RU176788U1

RU176788U1 - Microprocessor-based insufflator

Info

Publication number: RU176788U1
Application number: RU2017107893U
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Лисенко; Александр Николаевич Андреещев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "Крыло" (ООО НПФ "Крыло")
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-01-29

Abstract

Устройство предназначено для создания и автоматического поддержания заранее установленного давления во внутренней полости пациента при различных лапароскопических вмешательствах.Полезная модель обеспечивает возможность доставки к пациенту газа с заранее заданной температурой, снижение шумового фона, повышение комфортности использования устройства при сохранении оптимальных массогабаритных показателей.Газовая магистраль инсуффлятора подключена ко входному редуктору высокого давления, связанному с входным датчиком давления и с узлом отсечного клапана. Устройство включает узел пропорционального клапана, клапан сброса давления, расходомер. Узел пропорционального клапана выполнен конструктивно единым с понижающим редуктором. Датчики устройства имеют обратную связь с микропроцессором.Информационная панель системы управления и отображения информации выполнена в виде сенсорного экрана, а нагревательный элемент размещен на конце съемной выводной газовой магистрали и выполнен в виде однослойной намотки нихромовой проволоки, и снабжен электро- и теплоизоляцией.Узел пропорционального клапана и понижающего редуктора снабжен дополнительными пружинными элементами, размещенными с боковых сторон диафрагмы понижающего редуктора.The device is designed to create and automatically maintain a predetermined pressure in the patient’s internal cavity during various laparoscopic interventions. A useful model provides the possibility of delivering gas to a patient with a predetermined temperature, reducing background noise, increasing the comfort of using the device while maintaining optimal weight and size parameters. The gas line of the insufflator is connected to the input high pressure reducer associated with the input pressure transducer and with shut-off valve assembly. The device includes a proportional valve assembly, a pressure relief valve, and a flow meter. The proportional valve assembly is structurally integrated with a reduction gear. The sensors of the device have feedback from the microprocessor. The information panel of the control and information display system is made in the form of a touch screen, and the heating element is located at the end of a removable gas outlet line and is made in the form of a single-layer winding of a nichrome wire, and is equipped with electrical and thermal insulation. Proportional valve assembly and the reduction gear is equipped with additional spring elements located on the sides of the diaphragm of the reduction gear.

Description

Полезная модель относится к области оборудования для хирургии и эндохирургии.The utility model relates to the field of equipment for surgery and endosurgery.

Инсуффлятор -электронный прибор, предназначенный для создания и автоматического поддержания заранее установленного давления во внутренней полости пациента при различных лапароскопических вмешательствах. Инсуффлятор может быть рассчитан как на использование баллона с углекислым газом, так и централизованной подачи газа из системы низкого давления. Главная задача инсуффлятора заключается в создании и поддержании на заданном уровне давления газа в операционной полости.Insufflator is an electronic device designed to create and automatically maintain a predetermined pressure in the patient’s internal cavity during various laparoscopic interventions. The insufflator can be designed both for the use of a carbon dioxide cylinder and for centralized gas supply from a low pressure system. The main task of the insufflator is to create and maintain at a given level the gas pressure in the operating cavity.

Известно применение инсуффляторов при проведении эндохирургических операций, описанное, например, в патентах RU 2095088, A61L 5/64 «Способ лечения эндометрита», RU 242027, A61M 29/04 «Способ инсуффляции газа при проведении пневмоперитонеума».The use of insufflators in endosurgical operations is known, described, for example, in patents RU 2095088, A61L 5/64 "Method for the treatment of endometritis", RU 242027, A61M 29/04 "Method of gas insufflation during pneumoperitoneum".

Известен медицинский инсуффлятор, в котором линия подвода газа состоит их последовательно соединенных ресивера и пневмотумблера, к точке соединения которых подсоединен предохранительный клапан. Инсуффлятор дополнительно содержит устройство подготовки газа, понижающий стабилизатор давления, счетчик расхода газа, регулируемый стабилизатор абдоминального давления, описанный в патенте RU 2279393, А61М 13/00.A medical insufflator is known in which the gas supply line consists of series-connected receivers and pneumatic tumblers, to the connection point of which a safety valve is connected. The insufflator further comprises a gas preparation device that lowers the pressure stabilizer, a gas flow meter, an adjustable abdominal pressure stabilizer, described in patent RU 2279393, A61M 13/00.

Известен также способ подачи газа в полость тела, позволяющий увеличить точность поддержания внутриполостного давления за счет учета потерь давления в тракте подвода газа, описанный в патенте RU 2175250, А61М 13/00.There is also known a method of supplying gas to the body cavity, which allows to increase the accuracy of maintaining intracavitary pressure by taking into account pressure losses in the gas supply path, described in patent RU 2175250, А61М 13/00.

Наиболее близким к заявляемому устройству является инсуффлятор, выпускаемый фирмой Karl Storz, снабженный на передней панели дисплеями заданного и фактического значений параметров, кнопочной клавиатурой для точного предварительного выбора заданных значений, а также визуальной и акустической предупредительной сигнализацией избыточного давления (Электронный ENDOFLATOR CO2 SCB, 26430520-1, инструкция по эксплуатации)Closest to the claimed device is an insufflator manufactured by Karl Storz, equipped on the front panel with displays of the set and actual parameter values, a keypad for precise preliminary selection of set values, as well as visual and acoustic warning alarms of overpressure (Electronic ENDOFLATOR CO2 SCB, 26430520- 1, instruction manual)

Инсуффлятор ENDOFLATOR CO2 SCB выполнен в корпусе, снабженным разъемом для соединения с источником подачи газа, связанным со входом подогревателя газа. Выход подогревателя газа соединен с датчиком выходного давления, связанным с микроконтроллером, и редуктором высокого давления с клапаном сброса высокого давления и через пропорциональный клапан низкого давления с предохранительным клапаном высокого давления и запорным клапаном. Выход запорного клапана через расходомер связан с разъемом для инсуффляции для пациента, при этом датчик входного давления, пропорциональный клапан низкого давления, запорный клапан, расходомер, предохранительный клапан, система оповещения функционально соединены с микроконтроллером. Передняя панель корпуса устройства снабжена средствами для отображения данных и средствами для ввода команд.The ENDOFLATOR CO2 SCB insufflator is made in a housing equipped with a connector for connecting to a gas supply source connected to the gas heater inlet. The gas heater output is connected to an output pressure sensor connected to the microcontroller and a high pressure reducer with a high pressure relief valve and through a proportional low pressure valve with a high pressure relief valve and a shutoff valve. The output of the shut-off valve through the flow meter is connected to the insufflation connector for the patient, while the input pressure sensor, proportional low-pressure valve, shut-off valve, flow meter, safety valve, warning system are functionally connected to the microcontroller. The front panel of the device housing is equipped with means for displaying data and means for entering commands.

К недостаткам описанного инсуффлятора следует отнести, то, что газ подогревается непосредственно в корпусе устройства, а при поступлении к пациенту газ уже может иметь недостаточную температуру. Это может быть обусловлено как длиной подводящей магистрали, так и температурой окружающей среды. При работе устройства при некоторых режимах работы или переходных процессах возникают посторонние звуки, что снижает комфортность работы с устройством.The disadvantages of the described insufflator include the fact that the gas is heated directly in the body of the device, and when it is received by the patient, the gas may already have insufficient temperature. This may be due to both the length of the supply line and the ambient temperature. When the device is operating under certain operating conditions or transients, extraneous sounds occur, which reduces the comfort of working with the device.

Задачей, на решение которой направлено создание заявляемой полезной модели является обеспечение возможности доставки к пациенту газа с заранее заданной температурой, снижение шумового фона, создаваемого инсуффлятором, повышение комфортности использования устройства при сохранении оптимальных массогабаритных показателей.The task to which the creation of the claimed utility model is aimed is to ensure the possibility of delivering gas to a patient with a predetermined temperature, reduce the noise background created by the insufflator, increase the comfort of using the device while maintaining optimal weight and size parameters.

Поставленная задача решается тем, что в инсуффляторе с микропроцессорным управлением, содержащем корпус, на передней стенке которого, размещена информационная панель со средствами для отображения данных и ввода команд, снабженный разъемом для соединения с источником подачи газа, газовой магистралью подключенным ко входному редуктору высокого давления, связанному с входным датчиком давления и с узлом отсечного клапана, выход которого подключен ко входу узла пропорционального клапана, его первый выход связан с клапаном сброса давления, а второй с расходомером, связанным с газовой магистралью, соединенной с выводным разъемом для инсуффляции пациента, при этом входы микропроцессора связаны с выходами информационной панели, входного датчика высокого давления, и вторыми выходами расходомера и выходного датчика давления, а выходы микропроцессора связаны со входом отсечного клапана, вторым входом пропорционального клапана, входом клапана сброса давления и с информационной панелью на передней стенке корпуса, нагревательный элемент, узел пропорционального клапана выполнен конструктивно единым с понижающим редуктором, указанный нагревательный элемент выполнен на конце съемной выводной газовой магистрали, предназначенной для кабельного соединения с выводным разъемом, а второй ее конец, предназначенный для размещения рабочего инструмента, снабжен датчиком температуры.The problem is solved in that in the insufflator with microprocessor control, containing a housing, on the front wall of which there is an information panel with means for displaying data and entering commands, equipped with a connector for connecting to a gas supply source, a gas line connected to the input high pressure reducer, associated with the input pressure sensor and the shut-off valve assembly, the output of which is connected to the input of the proportional valve assembly, its first output is connected to the pressure-relief valve, and the second with a flow meter connected to the gas line connected to the output connector for insufflation of the patient, while the inputs of the microprocessor are connected to the outputs of the information panel, the input sensor of high pressure, and the second outputs of the flow meter and output pressure sensor, and the outputs of the microprocessor are connected to the input of the shut-off valve , the second input of the proportional valve, the input of the pressure relief valve and with the information panel on the front wall of the housing, the heating element, the proportional valve assembly n structurally unified with a reduction gear, the specified heating element is made at the end of a removable outlet gas line, designed for cable connection with the output connector, and its second end, designed to accommodate the working tool, is equipped with a temperature sensor.

Предусмотрено, что информационная панель системы управления и отображения информации выполнена в виде сенсорной экрана, а нагревательный элемент выполнен в виде однослойной намотки нихромовой проволоки и снабжен электро- и теплоизоляцией.It is envisaged that the information panel of the information management and display system is made in the form of a touch screen, and the heating element is made in the form of a single-layer winding of nichrome wire and is equipped with electrical and thermal insulation.

Предусмотрено также, что узел пропорционального клапана и понижающего редуктора снабжен дополнительными пружинными элементами, размещенными с боковых сторон диафрагмы понижающего редуктора.It is also provided that the proportional valve assembly and the reduction gear are provided with additional spring elements located on the sides of the diaphragm of the reduction gear.

Заявляемое устройство представлено на фигуре, где:The inventive device is presented in the figure, where:

1 - информационная панель со средствами для отображения данных и ввода команд,1 - information panel with means for displaying data and entering commands,

2 - входной редуктору высокого давления,2 - input pressure reducer,

3 - входной датчик давления,3 - input pressure sensor,

4 - узел отсечного клапана,4 - node shut-off valve

5 - узел пропорционального клапана и понижающего редуктора,5 - node proportional valve and reduction gear,

6 - клапан сброса давления,6 - pressure relief valve,

7 - расходомер,7 - flow meter

8 - микропроцессор,8 - microprocessor,

9 - выходной датчик давления,9 - output pressure sensor,

10 - нагревательный элемент,10 - heating element,

11 - понижающий редуктор.11 - reduction gear.

Инсуффлятор имеет возможность работы в трех режимах:The insufflator has the ability to work in three modes:

- классический (ручной) режим работы. В данном режиме работы перед началом работы пользователь предварительно устанавливает при помощи сенсорного экрана требуемое абдоминальное давление и максимально допустимый расход.- classic (manual) mode of operation. In this operating mode, before starting work, the user pre-sets the required abdominal pressure and the maximum allowable flow rate using the touch screen.

- полуавтоматический режим работы. В данном режиме работы перед началом работы пользователь должен предварительно установить при помощи сенсорного экрана только требуемое абдоминальное давление, величина разрешенного максимального потока на сенсорном экране устанавливается автоматически.- semi-automatic operation mode. In this operating mode, before starting work, the user must first set using the touch screen only the required abdominal pressure, the value of the allowed maximum flow on the touch screen is set automatically.

- автоматический режим работы. В данном режиме работы требуемое абдоминальное давление и величина разрешенного максимального потока на сенсорном экране устанавливается автоматически. В этом случае аппарат автоматически, в процессе начальной деликатной инсуффляции, должен определять индивидуальную границу напряженного пневмоперитонеума, и в дальнейшем поддерживать абдоминальное давление на безопасном для пациента и комфортном для хирурга уровне.- automatic operation mode. In this operating mode, the required abdominal pressure and the allowed maximum flow on the touch screen are set automatically. In this case, the device automatically, in the process of the initial delicate insufflation, should determine the individual border of the strained pneumoperitoneum, and further maintain the abdominal pressure at a level safe for the patient and comfortable for the surgeon.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При включении переключателя на задней панели включается информационная панель системы управления и отображения информации 1, выполненная в виде интерактивного LCDTFT экрана.When the switch on the back panel is turned on, the information panel of the information management and display system 1 is turned on, made in the form of an interactive LCDTFT screen.

Для осуществления инсуффляции главным условием является поддержание установленного абдоминального давления независимо от расхода газа. Необходимые параметры устанавливаются непосредственно на информационной панели 1.For insufflation, the main condition is to maintain the established abdominal pressure regardless of gas flow. The necessary parameters are set directly on the information panel 1.

Управление остальными приборами инсуффлятора также производится с помощью информационной панели 1 (интерактивного LCDTFT экрана).The other devices of the insufflator are also controlled using the information panel 1 (interactive LCDTFT screen).

После включения в сеть и успешной инициализации инсуффлятор находится в постоянной готовности немедленного перехода в рабочий режим, при работе в одном из выбранных режимов - осуществляют инсуффляцию в соответствии с заданными параметрами и подогрев газа.After switching on to the network and successfully initializing, the insufflator is in constant readiness to immediately enter the operating mode, when working in one of the selected modes, they perform insufflation in accordance with the specified parameters and gas heating.

После установки желаемых параметров газ от источника высокого давления через входной редуктор высокого давления 2, узел отсечного клапана 4, конструктивно единый узел понижающего редуктора 11 и пропорционального клапана 5 и через расходомер 7 поступает в выводную газовую магистраль. Датчик давления 3 контролирует давление на входе газовой магистрали, а датчик 9 - на выходе газовой магистрали непосредственно перед подачей в полость тела.After setting the desired parameters, the gas from the high-pressure source through the inlet high-pressure reducer 2, the shut-off valve assembly 4, a structurally unified assembly of the reduction gear 11 and the proportional valve 5, and through the flow meter 7 enter the outlet gas line. The pressure sensor 3 controls the pressure at the inlet of the gas line, and the sensor 9 - at the outlet of the gas line immediately before being fed into the body cavity.

Для защиты инсуффлятора от превышения входного давления установлен узел отсечного клапана 4.To protect the insufflator from exceeding the inlet pressure, a shut-off valve assembly 4 is installed.

Пропорциональный клапан 5 обеспечивает плавное регулирование давления и расхода газа, оптимизирует работу системы. Обратная связь обеспечивает точность перемещения пропорционального клапана 5.Proportional valve 5 provides smooth regulation of pressure and gas flow, optimizes system performance. Feedback ensures accurate movement of the proportional valve 5.

Совмещение пропорционального клапана 5 и понижающего редуктора 11 в одном узле позволяет упростить пневматическую схему аппарата за счет сокращения межблоковых магистралей и соответственно уменьшить габариты и массу прибора.The combination of the proportional valve 5 and the reduction gear 11 in one node allows you to simplify the pneumatic circuit of the apparatus by reducing interblock lines and, accordingly, reduce the dimensions and weight of the device.

При проведении испытаний изготовленного действующего макета пропорционального клапана, объединенного с понижающим редуктором, на малых (порядка 2-5 л/мин.) расходах углекислого газа, были обнаружены резонансные явления (колебание пружинного узла со звуковым эффектом достигающим 50…60.Д6).When testing the manufactured operating model of the proportional valve, combined with a reduction gear, at small (about 2-5 l / min.) Carbon dioxide flow rates, resonance phenomena were detected (oscillation of a spring unit with a sound effect reaching 50 ... 60.D6).

Для исключения этих явлений в конструкцию пружинного узла были введены дополнительные пружинные элементы, размещенные с боковых сторон диафрагмы понижающего редуктора узла 11. Повторно проведенные испытания узла пропорционального клапана 5, совмещенного с понижающим редуктором 11, снабженного новыми пружинными элементами подтвердили, что резонансные явления отсутствует и весь узел работает в нормальном режиме. Звуковой эффект отсутствует.To eliminate these phenomena, additional spring elements were introduced into the design of the spring assembly, located on the sides of the diaphragm of the reduction gear of the assembly 11. Repeated tests of the proportional valve assembly 5, combined with the reduction gear 11, equipped with new spring elements, confirmed that there were no resonance phenomena and the whole the node is operating normally. There is no sound effect.

Снижение скорости подачи газа происходит при повышении внутри-брюшного давления, а снижение внутрибрюшного давления приводит к автоматическому наращиванию объема подачи газа. Инсуффлятор фиксирует показатели давления в брюшной полости в течение операции и регистрирует объем израсходованного газа.A decrease in gas flow rate occurs with an increase in intra-abdominal pressure, and a decrease in intra-abdominal pressure leads to an automatic increase in the volume of gas supply. The insufflator captures the pressure in the abdominal cavity during the operation and registers the amount of gas expended.

В заявляемом инсуффляторе все датчики имеют обратную связь с микропроцессором 8, поэтому аппарат автоматически определяет индивидуальную границу напряженного пневмоперитонеума и поддерживает абдоминальное давление на безопасном для пациента и комфортном для хирурга уровне с необходимым объемом расхода газа.In the inventive insufflator, all sensors have feedback with the microprocessor 8, therefore, the device automatically determines the individual boundary of the stressed pneumoperitoneum and maintains abdominal pressure at a level safe for the patient and comfortable for the surgeon with the required volume of gas flow.

Одна из важных функций инсуффлятора - подогрев газа, подаваемого в брюшную полость. Для успешного хода операции температура углекислого газа, подаваемого инсуффлятором, в месте соединения подающего шланга с троакаром должна быть максимально приближена к температуре теле пациента. Исследование образцов инсуффляторов различных фирм показало, что нагрев газа внутри инсуффлятора имеет низкую эффективность из-за потерь тепла в подающем шланге. Особенно сильно этот эффект проявляется при малых величинах подачи газа, что как раз и является основным режимом работы инсуффлятора в установившемся режиме.One of the important functions of an insufflator is to heat the gas supplied to the abdominal cavity. For a successful operation, the temperature of the carbon dioxide supplied by the insufflator at the junction of the supply hose with the trocar should be as close as possible to the temperature of the patient’s body. The study of samples of insufflators of various companies showed that heating the gas inside the insufflator has low efficiency due to heat loss in the supply hose. This effect is especially pronounced for small gas supply values, which is precisely the main mode of operation of the insufflator in the steady state.

Нагревательный элемент 10, выполнен в виде однослойной намотки нихромовой проволоки на конце съемной выводной газовой магистрали, предназначенной для кабельного соединения с выводным разъемом, и снабжен электро- и теплоизоляцией. Второй конец выводной газовой магистрали, предназначенный для размещения рабочего инструмента, снабжен датчиком температуры, вынесен за пределы корпуса инсуффлятора и максимально приближен к пациенту. Таким образом, измерение температуры газа производится непосредственно вблизи от пациента.The heating element 10 is made in the form of a single-layer winding of a nichrome wire at the end of a removable output gas line, designed for cable connection with the output connector, and is equipped with electrical and thermal insulation. The second end of the outlet gas line, designed to accommodate the working tool, is equipped with a temperature sensor, taken out of the insufflator body and as close as possible to the patient. Thus, gas temperature is measured directly in the vicinity of the patient.

Система подогрева также имеет обратную связь с микропроцессором 8 и мгновенно реагирует на изменение температуры газа, направленного к пациенту (увеличивает или уменьшает температуру подогрева, в зависимости от температуры газа, подаваемого на вход в прибор, и потерь тепла в трубопроводе).The heating system also has feedback from the microprocessor 8 and instantly responds to changes in the temperature of the gas directed to the patient (increases or decreases the heating temperature, depending on the temperature of the gas supplied to the device inlet and the heat loss in the pipeline).

На предприятии НПФ «Крыло» изготовлен опытный образец инсуффлятора с микропроцессорным управлением, проведенный комплекс необходимых испытаний, показал, что он может быть рекомендован к использованию в составе интегрированной эндоскопической операционной.At the enterprise NPF Krylo, a prototype insufflator with microprocessor control was manufactured, a set of necessary tests was carried out, showed that it can be recommended for use as part of an integrated endoscopic operating room.

Claims

1. An insufflator with microprocessor control, comprising a housing, on the front wall of which there is an information panel with means for displaying data and entering commands, equipped with a connector for connecting to a gas supply source, a gas line connected to an inlet high pressure reducer connected to an inlet pressure sensor and with a shut-off valve assembly, the output of which is connected to the input of the proportional valve assembly, its first output is connected to a pressure relief valve, and the second to a flow meter associated with the main line connected to the output connector for insufflation of the patient, while the microprocessor inputs are connected to the outputs of the information panel, the input high pressure sensor and the second outputs of the flowmeter and the output pressure sensor, and the microprocessor outputs are connected to the input of the shut-off valve, the second input of the proportional valve, the valve input pressure relief and with an information panel on the front wall of the housing, a heating element, characterized in that the said heating element is made in the form of one a cold winding nichrome wire at the end of the outlet gas line, designed for cable connection with the output connector, and the second end of the output gas line, designed for the working tool and extended outside the insufflator body, is equipped with a temperature sensor connected to the microprocessor and installed with the ability to measure gas temperature directly near the patient, the heating element being connected to the microprocessor with the possibility of changing the temperature of the patient NTU gas and the proportional valve assembly is configured structurally united with reducing gear.

2. The insufflator according to claim 1, characterized in that the information panel of the control and information display system is made in the form of a touch screen.

3. The insufflator according to claim 1, characterized in that the heating element is provided with electrical and thermal insulation.

4. The insufflator according to claim 1, characterized in that the proportional valve assembly and the reduction gear are equipped with additional spring elements located on the sides of the diaphragm of the reduction gear.