CN113143441A - 半导体片串联式微创深冷手术刀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体片串联式微创深冷手术刀，属医疗器械领域。它包括刀头1、绝热真空套管2、绝热微细粉3、手术刀回流管4、刀柄5、进流管6、进气接口管7、进气管8、手术刀回流口9、制冷箱供气管10、半导体制冷箱11、换热翅片12、风机13、冷箱进风口14、热风出口15、制冷堆16、直流电源17、隔板18、热风进口19。2‑8片半导体制冷片冷热面相叠成了制冷堆16，多个固定在靠半导体制冷箱11内的隔板18上部，这些制冷堆16所产生的冷量被气流带到微创深冷手术刀刀头实施冷冻杀灭机体内的癌变组织。

Description

半导体片串联式微创深冷手术刀
技术领域：
本发明涉及一种半导体片串联式微创深冷手术刀，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。它的发明是冷冻热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-氩氦刀利用冷冻來杀灭体内癌组织，因在低温状态下血液及淋巴液均停止流动从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，但设备费用昂贵，氩、氦是希有气体取之不易，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，本发明可提供一种半导体片串联式微创深冷手术刀。它利用半导体制冷片冷、热两面的温差，使2-8片半导体制冷片叠合形成串联堆，这样2-8片半导体制冷片的温差接近单片温差的2-8倍，可造成深冷的介质，使刀头降温至-100℃以下。也可把这样的串联堆2-10个并联使用，制冷量能扩大数倍。
若单片半导体片冷热两面的温差为30℃，热面由常温(25℃)的介质冷却，则出风温度可维持-5℃，因送出气流经刀头返回并供热面降温后再排向大气。从刀头回流的温度经癌組织加热也随之升温10℃-15℃，即回流温度应为5-10℃，这样半导体制冷片堆冷面温度也相应降低至-15℃-20℃。这种半导体制冷片制冷堆可以2-10堆并联使用，若长时间运行下去，理论上可降至-180℃，足以杀灭任何癌组织！而需复温时将直流电源正负极换相，则半导体制冷片制冷堆冷面变热面，高温气体进入刀头后不断对冰冻癌块加热，回流气体便逐渐升温，即冷面随之升温。热面的温度比冷面高ΔT，可见输出的热气流可满足医用要求。
因此本发明应包括刀头1、绝热真空套管2、绝热微细粉3、手术刀回流管4、刀柄5、进流管6、进气接口管7、进气管8、手术刀回流口9、制冷箱供气管10、半导体制冷箱11、换热翅片12、风机13、冷箱进风口14、热风出口15、制冷堆16、直流电源17、隔板18、热风进口19。
刀头1的接口与绝热真空套管2的右端联通固接，绝热真空套管2的左瑞插入刀柄5右端并与之联通固接。进流管6从刀柄5左端轴心插入并穿过刀柄5伸出绝热真空套管2的右端。刀柄5左端与进气接口管7右端联通固接，进气接口管7左端与进气管8的一端联通固接，进气管8的另一端与制冷箱供气管10联通固接。手术刀回流口9的一端插入刀柄5中并与手术刀回流管4左侧通道联通固接，手术刀回流口9的另一端与热风进口19联通固接。
2-8片半导体制冷片冷热面相叠成的制冷堆16固定在靠半导体制冷箱11内的隔板18上部，2-10个制冷堆16并联后紧靠第一个制冷堆16也固定在隔板18上。每个制冷堆16的各块半导体片正负电极串联后分别与直流电源17的正负极联接；2-10个串联堆的左侧与换热翅片12相接，半导体制冷箱11的左侧壁与制冷堆16形成的风道下端与风机13的冷箱进风口14联通固接；换热翅片12形成的风道上端与制冷箱供气管10的入口联通固接；隔板18的右侧壁上紧靠2-10个制冷堆16处固定有另一块换热翅片12，隔板18与半导体制冷箱11的右侧内壁组成的热风道上端与热风进口19联通固接，热风道下端与制冷箱热风出口15联通固接；供气阀14安装并联通固接在半导体制冷箱11的下侧壁。置于半导体制冷箱11外的风机13的出口与冷箱进风口14联通固接，直流电源17置于半导体制冷箱11外部，并用导綫与各半导体制冷片的电源綫相联接。
附图说明
图1是半导体片串联式微创深冷手术刀系统图，
图2是微创深冷手术刀结构图。
其中：1-刀头、2-绝热真空套管、3-绝热微细粉3、4-手术刀回流管、5-刀柄、6-进流管、7-进气接口管、8-进气管、9-手术刀回流口、10-制冷箱供气管、11-半导体制冷箱、12-换热翅片、13-风机、14-冷箱进风口、15-热风出口、16-制冷堆、17-直流电源、18-隔板、19-热风进口。
实施方案
图1也是风量5m3/h的半导体制冷微创手术刀系统图。
制冷堆16由4片40x40x3mm的半导体制冷片组成。两块换热翅片12均由宽7mm长120mm的铝质簿片组成，分别紧固于制冷堆16的左侧及隔板18的右侧壁上，三个制冷堆16并联组成冷源。由2mm厚的不锈钢板制成124x44x30mm的半导体制冷箱11。绝热真空套管2外径3mm、内径2.0mm壁厚0.1mm，长200mm的密闭管内填充直径0.2的多孔珠光砂后抽真空制成。内径1.4mm外径1.6mm长280mm的进流管6置于绝热真空套管2的中轴綫上，且右端口伸出绝热真空套管2右端2mm，进流管6与绝热真空套管2形成的环形通道即是手术刀回流管4。刀柄5由工程塑料制成Ф10x90的塑料棒，在其上钻孔安装手术刀回流管4、进流管6、进气接口管7、手术刀回流9，分别用异管与半导体制冷箱11上的制冷箱供气管10及热风进口19联通固接。交直流发生器构成直流电源，当220V的交流电供入时，直流侧可获得12V、200W可换相的直流电，输出作为制冷堆16的电源。
风机13输出压力为0.7MPa，流量4.24x10-4m3/s，则每秒应供冷量：Q1＝4.24x10-4*1.013*10＝0.00429kJ/s。
利用半导体微创手术刀对豬的肺癌进行过动物实验，首先将淋癌细胞种植在豬的右肺上，半年后经B超检查猪肺上出现3Cm的球形肿瘤组织。进行动物实验要将猪麻醉后在其胸部剃毛，在B超引导下，仅在猪的胸部划开10mm的小口，将半导体微创手术刀的刀杆插入胸腔，使刀头1插进猪肺的癌块上，然后开启直流电源14，刀头1的温度就从37℃逐渐不降，当低于-10℃度后直，癌组结开始出现冻结的白色冰块，15分钟后刀头温度到-70℃，猪肺上的肿瘤块已全部变成了冰球，维持3分钟后便将直流电源14换相开始复温，刀头1的温度慢慢地从-70℃上升，猪肺上癌组织的冰球从刀头附近开始解冻。12分钟后刀头温度升至44℃，冰球巳全部解冻并维持3分钟后重复上述过程一次，取出刀杆并在10mm的胸腔开口处缝了三针，到猪苏醒后又送回动物实验场圈养。两个月后用B超复查，猪肺原有的3cm癌变组织已全部被周围组织吸收而消失了。

Claims (4)

1.本发明涉及一种半导体片串联式微创深冷手术刀，属医疗器械领域，包括刀头(1)、绝热真空套管(2)、绝热微细粉(3)、手术刀回流管(4)、刀柄(5)、进流管(6)、进气接口管(7)、进气管(8)、手术刀回流口(9)、制冷箱供气管(10)、半导体制冷箱(11)、换热翅片(12)、风机(13)、冷箱进风口(14)、热风出口(15)、制冷堆(16)、直流电源(17)、隔板(18)、热风进口(19)。
2.如权利要求1所述的半导体片串联式微创深冷手术刀，其特征在于：刀头(1)的左侧接口与绝热真空套管(2)的右端联通固接，绝热真空套管(2)的左插入刀柄(5)右端并与之联通固接；进流管(6)从刀柄(5)左端轴心插入并穿过刀柄(5)伸出绝热真空套管(2)的右端。刀柄(5)左端与进气接口管(7)右端联通固接，进气接口管(7)左端与进气管(8)的一端联通固接，进气管(8)的另一端与制冷箱供气管(10)联通固接；手术刀回流口(9)的一端插入刀柄(5)中并与手术刀回流管(4)左侧通道联通固接，手术刀回流口(9)的另一端与热风进口(19)联通固接。
3.如权利要求1所述的半导体片串联式微创深冷手术刀的半导体制冷箱(11)，其特征在于：2-8片半导体制冷片冷、热面相叠成的制冷堆(16)固定在靠半导体制冷箱(11)内的隔板(18)上，2-10个制冷堆(16)紧靠第一个制冷堆(16)并联固定在隔板(18)上，每个制冷堆(16)的各块半导体片的正负电极串联后分别与直流电源(17)的正负极联接；2-10个制冷堆(16)的左侧与半导体制冷箱(11)左侧壁间装有一块换热翅片(12)；另一块换热翅片(12)置于半导体制冷箱(11)右侧壁与隔板(18)间，热风进口(19)下端与半导体制冷箱(11)右侧顶部联通固接，热风出口(15)的上端与半导体制冷箱(11)右侧底部联通固接；置于半导体制冷箱(11)外的风机(15)出口与冷箱进风口(14)联通固接。
4.如权利要求1所述的半导体片串联式微创深冷手术刀的直流电源(17)，其特征在于：直流电源(17)置于半导体制冷箱(11)外部，直流电源(17)的输入侧接220V交流电源，输出侧用导綫与各半导体制冷片的电源綫相联接。
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