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一种自然吸气型冷冻消融系统

发布时间:2026-09-16 01:01:20浏览数:

  

一种自然吸气型冷冻消融系统(图1)

  1.一种自然吸气型冷冻消融系统,其特征在于,包括供气站和主机;所述供气站包括第

  一气体压缩单元、第二气体压缩单元、供气站驱动单元、排放单元和气体存储单元;所述第

  一气体压缩单元的输入端连接过滤后的空气,所述第一气体压缩单元的输出端与所述第二

  气体压缩单元的输入端连接,所述第二气体压缩单元的输出端分别与所述排放单元和气体

  存储单元连接,所述供气站驱动单元分别与所述第一气体压缩单元和第二气体压缩单元连

  接;所述主机包括气体分配单元、气体预冷池、工作气体输出接口和主机驱动控制单元;所

  述主机驱动控制单元与供气站驱动单元连接,所述气体分配单元分别与所述气体存储单元

  2.根据权利要求1所述的自然吸气型冷冻消融系统,其特征在于,所述第一气体压缩单

  元包括按照气体传输方向串联的第一级气缸、第一冷却管、第一单向阀、第一安全阀、第二

  级气缸、第二冷却管、第二单向阀和第二安全阀;所述第一级气缸的进气口连接过滤后的空

  3.根据权利要求2所述的自然吸气型冷冻消融系统,其特征在于,所述第二气体压缩单

  元包括按照气体传输方向串联的第三级气缸、第三冷却管、第三单向阀、第三安全阀、第一

  油水分离器、第四级气缸、第四冷却管、第四单向阀、第四安全阀和第二油水分离器;所述第

  4.根据权利要求3所述的自然吸气型冷冻消融系统,其特征在于,所述排放单元包括第

  一电磁阀、第二电磁阀和排放口;所述第一电磁阀与所述第一油水分离器连接,所述第二电

  磁阀与所述第二油水分离器连接,所述第一电磁阀和第二电磁阀均与所述排放口连接。

  5.根据权利要求4所述的自然吸气型冷冻消融系统,其特征在于,所述气体存储单元包

  括按照气体传输方向串联的第一压力变送器、第五单向阀、第五安全阀、高压送气管、气瓶、

  第二压力变送器、针阀和高压气体输出接口;所述第一压力变送器与所述第二油水分离器

  连接;所述高压气体输出接口通过第一减压器和送气管路与所述气体分配单元连接。

  6.根据权利要求5所述的自然吸气型冷冻消融系统,其特征在于,所述供气站驱动单元

  包括电动马达、供气站控制板、供气站驱动板、隔离变压器、接触器、供气站通讯接口和供气

  站人机交互模块;所述电动马达分别与所述第一级气缸、第二级气缸、第三级气缸和第四级

  气缸的活塞连接;所述接触器分别与所述隔离变压器、供气站驱动板和电动马达电连接,所

  述供气站控制板分别与所述供气站驱动板、第一压力变送器、第二压力变送器、供气站通讯

  接口和供气站人机交互模块电连接;所述供气站驱动板分别与所述第一电磁阀和第二电磁

  7.根据权利要求6所述的自然吸气型冷冻消融系统,其特征在于,所述主机驱动控制单

  元包括主机通讯接口、主机控制板、主机驱动板和主机人机交互模块;所述主机控制板分别

  与所述主机人机交互模块、主机通讯接口和主机驱动板电连接;所述主机通讯接口与所述

  8.根据权利要求7所述的自然吸气型冷冻消融系统,其特征在于,所述气体分配单元包

  括进气接口、过滤器、第六安全阀、总电磁阀、高压电磁阀组、低压电磁阀组、第三压力变送

  器、第二减压器、单向阀组、电加热器组和通道测温接口组;所述进气接口通过所述第一减

  压器和送气管路与所述高压气体输出接口连接;所述进气接口与过滤器连接,所述过滤器

  与第六安全阀连接,所述第六安全阀分别与所述总电磁阀和第三压力变送器连接,所述第

  三压力变送器与所述主机控制板电连接,所述总电磁阀分别与所述高压电磁阀组和第二减

  压器连接,所述高压电磁阀组与所述气体预冷池连接,所述主机驱动板分别与所述总电磁

  阀、气体预冷池、高压电磁阀组和低压电磁阀组电连接,所述第二减压器与低压电磁阀组连

  接,所述低压电磁阀组与单向阀组连接,所述单向阀组与电加热器组连接,所述电加热器组

  与所述工作气体输出接口连接,所述主机控制板与电加热器组电连接,所述通道测温接口

  9.根据权利要求8所述的自然吸气型冷冻消融系统,其特征在于,所述气体预冷池开设

  有空气进气口、空气出气口、制冷剂进口和制冷剂出口;所述空气进气口与所述高压电磁阀

  组连接;所述气体预冷池内装有冷却传导液,所述冷却传导液内设有制冷管和输气管;所述

  制冷管的一端与所述制冷剂进口连接,所述制冷管的另一端与所述制冷剂出口连接;所述

  输气管的一端与所述空气进气口连接,所述输气管的另一端与所述空气出气口连接;所述

  气体预冷池的外表面设有隔热层;所述气体预冷池的顶部设有与所述冷却传导液接触的液

  10.根据权利要求9所述的自然吸气型冷冻消融系统,其特征在于,所述主机通讯接口

  与供气站通讯接口均为USB接口、串行通讯接口、以太网接口或光纤通讯接口;所述制冷管

  和输气管均为螺旋形结构;所述冷却传导液是低温下为液体的物质;所述隔热层为真空结

  11.根据权利要求10所述的自然吸气型冷冻消融系统,其特征在于,所述冷冻消融系统

  还包括制冷单元,所述制冷单元包括第一压缩机、第二压缩机、冷凝器、第一储液器、第二储

  液器、热交换器、第一膨胀阀和第二膨胀阀;所述第一压缩机与冷凝器连接,所述冷凝器与

  第一储液器连接,所述第一储液器与第一膨胀阀连接,所述第一膨胀阀与热交换器连接,所

  述热交换器与第一压缩机连接;所述第二压缩机与热交换器连接,所述第二储液器与热交

  换器连接,所述第二储液器与第二膨胀阀连接,所述第二膨胀阀与所述制冷剂进口连接,所

  疾病治疗中的优势得到了广泛专家的认可,应用范围和病症也越来越广。例如,用于肿瘤治

  疗的“氩氦刀”,其以氩气作为制冷的冷媒气体,氦气作为升温的热媒气体,在肿瘤治疗领域

  已经得到了广泛认可;用于支气管镜活检的冷冻系统,其利用二氧化碳气体作为冷媒,并结

  合冷冻具有粘连力的特点,通过支气管镜进行肺部组织提取;目前已发展起来的冷冻治疗

  房颤的冷冻系统,其是利用一氧化二氮或氩气等作为制冷的冷媒,通过冷冻进行心房组织

  二氮、二氧化碳等。但是,我国的气体资源有限,对于一线大城市,气体供应尚可,而对于偏

  远的二线城市和三线城市,气体供应受运输、山地、环境、生产商等诸多不利条件的影响,很

  难进行供应,使得这类冷冻设备在二线、三线城市难以应用开展,这会导致患者在大型城市

  冷冻消融系统,该系统包括供气站和主机;所述供气站包括第一气体压缩单元、第二气体压

  缩单元、供气站驱动单元、排放单元和气体存储单元;所述第一气体压缩单元的输入端连接

  过滤后的空气,所述第一气体压缩单元的输出端与所述第二气体压缩单元的输入端连接,

  所述第二气体压缩单元的输出端分别与所述排放单元和气体存储单元连接,所述供气站驱

  动单元分别与所述第一气体压缩单元和第二气体压缩单元连接;所述主机包括气体分配单

  元、气体预冷池、工作气体输出接口和主机驱动控制单元;所述主机驱动控制单元与供气站

  驱动单元连接,所述气体分配单元分别与所述气体存储单元和气体预冷池连接,所述气体

  源,其采用自然吸气的方式,通过供气站对自然空气进行压缩输出高压空气,通过主机对高

  压空气进行预冷输出高压低温空气,高压低温空气节流产生冷量,以及对高压空气进行减

  压和加热输出低压高温空气,低压高温空气节流产生热量,满足了冷冻消融设备在二线、三

  线城市的应用发展需求,从而促进了冷冻消融设备的推广使用,有效地降低了患者在大型

  城市的淤积,使患者能够就近得到及时治疗,减少了患者的旅途劳累,节省了治疗费用的支

  参见图1,本发明实施例的自然吸气型冷冻消融系统包括供气站和主机。供气站的

  功能是将空气进行压缩增压,并存储在气瓶中;空气压缩后会升温,影响冷冻效果,故供气

  站在每级气缸之间均设置有冷却管,用于对压缩空气的冷却。主机的功能是将压缩空气进

  行控制,并分配给不同的工作通道;同时,为了增强空气的制冷效果,主机设有气体预冷池,

  用于在空气输出前将空气进行预冷。下面详细阐述本发明实施例的供气站和主机的具体组

  参见图1,本发明实施例的供气站包括第一气体压缩单元、第二气体压缩单元、供

  气站驱动单元、排放单元和气体存储单元。第一气体压缩单元的输入端连接过滤后的空气,

  第一气体压缩单元的输出端与第二气体压缩单元的输入端连接,第二气体压缩单元的输出

  端分别与排放单元和气体存储单元连接,供气站驱动单元分别与第一气体压缩单元和第二

  气体压缩单元连接。空气通过供气站的自然进气口进入进气过滤器,对空气进行过滤,去除

  空气中的大颗粒杂质。过滤后的空气进入第一气体压缩单元,第一气体压缩单元对过滤后

  的空气进行压缩增压。在具体应用中,本实施例的第一气体压缩单元包括按照气体传输方

  向串联的第一级气缸11、冷却管12、单向阀13、安全阀14、第二级气缸21、冷却管22、单向阀

  参见图1,经过第一气体压缩单元压缩后的空气进入第二气体压缩单元,对空气继

  续进行压缩增压。在具体应用中,本实施例的第二气体压缩单元包括按照气体传输方向串

  联的第三级气缸31、冷却管32、单向阀33、安全阀34、油水分离器35、第四级气缸41、冷却管

  42、单向阀43、安全阀44和油水分离器45;第三级气缸31与安全阀24连接;油水分离器用于

  参见图1,本实施例的排放单元包括电磁阀61、电磁阀62和排放口63;电磁阀61与

  油水分离器35连接,电磁阀62与油水分离器45连接,电磁阀61和电磁阀62均与排放口63连

  接;在电磁阀61和电磁阀62开启的状态下,油水分离器35和油水分离器45分离出的水汽和

  参见图1,本实施例的气体存储单元包括按照气体传输方向串联的压力变送器51、

  单向阀52、安全阀53、高压送气管54、气瓶55、压力变送器56、针阀57和高压气体输出接口

  58;压力变送器51与油水分离器45连接;高压气体输出接口58通过减压器81和送气管路82

  参见图1,本实施例的供气站驱动单元包括电动马达71、供气站控制板72、供气站

  驱动板73、隔离变压器74、接触器75、供气站通讯接口76和供气站人机交互模块77;电动马

  达71分别与第一级气缸11、第二级气缸21、第三级气缸31和第四级气缸41的活塞连接,驱动

  所有气缸的活塞做功;电动马达71与每级气缸的活塞的传动方式可为齿轮或皮带传动;接

  触器75分别与隔离变压器74、供气站驱动板73和电动马达71电连接,供气站控制板72分别

  与供气站驱动板73、压力变送器51、压力变送器56、供气站通讯接口76和供气站人机交互模

  块77电连接;供气站驱动板73分别与电磁阀61和电磁阀62电连接;供气站驱动板73在供气

  站控制板72的控制下,进而控制电磁阀61和电磁阀62的开启或关断,以及接触器75的闭合

  参见图1,本发明实施例的主机包括气体分配单元、气体预冷池、工作气体输出接

  口和主机驱动控制单元。其中,主机驱动控制单元与供气站驱动单元连接,气体分配单元分

  参见图1,本实施例的主机驱动控制单元包括主机通讯接口91、主机控制板92、主

  机驱动板93和主机人机交互模块94;主机控制板92分别与主机人机交互模块94、主机通讯

  接口91和主机驱动板93电连接;主机通讯接口91与供气站通讯接口76电连接,用于实现主

  机与供气站之间的信息通讯,信息通讯的交换数据包括供气站的气体压力、工作状态,以及

  主机的工作通道数量、工作通道状态等,这样不仅可以保证气体供应适合主机气体的使用

  量,而且还可以在保证气体供应充足的同时,减少能源浪费;主机通讯接口91与供气站通讯

  接口76均可为USB接口、串行通讯(RS232、RS485、RS422)接口、以太网接口或光纤通讯接口

  参见图1,本实施例的气体分配单元包括进气接口101、过滤器102、安全阀103、总

  电磁阀104、高压电磁阀组、低压电磁阀组、压力变送器105、减压器106、单向阀组、电加热器

  组和通道测温接口组。其中,进气接口101通过减压器81和送气管路82与高压气体输出接口

  58连接;进气接口101与过滤器102连接,过滤器102与安全阀103连接,安全阀103分别与总

  电磁阀104和压力变送器105连接,压力变送器105与主机控制板92电连接,总电磁阀104分

  别与高压电磁阀组和减压器106连接,高压电磁阀组与气体预冷池连接,主机驱动板93分别

  与总电磁阀104、气体预冷池、高压电磁阀组和低压电磁阀组电连接,减压器106与低压电磁

  阀组连接,低压电磁阀组与单向阀组连接,单向阀组与电加热器组连接,电加热器组与工作

  气体输出接口连接,主机控制板92与电加热器组电连接,通道测温接口组与主机控制板92

  电连接。在本实施例中,高压电磁阀组包括8个高压电磁阀,低压电磁阀组包括8个低压电磁

  阀,单向阀组包括8个单向阀,电加热器组包括8个电加热器,通道测温接口组包括8个通道

  测温接口,通道测温接口与外部冷冻消融针的测温传感器电连接,工作气体输出接口的数

  量为8个,即本发明实施例的主机提供了8个通道的工作气体输出接口。需要说明的是:在实

  际应用实例中,工作气体输出接口的数量是根据实际需要来设定的,例如可以设置4个、6个

  或10个工作气体输出接口等,相应地,高压电磁阀组和低压电磁阀组分别包括的高压电磁

  阀和低压电磁阀数量、单向阀组包括的单向阀数量、电加热器组包括的电加热器数量、通道

  参见图3,本发明实施例的气体预冷池用于将高压空气进行预冷,其开设有空气进

  气口301、空气出气口302、制冷剂进口303和制冷剂出口304。其中,空气进气口301与高压电

  磁阀组连接;气体预冷池内装有冷却传导液305,冷却传导液305内设有制冷管306和输气管

  307;制冷管306的一端与制冷剂进口303连接,制冷管306的另一端与制冷剂出口304连接;

  输气管307的一端与空气进气口301连接,输气管307的另一端与空气出气口302连接;气体

  预冷池的外表面设有隔热层308;气体预冷池的顶部设有与冷却传导液305接触的液位传感

  器309和温度传感器310;空气出气口302与工作气体输出接口连接。在具体应用中,制冷剂

  通过制冷剂进口303进入气体预冷池,通过制冷管306将冷却传导液305全部进行冷却,冷却

  后的制冷剂通过制冷剂出口304流出;冷却传导液305将输气管307进行冷却,常温空气通过

  空气进气口301进入输气管307,进而被输气管307冷却,然后通过空气出气口302流出,成为

  预冷后的低温空气,预冷后的低温空气通过工作气体输出接口输出。为了增加传导表面积,

  制冷管306和输气管307均可为螺旋形结构,材质均为温度传导性好的铜材质,例如螺旋形

  铜管。冷却传导液305是低温下为液体的物质,例如无水乙醇等。隔热层308可为真空结构、

  双层结构或保温材料缠绕结构,用于保证整个气体预冷池的冷量不浪费。液位传感器309和

  温度传感器310,用于实时监测冷却传导液305的液位和温度;如果冷却传导液的液量不足,

  参见图2,本发明实施例的冷冻消融系统还包括制冷单元,用于对制冷剂进行循环

  冷却,其冷却过程采用双级压缩机结构,具体包括压缩机401、压缩机402、冷凝器403、储液

  器404、储液器405、热交换器406、膨胀阀407和膨胀阀408。其中,压缩机401与冷凝器403连

  接,冷凝器403与储液器404连接,储液器404与膨胀阀407连接,膨胀阀407与热交换器406连

  接,热交换器与压缩机401连接;压缩机402与热交换器406连接,储液器405与热交换器406

  连接,储液器405与膨胀阀408连接,膨胀阀408与制冷剂进口303连接,制冷剂出口304与压

  缩机402连接。在具体应用中,压缩机401将制冷剂进行压缩,压缩后的制冷剂经过冷凝器

  403,通过风冷进行冷却,然后进入储液器404,通过膨胀阀407进入热交换器406,将整个热

  交换器406冷却,进而将压缩机402接收到的制冷剂进行冷却,冷却后的制冷剂通过储液器

  405、膨胀阀408和制冷剂进口303进入制冷管306,对冷却传导液冷却,进而实现气体预冷池

  的冷却。预冷前的高压空气通过螺旋形铜管流经气体预冷池,进而将高压空气进行预冷。在

  中,输出高压低温空气是通过本发明实施例供气站提供的高压空气,再通过本发明实施例

  主机对高压空气进行过滤器过滤、电磁阀分配并经过气体预冷池预冷后,通过工作气体输

  出接口输出,以实现输出高压低温空气;输出低压高温空气是通过本发明实施例供气站提

  供的高压空气,本发明实施例主机利用减压器进行减压后,再通过电磁阀进行气体分配给

  各气体输出支路,再经过各支路单向阀后,进入各通道的电加热器,电加热器可为感应线圈

  加热器、石英陶瓷不锈钢加热管、加热硅胶片等装置,对低压空气进行快速加热,以实现输

  式,即检测气瓶压力低于限值后,自动进行增压补气;另一种为手动工作模式,即手动控制

  是否进行增压补气。操作者操作自动工作模式后,供气站人机交互模块将操作信息,通过串

  行通讯模式(RS232、RS485、RS422等)将操作信息传递给供气站控制板,同时接收供气站控

  制板采集的压力、工作状态等信息,并显示在供气站人机交互模块上。然后,供气站控制板

  通过供气站驱动板控制接触器开启,电源通过隔离变压器给电动马达供电,电动马达启动。

  电动马达通过齿轮或皮带等传动装置,带动第一级气缸、第二级气缸、第三级气缸和第四级

  通过冷却管、单向阀、安全阀后,进入第二级气缸,对空气进一步增压。再通过冷却管、单向

  阀、安全阀后,进入第三级气缸,再对空气进一步增压,再通过冷却管、单向阀、安全阀后,进

  入油水分离器,油水分离器将前级压缩的空气中的水和油进行分离过滤,过滤后的气体进

  入第四级气缸,再对空气进一步压缩增压,增压后的气体通过冷却管、单向阀、安全阀后,再

  进入油水分离器,油水分离器将前级压缩的空气中的水和油再进行进一步的分离过滤,以

  保证空气的纯净度,过滤后的空气通过压力变送器、单向阀、安全阀后,再通过高压送气管

  连接至气瓶,将高压气体存储于气瓶中,气瓶中的空气通过压力变送器,开启针阀后,通过

  后,供气站控制板通过供气站驱动板先控制电磁阀61和电磁阀62打开,油水分离器35和油

  水分离器45分离过滤出的油和水等污物,从电磁阀61和电磁阀62通过供气站的排放口63排

  空气通过供气站进行压缩后,压力升高,同时气体压缩会导致温度升高,供气站具

  有冷却管12、冷却管22、冷却管32、冷却管42,共4级冷却结构;冷却后,供气站输出的高压空

  气为常温空气。但是,常温空气的制冷效果相比常规使用的高压氩气的制冷效果较弱,故需

  系统启动后,供气站提供的高压空气通过减压器进行一级减压,减压至2800Psi左

  右,再通过送气管路将减压后的空气送入主机的进气接口,再将空气送入过滤器进行过滤,

  过滤后的空气通过安全阀进入总电磁阀。操作者通过主机人机交互模块操作主机某一通道

  或某几个通道冷冻时,主机人机交互模块将操作信息通过通讯的方式传递给主机控制板,

  主机控制板将采集的压力变送器105的实时工作压力信息和工作通道的测温接口采集的温

  度信息,以及工作状态和工作时间等信息通过通讯的方式传递给主机人机交互模块,以显

  示给操作者。同时,主机控制板通过控制主机驱动板,控制总电磁阀开启。然后根据工作的

  通道,开启相应的通道的高压电磁阀(例如:通道1和通道2冷冻工作,则开启通道1的高压电

  磁阀和通道2的高压电磁阀)。高压空气通过相应的通道的高压电磁阀后,进入气体预冷池。

  在系统上电后,主机控制板会通过主机驱动板自动控制气体预冷池工作,并且医生在进行

  冷冻操作之前,还需要进行穿刺、CT扫描、定位等多步操作,系统可利用等待冷冻的时间,将

  气体预冷池的冷却传导液先进行预冷。预冷方式是制冷剂通过制冷剂进口进入气体预冷

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