CN109620392B - 一种用于高低温治疗的工质分配设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于高低温治疗的工质分配设备及系统，该设备包括机体，其上设置有冷工质输入接口和热工质输入接口以及至少两个工质输出接口；还包括设置在机体内部的：冷工质分配阀组，具有一与冷工质输入接口连通的进口，以及与至少两个工质输出接口分别连通的至少两个冷工质分配口，冷工质分配阀组配置为可控制各冷工质分配口的输出；热工质分配阀组，具有一与热工质输入接口连通的进口，以及与至少两个工质输出接口分别连通的至少两个热工质分配口，热工质分配阀组配置为可控制各热工质分配口的输出；其中，冷工质分配口和热工质分配口，择一与相应的所述工质输出接口通流。应用本方案，为有效提升手术安全性和经济性提供了保障。

Description

一种用于高低温治疗的工质分配设备及系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种用于高低温治疗的工质分配设备及系统。

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。

现有技术中，一种典型的冷冻治疗设备，以美国Endocare公司研制的低温手术系统(Cryocare Surgical System)--氩氦刀为代表，其通过焦耳-汤姆孙效应(Joule-Thomson effect，即气体通过多孔塞膨胀后所引起的温度变化现象)原理来达到冷冻治疗的作用，低温消融温度最低可达到-150～-160℃，复温最高可达到40℃左右。受其工作机理的限制，该类冷冻治疗设备工作压力较高(7～20MPa)，术中存在安全隐患；此外，使用工质较为昂贵(氩气及氦气)，无法得以广泛推广。

有鉴于此，亟待针对现有高低温治疗技术进行改进，以在满足基础治疗功能需求的基础上，为有效提升手术安全性和经济性提供保障。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于高低温治疗的工质分配设备及系统，为有效提升手术安全性和经济性提供保障。

本发明提供的用于高低温治疗的工质分配设备，包括机体，其上设置有冷工质输入接口和热工质输入接口以及至少两个工质输出接口；还包括设置在所述机体内部的：冷工质分配阀组，具有一与所述冷工质输入接口连通的进口，以及与所述至少两个工质输出接口分别连通的至少两个冷工质分配口，所述冷工质分配阀组配置为可控制各所述冷工质分配口的输出；热工质分配阀组，具有一与所述热工质输入接口连通的进口，以及与所述至少两个工质输出接口分别连通的至少两个热工质分配口，所述热工质分配阀组配置为可控制各所述热工质分配口的输出；其中，所述冷工质分配口和所述热工质分配口，择一与相应的所述工质输出接口通流。

优选地，还包括：相分离器，设置在所述冷工质分配阀组的进口上游侧；相分离阀，设置在与所述相分离器的气相工质出口相连的外排通路上；和流量调节阀，设置在所述外排通路的下游段，以调节外排通路的流量。

优选地，还包括：预冷器，设置在所述外排通路上，其介质入口与所述相分离阀的出口连通，其介质出口与所述流量调节阀的入口连通；且所述预冷器的本体与所述冷工质分配阀组的阀体贴合设置。

优选地，所述预冷器的本体包括可贴合固定的上本体和下本体；其中，所述下本体的上表面开设有若干相连通的通流槽，所述介质入口与所述下本体一侧端部的所述通流槽连通，所述介质出口与所述下本体另一侧端部的所述通流槽连通。

优选地，所述上本体和所述下本体之间设置限位配合副，所述限位配合副配置为：一者上设置有限位凸块，另一者上设置有限位卡槽。

优选地，所述限位配合副设置在两侧端部，所述限位凸块自所述上本体的端部中间位置水平外伸形成，所述限位卡槽由自所述下本体的端部两个外缘位置向上延伸的凸起围合形成；并配置为：所述上本体和所述下本体贴合固定后，所述上本体的上表面和所述凸起的上表面齐平。

优选地，所述热工质分配阀组的每个所述热工质分配口的下游侧设置单向阀。

优选地，所述冷工质分配阀组包括：冷工质分流体，其上设置有与所述冷工质输入接口连通的所述进口，还设置有通过内部流道与所述进口连通的至少两个分流口；至少两个冷工质阀体，每个所述冷工质阀体配置为：其进口与相应的所述分流口连通，其出口形成所述冷工质分配口；所述冷工质阀体的底面与所述预冷器的本体贴合设置；所述热工质分配阀组包括：热工质分流体，其上设置有与所述热工质输入接口连通的所述进口，还设置有通过内部流道与所述进口连通的至少两个分流口；至少两个热工质阀体，每个所述热工质阀体配置为：其进口与相应的所述分流口连通，其出口形成所述热工质分配口。

优选地，所述机体包括支撑框架和围合在所述支撑框架侧面的面板，以形成所述机体的内部容纳空间；所述机体内固定设置有支架，所述预冷器和所述热工质阀体固定设置在所述支架上。

优选地，所述冷工质输入接口和热工质输入接口，分别设置有插装于后面板的冷工质总入口管和热工质总入口管；所述至少两个工质输出接口，分别设置有插装于前面板的工质输出管；所述冷工质总入口管和所述热工质总入口管分别通过软管与所述相分离器的进口和所述热工质分流体的进口连通；所述冷工质分流体的分流口与所述冷工质阀体的进口之间、所述热工质分流体的分流口与所述热工质阀体的进口之间、所述冷工质阀体的所述冷工质分配口与所述工质输出管之间、所述热工质阀体的所述热工质分配口与所述工质输出管之间，均通过金属管建立连通；且所述冷工质分流体的分流口与所述冷工质阀体的进口之间各冷工质分配管长度一致，所述热工质分流体的分流口与所述热工质阀体的进口之间各热工质分配管长度一致。

本发明还提供一种用于高低温治疗的工质分配系统，包括：冷介质罐和热介质罐，以及如前所述的用于高低温治疗的工质分配设备；其中，所述冷工质输入接口可与所述冷介质罐连通，所述热工质输入接口可与所述热介质罐连通。

针对现有技术，本发明另辟蹊径地提供了一种可分配冷热工质的分配设备，该设备的冷工质输入接口和热工质输入接口可分别与冷介质罐和热介质罐连通，具有通过冷工质分配阀组和热工质分配阀组实现介质分配，冷工质通路或者热工质通路可择一连通至相应的工质输出接口；由此，可根据术中治疗阶段进行适应性选择。应用本方案，在满足基础治疗功能需求的基础上，可完全规避应用焦耳-汤姆孙效应原理进行治疗的高压工作状态，治疗过程中不会出现介质压力过高而导致的安全隐患。同时，本发明可选用价格较低的液态工质，提供术中冷量的供给，可大大降低了手术成本，具有较好的经济性。

在本发明的优选方案中，在冷工质输送路径的分配阀组上游侧设置有相分离器，通过相分离阀的控制将冷路中气化工质排除，从而避免气化冷工质被输送至治疗探针，也就是说保障进入治疗探针的冷工质大部分为液态，确保低温治疗的最佳效果；更进一步地，采用流量调节阀调整排除通路内的流阻，从而在液态工质与气液分离之间达到较好的平衡。

在本发明的另一优选方案中，通过设置在外排通路上的预冷器，可以将外排气态工质的冷量回收，由于预冷器本体与冷工质分配阀组的阀体良好贴合，能够有效提高系统冷量的利用率，由此可进一步提升经济性。

附图说明

图1为具体实施方式所述用于高低温治疗的工质分配系统的工作原理示意图；

图2为具体实施方式所述用于高低温治疗的工质分配设备的示意图；

图3为图2中所示工质分配设备的装配爆炸示意图；

图4为具体实施方式所述工质分配设备的内部结构示意图；

图5为具体实施方式所述预冷器的整体结构示意图；

图6为图4的A向视图；

图7为冷工质分流体21的接管示意图；

图8为热工质分流体的接管示意图；

图9为所述工质分配设备的内部结构示意图。

图中：

工质分配设备10、机体1、工质输出接口11、冷工质输入接口12、热工质输入接口13、后面板14、冷工质总入口管15、热工质总入口管16、前面板17、工质输出管18、支撑框架19、第一支架191、第二支架192、冷工质分配阀组2、冷工质分流体21、进口211、分流口212、冷工质阀体22、冷工质分配口221、冷工质分配管23、热工质分配阀组3、热工质分流体31、进口311、分流口312、热工质阀体32、热工质分配口321、相分离器4、外排通路41、相分离阀5、流量调节阀6、预冷器7、上本体71、限位凸块711、下本体72、介质入口721、介质出口722、通流槽723、纵向槽7231、横向槽7232、限位卡槽724、凸起7241、单向阀8；

冷介质罐20、热介质罐30。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参见图1、图2和图3，其中，图1示出了本实施方式所述用于高低温治疗的工质分配系统的工作原理示意图，图2示出了本实施方式所述用于高低温治疗的工质分配设备的示意图，图3为图2中所示工质分配设备的装配爆炸示意图。

图2中所示的工质分配设备10，用于高低温治疗的冷工质和热工质分配至四个工质输出接口11；当然，该工质输出接口11的数量不局限于图中所示的四个，只要满足合理分配冷、热工质的功能需要均可。如图3所示，其机体1其上设置有冷工质输入接口12和热工质输入接口13，系统中，冷工质输入接口12可与冷介质罐20连通，热工质输入接口13可与热介质罐30连通。这里，各工质输出接口11分别与术中应用的治疗探针的工质进入口相连。

在机体1内部，冷、热工质分别通过冷工质分配阀组和热工质分配阀组进行分配。请一并参见图4，图4为该工质分配设备的内部结构示意图。

其中，冷工质分配阀组2具有一与冷工质输入接口12连通的进口211，以及与各工质输出接口11分别连通的相应的冷工质分配口221，该冷工质分配阀组2配置为可控制各冷工质分配口221的输出，也即，利用阀机能调节相应冷工质分配口221导通、截止及输出流量。其中，热工质分配阀组3具有一与热工质输入接口13连通的进口311，以及与各工质输出接口11分别连通的相应的热工质分配口321，该热工质分配阀组3配置为可控制各热工质分配口321的输出，也即，利用阀机能调节相应热工质分配口321导通、截止及输出流量。实际临床应用时，冷、热阀组均可控制不同分配口的通流状态，四个工质输出接口可应用于一台手术所用的多个治疗探针，也可应用于多台手术所用的治疗探针。

可以理解的是，冷工质输送过程中可通过管壁与外界进行热交换而气化，若输送到治疗探针的冷工质气态比重较大，则会影响低温治疗效果。为了避免出现上述问题，作为进一步的优选方案可增设相分离功能，其中，相分离器4设置在冷工质分配阀组2的进口211上游侧，相分离阀5设置在与相分离器4的气相工质出口相连的外排通路41上，流量调节阀6设置在外排通路41的下游段，以调节外排通路41的工质流量。这样，开启相分离阀5，冷工质输送路径的气化工质可自外排通路41排到系统外，实现气液有效分离；进一步地，流量调节阀可以调整管道的流阻，在液氮消耗与气液分离之间达到理想平衡状态。

另外，为了获得较好的系统冷量利用率，还可以在外排通路41上设置预冷器7，请一并参见图5，该图示出了预冷器的整体结构示意图。

该预冷器7的介质入口721与相分离阀5的出口连通，其介质出口722与流量调节阀6的入口连通；且预冷器7的本体与冷工质分配阀组2的阀体贴合设置。具体地，为了获得较佳的换热效率，预冷器7的本体包括如图所示的上本体71和下本体72，两者贴合固定，在提升两者间热传递效率的基础上，可确保内部密封状态；可以理解的是，上本体71和下本体72间的固定关系可以采用不同的方式实现，例如但不限于图中所示的螺纹紧固件。

其中，下本体72的上表面开设有若干相连通的通流槽723，介质入口721与下本体72一侧端部的通流槽723连通，介质出口722与下本体72另一侧端部的通流槽723连通，如此设置，可增加自相分离器5所分离的气态冷工质在预冷器7的停留时间和接触比表面积，使得上下本体充分冷却，提高冷量的利用率。图中所示，通流槽723由两侧设置的纵向槽7231和位于两个纵向槽7231之间的依次排布的多个横向槽7232构成，具有较好的加工工艺性及换热率，其中，介质入口721和介质出口722分别与相应侧的纵向槽7231端部位置连通。

需要说明的是，该通流槽723的布置形式并非局限于图中所示的优选示例性说明，也可以采用其他可增加气态冷工质在预冷器7的停留时间和接触比表面积的实现方式，例如，在下本体72表面，自一端往复迂回形式延伸至另一端。另外，该通流槽723也不局限于设置在下本体72上，理论上，也可设置在预热器7的上本体71下表面，同样可获得提高冷量利用率的功能效果。

此外，上本体71和下本体72之间设置限位配合副，该限位配合副配置为：一者上设置有限位凸块，另一者上设置有限位卡槽；由此可快速实现组装定位，且可保证精确装配关系。具体地，图中所示的限位配合副设置在两侧端部，以利用其长度方向的尺寸空间，节省设备内部的横向装配空间。该限位凸块711自上本体71的端部中间位置水平外伸形成，限位卡槽724由自下本体72的端部两个外缘位置向上延伸的凸起7241围合形成；并配置为：上本体71和下本体72贴合固定后，上本体71的上表面和所凸起7241的上表面齐平。

通常情况下，需要控制冷冻治疗阶段的冷工质在压力作用下流向热工质通路的介质源，作为进一步优选，本方案可以在热工质分配阀组3的每个热工质分配口321的下游侧设置单向阀8。以避免冷工质非常态流向热工质分配阀组3，可完全避免低温治疗时较高压力的冷工质对热工质控制的影响，提高系统的安全性。进一步如图1和图6所示，图6为图4的A向视图。相比于赋予上述功能的热工质分配阀组3，配备单向阀的方式具有设备成本可控，以及限流可靠的特点。

需要说明的是，本方案中，冷工质分配阀组2和热工质分配阀组3利用阀机能调节相应工质分配口的导通、截止及输出流量，可以根据具体功能需求选择相应的结构实现方式。作为优选，冷工质分配阀组2包括冷工质分流体21和四个冷工质阀体22，与冷工质输入接口12连通的进口211设置在冷工质分流体21上，冷工质分流体21上还设置有通过内部流道与该进口211连通的四个分流口212；请一并参见图7和图9，其中，图7为冷工质分流体21的接管示意图，图9为所述工质分配设备的内部结构示意图，该图是以冷工质阀体22的本体作为剖面形成的视图。如图所示，用于分离气相工质的相分离器4可与冷工质分流体21的进口211直接连接；其中，每个冷工质阀体22优选采用超低温电磁阀，并配置为：其进口与相应的分流口212连通，其出口形成冷工质分配口221；应当理解，冷工质阀体22的底面与预冷器7的本体间均贴合设置。

相应地，热工质分配阀组3包括热工质分流体31和四个热工质阀体32，请一并参见图8，该图为热工质分流体的接管示意图。与热工质输入接口13连通的进口311设置在热工质分流体31上，热工质分流体31上还设置有通过内部流道与进口311连通的四个分流口312；每个热工质阀体32优选采用耐高温电磁阀，并配置为：其进口与相应的分流口312连通，其出口形成热工质分配口321。

此外，冷工质输入接口12和热工质输入接口13，分别设置有插装于机体1后面板14的冷工质总入口管15和热工质总入口管16；四个工质输出接口11分别设置有插装于机体1前面板17的工质输出管18。为了方便快速与外部接管实现连接，可优选采用标准快插接头，内部配有O型圈，在手术过程中与治疗探针连接可靠、方便，避免了治疗过程中工质的泄漏。

具体地，冷工质总入口管15通过软管与相分离器4的进口42连通，热工质总入口管16通过软管与热工质分流体31的进口311连通；一方面可方便进行组装操作，同时，配合调整垫片使得入口管具有一定的调整量，降低了系统外其他部件的整体装配要求，可适应内部装配误差。另外，冷工质分流体21的分流口212与冷工质阀体22的进口之间、热工质分流体31的分流口312与热工质阀体32的进口之间、冷工质阀体22的冷工质分配口221与工质输出管18之间、热工质阀体32的热工质分配口321与工质输出管18之间，均通过金属管建立连通。优选地，上述连接管均采用内表面抛光的仪表管，优选316L材质，低温性能优良，折弯半径小，弯管过程中内部不产生褶皱，有利于工质均匀的流动；各管路之间连接均用卡套接头，装配维护方便。

并且，冷工质分流体21的分流口212与冷工质阀体22的进口之间各冷工质分配管23长度一致，同理，热工质分流体31的分流口313与热工质阀体32的进口之间各热工质分配管33长度一致，由此保证工质的均匀输送。

此外，为了提高设备组装及内部维护检修操作的便利性，机体1包括支撑框架19和围合在支撑框架19各侧面的面板，具体包括后面板14、前面板17以及上、下、左、右面板，以形成机体1的内部容纳空间；此外，机体1内固定设置有第一支架191和第二支架192，由此，预冷器7可设置在第一支架191上，其上依次设置有冷工质阀体22；热工质阀体32固定设置在第二支架192上，且热工质阀体32与第二支架192之间可设置有隔热垫，预冷器7与第一支架191之间设置有隔热垫，以避免不必要的热交换。

特别说明的是，本方案中提供工质分配设备其他连接固定结构的实现方式，非局限于图中所示的实现方式，例如，支撑框架19可采用分体组装式结构，只要满足基本功能需要均在本申请请求保护的范围内。冷量热交换的功能需要均可。

综上，本实施方式提供的工质分配设备，可广泛适用于超低温工质及高温工质环境，其具有结构紧凑、切换快速、输送均匀、安全可靠、各个通道独立控制的特点；由此，为高低温肿瘤治疗设备针对不同病灶实现差异化治疗提供了技术保障。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.用于高低温治疗的工质分配设备，其特征在于，包括机体(1)，其上设置有冷工质输入接口(12)和热工质输入接口(13)以及至少两个工质输出接口(11)；还包括设置在所述机体(1)内部的：

冷工质分配阀组(2)，具有一与所述冷工质输入接口(12)连通的进口，以及与所述至少两个工质输出接口(11)分别连通的至少两个冷工质分配口(221)，所述冷工质分配阀组(2)配置为可控制各所述冷工质分配口(221)的输出；

热工质分配阀组(3)，具有一与所述热工质输入接口(13)连通的进口，以及与所述至少两个工质输出接口(11)分别连通的至少两个热工质分配口(321)，所述热工质分配阀组(3)配置为可控制各所述热工质分配口(321)的输出；其中，所述冷工质分配口(221)和所述热工质分配口(321)，择一与相应的所述工质输出接口(11)通流；

相分离器(4)，设置在所述冷工质分配阀组(2)的进口上游侧；

相分离阀(5)，设置在与所述相分离器(4)的气相工质出口相连的外排通路上；和

流量调节阀(6)，设置在所述外排通路(41)的下游段，以调节外排通路(41)的流量；

预冷器(7)，设置在所述外排通路(41)上，其介质入口与所述相分离阀(5)的出口连通，其介质出口与所述流量调节阀(6)的入口连通；且所述预冷器(7)的本体与所述冷工质分配阀组(2)的阀体贴合设置。

2.根据权利要求1所述的工质分配设备，其特征在于，所述预冷器(7)的本体包括可贴合固定的上本体(71)和下本体(72)；其中，所述下本体(72)的上表面开设有若干相连通的通流槽(723)，所述介质入口(721)与所述下本体(72)一侧端部的所述通流槽(723)连通，所述介质出口(722)与所述下本体(72)另一侧端部的所述通流槽(723)连通。

3.根据权利要求2所述的工质分配设备，其特征在于，所述上本体(71)和所述下本体(72)之间设置限位配合副，所述限位配合副配置为：一者上设置有限位凸块，另一者上设置有限位卡槽。

4.根据权利要求3所述的工质分配设备，其特征在于，所述限位配合副设置在两侧端部，所述限位凸块自所述上本体(71)的端部中间位置水平外伸形成，所述限位卡槽由自所述下本体(72)的端部两个外缘位置向上延伸的凸起围合形成；并配置为：所述上本体(71)和所述下本体(72)贴合固定后，所述上本体(71)的上表面和所述凸起的上表面齐平。

5.根据权利要求1所述的工质分配设备，其特征在于，所述热工质分配阀组(3)的每个所述热工质分配口(321)的下游侧设置单向阀(8)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的工质分配设备，其特征在于，所述冷工质分配阀组(2)包括：

冷工质分流体(21)，其上设置有与所述冷工质输入接口(12)连通的所述进口(211)，还设置有通过内部流道与所述冷工质分流体(21)的所述进口(211)连通的至少两个分流口(212)；和

至少两个冷工质阀体(22)，每个所述冷工质阀体(22)配置为：其进口与所述冷工质分流体(21)上相应的所述分流口连通，其出口形成所述冷工质分配口(221)；所述冷工质阀体(22)的底面与所述预冷器(7)的本体贴合设置；

所述热工质分配阀组(3)包括：

热工质分流体(31)，其上设置有与所述热工质输入接口(13)连通的所述进口，还设置有通过内部流道与所述热工质分流体(31)的所述进口连通的至少两个分流口(312)；和

至少两个热工质阀体(32)，每个所述热工质阀体(32)配置为：其进口与所述热工质分流体(31)上相应的所述分流口(312)连通，其出口形成所述热工质分配口(321)。

7.根据权利要求5所述的工质分配设备，其特征在于，所述机体(1)包括支撑框架(19)和围合在所述支撑框架(19)侧面的面板，以形成所述机体(1)的内部容纳空间；所述机体(1)内固定设置有支架，所述预冷器(7)和所述热工质阀体(32)固定设置在所述支架上。

8.根据权利要求6所述的工质分配设备，其特征在于，所述冷工质输入接口(12)和热工质输入接口(13)，分别设置有插装于后面板(14)的冷工质总入口管(15)和热工质总入口管(16)；所述至少两个工质输出接口(11)，分别设置有插装于前面板(17)的工质输出管(18)；所述冷工质总入口管(15)和所述热工质总入口管(16)分别通过软管与所述相分离器(4)的进口和所述热工质分流体(31)的进口连通；所述冷工质分流体(21)的分流口(212)与所述冷工质阀体(22)的进口之间、所述热工质分流体(31)的分流口(312)与所述热工质阀体(32)的进口之间、所述冷工质阀体(22)的所述冷工质分配口(221)与所述工质输出管(18)之间、所述热工质阀体(32)的所述热工质分配口(321)与所述工质输出管(18)之间，均通过金属管建立连通；且所述冷工质分流体(21)的分流口(212)与所述冷工质阀体(22)的进口之间各冷工质分配管长度一致，所述热工质分流体(31)的分流口与所述热工质阀体(32)的进口之间各热工质分配管长度一致。

9.用于高低温治疗的工质分配系统，其特征在于，包括：

冷介质罐(20)和热介质罐(30)；

如权利要求1至8中任一项所述的用于高低温治疗的工质分配设备(10)；其中，所述冷工质输入接口(12)可与所述冷介质罐(20)连通，所述热工质输入接口(13)可与所述热介质罐(30)连通。

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