CN108031008A - 一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置，属于医疗器械技术领域。本装置包括磁性纳米材料、磁场发生器、位移机构、温度探针、主控制器和变频电源；所述磁性纳米材料用于置入到病变组织处；所述磁场发生器用于产生交变磁场，使位于该交变磁场内的纳米材料运动磁滞生热；所述位移机构用于调节磁场发生器的作用位置；所述温度探针用于探测病变组织处的温度；所述主控制器用于控制位移机构的运动，预设温度及时间；所述变频电源的输入端外接工频电源，输出端连接磁场发生器，为磁场发生器提供合适的交变电能。本发明具有精确控制加热温度，降低正常组织的损伤，高效去除病变组织等优点。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置。
背景技术
热疗是一种常见的物理治疗方式,主要是将生物体内病变机体组织加热以致其死亡的治疗方式。在热疗的过程中，当生物体全身或某一局部区域被加热其温度上升时，会导致血管扩张，增加治疗部位的血流量。在增加治疗部位血流量的同时，热疗可以加速身体的新陈代谢，让营养物质快速到达受伤的部位，促使组织的愈合。另外，热疗还可以激发生物体的免疫系统消灭病毒、病菌以及寄生虫。而肿瘤热疗则利用癌细胞较正常细胞不耐热的生理现象，将肿瘤组织加热后杀死肿瘤细胞，是一种称为高温热疗的热疗方法之一，是继手术、放疗和化疗之后的“绿色疗法”。肿瘤热疗一般分为全身热疗、局域热疗两种。局域热疗使肿瘤组织局部温度达到42.5℃以上，能在相对较短的时间内杀灭癌细胞，而对周围的正常细胞和组织有较少的损伤。目前，局域热疗按照加热方式可以分为微波辐射、射频辐射、超声波聚焦、电阻加热、交变磁场加热磁粒子等方法。微波辐射、射频辐射、超声波聚焦、电阻加热等传统热疗方式由于各种缺点正逐步被交变磁场加热磁粒子的方式所取代。
交变磁场加热磁粒子的方式是较为新颖高效的热疗方式。主要的原理是将磁性粒子材料注入或者靶向植入病变组织，在外部施加交变磁场，由于涡流损耗、磁滞损耗的存在致使磁性材料产生热量，以消融局部的坏死组织或癌变组织。名称为“将磁场作用于磁性颗粒的应用方法”(申请号为200610027027.5)的专利中介绍了将磁性颗粒与治疗用品混合后置入到生物组织和细胞中，之后再对置入处施加交变磁场，使磁性颗粒运动生热，从而达到治疗的目的。该种方法虽然从理论上来说可行，但是如何具体的利用仪器以实现该热疗的目的却并没有提及。
磁滞加热治疗仪的设计要考虑多方面的因素。要有效的实现热疗目的不仅要看考虑病变组织还要考虑正常组织。因为在热疗过程中，加热的区域会受到磁性粒子运动分布的影响，所以不可避免的会扩散到正常的组织中去，如此正常组织也会受到损伤。不同组织的病理特征对应不同的最适宜加热温度，而磁性颗粒运动产生的温度是受多中因素影响决定的，在治疗过程中要使温度稳定的维持在该病变组织最适宜加热温度附近，如此才能实现最佳的治疗效果同时又减少对正常组织的损伤。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置，包括磁性纳米材料、磁场发生器、位移机构、温度探针、主控制器和变频电源；
所述磁性纳米材料用于置入到病变组织处，并且使其处于一个交变的磁场中；
所述磁场发生器用于产生交变磁场，使位于该交变磁场内的纳米材料运动磁滞生热；
所述位移机构与磁场发生器连接，用于调节磁场发生器的作用位置；
所述温度探针用于探测病变组织处的温度；
所述主控制器用于控制位移机构的运动，预设温度及时间，接收温度探针的信号并通过调节变频电源的输出频率、磁场发生器的磁场频率和强度来控制温度；
所述变频电源的输入端外接工频电源，输出端连接磁场发生器，为磁场发生器提供合适的交变电能。
进一步的，所述磁性材料在磁场强度小于或等于7.5×107A/m.s时，磁加热效率至少为8×10-8J.m/A.g。
进一步的，所述磁性纳米材料采用四氧化三铁、三氧化二铁、钕铁硼和铁钴合金中的一种或者多种以上的合金、化合物或混合物。
进一步的，所述磁纳米材料的结构为纳米颗粒、纳米棒、纳米线和纳米壳、多层壳层结构或笼型结构中的一种。
进一步的，所述磁性纳米材料的表面修饰采用无修饰、PEG包裹、静电吸附包裹、二氧化硅包裹、树枝状分子包裹、抗体修饰、生物蛋白修饰、生物多糖或糖蛋白修饰及药物大分子修饰中的一种。
进一步的，所述变频电源外接的工频电源为50Hz，输出的交变电源为20KHz～200KHz。
进一步的，所述变频电源包括整流器和桥式逆变频发生器，所述整流器用于将外接的交流电转换为直流电，所述桥式逆变频发生器用于改变直流电的频率并且将直流电再次转换为交流电。
进一步的，所述磁场发生器由一个或多个电感线圈构成，且所述电磁感线圈采用高温高压电线缠绕螺旋状。
进一步的，所述位移机构由外壳、步进伺服电机、减速机、滑动导轨和滑轮组成，所述外壳通过滑轮放置在滑动导轨上，所述磁场发生器放置在外壳内部，外壳连接步进伺服电机和减速机。
本发明的有益效果在于：本发明将磁性纳米材料置入到病变组织，同时将磁性纳米材料置于交变磁场中，由于磁滞现象产生热量用于消除病变组织；温度探针用于探测病变组织处的温度，同时利用主控制器进行温度的控制，所以本发明能够在有效除去病灶的同时减小对正常组织的伤害。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的装置的连接及作用关系示意图；
图2为本发明的位移机构结构示意图；
其中：1-外壳；2-步进伺服电机；3-减速机；4-滑动导轨；5-滑轮；6-磁场发生器。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
附图1是本发明的整体结构示意图，如图1所示，一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置，包括磁性纳米材料、磁场发生器、位移机构、温度探针、主控制器和变频电源；
所述磁性纳米材料用于置入到病变组织处，并且使其处于一个交变的磁场中；
所述磁场发生器用于产生交变磁场，使位于该交变磁场内的纳米材料运动磁滞生热；
所述位移机构与磁场发生器连接，用于调节磁场发生器的作用位置；
所述温度探针用于探测病变组织处的温度；
所述主控制器用于控制位移机构的运动，预设温度及时间，接收温度探针的信号并通过调节变频电源的输出频率、磁场发生器的磁场频率和强度来控制温度；
所述变频电源的输入端外接工频电源，输出端连接磁场发生器，为磁场发生器提供合适的交变电能。
所述磁性材料在磁场强度小于或等于7.5×107A/m.s时，磁加热效率至少为8×10-8J.m/A.g。
所述磁性纳米材料采用四氧化三铁、三氧化二铁、钕铁硼和铁钴合金中的一种或者多种以上的合金、化合物或混合物。
所述磁纳米材料的结构为纳米颗粒、纳米棒、纳米线和纳米壳、多层壳层结构或笼型结构中的一种。
所述磁性纳米材料的表面修饰采用无修饰、PEG包裹、静电吸附包裹、二氧化硅包裹、树枝状分子包裹、抗体修饰、生物蛋白修饰、生物多糖或糖蛋白修饰及药物大分子修饰中的一种。
所述变频电源外接的工频电源为50Hz，输出的交变电源为20KHz～200KHz。
所述变频电源包括整流器和桥式逆变频发生器，所述整流器用于将外接的交流电转换为直流电，所述桥式逆变频发生器用于改变直流电的频率并且将直流电再次转换为交流电。
所述磁场发生器由一个或多个电感线圈构成，且所述电磁感线圈采用高温高压电线缠绕螺旋状。
所述位移机构由外壳1、步进侍服电机2、减速机3、滑动导轨4和滑轮5组成，所述外壳1通过滑轮5放置在滑动导轨4上，所述磁场发生器6放置在外壳1内部，外壳1连接步进伺服电机2和减速机3。
在使用时先将磁性纳米材料置入到病变组织处，然后利用磁场发生器发出的交变磁场使磁性纳米材料产生磁滞现象发热，当温度升高到40～50摄氏度时，可以有效的消除病灶。同时在病变组织处置入温度探针，将采集到的温度信号反馈到主控制器，主控制器通过调节变频电源的输出频率、磁场发生器的磁场频率和强度来控制温度，避免温度太高对正常组织造成伤害。同时位移机构可以使磁场发生器根据实际情况来移动位置，准确的作用于病变组织处。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置，其特征在于：包括磁性纳米材料、磁场发生器、位移机构、温度探针、主控制器和变频电源；
所述磁性纳米材料用于置入到病变组织处，并且使其处于一个交变的磁场中；
所述磁场发生器用于产生交变磁场，使位于该交变磁场内的纳米材料运动磁滞生热；
所述位移机构与磁场发生器连接，用于调节磁场发生器的作用位置；
所述温度探针用于探测病变组织处的温度；
所述主控制器用于控制位移机构的运动，预设温度及时间，接收温度探针的信号并通过调节变频电源的输出频率、磁场发生器的磁场频率和强度来控制温度；
所述变频电源的输入端外接工频电源，输出端连接磁场发生器，为磁场发生器提供合适的交变电能。
2.根据权利要求1所述的一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置，其特征在于：所述磁性材料在磁场强度小于或等于7.5×107A/m.s时，磁加热效率至少为8×10- 8J.m/A.g。
3.根据权利要求1所述的一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置，其特征在于：所述磁性纳米材料采用四氧化三铁、三氧化二铁、钕铁硼和铁钴合金中的一种或者多种以上的合金、化合物或混合物。
4.根据权利要求3所述的一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置，其特征在于：所述磁纳米材料的结构为纳米颗粒、纳米棒、纳米线和纳米壳、多层壳层结构或笼型结构中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置，其特征在于：所述磁性纳米材料的表面修饰采用无修饰、PEG包裹、静电吸附包裹、二氧化硅包裹、树枝状分子包裹、抗体修饰、生物蛋白修饰、生物多糖或糖蛋白修饰及药物大分子修饰中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置，其特征在于：所述变频电源外接的工频电源为50Hz，输出的交变电源为20KHz～200KHz。
7.根据权利要求6所述的一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置，其特征在于：所述变频电源包括整流器和桥式逆变频发生器，所述整流器用于将外接的交流电转换为直流电，所述桥式逆变频发生器用于改变直流电的频率并且将直流电再次转换为交流电。
8.根据权利要求1所述的一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置，其特征在于：所述磁场发生器由一个或多个电感线圈构成，且所述电磁感线圈采用高温高压电线缠绕螺旋状。
9.根据权利要求1所述的一种用于局部治疗病变组织的精确控温磁滞加热装置，其特征在于：所述位移机构由外壳、步进伺服电机、减速机、滑动导轨和滑轮组成，所述外壳通过滑轮放置在滑动导轨上，所述磁场发生器放置在外壳内部，外壳连接步进伺服电机和减速机。
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