Криохирургический инструмент

 

1. КРИОХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ , содержащий теплоизолированный корпус с наконечником, каналы для подвода иотвода хладагента, размещенные в корпусе и пористую вставку , расположенную.между внутренней стенкой наконечника и наружной стенкой канала для подвида хладагента, отличающийся тем, что, с целью увеличения замораживакицей способности инструмента и скорости замораживания , между наружной стенкой канала для подвода хладагеьта и пористой вставкой образована кольцевая полость, соединенная с каналом для отвода хладагента, а пористая вставка выполнена селективно-проницаемой.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4 (51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДМ СТВЕННЫй НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3481494/28-13 (22) 11.08.82 (46) 23.02.85. Бюл. И- 7 (72) Э.А.Бакай, А.Н.Жуков, И.А.Кравцов, В.И.Кулиш, Б.Ф.Райчук и А.Б.Рикберг (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро физического приборостроения Института физики

АН Украинской CCP (53) 615.4?2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 556797, кл. А 61 В 17/36, 1977.

2. Патент GIIA N- 3537458, кл. А 61 В 17/36, 1976 (прототип7.

„„Я0,„, 1140778 А (54) (57) 1. КРИОХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ, содержащий теплоизолированный корпус с наконечником, каналы для

l подвода и отвода хладагента, размещенные в корпусе и пористую вставку, расположенную .между внутренней стенкой наконечника и наружной стенкой канала для подвдда хладагента, отличающийся тем, что, с целью увеличения замораживающей способности инструмента н скорости за-: мораживания, между наружной стенкой канала для подвода хладагепта и по ристой вставкой образована кольцевая полость, соединенная с каналом для отвода хладагента, а пористая вставка выполнена селектнвно-проницаемой.

1140778

2. Инструмент по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что в пористой вставке выполнен по крайней мере один лабиринтный канал для подвода паровой фазы хладагента к каналу для отвода хладагента.

3. Инструмент по п. 2, о т л и— ч а ю шийся .тем, что лабиринтный канал выполнен в виде полости в пористой вставке.

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для использования в клинической и экспериментальной хирургии.

Известен криохирургический зонд, 5 содержащий теплоизолированный корпус, подводящую и отводящую хладагент магистрали и теплообменник, выполненный в виде охлаждаемого наконечника с раз" мещенными íà его внутренней поверх" ности ребрами, соприкасающимися своими вершинами со стенками подводящей

3 магистрали с образованием каналов в теле охлаждаемого наконечника (13.

В данной конструкции подводящая 15 хладагент магистраль нагружена интенсивными тепловыми потоками со стороны ребер теплообменника, в связи с чем в рабочую часть наконечника поступает перегретая криогенная жидкость . щ (газожидкостная смесь), что приво- дит к снижению замораживающей. способности криоинструмента и скорости замораживания. Кроме того, большая часть объема охлаждаемого наконечни- 25 ка инструмента заполнена относитеЛьно массивными элементами конструкции, имеющими значительную теплоемкость, .что существенно снижает скорость замораживания биологической ткани и уве- ЗО личивает потребление- хладагента.

Необходимо отметить также, что большая тепловая инерционность устройств данного типа делает невозможным применение их в сочетании с 35 системами электронного управления режимами криовоздействия и стабилиза" . ции температуры, что весьма актуально для повышения повторяемости результатов.

4. Инструмент по п. 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что лабиринтный канал выполнен в виде канавки на боковой поверхности пористой вставки.

5. Инструмент по п. 2, о т л и— ч э ю шийся тем, что лабиринтный канал выполнен на торцевой поверхности пористой вставки. обращенной к рабочей поверхности наконечника.

Известен также криохирургический инструмент, содержащий теплоизолированный корпус с наконечником, каналы для подвода и отвоца хладагента, размещенные в корпусе и пористую вставку, расположенную между внутренней стенкой наконечника и наружной стенкой канала для подвода хладагента.

В известной конструкции увеличение хладопроизводительности обеспечивается тем, что парожидкостная смесь под давлением в две. атмосферы нродавливается через пористую прокладку, состоящую из пористого теплопроводного материала с большой суммарной поверхностью теплообмена 23.

Однако такая организация теплообмена также обладает рядом недостатков, препятствующих получению высокой замораживающей способности и высокой скорости замораживания, так как в двухфазной смеси жидкость — пар, продавливаемой через пористый материал прокладки, часть жидкого хладагента не вскипает на пористой прокладке, поскольку капли жидкости захватываются и уносятся потоком пара из зоны наконечника, участвующей в теплообмене с замораживаемой биологической тканью, в зону с более низким давлением, находящуюся за пределами рабочей области наконечника и за пределами пористой прокладки. Вследствие этого эффективно используется не вся энергия фазового жерехода жидкость— пар, что приводит к существенному снижению замораживающей способности, 1 криохирургического инструмента и ско рости замораживания, а также к непроизводительному расходу хпадагента. На, 3 1140 конец, пористая проклалка является тепловой нагрузкой на подающую хладагент магистраль с отрицательными последствиями на параметры криоинструмента. 5

Указанные недостатки известной конструкции также ограничивают возможности программного регулирования температуры и других параметров криовоздействия. 1О

Целью изобретения является увеличение замораживающей способности инструмента и скорости замораживания.

Указанная цель достигается тем, что в криохирургическом инструменте, содержащем теплоизолированный корпус с наконечником, каналы для подвода и отвода хладагента, размещенные s корпусе, и пористую вставку, расположенную между внутренней стенкой наконечника и наружной стенкой канала для подвода хладагента, между наружной стенкой канала для подвода хларагента и пористой вставкой образована кольцевая полость, соединенная с 25 каналом для отвода хладагента, а сама пористая вставка выполнена селективно-проницаемой.

Кроме того, в пористой вставке выполнен по крайней мере один лаби- ЗО ринтный канал для подвода паровой .фазы хладагента к каналу для отвода хладагента.

При этом лабиринтный канал-выпол. нен в виде полости в пористой встав ке, либо в виде канавки на боковой поверхности пористой вставки, либо на торцевой поверхности пористой вставки. обращенной к рабочей по4Q верхности наконечника.

На фиг. 1 изображен криохирургический инструмент, в котором между наружной стенкой канала для подвода хладагента и пористой вставкой об- 45 разована кольцевая полость; на фиг.2 криохирургический инструмент, в пористой вставке которого выполнен лабиринтный канал, причем канал выполнен в виде полости в пористой встав- 50 ке, на фиг. 3 — криохирургический инструмент, в котором лабиринтный канал выполнен в виде канавки на боковой поверхности пористой вставки; на фиг. 4 - криохирургический инстру- 55 мент (аппликатор), в котором лабиринтный канал выполнен на торцевой поверхности пористой вставки, обра778 щенной к рабочей поверхности наконечника.

Криохирургический инструмент содержит каналы 1 и 2 для подвода и отвода хладагента, размещенные в теплоизолированном корпусе 3, охлаждаемый наконечник 4 пористую вставку 5, расположенную между внутренней стенкой наконечника 4 и наружной стенкой канала 1 для подвода хладагента. Между наружной стенкои канала для подвода хладагента и пористой вставкой образована кольцевая полость 6, соединенная с каналом 2 для отвода хладагента, а сама пористая вставка 5 выполнена селективно-проницаемой по отношению к жидкостной и паровой фазам хладагента. Пористая вставка 5 укреплена на выходном конце канала

1 для подвода хладагента и контактиру-ет со стенками наконечника 4 (фиг.1).

В пористой селективно-проницаемой-вставке 5 выполнены лабиринтные каналы 7, 8 или 9 для подвода паровой фазы хладагента к каналу 2 для отвода хладагента. Лабиринтный канал выполнен в виде полости 7 (фиг.2) в пористой вставке 5, например, винтовой формы или в виде канавки 8 (фиг. 3) на боковой поверхности пористой вставки, а стенки канала являются составными — с одной стороны они образованы поверхностью вставки

5, с другой - внутренней поверхностью охлаждаемого наконечника 4. В криохирургическом инструменте аппликационного типа (фиг. 4) имеет преиму. щество лабиринтный канал 9, расположенный íà торцевой поверхности нористой вставки 5, обращенной к стенке охлаждаемого наконечника 4, контактирующей с эамораживаемой биологической тканью. В пористой вставке 5 (фиг, 14) предусмотрен распределительный объем 10 в который поступает хладагент из канала 1 для подвода хладагента.

Криохирургический инструмент работает следующим образом.

Из подводящего канала 1 в распределительный объем 10 вставки 5 поступает хладагент (например, жидкий азот), который за счет капиллярного эффекта пропитывает весь объем пористой вставки 5. На хорошо развитой поверхности пористого материала вставки 5 жидкий хладагент вскипает. В результате парообразования в капил 1140778 лярных каналах пористого материала повышается давление, и вследствие наличия перепада давления между подводящим и отводящим каналами 1 и 2, пары хладагента поступают в, кольцевую 5 полость 6 и каналы 7-9 и продвигаются в сторону меньшего давления, т.е. за область пористой вставки 5 по направлению к отводящему каналу 2. При этом жидкость эа сЧет капиллярного эффекта проникает в объем пористой вставки 5, заполняет капиллярные каналы и выдавливает паровую фазу в кольцевую полость 6 и лабиринтные каналы 7-9 для выхода хладагента. Вследствие суммарного воздействия этих двух эффектов создаются условия для циркуляции жидкой фазы внутри пориетой вставки 5 по капиллярным каналам, образованныммежду частичками пористо- 20 го материала, а паровая фаза через поверхность стенок кольцевой полости 6 и каналов 7-9 беспрепятственl но выводится из капилляров пористого материала вставки 5 к отводящему каналу 2.

Лабиринтная форма выходных каналов, нагример винтовая форма, форма . спирали и т.п.; обеспечивающая наиболее развитую поверхность стенок 30 каналов 7-9 при минимальной величине рабочего объема наконечника, приводит также к тому, что капли жидкости, имеющиеся в потоке паровой фазы в каналах, за счет действия сил З инерции оседают на стенках каналов

7-9 и за счет капиллярного эффекта возвращаются обратно в пористый материал вставки 5, т.е. возвращаются в зону теплообмена, а паровая фаза gp хладагента уходит в отводящий канал

2.

При такой организации теплообмена в рабочей части охлаждаемого наконечника 4 происходит разделение фаз 4 жидкость - пар таким образом, что жидкостная фаза циркулирует в объеме пористой вставки 5, а паровая фаза хладагента беспрепятственно выводится в кольцевую полость-6 и лабиринт- ные каналы 7-9 и далее проходит в отводящий канал 2, чем обеспечивается наиболее полное использование энергии фазового перехода жидкос:ь — пар непосредственно в зоне охлаждаемого наконечника 4, контактирующей с замораживаемой тканью.

Наличие кольцевой полости 6 обеспечивает также циркуляцию паровой фазы хладагента вблизи стенок подводящего канала 1 и существенно улучшает теплоизоляцню канала 1, что снижает тепловую нагрузку на последний, препятствует вскипанию хладагента еще в подающем канале и, следовательно, также повышает скорость замораживания, особенно на начальном, наиболее важном с точки зрения биологи- ческих.концепций этапе криовоздействия, и уменьшает расход хладагента.

Таким образом, в предложенной конструкции криоинструмента увеличивается замораживающая способность (хладопроизводительность), повышается скорость замораживания биологической ткани, уменьшается расход хладагента и тепловая инерционность наконечника, что, в свою очередь, улучшает условия регулирования процесса криовоздействия, повышая эффективность лечения и,повторяемость результатов.

Сопоставление основных технических характеристик предлагаемого криохирургического инструмента с характерисиками известного по результатам исп ыний показывает, что îí превосходич известный по времени выхода на рабочий режим и оазмеоч зоны замораживания при одновременном снижении расхода хладагента и уменьшении массы теплообменника.

Улучшенные параметры конструкции приводят при использовании к следующим преимуществам: "нижению показаний к повторным операциям, сокращению сроков лечения и временИ проведения одной операции, снижению расхода хладагента для проведения одной операции, расширению круга задач, решаемых криохирургией, и обеспечению возможности использования электронных систем управления криовоздействием.

1140778

1140778

Составитель Н.Земляк

Редактор В.Данко Техред Т.Маточка Корректор g.пеонтк

Заказ 360/5 Тираж 722 Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )!t-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул..Проектная, 4