專利名稱：帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種新型病變組織冷熱治療設(shè)備，尤其涉及一種帶蓄冷蓄熱裝置的 冷熱消融設(shè)備。
背景技術(shù)：
低溫外科，又稱冷凍治療，是指利用低溫器械，有控制的使病灶組織經(jīng)歷降 溫、凍結(jié)及復(fù)溫從而造成不可逆損傷以致壞死的一門臨床醫(yī)學(xué)。它可代替手術(shù)， 不但創(chuàng)傷微小，而且具有麻醉鎮(zhèn)痛、減少出血、反應(yīng)輕以及防止腫瘤擴(kuò)散等優(yōu) 點(diǎn)。腫瘤的冷凍治療是將能單獨(dú)控制的安裝有溫差電偶的冷熱探針或?qū)Ч懿迦?腫瘤組織，然后在冷熱探針或?qū)Ч茴^部施以低溫將腫瘤殺死。冷凍治療腫瘤的 基本原理是，細(xì)胞內(nèi)冰晶形成和冰晶的機(jī)械性損傷，細(xì)胞脫水和鈹縮，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。
此外，冷凍的作用還可能與免疫有關(guān)。對凍結(jié)腫瘤組織的融化過程要加以主動 控制才能達(dá)到相當(dāng)好的腫瘤殺傷效果，所以，臨床上通過對腫瘤實施深度冷凍 后再輔以升溫融化可以最大限度地摧毀腫瘤組織。然而，這方面的療效受到一 定限制，這主要因在冷凍和融化控制方面的困難所致，腫瘤的降溫和加熱若不 進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量保證，常難得到滿意的治療。所以，尋求理想的冷凍治療方法 并研制相應(yīng)的醫(yī)療儀器是當(dāng)前低溫醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的首要任務(wù)之一。目前應(yīng)用于
冷凍治療主要有兩種系統(tǒng)液氮系統(tǒng)和氬氦系統(tǒng)。液氮系統(tǒng)是利用物質(zhì)由液體 變成氣體時需要吸收大量氣化潛熱的原理來使組織溫度迅速降低。手術(shù)中將液 氮通入冷凍探針內(nèi)，當(dāng)其接觸組織時氣化吸熱，即可使治療探針的溫度迅速降 低，使組織快速降溫、凍結(jié)，然后在探針內(nèi)通以常溫或加熱的空氣使組織復(fù)溫， 經(jīng)過多次凍融循環(huán)將腫瘤殺死。氬氦刀是利用氣體的絕熱節(jié)流效應(yīng)完成降溫和
4復(fù)溫的治療過程，壓力較高的氣體流經(jīng)小孔絕熱節(jié)流時，隨著壓力的下降溫度 往往會發(fā)生變化，有些氣體溫度下降，而有些氣體溫度上升，絕熱節(jié)流效應(yīng)也 稱為焦耳一湯姆遜效應(yīng)。當(dāng)冷凍探針內(nèi)循環(huán)氬氣時，氬氣在刀尖急速膨脹，在 很短的時間內(nèi)冷凍病變組織到零下140度，復(fù)溫時，氦氣在刀尖急速膨脹，急 速加熱處于超低溫狀態(tài)的病變組織，冷熱交替使腫瘤細(xì)胞破裂死亡。
氬氦刀具有優(yōu)異的快速冷凍性能，但也存在一定不足，如(1)降溫和升溫 只取決于氣體壓差，隨著氣體的消耗，制冷性能降低。(2)氬氣的工作壓力高， 因此對整個系統(tǒng)的安全性要求高，而且運(yùn)輸較麻煩。(3)氬氣為稀有氣體，成
本較高.(4)高壓氬氣瓶(40MPa)不易獲得，僅局限在極少城市，限制了氬氦 系統(tǒng)的推廣。
而對于液氮系統(tǒng)未說，其最大的優(yōu)點(diǎn)是能提供更低的制冷溫度，但它的缺 點(diǎn)是(1)由于液氮的溫度(-196"C)較低，需要對冷凍探針后段進(jìn)行真空熱 絕緣，以避免凍傷健康組織，導(dǎo)致冷凍探針的直徑較大；(2)液氮輸送管路由
于要設(shè)計熱絕緣層，直徑大，而且在手術(shù)過程中由于低溫會有一定程度的僵硬，
不利于醫(yī)生使用。(3)冷凍探針手柄手術(shù)過程中溫度較低，醫(yī)生握持不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有液氮系統(tǒng)和氮氦刀兩大冷凍治療設(shè) 備的上述不足，提出一種帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備。
為了解決本發(fā)明的技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融 設(shè)備，包括制冷劑容器、氣體總管和冷熱探針或?qū)Ч埽鋭?chuàng)新點(diǎn)在于，制冷劑 容器與氣體總管相連，氣體總管分為兩條管路， 一條與進(jìn)氣冷管相連， 一條與 進(jìn)氣熱管相連，從蓄冷換熱器穿過的進(jìn)氣冷管與從蓄熱換熱器穿過的進(jìn)氣熱管 兩條管路匯集成一條進(jìn)氣管后與冷熱探針或?qū)Ч芟噙B。
本發(fā)明中，上述蓄冷換熱器最好為外殼保溫的封閉腔體，其中包括有制冷設(shè) 備蒸發(fā)器和進(jìn)氣冷管，腔內(nèi)還充注有蓄冷材料，蓄冷材料充分環(huán)繞于制冷設(shè)備
5蒸發(fā)器和進(jìn)氣冷管四周；制冷設(shè)備蒸發(fā)器的兩端與制冷設(shè)備相連；制冷設(shè)備為 可降溫到300K至0K的設(shè)備。蓄冷材料可為為顯熱、潛熱、磁性、高分子蓄冷 材料。
本發(fā)明中，上述蓄熱換熱器最好為外殼保溫的封閉腔體，其中包括有加熱管 和進(jìn)氣熱管，腔內(nèi)還充注有蓄熱材料，蓄熱材料充分環(huán)繞于加熱管和進(jìn)氣熱管 四周；加熱管兩端與加熱設(shè)備相連；加熱設(shè)備為可加熱到300K至500K的設(shè)備。
本發(fā)明中，制冷劑通過蓄冷換熱器預(yù)冷、蓄熱換熱器加熱保證了制冷和加熱 性能的穩(wěn)定可靠。蓄冷換熱器和蓄熱換熱器外部最好采用絕熱材料保溫，如聚 氨酯發(fā)泡、石棉布保溫。當(dāng)制冷設(shè)備工作時，制冷設(shè)備的制冷工質(zhì)通過蒸發(fā)器 與蓄冷材料進(jìn)行熱交換，而后蓄冷材料吸收了大量冷量，手術(shù)時通過制冷劑管 路將儲存的冷量釋放帶出以預(yù)冷制冷劑。
本發(fā)明設(shè)備的原理在于通過應(yīng)用制冷設(shè)備為蓄冷換熱器蓄冷，通過應(yīng)用加熱 設(shè)備為蓄熱換熱器蓄熱，使得容器里的制冷劑一路先通過蓄冷換熱器預(yù)冷，再 經(jīng)冷熱探針或?qū)Ч茴^部的節(jié)流快速制冷的技術(shù)，促使病變組織快速降溫、凍結(jié)， 而另一路制冷劑通過蓄熱換熱器加熱冷熱探針或?qū)Ч茴^部，使病變組織升溫?fù)p 毀或使凍結(jié)病變組織融化，產(chǎn)生一系列不可逆損傷，從而達(dá)到消除病變的目的。 本發(fā)明設(shè)備帶有蓄冷蓄熱裝置，避免了設(shè)備性能的不穩(wěn)定。本發(fā)明設(shè)備使用較 低壓力的常溫制冷劑，避免了高壓氬氣(40MPa)的高成本、難獲得、運(yùn)輸困難 等問題。本發(fā)明設(shè)備也避免了低溫液氮的輸送所造成的冷熱探針直徑大、輸送 管路粗等問題。
采用蓄冷換熱器有如下的優(yōu)點(diǎn)1、蓄冷量大，預(yù)冷的冷量有保證且溫度波 動小，制冷劑預(yù)冷更加充分，冷凍性能穩(wěn)定。2、預(yù)冷完成后，制冷設(shè)備停機(jī)不 工作，同樣能完成制冷劑預(yù)冷過程，減少病房的噪音，同時保證手術(shù)不間斷的 順利實施。3、蓄冷材料的使用使制冷設(shè)備的蒸發(fā)器冷負(fù)荷峰值下降，降低制冷 系統(tǒng)的墑增，保證了制冷系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠。4、加工的工藝要求較低。5、
6可以設(shè)定蓄冷換熱器溫度波動范圍，靠制冷設(shè)備的開停使蓄冷換熱器長期處于 待命狀態(tài)，手術(shù)可以隨時進(jìn)行。當(dāng)加熱設(shè)備工作時，其產(chǎn)生的熱量儲存在蓄熱 材料中，手術(shù)時通過制冷劑管路將儲存的熱量釋放帶出以加熱制冷劑。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明使用蓄冷換熱器把一定壓力的制冷劑預(yù)冷到一定溫 度后，通過冷熱探針或?qū)Ч茴^部的低溫殺死病變組織細(xì)胞。手術(shù)時將冷熱探針 或?qū)Ч茉诔曈跋褚龑?dǎo)下經(jīng)皮或開放式手術(shù)插入到病變組織部位?？捎糜诿谀?科、腫瘤科、皮膚科、婦科、胸外科、直腸科、普外科、神經(jīng)外科、耳鼻喉科。 本發(fā)明設(shè)備帶蓄冷裝置，避免了制冷性能的不穩(wěn)定，使用一定壓力的常溫制冷
劑，避免了高壓氬氣(40MPa)的高成本、難獲得、運(yùn)輸困難等問題，本發(fā)明設(shè)
備也避免了低溫液氮輸送引起的冷凍探針徑粗、操作不便等問題。


圖1為本發(fā)明帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備的系統(tǒng)圖。
其中1為制冷劑容器；2為制冷設(shè)備；3為制冷設(shè)備蒸發(fā)器；4為蓄冷換 熱器；5為蓄冷材料；6為加熱設(shè)備；7為加熱管；8為蓄熱換熱器；9為蓄熱材 料；IO為冷熱探針或?qū)Ч?；ll為進(jìn)氣冷管；12為進(jìn)氣熱管。
具體實施例方式
為能更清楚理解本專利的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的 較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
如圖1所示是本發(fā)明一較佳實施例提出的一種帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融 設(shè)備，包括制冷劑容器1、氣體總管和冷熱探針或?qū)Ч?0，制冷劑容器1與氣 體總管相連，氣體總管分為兩條管路， 一條與進(jìn)氣冷管ll相連， 一條與進(jìn)氣熱
管12相連，從蓄冷換熱器4穿過的進(jìn)氣冷管11與從蓄熱換熱器8穿過的進(jìn)氣 熱管12兩條管路匯集成一條進(jìn)氣管后與冷熱探針或?qū)Ч?0相連。
如圖1所示，蓄冷換熱器4為外殼保溫的封閉腔體，其中包括有制冷設(shè)備 蒸發(fā)器3和進(jìn)氣冷管11，腔內(nèi)還充注有蓄冷材料5，蓄冷材料5充分環(huán)繞于制
7冷設(shè)備蒸發(fā)器3和進(jìn)氣冷管11四周；制冷設(shè)備蒸發(fā)器3的兩端與制冷設(shè)備2相 連。
如圖1所示，蓄熱換熱器8為外殼保溫的封閉腔體，其中包括有加熱管7
和進(jìn)氣熱管12，腔內(nèi)還充注有蓄熱材料9，蓄熱材料9充分環(huán)繞于加熱管7和 進(jìn)氣熱管12四周；加熱管7兩端與加熱設(shè)備6相連。 下面結(jié)合

本發(fā)明設(shè)備的工作過程。
如圖1所示， 一定壓力的制冷劑，如氬氣、氮?dú)?、二氧化碳或一氧化二氮?或上述二種或多種氣體的混合氣體，從制冷劑容器1引出后經(jīng)氣體總管分成兩
條管路 一條經(jīng)蓄冷換熱器4預(yù)冷后再到冷熱探針或?qū)Ч?0頭部；另一條管路
是加熱或復(fù)溫管路，經(jīng)蓄熱換熱器8到冷熱探針或?qū)Ч?0前端。
蓄冷的過程是制冷設(shè)備2工作時，制冷設(shè)備2的制冷工質(zhì)通過制冷設(shè)備蒸 發(fā)器3將蓄冷材料5 (可采用市售常見的顯熱、潛熱、磁性或高分子蓄冷材料) 冷卻，蓄冷材料5產(chǎn)生顯熱或潛熱變化，此時蓄冷材料5吸收了大量冷量，手 術(shù)時通過釋放蓄冷材料5的冷量以預(yù)冷進(jìn)氣冷管11。
蓄熱的過程是加熱設(shè)備6工作時，加熱管7所產(chǎn)生的熱量儲存在蓄熱材料9 (可采用市售常見的顯熱、潛熱、磁性或高分子蓄熱材料)里，手術(shù)時通過蓄 熱材料9將儲存的熱量釋放帶出以加熱進(jìn)氣熱管12。蓄冷換熱器4、蓄熱換熱 器8和冷熱探針或?qū)Ч?0內(nèi)均裝有測溫用溫度傳感器。
在本實施例中，制冷設(shè)備2為市售常見的可降溫到300K至OK的設(shè)備，如 美國REVCO公司生產(chǎn)的型號Ultima-IITM的超低溫冰箱，。通過制冷設(shè)備2的降 溫，可使蓄冷材料5溫度降低至300K至0K。由于外界為絕熱環(huán)境，蓄冷材料5 可保持這個溫度范圍較長時間。當(dāng)需要冷卻進(jìn)氣冷管ll時，蓄冷材料5可將儲 存的冷量通過熱交換的方式預(yù)冷進(jìn)氣冷管11，使得管內(nèi)氣體冷卻至300K至0K。
在本實施例中，加熱設(shè)備6為巿售常見的可升溫到300K至500K的設(shè)備， 如無錫博睿奧克電氣有限公司生產(chǎn)的型號為ECH2. 5/2-0. 3的電加熱器。通過加
8熱設(shè)備6的升溫，可使蓄熱材料9溫度升高至300K至500K。由于外界為絕熱環(huán) 境，蓄熱材料9可保持這個溫度范圍較長時間。當(dāng)需要加熱進(jìn)氣熱管12時，蓄 熱材料9可將儲存的熱量通過熱交換的方式預(yù)熱進(jìn)氣熱管12，使得管內(nèi)氣體升 溫至300K至500K。
一定壓力的制冷劑經(jīng)過蓄冷換熱器4或者蓄熱換熱器8后輸入到冷熱探針或 導(dǎo)管10降溫或升溫，達(dá)到治療病變組織的目的。預(yù)冷的手段是與蓄冷換熱器里 的蓄冷材料進(jìn)行熱交換。手術(shù)時將冷熱探針或?qū)Ч躨o在超聲影像引導(dǎo)下經(jīng)皮或 開放式手術(shù)插入到病變組織部位，將病變組織殺死。
以上己對本發(fā)明進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明并不限于所述實施例，熟悉本 領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同的變型或替 換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備，包括制冷劑容器、氣體總管和冷熱探針或?qū)Ч?，其特征是，制冷劑容器與氣體總管相連，氣體總管分為兩條管路，一條與進(jìn)氣冷管相連，一條與進(jìn)氣熱管相連，從蓄冷換熱器穿過的進(jìn)氣冷管與從蓄熱換熱器穿過的進(jìn)氣熱管兩條管路匯集成一條進(jìn)氣管后與冷熱探針或?qū)Ч芟噙B。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備，其特征是，制冷劑容器中存放的制冷劑為氬氣、氮?dú)狻⒍趸蓟蛞谎趸?，或上述二種 或多種氣體的混合氣體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備，其特征是，蓄 冷換熱器為外殼保溫的封閉腔體，其中包括有制冷設(shè)備蒸發(fā)器和進(jìn)氣冷管，腔 內(nèi)還充注有蓄冷材料，蓄冷材料充分環(huán)繞于制冷設(shè)備蒸發(fā)器和進(jìn)氣冷管四周； 制冷設(shè)備蒸發(fā)器的兩端與制冷設(shè)備相連；制冷設(shè)備為可降溫到300K至0K的設(shè) 備。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備，其特征是，蓄 冷材料為顯熱、潛熱、磁性或高分子蓄冷材料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備，其特征是，蓄 冷換熱器里的制冷設(shè)備蒸發(fā)器和進(jìn)氣冷管錯層交替鋪設(shè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備，其特征是，蓄 冷換熱器、蓄熱換熱器和冷熱探針或?qū)Ч軆?nèi)均裝有溫度傳感器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備，其特征是，蓄 熱換熱器為外殼保溫的封閉腔體，其中包括有加熱管和進(jìn)氣熱管，腔內(nèi)還充注 有蓄熱材料，蓄熱材料充分環(huán)繞于加熱管和進(jìn)氣熱管四周；加熱管兩端與加熱 設(shè)備相連；加熱設(shè)備為可加熱到300K至500K的設(shè)備。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備，其特征是，蓄熱材料為顯熱、潛熱、磁性或髙分子蓄熱材料。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備，其特征是，加 熱管和進(jìn)氣熱管錯層交替鋪設(shè)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或3或7所述的帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備，其 特征是，蓄冷換熱器外部和蓄熱換熱器外部均采用聚氨酯發(fā)泡或石棉布保溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶蓄冷蓄熱裝置的冷熱消融設(shè)備。該設(shè)備包括制冷劑容器、氣體總管和冷熱探針或?qū)Ч埽渲兄评鋭┤萜髋c氣體總管相連，氣體總管分為兩條管路，一條與進(jìn)氣冷管相連，一條與進(jìn)氣熱管相連，從蓄冷換熱器穿過的進(jìn)氣冷管與從蓄熱換熱器穿過的進(jìn)氣熱管兩條管路匯集成一條進(jìn)氣管后與冷熱探針或?qū)Ч芟噙B。該設(shè)備應(yīng)用制冷劑容器里的制冷劑一路先通過蓄冷換熱器預(yù)冷，再經(jīng)冷熱探針或?qū)Ч艽偈共∽兘M織快速降溫、凍結(jié)；另一路制冷劑通過蓄熱換熱器后加熱冷熱探針或?qū)Ч茴^部，使病變組織快速升溫或使凍結(jié)病變組織融化，產(chǎn)生一系列不可逆損傷，從而達(dá)到消除病變的目的。
文檔編號A61B18/04GK101554338SQ20081004322
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者常兆華, 戴海雄, 楊鵬飛, 梅勤智 申請人:上海導(dǎo)向醫(yī)療系統(tǒng)有限公司