專利名稱：冷凍探針的溫度控制器，具有溫度控制器的冷凍外科手術設備，和調(diào)節(jié)冷凍探針溫度的方法
冷凍探針的溫度控制器，具有溫度控制器的冷凍外科手術 設備，和調(diào)節(jié)冷凍探針溫度的方法本發(fā)明涉及一種溫度調(diào)節(jié)器，其用來調(diào)整根據(jù)權利要求1所述的冷凍探針的溫 度，并涉及一種冷凍外科手術設備，其具有根據(jù)權利要求10所述類型的溫度調(diào)節(jié)器，并涉 及一種調(diào)節(jié)冷凍探針溫度的方法。冷凍外科手術設備是已知的。它們包括冷凍外科手術裝置，流體源和控制器，以及 提供在冷凍外科手術裝置上用于設定冷卻能力的控制器。冷蒸汽系統(tǒng)或焦耳-湯姆遜效應 之一被用來提供冷卻能力。當真實氣體或者氣體混合物經(jīng)歷溫度變化時，作為限制(氣壓變化)的結(jié)果，發(fā)生 焦耳-湯姆遜效應。如果氣體被限制，例如，如果應用氣流限制裝置或者采用不同障礙物整 合，氣體膨脹。這意味著障礙物(去除)后氣體占據(jù)的體積增加。在此情況下，平均顆粒間 隙增大，導致氣體溫度下降。冷蒸汽系統(tǒng)利用了物質(zhì)在不同壓力下具有不同沸點或冷凝溫度的性質(zhì)。所用的和 優(yōu)選的物質(zhì)稱為制冷劑。冷蒸汽系統(tǒng)的工作范圍是由制冷劑可達到的沸點或冷凝溫度來決 定的。照慣例，液化的制冷劑在高壓力下被注入具有非常低的壓力的蒸發(fā)室內(nèi)。相應制冷 劑的沸點，一方面取決于所用的制冷劑，另一方面取決于蒸發(fā)室當時的壓力。因此，如果蒸 發(fā)室產(chǎn)生的沸點高于當時蒸發(fā)室溫度，制冷劑至少部分蒸發(fā)并且從系統(tǒng)中帶走熱量。蒸發(fā) 的制冷劑通過放氣行程被再次去除，并且或者被濃縮或者被處理。為了有效并有利的使用冷凍外科手術裝置，能夠設定探針或者部分探針的溫度為 預定值，并且保持其在這個值上恒定是必須的。因此，在冷凍手術中，例如，在相同的適應癥 中再生組織，是可能實現(xiàn)的。它也應當能夠為不同的適應癥改變探針尖端的溫度，以實現(xiàn)在 每種情況下的最佳組織效果。為了能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻能力和探針尖端當時溫度的精確校準，現(xiàn)代冷凍外科手術設備 包括溫度調(diào)節(jié)器。為了這種校準，確定探針尖端溫度是必須的。當前用微型封裝熱電偶作為溫度傳 感器。這些相當昂貴，裝配復雜，并且由于機械穩(wěn)定性和對腐蝕的敏感性低，其耐久性相當 低。對于非常細的探針，沒有具有適當設計的熱電偶。因此，有特定探針(例如內(nèi)部冷凍探 針(endocryoprobes)和玻璃體內(nèi)探針)，只是沒有溫度調(diào)節(jié)。此外，使用冷凍外科手術裝置，其裝置包括在返回行程中的可逆的氣流限制裝 置。例如，這些氣流限制裝置有3個可調(diào)階段。在獨立的可調(diào)節(jié)階段之間的半恒定流體源 中，溫度是可以調(diào)節(jié)?？赏ㄟ^重復使用裝置或者測量出冷卻能力來確定標準值。由本方法 確定的標準值作為本領域使用的函數(shù)是相當不精確并且波動的。新測試方法也需要在使用 所有裝置上執(zhí)行。這是非常昂貴的。從現(xiàn)有技術出發(fā)，本發(fā)明的目的是提供一種改進的溫度調(diào)節(jié)器，其用于調(diào)整冷凍 探針的溫度。尤其是，溫度調(diào)節(jié)器已經(jīng)被公開，能夠用于所有的冷凍探針，不論其設計。此外，相應的冷凍外科手術設備和調(diào)節(jié)冷凍探針溫度的方法需要被公開。 根據(jù)本發(fā)明，該目標是通過根據(jù)權利要求1的溫度調(diào)節(jié)器，根據(jù)權利要求9的冷凍外科手術設備和根據(jù)權利要求11的方法實現(xiàn)的。尤其是，該目標是通過用于調(diào)節(jié)探針溫度的溫度調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)，其在第一壓力下 提供制冷劑給蒸發(fā)區(qū)，通過此種方法，冷卻劑在第二壓力下至少臨時地蒸發(fā)，用來冷卻冷凍 探針的冷凍部分。提供壓力設定裝置，設定至少蒸汽區(qū)的第二壓力來調(diào)節(jié)冷凍探針溫度。因 此，本發(fā)明的基本構(gòu)思，在于設定蒸汽區(qū)的壓力，通過此種方法，產(chǎn)生所用的制冷劑的沸點 實質(zhì)相同或者接近冷凍探針所需的目標溫度。因此，一旦冷凍探針達到目標溫度，在冷凍探 針上沒有更多的蒸發(fā)和冷卻能力產(chǎn)生。如果蒸發(fā)區(qū)的溫度高于設定的沸點，這將導致蒸發(fā)， 從蒸發(fā)區(qū)帶走熱能，并因此從冷凍探針帶走熱量。因此，沒有必要確定蒸發(fā)區(qū)的當時溫度或 者冷凍探針的當時溫度，因為該系統(tǒng)在當前沸點下是自動調(diào)節(jié)的。然而術語“制冷劑”狹義上包含在低壓和低溫下通過蒸汽產(chǎn)生的熱量，通過化學的 混合和溶解反應的方式，在冷混合物中執(zhí)行。因此，通過分離的方式在冷混合物中實現(xiàn)再 生。在本申請中，術語“制冷劑”理解為更廣泛的含義，即，也包括冷混合物。壓力設定裝置可以包括測量第二壓力的至少第一壓力傳感器，和經(jīng)由調(diào)節(jié)裝置 連接的用來調(diào)節(jié)第二壓力的可調(diào)節(jié)閥。由于沸點是直接依賴于當前壓力，冷凍探針的溫度 可以通過定義蒸發(fā)區(qū)內(nèi)的單位壓力來設定。因此，溫度可以通過閥和相應的壓力傳感器來 調(diào)節(jié)。因此，通過此種方法體現(xiàn)調(diào)節(jié)裝置，其設定取決于定義的溫度，蒸發(fā)區(qū)的恒壓。經(jīng)由 壓力傳感器閥調(diào)節(jié)溫度，具有進一步的優(yōu)勢，這些組件沒有必要都安裝在冷凍探針內(nèi)。在冷 凍探針的放氣行程中提供壓力傳感器和閥是可以預見的。此外，這些組件可以安排在，例如 在冷凍探針的把手內(nèi)。相較于溫度傳感器的安排，沒有必要將組件直接安排在蒸發(fā)區(qū)里或 蒸發(fā)區(qū)上，蒸發(fā)區(qū)照慣例是空間高度分隔的。溫度調(diào)節(jié)器可能包括調(diào)節(jié)第二壓力的至少一個減壓器。溫度調(diào)節(jié)器可以包括，流體測量裝置，其用于確定當制冷劑流出蒸汽區(qū)時的流體 存在，以及補償裝置，其包括在測量和/或設定第二壓力時反對流體流出的流體阻力。如果 選擇安排的壓力傳感器從蒸發(fā)區(qū)被分離，然后有利于考慮在測量區(qū)和蒸發(fā)區(qū)之間發(fā)生的流 體阻力。在低溫下，如果返回氣體具有低壓力，并因此具有大的比容，流體阻力高，并且因此 在此點的修正是尤其重要的。此外，在此溫度范圍內(nèi)，沸點曲線走勢特別陡峭，并因此壓力 測量的小錯誤導致關于溫度的大錯誤。流體測定裝置可以包括，為了確定流量，用于檢測第 一壓力的第二壓力傳感器。結(jié)束在進氣行程與放氣行程之間的壓力差而形成的流體阻力， 是可能的。此外，在考慮流體阻力的合適點信息提供通流量氣體是應納入考慮。這種補償 方式可以包含輸入冷凍探針流體阻力數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸入裝置。由于流體阻力取決于各自探針 的配置，尤其是返回行程的橫截面，流體阻力可以被預先確定并且手動輸入或經(jīng)由數(shù)據(jù)輸 入裝置自動輸入。例如，數(shù)據(jù)輸入裝置可以包含數(shù)據(jù)存儲器，其包含大量冷凍探針的流體阻力數(shù)據(jù)。 這使得確定流體阻力要容易的多。數(shù)據(jù)輸入裝置可以包含用來識別連接的冷凍探針的裝置識別裝置。因此，可以預 見的是，溫度調(diào)節(jié)器自動地識別相連的探針，并且從數(shù)據(jù)存儲器讀出相應的流體阻力數(shù)據(jù)。 這些流體阻力數(shù)據(jù)可以被用于在測量和或設定第二壓力中納入考慮。該目標還通過冷凍外科手術設備來實現(xiàn)，包含帶探針柄的冷凍探針和溫度調(diào)節(jié) 器，如上文所述。如已經(jīng)在先前提到的，可以獲得類似方式的優(yōu)勢。
冷凍探針可以包含至少為了探測第二壓力的第一壓力傳感器，被安裝在或者靠近 探針柄最接近的末端。因此，上述壓力設定裝置，可以被安裝在對相應的組件有足夠空間的 地方，例如閥門或者壓力傳感器。 該目標也可以通過調(diào)節(jié)冷凍探針溫度的方法來達到，其中冷凍探針為了蒸發(fā)制冷 劑而具有蒸汽區(qū)，并且該方法包含以下步驟至少確定蒸汽區(qū)內(nèi)制冷劑的一個壓力。設定壓力為預定值，以調(diào)節(jié)冷凍探針的溫度。因此，在此方法中，中心構(gòu)思在于，確保溫度調(diào)節(jié)是基于蒸汽區(qū)的單位壓力設定 的。通過壓力傳感器在冷凍探針的最接近的末端或在制冷劑從冷凍探針去除的過程 中，可以確定至少一個壓力。因此當確定壓力時，沒有必要去直接測量蒸汽區(qū)的壓力。在此方法中，流體阻力也必須被考慮。在下文中將要敘述的本發(fā)明是基于一些典型的實施方案，其將通過附圖的方式用 大量的細節(jié)來闡述，其中

圖1，是具有溫度調(diào)節(jié)器的冷凍探針的示意圖。根據(jù)本發(fā)明的冷凍外科手術裝置，包括在預定壓力下提供制冷劑1的流體源20。 制冷劑1經(jīng)由溫度調(diào)節(jié)器30提供給冷凍探針10。進氣行程11，其導致制冷劑1進入到接 近探針尖端的部位17，在冷凍探針10內(nèi)延伸。在進氣行程11中，制冷劑具有足夠高的第 一壓力P1，由此產(chǎn)生的制冷劑的特定的沸點遠低于冷凍探針10的當下溫度。因此制冷劑1 維持其液體形式。制冷劑ι經(jīng)由進氣行程11遠端上的噴嘴14，分布到冷凍探針10內(nèi)安排 的蒸汽區(qū)15。這里出現(xiàn)的第二壓力P2比第一壓力Pl低很多。因此，通過制冷劑特殊方式 獲得較低的沸點。作為冷凍探針10的當下溫度的功能，制冷劑1蒸發(fā)并且從冷凍探針帶走 熱能。此外，制冷劑1可以在最大操作壓力下以氣體的形式被提供(在沸點曲線中去除氣 體)在這樣一種方式，在噴嘴14上作為焦耳-湯姆遜效應的結(jié)果，冷卻過程中氣體被轉(zhuǎn)變 成為兩相混合。在蒸發(fā)區(qū)15的探針頭部內(nèi)部表面或者探針的尖端17，該流體成分沸騰。然后制冷劑1或氣體經(jīng)由冷凍探針10中的放氣行程12返回到溫度調(diào)節(jié)器30，并 且從這里被處理或被重新準備。為此，放氣行程12流動地連接到蒸發(fā)區(qū)15和溫度調(diào)節(jié)器 30。由于第二壓力P2的調(diào)節(jié)，沸點可以設定為與預定值一致。因此，建立第二壓力P2 與冷凍探針10冷卻能力之間的直接關聯(lián)是有可能的。為了有效調(diào)節(jié)冷凍探針10的溫度，溫度調(diào)節(jié)器30包括控制器40，也包括進氣壓力 傳感器31，放氣行程壓力傳感器3Γ，進氣行程比例閥32，放氣行程比例閥32、，以及通流量 傳感器33。進氣行程壓力傳感器31發(fā)出信號允許控制器40在進氣行程中結(jié)束第一壓力 Pi。為此，進氣行程壓力傳感器31安排在進氣行程11中。放氣行程壓力傳感器31相應安 排在放氣行程12中，并發(fā)出信號允許控制器40在蒸發(fā)區(qū)15確定第二壓力P2。為了能夠考 慮在制冷劑1流出蒸發(fā)區(qū)15時發(fā)生的壓力下降，壓力流量傳感器33，利用其控制器40可以 結(jié)束當前流體阻力，也被放置在放氣行程12中。因此，在考慮了流體阻力的情況下，控制器 40能夠修正使用放氣行程壓力傳感器31測量的壓力，并確定相應的修正壓力P2。如果冷凍探針10是在低溫下，則這種修正尤為重要。那么，返回的氣體或制冷劑1具有非常低的壓力P2,因此在高流體阻力下造成大的比體積。此外，傳統(tǒng)制冷劑1的沸點 曲線，在此溫度范圍內(nèi)尤其陡峭，從而第二壓力P2計算的小錯誤將導致在冷凍探針10中設 定溫度的顯著偏離。本發(fā)明的優(yōu)點是，實際上用于確定第一壓力Pl和/或第二壓力P2的傳感器和變 頻器，沒有必要安排在或接近于蒸發(fā)區(qū)15。這些傳感器或變頻器可以安裝在放氣行程12或進氣行程11或在其最接近的尾 端。因此可以想象得到，冷凍探針10具有更小的直徑。在第二個典型實施方案中，流體阻力可單獨基于進氣進程壓力傳感器31和放氣 進程壓力傳感器3Γ確定。為此，有必要經(jīng)由連接到溫度調(diào)節(jié)器30上的冷凍探針提供裝 置-具體數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括，例如，噴嘴14的橫截面。另外，可以在實驗室中執(zhí)行流體阻 力的測量并列成表，作為第一和/或第二壓力PpP2W函數(shù)。為了能夠分配裝置-具體數(shù)據(jù) 到具體的冷凍探針10，一個典型實施方案包括數(shù)據(jù)輸入裝置。這個數(shù)據(jù)輸入裝置具有存儲 裝置-具體數(shù)據(jù)的存儲裝置，并且裝置識別裝置允許其選擇冷凍探針10的具體類型。一旦 具體冷凍探針10已經(jīng)選擇，控制器40計算裝置-具體流體阻力作為壓力比例和存儲的裝 置或儀器-具體數(shù)據(jù)的函數(shù)。此外，數(shù)據(jù)輸入裝置42能夠執(zhí)行所連接設備類型的自動檢測。這種自動識別可以進行，例如，通過讀出存儲在貼在冷凍探針10上的RFID標簽中 的序列號。本領域技術人熟知許多的進一步方法，如何促進連接的冷凍探針10相應的識別。 這些包括確定操作前在冷凍探針10中的許多典型變量，讀出藍牙標簽或掃描條形碼。為了能夠確定作為盡可能容錯方法的第二壓力P2，可以預見的是，根據(jù)第一典型 實施方案以及第二典型實施方案中的方法確定流體阻力。另外，可以應用這兩種方法之一。根據(jù)本發(fā)明用于冷凍探針10的調(diào)節(jié)溫度的方法，對于本領域技術人員而言顯而 易見的是，如果只有一個放氣形成壓力傳感器31'和一個放氣形成比例閥32'存在，該方 法也可以進行。因此，確定第二個壓力P2后，控制器40可實現(xiàn)，在與放氣行程12連接的放氣行程 比例閥32'中，調(diào)節(jié)回路以這樣的方式設定，使得壓力P2達到達到預定值。取決于所用的 制冷劑1，此值對應于具體的沸點或蒸發(fā)溫度。這個溫度可以通過醫(yī)生進行手術而操作的操 作單元輸入控制器40。控制器40可經(jīng)由可選的進氣行程比例閥32設定，經(jīng)由放氣行程壓力傳感器31確 定第一壓力Pi。因此，可能調(diào)節(jié)，例如經(jīng)由進氣行程比例閥32，加入冷凍探針10中的制冷劑 1的用量。此外，由焦耳-湯姆遜效應的方式實現(xiàn)的冷卻能力，能夠由設定第一壓力P1和第 二壓力P2之間的壓力差而定義。流體源20也具有可選的流體源閥22，在制冷劑1加入到溫度調(diào)節(jié)器30中時允許 手動輸入壓力?？傊?，應該再次指出的是，發(fā)明為了調(diào)節(jié)冷凍探針10的冷卻能力而設定第二壓力P2。已知的是，制冷劑1的具體沸點取決于常壓和當前溫度。因此，在預定的第二壓力 P2,制冷劑1只有達到特定溫度才沸騰。如果在蒸發(fā)區(qū)15已經(jīng)呈現(xiàn)較低溫度，制冷劑1不沸騰。因此，基于狀態(tài)變化，沒有熱量從系統(tǒng)中取出。在恒定壓力P2下制冷劑1連續(xù)供給 過程中，因此，在蒸發(fā)區(qū)15中設定相應的具體溫度。參考標號
1制冷劑
10冷凍探針
11進氣行程
12放氣行程
14噴嘴
15蒸發(fā)區(qū)
17探針尖端
20流體源
22流體源閥
30溫度調(diào)節(jié)器
31進氣行程壓力傳感器
31'放氣行程壓力傳感器
32進氣行程比例閥
32'放氣行程比例閥
33通流傳感器
40控制器
42數(shù)據(jù)輸入裝置
P1第一壓力
P2第二壓力
權利要求
1.用于調(diào)節(jié)冷凍探針(10)溫度的溫度調(diào)節(jié)器，其在第一壓力(P1)下供應制冷劑⑴ 到蒸發(fā)區(qū)(15)，這樣使得冷卻劑(1)在第二個壓力(I^2)的存在下至少暫時蒸發(fā)，以冷卻冷 凍探針(10)的冷凍部分，提供壓力設定裝置以至少設定蒸發(fā)區(qū)(1 中的第二壓力(P2)用 于調(diào)節(jié)冷凍探針(10)的溫度。
2.根據(jù)權利要求1所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于，壓力設定裝置包括至少第一壓力 傳感器(31')以測量第二壓力(P2),以及連接的至少一個調(diào)節(jié)閥(32、)，其通過調(diào)節(jié)裝置 (40)調(diào)節(jié)壓力(P2)。
3.根據(jù)在前的權利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特定在于，至少有一個用于調(diào)節(jié)第 二壓力(P2)的減壓器。
4.根據(jù)在前的權利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，包括流體測量裝置(33)，當制冷劑 (1)流出蒸發(fā)區(qū)(1 時用于確定流體發(fā)生，以及補償包括反對在第二壓力(P2)測量和/或 設定中的流體阻力的方法。
5.根據(jù)在前的權利要求之一，尤其是根據(jù)權利要求4所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于， 為了測定流量，流體測量裝置(3 包括第二壓力傳感器以檢測第一壓力(P》。
6.根據(jù)在前的權利要求之一，尤其是根據(jù)權利要求4或5所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在 于，補償方式包括用于輸入冷凍探針(10)的流體阻力的數(shù)據(jù)輸入裝置02)。
7.根據(jù)在前的權利要求之一，尤其是根據(jù)權利要求6所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于， 數(shù)據(jù)輸入裝置0 包括存儲有大量冷凍探針(10)的流體阻力數(shù)據(jù)的存儲器。
8.根據(jù)在前的權利要求之一，尤其是根據(jù)權利要求6或7所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在 于，數(shù)據(jù)輸入裝置0 包括確定連接的冷凍探針(10)的裝置識別單元。
9.根據(jù)先前的權利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于，連接到蒸發(fā)區(qū)(1 的膨 脹裝置(14)，至少部分冷凝的制冷劑(1)。
10.冷凍外科裝置，包括具有探針柄的冷凍探針(10)和根據(jù)先前權利要求之一所述的 溫度調(diào)節(jié)器(30)。
11.根據(jù)權利要求10所述的冷凍外科手術裝置，其特征在于，冷凍探針(10)包括至少 第一壓力傳感器，用于其檢測第二壓力(P2),并被安排在或接近探頭柄尾端。
12.調(diào)節(jié)冷凍探針(10)溫度的方法，其中，冷凍探針(10)具有蒸發(fā)區(qū)(1 以蒸發(fā)制冷 劑(1)，包括的步驟:確定在蒸發(fā)區(qū)(15)中制冷劑(1)的至少一個壓力的(P2)；設定壓力(P2)的一個預定值，以調(diào)節(jié)冷凍探針(10)的溫度。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于，至少一個壓力(P2)是利用在冷凍探針 (10)的最接近尾端的壓力傳感器(3廠)確定，或者在制冷劑(1)從冷凍探針(10)中除去的 過程中確定。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的方法，其特征在于，至少一個壓力(P2)的確定包括， 考慮在冷凍探針(10)的放氣形成中的流體阻力。
15.根據(jù)權利要求12-14之一所述的方法，其特征在于，限制制冷劑(1)以液化制冷劑。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種帶有溫度調(diào)節(jié)器的冷凍外科裝置。在冷凍外科裝置的使用中，為了更好的治療成功，盡可能地設定溫度施加到冷凍外科裝置是可取的。為此目的，傳統(tǒng)儀器具有相應的溫度傳感器允許控制器調(diào)節(jié)冷凍外科裝置中的冷卻能力，以這樣的方式冷卻能力相當于預先設定的值。然而，一些溫度傳感器的尺寸阻止了它們在提供到冷凍探針中。此外，合適的溫度傳感器是昂貴的并且只有較低的耐用性。本申請通過提供溫度調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)冷凍探針的溫度解決了這個問題。在第一壓力至少提供部分的流體制冷劑到蒸發(fā)區(qū)，在這樣一個方式中冷卻劑在冷卻冷凍探針部分的第二壓力存在下至少臨時的蒸發(fā)，壓力設置意味著被提供，至少設置調(diào)節(jié)冷凍探針溫度的蒸發(fā)區(qū)的第二壓力。
文檔編號A61B18/02GK102083383SQ200980125768
公開日2011年6月1日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權日2008年7月2日
發(fā)明者弗朗茨·蓋澤爾哈特 申請人:愛爾伯電子醫(yī)療設備有限公司