CN112191029A - 一种便携式外科手术排烟净化系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式外科手术排烟净化系统及其工作方法，其特征在于：一种便携式外科手术排烟净化系统，包括箱体、过滤器、负压吸引装置、集烟装置、微处理器、控制器、传感器。箱体开有空腔用于安装过滤器，过滤器可从箱体上拆卸更换，集烟装置具有可在任意方向伸缩悬停的特性，过滤器进气口与集烟装置的集烟管连接，集烟管进气口与锥形集烟罩连接，锥形集烟罩口可扩张收缩，负压吸引装置安装在壳体内并通过输气管与过滤器连接，负压吸引装置出气口与箱体后面板排气口连接；微处理器、控制器、传感器安装在壳体内并与负压吸引装置和过滤器连接，手术烟雾经集烟装置收集后运输至过滤器内，依次由预过滤网、ULPA过滤层、聚合物泡沫层、椰子炭过滤层、活性炭过滤层、绒布层对其过滤净化，最终由排气口排出，排出的烟雾气体可安全排放到手术室环境中。

Description

一种便携式外科手术排烟净化系统及其工作方法

技术领域：

本发明涉及医疗设备领域，是一种便携式外科手术排烟净化系统及其工作方法。

背景技术：

随着医疗技术的发展，外科手术在医疗中的应用越来越广泛，类似于肿瘤、增生等疾病都可通过外科手术治愈。然而在外科手术进行过程中，当组织被切割时，外科设备或仪器产生的高温使组织细胞的细胞膜破裂，细胞内容物释放产生大量的烟雾，扩散到手术室环境中。外科手术烟雾不但会遮蔽手术操作人员的视野，还包含多种有害化合物成分，如丙烯醛、苯、一氧化碳、甲醛、氰化氢、甲烷、甲苯和多环芳烃等，这些有害化合物会通过空气传播，最终被手术室工作人员吸入，对人体产生致癌、致突变、肺部感染及炎症等危害作用，严重威胁手术室工作人员的身体健康。

虽然手术室设置了中央通风系统，但中央通风系统距离手术部位较远，难以吸除手术烟雾；普通外科口罩只能捕获大颗粒物质(>5μm)，并不能有效过滤手术烟雾中的有毒化合物；市场现有手术排烟装置负压力不能根据手术烟雾产生强度调节大小，造成吸力不足、能耗大的缺陷，且集烟装置的集烟管需要手持或借助支架支撑，集烟罩与手术烟雾的接触面积不能根据手术烟雾产生量变化，过滤器并不以过滤效率为指标衡量过滤器的使用寿命，无法保证手术烟雾的净化效率；此外，现有手术排烟装置未能与外科手术器械集成化，增加了手术室设备的复杂性。

发明内容：

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种便携式外科手术排烟净化系统及其工作方法，该便携式外科手术排烟净化系统不仅结构合理，而且具有多功能，以及方便手术室工作人员的使用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种便携式外科手术排烟净化系统，其特征在于：包括箱体、过滤器、负压吸引装置和集烟装置，所述箱体开有空腔用于安装所述过滤器，所述过滤器由预过滤器和主过滤器组成，所述预过滤器装有预过滤网，所述预过滤器设有进气口和出气口，所述预过滤器进气口与集烟装置的集烟管连接，所述集烟管进气口与锥形集烟罩连接；所述主过滤器为盒状，在主过滤器内装有板块状过滤材料，板块状过滤材料依次为超高效空气过滤（ULPA）层、聚合物泡沫层、椰子炭过滤层、活性炭过滤层和绒布层，所述主过滤器设有进气口和出气口，所述主过滤器进气口与所述预过滤器出气口连接；所述负压吸引装置安装在箱体内，负压吸引装置设有负压吸引口和出气口，所述负压吸引装置出气口与排气管连接，所述排气管与箱体后面板设有的排气口连接，所述负压吸引装置吸引口通过输气管与主过滤器出气口连接。

进一步的，所述箱体内还设有微处理器、控制器和传感器；所述主过滤器与所述微处理器连接，所述负压吸引装置与所述控制器、传感器和微处理器互相电连接。

进一步的，所述主过滤器前面板设有柔性材质的皮瓣条，所述皮瓣条上的密封塞能对所述过滤器进气口进行密封。

进一步的，所述主过滤器装有计算使用寿命的RFID标签，所述RFID标签与所述微处理器连接。

进一步的，所述过滤器可从所述箱体中拆卸更换。

进一步的，所述预过滤器下方设有用于盛装液化烟雾气体的收集槽。

进一步的，所述预过滤网为可拆卸更换的聚酯滤网。

进一步的，所述主过滤器前面板右侧开有凹槽以形成手柄，方便主过滤器的安装与更换。

进一步的，所述集烟管为可拆卸波纹结构的万向集烟管，具有可在任意方向伸缩悬停的特性。

进一步的，所述箱体装有可触控显示屏，所述触控显示屏可启动系统和切换系统控制模式，并且能显示所述负压吸引装置的功率、所述主过滤器寿命。

进一步的，所述箱体前面板装有警报指示灯、电源开关、调速旋钮。

进一步的，所述负压吸引装置为一个离心式负压泵，包括无刷电机、风机叶片和机壳，所述离心式负压泵水平固定安装在机架上，所述离心式负压泵安装有减震件和降噪件，所述减震件和降噪件分别为毛毡垫和聚酯纤维吸音棉。

进一步的，所述箱体排气口装有隔音网。

进一步的，所述箱体设有可与电外科排烟笔连接的感应接口，所述电外科排烟笔感应接口与所述传感器连接。

进一步的，所述箱体设有脚踏控制开关接口，所述脚踏控制开关接口与所述控制器连接。

进一步的，所述锥形集烟罩口横截面积可变化。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该便携式外科手术排烟净化系统具有设计合理、多功能的特点，通过RFID电路系统控制RFID计时器标签测量过滤器的过滤效率，使得过滤器的使用寿命得到准确的计算；负压吸引装置中无刷电机转速大小可调节，从而适应不同手术强度的排烟需求，降低能耗；通过可触控显示屏切换控制模式，接通电源，默认手动启动模式，通过触控显示屏“启动”选项启动系统；当系统箱体上的感应接口接入外科手术器械（如电刀、激光刀等）时，通过触控显示屏可将控制模式切换至感应启动模式，此模式控制下，负压吸引装置的启动和关闭将会随着外科手术器械的启停而变化；当系统箱体上感应接口接入脚踏控制开关时，通过触控显示屏将控制模式切换至脚踏启动模式，使用脚踏控制开关即可实现对负压吸引装置的控制；预过滤器下方的收集槽收集了液化的烟雾气体，避免液体渗入主过滤器中降低其使用寿命。该设备运转稳定，功能齐全，方便手术室工作人员的使用，能高效的收集净化外科手术中产生的手术烟雾，经过滤净化后的气体可安全排放到环境中。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明：

图1是本发明实施例的外观结构示意图；

图2是本发明实施例的结构爆炸图；

图3是本发明实例的内部结构装配图；

图4是本发明实施例过滤器内部结构剖视图；

图中：1-箱体，2-过滤器，3-皮瓣条，4-密封塞，5-集烟管，6-电源开关，7-警报指示灯，8-调速旋钮，9-集烟装置，10-集烟管进气口，11-锥形集烟罩， 12-预过滤器进气口，13-收集槽，14-预过滤器，15-可触控显示屏，16-脚踏控制开关接口，17-手术器械感应接口，18-手柄，19-传感器，20-控制器，21-微处理器，22-无刷电机，23-负压吸引装置，24-机壳，25-排气管，26-隔音网，27-排气口，28-主过滤器，29-RFID标签，30-负压吸引口，31-输气管，32-ULPA过滤层，33-聚合物泡沫层，34-椰子炭过滤层，35-活性炭过滤层，36-绒布层，37-复位金属片， 38-主过滤器出气口。

具体实施方式：

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~3所示，一种便携式外科手术排烟净化系统，包括箱体1、过滤器2、负压吸引装置23、集烟装置9，微处理器21、控制器20、传感器19。

在本发明实施例中，所述负压吸引装置23、所述控制器20和所述微处理器21安装在箱体1内，所述箱体1开有空腔用于安装所述过滤器2，所述过滤器2由预过滤器14和主过滤器28组成，所述预过滤器14内装有预过滤网（聚酯滤网），所述预过滤器14设有进气口和出气口，所述预过滤器进气口12与集烟装置9的集烟管5连接，所述集烟管进气口10与所述锥形集烟罩11连接；所述主过滤器28为盒状，所述主过滤器28内装有板块状过滤材料，依次为超高效空气过滤（ULPA）层32、聚合物泡沫层33、椰子炭过滤层34、活性炭过滤层35、绒布层36，所述主过滤器28与所述微处理器21电连接，所述主过滤器28设有进气口和出气口，所述主过滤器进气口与所述预过滤器14连接。

所述负压吸引装置23安装在所述箱体1内，所述负压吸引装置23设有负压吸引口和出气口，所述负压吸引装置23与所述控制器20、所述传感器19和所述微处理器21互相电连接，所述箱体1后面板设有排气口27，所述负压吸引装置出气口与排气管25连接，排气管25与所述箱体排气口27连接，所述负压吸引装置吸引口30通过输气管31与所述主过滤器出气口38连接。

本实例具体实施方法：在外科手术过程中，当手术切割部位在体外时，扭动集烟装置9的集烟管5使得锥形集烟罩11被放置于距手术部位合适高度的位置，按下电源开关6接通电源，默认手动启动模式，通过点击可触控显示屏15“启动”选项启动系统，进而启动负压吸引装置23，无刷电机22带动风机叶片旋转，通过调速旋钮8对离心式电机泵的转速大小进行调节（调速旋钮8与控制无刷电机22转速的控制器20连接），以产生不同的负压力，在负压力的作用下手术烟雾全部被聚拢到锥形集烟罩11下方的负压区域，再经集烟管5运输至过滤器2内进行过滤净化；预过滤器14下方的收集槽13可收集液化的手术烟雾，预过滤器14内的聚酯滤网能够对≥3μm的颗粒进行过滤，主过滤器28中的ULPA过滤层32可过滤去除手术烟雾气体中99.995%的0.1μm微粒，过滤效率极高；聚合物泡沫层33对其中有害微粒进行再次捕获；椰子炭过滤层34具有比普通木炭更清洁、更持久、更有吸水性的高度发达的孔隙结构，可以捕捉到手术烟雾中微小的颗粒和污染物，包括致癌化合物颗粒；伴以抗菌剂的活性炭过滤层35可吸附和去除有毒气体颗粒和异味，并对手术烟雾中有害微生物组织进行有效破坏；绒布36紧紧贴合活性炭过滤层35，防止高气流速度下炭颗粒发生散落；过滤后的手术烟雾由排气管25运输至箱体排气口27排出。

在本发明实施例中，主过滤器28前面板可拆连接有柔性材质制成的皮瓣条3，皮瓣条3上的密封塞4能对过滤器进气口进行密封，当该外科手术排烟净化系统工作时，将过滤器2的预过滤器进气口12上的密封塞4掰出，由预过滤器进气口12接入集烟管5或连接着外科排烟笔的集烟管，当该烟雾收集净化装置不工作时，将密封塞4重新塞入过滤器2的预过滤器进气口12上对其进行密封，防止外界空气进入过滤器2内。

在本发明实施例中，主过滤器28装有RFID标签29，RFID标签29具有储存主过滤器28的使用寿命信息，并具有将其传输至微处理器21的功能；当主过滤器28使用寿命殆尽时，微处理器21接收信号使警报指示灯7闪烁并发出警报声，提醒手术室工作人员对其进行更换，但不会立即切断电源使负压吸引装置23停止运转，直至本次使用结束；若下次启动时没有对主过滤器28进行更换，RFID标签29上的复位金属片37将得不到二次感应接触，即可触控显示屏15中显示的主过滤器28的使用寿命将不能得到复位，该外科手术排烟净化系统将一直处于停止工作的状态，即不能通过手动启动、脚踏启动和感应启动中任一个模式启动和控制该系统，直到新的主过滤器28装入箱体1前面板开有的空腔中。

在本发明实施例中，箱体1内装有并联谐振电路用于控制并计算主过滤器28的使用寿命， 该电路与微处理器21电连接，电路中的电感线圈与RFID标签29的距离保持在15mm到25mm之间，频率为14 MHz，当外科手术排烟净化系统工作时，RFID电路中的电感线圈能获取主过滤器RFID标签29中的数据信息，并将其传输至微处理器21，由微处理器21读取并储存显示在可触控显示屏15中，RFID标签29的计时速度会根据无刷电机转速进行调整，若通过过滤器2的气流增加，无刷电机转速随之增大，则主过滤器28的寿命降低得越快，若通过过滤器2的气流减少，无刷电机转速随之减小，则主过滤器28的寿命降低得越慢，手术室工作人员可通过可触控显示屏15观察过滤器使用寿命情况。

在本发明实施例中，箱体1右面板设有可与外科器械连接的感应接口17，感应接口17与传感器19、负压吸引装置23和微处理器21电连接，当手术切割部位在体内时，将电刀、激光刀或电外科排烟笔等外科器械接入箱体1右面板的感应接口17，将集烟管或与电外科排烟笔连接的集烟管接入到预过滤器进气口12中，通过可触控显示屏15切换到感应启动模式，在此模式下负压吸引装置23的启动和关闭将会随着电刀、激光刀或电外科排烟笔等外科器械的启停而变化。

在本发明实例中，当手术操作复杂、手动控制装置不便时，将脚踏控制开关接入箱体1右面板的脚踏控制开关接口16，通过可触控显示屏15切换到脚踏启动模式，此模式下可通过脚踏控制开关控制负压吸引装置23的启动和关闭。

本发明通过上述设置，使得设备使用方便，运转稳定，多功能化，收集手术烟雾的效率高，过滤净化效果好，经五级过滤净化后的烟雾气体不含有害化合物质，可安全排放到手术室中，且对手术室工作人员身体健康不会造成危害。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的便携式快速支撑救生网装置及其工作方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种便携式外科手术排烟净化系统，其特征在于：包括箱体、过滤器、负压吸引装置和集烟装置，所述箱体开有空腔用于安装所述过滤器，所述过滤器由预过滤器和主过滤器组成，所述预过滤器装有预过滤网，所述预过滤器设有进气口和出气口，所述预过滤器进气口与集烟装置的集烟管连接，所述集烟管进气口与锥形集烟罩连接；所述主过滤器为盒状，在主过滤器内装有板块状过滤材料，板块状过滤材料依次为超高效空气过滤（ULPA）层、聚合物泡沫层、椰子炭过滤层、活性炭过滤层和绒布层，所述主过滤器设有进气口和出气口，所述主过滤器进气口与所述预过滤器出气口连接；所述负压吸引装置安装在箱体内，负压吸引装置设有负压吸引口和出气口，所述负压吸引装置出气口与排气管连接，所述排气管与箱体后面板设有的排气口连接，所述负压吸引装置吸引口通过输气管与主过滤器出气口连接。

2.根据权利要求1所述的一种便携式外科手术排烟净化系统，其特征在于：所述箱体内还设有微处理器、控制器和传感器；所述主过滤器与所述微处理器连接，所述负压吸引装置与所述控制器、传感器和微处理器互相电连接。

3.根据权利要求1所述的一种便携式外科手术排烟净化系统，其特征在于：所述主过滤器前面板设有柔性材质的皮瓣条，所述皮瓣条上的密封塞能对所述预过滤器进气口进行密封；所述主过滤器装有计算使用寿命的RFID标签，所述RFID标签与所述微处理器电连接；所述过滤器与箱体为可拆连接，以实现拆卸更换；所述预过滤器下方设有用于盛装液化烟雾气体的收集槽；所述预过滤网为可拆卸更换的聚酯滤网。

4.根据权利要求1所述的一种便携式外科手术排烟净化系统，其特征在于：所述主过滤器前面板右侧开有凹槽以形成手柄，以方便主过滤器的安装与更换；所述集烟管为可拆卸波纹结构的万向集烟管，具有在任意方向伸缩悬停的特性。

5.根据权利要求1所述的一种便携式外科手术排烟净化系统，其特征在于：所述箱体装有可触控显示屏；所述触控显示屏可启动系统和切换系统控制模式，并且能显示所述负压吸引装置的功率和主过滤器寿命。

6.根据权利要求1所述的一种便携式外科手术排烟净化系统，其特征在于：所述箱体前面板装有警报指示灯、电源开关和调速旋钮；所述箱体排气口装有隔音网。

7.根据权利要求1所述的一种便携式外科手术排烟净化系统，其特征在于：所述负压吸引装置为一个离心式负压泵，包括无刷电机、风机叶片和机壳，所述离心式负压泵水平固定安装在机架上，所述离心式负压泵安装有减震件和降噪件；所述减震件和降噪件分别为毛毡垫和聚酯纤维吸音棉。

8.根据权利要求1所述的一种便携式外科手术排烟净化系统，其特征在于：所述箱体设有可与电外科排烟笔连接的感应接口，所述电外科排烟笔感应接口与所述传感器连接；所述箱体设有脚踏控制开关接口，所述脚踏控制开关接口与所述控制器连接；所述锥形集烟罩口横截面积可变化。

9.一种便携式外科手术排烟净化系统的工作方法，其特征在于：在外科手术过程中，当手术切割部位在体外时，扭动集烟装置的集烟管使得锥形集烟罩被放置于距手术部位合适高度的位置，按下电源开关接通电源，默认手动启动模式，通过点击可触控显示屏“启动”选项启动系统，进而启动负压吸引装置，无刷电机带动风机叶片旋转，通过调速旋钮对离心式电机泵的转速大小进行调节，以产生不同的负压力，在负压力的作用下手术烟雾全部被聚拢到锥形集烟罩下方的负压区域，再经集烟管运输至过滤器内进行过滤净化；预过滤器下方的收集槽收集液化的手术烟雾，预过滤器内的聚酯滤网能够对≥3μm的颗粒进行过滤，主过滤器中的ULPA过滤层过滤去除手术烟雾气体中99.995%的0.1μm微粒；聚合物泡沫层对其中有害微粒进行再次捕获；椰子炭过滤层具有比普通木炭更清洁、更持久、更有吸水性的高度发达的孔隙结构，捕捉到手术烟雾中微小的颗粒和污染物，包括致癌化合物颗粒；伴以抗菌剂的活性炭过滤层吸附和去除有毒气体颗粒和异味，并对手术烟雾中有害微生物组织进行有效破坏；绒布紧紧贴合活性炭过滤层，防止高气流速度下炭颗粒发生散落；过滤后的手术烟雾由排气管运输至箱体排气口排出。

10.根据权利要求9所述一种便携式外科手术排烟净化系统的工作方法，其特征在于：主过滤器前面板可拆连接有柔性材质制成的皮瓣条，皮瓣条上的密封塞能对过滤器进气口进行密封，当该外科手术排烟净化系统工作时，将过滤器的预过滤器进气口上的密封塞掰出，由预过滤器进气口接入集烟管或连接着外科排烟笔的集烟管，当该烟雾收集净化装置不工作时，将密封塞重新塞入过滤器的预过滤器进气口上对其进行密封，防止外界空气进入过滤器内；主过滤器装有RFID标签，RFID标签具有储存主过滤器的使用寿命信息，并具有将其传输至微处理器的功能；当主过滤器使用寿命殆尽时，微处理器接收信号使警报指示灯闪烁并发出警报声，提醒手术室工作人员对其进行更换，但不会立即切断电源使负压吸引装置停止运转，直至本次使用结束；若下次启动时没有对主过滤器进行更换，RFID标签上的复位金属片将得不到二次感应接触，即可触控显示屏中显示的主过滤器的使用寿命将不能得到复位，该外科手术排烟净化系统将一直处于停止工作的状态，即不能通过手动启动、脚踏启动和感应启动中任一个模式启动和控制该系统，直到新的主过滤器装入箱体前面板开有的空腔中；箱体内装有并联谐振电路用于控制并计算主过滤器的使用寿命， 该电路与微处理器电连接，电路中的电感线圈与RFID标签的距离保持在15mm到25mm之间，频率为14MHz，当外科手术排烟净化系统工作时，RFID电路中的电感线圈能获取主过滤器RFID标签中的数据信息，并将其传输至微处理器，由微处理器读取并储存显示在可触控显示屏中，RFID标签的计时速度会根据无刷电机转速进行调整，若通过过滤器的气流增加，无刷电机转速随之增大，则主过滤器的寿命降低得越快，若通过过滤器的气流减少，无刷电机转速随之减小，则主过滤器的寿命降低得越慢，手术室工作人员可通过可触控显示屏观察过滤器使用寿命情况；箱体右面板设有可与外科器械连接的感应接口，感应接口与传感器、负压吸引装置和微处理器电连接，当手术切割部位在体内时，将电刀、激光刀或电外科排烟笔等外科器械接入箱体右面板的感应接口，将集烟管或与电外科排烟笔连接的集烟管接入到预过滤器进气口中，通过可触控显示屏切换到感应启动模式，在此模式下负压吸引装置的启动和关闭将会随着电刀、激光刀或电外科排烟笔等外科器械的启停而变化；当手术操作复杂、手动控制装置不便时，将脚踏控制开关接入箱体右面板的脚踏控制开关接口，通过可触控显示屏切换到脚踏启动模式，此模式下可通过脚踏控制开关控制负压吸引装置的启动和关闭。

Images