一种多传感器、驱动与控制功能集成化的全自动智能型皮肤冷冻治疗液氮枪及其控制方法技术

一种多传感器、驱动与控制功能集成化的全自动智能型皮肤冷冻治疗液氮枪及其控制方法，属液氮低温冷冻治疗的医疗器械。解决现有技术对液氮流量控制准确性低、造成液氮浪费等问题。开口调节单元根据氮气实际流量与目标流量的偏差调节开口面积以调节喷口处氮气流量。微型涡轮流量计测量氮气流量作为反馈进行闭环控制。传热调节单元通过控制传热层的空气流动向系统内传递液氮汽化所需热量。在液氮枪开始工作时电磁阀打开，微型真空泵将低温空气抽出并将外界常温空气抽入传热层，实现传热调节；液氮枪收到停止工作信号时电磁阀闭合，微型真空泵持续将传热层内空气抽出，直至传热层压力达到指定值时微型真空泵停止工作，传热层为负压，减少热量传到液氮，以减少浪费。以减少浪费。以减少浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种多传感器、驱动与控制功能集成化的全自动智能型皮肤冷冻治疗液氮枪及其控制方法


[0001]本专利技术涉及全自动智能型皮肤冷冻治疗液氮枪及其控制方法，属于医疗器械，特别是属液氮低温冷冻治疗的医疗器械。

技术介绍

[0002]液氮枪，又叫液氮冷冻治疗仪，是用于实施冷冻治疗的装置。液氮冷冻治疗是利用液氮产生的低温，使病变组织坏死，达到治疗的目的。液氮冷冻疗法对扁平疣、传染性软疣、瘢痕疙瘩、慢性湿疹、神经性皮炎、鸡眼、扁平苔癣、节炎痒疹、脂溢性皮炎等多种皮肤病的治疗效果。现有的液氮冷冻治疗医疗器械已具备多种不同型号规格，主要可分为接触式和非接触式冷冻治疗器械两大类。接触式液氮冷冻治疗仪需要液氮在冷头内部直接接触冷头，冷头直接接触皮肤通过冷头与病变皮肤间的传热进行冷冻治疗。
[0003]中国技术专利(公开号CN2141263Y)便携式液氮冷冻治疗器主要由一杯状壳体，可与杯状壳体密封连接的密封盖，安放在壳体内的液氨盛装器皿和由设置在密封盖盖体中的万向球铰式接头连通的内外段输液管组成，在杯状壳体本体上设有一个使液氮盛装器皿内拉与外界大气保持常通的可被手指所封堵的通孔，通过液氮盛装器皿内的液氮汽化，增大其气相空间中的压强将液氮通过输液管挤压喷出，喷射出的液氮接触皮肤进行冷冻治疗。中国技术专利(公开号CN211023067U)一种液氮枪包括壶体和设置在壶体上的壶盖，所述壶盖上设有喷嘴、出液管和加压装置，加压装置用于增加壶体内部的气压使液氮经由出液管和喷嘴喷出。中国技术专利(公开号CN207855772U)一种可调喷口的液氮枪，公开的技术方案在枪头的中间段设置有可旋转的调气螺母，通过螺母内的气道孔与枪头内截面的气道孔进行配合来改变气道孔的大小,手动调节调气螺母使喷射出的液氮气流直径发生改变。中国技术专利(公开号CN212326554U)一种液氮冷冻治疗仪中的喷头组件用磁铁将不同类型喷头吸附，可以方便对冷冻头进行存放与更换。中国技术专利(公开号CN210931775U)一种设有长度可调喷杆的液氮喷洒器，公开的技术方案装置包括喷杆、存储容器及加压器，存储容器内盛有液氮；加压器包括外换热单元与内换热单元，内换热单元设置于存储容器内，外换热单元设置于所述存储容器外部，外换热单元与内换热单元通过管道连通,外换热单元上设有进氮管道，内换热单元上设有出氮管道，喷杆通过出氮管道与内换热单元连通，进氮管道及出氮管道上设有开闭阀门；喷杆包括内杆与外杆，内杆与外杆密封连接内杆在外杆内滑动控制液氮的喷射。中国技术专利(公开号CN212547146U)一种多功能液氮冷冻治疗器，公开的技术方案中的控制器设有手控扳机，手控扳机上端通过活动关节与液氮容器上的密封盖连接，近活动关节处设有半球型密封塞，与液氮容器上密封盖排气孔对应呈开放状态或与冷冻杆氮气排放管出口的阀门对应呈封闭状态，手控扳机下端游离，设有复位弹簧及电加热电路开关，当按压手控扳机下端时，半球型密封塞将密封盖排气孔封闭，加大力度时电路开关接通，冷冻杆隔冷层电阻发热丝及液氮容器中的电阻发热丝通电加热增大液氮汽化速率。以上众多技术方案所述的液氮枪临床应用时存在对
液氮流量准确性低、造成液氮浪费，从而影响液氮冷冻治疗的治疗效率和治疗效果。
[0004]具体来说，目前接触式液氮冷冻治疗仪主要存在的缺点是：1、治疗过程中冷头会遮盖住病变皮肤，难以及时观察。2、为保证接触式冷冻头的冷冻效果，冷冻头要具备良好的换热能力，冷冻杆要具备良好的保温能力，使得冷冻头及冷冻杆工艺技术复杂，成本高。非接触式液氮冷冻治疗仪通过液氮容器内的液氮汽化，增大其气相空间中的压强将液氮通过输液管挤压喷出，喷射出的液氮接触皮肤进行冷冻治疗。目前非接触式液氮冷冻治疗仪主要存在的缺点是：1、液氮喷口大小难以控制，容易造成治疗靶点不准确，非治疗靶点出现损伤，对不同位置空间或作用面积的不同种类皮肤病适应性低。2、无法对液氮流量、流量准确控制，造成冷冻治疗效果下降。3、没有对液氮汽化速率的控制，冷冻治疗前后造成大量液氮汽化损失浪费。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：
[0006]本专利技术的目的是提供一种多传感器、驱动与控制功能集成化的全自动智能型皮肤冷冻治疗液氮枪及其控制方法，以解决
技术介绍
中提出的原有液氮冷冻治疗装置由人手动操作或半自动操作存在对液氮流量控制准确性低、造成液氮浪费，从而影响液氮冷冻治疗的治疗效率和治疗效果的问题。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
[0008]本专利技术所述的多传感器、驱动与控制功能集成化的全自动智能型皮肤冷冻治疗液氮枪，包含有喷头、液氮容器、开口调节单元、传热调节单元、泄压机构和传感器组；开口调节单元用于根据液氮和/或氮气实际流量与目标流量的偏差调节液氮容器容器盖的开口面积来控制喷头喷口处液氮和/或氮气的流量；传感器组包括微型涡轮流量计、多个温度传感器、多个气压传感器；微型涡轮流量计安装于开口调节单元上，用于测量喷头入口处氮流量作为反馈进行闭环控制；多个温度传感器包括设置于内胆内下部的液相温度传感器、设置于液氮容器容器盖内表面的气相温度传感器、设置在传热调节单元上且用于测量流入液氮容器主体侧壁的空气流通传热通道内的空气温度的入口端温度传感器、设置在传热调节单元上且用于测量流出液氮容器主体侧壁内空气流通传热通道的空气温度的出口端温度传感器；多个气压传感器包括设置在液氮容器主体侧壁空气流通传热通道内的传热层压力传感器、设置于液氮容器容器盖内表面的内部压力传感器；传热调节单元用于通过控制液氮容器主体侧壁传热层的空气流动向液氮容器主体内胆内传递液氮汽化所需热量；传热调节单元还用于使液氮容器主体侧壁内传热层保持真空状态从而防止内胆的液氮吸热气化；泄压机构用于在液氮容器内气压超过安全范围时自动泄气保障安全；泄压机构安装在液氮容器容器盖上的液氮注入管上。
[0009]本专利技术所述的多传感器、驱动与控制功能集成化的全自动智能型皮肤冷冻治疗液氮枪的控制方法，控制系统的输入是目标流量，目标流量值是但不限于接入小键盘通过操作者输入或者依据视觉信息由系统外部输入。通过目标流量与实际流量的差值计算开口调节电机的旋转角度，电机带动摇杆调整开口面积调节氮气流量，微型涡轮流量计检测喷口处氮气流量并反馈；依据流量偏差和当前状态装置内部液氮密度和氮气密度计算增压输送需要消耗的液氮的质量，进而计算这部分液氮汽化所需的热量；当液氮枪工作时，电磁阀处
于开启状态，根据需要的热量和流经传热层空气的温度变化计算传热所需空气的体积，计算微型真空泵电机所需转动的角度，控制微型真空泵将低温空气抽出并将外界空气抽入传热层，实现传热调节；当液氮枪收到停止工作信号时，电磁阀处于闭合状态，微型真空泵持续将传热层内空气抽出，直至传热层压力达到指定值时微型真空泵停止工作，此时传热层为负压，减少热量传到液氮。
[0010]本专利技术具有以下有益技术效果：
[0011]本专利技术所述的全自动智能型皮肤冷冻治疗液氮枪设有开口调节单元、传热调节单元、泄压机构和传感器组，开口调节单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多传感器、驱动与控制功能集成化的全自动智能型皮肤冷冻治疗液氮枪，包含有喷头(1)、液氮容器、开口调节单元、传热调节单元、泄压机构和传感器组；其特征在于，开口调节单元用于根据液氮和/或氮气实际流量与目标流量的偏差调节液氮容器容器盖的开口面积来控制喷头喷口处液氮和/或氮气的流量；传感器组包括微型涡轮流量计(2)、多个温度传感器、多个气压传感器；微型涡轮流量计(2)安装于开口调节单元上，用于测量喷头(1)入口处氮流量作为反馈进行闭环控制；多个温度传感器包括设置于内胆(7)内下部的液相温度传感器(12)、设置于液氮容器容器盖内表面的气相温度传感器(33)、设置在传热调节单元上且用于测量流入液氮容器主体侧壁的空气流通传热通道内的空气温度的入口端温度传感器(21)、设置在传热调节单元上且用于测量流出液氮容器主体侧壁内空气流通传热通道的空气温度的出口端温度传感器(17)；多个气压传感器包括设置在液氮容器主体侧壁空气流通传热通道内的传热层压力传感器(14)、设置于液氮容器容器盖内表面的内部压力传感器(36)；传热调节单元用于通过控制液氮容器主体侧壁传热层的空气流动向液氮容器主体内胆(7)内传递液氮汽化所需热量；传热调节单元还用于使液氮容器主体侧壁内传热层保持真空状态从而防止内胆(7)的液氮吸热气化；泄压机构用于在液氮容器内气压超过安全范围时自动泄气保障安全；泄压机构安装在液氮容器容器盖(4)上的液氮注入管(37)上。2.根据权利要求1所述的一种多传感器、驱动与控制功能集成化的全自动智能型皮肤冷冻治疗液氮枪，其特征在于，所述液氮容器包括容器盖(4)、密封圈(6)和液氮容器主体，容器盖(4)通过密封圈(6)装配在液氮容器主体开口上；所述液氮容器主体包括内胆(7)和换热螺旋板(8)、和外壳(10)，内胆(7)和外壳(10)之间安装有换热螺旋板(8)，换热螺旋板(8)使内胆(7)和外壳(10)之间的环形空间形成螺旋状空气流通传热通道(9)(换热螺旋板8安装于内胆(7)和外壳(10)之间，换热螺旋板8使内胆7和外壳10之间内空气螺旋向下流动)，容器盖(4)上安装有液氮注入管(37)、液氮输出管(11)。3.根据权利要求1或2所述的一种多传感器、驱动与控制功能集成化的全自动智能型皮肤冷冻治疗液氮枪，其特征在于，开口调节单元包括电机(28)、电机支架(29)、摇杆(30)、法兰盘(31)、一组叶片(32)、初始位置限位开关(34)和极限位置限位开关(35)；电机支架(29)安装在容器盖(4)上；所述摇杆(30)包括叶片控制环30
‑
1、扇环30
‑
2、限位开关触碰端30
‑
3，叶片控制环30
‑
1位于限位开关触碰端30
‑
3、扇环30
‑
2之间，且三都连接在一起或一体成型，扇环30
‑
2外圈内壁上设有内齿；法兰盘(31)的凸台端端面上设有边数与叶片(32)数量一致的正多边形滑槽(31
‑
1)，法兰盘(31)上设有与容器盖(4)上的中心孔连通的阶梯通孔；一组叶片(32)设置在法兰盘(31)与容器盖(4)之间；摇杆(30)叶片控制环30
‑
1的中心孔与容器盖(4)上端圆柱凸台同轴，且叶片控制环30
‑
1套装在中心孔与容器盖(4)上端圆柱凸台上，叶片控制环30
‑
1上端的与叶片(32)数量一致的圆柱凸台(30
‑1‑
1)分别与一组片叶片(32)的槽口(腰形)(32
‑
1)一一配合；每个叶片(32)上的方形凸台(32
‑
2)分别与正多边形滑槽(31
‑
1)上的对应边的槽口配合，安装于电机支架(29)上的电机(28)轴端齿轮与摇杆(30)上的内齿啮合，电机(28)带动摇杆(30)转动，摇杆(30)再带动叶片(32)运动控制容器盖(4)上的中心孔的开口面积；初始位置限位开关(34)和极限位置限位开关(35)安装在容器盖(4)上表面，在调节开
口面积分别到达最小面积和最大面积的摇杆(30)位置时，摇杆(30)的限位开关触碰端30
‑
3(T形端)分别触碰初始位置限位开关(34)和极限位置限位开关(35)，以保护电机(28)。4.根据权利要求3所述的一种多传感器、驱动与控制功能集成化的全自动智能型皮肤冷冻治疗液氮枪，其特征在于，传热调节单元包括出口端快速接头(15)、三通接头(16)、微型真空泵(18)、入口端快速接头(19)、真空泵支架(22)、出气气管(23)、进气气管(24)和电磁阀(25)；真空泵支架(22)安装在外壳(10)上侧；入口端快速接头(19)和出口端快速接头(15)分别安装在外壳(10)的上侧和下侧；微型真空泵(18)和电磁阀(25)分别安装在真...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟国，刘凤坤，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：