[发明专利]用于冷冻外科器械的盘管式换热器

说明书

相关申请的交叉引用

该申请要求了2011年5月11日提交的美国临时专利申请第61/484,822号的权益。

背景技术

1.技术领域

本发明的各实施例总地涉及诸如冷冻探头的冷冻外科器械，并且更具体地涉及具有盘管式换热器的冷冻外科器械。

2.相关技术的说明

已知在供给冷冻剂作为加压气体的冷冻外科器械中采用盘管式换热器。在这种换热器中，气体的膨胀使其温度改变。如在美国专利第6,706,037号中所阐释的，例如，该现象被称为“焦耳-汤姆逊效应”，这在热动力领域被称为绝热膨胀。

还已知在盘管式换热器中利用在膨胀时冷却的气体，诸如用于冷却的氩气或氮气，以及由于膨胀而加热的气体，诸如用于加热的氦气。在这些换热器中，返回气体通常用于使热能再循环（即，返回的冷却气体不仅冷却冷冻外科器械的外表面还冷却流入的加压气体）。例如参见美国专利第6,706,037号（第15栏第40-58行以及第16栏第65-68行）。同样，如在美国专利第3,800,552和5,522,870号中讨论的那样，降低入口温度可使膨胀的气体液化。

此外，已知加强冷却和加热再生的方法。例如，美国专利第5,800,487号公开了通过为加压气体管提供翅片以加大换热面积来加强冷却和加热再生。

如果冷冻剂是作为液体或两相（气体/液体）来供给的，则各冷却方法中将会利用改变流入流冷冻剂的相所需的能量。在此情况下，流入流体和返回流体的温度值可以相同或接近，并将由于较小的温度差而使流入和流出流体之间的换热减到最少或停止换热。将盘管用作两相流中的各相分离器。这是因为液相具有较大的比重，这会造成液相处于外（更大）直径部分。盘管的较大直径接近于外表面，并且由此在靠近外表面之处发生液体的沸腾或相变。

当呈气态或两相形式的冷冻剂进入平直的进入管或内腔时，采用引流元件（诸如美国专利第5,800,487号中描述的那些）或挡板（诸如美国专利公开第2009/0163902A1号、美国专利公开第2007/0149957 Al号、美国专利公开第2007/0149959 Al号以及美国专利公开第2009/0182320 Al号中所述那些）。

发明内容

在一方面，文中公开的创新通过在装置内选择性地定位冷冻剂的沸腾来获得冷冻外科装置的更好性能。在一种实施方式中，冷冻外科器械包括盘管式换热器，其中，流体冷冻剂流入盘管，该盘管与冷冻外科器械的一部分的外壁以能量交换的方式接触。换热区至少包括冷冻外科器械的远端/下游端。

本申请的一个方面提供一种冷冻外科器械，该冷冻外科器械包括：轴杆，该轴杆具有限定膨胀腔室的闭合远端以及开口近端，该开口近端适于并构造成接纳冷冻剂的流入流并排出膨胀的冷冻剂流；以及换热器。该换热器包括：多个冷冻剂递送管，所述冷冻剂递送管绕纵向轴线盘绕；以及扩散器，所述扩散器具有多个分支，各分支将接纳的冷冻剂供给到递送管中的对应一个。冷冻剂递送管在它们盘绕之处彼此间隔开，并且与轴杆的内表面不透流体地接触，以形成盘绕状冷冻剂排出通路，这些通路从轴杆的远端沿冷冻外科器械的长度的一部分延伸。

本发明的又一个方面提供一种冷冻外科器械，该冷冻外科器械包括：轴杆，该轴杆具有限定膨胀腔室的闭合远端和开口近端，该开口近端适于并构造成接纳冷冻剂的流入流并排出膨胀的冷冻剂流；以及换热器。该换热器包括：实心的芯部元件，该芯部元件沿换热器的纵向轴线延伸；以及冷冻剂递送管，该冷冻剂递送管绕实心的芯部元件盘绕，并与实心的芯部元件接触。冷冻剂递送管的螺旋线彼此间隔开，并与实心的芯部以及轴杆的内表面不透流体地接触，以形成从轴杆的远端到轴杆的近端的盘绕状冷冻剂排出通路。

本发明的又一方面提供一种冷冻外科器械，该冷冻外科器械包括：轴杆，该轴杆具有限定膨胀腔室的闭合远端和开口近端，该开口近端适于并构造成接纳冷冻剂的流入流并排出膨胀的冷冻剂流；以及换热器。该换热器包括：实心的芯部元件，该芯部元件沿换热器的纵向轴线延伸；以及第一和第二冷冻剂递送管，第一冷冻剂递送管包括沿纵向轴线延伸的非盘绕部分和绕实心的芯部元件盘绕并与其接触的盘绕部分，第二冷冻剂递送管具有绕第一冷冻剂递送管的非盘绕部分盘绕并与其接触的盘绕部分。各盘绕部分间隔开。冷冻剂递送管的螺旋线彼此间隔开，并与轴杆的内表面不透流体地接触，以形成从轴杆的远端到轴杆的近端的盘绕状冷冻剂排出通路。