專利名稱：采用單冷凍劑的冷凍外科器械的加熱和冷卻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例總地涉及冷凍外科設(shè)備，并更具體地涉及冷凍探頭或冷凍導(dǎo)管的加熱和冷卻。2.相關(guān)技術(shù)的描述已知用于執(zhí)行冷凍外科手術(shù)的冷凍探頭，當(dāng)液態(tài)冷凍劑從外部源供給到冷凍探頭末端時，冷凍探頭利用了流體冷凍劑的相變。一般來說，冷凍劑以液體和/或兩相流體的形式遞送到冷凍探頭內(nèi)。然后，被遞送的冷凍劑的液相通過完全或部分的蒸發(fā)來冷卻末端(冷凍探頭的遠(yuǎn)側(cè)部段)。有利的是，可以加熱和冷卻冷凍探頭，以增大消融效率。為了增大效率，大多數(shù)冷凍消融治療具有被融化循環(huán)所分開的兩個冷卻循環(huán)，這是因為當(dāng)組織經(jīng)歷相變時，在溫度快速降低或快速升高過程中發(fā)生對組織的最大破壞。因此，在融化過程中，加熱循環(huán)可改善這種現(xiàn)象。在治療結(jié)束時對加熱的需求是雙倍的，快速加熱可改善治療效率，且探頭可容易地從組織釋放，從而縮短整個手術(shù)時間?！┲T如氦氣之類的被壓縮氣體在膨脹時加熱。這就是為什么在焦耳一湯姆遜過程中廣泛地使用氦氣的原因。

美國專利公開第20060122590號公開了一種在焦耳一湯姆遜過程中采用單個氣體源來加熱和冷卻冷凍探頭的裝置。然而，該裝置是基于利用高壓氬氣的絕熱膨脹，以進(jìn)行冷卻，并降低高壓，以將這種冷卻現(xiàn)象減到最少，并對低壓氬氣進(jìn)行加熱。

發(fā)明內(nèi)容
背景技術(shù)沒有提供能克服向末端提供有效和充分的冷卻和加熱的挑戰(zhàn)的解決方案。本發(fā)明的實施例通過如下方式來面對這種挑戰(zhàn)，S卩，提供一種冷凍外科系統(tǒng)，該系統(tǒng)特征在于利用單種類型的冷凍劑、但從兩個不同的源來進(jìn)行冷卻和加熱。液態(tài)冷凍劑冷卻冷凍外科系統(tǒng)內(nèi)的冷凍外科器械的末端，冷凍外科器械諸如是冷凍探頭或冷凍導(dǎo)管。氣態(tài)冷凍劑進(jìn)一步由加熱元件、較佳是電加熱元件來加熱，從而供給冷凍治療術(shù)的融化和釋放部分所需的熱量。因此，冷凍外科系統(tǒng)可支持冷凍外科器械的操作的冷凍/融化循環(huán)。本發(fā)明的示例性實施例可不同地提供一種具有冷凍探頭末端的冷凍外科系統(tǒng)，該末端位于冷凍探頭的冷凍劑供給通道內(nèi)或附近，并且主要優(yōu)點是解決上述技術(shù)問題。本發(fā)明的一個方面提供一種冷凍外科系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:冷凍外科器械，該冷凍外科器械包括末端，該末端被流體狀態(tài)下的冷凍劑冷卻，通過加熱氣態(tài)下的相同類型的冷凍劑來加熱；流體冷凍劑源，該流體冷凍劑源將液態(tài)冷凍劑供給到冷凍外科器械；氣態(tài)冷凍劑源，該氣態(tài)冷凍劑源將氣態(tài)冷凍劑供給到冷凍外科器械；以及加熱元件，該加熱元件選擇性地加熱氣態(tài)冷凍劑。氣態(tài)冷凍劑和流體冷凍劑不同時供給到冷凍外科器械，而是依次供給，以使流體冷凍劑源與冷凍外科器械流體連通，氣態(tài)冷凍劑源不與冷凍外科器械流體連通；因而，所述氣態(tài)冷凍劑源與冷凍外科器械連通，所述流體冷凍劑源不與冷凍外科器械連通。氣態(tài)冷凍劑源和流體冷凍劑源供給相同類型的冷凍劑。本發(fā)明的另一方面提供一種冷凍外科系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:第一冷凍劑源，提供冷凍劑的該第一源是氣相的；第二冷凍劑源，提供冷凍劑的該第二源是液相的；冷凍劑加熱部段，該冷凍劑加熱部段選擇性地加熱所提供的氣相冷凍劑；以及冷凍外科器械，該冷凍外科器械具有末端，并接納所提供的兩相狀態(tài)下的冷凍劑。所提供的液相冷凍劑冷卻該末端。在通過加熱部段被加熱之后，所提供的冷凍劑加熱末端。僅采用所提供的冷凍劑來實現(xiàn)對末端的加熱和冷卻。本發(fā)明的又一方面提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:冷凍外科器械，該冷凍外科器械具有末端；第一容器，該第一容器儲存氣態(tài)的冷凍劑；第二容器，該第二容器儲存液態(tài)的冷凍劑；以及氣態(tài)冷凍劑加熱器，當(dāng)氣態(tài)冷凍劑從第一容器行進(jìn)到冷凍外科裝置時，氣態(tài)冷凍劑加熱器對氣態(tài)冷凍劑加熱。當(dāng)液態(tài)冷凍劑行進(jìn)到冷凍外科裝置時，加熱的氣態(tài)冷凍劑與液態(tài)冷凍劑相結(jié)合。液態(tài)冷凍劑和加熱的氣態(tài)冷凍劑協(xié)作，以選擇性地對末端加熱和/或冷卻。本發(fā)明的另一方面提供一種冷凍外科系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:冷凍外科器械，該冷凍外科器械具有末端，該末端通過加熱的氣態(tài)冷凍劑來加熱，并通過液態(tài)冷凍劑來冷卻；用于供給氣相的冷凍劑的裝置；用于供給液相的冷凍劑的裝置；用于將所提供的氣態(tài)冷凍劑和所提供的液態(tài)冷凍劑混合在一起的裝置，以將兩相冷凍劑遞送到冷凍外科器械，該兩相冷凍劑包括液相和氣相的冷凍劑；以及用于選擇性地加熱氣態(tài)冷凍劑的裝置。本發(fā)明的這些、附加的和/或其它方面和/或優(yōu)點:在下面的詳細(xì)說明中進(jìn)行闡釋；可以從詳細(xì)說明中推斷出；和/或通過實踐本發(fā)明來了解。


`從結(jié)合附圖考慮的實施例的詳細(xì)說明中會更容易理解本發(fā)明，附圖中:圖1是與本發(fā)明的實施例相一致的、具有冷凍外科器械的冷凍外科系統(tǒng)的示意圖，其中，加熱元件位于冷凍外科器械內(nèi)部；圖2是與本發(fā)明的實施例相一致的、具有冷凍外科器械的冷凍外科系統(tǒng)的示意圖，其中，加熱元件位于冷凍外科器械外部；圖3是與本發(fā)明的實施例相一致的系統(tǒng)的示意圖，其中，來自兩相“液體”冷凍劑源的氣相轉(zhuǎn)換成氣態(tài)冷凍劑源和/或液相被加熱以充填氣態(tài)源；圖4是與本發(fā)明的實施例相一致的系統(tǒng)的示意圖，其中，冷凍劑的氣相通過將返回的冷凍劑傳遞到液相/兩相冷凍劑源或氣態(tài)冷凍劑源來再循環(huán)；圖5a是可用于圖1的系統(tǒng)的第一示例性冷凍外科器械的縱向剖視圖；圖5b是沿圖5a的線1_1剖取的、圖5a的第一示例性冷凍外科器械的剖視圖；圖5c是圖5a的冷凍外科器械的換熱元件的立體圖；圖6a是可用于圖1的系統(tǒng)的第二示例性冷凍外科器械的縱向剖視圖；圖6b是沿圖6a的線I1-1I剖取的、圖6a的第一示例性冷凍外科器械的剖視圖6c是圖6A的冷凍外科器械的換熱元件的立體圖；圖7a是可用于圖1的系統(tǒng)的第三示例性冷凍外科器械的縱向剖視圖；圖7b是沿圖7a的線II1-1II剖取的、圖7a的第三示例性冷凍外科器械的剖視圖；圖7c是圖7a的冷凍外科器械的換熱元件的立體圖；以及圖8是采用圖1的系統(tǒng)的示例性、說明性治療方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)將參照附圖中所示的示例詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，在這些附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件。通過參照附圖，下面描述實施例來解釋本發(fā)明。除非以其它方式進(jìn)行限定，否則本文所使用的所有技術(shù)和專用術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常所理解意思相同的意思。盡管類似似于或等同于本文所述的方法和材料可用于實踐或試驗本發(fā)明，但下面描述合適的方法和材料。在存在沖突的情形下，包括定義的專利說明書將是優(yōu) 先的。此外，材料、方法以及示例僅僅是說明性的且其用意不在于對本發(fā)明進(jìn)行限制。術(shù)語“冷凍外科系統(tǒng)”在此涉及出于冷凍消融外科目的、由冷凍材料源構(gòu)成的任何類型的冷凍系統(tǒng)，冷凍系統(tǒng)包括但不限于是冷凍探頭和冷凍導(dǎo)管。盡管說明集中于冷凍探頭，這僅出于說明目的，并且不意在限制。參照圖1，示出有系統(tǒng)100，該系統(tǒng)包括氣態(tài)冷凍劑源102、液態(tài)冷凍劑源104和冷凍外科器械106。系統(tǒng)100的重要特征是設(shè)置在末端124內(nèi)的加熱元件126，在手術(shù)的融化部分期間，該加熱元件使在末端內(nèi)流動的冷凍氣體變熱。加熱元件的一個特別有利類型是電加熱元件。冷凍外科器械106包括圍繞進(jìn)入腔116和排出腔119的外軸桿117。進(jìn)入腔116較佳地包括兩個分開的單獨部分(在圖5a、6a和7a中示出)。第一單獨部分是較佳地與排出腔119相鄰的氣體部分，該氣體部分較佳地位于進(jìn)入腔116的外壁和外軸桿117的內(nèi)壁之間。第二單獨部分是排出腔119，該排出腔可選地由進(jìn)入腔116的外壁和外軸桿117的內(nèi)壁來限定，或者替代地可由分隔壁和/或進(jìn)入腔116的氣體部分的外壁來限定(圖5a、6a和7a中示出)。進(jìn)入腔116接納來自冷凍源104的兩相冷凍流體。進(jìn)入腔116的液體部分與冷凍外科器械106的末端124連通，以使冷凍劑經(jīng)過進(jìn)入腔116，然后流到末端124，由此冷卻該末端124并致使形成冰球。每個冷凍劑源102和104采用諸如氮氣之類的相同類型的冷凍劑。同樣，每個冷凍劑源102和104與冷凍外科器械106流體連通。氣態(tài)冷凍劑源102可以是通過第一液體氣體路徑連接到冷凍外科器械106的缸體，該第一液體氣體路徑依次串聯(lián)地包括連接到第一雙向氣體閥109的流體氣體連接器管路110和具有第二雙向氣體閥112的氣體連接器108，然后，該氣體連接器與冷凍外科器械106的進(jìn)入腔116流體連通。液態(tài)冷凍劑源104經(jīng)由第二氣體路徑連接到冷凍外科器械106，該第二氣體路徑依次串聯(lián)地包括流體液體連接器管路118、液體雙向閥120，然后，該液體雙向閥與冷凍外科器械106的進(jìn)入腔116流體連通。與液態(tài)冷凍劑源104流體連通的這些部件輸送包括液體和氣體成分的兩相流體。冷凍劑源102和104不同時將冷凍劑供給到冷凍探頭106的末端124。通過雙向閥112和120的可選操作實現(xiàn)對適當(dāng)?shù)脑?02或104的選擇。為了加熱末端124，使來自冷凍劑源102的氣態(tài)冷凍劑遞送到并進(jìn)入進(jìn)入腔116，流到加熱元件126并由該加熱元件來加熱。加熱元件126以及因此氣態(tài)冷凍劑的溫度較佳地受到熱電耦128的控制，該熱電耦可感測氣態(tài)冷凍劑的溫度并與加熱元件126電通信。更具體地，熱電耦128提供關(guān)于加熱的冷凍劑溫度的反饋，該反饋可用于調(diào)節(jié)加熱元件126的操作。例如，當(dāng)加熱元件是電阻型時，來自熱電耦的反饋可用于調(diào)節(jié)流到加熱元件的電流量。未示出的控制加熱的其它方式可通過將熱電耦放置在冷凍外科探頭外部的排出腔119處或測量電氣元件的電阻來實現(xiàn)。由于冷凍流體在源104和102中是相同的，所以來自源104的液相頂部的氣相可通過連接管路129和閥130充填源102。為了安全的原因，氣態(tài)冷凍劑源102可選地還具有用于確定內(nèi)部壓力的壓力計184。因此，如所示，有相同冷凍劑的兩個分立的源，一個源供給液態(tài)的冷凍劑(104)，另一個源供給氣態(tài)的冷凍劑(102)。操 作時，這些冷凍劑源與加熱元件126協(xié)作來提供冷凍外科器械106的可選的冷卻和加熱。更具體地，當(dāng)期望對冷凍外科器械106進(jìn)行加熱時，來自氣態(tài)源102的氣態(tài)冷凍劑選擇性地通過加熱元件126來加熱。參照圖2，示出有系統(tǒng)200，該系統(tǒng)包括氣態(tài)冷凍劑源202、液態(tài)冷凍劑源204和冷凍外科器械206。系統(tǒng)100的許多結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)200共享。每個冷凍劑源202和204采用諸如氮氣之類的相同冷凍劑。同樣，每個冷凍劑源202和204與冷凍外科器械206流體連通。然而，系統(tǒng)100和200之間的一個差別是加熱元件226位于冷凍外科器械206外部。如所示，加熱元件226可位于氣態(tài)冷凍劑源202下游，與氣體連接器208串聯(lián)。例如，力口熱元件226可選地定位在至進(jìn)入腔216的流體連接部之前。加熱元件226也可以是電(電阻)加熱元件。其它加熱結(jié)構(gòu)也是可以且可設(shè)想的。例如，附加地和/或替代地，加熱元件226可以是對用戶的抓持敏感的壓電元件。在系統(tǒng)200中，熱電耦228也可定位成串聯(lián)至氣體連接器208。如圖2中所示，熱電耦228可定位在加熱元件226后面。然而，該熱電耦228可定位在進(jìn)入腔216上游的其它位置?？蛇x地可設(shè)置一個或多個附加的熱電耦。例如，如所示可選地有兩個這種附加的熱電耦，包括末端224處的熱電耦231和排出腔219處的熱電耦232。因此，如所示，有相同冷凍劑的兩個分立的源，一個源供給液態(tài)的冷凍劑(204)，另一個源供給氣態(tài)的冷凍劑(202)。在操作時，這些冷凍劑源與加熱元件226協(xié)作來提供冷凍外科器械106的可選的冷卻和加熱。更具體地，當(dāng)期望對冷凍外科器械106進(jìn)行加熱時，來自氣體源202的氣態(tài)冷凍劑選擇性地通過加熱元件226來加熱。氣體在進(jìn)入腔216的上游被加熱。
參照圖3，示出有系統(tǒng)300，該系統(tǒng)包括氣態(tài)冷凍劑源302、液態(tài)冷凍劑源304和冷凍外科器械306。系統(tǒng)200的許多結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)300相同。每個冷凍劑源302和304采用諸如氮氣之類的相同冷凍劑。同樣，每個冷凍劑源302和304與冷凍外科器械306流體連通。系統(tǒng)200和300之間的一個差別是將來自液態(tài)冷凍劑源304的氣相傳遞到氣態(tài)冷凍劑源302。該氣相通過用液態(tài)冷凍劑源304內(nèi)或與其相鄰的電加熱器331加熱氣相來產(chǎn)生。如所示，電加熱器331較佳地放置在液態(tài)冷凍劑源304內(nèi)。附加地和/或替代地，加熱元件331可以沉浸在液相內(nèi)、與液態(tài)冷凍劑的總體積直接接觸，或插入液態(tài)冷凍劑源304內(nèi)的小容器(未示出)內(nèi)。該小容器可通過管路329連接到氣態(tài)冷凍劑源302?？蛇x地和較佳地，電加熱器331并不在流體液體連接器管路318周圍，并且電加熱器331不放置成與液體連接器管路318串聯(lián)。有利地，電加熱器331根據(jù)探測到的性能/操作參數(shù)來激活和/或失效，這些參數(shù)借助非限制的示例諸如是由壓力計384記錄的壓力、溫度、時刻(例如根據(jù)冷凍劑從液態(tài)冷凍劑源304流出的時間段)或其組合。在操作時，液態(tài)冷凍劑源304內(nèi)的加熱元件331加熱其內(nèi)的液態(tài)冷凍劑的一部分，并將這部分轉(zhuǎn)換成氣體。額外的熱能造成液態(tài)冷凍劑源304內(nèi)的壓力增大，這促使氣相傳遞到氣態(tài)冷凍劑源302。通過閥330和322的選擇性操作，產(chǎn)生的氣相在冷凍劑源302和304之間經(jīng)由管路329和管路309傳遞。加熱元件331的尺寸和類型可取決于獲得期望壓力的速度。用于實施加熱元件331的一個有利示例是采用250-1000瓦之間的絕緣電氣型加熱元件。在不期望受制于封閉列表(closed list)的情況下，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)這種元件能有效地將液態(tài)冷凍劑源304內(nèi)的壓力在分鐘量級的合理短的時間內(nèi)增大到IOOpsi。壓力增大通常使冷凍劑的沸點溫度上升。采用`電加熱器331來增大液態(tài)冷凍劑源304內(nèi)的壓力的益處在于簡化了直接將能量轉(zhuǎn)換成壓力的能量源的使用。另一要求是需要較少的時間，以及為了相同目的便于對泵進(jìn)行控制。在冷凍劑源302和304之間泵送氣態(tài)冷凍劑需要泵和附加的管道，這通過采用加熱元件331來避免。更具體地，系統(tǒng)300內(nèi)的加熱器331用于通過使儲存于其內(nèi)的液態(tài)冷凍劑沸騰來升高液態(tài)冷凍劑源304和302內(nèi)的壓力，直至壓力到達(dá)由壓力計384測量的規(guī)定閾值。這通過保持閥330和309打開以及使閥312和320關(guān)閉來完成。特別有利的閾值可以例如在約 40-100psi 之間。對于融化的操作模式，另一加熱元件326定位在冷凍外科器械306外部，并還在液態(tài)冷凍劑源302的外部。如所示，加熱元件326可位于氣態(tài)冷凍劑源302下游，與氣體連接器308串聯(lián)。例如，加熱元件326可選地定位在單向閥314后面。加熱元件326也可以是電(電阻)加熱元件。其它加熱結(jié)構(gòu)也是可以的且可設(shè)想的。例如，附加地和/或替代地，力口熱元件326可以是對用戶的抓持敏感的壓電元件。在系統(tǒng)300中，為了在主動融化期間監(jiān)測氣相的加熱，熱電耦328還可定位成與氣體連接器308串聯(lián)。如圖3中所示，熱電耦328可定位在加熱元件326后面。然而，該熱電耦328可定位在進(jìn)入腔316上游的其它位置。監(jiān)測加熱的熱電耦328的位置還可以可選地定位在末端330處，而熱電耦332的位置還可以可選地定位在返回/排出管路319處。
因此，如所示，有相同冷凍劑的兩個分立的源，一個源供給液態(tài)的冷凍劑(304)，另一個源供給氣態(tài)的冷凍劑(302)。在操作時，這些冷凍劑源與加熱元件326協(xié)作來提供冷凍外科器械106的可選的冷卻和加熱。更具體地，當(dāng)期望對冷凍外科器械306進(jìn)行加熱時，來自氣態(tài)源302的氣態(tài)冷凍劑選擇性地由加熱元件326來加熱。氣體在進(jìn)入腔316的上游被加熱。為了提供附加的氣態(tài)冷凍劑并有助于該過程，可選地并較佳地通過用氣態(tài)冷凍劑源304內(nèi)或與其相鄰的電加熱器331來加熱氣相而將來自液態(tài)冷凍劑源304的氣相傳遞到氣態(tài)冷凍劑源302。參照圖4，示出有系統(tǒng)400，該系統(tǒng)包括氣態(tài)冷凍劑源402、液態(tài)冷凍劑源404和冷凍外科器械406。系統(tǒng)100的許多結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)400相同。還由系統(tǒng)400提供冷凍/融化循環(huán)，這些冷凍/融化循環(huán)如圖1的系統(tǒng)所述地通過交替應(yīng)用液態(tài)冷凍劑和氣態(tài)冷凍劑來提供。然而，系統(tǒng)400如下所述還具有再循環(huán)方案，以使附加的氣態(tài)冷凍劑能返回到氣態(tài)冷凍劑源402，由此有利地加滿對氣態(tài)冷凍劑源402內(nèi)的氣態(tài)冷凍劑的供給。系統(tǒng)100和400之間的一個差別在于排出腔419，在液體(兩相)冷凍劑已沸騰而使末端424冷卻之后，氣相通過該排出腔返回。如由雙向閥432調(diào)節(jié)的，返回的氣相用于充填氣態(tài)冷凍劑源402內(nèi)的氣態(tài)冷凍劑，這是通過用泵434將返回的氣相泵送經(jīng)過連接器管路433和另一泵連接器管路431來實現(xiàn)的。在系統(tǒng)400中，泵434壓縮來自管路419的返回冷凍劑，并通過打開閥432和430將返回冷凍劑經(jīng)由管路433、431和429返回到氣態(tài)冷凍劑源404。此操作增大氣態(tài)冷凍劑源404內(nèi)的壓力。附加地和/或替代地，系統(tǒng)400的泵434通過以下方式增大氣態(tài)冷凍劑源402內(nèi)的壓力，S卩，壓縮管路419內(nèi)的返回流體，并通過打開閥432和420將返回流體經(jīng)由管路433和431傳遞到氣態(tài)冷凍劑源402。壓力計409較佳地控制泵434的工作，例如通過使泵434接通和斷開，因而，如果氣態(tài)冷凍劑源404處的壓力到達(dá)一定閾值，則泵434斷開和/或安全閥491打開。作為非限制的示例，對于液態(tài)冷凍劑來說較佳的壓力范圍是40psi到IOOpsi，但較佳地對其它類型的冷凍劑而言可調(diào)節(jié)該范圍。`由系統(tǒng)400提供用于主動融化的完整的再循環(huán)方案。在此操作模式期間，閥432和412打開，而閥430和420關(guān)閉。氣態(tài)冷凍劑通過泵經(jīng)由管路433、431、408、416和419來循環(huán)。轉(zhuǎn)到圖5a_5c，示出有可用于系統(tǒng)100、200、300或400中的任一個系統(tǒng)的冷凍外科器械500的示例。冷凍外科器械500包括外軸桿508，該外軸桿具有隔熱件504和進(jìn)口 509，根據(jù)冷凍劑如前所述所流出的源，流體和氣態(tài)冷凍劑經(jīng)由該進(jìn)口流到內(nèi)軸桿509。然后，冷凍劑被反射表面510反射,該反射表面較佳地位于末端505處,但與末端在空間上間隔開，該末端是閉合的，較佳是實心的末端。然后，反射的冷凍劑快速地進(jìn)入并流經(jīng)換熱加強(qiáng)元件501的多個排出凹槽507 (圖5B和5C中示出)。凹槽507較佳地是平直的凹槽，并起到用于接納膨脹的返回冷凍劑的多個返回通道的作用。凹槽507較佳地與出口 503連通，以隨后將冷凍劑排到冷凍外科器械500外。凹槽507可沿周向、圍繞換熱加強(qiáng)元件501的縱向軸線來設(shè)置。在操作的冷凍部分期間，液態(tài)冷凍劑進(jìn)入進(jìn)口 509，并行經(jīng)內(nèi)軸桿509。然后，液態(tài)冷凍劑被反射源510反射，并行經(jīng)排出凹槽507。由箭頭所示的傳熱區(qū)511由隔熱件504的邊界所限定。傳熱區(qū)511使末端505激冷，并因此形成冰球。在操作融化部分期間，氣態(tài)冷凍劑進(jìn)入進(jìn)口 509，并作為液態(tài)冷凍劑行進(jìn)。盡管流經(jīng)排出凹槽507，但加熱元件515加熱氣態(tài)冷凍劑，該氣態(tài)冷凍劑又加熱軸508 (與組織接觸)，并增大經(jīng)過凹槽507的流速。然后，氣態(tài)冷凍劑經(jīng)出口 503離開。如圖5b和5c中所示，加熱元件515可以是電加熱線圈元件，該電加熱線圈元件具有設(shè)置在換熱加強(qiáng)元件501的凹槽507內(nèi)的多個線圈。如所示，凹槽507設(shè)置在換熱加強(qiáng)元件501的外部周圍。通過電路512將電力供給到加熱元件515 (還在圖5a中示出)。線圈513較佳地被覆蓋成僅使熱量傳遞經(jīng)過線圈。如上所述，隔熱件504終止來自冷凍外科器械500的傳熱，由此限定傳熱區(qū)511的端部，其中，在換熱區(qū)511處吸收來自外部環(huán)境的熱量。如上解釋，上述構(gòu)造增大返流的速度。通過增大返流的速度，改善換熱區(qū)511處的軸508之間的換熱。放置于凹槽507內(nèi)的加熱線圈對氣態(tài)冷凍劑加熱，從而將熱直接傳遞到軸508，并間接地通過與換熱加強(qiáng)元件501接觸的表面來傳導(dǎo)熱量，從而在換熱區(qū)511處使冰球解凍。 轉(zhuǎn)到圖6a_6c，示出有可用于系統(tǒng)100、200、300或400中的任一個系統(tǒng)的冷凍外科器械600的不例。冷凍外科器械600具有與圖5a_5c的冷凍外科器械相同的許多特征，具有相同或相似功能的元件是在相同數(shù)字加上100。冷凍外科器械600的功能也與冷凍外科器械500高度相似。然而，較佳的是將金屬絲613設(shè)置成使多個金屬絲613在每個凹槽607內(nèi)平行延伸，以產(chǎn)生被電流加熱的一個長電阻元件。如圖6c中所示，金屬絲613示出為沿凹槽607設(shè)置，從而像電機(jī)的轉(zhuǎn)子那樣包裹換熱加強(qiáng)元件615。轉(zhuǎn)到圖7a_7c，示出有可用于系統(tǒng)100、200、300或400中的任一個系統(tǒng)的冷凍外科器械700的示例。冷凍外科器械700具有與圖5a-5c的冷凍外科器械相同的許多特征，且具有相同或相似功能的元件具有相同數(shù)字加上200。冷凍外科器械700的功能也與冷凍外科器械500高度相似。然而，較佳地凹槽707定位在換熱加強(qiáng)元件701內(nèi)部，但在內(nèi)冷凍劑供給通道的外部。金屬絲713較佳地作為線圈定位在凹槽707內(nèi)。圖8示出執(zhí)行冷凍外科消融的方法800。在隨后對方法800的說明中，一致參照圖1的系統(tǒng)100。這種一致的參照僅便于理解方法800。應(yīng)理解到該方法不必一定用于系統(tǒng)100，并可用于具有其它構(gòu)造的系統(tǒng)。在操作810中，液態(tài)的冷凍劑充填液態(tài)冷凍劑源/儲存器(104)。在操作820中，氣態(tài)的冷凍劑傳遞到氣態(tài)冷凍劑源/儲存器(102)。接下來，在操作830中，將與冷凍劑源/儲存器連通的冷凍外科器械的末端(124)插入目標(biāo)組織內(nèi)，以準(zhǔn)備好進(jìn)行冷凍消融。方法800的冷凍消融過程由冷凍和融化的一個或多個兩步循環(huán)構(gòu)成。在操作840中，末端通過冷的液態(tài)冷凍劑流來冷卻。在操作850中，末端通過熱的液態(tài)冷凍劑流來加熱。在操作860中，確定是否應(yīng)重復(fù)兩步冷凍/融化循環(huán)。當(dāng)確定應(yīng)重復(fù)兩步循環(huán)時，方法回到操作830。當(dāng)確定不應(yīng)重復(fù)兩步循環(huán)時，方法繼續(xù)到操作860，其中，冷凍外科器械通過熱氣態(tài)冷凍劑流來加熱，以便于從目標(biāo)組織釋放。操作840-860可重復(fù)進(jìn)行，直至實現(xiàn)期望的冷凍消融結(jié)果。如前面所示，實施例提供了利用從液態(tài)冷凍劑源和氣態(tài)冷凍劑源遞送的單冷凍劑來冷卻和加熱的選擇。液態(tài)冷凍劑冷卻諸如是冷凍外科器械或冷凍導(dǎo)管之類的的冷凍外科器械的末端。氣態(tài)冷凍劑通過加熱元件、較佳的是電加熱元件來加熱，從而加熱末端。已提供各種特征/方面/部件/操作的示例以便于理解本發(fā)明的公開的實施例。此外，已討論各種優(yōu)先性來便于理解本發(fā)明的公開的實施例。應(yīng)理解到在此公開的所有示例的優(yōu)先性意在非限制性的。盡管已單獨地示出和描述本發(fā)明的選擇實施例，但應(yīng)理解到可以結(jié)合所述實施例的至少各方面。

盡管已示出和描述本發(fā)明的選擇的實施例，但應(yīng)理解到本發(fā)明不限于所述的實施例。相反，應(yīng)理解到可對這些實施例作變化，而不脫離本發(fā)明的原理和精神，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書及其等同物來限定。
權(quán)利要求
1. 一種冷凍外科系統(tǒng),包括:冷凍外科器械，所述冷凍外科器械包括末端，所述末端通過流體狀態(tài)下的冷凍劑來冷卻，并通過加熱氣態(tài)下的相同類型的冷凍劑來加熱；流體冷凍劑源，所述流體冷凍劑源將液態(tài)冷凍劑供給到所述冷凍外科器械；氣態(tài)冷凍劑源，所述氣態(tài)冷凍劑源將氣態(tài)冷凍劑供給到所述冷凍外科器械；以及加熱元件，所述加熱元件選擇性地加熱所述氣態(tài)冷凍劑，其中，所述氣態(tài)冷凍劑和所述流體冷凍劑不同時供給到所述冷凍外科器械，而是依次供給，因而，所述流體冷凍劑源與所述冷凍外科器械流體連通，所述氣態(tài)冷凍劑源不與所述冷凍外科器械流體連通；因而，所述氣態(tài)冷凍劑源與所述冷凍外科器械連通，所述流體冷凍劑源不與所述冷凍外科器械連通，以及其中，所述氣態(tài)冷凍劑源和所述流體冷凍劑源供給相同類型的冷凍劑。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凍外科器械、所述流體冷凍劑源和所述氣態(tài)冷凍劑源包括閉合系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流體冷凍劑源與所述氣態(tài)冷凍劑源氣體連通，且液態(tài)冷凍劑源內(nèi)的氣相冷凍劑傳遞到所述氣態(tài)冷凍劑源。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流體冷凍劑源包括冷凍劑加熱器，所述冷凍劑加熱器對液態(tài)冷凍劑加熱，并將所述液態(tài)冷凍劑轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷凍劑。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，從所述冷凍外科器械排出的冷凍劑的氣相遞送到所述氣態(tài)冷凍劑源。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱元件在所述冷凍外科器械的上游。
7.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱元件在所述氣態(tài)冷凍劑和所述液態(tài)冷凍劑在供給到所述冷凍外科器械之前共同混合的部段的上游。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括換熱加強(qiáng)元件，所述換熱加強(qiáng)元件設(shè)置在所述冷凍外科器械內(nèi)、在所述末端附近并在換熱區(qū)內(nèi)，所述加強(qiáng)元件具有沿所述加強(qiáng)元件縱長方向、沿周向設(shè)置的多個外部冷凍劑返回凹槽。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在所述凹槽內(nèi)的加熱元件。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱元件是電加熱線圈元件，所述電加熱線圈元件具有(i)設(shè)置在所述凹槽內(nèi)的多個線圈或(ii)設(shè)置在所述凹槽內(nèi)的多個金屬絲，所述金屬絲在每個凹槽內(nèi)多次延伸，以產(chǎn)生一個長電阻元件。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述線圈是隔熱的。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述凹槽沿所述加強(qiáng)元件的內(nèi)部通道的縱長方向設(shè)置，或沿所述加強(qiáng)元件的外部通道的縱長方向設(shè)置。
13.—種冷凍外科系統(tǒng),包括:第一冷凍劑源，提供冷凍劑的第一源是氣相的；第二冷凍劑源，提供冷凍劑的第一源是液相的；冷凍劑加熱部段，所述冷凍劑加熱部段選擇性地加熱所提供的氣相冷凍劑；以及冷凍外科器械，所設(shè)冷凍外科器械具有末端，并接納所提供的兩相狀態(tài)下的冷凍劑，其中，所提供的液相冷凍劑冷卻所述末端，其中，在由加熱部段加熱之后，所提供的冷凍劑加熱所述末端，以及其中，僅采用所提供的冷凍劑來實現(xiàn)對所述末端的加熱和冷卻。
14.一種系統(tǒng),包括:冷凍外科器械，所述冷凍外科器械具有末端；第一容器，所述第一容器儲存氣態(tài)的冷凍劑；第二容器，所述第二容器儲存液態(tài)的冷凍劑；以及氣態(tài)冷凍劑加熱器，當(dāng)氣態(tài)冷凍劑從所述第一容器行進(jìn)到所述冷凍外科裝置時，所述氣態(tài)冷凍劑加熱器對所述氣態(tài)冷凍劑加熱，其中，當(dāng)液態(tài)冷凍劑行進(jìn)到所述冷凍外科裝置時，所述加熱的氣態(tài)冷凍劑與液態(tài)冷凍劑相結(jié)合，以及其中，所述液態(tài)冷凍劑和加熱的氣態(tài)冷凍劑協(xié)作以對所述末端選擇性地加熱和/或冷卻。
15.—種冷凍外科系統(tǒng),包括:冷凍外科器械，所述冷凍外科器械具有末端，所述末端通過加熱的氣態(tài)冷凍劑來加熱，并通過液態(tài)冷凍劑來冷卻；用于供給氣相的冷凍劑的裝置；用于供給液相的冷凍劑的裝置；用于將所提供的氣態(tài)冷凍劑和所提供的液態(tài)冷凍劑混合在一起的裝置，以將兩相冷凍劑遞送到所述冷凍外科器械，所述兩相冷凍劑包括液相和氣相的冷凍劑；以及用于選擇性地加熱所述氣態(tài)冷凍劑的裝置。
全文摘要
冷凍外科系統(tǒng)的特征在于，利用單種類型的冷凍劑、但由兩個不同的源來冷卻和加熱。液態(tài)冷凍劑冷卻諸如是冷凍探頭或冷凍導(dǎo)管之類的冷凍外科系統(tǒng)內(nèi)的冷凍外科器械的末端。氣態(tài)冷凍劑進(jìn)一步由加熱元件、較佳是電加熱元件來加熱，從而供給冷凍治療術(shù)的融化和釋放部分所需的熱量。因此，冷凍外科系統(tǒng)可支持冷凍外科器械的操作的冷凍/融化循環(huán)。
文檔編號A61B18/02GK103079487SQ201180022782
公開日2013年5月1日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者N·貝扎克, S·沙倫 申請人:艾斯酷瑞醫(yī)藥有限公司