способ подачи газа в полость тела

Формула изобретения

1. Способ подачи газа в полость тела путем подачи газа от источника высокого давления на линию подвода газа в электрический управляемый элемент для регулирования потока газа, последующее измерение объемного расхода и затем измерение избыточного внутриполостного давления, его сравнение с максимально допустимым значением и подача сигнала, соответствующего разности этих давлений, на вход вышеуказанного электрического элемента, отличающийся тем, что электрическим управляющим элементом дополнительно регулируют объемный расход газа с помощью сигнала, соответствующего измеренному объемному расходу, который сравнивают с значением, задаваемым в режиме первоначального наполнения и при первом спаде давления в порядке возрастания в диапазоне от 1 до 15 л/мин, при этом определяют оптимальный объемный расход, соответствующий восстановлению избыточного внутриполостного давления при его первом спаде, а в режиме поддержания избыточного внутриполостного давления рабочий объемный расход газа определяют в зависимости от скорости спада этого давления и оптимального объемного расхода, затем этот сигнал направляют на вход вышеуказанного элемента, а также на выходе линии подвода газа дополнительно измеряют динамическое давление потока газа, соответствующий сигнал сравнивают с максимально допустимым значением и направляют на вход вышеуказанного элемента.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в режиме поддержания избыточного внутриполостного давления определяют скорость изменения избыточного внутриполостного давления.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в режиме поддержания избыточного внутриполостного давления при кратном уменьшении скорости изменения избыточного внутриполостного давления рабочий объемный расход газа выбирают в кратное число раз меньше оптимального объемного расхода газа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способам подачи газа в полость тела, и предназначено для создания и поддержания избыточного давления в полости тела с целью облегчения визуализации состояния внутренней поверхности и содержимого полости при лапароскопических операциях и других медицинских процедурах.

Известен способ подачи газа в брюшную полость и устройство для его осуществления. Способ инсуфляции газа в полость тела состоит в том, что газ от источника высокого давления подают через систему клапанов, снижают его давление до 50 мм рт.ст. и затем подают в элемент, в котором располагают входной клапан, выходной клапан, а между ними объем для газа, при этом значение внутриполостного статического давления определяют с помощью экстраполяции данных скорости вытекания газа из этого объема. При этом клапаны используют для заполнения и опустошения объема для газа при его подаче в полость тела. Устройство для осуществления этого способа содержит линию подачи газа, редуктор высокого давления, регулируемый предохранительный клапан, переключаемый клапан, далее линия подачи разделяется на две ветви, на которых расположены первый и второй клапаны, а между ними предусмотрен объем для газа, а также логическое устройство для расчета давления в полости тела по крайней мере в двух точках спада давления в вышеуказанном объеме газа и для контроля первого и второго клапана, индикатор давления, управляемый логическим устройством, преобразователь значения давления в электрический сигнал и устройство для ввода газа непосредственно в полость тела. Эти способ и устройство описаны в патенте США N 5152745, м. кл. A 61 M 13/00, опубликованном 6.10.1992.

Эти способ и устройство не обеспечивают необходимую точность поддержания внутриполостного давления при неожиданных скачках давления вследствие невозможности компенсации падения давления на элементах линии подачи газа из-за значительного ограничения давления на входе переключаемого клапана, а также вследствие конечного значения объема для газа, которым в конечном счете и корректируют внутриполостное давление, что приводит к увеличению риска для пациента при хирургических вмешательствах.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ подачи газа в полость тела, заключающийся в том, что газ от источника высокого давления подают через редуктор высокого давления, предохранительный клапан и электромагнитный клапан на линию подвода газа, затем в электрический управляемый клапан, камеру, дроссель с датчиком дифференциального давления, еще один электромагнитный клапан, при этом на выходе линии подвода газа перед его подачей в полость тела располагают датчик давления, сигнал которого, соответствующий внутриполостному давлению, преобразуют в электрический и через микропроцессор направляют на вход вышеуказанного электрического управляемого клапана, затем вводят поток через предохранительный клапан в полость тела.

Устройство для осуществления этого способа содержит источник газа высокого давления, линию подвода газа, редуктор высокого давления, предохранительные клапаны, электромагнитный клапан, элемент для управления потоком с электрическим управляемым клапаном, камерой, дроссель с датчиком дифференциального давления для определения наличия истечения газа из вышеуказанного элемента для управления потоком, выходной клапан, а также датчик выходного давления, преобразователь его сигнала, соответствующего внутриполостному давлению, в электрический сигнал, при этом выход преобразователя через микропроцессор соединен с входом электрического управляемого клапана, источник питания, выходную линию подвода газа. Сведения об этом изобретении опубликованы 13.06.1995 в патенте США N 5423741, A 61 M 13/00.

Недостатками этих способа и устройства для подачи газа в полость тела являются недостаточная компенсация паразитных потерь давления на линии подачи газа из-за значительного ограничения давления перед подачей газа в электрический управляемый элемент и то, что схема обратной связи от датчика выходного давления через микропроцессор к входу электрического управляемого элемента работает как средство для наполнения камеры заданного объема без учета потерь на элементах линии подачи газа, а затем газ подают через дополнительный электромагнитный клапан в полость тела. Это ведет к невысокой точности поддержания внутриполостного давления вследствие его регулирования вследствие использования конечных определенных объемом камеры порций газа и недостаточной компенсации потерь давления на линии подачи газа.

В основу изобретения положена задача увеличения точности поддержания избыточного внутриполостного давления за счет учета потерь давления в тракте подвода газа, что обеспечивает снижение риска для пациента, а также упрощение конструкции.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе подачи газа в полость тела путем подачи газа от источника высокого давления на линию подвода газа, затем в электрический управляемый элемент для регулирования потока газа, последующего измерения объемного расхода и затем измерения избыточного внутриполостного давления на выходе линии подвода газа, его сравнения с максимально допустимым значением и подачи на вход вышеуказанного элемента, согласно изобретению при помощи электрического управляемого элемента дополнительно регулируют объемный расход газа с помощью сигнала, соответствующего измеренному объемному расходу, который сравнивают с значением, задаваемым в режиме первоначального наполнения и при последующем спаде избыточного внутриполостного давления в порядке возрастания в диапазоне от 1 до 15 л/мин, при этом определяют оптимальный объемный расход, соответствующий восстановлению избыточного внутриполостного давления при его спаде, а в режиме поддержания избыточного внутриполостного давления рабочий объемный расход определяют в зависимости от скорости спада этого давления и оптимального объемного расхода, затем этот сигнал направляют на вход вышеуказанного элемента; а также на выходе линии подвода газа дополнительно измеряют динамическое давление потока газа, соответствующий сигнал сравнивают с максимально допустимым значением и направляют на вход вышеуказанного элемента.

Согласно изобретению в режиме поддержания избыточного внутриполостного давления определяют скорость изменения давления и при кратном уменьшении скорости изменения давления рабочий объемный расход газа выбирают в кратное число раз меньше оптимального объемного расхода газа.

Наличие элемента, позволяющего регулировать объемный расход потока газа, измерение этого расхода, сравнение его с заданным значением или определяемым скоростью спада внутриполостного давления и подача этого сигнала на вход вышеуказанного элемента (т. н. обратная связь по объемному расходу потока) обеспечивают быструю реакцию на изменение внутриполостного давления путем выбора объемного расхода потока, необходимого для быстрого наполнения полости без создания ненужных скачков давления, и тем самым осуществляется компенсация потерь давления в тракте подачи газа. Это приводит к увеличению скорости восстановления давления и точности поддержания внутриполостного давления и в конечном итоге снижению риска для пациента.

Способ восстановления давления при неожиданных скачках давления (больше определенного порогового значения), отражающий зависимость использованного значения объемного расхода от скорости спада давления, также обеспечивает учет изменения потерь в тракте подачи газа, связывая скорость спада давления с задаваемым рабочим объемным расходом, что приводит к снижению возможности передува газа при восстановлении давления, и, следовательно, к увеличению точности поддержания давления, и тем самым уменьшению риска для пациента.

Измерение динамического, а не только статического давления на выходе линии подвода газа, сравнение его с максимально допустимым значением и подача на вход элемента, позволяющего регулировать объемный расход (т.н. обратная связь по динамическому давлению потока газа) позволяют за счет ограничения динамического давления потока обеспечить снижение риска для пациента без ограничения давления на входе электрического редуктора и без введения дополнительных ступеней контроля, как это сделано в прототипе, что приводит к упрощению всего изделия.

Как показывает приведенный анализ, использованные в заявляемом решении отличительные признаки придают объекту положительные, не присущие известным аналогу и прототипу свойства, поэтому заявляемое решение обладает существенными отличиями.

Способ подачи газа в полость тела поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для инсуфляции, на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая способ работы устройства.

Устройство, приведенное для пояснения способа подачи газа, состоит из источника газа высокого давления 1, редуктора высокого давления 2, предохранительных клапанов 3 и 8, электромагнитного клапана 4, электрического управляемого редуктора 5, датчика расхода 6, датчика давления 7, микропроцессорного модуля 9 с встроенными в него цифровыми преобразователями сигналов датчиков 6 и 7 и линии подвода газа 10 в полость тела.

Способ подачи газа в полость тела осуществляется следующим образом. На микропроцессорном модуле 9 устанавливают нужное значение избыточного внутриполостного статического давления, обычно не превышающее 25 мм рт. ст., и заранее задают максимальный объемный расход газа в данный момент времени в диапазоне от 1 до 15 л/мин, выбирая либо средний по этому диапазону объемный расход, либо руководствуясь медицинскими показаниями. Объемный расход 1 л/мин обеспечивает необходимую скорость наполнения при минимальных утечках, а 15 л/мин определяется уровнем безопасности по динамическому давлению, которое контролируется нами перед подачей газа непосредственно в полость тела, и, с другой стороны, пропускающей способностью используемых стандартных средств для подвода потока в полость тела. Газ от источника высокого давления 1 через редуктор высокого давления 2, электромагнитный клапан 4 подается к электрическому управляемому редуктору 5, и во время подачи этой порции газа редуктор постепенно повышает давление на своем выходе до тех пор, пока не будет обеспечен заранее заданный объемный расход потока через датчик расхода 6, либо пока динамическое давление, измеряемое датчиком давления 7, не превысит максимально допустимого значения 70 мм рт.ст., что обеспечивает дополнительную ступень защиты пациента от превышения давления. Эта фаза наполнения показана на временной диаграмме (фиг. 2) как 0-t₁. Если за время 0-t₁ не достигается заданное избыточное по отношению к атмосферному внутриполостное давление P₀, то цикл подачи газа продолжают в соответствующих фазах наполнения до тех пор, пока не будет получено необходимое избыточное внутриполостное давление P₀. При этом изменяется заданное в микропроцессоре 9 значение объемного расхода в зависимости от разницы между измеренным значением внутриполостного давления и значением, установленным оператором, с целью обеспечения минимального превышения установленного давления.

В момент времени t₁, соответствующий концу фазы наполнения, редуктор 5 закрывается. В фазе измерения t₁-t₂ определяется статическое давление в полости тела, полученное за первую порцию подачи газа (t₁-t₂ не превышает 0,5 с, что соответствует времени установления статического давления в полости тела). Далее начинается режим отслеживания и поддержания давления на заданном уровне P₀+ с помощью встроенной в микропроцессорный блок 9 системы отслеживания скорости изменения избыточного внутриполостного давления. Если давление падает (например, в момент времени t₈), то начинают увеличивать задаваемый на микропроцессорном модуле 9 объемный расход потока до заданного максимального расхода вплоть до восстановления заданного значения статического внутриполостного давления. В микропроцессорном модуле 9 запоминается последний полученный объемный расход, который принимают за оптимальный объемный расход газа Q₀. Если, например, в момент времени t₁₂ получено падение давления больше заданного порогового значения, то процесс его восстановления зависит от длительности времени спада внутриполостного давления, то есть от скорости изменения вышеуказанного давления. Например, если t₁₁-t₁₂ меньше или равно 1 с, то восстановление давления происходит при оптимальном объемном расходе Q₀. Если промежуток времени t₁₁-t₁₂ составляет примерно 2 с, то в микропроцессоре 9 автоматически устанавливается объемный расход 1/2 Q₀. Если промежуток времени восстановления давления порядка 4 с, то задается объемный расход газа 1/4 Q₀. Таким образом обеспечивается квазинепрерывная стабилизация избыточного внутриполостного давления.

Если спад избыточного внутриполостного давления значительно больше заданного порогового значения, то процесс восстановления давления аналогичен процессу подачи газа в режиме первоначального наполнения.

Таким образом, стабилизация давления достигается за счет регулирования объемного расхода потока, т.е. основную функцию при этом несет обратная связь между датчиком расхода 7 и редуктором 5, осуществляемая с помощью цифрового преобразователя, что обеспечивает ускорение процесса реагирования на изменение избыточного внутриполостного давления с учетом изменения потерь давления в тракте подачи газа.

Предлагаемый способ инсуфляции газа в полость тела прошел технические испытания в клиниках Санкт-Петербурга и продемонстрировал высокую надежность, быструю стабилизацию давления и высокую точность поддержания давления, задаваемую пороговым значением.