用于控制气动密封套管针的性能的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于控制气动密封套管针的性能的系统和方法，其中所述系统包括：控制器，用于将可变DC电压递送到DC电机；可操作地连接到所述控制器的DC电机，用于驱动可操作地连接到气动密封套管针的泵；由所述DC电机驱动的泵，用于使加压气体循环通过所述气动密封套管针；以及传感器，用于感测所述泵与所述气动密封套管针之间的压力参数和流量参数，以向所述控制器提供反馈控制信号，使得所述控制器可以改变递送到所述DC电机的所述电压，以在腹腔镜外科手术期间影响所述泵的输出压力和流量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制气动密封套管针的性能的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年11月20日提交的美国专利申请序列号15/817,897的优先权权益，其公开内容全部以引用方式并入本文。
技术介绍
1.
本公开涉及与外科进入装置一起使用的气体递送系统，并且更特别地，涉及用于控制在内窥镜或腹腔镜外科手术中使用的气动密封套管针的性能的系统和方法。2.相关技术描述气动密封套管针(诸如例如在共同转让的美国专利号7,854,724和美国专利号8,795,223中所公开的那些)可以经由机电控制系统进行操作。此类控制系统例如在共同转让的美国专利号8,715,219、美国专利号8,961,451和美国专利号9,295,490中公开。这些系统的作用是在套管针内建立并维持气动或气态密封，从而为微创性腹腔镜或内窥镜外科手术创造限定的压力梯度。这些外科手术领域的技术人员(诸如外科医生或护士)可以选择将手术腔加压(吹气)到特定的压力，以便更好地实现解剖结构的可视化和吹入法的其他益处。上文引用的共同转让专利中的每一个据此全文以引用方式并入本文。当经由机电控制系统操作气动密封套管针时，调控供应给该套管针的气动功率以便改变其性能行为和/或特性可能是有利的。设计和制造上的差异可以允许密封气动密封套管针所需的气动功率发生变化。这可能受到设计、制造可变性、所需密封面积(即，5mm套管针对12mm套管针)、效率、阻力和其他因素的影响。密封气动密封套管针所需的气动功率还取决于由气动密封维持的压力梯度的量值。例如，外科手术团队可能选择将患者吹气至15mmHg，从而需要气动密封套管针中的气动密封，以维持介于15mmHg与环境压力(0mmHg)之间的梯度。例如，维持该密封(梯度)所需的功率大于维持介于10mmHg与0mmHg之间的梯度所需的功率。另外，在气动密封套管针的正常操作期间，可以预期会出现有规律的干扰或扰动。这些干扰或扰动可以包括但不限于吹气腔的生理驱动的变化(例如，由于呼吸或肌肉运动)、施加到吹气腔的外力(由于外科医生或外科器械压靠该吹气腔)，或由于器械或样本穿过气动密封套管针的密封。因此，操作气动密封套管针的机电控制系统应当能够实时调控供应给该套管针的功率，以响应那些干扰并维持所规定的密封和压力梯度。美国专利号8,715,219中所公开的控制系统包括机电控制阀，该机电控制阀调控供应给套管针的气动功率。在该系统中，泵(典型地由AC即交流电驱动)向气动回路过度供应压力和气体流量。供应给气动密封套管针的气动功率由嵌入式控制系统调控，该嵌入式控制系统对机电阀进行调节。系统或气动工程领域的技术人员将会知道气动电路的设计，以及该阀作为“H”或“旁通”阀所发挥的作用。该系统实施方案中的AC驱动泵供应恒定的功率输出，而机电阀的位置控制到达气动密封套管针的功率的百分比和再循环回到泵的真空入口的百分比。本领域的技术人员将会轻易知道，使用基于DC的控制系统来对气动密封套管针进行气动控制相比于使用基于AC的系统有许多优点，包括能量效率提高。因此，提供这样的控制系统将是有益的：该控制系统被配置成经由DC驱动的泵而不是AC驱动的泵来实时地调控供应给气动密封套管针的气动功率。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于在内窥镜或腹腔镜外科手术期间控制气动密封套管针的性能范围的新型可用系统。在本专利技术的一个实施方案中，该系统包括：控制器，用于将可变DC电压递送到DC电机；可操作地连接到控制器的DC电机，用于驱动可操作地连接到气动密封套管针的泵；由DC电机驱动的泵，用于使加压气体循环通过气动密封套管针；以及传感器，用于感测泵与套管针之间的压力参数和/或流量参数，以向控制器提供反馈控制信号，使得控制器可以改变递送到DC电机的电压，以影响泵的输出压力和流量。优选地，该系统还包括用于向控制器供应DC电压的AC输入电压源和AC-DC转换器。在本专利技术的另一个实施方案中，该系统包括：控制器，用于将可变DC电压递送到至少一个DC电机；可操作地连接到控制器的至少一个DC电机，用于驱动可操作地连接到气动密封套管针的至少一个泵；由DC电机驱动的至少一个泵，用于使加压气体循环通过气动密封套管针；以及至少一个传感器，用于感测至少一个泵与气动密封套管针之间的压力参数和/或流量参数，以向控制器提供至少一个反馈控制信号，使得控制器可以改变递送到至少一个DC电机的电压，以在内窥镜或腹腔镜外科手术期间影响至少一个泵的输出压力和流量。在本专利技术的一个实施方案中，至少一个传感器包括：第一传感器，用于感测至少一个泵与气动密封套管针的入口之间的正压力参数和流量参数，以向控制器提供第一反馈控制信号；和第二传感器，用于感测至少一个泵与气动密封套管针的出口之间的负压力参数和/或流量参数，以向控制器提供第二反馈控制信号。在另一个实施方案中，至少一个DC电机包括：至少一个第一DC电机，用于驱动至少一个连接到气动密封套管针的正压力泵；和至少一个第二DC电机，用于驱动至少一个连接到气动密封套管针的负压力泵。在该实施方案中，至少一个传感器包括：第一传感器，用于感测正压力泵与气动密封套管针的入口之间的正压力参数和/或流量参数，以向控制器提供第一反馈控制信号；和第二传感器，用于感测负压力泵与气动密封套管针的出口之间的负压力参数和/或流量参数，以向控制器提供第二反馈控制信号。在本专利技术的另一个实施方案中，至少一个泵包括至少第一泵和第二泵，它们并联布置并由至少一个DC电机驱动。可以预见，控制器可以被适配和配置成以相同或不同的输出水平来控制第一泵和第二泵，以满足不同的系统要求。在本专利技术的又一个实施方案中，至少一个DC电机和AC-DC转换器被至少一个无刷步进电机、至少一个电机驱动器和一个脉冲发生器代替，它们一起用作一种类型的DC控制器，尽管从技术上讲，性能输出并非仅通过调控所供应的DC电压来控制。如先前描述的DC电机实施方案中那样，该实施方案中的部件的机械输出和气动输出由电信号调控精确地控制。然而，在这种情况下，不是调控DC电压，而是改变由脉冲发生器控制的电脉冲并将其供应给驱动无刷步进电机的电机驱动器。更特别地，强度和长度变化的电脉冲可以用于通过由电机中的磁体产生的磁场的移动来控制步进电机的精确旋转。这将允许对电机行为以及正确和可重复的启动/停止行为进行精确控制。本专利技术还涉及一种用于控制气动密封套管针的性能范围的新颖且独特的方法。该方法包括以下步骤：提供用于使加压气体循环通过气动密封套管针的泵；通过DC电机驱动泵；以及基于在泵与气动密封套管针之间流动的气体的感测参数来控制递送到DC电机的电压，以在腹腔镜外科手术期间影响泵的输出压力和流量。该方法还优选地包括感测在泵与气动密封套管针之间流动的气体的压力参数和/或流量参数的步骤。通过以下结合下述若干附图对本专利技术的优选实施方案进行的描述，本专利技术的控制系统和方法的这些特征和其他特征以及采用这些特征的方式对于本领域的普通技术人员来说将变得更加显而易见。附图说明为了使本领域的技术人员轻易地理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制气动密封套管针的性能范围的系统，包括：/na)控制器，用于将可变DC电压递送到DC电机；/nb)可操作地连接到所述控制器的DC电机，用于驱动可操作地连接到气动密封套管针的泵；/nc)由所述DC电机驱动的泵，用于使加压气体循环通过所述气动密封套管针；和/nd)传感器，用于感测所述泵与所述套管针之间的压力参数和/或流量参数，以向所述控制器提供反馈控制信号，使得所述控制器可以改变递送到所述DC电机的所述电压，以在外科手术期间影响所述泵的输出压力和/或流量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171120 US 15/817,8971.一种用于控制气动密封套管针的性能范围的系统，包括：
a)控制器，用于将可变DC电压递送到DC电机；
b)可操作地连接到所述控制器的DC电机，用于驱动可操作地连接到气动密封套管针的泵；
c)由所述DC电机驱动的泵，用于使加压气体循环通过所述气动密封套管针；和
d)传感器，用于感测所述泵与所述套管针之间的压力参数和/或流量参数，以向所述控制器提供反馈控制信号，使得所述控制器可以改变递送到所述DC电机的所述电压，以在外科手术期间影响所述泵的输出压力和/或流量。


2.如权利要求1所述的系统，还包括用于向所述控制器供应DC电压的AC输入电压源和AC-DC转换器。


3.如权利要求1所述的系统，还包括连接到所述泵的气动密封套管针，用于在所述外科手术期间提供对患者体腔的气动密封通道。


4.一种用于控制气动密封套管针的性能范围的系统，包括：
a)控制器，用于将可变DC电压递送到至少一个DC电机；
b)可操作地连接到所述控制器的至少一个DC电机，用于驱动可操作地连接到气动密封套管针的至少一个泵；
c)由所述DC电机驱动的至少一个泵，用于使加压气体循环通过所述气动密封套管针；和
d)至少一个传感器，用于感测所述至少一个泵与所述气动密封套管针之间的压力参数和/或流量参数，以向所述控制器提供至少一个反馈控制信号，使得所述控制器可以改变递送到所述至少一个DC电机的所述电压，以在外科手术期间影响所述至少一个泵的所述输出压力和/或流量。


5.如权利要求4所述的系统，还包括用于向所述控制器供应DC电压的AC输入电压源和AC-DC转换器。


6.如权利要求4所述的系统，还包括连接到所述至少一个泵的气动密封套管针，用于在所述外科手术期间提供对患者体腔的气动密封通道。


7.如权利要求4所述的系统，其中所述至少一个传感器包括：第一传感器，用于感测所述至少一个泵与所述气动密封套管针的入口之间的正压力参数和流量参数，以向所述控制器提供第一反馈控制信号；和第二传感器，用于感测所述至少一个泵与所述气动密封套管针的出口之间的负压力参数和/或流量参数，以向所述控制器提供第二反馈控制信号。


8.如权利要求4所述的系统，其中所述至少一个DC电机包括：第一DC电机，用于驱动连接到所述气动密封套管针的正压力泵；和第二DC电机，用于驱动连接到所述气动密封套管针的负压力泵。


9.如权利要求8所述的系统，其中所述至少一个传感器包括：第一传感器，用于感测所述正压力泵与所述气动密封套管针的入口之间的正压力参数和/或流量参数，以向所述控制器提供第一反馈控制信号；和第二传感器，用于感测所述负压力泵与所述气动密封套管针的所述出口之间的负压力参数和/或流量参数，以向所述控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：米基雅·西尔弗，迈克尔·J·凯恩，
申请(专利权)人：康美公司，
类型：发明
国别省市：美国;US