CN108354666A - 一种可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置 - Google Patents

Abstract

一种可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，适用于外科手术；为三通结构，三通结构的第一个管口为用于插入光纤的光纤插入口，第二个管口为连接注水管的生理盐水输入口，第三个管口连接一个管腔的尾端，该管腔的前端有前端开口。通过注入冷生理盐水，可降低光纤头端与组织接触后产生的余热温度，降低光纤自燃几率，减少组织碳化产生大量烟雾，增加冷生理盐水流量，还可冲洗组织表面；手持装置带有的手控开关可使发射高能激光前，冷生理盐水先从激光光纤四周流出，激光停止释放后冷生理盐水再停止流出。本发明可实现高功率激光与生物组织相互作用时不再大量产生炭化烟雾；同时可冲洗组织表面，也能在激光高功率输出时减少光纤自燃几率。

Description

一种可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置。

背景技术

高能激光作用组织时，将携带高能的光波输送至组织表面，组织吸收激光能量，主要产生两个作用：

1.光致发热作用：中心区域能量集中而被气化，组织中的所有成分都可由固体直接变成气体，以很大的速率射出而留下一个陷坑区域，此区域表层不断迅速炭化，即组织发生干性坏死，血液和血浆蛋白凝固，形成棕黑色碳化物。虽然与之毗邻组织接受传递而来的高热出现蛋白质热凝固，组织学观察可见到其下较深处发生自溶分解，再深处是炎症区，这种热凝固坏死是均匀的，凝固区的的细胞几乎无一幸免，热致组织凝固作用可以止血，但碳化物随着气化作用向环境中释放，形成有毒烟雾。此外，还可见热致汽化现象，由于组织内含有大量的水，在100度时沸腾。当组织接受能量而超过100摄氏度时，细胞内外的水均可急剧汽化，冲破细胞和组织而释放出来，并带走一些细胞碎片，组织还未碳化前，肉眼可见白色烟雾。

2.光致压强作用：激光瞬间功率密度较大，激光器能将不大的能量(几J到几十J)，在很短的时间内(10－9-10－12秒)，很小的空间(毫弧度)高度集中起来，产生高压作用。激光照射产生的压强作用有两种：一种是激光本身的辐射压力所形成的压强，称为一次压强。激光本身的辐射压力虽然很微弱，但能量相当集中，其压强是相当可观的。另一种激光作用生物组织以后，可继发产生二次压强，这是由于强激光作用于生物组织上，除光压以外，还有汽流反冲击，内部汽化压，热膨胀，超声压和电致伸缩压等诸多因素造成的。

在临床上，利用激光的压强效应在外科应用已久，早期如眼科的青光眼的前房角激光打孔治疗，白内障的激光切开，玻璃体机化索条激光切除等。随着科学技术进一步发展，当前多种激光器均在外科领域应用表现优良，如LASIK屈光手术使用准分子激光对角膜细胞逐层气化打磨、光纤激光(铥激光)对消化道早癌内镜粘膜下精细剥离(ESD)、高功率Nd:YAG固体激光对肺脏进行非解剖性切除等，此外，还有使用连接人造蓝宝石刀头的接触式半导体激光对脑组织的汽化切割。

随着科学发展，医用激光器能级亦有所提高，激光有此优良特性，不应只限于精细操作，在较大尺度的外科操作，如大器官的切割、止血操作中，也应发挥作用。

大器官的激光切割，不同于前面所述的几种精细操作，对切割效率有一定要求，提高激光器能量级别可显著提高切割效率，但也会大大加强光致发热作用，不但产生更多量的有毒碳化烟雾，亦可使组织热凝固体积增加，增加机体恢复负担。

此外，将激光光纤导入组织附近，不论接触或非接触组织释放激光，裸纤端口很难避免接触组织崩离碎屑，碎屑吸收高能，热传递至导光光纤，即在瞬间便可吸收大量能量，若能量未被及时疏散(接触组织并被组织吸收)，或输注能量不降低，则光纤头极易热损甚至熔融，发生光纤燃烧。有实验显示应用400μm光纤在CO₂气腹环境下，平均功率高于30W时光纤亦可燃烧。

在循环的水环境下使用高能激光对组织进行切割，可避免上述弊端：不产生碳化即无烟雾产生；减少周围组织传导受热；降低光纤尖端余热，光纤不易燃烧。因此，消化系统、泌尿系统均在水环境下进行激光操作。消化腔、尿路腔道空间有限，注满循环的生理盐水比较容易，然而对腹腔某个器官欲进行激光操作，将整个腹腔陷入循环的水环境中不现实。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，其可承载医用激光裸纤，并可将低温生理盐水从光纤四周导出，达到“光纤-组织靶区”没于循环水环境异曲同工的效果。从而使得高功率激光与生物组织相互作用时不再大量产生炭化烟雾；同时可冲洗组织表面，也能在激光高功率输出时减少光纤发生燃烧的几率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，其特征在于，为三通结构，三通结构的第一个管口为用于插入光纤的光纤插入口1，第二个管口为连接注水管的生理盐水输入口2，第三个管口连接一个管腔的尾端，该管腔的前端有前端开口4。在管腔外可设置持握手柄。

所述管腔上设置有用于控制激光的发射和关闭以及生理盐水的流出和关闭的手控开关3。

所述手控开关3为无自锁轻触开关或微动开关，所述手控开关3可以是不带自锁功能的轻触开关或微动开关，开关内部包含两套电路接线系统，摁下开关后先后接通开启生理盐水通路阀门和发出激光开启指令的信号通路，可发出激光开启指令信号的通路串联一微型信号灯，激光开启后信号灯点亮，松开开关即可停止产生发射激光的启动指令信号，并使生理盐水通路阀门反转而关闭。具体地：

打开手控开关3的过程，先接通无灯通路，可使生理盐水通道阀门开启，发射高能激光前，冷生理盐水先从前端开口4处的激光光纤四周流出；

关闭手控开关3的过程，先断开带信号灯通路，可使激光停止发射，最后生理盐水通路阀门复位，冷生理盐水再停止流出。

所述装置上的手控开关3摁下开启的过程中，先接通的电路使生理盐水通道的阀门得到指令发生开启的动作，冷生理盐水从前端开口4处的激光光纤四周流出，手控开关3完全摁下使带信号灯的电路接通而发出指令使激光开启；所述手控开关3松开关闭的过程中，带信号灯电路先断开，激光开启指令信号停发，激光关闭手控开关完全松开，生理盐水通路上的阀门恢复初始导联，发生关闭动作，冷生理盐水停止流出。

所述手控开关3的结构特点，可实现开关摁下打开过程中冷生理盐水先流出后激光再启动，激光启动过程中保持开关的信号灯亮，开关松开关闭过程中激光先停止发射进而冷生理盐水再停止流出。

所述光纤插入口1与前端开口4在一条直线上，生理盐水输入口2倾斜朝向前端设置。

所述管腔总长度约为9-13厘米，直径约为0.9-1.2cm，以方便持握，所述前端开口4的开口直径约为0.9-1.5mm，且比相对应的光纤裸纤直径粗0.2-0.4毫米。

所述光纤插入口1和生理盐水输入口2均为医用鲁尔接口，支持旋接与插接。

所述光纤插入口1可旋接肝素帽等橡胶帽，使用时光纤穿透橡胶层进入管腔；所述生理盐水输入口2可旋接输液器，向手持装置内注入生理盐水，流入管腔。

所述前端开口4向前端的直径逐渐缩小，呈梭状。

装置整体材质为医用高分子材质或医用金属/合金材质，能够接受包括高温蒸汽、环氧乙烷、低温等离子在内的医疗卫生消毒方式。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的一种可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，可用大功率激光对人体器官组织进行大尺度的高效切割而避免产生炭化烟雾；

2、本发明的一种可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，从注水接口注入冷生理盐水，沿光纤流出，可降低激光在光纤传输过程中产生的余热，特别是光纤尖端，有效避免发生燃烧；低温生理盐水不断地持续流出，也可降低除靶区域外组织受能量传递导致的热相关效应，降低恢复负担；增加生理盐水流量，还可冲洗操作靶区域表面；

3、本发明的一种可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，将高能激光引入到大器官大尺度的切割操作，不但拓宽了激光在外科手术中的应用范围，也极大提高了手术效率并改善手术效果。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是手控开关结构示意图。

图3是手控开关结构示意图。

图4是手控开关盒中电路示意图。

图中：

1、光纤插入口；2、生理盐水输入口；3、手控开关；4、前端开口；5、接线柱；6、接线柱；7、开关盒；8、按钮微型信号灯；9、开关触点；10、开关触点。

具体实施方式

为了便于理解本发明的目的、技术方案及其效果，现将结合实施例对本发明做进一步详细阐述。

本发明为一种可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，适用于开腹外科操作，可降低高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，可实现高功率激光与生物组织相互作用时不再大量产生炭化烟雾；同时可冲洗组织表面，也能在激光高功率输出时减少光纤发生燃烧的几率。

如图1所示，该手持装置为带一个长管腔的三通结构，三通结构的第一个管口为用于插入光纤的光纤插入口1，第二个管口为连接注水管的生理盐水输入口2，光纤插入口1和生理盐水输入口2均为医用鲁尔接口，支持旋接与插接。第三个管口连接该管腔的尾端，管腔上设置有手控开关3，管腔的前端有前端开口4，前端开口4向前端的直径逐渐缩小，呈梭状。装置整体材质为医用高分子材质或医用金属/合金材质，能够接受包括高温蒸汽、环氧乙烷、低温等离子在内的医疗卫生消毒方式。

其中，光纤插入口1与前端开口4在一条直线上，生理盐水输入口2倾斜朝向前端设置。

管腔总长度约为9-13厘米，直径约为0.9-1.2cm，以方便持握，前端开口4的开口直径约为0.9-1.5mm，且比相对应的光纤裸纤直径粗0.2-0.4毫米。

手持装置有不同型号，区别在于前端开口4的大小，每一种型号对应一种直径，可适用当前常见的芯径400μm、600μm、800μm、1000μm等多种型制光纤；

光纤插入口1可旋接肝素帽等橡胶帽，使用时光纤穿透橡胶层进入管腔，并由前端开口4穿出；生理盐水输入口2可旋接输液器，向手持装置内注入生理盐水，流入管腔，并由前端开口4流出。

参考图2、图3和图4，手控开关3可以为不带自锁功能的弹性开关，包括一个开关盒7，在开关盒7中有并联的两条线路，线路一的两端分别设置一个接线柱5，中间串联两个开关触点9，线路二的两端分别设置一个接线柱6，中间串联两个开关触点10和一个按钮微型信号灯8，两个接线柱5分别和控制生理盐水的阀门连接，即，线路一用于导通控制生理盐水的阀门；而两个接线柱6分别和控制主激光发射指令的信号器连接，即，线路二用于导通控制主激光发射指令的信号器。

在机械结构上，手控开关3的按钮部分摁下后，电路接触点9先被导通，而完全被摁下后，电路接触点10导通。

手控开关3控制激光的发射和关闭以及生理盐水的流出和关闭的过程如下：

手控开关3无自锁功能，被摁下，即打开手控开关3的过程，电路接触点9先导通，与接线柱5相连的控制生理盐水的阀门开启，冷生理盐水先从装置头端的激光光纤四周流出，微动开关完全摁下后，电路接触点10导通，与接线柱6相连的控制主激光发射指令的信号器运行，激光开启，同时开关按钮上的微型信号灯8点亮。

松开手控开关3，激光控制通路先断开，开关按钮信号灯8灭，激光停止发射，最后控制生理盐水阀门通路断开而复位，关闭冷生理盐水通道，可保证激光的发射必然处于有流水的环境。

当光纤插入管腔内，生理盐水亦可包裹在光纤四周，由于光纤插入口1有橡胶层阻挡，生理盐水只能从手持装置前端延着光纤，且经过光纤最前端从前端开口4流出。

连接各部件后，利用该手持装置对组织进行操作，手控开关3被开启的过程中，首先会打开生理盐水管路，生理盐水自前端开口4处沿着光纤尖端流下后激光开启；

操作过程中，光纤尖端释放激光与组织作用，持续的生理盐水不能减少中心靶区域组织吸收高能激光的能量而产生的光致压强作用而被劈离，但能减少中心靶区域毗邻的组织受到高能量过度的损伤，而仍可产生一定程度的组织凝固效果，即组织被切割的同时仍有止血效果；

持续的生理盐水可阻止中心靶区域组织吸收高能激光的能量而产生的焦化过程，阻止了碳化烟雾的产生；

结束一次操作，手控开关3关闭的过程为先停止激光的发射再切断水路；

上面结合实施例对本发明做了进一步的叙述，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，其特征在于，为三通结构，三通结构的第一个管口为用于插入光纤的光纤插入口(1)，第二个管口为连接注水管的生理盐水输入口(2)，第三个管口连接一个管腔的尾端，该管腔的前端有前端开口(4)。

2.根据权利要求1所述可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，其特征在于，所述管腔上设置有用于控制激光的发射和关闭以及生理盐水的流出和关闭的手控开关(3)。

3.根据权利要求2所述可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，其特征在于，所述装置上的手控开关(3)为无自锁轻触开关或微动开关，摁下开关后先后接通开启生理盐水通路阀门和发出激光开启指令的信号通路，松开即可使生理盐水通路阀门反转复位而关闭，并停止产生发射激光的启动指令信号。

4.根据权利要求2所述可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，其特征在于，所述装置上的手控开关(3)摁下开启的过程中，先接通的电路使生理盐水通道的阀门得到指令发生开启的动作，冷生理盐水从前端开口(4)处的激光光纤四周流出，手控开关(3)进一步完全摁下，连接着产生激光发射指令的信号器的电路接通，激光器发出高能激光并经光纤介导，激光能量从前端开口(4)处的激光光纤裸端释放，手控开关(3)内部连接激光发射指令的信号器的电路串联一微型信号灯，高能激光发射时信号灯保持点亮状态；；所述手控开关(3)松开关闭的过程中，信号灯电路先断开，激光开启的指令信号停发，高能激光关闭，再待手控开关(3)完全松开，开关内连接生理盐水通路上的阀门的电路恢复初始导联，阀门发生复位并启动关闭动作，冷生理盐水最后停止流出。

5.根据权利要求1所述可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，其特征在于，所述光纤插入口(1)与前端开口(4)在一条直线上，生理盐水输入口(2)倾斜朝向前端设置。

6.根据权利要求1所述可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，其特征在于，所述管腔总长度约为9-13厘米，直径约为0.9-1.2cm，以方便持握，所述前端开口(4)的开口直径约为0.9-1.5mm，且比相对应的光纤裸纤直径粗0.2-0.4毫米。

7.根据权利要求1所述可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，其特征在于，所述光纤插入口(1)和生理盐水输入口(2)均为医用鲁尔接口，支持旋接与插接。

8.根据权利要求1所述可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，其特征在于，所述光纤插入口(1)旋接肝素帽，使用时光纤穿透橡胶层进入管腔；所述生理盐水输入口(2)旋接输液器，向手持装置内注入生理盐水，流入管腔。

9.根据权利要求1所述可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，其特征在于，所述前端开口(4)向前端的直径逐渐缩小，呈梭状。

10.根据权利要求1所述可减少高功率激光作用组织时产生烟雾的手持装置，其特征在于，装置整体材质为医用高分子材质或医用金属/合金材质，能够接受包括高温蒸汽、环氧乙烷、低温等离子在内的医疗卫生消毒方式。