一种高低温治疗用的工质供给系统的制作方法

本实用新型涉及高低温治疗技术领域，特别是涉及一种高低温治疗用的工质供给系统。

背景技术：

目前，高低温治疗技术日趋成为介入式肿瘤治疗的主要手段。该技术属纯物理治疗，相比于放化疗具有治疗效果确切、治疗不会导致肿瘤细胞扩散、治疗过程微创无痛苦、恢复快、不损伤正常组织等优势。临床数据表明，采用该技术治疗后的病人，身体免疫功能较治疗前明显改善，且远期生存率显著提高。在治疗肺癌、肝癌、乳腺癌、肾癌、前列腺癌等实体肿瘤方面具有显著优势。

目前，普遍采用的高低温治疗设备是以氩气为低温工质、氦气为高温工质的氦氩冷冻设备，该设备的作用原理是焦耳-汤姆孙效应(高压气体突然释放到低压区域时会产生急剧的温度变化)，以此实现氩气的快速降温和氦气的快速升温。

受其作用原理的限制，该设备的工作压力较高(7～20mpa)，造成手术中存在安全隐患；另外，该设备的适用工质(氩气及氦气)较为昂贵，造成治疗费用较高。

有鉴于此，如何改进现有高低温治疗设备，以提升手术安全性和经济性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种高低温治疗用的工质供给系统，包括绝热的冷罐、给所述冷罐增压的增压部件、给所述冷罐泄压的第一电动泄压阀、检测所述冷罐内部压力的第一压力传感器、第一控制器，所述第一控制器用于根据所述第一压力传感器的检测结果控制所述增压部件和所述第一电动泄压阀的启闭；

还包括绝热的热罐、给所述热罐加热的加热部件、给所述热罐泄压的第二电动泄压阀、检测所述热罐内部压力的第二压力传感器、检测所述热罐内部温度的温度传感器、第二控制器；所述第二控制器用于根据所述第二压力传感器的检测结果控制所述第二电动泄压阀启闭并根据所述温度传感器的检测结果控制所述加热部件的启闭。

该工质供给部工作原理是：通过绝热的冷罐和绝热的热罐维持工质的温度，通过增压部件和第一电动泄压阀的协同作用维持冷罐内部压力的平稳，通过加热部件和第二电动泄压阀的协同作用维持热罐内部压力的平稳，从而使工质在输送过程中保持相对稳定的温度和压力，实现工质的稳定输出。相比背景技术中通过压力的突变实现工质温度的骤变而言，可以有效降低系统的工作压力，从而可以能够提升手术的安全性。并且，该工质供给系统能够适用于多种低温工质和多种高温工质，使用户可以根据实际需要选择价格低廉的工质，从而能够提升手术的经济性。

进一步的，所述工质供给系统还包括用于给所述冷罐的加液管路泄压的第三电动泄压阀，用于检测所述冷罐的加液管路内部压力的第三压力传感器；所述第一控制器与所述第三电动泄压阀以及所述第三压力传感器相互通信，以根据所述第三压力传感器的检测结果控制所述第三电动泄压阀的启闭。

进一步的，所述第一电动泄压阀、所述第二电动泄压阀和所述第三电动泄压阀均为常开阀。

进一步的，所述工质供给系统还包括用于给所述冷罐泄压的第一安全阀、用于给所述热罐泄压的第二安全阀以及用于给所述冷罐的加液管路泄压的第三安全阀。

进一步的，所述工质供给系统还包括用于给所述冷罐泄压的第一手动阀、用于检测所述冷罐内部压力的第一压力表、用于给所述热罐泄压的第二手动阀以及用于检测所述热罐内部压力的第二压力表。

进一步的，所述工质供给系统还包括温度开关，所述温度开关设在所述热罐内部并与所述加热部件电连接。

进一步的，所述工质供给系统还包括设在所述冷罐的加液管路上的第一电动加液阀以及伸入所述冷罐内部的第一液位计；所述第一控制器与所述第一电动加液阀以及所述第一液位计相互通信，以根据所述第一液位计的检测结果控制所述第一电动加液阀的启闭；

还包括设在所述热罐的加液管路上的第二电动加液阀和加液泵以及伸入所述热罐内部的第二液位计；所述第二控制器与所述第二电动加液阀、所述加液泵以及所述第二液位计相互通信，以根据所述第二液位计的检测结果控制所述第二电动加液阀和所述加液泵的启闭。

进一步的，所述工质供给系统还包括与所述第一控制器相互通信的检测开关，用于检测所述冷罐的加液管路与低温工质存储罐的输出管路之间的连接状态。

进一步的，所述工质供给系统还包括风冷换热器以及与所述风冷换热器的出口相连通的回收罐；所述冷罐、所述热罐和所述冷罐的加液管路，三者的泄压出口均与所述风冷换热器的进口连通。

进一步的，所述工质供给系统还包括第三控制器、溢流警报器以及支撑在所述回收罐下方的称重计，所述第三控制器与所述溢流警报器以及所述称重计相互通信，以根据所述称重计的称量结果控制所述溢流警报器发出警报信号。

附图说明

图1为本实用新型提供的高低温治疗用的工质供给系统一种具体实施例的示意图；

图2为图1中低温工质供给部的示意图；

图3为图1中高温工质供给部的示意图；

图4为图1中回收部的示意图。

图1-图4中的附图标记说明如下：

01低温工质存储罐，02高温工质存储罐；

1低温工质供给部，11冷罐，12第一压力传感器，13第三压力传感器，14检测开关，15第一液位计，16第一压力表，17过滤器，1a第一加液阀，1b单向阀，1c第一电动泄压阀，1d第三电动泄压阀，1e第一手动阀，1f第一安全阀，1g第三安全阀，1h增压阀，1i第一出液阀；

2高温工质供给部，21热罐，22第二压力传感器，23加热部件，24温度传感器，25温度开关，26第二液位计，27加液泵，28第二压力表，2a第二加液阀，2b第二电动泄压阀，2c第二手动阀，2d第二安全阀，2e第二出液阀；

3回收部，31风冷换热器，32回收罐，33称重计。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。

请参考图1-图3，图1为本实用新型提供的高低温治疗用的工质供给系统一种具体实施例的示意图；图2为图1中低温工质供给部1的示意图；图3为图1中高温工质供给部2的示意图。

如图1所示，该工质供给系统包括低温工质供给部1和高温工质供给部2。

如图2所示，低温工质供给部1包括绝热的冷罐11，冷罐11连通有加液管路(下文称为第一加液管路)和出液管路(下文称为第一出液管路)，第一出液管路上设有第一出液阀1i。使用前，通过第一加液管路向冷罐11内注入低温工质，使用过程中，打开第一出液阀1i，低温工质经第一出液管路流入工质分配系统，之后经工质分配系统分配到不同的待治疗部位。具体的，冷罐11可以为真空绝热的不锈钢压力罐，注入的低温工质可以为液氮、液氧、液态甲烷、液氩、液氖、液氦、液化亚氮、液化二氧化碳、氟氯昂等。

并且，低温工质供给部1还包括用于给冷罐11增压的增压部件、用于给冷罐11泄压的第一电动泄压阀1c、用于检测冷罐11内部压力的第一压力传感器12以及第一控制器(图中未示出)。第一控制器与增压部件、第一电动泄压阀1c以及第一压力传感器12相互通信，以根据第一压力传感器12的检测结果控制增压部件和第一电动泄压阀1c的启闭。如此设置，在增压部件和第一电动泄压阀1c的协同作用下，可以使冷罐11的内部压力总体维持平稳，并且，通过开启增压部件可以为低温工质的输出提供动力。

如图3所示，高温工质供给部2包括绝热的热罐21，热罐21连通有加液管路(下文称为第二加液管路)和出液管路(下文称为第二出液管路)，第二出液管路上设有第二出液阀2e。使用前，通过第二加液管路向热罐21内注入高温工质，使用过程中，打开第二出液阀2e，高温工质经第二出液管路流入工质分配系统，之后经工质分配系统分配到不同的待治疗部位。具体的，热罐21可以为真空绝热的不锈钢压力罐，注入的高温工质可以为水、甲醇、甲酸、乙醇、乙酸、乙酯、丙醇、丙酸、丙脂等。

并且，高温工质供给部2还包括用于给热罐21内的工质加热的加热部件23、用于给热罐21泄压的第二电动泄压阀2b、用于检测热罐21内部压力的第二压力传感器22、用于检测热罐21内部温度的温度传感器24以及第二控制器(图中未示出)。第二控制器与加热部件23、第二电动泄压阀2b、第二压力传感器22以及温度传感器24相互通信，以根据第二压力传感器22的检测结果控制第二电动泄压阀2b的启闭并根据温度传感器24的检测结果控制加热部件23的启闭。如此设置，在加热部件23和第二电动泄压阀2b协同作用下，可以使热罐21的内部压力总体维持平稳，并且，通过开启加热部件23，可以为高温工质的输出提供动力。

从上述分析可知，该工质供给部工作原理是：通过绝热的冷罐11和绝热的热罐21维持工质的温度，通过增压部件和第一电动泄压阀1c的协同作用维持冷罐11内部压力的平稳，通过加热部件23和第二电动泄压阀2b的协同作用维持热罐21内部压力的平稳，从而使高低温工质在输送过程中保持相对稳定的温度和压力，实现工质的稳定输出。相比背景技术中通过压力的突变实现工质温度的骤变而言，可以有效降低系统的工作压力，从而可以能够提升手术设备的安全性和可靠性。并且，该工质供给系统能够适用于多种低温工质和多种高温工质，使用户可以根据实际需要选择价格低廉的工质，从而能够提升手术的经济性。

具体来说，该工质供给系统的工作压力可以低于或等于低温工质的临界压力，也可以高于低温工质的临界压力。当工质供给系统的工作压力高于低温工质的临界压力时，低温工质为超临界态，这种状态下进行输送，可以有效减小沿程冷量损失。

具体的，如图2所示，上述增压部件可以为增压管路，增压管路上设有增压阀1h，增压管路位于冷罐11外且两端均与冷罐11内部连通。当打开增压阀1h时，冷罐11中的部分低温工质进入增压管路，通过管壁与外界产生热交换而气化，体积剧烈膨胀后回流入冷罐11内部，从而使冷罐11的内部压力增大。需要说明的是，增压部件结构并不局限于图2示例，比如，增压部件还可以为压缩机，通过压缩机向冷罐11内部压入沸点不高于低温工质的气体来实现增压目的。

具体的，如图3所示，上述加热部件23可以为设置在热罐21内部的加热棒或加热片。需要说明的是，加热部件23的结构并不局限于图3示例，比如加热部件23还可以为包覆在热罐21外壁的陶瓷加热器，或者，还可以为微波加热器。

具体的，根据工况的不同，上述第一控制器可以采用不同的控制策略控制增压部件和第一电动泄压阀1c的启闭。在此，示例性的说明一种控制策略：在第一控制器内预设冷罐11的工作压力p、略低于工作压力p的第一压力p-△p0、略高于工作压力p的第二压力p+△p1(△p1＜△p0)、远低于工作压力p的第三压力p-△p2、液位h0，第一压力传感器12检测到的压力记为pn。当冷罐11内液位高于h0时，若p-△p2≤pn≤p-△p0，指示第一电动泄压阀1c关闭、增压部件开启，若p-△p0＜pn＜p，指示第一电动泄压阀1c关闭、增压部件关闭，若p＜pn，指示第一电动泄压阀1c开启、增压部件关闭；当液位低于或等于h0时，若p-△p2≤pn≤p+△p1时，指示第一电动泄压阀1c关闭、增压部件开启，若p+△p1＜pn时，指示第一电动泄压阀1c开启、增压部件关闭。

具体的，根据工况的不同，上述第二控制器也可以采用不同的控制策略控制加热部件23和第二电动泄压阀2b的启闭。由于高温工质的饱和蒸气压与温度是一一对应的，因此一种便于实施的控制策略是温度pid控制策略，温度pid控制策略为本领域技术人员熟知的技术，在此不再赘述。

进一步的，低温工质供给部1还配置有给第一加液管路泄压的第三电动泄压阀1d和用于检测第一加液管路内部压力的第三压力传感器13，第三电动泄压阀1d和第三压力传感器13均与第一控制器相互通信，以便第一控制器根据第三压力传感器13的检测结果控制第三电动泄压阀1d的启闭。如此设置，可以规避残余在第一加液管路内的低温工质与外界换热后体积膨胀造成第一加液管路内压力过大的问题。

优选的，上述第一电动泄压阀1c、第二电动泄压阀2b和第三电动泄压阀1d均为常开阀，当系统断电情况下三者均开启，以便断电后系统处于不带压的安全状态。

进一步的，低温工质供给部1和高温工质供给部2还均配置有安全阀，以提升系统的安全性。

具体的，如图2所示，低温工质供给部1配置有给冷罐11泄压的第一安全阀1f(图中配置了两个第一安全阀1f)以及给第一加液管路泄压的第三安全阀1g。如此设置，当第一电动泄压阀1c正常工作时，通过第一电动泄压阀1c给冷罐11泄压，一旦第一电动泄压阀1c失效，则可以通过第一安全阀1f给冷罐11泄压，当第三电动泄压阀1d正常工作时，通过第三电动泄压阀1d给第一加液管路泄压，一旦第三电动泄压阀1d失效，则通过第三安全阀1g给第一加液管路泄压。

具体的，如图3所示，高温工质供给部2配置有给热罐21泄压的第二安全阀2d。如此设置，当第二电动泄压阀2b正常工作时，通过第二电动泄压阀2b给热罐21泄压，一旦第二电动泄压阀2b失效，则可以通过第二安全阀2d给热罐21泄压。

进一步的，低温工质供给部1和高温工质供给部2还均配置有手动阀，以进一步提升系统的安全性。

具体的，如图2所示，低温工质供给部1配置有给冷罐11泄压的第一手动阀1e和检测冷罐11内部压力的第一压力表16。如此设置，一旦第一电动泄压阀1c和第一安全阀1f均失效，则可以通过第一压力表16读取冷罐11内部压力并通过第一手动阀1e给冷罐11泄压。

具体的，如图3所示，高温工质供给部2还配置有给热罐21泄压的第二手动阀2c和检测热罐21内部压力的第二压力表28，如此设置，一旦第二电动泄压阀2b和第二安全阀2d均失效，则可以通过第二压力表28读取热罐21内部压力并通过第二手动阀2c给热罐21泄压。

进一步的，低温工质供给部1和高温工质供给部2还均配置有加液组件。

具体的，如图2所示，低温工质供给部1的加液组件包括设于第一加液管路上的第一电动加液阀1a以及伸入冷罐11内部的第一液位计15，第一电动加液阀1a和第一液位计15均与第一控制器相互通信。

加液时，将储存低温工质的低温工质存储罐01的输出管路连在第一加液管路的端部接口上，连接好后，通过第一控制器打开第一电动加液阀1a，然后开启低温工质存储罐01的输出阀(设置在低温工质存储罐01的输出管路上)，在低温工质存储罐01的自增压作用下，低温工质逐渐加注到冷罐11内。当第一控制器判断第一液位计15检测到的液位大于或等于第一控制器内预设的最高液位时，则向第一电动加液阀1a发送关闭指令并向第一电动泄压阀1c发送开启指令。

优选的，第一加液管路的端部接口附近还可以设置检测开关14，用于检测该第一加液管路与低温工质存储罐的输出管路是否有效连接，该检测开关14与第一控制器相互通信，当检测开关14检测到端部接口和低温工质存储罐的输出管路有效连接时，方可开启第一电动加液阀1a。如此设置，可以规避第一加液管路和低温工质存储罐的输出管路未连接好时误开启第一电动加液阀1a的风险。

优选的，第一加液管路上还可以设置单向阀1b，以防止第一电动加液阀1a失效的情况下冷罐11内的低温工质返流，从而保证加液过程的安全。

具体的，如图3所示，高温工质供给部2的加液组件包括设在第二加液管路上的第二电动加液阀2a和加液泵27以及伸入热罐21内部的第二液位计26。第二电动加液阀2a、加液泵27和第二液位计26均与第二控制器相互通信。

加液时，将储存高温工质的高温工质存储罐02的输出管路连于第二加液管路的端部接口上，连接好后，通过第二控制器打开第二电动加液阀2a并启动加液泵27，在加液泵27的作用下，高温工质逐渐加注到热罐21内。当第二控制器判断第二液位计26检测到的液位大于或等于第二控制器内预设的最高液位时依次向第二电动加液阀2a和加液泵27发送关闭指令。

进一步的，如图2所示，低温工质供给部1还可以配置过滤器17，第一出液管路的下端伸入冷罐11的内部底侧，过滤器17设在第二出液管路的下端，以防止杂质随低温工质进入待治疗部位。

进一步的，如图3所示，高温工质供给部1还可以配置用于启闭加热部件23的温度开关25，温度开关25设在热罐21内部并与加热部件23电连接。当加热部件23干烧致使温度超过温度开关25的断开温度时，温度开关25自动断开，使加热部件23停止加热。

更进一步的，如图1所示，该工质供给系统还配置有回收部3。请一并参考图4，图4为图1中回收部3的示意图。

如图4所示，回收部3包括风冷换热器31以及与风冷换热器31的出口连通的回收罐32。冷罐11、热罐21和第一加液管路的泄压出口均与风冷换热器31的进口连通，具体而言，第一电动泄压阀1c、第二电动泄压阀2b、第三电动泄压阀1d、第一手动泄压阀、第二手动泄压阀的出口均通过管路与风冷换热器31的进口相连。

如此设置，泄压排出的低温工质先流经风冷换热器31换热升温再流入回收罐32，可以避免产生过多的冷凝白雾，泄压排出的高温工质流先流经风冷换热器31换热冷凝再流入回收罐32，可以避免高温工质在环境中的扩散。此外，工质分配系统的工质亦可以接入风冷换热器31进行处理回收。

优选的，回收部3还可以设置溢流警报器(图中未示出)、支撑在回收罐32下方的称重计33以及与两者相互通信的第三控制器，第三控制器判断称重计33的称量重量大于或等于预设的最大重量时向溢流警报器发出警报指令，溢流警报器接收到警报指令后发出警报信号，以提醒用户处理回收罐32内废液。

以上对本实用新型所提供的高低温治疗用的工质供给系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。