需要单独购置且价格昂贵，难以与我国目前广泛使用的腹腔镜设备和手术室条件相兼容。

问题四：使用带有吸烟管的电刀，如果不使用烟雾消除设备，而仅仅使用真空吸引器，虽然可将手术烟雾排除出患者体外，但仍会造成手术室内空气的二次污染。

值得注意的是，由于价格和兼容性方面的原因，这些设备在普通医院外科病房使用率较低。当前，广大普通医院的微创手术室还是采用佩戴医用口罩等传统方法进行手术烟雾的被动防护。然而，研究已经证明，普通外科口罩只能滤除直径为5微米以上的颗粒，而手术烟雾的颗粒直径为0.1～0.5微米，因此，普通外科口罩不能给医护人员提供有效的防护效果。

除了上述电刀吸烟笔之外，当前医院采用的其他腔内烟雾排除方法还有：

(1)利用烟雾抽取设备，对患者腔内烟雾进行直接抽取，同时需要向患者腔内充入等量的气体；

(2)直接打开腹腔壁上的套管针阀门，让腔内夹杂着烟雾的压缩气体从阀门直接排除到手术室中；

(3)使用可以插入到套管针中的合适的探针从手术部位将烟雾吸除。

但是，当前这些设备具有笨重，体积大、设计复杂、价格昂贵等缺点。另外，一些排烟设备还需要和手术室中的真空吸尘器相连接才能使用。

综上所述，医院迫切需要同时具有经济性、有效性、免清洗、预消毒、与现有设备兼容性好的手术烟雾消除设备，提高微创外科手术效率和保护医护人员身心健康。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种使用方便、经济高效、烟雾过滤流量大以及与现有微创设备兼容性强的烟雾过滤系统，用于构建无烟雾、无污染的微创手术环境。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种烟雾过滤系统，其特征在于，用于对患者腔内受污染的压缩气体进行循环过滤，所述的过滤系统包括依次连接的烟雾气体输入模块和烟雾气体过滤模块；

所述的烟雾气体输入模块包括：

喇叭形进气通道，与患者腔内气体管路相连接；

电动风扇，与喇叭形进气通道连接，用于在系统内部产生负压；

喇叭形出气通道，与电动风扇连接，用于将患者腔内污染气体形成收缩效果；

所述的烟雾气体过滤模块包括：

圆筒形空气放大器，与喇叭形出气通道连接；

烟雾气体过滤桶，与圆筒形空气放大器连接，用于烟雾气体过滤；

喇叭形收缩通道，用于过滤后气体的输出。

所述的喇叭形进气通道用于将患者腔内受污染的压缩气体引入过滤系统内，随着气体通道的径向空间的扩大，压缩气体的压力将逐渐下降，并充满整个喇叭形进气通道，该喇叭形进气通道的边线与轴线方向的夹角为锐角。

所述的喇叭形进气通道的边线与轴线方向的夹角优选为30度至60度之间。

所述的电动风扇进气端与喇叭形进气通道的喇叭口固定连接，电动风扇形状可以是圆筒形或方形，为了防止污染气体泄露，在电动风扇的进气端与喇叭口相固连的接口部位设置密封圈，密封圈形状可依据电动风扇支座形状选择形状，如方形、圆形；密封圈材料可以选择使用橡胶等弹性密封元件。

所述的电动风扇的出气端与喇叭形出气通道的喇叭口固定连接，并在连接处设置密封圈，对气体流通通道进行密封。

所述的电动风扇用于在烟雾过滤系统内产生负压，迫使患者腔内污染气体向烟雾气体过滤模块的气体通道内流动，同时起到将手术污染气体推向烟雾气体过滤模块的烟雾气体过滤桶进行快速过滤的作用。

所述的电动风扇选择为直流驱动或交流驱动，优选地，所述的电动风扇设置为可调速风扇，从而可依据患者的腹腔腔体差异选择合适的转速进行手术污染气体过滤。例如，当对婴幼儿进行腹腔镜微创手术时，由于婴幼儿腹腔腔体较小，腔内压缩空气量少，医护人员可将手术烟雾过滤器的电动风扇转速调节到最低档以适应该类型患者腔体情况；类似地，当手术对象为成人时，可将电动风扇的转速调节到高档位，以满足大腔体污染气体快速过滤的要求。

所述的圆筒形空气放大器用于将内部通道中污染气体的流速放大从而提高气体中污染物快速滤除，包括用于接收从电动风扇吹过来污染气体的法兰式通道、用于接收来自内部通道的气流的排气口，用于引导污染气体气流方向的导流壁；

所述的排气口设置在空气放大器的圆筒壁上，污染气体在空气放大器内部通道中遭到挤压，并最终通过排气口向外喷射，喷射的气流沿着导流壁继续前进，并最终将污染气体喷射到烟雾气体过滤桶上。

所述的烟雾气体过滤桶包括：

两个法兰盘，用于分别与圆筒形空气放大器和喇叭形收缩通道连接；

污染气体过滤滤芯，用于过滤污染气体；

滤芯隔筒，设置相邻污染气体过滤滤芯之间，对污染气体过滤滤芯进行分开设置。

所述的烟雾气体过滤桶的污染气体过滤滤芯沿着筒轴方向间隔排列，烟雾气体首先通过的污染气体过滤滤芯选择为具有较大气孔直径并具有吸水功能的预过滤滤芯，在预过滤滤芯之后，为了对烟雾气体进行更为细致地过滤，设置过滤气孔孔径较为细小的滤芯进行多次过滤。

所述的喇叭形收缩通道将经过过滤的气体收缩起来，通过与出气通道上的气体接头相连接的气体管路，重新回到患者腹腔。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明采用循环过滤方式，将腹腔内烟雾过滤后再次充入腔内，相比较于传统将腔内气体直接排除的方法，本发明可显著节省手术过程中充气气体(二氧化碳等)的使用量，降低手术费用。

2)本发明内置吸气扇和空气放大器，可实现对腔内污染气体进行大流量、高流速的过滤，相比较于现有技术，过滤速度更快、更有效。

3)本发明内置吸气扇转速可调，可依据患者个体差异而实现不同过滤流量设置，降低手术风险。

4)本发明可实现与医院手术室现有气腹设备兼容，除了本发明所涉及设备外，无需购置气体辅助设备。

5)本发明可实现预先消毒处理，过滤滤芯免清洗，滤芯使用到期后可直接销毁处理。

附图说明

图1是本发明的外观示意图；

图2是本发明内部部件组成示意图；

图3是本发明过滤桶和圆筒形空气放大器示意图；

图4是本发明圆筒形空气放大器组件一部分放大侧截面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

图1所示为本发明提出的烟雾过滤系统实施例，包括设备壳体1、烟雾气体出口2、设备支撑脚3、包括三脚电源插座4.1和固定螺钉5的电源输入插头4、金属按钮开关6、设备操作面板7、烟雾气体入口8和设备操作面板安装螺钉9。

图2所示为本发明烟雾过滤系统内部附件组成图，包括烟雾气体输入模块A、烟雾气体过滤模块B、电源模块C和底板支撑模块D组成。

其中烟雾气体输入模块A主要由电动风扇20、喇叭形气体输入输出通道19和21构成。喇叭形气体输入通道21和喇叭形气体输出通道19的两端都设有连接法兰，法兰内设有橡胶垫圈，用于气体密封。法兰形状可以是圆形或方形。喇叭形输入通道21的小端法兰与烟雾气体输入接头10通过螺栓10.1相固连。为了防止烟雾气体泄露，在喇叭形输入通道21的小端法兰和接头10内设有密封垫圈(图中未表示)。喇叭形输入通道21的大端法兰与风扇20的进气端法兰盘通过螺栓20.1相固连。为了防止烟雾气体泄露，在21的大端法兰和风扇20接口内设有密封垫圈(图中未表示)。风扇20的出气口与喇叭形输出通道19的大端法兰通过螺栓20.2相固连。在风扇20的出气口法兰内部设有密封垫圈用于防止气体泄露。喇叭形输出通道19的小端法兰通过螺栓19.1与圆筒形空气放大器17的法兰盘相固连。在喇叭形输出通道19的小端法兰盘与17法兰盘内部都设有密封垫圈28用于防止气体泄露。

其中烟雾气体过滤模块B主要由过滤器尾盖18、圆筒形空气放大器17、烟雾气体过滤桶16和气体过滤后的喇叭形出气通道13构成。B模块的剖视图如图3所示。过滤器尾盖18为一种帽形结构，也可以是其他中空型结构，尾盖18与空气放大器17接触的表面设置有凹槽，凹槽内部放置密封垫圈22用以防止气体外泄。空气放大器17的另一端与烟雾气体过滤桶17的端面紧密贴合，在烟雾气体过滤桶16的两个端面处都设有凹槽，分别放置密封垫圈23和24，尾盖18、空气放大器17以及烟雾气体过滤桶16通过螺栓18.1实现固连。

圆筒形空气放大器17一部分放大侧截面图如图4所示。空气放大器17内部为环形空槽式、管道式结构。在所示实施例中，空气放大器17的外壁布置为环图形或折叠形，以使得外壁内表面和外表面彼此接近和部分相对或重叠。外壁17.2和17.3相对部分限定了气体出口通道，并形成柯恩达表面(Coanda Surface)，外壁17.2尾端设有凸起17.4。在气体出口通道出包括气体向下游扩散部分17.1。待过滤的烟雾气体通过电动风扇20吸入到喇叭形气体通道19后，进入空气放大器17的环形空槽式通道，烟雾气体不断受到挤压、升压后，从空气放大器17的气体出口通道喷出，并沿着下游气体扩散表面17.1自由射流。后续烟雾气体不断地被喷射到过滤桶16中的滤芯上。

烟雾气体过滤桶16可按照实施项目实际需要，沿着过滤桶16的轴向并列设置多个过滤滤芯，为了便于说明，本实施例在过滤桶16中仅设置了两个滤芯25和27，滤芯25和27通过滤芯隔筒26而分开设置。优选地，滤芯25可设置为具有过滤孔径较大的过滤元件构成，实现对烟雾气体预先过滤。另外，滤芯25还可以设置成具有吸水功能，用以吸除手术烟雾中的水蒸气。手术烟雾完成预先过滤后，即可滤除烟雾中大部分的有害气体和水蒸气。相比较于大孔径的滤芯25，滤芯27可选用具有精细孔径的高级气体过滤材料，实现对手术烟雾的二次过滤。

经过多次过滤的气体最终通过喇叭形出气通道13收集后，通过气体接头2上连接的管路再次充入到患者腔内，实现了完整的手术烟雾气体循环过滤过程。

本实施例中，烟雾气体过滤模块B被“几”字形卡环15通过螺钉15.1整体固定于设有“V”形槽的安装基座14上。“几”字形卡环15的圆环部位与烟雾气体过滤桶16的圆筒部位紧密接触，实现对16的精确固定。设有“V”形槽的安装基座14通过螺栓14.1与设备底座12相固连。

电源模块C为电动风扇提供电源，可以设置为开关电源，依据所选风扇电机驱动形式而确定具体形式。电源11通过螺栓11.1与设备底座12实现固连。

底板支撑模块D主要由设备底座12、设备支撑脚3和固连螺栓3.1构成。设备支撑脚3可依据用户要求设置为脚轮、带调整块脚轮、调节脚等多种形式。

本发明并不限于上述详细描述。本领域的技术人员可以得知各种变化。例如，电动风扇可以具有不同的形状、直径或驱动形式。风扇的叶片形状也可有多种形式。电动风扇的出口与空气放大器的气体出口可以具有不同的深度、宽度和高度。电动风扇的出口与空气放大器的气体输入口的连接通道可以不必是喇叭形，可以是其他管道形状和软管等。用于通过空气放大器气体出口形成气流的装置可以是电机或其他类型的空气发射装置，如任何吹气机或真空源，其可用于使得风扇组件在气体流通腔内产生气流。

气体输入模块与气体过滤模块的组成方式可以采用直线串联式排列、上下重叠式排列和其他任意角度排列等，不必拘泥于本发明实施例中展示的垂直布置方式。

空气放大器的气体出口可以修改。气体出口可以加宽或变窄成各种间隔，以使得气流增大。气体出口间隔装置或间隔件可以是出口尺寸要求的任意尺寸和形状。间隔件可以包括用于声音和噪声减少或传输的成形部分。间隔装置可以由任意适当的材料制造，例如塑料、树脂或金属。

烟雾气体过滤桶可以设想到其他情况。例如，过滤桶可以设置为长方体形等其他形状，不必拘泥于本发明实施例中展示的圆筒形形状。

Claims (7)

1.一种烟雾过滤系统，其特征在于，用于对患者腔内受污染的压缩气体进行循环过滤，所述的过滤系统包括依次连接的烟雾气体输入模块和烟雾气体过滤模块；

所述的烟雾气体输入模块包括：

喇叭形进气通道，与患者腔内气体管路相连接；

电动风扇，与喇叭形进气通道连接，用于在系统内部产生负压；

喇叭形出气通道，与电动风扇连接，用于将患者腔内污染气体形成收缩效果；

所述的烟雾气体过滤模块包括：

圆筒形空气放大器，与喇叭形出气通道连接；

烟雾气体过滤桶，与圆筒形空气放大器连接，用于烟雾气体过滤；

喇叭形收缩通道，用于过滤后气体的输出；

所述的圆筒形空气放大器用于将内部通道中污染气体的流速放大从而提高气体中污染物快速滤除，包括用于接收从电动风扇吹过来污染气体的法兰式通道、用于接收来自内部通道的气流的排气口，用于引导污染气体气流方向的导流壁；

所述的排气口设置在空气放大器的圆筒壁上，污染气体在空气放大器内部通道中遭到挤压，并最终通过排气口向外喷射，喷射的气流沿着导流壁继续前进，并最终将污染气体喷射到烟雾气体过滤桶上；

空气放大器内部为环形空槽式、管道式结构，空气放大器的外壁布置为环图形或折叠形，以使得外壁内表面和外表面彼此接近和部分相对或重叠；外壁两端部相对部分限定了气体出口通道，并形成柯恩达表面，外壁尾端设有凸起，在气体出口通道处包括气体向下游扩散部分，待过滤的烟雾气体通过电动风扇吸入到喇叭形气体通道后，进入空气放大器的环形空槽式通道，烟雾气体不断受到挤压、升压后，从空气放大器的气体出口通道喷出，并沿着下游气体扩散表面自由射流；

所述的烟雾气体过滤桶包括：

两个法兰盘，用于分别与圆筒形空气放大器和喇叭形收缩通道连接；

污染气体过滤滤芯，用于过滤污染气体；

滤芯隔筒，设置相邻污染气体过滤滤芯之间，对污染气体过滤滤芯进行分开设置；

所述的烟雾气体过滤桶的污染气体过滤滤芯沿着筒轴方向间隔排列，烟雾气体首先通过的污染气体过滤滤芯选择为具有较大气孔直径并具有吸水功能的预过滤滤芯，在预过滤滤芯之后，为了对烟雾气体进行更为细致地过滤，设置过滤气孔孔径较为细小的滤芯进行多次过滤。

2.根据权利要求1所述的一种烟雾过滤系统，其特征在于，所述的喇叭形进气通道用于将患者腔内受污染的压缩气体引入过滤系统内，随着气体通道的径向空间的扩大，压缩气体的压力将逐渐下降，并充满整个喇叭形进气通道，该喇叭形进气通道的边线与轴线方向的夹角为锐角。

3.根据权利要求2所述的一种烟雾过滤系统，其特征在于，所述的喇叭形进气通道的边线与轴线方向的夹角优选为30度至60度之间。

4.根据权利要求1所述的一种烟雾过滤系统，其特征在于，所述的电动风扇进气端与喇叭形进气通道的喇叭口固定连接，并在连接处设置密封圈。

5.根据权利要求1所述的一种烟雾过滤系统，其特征在于，所述的电动风扇的出气端与喇叭形出气通道的喇叭口固定连接，并在连接处设置密封圈。

6.根据权利要求1所述的一种烟雾过滤系统，其特征在于，所述的电动风扇用于在烟雾过滤系统内产生负压，迫使患者腔内污染气体向烟雾气体过滤模块的气体通道内流动，同时起到将手术污染气体推向烟雾气体过滤模块的烟雾气体过滤桶进行快速过滤的作用。

7.根据权利要求1所述的一种烟雾过滤系统，其特征在于，所述的电动风扇选择为直流驱动或交流驱动，所述的电动风扇设置为可调速风扇，从而可依据患者的腹腔腔体差异选择合适的转速进行手术污染气体过滤。