冷冻探针的温度控制器，具有温度控制器的冷冻外科手术设备，和调节冷冻探针温度的方法

专利名称：冷冻探针的温度控制器，具有温度控制器的冷冻外科手术设备，和调节冷冻探针温度的方法
冷冻探针的温度控制器，具有温度控制器的冷冻外科手术 设备，和调节冷冻探针温度的方法本发明涉及一种温度调节器，其用来调整根据权利要求1所述的冷冻探针的温 度，并涉及一种冷冻外科手术设备，其具有根据权利要求10所述类型的温度调节器，并涉 及一种调节冷冻探针温度的方法。冷冻外科手术设备是已知的。它们包括冷冻外科手术装置，流体源和控制器，以及 提供在冷冻外科手术装置上用于设定冷却能力的控制器。冷蒸汽系统或焦耳-汤姆逊效应 之一被用来提供冷却能力。当真实气体或者气体混合物经历温度变化时，作为限制(气压变化)的结果，发生 焦耳-汤姆逊效应。如果气体被限制，例如，如果应用气流限制装置或者采用不同障碍物整 合，气体膨胀。这意味着障碍物(去除)后气体占据的体积增加。在此情况下，平均颗粒间 隙增大，导致气体温度下降。冷蒸汽系统利用了物质在不同压力下具有不同沸点或冷凝温度的性质。所用的和 优选的物质称为制冷剂。冷蒸汽系统的工作范围是由制冷剂可达到的沸点或冷凝温度来决 定的。照惯例，液化的制冷剂在高压力下被注入具有非常低的压力的蒸发室内。相应制冷 剂的沸点，一方面取决于所用的制冷剂，另一方面取决于蒸发室当时的压力。因此，如果蒸 发室产生的沸点高于当时蒸发室温度，制冷剂至少部分蒸发并且从系统中带走热量。蒸发 的制冷剂通过放气行程被再次去除，并且或者被浓缩或者被处理。为了有效并有利的使用冷冻外科手术装置，能够设定探针或者部分探针的温度为 预定值，并且保持其在这个值上恒定是必须的。因此，在冷冻手术中，例如，在相同的适应症 中再生组织，是可能实现的。它也应当能够为不同的适应症改变探针尖端的温度，以实现在 每种情况下的最佳组织效果。为了能够实现冷却能力和探针尖端当时温度的精确校准，现代冷冻外科手术设备 包括温度调节器。为了这种校准，确定探针尖端温度是必须的。当前用微型封装热电偶作为温度传 感器。这些相当昂贵，装配复杂，并且由于机械稳定性和对腐蚀的敏感性低，其耐久性相当 低。对于非常细的探针，没有具有适当设计的热电偶。因此，有特定探针(例如内部冷冻探 针(endocryoprobes)和玻璃体内探针)，只是没有温度调节。此外，使用冷冻外科手术装置，其装置包括在返回行程中的可逆的气流限制装 置。例如，这些气流限制装置有3个可调阶段。在独立的可调节阶段之间的半恒定流体源 中，温度是可以调节。可通过重复使用装置或者测量出冷却能力来确定标准值。由本方法 确定的标准值作为本领域使用的函数是相当不精确并且波动的。新测试方法也需要在使用 所有装置上执行。这是非常昂贵的。从现有技术出发，本发明的目的是提供一种改进的温度调节器，其用于调整冷冻 探针的温度。尤其是，温度调节器已经被公开，能够用于所有的冷冻探针，不论其设计。此外，相应的冷冻外科手术设备和调节冷冻探针温度的方法需要被公开。 根据本发明，该目标是通过根据权利要求1的温度调节器，根据权利要求9的冷冻外科手术设备和根据权利要求11的方法实现的。尤其是，该目标是通过用于调节探针温度的温度调节器来实现，其在第一压力下 提供制冷剂给蒸发区，通过此种方法，冷却剂在第二压力下至少临时地蒸发，用来冷却冷冻 探针的冷冻部分。提供压力设定装置，设定至少蒸汽区的第二压力来调节冷冻探针温度。因 此，本发明的基本构思，在于设定蒸汽区的压力，通过此种方法，产生所用的制冷剂的沸点 实质相同或者接近冷冻探针所需的目标温度。因此，一旦冷冻探针达到目标温度，在冷冻探 针上没有更多的蒸发和冷却能力产生。如果蒸发区的温度高于设定的沸点，这将导致蒸发， 从蒸发区带走热能，并因此从冷冻探针带走热量。因此，没有必要确定蒸发区的当时温度或 者冷冻探针的当时温度，因为该系统在当前沸点下是自动调节的。然而术语“制冷剂”狭义上包含在低压和低温下通过蒸汽产生的热量，通过化学的 混合和溶解反应的方式，在冷混合物中执行。因此，通过分离的方式在冷混合物中实现再 生。在本申请中，术语“制冷剂”理解为更广泛的含义，即，也包括冷混合物。压力设定装置可以包括测量第二压力的至少第一压力传感器，和经由调节装置 连接的用来调节第二压力的可调节阀。由于沸点是直接依赖于当前压力，冷冻探针的温度 可以通过定义蒸发区内的单位压力来设定。因此，温度可以通过阀和相应的压力传感器来 调节。因此，通过此种方法体现调节装置，其设定取决于定义的温度，蒸发区的恒压。经由 压力传感器阀调节温度，具有进一步的优势，这些组件没有必要都安装在冷冻探针内。在冷 冻探针的放气行程中提供压力传感器和阀是可以预见的。此外，这些组件可以安排在，例如 在冷冻探针的把手内。相较于温度传感器的安排，没有必要将组件直接安排在蒸发区里或 蒸发区上，蒸发区照惯例是空间高度分隔的。温度调节器可能包括调节第二压力的至少一个减压器。温度调节器可以包括，流体测量装置，其用于确定当制冷剂流出蒸汽区时的流体 存在，以及补偿装置，其包括在测量和/或设定第二压力时反对流体流出的流体阻力。如果 选择安排的压力传感器从蒸发区被分离，然后有利于考虑在测量区和蒸发区之间发生的流 体阻力。在低温下，如果返回气体具有低压力，并因此具有大的比容，流体阻力高，并且因此 在此点的修正是尤其重要的。此外，在此温度范围内，沸点曲线走势特别陡峭，并因此压力 测量的小错误导致关于温度的大错误。流体测定装置可以包括，为了确定流量，用于检测第 一压力的第二压力传感器。结束在进气行程与放气行程之间的压力差而形成的流体阻力， 是可能的。此外，在考虑流体阻力的合适点信息提供通流量气体是应纳入考虑。这种补偿 方式可以包含输入冷冻探针流体阻力数据的数据输入装置。由于流体阻力取决于各自探针 的配置，尤其是返回行程的横截面，流体阻力可以被预先确定并且手动输入或经由数据输 入装置自动输入。例如，数据输入装置可以包含数据存储器，其包含大量冷冻探针的流体阻力数据。 这使得确定流体阻力要容易的多。数据输入装置可以包含用来识别连接的冷冻探针的装置识别装置。因此，可以预 见的是，温度调节器自动地识别相连的探针，并且从数据存储器读出相应的流体阻力数据。 这些流体阻力数据可以被用于在测量和或设定第二压力中纳入考虑。该目标还通过冷冻外科手术设备来实现，包含带探针柄的冷冻探针和温度调节 器，如上文所述。如已经在先前提到的，可以获得类似方式的优势。
冷冻探针可以包含至少为了探测第二压力的第一压力传感器，被安装在或者靠近 探针柄最接近的末端。因此，上述压力设定装置，可以被安装在对相应的组件有足够空间的 地方，例如阀门或者压力传感器。 该目标也可以通过调节冷冻探针温度的方法来达到，其中冷冻探针为了蒸发制冷 剂而具有蒸汽区，并且该方法包含以下步骤至少确定蒸汽区内制冷剂的一个压力。设定压力为预定值，以调节冷冻探针的温度。因此，在此方法中，中心构思在于，确保温度调节是基于蒸汽区的单位压力设定 的。通过压力传感器在冷冻探针的最接近的末端或在制冷剂从冷冻探针去除的过程 中，可以确定至少一个压力。因此当确定压力时，没有必要去直接测量蒸汽区的压力。在此方法中，流体阻力也必须被考虑。在下文中将要叙述的本发明是基于一些典型的实施方案，其将通过附图的方式用 大量的细节来阐述，其中

图1，是具有温度调节器的冷冻探针的示意图。根据本发明的冷冻外科手术装置，包括在预定压力下提供制冷剂1的流体源20。 制冷剂1经由温度调节器30提供给冷冻探针10。进气行程11，其导致制冷剂1进入到接 近探针尖端的部位17，在冷冻探针10内延伸。在进气行程11中，制冷剂具有足够高的第 一压力P1，由此产生的制冷剂的特定的沸点远低于冷冻探针10的当下温度。因此制冷剂1 维持其液体形式。制冷剂ι经由进气行程11远端上的喷嘴14，分布到冷冻探针10内安排 的蒸汽区15。这里出现的第二压力P2比第一压力Pl低很多。因此，通过制冷剂特殊方式 获得较低的沸点。作为冷冻探针10的当下温度的功能，制冷剂1蒸发并且从冷冻探针带走 热能。此外，制冷剂1可以在最大操作压力下以气体的形式被提供(在沸点曲线中去除气 体)在这样一种方式，在喷嘴14上作为焦耳-汤姆逊效应的结果，冷却过程中气体被转变 成为两相混合。在蒸发区15的探针头部内部表面或者探针的尖端17，该流体成分沸腾。然后制冷剂1或气体经由冷冻探针10中的放气行程12返回到温度调节器30，并 且从这里被处理或被重新准备。为此，放气行程12流动地连接到蒸发区15和温度调节器 30。由于第二压力P2的调节，沸点可以设定为与预定值一致。因此，建立第二压力P2 与冷冻探针10冷却能力之间的直接关联是有可能的。为了有效调节冷冻探针10的温度，温度调节器30包括控制器40，也包括进气压力 传感器31，放气行程压力传感器3Γ，进气行程比例阀32，放气行程比例阀32、，以及通流量 传感器33。进气行程压力传感器31发出信号允许控制器40在进气行程中结束第一压力 Pi。为此，进气行程压力传感器31安排在进气行程11中。放气行程压力传感器31相应安 排在放气行程12中，并发出信号允许控制器40在蒸发区15确定第二压力P2。为了能够考 虑在制冷剂1流出蒸发区15时发生的压力下降，压力流量传感器33，利用其控制器40可以 结束当前流体阻力，也被放置在放气行程12中。因此，在考虑了流体阻力的情况下，控制器 40能够修正使用放气行程压力传感器31测量的压力，并确定相应的修正压力P2。如果冷冻探针10是在低温下，则这种修正尤为重要。那么，返回的气体或制冷剂1具有非常低的压力P2,因此在高流体阻力下造成大的比体积。此外，传统制冷剂1的沸点 曲线，在此温度范围内尤其陡峭，从而第二压力P2计算的小错误将导致在冷冻探针10中设 定温度的显著偏离。本发明的优点是，实际上用于确定第一压力Pl和/或第二压力P2的传感器和变 频器，没有必要安排在或接近于蒸发区15。这些传感器或变频器可以安装在放气行程12或进气行程11或在其最接近的尾 端。因此可以想象得到，冷冻探针10具有更小的直径。在第二个典型实施方案中，流体阻力可单独基于进气进程压力传感器31和放气 进程压力传感器3Γ确定。为此，有必要经由连接到温度调节器30上的冷冻探针提供装 置-具体数据。这些数据包括，例如，喷嘴14的横截面。另外，可以在实验室中执行流体阻 力的测量并列成表，作为第一和/或第二压力PpP2W函数。为了能够分配装置-具体数据 到具体的冷冻探针10，一个典型实施方案包括数据输入装置。这个数据输入装置具有存储 装置-具体数据的存储装置，并且装置识别装置允许其选择冷冻探针10的具体类型。一旦 具体冷冻探针10已经选择，控制器40计算装置-具体流体阻力作为压力比例和存储的装 置或仪器-具体数据的函数。此外，数据输入装置42能够执行所连接设备类型的自动检测。这种自动识别可以进行，例如，通过读出存储在贴在冷冻探针10上的RFID标签中 的序列号。本领域技术人熟知许多的进一步方法，如何促进连接的冷冻探针10相应的识别。 这些包括确定操作前在冷冻探针10中的许多典型变量，读出蓝牙标签或扫描条形码。为了能够确定作为尽可能容错方法的第二压力P2，可以预见的是，根据第一典型 实施方案以及第二典型实施方案中的方法确定流体阻力。另外，可以应用这两种方法之一。根据本发明用于冷冻探针10的调节温度的方法，对于本领域技术人员而言显而 易见的是，如果只有一个放气形成压力传感器31'和一个放气形成比例阀32'存在，该方 法也可以进行。因此，确定第二个压力P2后，控制器40可实现，在与放气行程12连接的放气行程 比例阀32'中，调节回路以这样的方式设定，使得压力P2达到达到预定值。取决于所用的 制冷剂1，此值对应于具体的沸点或蒸发温度。这个温度可以通过医生进行手术而操作的操 作单元输入控制器40。控制器40可经由可选的进气行程比例阀32设定，经由放气行程压力传感器31确 定第一压力Pi。因此，可能调节，例如经由进气行程比例阀32，加入冷冻探针10中的制冷剂 1的用量。此外，由焦耳-汤姆逊效应的方式实现的冷却能力，能够由设定第一压力P1和第 二压力P2之间的压力差而定义。流体源20也具有可选的流体源阀22，在制冷剂1加入到温度调节器30中时允许 手动输入压力。总之，应该再次指出的是，发明为了调节冷冻探针10的冷却能力而设定第二压力P2。已知的是，制冷剂1的具体沸点取决于常压和当前温度。因此，在预定的第二压力 P2,制冷剂1只有达到特定温度才沸腾。如果在蒸发区15已经呈现较低温度，制冷剂1不沸腾。因此，基于状态变化，没有热量从系统中取出。在恒定压力P2下制冷剂1连续供给 过程中，因此，在蒸发区15中设定相应的具体温度。参考标号
1制冷剂
10冷冻探针
11进气行程
12放气行程
14喷嘴
15蒸发区
17探针尖端
20流体源
22流体源阀
30温度调节器
31进气行程压力传感器
31'放气行程压力传感器
32进气行程比例阀
32'放气行程比例阀
33通流传感器
40控制器
42数据输入装置
P1第一压力
P2第二压力
权利要求
1.用于调节冷冻探针(10)温度的温度调节器，其在第一压力(P1)下供应制冷剂⑴ 到蒸发区(15)，这样使得冷却剂(1)在第二个压力(I^2)的存在下至少暂时蒸发，以冷却冷 冻探针(10)的冷冻部分，提供压力设定装置以至少设定蒸发区(1 中的第二压力(P2)用 于调节冷冻探针(10)的温度。
2.根据权利要求1所述的温度调节器，其特征在于，压力设定装置包括至少第一压力 传感器(31')以测量第二压力(P2),以及连接的至少一个调节阀(32、)，其通过调节装置 (40)调节压力(P2)。
3.根据在前的权利要求之一所述的温度调节器，其特定在于，至少有一个用于调节第 二压力(P2)的减压器。
4.根据在前的权利要求之一所述的温度调节器，包括流体测量装置(33)，当制冷剂 (1)流出蒸发区(1 时用于确定流体发生，以及补偿包括反对在第二压力(P2)测量和/或 设定中的流体阻力的方法。
5.根据在前的权利要求之一，尤其是根据权利要求4所述的温度调节器，其特征在于， 为了测定流量，流体测量装置(3 包括第二压力传感器以检测第一压力(P》。
6.根据在前的权利要求之一，尤其是根据权利要求4或5所述的温度调节器，其特征在 于，补偿方式包括用于输入冷冻探针(10)的流体阻力的数据输入装置02)。
7.根据在前的权利要求之一，尤其是根据权利要求6所述的温度调节器，其特征在于， 数据输入装置0 包括存储有大量冷冻探针(10)的流体阻力数据的存储器。
8.根据在前的权利要求之一，尤其是根据权利要求6或7所述的温度调节器，其特征在 于，数据输入装置0 包括确定连接的冷冻探针(10)的装置识别单元。
9.根据先前的权利要求之一所述的温度调节器，其特征在于，连接到蒸发区(1 的膨 胀装置(14)，至少部分冷凝的制冷剂(1)。
10.冷冻外科装置，包括具有探针柄的冷冻探针(10)和根据先前权利要求之一所述的 温度调节器(30)。
11.根据权利要求10所述的冷冻外科手术装置，其特征在于，冷冻探针(10)包括至少 第一压力传感器，用于其检测第二压力(P2),并被安排在或接近探头柄尾端。
12.调节冷冻探针(10)温度的方法，其中，冷冻探针(10)具有蒸发区(1 以蒸发制冷 剂(1)，包括的步骤:确定在蒸发区(15)中制冷剂(1)的至少一个压力的(P2)；设定压力(P2)的一个预定值，以调节冷冻探针(10)的温度。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，至少一个压力(P2)是利用在冷冻探针 (10)的最接近尾端的压力传感器(3厂)确定，或者在制冷剂(1)从冷冻探针(10)中除去的 过程中确定。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，至少一个压力(P2)的确定包括， 考虑在冷冻探针(10)的放气形成中的流体阻力。
15.根据权利要求12-14之一所述的方法，其特征在于，限制制冷剂(1)以液化制冷剂。
全文摘要
本发明旨在提供一种带有温度调节器的冷冻外科装置。在冷冻外科装置的使用中，为了更好的治疗成功，尽可能地设定温度施加到冷冻外科装置是可取的。为此目的，传统仪器具有相应的温度传感器允许控制器调节冷冻外科装置中的冷却能力，以这样的方式冷却能力相当于预先设定的值。然而，一些温度传感器的尺寸阻止了它们在提供到冷冻探针中。此外，合适的温度传感器是昂贵的并且只有较低的耐用性。本申请通过提供温度调节器来调节冷冻探针的温度解决了这个问题。在第一压力至少提供部分的流体制冷剂到蒸发区，在这样一个方式中冷却剂在冷却冷冻探针部分的第二压力存在下至少临时的蒸发，压力设置意味着被提供，至少设置调节冷冻探针温度的蒸发区的第二压力。
文档编号A61B18/02GK102083383SQ200980125768
公开日2011年6月1日 申请日期2009年6月10日 优先权日2008年7月2日
发明者弗朗茨·盖泽尔哈特 申请人:爱尔伯电子医疗设备有限公司