CN112197487A - 一种医疗专用液冷循环设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种医疗专用液冷循环设备，涉及医疗器械技术领域，其包括对冷却箱中的冷媒液进行制冷的制冷系统、储存制冷后冷媒液的保温箱，制冷系统中设置有温度控制系统，保温箱内设置有液位传感器和温度传感器，保温箱上连接有出液管，冷却箱上连接有进液管，出液管和进液管上连接有循环泵，循环泵上设置有流量调节控制系统，出液管邻近保温箱的一端设置有除冰渣机构。解决了现有临床中缺少专门针对医疗应用的冷媒液循环机的问题。

Description

一种医疗专用液冷循环设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种医疗专用液冷循环设备。

背景技术

通过对人体局部组织降温能够使血管收缩、细胞缺氧，能够让伤口周围的毛细血管收缩，减轻局部充血和出血，抑制细胞的活动，使神经末梢的敏感性降低而减轻疼痛，可减少局部流血，降低细菌的活动力和细胞的代谢，因而可以防止炎症甚至化脓的扩散。通过医学临床发现，低温还能够在放疗中减轻因射线使水分子电离，产生氧自由基对细胞DNA损伤、上皮细胞脱落而导致的充血、水肿、糜烂及溃疡等症状。

现有临床中，常用的降温方式是采用从冷冻室拿出的冰袋或冰块进行冰敷，冰袋或冰块的温度过低，对组织的直接刺激导致耐受性差，并且低温保持时间不够长，导致冰敷效果不理想，使用不方便。

所以迫切需要一种医用循环制冷机，可以采用一个与需要降温的组织处结构和位置匹配的降温终端，比如可以是一个柔性且密封的冷媒袋，也可以是一个能够传递温度的壳体等，通过制冷机向该降温终端中通入制冷后的冷媒液，再将温度变高后的冷媒液从降温终端中导出到制冷机中循环制冷，从而保证制冷效果，且使用更加灵活。

现有技术中的工业用冷媒液循环机，对冷媒液的制冷温度和循环流量控制精度较低，且为了防止冷媒液结冰，通常会在冷媒液中增加添加剂，如果冷媒液泄露，这些添加剂将会对患者的伤口造成污染，特别是对患者口腔等部位进行降温时，如果冷媒液发生泄露很容易造成中毒事件。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种医疗专用液冷循环设备，解决了现有临床中缺少专门针对医疗应用的冷媒液循环机的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供一种医疗专用液冷循环设备，其包括对冷却箱中的冷媒液进行制冷的制冷系统、储存制冷后冷媒液的保温箱，制冷系统中设置有温度控制系统，保温箱内设置有液位传感器和温度传感器，保温箱上连接有出液管，冷却箱上连接有进液管，出液管和进液管上连接有循环泵，循环泵上设置有流量调节控制系统，出液管邻近保温箱的一端设置有除冰渣机构。

本发明的有益效果为：通过进液管将温度不够低的冷媒液送入到冷却箱中并通过制冷系统进行冷却，温度控制系统能够控制制冷系统的制冷温度达到预设值，以保证制冷温度的准确性，再将制冷合格的冷媒液通过保温箱进行存储，以供循环泵抽取后从出液管送出到制冷终端进行制冷。保温箱内设置的液位传感器和温度传感器分别能够实时向控制器反馈保温箱内冷媒液的液位高度和温度变化值，从而保证保温箱内冷媒液不会溢出同时又有足够的量供制冷终端进行制冷，循环泵上的流量调节控制系统能够对冷媒液的循环流速进行控制以满足不同的冰敷时间需求。

本方案中的冷媒液循环机通过精准地控制冷媒液循环流速、冷冻温度能够对患者不同部位的冷敷适应性调整，由于是通过流动的冷媒液进行冰敷，柔性的冷媒液能够充分填充制冷终端的每个角落，以保证对待冰敷组织冰敷的充分性，使冰敷效果更好；由于是冷媒液循环冰敷，冰敷的温度不用太低，能够提高患者使用时的舒适性，有助于提高患者对疾病治疗的配合度。

设置在保温箱出水口上的除冰渣机构能够借助冷媒液的水力驱动冰渣收集斗将冰渣过滤板过滤掉的冰渣倒入冰渣回收流道中，进而除去冷媒液中的冰渣，避免冰渣堵塞出液管、损坏循环泵。由于在本冷媒液循环机中设置了除冰渣机构，使得冷媒液中不需要添加任何防冻添加剂，使冷媒液更加安全，在通过制冷终端冷敷时，能够提高安全性，即使出现泄漏也不会对患者的身体健康造成影响。

附图说明

图1为医疗专用液冷循环设备的立体结构图。

图2为医疗专用液冷循环设备的柜体去掉前板的正面结构图。

图3为图1中A处的放大图。

图4为除冰渣机构的结构示意图。

图5为除冰渣机构的传动示意图。

其中，1、柜体；101、柜门；102、弧面；103、推手；104、万向轮；2、冷却箱；3、保温箱；4、操作界面；5、启停开关；6、温度调节器；7、流量调节器；8、压力表；9、报警器；10、急停按钮；11、循环进出口安全门；12、循环进口阀；13、循环出口阀；14、电磁感应锁扣；15、除冰渣机构；151、冰渣过滤板；152、水力转轮；153、冰渣收集斗；154、冷媒液导向罩；155、收集斗轴；156、减速齿轮组；157、转轮中心轴；16、液位显示器；17、循环泵；18、出液管。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，该医疗专用液冷循环设备包括对冷却箱中的冷媒液进行制冷的制冷系统、储存制冷后冷媒液的保温箱，制冷系统中设置有温度控制系统。制冷系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀，以及辅助制冷的储液器、干燥过滤器、截止阀、视液镜、电磁阀等部件，用管道依次将这些设备连接，形成一个封闭式系统。制冷系统中设置的温度控制系统能够按照输入的制冷温度进行制冷。

制冷系统工作时，压缩机将蒸发器所产生的低温低压制冷剂蒸气吸入汽缸内，经压缩机压缩，压力升高(温度也升高)到稍大于冷凝器内的压力时，将其汽缸内的高压制冷制蒸气排到冷凝器中。在冷凝内高温高压的制冷剂蒸气与温度较低的空气(或常温水)进行热交换而冷凝为液态制冷剂，这时液态制冷剂经过膨胀阀降温(降压)后入蒸发器，在蒸发器内吸收被冷却物体的热量后再汽化，这样冷媒液便得到冷却而制冷剂蒸气又被压缩机吸走，因此在制冷系统中经过压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个过程完成一个循环，从而将冷媒液制冷成需要的温度，制冷满足要求的冷媒液流入保温箱中进行存储。

保温箱内设置有液位传感器，液位传感器优选型号为QDY30A-N，将其测量探头投入到保温箱中，通过液位显示器16显示保温箱内的液位高度，液位显示器固定在柜体的前板上，以方便人工实时检查液位高度，同时液位传感器将液位高度值实时反馈给总控制器，当液位低于最小阈值时，控制制冷系统对冷却箱中的冷媒液制冷以向保温箱中补充冷媒液；当液位高于最大阈值时，则关闭冷却箱与保温箱之间的电控阀门并关闭制冷系统。总控制器优选stm32f103zet6单片机芯片。

保温箱内设置有温度传感器，温度传感器优选型号为MF53-503F-3950-400L的热敏电阻温度传感器。通过温度传感器可以实时向总控制器反馈保温箱内冷媒液的实时温度，如果保温箱内的温度低于预设的温度范围值(该值为用户输入的制冷温度±允许误差值)，则控制连接在保温箱与冷却箱之间的抽吸泵将保温箱内的冷媒液抽到冷却箱中继续制冷后再流入保温箱中。在每次需要启动本制冷机对制冷终端输入冷媒液时，都需要通过保温箱内的温度传感器检测冷媒液温度，只有在冷媒液温度在输入的温度范围内主控制器才会控制循环泵打开，以保证冷媒液温度的可靠性。

保温箱上连接有出液管18，冷却箱上连接有进液管，出液管18和进液管上连接有循环泵17，循环泵17上设置有流量调节控制系统，出液管18邻近保温箱的一端设置有除冰渣机构15。制冷系统的制冷温度范围优选为-20℃～50℃，且制冷时间为0.5～8小时，考虑到患者的耐受性，通常制冷温度在0℃左右。

在医疗上，需要冰敷的位置可能是口腔等位置，对冷媒液的安全性要求较高，需要避免向冷媒液中添加防结冰添加剂，优选的冷媒液为水，但是当水温下降到0℃左右后，水中容易形成冰渣，通过除冰渣机构15能够除去冷媒液中的冰渣，避免堵塞出液管。

如图4和图5所示，除冰渣机构15包括固定于出液管过流面上的冰渣过滤板151，冰渣过滤板151为表面光滑的不锈钢滤板，滤孔的直径需满足最小的冰渣也不能通过但冷媒液可以顺畅通过。冰渣过滤板151的后侧设置有水力转轮152，冰渣过滤板151朝向水力转轮152的一侧固定有冷媒液导向罩154，冷媒液导向罩154的大径端全覆盖冰渣过滤板151，使从冰渣过滤板151处过滤后的冷媒液均流入冷媒液导向罩154中，然后通过固定连接于冷媒液导向罩154小径端的喷嘴倾斜向下喷向水力转轮152的叶片上来带动水力转轮152转动。冰渣过滤板151的前侧的下方设置有冰渣收集斗153，被冰渣过滤板151过滤掉的冰渣落入冰渣收集斗153中。

水力转轮152转动并通过转轮中心轴157将转动传递给小锥形齿轮，小锥形齿轮带动大锥形齿轮转动，大锥形齿轮带动收集斗轴155转动，从而带动冰渣收集斗153转动将冰渣收集斗153中的冰渣定期投入冰渣回收流道中。小锥形齿轮和大锥形齿轮构成减速齿轮组156。

该医疗专用液冷循环设备还包括制冷机柜体1，制冷机柜体1上开合设置有柜门101，冷却箱2和保温箱3以抽屉的形式重叠放置于柜门101后侧的柜体1内，保温箱3周围包裹有保温材料。冷却箱2和保温箱3之间连接有液体流通管道，该流通管道上连接有电磁阀以控制该流通通道的通断，该电磁阀通过总控制器控制。

柜体1的顶部设置有倾斜的弧面102，弧面102上嵌装有操作界面4。操作界面4设置在倾斜的弧面102上，如图1所示，使操作的视野更好，操作更加方便，更符合人机工程学。弧面102的后端固定有推手103，柜体1的底部安装有带刹车的万向轮104，万向轮104和推手103的设置方便移动本医疗专用液冷循环设备，万向轮104上的刹车便于在任意地方可以停止并稳定固定本医疗专用液冷循环设备。

操作界面4上设置有与总控制器连接的启停开关5、温度调节器6、流量调节器7、压力表8、报警器9和急停按钮10。启停开关5为按键开关，用于整个设备的开关启停；温度调节器6为按键式输入按钮，包括增加按钮和减小按钮以及显示当前温度的液晶屏；流量调节器7为旋钮式调节器，通过转动的角度来给总控制器输入循环的冷媒液需要达到的流量值；压力表8为耐低温的液用压力表；报警器9优选蜂鸣报警器或者声光报警器，其与总控制器连接，在检测到系统运行异常时通过发出警报来提示人们；急停按钮10为蘑菇头按钮，用于紧急情况下急停整套设备。

如图3所示，柜体上设置有循环进出口安全门11，循环进出口安全门11内侧支撑安装有循环进口阀12和循环出口阀13，循环进口阀12和循环出口阀13分别与进液管和出液管连接。循环进出口安全门11通过电磁感应锁扣14可开合连接于柜体1上。进液管和出液管中的冷媒液的流速范围为0～500mL/min。

使用时，按下启停开关5，使总控制器接通电源处于工作状态，根据冷媒液需要的制冷温度在温度调节器6上按下目标制冷温度值，根据冷媒液需要的目标流量值将流量调节器7调至需要的档位，由于流量值通常是一个范围内都可以满足，所以只需要流量调节器7具有几个档位即可满足需求，总控制器控制制冷系统工作将冷却箱中的冷媒液制冷至目标制冷温度值，是否达到目标制冷温度值通过温度传感器检测，冷媒液达到目标制冷温度值后流入保温箱中进行保温，保温箱中设置的温度传感器实时给控制器反馈内部冷媒液的温度是否处于允许的温度范围内。

打开循环泵并按照目标流量值向冷却终端中循环输入和输出冷媒液，通过制冷终端对患处进行冰敷，保温箱内的液位传感器实时向总控制器反馈液位高度，当液位高度低于阈值后打开制冷系统制冷向保温箱中补充冷媒液，液位高度的阈值通常需要考虑到制冷系统的制冷时间，即在需要补入冷媒液制冷完成之前保温箱中还有冷媒液供循环，以保证影响制冷终端的制冷进程；一直循环上述过程直至达到医嘱的冰敷时间。

Claims (9)

1.一种医疗专用液冷循环设备，其特征在于，包括对冷却箱中的冷媒液进行制冷的制冷系统、储存制冷后冷媒液的保温箱，所述制冷系统中设置有温度控制系统，所述保温箱内设置有液位传感器和温度传感器，所述保温箱上连接有出液管，所述冷却箱上连接有进液管，所述出液管和所述进液管上连接有循环泵，所述循环泵上设置有流量调节控制系统，所述出液管邻近所述保温箱的一端设置有除冰渣机构。

2.根据权利要求1所述的医疗专用液冷循环设备，其特征在于，所述除冰渣机构包括固定于所述出液管过流面上的冰渣过滤板，所述冰渣过滤板的后侧设置有水力转轮，所述冰渣过滤板的前侧设置有冰渣收集斗，所述冰渣收集斗与所述水力转轮传动连接且通过所述水力转轮的驱动使所述冰渣收集斗中的冰渣定期投入冰渣回收流道中。

3.根据权利要求2所述的医疗专用液冷循环设备，其特征在于，所述水力转轮与所述冰渣收集斗之间连接有减速齿轮组。

4.根据权利要求1所述的医疗专用液冷循环设备，其特征在于，还包括制冷机柜体，所述制冷机柜体上开合设置有柜门，所述冷却箱和所述保温箱可拆卸连接于所述柜门后侧的柜体内。

5.根据权利要求4所述的医疗专用液冷循环设备，其特征在于，所述柜体的顶部设置有倾斜的弧面，所述弧面上嵌装有操作界面，所述操作界面上设置有启停开关、温度调节器、流量调节器、压力表、报警器和急停按钮。

6.根据权利要求4所述的医疗专用液冷循环设备，其特征在于，所述柜体上设置有循环进出口安全门，所述循环进出口安全门内侧支撑安装有循环进口阀和循环出口阀，所述循环进口阀和所述循环出口阀分别与所述进液管和所述出液管连接。

7.根据权利要求6所述的医疗专用液冷循环设备，其特征在于，所述循环进出口安全门通过电磁感应锁扣可开合连接于所述柜体上。

8.根据权利要求1所述的医疗专用液冷循环设备，其特征在于，所述制冷系统的制冷温度范围为-20℃～50℃，且制冷时间为0.5～8小时。

9.根据权利要求1所述的医疗专用液冷循环设备，其特征在于，所述进液管和所述出液管中的冷媒液的流速范围为0～500mL/min。

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