一種具有泡沫金屬換熱器的低溫探針的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及低溫外科手術治療的醫療器械，特別是一種具有泡沫金屬換熱器的低溫探針。
【背景技術】
[0002]氬氦刀是一種通過微創方式超低溫冷凍消融腫瘤的手術器械，通過冷凍+熱療的方式治療腫瘤，氬氦刀的工作原理是利用氬氣節流制冷，使治療探針迅速降溫，在短時間內達到治療溫度(低于-120C。)，所述節流制冷是利用高壓氣體流經管道中的小孔擴散后，壓力發生顯著降低的過程進行迅速降溫。探針是氬氦刀的主要工作構件，現有探針結構如圖1所示，探針本體為內管2和外管I組成的雙層結構，對應探針前端工作部的內管前端開口與外管內腔連通，內管中設有導電的長桿3，長桿前端從內管端部開口處伸出，長桿前端設有一熱電偶作為測溫傳感器4，內管和外管的夾層中設有沿螺旋狀盤繞的進流管5和翅片6，所述翅片設于進流管的外壁上，進流管的前端開口形成一個小孔噴嘴與外管內腔連通。工作時，高壓氬氣通過進流管進入探針，從小孔噴嘴噴出，高壓氬氣在外管前端處的內腔中急劇膨脹，氬氣壓力急劇下降至常壓，從而產生急速降溫的絕熱節流效應，降至常壓的氬氣再經過纏繞在進流管外的翅片，沿探針本體的夾層往后排出釋放于大氣中，翅片的作用是對節流后氬氣的低溫進行熱交換，進一步冷卻降低進流管內的高壓氬氣溫度，使進流管內的氬氣溫度比初始溫度更低，如此連續進行，使進流管中的氬氣溫度越來越低，直至達到平衡，從而大大縮短探針冷凍治療時的降溫時間，一般在數秒鐘內氬氣節流可使探針針頭溫度下降至-160° C，并在十幾秒內冷凍病變組織至-120?-165°C。這種低溫探針的進流管和翅片均呈螺旋狀盤繞，螺旋狀的進流管和翅片的加工復雜，而且因為兩者設于探針夾層的狹小空間內，導致兩者的尺寸非常微小，加工難度大，成品率低，進流管和翅片的制作成本大大提尚。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型要解決的主要技術問題和提出的主要技術任務是克服現有氬氦刀低溫探針采用螺旋狀的進流管和翅片帶來的加工復雜難度大、成品率低、制造成本高等技術缺陷，提供一種具有泡沫金屬換熱器的低溫探針，所述低溫探針的結構大大簡化，部件加工難度明顯降低，成品率高，制造成本有效降低。
[0004]本實用新型采用如下的技術方案:一種具有泡沫金屬換熱器的低溫探針，包括探針本體外殼和設于其內的進流管和換熱器以及端部帶熱電偶的導電長桿，所述換熱器位于進流管外壁和探針本體外殼內壁之間，其特征是所述的進流管為一個和探針本體外殼同軸心且前端開口的直管，導電長桿設于直管中并從開口伸出，所述換熱器為帶孔隙的金屬換熱器。本實用新型改變了現有低溫探針結構，探針本體從原本的雙層結構改成了只有外殼，螺旋狀的進流管改成直管，加工難度大大簡化，成品率高；導電長桿直接設置在進流用的直管中，熱電偶依舊作為測溫用的傳感器；螺旋狀的換熱翅片也改成了帶孔隙的金屬換熱器，所述金屬換熱器帶有孔隙，節流后的氬氣經過這些孔隙回流排入大氣中，而且回流氬氣的冷量可以通過金屬材質的換熱器進行換熱，進一步對進流管中的高壓氬氣在節流之前進行預冷，節流后探針溫度更低。
[0005]作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本實用新型采用如下技術措施:所述的金屬換熱器為沿探針本體外殼長度方向延伸連續的泡沫金屬，泡沫金屬的延伸長度為12?15cm。通過沿探針本體外殼長度方向延伸連續的泡沫金屬作換熱器，對進流管內的氬氣進行換熱降溫，泡沫金屬是一種典型的低密度新材料，屬于多孔介質，其具有通孔率高、比表面積大、孔隙結構均勻及較好的力學性能，單位體積的泡沫金屬能提供很大的導熱面積及對流具有很高的滲透率，兼有結構材料和功能材料的雙重性能。探針工作時，高壓氬氣在膨脹節流后，氣體壓力急劇下降，氣體溫度也隨之急速下降，然后低溫氬氣流經泡沫金屬后相對直管中的高壓進氣流逆向回流排出，從而使換泡沫金屬的溫度不斷下降，泡沫金屬通過傳導換熱使進流的直管中的氬氣溫度比初始溫度降低，如此連續不斷進行下去，使進流氣體溫度越來越低，直至達到平衡，低溫探針可以獲得更低的工作溫度，并大大縮短探針的降溫時間，以利于手術治療；泡沫金屬的長度設置決定了換熱面積，影響回流氣體的阻力，長度太短則回流氬氣的冷量還來不及與泡沫金屬進行充分的熱交換就被排出，不利于對進流管內氬氣做冷卻；常規的探針長度在20cm左右，將泡沫金屬延伸長度設為12?15cm是合適的，如果長度太長，阻力大，氬氣回流的時間長，相同時間內回流氬氣的質量也會相應減少，所提供的冷量也減少，影響對進流管內氬氣的預冷。此外，泡沫金屬作為換熱器特別適合于小空間、緊湊式設備中使用。
[0006]所述的泡沫金屬孔隙率在50?55PPI。泡沫金屬的孔隙數密度PPI表示每英寸上的孔隙個數，孔隙率越大表示孔隙所占的份額越大，PPI值越大表明孔隙越多，孔隙單元尺寸越小。由于泡沫金屬的導熱系數隨孔隙率增大而減小，而孔隙率增大則氣體回流通過性越好，本實用新型將泡沫金屬的孔隙率設在50?55PPI，可以在不影響氬氣氣流回流效果的同時達到最佳的換熱效果，降低進流管內的氬氣溫度。
[0007]所述的泡沫金屬為泡沫銅。泡沫銅具有更好的導熱性能和延展性，延展性好便于彎折進行組裝，導熱性好利于提高換熱效率。
[0008]所述的探針本體外殼的前端部形成一個工作尖端。探針本體外殼的前端部形成的工作尖端在手術時可以刺破要切除的壞組織，進一步提高冷凍治療的效果。
[0009]本實用新型改變了現有低溫探針的內部結構，將原本的雙層結構改成了只有外殼、螺旋狀的進流管改成直管，加工難度大大簡化，成品率高；螺旋狀的換熱翅片也改成了帶孔隙的泡沫金屬，低溫氣體流經泡沫金屬的換熱器后與高壓進氣流逆向回流排出，進一步降低進流管內的進流氣體溫度，直至達到平衡，從而對進流管中的高壓氬氣在節流之前進行預冷，節流后探針溫度更低。
【附圖說明】
[0010]圖1:現有氬氦刀低溫探針的結構示意圖。
[0011]圖2:本實用新型的結構示意圖。
[0012]圖中:1.外管、2.內管、3.長桿、4.測溫傳感器、5.進流管、6.翅片、7.探針本體外殼、8.直管、9.金屬換熱器、10.孔隙、11.熱電偶、12.導電長桿、13.膨脹腔。
【具體實施方式】
[0013]下面結合【附圖說明】和【具體實施方式】對本實用新型做進一步的說明。
[0014]如圖2所示，一種具有泡沫金屬換熱器的低溫探針，包括探針本體外殼7和設于其內的進流管和換熱器以及端部帶熱電偶11的導電長桿12，所述探針本體外殼7的前端部形成一個工作尖端，換熱器位于進流管外壁和探針本體外殼7內壁之間，進流管為一個和探針本體外殼7同軸心且前端開口的直管8，導電長桿設于直管8中并從開口伸出，導電長桿12端部的熱電偶11位于探針本體外殼7前端一側的內腔中，所述內腔也是氣體節流的膨脹腔13，換熱器為帶孔隙10的金屬換熱器9，所述金屬換熱器9為沿探針本體外殼長度方向延伸連續的泡沫銅，泡沫銅的連續延伸長度為15cm，孔隙率為50PPI。
[0015]使用時，直管內的高壓氬氣從前端開口噴出膨脹節流，膨脹后的氬氣壓力急劇下降，氬氣溫度也隨之急速下降，低溫的氬氣流經泡沫銅相對高壓進氣流逆向回流排出，從而使換泡沫銅的溫度不斷下降，泡沫銅通過傳導換熱使直管中的氬氣溫度降低，如此連續不斷進行下去，使進流的氬氣溫度越來越低，直至達到平衡，低溫探針前端的工作部位可以獲得更低的溫度，并大大縮短探針的降溫時間，更有利于手術治療。
【主權項】
1.一種具有泡沫金屬換熱器的低溫探針，包括探針本體外殼(7)和設于其內的進流管和換熱器以及端部帶熱電偶(11)的導電長桿(12)，所述換熱器位于進流管外壁和探針本體外殼(7)內壁之間，其特征是所述的進流管為一個和探針本體外殼(7)同軸心且前端開口的直管(8)，導電長桿(12)設于直管(8)中并從開口伸出，所述換熱器為帶孔隙(10)的金屬換熱器(9)。
2.根據權利要求1所述的一種具有泡沫金屬換熱器的低溫探針，其特征是所述的金屬換熱器(9)為沿探針本體外殼(7)長度方向延伸連續的泡沫金屬，泡沫金屬的延伸長度為12 ?15cm0
3.根據權利要求2所述的一種具有泡沫金屬換熱器的低溫探針，其特征是所述的泡沫金屬孔隙率為50?55PPI。
4.根據權利要求2或3所述的一種具有泡沫金屬換熱器的低溫探針，其特征是所述的泡沫金屬為泡沫銅。
5.根據權利要求1所述的一種具有泡沫金屬換熱器的低溫探針，其特征是所述的探針本體外殼(7)的前端部形成一個工作尖端。
【專利摘要】本實用新型涉及低溫外科手術治療的醫療器械，特別是一種具有泡沫金屬換熱器的低溫探針。針對現有氬氦刀低溫探針采用螺旋狀的進流管和翅片帶來的加工復雜難度大、成品率低、制造成本高等技術缺陷，本實用新型提供一種具有泡沫金屬換熱器的低溫探針，探針本體從原本的雙層結構改成了只有外殼，螺旋狀的進流管改成直管，加工難度簡化，成品率高；導電長桿直接設置在進流用的直管中，熱電偶依舊作為測溫用的傳感器；螺旋狀的換熱翅片也改成了帶孔隙的金屬換熱器，金屬換熱器帶有孔隙，節流后的氬氣經過這些孔隙回流排入大氣中，回流氬氣的冷量可以通過金屬材質的換熱器進行換熱，進一步對進流管中的高壓氬氣在節流之前進行預冷，節流后探針溫度更低。
【IPC分類】F28D7-10, A61B18-02, F28F21-08
【公開號】CN204446093
【申請號】CN201520090484
【發明人】姜紅強, 呂維敏, 何勤躍, 王岳洛, 章忠敏
【申請人】浙江省醫療器械研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月9日