[发明专利]带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备

说明书

技术领域

本发明是一种新型病变组织冷热治疗设备，尤其涉及一种带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备。

背景技术

低温外科，又称冷冻治疗，是指利用低温器械，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。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冷热探针或导管插入肿瘤组织，然后在冷热探针或导管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，血流淤积和微血栓形成。此外，冷冻的作用还可能与免疫有关。对冻结肿瘤组织的融化过程要加以主动控制才能达到相当好的肿瘤杀伤效果，所以，临床上通过对肿瘤实施深度冷冻后再辅以升温融化可以最大限度地摧毁肿瘤组织。然而，这方面的疗效受到一定限制，这主要因在冷冻和融化控制方面的困难所致，肿瘤的降温和加热若不进行严格的质量保证，常难得到满意的治疗。所以，寻求理想的冷冻治疗方法并研制相应的医疗仪器是当前低温医学工程领域的首要任务之一。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。氩氦刀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。当冷冻探针内循环氩气时，氩气在刀尖急速膨胀，在很短的时间内冷冻病变组织到零下140度，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。

氩氦刀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，成本较高.(4)高压氩气瓶(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

本发明所要解决的技术问题是针对现有液氮系统和氮氦刀两大冷冻治疗设备的上述不足，提出一种带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备。

为了解决本发明的技术问题，本发明提出的一种带蓄冷蓄热装置的冷热消融设备，包括制冷剂容器、气体总管和冷热探针或导管，其创新点在于，制冷剂容器与气体总管相连，气体总管分为两条管路，一条与进气冷管相连，一条与进气热管相连，从蓄冷换热器穿过的进气冷管与从蓄热换热器穿过的进气热管两条管路汇集成一条进气管后与冷热探针或导管相连。

本发明中，上述蓄冷换热器最好为外壳保温的封闭腔体，其中包括有制冷设备蒸发器和进气冷管，腔内还充注有蓄冷材料，蓄冷材料充分环绕于制冷设备蒸发器和进气冷管四周；制冷设备蒸发器的两端与制冷设备相连；制冷设备为可降温到300K至0K的设备。蓄冷材料可为为显热、潜热、磁性、高分子蓄冷材料。

本发明中，上述蓄热换热器最好为外壳保温的封闭腔体，其中包括有加热管和进气热管，腔内还充注有蓄热材料，蓄热材料充分环绕于加热管和进气热管四周；加热管两端与加热设备相连；加热设备为可加热到300K至500K的设备。

本发明中，制冷剂通过蓄冷换热器预冷、蓄热换热器加热保证了制冷和加热性能的稳定可靠。蓄冷换热器和蓄热换热器外部最好采用绝热材料保温，如聚氨酯发泡、石棉布保温。当制冷设备工作时，制冷设备的制冷工质通过蒸发器与蓄冷材料进行热交换，而后蓄冷材料吸收了大量冷量，手术时通过制冷剂管路将储存的冷量释放带出以预冷制冷剂。