根据温度控制的消融系统及其温度控制方法与流程

1.本发明涉及消融技术领域，特别地涉及一种根据温度控制的消融系统及其温度控制方法。


背景技术：

2.高低温多模态肿瘤微创治疗系统是一种采用物理疗法治疗肿瘤的微创设备。具体治疗方式为通过将消融装置穿刺进入目标位置，消融装置的低温端在目标位置进行低温(-196℃)操作，使目标位置的肿瘤细胞肿胀、破裂，肿瘤组织病理学呈现不可逆的充血、水肿、变性和凝固性坏死过程；同时，低温操作可在细胞内外、微静脉及微动脉内迅速形成冰晶，导致小血管破坏，造成局部缺氧的联合作用，从而把病变组织细胞杀死。
3.在消融装置的低温操作过程中，最能直接体现其低温区域大小是消融装置产生的冰球的大小。冰球的成长过程会受到各管路中工质温度的影响，因此在控制冰球的生长以获得预期的尺寸时，需要考虑各管路中工质温度的综合影响。


技术实现要素：

4.本发明提供一种根据温度控制的消融系统及其温度控制方法，用于根据不同低温操作要求制定控制策略，从而获得符合预期尺寸的冰球。
5.本发明提供一种根据温度控制的消融系统，包括：
6.第一温度调节机构，其设置在冷源与消融器械的输入端之间的第一管路上；
7.支路温度调节机构，其设置在与所述第一管路并联的第一支路上；
8.第二温度调节机构，其设置在所述消融器械的输出端与第一回收器之间的第二管路上；
9.第三温度调节机构，其设置在所述消融器械的输出端与第二回收器之间的第三管路上；
10.第四温度调节机构，其设置在第一回收器与所述消融器械之间的第四管路上；以及
11.控制机构；
12.其中，在第一状态下，所述控制机构分别向所述第一温度调节机构、所述支路温度调节机构和所述第二温度调节机构发送指令，使得所述第一管路和所述第一支路中的工质均以第一温度t1进行流动，所述第二管路中的工质以第七温度t7进行流动；
13.在第二状态下，所述控制机构分别向所述第一温度调节机构、所述支路温度调节机构、所述第三温度调节机构和所述第四温度调节机构发送指令，并向所述第二温度调节机构发送指令，使得所述第一管路中工质以第一温度t1进行流动，所述第一支路中的工质以第二温度t2进行流动，所述第三管路中的工质以第三温度t3进行流动，所述第四管路中的工质以第四温度t4进行流动；
14.其中，所述第一温度t1、第七温度t7、第二温度t2、第三温度t3和第四温度t4满足以
下关系式：
15.t1＜t7＜t3＜t4＜t2。
16.在一个实施方式中，还包括：
17.第五温度调节机构，其设置在第二回收器与所述消融器械的输入端之间的第五管路上；以及
18.第六温度调节机构，其设置在所述消融器械的输出端与多孔通风装置之间的第六管路上；
19.其中，在第三状态下，所述控制机构分别向所述第一温度调节机构、所述第五温度调节机构和所述第六温度调节机构发送指令，并分别向所述支路温度调节机构、所述第二温度调节机构、所述第三温度调节机构和所述第四温度调节机构发送指令，使得所述第一管路和所述第六管路中的工质均以第一温度t1进行流动，所述第五管路中的工质以第五温度t5进行流动；
20.其中，所述第一温度t1、第二温度t2和第五温度t5满足以下关系式：
21.t1＜t5＜t2。
22.在一个实施方式中，所述第一温度t1在-180℃～-196℃之间，所述第二温度t2在-100℃～-110℃之间；所述第三温度t3在-160℃～-170℃之间，所述第四温度t4在-120℃～-130℃之间。
23.在一个实施方式中，所述第五温度t5在-150℃～-160℃之间。
24.在一个实施方式中，所述第一温度调节机构包括设置在所述第一管路上的第一阀；
25.所述第二温度调节机构包括设置在所述第二管路上的第二阀；
26.所述第三温度调节机构包括设置在所述第三管路上的第三阀；
27.所述第四温度调节机构包括设置在所述第四管路上的第四阀；
28.所述支路温度调节机构包括设置在所述第一支路上的相分离阀；
29.在第一状态下，所述控制机构分别向所述第一阀、所述相分离阀和所述第二阀发送指令以调节其开度；
30.在第二状态下，所述控制机构分别向所述第一阀、所述第二阀、所述相分离阀、所述第三阀和所述第四阀发送指令以调节其开度。
31.在一个实施方式中，所述第五温度调节机构包括设置在所述第五管路上的第五阀；
32.所述第六温度调节机构包括设置在所述第六管路上的第六阀；
33.在第三状态下，所述控制机构分别向所述控制机构分别向所述第一阀、所述第五阀和所述第六阀发送指令以调节其开度，并分别向所述第二阀、所述相分离阀、所述第三阀和所述第四阀发送指令以使其开度均调节为0。
34.根据本发明的第二个方面，本发明还提供一种消融系统的温度控制方法，包括以下操作步骤：
35.在第一状态下，控制机构分别向第一温度调节机构、支路温度调节机构和第二温度调节机构发送指令，使得第一管路和第一支路中的工质均以第一温度t1进行流动，所述第二管路中的工质以第七温度t7进行流动；
36.在第二状态下，控制机构分别向第一温度调节机构、支路温度调节机构、第三温度调节机构和第四温度调节机构发送指令，使得第一管路中工质以第一温度t1进行流动，第一支路中的工质以第二温度t2进行流动，第三管路中的工质以第三温度t3进行流动，第四管路中的工质以第四温度t4进行流动；
37.其中，第一温度t1、第七温度t7、第二温度t2、第三温度t3和第四温度t4满足以下关系式：
38.t1＜t7＜t3＜t4＜t2。
39.在一个实施方式中，还包括以下操作步骤：
40.在第三状态下，控制机构分别向第一温度调节机构、支路温度调节机构、第五温度调节机构和第六温度调节机构发送指令，使得第一管路和第六管路中的工质均以第一温度t1进行流动，第一支路中的工质以第二温度t2进行流动，第五管路中的工质以第五温度t5进行流动；
41.其中，第一温度t1、第二温度t2和第五温度t5满足以下关系式：
42.t1＜t5＜t2。
43.在一个实施方式中，在第一状态下，控制机构分别向第一温度调节机构、支路温度调节机构和第二温度调节机构发送指令，使得第一管路、第一支路和第二管路中的工质均以第一温度t1进行流动，包括以下子步骤：
44.在第一状态下，所述控制机构分别向所述第一阀、所述相分离阀和所述第二阀发送指令，使所述第一阀、所述相分离阀和所述第二阀的开度为100％；
45.控制机构判断所述第二管路中工质的温度是否为t6若是，则所述第一阀、所述相分离阀和所述第二阀的开度均保持为100％并持续t1；
46.持续时间t1后，控制机构向所述第一阀发送指令，使其开度减小，并判断所述第二管路中工质的温度是否由t6升高到t7，若是，则第一阀保持当前的开度；若否，则控制机构向所述第一阀发送指令，使其开度继续减小，直至所述第二管路中工质的温度升高到t7。
47.在一个实施方式中，所述第六温度t6在-186℃～-196℃之间，所述第七温度t7在-170℃～-180℃之间。
48.与现有技术相比，本发明的优点在于，通过控制机构分别对不同状态下各温度调节机构发送指令，使其调节各管路中工质的温度，从而可根据不同低温操作的要求，实施不同的控制策略，以获得符合预期尺寸的冰球，例如可以实现在最少的消耗工质的前提下获得最大尺寸的冰球的低温操作要求。
附图说明
49.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
50.图1是本发明的其中一个实施例中根据温度控制的消融系统的结构示意图；
51.图2是本发明的另一个实施例中根据温度控制的消融系统的结构示意图。
52.附图标记：
53.100-冷源；200-消融器械；300-第一回收器；400-第二回收器；500-多孔通风装置；600-单向阀；
54.101-出液口；102-回收口；103-补液口；104-过滤器；
55.110-放气阀；120-第一手阀；130-增压阀；140-第一安全阀；150-第二安全阀；160-压力表；170-液位计；180-冷罐压力传感器；
56.1-第一温度调节机构；11-第一阀；12-第一温度传感器；
57.2-第二温度调节机构；21-第二阀；22-第二温度传感器；
58.3-第三温度调节机构；31-第三阀；32-第三温度传感器；
59.4-第四温度调节机构；41-第四阀；42-第四温度传感器；
60.5-第五温度调节机构；51-第五阀；52-第五温度传感器；
61.6-第六温度调节机构；61-第六阀；62-第六温度传感器；
62.7-支路温度调节机构；71-相分离阀；72-第七温度传感器；73-第二手阀；
63.10-第一管路；20-第二管路；30-第三管路；40-第四管路；50-第五管路；60-第六管路；70-第一支路；80-第八管路；90-第九管路；
64.301-第一风机；302-第一压力传感器；
65.401-第二风机；402-第二压力传感器；
66.501-第三风机；801-泵。
具体实施方式
67.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
68.如图1所示，根据本发明的第一个方面，本发明提供一种根据温度控制的消融系统，其包括冷源100、消融器械200、连接管路、温度调节机构以及控制机构(未图示)。消融器械200消融器械200可以是消融针、消融笔、消融腔等，其用于利用工质(冷工质)来进行低温操作。
69.冷源100可通过连接管路向消融器械200中输入工质，工质在消融器械200的指定位置处形成预定大小的冰球，该冰球可用于进行换热，换热后的工质从消融器械200中输出，从而完成低温操作(或冷冻操作)。
70.控制机构可以是控制器，其与温度调节机构相连，用于对温度调节机构进行控制，从而使连接管路中的工质以预定的温度进行流动，以获得不同大小的冰球，从而匹配操作要求，因此可实现根据不同的操作要求定制不同控制策略的目的。上述冰球由用于进行换热的工质所形成，其可以是球形、椭球形等形状。
71.其中，温度调节机构包括第一温度调节机构1、支路温度调节机构7、第二温度调节机构2、第三温度调节机构3、第四温度调节机构4、第五温度调节机构5和第六温度调节机构6。连接管路包括第一管路10、第一支路70、第二管路20、第三管路30、第四管路40、第五管路50、第六管路60、第一支路70、第八管路80和第九管路90。
72.具体来说，第一管路10为连接冷源100的出液口101和消融器械200的输入端的管路，冷源100通过第一管路10向消融器械200输入工质。第一温度调节机构1设置在第一管路10上。
73.第一支路70为第一管路10并联的管路，其将第一管路10与第一回收器300连接，因此冷源100向消融器械200中输入的工质的一部分可以通过第一支路70进入第一回收器300。支路温度调节机构7设置在第一支路70上。
74.第二管路20为连接消融器械200的输出端与第一回收器300的管路，消融器械200
中执行完换热操作的工质由消融器械200的输出端输出，并可通过第二管路20输入至第一回收器300中。第二温度调节机构2设置在第二管路20上。
75.第三管路30为连接消融器械200的输出端与第二回收器400的管路，消融器械200中执行完换热操作的工质由消融器械200的输出端输出，并可通过第三管路30输入至第二回收器400中。第三温度调节机构3设置在第三管路30上。
76.第四管路40为连接第一回收器300与消融器械200的管路，经过第一回收器300中回收的工质可以通过第四管路40向消融器械200中进行补充。第四温度调节机构4设置在第四管路40上。
77.如图1所示，在其中一个实施方式中，第四管路40为连接第一回收器300与消融器械200的输入端的管路。即第四管路40直接与消融器械200的输入端相连，从而向消融器械200中补充回收的工质。采用这种结构形式，能够更清楚地区分消融器械200的输入回路和输出回路。
78.如图2所示，在另一个实施方式中，第四管路40为连接第一回收器300与消融器械200的输出端的管路。即第四管路40与消融器械200的输出端相连，也就是说，第四管路40、第二管路20以及下文所述的第六管路60并联地与消融器械200的输出端相连。采用这种结构形式，通过第四管路40向消融器械200的补充工质时，能够增大其输出端的压力，有助于降低消融器械200的低温操作的温度。
79.第五管路50为连接第二回收器400与消融器械200的输入端之间的管路，第二回收器400中回收的工质可以通过第五管路50向消融器械200中进行补充。第五温度调节机构5设置在上第五管路50。
80.第六管路60为连接消融器械200的输出端与多孔通风装置500之间的管路。消融器械200的输出端输出的工质可通过第六管路60输入至多孔通风装置500进行换热，从而可排放至环境中。第六温度调节机构6设置在的第六管路60上。
81.其中，在第一状态下，控制机构分别向第一温度调节机构1、支路温度调节机构7和第二温度调节机构2发送指令，使得第一管路10、第一支路70和第二管路20中的工质均以第一温度t1进行流动。
82.第一温度调节机构1包括设置在第一管路10上的第一阀11和第一温度传感器12，第一温度传感器12可监测第一管路10中工质的温度，并将温度信号反馈给控制机构，控制机构相应的向第一阀11发送指令，以控制第一阀11的开度，从而达到控制第一管路10中工质的温度的目的。其中，第一阀11还可控制第一管路10的通断。例如，当其开度为100％时(即完全打开)，则此时第一管路10完全导通，工质在其中以最大流量进行流动；反之，第一阀11开度为0，则此时第一管路10断开，工质不可通过第一管路10流动。此外，为了保证第一管路10中流体均只能沿预定方向流动而不能向相反方向流动，在第一管路10上位于第一阀11的上游位置处设置有单向阀600，使得第一管路10中的工质只能沿冷源100至消融器械200的方向(即图1所示箭头方向)流动。
83.第二温度调节机构2包括设置在第二管路20上的第二阀21和第二温度传感器22，第二温度传感器22可监测第二管路20中工质的温度，并将温度信号反馈给控制机构，控制机构相应地向第二阀21发送指令，以控制第二阀21的开度，从而达到控制第二管路20中工质的温度的目的。其中，第二阀21还可控制第二管路20的通断。例如，当其开度为100％时
(即完全打开)，则此时第二管路20完全导通，工质在其中以最大流量进行流动；反之，第二阀21开度为0，则此时第二管路20断开，工质不可通过第二管路20流动。
84.为了保证第二管路20中流体均只能沿预定方向流动而不能向相反方向流动，在第二管路20上位于第二阀21的上游位置处设置有单向阀600，使得第二管路20中的工质只能沿消融器械200至第一回收器300的方向(即图1所示箭头方向)流动。
85.支路温度调节机构7包括设置在第一支路70上的相分离阀71、第七温度传感器72以及第二手阀73，第七温度传感器72可监测第一支路70中工质的温度，并将温度信号反馈给控制机构，控制机构相应的向相分离阀71发送指令，以控制相分离阀71的开度，从而达到控制第一支路70中工质的温度的目的。第二手阀73可手动调节第一支路70中工质的流量。其中，相分离阀71还可控制第一支路70的通断。例如，当其开度为100％时(即完全打开)，则此时第一支路70完全导通，工质在其中以最大流量进行流动；反之，相分离阀71开度为0，则此时第一支路70断开，工质不可通过第一支路70流动。
86.为了保证第一支路70中流体均只能沿预定方向流动而不能向相反方向流动，在第一支路70上位于相分离阀71的上游位置处(更具体地，位于第二手阀73的上游位置处)设置有单向阀600，使得第一支路70中的工质只能沿冷源100至第一回收器300的方向(即图1所示箭头方向)流动。
87.在一个具体的实施例中，第一状态为初始状态，在该状态下，可将各管路及消融器械200周围的环境进行预冷。
88.在第一状态，控制机构分别向第一阀11、相分离阀71和第二阀21发送指令，使第一阀11、相分离阀71和第二阀21的开度均为100％，即以最大流量向消融器械200输入工质，且消融器械200以最大流量返回完成换热的工质。
89.在一些具体的实施例中，第一温度t1在-180℃～-196℃的温度范围内，这一温度范围同样被认为是消融器械200中工质执行低温操作的优选温度。例如，工质为液氮，其进行低温操作的优选温度为-180℃～-196℃。
90.需要说明的是，在第一状态下，第一管路10和第一支路70中的工质均以第一温度t1进行流动时，由于第一温度t1是一个温度区间，因此第一管路10和第一支路70中的工质的实时温度可能在数值上并不相同。例如在第一状态下，第一管路10中的工质以-193℃(
±
3℃)进行流动，第一支路70中的工质以-190℃(
±
3℃)进行流动，但是它们均在第一温度t1的温度范围内。
91.进一步地，为了能够更快速地冷却上述各连接管路，控制机构可进行如下操作。
92.首先，控制机构分别向第一阀11、相分离阀71和第二阀21发送指令，使第一阀11、相分离阀71和第二阀21的开度均为100％。
93.其次，控制机构获得第二温度传感器22的温度信号(即第二管路20中工质的温度)，并判断第二管路20中工质的温度是否为t6(例如-186℃～-196℃)；若是，则第一阀11、相分离阀71和第二阀21的开度均保持为100％并持续t1(例如可以是10s)。
94.第三，持续t1时间后，控制机构向第一阀11发送指令，使其开度减小(例如减小2％-10％)，并判断第二管路20中工质的温度是否由t6升高到t7(例如-170℃～-180℃)，若是，则第一阀11保持当前的开度；若否，则使第一阀11的开度继续减小(例如进一步减小2％-10％)，直至第二管路20中工质的温度升高到t7时，维持各阀的开度不变。
95.第一状态所持续的时间与消融器械200中能够形成的冰球的尺寸和消融器械200的低温端的直径有关。例如，在相同液氮消耗量下，第一状态所持续的时间越短，则消融器械200中能够形成的冰球的尺寸越大。因此为了获得更大尺寸的冰球，可以使第一状态持续的时间更短，例如持续1min-5min。
96.第一状态下，可初步形成冰球，其形成的冰球尺寸一般小于6mm(冰球的短轴直径)。需要说明的是，由于形成的冰球可能并不是完全规整的球体，例如可以是椭球体等，因此本文所述冰球的“直径”或冰球的“尺寸”是指冰球的短轴直径。
97.进一步地，第一温度t1优选为-180℃～-196℃，该温度为工质为液氮的情况下的最优低温操作温度。因此当某一管路或某几个管路中的工质以第一温度t1进行流动时，一般可认为该管路或这些管路中流动的工质都是液氮。因此第一温度t1是冰球成长速度最快的温度区间，同时也是最消耗工质的温度区间，在第二状态和第三状态下应尽量减少此温度区间出现。
98.此外，第六温度t6为第一温度t1中的一个温度范围，即第六温度t6在第一温度t1之内，例如第六温度t6为-186℃～-196℃。因此若管路中的工质的温度处于此温度区间内，则认为此管路中流动的工质基本上都是液氮，因此第六温度t6是更优选的冰球成长速度最快的温度区间，同时也是最消耗液氮的温度区间。因此，第六温度t6一般为首次输出过程中输出管道中工质的温度区间，在系统启动后需要尽量减少此温度出现。
99.第七温度t7优选为-170℃～-180℃。若处于此温度区间，则认为管路中的大部分工质为液氮，仅有少量的氮气，一般为直接从冷源100输出后的工质的回流温度，因此该温度区间为不影响冰球尺寸且能节省工质的的适宜输出温度。
100.需要说明的是，在第一状态下，控制机构可不向下文所述的第三温度调节机构3(第三阀31)、第四温度调节机构4(第四阀41)、第五温度调节机构5(第五阀51)和第六温度调节机构6(第六阀61)发送指令，由于各阀的默认初始状态为关闭状态，因此上述的第三阀31、第四阀41、第五阀51和第六阀61均可处于关闭状态。或者在第一状态下，控制机构也可分别向第三阀31、第四阀41、第五阀51和第六阀61发送将开度调节为0的指令，从而使第三阀31、第四阀41、第五阀51和第六阀61均关闭。
101.在第二状态下，控制机构分别向第一温度调节机构1、支路温度调节机构7、第三温度调节机构3和第四温度调节机构4发送指令，并向第二温度调节机构2发送指令，使得第一管路10中工质以第一温度t1进行流动，第一支路70中的工质以第二温度t2进行流动，第三管路30中的工质以第三温度t3进行流动，第四管路40中的工质以第四温度t4进行流动；
102.其中，第一温度t1、第六温度t6、第七温度t7、第二温度t2、第三温度t3和第四温度t4满足以下关系式：
103.t1＜t7＜t3＜t4＜t2；
104.t6∈t1。
105.第三温度调节机构3包括设置在第三管路30上的第三阀31和第三温度传感器32，第三温度传感器32可监测第三管路30中工质的温度，并将温度信号反馈给控制机构，控制机构相应的向第三阀31发送指令，以控制第三阀31的开度，从而达到控制第三管路30中工质的温度的目的。其中，第三阀31还可控制第三管路30的通断。例如，当其开度为100％时(即完全打开)，则此时第三管路30完全导通，工质在其中以最大流量进行流动；反之，第三
阀31开度为0，则此时第三管路30断开，工质不可通过第三管路30流动。
106.为了保证第三管路30中流体均只能沿预定方向流动而不能向相反方向流动，在第三管路30上位于第三阀31的上游位置处设置有单向阀600，使得第三管路30中的工质只能沿消融器械200至第二回收器400的方向(即图1所示箭头方向)流动。
107.第四温度调节机构4包括设置在第四管路40上的第四阀41和第四温度传感器42，第四温度传感器42可监测第四管路40中工质的温度，并将温度信号反馈给控制机构，控制机构相应的向第四阀41发送指令，以控制第四阀41的开度，从而达到控制第四管路40中工质的温度的目的。其中，第四阀41还可控制第四管路40的通断。例如，当其开度为100％时(即完全打开)，则此时第四管路40完全导通，工质在其中以最大流量进行流动；反之，第四阀41开度为0，则此时第四管路40断开，工质不可通过第四管路40流动。
108.为了保证第四管路40中流体均只能沿预定方向流动而不能向相反方向流动，在第四管路40上位于第四阀41的上游位置处设置有单向阀600，使得第四管路40中的工质只能沿第一回收器300至消融器械200的方向(即图1所示箭头方向)流动。
109.在一个具体的实施例中，第二状态为冰球快速成长状态，在该状态下，增加消融器械200输入端的压力，从而使冰球可快速成长。
110.具体来说，在第二状态下，控制机构分别向第一阀11、相分离阀71、第三阀31和第四阀41发送指令，使得第一管路10中工质以第一温度t1(-180℃～-196℃)进行流动，第一支路70中的工质以第二温度t2(例如，-100℃～-110℃的温度范围)进行流动，第三管路30中的工质以第三温度t3(例如，-160℃～-170℃的温度范围)进行流动，第四管路40中的工质以第四温度t4(例如，-120℃～-130℃的温度范围)进行流动。
111.在图1所示的系统中，优选地，在第二状态下，控制机构分别向各阀发送指令，使得第一阀11的开度为100％，相分离阀71的开度为14％-18％，第三阀31的开度为78％-81％，第四阀41的开度为90％-93％，并且控制机构还向第二阀21发送将开度调节为0的指令，使第二阀21的开度为0(即关闭)，从而使得各管路中的工质能保持在上述温度范围内。进一步地，在冰球快速成长时，需要使冷源100的压力保持在一定的范围之内，因此控制机构分别向各阀发送指令，使第一阀11的开度仍然保持100％，但是相分离阀71的开度在第一状态的基础上大大减小，其中第二阀21开度减小为0(即关闭)，此举在保证形成冰球所需的温度和压力的前提下，能够获得节省工质的意外效果。
112.在图2所示的系统中，优选地，在第二状态下，控制机构分别向各阀发送指令，使得第一阀11的开度为100％，相分离阀71的开度为14％-18％，第二阀21的开度为8％-16％，第三阀31的开度为78％-81％，第四阀41的开度为90％-93％。由于图2的系统中，第四管路40与消融器械200的输出端相连，因此第二阀21可以保持略微开启的状态，例如第二阀21的开度为8％-16％，从而也能使得各管路中的工质能保持在上述温度范围内。
113.第三阀31和第四阀41的开度可对冰球的尺寸产生影响。具体地，增大第三阀31和第四阀41的开度，则冰球的尺寸可增大；减小第三阀31和第四阀41的开度，则冰球的尺寸可减小；减小第三阀31的开度、增大第四阀41的开度，则冰球的尺寸可增大；增大第三阀31的开度、减小第四阀41的开度，则冰球的尺寸可减小。由此可知，第四阀41的开度对冰球的尺寸具有主导作用。
114.如上所述，相分离阀71位于连接第一管路10和第一回收器300之间的第一支路70
上，阀21位于连接第二管路20和第一回收器300之间。因此第一管路10中的工质通过相分离阀71进行气液分离，分离后的气态工质由第一回收器300进行回收，液态工质则输入消融器械200中。
115.通过第一回收器300回收到流经相分离阀71及阀21后的气液工质，经过热交换后相变为气态工质，可通过第四管路40补充至消融器械200中。因此通过第一回收器300可以在起到节省工质的同时，增大消融器械200出入口的压力差，从而增大冰球尺寸。
116.第二状态所持续的时间同样与消融器械200的治疗端的直径有关，消融器械200的治疗端的直径越小，第二状态所持续的时间则越长。在优选的实施例中，第二状态持续了3-8min，获得了短轴直径为20mm的冰球。
117.第二温度t2优选为-100℃～-110℃。该温度为工质为液氮的情况下的液-气相变温度；即工质若在此温度区间，一般可认为大部分工质为气态(氮气)。因此在第二状态下，第一支路70中的工质以第二温度t2进行流动时可以满足快速降温的目的(此时为最优状态，即从相分离阀71中流出工质的全部为气态)。
118.第三温度t3优选为-160℃～-170℃。若工质的温度处于此温度区间内，则认为大部分工质为液态(液氮)，仅存在少量的氮气。因此当第三管路30中的工质以第三温度t3进行流动，可以认为是不影响冰球尺寸且能节省工质的适宜输出温度。
119.第四温度t4优选为-120℃～-130℃。若工质的温度处于此温度区间内，则认为大部分工质为气态(氮气)，仅存在少量的液氮。因此当第四管路40中的工质以第四温度t4进行流动时，可以增大消融器械200的出入口压力，从而对降低消融器械200的低温操作温度起到促进作用。
120.其中，在第三状态下，控制机构分别向第一温度调节机构1、第五温度调节机构5和第六温度调节机构6发送指令，并分别向支路温度调节机构7、第二温度调节机构2、第三温度调节机构3和第四温度调节机构4发送指令，使得第一管路10和第六管路60中的工质均以第一温度t1进行流动，第五管路50中的工质以第五温度t5进行流动。其中，第一温度t1、第二温度t2和第五温度t5满足以下关系式：
121.t1＜t5＜t2。
122.第五温度调节机构5包括设置在第五管路50上的第五阀51和第五温度传感器52，第五温度传感器52可监测第五管路50中工质的温度，并将温度信号反馈给控制机构，控制机构相应的向第五阀51发送指令，以控制第五阀51的开度，从而达到控制第五管路50中工质的温度的目的。其中，第五阀51还可控制第五管路50的通断。例如，当其开度为100％时(即完全打开)，则此时第五管路50完全导通，工质在其中以最大流量进行流动；反之，第五阀51开度为0，则此时第五管路50断开，工质不可通过第五管路50流动。
123.为了保证第五管路50中流体均只能沿预定方向流动而不能向相反方向流动，在第五管路50上位于第五阀51的上游位置处设置有单向阀600，使得第五管路50中的工质只能沿第二回收器400至消融器械200的方向(即图1所示箭头方向)流动。
124.第六温度调节机构6包括设置在第六管路60上的第六阀61和第六温度传感器62，第六温度传感器62可监测第六管路60中工质的温度，并将温度信号反馈给控制机构，控制机构相应的向第六阀61发送指令，以控制第六阀61的开度，从而达到控制第六管路60中工质的温度的目的。其中，第六阀61还可控制第六管路60的通断。例如，当其开度为100％时
(即完全打开)，则此时第六管路60完全导通，工质在其中以最大流量进行流动；反之，第六阀61开度为0，则此时第六管路60断开，工质不可通过第六管路60流动。
125.为了保证第六管路60中流体均只能沿预定方向流动而不能向相反方向流动，在第六管路60上位于第六阀61的上游位置处设置有单向阀600，使得第六管路60中的工质只能沿消融器械200至多孔通风装置500的方向(即图1所示箭头方向)流动。
126.更具体地，在第三状态下，控制机构分别向控制机构分别向第一阀11、第五阀51和第六阀61发送指令以调节其开度，并且控制机构还分别向第二阀21、相分离阀71、第三阀31和第四阀41发送指令以使其开度均调节为0，使得第一管路10和第六管路60中的工质均以第一温度t1(例如，-180℃～-196℃的温度范围)进行流动，第五管路50中的工质以第五温度t5(例如，-110℃～-180℃的温度范围，优选-150℃～-160℃的温度范围)进行流动。
127.由于第一温度t1是一个温度区间，因此第一管路10和和第六管路60中的工质的实时温度可能在数值上并不相同。
128.第五温度t5优选为-150℃～-160℃。若工质的温度处于此温度区间内，一般是回收之后的气液混合工质，即有一部分工质为液态(液氮)，另一个部分为气态(氮气)。因此，第五管路50中的工质以第五温度t5进行流动时，其可以作为输出工质。
129.在一个具体的实施例中，第三状态为冰球稳定状态，在该状态下，需要持续向消融器械200输入冷量，以防止冰球进行换热的过程中尺寸有所减小(即消融器械200输出的冷量小于冰球与外部的散热量)。
130.优选地，在第三状态下，控制机构分别向各阀发送指令，使得第一阀11的开度为83％-85％，第五阀51的开度为66％-69％，第六阀的开度为90％-95％，并且控制机构还分别向相分离阀71、第二阀21、第三阀31和第四阀41发送将开度均调节为0的指令，从而使其关闭，以使各管路中的工质能保持在上述温度范围内。
131.在第三状态下，相分离阀71、第二阀21、第三阀31和第四阀41的开度均为0，即上述四种阀均处于关闭状态，则第一支路70、第二管路20、第三管路30和第四管路40断开，从而可使冷源100中的压力保持在一定范围之内。
132.第三状态下可持续至低温操作结束位置，例如第三状态持续时间小于6min。此外，从第二状态至第三状态，冰球的尺寸还可有所增加。
133.通过对上述各管路中工质的温度进行精准控制，能够获得短轴直径为25mm-30mm的冰球，其可能够满足预期要求。
134.如图1和图2所示，箭头所示为个管路中工质的流向。在各温度调节机构中，各温度传感器均设置在对应的阀的下游，例如第一温度传感器12设置在第一阀11的下游等，从而提高测量温度的准确性。
135.上文所述的冷源100为自增压冷源，具体来说，冷源100包括冷罐，其上设置有自增压阀130。当控制机构向自增压阀130发送指令，使自增压阀130打开时，冷罐中的工质进入自增压管路，通过管壁与外界产生热交换而汽化，体积剧烈膨胀，从而实现自增压。
136.冷罐上设置有出液口101，其与第一管路10相连。冷罐底部与出液口101相连的管路上设置有过滤器104，以避免杂质进入第一管路10而产生堵塞，从而提高系统的有效性。
137.冷罐上还设置有回收口102，其与第二回收器400通过第八管路80相连，第二回收器400中回收的工质可返回至冷罐中重复利用。第八管路80上设置有泵801(或空压机)，当
低温操作结束后，若第二回收器400中有大量的液态工质，则控制机构向泵801发送指令，使泵801开启，以将第二回收器400中的液态工质泵入冷罐中；当低温操作结束后，若第二回收器400中没有大量的液态工质，则控制机构向空压机发送指令，使空压机开启，以将第二回收器400中的气态工质泵入冷罐中进行加压。
138.此外，在首次使用时，也可通过补液口103向冷罐中添加工质。
139.冷罐上还设置有补液口103，补液口103设置有液位计170(液位传感器)，其用于指示冷罐中工质的液位。当液位较低时，可通过补液口103向冷罐中添加工质。
140.冷罐上还设置有用于检测其压力的压力表160和冷罐压力传感器180，冷罐压力传感器180向控制机构发送压力信号。当冷罐中的压力过高，控制机构可向冷罐上的放气阀110发送指令，从而使冷罐泄压。
141.消融器械200的低温端的直径不同，因此其工作压力不同，因此放气阀110和增压阀130的调节作用，可共同将冷罐内压力维持在工作压力的范围内。
142.第一手阀120为异常情况下的泄压管路，为通过关闭第一手阀120来防止第一阀11等输出阀门误动作而导致工质无法停止输出的现象，因此第一手阀120主要作用为减小冷罐内工作压力。
143.放气阀110设置在冷罐与第一回收器300相连的第九管路90上，其可以是常开阀。放气阀110打开泄压时，多余的工质通过第九管路90进入第一回收器300中进行回收。同样地，第一手阀120打开时，多余的工质也可进入第一回收器300中进行回收。
144.为了提高冷罐的安全性，在冷罐上还分别设置有第一安全阀140和第二安全阀150，其可防止冷罐内由于误动作导致压力一直增大，因此第一安全阀140和第二安全阀150可以保证冷罐内压力不会超过冷罐使用的压力限值。而设置两个安全阀则能够保证一定的冗余，从而进一步提高冷罐的可靠性。
145.第一回收器300包括第一换热器、第一风机301和用于检测第一换热器中工质压力的第一压力传感器302，通过第一风机301向第一换热器增压管路吹风，使第一换热器中的压力增大。若第一换热器中工质压力的与工作压力相差较大，可增大第一风机301的功率；若第一换热器中工质压力的与工作压力相差较小，可减小第一风机301的功率；若第一换热器中工质压力大于工作压力，则关闭第一风机301。
146.第二回收器400包括第二换热器、第二风机401和用于检测风冷式换热器中工质的压力的第二压力传感器402，通过第二风机401向第二换热器增压管路吹风，使第二换热器中的压力增大。若第二换热器中工质压力的与工作压力相差较大，可增大第二风机401的功率；若第二换热器中工质压力的与工作压力相差较小，可减小第二风机401的功率，若第二换热器中工质压力大于工作压力，则关闭第二风机401。
147.在多孔通风装置500处设置有第三风机501，其一方面能够降低第六管路60在排出液态工质或气态工质的过程中产生的噪音，另一方面可以迅速将液态工质与周围空气进行热交换，从而变成气态工质，防止对使用者造成影响。
148.根据本发明的第二个方面，本发明提供一种消融系统的温度控制方法，包括以下操作步骤。
149.在第一状态下，控制机构分别向第一温度调节机构1、支路温度调节机构7和第二温度调节机构2发送指令，以控制第一阀11、相分离阀71以及第二阀21的开度，从而使得第
一管路10和第一支路70中的工质均以第一温度t1进行流动，第二管路20中的工质以第七温度t7进行流动。
150.进一步地，如上文所述，在第一状态下，为了能够更快速地冷却上述各连接管路，控制机构可进行如下操作。
151.首先，控制机构分别向第一阀11、相分离阀71和第二阀21发送指令，使第一阀11、相分离阀71和第二阀21的开度均为100％。
152.其次，控制机构获得第二温度传感器22的温度信号(即第二管路20中工质的温度)，并判断第二管路20中工质的温度是否为t6(例如-186℃～-196℃)；若是，则第一阀11、相分离阀71和第二阀21的开度均保持为100％并持续t1(例如可以是10s)。
153.第三，持续t1时间后，控制机构向第一阀11发送指令，使其开度减小(例如减小2％-10％)，并判断第二管路20中工质的温度是否由t6升高到t7(例如-170℃～-180℃)，若是，则第一阀11保持当前的开度；若否，则使第一阀11的开度继续减小(例如进一步减小2％-10％)，直至第二管路20中工质的温度升高到t7时，维持各阀的开度不变。
154.在第二状态下，控制机构分别向第一温度调节机构1、支路温度调节机构7、第三温度调节机构3和第四温度调节机构4发送指令，以控制第一阀11、第三阀31以及第四阀41的开度，并向第二温度调节机构2发送指令以控制第二阀21的开度，使得第一管路10中工质以第一温度t1进行流动，第一支路70中的工质以第二温度t2进行流动，第三管路30中的工质以第三温度t3进行流动，第四管路40中的工质以第四温度t4进行流动；
155.其中，第一温度t1、第六温度t6、第七温度t7、第二温度t2、第三温度t3和第四温度t4满足以下关系式：
156.t1＜t7＜t3＜t4＜t2；
157.t6∈t1。
158.在第三状态下，控制机构分别向第一温度调节机构1、支路温度调节机构7、第五温度调节机构5和第六温度调节机构6发送指令，以控制第一阀11、第五阀51以及第六阀61的开度，并分别向支路温度调节机构7、第二温度调节机构2、第三温度调节机构3和第四温度调节机构4发送指令，以控制相分离阀71、第二阀21、第三阀31和第四阀41的开度均为0，使得第一管路10和第六管路60中的工质均以第一温度t1进行流动，第五管路50中的工质以第五温度t5进行流动；
159.其中，第一温度t1、第二温度t2和第五温度t5满足以下关系式：
160.t1＜t5＜t2。
161.本发明的消融系统的温度控制方法，可用于上文所述根据温度控制的消融系统的实验或测试阶段。因此本发明的消融系统的温度控制方法中涉及的各部件可以采用上文中详细描述的各部件。本发明的消融系统的温度控制方法中的各温度参数也可采用上文所述的温度参数。
162.实施例1
163.采用图1所示的消融系统，其中，消融器械200为消融针。消融针的直径为2mm。
164.在第一状态下，控制机构向第一阀11发送指令，例如使其开度为68％-73％，控制机构还分别向相分离阀71和第二阀21发送指令，例如使其开度均为100％。因此冷源100中的工质能够很快地通过相分离阀71和第一冷源输出管110进行流动，以冷却管路，并且消融
器械200的压力能够通过第二阀21很快地进行泄放。此外，在第一状态下，其他各阀均处于关闭状态。
165.通过本实施例中上述第一阀11、相分离阀71和第二阀21的开度的组合，可使第一管路10、第一支路70和第二管路20中的工质均以第一温度t1(-180℃～-196℃)进行流动。
166.在第二状态下，控制机构向第一阀11发送指令，例如使其开度为100％，控制机构分别向相分离阀71发送指令，例如使其开度为16％。控制机构分别向第三阀31和第四阀41发送指令，例如使其开度分别为80％和90％。控制机构还向第二阀21发送指令，例如使其开度为0。
167.通过本实施例中上述第一阀11、相分离阀71、第二阀21、第三阀31和第四阀41的开度的组合，可使第一管路10中工质以第一温度t1(-180℃～-196℃)进行流动，第一支路70中的工质以第二温度t2(-100℃～-110℃)进行流动，第三管路30中的工质以第三温度t3(-160℃～-170℃)进行流动，第四管路40中的工质以第四温度t4(-120℃～-130℃)进行流动。
168.在第三阶段，控制机构向第一阀11发送指令，例如使其开度为83％，控制机构向第五阀51发送指令，例如使其开度为66％；控制机构向第六阀61发送指令，例如使其开度为90％，控制机构还分别向相分离阀71、第二阀21、第三阀31以及第四阀41发送指令，例如使其开度均为0(即关闭)。从而使得第一管路10和第六管路60中的工质均以第一温度t1(-180℃～-196℃)进行流动，第五管路50中的工质以第五温度t5(-150℃～-160℃)进行流动。
169.上述三个过程中，通过各温度传感器可测得相应的各管路中工质的温度，具体如下表1所示。
170.表1各阀的开度和工质的温度数据表
[0171] 第一状态第二状态第三状态第一阀11开度68％-73％开度100％开度83％-85％相分离阀71开度100％开度14％-18％开度0第二阀21开度100％开度0开度0第三阀31开度0开度78％-81％开度0第四阀41开度0开度90％-93％开度0第五阀51开度0开度0开度66％-69％第六阀61开度0开度0开度90％-95％第一温度传感器12t1：-193
±
3℃t1：-193
±
3℃t1：-193
±
3℃第二温度传感器22t7：-175
±
2℃
ꢀꢀ
第三温度传感器32 t3：-163
±
3℃ 第四温度传感器42 t4：-124
±
2℃ 第五温度传感器52
ꢀꢀ
t5：-153
±
3℃第六温度传感器62
ꢀꢀ
t1：-193
±
3℃第七温度传感器72t1：-193
±
3℃t2：-105
±
5℃ 持续时间(min)4125冰球直径(mm)42025
[0172]
实施例2
[0173]
实施例2采用图1所示的消融系统，其中，消融器械200为消融针。消融针的直径为与上述实施例1的消融针直径相同。实施例2采用了与实施例1不同的温度控制策略，具体来说，改变了第二状态下，第三管路30中工质的流动温度；更具体地，通过控制机构向第三阀31发送指令，改变(减小)第三阀31的开度，使得第三管路30中工质的流动温度较之实施例1更高，具体数值如表2所示。
[0174]
表2各阀的开度和工质的温度数据表
[0175] 第一状态第二状态第三状态第一阀11开度68％-73％开度100％开度83％-85％相分离阀71开度100％开度14％-18％开度0第二阀21开度100％开度0开度0第三阀31开度0开度65％-68％开度0第四阀41开度0开度90％-93％开度0第五阀51开度0开度0开度66％-69％第六阀61开度0开度0开度90％-95％第一温度传感器12t1：-193
±
3℃t1：-193
±
3℃t1：-193
±
3℃第二温度传感器22t7：-175
±
2℃
ꢀꢀ
第三温度传感器32 t3：-145
±
3℃ 第四温度传感器42 t4：-124
±
2℃ 第五温度传感器52
ꢀꢀ
t5：-153
±
3℃第六温度传感器62
ꢀꢀ
t1：-193
±
3℃第七温度传感器72t1：-193
±
3℃t2：-105
±
5℃ 持续时间(min)4135冰球直径(mm)41823
[0176]
如表2所示，实施例2中由于第三管路30中工质的流动温度更高，因此使得第二状态所持续的时间相应地更长，并且所获得的冰球的直径相应地更小；并且在第三状态下所获得的最终冰球直径也较之实施例1的冰球直径也更小。
[0177]
此外，还发现，在实施例1中，三个状态下消耗的工质总量大约为587(l/min)左右，并且最终获得的冰球尺寸稳定在25mm；在实施例2中，三个状态下消耗的工质总量大约为600(l/min)左右，并且最终获得的冰球尺寸稳定在23mm，可知在实施例1的控制策略下，还能实现在最少的消耗工质的前提下得到最大尺寸的冰球的这种特殊的低温操作要求。
[0178]
需要说明的是，上述各阀的开度为100％时表明该阀完全打开，开度为0时表明该阀完全关闭。
[0179]
综上所述，本发明的系统和方法，将在消融器械200的低温端形成的冰球的过程分为三个状态，通过控制机构分别对每个状态中各管路中工质的温度实施不同的控制策略，可根据不同低温操作要求，定制符合预期尺寸的冰球，例如可以实现在最少的消耗工质的前提下得到最大尺寸的冰球的低温操作要求。
[0180]
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文
中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。