CN209499885U - 一种低温氮气冷冻消融系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种低温氮气冷冻消融系统，包括顺次连接的液氮罐、气体输送管路、连接组件和工作探针，所述气体输送管路上设有相应的气泵和阀门，其特征在于：所述液氮罐内设有液氮蒸发器，液氮罐上设有安全泄压阀、压力传感器和温度传感器，所述气体输送管路上设有加热控温装置。由于采用上述技术方案，本系统将液氮转换成低温氮气或低温气液混合物输送至冷冻区域，解决了液氮冷冻设备输出过程中的气堵问题，并利用回气加热实现复温，节能环保实用性强。

Description

一种低温氮气冷冻消融系统

技术领域

本实用新型属于医疗器械领域，尤其是涉及一种低温氮气冷冻消融系统。

背景技术

冷冻外科治疗是利用超低温毁损和消融病变组织的方法，也是人类历史上最早使用的病变组织消融技术。自1960年美国神经外科医生Irving Cooper和工程师Arnold Lee实用新型了探针状液氮冷冻器并用于冷冻脑组织后，使用液氮作为低温工质(冷媒)的液氮冷冻外科设备被应用于治疗各种肿瘤。

液氮具有约-196℃的非常理想的低温和容易获得的方便性。当其被输送至冷冻探针的探头冷冻区(靶区)时，可迅速地从探头周围组织吸收热量而发生气化，在探头产生强大致冷效果。但是液氮在毛细输送管路中在到达探头前因受热气化堵塞管路时，会导致“气堵”效应。气堵效应将造成液氮输送中断、液氮无法到达探头冷冻区、冷冻手术无法进行。

因此，如何克服液氮在毛细管输送过程中的“气堵”现象，制造一种稳定可靠、致冷效果好的设备是低温冷冻消融器械研究的重点。

实用新型内容

传统液氮冷冻设备一般是输送液氮到冷冻探针的冷冻区域，但是对于直径很细的冷冻探针来说，液氮输送的毛细管路经常产生气堵问题，造成手术中断甚至失败。本系统为了解决液氮设备输出过程中的气堵问题，将液氮直接转换成流动性好的低温氮气或气液混合物输送至冷冻区域；并利用回气加热复温。为了达到上述目的，本系统采用以下技术方案：

一种低温氮气冷冻消融系统，包括顺次连接的液氮罐、气体输送管路和工作探针，所述气体输送管路包括冷冻气体输送管路和复温气体输送管路，所述液氮罐内设有液氮蒸发器，液氮罐上设有压力传感器、安全泄压阀和温度传感器，所述复温气体输送管路上设有加热控温装置。

进一步的，作为优选方案，所述液氮罐内还设有集气罩和入口与所述集气罩连通的冷却盘管，所述冷却盘管的出口与所述冷冻气体输送管路连通；所述集气罩还与所述复温气体输送管路连通。

进一步的，还包括一回气管路以及与所述回气管路相连通的氮气回收瓶，所述氮气回收瓶上设有一回气出气管，所述回气出气管的另一端与所述加热控温装置的入口处的复温气体输送管路连通，氮气回收瓶上设有安全泄压阀和压力传感器。

进一步的，所述气体输送管路上设有若干开关阀门；所述液氮罐内设有液位传感器。

进一步的，所述冷冻气体输送管路和复温气体输送管路分别连接1～8组冷冻和复温气体支路，每个冷冻气体支路和一个复温气体支路合成一个气体通道连接一支工作探针。

进一步的，所述冷却盘管出口处设有温度传感器。

进一步的，还包括控制器，所述控制器分别与所述加热控温装置、温度传感器、液位传感器和压力传感器连接。

进一步的，所述控制器为计算机，控制冷却盘管入口处进入压力范围为0.1MPa～40MPa的低温氮气，冷却盘管出口处输出温度范围为-40～-196℃的低温氮气。

进一步的，所述工作探针包括冷冻刀体，所述冷冻刀体包括内部为空腔的刀壳和设置于刀壳空腔内的进气管，所述刀壳内部靠近刀尖处设有一隔板，所述隔板将所述冷冻刀体分成非靶区和靶区两部分，所述进气管穿过所述隔板延伸至冷冻刀体靶区，所述隔板上设有若干出气孔。

进一步的，所述进气管为远端开设有焦耳-汤姆逊槽口的进气管或普通的进气管；所述隔板为可移动隔板。

进一步的，所述刀体上设有测温电偶。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

由于采用上述技术方案，本实用新型的低温氮气冷冻消融系统具有以下优点：

(1)本系统通过在液氮供应设备内部添加蒸发器、温度传感器和压力传感器，对设备内液氮进行加热加压处理保证输送至工作探针处的低温介质为过冷氮气或气液混合汽，达到了冷冻效果的同时有效解决了液氮系统的气堵问题；

(2)本系统的输送管路包括同源设置的冷冻气体输送管路和复温气体输送管路，并在复温气体管路上设有加热控温装置，可以在不更换气源的前提下通过调节该加热控温装置实现冷冻区域的快速复温；

(3)本系统的液氮罐内还设有集气罩和冷却盘管，可以将冷冻气体经盘管自冷却后再通入冷却气体输送管路冷却效果更好；

(4)本系统的回气经过收集后经回气管路和加热控温装置后再次进入探针内部，相较于冷源气体直接加热可以在相同加热功率下更快升温达到对冷冻区域复温的目的，减小了能耗具有节能环保的优点。

附图说明

图1为本实用新型的低温氮气冷冻消融系统一种实施例的内部结构连接图；

图2为本实用新型的低温氮气冷冻消融系统另一种实施例的内部结构连接图；

图3为本实用新型图1和图2所示的冷冻刀体A的一种实施例的结构示意图；

图4为本实用新型图3所示的C-C截面的剖视图；

图5为本实用新型图1和图2所示的冷冻刀体A的另一种实施例的结构示意图。

附图标记说明：

1-控制器；2-液氮罐；3-氮气回收瓶；4-回气出气管；5-加热控温装置；6-液氮蒸发器；7-复温气体输送管路；8-冷冻气体输送管路；9-回气管路；10-工作探针；11-冷却盘管；12-集气罩；101-进气管；102-刀壳；103-隔热层；104-隔板；105-拉杆；106-滑钮；1021-长孔；1041-出气孔。

具体实施方式

下面及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

实施例1

一种低温氮气冷冻消融系统，如图1所示，包括顺次连接的液氮罐2、气体输送管路和工作探针10，所述气体输送管路包括冷冻气体输送管路8和复温气体输送管路7，其中，冷冻气体输送管路8和复温气体输送管路7的进气口处通过一根主管与液氮罐连通；所述液氮罐2内设有液氮蒸发器6，液氮罐2上设有压力传感器P2、安全泄压阀a2和温度传感器T1，所述复温气体输送管路7上设有加热控温装置5。

上述系统还包括一回气管路9以及与所述回气管路9相连通的氮气回收瓶3，氮气回收瓶3上设有一回气出气管4，所述回气出气管4的另一端与所述加热控温装置5的入口处的复温气体输送管路7连通，氮气回收瓶3上设有安全泄压阀a2和压力控制器P1。

所述冷冻气体输送管路8(管路上设有开关阀c1)和复温气体输送管路7(管路上设有开关阀b1)的远端分别分成4个冷冻和复温气体支路(81和71，且各个支路上分别设有开关阀c10～c13和b10～b13)，一个冷冻气体支路81和一个复温气体支路71作为一组气体通道连接一支工作探针10。

液氮罐内设有液位传感器L1，上述系统还包括控制器1(优选为计算机)，所述控制器分别与所述加热控温装置、温度传感器、液位传感器和压力传感器连接，控制冷却盘管入口处压力范围为0.1MPa～40MPa的低温氮气压力，冷却盘管出口处输出温度范围为-80～-150℃的低温氮气；同时控制器1还控制整个系统中管路上所有开关阀的开关。

本实施例中的工作探针10包括冷冻刀体，如图3和4所示，所述冷冻刀体包括内部为空腔的刀壳102(刀壳内壁设有隔热层103)和设置于刀壳空腔内的进气管101，所述刀壳内部靠近刀尖处设有一隔板104，所述隔板104与刀壳102内壁密封连接，将所述冷冻刀体分成非靶区和靶区两部分，所述进气管101穿过所述隔板延伸至冷冻刀体靶区，所述隔板上设有若干出气孔1041。其中本实施例中的进气管为普通的液氮冷冻用进气管，同时刀体上设有测温电偶。

本实施例中系统的工作过程如下：

液氮自然受热或经液氮罐内的液氮蒸发器加热蒸发后再经过控制器控制液氮罐上的压力传感器加压成为高压(压力范围为0.1MPa～40MPa)过冷氮气，保持其他气体输送管路上的阀门均为关闭状态的同时打开阀门c1和工作探针相关的支路阀门(c10～c13中的至少一个)使得过冷氮气经气体输送管路输送至工作探针处对靶区进行冷冻，冷冻后的气体经回气管路到达氮气回收瓶备用，冷冻结束后关闭冷冻气体输送管路上的阀门c1和工作探针相关的支路阀门(c10～c13中的至少一个)，打开复温气体输送管路的阀门b1和工作探针相关的支路阀门(b10～b13中的至少一个)将氮气回收罐内的回收氮气经加热控温装置加热后得到的热氮气达到工作探针对靶区进行复温操作，完成一个“冷冻-复温操作”后再重复上述过程直至达到冷冻效果。当系统操作过程中的回收氮气无法满足要求的时候还可以通过关闭b1阀门开启b2阀门的操作方式采用液氮罐中的冷氮气进行加热复温用。同时操作过程中，还可以通过控制器根据压力表的系数调节泄压阀门a2和a1控制液氮罐和氮气回收罐内的气压来保持上述系统的安全性。

实施例2

一种低温氮气冷冻消融系统，如图2所示，包括顺次连接的液氮罐2、气体输送管路和工作探针10，所述气体输送管路包括冷冻气体输送管路8和复温气体输送管路7，所述液氮罐2内设有液氮蒸发器6，液氮罐2上设有压力传感器、安全泄压阀和温度传感器，所述复温气体输送管路上设有加热控温装置。

与实施例1不同的是，所述液氮罐2内还设有集气罩12和入口与所述集气罩12连通的冷却盘管11，所述冷却盘管11的出口与所述冷冻气体输送管路8连通；所述集气罩12还与所述复温气体输送管路7连通。所述冷却盘管出口处设有温度传感器，所述温度传感器也与控制器连接，用于保证冷却盘管出口处输出温度范围为-80～-150℃的低温氮气。

除此以外，本实施例中的所述工作探针10包括冷冻刀体，如图5所示，所述冷冻刀体包括内部为空腔的刀壳102(刀壳优选为绝热刀壳)和设置于刀壳空腔内的进气管101。刀壳近端壳体上设有一沿刀壳长度方向延伸的长孔1021，所述刀壳内部靠近刀尖处设有一可移动隔板104，隔板将所述冷冻刀体分成非靶区和靶区两部分，且隔板104的一侧通过一拉杆105和固定在拉杆另一端的滑钮106固定在刀壳的长孔上。所述进气管101穿过所述隔板延伸至冷冻刀体靶区，所述隔板上设有若干出气孔1041。其中本实施例中的进气管为为远端开设有焦耳-汤姆逊槽口的进气管，同时刀体上设有测温电偶。本实施例中的隔板可以通过调整滑钮106在刀壳102内滑动从而调节工作探针的的靶区和非靶区的作用长度，实现了冷冻冰球长度可变，以适应不同的冷冻要求。

本系统的工作过程如下：

液氮自然受热或经液氮罐内的液氮蒸发器加热蒸发后再经过控制器控制液氮罐上的压力传感器加压成为高压(压力范围为0.1MPa～40MPa)过冷氮气，保持其他气体输送管路上的阀门均为关闭状态的同时打开阀门c1和工作探针相关的支路阀门(c10～c13中的至少一个)使得过冷氮气经过浸没于液氮罐液氮中的冷却盘管预冷为温度范围为-40～-196℃的低温氮气，然后再经过气体输送管路输送至工作探针处对靶区进行冷冻，冷冻后的气体经回气管路到达氮气回收瓶备用，冷冻结束后关闭冷冻气体输送管路上的阀门c1和工作探针相关的支路阀门(c10～c13中的至少一个)，打开复温气体输送管路的阀门b1和工作探针相关的支路阀门(b10～b13中的至少一个)将氮气回收罐内的回收氮气经加热控温装置加热后得到的热氮气达到工作探针对靶区进行复温操作，完成一个“冷冻-复温操作”后再重复上述过程直至达到冷冻效果。当系统操作过程中的回收氮气无法满足要求的时候还可以通过关闭b1阀门开启b2阀门的操作方式采用液氮罐中的冷氮气进行加热复温用。同时操作过程中，还可以通过控制器根据压力表的系数调节泄压阀门a2和a1控制液氮罐和氮气回收罐内的气压来保持上述系统的安全性。

本实用新型中的所述低温氮气冷冻系统还适用于其他可气化的低温液体，如液氩，液氦或液氧。

以上实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种低温氮气冷冻消融系统，包括顺次连接的液氮罐、气体输送管路和工作探针，所述气体输送管路包括冷冻气体输送管路和复温气体输送管路，其特征在于：所述液氮罐内设有液氮蒸发器，液氮罐上设有安全泄压阀、压力传感器和温度传感器，所述复温气体输送管路上设有加热控温装置。

2.根据权利要求1所述的低温氮气冷冻消融系统，其特征在于：所述液氮罐内还设有集气罩和入口与所述集气罩连通的冷却盘管，所述冷却盘管的出口与所述冷冻气体输送管路连通；所述集气罩还与所述复温气体输送管路连通。

3.根据权利要求1或2所述的低温氮气冷冻消融系统，其特征在于：还包括一回气管路以及与所述回气管路相连通的氮气回收瓶，所述氮气回收瓶上设有一回气出气管，所述回气出气管的另一端与所述加热控温装置的入口处的复温气体输送管路连通，氮气回收瓶上设有安全泄压阀和压力传感器。

4.根据权利要求1所述的低温氮气冷冻消融系统，其特征在于：所述气体输送管路上设有若干开关阀门；所述液氮罐内设有液位传感器。

5.根据权利要求1或2所述的低温氮气冷冻消融系统，其特征在于：所述冷冻气体输送管路和复温气体输送管路分别连接1～8组冷冻和复温气体支路，每个冷冻气体支路和一个复温气体支路合成一个气体通道连接一支工作探针。

6.根据权利要求2所述的低温氮气冷冻消融系统，其特征在于：所述冷却盘管出口处设有温度传感器。

7.根据权利要求6所述的低温氮气冷冻消融系统，其特征在于：还包括控制器，所述控制器分别与所述加热控温装置、温度传感器、液位传感器和压力传感器连接。

8.根据权利要求7所述的低温氮气冷冻消融系统，其特征在于：所述控制器为计算机，控制冷却盘管入口处进入压力范围为0.1MPa～40MPa的低温氮气，冷却盘管出口处输出温度范围为-40～-196℃的低温氮气。

9.根据权利要求1所述的低温氮气冷冻消融系统，其特征在于：所述工作探针包括冷冻刀体，所述冷冻刀体包括内部为空腔的刀壳和设置于刀壳空腔内的进气管，所述刀壳内部靠近刀尖处设有一隔板，所述隔板将所述冷冻刀体分成非靶区和靶区两部分，所述进气管穿过所述隔板延伸至冷冻刀体靶区，所述隔板上设有若干出气孔。

10.根据权利要求9所述的低温氮气冷冻消融系统，其特征在于：所述进气管为远端开设有焦耳-汤姆逊槽口的进气管或普通的进气管；所述隔板为可移动隔板，可以实现冷冻区域长度可变调节。