专利名称：带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备的制作方法
技术领域：
本发明是一种新型病变组织冷热治疗设备，尤其涉及一种带蓄冷蓄热装置的 冷热消融设备。
背景技术：
低温外科，又称冷冻治疗，是指利用低温器械，有控制的使病灶组织经历降 温、冻结及复温从而造成不可逆损伤以致坏死的一门临床医学。它可代替手术， 不但创伤微小，而且具有麻醉镇痛、减少出血、反应轻以及防止肿瘤扩散等优 点。肿瘤的冷冻治疗是将能单独控制的安装有温差电偶的冷热探针或导管插入 肿瘤组织，然后在冷热探针或导管头部施以低温将肿瘤杀死。冷冻治疗肿瘤的 基本原理是，细胞内冰晶形成和冰晶的机械性损伤，细胞脱水和铍縮，细胞电
解质毒性浓縮和PH值改变，细胞膜脂蛋白成分变性，血流淤积和微血栓形成。
此外，冷冻的作用还可能与免疫有关。对冻结肿瘤组织的融化过程要加以主动 控制才能达到相当好的肿瘤杀伤效果，所以，临床上通过对肿瘤实施深度冷冻 后再辅以升温融化可以最大限度地摧毁肿瘤组织。然而，这方面的疗效受到一 定限制，这主要因在冷冻和融化控制方面的困难所致，肿瘤的降温和加热若不 进行严格的质量保证，常难得到满意的治疗。所以，寻求理想的冷冻治疗方法 并研制相应的医疗仪器是当前低温医学工程领域的首要任务之一。目前应用于
冷冻治疗主要有两种系统液氮系统和氩氦系统。液氮系统是利用物质由液体 变成气体时需要吸收大量气化潜热的原理来使组织温度迅速降低。手术中将液 氮通入冷冻探针内，当其接触组织时气化吸热，即可使治疗探针的温度迅速降 低，使组织快速降温、冻结，然后在探针内通以常温或加热的空气使组织复温， 经过多次冻融循环将肿瘤杀死。氩氦刀是利用气体的绝热节流效应完成降温和
4复温的治疗过程，压力较高的气体流经小孔绝热节流时，随着压力的下降温度 往往会发生变化，有些气体温度下降，而有些气体温度上升，绝热节流效应也 称为焦耳一汤姆逊效应。当冷冻探针内循环氩气时，氩气在刀尖急速膨胀，在 很短的时间内冷冻病变组织到零下140度，复温时，氦气在刀尖急速膨胀，急 速加热处于超低温状态的病变组织，冷热交替使肿瘤细胞破裂死亡。
氩氦刀具有优异的快速冷冻性能，但也存在一定不足，如(1)降温和升温 只取决于气体压差，随着气体的消耗，制冷性能降低。(2)氩气的工作压力高， 因此对整个系统的安全性要求高，而且运输较麻烦。(3)氩气为稀有气体，成
本较高.(4)高压氩气瓶(40MPa)不易获得，仅局限在极少城市，限制了氩氦 系统的推广。
而对于液氮系统未说，其最大的优点是能提供更低的制冷温度，但它的缺 点是(1)由于液氮的温度(-196"C)较低，需要对冷冻探针后段进行真空热 绝缘，以避免冻伤健康组织，导致冷冻探针的直径较大；(2)液氮输送管路由
于要设计热绝缘层，直径大，而且在手术过程中由于低温会有一定程度的僵硬，
不利于医生使用。(3)冷冻探针手柄手术过程中温度较低，医生握持不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有液氮系统和氮氦刀两大冷冻治疗设 备的上述不足，提出一种带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备。
为了解决本发明的技术问题，本发明提出的一种带蓄冷蓄热装置的冷热消融 设备，包括制冷剂容器、气体总管和冷热探针或导管，其创新点在于，制冷剂 容器与气体总管相连，气体总管分为两条管路， 一条与进气冷管相连， 一条与 进气热管相连，从蓄冷换热器穿过的进气冷管与从蓄热换热器穿过的进气热管 两条管路汇集成一条进气管后与冷热探针或导管相连。
本发明中，上述蓄冷换热器最好为外壳保温的封闭腔体，其中包括有制冷设 备蒸发器和进气冷管，腔内还充注有蓄冷材料，蓄冷材料充分环绕于制冷设备
5蒸发器和进气冷管四周；制冷设备蒸发器的两端与制冷设备相连；制冷设备为 可降温到300K至0K的设备。蓄冷材料可为为显热、潜热、磁性、高分子蓄冷 材料。
本发明中，上述蓄热换热器最好为外壳保温的封闭腔体，其中包括有加热管 和进气热管，腔内还充注有蓄热材料，蓄热材料充分环绕于加热管和进气热管 四周；加热管两端与加热设备相连；加热设备为可加热到300K至500K的设备。
本发明中，制冷剂通过蓄冷换热器预冷、蓄热换热器加热保证了制冷和加热 性能的稳定可靠。蓄冷换热器和蓄热换热器外部最好采用绝热材料保温，如聚 氨酯发泡、石棉布保温。当制冷设备工作时，制冷设备的制冷工质通过蒸发器 与蓄冷材料进行热交换，而后蓄冷材料吸收了大量冷量，手术时通过制冷剂管 路将储存的冷量释放带出以预冷制冷剂。
本发明设备的原理在于通过应用制冷设备为蓄冷换热器蓄冷，通过应用加热 设备为蓄热换热器蓄热，使得容器里的制冷剂一路先通过蓄冷换热器预冷，再 经冷热探针或导管头部的节流快速制冷的技术，促使病变组织快速降温、冻结， 而另一路制冷剂通过蓄热换热器加热冷热探针或导管头部，使病变组织升温损 毁或使冻结病变组织融化，产生一系列不可逆损伤，从而达到消除病变的目的。 本发明设备带有蓄冷蓄热装置，避免了设备性能的不稳定。本发明设备使用较 低压力的常温制冷剂，避免了高压氩气(40MPa)的高成本、难获得、运输困难 等问题。本发明设备也避免了低温液氮的输送所造成的冷热探针直径大、输送 管路粗等问题。
采用蓄冷换热器有如下的优点1、蓄冷量大，预冷的冷量有保证且温度波 动小，制冷剂预冷更加充分，冷冻性能稳定。2、预冷完成后，制冷设备停机不 工作，同样能完成制冷剂预冷过程，减少病房的噪音，同时保证手术不间断的 顺利实施。3、蓄冷材料的使用使制冷设备的蒸发器冷负荷峰值下降，降低制冷 系统的墒增，保证了制冷系统运行的稳定可靠。4、加工的工艺要求较低。5、
6可以设定蓄冷换热器温度波动范围，靠制冷设备的开停使蓄冷换热器长期处于 待命状态，手术可以随时进行。当加热设备工作时，其产生的热量储存在蓄热 材料中，手术时通过制冷剂管路将储存的热量释放带出以加热制冷剂。
相对于现有技术，本发明使用蓄冷换热器把一定压力的制冷剂预冷到一定温 度后，通过冷热探针或导管头部的低温杀死病变组织细胞。手术时将冷热探针 或导管在超声影像引导下经皮或开放式手术插入到病变组织部位。可用于泌尿 科、肿瘤科、皮肤科、妇科、胸外科、直肠科、普外科、神经外科、耳鼻喉科。 本发明设备带蓄冷装置，避免了制冷性能的不稳定，使用一定压力的常温制冷
剂，避免了高压氩气(40MPa)的高成本、难获得、运输困难等问题，本发明设
备也避免了低温液氮输送引起的冷冻探针径粗、操作不便等问题。
图1为本发明带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备的系统图。
其中1为制冷剂容器；2为制冷设备；3为制冷设备蒸发器；4为蓄冷换 热器；5为蓄冷材料；6为加热设备；7为加热管；8为蓄热换热器；9为蓄热材 料；IO为冷热探针或导管；ll为进气冷管；12为进气热管。
具体实施例方式
为能更清楚理解本专利的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的 较佳实施例进行详细描述。
如图1所示是本发明一较佳实施例提出的一种带蓄冷蓄热装置的冷热消融 设备，包括制冷剂容器1、气体总管和冷热探针或导管10，制冷剂容器1与气 体总管相连，气体总管分为两条管路， 一条与进气冷管ll相连， 一条与进气热
管12相连，从蓄冷换热器4穿过的进气冷管11与从蓄热换热器8穿过的进气 热管12两条管路汇集成一条进气管后与冷热探针或导管10相连。
如图1所示，蓄冷换热器4为外壳保温的封闭腔体，其中包括有制冷设备 蒸发器3和进气冷管11，腔内还充注有蓄冷材料5，蓄冷材料5充分环绕于制
7冷设备蒸发器3和进气冷管11四周；制冷设备蒸发器3的两端与制冷设备2相 连。
如图1所示，蓄热换热器8为外壳保温的封闭腔体，其中包括有加热管7
和进气热管12，腔内还充注有蓄热材料9，蓄热材料9充分环绕于加热管7和 进气热管12四周；加热管7两端与加热设备6相连。 下面结合
本发明设备的工作过程。
如图1所示， 一定压力的制冷剂，如氩气、氮气、二氧化碳或一氧化二氮， 或上述二种或多种气体的混合气体，从制冷剂容器1引出后经气体总管分成两
条管路 一条经蓄冷换热器4预冷后再到冷热探针或导管10头部；另一条管路
是加热或复温管路，经蓄热换热器8到冷热探针或导管10前端。
蓄冷的过程是制冷设备2工作时，制冷设备2的制冷工质通过制冷设备蒸 发器3将蓄冷材料5 (可采用市售常见的显热、潜热、磁性或高分子蓄冷材料) 冷却，蓄冷材料5产生显热或潜热变化，此时蓄冷材料5吸收了大量冷量，手 术时通过释放蓄冷材料5的冷量以预冷进气冷管11。
蓄热的过程是加热设备6工作时，加热管7所产生的热量储存在蓄热材料9 (可采用市售常见的显热、潜热、磁性或高分子蓄热材料)里，手术时通过蓄 热材料9将储存的热量释放带出以加热进气热管12。蓄冷换热器4、蓄热换热 器8和冷热探针或导管10内均装有测温用温度传感器。
在本实施例中，制冷设备2为市售常见的可降温到300K至OK的设备，如 美国REVCO公司生产的型号Ultima-IITM的超低温冰箱，。通过制冷设备2的降 温，可使蓄冷材料5温度降低至300K至0K。由于外界为绝热环境，蓄冷材料5 可保持这个温度范围较长时间。当需要冷却进气冷管ll时，蓄冷材料5可将储 存的冷量通过热交换的方式预冷进气冷管11，使得管内气体冷却至300K至0K。
在本实施例中，加热设备6为巿售常见的可升温到300K至500K的设备， 如无锡博睿奥克电气有限公司生产的型号为ECH2. 5/2-0. 3的电加热器。通过加
8热设备6的升温，可使蓄热材料9温度升高至300K至500K。由于外界为绝热环 境，蓄热材料9可保持这个温度范围较长时间。当需要加热进气热管12时，蓄 热材料9可将储存的热量通过热交换的方式预热进气热管12，使得管内气体升 温至300K至500K。
一定压力的制冷剂经过蓄冷换热器4或者蓄热换热器8后输入到冷热探针或 导管10降温或升温，达到治疗病变组织的目的。预冷的手段是与蓄冷换热器里 的蓄冷材料进行热交换。手术时将冷热探针或导管io在超声影像引导下经皮或 开放式手术插入到病变组织部位，将病变组织杀死。
以上己对本发明进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本 领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替 换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求
1、一种带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备，包括制冷剂容器、气体总管和冷热探针或导管，其特征是，制冷剂容器与气体总管相连，气体总管分为两条管路，一条与进气冷管相连，一条与进气热管相连，从蓄冷换热器穿过的进气冷管与从蓄热换热器穿过的进气热管两条管路汇集成一条进气管后与冷热探针或导管相连。
2、 根据权利要求1所述的带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备，其特征是，制冷剂容器中存放的制冷剂为氩气、氮气、二氧化碳或一氧化二氮，或上述二种 或多种气体的混合气体。
3、 根据权利要求1所述的带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备，其特征是，蓄 冷换热器为外壳保温的封闭腔体，其中包括有制冷设备蒸发器和进气冷管，腔 内还充注有蓄冷材料，蓄冷材料充分环绕于制冷设备蒸发器和进气冷管四周； 制冷设备蒸发器的两端与制冷设备相连；制冷设备为可降温到300K至0K的设 备。
4、 根据权利要求3所述的带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备，其特征是，蓄 冷材料为显热、潜热、磁性或高分子蓄冷材料。
5、 根据权利要求3所述的带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备，其特征是，蓄 冷换热器里的制冷设备蒸发器和进气冷管错层交替铺设。
6、 根据权利要求1所述的带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备，其特征是，蓄 冷换热器、蓄热换热器和冷热探针或导管内均装有温度传感器。
7、 根据权利要求1所述的带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备，其特征是，蓄 热换热器为外壳保温的封闭腔体，其中包括有加热管和进气热管，腔内还充注 有蓄热材料，蓄热材料充分环绕于加热管和进气热管四周；加热管两端与加热 设备相连；加热设备为可加热到300K至500K的设备。
8、 根据权利要求7所述的带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备，其特征是，蓄热材料为显热、潜热、磁性或髙分子蓄热材料。
9、 根据权利要求7所述的带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备，其特征是，加 热管和进气热管错层交替铺设。
10、 根据权利要求1或3或7所述的带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备，其 特征是，蓄冷换热器外部和蓄热换热器外部均采用聚氨酯发泡或石棉布保温。
全文摘要
本发明公开了一种带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备。该设备包括制冷剂容器、气体总管和冷热探针或导管，其中制冷剂容器与气体总管相连，气体总管分为两条管路，一条与进气冷管相连，一条与进气热管相连，从蓄冷换热器穿过的进气冷管与从蓄热换热器穿过的进气热管两条管路汇集成一条进气管后与冷热探针或导管相连。该设备应用制冷剂容器里的制冷剂一路先通过蓄冷换热器预冷，再经冷热探针或导管促使病变组织快速降温、冻结；另一路制冷剂通过蓄热换热器后加热冷热探针或导管头部，使病变组织快速升温或使冻结病变组织融化，产生一系列不可逆损伤，从而达到消除病变的目的。
文档编号A61B18/04GK101554338SQ20081004322
公开日2009年10月14日 申请日期2008年4月8日 优先权日2008年4月8日
发明者常兆华, 戴海雄, 杨鹏飞, 梅勤智 申请人:上海导向医疗系统有限公司