一种恒温恒压循环排烟气腹系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及气腹系统技术领域，具体涉及一种恒温恒压循环排烟气腹系统及其控制方法。


背景技术：

2.腹腔镜手术是在密闭的腹盆腔内打孔，然后经气腹机将二氧化碳充入腹腔内形成手术空间，然后再经过冷光源纤维导光束成像系统将腹腔内的手术视野暴露在监视屏幕上，可以让医生详细了解内腔脏器以及盆腔的情况。co2气腹机是腹腔镜手术的基础，它的建立可以使得腹腔内压力增高，膈肌上移，对于机体的呼吸和循环等系统都会产生一定的影响。对于如何操作气腹机，建立并维持一个成功的气腹，为手术提供良好的视野和足够的操作空间，同时也不会对机体产生影响，保障手术可以顺利进行，确保病人的安危成为建立气腹的关键。
3.目前，临床使用的气腹机是简单的依据预设值，向腹腔内充入二氧化碳气体来建立气腹。部分气腹机也有对充入气体预加热功能。利用控制器控制预加热仓与气腹，气瓶以及腹腔与负压装置之间的阀组开关，来达到加热气体在系统内依次、单向、持续流动。与此同时利用温度传感器与压力传感器检测气腹温度与压力，从而达到对气腹温度、压力进行恒定控制。
4.但是现有技术存在几大问题，一是气体加热后经过可控阀与管路进入腹腔，距离漫长，存在温度耗散的问题；二是加热气路热量不均匀，存在应力张裂，水汽凝结的问题；三是加热仓与腹腔距离遥远，温度存在差异，由不同温度传感器检测控制，致使温度控制迟滞，易造成气腹器官灼伤的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种恒温恒压循环排烟气腹系统以及控制方法，解决传统气腹器温度耗散、热量不均及温度控制迟滞问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种恒温恒压循环排烟气腹系统，包括：
7.第一气腹端，包括进气端和排烟出气端，所述排烟出气端设置有温度传感器；
8.供气管路，其一端连接有气源，另一端通过一过滤器连接所述进气端；且该供气管路上设置有阀组，用于对气源进气量和供气管路中的气体流量进行控制；
9.气体循环模块，包括抽气泵，所述抽气泵的抽气端通过所述过滤器连接所述排烟出气端；所述抽气泵的出气端连接所述供气管路；
10.压力检测模块，通过连接有第二气腹端，用于实时检测气腹压力；
11.加热控制模块，通过供气管路内部连接所述温度传感器；所述加热控制模块连接有加热丝并为其提供加热信号，所述加热丝通过供气管路内部连接至所述进气端；所述加热控制模块根据温度传感器的检测信号对加热丝的加热温度进行控制；
12.控制系统，分别连接所述阀组、气体循环模块、压力检测模块和加热控制模块，用
于根据气腹压力检测信号控制阀组和抽气泵开量，以及用于对加热控制模块提供开关信号；
13.其中，所述加热控制模块包括温度保护电路，所述温度保护电路用于根据开关信号、温度传感器的检测信号或加热丝短路情况关断加热信号。
14.作为本发明的进一步改进，所述加热控制模块还包括加热信号端和温度控制电路；所述加热信号端为加热丝提供加热信号；所述温度控制电路用于根据开关信号和温度传感器的检测信号对加热丝的温度进行调整；
15.所述温度保护电路用于当开关信号为关闭、或温度传感器的检测温度高于阈值、或加热丝短路时，控制所述加热信号端的关断。
16.作为本发明的进一步改进，所述温度保护电路包括：
17.第一pmos管，其源极或漏极一端连接所述加热信号端，另一源极或漏极连接有电源端；
18.系统保护电路，分别连接开关信号和所述第一pmos管的栅极，当开关信号为关闭时，所述第一pmos管关断，加热信号端停止提供加热信号；
19.温度传感器保护电路，分别连接温度传感器和所述第一pmos管的栅极，当温度传感器的检测温度超过阈值时，所述第一pmos管关断，加热信号端停止提供加热信号；
20.加热丝保护电路，分别连接加热丝和所述第一pmos管的栅极，当加热丝短路时，所述第一pmos管关断，加热信号端停止提供加热信号。
21.作为本发明的进一步改进，所述系统保护电路包括：
22.第一nmos管，其源极或漏极一端连接电源端，另一源极或漏极连接第一pmos管的栅极并共同接地；
23.该第一nmos管的栅极连接开关信号，当开关信号为高电平时，第一nmos管导通，第一pmos管关断，加热信号端停止提供加热信号。
24.作为本发明的进一步改进，所述温度传感器保护电路包括：
25.第二nmos管，其源极或漏极一端连接电源端，另一源极或漏极连接第一pmos管的栅极并共同接地；
26.所述温度传感器一端连接电源端并共同连接至所述第二noms管的栅极，另一端接地，当温度传感器内的阻值超过阈值，第二nmos管导通，第一pmos管关断，加热信号端停止提供加热信号。
27.作为本发明的进一步改进，述加热丝保护电路包括：
28.三极管，其基极通过一电容连接加热丝供电端，该三极管的发射极连接电源端；
29.所述三极管的集电极连接第一pmos管的栅极并共同接地，当所述加热丝短路时，所述三极管导通，第一pmos管关断，加热信号端停止提供加热信号。
30.作为本发明的进一步改进，所述三极管的基极还连接有报警模块，当加热丝短路时，所述报警模块进行短路报警。
31.作为本发明的进一步改进，所述过滤器包括底座和过滤器本体，所述过滤器本体连接第一气腹端和第二气腹端；所述底座连接所述供气管路、气泵和压力检测模块；所述底座和所述过滤器本体通过插接使得供气管路与进气端连通、气泵与排烟出气端连通、压力检测模块与第二气腹端连通；
32.所述底座内设有金属弹片，所述过滤器本体设有金属接触面，所述加热控制模块连接所述金属弹片，所述金属接触面连接供气管路内部的加热丝和温度传感器，所述金属弹片与所述金属接触面连接时，所述加热丝和所述温度传感器与所述加热控制模块连接。
33.作为本发明的进一步改进，系统还包括电源模块，分别为气体循环模块、控制系统和加热控制模块供电。
34.一种恒温恒压循环排烟气腹系统的控制方法，对如上所述的一种恒温恒压循环排烟气腹系统进行控制，包括以下步骤：
35.根据压力检测模块设定的压力值，控制系统控制阀组进气与气体循环模块的通气量，建立恒压气腹，同时，气体循环模块与过滤器祛除手术烟雾；
36.加热控制模块根据温度传感器的检测信号对供气管路内气体进行加热，保证气腹气体恒温。
37.本发明的有益效果：本发明利用全新的管路加热方式，有效解决了传统加热方式存在的温度耗散，热量不均，温度控制迟滞之问题：利用加热用过滤器与气腹端之间的加热管路里的加热丝对整个加热管路均匀加热，将加热区域靠近与气腹入口，从而解决热量不均，温度耗散之问题；将加热传感器ptc置于气腹入口处进行温度侦测，获取准确的气腹温度情况搭配温度保护电路，有效解决气腹器官灼伤之问题，也大大加快温度控制的实时性与有效性。
附图说明
38.图1是本发明系统结构示意图；
39.图2是本发明的温度保护电路示意图；
40.图中标号说明：1、阀组；2、底座；3、过滤器本体；4、加热丝；5、温度传感器；6、气源；7、气腹机接头；8、市电；9、电源模块；10、控制系统；11、气体循环模块；12、压力检测模块；13、加热控制模块。
具体实施方式
41.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
42.参考图1，本发明提供了一种恒温恒压循环排烟气腹系统，包括：
43.第一气腹端，包括进气端和排烟出气端，排烟出气端设置有温度传感器5；
44.供气管路，其一端连接有气源6，另一端通过一过滤器连接进气端；且该供气管路上设置有阀组1，用于对气源6进气量和供气管路中的气体流量进行控制；
45.气体循环模块11，包括抽气泵，抽气泵的抽气端通过过滤器连接排烟出气端；抽气泵的出气端连接供气管路；
46.压力检测模块12，通过连接有第二气腹端，用于实时检测气腹压力；
47.加热控制模块13，通过供气管路内部连接温度传感器5；加热控制模块13连接有加热丝4并为其提供加热信号，加热丝4通过供气管路内部连接至进气端；加热控制模块13根据温度传感器5的检测信号对加热丝4的加热温度进行控制；
48.控制系统10，分别连接阀组1、气体循环模块11、压力检测模块12和加热控制模块
13，用于根据气腹压力检测信号控制阀组1和抽气泵开量，以及用于对加热控制模块13提供开关信号；
49.其中，加热控制模块13包括温度保护电路，温度保护电路用于根据开关信号、温度传感器5的检测信号或加热丝4短路情况关断加热信号。
50.本发明在工作时，由控制系统10控制阀组1进气，通过压力检测模块12来保证气腹建立至预定压力值，与此同时加热控制模块13利用加热管路里的加热丝4对整个加热管路均匀加热，将加热区域靠近与气腹入口，从而解决热量不均，温度耗散之问题，且将加热传感器ptc置于气腹入口处进行温度侦测，获取准确的气腹温度情况搭配温度保护电路，有效解决气腹器官灼伤之问题，保证气腹气体恒温；气腹建立后，利用气体循环模块11与过滤器祛除手术烟雾，加热丝4持续加热维持温度稳定，从而避免气体与人体内部温度差导致镜头起雾之现象。
51.实施例一
52.参考图1，本实施例提供了一种恒温恒压循环排烟气腹系统，基于上述实施方式，过滤器采用插接式，该系统具体包括：
53.在气体循环及恒压方面：供气管路上按进气方向依次设置气源6、气腹机接头7、阀组1、底座2和过滤器本体3，阀组1包括减压阀，三通阀，电磁阀，比例阀以及相关控制器等，实现对进气量与气体流量的控制，实现气腹的建立；同时，气体循环模块11包括抽气泵与电磁阀，通过制造负压，实现气腹气体之循环；在过滤器本体3插入底座2时，供气管路与气腹的进气端连通，气体循环模块11与排烟出气端连通，实现上述功能；同时，通过第二气腹端连接压力检测模块12，根据管道压力，实现对气腹压力的实时侦测，以提供数据给控制系统10，保证气腹压力稳定的实现；
54.在恒温加热方面：过滤器一端与加热管路(过滤器与进气端之间的供气管路)连接，一端与底座2连接，加热丝4与温度检测传感器线路置于整条加热管路之中，一端延伸至加热管路的气腹端(进气端)，一端进入过滤器内部与过滤器接触面加热金属片连接；使用时插入过滤器的底座2中，利用气腹机过滤器底座弹片与过滤器接触面加热金属片的接触，实现加热用过滤器温度信号与加热电路与气腹机的导通连接，同时配合气体循环模块11，利用气体不断通过过滤器，实现对腹腔镜手术中的手术烟雾的祛除功能；本方式实现管路温度均匀加热，避免现有技术局部过热之问题，同时也使加热区域与气腹距离缩短避免现有技术存在的热损耗之问题。同时温度传感器5(ptc)置于管路气腹端出风口处，温度测量更及时准确，避免现有技术加热仓与腹腔距离遥远，温度存在差异，由不同温度传感器5检测控制，致使温度控制迟滞，易造成气腹器官灼伤之问题。
55.进一步地，控制系统10包括组成其的处理器，存储器，显示屏，音响，对外设备等硬件设备与开机自检模块，操作模块，设置模块，维护模块，报警模块以及压力温度流量pid控制算法，实现根据气腹压力检测信号控制阀组1和抽气泵开量，以及用于对加热控制模块13提供开关信号。
56.进一步地，系统还包括连接市电8的电源模块9，分别为气体循环模块11、控制系统10和加热控制模块13供电。
57.实施例二
58.如图2所示，本实施例提供了一种恒温恒压循环排烟气腹系统，基于上述实施方
式，设计了温度快速反应保护电路解决对温度控制迟滞所造成的器官灼伤问题进行针对性的解决。
59.加热控制模块13包括加热信号端hc-en、温度控制电路和温度保护电路；加热信号端hc-en为加热丝4提供加热信号；温度控制电路用于根据开关信号和温度传感器5的检测信号对加热丝4的温度进行调整，可以采用包括但不仅限于boost\buck-boost等常规拓扑构型；
60.温度保护电路用于当开关信号为关闭、或温度传感器5的检测温度高于阈值、或加热丝4短路时，控制加热信号端hc-en的关断。
61.温度保护电路实现软件系统保护、硬件保护和快速突变保护三位一体保护形式，具体包括：
62.软件保护(系统保护电路51)：实现系统主动保护，通过hc-off控制信号(开关信号)控制第一nmos管q1的开关来实现正常情况下hc-off拉低；当开始保护动作时hc-off拉高，第一nmos管q1导通，第一pmos管q2的栅极拉高，第一pmos管q2关断，加热信号hc-en拉低，加热停止；
63.硬件保护(温度传感器保护电路52)：实现被动保护，利用温度传感器5(ptc)阻值随温度升高而增大实现保护功能，在气腹温度正常情况下，ptc阻值较低，第二nmos管q4处于断开状态，当温度超过预定温度时，ptc阻值升高，第二nmos管q4的栅极电压升高，第二nmos管q4导通，从而使第一pmos管q2的栅极拉高，第一pmos管q2关断，加热信号hc-en拉低，加热停止；
64.快速突变保护(加热丝保护电路53)：实现对加热丝4短路的迅速处理，在正常情况下，加热丝4供电电压vdd维持稳定，三极管q5的基极电压与发射极电压均为vcc，三极管q5关断，不对第一pmos管q2的栅极电压造成影响；当加热丝4短路时，加热丝4供电电压vdd电压迅速下降，由于电容两端电压不能突变，三极管q5基极电压迅速下降，瞬间小于vcc电压，当三极管q5基极电压与发射极电压压差小于-0.7v，三极管q5导通，第一pmos管q2的栅极电压拉高，第一pmos管q2关断，加热信号hc-en拉低，加热停止，同时通过sc-warning(报警线路)将情况反馈给控制系统10。
65.本发明通过温度保护电路三位一体保护设计，同时从多方面对加热温度进行保护，进一步避免温度控制迟滞所造成的器官灼伤问题，且通过pmos管和nmos管相互配合，轮流导通，减少器件损耗，实现快速反应，减少迟滞；各保护电路中还包括但不限于用于电路常规连接和保护的电阻r1-r8。
66.本发明还提供了一种恒温恒压循环排烟气腹系统的控制方法，对如上实施方式和实施例的一种恒温恒压循环排烟气腹系统进行控制，包括以下步骤：
67.工作时，根据压力检测模块12设定的压力值，控制系统10控制阀组1进气与气体循环模块11的通气量，建立恒压气腹，同时，气体循环模块11与过滤器祛除手术烟雾；
68.加热控制模块13根据温度传感器5的检测信号对供气管路内气体进行加热，保证气腹气体恒温。
69.利用全新的管路加热方式，有效解决了传统加热方式存在的温度耗散，热量不均，温度控制迟滞之问题，利用管路里的加热丝4对整个加热管路均匀加热，将加热区域靠近与气腹入口，从而解决热量不均，温度耗散之问题；将加热传感器ptc置于气腹入口处进行温
度侦测，获取准确的气腹温度情况搭配温度保护电路，有效解决气腹器官灼伤问题，也大大加快温度控制的实时性与有效性；本发明具有维持气腹压力恒定、温度稳定、烟雾去除的功能。
70.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。