[发明专利]一种冷冻治疗仪的低温预冷系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温制冷系统，尤其是一种冷冻治疗仪的低温预冷系统。

背景技术

低温外科(cryosurgery)，又称冷冻治疗，它指利用低温器械，有控制的使病灶组织经历降温、冻结及复温从而造成不可逆损伤以致坏死的一门临床医学。因此，低温外科手术是治疗肿瘤相当有效的一种方法。它可代替手术，不但创伤微小，而且具有麻醉镇痛、减少出血、反应轻以及防止肿瘤扩散等优点。肿瘤的冷冻治疗是将能单独控制的安装有温差电偶的数支探针插入肿瘤部位，然后在探针头部施以低温将肿瘤杀死。冷冻治疗肿瘤的基本原理是，细胞内冰晶形成和冰晶的机械性损伤，细胞脱水和皱缩，细胞电解质毒性浓缩和PH值改变，细胞膜脂蛋白成分变性，血流淤积和微血检形成。此外，冷冻的作用还可能与免疫有关。目前应用于冷冻治疗主要有两种系统：液氮系统和氩氦系统。液氮制冷系统是利用物质由液体变成气体时需要吸收大量气化潜热的原理来使组织温度迅速降低。手术中将液氮通入冷冻探针内，当其接触组织时气化吸热，即可使治疗探针的温度迅速降低，使组织快速降温、冻结，然后在探针内通以常温或加热的空气使组织复温，经过多次冻融循环将肿瘤杀死。氩氦系统是利用气体的绝热节流效应完成降温和复温的治疗过程，压力较高的气体流经小孔绝热节流时，随着压力的下降温度往往会发生变化，有些气体温度下降，而有些气体温度上升，绝热节流效应也称为焦耳汤姆逊效应。当冷刀内循环氩气时，氩气在刀尖急速膨胀，在很短的时间内达到-140℃度冷冻病变组织。复温时，氦气在刀尖急速膨胀，急速加热处于超低温状态的病变组织，冷热交替使肿瘤细胞破裂死亡。

氩氦系统具有优异的快速冷冻性能，但也存在一定不足，如：(1)降温和升温只取决于气体压差，随着气体的消耗，制冷性能降低。(2)氩气的工作压力高，因此对整个系统的安全性要求高，而且运输较麻烦。(3)氩气为稀有气体，成本高。(4)高压氩气(40MPa)不易获得，仅局限在极少城市，限制了氩氦系统的推广。

而对于液氮系统未说，其最大的优点是能提供更低的制冷温度，但它的缺点是：(1)由于液氮的温度(-196℃)较低，需要对冷冻探针后段进行真空热绝缘，以避免冻伤健康组织，导致冷冻探针的直径较大。(2)液氮输送管路由于要设计热绝缘层，直径大，而且在手术过程中由于低温会有一定程度的僵硬，不利于医生使用。(3)冷冻探针手柄手术过程中温度较低，医生握持不便。

发明内容

本发明的目的是针对现有液氮系统和氩氦系统中的制冷机理及装备存在的问题，提出一种新型的冷冻治疗仪中的低温预冷系统。该低温预冷系统的应用，能使冷冻治疗仪采用5-10MPa的常温氮气作为手术工作气体，避免了氩氦系统中高压氩气(40MPa)的高成本、难获得、运输困难等问题，也克服了低温液氮的输送所造成的刀径大、输送管路粗等不足。

本发明是这样实现的：采用单压缩机混合工质低温制冷系统作为冷冻治疗仪中手术工作气体的预冷系统，该系统主要由压缩机、冷凝器、油分离器、汽液分离器及热交换器、过滤器、节流装置、蒸发器、冷冻介质和冷冻介质容器、压力调节装置及管路循环系统中的混合工质构成。为达到冷冻治疗所需的低温温区，本发明采用混合工质的自然复叠低温制冷原理，采用多次分离，多级复叠制冷循环。混合工质经压缩机压缩变成高压混合气体，经过冷凝器、防露管和油分离器后，混合气体进入汽液分离器和逆流热交换器，在次混合工质经过多次分离和热交换，达到逐步液化分离的目的，最后仅低沸点工质通过过滤器，经节流装置进入蒸发器。蒸发器出来的低沸点组份经过多级热交换器汇同其它沸点的工质返回压缩机。蒸发器冷却冷冻介质容器内的冷冻介质，浸没在冷冻介质中的氮气管路与冷冻介质热交换，将流经氮气管路的高压氮气冷却，从而达到氮气预冷的目的。本发明的提出使冷冻治疗仪使用常温高压氮气作为手术工作气体成为可能。常温高压氮气首先通过本发明进行预冷获得温度较低(-100℃以下)的高压氮气，低温高压氮气在冷冻治疗仪冷刀的刀尖再通过节流效应，使刀尖温度进一步下降，迅速达到治疗所需之低温。本发明的结构精简、体积小、制冷量大、使用成本低且便于与冷冻治疗仪的其他元件配合。

附图说明

图1是本发明冷冻治疗仪的低温预冷系统的结构示意图。

具体实施方式