电子内窥镜负压自动控制系统的研究

2011-01-26李积汉陈斌朱沛玲刘福强

中国医疗器械杂志 2011年5期

【作者】李积汉，陈斌，朱沛玲，刘福强

粤北人民医院，广东韶关，502126

0 引言

医用电子内窥镜具有管径细、视野广阔、操作方便灵活、痛苦小、康复快等特点。通过它可采集病变组织和去除异物，并能直接观察人体内脏器官的组织形态，提高诊断的准确性。在国内大中型医院的诊疗活动中起着十分重要的作用[5]。

电子内窥镜系统由电子内窥镜、图文工作站和负压设备组成。电子内窥镜把图象信号转化为视频电信号送给显示器和图文工作站。根据检查需要可以通过送气、送水、吸引按钮向人体体腔内注气、注水、吸出人体腔内的分泌物。图文工作站将患者的姓名、性别、年龄、主要症状、诊断结果等临床资料和电子内窥镜输出的图象存入计算机，通过编辑打印检查报告。还可以与医院各科室的患者和图象资料工作站连网，实现图像信息管理；负压设备为电子内窥镜提供吸引所需的负压，普遍采用电动吸引器或中心负压装置。

迄今为止，电子内窥镜在操作使用过程中，图象的采集和负压设备的运行还处于用脚开关人工控制状态。电子内窥镜检查时医务人员用眼观察显示器上的图像，用手操作内镜上的许多控制开关，完成送水、送气、吸引、改变镜子角度等各项操作。同时还要用脚开关去控制图象的采集和负压吸引设备的启动，往往需要心、眼、手、脚全心投入。开关出错或控制不到位的现象时有发生，操作使用十分不便。

在国内大中型医院每天诊治的病人很多，医务人员工作繁忙，往往会利用负压设备长期通电运行的方式来换取操作上的便利。由于负压设备长时间运行，不但增加了能源消耗和环境污染。而且经常出现故障和机器损坏的现象，影响患者的及时检查和治疗。

1 设计思想

电子内窥镜在操作使用过程中，图象采集的次数不多，使用脚开关的情况较少，对医务人员操作影响不大。而做吸引操作时，负压设备开关、内镜吸引按钮、人体吸液部位需要紧密配合，操作难度大，对内窥镜的使用造成较大影响。如果将负压设备人工控制改成自动控制方式，做吸引操作时只需按动镜上的吸引开关，而不必用脚开关去控制负压设备的运行，操作简单方便。电子内窥镜负压自动控制系统的主要技术指标：

(1) 负压输出与电子内窥镜的工作状态联动，工作时负压系统自动输出负压，工作结束后自动停止负压输出。

(2) 负压设备的工作状态由机内负压控制，在设定的负压范围内自动运行。

(3) 安装方便、性能稳定、通用性强，可与目前国内医院使用的不同品牌、不同型号的电子内窥镜兼容，具有广泛的应用前景。

2 方法和材料

2.1 电子内窥镜负压自动控制系统电路由负压输出和负压控制两大部分组成，如图1所示。

图1 负压自动控制系统电路方框图Fig.1 Block diagram of negative pressure automatic control system

负压输出控制电路采用电子内窥镜输出的图象信号作为内窥镜工作状态的取样信号，通过控制负压输出电磁阀，使电子内窥镜工作时负压自动打开、工作结束后负压自动关闭。电子内窥镜图象视频信号经电容耦合到反相交流放大器进行信号放大，经555时基电路整形、滤波后获得与图象亮度信号相对应的直流电压，送到比较器同相端与设定的亮度控制电压比较。当图象亮度信号的直流电压比设定值高时比较器输出高电平；当图象亮度信号的直流电压比设定值低时比较器输出低电平。电子内窥镜正常工作时图象亮度信号的直流电压比设定值高，比较器输出高电平。三极管导通触发555单稳延时电路输出高电平，驱动电路得电，电子开关导通，负压输出控制电磁阀得电工作。电子内窥镜工作或清洗结束后进入停用或消毒状态时，图象亮度信号的直流电压一直比设定值低，比较器输出低电平。三极管截止555单稳延时电路3分钟后输出低电平，驱动电路无电压，电子开关截止，负压输出控制电磁阀关闭。

555时基电路组成的脉冲启动单稳延时电路，采用脉冲触发，具有低电平启动单稳延时功能，延时时间本系统设定为3分钟。电路触发后在设定的时间内会一直保持高电平输出。避免了电子内窥镜工作时图象亮度直流电平随不同的检查部位变化，负压输出控制电磁阀出现断续工作的现象。

负压控制电路以负压传感器输出的压力信号控制负压设备的运行，使机内负压保持在-0.03～-0.07 MPa的压力范围内。负压传感器输出的压力信号，经仪用高阻抗差动放大器放大后送到施密特比较电路中与设定的负压值进行比较，当机内管路负压值达到设定的0.07 MPa时输出低电平，电子开关无驱动电压，负压设备断电停止工作。由于采用了施密特比较电路，因此，机内负压只有下降到设定的-0.03 Mpa时才输出高电平，驱动电子开关导通，负压设备重新得电工作。使负压系统在-0.03～-0.07 MPa的压力范围内自动运行。

电子内窥镜正常工作时，负压输出电磁阀打开，机内负压不足设定的-0.03Mpa时，负压设备得电工作；在消毒或停用状态负压输出电磁阀关闭，机内负压上升到设定值-0.07MPa时，负压设备自动停止工作，使负压系统处于自动运行工作状态。

2.2 电子内窥镜负压自动控制系统的负压设备，采用我院在用的天津医疗器械二厂生产的YB?DX30/0.09型膜式电动吸引器。改装方法：在机器面板下面的铁板上打孔安装控制电路板和控制负压输出的电磁阀，电磁阀的阀孔直径≥2.5 mm，工作电压交流30V。在左侧下方打孔安装一个两通的管路接头，一端接电磁阀的输入口，另一端接吸液瓶的输出口；将负压调节器的连接管拨出后接电磁阀的输出口；在接负压表的管路里串接一个三通管，用于连接负压传感器；除去吸液瓶输出口和储气瓶输入口之间的连接管路，然后封闭储气瓶的输入口，其余连接管路不变。

控制负压设备和负压输出电磁阀工作电子开关采用固态继电器，以提高负压自动控制系统的可靠性。

3 应用结果

电子内窥镜负压自动控制系统已在我院日本富士能和奥林巴斯电子肠镜、电子胃镜两种不同品牌不同型号的电子内窥镜上应用，患者检查3500多例。机器运行稳定可靠，操作方便，避免了负压设备人工控制的种种弊端。大大减轻了医务人员的劳动强度，提高了工作效率，缩短了诊疗时间，有利患者及时、准确、高效、安全的检查治疗。有效降低了负压设备长期运行的用电消耗和噪声，减少了机器故障、延长了负压设备的使用寿命。