专利名称：全功能型宽温区低温治疗设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种全功能型宽温区低温治疗设备。
背景技术：
低温医学是研究温度降低对人类生命过程的影响，以及低温技术在人类同疾病斗争中的应用学科。其主要包括四大分支人体重要细胞组织、器官的低温保存、移植及临床应用；低温麻醉、低温脑复苏；低体温医疗；利用低温手术器械杀伤异常组织如肿瘤等。除低温保存外，其他分支均属于低温治疗范畴。低温治疗简便、易行且廉价，其首先面对的问题便是如何获取与临床目的相匹配的较低温度。如在低温麻醉、低体温医疗、低温脑复苏及脑保护过程中，需将全身或局部温度降至37°C以下并维持一定时间。目前，在上述低温治疗中根据体温将治疗温度分为5类(I)极深低温0 5°C ； (2)超深低温5 10°C ； (3)深 低温10 28°C ； (4)中低温28 32°C ； (5)轻度低温33 36°C。而利用低温手术器械杀伤异常组织，特别是肿瘤组织时，为确保杀伤效果，局部治疗温度一般低于0°C，最低可达到-180。。。现代科学技术中，可用于制冷的方法很多，如相变制冷、气体节流制冷、半导体制冷、吸收式制冷、浸冷式制冷、蒸发式制冷、固体吸附制冷和气体涡流制冷等。低温治疗及其设备对制冷方法亦有特殊的要求，即制冷系统要结构紧凑、使用方便可靠、效率较高、对冷冻温度和冷量及其控制有严格要求、振动小、噪音低等。面向低温麻醉、低体温医疗、低温脑复苏及脑保护时，所需温度略低于体温，因而可采用多种制冷原理的冷敷或低温液体灌注等方法；而利用低温手术杀伤异常组织时，常用的制冷原理的有(I)相变制冷；(2)气体节流制冷；(3)半导体制冷。基于这些制冷方法研制出不同类型的低温治疗器械，其治疗方法大致分为(I)接触冷冻；(2)插入冷冻；(3)喷射冷冻，如二氧化碳冷疗系统(Cryo-T)，利用液态二氧化碳的相变制冷效应最低可实现_75°C的治疗低温，应用范围涉及美容、骨折、烧伤、风湿和术后康复等；Cry0flex公司生产的AK-I冷冻手术治疗仪，采用一氧化二氮(N2O)工质在3. 4 4. 6MPa压力下节流可实现最低探头温度为-89°C，治疗仪可安装各种接触型或喷射型冷冻探头，可直接将液体一氧化二氮喷射至组织上进行杀伤；Galil Medical公司生产的SeedNetTM肿瘤低温治疗系统，利用氩气节流制冷最低温度可达_110°C，在前列腺和肾脏肿瘤的治疗中应用广泛；Synerdyne公司的Hamilton等开发出一种将热电制冷与热管相结合的冷冻探针，克服了以往热电制冷探针体积过大的缺点，其冷刀头的最低温度可到-60°C。除此之外，其他原理的制冷设备亦可在低温医疗中得到应用，如中国科学院理化技术研究所研制的浸冷式冷热复合型医疗设备一肿瘤微创冷热治疗设备，首次将深低温冷冻与高温热消融有机结合，可实现_180°C与80°C之间的快速温度转换，最大限度的杀灭病灶组织。综上所述，不难发现，上述低温制冷设备均只具备一种制冷原理，且工作温区受到制冷原理及工质本身特性的限制，仅能提供单一功能的治疗目的。到目前为止，国内外尚无一种全功能型宽温区的低温治疗设备，可覆盖临床低温治疗中所需的所有温区。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何提供一种能够覆盖临床低温治疗中所需所有温区的全功能型宽温区低温治疗设备。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本发明提供一种全功能型宽温区低温治疗设备，其包括计算机操控系统100和低温处理系统200 ;所述低温处理系统200包括宽温区制冷模块201、低体温保护模块202、低温杀伤模块203和热生理参数监控模块204 ；所述计算机操控系统100，用于接收所述热生理参数监控模块204发送的温度信息，根据所述温度信息生成冷量控制命令，并发送至所述低体温保护模块202和低温杀伤模块203 ； 所述宽温区制冷模块201，连接所述低体温保护模块202和低温杀伤模块203，用于产生低温治疗所需的冷量；所述低体温保护模块202，连接所述计算机操控系统100，用于根据所述冷量控制命令控制所述宽温区制冷模块201产生的冷量的量，并输出所述冷量进行低体温保护；所述低温杀伤模块203，连接所述计算机操控系统100，用于根据所述冷量控制命令控制所述宽温区制冷模块201产生的冷量的量，并输出所述冷量进行低温杀伤；所述热生理参数监控模块204，用于进行相应的温度监控，并将监控到的温度信息发送至所述计算机操控系统100。优选地，所述低温处理系统200还包括电源模块205 ；所述电源模块205用于为所述低温处理系统200的其他各模块以及所述计算机操控系统100供电。优选地，所述低体温保护模块202包括互相连接的第一冷量输入控制装置2021和第一冷量输出装置2022 ；所述第一冷量输入控制装置2021，用于在低体温保护过程中，根据所述冷量控制命令控制所述宽温区制冷模块201产生的冷量的量；所述第一冷量输出装置2022，用于在低体温保护过程中输出所述宽温区制冷模块201产生的冷量。优选地，所述第一冷量输出装置2022包括体表覆盖冷冻装置、介入式低温流体灌注装置、以及低温气体喷射装置中的至少两种。优选地，所述低温杀伤模块203包括互相连接的第二冷量输入控制装置2031和第二冷量输出装置2032 ；所述第二冷量输入控制装置2031，用于在低温杀伤过程中，根据所述冷量控制命令控制所述宽温区制冷模块201产生的冷量；所述第二冷量输出装置2032，用于在低温杀伤过程中输出所述宽温区制冷模块201产生的冷量。优选地，所述第二冷量输出装置2032包括接触冷冻装置、插入冷冻装置、喷射冷冻装置和介入式冷冻装置中的至少两种。
优选地，所述热生理参数监控模块204包括，用于进行单点温度测量的单点温度测量装置2041，以及用于进行表面温度测量的表面温度测量装置2042所述单点温度测量装置2041以及所述表面温度测量装置2042均将测量数据发送至所述计算机操控系统100。优选地，所述治疗设备还包括手术台，所述低温处理系统200设置在所述手术台上。优选地，所述宽温区制冷模块201包括相变制冷装置、气体节流制冷装置、半导体制冷装置、浸冷式制冷装置、吸收式制冷装置、固体吸附制冷装置、蒸发式制冷装置和气体涡流制冷装置中的至少三种。优选地，所述宽温区制冷模块201采用的制冷介质为二氧化碳、液氮、氟利昂系列制冷剂、一氧化二氮、IS气、混合气体、低温盐水或者热电材料。(三)有益效果
本发明所述全功能型宽温区低温治疗设备，在同一设备上集成了功能互补的制冷系统，可根据实际治疗情况选择合适的制冷装置及制冷温度，能够覆盖临床低温治疗中所需所有温区(用于低温治疗的温度范围-180°C 36°C)。其次，该治疗设备可同时实施低体温保护与低温杀伤功能，从而高效的应用于如神经外科颅内后循环巨大动脉瘤、颅底脑干附近肿瘤等临床难度高、手术风险大的疾病中。
图I是本发明实施例所述的全功能型宽温区低温治疗设备的模块结构图；图2是本发明实施例所述的低体温保护模块的结构图；图3是本发明实施例所述的低温杀伤模块的结构图；图4是本发明实施例所述的热生理参数监控模块的结构图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。图I是本发明实施例所述的全功能型宽温区低温治疗设备的模块结构图。如图I所示，该设备包括计算机操控系统100和低温处理系统200。该低温处理系统200包括宽温区制冷模块201、低体温保护模块202、低温杀伤模块203、热生理参数监控模块204和电源模块205。所述计算机操控系统100，用于接收所述热生理参数监控模块204发送的温度信息，并根据该温度信息控制所述低体温保护模块202和低温杀伤模块203实现相应功能。所述宽温区制冷模块201，连接所述低体温保护模块202和低温杀伤模块203，用于产生低温治疗所需的冷量。所述低体温保护模块202，连接所述计算机操控系统100，用于控制和输出所述宽温区制冷模块201产生的冷量进行低体温保护。所述低温杀伤模块203，连接所述计算机操控系统100，用于控制和输出所述宽温区制冷模块201产生的冷量进行低温杀伤。所述热生理参数监控模块204，用于进行相应的温度监控，并将监控到的温度信息发送至所述计算机操控系统100。所述电源模块205用于为所述低温处理系统200的其他各模块以及所述计算机操控系统100供电。该设备还包括手术台，所述低温处理系统200的各模块安装在该手术台上。该手术台上还设置有可根据目标病灶位置进行相对位置调节的机械调节装置。由于该手术台并非本发明重点，在此不再赘述。图2是本发明实施例所述的低体温保护模块202的结构图。如图2所示，所述低体温保护模块202包括，互相连接的第一冷量输入控制装置2021和第一冷量输出装置2022。所述第一冷量输入控制装置2021，用于在低体温保护过程中控制所述宽温区制冷模块201产生的冷量。所述第一冷量输出装置2022，用于在低体温保护过程中输出所述宽温区制冷模块201产生的冷量，其包括体表覆盖冷冻装置、介入式低温流体灌注装置、以及低温气体 喷射装置中的至少两种。每种冷量输出装置都可与任意一种制冷装置相搭配。图3是本发明实施例所述的低温杀伤模块203的结构图。如图3所示，所述低温杀伤模块203包括，互相连接的第二冷量输入控制装置2031和第二冷量输出装置2032。所述第二冷量输入控制装置2031，用于在低温杀伤过程中控制所述宽温区制冷模块201产生的冷量。所述第二冷量输出装置2032，用于在低温杀伤过程中输出所述宽温区制冷模块201产生的冷量，其包括接触冷冻装置、插入冷冻装置、喷射冷冻装置和介入式冷冻装置中的至少两种。图4是本发明实施例所述的热生理参数监控模块204的结构图。如图4所示，所述热生理参数监控模块204包括，用于进行单点温度测量的单点温度测量装置2041，以及用于进行表面温度测量的表面温度测量装置2042。所述单点温度测量装置2041为热电偶或热敏电阻测温计；所述表面温度测量装置2042为红外热成像装置、体表涂敷液晶材料、核磁热成像测温装置、微波辐射测温装置、声速测温装置、超声测温装置以及CT测温装置中的一种或几种的组合。所述计算机操控系统100接收来自热生理参数监控模块204的测量数据，根据该测量数据生成冷量控制命令并发送至低体温保护模块202与低温杀伤模块203，以调整所述低体温保护模块202与低温杀伤模块203的工作状态。当热生理参数监控模块204所测量温度数据处于治疗状态下的正常值时，所述低体温保护模块202与低温杀伤模块203保持现有工作状态；当热生理参数监控模块204所测量温度数据低于治疗状态下的正常值时，所述低体温保护模块202与低温杀伤模块203减少宽温区制冷模块201产生的冷量的量，从而减少冷量的输出；当热生理参数监控模块204所测量温度数据高于治疗状态下的正常值时，所述低体温保护模块202与低温杀伤模块203增加宽温区制冷模块201产生的冷量的量，从而增加冷量的输出。所述宽温区制冷模块201包括，相变制冷装置、气体节流制冷装置、半导体制冷装置、浸冷式制冷装置、吸收式制冷装置、固体吸附制冷装置、蒸发式制冷装置和气体涡流制冷装置中的至少三种。所述宽温区制冷模块201采用的制冷介质为二氧化碳、液氮、氟利昂系列制冷剂、一氧化二氮、氩气、混合气体(混合气体为一种制冷介质的总称，其由多种气体混合而成，制冷性质由气体组分和配比决定。)、低温盐水或者热电材料。当本发明实施例的全功能型宽温区低温治疗设备用于低温麻醉、低体温医疗、低温脑复苏及脑保护过程中，所需温度略低于体温，可根据相应治疗温度选择宽温区制冷模块201中合适的制冷装置，如半导体制冷装置、蒸发式制冷装置等。此时，按照实施场合再启用合适的冷量输出装置，如在低温麻醉与局部低体温医疗过程中使用体表覆盖冷冻装置；在全身低体温医疗、低温脑复苏及脑保护过程中使用介入式低温流体灌注装置与低温气体喷射装置。当本发明用于低温杀伤过程中，其局部治疗温度一般低于0°C，最低可达到-180°C。此时，根据病灶的详细信息选择宽温区制冷模块201中合适的制冷装置及制冷工质。如治疗常规皮肤科、眼科及耳鼻喉科疾病时，温度可控制为_40°C (TC，制冷装置可选择热电制冷装置、相变制冷装置、气体节流制冷装置等；在治疗各种恶性肿瘤时，低温的要求更为严格，需控制为-180°C -100°C，制冷装置可选择气体节流制冷装置、浸冷式制冷装置等。确定制冷装置后，按照病灶所依附的组织器官及位置深度启用合适的冷量输出装置，如当病灶位于人体体表时，可使用接触冷冻装置或喷射冷冻装置；当病灶位于人体自然腔体内时，可使用喷射式冷冻装置或介入式冷冻装置；当病灶位于人体深部时，可使用插 入冷冻装置或介入式冷冻装置。当本发明用于临床难度较高、风险较大的手术，如神经外科颅内后循环巨大动脉瘤、颅底脑干附近肿瘤等疾病时，可首先启用宽温区制冷模块201中可实现略低于体温的制冷装置及制冷工质，从而实现全身深低温停循环治疗；再启用宽温区制冷模块201中可实现杀伤肿瘤组织温度的制冷装置及制冷工质，进而破坏肿瘤组织。此时，不仅可以实现肿瘤组织的杀伤效应，还能实现全身重要器官的低温保护，手术效果较佳，疗效更为可靠。使用本发明实施例的治疗设备，治疗过程中通过计算机操控系统100及第一冷量输入控制装置2021及第二冷量输入控制装置2031对制冷强度与低温时间进行控制，并借助于热生理参数监控模块204实现人体相应部位单点及表面温度值的监控。所述计算机操控系统100接收来自热生理参数监控模块204的测量数据，根据该测量数据生成冷量控制命令并发送至低体温保护模块202与低温杀伤模块203，以调整所述低体温保护模块202与低温杀伤模块203的工作状态当热生理参数监控模块204所测量温度数据处于治疗状态下的正常值时，所述低体温保护模块202与低温杀伤模块203保持现有工作状态；当热生理参数监控模块204所测量温度数据低于治疗状态下的正常值时，所述低体温保护模块202与低温杀伤模块203减少宽温区制冷模块201产生的冷量的量，从而减少冷量的输出；当热生理参数监控模块204所测量温度数据高于治疗状态下的正常值时，所述低体温保护模块202与低温杀伤模块203增加宽温区制冷模块201产生的冷量的量，从而增加冷量的输出。从而形成一个动态控制过程。本发明实施例所述的全功能型宽温区低温治疗设备具有以下优势。首先，其在同一设备上首次集成了功能互补的制冷系统，即将相变制冷装置、气体节流制冷装置、半导体制冷装置、浸冷式制冷装置等相互融合，根据实际治疗情况选择制冷装置及制冷温度；其次，本发明实施例所述的的低体温保护模块202与低温杀伤模块203上同时配置了多种冷量输出装置，利用该治疗设备可根据治疗情况选择合适的冷量输出装置，实现高效的低温治疗目的；第三，该治疗设备还可同时实施低体温保护与低温杀伤功能，从而高效的应用于如神经外科颅内后循环巨大动脉瘤、颅底脑干附近肿瘤等临床难度高、手术风险大的疾病中；最后，本发明实施例所述的治疗设备相比各种传统的低温治疗装备在使用过程中更为灵活，具有更广泛的应用场合，还为医护人员提供了更为简便的仪器操作方式，从而在一定程度上克服现有技术存在的不足。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种全功能型宽温区低温治疗设备，其特征在于，包括计算机操控系统(100)和低温处理系统(200);所述低温处理系统(200)包括宽温区制冷模块(201)、低体温保护模块(202)、低温杀伤模块(203)和热生理参数监控模块(204)； 所述计算机操控系统(100)，用于接收所述热生理参数监控模块(204)发送的温度信息，根据所述温度信息生成冷量控制命令，并发送至所述低体温保护模块(202)和低温杀伤模块(203)； 所述宽温区制冷模块(201)，连接所述低体温保护模块(202)和低温杀伤模块(203)，用于产生低温治疗所需的冷量； 所述低体温保护模块(202)，连接所述计算机操控系统(100)，用于根据所述冷量控制命令控制所述宽温区制冷模块(201)产生的冷量的量，并输出所述冷量进行低体温保护； 所述低温杀伤模块(203)，连接所述计算机操控系统(100)，用于根据所述冷量控制命令控制所述宽温区制冷模块(201)产生的冷量的量，并输出所述冷量进行低温杀伤； 所述热生理参数监控模块(204)，用于进行相应的温度监控，并将监控到的温度信息发送至所述计算机操控系统(100)。
2.如权利要求I所述的治疗设备，其特征在于，所述低温处理系统(200)还包括电源模块(205)； 所述电源模块(205)用于为所述低温处理系统(200)的其他各模块以及所述计算机操控系统(100)供电。
3.如权利要求I所述的治疗设备，其特征在于，所述低体温保护模块(202)包括互相连接的第一冷量输入控制装置(2021)和第一冷量输出装置(2022)； 所述第一冷量输入控制装置(2021)，用于在低体温保护过程中，根据所述冷量控制命令控制所述宽温区制冷模块(201)产生的冷量的量； 所述第一冷量输出装置(2022)，用于在低体温保护过程中输出所述宽温区制冷模块(201)产生的冷量。
4.如权利要求3所述的治疗设备，其特征在于，所述第一冷量输出装置(2022)包括体表覆盖冷冻装置、介入式低温流体灌注装置、以及低温气体喷射装置中的至少两种。
5.如权利要求I所述的治疗设备，其特征在于，所述低温杀伤模块(203)包括互相连接的第二冷量输入控制装置(2031)和第二冷量输出装置(2032)； 所述第二冷量输入控制装置(2031)，用于在低温杀伤过程中，根据所述冷量控制命令控制所述宽温区制冷模块(201)产生的冷量； 所述第二冷量输出装置(2032)，用于在低温杀伤过程中输出所述宽温区制冷模块(201)产生的冷量。
6.如权利要求5所述的治疗设备，其特征在于，所述第二冷量输出装置(2032)包括接触冷冻装置、插入冷冻装置、喷射冷冻装置和介入式冷冻装置中的至少两种。
7.如权利要求I所述的治疗设备，其特征在于，所述热生理参数监控模块(204)包括，用于进行单点温度测量的单点温度测量装置(2041)，以及用于进行表面温度测量的表面温度测量装置(2042)所述单点温度测量装置(2041)以及所述表面温度测量装置(2042)均将测量数据发送至所述计算机操控系统(100)。
8.如权利要求I所述的治疗设备，其特征在于，所述治疗设备还包括手术台，所述低温处理系统(200)设置在所述手术台上。
9.如权利要求I所述的治疗设备，其特征在于，所述宽温区制冷模块(201)包括相变制冷装置、气体节流制冷装置、半导体制冷装置、浸冷式制冷装置、吸收式制冷装置、固体吸附制冷装置、蒸发式制冷装置和气体涡流制冷装置中的至少三种。
10.如权利要求I所述的治疗设备，其特征在于，所述宽温区制冷模块(201)采用的制冷介质为二氧化碳、液氮、氟利昂系列制冷剂、一氧化二氮、氩气、混合气体、低温盐水或者热电材料。
全文摘要
本发明公开了一种全功能型宽温区低温治疗设备，涉及医疗设备技术领域。该治疗设备包括计算机操控系统和低温处理系统；所述低温处理系统包括宽温区制冷模块、低体温保护模块、低温杀伤模块和热生理参数监控模块；所述计算机操控系统，用于接收所述热生理参数监控模块发送的温度信息，根据所述温度信息生成冷量控制命令，并发送至所述低体温保护模块和低温杀伤模块。该治疗设备，在同一设备上集成了功能互补的制冷系统，可根据实际治疗情况选择合适的制冷装置及制冷温度，能够覆盖临床低温治疗中所需所有温区。
文档编号A61F7/00GK102755190SQ201110104978
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者刘静, 杨阳 申请人:中国科学院理化技术研究所