专利名称：基于液态金属的探针加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及热疗设备技术领域，尤其涉及一种基于液态金属的探针加热装置。
背景技术：
当前，肿瘤成为严重威胁人类健康和生命安全的重大疾病，如何有效地治疗恶性肿瘤一直是国内外科技工作者关注的重大课题之一。与传统的手术切除、放疗、化疗手段相t匕，最近几十年发展起来的现代肿瘤热疗方法在临床上得到广泛实施。其作为一种物理疗法，具有副作用小、并发症少及治疗造成的机械创伤小等优点，因此在肿瘤临床医学界被称为“绿色疗法”。射频热疗技术和微波热疗技术是众多肿瘤热疗技术中两个重要分支。近二三十年来，微创介入技术的发展更使其具有了定位精准和作用区域可控等显著优点，从 而使射频热疗和微波热疗在各类局部肿瘤治疗中得到了快速发展。热疗探针头部能量输出，随离探针头部距离的增加而快速下降。在临床治疗过程中，为达到更远距离的能量输出，常会导致探针周围组织碳化，但这反过来却会影响探针能量的输出，严重时可能引起探针头电极烧毁。内冷式射频或微波电极的设计是其中一种改进技术。该技术可以借助于探针内部循环流动的冷却液对探针头电极实施冷却，还可以借助于对冷却液的开启和关断调控加热区域。其使用的降温工质一般为水或生理盐水等冷却液，一方面这些冷却液本身的导热率并不高，另一方面在长时间的使用过程中这些冷却液会对探针头金属材料缓慢腐蚀，影响探针头的电磁波能量输出性能，进而影响后续性能。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种基于液态金属的探针加热装置，其能够有效防止探针头温度过高导致的周围组织碳化，并能避免传统降温工质如水或生理盐水等对探针的腐蚀。( 二 )技术方案为解决上述问题，本发明提供了一种基于液态金属的探针加热装置，包括驱动泵、来流回流复合管、探针杆、探针头、翅片换热器、电磁波发生器和辅助电极；其中，所述驱动泵，一端连接所述翅片换热器的流体管道，另一端连接所述来流回流复合管的来流通道，用于驱动循环降温工质液态金属；所述来流回流复合管的回流通道与所述翅片换热器连接；所述来流回流复合管的来流通道和回流通道与所述探针杆的来流通道和回流通道分别对应连接；所述探针头内置来流通道和回流通道，与所述探针杆的来流通道和回流通道对应连接；所述电磁波发生器输出端的一端伸入来流回流复合管内，另一端与辅助电极相连。
优选地，所述翅片换热器外设有风扇，用于对回流而来的高温液态金属实施强化对流换热。风扇可使液态金属工质的温度显著降低，最终将使射频或微波探针的温度降到组织碳化温度以下。优选地，所述风扇配有整流罩，用于通过控制风扇的转速调节翅片换热器的散热量大小。整流罩可以加强风扇散热的效果。优选地，所述来流回流复合管和所述探针杆的来流通道和回流通道之间设有隔热腔，用于防止所述两通道内高温和低温液态金属对流换热。优选地，还包括传输管，所述来流回流复合管的来流通道通过传输管来流通道与所述驱动泵连接，所述来流回流复合管的回流通道通过传输管回流通道与所述翅片换热器连接。
优选地，所述来流回流复合管通过接口管与所述传输管连接，所述接口管设有灌注口和出流口。优选地，所述装置还包括手柄，设于所述探针杆与所述来流回流复合管连接处，由隔热材料制成，用于方便临床治疗过程中的操作。优选地，所述探针杆外层设有隔热材料，用于防止回流通道内的高温液态金属对周围正常组织传热，所述探针头外层金属管采用核磁兼容材料，如不锈钢。优选地，还包括数采/控制单元与计算机，所述驱动泵、风扇和电磁波发生器分别通过数采/控制单元与计算机连接。优选地，所述探针杆和所述探针头外部设有多个温度传感器，用于实时监测所述探针杆和所述探针头的温度。优选地，所述探针杆为耐高温软管嵌制的双管管套结构。(三)有益效果本发明采用液态金属作为降温工质和射频或微波加热探针的电极，不仅可以有效防止探针头温度过高导致的周围组织碳化，还可以避免传统降温工质如水或生理盐水等对探针的腐蚀；另外，本发明利用可弯折液态金属天线的特性，亦可将其作为经由人体自然通道(呼吸道和消化道)导入人体内脏的局部肿瘤治疗装置，其具有潜在的治疗优势。
图I为本发明实施例I中所述基于液态金属的探针加热装置的结构示意图；图2为图I中A-A剖面图；图3为图I中B-B剖面图；图4为本发明实施方式中所述探针杆的结构示意图；图5为图4中C-C剖面图；图6为本发明中探针头的结构示意图；图7为图6中D-D剖面图；图8为本发明的实施例2中所述探针加热装置的结构示意图；图9为图8中E-E剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例I :如图I所示，本发明所述基于液态金属的探针加热装置，包括驱动泵
I、来流回流复合管2、探针杆3、探针头4、翅片换热器5、电磁波发生器6和辅助电极7 ;其中，所述驱动泵1，一端连接所述翅片换热器5的流体管道，另一端连接所述来流回流复合管2的来流通道，用于驱动循环降温工质液态金属；所述来流回流复合管2的回流通道与所述翅片换热器5连接；如图2、4和5所示，所述来流回流复合管2和所述探针杆3包括来流通道、回流通道和隔热腔，其中，21为来流回流复合管内回流通道，22为来流回流复合管内来流通道，23 为来流回流复合管内隔热腔，31为探针杆内回流通道，32为探针杆内来流通道，33为探针杆内隔热腔，34为探针杆外隔热层，箭头所示为液态金属工质流动方向；所述来流回流复合管2的来流通道和回流通道与所述探针杆3的来流通道和回流通道分别对应连接。所述来流回流复合管2及所述探针杆3的来流通道和回流通道之间设有隔热腔，用于防止所述两通道内高温和低温液态金属对流换热。如图6-7所示，所述探针头4内置来流通道和回流通道，与所述探针杆3的来流通道和回流通道对应连接；图中，41为探针头内回流通道，42为探针头内来流通道，43为探针头外电极层，箭头所示为液态金属工质流动方向。所述电磁波发生器6输出端的一端伸入来流回流复合管2内，另一端与辅助电极7相连。插入局部肿瘤组织的探针头4与辅助电极7配成电极对，组织内的极性水分子在两电极间的电磁场作用下高频转动，并与周围非极性分子和离子碰撞产热。被设计成尖端形状的探针头4周围电磁场作用明显，其产热量显著大于辅助电极，作为主要的能量输出端。其中，液态金属可采用镓铟合金或镓铟锡合金等。驱动泵I可采用机械泵或电磁泵。根据外部电源和所需的驱动力等具体情况，驱动泵可从市场选购或自行设计定制。本发明可在所述翅片换热器5外设置风扇8，用于对回流而来的高温液态金属实施强化对流换热。风扇8可使液态金属工质的温度显著降低，最终将使射频或微波探针的温度降到组织碳化温度以下。本发明还可以给所述风扇8配置整流罩9，用于通过控制风扇8的转速调节翅片换热器5的散热量大小。整流罩9可以加强风扇8散热的效果。本发明还可以设置传输管10，所述来流回流复合管2的来流通道通过传输管10来流通道与所述驱动泵I连接，所述来流回流复合管2的回流通道通过传输管10回流通道与所述翅片换热器5连接。本发明可以在所述探针杆3与所述来流回流复合管2连接处设置手柄14(参见图3)，由隔热材料制成，可采用聚四氟乙烯等隔热材料制成，用于方便临床治疗过程中的操作。同时可在所述探针杆3外层设置隔热材料，用于防止回流通道内的高温液态金属对周围正常组织传热，所述探针头4外层金属管可采用核磁兼容材料，如不锈钢。
本发明还可使用数采/控制单元15与计算机16，所述驱动泵I、风扇8和电磁波发生器6分别通过数采/控制单元15与计算机16连接。同时可在所述探针杆3和所述探针头4外部设有多个温度传感器17，用于实时监测所述探针杆3和所述探针头4的温度。温度传感器17可采用热电偶或热电阻。治疗过程中，数采/控制单元15 —方面实时监测探针杆3和探针头4处温度传感器17的温度数据，并将其一并传输给计算机16后处理；另一方面，根据计算机16的处理结果再经由数采/控制单元15实时反馈控制驱动泵I的功率、风扇8的转速和电磁波发生器6的发射频率，以实现探针杆3周围正常组织不受热损伤，探针头4达到加热治疗温度且此温度不至使周围组织碳化。所述探针杆3可以为耐高温软管嵌制的双管管套结构。实施例2 :如图8-9所示，本实施例与实施例I所不同的是，所述来流回流复合管通过接口管11与所述传输管10连接，所述接口管11设有灌注口 12和出流口 13。·正常状况下，接口管11 一端的回流通道和来流通道分别与来流回流复合管2的回流通道和来流通道对应相连，另一端的来流通道与传输管相连；灌注口 12呈封闭状态，出流口与传输管10的回流通道相连接。更换液态金属时，先将两开口打开以利用大气压使原液态金属从出流口引出；再将出流口与金属传输管10的回流通道连接，从灌注口 12注入所需新循环工质后将其封闭。本发明所述装置的工作过程上述技术方案中，液态金属经由驱动泵I驱动后，通过传输管10和来流回流复合管2的来流通道，流经探针杆3和探针头4的来流通道，在探针头4处对探针电极降温，升温后的液态金属依次通过探针头4、探针杆3和来流回流复合管2的回流通道，接着流经传输管10的回流通道进入翅片换热器5，通过风扇8对翅片换热器5的强化对流换热，液态金属的温度下降并循环回流至驱动泵I ;电磁波发生器6的天线电极与辅助电极7配合作用并在探针头4处输出电磁能量；治疗过程中，由计算机16根据温度传感器17的数据反馈综合控制风扇8的转速、驱动泵I的功率和电磁波发生器6的频率。如此，即可实现射频或微波探针对局部肿瘤组织的热疗，并可有效避免对探针周围组织的碳化。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种基于液态金属的探针加热装置，其特征在于，包括驱动泵(I)、来流回流复合管(2)、探针杆(3)、探针头(4)、翅片换热器(5)、电磁波发生器(6)和辅助电极(7);其中， 所述驱动泵(I)，一端连接所述翅片换热器(5)的流体管道，另一端连接所述来流回流复合管(2)的来流通道，用于驱动循环降温工质液态金属； 所述来流回流复合管(2)的回流通道与所述翅片换热器(5)连接； 所述来流回流复合管(2)的来流通道和回流通道与所述探针杆(3)的来流通道和回流通道分别对应连接； 所述探针头(4)内置来流通道和回流通道，与所述探针杆(3)的来流通道和回流通道对应连接； 所述电磁波发生器(6)输出端的一端伸入所述来流回流复合管(2)内，另一端与所述辅助电极(7)相连。
2.如权利要求I所述的基于液态金属的探针加热装置，其特征在于，所述翅片换热器(5)外设有风扇(8)，用于对回流而来的高温液态金属实施强化对流换热。
3.如权利要求2所述的基于液态金属的探针加热装置，其特征在于，所述风扇(8)配有整流罩(9)，用于通过控制风扇的转速调节所述翅片换热器(5)的散热量大小。
4.如权利要求I所述的基于液态金属的探针加热装置，其特征在于，所述来流回流复合管(2)和所述探针杆(3)的来流通道和回流通道之间设有隔热腔，用于防止所述两通道内高温和低温液态金属对流换热。
5.如权利要求I所述的基于液态金属的探针加热装置，其特征在于，还包括传输管(10)，所述来流回流复合管(2)的来流通道通过传输管(10)来流通道与所述驱动泵(I)连接，所述来流回流复合管(2)的回流通道通过传输管(10)回流通道与所述翅片换热器(5)连接。
6.如权利要求5所述的基于液态金属的探针加热装置，其特征在于，所述来流回流复合管⑵通过接口管(11)与所述传输管(10)连接，所述接口管(11)设有灌注口(12)和出流口(13)。
7.如权利要求I所述的基于液态金属的探针加热装置，其特征在于，还包括手柄(14)，设于所述探针杆(3)与所述来流回流复合管(2)连接处，由隔热材料制成，用于方便临床治疗过程中的操作。
8.如权利要求I所述的基于液态金属的探针加热装置，其特征在于，所述探针杆(3)外层设有隔热材料，用于防止回流通道内的高温液态金属对周围正常组织传热，所述探针头(4)外层金属管采用核磁兼容材料。
9.如权利要求2所述的基于液态金属的探针加热装置，其特征在于，还包括数采/控制单元(15)与计算机(16)，所述驱动泵(I)、风扇(8)和电磁波发生器(6)分别通过数采/控制单元(15)与计算机(16)连接。
10.如权利要求I或9所述的基于液态金属的探针加热装置，其特征在于，所述探针杆(3)和所述探针头(4)外部设有多个温度传感器(17)，用于实时监测所述探针杆(3)和所述探针头(4)的温度。
11.如权利要求I所述的基于液态金属的探针加热装置，其特征在于，所述探针杆(3)为耐高温软管嵌制的双管管套结构。
全文摘要
本发明公开了一种基于液态金属的探针加热装置，涉及热疗设备技术领域，包括驱动泵、来流回流复合管、探针杆、探针头、翅片换热器、电磁波发生器和辅助电极；其中，所述驱动泵，一端连接所述翅片换热器的流体管道，另一端连接来流回流复合管的来流通道；来流回流复合管的回流通道与所述翅片换热器连接；来流回流复合管的来流通道和回流通道与探针杆的来流通道和回流通道分别对应连接；探针头内置来流通道和回流通道，与探针杆的来流通道和回流通道对应连接；电磁波发生器输出端的一端伸入来流回流复合管内，另一端与辅助电极相连。本发明能够有效防止探针头温度过高导致的周围组织碳化，并能避免传统降温工质如水或生理盐水等对探针的腐蚀。
文档编号A61B18/14GK102949237SQ20111024771
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者邓中山, 曾鹏, 刘静 申请人:中国科学院理化技术研究所