CN108240921A - 一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统 - Google Patents

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苏柏泉
成西元
弓艺
黄丹
张亚如
闫昊
汤劼
刘达
腾轶超
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    • G01N1/14—Suction devices, e.g. pumps; Ejector devices
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统。该系统包括端盖1、光纤2、锥形管内腔体3、锥形管进气口4、充气泵5、柱形管内腔体6、柱形管排气口7、排气泵8，充气泵入口9，充气泵出口10，排气泵入口11，排气泵出口12，连接管13，连接管14，连接管15，锥形管16，柱形管17，气体混合物储存罐18，连接管19，保护气体储存罐20，激光器21，连接管22，气体分析仪23；本发明锥形管内腔体具备出气功能，柱形管排气口处连接排气泵，能在光纤端头处形成气罩保护光纤不被污染，能对激光与物质交互所产生的气体混合物进行收集，可以维持工作空间环境清洁，同时收集的气体混合物可以用于成分分析。气体流向在图中以箭头形式标出。

Description

一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统
技术领域
本发明涉及一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，属于医疗器械装置及医疗机器人领域，具体为激光治疗仪，光纤防污装置与手术排烟装置结构设计。
背景技术
激光手术是利用高能激光照射需切除的组织，使其局部坏死，达到切除目的，但在进行手术时，会产生大量气体混合物且含有水汽，如若处理不当可能导致气体混合物附着于光纤端头影响激光透光性进而影响手术效果，甚至会导致光纤损毁，增大器械维护成本。
进行手术时产生的大量气体混合物会严重影响外科医师视线，并会对医生健康产生严重影响，当前解决措施为，给医生佩戴防污面罩，并在手术室上方安装换气装置。由于无菌要求，医生需要一直佩戴防污面罩，十分不便，另外手术室内的排气装置也无法及时的清理手术处产生的气体混合物。此外，所产生的气体混合物可用于气体成分分析，用于医生对患者病灶状态分析。
核心参考文献：作者＝{Chowdhury K K},论文题目＝{Electrosurgical smoke:areal concern},期刊名称＝{Mymensingh Medical Journal},年份＝{2011},卷＝{20},页码＝{507–512},期＝{3}。
发明内容
本发明提出一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，具有内外两个腔体，即锥形管内腔体和柱形管内腔体，锥形管内腔体连接充气泵，保护气体从锥形管进气口进入锥形管内腔体，向锥形管内腔体靠近光纤端头方向流动，在光纤端头处形成局部高压区，以实现气罩保护光纤端头，防止光纤端头被污染。柱形管排气口连接排气泵，激光作用在被照射物质上所产生的气体混合物受到排气泵所产生的低压吸引到密闭容器，排出工作空间，进一步，该密闭容器内气体通过连接管到达气体分析仪，进行气体成分分析。本发明从而实现光纤端头保护的同时，可以维持工作空间清洁，以及开展气体成分分析工作。
一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统包括，端盖、光纤、锥形管内腔体、锥形管进气口、充气泵、柱形管内腔体、柱形管排气口、排气泵，充气泵入口，充气泵出口，排气泵入口，排气泵出口，连接管，连接管，连接管，锥形管，柱形管，气体混合物储存罐，连接管，保护气体储存罐，激光器，连接管，气体分析仪。
一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，激光器发出的激光送入光纤，光纤通过压入塞紧粘合方式固定到端盖的中心孔，锥形管和柱形管通过螺纹连接方式连接在一起，端盖和锥形管通过螺纹连接方式连接在一起，保护气体储存罐通过连接管连接到充气泵入口，充气泵出口通过连接管连接锥形管进气口，排气泵入口通过连接管连接柱形管排气口，排气泵出口通过连接管连接气体混合物储存罐，气体混合物储存罐通过连接管连接气体分析仪。保护气体通过锥形管进气口进入锥形管腔体，进而到达光纤端头，在光纤端头内环周围产生局部高压，推挤周边气体以保护光纤端头，同时，由于排气泵所构成的通路与柱形管内腔体联通，因而，在光纤端头外环周围产生低压，保护性气体和激光照射物质所产生的气体混合物一同被吸入柱形管内腔体。
本发明的优点在于：
(1)可有效避免激光照射物体时所产生的气体混合物污染光纤端头。
(2)可有效除去激光照射物质所产生的气体混合物，维持工作空间清洁。
(3)可将激光照射物质所产生的气体通入气体分析仪，通过分析成分而间接获得激光与物质作用的工作状态。
附图说明
图1是本发明一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统整体结构示意图；
其中：端盖1、光纤2、锥形管内腔体3、锥形管进气口4、充气泵5、柱形管内腔体6、柱形管排气口7、排气泵8，充气泵入口9，充气泵出口10，排气泵入口11，排气泵出口12，连接管13，连接管14，连接管15，锥形管16，柱形管17，气体混合物储存罐18，连接管19，保护气体储存罐20，激光器21，连接管22，气体分析仪23，图中箭头示意气体流向；
图2是本发明一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统的组件之一，即锥形管示意图；
图3是本发明一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统的组件之一，即柱形管示意图；
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，如图1所示，包括端盖1、光纤2、锥形管内腔体3、锥形管进气口4、充气泵5、柱形管内腔体6、柱形管排气口7、排气泵8，充气泵入口9，充气泵出口10，排气泵入口11，排气泵出口12，连接管13，连接管14，连接管15，锥形管16，柱形管17，气体混合物储存罐18，连接管19，保护气体储存罐20，激光器21，连接管22，气体分析仪23。(图中箭头示意气体流向)
激光器21发出的激光送入光纤2，光纤2通过压入塞紧粘合方式固定到端盖1的中心孔，锥形管16和柱形管17通过螺纹连接方式连接在一起，端盖1和锥形管16通过螺纹连接方式连接在一起，保护气体储存罐18通过连接管19连接到充气泵入口9，充气泵出口10通过连接管14连接锥形管进气口4，排气泵入口11通过连接管15连接柱形管排气口7，排气泵出口12通过连接管13连接气体混合物储存罐18，气体混合物储存罐18通过连接管22连接气体分析仪23。保护气体通过锥形管进气口4进入锥形管腔体3，进而到达光纤端头，在光纤端头内环周围产生局部高压，推挤周边气体以保护光纤端头，同时，由于排气泵8及连接管15所构成的通路与柱形管内腔体6联通，因而，在光纤端头外环周围产生低压，保护性气体和激光照射物质所产生的气体混合物一同被吸入柱形管内腔体6。气体混合物通过连接管15、排气泵8及连接管13到达气体混合物储存罐18，进一步通过连接管22到达气体分析仪23。
所述的连接，其具体方式可以为螺纹连接，法兰盘链接，粘合连接等方式；
所述的充气泵5与排气泵8可为直流或交流供电方式；
所述的锥形管16，可以对锥形管腔体形状进行修改，比如多棱锥型腔体等，此外，也可以更改锥形管腔体的结构参数(锥角，内外直径，长度等)；
所述的柱形管17，可以对柱形管腔体形状进行修改，比如多棱锥型腔体等，此外，也可以更改柱形管腔体的结构参数(内外直径，长度等)，也可以修改圆柱形状为圆锥等形状；
所述的保护气体，可以为对人体无毒无害，不会损害仪器，不影响手术视野的气体，根据实际需要也可以选择其他流体。
工作过程
工作时先打开充气泵，充气泵将保护气体储存罐内的保护气体输出在光纤头部形成保护罩，接着打开排气泵，在光纤端头处形成向外流动气流场，接下来打开激光器，进一步将柱形管内的光纤端头靠近被照射物质，此时激光照射到物质上所产生的气体混合物便会顺着气流进入到气体混合物储存罐，进一步进入气体分析仪进行成分分析(图1中箭头示意气体流向)。同时，系统的工作空间中也就不存在气体混合物了。

Claims (10)

1.一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统。其特征在于，包括端盖1、光纤2、锥形管内腔体3、锥形管进气口4、充气泵5、柱形管内腔体6、柱形管排气口7、排气泵8，充气泵入口9，充气泵出口10，排气泵入口11，排气泵出口12，连接管13，连接管14，连接管15，锥形管16，柱形管17，气体混合物储存罐18，连接管19，保护气体储存罐20，激光器21，连接管22，气体分析仪23。
2.根据权利要求1所述的一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，其特征在于，所述的由端盖，锥形管和柱形管构成的组合体，结构形式和结构参数可以根据空间大小、使用环境是否存在风扰动等因素进行调整，如锥形管可变为多棱锥管等形式，另外，结构参数包括锥角，内管外管直径，形状，长度等参数都可以进行调整。
3.根据权利要求1所述的一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，其特征在于，所述的柱形管，可以对柱形管腔体形状进行修改，比如多棱锥型腔体等，此外，也可以更改柱形管腔体的结构参数(内外直径，长度等)，也可以修改圆柱形状为圆锥等形状。
4.根据权利要求1所述的一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，其特征在于，所述的连接，其具体方式可以为螺纹连接，法兰盘链接，粘合连接等方式。
5.根据权利要求1所述的一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，其特征在于，所述的保护气体储存罐中的气体，可以为对人体无毒无害，不会损害仪器，不影响手术视野的任意气体或其他流体。
6.根据权利要求1所述的一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，其特征在于，所述的气体分析仪可以为任何气体分析仪器，如气体分析质谱仪等，用于实时在线或离线分析气体成分。
7.根据权利要求1所述的一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，其特征在于，所述的激光器可以是任何波长和功率的激光器。
8.根据权利要求1所述的一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，其特征在于，所述的光纤可以常采用除通过压入塞紧粘合方式外的其它固定方式固定到端盖中心孔。
9.根据权利要求1所述的一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，其特征在于，所述的该系统可以用于多种场合，包括医疗，工业激光切割等场景。
10.根据权利要求1所述的一种激光刀头防污与气体混合物收集及分析系统，其特征在于，所述的充气泵与排气泵可为直流或交流供电方式。
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