CN108136142A - 气体再循环系统 - Google Patents

Abstract

公开了气体再循环系统，其用于内窥镜外科手术中，包括气体再循环泵。气体再循环泵可以与在手术期间用于使患者的腹膜腔膨胀的吹入器一起工作。气体再循环系统可以将高流速的气体从患者再循环出和再循环至患者，同时将颗粒物质从气体中过滤除去，并保持气体中足够的水分含量。气体再循环泵可包括可释放地连接到泵马达的一次性泵芯。控制器可以基于泵马达上的负载来检测气体再循环系统中的故障或安全状况。

Description

气体再循环系统

技术领域

本发明涉及微创外科手术中使用的气体再循环系统。

背景技术

由于恢复时间较短，手术持续时间较短以及成本低，包括内窥镜外科手术(诸如腹腔镜手术，关节镜手术，宫腔镜手术，胸腔镜外科手术)的微创外科手术在外科手术领域中变得越来越普遍。微创外科手术通常通过插入穿过患者中小的，人为形成的开口或入口的器械来执行。

在腹腔镜外科手术中，气体通过由韦雷斯针(verres needle)在腹部形成的人为开口注射到腹膜腔中。常规地，被注入的气体的类型是CO₂气体，但取决于所进行的外科手术，两种或更多种气体或不同气体的混合物也可能是适用的。在腹腔镜手术中，CO₂气体被用于扩张气腹，从而为外科医生创造一个空气空间，以显现器官并操纵手术器械和内窥镜。CO₂气体通过吹入装置在压力作用下注入腹膜腔。适用于这种应用的吹入装置的例子在美国专利No.6,299,592和美国专利No.62/037,893中有描述，在此结合其全部公开内容作为参考。

在气腹首先被扩张之后，将具有照相机(连接到显示器)的内窥镜插入腹膜腔中以可视化腔体的内部，且更具体地可视化手术空间。内窥镜通常在手术过程期间保持插入。还可以形成其它开口以提供让其他手术器械进入腹膜腔的通路。

在例如腹腔镜手术的微创外科手术期间，用于切割，烧灼，切除或汽化腹部内的组织的器械导致手术烟雾，其可能对患者造成健康风险并且如果部分或全部外科手术烟雾溢出到手术室，则会对手术室内的外科医生和其他个人造成健康危险。如本文所用，术语“手术烟雾”包括但不限于可含有毒素，颗粒物质，刺激剂，活细胞和病毒，水蒸气和其它污染物的气体或烟雾剂。手术烟雾也会影响外科医生通过内窥镜中的相机进行的可视化。由于CO₂气体在低于体温下进入腹膜腔，所以相机镜头上的雾化或冷凝也可进一步加剧这种对可视化的妨碍。影响可视化会干扰手术操作，并导致患者健康风险。此外，影响可视化还可能导致操作延迟，特别是在涉及远程进行的机器人辅助外科手术的操作中。

发明内容

在一个方面，用于内窥镜外科手术的气体再循环系统包括具有马达的泵和连接到马达的泵芯。泵芯包括气体输入连接件和气体输出连接件。泵芯可从马达拆卸，并且泵芯被密封，使得泵芯内的气体不接触马达。气体再循环系统还包括分别与气体输入和气体输出连接件流体连通的第一管和第二管。第一管和第二管被配置成可与可插入腹膜腔的手术设备连接。泵被配置成从腹膜腔抽吸气体经由第一管进入气体输入连接件，并且将气体从气体输出连接件排出并经由第二管进入腹膜腔。

通过查看以下附图和详细描述，其它系统，方法，特征和优点对于本领域技术人员而言将是或将变得显而易见。所有这些附加的系统，方法，特征和优点旨在包括在本说明书内，在本发明的范围内，并由所附权利要求保护。

附图说明

图1是气体再循环系统的实施例的说明性示例。

图2是气体再循环系统的实施例的示意性示例。

图3是气体再循环泵芯的实施例的示例性横剖视图。

图4是气体再循环泵芯的实施例的另一示例性横剖视图。

图5是气体再循环泵芯的实施例的示例。

图6是气体再循环泵芯的实施例的另一个示例。

图7是气体再循环泵芯的一部分的实施例的示例。

图8是气体再循环泵的一个实施例的示例。

图9是气体再循环系统的框图。

图10是气体再循环泵芯与马达之间的连接方法的实施方式的示例。

图11是用在气体再循环系统中的连接元件的实施例的示例。

图12是在气体再循环系统中使用的连接元件的实施例的横剖视图。

图13是在气体再循环系统中使用的连接元件的另一个实施例的横剖视图。

图14是在气体再循环系统中使用的旁通阀的实施例的示例。

图15是在气体再循环系统中使用的水分捕集器的实施例的示例。

图16是在气体再循环系统中使用的水分捕集器的另一个实施例的例子。

图17是用于气体再循环系统的外壳的实施例的示例。

图18是用于气体再循环系统的外壳的另一个实施例的示例。

图19是用于气体再循环系统的外壳的另一个实施例的示例。

图20是用于气体再循环系统的外壳的另一个实施例的示例。

图21是气体再循环泵芯的实施例的另一个示例。

图22是气体再循环泵芯与马达之间的连接方法的另一实施例的示例。

图23是气体再循环泵芯与马达之间的连接方法的另一个实施例的示例。

图24是在气体再循环系统中使用的三通阀的实施例的示例。

图25是在气体再循环系统中使用的三通阀的另一个实施例的示例。

具体实施方式

本发明涉及一种用于在外科手术过程中将注入腹膜腔的气体再循环的系统。该系统包括容积式泵(positive displacement pump)，以将气体移除并注入腹膜腔，以便在手术过程期间去除在腹膜腔内产生的烟雾。

本发明提供了一种安全的，成本有效的气体再循环系统，其具有可在不消毒的情况下再使用的组成部分。成本效益高的系统利用控制器而不是传感器来监测泵的运行和检测故障。该系统能够实现高的去除率和注射流速，例如每分钟4-10升，这确保了从外科医生的视野中快速有效地去除任何手术烟雾，同时最小化腹膜腔中压力的任何改变。

参考图1，示出了气体再循环系统100的实施例。气体再循环系统100可以包括再循环泵105，第一输入套针(trocar)110，第二输出套针115，输入管120和输出管125。输出管125可包括过滤器和/或水分捕集器130。输入管120和输出管125可以类似于由NorthgateTechnologies制造的吹入管组(insufflation tubing set)。

气体再循环系统100可以与吹入系统结合使用，如在此结合作为参考的美国专利No.6,299,592和美国专利序列No.62/037,893。吹气系统可以包括吹入器127，吹气套针128，将吹入器127连接到吹气套针128的吹气管129，以及在气体再循环系统100和吹入器127之间的电子通信线路129。气体再循环系统100可以包括控制器以通过通信线路129与吹入器127通信。诸如气体再循环控制器的启动，停止，流量增加，流量减少或其他功能的信息或命令可存于吹入器127中并传送到气体再循环控制器。附加地或替代地，气体再循环控制器可以被集成到吹入器127中并与其共用。气体再循环系统100与吹入器127可以共享电源，处理器，图形用户界面，加热功能，湿度功能等等。

再循环泵105通过第二输出套针115，输出管125和过滤器/水分捕集器130从患者体内去除气体。阀135可以将第二输出套针115连接到输出管125。当输出管125通过阀135连接到第二输出套针115时，则阀135的阀杆可以偏转到打开位置。当阀135从第二输出套针115断开时，阀135的阀杆可返回到其自然闭合位置。当输出管125连接到第二输出套针115时，阀135可以允许气体流过阀。当输出管125从第二输出套针115断开时，阀135可以防止气体进入输出管125。当输出管125从第二输出套针115断开时，阀135可以自动关闭。阀135可以是鲁尔阀(luer valve)，例如或Halkey/商标的闭合公鲁尔阀(closed male luer)。

再循环泵105还通过第一输入套针110和输入管120将气体注入患者体内。与阀135相似的阀可以连接第一输入套针110和输入管120，并且可以在输入管120从第一输入套针110断开时关闭。

再循环泵105将来自腹膜腔的气体经由过滤器/水分捕集器130再循环并且返回到腹膜腔中。通过输出管125从患者移除的气体的流量与通过输入管120返回注入患者的气体的流量相同或基本相近。过滤器/水分捕集器130可以从气体移除液体并且可以从气体移除微粒，如手术烟雾颗粒。过滤器/水分捕集器130可以包括容易吸收液体的介质，优选高达15至20ml的液体，并且容易地将水分释放到流过或通过介质的气体中。适合使用的介质包括商标的材料。介质的尺寸优选为长1-2.5英寸，直径0.5-2.0英寸，且最优选长1.5-2.0英寸，直径1-1.5英寸。在一个实施例中，介质可以具有锯齿状外表面和中心开口。当放置在过滤器外壳中时，锯齿状的外表面限定多个通道开口，气体可以在该通道开口中流动，并且中心开口可以填充有包括活性炭的杆。当气体通过中心开口时，活性炭可能在气体中夹带颗粒物质，同时可有效去除气体中的不良气味。另外地或可替代地，使用其他材料(例如酶材料，醋和水滤筒)可以实现气味去除，或者可以使用香料掩盖气味。过滤器/水分捕集器130可允许再循环的气体的湿度保持在50-70％相对湿度的范围内。优选地，气体再循环系统100将允许气体再循环进出患者，并将被动地保持气体的湿度水平，该湿度水平为气体在介于60-75华氏度的正常操作室温度下的最小值为70％的相对于湿度。利用气体再循环系统100可减少或消除吹入器127将额外的CO₂气体注入腹膜腔中的需要，并且还可维持腹膜腔中合理的湿度水平，与增加的CO₂相反，除非CO₂气体首先通过气体加热加湿器(额外的成本)否则将是非常干燥，通常在0％的相对湿度。气体的再循环不仅可以减少0％的相对湿度气体的输入量，而且还可以防止由吹入器127试图保持腹膜腔内的压力而引起的呼吸效应，并且防止大量的CO₂气体排入手术室。例如，允许每分钟六公升的泄漏率的被动排烟系统，在正常的45分钟胆囊处理过程中，可以将高达270升的二氧化碳气体排入手术室。因此，气体再循环系统100是保持腹膜腔内气体的适当湿度的成本有效的方法。

参考图2，示出了气体再循环系统200的实施例。气体再循环系统200可以包括与气体再循环系统100相同的部件和操作特性中的一些。气体再循环系统200可以包括再循环泵205，输入套针210，输出套针215，输入管220和输出管225。输出管225可以包括过滤器和/或流体捕集器230。输入管220可以包括过滤器232。阀235可以将输出套针215连接到输出管225。阀236可以将输入套针210连接到输入管220。阀235、236可以以相同的特性并且与阀135相同的方式来操作，例如当断开时自动关闭。

再循环泵205可以是隔膜泵或任何其它合适的容积式泵，包括芯(cartridge)206和马达207。芯206可以与马达207断开。马达207可以是任何类型的马达。马达207可以优选为但不限于直流(“DC”)马达。除了通过与输入管220和输出管225的连接之外，芯206可被密封以防止气体从芯206逸出。芯206可由多个部件组成，例如通过超声波焊接，使用粘合剂，激光焊接，带或不带垫片的机械咬合连接，或者将配合表面结合和密封在一起的任何其他已知方法而将该多个部件结合在一起。芯206可被密封，使得其仅与输入管220和输出管225的开口流体连通。因此，芯206内的气体可不与马达207或再循环泵205的其他部分接触。气体再循环系统可以是从患者的腹膜腔去除手术烟雾的廉价方法，因为马达207不会与来自腹膜腔的气体接触而被污染，因此可以在不需要消毒的情况下重新使用。再循环泵205的可能已经与来自腹膜腔的气体(例如芯206)接触而被污染的部分可以是一次性的。

当在操作中时，气体再循环系统200可以优选地以每分钟4-10升的流速(并且最优选以每分钟6-8升的流速)从腹膜腔去除包括手术烟雾的气体，并且在过滤之后，优选以4-10升/分钟的流速(并且最优选以每分钟6-8升的流速)将其注射回腹膜腔中。来自腹膜腔的气体首先穿过输出套针215，通过阀235，并进入输出管225。气体可行进通过流体捕集器230，其可以移除由于气体温度变化而形成的冷凝物/液体(即从体温到室温)，以及如果使用炭棒(如上所述)或单独或集成的活性炭过滤器，则可移除气味。然后气体行进通过再循环泵205的芯206。气体可以行进通过位于再循环泵205之前或之后的过滤器，例如过滤器230或232。过滤器可以从气体中去除颗粒物质和其他污染物。过滤器优选由在20升/分钟的流量下提供不超过12.3mmHG的压降的材料制成。气体可以通过输入管220，阀236和输入套针210被注射回到腹膜腔中。

再循环系统200可以包括控制器240以控制马达207的操作。控制器240可以与连接到再循环系统200的吹入器组合或与其结合使用。控制器240可以是(德州仪器)商标的控制器。控制器240可以用于检测马达207的操作和故障状况和/或气体再循环系统200中的安全问题。控制器240可以例如通过测量到马达207的电压来检测由马达207汲取的功率。控制器240可基于由马达207汲取的功率来检测或确定气体再循环系统200中已发生故障或安全问题。例如，如果马达207汲取比预期更多的功率，如通过所测量的大于预定量的电压或电流的增加，则控制器240可确定发生故障状况或安全问题。如果发生故障状况或安全问题，则控制器240可以触发马达207的关闭。使用控制器240来检测气体再循环系统200中的故障状况或安全问题可能比使用传感器更具成本效益。

阀235和236可以被配置为如果其分别与输出套针215和输入套针210断开连接，则关闭。当阀235从输出套针215断开时关闭阀235，可限制环境空气被夹带进入气体再循环系统200的吸入侧。夹带在气体再循环系统200中的任何环境空气将通过再循环泵205注入腹膜腔。当阀236从输入套针210断开时关闭阀236，可以防止将气体从腹膜腔排出到周围环境中。

关闭阀235或236可以在气体再循环系统200的气体回路中产生压力差。压力差可以增加马达207上的负载，如通过马达207汲取的电压或电流的增加所测量的那样。如果电压或电流的增加高于预定阈值时，控制器240可检测气体再循环系统200中的故障状况或安全问题。控制器240可在检测到气体再循环系统中的故障状况或安全问题时触发马达207的关闭。例如，如果阀235和输出管225从输出套针215断开，则阀235将关闭。关闭阀235将使得再循环泵205在闭合的管上抽吸，这将迫使再循环泵205高强度地工作，并且使马达207汲取更大功率，以保持适当的速度。如果电压或电流增加高于预定值，则由马达207汲取的功率的增加可导致故障状况。在检测到由从输出套针215断开阀235引起的故障状态时，控制器240可以触发再循环泵205关闭。类似地，如果阀236和输入管220从输入套针210断开，则阀236将关闭。关闭阀236将使得再循环泵205泵向闭合的管或“死头”，这将迫使再循环泵205高强度地工作，并且马达207汲取高功率以保持其适当的速度。如果电压或电流增加高于预定值，则由马达207汲取的功率的增加可能导致故障状况。一旦检测到由从输入套针210断开阀236引起的故障状况，则控制器240可以触发再循环泵205关闭。相应地，气体再循环系统200可以通过使用控制器240监测马达207来监测输出管225和输入管220的状态。

以类似的方式，气体再循环系统200可以监视输入套针210和输出套针215与腹膜腔的连接状态。从腹膜腔移除输入套针210或输出套针215将通过改变再循环泵的抽吸源或排放源的压力来影响再循环泵205和马达207的操作。控制器240可检测马达207的操作中的变化并确定输入套针210或输出套针215已从腹膜腔移除。例如，从腹膜腔移除输入套针210将降低马达207保持相同速度所需的功率，因为再循环泵205将不再被抽吸以克服腹膜内压力。控制器240可以检测由马达207汲取的降低的功率，并确定输入套针210已经从腹膜腔中断开。然后控制器240可以触发再循环泵205的关闭从而防止来自腹膜腔的气体进入周围环境。

气体再循环系统200可以包括诸如计算机等的用户界面245以允许操作者确定或确认气体再循环系统200的状态。例如，如果由于阀235从输出套针215断开，控制器240关闭再循环泵205，则用户界面245可显示再循环泵205关闭，并且可能的原因是输出管225从输出套针215断开。操作者可确认输出管225从输出套针215断开连接，并将其重新连接以便重新启动再循环泵205。类似地，操作者可以确定是否已经发生其它故障状况，例如堵塞，气路中的过度限流，或气路中的泄漏，例如管路断开或损坏。

参考图3和图4，示出了用在再循环泵中的芯306的实施例。芯306可以用于再循环泵，诸如关于图2描述的再循环泵205。图3和图4示出了芯306的局部剖视图。为了更好地描述芯306的操作，包括示出气体流动路径的箭头。芯306包括至可连接到腹膜腔的输出管的连接件350，例如图3中的输出管225。芯306包括至可连接到腹膜腔的输入管的连接件352，例如图2中的输入管220。

如图3中的箭头所示，来自腹膜腔的气体通过连接件350进入芯306。芯306可以包括阀354和360。气体经由阀354进入隔膜腔室356而进入芯306，如图3中的箭头所示。如图4中的箭头所示，气体从隔膜腔室356经由阀360而从芯306流出(如以下讨论)。阀354和360可以是伞形阀。通过阀354和360的气体开口362的直径可以在0.05英寸和0.15英寸之间，并且优选地可以是0.085英寸的直径。气体开口362可以包括多于一个的同心开口，使得气体开口362的组合面积可以被尺寸设定以允许流速在每分钟4升至每分钟10升的范围内，并且优选范围为每分钟7至8升。尽管每分钟4-10升的流速是可接受的流速范围，但是通过增大或减小芯的尺寸，增长或缩短马达行程长度以改变隔膜腔内形成的容积，或者通过增加马达的速度可以实现更高或更低的流速。

芯306可以包括在隔膜腔室356中的隔膜358。隔膜358远离阀354和360的移动打开阀354，并且经由阀354将气体吸入隔膜腔室356，如图3中的箭头所示。如图3中的箭头所示，当隔膜358从阀354和360移动离开时，阀354可被拉开，从而将气体从腹膜腔抽出，通过输出管并进入隔膜腔室356。当隔膜358远离阀354和360移动时，阀360可被拉动关闭，这可防止气体经由阀360离开或进入隔膜腔室356。

隔膜358朝向阀354和360的移动打开阀360，并将气体从隔膜腔室356推出，经过阀360，并通过连接件352从芯306中流出，如图4中的箭头所示。隔膜358朝向阀354和360的移动关闭阀354，这可以防止气体经由连接件350而从隔膜腔室356中被推出。隔膜358朝向和远离阀354和360的往复移动将气体从腹膜腔抽出，经由输出管中的任何过滤器或液体捕集器，并经过输入管将气体推回到腹膜腔中。

图5-7示出了用于气体再循环泵(例如关于图2描述的再循环泵205)中的芯的其他示例实施例。图5-7中所示的芯的部件和操作特性可以类似于上述的芯306。

图5A示出了芯506的分解视图。芯506包括连接件550、552，阀554、560，隔膜558和柱塞564。阀554、560可以是伞形阀。连接件550可以是进入芯506的气体入口。连接件552可以是自芯506的气体出口。柱塞564可以将隔膜558朝向阀554、560移动，以便使气体再循环通过腹膜腔，如上面参考图3和4所述。

图5B示出了芯506的非分解透视图。图5C示出了芯506的正视图。图5D示出了芯506的侧视图。

图6A示出了芯606的分解视图。芯606包括连接件650、652，阀654、660，隔膜658和柱塞664。阀654、660可以是伞形阀。连接件650可以是进入芯606中的气体入口。连接件652可以是自芯606的气体出口。柱塞664可以将隔膜658朝向阀654、660移动，以便使气体再循环通过腹膜腔，如上参考图3和4所述。

图6B示出了芯606的非分解透视图。图6C示出具有示例性尺寸的芯606的正视图。图6D示出具有示例性尺寸的芯606的侧视图。芯606的部件的尺寸和方向可根据操作要求而变化。

图7示出了芯706的气体入口/出口部分的多个视图。图7A示出了芯706的气体入口/出口部分的透视图。图7B是芯706的气体入口/出口部分的正视图。图7C是具有示例性尺寸的芯706的气体入口/出口部分的仰视图。图7D是芯706的气体入口/出口部分的侧视图。图7E是具有示例性尺寸的芯706的气体入口/出口部分的后视图。图7F是具有示例性尺寸的芯706的气体入口/出口部分的侧剖视图。图7G是具有示例性尺寸的芯706的气体入口/出口部分的另一侧剖视图。图7H是芯706的气体入口/出口部分的底部剖视图。芯706的部件的尺寸和方向可根据操作要求而变化。

参照图8，示出了再循环泵805的实施例。再循环泵805可以包括芯806，马达807，曲柄组件866，锁定臂868和芯保持器870。再循环泵805的部件和操作特性可以类似于上述的再循环泵305。马达807可以通过机械联接连接到曲柄组件866。马达807可以向曲柄组件866提供旋转运动。曲柄组件866可以将旋转运动转换为往复运动。曲柄组件866的往复运动可以移动芯806内的隔膜，如上参考图3所述。图8A示出了从再循环泵805拆卸的芯806。芯806可以从再循环泵805拆卸，以便对芯806进行消毒或者丢弃。因为芯806可以是再循环泵805的唯一的与来自患者腹膜腔内的气体接触的部件，所以再循环泵805的其余部件可让不同的患者重复使用，而不会让患者存在安全风险。芯806可以在用于患者后消毒或丢弃，并且新芯806可以插入再循环泵805中用于下一个患者。

图8B示出了插入再循环泵805的芯保持器870中的芯806。芯806可以利用锁定臂868固定在再循环泵805内。锁定臂868可以包括设计成配合在位于芯806中的凹部874内的突起872。突起872可在图8D中最佳地示出。凹部874可以在图8C中最佳地示出。如图8F所示，当突起872被放置在凹部874中时，芯806可被固定在芯保持器870内。通过压下锁定臂868的端部，且接着从芯保持器870提升芯806，芯806可以从芯保持器870释放。从再循环泵805固定和释放芯806的方法可以根据操作要求而变化。

参考图9，示出了气体再循环系统900的实施例。气体再循环系统900可以包括与图1-8中描述的气体再循环系统类似的部件和操作特性。气体再循环系统900可以包括再循环泵905，泵芯906，马达907，输入套针910，输出套针915，阀935和936，流体捕集器930，过滤器932，控制器940，用户界面945和电源976。控制器940可以包括直流电机控制电路978和处理器电路980。用户界面945可以包括安装有诸如等的软件的计算机，以控制气体再循环系统900的一些或全部部件。

气体再循环系统900可以监测置于马达907上的负载，以便检测与气体再循环系统900有关的故障或安全问题。可以通过测量位于马达907的电力路径中的电阻器上的电流变化来监测马达907上的负载，例如通过将电阻器连接到AD转换器来测量电流。电流将随着马达907上的负载改变而改变。当前测量可以是实时测量或者可以包括延迟。高于或低于预定值的电流变化可指示气体再循环系统900具有故障或安全问题并且可启动再循环泵905的关闭。软件可包括在例如控制器940中以感测电流的变化并开始关闭马达907。

定义何时发生故障或安全问题的电流的预定值可以基于气体再循环系统900正常运行时的平均电流。高于平均值的电流测量可指示故障或安全状况，诸如断开的阀935或936，或将再循环泵905连接到患者的腹膜腔的管道中的阻塞。例如，如果在正常操作期间马达907在驱动芯906中的隔膜时测量的平均电流是0.3A，则0.4A的测量电流可指示将再循环泵905连接到患者的腹膜腔的管道中的堵塞，而0.5A的测量电流可指示阀935或936中的一个被断开。可以使用其他方法或统计数据来确定何时发生故障或安全状况，例如通过使用测量电流的变化或与存储的时间模式或频率模式的比较。另外地或可选地，控制器940中的处理器可以能够进行快速傅立叶变换以分析当前测量信号的频率内容。

泵芯906和马达907之间的接口M1可以是机械接口。接口M1可以被设计成运行充分长的时间段，该时间段比在外科手术过程中所使用气体再循环系统的时间长度更长。例如，如果外科手术的最长时间是四小时，则接口M1可以被设计为在八小时内连续无误地运行。

马达907的速度可被指定为允许以每分钟七升的速率输送CO₂气体。适合作为马达907的马达可以包括商标高速马达。马达907的关键操作参数可以是转矩，速度和故障状态。马达907的工作电流可以用几种方式来限定，例如正常工作电流，故障电流，充气状态电流和放气状态电流等。这些电流值可用于确定何时由于故障或安全状况而关闭马达907。

接口E1在马达907和DC马达控制电路978之间。接口E1中可以有八条线。这八条线可以包括用于马达907的三个驱动相位中的每一个的线路，用于三个霍尔传感器拾取器的每个的线路，用于为霍尔传感器供电的线路以及用于接地的线路。这八条线对于多个马达制造商可以是通用的。

接口E3在直流电机控制电路978和处理器电路980之间。取决于速度控制和反馈的方法，在该接口中可以有多条线路。

马达907的速度可以使用两种方法来控制：马达的电压和数字控制。使用电压控制的第一种方法将使得处理器电路980通过电位计或脉宽调制信号向控制电路978发送电压。作为参考，在该方法中，可以通过使处理器电路980向马达控制电路提供3.25V的电压来达到马达907的全速。第二种方法将涉及处理器电路980向马达控制电路978发送数字信号。

气体再循环系统900可以检测可恢复的两个故障状态，诸如充气故障状态和放气故障状态。可能发生不可恢复的其他故障状态，例如马达907的问题。充气故障状态可以是当气体再循环泵905的吸入侧上的气体回路断开时，例如，如果阀935从输出套针915脱离，使得环境空气被吸入到气体再循环系统900。则这种状态被称为“充气”，因为如果再循环泵905没有关闭，则再循环泵905可以用环境空气使病人的腹膜腔膨胀。如果发生充气故障状态，则关闭再循环泵905的替代方案可以是将通过再循环泵905的气流减少到少量，以使泵送到腹膜腔中的环境空气的量最小化。放气故障状态可以是当气体再循环泵905的排出侧上的气体回路断开时，例如如果阀936从输入套针910脱离，则来自腹膜腔的气体被泵送到周围环境中。这种状态被命名为“放气”，因为腹膜腔可以由于自气体再循环系统900的气体的损失而开始放气。放气故障状态可引起连接到腹膜腔的吹入器的激活，以便维持腹膜腔内期望的膨胀水平或压力。

气体再循环系统900可以通过用户界面945来控制。用户界面945可以位于气体再循环系统900中和/或与气体再循环系统900连接的计算机中。用户界面可以是多模界面，其可以由软件，如控制。第一种模式可以是输出，第二种模式可以是控制。在输出模式中，控制器940中的处理器可以输出关于监控马达907的信息。这种信息可以包括马达速度(RPM)，电流(mA)，电压(V)和马达状态。

现在参考图10，示出了气体再循环系统1000的实施例。气体再循环系统1000可以包括与图1-9中描述的气体再循环系统类似的部件和操作特性。气体再循环系统1000可以包括隔膜致动器1081和马达联接臂1082之间的磁耦合，使得当泵芯1006被插入到位时，隔膜致动器1081上的磁体被吸引到马达联接臂1082上的磁体上。一旦磁体被拉到一起，隔膜致动器1081将随着马达联接臂1082上下运动，从而在马达联接臂1082上下移动时在泵芯1006中产生泵送作用(如上所述)。磁耦合可以是循环接通和断开的电磁体，以产生和释放隔膜致动器1081与马达联接臂1082之间的耦合，例如用于移除泵芯1006。可选地，磁耦合可以是非电磁体。图10A示出了在隔膜致动器1081上具有磁体的泵芯1006，其中该泵芯1006在插入耦合接到马达联接臂1082之前。图10B示出了插入后的泵芯1006以及磁力地连接至马达联接臂1082的隔膜致动器1081。

可选地，不使用具有曲柄臂的马达来上下移动隔膜致动器1081，而是可以使用振荡磁场来移动附接到或嵌入在隔膜致动器1081中的磁体，以便使隔膜致动器1081上下移动并且在泵芯1006中产生泵送动作。附加地或替代地，位于泵芯1006内的弹簧可以提供隔膜的向上运动，而具有曲柄臂的马达可以提供向下的运动。这样的布置可以消除将隔膜与马达曲柄臂连接的需要。

图11公开了将输入管和输出管连接到套针的阀的实施例，例如阀135、235、236、935和936。图11中的阀1135可以包括具有可移动部分的可旋转套环，使得当阀1135被牢固地连接时，阀1135打开以允许气体流动，并且当断开时阻止气体流动。图11A示出了阀1135的分解视图，该阀可包括与母鲁尔接头(未示出)连接并旋转以允许气体流动的公鲁尔锁定接头1137。阀1135还可以包括连接到输入或输出管的套筒和管连接件1138，防止泄漏的O形环，以及将其余部件保持在适当位置的部件。图11B示出了阀1135的端视图，且图11C示出了阀1135的侧视图。图11D，图11E和图11F示出了阀1135的剖视图。图11F示出了防止阀1135的公鲁尔锁定件1137配合部分过度旋转的突片1139。

图12公开了处于打开流动构造的阀1135的剖视图。图中的箭头图12公开了当公鲁尔锁定接头1137旋转以允许气体流动时通过阀1135的气体流动路径。当阀1135连接到套针时，公鲁尔锁定接头1137在固定套筒1138内旋转，使公鲁尔锁定接头1137中的开口与套筒1138中的开口对齐，并允许气体通过。当阀1135脱离连接时，开口变得不对齐并且阻挡气体的流动。

图13公开了阀1135处于闭合流动配置的剖视图。图中的箭头图13公开了当公鲁尔锁定接头1137旋转以阻止流体流动时，阻挡在阀1135中的气体流动路径。

图14公开了气体再循环系统1400的一个实施例。气体再循环系统1400可以包括与图1-13中描述的气体再循环系统类似的部件和操作特性。气体再循环系统1400可以包括位于输出管1425和输入管1420之间的旁通阀1483。图14中的箭头可以显示气体流路。旁通阀可以是常闭的，使得在输出管1425和输入管1420之间不存在气体流动路径。当旁通阀1483打开时，其可以产生从输入管1420到输出管1425的气体流动路径，如图14中的箭头所示。从输入管1420到输出管1425的气体流动路径可以围绕泵芯1406形成循环气体回路，其可以在泵送循环期间限制可能产生的下游压力。例如，打开旁通阀1483可以将一部分气流从泵芯1406转移到输出管1425中，这可以防止旁通阀1483下游的压力增加。旁通阀1483可以是单向压力释放阀，例如Minivalve或阀，例如鸭嘴阀或弹簧阀。旁通阀1483可以被选择为基于旁通阀1483的入口侧处的压力或在泵芯1406下游的另一位置处的压力而自动打开。例如，根据应用，旁通阀1483可以被选择为在低至0.1psi的压力到高于10psi的压力。优选地，当压力大致在0.15psi至0.55psi的范围内时，旁通阀1483打开。

图15公开了水分捕集器的实施例，例如水分捕集器130、230和930。图15中的水分捕集器1530可以位于输出管(未示出)中，其中气体从患者流到再循环泵(未示出)，如图15B中的箭头所示。图15B示出了水分捕集器1530的剖视图，其包括在水分捕集器1530内延伸的管1584。管1584开始于水分捕集器1530的气体入口侧，并且可以朝向水分捕集器1530的出口延伸，但是可以不接触水分捕集器1530的出口，使得管1584的端部和水分捕集器1530的出口之间存在间隙。在气体到达水分捕集器1530的出口之前，间隙可允许气体内的液体排去。从气体中排去的液体可以收集在水分捕集器1530内。管1584的端部与水分捕集器1530的出口之间的间隙的尺寸可以根据应用而变化。例如，具有较高气体速度的应用可能需要较大的间隙以让气体中的液体排去，而具有相对较低的气体速度的应用可能需要较小的间隙以允许气体中的液体排出。水分捕集器1530可不包括吸收介质，来收集在水分捕集器1530内的液体。水分捕集器1530及其部件可由诸如塑料或金属等的任何合适的材料构成，以与液体接触。

图16公开了如水分捕集器130、230、930和1530的水分捕集器的另一个实施例。图16中的水分捕集器1630可位于输入管(未示出)中，其中气体从再循环泵(未示出)流向患者，如图16B中的箭头所示。图16B示出了包括在水分捕集器1630中延伸的输入管1685和输出管1685的水分捕集器1630的剖视图。输入管1684开始于水分捕集器1630的气体入口侧，并且可朝向水分捕集器1630的出口延伸。输出管1685开始于水分捕集器1630的气体出口侧，并且可以朝向水分捕集器1630的入口延伸。输入管1684和输出管1685可以在水分捕集器1630内彼此延伸经过，产生如图16B所示的重叠，使得从入口管1684进入水分捕集器1630的气体不会在没有首先流过水分捕集器1630的内部的情况下直接流入输出管1685。图16B示出了入口管1684和出口管1685可以包括弯曲，使得管的部分重叠，同时入口管1684的入口和出口管1685的出口保持轴向对齐。当气体流过水分捕集器1630的内部时并且在其通过输出管1685而流出水分捕集器1630之前，气体内的液体可能会下雨状散落。从气体中去除的液体可能聚集在水分捕集器1630内。水分捕集器1630可不包括吸收介质来收集水分捕集器1630内的液体。水分捕集器1630及其部件可以由与液体接触的任何合适的材料构成，例如塑料或金属。

图17公开了气体再循环系统1700的实施例。气体再循环系统1700可以包括与图1-16中描述的气体再循环系统类似的部件和操作特性。气体再循环系统1700可以包括容纳气体再循环系统1700的一些部件的再循环泵外壳1786，所述部件如再循环泵1705，泵芯1706，马达1707，控制器1740，用户界面1745，电源1776，直流电机控制电路1778，和处理器电路1780。

图17A公开了气体再循环系统1700，其中芯门打开，示出安装在外壳1786内的泵芯1706。图17C是示出了泵芯锁定机构1787的气体再循环系统1700的详细剖视图。泵芯锁定机构1787可以包括弹簧1788，其中球1789位于弹簧1788的一端。弹簧1788可以通过球1789将力施加在泵芯1706上，其可将泵芯1706锁定在外壳1786内。可选地，弹簧1788可在没有球1789的情况下将力直接施加到泵芯1706上。

图18A是气体再循环系统1700的透视图，其中泵芯1706处于预插入位置。图18B是气体再循环系统1700的透视图，其中泵芯1706安装在外壳1786中。

图19A是气体再循环系统1700的透视图，其中芯门关闭。图19B是气体再循环系统1700的透视图，其中芯门打开并且没有泵芯1706。

图20公开了在芯门关闭的情况下的气体再循环系统1700的视图。图20的尺寸是示例性的，并且可基于气体再循环系统1700的应用而被修改。

图21公开了气体再循环系统2100的实施例。气体再循环系统2100可以包括与图1-20中描述的气体再循环系统类似的部件和操作特性。气体再循环系统2100可以包括具有编码连接器2190的泵芯2106。在美国专利No.9,283,334中描述了连接器，在此通过引用结合于此。连接器2190能够识别是否将正确的泵芯2106连接到再循环泵2105，是否之前已经使用了泵芯2106，或者用于选择和设置气体再循环系统2100以根据诸如流速的特定设置进行操作。图21A-21H示出了具有连接器2190的泵芯2106的透视图。

图22公开了气体再循环系统2200的一个实施例。气体再循环系统2200可以包括与图1-21中描述的气体再循环系统类似的部件和操作特性。气体再循环系统2200可以包括允许泵芯2206(未示出)以“盲”的方式与马达联接臂2282联接的部件，使得用户可以将泵芯2206插入到气体再循环系统外壳2286(未示出)，而不需要知道马达联接臂2282的确切位置，并且不需要俯身以查看外壳2286内部以看到马达联接臂2282的位置。图22A示出了从马达联接臂2282的前部延伸的联接轴2291。联接轴2291可以包括渐缩端部以有助于将联接轴2291插入到隔膜致动器2281的相应开口中(图22中未示出，如图5,6,8和21所示)。隔膜致动器2281可以包括相应的渐缩开口(如图21所示)。定位销2292可从马达联结臂2282的后部延伸。定位销2292可装配在定位槽2293内。图22B示出了从马达联接臂2282延伸的联接轴2291和定位销2292的细节图。定位槽2293可以存在于马达2207的支架或者外壳2286的其他固定部分中。随着马达2207引起马达联接臂2282上下移动，定位销2292将在定位槽2293中上下移动。定位槽2293将限制定位销2292的左右移动。由于定位销2292与马达联接臂2282连接，定位销2292的受限制的左右运动将确保马达联接臂2282和联接轴2291保持在大致相同的竖直平面，而不管当马达2207停止时马达连接臂2282位于何处。因此，使用者可以容易地将泵芯2206插入到外壳2286中，并且将隔膜致动器2281与马达联接臂2282联接。

图23公开了气体再循环系统2200的部分的视图。图23A示出了用于马达2207的支架以及具有连接轴2291的马达联接臂2282的正视图。图23B示出了用于马达2207的支架以及马达2207，联接轴2291，和定位销2292的侧剖视图。图23C分别示出了马达联接臂2282的正面和背面上的联接轴2291和定位销2292的放大图。图23D示出了用于马达2207的支架以及马达2207和延伸穿过定位槽2293的定位销2292的侧视图。图23E示出了马达2207的支架以及马达2207和延伸穿过定位槽2293的定位销2292的后视图。图23F示出了延伸穿过定位槽2293的定位销2292的放大后视图。

图24公开了气体再循环系统2400的一个实施例。气体再循环系统2400可以包括与图1-23中描述的气体再循环系统类似的部件和操作特性。气体再循环系统2400可以包括在腹腔镜手术完成之后从患者的腹膜腔中排出CO₂气体的部件。常规地，当腹腔镜手术完成时，插入患者的套针上的鲁尔连接被打开，这允许患者腹膜腔内的CO₂气体逸出到手术室中。不希望的是，逸出的CO₂气体不被过滤，并且可能包含从操作过程中残留的雾化的化学物质，颗粒，细菌等。

气体再循环系统2400可以包括位于输入管2420中的三通阀2494。输入管2420流向患者。图24A示出三通阀2494可位于过滤器2432的下游，使得流过三通阀2494的任何气体已经将杂质滤除。图24B是示出三通阀2494，输入管2420，输出管2425和过滤器2432的气体再循环系统2400的放大图。在外科手术结束时，在再循环管2420、2425被移除之前，并且在再循环泵2405仍在运行，三通阀2494可以被配置成防止气体流向患者并允许气体流至手术室。以此方式，再循环泵2405将利用过滤器2432从患者的腹膜腔内泵出CO₂气体，防止任何污染物离开患者。使用三通阀2494以允许气体流到手术室，而不是简单地将输入管2420从患者断开，通过保持在手术过程中与患者的所有气体联接而确保来自患者并进入手术室的仅有气体是首先经由过滤器2432过滤的。使用三通阀2494从患者除去CO₂气体可以减少手术室工作人员的风险，而不需要额外的手段来保证逸出的CO₂气体的清洁。

图25示出了与输入管2420隔离的三通阀2494。三通阀2494可以包括两个直列式倒钩接头2495以连接输入管2420。三通阀2494还可以包括定向成与两个直列式倒钩接头2495垂直的母鲁尔接头2496。母鲁尔接头2496可用于减压目的，例如将CO₂气体释放到手术室中。三通阀2494还可以包括旋转调节三通阀2494的开放流动路径的旋塞2497。在图25中，通过三通阀2494的封闭流动路径由旋塞2497的“OFF”部分表示。图25A示出被配置成允许气体流过两个直列式倒钩接头2495的三通阀2494，该直列式倒钩接头2495可以与通向患者的输入管2420连接。图25A可以是在再循环功能期间使用的配置。图25A中三通阀2494的配置可防止气体释放到手术室中。图25B示出了被配置成成允许气体从母鲁尔接头2496流出并进入手术室的三通阀2494。图25B可被配置成在外科手术结束时当从患者排出气体时使用的配置。图25B中的三通阀2494的结构25B可防止气体流向患者。

虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本发明的范围内可以有更多的实施例和实施方式。所公开的各种实施例的元件可以被组合并适于创建具有实施例的一些或全部操作特性和优点的系统。任何这样的组合由本申请公开。

Claims (20)

1.一种用于内窥镜外科手术的气体再循环系统，所述系统包括：

泵，其包括：

马达；和

连接到所述马达的泵芯，其中所述泵芯包括气体输入连接件和气体输出连接件，其中所述泵芯能从所述马达拆卸，并且其中所述泵芯被密封，使得所述泵芯内的气体不与马达接触；

与所述气体输入连接件流体连通的第一管，其中所述第一管被配置成能与可插入腹膜腔的手术设备连接；和

与所述气体输出连接件流体连通的第二管，其中所述第二管被配置成能与可插入腹膜腔的手术设备连接；

其中所述泵被配置为通过所述第一管将气体从腹膜腔吸入到所述气体输入连接件中，并且将气体从所述气体输出连接件排出并通过所述第二管排出到腹膜腔中。

2.根据权利要求1所述的气体再循环系统，还包括与所述气体输入连接件流体连通的第一阀和与所述气体输出连接件流体连通的第二阀，其中所述第一阀防止气体经由所述气体输入连接件从所述泵芯离开，并且其中第二阀防止气体经由所述气体输出连接件进入所述泵芯。

3.根据权利要求1所述的气体再循环系统，其中所述泵芯包括与所述气体输入连接件流体连通的第一室和与所述气体输出连接件流体连通的第二室，其中隔膜设置在所述第一室与所述第二室之间。

4.根据权利要求3所述的气体再循环系统，其中所述隔膜可操作以从第一位置移动到第二位置，从而通过所述气体输入连接件将气体抽吸到所述泵芯中，以及通过所述气体输出连接件将气体排出到所述泵芯外。

5.根据权利要求1所述的气体再循环系统，其中所述泵芯是一次性的。

6.根据权利要求1所述的气体再循环系统，还包括第三阀和第四阀，所述第三阀通过所述第一管与所述气体输入连接件流体连通，并且所述第四阀通过所述第二管与所述气体输出连接件流体连通，其中所述第三阀和所述第四阀在被断开连接时自动关闭。

7.根据权利要求1所述的气体再循环系统，还包括与所述气体输入连接件或所述气体输出连接件流体连通的过滤器。

8.根据权利要求1所述的气体再循环系统，还包括与所述气体输入连接件或所述气体输出连接件流体连通的流体捕集器。

9.根据权利要求8所述的气体再循环系统，其中所述流体捕集器可操作以从通过所述流体捕集器的气体吸收液滴，以及将水分释放到通过所述流体捕集器的所述气体。

10.根据权利要求9所述的气体再循环系统，其中通过所述流体捕集器的气体保持在50％至70％范围内的相对湿度。

11.根据权利要求1所述的气体再循环系统，其中所述系统可操作以实现在4至10升每分钟范围内的气体流速。

12.根据权利要求1所述的气体再循环系统，还包括控制器，其中所述控制器可操作以基于输送到所述马达的功率量来检测故障状况。

13.根据权利要求12所述的气体再循环系统，其中所述故障状况选自以下：

在气体再循环系统内的气体回路中的断开；

气体再循环系统内的气体回路中的阻塞；

马达故障。

14.根据权利要求12所述的气体再循环系统，还包括连接到所述控制器的用户界面。

15.根据权利要求1所述的气体再循环系统，被配置为与吹入器连通。

16.根据权利要求15所述的气体再循环系统，其中所述气体再循环系统被配置成由所述吹入器来控制。

17.根据权利要求1所述的气体再循环系统，其中所述气体再循环系统位于所述吹入器的内部，并且利用所述吹入器的电源、处理器和用户界面。

18.根据权利要求1所述的气体再循环系统，其中所述马达具有可旋转的马达轴，所述气体再循环系统还包括：

可旋转地连接到所述马达轴的联接臂；

从所述联接臂延伸的联接轴；

从所述联接臂延伸的定位销，其中所述定位销被配置成随着所述马达轴旋转而在槽内移动，使得当所述马达轴旋转时，所述联接轴保持在一平面内。

19.一种用于内窥镜外科手术的医疗系统，所述系统包括：

被配置成向腹膜腔提供气体的吹入器；

与所述吹入器流体连通的吹入管，其中所述吹入管被配置成能与可插入腹膜腔的手术设备连接；

气体再循环系统，其包括：

泵，其包括：

马达；和

连接到所述马达的泵芯，其中所述泵芯包括气体输入连接件和气体输出连接件，其中所述泵芯能从所述马达拆卸，并且其中所述泵芯被密封，使得所述泵芯内的气体不接触马达；

与所述气体输入连接件流体连通的第一管，其中所述第一管被配置成能与可插入腹膜腔的手术设备连接；和

与所述气体输出连接件流体连通的第二管，其中所述第二管被配置成能与可插入腹膜腔的手术设备连接；

其中所述泵被配置成从腹膜腔抽吸气体经由所述第一管进入所述气体输入连接件，以及将气体从所述气体输出连接件排出且经由所述第二管进入到腹膜腔中；

其中所述吹入器和所述气体再循环系统被配置成使来自所述腹膜腔的气体再循环并且维持所述腹膜腔内的压力。

20.一种用于内窥镜外科手术的气体再循环系统，所述系统包括：

泵，其包括：

马达；和

连接到所述马达的泵芯，其中所述泵芯包括气体输入连接件和气体输出连接件，其中所述泵芯能从所述马达拆卸，并且其中所述泵芯被密封，使得所述泵芯内的气体不与所述马达接触。