分析了内窥式冷冻治疗器的工作原理，提出了N20液体节流制冷的工作方式。以该原理制造的冷冻治疗器容易消除冷疗器被冻结的危险，NIO的耗t大为减少，无嗓音，同国外产品相比，更适合内窥式冷冻治疗。对该冷疗器进行初步洲试结果表明，冷冻头沮度可达一80℃，在1mn内冷冻头能形成直径为10mm的冰球。指出由于其制造成本低，对我国开展内窥式冷冻治疗的研究和推广应用有重要意义。
1前言
冷冻治疗在我国已得到了广泛的应用。冷冻治疗是使冷头与人体所需治疗或病灶部位紧密接触，利用冷头上的低温破坏接触面上人体的非正常细胞。大量冷冻治疗实验结果表明【1】，当细胞内外都结冰时，细胞就会死亡。冷冻探头的温度一般在一30~196℃，冷却速度为20一800℃/min。在这样的温度、冷却速度及细胞液浓度下，细胞内外不可能实现玻璃体化，而只能形成尖锐冰晶，杀死病灶细胞。
目前，光导纤维内窥镜已成为泌尿系统、消化道、肺内病症检查和治疗的重要工具。内窥式冷冻治疗器的研究始于80年代，是今后冷冻治疗器发展的主要方向之一。这种治疗器的制冷原理与其他通常冷冻治疗器的制冷原理并无多大差别，只是由于观察与治疗的特殊性，使其在冷头的形状、尺寸和结构方面与一般冷冻治疗器有较大差别。首先，为满足体内观察的需要，一般要将冷冻头及其冷量传导管套在内窥镜中，因受人体腔道和内窥镜活检孔大小的限制，其外径尺寸必须很小，约2~3mm，同时应能够弯曲，进出活检孔也方便。其次，传导管冷量散失有损坏光纤内窥镜的危险，因此，冷疗器应能保证传导管外壁不发生冰冻现象，冷量集中在冷头中施放。显然，这两项要求对内窥式冷疗器的传输管和冷头的结构是比较苛刻的。
80年代中后期，法国科学家率先对这种冷疗器进行了研究，法国和日本等国医学专家在肺科、消化科、泌尿科进行了临床应用，在气管梗阻、膀胧肿瘤、食道癌及胃癌等疾病的治疗中有显著的疗效【2.3】。我国在这方面因没有合适的冷疗器，发展较慢，而我国又是食道癌、胃肠癌的多发病国家，为了促进我国内窥式冷疗器的发展和应用，研制一套性能良 好、操作方便、制造容易的体内冷疗器，对加快我国体内冷冻医疗事业的发展具有重要意义。
2内窥式冷疗器的工作原理与结构
内窥式冷疗器是利用高压的氧化亚氮(N2O)、二氧化碳(CO2)气体在常温下节流产生的降温效应，使高压的氧化亚氮气体从常温开始节流到0.1MPa(1大气压)，其温度可降到一88.5℃。这类冷疗器的结构如图1所示。
高压纯净的氧化亚氮贮存在钢瓶内，在冷冻过程中高压气体的流路为钢瓶~钢瓶阀，连接组件~控制阀一毛细管一冷头~传导管一排气口。在毛细管出口处，制冷工质降温到一80℃以下，在冷头内制冷工质吸热升温，随后沿排气传导管排至大气。由于从冷头送到传导管的气体温度仍低于0℃，因此，靠近冷头的传导管初始段是冰冻的危险段。所以，毛细管、冷头和传导管便成了这类冷疗器的关键部件。
为了得到冷头的冷冻深度，有以下三种方法可供使用。
1.测量冷冻时间。冰球的形状和大小随冷冻的时间延长而增大，在达到一定的冷冻时间后，冰球不再扩大，处于稳态。
2.测量冷头表面温度。可用热电偶测温系统测温。由于冷头表面温度随冷冻冰球增大而降低，所以，冷头表面温度变化曲线在一定程度上可显示冰球大小。
3.测量冷头和液体之间形成的阻抗.将低温阻抗计的一极用冷头代替，另一极同病人的皮肤接触良好，随着冰球体积的增大，阻抗计的读数也增大，所以，冷头同皮肤间的阻抗变化就显示了冷头的冷冻深度。给冷疗器配备好测试仪表，能对冷冻医疗研究和临床应用提供可靠的数据。
由于二氧化碳和氧化亚氮的节流制冷效应比较显著，有利于冷冻治疗器的关键部件传输导管的选择，内窥式冷冻治疗器多采用它们作为制冷工质。氧化亚氮在临床上用作麻醉剂，在冷冻治疗过程中可将排气通过导管排出室外，同时，它与CFCs类似，也是一种破坏大气臭氧层的物质。采用本文供液节流的制冷方式，改变了以往N2O消耗量大的缺点，有利于环境保护。
3传导管的防冻措施
为了避免冰冻损坏纤维镜，对从冷头返回的低温气体必须进行隔热。文献中曾采用一种特殊的塑料管【4】，该管和进流气体与返流气体强化换热。这段强化换热管长20mm，其结构如图2所示一冷流气体从冷头出口的一80℃升温到一10℃，在冷冻过程中要求冷头伸出纤维镜头部20mm.
4供液节流制冷技术
供液节流制冷的制冷过程如图3所示.
图3中12345所示路线，1一2是因防冻回热而使高压液体的过冷过程，2一3是制冷工质的节流过程，3一4为制冷工质在冷头内的吸热过程，4一5为回热作用使冷头返流气体的过热。图3中1'2'3'45为国外内窥式冷冻治疗器〔4〕采用气体节流的制冷过程。
从以上分析说明，采用供液节流的制冷方式将减少制冷工质耗量80%，大大减少了传输管冻结的危险性，同时又由于冷头内发生相变换热，有利于冷头冷冻能力的加强。
5供液方式内窥式冷冻医疗器的性能
根据供液节流制冷的原理，研制一套内窥式冷冻治疗器，冷冻探头的大小为瞬直径2.5x8mm，柔性传导管为直径2.5X1400mm，冷冻头表面温度由热电偶测温系统测量。为了提供该冷冻医疗器的冷冻能力，需要对冷冻温度和冷冻头冰球形状进行测试，测试系统如图4，步骤见文献[4]所述.
试验表明，冷冻头初始冻结形状如同冷头等速扩展，最后形成如图5所示规则的球状，在lmin内就能形成直径约IOmm的冰球，这时，冻结体积为0.8cm，，冷冻能力约为4.5W.冷冻头的表面温度如图6所示，冷冻降温速率为110℃/min;冷冻过程无噪音，这是因为制冷剂耗量小，制冷工质流速低的缘故。
6结论
1.通过分析体内冷冻治疗器的工作过程后，提出了供液节流的制冷方式。该冷冻方式的制冷工质耗量少，大大减轻了因传输管冰冻而损伤纤维镜的危险性，使内窥式冷冻治疗器结构更加紧凑.
2.初步试验表明，该冷疗器冷冻能力大，冷冻过程无噪音，可满足冷冻治疗的要求。
符号说明
参考文献
作者简历
张华，男，1966年11月生。上海机械学院本科，西安交通大学工学硕士，现为西安交通大学能动学院空调系博士研究生.
