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低温微创手术高真空绝热治疗探杆研制
发布时间：2017-09-01
随着低温治疗的推广应用,低温治疗已由浅表治疗向人体脏器深部微创手术发展,如泌尿外科的前列腺增生,妇科的功能性子宫出血,肛肠科的直肠癌,神经外科丘脑的低温治疗等.用于内脏深部的低温探杆与浅表治疗的低温探杆制作要求有很大的差别[1-5].前者要求探杆直径小,且具有良好的绝热性能;后者则无此要求.如低温治疗前列腺增生,探杆需经尿道推入增生处,在冷冻过程中探头要达到足够低的温度(-180℃左右),以破坏增生组织[4].由于尿道组织比较脆弱,在治疗过程中探杆外表面必须始终保持常温.低温冷冻微创手术,探杆直径一般为6~8 mm,有的甚至只有3~4 mm,绝热要求比较高,如果不能保证探杆绝热性能,探杆表面会产生结露和结霜现象[4,8,9],可导致并发症产生.我们在研制中采用了高真空绝热探杆(真空度为1×10-4Pa左右),在临床中取得了满意的效果.
1探杆结构
探杆采用三根不同直径的不锈钢管用聚四氟乙烯支架套接而成,根据不同需求,外管直径为3~8 mm,壁厚为0.25~0.5 mm;中间管直径为1.5~3 mm壁厚为0.25 mm;这两层之间为真空绝热层,内管直径为0.8~1.6 mm,壁厚0.1~0・2 mm.液氮通过内管输送到汽化腔,汽化后的气氮经内管与中间管夹层流至回气管排出,其流向与液氮流向相反,这样气氮对内管的液氮起到保护层的作用,有效减少液氮的汽化损失.中间管和外管间隙抽成1×10-4Pa高真空.以保证探杆具有良好的绝热性能.
2探杆制作
高真空绝热探杆制作需要进行清洗;镀镍层及焊接;检漏;抽真空四个过程.
2.1清洗
2.1.1真空橡皮管和垫圈等天然橡胶制品用水冲洗后放进5%~15%的氢氧化钠溶液中煮沸洗净,用清水冲洗,再用热的蒸馏水洗净并吹干,不要用酒精和丙酮等有机溶剂清洗.
2.1.2玻璃部件水冲洗后再用热水加洗衣粉或洗涤剂去油,然后用酸洗液浸泡.例如,没有水银污染的玻璃可用铬酸,有水银存在时,则要先去除水银,否则会凝结出难以去除的残渣.酸洗后接着用自来水,然后蒸馏水冲洗,放在烘箱中烘干.玻璃表面的润滑脂也可用有机溶剂除去,随即用酒精擦洗后吹干.
2.1.3非金属部件先去除油污,然后用汽油和苯清洗,最后用酒精把残留的汽油或苯去除,热风吹干.要求高时,部件要依次进行机械清洗、酸洗、去油等.
2.1.4金属部件冷冻治疗探杆均采用不锈钢材料.为了便于焊接及减少材料放气,所以金属部件的清洗是一个重要的环节:第一步碱洗去油.将各种不同规格的不锈钢放入质量浓度为20%的NaOH溶液中浸泡,煮沸5 min后,取出用清水漂洗.第二步酸洗去氧化层.将碱洗后的不锈钢管放入酸溶液中(浓硫酸10%,浓盐酸10%,水80%),加热到55℃~60℃,浸泡2~3 min后,取出用清水充分漂洗,热风吹干[6].
2.2镀镍层及焊接
对于薄壁不锈钢的焊接,用一般的乙炔加热银钎焊,会使材料变形和污染,造成焊接失败,故我们采用氢气保护下高频加热的钎焊方式,在焊接前,先将清洗后的不锈钢管放入电抛光液的糟中,负极接槽中的铅板,正极接在不锈钢管上,通电5 min后取出用清水冲洗,然后立即放入冲镍液槽中,负极接不锈钢管,正极接镍板,通电5 min后取出用清水冲洗干净,最后将不锈钢管放入镀镍液槽中进行镀镍处理.在镀镍液中,负极接不锈钢管,正极接镍板,通电30 min(ID=10 mA/cm2)后取出清水冲洗,再用无水乙醇脱水即可焊接.
焊接时,将液氨通过制氢炉,分解成氢气和氮气的混合气体,气体通入钟罩内保护被焊部位不受氧化.焊料采用72Ag―Cu焊丝,把丝固定在焊接处,这时用高频感应炉加热焊接部位,使焊丝熔化流入焊缝,保温半分钟后降温冷却,便完成焊接.
2.3检漏
在抽真空过程中,如果机械泵发出一种抽气量较大时特有的声音,则该系统必定有较大的漏孔,需要立即检漏.当系统低真空能抽上去时,扩散泵便可以开始工作;若经过2 h还抽不到10-2~10-3Pa,则该系统可能有小漏孔,或系统不干净,有较严重的放气.两者必须加以区分.检漏采用氦质谱检漏仪:
2.3.1氦质谱检漏仪氦质谱检漏仪是最常用、灵敏度最高的检漏仪器.真空系统中剩余气体被加速的电子碰撞而形成正离子,氦质谱检漏仪能测出其中所含氦离子的数目.选用氦气作为试验气体的原因是,氦气在空气中含量极小,只要有少量氦气漏入就会引起读数很大的变化[7].氦原子较小,可通过小漏孔而产生较高漏率,而别的气体的离子不可能会产生被误解为氦指示.这样可区分是否有漏气或仅仅只是放气.如果仅是放气而真空度抽不高,则氦质谱检漏仪中氦的原子数的读数会不断下降,即使系统为氦气所污染,开始读数很大,但抽了一段时间后读数仍继续下降,最后到达较低的数值.如有漏气,则读数下降到一定程度就会稳定下来,此时抽气和漏率相等.根据稳定值的读数,可粗略估计漏孔的大小.
用氦质谱检漏仪检漏,一般的做法是将检漏仪用波纹软管接到待检系统上,抽到氦本底读数尽可能低时,用细的氦气流吹入可疑处,吹到漏孔处时,氦气进入系统,质谱仪读数大大增加,并发出响声,用记录仪将读数随时间的变化记录下来,以帮助分析.由于氦气较轻,检漏应从顶部开始,如发现漏孔,应在漏孔修补后重检,直到质谱仪中氦本底读数很低(如小于2×10-9L/s),检查不出有泄漏为止.对待检系统进行检漏前,应先检查一下所有的金属波纹软管、接头等气密性是否可靠.
如果这些零件及连接处有漏孔,在待检系统进行检漏时,氦气会逸到连接件的漏孔处,以致造成难以判断的现象.除用氦质谱检漏仪检漏外,还可用气泡法、火花法、卤素检漏仪检漏.
系统的检漏是很麻烦的事.因此,设计时要认真对待密封问题.加工制作要严格规范,尽可能在安装前对各部件进行气密性检查.
2.4抽真空
把焊接后的冷冻治疗探杆接到高真空机组上,先用机械泵抽气,使其真空度达到1×10-1Pa.由于机械泵的极限真空度还达不到我们所要求的真空度1×10-4Pa,故用油扩散泵来获得.当油扩散泵抽到真空度为5×10-5Pa时,需维持12 h左右.为了对夹层材料进行除气,通常在抽气过程中同时对冷冻探杆进行加热烘烤,一般烘烤温度为400℃左右,真空抽毕后用封口钳将冷冻治疗探杆封口并从真空机组上取下.
2.4.1抽气速率对真空系统的第二个基本要求是,对真空室要有所需的抽气速率(简称抽速).为了提高有效抽速,首先应尽可能加大管道流导,其次要选用抽速大的泵.由于冷冻治疗探杆的被抽装置需要较高的真空度,但抽气量并不大,故不需要很大的抽速.
2.4.2吸附剂在真空夹层中放置吸附剂(例如5A分子筛、活性炭和硅胶等),可以降低对漏孔的许可漏率的要求.由于吸附剂的吸附能力在低温下大大增加[10],这样,吸附剂本身就相当于一个低温真空泵,从而使夹层真空度有所改善.
2.4.3除气对被抽夹层必须进行认真的除气,否则夹层真空封死后器壁仍会逐渐释放出较多的气体,尽管夹层中备有活性炭,真空度仍难以维持.通常采用加热烘烤和长时间抽真空的方法来除气,烘烤温度为400℃左右.
一般来说,抽夹层真空时一直要抽到这样的程度,即停抽一段时间之后仍能维持1×10-4Pa的真空度,才能认为除气充分,可以封口.
3结语
高真空绝热低温微创治疗探杆的制作,加工工艺要求比较高,制作过程的各个环节都必须严格保证质量,簿壁套管的焊接密封以及套管夹层之间的真空度获取和保持是制作成功与否的关键.高真空绝热低温微创治疗探杆对临床拓宽低温治疗的应用范围,提高低温治疗的可靠性和安全性.具有实际意义.
摘自：中国计量测控网
