專利名稱：具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種腫瘤微創(chuàng)治療技術(shù)，特別涉及一種具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍
消融裝置。
背景技術(shù)：
腫瘤微創(chuàng)治療正成為當(dāng)代臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的前沿。冷凍消融是腫瘤微創(chuàng)治療中比較有代表意義的技術(shù)之一，主要通過低溫器械，有控制的使病灶組織經(jīng)歷降溫、凍結(jié)、復(fù)溫過程，從而造成細(xì)胞的不可逆損傷甚至壞死。冷凍消融對(duì)腫瘤的殺傷機(jī)制是細(xì)胞脫水和皺縮；細(xì)胞內(nèi)冰晶形成和冰晶的機(jī)械損傷；細(xì)胞電解質(zhì)毒性濃縮和PH值改變；細(xì)胞膜脂蛋白成分變性；血流淤積和微血栓形成；免疫效應(yīng)等。冷凍消融不僅手術(shù)創(chuàng)傷小，而且具有麻醉鎮(zhèn)痛、術(shù)后并發(fā)癥少、防腫瘤擴(kuò)散等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大醫(yī)生與患者的好評(píng)。 目前已經(jīng)問世的冷凍消融系統(tǒng)主要分為兩大類一類是液氮系統(tǒng)冷刀，利用物質(zhì)由液體變成氣體時(shí)需要吸收大量的汽化潛熱的原理來使組織迅速降溫；另一類是氣體節(jié)流系統(tǒng)冷刀，高壓氣體流經(jīng)小孔絕熱節(jié)流時(shí)，隨著壓力的下降，溫度往往會(huì)發(fā)生變化，利用氣體的絕熱節(jié)流效應(yīng)可完成冷凍消融的降復(fù)溫治療過程。液氮系統(tǒng)冷刀的缺點(diǎn)有刀頭降溫速度較慢，不利于腫瘤細(xì)胞的殺死；冷刀直徑較大，不利于微創(chuàng)治療；設(shè)備體積較龐大，不便于運(yùn)輸。氣體節(jié)流系統(tǒng)冷刀是目前臨床應(yīng)用的主流，所使用的節(jié)流氣體主要有氬氣與氦氣、氮?dú)?、混合工質(zhì)等。氬氦刀使用氬氣節(jié)流降溫，氦氣升溫，具有裝置小巧輕便、冷刀頭升降溫迅速等優(yōu)點(diǎn)，但是氬氣工作壓力高達(dá)40MPa，不易獲得、存在一定的安全隱患，且氬氣、氦氣均為稀有氣體，手術(shù)成本較高。使用氮?dú)夤?jié)流系統(tǒng)工作壓力較低，但若要使冷刀達(dá)到治療溫度，必須對(duì)氮?dú)忸A(yù)冷。氮?dú)忸A(yù)冷裝置一般采用自復(fù)疊制冷系統(tǒng)，系統(tǒng)體積較大、工作噪聲高、預(yù)冷時(shí)間長(zhǎng)，不利于搬運(yùn)與手術(shù)操作?；旌瞎べ|(zhì)節(jié)流冷刀一般使用閉式系統(tǒng)，制冷效率較高，在較低工作壓力工況下就能使工質(zhì)液化，但閉式系統(tǒng)冷刀刀頭拆裝不便，需消毒重復(fù)使用，終了制冷溫度偏高，具體治療效果還有待于進(jìn)一步的臨床驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足問題，提出了一種具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置，帶有獨(dú)立的預(yù)冷裝置，同時(shí)解決氣體節(jié)流制冷前快速預(yù)冷與冷凍消融后氣體快速?gòu)?fù)溫的技術(shù)問題。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置，包括預(yù)冷裝置、冷凍探針、氣體輸配與控制系統(tǒng)、溫度測(cè)控裝置，所述氣體輸配與控制系統(tǒng)由高壓進(jìn)氣管路、制冷進(jìn)氣管路、加熱進(jìn)氣管路、低壓回氣管路、進(jìn)氣電磁閥、加熱電磁閥、制冷電磁閥構(gòu)成；冷凍探針由螺旋管翅片回?zé)崞?、J-T槽、保溫套管構(gòu)成；溫度測(cè)控裝置為冷凍探針內(nèi)裝的熱電偶、溫度信號(hào)采集模塊、微機(jī)、電磁閥控制器；預(yù)冷裝置由散熱風(fēng)扇、散熱片、半導(dǎo)體制冷片、氣體熱交換器組成，預(yù)冷裝置結(jié)構(gòu)上下對(duì)稱，氣體熱交換器的兩個(gè)光滑圓形面與半導(dǎo)體制冷片的冷端緊密相貼，半導(dǎo)體制冷片的熱端裝有散熱片，散熱片外方為散熱風(fēng)扇；
3高壓進(jìn)氣管路通過進(jìn)氣電磁閥接預(yù)冷裝置的氣體熱交換器，輸出分兩路分別通過加熱電磁
閥、制冷電磁閥接加熱進(jìn)氣管路和制冷進(jìn)氣管路，預(yù)冷裝置的半導(dǎo)體制冷片輸出接低壓回
氣管路，制冷進(jìn)氣管路、加熱進(jìn)氣管路、低壓回氣管路、熱電偶同軸放置于保溫套管內(nèi)，熱電
偶的熱電信號(hào)經(jīng)過溫度信號(hào)采集模塊輸入微機(jī)，微機(jī)采集到溫度信號(hào)后輸出控制信號(hào)，經(jīng)
電磁閥控制器對(duì)預(yù)冷裝置、進(jìn)氣電磁閥、加熱電磁閥與制冷電磁閥進(jìn)行控制。 所述氣體熱交換器用退火熟銅管制作，進(jìn)出氣管路雙線并繞蚊香狀，各管路緊密
相貼，用焊錫固定氣體熱交換器，并填充管路間的縫隙，氣體熱交換器與半導(dǎo)體制冷片的換
熱接觸面光滑平整。 所述半導(dǎo)體制冷片可由級(jí)半導(dǎo)體制冷片或多片半導(dǎo)體制冷片串聯(lián)而成。 本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置，具
有獨(dú)立的預(yù)冷裝置，可降低了氣體的工作壓力，加速冷凍探針的溫度降低；蚊香狀氣體熱交
換器，體積小、換熱效率高；具有主動(dòng)復(fù)溫功能，有利于冷凍探針消融后拔出腫瘤；冷凍探
針制冷量輸出可控、升降溫響應(yīng)速度快，冷凍消融范圍控制精度高；低壓回氣管路排出氣體
經(jīng)散熱片加熱，排出氣體不凝露、凝霜，治療系統(tǒng)制冷效率高；操作方便；攜帶方便；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)
單、裝置小巧、造價(jià)低廉。

圖1為本實(shí)用新型具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置中的氣體熱交換器的結(jié)構(gòu)
示意圖； 圖3為本實(shí)用新型具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置中的預(yù)冷裝置的剖面結(jié)構(gòu) 示意圖； 圖4為本實(shí)用新型具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置中的冷凍探針的結(jié)構(gòu)示意 圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示，本實(shí)用新型的具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置，包括高壓進(jìn)氣管 路l，進(jìn)氣電磁閥2，預(yù)冷裝置3，加熱電磁閥4，制冷電磁閥5，制冷進(jìn)氣管路6，加熱進(jìn)氣管 路7，保溫套管8，冷凍探針9，低壓回氣管路10，熱電偶11，溫度信號(hào)采集模塊12，微機(jī)13， 電磁閥控制器14。 如圖2所示，氣體熱交換器3-4用易導(dǎo)熱、延展彎曲性好的退火熟銅管制作，進(jìn)出
氣管路雙線并繞若蚊香狀，各管路緊密相貼，用焊錫固定換熱器，并填充管路間的縫隙，打
磨換熱器兩個(gè)圓形面，使換熱器與半導(dǎo)體制冷片的換熱接觸面光滑平整。 如圖3所示，由散熱風(fēng)扇3-l、散熱片3-2、半導(dǎo)體制冷片3-3、氣體熱交換器3-4等
組成。預(yù)冷裝置3上下對(duì)稱，氣體熱交換器3-4的兩個(gè)光滑圓形面與半導(dǎo)體制冷片3-3的
冷端緊密相貼，半導(dǎo)體制冷片3-3的熱端裝有散熱片3-2，散熱片3-2上方為散熱風(fēng)扇3-1。
當(dāng)半導(dǎo)體制冷片3-3開始運(yùn)行時(shí)，散熱風(fēng)扇3-1動(dòng)作，使空氣強(qiáng)迫對(duì)流，幫助散熱片3-2散熱。 如圖4所示，冷凍探針9由螺旋管翅片回?zé)崞?-1、 J-T槽9-2等構(gòu)成。制冷進(jìn)氣管路6與螺旋管翅片回?zé)崞?-1連接，螺旋管翅片回?zé)崞?-1的另一端連接J-T槽9-2，冷 凍探針9內(nèi)J-T槽9-2邊上放置熱電偶，用于監(jiān)測(cè)冷凍探針9內(nèi)的溫度，制冷進(jìn)氣管路6、加 熱進(jìn)氣管路7、低壓回氣管路10、熱電偶11同軸放置于保溫套管8內(nèi)。 當(dāng)進(jìn)行冷凍治療時(shí)，接通半導(dǎo)體制冷片3-3的直流電源后制冷，微機(jī)13發(fā)送信號(hào) 給電磁閥控制器14，打開進(jìn)氣電磁閥2、制冷電磁閥5，關(guān)閉加熱電磁閥4，常溫高壓氣體從 高壓進(jìn)氣管路l中流入，在氣體熱交換器3-4中預(yù)冷后，經(jīng)制冷進(jìn)氣管路6、螺旋管翅片回?zé)?器9-1進(jìn)入J-T槽9-2節(jié)流降壓制冷，節(jié)流后的氣體流過螺旋管翅片回?zé)崞?-1翅片側(cè)后 進(jìn)入低壓回氣管路10，利用節(jié)流后的低溫氣體冷卻高壓側(cè)氣體溫度，使氣體可以在比初始 溫度低的情況下節(jié)流，得到更低的節(jié)流后溫度，最后氣體從低壓回氣管路10末端的一排排 小孔中流出，冷卻散熱片3-2使半導(dǎo)體制冷片3-3冷端溫度更低，得到更低的預(yù)冷溫度，使 排出氣體溫度升高至凝露溫度以上，排入環(huán)境中。如此不斷的進(jìn)行下去，氣體的溫度越來越 低，直至平衡達(dá)到冷凍消融的治療要求溫度。 通過超聲或匪R可以顯示冷凍探針9生成的冰球大小，當(dāng)冰球的大小覆蓋冷凍消 融靶區(qū)范圍，且熱電偶11經(jīng)溫度信號(hào)采集模塊12反饋給微機(jī)13的冷凍探針9刀頭溫度達(dá) 到設(shè)定值，為避免消融范圍過大凍傷正常組織、增強(qiáng)冷凍消融靶區(qū)腫瘤細(xì)胞殺傷效果，需保 持冷凍探針9生成冰球大小不變，冷凍消融區(qū)恒溫一段時(shí)間。微機(jī)13發(fā)送信號(hào)給電磁閥控 制器14，通過調(diào)節(jié)占空比的方式控制進(jìn)氣電磁閥2的開閉，使冷凍探針9的輸出制冷量可在 0 100%間自由調(diào)節(jié)，可控制冰球的生長(zhǎng)大小或保持冰球大小不變。 冷凍消融一次并不一定能徹底殺死靶區(qū)的腫瘤細(xì)胞，幾個(gè)循環(huán)的反復(fù)升降溫可提 高腫瘤細(xì)胞死亡率，減少腫瘤局部復(fù)發(fā)率。冷凍消融區(qū)復(fù)溫分自然復(fù)溫、兩種。當(dāng)進(jìn)行冷凍 消融區(qū)主動(dòng)復(fù)溫時(shí)，反接半導(dǎo)體制冷片3-3的直流電源正負(fù)極后制冷片冷熱端互換，微機(jī) 13發(fā)送信號(hào)給電磁閥控制器14，打開進(jìn)氣電磁閥2、加熱電磁閥4，關(guān)閉制冷電磁閥5，常溫 高壓氣體從高壓進(jìn)氣管路l中流入，在氣體熱交換器3-4中加熱后，加熱后的氣體經(jīng)加熱進(jìn) 氣管路7進(jìn)入冷凍探針9，加熱冷刀刀頭，最后氣體經(jīng)低壓回氣管路10末端的一排排小孔中 流出，排入環(huán)境中。 本實(shí)用新型具有獨(dú)立的預(yù)冷裝置，具有主動(dòng)復(fù)溫功能，冷凍探針制冷量輸出可控、 升降溫響應(yīng)速度快，具有冷凍消融范圍控制精度高、小巧、造價(jià)低廉、操作簡(jiǎn)單，攜帶方便等 特點(diǎn)?？蓮V泛用于多種良惡性腫瘤的冷凍消融治療或腫瘤手術(shù)切除的冷凍輔助定位。
權(quán)利要求一種具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置，包括預(yù)冷裝置(3)、冷凍探針(9)、氣體輸配與控制系統(tǒng)、溫度測(cè)控裝置，其特征在于，所述氣體輸配與控制系統(tǒng)由高壓進(jìn)氣管路(1)、制冷進(jìn)氣管路(6)、加熱進(jìn)氣管路(7)、低壓回氣管路(10)、進(jìn)氣電磁閥(2)、加熱電磁閥(4)、制冷電磁閥(5)構(gòu)成；冷凍探針(9)由螺旋管翅片回?zé)崞?9-1)、J-T槽(9-2)、保溫套管(8)構(gòu)成；溫度測(cè)控裝置為冷凍探針內(nèi)裝的熱電偶(11)、溫度信號(hào)采集模塊(12)、微機(jī)(13)、電磁閥控制器(14)；預(yù)冷裝置(3)由散熱風(fēng)扇(3-1)、散熱片(3-2)、半導(dǎo)體制冷片(3-3)、氣體熱交換器(3-4)組成，預(yù)冷裝置(3)結(jié)構(gòu)上下對(duì)稱，氣體熱交換器(3-4)的兩個(gè)光滑圓形面與半導(dǎo)體制冷片(3-3)的冷端緊密相貼，半導(dǎo)體制冷片(3-3)的熱端裝有散熱片(3-2)，散熱片(3-2)外方為散熱風(fēng)扇(3-1)；高壓進(jìn)氣管路(1)通過進(jìn)氣電磁閥(2)接預(yù)冷裝置(3)的氣體熱交換器(3-4)，輸出分兩路分別通過加熱電磁閥(4)、制冷電磁閥(5)接加熱進(jìn)氣管路(7)和制冷進(jìn)氣管路(6)，預(yù)冷裝置(3)的半導(dǎo)體制冷片(3-3)輸出接低壓回氣管路(10)，制冷進(jìn)氣管路(6)、加熱進(jìn)氣管路(7)、低壓回氣管路(10)、熱電偶(11)同軸放置于保溫套管內(nèi)，熱電偶(11)的熱電信號(hào)經(jīng)過溫度信號(hào)采集模塊(12)輸入微機(jī)(13)，微機(jī)(13)采集到溫度信號(hào)后輸出控制信號(hào)，經(jīng)電磁閥控制器(14)對(duì)預(yù)冷裝置(3)、進(jìn)氣電磁閥(2)、加熱電磁閥(4)與制冷電磁閥(5)進(jìn)行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置，其特征在于，所述氣體熱交換器(3-4)用退火熟銅管制作，進(jìn)出氣管路雙線并繞蚊香狀，各管路緊密相貼，用焊錫固定氣體熱交換器(3-4)，并填充管路間的縫隙，氣體熱交換器(3-4)與半導(dǎo)體制冷片(3-3)的換熱接觸面光滑平整。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體制冷片(3-3)可由單級(jí)半導(dǎo)體制冷片或多片半導(dǎo)體制冷片串聯(lián)而成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有獨(dú)立預(yù)冷裝置的冷凍消融裝置，高壓進(jìn)氣管路通過進(jìn)氣電磁閥接預(yù)冷裝置的氣體熱交換器，輸出分兩路分別通過加熱電磁閥、制冷電磁閥接加熱進(jìn)氣管路和制冷進(jìn)氣管路，預(yù)冷裝置的半導(dǎo)體制冷片輸出接低壓回氣管路，制冷進(jìn)氣管路、加熱進(jìn)氣管路、低壓回氣管路、熱電偶同軸放置于保溫套管內(nèi)，熱電偶的熱電信號(hào)經(jīng)過溫度信號(hào)采集模塊輸入微機(jī)，微機(jī)采集到溫度信號(hào)后輸出控制信號(hào)，經(jīng)電磁閥控制器對(duì)預(yù)冷裝置、進(jìn)氣電磁閥、加熱電磁閥與制冷電磁閥進(jìn)行控制。同時(shí)解決氣體節(jié)流制冷前快速預(yù)冷與冷凍消融后氣體快速?gòu)?fù)溫的技術(shù)問題，具有操作方便；攜帶方便；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝置小巧、造價(jià)低廉的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B18/02GK201519191SQ200920269279
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者候雅萍, 葉萍, 左志強(qiáng), 常兆華, 戴海雄, 林韶?zé)? 沈坤煒, 趙慶孝, 韓寶三 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué);上海導(dǎo)向醫(yī)療系統(tǒng)有限公司