一種氣體節(jié)流型冷凍外科裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣體節(jié)流型冷凍外科裝置及其控制方法，可以實現(xiàn)多種復(fù)溫方法：本發(fā)明利用從高壓冷凍氣體中分流和限壓至低于其節(jié)流工作壓力的氣體復(fù)溫(分流復(fù)溫)；利用低于其冷凍工作壓力的剩余氣體復(fù)溫(余氣復(fù)溫)；利用普通壓力氣體復(fù)溫(普壓復(fù)溫)；利用節(jié)流致熱型氣體復(fù)溫(節(jié)流復(fù)溫)；利用氣源關(guān)閉、設(shè)備排氣過程復(fù)溫(排氣復(fù)溫)。本發(fā)明也引入氣體預(yù)熱裝置，提高復(fù)溫效率和溫度，實現(xiàn)冷凍、復(fù)溫和加熱三種功能。本發(fā)明糾正了節(jié)流致冷型氣體只能用于冷凍的技術(shù)偏見，解決了氣體節(jié)流型冷凍外科設(shè)備的復(fù)溫難題，提高氣體利用率，降低手術(shù)成本，節(jié)能環(huán)保，提升復(fù)溫性能和增加熱療的功能，有助推動冷凍消融技術(shù)的普及和提高。
【專利說明】
一種氣體節(jié)流型冷凍外科裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及冷凍外科治療的醫(yī)療器械，發(fā)明了一種氣體節(jié)流型冷凍外科系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]冷凍外科治療是利用超低溫毀損和消融病變組織的方法，也是人類歷史上最早使用的病變組織消融技術(shù)。自I960年美國神經(jīng)外科醫(yī)生Irving Cooper和工程師Arnold Lee發(fā)明了探針狀液氮冷凍器并用于冷凍腦組織后，使用液氮作為低溫工質(zhì)(冷媒)、加熱氮氣作為高溫工質(zhì)(熱媒)的液氮冷凍外科設(shè)備被應(yīng)用于治療各種腫瘤。但液氮冷凍設(shè)備復(fù)雜笨重、操作困難和療效欠佳曾使冷凍外科治療陷于長期停頓和衰落。
[0003]自1990年代起，基于焦耳-湯姆遜原理的以氬氦刀為首的氣體節(jié)流型低溫冷凍外科系統(tǒng)的發(fā)明和廣泛應(yīng)用，使冷凍外科重新獲得醫(yī)學(xué)界的認(rèn)可，復(fù)活了低溫冷凍外科治療技術(shù)。比如使用高壓氬氣冷凍和普壓氦氣復(fù)溫的氬氦刀已被腫瘤科、介入科、泌尿外科、胸外科、肝膽外科、呼吸科、消化科等臨床科室采用，用于肝癌、肺癌、胰腺癌、前列腺癌、腎腫瘤、骨腫瘤、腦瘤、軟組織腫瘤等各種良惡性實體腫瘤的冷凍消融治療，成為臨床普遍應(yīng)用的腫瘤冷凍消融方法之一。
[0004]本發(fā)明將低溫工質(zhì)輸送到靶組織對其進(jìn)行冷凍的裝置命名為冷凍器。在冷凍外科研究與實踐中，冷凍器也稱為冷凍探針、冷凍探桿、冷凍探頭、冷刀、冷凍球囊、冷凍電極、超冷手術(shù)器、cryoprobe、cryot ip 或 cryoneedle等。
[0005]冷凍外科治療技術(shù)需要快速冷凍和復(fù)溫解凍這兩個方面。按照其工作原理和使用的低溫工質(zhì)(冷媒)，主要的冷凍方式有:
[0006](I)液體氣化型:使用低溫液體(如液氮等)作為低溫工質(zhì)氣化吸熱的冷凍方式，如液氮冷凍設(shè)備。此種冷凍方式的優(yōu)點是常見的低溫液體很方便取得，且成本低廉。缺點是運輸和貯存不方便，設(shè)備體積龐大和笨重;低溫液體由設(shè)備連接管輸出至冷凍器過程中，均須絕熱層保護(hù)，造成管路和冷凍器粗大僵硬;并因冷凍器常有“氣堵”需要術(shù)中停止和重置設(shè)備的問題。同時，其冷凍起始緩慢和冷凍速率低，造成細(xì)胞脫水而影響冷凍效果及局部復(fù)發(fā)率高的問題。
[0007](2)氣體節(jié)流型:利用高壓氣體的焦耳-湯姆遜節(jié)流效應(yīng)產(chǎn)生低溫的冷凍方式，如氬氦刀和其他使用壓縮氣體作為低溫工質(zhì)的設(shè)備。其優(yōu)點是使用常溫氣體，氣體輸送管和冷凍器桿不需絕熱保護(hù)，避免低溫冷凍液的噴濺、泄漏和凍傷;可控性佳、操作方便、冷凍速度快、冷凍器直徑細(xì)。其缺點是冷凍氣體工作壓力高，并因壓力下降導(dǎo)致低溫工質(zhì)浪費很大。如氬氦刀通常使用滿瓶壓力35MPa的40升氬氣瓶，冷凍時氬氣最低工作壓力為20MPa，每瓶只能使用I?1.5小時，而低于20MPa的氬氣節(jié)流效果急劇降低，幾無冷凍效果?？紤]設(shè)備本身分壓，氣瓶輸出壓力低于21MPa時，設(shè)備輸出至冷凍器的壓力將低于20MPa，只能廢棄。也即整瓶氣體中只有約40%可以利用，60%必須廢棄。這帶來極大的生產(chǎn)、運輸和使用浪費。
[0008]冷凍設(shè)備的復(fù)溫或加熱功能是實現(xiàn)現(xiàn)代冷凍外科公認(rèn)的“冷凍-復(fù)溫-再冷凍-再復(fù)溫”雙循環(huán)治療方式和從冷凍組織中退出冷凍器所必需的功能。按照高溫工質(zhì)(熱媒)的種類和方法，主要的復(fù)溫方式有:
[0009](I)加熱的低壓氣體通入冷凍器，利用熱傳導(dǎo)，直接加熱冷凍器內(nèi)部，如液氮冷凍設(shè)備的復(fù)溫。此種復(fù)溫方式的優(yōu)點是成本低廉、技術(shù)成熟。缺點是液氮設(shè)備需要配備額外的氣體回收、壓縮、貯存和加熱裝置，體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且復(fù)溫速度較慢。
[0010](2)利用置于冷凍器內(nèi)的電熱、射頻、微波、激光等產(chǎn)熱裝置加熱復(fù)溫。其優(yōu)點是不需使用或較少使用氣體。其缺點是復(fù)溫速度較慢;且需要將電流等輸入直接接觸人體組織、溫度極低的冷凍器內(nèi)部，產(chǎn)生特殊電擊和電磁干擾等風(fēng)險。
[0011](3)利用常溫下節(jié)流效應(yīng)產(chǎn)熱的氣體在冷凍器內(nèi)直接產(chǎn)熱，如氬氦刀使用氦氣復(fù)溫(氦氣反轉(zhuǎn)溫度為40K，常溫下節(jié)流膨脹放熱)。此種復(fù)溫方式帶來極快的復(fù)溫和響應(yīng)速度，可控性好，且結(jié)構(gòu)簡單，不需要額外裝置。但缺點是復(fù)溫用的氦氣屬昂貴的稀有氣體，依賴進(jìn)口，價格約為同量同級氬氣的8?10倍，成本很高；同時氦氣升溫能力有限，最高只能達(dá)到320K左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明解決了氣體節(jié)流型冷凍外科治療設(shè)備現(xiàn)存的復(fù)溫難題，糾正了節(jié)流致冷型氣體只能用于致冷這一技術(shù)偏見，提出利用節(jié)流致冷型高壓氣體分流復(fù)溫和排氣復(fù)溫、利用高壓余氣和普壓氣體復(fù)溫、兼容節(jié)流致熱型氣體復(fù)溫、并可主動加熱的新型氣體節(jié)流型冷凍外科系統(tǒng)的設(shè)計和實施方案，可經(jīng)濟和靈活地實現(xiàn)冷凍、復(fù)溫和加熱三種功能。以下舉例用氬氦刀，但本發(fā)明包括所有使用氣體節(jié)流效應(yīng)的低溫冷凍外科設(shè)備，不限于氬氦刀。
[0013]為了解決上述復(fù)溫技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種氣體節(jié)流型冷凍外科裝置，其基本結(jié)構(gòu)包括高壓冷凍氣路、低壓供氣氣路、低壓致熱氣路、分流氣路、冷凍器輸氣管和冷凍器;所述高壓冷凍氣路包括與高壓氣源出氣口依次相連的高壓氣體輸入管、冷凍氣體總管和冷凍器輸氣管，所述高壓氣體輸入管上設(shè)有高壓氣壓表和高壓調(diào)壓閥，所述高壓氣體輸入管與所述冷凍氣體總管的連接處設(shè)有高壓限壓閥，所述高壓氣體輸入管上、位于所述高壓調(diào)壓閥與所述高壓限壓閥之間的管段上設(shè)有第一三通;所述低壓供氣氣路包括:與高壓余氣氣源相連的余氣輸出口、與普壓氣源相連的普壓輸出口、與氦氣源相連的氦氣輸出口 ；所述高壓余氣氣源與所述余氣輸出口的連接處設(shè)有余氣氣壓表和余氣調(diào)壓閥;所述普壓氣源與普壓輸出口的連接處設(shè)有普壓氣壓表和普壓調(diào)壓閥;所述氦氣源與所述氦氣輸出口的連接處設(shè)有氦氣氣壓表和氦氣調(diào)壓閥;所述低壓致熱氣路包括低壓匯流氣管和致熱氣體總管，所述低壓匯流氣管的一端為低壓氣體輸入口，所述余氣輸出口、所述普壓輸出口和所述氦氣輸出口之一接至所述低壓氣體輸入口 ；所述低壓匯流氣管的另一端連接至一致熱氣體總管;所述低壓匯流氣管上設(shè)有低壓電磁閥和低壓限壓閥，所述低壓匯流氣管上、位于所述低壓電磁閥和低壓限壓閥之間的管段上設(shè)有第二三通;所述第一三通與所述第二三通之間連接有分流氣管，所述分流氣管上設(shè)有分流電磁閥，所述分流氣管和所述分流電磁閥構(gòu)成了所述分流氣路;所述冷凍器輸氣管連接在所述冷凍氣體總管和所述致熱氣體總管的末端之間，并通過第四三通連接至冷凍器的進(jìn)氣管，所述冷凍器輸氣管上位于所述冷凍氣體總管的末端與所述第四三通之間的管路上設(shè)有冷凍器冷凍電磁閥，所述冷凍器輸氣管上位于所述致熱氣體總管的末端與所述第四三通之間的管路上設(shè)有冷凍器加熱電磁閥。
[0014]本發(fā)明提出的另一種技術(shù)方案是，該氣體節(jié)流型冷凍外科裝置與上述基本結(jié)構(gòu)不同僅在于:其中，獨立的設(shè)有一條氦氣輸入管，自氦氣源經(jīng)過氦氣輸出口連接至該氦氣輸入管，所述氦氣輸入管上設(shè)有所述氦氣氣壓表、所述氦氣調(diào)壓閥、氦氣電磁閥和氦氣限壓閥，所述氦氣輸入管在第三三通處接入致熱氣體總管。
[0015]進(jìn)一步講，所述致熱氣體總管上設(shè)有氣體加熱器。
[0016]所述高壓冷凍氣路的所述冷凍氣體總管的末端和所述低壓加熱氣路中的所述致熱氣體總管的末端通過多個串聯(lián)的第四三通并聯(lián)有多條冷凍器輸氣管，每條冷凍器輸氣管的末端均與一冷凍器相連。實現(xiàn)多冷凍器同步冷凍或復(fù)溫操作。
[0017]與冷凍器輸氣管連接的所述冷凍器冷凍電磁閥、冷凍器加熱電磁閥、第四三通、冷凍器進(jìn)氣管和冷凍器構(gòu)成了一連接在所述冷凍氣體總管末端與所述致熱氣體總管末端之間的組件A;其特征在于，在所述冷凍氣體總管末端與所述致熱氣體總管末端之間并聯(lián)有多個組件A，實現(xiàn)多冷凍器獨立冷凍或復(fù)溫操作。
[0018]所述冷凍器為利用氣體的焦耳-湯姆遜節(jié)流效應(yīng)產(chǎn)生低溫的氣體節(jié)流致冷型冷凍器;所述高壓氣源是節(jié)流膨脹致冷型氣體中的一種或幾種之混合物;所述高壓氣源、所述高壓余氣氣源、所述普壓氣源和所述氦氣源來自于氣瓶、氣罐、氣栗、杜瓦罐和壓縮機中的任何一處。
[0019]利用上述本發(fā)明氣體節(jié)流型冷凍外科裝置，可以實現(xiàn)以下幾種復(fù)溫方式:
[°02°] 一、分流復(fù)溫方式:
[0021]開啟高壓調(diào)壓閥、分流電磁閥和冷凍器加熱電磁閥，同時關(guān)閉低壓電磁閥和冷凍器冷凍電磁閥；復(fù)溫氣體由所述高壓氣體輸入管上所述第一三通引出，經(jīng)所述分流氣管和所述分流電磁閥，通過所述第二三通，接入所述低壓匯流氣管，經(jīng)所述低壓限壓閥限壓，接入所述致熱氣體總管，由所述冷凍器加熱電磁閥控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管和所述第四三通輸出至所述冷凍器，通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到0°C至正常體溫時或所述高壓氣壓表顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該分流復(fù)溫；
[0022]二、余氣復(fù)溫方式:
[0023]將所述余氣輸出口接至所述低壓氣體輸入口，開啟余氣調(diào)壓閥、低壓電磁閥和冷凍器加熱電磁閥，同時關(guān)閉分流電磁閥和冷凍器冷凍電磁閥；復(fù)溫氣體自所述高壓余氣氣源，經(jīng)所述余氣氣壓表和所述余氣調(diào)壓閥調(diào)控，由所述余氣輸出口接入所述低壓氣體輸入口，再經(jīng)所述低壓電磁閥，接入所述低壓匯流氣管，經(jīng)所述低壓限壓閥限壓，接入所述致熱氣體總管，由所述冷凍器加熱電磁閥控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管和所述第四三通輸出至所述冷凍器，通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述余氣氣壓表顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該余氣復(fù)溫；
[0024]三、普壓復(fù)溫方式:
[0025]將所述普壓輸出口接至所述低壓氣體輸入口，開啟普壓調(diào)壓閥、低壓電磁閥和冷凍器加熱電磁閥，同時關(guān)閉分流電磁閥和冷凍器冷凍電磁閥；普壓氣體自所述普壓氣源，經(jīng)所述普壓氣壓表和所述普壓調(diào)壓閥調(diào)控，由所述普壓輸出口接入所述低壓氣體輸入口，再經(jīng)所述低壓電磁閥，接入所述低壓匯流氣管，經(jīng)所述低壓限壓閥限壓，接入所述致熱氣體總管，由所述冷凍器加熱電磁閥控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管和所述第四三通輸出至所述冷凍器，通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述普壓氣壓表顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該普壓復(fù)溫；
[0026]四、節(jié)流復(fù)溫方式，有以下兩種情形之一:
[0027]—是，氦氣直接輸入所述低壓氣體輸入口并由低壓限壓閥限壓的情形，開啟氦氣調(diào)壓閥、低壓電磁閥和冷凍器加熱電磁閥，同時關(guān)閉分流電磁閥和冷凍器冷凍電磁閥；氦氣由所述氦氣源，經(jīng)所述氦氣氣壓表和所述氦氣調(diào)壓閥，由所述氦氣輸出口接入所述低壓氣體輸入口，再經(jīng)所述低壓電磁閥，接入所述低壓匯流氣管，經(jīng)所述低壓限壓閥限壓，接入所述致熱氣體總管，由所述冷凍器加熱電磁閥控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管和所述第四三通輸出至所述冷凍器，通過節(jié)流放熱(當(dāng)通過所述低壓限壓閥后氦氣壓力大于氦氣節(jié)流工作壓力時)或熱交換(當(dāng)通過所述低壓限壓閥后氦氣壓力小于氦氣節(jié)流工作壓力時)實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到0°C至正常體溫時或所述氦氣氣壓表顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該節(jié)流復(fù)溫；
[0028]二是，氦氣經(jīng)由獨立的氦氣通路接入所述致熱氣體總管并將所述氦氣限壓閥設(shè)定為氦氣節(jié)流工作壓力的情形，開啟氦氣調(diào)壓閥、氦氣電磁閥和冷凍器加熱電磁閥，同時關(guān)閉所述低壓電磁閥、分流電磁閥和冷凍器冷凍電磁閥;氦氣由所述氦氣源，經(jīng)所述氦氣輸入管上的所述氦氣氣壓表、所述氦氣調(diào)壓閥、所述氦氣電磁閥和所述氦氣限壓閥，于所述第三三通處，接入所述致熱氣體總管;經(jīng)所述冷凍器輸氣管和所述冷凍器加熱電磁閥控制，由所述第四三通處，再輸出至所述冷凍器，通過節(jié)流放熱(當(dāng)通過所述低壓限壓閥后氦氣壓力大于氦氣節(jié)流工作壓力時)或熱交換(當(dāng)通過所述低壓限壓閥后氦氣壓力小于氦氣節(jié)流工作壓力時)實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到0°C至正常體溫時或所述氦氣氣壓表顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該節(jié)流復(fù)溫；
[0029]五、排氣復(fù)溫方式，包括以下兩種情形之一:
[0030]—是，在節(jié)流冷凍操作后，關(guān)閉所述高壓調(diào)壓閥并同時開啟冷凍電磁閥，所述高壓冷凍氣路中積存的冷凍氣體將持續(xù)通入冷凍器，直至冷凍器溫度達(dá)到0°C至正常體溫時或所述高壓氣壓表顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束排氣復(fù)溫；
[0031]二是，復(fù)溫操作后關(guān)閉所述余氣調(diào)壓閥、所述普壓調(diào)壓閥和所述氦氣調(diào)壓閥，開啟所述低壓電磁閥或所述低壓電磁閥和氦氣電磁閥，所述冷凍器加熱電磁閥，所述低壓管路中剩余致熱氣體將持續(xù)通入所述冷凍器，直至冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所有氣壓表顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束排氣復(fù)溫，
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0033](I)分流復(fù)溫:本發(fā)明糾正了節(jié)流致冷型高壓氣體僅用于冷凍的技術(shù)偏見，通過分流和限壓，使其直接用于復(fù)溫。我們的研究表明當(dāng)通入冷凍器的氬氣壓力低于其20MPa的節(jié)流工作壓力時，節(jié)流降溫效果迅速減弱和消失;此時冷凍器內(nèi)的常溫氬氣(300K)將與其外部冷凍的組織(100-273K)熱交換而實現(xiàn)復(fù)溫。
[0034](2)排氣復(fù)溫:本發(fā)明利用排空設(shè)備余氣的過程用于冷凍器復(fù)溫。冷凍外科設(shè)備使用后需排空設(shè)備余氣，因此時所有氣源已關(guān)閉且經(jīng)限壓閥的作用，設(shè)備內(nèi)氣體壓力將降至致冷工作壓力下，排氣過程將具有復(fù)溫作用。此時冷凍器排出的致冷的氬氣將和致熱的氬氣/氦氣一起為冷凍器復(fù)溫，既實現(xiàn)排空余氣，也實現(xiàn)復(fù)溫，一舉兩得，進(jìn)一步降低對氣體的要求和使用成本。
[0035](3)余氣復(fù)溫:本發(fā)明充分利用了低于冷凍工作壓力、不能用于冷凍的剩余高壓致冷氣體用于復(fù)溫。氬氦刀使用過程中低于21MPa的氬氣不能使用，只能全瓶退回氣體生產(chǎn)商放掉余氣以重新灌裝才能保持99.999%的高純要求。本發(fā)明利用此種余氣復(fù)溫，達(dá)到與昂貴的氦氣復(fù)溫相近的效果。
[0036](4)普壓復(fù)溫:本發(fā)明也可利用常見普壓灌裝(12?15MPa)的任意氣體用于復(fù)溫。該種普壓氣體隨處可見并使用普壓鋼瓶(成本為高壓鋼瓶的八分之一)，其氣體價格約為同體積高壓氣體的十分之一。
[0037](5)節(jié)流復(fù)溫:本發(fā)明也兼容節(jié)流致熱復(fù)溫氣體(如氦氣)復(fù)溫并整合到低壓復(fù)溫管路中，以發(fā)揮氦氣快速復(fù)溫的效能。同時我們的研究發(fā)現(xiàn)，由于氦氣反轉(zhuǎn)溫度接近絕對零度，且其節(jié)流致熱能力(焦耳-湯姆遜系數(shù))在150K?400K間不隨溫度變化而改變，引入氣體加熱器加熱氦氣將疊加節(jié)流復(fù)溫和傳導(dǎo)致熱雙重效果，大大增強裝置的復(fù)溫效果和速度。
[0038](6)氣體預(yù)熱:本發(fā)明也引入氣體加熱裝置預(yù)熱復(fù)溫氣體，使其用于可控加熱病變組織，實現(xiàn)了腫瘤熱療效果。
[0039]綜上，本發(fā)明所用氣體成本低:利用高壓氬氣的分流、余氣和普壓氣體作為復(fù)溫氣體，其成本將大大低于稀有的節(jié)流致熱型高純氦氣(相差8倍以上)；通過利用設(shè)備排氣復(fù)溫及使用不能用于冷凍的高壓氣源余氣復(fù)溫，可以提高氣體利用率，避免浪費，節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明即可利用現(xiàn)有氦氣復(fù)溫技術(shù)，也可利用高壓余氣及隨處可見的普壓氣體復(fù)溫，不需要單獨氣體收集、壓縮和推動裝置，降低了裝備和使用門檻，促進(jìn)冷凍消融技術(shù)的普及。通過引入氣體加熱器，可直接預(yù)熱低壓氣體至腫瘤熱療溫度并輸入冷凍器，突破了現(xiàn)有設(shè)備的升溫限值，提高升溫性能和增加了熱療的功能。
【附圖說明】
[0040]圖1為本發(fā)明氣體節(jié)流型冷凍外科裝置實施例1的示意圖；
[0041 ]圖2為本發(fā)明氣體節(jié)流型冷凍外科裝置實施例2的示意圖；
[0042]圖3為本發(fā)明氣體節(jié)流型冷凍外科裝置實施例3的示意圖；
[0043]圖4為本發(fā)明氣體節(jié)流型冷凍外科裝置實施例4的示意圖；
[0044]圖5為本發(fā)明氣體節(jié)流型冷凍外科裝置實施例5的示意圖；
[0045]圖6為本發(fā)明氣體節(jié)流型冷凍外科裝置實施例6的示意圖；
[0046]圖7為本發(fā)明中所用的冷凍器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖8為實施例1排氣復(fù)溫模式的試驗結(jié)果；
[0048]圖9為實施例1余氣復(fù)溫模式的試驗結(jié)果。
[0049]圖中:
[0050]Ia-高壓氣源Ib-高壓氣壓表Ic-高壓調(diào)壓閥[0051 ]2-高壓氣體輸入管 3-第一三通 4-第二三通
[0052]5-高壓限壓閥6-冷凍氣體總管7-冷凍器冷凍電磁閥
[0053]8-冷凍器輸氣管 9-冷凍器9a_冷凍器進(jìn)氣管
[0054]9b_換熱翅片9c-J-T 口9d-膨脹腔
[0055]9e_冷凍器外壁9f_回流腔9h_冷凍器出氣管
[0056]9i_測溫電偶1a-高壓余氣氣源 1b-余氣氣壓表
[0057]1c-余氣調(diào)壓閥1d-余氣輸出口Ila-普壓氣源
[0058]I Ib-普壓氣壓表I Ic-普壓調(diào)壓閥I Id-普壓輸出口
[0059]12a-氦氣源12b_氦氣氣壓表12c_氦氣調(diào)壓閥
[0060]12d-氦氣輸出口13-分流氣管14-分流電磁閥[0061 ]15-氦氣輸入管16-氦氣電磁閥17-氦氣限壓閥
[0062]18-低壓氣體輸入口19-低壓電磁閥20-低壓匯流氣管
[0063]21-低壓限壓閥22-第三三通23-氣體加熱器
[0064]24-致熱氣體總管25-冷凍器加熱電磁閥26-第四三通
【具體實施方式】
[0065]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實施方案僅對本發(fā)明進(jìn)行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。所有實施例使用的冷凍器為美國HealthTronics公司制造的冷凍器(Φ 1.7mm、Φ 2.4mm、Φ 3.8mm等)。
[0066]實施例1:如圖1所示，本發(fā)明一種氣體節(jié)流型冷凍外科裝置，包括高壓冷凍氣路、低壓供氣氣路、低壓致熱氣路、分流氣路、冷凍器輸氣管8和冷凍器9。
[0067]所述高壓冷凍氣路包括與高壓氣源Ia出氣口依次相連的高壓氣體輸入管2和冷凍氣體總管6，所述高壓氣體輸入管2上設(shè)有高壓氣壓表Ib和高壓調(diào)壓閥lc，所述高壓氣體輸入管2與所述冷凍氣體總管6的連接處設(shè)有高壓限壓閥5;所述高壓氣體輸入管2上、位于所述高壓調(diào)壓閥Ic與所述高壓限壓閥5之間的管段上設(shè)有第一三通3。
[0068]所述低壓供氣氣路包括:與高壓余氣氣源1a相連的余氣輸出口10d、與普壓氣源I Ia相連的普壓輸出口 Ild、與氦氣源12a相連的氦氣輸出口 12d;所述高壓余氣氣源1a與所述余氣輸出口 1d的連接處設(shè)有余氣氣壓表1b和余氣調(diào)壓閥1c;所述普壓氣源Ila與普壓輸出口 Ild的連接處設(shè)有普壓氣壓表Ilb和普壓調(diào)壓閥lie;所述氦氣源12a與所述氦氣輸出口 12d的連接處設(shè)有氦氣氣壓表12b和氦氣調(diào)壓閥12c。
[0069]所述高壓氣源I是節(jié)流膨脹致冷型氣體中的一種或幾種之混合物;所述高壓氣源la、所述高壓余氣氣源10a、所述普壓氣源Ila和所述氦氣源12a來自于氣瓶、氣罐、氣栗、杜瓦罐和壓縮機中的任何一處。
[0070]所述低壓致熱氣路包括低壓匯流氣管20和致熱氣體總管24，所述低壓匯流氣管20的一端為低壓氣體輸入口 18，所述余氣輸出口 1d、所述普壓輸出口 IId和所述氦氣輸出口12d與所述低壓氣體輸入口 18之間為可拆卸連接;所述低壓匯流氣管20的另一端連接至所述致熱氣體總管24;所述低壓匯流氣管20上設(shè)有低壓電磁閥19和低壓限壓閥21，所述低壓匯流氣管20上、位于所述低壓電磁閥19和所述低壓限壓閥21之間的管段上設(shè)有第二三通4。
[0071]所述第一三通3與所述第二三通4之間連接有分流氣管13，所述分流氣管13上設(shè)有分流電磁閥14，所述分流氣管13和所述分流電磁閥14構(gòu)成了所述分流氣路；
[0072]所述冷凍器輸氣管8連接在所述冷凍氣體總管6和所述致熱氣體總管24的末端之間，并通過第四三通26連接至冷凍器9的進(jìn)氣管9a，所述冷凍器輸氣管8上位于所述冷凍氣體總管6的末端與所述第四三通26之間的管路上設(shè)有冷凍器冷凍電磁閥7，所述冷凍器輸氣管8上位于所述致熱氣體總管24的末端與所述第四三通26之間的管路上設(shè)有冷凍器加熱電磁閥25。
[0073]本發(fā)明中的所述冷凍器9為利用氣體的焦耳-湯姆遜節(jié)流效應(yīng)產(chǎn)生低溫的氣體節(jié)流致冷型冷凍器。其一種典型的結(jié)構(gòu)如圖7所示，所述冷凍器9包括冷凍器進(jìn)氣管9a、換熱翅片9b、J-T 口 9c、膨脹腔9d、冷凍器外壁9e、回流腔9f和冷凍器出氣管9h，所述膨脹腔9d的尖端設(shè)有測溫電偶9i，所述冷凍器的溫度由所述測溫電偶9i實時測量。
[0074]當(dāng)然，本發(fā)明中所述冷凍器9應(yīng)用部分的幾何形狀和具體細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)不受限制，其應(yīng)用部分的幾何形狀可以是餅形、球形、橢球形、球囊形、針狀、柱狀、桿狀和管狀中的任何一種;其細(xì)部結(jié)構(gòu)的不同可以是冷凍探針、冷凍探桿、冷凍探頭、冷刀、冷凍球囊、冷凍電極、超冷手術(shù)器、cryoprobe、cryot ip 和cryoneedle 中的一種。
[0075]實施例1實現(xiàn)的控制方法如下:
[0076]冷凍模式:節(jié)流冷凍型高壓氣體由高壓氣源Ia輸出，由高壓氣壓表Ib和高壓調(diào)壓閥Ic調(diào)控，經(jīng)高壓氣體輸入管2，接入高壓限壓閥5，經(jīng)限壓至冷凍工作壓力后，接入冷凍氣體總管6。當(dāng)啟動冷凍器冷凍電磁閥7，高壓冷凍氣體由冷凍器輸氣管8經(jīng)第四三通26通入冷凍器進(jìn)氣管9a;輸入的冷凍氣體在冷凍器進(jìn)氣管9a末端J-T 口 9c處節(jié)流膨脹至膨脹腔9d，通過相鄰的冷凍器外壁9e與周圍組織熱交換、吸熱制冷；回流腔9f回流的低溫氣體經(jīng)換熱翅片9b與冷凍器進(jìn)氣管9a進(jìn)氣發(fā)生熱交換，冷卻進(jìn)氣以提高節(jié)流效應(yīng)后，經(jīng)冷凍器出氣管9h流出并釋放至空氣中。冷凍器的溫度由置于冷凍器前端內(nèi)壁的測溫電偶9i實時測量。
[0077]本發(fā)明實施例1實現(xiàn)的復(fù)溫模式根據(jù)復(fù)溫氣體的來源可分為分流復(fù)溫模式、余氣復(fù)溫模式、普壓復(fù)溫模式、節(jié)流復(fù)溫模式和排氣復(fù)溫模式，其中，余氣復(fù)溫模式、普壓復(fù)溫模式和節(jié)流復(fù)溫模式中，所述余氣輸出口、所述普壓輸出口和所述氦氣輸出口之一接至所述低壓氣體輸入口。下面具體描述各復(fù)溫模式:
[0078](I)分流復(fù)溫模式:開啟高壓調(diào)壓閥lc、分流電磁閥14和冷凍器加熱電磁閥25，同時關(guān)閉低壓電磁閥19和冷凍器冷凍電磁閥7;復(fù)溫氣體由高壓氣體輸入管2上第一三通3引出，經(jīng)分流氣管13和分流電磁閥14，通過第二三通4，接入低壓匯流氣管20，經(jīng)所述低壓限壓閥21限壓，接入所述致熱氣體總管24，由所述冷凍器加熱電磁閥25控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管8和所述第四三通26輸出至所述冷凍器9，通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到O°C至正常體溫時或所述高壓氣壓表Ib顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該分流復(fù)溫。
[0079](2)余氣復(fù)溫模式:將所述余氣輸出口 1d接至所述低壓氣體輸入口 18，開啟余氣調(diào)壓閥10c、低壓電磁閥19和冷凍器加熱電磁閥25，同時關(guān)閉分流電磁閥14和冷凍器冷凍電磁閥7;復(fù)溫氣體自所述高壓余氣氣源10a，經(jīng)所述余氣氣壓表1b和所述余氣調(diào)壓閥1c調(diào)控，由所述余氣輸出口 1d接入所述低壓氣體輸入口 18，再經(jīng)所述低壓電磁閥19，接入所述低壓匯流氣管20，經(jīng)所述低壓限壓閥21限壓，接入所述致熱氣體總管24，由所述冷凍器加熱電磁閥25控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管8和所述第四三通26輸出至所述冷凍器9，通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述余氣氣壓表1b顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該余氣復(fù)溫。
[0080](3)普壓復(fù)溫模式:將所述普壓輸出口 IId接至所述低壓氣體輸入口 18，開啟普壓調(diào)壓閥11c、低壓電磁閥19和冷凍器加熱電磁閥25，同時關(guān)閉分流電磁閥14和冷凍器冷凍電磁閥7;復(fù)溫氣體自所述普壓氣源11a，經(jīng)所述普壓氣壓表Ilb和所述普壓調(diào)壓閥Ilc調(diào)控，由所述普壓輸出口 Ild接入所述低壓氣體輸入口 18，再經(jīng)所述低壓電磁閥19，接入所述低壓匯流氣管20，經(jīng)所述低壓限壓閥21限壓，接入所述致熱氣體總管24，由所述冷凍器加熱電磁閥25控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管8和所述第四三通26輸出至所述冷凍器9，通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到0°C至正常體溫時或所述普壓氣壓表Ilb顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該普壓復(fù)溫。
[0081](4)節(jié)流復(fù)溫模式:將所述氦氣輸出口 12d接至所述低壓氣體輸入口 18，氦氣由氦氣源12a，經(jīng)氦氣氣壓表12b和氦氣調(diào)壓閥12c調(diào)控，由氦氣輸出口 12d，接至低壓氣體輸入口18，再經(jīng)低壓電磁閥19，匯入低壓匯流氣管20;當(dāng)來自低壓匯流氣管20的氦氣經(jīng)低壓限壓閥21限壓至氦氣工作壓力6.9MPa或以上，接入致熱氣體總管24，并經(jīng)冷凍器加熱電磁閥25控制，經(jīng)冷凍器輸氣管8和所述第四三通26輸出至冷凍器進(jìn)氣管9a，此節(jié)流復(fù)溫氣體在冷凍器進(jìn)氣管9a末端J-T 口 9c處節(jié)流膨脹至膨脹腔9d時放熱致熱，經(jīng)相鄰的冷凍器外壁9e為周圍組織復(fù)溫；當(dāng)來自低壓匯流氣管20的氦氣經(jīng)低壓限壓閥21限壓后壓力低于氦氣工作壓力
6.9MPa時，氦氣將通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時，結(jié)束該節(jié)流復(fù)溫。
[0082](5)排氣復(fù)溫模式，包括以下兩種情形之一:
[0083]—是節(jié)流冷凍操作后高壓排氣復(fù)溫，關(guān)閉所述高壓調(diào)壓閥Ic并同時開啟冷凍電磁閥7，所述高壓冷凍氣路中積存的冷凍氣體將持續(xù)通入冷凍器9，由于此時通入冷凍器9的氣體壓力降至其冷凍工作壓力下，其節(jié)流致冷效應(yīng)將消失，該氣體將變?yōu)閺?fù)溫氣體。此復(fù)溫氣體在冷凍器膨脹腔9d經(jīng)相鄰的冷凍器外壁9e與周圍冷凍組織熱交換而致熱；回流的氣體經(jīng)回流腔9f和冷凍器出氣管9h釋放至空氣中。直至冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述高壓氣壓表Ib顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束排氣復(fù)溫；
[0084]二是低壓排氣復(fù)溫，復(fù)溫操作后關(guān)閉所述余氣調(diào)壓閥10c、所述普壓調(diào)壓閥Ilc或所述氦氣調(diào)壓閥12c，開啟所述低壓電磁閥19和所述冷凍器致熱電磁閥25，所述低壓管路中剩余致熱氣體將持續(xù)通入所述冷凍器9為其復(fù)溫，直至冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所有氣壓表顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束排氣復(fù)溫。
[0085]實施例2:如圖2所示，在上述實施例1的基礎(chǔ)上，所述致熱氣體總管24上位于所述低壓限壓閥21與冷凍器致熱電磁閥25之間的管路上設(shè)有氣體加熱器23，使低壓復(fù)溫氣體預(yù)熱后再輸入冷凍器，從而增強復(fù)溫和加熱的效果。
[0086]實施例2實現(xiàn)的控制方法包括冷凍模式和復(fù)溫模式，根據(jù)復(fù)溫氣體的來源不同復(fù)溫模式可分為(I)分流復(fù)溫模式、(2)余氣復(fù)溫模式、(3)普壓復(fù)溫模式、(4)節(jié)流復(fù)溫模式和(5)排氣復(fù)溫模式，其控制過程與實施例1中對應(yīng)的方式基本相同，只是通過引入的氣體加熱器23，可直接預(yù)熱低壓氣體并輸入冷凍器，突破了現(xiàn)有設(shè)備的升溫限值和升溫速度，提高升溫性能和增加了熱療的功能。
[0087]實施例3:如圖3所示，該氣體節(jié)流型冷凍外科裝置與上述實施例1的基本結(jié)構(gòu)相似，不同在于:本實施例氦氣通路與其他低壓氣體通路分離，并設(shè)置獨立控制的氦氣電磁閥和氦氣限壓閥，即氦氣由所述氦氣源12a接入一獨立的氦氣輸入管15，其另一端在第三三通22處連接至所述致熱氣體總管24，所述氦氣輸入管15上依次設(shè)有所述氦氣氣壓表12b、所述氦氣調(diào)壓閥(12 c )、氦氣電磁閥16和氦氣限壓閥17。
[0088]實施例3設(shè)置獨立的所述氦氣限壓閥17限壓至氦氣節(jié)流致熱工作壓力(6.9MPa)。而其余低壓復(fù)溫氣體可由低壓限壓閥21限壓至任意預(yù)設(shè)工作壓力，不受氦氣工作壓力的限制，可充分利用節(jié)流致熱快速復(fù)溫的效率和提高低壓氣體的利用率。
[0089]實施例3實現(xiàn)的控制方法包括冷凍模式和復(fù)溫模式:
[0090]冷凍模式:同實施例1。
[0091 ]復(fù)溫模式:根據(jù)復(fù)溫氣體的來源，可分為:
[0092](I)分流復(fù)溫模式:同實施例1;
[0093](2)余氣復(fù)溫模式:同實施例1;
[0094](3)普壓復(fù)溫模式:同實施例1;
[0095](4)氦氣復(fù)溫模式:氦氣由氦氣源12a，經(jīng)氦氣氣壓表12b和氦氣調(diào)壓閥12c，接入氦氣輸入管15，并經(jīng)氦氣電磁閥16和氦氣限壓閥17，限壓至氦氣致熱工作壓力后，經(jīng)第三三通22，接入致熱氣體總管24;再經(jīng)冷凍器加熱電磁閥25控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管8和所述第四三通26輸出至冷凍器進(jìn)氣管9a，實施冷凍器復(fù)溫操作。
[0096](5)排氣復(fù)溫模式:同實施例1。
[0097]實施例4:如圖4所示，在上述實施例3的基礎(chǔ)上，所述致熱氣體總管24上位于所述第三三通22與冷凍器致熱電磁閥25之間的管路上設(shè)有氣體加熱器23，使低壓復(fù)溫氣體(包括氦氣)預(yù)熱后再輸入冷凍器，從而增強復(fù)溫和加熱的效果。
[0098]實施例4實現(xiàn)的控制方法包括冷凍模式和復(fù)溫模式，根據(jù)復(fù)溫氣體的來源不同復(fù)溫模式可分為:(I)分流復(fù)溫模式、(2)余氣復(fù)溫模式、(3)普壓復(fù)溫模式、(4)節(jié)流復(fù)溫模式和(5)排氣復(fù)溫模式，其控制過程與實施例3中對應(yīng)的方式基本相同，只是通過引入的氣體加熱器23，可直接預(yù)熱低壓氣體并輸入冷凍器，突破了現(xiàn)有設(shè)備的升溫限值和升溫速度，提高升溫性能和增加了熱療的功能。
[0099]實施例5:如圖5所示，在上述實施例1-4的基礎(chǔ)上，所述冷凍器輸氣管(8)位于所述冷凍器冷凍電磁閥(7)和冷凍器加熱電磁閥(25)之間的管段上具有多個串聯(lián)的所述第四三通(26)，每個所述第四三通(26)分別連接一所述冷凍器(9)。實施例5的控制方法如實施例1-4中任一控制方法基本相同，最終可實現(xiàn)多冷凍器同步冷凍或復(fù)溫。
[0100]實施例6:如圖6所示，在上述實施例1-4的基礎(chǔ)上，所述冷凍器輸氣管8及位于其上所述冷凍器冷凍電磁閥7、冷凍器加熱電磁閥25、第四三通26、進(jìn)氣管9a和冷凍器9構(gòu)成了一連接在所述冷凍氣體總管6末端與所述致熱氣體總管24末端之間的組件A，在所述冷凍氣體總管6末端與所述致熱氣體總管24末端之間并聯(lián)有多個所述的組件A。實施例6的控制方法如實施例1-4中任一控制方法基本相同，最終可實現(xiàn)多冷凍器相互獨立的冷凍或復(fù)溫。
[0101]試驗驗證:
[0102](I)排氣復(fù)溫驗證:對實施例1技術(shù)方案(無氣體預(yù)熱)進(jìn)行了冷凍排氣復(fù)溫試驗驗證:首先將美國HealthTroni Cs公司制造的2.4mm直徑冷凍器連接至該裝置，將該冷凍器前端冷凍部分完全浸沒于接近體溫的36?37°C恒溫水中，溫度探針分別置于水中和固定于冷凍器前端;使用高于氬氣節(jié)流工作壓力的25MPa(3500psi)高壓氬氣源作為高壓氣源1，高壓限壓閥5設(shè)置在20MPa(2800psi)，在室溫22°C下開始試驗。先使用“冷凍模式”，開啟高壓調(diào)壓閥Ic和冷凍器冷凍電磁閥7，高壓氬氣將冷凍器冷凍至-100°C并形成正常冰球5分鐘后停止冷凍。隨即啟動“排氣復(fù)溫”工作模式，關(guān)閉高壓調(diào)壓閥Ic并保持冷凍器冷凍電磁閥7開啟，裝置內(nèi)氣體逐漸自冷凍器9排出、氣壓自20MPa(2800psi)下降，在180秒內(nèi)將冷凍器復(fù)溫至I (TC以上。試驗結(jié)果如圖8所示。本實驗證明了排氣復(fù)溫的良好效果。
[0103](2)余氣復(fù)溫驗證:對實施例1技術(shù)方案進(jìn)行了余氣復(fù)溫試驗驗證:首先將美國HealthTroni cs公司制造的2.4mm直徑冷凍器連接至該裝置，將該冷凍器前端冷凍部分完全浸沒于接近體溫的36?37°C恒溫水中，室溫21°C ;溫度探針分別置于水中和固定于冷凍器探頭前端。使用高于氬氣節(jié)流工作壓力的25MPa(3500psi)高壓氬氣源作為高壓氣源1，余氣氣源1a使用低于氬氣致冷工作壓力的剩余17.5MPa(2500psi)壓力氬氣并設(shè)置低壓限壓閥21為12.5MPa(1800psi)。先使用“冷凍模式”，開啟高壓調(diào)壓閥Ic和冷凍器冷凍電磁閥7，高壓氬氣將冷凍器冷凍至-100°C并形成正常冰球5分鐘后關(guān)閉冷凍器冷凍電磁閥7停止冷凍。隨即啟動“余氣復(fù)溫模式”，開啟低壓電磁閥19和冷凍器加熱電磁閥25，限壓為12.5MPa(ISOOpsi)的低壓氬氣將輸入冷凍器9，在200秒內(nèi)將冷凍器9復(fù)溫至(TC以上。試驗結(jié)果如圖9所示。本實驗證明了余氣復(fù)溫的效果。
[0104]盡管上面結(jié)合圖對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種氣體節(jié)流型冷凍外科裝置，包括高壓冷凍氣路、低壓供氣氣路、低壓致熱氣路、分流氣路、冷凍器輸氣管(8)和冷凍器(9)； 所述高壓冷凍氣路包括:與高壓氣源(Ia)出氣口依次相連的高壓氣體輸入管(2)和冷凍氣體總管(6)，所述高壓氣體輸入管(2)上設(shè)有高壓氣壓表(Ib)和高壓調(diào)壓閥(Ic)，所述高壓氣體輸入管(2)與所述冷凍氣體總管(6)的連接處設(shè)有高壓限壓閥(5)，所述高壓氣體輸入管(2)上、位于所述高壓調(diào)壓閥(Ic)與所述高壓限壓閥(5)之間的管段上設(shè)有第一三通(3)； 其特征在于: 所述低壓供氣氣路包括:與高壓余氣氣源(1a)相連的余氣輸出口(1d)、與普壓氣源(Ila)相連的普壓輸出口(Ild)、與氦氣源(12a)相連的氦氣輸出口(12d);所述高壓余氣氣源(1a)與所述余氣輸出口(1d)的連接處設(shè)有余氣氣壓表(1b)和余氣調(diào)壓閥(1c);所述普壓氣源(Ila)與普壓輸出口(Ild)的連接處設(shè)有普壓氣壓表(Ilb)和普壓調(diào)壓閥(Ilc);所述氦氣源(12a)與所述氦氣輸出口(12d)的連接處設(shè)有氦氣氣壓表(12b)和氦氣調(diào)壓閥(12c); 所述低壓致熱氣路包括:低壓匯流氣管(20)和致熱氣體總管(24)，所述低壓匯流氣管(20)的一端為低壓氣體輸入口(18)，所述余氣輸出口(10d)、所述普壓輸出口(Ild)和所述氦氣輸出口(12d)與所述低壓氣體輸入口(18)之間均為可拆卸連接;所述低壓匯流氣管(20)的另一端與所述致熱氣體總管(24)相連;所述低壓匯流氣管(20)上設(shè)有低壓電磁閥(19)和低壓限壓閥(21)，所述低壓匯流氣管(20)上、位于所述低壓電磁閥(19)和所述低壓限壓閥(21)之間的管段上設(shè)有第二三通(4); 所述第一三通(3)與所述第二三通(4)之間連接有分流氣管(13)，所述分流氣管(13)上設(shè)有分流電磁閥(14)，所述分流氣管(13)和所述分流電磁閥(14)構(gòu)成了所述分流氣路； 所述冷凍器輸氣管(8)連接在所述冷凍氣體總管(6)的末端與所述致熱氣體總管(24)的末端之間，并通過第四三通(26)連接至所述冷凍器進(jìn)氣管(9a)，所述冷凍器進(jìn)氣管(9a)與所述冷凍器(9)相連;所述冷凍器輸氣管(8)上、位于所述冷凍氣體總管(6)的末端與所述第四三通(26)之間的管路上設(shè)有冷凍器冷凍電磁閥(7)，所述冷凍器輸氣管(8)上、位于所述致熱氣體總管(24)的末端與所述第四三通(26)之間的管路上設(shè)有冷凍器加熱電磁閥(25)。2.—種氣體節(jié)流型冷凍外科裝置，包括高壓冷凍氣路、低壓供氣氣路、低壓致熱氣路、分流氣路、冷凍器輸氣管(8)和冷凍器(9)； 所述高壓冷凍氣路包括:與高壓氣源(Ia)出氣口依次相連的高壓氣體輸入管(2)和冷凍氣體總管(6)，所述高壓氣體輸入管(2)上設(shè)有高壓氣壓表(Ib)和高壓調(diào)壓閥(Ic)，所述高壓氣體輸入管(2)與所述冷凍氣體總管(6)的連接處設(shè)有高壓限壓閥(5)，所述高壓氣體輸入管(2)上、位于所述高壓調(diào)壓閥(Ic)與所述高壓限壓閥(5)之間的管段上設(shè)有第一三通(3)； 其特征在于: 所述低壓供氣氣路包括:與高壓余氣氣源(1a)相連的余氣輸出口(1d)、與普壓氣源(Ila)相連的普壓輸出口(lld)、與所述氦氣源(12a)相連的氦氣輸入管(15);所述高壓余氣氣源(1a)與所述余氣輸出口(1d)的連接處設(shè)有余氣氣壓表(1b)和余氣調(diào)壓閥(1c);所述普壓氣源(Ila)與普壓輸出口(Ild)的連接處設(shè)有普壓氣壓表(Ilb)和普壓調(diào)壓閥(11c);所述氦氣輸入管(15)上設(shè)有所述氦氣氣壓表(12b)、所述氦氣調(diào)壓閥(12c)、氦氣電磁閥(16)和氦氣限壓閥(17); 所述低壓致熱氣路包括:低壓匯流氣管(20)和致熱氣體總管(24)，所述低壓匯流氣管(20)的一端為低壓氣體輸入口(18)，所述余氣輸出口(1d)和所述普壓輸出口(Ild)與所述低壓氣體輸入口(18)之間均為可拆卸連接;所述低壓匯流氣管(20)的另一端通過第三三通(22)與所述致熱氣體總管(24)相連，同時，所述氦氣輸入管(15)通過所述第三三通(22)接入致熱氣體總管(24);所述低壓匯流氣管(20)上設(shè)有低壓電磁閥(19)和低壓限壓閥(21)，所述低壓匯流氣管(20)上:在位于所述低壓電磁閥(19)和低壓限壓閥(21)之間的管段上設(shè)有第二三通(4)，在位于所述低壓限壓閥(21) 所述第一三通(3)與所述第二三通(4)之間連接有分流氣管(13)，所述分流氣管(13)上設(shè)有分流電磁閥(14)，所述分流氣管(13)和所述分流電磁閥(14)構(gòu)成了所述分流氣路； 所述冷凍器輸氣管(8)連接在所述冷凍氣體總管(6)的末端與所述致熱氣體總管(24)的末端之間，并通過第四三通(26)連接至冷凍器進(jìn)氣管(9a)，所述冷凍器進(jìn)氣管(9a)與所述冷凍器(9)相連;所述冷凍器輸氣管(8)上、位于所述冷凍氣體總管(6)的末端與所述第四三通(26)之間的管路上設(shè)有冷凍器冷凍電磁閥(7)，所述冷凍器輸氣管(8)上、位于所述致熱氣體總管(24)的末端與所述第四三通(26)之間的管路上設(shè)有冷凍器加熱電磁閥(25)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述氣體節(jié)流型冷凍外科裝置，其特征在于，所述致熱氣體總管(24)的末端設(shè)有氣體加熱器(23)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述氣體節(jié)流型冷凍外科裝置，其特征在于，所述冷凍器輸氣管(8)位于所述冷凍器冷凍電磁閥(7)和冷凍器加熱電磁閥(25)之間的管段上具有多個串聯(lián)的所述第四三通(26)，每個所述第四三通(26)均分別連接有冷凍器進(jìn)氣管(9a)，所述冷凍器進(jìn)氣管(9a)連接有冷凍器(9)。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述氣體節(jié)流型冷凍外科裝置，其特征在于，所述冷凍器輸氣管(8)、所述冷凍器冷凍電磁閥(7)、所述冷凍器加熱電磁閥(25)、所述第四三通(26)、所述進(jìn)氣管(9a)和所述冷凍器(9)構(gòu)成了連接在所述冷凍氣體總管(6)末端與所述致熱氣體總管(24)末端之間的組件A;所述冷凍氣體總管(6)末端與所述致熱氣體總管(24)末端之間并聯(lián)有多個所述的組件A。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述氣體節(jié)流型冷凍外科裝置，其特征在于，所述冷凍器(9)為利用氣體的焦耳-湯姆遜節(jié)流效應(yīng)產(chǎn)生低溫的氣體節(jié)流致冷型冷凍器。7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述氣體節(jié)流型冷凍外科裝置，其特征在于，所述高壓氣源(I)是節(jié)流膨脹致冷型氣體中的一種或幾種之混合物;所述高壓氣源(la)、所述高壓余氣氣源(10a)、所述普壓氣源(Ila)和所述氦氣源(12a)來自于氣瓶、氣罐、氣栗、杜瓦罐和壓縮機中的任何一處。8.一種氣體節(jié)流型冷凍外科裝置的控制方法，其特征在于: 利用如權(quán)利要求1及3至7的任一所述氣體節(jié)流型冷凍外科裝置，并包括以下一種或多種復(fù)溫方式: (I)分流復(fù)溫方式:開啟高壓調(diào)壓閥(Ic)、分流電磁閥(14)和冷凍器加熱電磁閥(25)，同時關(guān)閉低壓電磁閥(19)和冷凍器冷凍電磁閥(7);復(fù)溫氣體由所述高壓氣體輸入管(2)上所述第一三通(3)引出，經(jīng)所述分流氣管(13)和所述分流電磁閥(14)，通過所述第二三通(4)，接入所述低壓匯流氣管(20)，經(jīng)所述低壓限壓閥(21)限壓，接入所述致熱氣體總管(24)，由所述冷凍器加熱電磁閥(25)控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管(8)和所述第四三通(26)輸出至所述冷凍器(9)，通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述氣壓表(Ib)顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該分流復(fù)溫； (2)余氣復(fù)溫方式: 將所述余氣輸出口(1d)與所述低壓氣體輸入口(18)連接，同時，所述普壓輸出口(I Id)和所述氦氣輸出口(12d)均不與所述低壓氣體輸入口(18)連接；開啟余氣調(diào)壓閥(10c)、低壓電磁閥(19)和冷凍器加熱電磁閥(25)，同時關(guān)閉分流電磁閥(14)和冷凍器冷凍電磁閥(7);復(fù)溫氣體自所述高壓余氣氣源(10a)，經(jīng)所述余氣氣壓表(1b)和所述余氣調(diào)壓閥(1c)調(diào)控，由所述余氣輸出口(1d)接入所述低壓氣體輸入口(18)，再經(jīng)所述低壓電磁閥(19)，接入所述低壓匯流氣管(20)，經(jīng)所述低壓限壓閥(21)限壓，接入所述致熱氣體總管(24)，由所述冷凍器加熱電磁閥(25)控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管(8)和所述第四三通(26)輸出至所述冷凍器(9)，通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述余氣氣壓表(1b)顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該余氣復(fù)溫； (3)普壓復(fù)溫方式: 將所述普壓輸出口(Ild)與所述低壓氣體輸入口(18)連接，同時，所述余氣輸出口(1d)和所述氦氣輸出口(12d)均不與所述低壓氣體輸入口(18)連接；開啟普壓調(diào)壓閥(He)、低壓電磁閥(19)和冷凍器加熱電磁閥(25)，同時關(guān)閉分流電磁閥(14)和冷凍器冷凍電磁閥(7);復(fù)溫氣體自所述普壓氣源(11a)，經(jīng)所述普壓氣壓表(Ilb)和所述普壓調(diào)壓閥(Ilc)調(diào)控，由所述普壓輸出口(Ild)接入所述低壓氣體輸入口(18)，再經(jīng)所述低壓電磁閥(19)，接入所述低壓匯流氣管(20)，經(jīng)所述低壓限壓閥(21)限壓，接入所述致熱氣體總管(24)，由所述冷凍器加熱電磁閥(25)控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管(8)和所述第四三通(26)輸出至所述冷凍器(9)，通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述普壓氣壓表(I Ib)顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該普壓復(fù)溫； (4)節(jié)流復(fù)溫方式: 將所述氦氣輸出口(12d)與所述低壓氣體輸入口(18)連接，同時，所述余氣輸出口(1d)和所述普壓輸出口(Ild)均不與所述低壓氣體輸入口(18)連接；開啟氦氣調(diào)壓閥(12c)、低壓電磁閥(19)和冷凍器加熱電磁閥(25)，同時關(guān)閉分流電磁閥(14)和冷凍器冷凍電磁閥(7);氦氣由所述氦氣源(12a)，經(jīng)所述氦氣氣壓表(12b)和氦氣調(diào)壓閥(12c)調(diào)控，由氦氣輸出口(I2d)，接至低壓氣體輸入口(18)，再經(jīng)低壓電磁閥(19)，匯入所述低壓匯流氣管(20)，經(jīng)所述低壓限壓閥(21)限壓，接入所述致熱氣體總管(24);由所述冷凍器加熱電磁閥(25)控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管(8)和所述第四三通(26)輸出至所述冷凍器(9)，此節(jié)流復(fù)溫氣體在冷凍器進(jìn)氣管9a末端J-T 口 9c處節(jié)流膨脹至膨脹腔9d時放熱致熱，經(jīng)相鄰的冷凍器外壁9e為周圍組織復(fù)溫；當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述氦氣氣壓表(12b)顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該節(jié)流復(fù)溫； (5)排氣復(fù)溫方式，包括以下兩種情形之一: 一是，在節(jié)流冷凍操作后，關(guān)閉所述高壓調(diào)壓閥(Ic)并同時開啟冷凍電磁閥(7)，所述高壓冷凍氣路中積存的冷凍氣體將持續(xù)通入冷凍器(9)，直至冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述高壓氣壓表(Ib)顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束排氣復(fù)溫； 二是，復(fù)溫操作后關(guān)閉所述余氣調(diào)壓閥(10c)、所述普壓調(diào)壓閥(Ilc)和所述氦氣調(diào)壓閥(12c)，開啟所述低壓電磁閥(19)和所述冷凍器致熱電磁閥(25)，所述低壓管路中剩余致熱氣體將持續(xù)通入所述冷凍器(9)，直至冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所有氣壓表顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束排氣復(fù)溫。9.一種氣體節(jié)流型冷凍外科裝置的控制方法，其特征在于:利用如權(quán)利要求2及3至7的任一所述氣體節(jié)流型冷凍外科裝置，并包括以下一種或多種復(fù)溫方式: (1)分流復(fù)溫方式:開啟高壓調(diào)壓閥(Ic)、分流電磁閥(14)和冷凍器加熱電磁閥(25)，同時關(guān)閉低壓電磁閥(19)和冷凍器冷凍電磁閥(7);復(fù)溫氣體由所述高壓氣體輸入管(2)上所述第一三通(3)引出，經(jīng)所述分流氣管(13)和所述分流電磁閥(14)，通過所述第二三通(4)，接入所述低壓匯流氣管(20)，經(jīng)所述低壓限壓閥(21)限壓，接入所述致熱氣體總管(24)，由所述冷凍器加熱電磁閥(25)控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管(8)和所述第四三通(26)輸出至所述冷凍器(9)，通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述高壓氣壓表(Ib)顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該分流復(fù)溫； (2)余氣復(fù)溫方式: 將所述余氣輸出口(1d)與所述低壓氣體輸入口(18)連接，同時，所述普壓輸出口(Ild)不與所述低壓氣體輸入口(18)連接，開啟余氣調(diào)壓閥(10c)、低壓電磁閥(19)和冷凍器加熱電磁閥(25)，同時關(guān)閉分流電磁閥(14)和冷凍器冷凍電磁閥(7);復(fù)溫氣體自所述高壓余氣氣源(10a)，經(jīng)所述余氣氣壓表(1b)和所述余氣調(diào)壓閥(1c)調(diào)控，由所述余氣輸出口(1d)接入所述低壓氣體輸入口(18)，再經(jīng)所述低壓電磁閥(19)，接入所述低壓匯流氣管(20)，經(jīng)所述低壓限壓閥(21)限壓，接入所述致熱氣體總管(24)，由所述冷凍器加熱電磁閥(25)控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管(8)和所述第四三通(26)輸出至所述冷凍器(9)，通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述余氣氣壓表(1b)顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該余氣復(fù)溫； (3)普壓復(fù)溫方式: 將所述普壓輸出口(Ild)與所述低壓氣體輸入口(18)連接，同時，所述余氣輸出口(1d)不與所述低壓氣體輸入口(18)連接，開啟普壓調(diào)壓閥(11c)、低壓電磁閥(19)和冷凍器加熱電磁閥(25)，同時關(guān)閉分流電磁閥(14)和冷凍器冷凍電磁閥(7);復(fù)溫氣體自所述普壓氣源(11a)，經(jīng)所述普壓氣壓表(Ilb)和所述普壓調(diào)壓閥(Ilc)調(diào)控，由所述普壓輸出口(Ild)接入所述低壓氣體輸入口(18)，再經(jīng)所述低壓電磁閥(19)，接入所述低壓匯流氣管(20)，經(jīng)所述低壓限壓閥(21)限壓，接入所述致熱氣體總管(24)，由所述冷凍器加熱電磁閥(25)控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管(8)和所述第四三通(26)輸出至所述冷凍器(9)，通過熱交換實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述普壓氣壓表(Ilb)顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該普壓復(fù)溫； (4)節(jié)流復(fù)溫方式: 開啟氦氣調(diào)壓閥(12c)、氦氣電磁閥(16)和冷凍器加熱電磁閥(25)，同時關(guān)閉低壓電磁閥(19)、分流電磁閥(14)和冷凍器冷凍電磁閥(7);氦氣由所述氦氣源(12a)，經(jīng)所述氦氣氣壓表(12b)和所述氦氣調(diào)壓閥(12c)，接入所述氦氣輸入管(15)，并經(jīng)所述氦氣電磁閥(16)和所述氦氣限壓閥(17)，經(jīng)所述第三三通(22)，接入所述致熱氣體總管(24);再經(jīng)所述冷凍器加熱電磁閥(25)控制，經(jīng)所述冷凍器輸氣管(8)和所述第四三通(26)，輸出至所述冷凍器(9)，在其內(nèi)部通過節(jié)流膨脹放熱而實現(xiàn)復(fù)溫操作，當(dāng)冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述氦氣氣壓表(12b)顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束該節(jié)流復(fù)溫； (5)排氣復(fù)溫方式，包括以下兩種情形之一: 一是，在節(jié)流冷凍操作后，關(guān)閉所述高壓調(diào)壓閥(Ic)并同時開啟冷凍電磁閥(7)，所述高壓冷凍氣路中積存的冷凍氣體將持續(xù)通入冷凍器(9)，直至冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所述高壓氣壓表(Ib)顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束排氣復(fù)溫； 二是，復(fù)溫操作后關(guān)閉所述余氣調(diào)壓閥(10c)、所述普壓調(diào)壓閥(Ilc)和所述氦氣調(diào)壓閥(12c)，開啟所述低壓電磁閥(19)、所述氦氣電磁閥(16)和所述冷凍器致熱電磁閥(25)，所述低壓管路中剩余致熱氣體將持續(xù)通入所述冷凍器(9)，直至冷凍器溫度達(dá)到(TC至正常體溫時或所有氣壓表顯示氣壓降至I個大氣壓時，結(jié)束排氣復(fù)溫。
【文檔編號】A61F7/00GK105852960SQ201610225817
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】趙國江, 李萍, 姜驍洋
【申請人】趙國江