本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備，尤其涉及可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機。
背景技術(shù)：
1、二氧化碳氣腹機是現(xiàn)代腹腔鏡手術(shù)的核心支撐設(shè)備，腹腔鏡手術(shù)的成功高度依賴氣腹機提供的穩(wěn)定操作環(huán)境，廣泛應(yīng)用于膽囊切除術(shù)、胃大部切除術(shù)等微創(chuàng)外科領(lǐng)域。腹腔鏡手術(shù)中氣腹機的技術(shù)演進始終圍繞壓力穩(wěn)定性、氣體安全性及術(shù)野清晰度三大核心需求展開。
2、二氧化碳氣腹儀作為建立腹腔鏡手術(shù)人工氣腹的主要設(shè)備，其發(fā)展歷程和技術(shù)創(chuàng)新對手術(shù)的安全性和有效性有著重要影響。
3、傳統(tǒng)的氣腹儀存在動態(tài)壓力控制精度不足，在器械頻繁進出或者腹腔吸引操作時，會導(dǎo)致腹腔內(nèi)壓力波動大，影響手術(shù)效果，因此具有待改進的空間。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，而提出的可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機。其優(yōu)點在于能夠快速補償壓力差異，保持氣腹壓力的穩(wěn)定，提高了手術(shù)的安全性。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
3、可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，包括氣腹機本體，所述氣腹機本體的表面設(shè)置有控制面板，所述控制面板的表面分別設(shè)置有二氧化碳出氣口、除煙管路接口、電源開關(guān)、腳踏線路連接插座和液晶顯示觸摸屏；
4、所述氣腹機本體包括氣腹壓力傳感器、比例閥和控制系統(tǒng)，所述氣腹壓力傳感器用于實時監(jiān)測腹腔壓力并將數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)，所述比例閥用于調(diào)節(jié)氣體流量，以精確控制氣腹壓力，所述控制系統(tǒng)用于根據(jù)實時壓力數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)氣腹壓力，結(jié)合動態(tài)壓力調(diào)節(jié)算法與pid控制算法于一體，由pid控制算法自動調(diào)節(jié)進氣閥和比例閥開度，由動態(tài)壓力調(diào)節(jié)算法自動控制進氣時長和頻率，來達到輸出恒定壓力的目的。
5、本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述控制系統(tǒng)采用基于pid算法的控制方法，通過實時反饋調(diào)節(jié)，實現(xiàn)氣腹壓力的恒定輸出以及輸出氣體溫度的恒定；
6、pid控制公式為：
7、
8、其中，pcontrol(t)表示目標氣腹壓力，e(t)為氣腹壓力誤差，kp、ki、kd分別表示比例、積分、微分系數(shù)，表示誤差變化率。
9、本發(fā)明進一步設(shè)置為，本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述控制方法為了應(yīng)對不同患者的個體差異和麻醉狀態(tài)的變化，在pid控制基礎(chǔ)上采用自適應(yīng)pid控制算法，實時調(diào)節(jié)控制參數(shù)，以便在手術(shù)過程中維持氣腹壓力的穩(wěn)定。
10、本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述自適應(yīng)pid控制算法更新公式如下：
11、kp(t)＝α·kp(t-1)+(1-α)·δp(t)
12、ki(t)＝β·ki(t-1)+(1-β)·δp(t)
13、kd(t)＝γ·kd(t-1)+(1-γ)·δp(t)；
14、其中，kp(t)、ki(t)、kd(t)分別為動態(tài)調(diào)整后的比例、積分和微分系數(shù)；α、β、γ為調(diào)節(jié)系數(shù)，用于控制自適應(yīng)算法的權(quán)重；δp(t)為氣腹壓力的變化量。
15、本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述氣腹機本體具有反饋機制，每當(dāng)傳感器檢測到壓力偏離目標值時，反饋信號會傳輸至控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)根據(jù)反饋信號與目標壓力之間的誤差計算出pid輸出值，調(diào)節(jié)比例閥以控制氣體流量；該過程實時進行，確保氣腹壓力始終處于設(shè)定范圍內(nèi)。
16、本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述氣腹機本體包括氣體供應(yīng)系統(tǒng)，所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括氣源和壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力調(diào)節(jié)器用于動態(tài)調(diào)節(jié)氣源的壓力。
17、本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述氣腹機本體包括氣體溫度檢測模塊和加溫模塊，所述氣體溫度檢測模塊為溫度傳感器，所述加溫模塊為加溫器，用于在氣體進入患者腹腔前，將氣溫增加至人體溫度。
18、本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述氣腹機本體包括氣體質(zhì)量檢測模塊，所述氣體質(zhì)量檢測模塊為氣體成分檢測儀，用于實時顯示氣體中甲醛、揮發(fā)性有機物、pm2.5和pm10成分的濃度。
19、本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述氣腹機本體包括除煙模塊，所述除煙模塊包括除煙泵和過濾器，所述過濾器用于對煙霧進行過濾，所述除煙泵用于將氣體經(jīng)過過濾器凈化后排出。
20、本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述壓力動態(tài)調(diào)控流程包括以下步驟：
21、步驟一：當(dāng)壓力傳感器捕捉到實際腹壓與預(yù)設(shè)目標值存在偏差時，實時生成壓力差值信號；
22、步驟二：控制系統(tǒng)基于pid算法以及動態(tài)壓力調(diào)節(jié)算法對差值信號進行運算，生成對應(yīng)的閥門調(diào)節(jié)指令；
23、步驟三：進出氣閥以及比例閥根據(jù)指令精確調(diào)節(jié)二氧化碳流量，偏差消除后自動維持穩(wěn)態(tài)輸出，維持氣腹壓力的恒定。
24、本發(fā)明的有益效果為：
25、1、該可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，本發(fā)明通過高精度的氣腹壓力傳感器與比例閥控制系統(tǒng)，結(jié)合動態(tài)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠精確調(diào)節(jié)腹腔內(nèi)氣腹壓力；當(dāng)氣腹壓力發(fā)生波動時，控制系統(tǒng)會立即調(diào)整比例閥的開度，從而快速補償壓力差異，保持氣腹壓力的穩(wěn)定，提高了手術(shù)的安全性。
26、2、該可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，增加了術(shù)中除煙功能，醫(yī)生可通過腳踏控制此功能的啟停，保證術(shù)中視野的清晰度，增加輸入氣體加溫功能，在氣體進入患者腹腔前，將氣溫增加至人體溫度附近，減少患者的不適現(xiàn)象；提供了氣體質(zhì)量檢測的功能，可以實時顯示氣體中甲醛、揮發(fā)性有機物、pm2.5、pm10等成分的濃度。
1.可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，包括氣腹機本體，其特征在于，所述氣腹機本體的表面設(shè)置有控制面板，所述控制面板的表面分別設(shè)置有二氧化碳出氣口(1)、除煙管路接口(2)、電源開關(guān)(3)、腳踏線路連接插座(4)和液晶顯示觸摸屏(5)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，其特征在于，所述控制系統(tǒng)采用基于pid算法的控制方法，通過實時反饋調(diào)節(jié)，實現(xiàn)氣腹壓力的恒定輸出以及輸出氣體溫度的恒定；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，其特征在于，所述控制方法為了應(yīng)對不同患者的個體差異和麻醉狀態(tài)的變化，在pid控制基礎(chǔ)上采用自適應(yīng)pid控制算法，實時調(diào)節(jié)控制參數(shù)，在手術(shù)過程中維持氣腹壓力的穩(wěn)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，其特征在于，所述自適應(yīng)pid控制算法更新公式如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，其特征在于，所述氣腹機本體具有反饋機制，每當(dāng)傳感器檢測到壓力偏離目標值時，反饋信號會傳輸至控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)根據(jù)反饋信號與目標壓力之間的誤差計算出pid輸出值，調(diào)節(jié)比例閥以控制氣體流量；該過程實時進行，確保氣腹壓力始終處于設(shè)定范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，其特征在于，所述氣腹機本體包括氣體供應(yīng)系統(tǒng)，所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括氣源和壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力調(diào)節(jié)器用于動態(tài)調(diào)節(jié)氣源的壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，其特征在于，所述氣腹機本體包括氣體溫度檢測模塊和加溫模塊，所述氣體溫度檢測模塊為溫度傳感器，所述加溫模塊為加溫器，用于在氣體進入患者腹腔前，將氣溫增加至人體溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，其特征在于，所述氣腹機本體包括氣體質(zhì)量檢測模塊，所述氣體質(zhì)量檢測模塊為氣體成分檢測儀，用于實時顯示氣體中甲醛、揮發(fā)性有機物、pm2.5和pm10成分的濃度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，其特征在于，所述氣腹機本體包括除煙模塊，所述除煙模塊包括除煙泵和過濾器，所述過濾器用于對煙霧進行過濾，所述除煙泵用于將氣體經(jīng)過過濾器凈化后排出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的可除煙及具有恒定壓力的智能氣腹機，其特征在于，所述壓力動態(tài)調(diào)控流程包括以下步驟：