[發明專利]一種冷凍治療儀的低溫預冷系統

無效

• 申請號: 200710069403.1
• 申請日: 2007-06-11
• 公開（公告）號: CN101322659A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 何勤躍;潘富金;慎馬龍;徐國平;洪國民
• 申請（專利權）人: 洪國民
• 主分類號: A61B18/02
• 分類號: A61B18/02
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司
• 代理人: 王曉峰

技術領域

本發明涉及一種低溫制冷系統，尤其是一種冷凍治療儀的低溫預冷系統。

背景技術

低溫外科(cryosurgery)，又稱冷凍治療，它指利用低溫器械，有控制的使病灶組織經歷降溫、凍結及復溫從而造成不可逆損傷以致壞死的一門臨床醫學。因此，低溫外科手術是治療腫瘤相當有效的一種方法。它可代替手術，不但創傷微小，而且具有麻醉鎮痛、減少出血、反應輕以及防止腫瘤擴散等優點。腫瘤的冷凍治療是將能單獨控制的安裝有溫差電偶的數支探針插入腫瘤部位，然后在探針頭部施以低溫將腫瘤殺死。冷凍治療腫瘤的基本原理是，細胞內冰晶形成和冰晶的機械性損傷，細胞脫水和皺縮，細胞電解質毒性濃縮和PH值改變，細胞膜脂蛋白成分變性，血流淤積和微血檢形成。此外，冷凍的作用還可能與免疫有關。目前應用于冷凍治療主要有兩種系統：液氮系統和氬氦系統。液氮制冷系統是利用物質由液體變成氣體時需要吸收大量氣化潛熱的原理來使組織溫度迅速降低。手術中將液氮通入冷凍探針內，當其接觸組織時氣化吸熱，即可使治療探針的溫度迅速降低，使組織快速降溫、凍結，然后在探針內通以常溫或加熱的空氣使組織復溫，經過多次凍融循環將腫瘤殺死。氬氦系統是利用氣體的絕熱節流效應完成降溫和復溫的治療過程，壓力較高的氣體流經小孔絕熱節流時，隨著壓力的下降溫度往往會發生變化，有些氣體溫度下降，而有些氣體溫度上升，絕熱節流效應也稱為焦耳湯姆遜效應。當冷刀內循環氬氣時，氬氣在刀尖急速膨脹，在很短的時間內達到-140℃度冷凍病變組織。復溫時，氦氣在刀尖急速膨脹，急速加熱處于超低溫狀態的病變組織，冷熱交替使腫瘤細胞破裂死亡。

氬氦系統具有優異的快速冷凍性能，但也存在一定不足，如：(1)降溫和升溫只取決于氣體壓差，隨著氣體的消耗，制冷性能降低。(2)氬氣的工作壓力高，因此對整個系統的安全性要求高，而且運輸較麻煩。(3)氬氣為稀有氣體，成本高。(4)高壓氬氣(40MPa)不易獲得，僅局限在極少城市，限制了氬氦系統的推廣。

而對于液氮系統未說，其最大的優點是能提供更低的制冷溫度，但它的缺點是：(1)由于液氮的溫度(-196℃)較低，需要對冷凍探針后段進行真空熱絕緣，以避免凍傷健康組織，導致冷凍探針的直徑較大。(2)液氮輸送管路由于要設計熱絕緣層，直徑大，而且在手術過程中由于低溫會有一定程度的僵硬，不利于醫生使用。(3)冷凍探針手柄手術過程中溫度較低，醫生握持不便。

發明內容

本發明的目的是針對現有液氮系統和氬氦系統中的制冷機理及裝備存在的問題，提出一種新型的冷凍治療儀中的低溫預冷系統。該低溫預冷系統的應用，能使冷凍治療儀采用5-10MPa的常溫氮氣作為手術工作氣體，避免了氬氦系統中高壓氬氣(40MPa)的高成本、難獲得、運輸困難等問題，也克服了低溫液氮的輸送所造成的刀徑大、輸送管路粗等不足。

本發明是這樣實現的：采用單壓縮機混合工質低溫制冷系統作為冷凍治療儀中手術工作氣體的預冷系統，該系統主要由壓縮機、冷凝器、油分離器、汽液分離器及熱交換器、過濾器、節流裝置、蒸發器、冷凍介質和冷凍介質容器、壓力調節裝置及管路循環系統中的混合工質構成。為達到冷凍治療所需的低溫溫區，本發明采用混合工質的自然復疊低溫制冷原理，采用多次分離，多級復疊制冷循環。混合工質經壓縮機壓縮變成高壓混合氣體，經過冷凝器、防露管和油分離器后，混合氣體進入汽液分離器和逆流熱交換器，在次混合工質經過多次分離和熱交換，達到逐步液化分離的目的，最后僅低沸點工質通過過濾器，經節流裝置進入蒸發器。蒸發器出來的低沸點組份經過多級熱交換器匯同其它沸點的工質返回壓縮機。蒸發器冷卻冷凍介質容器內的冷凍介質，浸沒在冷凍介質中的氮氣管路與冷凍介質熱交換，將流經氮氣管路的高壓氮氣冷卻，從而達到氮氣預冷的目的。本發明的提出使冷凍治療儀使用常溫高壓氮氣作為手術工作氣體成為可能。常溫高壓氮氣首先通過本發明進行預冷獲得溫度較低(-100℃以下)的高壓氮氣，低溫高壓氮氣在冷凍治療儀冷刀的刀尖再通過節流效應，使刀尖溫度進一步下降，迅速達到治療所需之低溫。本發明的結構精簡、體積小、制冷量大、使用成本低且便于與冷凍治療儀的其他元件配合。

附圖說明

圖1是本發明冷凍治療儀的低溫預冷系統的結構示意圖。

具體實施方式