一种制冷剂喷雾辅助表皮冷却、制冷剂回收与处理系统及其工作方法

1.本发明属于喷雾降噪的技术领域，具体涉及一种用于激光皮肤手术中的制冷剂喷雾辅助表皮冷却、制冷剂回收与处理系统及其工作方法。


背景技术：

2.制冷剂喷雾冷却(cryogen spray cooling，csc)具有冷却能力高、表面液膜蒸发快、高空间及时间选择性、对人体无毒且安全可靠等优势，已被广泛应用于血管增生性皮肤病激光治疗中。制冷剂喷雾冷却可选择性冷却表皮，避免因表皮黑色素与真皮病变血管中的血红蛋白对激光能量的竞争性吸收而导致的表皮损伤，同时起到麻醉、镇痛的效果，从而提高患者的耐受程度。由于喷雾时间短(100ms以内)且制冷剂具有高挥发性，制冷剂喷雾冷却可以选择性的冷却保护表皮正常组织不受激光的热损伤，而又不影响病变血管等皮肤组织的温度。
3.在临床治疗中，制冷剂与皮肤换热后形成的制冷剂蒸汽往往未经任何处理便直接排入大气，存在消耗大气臭氧层和引起全球温室效应的问题。医用临床制冷剂回收和处理势在必行。
4.传统制冷剂回收的基本原理是通过建立回收端和被回收端两端的压差实现制冷剂的转移。回收方法主要有冷却法、压缩冷凝法、液态推拉法、复合回收法和吸附法。其中冷却法回收速度慢时间长；压缩冷凝法装置较为复杂，不适合便携，且仅适用于大中型容量制冷剂的回收；液态推拉法适用于制冷系统内存在大量液态制冷剂的大型空调系统，并且无法去除制冷剂回收前所含有的水分、润滑油等杂质，只能回收大部分液态制冷剂，对于部分制冷剂无法达到有效回收；复合回收法的回收设备在气态和液态的回收模式切换时没有标准的依据，操作人员仅凭借经验操作，很难保证达到最佳的回收效率。而吸附法的设备简易便携，安全系数高，可以用于具有特殊要求的激光治疗皮肤病领域，但仍需与目前医用激光治疗仪匹配。目前市场上尚缺乏医用制冷剂喷雾辅助表皮冷却、制冷剂回收与处理一体化装置。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种制冷剂喷雾辅助表皮冷却、制冷剂回收与处理系统，以达到对手术过程中制冷剂进行回收处理，避免散发至大气影响环境的目的。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明首先提供一种制冷剂喷雾辅助表皮冷却、制冷剂回收与处理系统，包括喷雾系统、制冷剂回收与处理系统和计算机；
8.所述喷雾系统包括激光器、气压感受器，抽气口、氮气输气口、负压腔、喷头、制冷剂储存罐、氮气储存罐；
9.所述制冷剂回收与处理系统包括抽气泵、回收系统电磁阀、油分离器、干燥过滤
器、冷凝器、吸附装置、耐压箱、储液罐、储液罐压力感受器；
10.所述制冷剂储存罐的端部设置有制冷剂压力表，制冷剂压力表连接处还设有控制其开启的制冷剂电磁阀；所述氮气储存罐的端部设置有氮气压力表，氮气压力表的连接处还设有控制其开启的氮气电磁阀；所述制冷剂电磁阀和氮气电磁阀均通过导线五与计算机电性连接，实现信号的传输与反馈控制；
11.所述负压腔为一侧设有开口的空腔结构，另一侧连接有气压感受器和激光器，其中气压感受器和激光器电性连接，同时均通过导线三与计算机电性连接，实现信号的传输与反馈控制；
12.所述负压腔的侧面设有抽气口，所述抽气口与油分离器通过管道连通；沿抽气口至油分离器的管道方向，依次还设有抽气泵和回收系统电磁阀，同时抽气泵通过导线一与计算机电性连接，回收系统电磁阀通过导线二与计算机电性连接，实现信号的传输和反馈控制；
13.所述吸附装置设有进气口和出气口；所述油分离器的另一端通过管道连通干燥过滤器；所述干燥过滤器的另一端通过管道与耐压箱内吸附装置的进气口连通；所述吸附装置的出气口通过耐压箱的另一侧底部与储液罐上端管道连通；所述储液罐的端部还设有排气管和储液罐压力感受器，储液罐压力感受器通过导线四与计算机电性连接，实现信号的传输和反馈控制；
14.所述负压腔的侧面，即与抽气口位置相对应的侧面还设有氮气输气口和喷头，两者相互独立，但两者均通过管道依次与制冷剂储存罐和氮气储存罐相连通；
15.所述耐压箱内部底端设有吸附装置，吸附装置的上方设有冷凝器；
16.所述吸附装置内部分为三个腔室，即第一腔室、第二腔室和第三腔室；所述第一腔室的一侧为第二腔室，两者并列；第一腔室和第二腔室的下方为第三腔室；第一腔室与第二腔室连通，第一腔室通过挡板与第三腔室分开，两者互不连通；第二腔室通过挡板与第三腔室分隔，但两者相互连通；
17.所述第一腔室的内部交替设有多组隔板一，形成“s”型流道与第二腔室连通；所述第三腔室内部交替设有隔板二，形成“s”型流道与第二腔室连通；
18.所述进气口设在第一腔室的一侧；所述出气口设在第三腔室的一侧；所述进气口与干燥过滤器通过管道连通；所述出气口与储液罐通过管道连通。
19.所述第二腔室和第三腔室内分布有蜂窝状酰胺高分子材料。
20.优选的，所述隔板一为直线形，隔板二为波浪形；且隔板一与吸附装置的底部成垂直状态，隔板二与吸附装置的底部成平行状态。
21.优选的，所述负压腔的一侧开口为平口设计。
22.优选的，所述喷头与负压腔侧面的连接处还设有转动轴，以便控制喷头的转动；
23.优选的，所述吸附装置内壁材质为聚四氟乙烯；以便减少水雾附着在吸附装置内壁，提高喷雾的降噪能力。
24.优选的，所述吸附装置的上方设有冷凝器，两者之间存在一定间距，具体为10-20cm。
25.本发明还提供一种制冷剂喷雾辅助表皮冷却、制冷剂回收与处理系统的工作方法，具体步骤如下：
26.步骤一、首先将负压腔的开口处对接皮肤表面，通过计算机输出控制信号操控抽气泵进行抽气，此时负压腔于皮肤表面形成密闭空间，关闭抽气泵；然后通过计算机输出控制信号控制制冷剂电磁阀的开启，制冷剂电磁阀开启后，制冷剂储存罐内存储的制冷剂，通过管道运送至喷头，并由喷头喷出至皮肤表面；
27.步骤二、制冷剂喷施一段时间后关闭制冷剂电磁阀，同时由计算机再次控制启动抽气泵，从抽气口抽出其中挥发的气相态制冷剂，并通过气压感受器实时检测负压腔内的负气压，并将检测数据传输至计算机，由计算机实时监控负压腔内的负气压；
28.步骤三、在负压腔内形成一定负气压后，间隔一段时间，打开氮气电磁阀使其通过管道，从氮气输气口输出，修正负压腔内的负气压，并将残余的气相态制冷剂进一步挤入抽气口中，当负压腔内压力回归正常大气压后，此时抽气泵关闭且抽气口不再有气体进出；
29.步骤四、气相态制冷剂经抽气口、回收系统电磁阀，通过油分离器和干燥过滤器，最后未分离的气体通过管道由进气口进入吸附装置；在吸附装置内气体首先进入第一腔室，第一腔室的设置的“s”形流道有利于减缓气体的流动；然后由第一腔室进入第二腔室，由第二腔室内部放置的蜂窝状酰胺高分子材料进行第一次吸附，吸附后进入第三腔室，由第三腔室内部放置的蜂窝状酰胺高分子材料进行第二次吸附；由于第三腔室内设有波浪形的隔板二使气体形成涡流，进一步减缓气体流速，增强吸附效果；冷凝器保持耐压箱内温度，气体经第三腔室流动后，从出气口流出，进而通过管道进入储液罐，经吸附处理后的气体最后通过排气管中排出。
30.优选的，步骤一中所述制冷剂储存罐内存储的制冷剂为r134a、r404a、r410a或r32 的任意一种；所述制冷剂电磁阀用于精确控制制冷剂的输入，其中制冷剂电磁阀的开闭时间小于6ms。
31.优选的，步骤二中所述制冷剂喷施一段时间为40～50毫秒。
32.优选的，步骤三中所述形成一定负气压为0.03～0.05mpa；所述间隔一段时间为3-5秒。
33.优选的，步骤四中所述冷凝器保持耐压箱内温度，具体为0-4℃。
34.本发明的有益效果：
35.(1)本发明提供了一种用于激光皮肤手术中的制冷剂喷雾辅助表皮冷却、制冷剂回收与处理系统，以达到对手术过程中制冷剂进行回收处理，避免散发至大气影响环境的目的。同时系统结构简单，长期使用安全可靠。
36.(2)本发明的回收处理系统回收处理效果好，并且系统内设置气压感受器，气压感受器与计算机电连接，可实时控制和监测管道内制冷剂的情况。
37.(3)本发明在负压腔内设定的负气压0.03～0.05mpa，既能达到抽吸残余制冷剂蒸汽的目的，又能避免患者产生不适感。
38.(4)本发明在耐压容器中填充酰胺系高分子材料对氟利昂制冷剂有很强的吸附作用。当氟利昂蒸汽通过装有酰胺系的封闭容器时，酰胺系高分子材料的质量和体积会增加数倍，当酰胺高分子材料放置在在大气中时又会恢复原状，具有强烈的脱附作用，且可重复利用。并且酰胺系高分子对氟利昂制冷剂的吸附效果好，处理效率高，可以有效回收氟利昂制冷剂。
附图说明
39.图1为本发明系统的结构示意图；
40.图2为本发明吸附装置的结构示意图；
41.附图标记：1-制冷剂压力表、2-制冷剂电磁阀、3-氮气压力表、4-氮气电磁阀、5-制冷剂储存罐、6-氮气储存罐、7-计算机、8-储液罐、9-排气管、10-吸附装置、11-耐压箱、12-冷凝器、13-干燥过滤器、14-油分离器、15-回收系统电磁阀、16-抽气泵、17-气压感受器、18-激光器、19-氮气输气口、20-喷头、21-负压腔、22-皮肤表面、23-抽气口、24-第二腔室、25
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隔板一、26-进气口、27-第三腔室、28-第一腔室、29-隔板二、30-出气口、31-储液罐压力感受器、1-1-导线一、1-2-导线二、1-3-导线三、1-4-导线四、1-5-导线五。
42.具体实施方法
43.下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明：
44.实施例1：
45.本发明提供了一种用于激光皮肤手术中的制冷剂喷雾辅助表皮冷却、制冷剂回收与处理系统，如图1所示，
46.一种用于激光皮肤手术中的制冷剂喷雾辅助表皮冷却、制冷剂回收与处理系统，包括喷雾系统、制冷剂回收与处理系统和计算机7；
47.所述喷雾系统包括激光器18、气压感受器17，抽气口23、氮气输气口19、负压腔21、喷头20、制冷剂储存罐5和氮气储存罐6；
48.所述制冷剂回收与处理系统包括抽气泵16、回收系统电磁阀15、油分离器14、干燥过滤器13、冷凝器12、吸附装置10、耐压箱11、储液罐8和储液罐压力感受器31。
49.所述制冷剂储存罐5的端部设置有制冷剂压力表1，制冷剂压力表1连接处还设有控制其开启的制冷剂电磁阀2；所述氮气储存罐6的端部设置有氮气压力表3，氮气压力表3的连接处还设有控制其开启的氮气电磁阀4；所述制冷剂电磁阀2和氮气电磁阀4均通过导线五 1-5与计算机7电性连接，实现信号的传输与反馈控制；
50.所述负压腔21为一侧设有开口的空腔结构，开口为平口设计；另一侧连接有气压感受器 17和激光器18，其中气压感受器17和激光器18电性连接，同时均通过导线三1-3与计算机 7电性连接，实现信号的传输与反馈控制；
51.所述负压腔21的侧面设有抽气口23，所述抽气口23与油分离器14通过管道连通；沿抽气口23至油分离器14的管道方向，依次还设有抽气泵16和回收系统电磁阀15，同时抽气泵16通过导线一1-1与计算机7电性连接，回收系统电磁阀15通过导线二1-2与计算机7 电性连接，实现信号的传输和反馈控制；
52.所述吸附装置10设有进气口26和出气口30；所述油分离器14的另一端通过管道连通干燥过滤器13；所述干燥过滤器13的另一端通过管道与耐压箱11内吸附装置10的进气口 26连通；所述吸附装置10的出气口30通过耐压箱11的另一侧底部与储液罐8上端管道连通；所述储液罐8的端部还设有排气管9和储液罐压力感受器31，储液罐压力感受器31通过导线四1-4与计算机7电性连接，实现信号的传输和反馈控制；
53.所述负压腔21的侧面，即与抽气口23位置相对应的侧面还设有氮气输气口19和喷头 20，两者相互独立，但两者均通过管道依次与制冷剂储存罐5和氮气储存罐6相连通；其中喷头20与负压腔21侧面的连接处还设有转动轴，以便控制喷头的转动；
54.所述耐压箱11内部底端设有吸附装置10，吸附装置10的上方设有冷凝器12，其中吸附装置10的上方设有冷凝器12，两者之间的间距为20cm。
55.耐压箱11顶部靠近边界处开口，进气口26通过该小口与干燥过滤器13管道连通，同时耐压箱10侧面底部开口，出气口30通过该小口与储液罐8管道连通；
56.如图2所示，所述吸附装置10内部分为三个腔室，即第一腔室28、第二腔室24和第三腔室27；所述第一腔室28的一侧为第二腔室24，两者并列；第一腔室28和第二腔室24的下方为第三腔室27；第一腔室28与第二腔室24连通，第一腔室28通过挡板与第三腔室27 分开，两者互不连通；第二腔室24通过挡板与第三腔室27分隔，但两者相互连通；
57.所述第一腔室28的内部交替设有4组直线形隔板一25，形成“s”型流道与第二腔室24 连通；所述第三腔室27内部交替设有波浪形隔板二29，形成“s”型流道与第二腔室24连通；其中隔板一25与吸附装置10的底部成垂直状态，隔板二29与吸附装置10的底部成平行状态。
58.所述进气口26设在第一腔室28的一侧；所述出气口30设在第三腔室27的一侧；所述进气口26与干燥过滤器13通过管道连通；所述出气口30与储液罐8通过管道连通。
59.所述第二腔室24和第三腔室27内分布有蜂窝状酰胺高分子材料。
60.一种用于激光皮肤手术中的制冷剂喷雾辅助表皮冷却、制冷剂回收与处理系统的工作方法，具体步骤如下：
61.步骤一、首先将负压腔21的开口处对接皮肤表面，通过计算机7输出控制信号操控抽气泵16进行抽气，此时负压腔21于皮肤表面形成密闭空间，关闭抽气泵16；然后通过计算机 7输出控制信号控制制冷剂电磁阀2的开启，制冷剂电磁阀2开启后，制冷剂储存罐5内存储的制冷剂r134a，通过管道运送至喷头20，并由喷头20喷出至皮肤表面；其中所述制冷剂电磁阀2用于精确控制制冷剂的输入，其中制冷剂电磁阀的开闭时间小于6ms；
62.步骤二、50毫秒后关闭制冷剂电磁阀2，同时由计算机7再次控制启动抽气泵16，从抽气口23抽出其中挥发的气相态制冷剂，在气压感受器17的检测下，负压腔21内的负气压由计算机7实时监控；
63.步骤三、在形成负气压0.05mpa后，间隔4秒钟，打开氮气电磁阀4使其通过管道，从氮气输气口19输出，修正负压腔21内的负气压，并将残余的气相态制冷剂进一步挤入抽气口23中，当负压腔内压力回归正常大气压后，此时抽气泵16关闭且抽气口23不再有气体进出；设定为负气压0.05mpa，既能达到抽吸残余制冷剂蒸汽的目的，又能避免患者产生不适感；
64.步骤四、气相态制冷剂通过回收系统电磁阀15，通过油分离器14和干燥过滤器13，将未分离的气体通过管道，气体由进气口26进入吸附装置10，冷凝器保持耐压箱内温度为 0-4℃，同时耐压箱箱体和吸附装置之间存在10-20cm的空隙，气体首先进入第一腔室28，因为第一腔室28的“s”形流道实现减缓气体流动的目的，然后由第一腔室28进入第二腔室 24进行第一次吸附，吸附后进入第三腔室27进行第二次吸附，由于第三腔室27内设有波浪形的隔板二29使气体形成涡流，进一步减缓气体流速，增强吸附效果；冷凝器12保持耐压箱11内温度，气体经第三腔室27流动后，最后从出气口30流出，进而通过管道进入储液罐 8，无害无温室效应的气体将从排气管9中排出。本发明在耐压容器中填充酰胺系高分子材料对氟利昂制冷剂有很强的吸附作用。当氟利昂蒸汽通过装有酰胺系的封闭容器时，酰胺系高
分子材料的质量和体积会增加好几倍，当酰胺高分子材料放置在在大气中时又会恢复原状，具有强烈的脱附作用，且可重复利用。并且酰胺系高分子对氟利昂制冷剂的吸附效果好，处理效率高，可以有效回收氟利昂制冷剂。
65.综上所述，本发明提供了一种用于激光皮肤手术中的制冷剂喷雾辅助表皮冷却、制冷剂回收与处理系统，以达到对手术过程中制冷剂进行回收处理，避免散发至大气影响环境的目的；操作方便其安全环保。
66.说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。