CN116421295A - 低温冷冻系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低温冷冻系统及其控制方法，涉及消融技术领域。本发明的低温冷冻系统的控制方法，通过控制各低温通道的占空比来使各低温通道输送的低温介质的流量相应地自动变化，从而可使不同型号的消融器械上形成的冰球大小基本一致，以形成较为均匀的温度场，并可达到减少液氮浪费以及系统长时间运行的目的。

Description

低温冷冻系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及消融技术领域，特别地涉及一种低温冷冻系统及其控制方法。
背景技术
低温冷冻手术系统是集深度低温冷冻治疗与复温功能于一体的先进微创医疗系统，该系统通过前期的低温操作，可靶向杀死肿瘤细胞。在低温操作时，冷源内储存的低温工质（如液氮）通过低温管路输送到消融器械（消融针等）以执行低温操作，其中，消融器械的治疗区域可形成冰球。影响冰球大小的因素包括消融针直径、压力、环境温度等，这些因素都会影响冰球的形成和生长。
在混合针型的手术治疗方案中，由于低温工质的流向倾向于尺寸较大的消融器械，因此尺寸较大的消融器械上形成的冰球会越来越大，而尺寸较小的消融器械上形成的冰球则会随着低温工质流向的不断减少而不满足要求，从而导致温度场分布不均匀而造成低温工质的浪费。
发明内容
本发明提供一种低温冷冻系统及其控制方法，用于解决上述的至少一个技术问题。
根据本方面的第一个方面，本发明提供一种低温冷冻系统的控制方法，包括以下操作步骤：
步骤10：判断消融器械是否满足第一条件，若是，则执行步骤20；
其中，步骤20包括以下操作步骤：
步骤21：获取满足第二条件的低温通道的数量N；步骤22：判断满足第二条件的低温通道的数量N是否小于导通的低温通道的数量n，若是，则执行步骤23；
步骤23：判断满足第二条件的低温通道是否满足第三条件，若是，则使其占空比小于100%，并使N+1后返回步骤21；
其中，N为大于或等于0的整数，n为大于或等于0的整数，且N≤n。
在一个实施方式中，步骤23中，若满足第二条件的低温通道满足第三条件，则使其占空比小于75%，并使N+1后返回步骤21。
在一个实施方式中，步骤23中，若满足第二条件的低温通道满足第三条件，则使其占空比等于50%，并使N+1后返回步骤21。
在一个实施方式中，步骤23中，若满足第二条件的低温通道不满足第三条件，则使其占空比等于100%，并使N-1后重复步骤23。
在一个实施方式中，所述第二条件为低温通道的温度在-196℃至-176℃的区间内。
在一个实施方式中，所述第三条件为满足第二条件的低温通道在第二条件下至少持续10s-20s。
在一个实施方式中，步骤22中，若满足第二条件的低温通道的数量N不小于导通的低温通道的数量n，则执行步骤24；
步骤24：判断全部低温通道是否均满足第四条件，若是，则执行步骤25，若否，则重复步骤24；
步骤25：则使冷源的当前输出压力P=P’-k，并返回步骤21；
其中，P’为上一次调整后的冷源输出压力；
k为预设的调整区间值。
在一个实施方式中，所述第四条件为满足第二条件的低温通道在第二条件下至少持续10s-30s。
在一个实施方式中，其特征在于，k的取值范围为40 KPa -60KPa。
在一个实施方式中，所述第一条件为消融器械的数量大于2，且消融器械的型号种类大于1。
根据本方面的第二个方面，本发明提供一种低温冷冻系统，包括：
消融器械，其用于执行低温操作；
低温通道，其用于与所述消融器械相连，以向所述消融器械中输入低温通道以及
控制器，所述控制器包括：
第一判断模块，其用于判断消融器械是否满足第一条件；
获取模块，其构造为当第一判断模块判断消融器械满足第一条件时，获取满足第二条件的低温通道的数量N；第二判断模块：其用于判断满足第二条件的低温通道的数量N是否小于导通的低温通道的数量n；
第三判断模块，其构造为当第二判断模块判断满足第二条件的低温通道的数量N小于导通的低温通道的数量n时，判断满足第二条件的低温通道是否满足第三条件；以及
控制模块，其用于调节低温通道的占空比，控制模块构造为当第三判断模块判断满足第二条件的低温通道还满足第三条件时，使低温通道的占空比小于100%，并使N+1；
其中，N为大于或等于0的整数，n为大于或等于0的整数，且N≤n。
在一个实施方式中，控制模块构造为当第三判断模块判断满足第二条件的低温通道还满足第三条件时，使低温通道的占空比小于75%，并使N+1。
在一个实施方式中，控制模块构造为当第三判断模块判断满足第二条件的低温通道还满足第三条件时，使低温通道的占空比等于50%，并使N+1。
在一个实施方式中，控制模块构造为当第三判断模块判断满足第二条件的低温通道不满足第三条件时，使低温通道的占空比等于100%，并使N-1。
在一个实施方式中，所述第二条件为低温通道的温度在-196℃至-176℃的区间内。
在一个实施方式中，所述第三条件为满足第二条件的低温通道在第二条件下至少持续t1，其中，t1=10s-30s。
在一个实施方式中，所述控制器还包括：
第四判断模块，其构造为当第二判断模块判断满足第二条件的低温通道的数量N不小于导通的低温通道的数量n时，判断满足第二条件的低温通道是否满足第四条件；以及
压力调节模块，其构造为当第四判断模块判断全部低温通道均满足第四条件时，使冷源的当前输出压力P=P’-k，
其中，P’为上一次调整后的冷源输出压力；
k为预设的调整区间值。
在一个实施方式中，所述第四条件为满足第二条件的低温通道在第二条件下至少持续t2，其中，t2=10s-30s。
在一个实施方式中，k的取值范围为40 KPa -60KPa。
在一个实施方式中，所述第一条件为所述消融器械的数量大于2，且所述消融器械的型号种类大于1。
与现有技术相比，本发明的优点在于，通过控制各低温通道的占空比来使各低温通道输送的低温介质的流量相应地自动变化，从而可使不同型号的消融器械上形成的冰球大小基本一致，以形成较为均匀的温度场，并可达到减少液氮浪费以及系统长时间运行的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
图1是本发明的实施例中低温冷冻系统的控制方法的流程图；
图2是本发明的一个具体实施例中低温冷冻系统的控制方法的流程图；
图3是采用本发明的低温冷冻系统的控制方法控制低温冷冻系统的温度曲线图；
图4是未采用本发明的低温冷冻系统的控制方法控制低温冷冻系统的温度曲线图；
图5是采用本发明的低温冷冻系统的控制方法控制低温冷冻系统的低温工质消耗曲线图；
图6是未采用本发明的低温冷冻系统的控制方法控制低温冷冻系统的低温工质消耗曲线图；
图7是采用本发明的低温冷冻系统的控制方法控制低温冷冻系统形成的冰球大小示意图，其中冰球是在直径较小的消融针上形成的；
图8是采用本发明的低温冷冻系统的控制方法控制低温冷冻系统形成的冰球大小示意图，其中冰球是在直径较大的消融针上形成的；
图9是未采用本发明的低温冷冻系统的控制方法控制低温冷冻系统形成的冰球大小示意图，其中冰球是在直径较小的消融针上形成的；
图10是未采用本发明的低温冷冻系统的控制方法控制低温冷冻系统形成的冰球大小示意图，其中冰球是在直径较大的消融针上形成的。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种低温冷冻系统的控制方法，其中，低温冷冻系统可以包括消融器械、分别与消融器械和冷源（例如冷罐）相连的低温通道，其中低温通道用于将冷源中的低温介质（例如液氮）输入至消融器械中，以执行低温操作。本发明的低温冷冻系统的控制方法，可用于该低温冷冻系统的实验或测试阶段。
具体来说，本发明的低温冷冻系统的控制方法，包括以下操作步骤。
步骤10：判断消融器械是否满足第一条件，若是，则进入第一模式，以执行步骤20，若否，则进入第二模式（即步骤12）。
其中，第一条件为消融器械的数量大于2，且消融器械的型号种类大于1。也就是说，当消融器械的数量为2个或2个以上，且消融器械的型号不同时，则进入第一模式。反之，若消融器械的数量为1个，或者消融器械的型号种类为一种（即各消融器械的型号均相同），则进入第二模式。
低温冷冻系统可以通过其识别模块识别消融器械的信息码（例如消融器械的NFC条码），并将其信息码对应的消融器械的型号以及消融器械的数量传递给低温冷冻系统的判断模块，判断模块进行相应地判断。
消融器械可以是消融针、消融笔、消融钳或消融枪中的一种或几种。以消融针为例，则上文所述的第一模式可以是混针模式，第二模式可以是正常模式（即不采取调控措施）。
步骤20包括以下操作步骤。
首先，将与不同的消融器械相连的各低温通道上的冷阀均开启，则此时所有的低温通道均为导通状态。例如低温通道的全部数量为4，则此时导通的低温通道的数量n即为4（n为大于或等于0的整数；一般地，n与消融器械的数量相同）。此时由于系统处于启动阶段，因此所有的低温通道均不满足第二条件，即N=0（N为大于或等于0的整数）。其中，第二条件为低温通道的温度在-196℃至-176℃的区间内。优选地第二条件为低温通道的温度为-186℃。
可以理解地，且N≤n。
步骤21：进入第一模式后，获取满足第二条件的低温通道的数量N。
低温通道持续输送低温介质一定时间后，可能会存在满足第二条件的低温通道，因此可将满足第二条件的低温通道的数量N进行记录，即获取满足第二条件的低温通道，优选地即为满足温度为-186℃的低温通道。
步骤22：判断温度满足第二条件的低温通道的数量N是否小于导通的低温通道的数量n，若是，则执行步骤23；若否，则执行步骤24。
温度满足第二条件的低温通道的数量N小于导通的低温通道的数量n，也就说，温度在-186℃附近的低温通道的数量小于导通的低温通道的数量n，即其中一些低温通道的温度在-186℃附近，还有一些低温通道的温度高于-186℃，或者高于-176℃，则此时可进入步骤23进一步进行判断。
步骤23：判断温度满足第二条件的低温通道是否满足第三条件，若是，则执行步骤231；若否，则执行步骤232；
步骤231：使其占空比小于100%，并使N+1后返回步骤21；
步骤232：使其占空比等于100%，并使N-1后重复步骤21。
其中，第三条件为满足第二条件的低温通道在第二条件下至少持续t1，即低温通道的温度在第二条件下持续时间至少为t1。t1不宜设置的过短或过长，因为如果持续时间t1过短（如小于10s），则温度稳定性不好；t1持续时间过长（如大于30s），则会导致消耗过多的低温工质，因此持续时间t1过短或过长均不利于控制。t1例如可以是10s-30s，优选地，t1为10s-20s，更优选地，t1为15s。因此，第三条件可以是低温通道的温度在-196℃至-176℃的区间内，且该温度能够持续至少10s-20s，即该低温通道的温度已经相对趋于稳定。而当该低温通道的温度为-186℃，且该温度已经持续了10s-20s，即表明该低温通道的温度满足要求且运行较为稳定，因此可以调整该低温通道的占空比。其中，占空比为指在一个循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。将该低温通道的占空比调整为小于100%，即该低温通道不再以全功率输出，由此该低温通道的流量会相应地减少，使得不同直径的消融器械中的流量能够基本保持一致，从而起到降低系统的成本和功耗的目的。
进一步地，使低温通道的占空比小于100%时，具体可使低温通道的占空比小于75%。换言之，步骤231可以表述为，若温度满足第二条件的低温通道满足第三条件，则使低温通道的占空比小于75%，并使N+1后返回步骤21。例如可将某一满足第三条件的低温通道的占空比调整为75%，具体可使其上的冷阀执行开启4s、关闭3s、再开启4s、关闭3s的循环操作等。
更进一步地，使低温通道的占空比小于100%时，具体可使低温通道的占空比等于50%。换言之，步骤231可以表述为，若温度满足第二条件的低温通道满足第三条件，则使低温通道的占空比等于50%，并使N+1后返回步骤21。
其中，将某一低温通道的占空比调整为50%，例如可使其上的冷阀执行开启2s、关闭1s、再开启2s、关闭1s的循环操作，或者使其上的冷阀执行开启4s、关闭2s、再开启4s、关闭2s的循环操作等，只要是冷阀开启时间与关闭时间之比为50%即可，具体开始时间与关闭时间可根据实际情况进行选择。因此，通过不断地开启和关闭冷阀的操作，可控制低温工质的输出量，从而达到控制低温工质流向的目的，使得不同型号的消融器械上形成较为均一的冰球，以使温度场分布更均匀。
反之，若某一低温通道的温度在-196℃至-176℃的区间内，但是该温度未能持续至少10s-20s，例如某一低温通道的温度未-186℃，但是该温度仅持续了5s即变化为-170℃，则判断该低温通道不满足第三条件，此时将N-1，并返回步骤21进行循环判断。
温度满足第二条件的低温通道的数量N不小于导通的低温通道的数量n，也就说，温度在-186℃附近的低温通道的数量等于导通的低温通道的数量n，即所有的低温通道的温度均为-186℃（或在其附近），则此时可进入步骤24进一步进行判断。
步骤24：判断全部低温通道是否均满足第四条件，若是，则执行步骤25，若否，则重复步骤24。
步骤25：则使冷源的当前输出压力P=P’-k，并返回步骤21；
其中，P’为上一次调整后的冷源输出压力；
k为预设的调整区间值。
k的取值范围与冷源的最大压力有关，需要考虑减少各阀的开关次数的同时，并保证每次开关的有效性，因此k的取值范围可以是冷源的最大压力的5%左右，优选地，k的取值范围为40 KPa -60KPa，例如可以是50 KPa。
其中，第四条件为全部低温通道在第二条件下至少持续t2，即全部低温通道的温度在第二条件下持续时间至少为t2。同样地，t2也不宜设置的过短或过长，优选地，t1为10s-30s，更优选地，t2为30s。因此，第四条件可以是低温通道的温度在-196℃至-176℃的区间内，且该温度能够持续至少10s-30s，即该低温通道的温度均已经相对趋于稳定。而全部低温通道的温度均为-186℃，且该温度已经持续了10s-30s，即表明全部低温通道的温度均满足要求且运行较为稳定，因此可以调整冷源的输出压力。
进一步地，执行步骤24时，是判断全部低温通道是否都在-196℃至-176℃的区间内持续了t2，而执行步骤23时判断一部分低温通道是否持续了t1，因此步骤S24中温度的持续时间t2可以大于步骤S23中温度持续时间t1。
在调整冷源的输出压力时，可以按照比上一次调整后的输出压力小某一数值的规律进行调整。或者还可以按照初始的输出压力百分比进行调整。
例如冷源的初始压力一般需要满足最低目标压力（即消融器械的最小针型所需的压力），最低目标压力例如可以是950KPa，第一次调整时（全部低温通道均满足第四条件），可将冷源的输出压力调整为900 KPa；第二次调整时（全部低温通道均满足第四条件），可将冷源的输出压力调整为850 KPa，等等。
因此，本发明的低温冷冻系统的控制方法，在使用多个不同型号的消融器械（例如，多个直径规格不同的消融针）同时执行低温操作时，为了保证所有型号的消融器械的降温速度基本一致，通过控制各低温通道的占空比来使各低温通道输送的低温介质的流量相应地自动变化，从而可使不同型号的消融器械上形成的冰球大小基本一致，以形成较为均匀的温度场，并可达到减少液氮浪费以及系统长时间运行的目的。
本发明还提供一种低温冷冻系统，包括用于执行低温操作的消融器械、与所述消融器械相连的低温通道以及控制器。
其中，低温通道用于向所述消融器械中输入低温介质，低温通道可以是实现低温介质输送的各种管路。
控制器包括第一判断模块、获取模块、第二判断模块、第三判断模块和控制模块，各模块之间通过电信号相连。
其中，第一判断模块用于判断消融器械是否满足第一条件。
第一条件例如可以是消融器械的数量大于2，且所述消融器械的型号种类大于1。
因此可以理解地，第一判断模块能够执行上文所述的步骤S10以及下文所述的步骤102。系统中连接好消融器械后，消融器械的数量以及型号可以相应地被系统的控制器获取，控制器将相应的信号发送给第一判断模块，其可以进行相应的判断。
获取模块构造为当第一判断模块判断消融器械满足第一条件时，获取满足第二条件的低温通道的数量N。第二条件例如可以是，低温通道的温度在-196℃至-176℃的区间内。
因此可以理解地，获取模块构能够执行上文所述的步骤S21以及下文所述的步骤103。通过各低温通道上的一个或多个测温装置（例如热电偶），能够获取各低温通道的温度，测温装置将温度信号发给控制器或发给获取模块，则获取模块能够根据各低温通道的温度信号进行相应的判断。
第二判断模块用于判断满足第二条件的低温通道的数量N是否小于导通的低温通道的数量n。
因此可以理解地，第二判断模块能够执行上文所述的步骤S22以及下文所述的步骤104。获取模块将获取的满足第二条件的低温通道的数量N的相应信号发送给第二判断模块或控制器，第二判断模块据此进行相应的判断。
第三判断模块构造为当第二判断模块判断满足第二条件的低温通道的数量N小于导通的低温通道的数量n时，判断满足第二条件的低温通道是否满足第三条件。
因此可以理解地，第三判断模块能够执行上文所述的步骤S23以及下文所述的步骤105。第二判断模块将获取的满足第二条件的低温通道的数量N小于导通的低温通道的数量n的相应信号发送给第三判断模块或控制器，第三判断模块据此进行相应的判断。
控制模块用于调节低温通道的占空比，控制模块构造为当第三判断模块判断满足第二条件的低温通道还满足第三条件时，使低温通道的占空比小于100%，并使N+1。其中，N为大于或等于0的整数，n为大于或等于0的整数，且N≤n。
优选地，控制模块构造为当第三判断模块判断满足第二条件的低温通道还满足第三条件时，使低温通道的占空比小于75%，并使N+1。
更优选地，控制模块构造为当第三判断模块判断满足第二条件的低温通道还满足第三条件时，使低温通道的占空比等于50%，并使N+1。
因此可以理解地，控制模块能够执行上文所述的步骤S231以及下文所述的步骤106。控制模块例如可以与低温通道上的冷阀相连，当满足第二条件的低温通道还满足第三条件时，控制模块可以将相应的信号发给各低温通道上的冷阀，使得各冷阀可执行开启时间与关闭时间之比为50%的操作。
控制模块还构造为当第三判断模块判断满足第二条件的低温通道不满足第三条件时，使低温通道的占空比等于100%，并使N-1。其中，第三条件为满足第二条件的低温通道在第二条件下至少持续t1，其中，t1=10s-30s。
因此可以理解地，控制模块能够执行上文所述的步骤S232以及下文所述的步骤107。
控制器还包括第四判断模块和压力调节模块，第四判断模块构造为当第二判断模块判断满足第二条件的低温通道的数量N不小于导通的低温通道的数量n时，判断全部低温通道是否满足第四条件。压力调节模块构造为当第四判断模块判断全部低温通道均满足第四条件时，使冷源的当前输出压力P=P’-k，其中，P’为上一次调整后的冷源输出压力；
k为预设的调整区间值，k的取值范围为40 K Pa -60K Pa。
第四条件为满足第二条件的低温通道在第二条件下至少持续t2，其中，t2=10s-30s。
因此可以理解地，第四判断模块能够执行上文所述的步骤S24以及下文所述的步骤108，压力调节模块能够执行上文所述的步骤S25以及下文所述的步骤109。第二判断模块将获取的满足第二条件的低温通道的数量N不小于导通的低温通道的数量n的相应信号发送给第四判断模块或控制器，第四判断模块据此进行相应的判断。
压力调节模块可以与冷源（冷罐）上的减压阀（比例减压阀）相连，当全部低温通道均满足第四条件时，压力调节模块向减压阀发出调节信号，使得减压阀打开，从而将冷源的当前输出压力P调整为P’-k。下面以消融器械为消融针，且消融针为2个不同型号的消融针为例，对本发明的低温冷冻系统及其控制方法进行详细地说明（请参考图2）。
步骤101：识别模块识别消融针的信息码。识别模块通过消融针的NFC条码可获取消融针的数量为2，并且两个消融针的型号不同，一个为直径较粗的消融针，另一个为直径较细的消融针。
步骤102：第一判断模块判断消融针是否满足第一条件。根据步骤101中识别的信息，第一判断模块判断消融针满足第一条件，因此进入第一模式，即混针模式。若第一判断模块判断消融针不满足第一条件，则执行步骤12，即进入第二模式。
步骤103：获取模块获取在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的数量N。
步骤104：第二判断模块判断温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的数量N是否小于导通的低温通道的数量n。控制模块根据获取模块的信号，使第二判断模块进行判断。
其中，当温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的数量N小于导通的低温通道的数量n时，第二判断模块将判断结果发送给控制模块，控制模块使第三判断模块继续判断。
步骤105：第三判断模块判断温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的温度是否持续了15s。
步骤106：第三判断模块判断温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的温度持续了15s，控制模块将该低温通道的占空比调节为50%。
也就是说，第三判断模块判断温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的温度持续了15s（或15s以上），控制模块调节其占空比为50%，随后，并将温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的数量N+1后返回步骤103。
步骤107：第三判断模块判断温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的温度持续了15s，控制模块将该低温通道的占空比维持为100%。
第三判断模块判断温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的温度未能持续15s，则控制模块将该低温通道的占空比维持为100%，并将并将温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的数量N-1后返回步骤103。
此外，在步骤104中，当温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的数量N等于导通的低温通道的数量n时，第二判断模块将判断结果发送给控制模块，控制模块使第四判断模块继续判断。步骤108：第四判断模块判断全部温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的温度是否持续了30s。
步骤109：压力调节模块将冷源的当前输出压力P调节为P’-50，并返回步骤103，即获取模块再次获取在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的数量N。
也就是说，第四判断模块判断全部温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的温度持续了30s（或30s以上），压力调节模块将冷源的当前输出压力P调节为P’-50。反之，第四判断模块判断全部温度在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的温度未能持续30s（或30s以上），则返回步骤103，即获取模块再次获取在-196℃至-176℃的区间内的低温通道的数量N。
采用上述低温冷冻系统，低温通道二和低温通道四分别连接消融针，通道一和通道三并未导通（即n=2），并执行本发明的控制方法。如图3所示，低温通道二的温度降低至-186℃大约需要3s，低温通道四的温度降低至-186℃大约需要1s。
相比之下，同样采用上述低温冷冻系统，低温通道二和低温通道四分别连接有消融针，通道一和通道三并未导通（即n=2），且未执行本发明的控制方法。例如冷源始终以950KPa的压力进行输出，且不对低温通道进行调控。如图4所示，在未采取本发明的控制方法时，低温通道二的温度降低至-186℃大约需要12s，低温通道三的温度降低至-186℃大约需要9s。
由此可知，本发明的控制方法能够使各低温通道迅速降低至所需温度（例如-186℃），并且执行低温操作的时间可缩短3/4以上。
进一步地，如图5所示，采用上述低温冷冻系统，并执行本发明的控制方法，低温工质的总消耗量为22%（大约为5.28L）。相比之下，同样采用上述低温冷冻系统，未采取本发明的控制方法，如图6所示，低温工质的总消耗量为33%（大约为7.92L）。
由此可知，本发明的控制方法能够使液氮的消耗量减小36%（即冷源中液氮减少的量）以上。
此外，如图5所示，采用上述低温冷冻系统，并执行本发明的控制方法，5分钟后消耗的低温工质为6%（即与开始时相比，冷源中液氮减少的量），10分钟后消耗的低温工质为12%（即与开始时相比，冷源中液氮减少的量），15分钟后消耗的低温工质为17%（即与开始时相比，冷源中液氮减少的量）。
相比之下，同样采用上述低温冷冻系统，未采取本发明的控制方法，如图6所示，5分钟后消耗的低温工质为6%（即与开始时相比，冷源中液氮减少的量），10分钟后消耗的低温工质为13%（即与开始时相比，冷源中液氮减少的量），15分钟后消耗的低温工质为23%（即与开始时相比，冷源中液氮减少的量）。
由此可知，本发明的控制方法在不同的时间段内，消耗的低温工质均有所减小。
更进一步地，为了说明本发明的技术效果，采用上述低温冷冻系统（其中，消融器械为2个直径不同的消融针），分别执行本发明的控制方法、不执行本发明的控制方法来比较所形成的冰球的尺寸。
可以理解地，消融针上所形成的冰球的尺寸与消融区域和消融效果直接相关，如果冰球的尺寸过小（小于预定值），则消融区域和消融效果均不能满足要求。
由于低温操作时，消融针上形成的冰球是一个椭球体，因此使用水平距离和竖直距离两个参数来指示冰球的大小，其中，水平距离表示冰球的短轴长度，竖直距离表示冰球的长轴长度。为了满足消融区域和消融效果的要求，一般针对直径较小的消融针（例如直径为1.7mm的消融针），其上形成的冰球长轴长度至少应为25mm、短轴长度至少应为20mm；针对直径较大的消融针（例如直径为2.0mm的消融针），其上形成的冰球长轴长度至少应为35mm、短轴长度至少应为26mm）。
具体来看，执行本发明的控制方法，形成的冰球的尺寸如图7和图8所示，其中图7示出了直径较小的消融针所形成的冰球尺寸，图8示出了直径较大的消融针所形成的冰球尺寸。
如图7所述，执行本发明的控制方法，直径较小的消融针所形成的冰球的短轴长度达到22mm，长轴长度达到28mm，因此冰球的尺寸大于上述冰球的最小尺寸，从而能够满足消融区域和消融效果的要求；同样地，如图8所述，直径较大的消融针所形成的冰球的短轴长度达到28mm，冰球的长轴长度达到40mm，因此冰球的尺寸大于上述冰球的最小尺寸，也能够满足消融区域和消融效果的要求。
因此可知，执行本发明的控制方法，在尺寸不同的消融器械上形成的冰球的尺寸都能满足消融区域和消融效果的要求。
相比之下，同样采用上述低温冷冻系统，未采取本发明的控制方法，所形成的冰球的尺寸如图9和图10所示。如图9所示，直径较小的消融针所形成的冰球的短轴长度仅为12mm，长轴长度仅为21mm，因此不满足上述冰球的最小尺寸，从而不能满足消融区域和消融效果的要求；如图10所述，直径较大的消融针所形成的冰球的短轴长度为25mm，冰球的长轴长度为38mm，因此其短轴长度不满足上述冰球的最小尺寸。
此外，针对图7、图8、图9和图10，每个冷冻消融区中不同的颜色代表不同的温度。例如最外圈的部分表示冰球最外侧的部分，其温度大约在0°左右；中间一圈的部分表示冰球中间的部分，其温度大约在-20°左右；最内圈的部分表示冰球最内侧的部分，其温度大约在-40°左右。
本发明还提供一种低温冷冻系统，其可执行上述的低温冷冻系统的控制方法。具体地，本方面的低温冷冻系统可以包括消融器械、分别与消融器械和冷源（例如冷罐）相连的低温通道，其中低温通道用于将冷源中的低温介质（例如液氮）输入至消融器械中，以执行低温操作。本发明的低温冷冻系统执行的低温冷冻系统控制方法，可用于该低温冷冻系统的实验或测试阶段。
进一步地，本发明的低温冷冻系统，还包括控制器，其中，控制器包括：
用于判断消融器械是否满足第一条件的第一判断模块，其用于判断满足第二条件的低温通道的数量N是否小于导通的低温通道的数量n的第二判断模块，用于判断满足第二条件的低温通道是否满足第三条件第三判断模块，以及用于判断满足第二条件的低温通道是否满足第四条件的第四判断模块，用于调节低温通道的占空比的控制模块，以及用于调节冷源的当前输出压力的压力调节模块。
其中，第一判断模块可执行上文所述的步骤10（或步骤102），获取模块可执行上文所述的步骤21（或步骤103），第二判断模块可执行上文所述的步骤22（或步骤104）；第三判断模块可执行上文所述的步骤23（或步骤104），第四判断模块可执行上文所述的步骤24（或步骤108）。控制模块可执行上文所述的步骤231（或步骤106）和步骤232（或步骤107），压力调节模块可执行上文所述的步骤25（或步骤109）。
本发明的低温冷冻系统还可包括处理模块等系统运行的其他必要模块，例如可采用现有技术中的各模块，本发明对此不在赘述。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (20)

1.一种低温冷冻系统的控制方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
步骤10：判断消融器械是否满足第一条件，若是，则执行步骤20；
其中，步骤20包括以下操作步骤：
步骤21：获取满足第二条件的低温通道的数量N；
步骤22：判断满足第二条件的低温通道的数量N是否小于导通的低温通道的数量n，若是，则执行步骤23；
步骤23：判断满足第二条件的低温通道是否满足第三条件，若是，则使其占空比小于100%，并使N+1后返回步骤21；
其中，N为大于或等于0的整数，n为大于或等于0的整数，且N≤n。
2.根据权利要求1所述的低温冷冻系统的控制方法，其特征在于，步骤23中，若满足第二条件的低温通道满足第三条件，则使其占空比小于75%，并使N+1后返回步骤21。
3.根据权利要求1所述的低温冷冻系统的控制方法，其特征在于，步骤23中，若满足第二条件的低温通道满足第三条件，则使其占空比等于50%，并使N+1后返回步骤21。
4.根据权利要求1所述的低温冷冻系统的控制方法，其特征在于，步骤23中，若满足第二条件的低温通道不满足第三条件，则使其占空比等于100%，并使N-1后重复步骤23。
5.根据权利要求1所述的低温冷冻系统的控制方法，其特征在于，所述第二条件为低温通道的温度在-196℃至-176℃的区间内。
6.根据权利要求1所述的低温冷冻系统的控制方法，其特征在于，所述第三条件为满足第二条件的低温通道在第二条件下至少持续t1，其中，t1=10s-30s。
7.根据权利要求1所述的低温冷冻系统的控制方法，其特征在于，步骤22中，若满足第二条件的低温通道的数量N不小于导通的低温通道的数量n，则执行步骤24；
步骤24：判断全部低温通道是否均满足第四条件，若是，则执行步骤25，若否，则重复步骤24；
步骤25：则使冷源的当前输出压力P=P’-k，并返回步骤21；
其中，P’为上一次调整后的冷源输出压力；
k为预设的调整区间值。
8.根据权利要求7所述的低温冷冻系统的控制方法，其特征在于，所述第四条件为满足第二条件的低温通道在第二条件下至少持续t2，其中，t2=10s-30s。
9.根据权利要求7所述的低温冷冻系统的控制方法，其特征在于，k的取值范围为40KPa -60KPa。
10.根据权利要求1所述的低温冷冻系统的控制方法，其特征在于，所述第一条件为消融器械的数量大于2，且消融器械的型号种类大于1。
11.一种低温冷冻系统，其特征在于，包括：
消融器械，其用于执行低温操作；
低温通道，其用于与所述消融器械相连，以向所述消融器械中输入低温介质；以及
控制器，所述控制器包括：
第一判断模块，其用于判断消融器械是否满足第一条件；
获取模块，其构造为当第一判断模块判断消融器械满足第一条件时，获取满足第二条件的低温通道的数量N；
第二判断模块：其用于判断满足第二条件的低温通道的数量N是否小于导通的低温通道的数量n；
第三判断模块，其构造为当第二判断模块判断满足第二条件的低温通道的数量N小于导通的低温通道的数量n时，判断满足第二条件的低温通道是否满足第三条件；以及
控制模块，其用于调节低温通道的占空比，控制模块构造为当第三判断模块判断满足第二条件的低温通道还满足第三条件时，使低温通道的占空比小于100%，并使N+1；
其中，N为大于或等于0的整数，n为大于或等于0的整数，且N≤n。
12.根据权利要求11所述的低温冷冻系统，其特征在于，控制模块构造为当第三判断模块判断满足第二条件的低温通道还满足第三条件时，使低温通道的占空比小于75%，并使N+1。
13.根据权利要求11所述的低温冷冻系统，其特征在于，控制模块构造为当第三判断模块判断满足第二条件的低温通道还满足第三条件时，使低温通道的占空比等于50%，并使N+1。
14.根据权利要求11所述的低温冷冻系统，其特征在于，控制模块构造为当第三判断模块判断满足第二条件的低温通道不满足第三条件时，使低温通道的占空比等于100%，并使N-1。
15.根据权利要求11所述的低温冷冻系统，其特征在于，所述第二条件为低温通道的温度在-196℃至-176℃的区间内。
16.根据权利要求11所述的低温冷冻系统，其特征在于，所述第三条件为满足第二条件的低温通道在第二条件下至少持续t1，其中，t1=10s-30s。
17.根据权利要求11所述的低温冷冻系统，其特征在于，所述控制器还包括：
第四判断模块，其构造为当第二判断模块判断满足第二条件的低温通道的数量N不小于导通的低温通道的数量n时，判断全部低温通道是否满足第四条件；以及
压力调节模块，其构造为当第四判断模块判断全部低温通道均满足第四条件时，使冷源的当前输出压力P=P’-k，
其中，P’为上一次调整后的冷源输出压力；
k为预设的调整区间值。
18.根据权利要求17所述的低温冷冻系统，其特征在于，所述第四条件为满足第二条件的低温通道在第二条件下至少持续t2，其中，t2=10s-30s。
19.根据权利要求17所述的低温冷冻系统，其特征在于，k的取值范围为40 KPa -60KPa。
20.根据权利要求11所述的低温冷冻系统，其特征在于，所述第一条件为所述消融器械的数量大于2，且所述消融器械的型号种类大于1。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050010206A1 (en) * 2000-05-12 2005-01-13 Cardima, Inc. System and method for multi-channel RF energy delivery with coagulum reduction
WO2008112005A1 (en) * 2006-08-04 2008-09-18 Abla-Tx, Inc. Methods and systems for planning, performing and monitoring thermal ablation
US20130116679A1 (en) * 2010-05-03 2013-05-09 Neuwave Medical, Inc. Energy delivery systems and uses thereof
CN103549992A (zh) * 2013-11-22 2014-02-05 上海导向医疗系统有限公司 靶向刀混合气体供气装置及控制冷量输出的方法
CN104248469A (zh) * 2013-06-28 2014-12-31 上海微创电生理医疗科技有限公司 冷盐水灌注消融导管系统
US20150320478A1 (en) * 2014-05-06 2015-11-12 Chenes Llc Electrosurgical generator
CN113197660A (zh) * 2021-05-12 2021-08-03 上海导向医疗系统有限公司 单通道冷冻消融装置的控制方法、系统与冷冻消融系统
CN113616314A (zh) * 2021-10-13 2021-11-09 海杰亚（北京）医疗器械有限公司 高低温复合式治疗系统及其压力控制方法
CN115005964A (zh) * 2022-05-26 2022-09-06 上海导向医疗系统有限公司 一种基于低温制冷机预冷的低温治疗系统及控制方法
WO2022239008A1 (en) * 2021-05-13 2022-11-17 Vessi Medical Ltd. Cryotherapy device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050010206A1 (en) * 2000-05-12 2005-01-13 Cardima, Inc. System and method for multi-channel RF energy delivery with coagulum reduction
WO2008112005A1 (en) * 2006-08-04 2008-09-18 Abla-Tx, Inc. Methods and systems for planning, performing and monitoring thermal ablation
US20130116679A1 (en) * 2010-05-03 2013-05-09 Neuwave Medical, Inc. Energy delivery systems and uses thereof
CN104248469A (zh) * 2013-06-28 2014-12-31 上海微创电生理医疗科技有限公司 冷盐水灌注消融导管系统
CN103549992A (zh) * 2013-11-22 2014-02-05 上海导向医疗系统有限公司 靶向刀混合气体供气装置及控制冷量输出的方法
US20150320478A1 (en) * 2014-05-06 2015-11-12 Chenes Llc Electrosurgical generator
CN113197660A (zh) * 2021-05-12 2021-08-03 上海导向医疗系统有限公司 单通道冷冻消融装置的控制方法、系统与冷冻消融系统
WO2022239008A1 (en) * 2021-05-13 2022-11-17 Vessi Medical Ltd. Cryotherapy device
CN113616314A (zh) * 2021-10-13 2021-11-09 海杰亚（北京）医疗器械有限公司 高低温复合式治疗系统及其压力控制方法
CN115005964A (zh) * 2022-05-26 2022-09-06 上海导向医疗系统有限公司 一种基于低温制冷机预冷的低温治疗系统及控制方法

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