CN112022325A - 气体封闭循环半导体制冷手术刀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体封闭循环半导体制冷微创手术刀，属医疗器械领域。它包括刀头1、刀杆2、输液管3、刀柄4、刀柄回流管接口5、刀柄进流管接口6、进流管7、回流总管8、下流道回流管9、上下半导体制冷片10、热风出口管11、充气阀12、充气口13、循环风机14、手术刀外壳15、刀杆真空绝热管16、气体上中下三流道17、上下隔板18、保温层19、压力表20、直流电源21。循环风机14送出的气体经气体上中下三流道17被上下半导体制冷片10的上层半导体片冷却，送往刀头1。刀头1的回流气体经回流总管8、下流道回流管9、及气体上中下三流道17的下流道并与中流道的回流气合并后、被循环风机14升压又进入上道。这样当气体封闭循环半导体制冷微创手术刀工作时，刀头1的温度也会隨工作时间的推移逐次降低温度。复温时仅需将直流电源21的正负倒相，刀头1的温度便会逐渐升至设定温度。上述过程反复几次后、肿瘤组织便会被全部杀灭。
Description
技术领域：
本发明涉及一种气体封闭循环半导体制冷微创手术刀，属医疗器械领域。
背景技术：
1998年10月美国Endocare公司研制成功一种新型超低温介入冷热消融治疗设备：Crycare微创手术系统--氩氦刀 (www.cryocare.com.cn)，并通过美国FDA批准，IEC、EMC和欧盟 CE认证后，进入医疗市场，很快便在全世界各地医院安装使用。它的发明是冷冻治疗技术发展的最新成就，不但继承发展了超低温治疗学的基础和临床研究成果，而且推出了制冷的新概念和新技术。这种微创手术系统氩氦刀利用冷冻与复温杀灭体内癌组织，因在降温状态下血液及淋巴液均停止流动而大大降低了癌细胞转移的风险。手术是微创的，将癌组织冻死后会被正常组织吸收，治疗效果好，但氩氦气稀少且设备费用昂贵，而且对病灶的体积质量有一定的要求，不能有效地切除较大的肿瘤，因而限制了该技术的推广应用。
发明内容：
为弥补现有上述技术的不足，本发明可提供一种气体封闭循环半导体制冷微创手术刀，用半导体冷热两面的温差，若半导体冷热两面的温差为40℃，热面温度初始为室温℃，则冷面的出风温度初时可维持-25℃，因出流气体返回系统为热面降温，则回流温度随癌组织的冰冻也随之降温，这样刀头的温度也相应降低，理论上可降至气体的液化温度，就足以杀灭任何癌组织！循环风机输送气体经半导体制冷片冷却后的低温冷风送往刀头给病灶处降温后再返回循环风机入口形成气流的循环流动。第二片半导体制冷片用以补偿循环风机的焓增。
为此本发明应它包括刀头1、刀杆2、输液管3、刀柄4、刀柄回流管接口5、刀柄进流管接口6、进流管7、回流总管8、下流道回流管9、上下半导体制冷片10、热风出口管11、充气阀12、充气口13、循环风机14、手术刀外壳15、刀杆真空绝热管16、气体上中下三流道17、上下隔板18、保温层19、压力表20、直流电源21
循环风机14的出口与气体上中下三流道17的上风道联通，上风道出口与进流管7的一端相通，进流管7的另一端与刀柄4尾部的刀柄进流管接口6联通固结。刀柄进流管接口6与输液管3的右端联通固结，输液管3的左端与刀头1相通。刀柄回流管接口5与回流总管 8联通固结。
上下隔板18插入工作风箱19内，上下半导体制冷片10分别贴在上下隔板18壁面上。刀柄进流管接口6与输液管3右端联通固结，输液管3的左端与刀头1联通固结。刀杆2的左端与刀头1联通固结，刀杆2的右端与刀柄回流管接口5相联通。循环风机14的出口与上下隔板18的上层风道相联通。
循环风机14的入口与上下隔板(18)的中层及下层风道相联通。充气口13与充气阀12的入口联通固结，充气阀12的出口与循环风机14的入口联通固结，压力表20与气体上中下三流道17的上层流道联通固结。
刀杆2的左端与刀头1联通固结，刀杆2的右端插入刀柄4中。输液管3从刀杆2的左端插入并与刀柄4的刀柄进流管接口6联通。刀杆真空绝热管16套在刀杆2的管壁外。直流电源21的电流输入端与交流电源相结，输出端的正负极分别与上下半导体制冷片(10)的正负极相联结。
附图说明
图1、是气体封闭循环半导体制冷微创手术刀系统图，
图2、是工作风箱A-A剖面右视图，
图3、是微创手术刀体结构图，
图4、动物实验现场照，
图5.猪肝癌块切片显微照。
其中：1-刀头、2-刀杆、3-输液管、4-刀柄、5-刀柄回流管接口、6-刀柄进流管接口、7-进流管、8-回流总管、9-下流道回流管、10-上下半导体制冷片、11-热风出口管、12-充气阀、13- 充气口、14-循环风机、15-手术刀外壳、16-刀杆真空绝热管、17- 气体上中下三流道、18-上下隔板、19-保温层、20-压力表、21- 直流电源。
实施方案
图1也是风量5m3/h的气体封闭循环半导体制冷微创手术刀图。输液管3是Φ1.2x0.1的不锈钢管，工作气体为氧气。在管内流速取 30m/s，压力为0.2MPa，流量可达：4.24x10-4m3/s，若要将质量20g的肿瘤从37℃降至-25℃，所需冷量：Q0＝(37+25)*0.02*0.6＝0.744kJ。上下半导体制冷片10为120mmX80mm厚2mm的薄片，每片额定制冷量为180W、冷热面温差30℃、制冷系数为1.5，
刀杆2为Φ3x0.15的不锈钢管，刀柄4为Φ12、长75mm的工程塑料棒，按图3的形式沿中心轴钻Φ3x25及Φ1.2x68的孔各一个，按图1装配完毕后，进流管7及回流总管8均采用内径为3mm的高效保温软管。
利用气体封闭循环半导体制冷微创手术刀对猪的肺癌进行了动物实验(参照图4.)。经B超检查猪肺上出现3Cm的球形肿瘤组织。实验开始前用氧气瓶将循环风机14充以0.2MPa的压力。在猪的胸部划开10mm的小口，在B超引导下，将气体封闭循环半导体制冷微创手术刀的刀杆2插入猪胸腔，使刀头1插进猪肺的癌块上。然后开启直流电源11，刀头1的温度就从37℃逐渐不降，在B超上可看见癌组结从出现冻结的白色冰块，到冰球履盖全部癌组织约需15分钟，维持3分钟后便将直流电源12倒相开始复温，12分钟后刀头1的温度升至44℃，猪肺上癌组织的冰球己解全部冻冻。3分钟后重复上述过程一次，然后切下猪肺癌组织进行显微检查，癌变组织已冻死(参见图5.)。
Claims (4)
1.本发明涉及一种气体封闭循环半导体制冷微创手术刀，它包括刀头(1)、刀杆(2)、输液管(3)、刀柄(4)、刀柄回流管接口(5)、刀柄进流管接口(6)、进流管(7)、回流总管(8)、下流道回流管(9)、上下半导体制冷片(10)、热风出口管(11)、充气阀(12)、充气口(13)、循环风机(14)、手术刀外壳(15)、刀杆真空绝热管(16)、气体上中下三流道(17)、上下隔板(18)、保温层(19)、压力表(20)、直流电源(21)；循环风机(14)的出口与气体上中下三流道(17)的上风道联通，上风道出口与进流管(7)的一端相通并与刀柄(4)尾部的刀柄进流管接口(6)联通，刀柄进流管接口(6)与输液管(3)的右端联通固结，输液管(3)的左端与刀头(1)相通，刀柄回流管接口(5)与回流总管(8)联通固结。
2.如权利要求1所述的气体封闭循环半导体制冷微创手术刀，其特征在于上下隔板(18)插入工作风箱(19)内，上下半导体制冷片(10)分别贴在上下隔板(18)壁面上；工作风箱(19)右端上部与进流管(7)的一端联通，进流管(7)的另一端与刀柄(4)的刀柄进流管接口(6)联通；刀柄进流管接口(6)与输液管(3)右端联通固结，输液管(3)的左端与刀头(1)联通固结，刀杆(2)的左端与刀头(1)联通固结，刀杆(2)的右端与刀柄回流管接口(5)相联通；循环风机(14)的出口与上下隔板(18)的上层风道相联通，循环风机(14)的入口与上下隔板(18)的中层及下层风道相联通；充气口(13)与充气阀(12)的入口联通固结，充气阀(12)的出口与循环风机(14)的入口联通固结；压力表(20)与气体上中下三流道(17)的上层流道联通固结。
3.如权利要求1所述的气体封闭循环半导体制冷微创手术刀的刀杆(2)，其特征在于刀杆(2)的左端与刀头(1)联通固结，刀杆(2)的右端插入刀柄(4)中；输液管(3)从刀杆(2)的左端插入并与刀柄(4)的刀柄进流管接口(6)联通，刀杆真空绝热管(16)套装在刀杆(2)的管外。
4.如权利要求1所述的气体封闭循环半导体制冷微创手术刀的直流电源(21)，其特征在于直流电源(21)的电流输入端与220V交流电源相结，输出端的直流正负极分别与上下半导体制冷片(10)的正负极相联结。
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