近十几年来,冷冻在医疗中应用很广,无论致冷剂还是致冷器械都取得了很大进展,我国的冷冻治疗也已经普遍开展起来了,全国各大医院都能做冷冻治疗。
冷冻需要致冷剂,现在广泛使用的有干冰、氟利昂、半导体致冷剂以及液态氮等。干冰的致冷温度可达-79℃,液态氮为-196℃,氟利昂为-30~-40℃,半导体致冷为-40~-50℃,使用最多的致冷剂还是干冰。
冷冻治疗有哪些应用呢?
首先是白内障摘除手术。医生利用低温形成局部组织的冰珠,使器械的接头与白内障粘连起来,凭借这个粘着力把白内障完整地摘出来,恢复眼睛的视力。以前做白内障手术时,是用一种叫做囊镊的器械去夹晶状体囊皮,有时候会把囊皮夹破。现在用冷冻法一般不会发生这种情况了。
冷冻治疗法也可用于治疗视网膜脱离。先利用冷冻引起组织非感染性炎症反应,使局部组织与四周的组织粘连起来,从而把脱离的视网膜重新巩固住。这种手术也可以用电烙来做,但创伤比较大,远远不如冷冻法。
冷冻治疗法还可以治疗肿瘤。其原理是利用交替的冻结和融解造成组织的破坏,就像是故意搞破坏似的把肿瘤细胞给破坏掉。有些人还利用冷冻的方法来治疗眼睑、虹膜、睫状体等处的肿瘤,可以避免肿瘤扩散。
冷冻治疗的优点很多,它可以减少手术并发症,提高成功率,还可以减少手术创伤、减少手术反应,从而提高手术的效果,另外,可以代替某些手术进行治疗,减轻痛苦。
冷冻治疗法 *** 作起来比较简单,所用的器械也不昂贵,而且效果又好,因此冷冻治疗法现在是越来越“热”了。
半导体制冷器(TE)也叫热电制冷器,是一种热泵,它的优点是没有滑动部件,应用在一些空间受到限制,可靠性要求高,无致冷剂污染的场合。半导体制冷器的工作运转是用直流电流,它既可致冷又可加热,通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷器上实现致冷或加热,这个效果的产生就是通过热电的原理,它由两片陶瓷片组成,其中间有N型和P型的半导体材料(碲化铋),这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成。
半导体致冷法的原理以及结构:半导体致冷器是由半导体所组成的一种冷却装置,於1960左右才出现,然而其理论基础Peltier effect可追溯到19世纪。如图是由X及Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路。通上电源之后,冷端的热量被移到热端,导致冷端温度降低,热端温度升高,这就是著名的Peltier effect。这现象最早是在1821年,由一位德国科学家Thomas Seeback首先发现,不过他当时做了错误的推论,并没有领悟到背后真正的科学原理。到了1834年,一位法国表匠,同时也是兼职研究这现象的物理学家Jean Peltier,才发现背后真正的原因,这个现象直到近代随著半导体的发展才有了实际的应用,也就是[致冷器]的发明(注意,这种叫致冷器,还不叫半导体致冷器)
它是由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成,而N P之间以一般的导体相连接而成一完整线路,通常是铜、铝或其他金属导体,最后由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来,陶瓷片必须绝缘且导热良好.N型半导体,任何物质都是由原子组成,原子是由原子核和电子组成。电子以高速度绕原子核转动,受到原子核吸引,因为受到一定的限制,所以电子只能在有限的轨道上运转,不能任意离开,而各层轨道上的电子具有不同的能量(电子势能)。离原子核最远轨道上的电子,经常可以脱离原子核吸引,而在原子之间运动,叫导体。如果电子不能脱离轨道形成自由电子,故不能参加导电,叫绝缘体。半导体导电能力介于导体与绝缘体之间,叫半导体。半导体重要的特性是在一定数量的某种杂质渗入半导体之后,不但能大大加大导电能力,而且可以根据掺入杂质的种类和数量制造出不同性质、不同用途的半导体。将一种杂质掺入半导体后,会放出自由电子,这种半导体称为N型半导体。P型半导体,是靠“空穴”来导电。在外电场作用下“空穴”流动方向和电子流动方向相反,即“空穴”由正板流向负极,这是P型半导体原理。载流子现象:N型半导体中的自由电子,P型半导体中的“空穴”,他们都是参与导电,统称为“载流子”,它是半导体所特有,是由于掺入杂质的结果。
半导体制冷材料:不仅需要N型和P型半导体特性,还要根据掺入的杂质改变半导体的温差电动势率,导电率和导热率使这种特殊半导体能满足制冷的材料。目前国内常用材料是以碲化铋为基体的三元固溶体合金,其中P型是Bi2Te3—Sb2Te3,N型是Bi2Te3—Bi2Se3,采用垂直区熔法提取晶体材料。
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