Криораспылитель
Изобретение относится к области медицины, а именно к криогенной технике, и может быть использовано для локального охлаждения биологической ткани. Криораспылитель содержит емкость для хладоагента, связанную каналом подачи хладоагента, с открытым наконечником, при этом емкость для хладоагента имеет герметизирующую крышку, в полости которой размещена теплообменная камера, выполненная в виде припаянной к стенкам герметизирующей крышки тонкостенной гильзы из теплопроводного материала с расширенным открытым концом, выполненным с возможностью герметичной установки в нем конусообразной пробки с соосно вставленной в нее эластичной трубкой, подведенной к источнику подъема давления, при этом эластичная трубка снабжена отводным патрубком с клапаном, в полости тонкостенной гильзы установлен соединенный с ней шнек, в нижней части которого выполнен пропил, из емкости для хладоагента в гильзу позади шнека выведена воздухоподающая трубка, а Г-образная часть канала подачи хладоагента проведена через гильзу и припаяна к ее стенкам, выполнена из теплопроводного металла и снабжена продольной накаткой с образованием внутренних ребер, при этом открытый наконечник прикреплен к Г-образной части канала подачи хладоагента посредством шланга с намотанной на его наружную поверхность электропроводной спиралью, подключенной к портативному источнику питания, и выполнен в виде цилиндрической трубки, переходящей из дистальной части в форсунку, в которой установлен шнек, а форсунка снабжена съемной насадкой из нетеплопроводного материала в виде цилиндра с окнами. Использование изобретения позволяет повысить эффективность работы устройства за счет более равномерного и качественного, образования мелкодисперсной аэрозоли хладоагента. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области медицины, а именно к криогенной технике, и может быть использовано для локального охлаждения биологической ткани.
В настоящее время существуют два способа криовоздействия на биологическую ткань - криоаппликация и криораспыление. Эффективным способом криоаппликации является криоаппликация с адгезией. Однако при возникающей адгезии аппликатора с охлажденной тканью нет возможности быстро разобщить инструмент и ткань. В результате невозможно быстро прекратить и точно дозировать глубину замерзания ткани. Криораспыление лишено этого недостатка.
Известен криораспылитель, содержащий теплоизолированную емкость, связанную с магистралью подачи хладоагента, на которой закреплена распылительная насадка. Криораспылитель содержит также испарительную камеру (а.с. СССР №1572573, МПК А 61 В 17/36, опубл. в Бюл. от 23.06.90 г. №23). Испарительная камера расположена на распылительной насадке и выполнена в виде двух полостей. Одна полость теплоизолирована и охватывает канал распылительной насадки. Вторая полость не теплоизолирована. Внутренний канал распылительной насадки имеет перегородку, по обе стороны от которой в стенке канала в вертикальной плоскости выполнены оппозитно расположенные отверстия, соединяющие внутренний канал с испарительной камерой. При этом распылительная насадка вместе с испарительной камерой имеет возможность поворота на 180° вокруг своей оси. Положение испарительной камеры относительно продольной оси испарительной насадки диктуется необходимостью выполнения распыления жидким или газообразным хладоагентом. Если криовоздействие необходимо провести газообразным хладоагентом, распылительную насадку с испарительной камерой соединяют с магистралью подачи хладоагента таким образом, чтобы теплоизолированная полость испарительной камеры и отверстие во внутреннем канале распылительной насадки были расположены ниже продольной оси распылительной насадки. Вся эта конструкция занимает зеркальное положение, если предстоит работа с жидким хладоагентом.
По мнению авторов изобретения, устройство надежно в работе.
Однако к недостаткам известного устройства можно отнести то, что испарительная камера громоздка и неудобна в работе. Устройство невозможно использовать для криодеструкции на внутренних органах или полостях. Как отмечают авторы другого криораспылителя (а.с. №1694123) при газификации жидкого хладоагента, особенно в пусковой период, когда большая разность температур между хладоагентом и материалом испарительной камеры, струя жидкого хладоагента, ударяясь о дно испарительной камеры, полностью не газифицируется и с каплями жидкого хладоагента выходит из распылительной насадки, увеличивая при этом его расход и неравномерное охлаждение ткани. Этот недостаток имеет место и при работе с жидким хладоагентом, когда в первоначальный период работы жидкий хладоагент из-за соприкосновения со стенками нетеплоизолированного сосуда частично газифицируется.
Известен криораспылитель, содержащий емкость для хладоагента, связанный с ней канал подачи и открытый наконечник (а.с. СССР №1602488, МПК А 61 В 17/36, опубл. Бюл. №40 от 30.10.90 г.). Инструмент содержит жестко связанные между собой корпус, теплообменник и открытый наконечник с расположенными на его боковой поверхности окнами. Криораспылитель содержит также дозатор воздуха, выполненный в виде цилиндра, размещенного коаксиально корпусу и закрепленного на наконечнике с возможностью изменения сечения окна. Трубка подачи хладоагента соединена с теплообменником, на выходе которого установлен эжектор. Внутри наконечника закреплены сепарационные тарелки, выполненные в виде усеченных асимметричных конусов. Известное устройство направлено на предотвращение травматизации биологической ткани путем получения газоструи криоагента, не содержащей капель.
Однако известный криораспылитель обладает следующими недостатками. Работа теплообменника и сепарационных тарелок эффективна только короткое время с момента начала работы. Во время работы корпус и теплообменник быстро охлаждаются хладоагентом и предварительное кипение хладоагента прекращается. Сепарационные тарелки также быстро охлаждаются и капли хладоагента сливаются на них в более крупные. Работа аппарата возможна только порционно очень короткое время.
За прототип предлагаемого устройства выбрано известный криораспылитель, содержащий емкость для хладоагента, связанную с каналом подачи хладоагента с открытым наконечником (SU 1694123 А2, 30.11.1991). В известном устройстве нетеплоизолированная полость испарительной камеры содержит струегасящий сосуд, гидравлически сообщенный с обеими полостями камеры посредством отверстий в его днищах и с отверстием канала распылительной насадки посредством трубки. Внутри сосуда расположен золотник из теплоизолированного материала, снабженный сквозными вертикальными отверстиями и выступом со стороны теплоизолированной полости и установленный с возможностью осевого перемещения и перекрытия отверстия в днище сосуда. Авторы известного криораспылителя отмечают, что благодаря дополнительно установленным в испарительной камере струегасящему сосуду и ребрам на участке движения жидкого азота из резервуара к распылительной насадке последовательно осуществляется в струегасящем сосуде уменьшение скорости потока за счет расширения хладоагента в нем и высокоэффективная его газификация при последующем прохождении в зазоре между ребрами, расположение которых обеспечивает полную газификацию хладоагента, поступающего на объект криовоздействия, что уменьшает его расход и обеспечивает равномерное охлаждение биологической ткани.
Однако устройство громоздко и неудобно в работе.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции устройства и обеспечение равномерного и качественного, то есть мелкодисперсного образования аэрозоли хладоагента.
Поставленная задача решается тем, что в известном криораспылителе, содержащем емкость для хладоагента, связанную каналом подачи хладоагента с открытым наконечником, емкость для хладоагента имеет герметизирующую крышку, в полости которой размещена теплообменная камера, выполненным в виде припаянной к стенкам герметизирующей крышки тонкостенной гильзы из теплопроводного материала с расширенным открытым концом, выполненный с возможностью герметичной установки в нем конусообразной пробки с соосно вставленной в нее эластичной трубкой, подведенной к источнику подъема давления, при этом эластичная трубка снабжена отводным патрубком с клапаном, в полости тонкостенной гильзы установлен соединенный с ней шнек, в нижней части которого выполнен пропил, из емкости для хладоагента в гильзу позади шнека выведена воздухоотводящая трубка, а Г-образная часть канала подачи хладоагента проведена через гильзу и припаяна к ее стенкам, выполнена из теплопроводного материала и снабжена продольной накаткой с образованием внутренних ребер, при этом открытый наконечник прикреплен к Г-образной часта канала подачи посредством шланга с намотанной на его наружную поверхность электропроводной спиралью, подключенной к портативному источнику питания, и выполнен в виде цилиндрической трубки, переходящей из дистальной частя в форсунку, в которой установлен шнек, а форсунка снабжена съемной насадкой из нетеплопроводного материала в виде цилиндра с окнами. Часть гильзы, в которой размещена Г-образная часть канала подачи хладоагента, заполнена теплоемким теплопроводным материалом, например свинцом. Открытый наконечник выполнен Г-образным, телескопическим или эластичным.
Предлагаемое изобретение отвечает критериям «новизна» и «изобретательский уровень», так как проведенные патентно-информационные исследования не выявили источников научно-технической и патентной литературы, порочащих новизну предлагаемого устройства.
Предлагаемое изобретение позволяет при использовании получить следующий положительный эффект. Наличие шнека в теплообменной камере, выполнение Г-образной части канала подачи хладоагента из теплопроводного материала, наличие на внутренних стенках Г-образной части канала подачи хладоагента ребер, наличие теплоаккумулятора в части гильзы, наличие теплового контакта между Г-образной части канала подачи, теплоаккумулятором, гильзой и герметизирующей крышкой позволяет разбить поток хладоагента на мелкие капли. Наличие шнека в форсунке позволяет превратить мелкие капли хладоагента в аэрозоль. Поэтому криоорошение выполняется более эффективно и безопасно, что повышает качество криодеструкции.
Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами.
На фиг.1 изображен общий вид криораспылителя.
На фиг.2 изображен шнек гильзы.
На фиг.3 изображен открытый наконечник с форсункой и шнеком.
На фиг.4 изображен открытый наконечник с насадкой.
На фиг.5 изображен шнек форсунки.
На фиг.6 изображен шланг с электроспиралью.
Предлагаемый криораспылитель (фиг.1) содержит емкость для хладоагента 1 и герметизирующую крышку 2. Во внутренней полости герметизирующей крышки 2 размещена теплообменная камера 3. Теплообменная камера 3 выполнена в виде тонкостенной гильзы из теплопроводного материала и припаяна к герметизирующей крышке. Открытый конец 4 гильзы выполнен из нетеплопроводного материала и расширен с возможностью герметичного соединения с конусообразной пробкой 5, в которой соосно размещена эластичная трубка 6. Открытый конец гильзы 4, конусообразная пробка 5 с соосно вставленной в нее эластичной трубкой 6 составляют узел связи с источником подъема давления 7. Эластичная трубка 6 снабжена патрубком 8 с клапаном 9. В полости тонкостенной гильзы 3 размещен соединенный с ней шнек 10. В нижней части шнека выполнен пропил 11 (фиг.2). Из емкости для хладоагента 1 (фиг.1) в гильзу позади шнека 10 выведена воздухоотводящая трубка 12. На противоположной стороне гильзы размещена Г-образная часть 13 канала подачи хладоагента 14. Часть гильзы, в которой размещена Г-образная часть канала подачи хладоагента, может быть заполнена теплоемким, теплопроводным материалом, например свинцом. Г-образная часть 13 выполнена из теплопроводного материала и имеет продольную накатку, образующую внутренние ребра 15. Открытый наконечник 16 прикреплен к Г-образной части 13 канала подачи посредством шланга 17 (фиг.6) с намотанной на его наружную поверхность электропроводной спиралью 18, подключенной к портативному источнику питания. Открытый наконечник 16 (фиг.3) выполнен в виде в виде цилиндрической трубки 19, переходящую в форсунку 20 в дистальной части. В форсунке 20 установлен шнек 21 (фиг.4). Форсунка 20 снабжена съемной насадкой 22, выполненной из нетеплопроводного материала в виде цилиндра с окнами 23. Открытый наконечник может быть выполнен Ш-образным, например, для выполнения криовоздействия на слизистой гортани при непрямой ларингоскопии, или телескопическим, например, для выполнения криовоздействия при прямой бронхоэзофагоскопии через канал бронхоэзофагоскопа. Открытый наконечник может быть выполнен эластичным и гибким, например, для проведения по естественным каналам организма, или для проведения через канал гибкого эндоскопа.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В нерабочем состоянии канал подъема давления 7 открыт в атмосферу и давление воздуха в емкости отсутствует. Емкость 1 наполняют на 2/3 жидким азотом. В этот момент давление в емкости повышается за счет охлаждения стенок емкости для хладоагента и жидкий азот вскипает и испаряется. Емкость закрывают герметизирующий крышкой 2 и защелкивают замки-защелки. За счет охлаждения нетеплопроводной части канала подачи жидкий азот снова вскипает. Образовавшиеся пары хладоагента выходят через теплообменную камеру 3, охлаждая ее. Конусообразной пробкой 5 герметично закрывают расширенную часть гильзы 4. Конусообразная герметизирующая пробка работает как клапан аварийного сброса давления: при его чрезмерном повышении в емкости пробка скользит в расширенной части гильзы вдоль оси канала подъема давления, вылетает из нее и разгерметизирует емкость, подача хладоагента к открытому наконечнику прекращается. Источником подъема давления 7 служит ножной насос. Начинают повышать давление и атмосферный воздух поступает в охлажденную теплообменную камеру 3, проходит через шнек 10 и уже охлажденным поступает в емкость с хладоагентом 1 по воздухоподающей трубке 12. Поскольку гильза имеет тепловой контакт с герметизирующей крышкой (припаяна к ней высокотеплопроводным металлом), она выполняет функцию радиатора для подвода тепла от окружающей атмосферы и подаваемого воздуха от источника подъема давления 7 к Г-образной части 13 канала подачи 14. Имеющиеся в атмосферном воздухе пары оседают на стенках шнека 10 в виде росы или инея. По воздухоподающей трубке 12 очищенный и охлажденный атмосферный воздух поступает в емкость для хладоагента. Жидкий азот начинает поступать в Г-образную часть канала подачи. Эта часть канала выполнена из высокотеплоемкого материала, например из меди. Кроме того, эту часть гильзы также заполняют теплоемким и теплопередающим материалом, например свинцом, который выполняет функцию теплоаккумулятора. Выполнение внутренней Г-образной части канна подачи с наличием продольных ребер 15 также улучшает теплообмен между Г-образной частью и гильзой с теплоаккумулятором. Жидкий азот начинает закипать с образованием парожидкостной смеси хладоагента. В результате этого происходит резкое увеличение объема и давления хладоагента в этой части канала. Далее из Г-образной части канала подачи хладоагента ламинарный поток образовавшейся парожидкостной смеси хладоагента под давлением с большой скоростью выбрасывается в просвет шланга 17 или сразу открытого наконечника 16. Наличие или отсутствие шланга зависит от задач криовоздействия. Поток проходит по всей длине шланга. Ввиду того, что поток хладоагента имеет ламинарный характер, и вследствие большого градиента температур между теплыми стенками шланга-наконечника и каплями хладоагента не происходит прилипания капель хладоагента к внутренним стенкам шланга. Капли и парожидкостная смесь хладоагента проходят с большой скоростью, незначительно охлаждая стенки шланга, в результате чего его пластиковые стенки остаются длительное время теплыми и эластичными. Для длительной и непрерывной работы с сохранением эластичности шланга шланг снабжен устройством внешнего подогрева, выполненным в виде электропроводной спирали 18, намотанной на наружную поверхность шланга по всей его длине (медная проволока 0,2 мм). Проволока соединена с низковольтным (до 1,5 вольт) автономным источником электропитания. Далее газожидкостный хладоагент достигает открытого наконечника 16. Наконечник криораспылителя изготовлен из пластика, выполнен в виде тонкой цилиндрической трубки 19 длиной от 5,0 до 30,0 см и наружным диаметром от 2 до 6 мм с сужением в дистальной его части - форсунки 20, содержащей шнек 21. Основная функция этого шнека - дополнительно измельчить имеющиеся капли хладоагента и смешать их с парожидкостной составляющей смеси. Охлаждение внутренней стенки наконечника происходит только в его дистальной части, в зоне форсунки со смесительным шнеком. Чтобы избежать адгезии с последующей возможной травматизацией и переохлаждения тканей, форсунка снабжена антиадгезивной насадкой 22, выполненной в виде цилиндра с окнами 23, поэтому примерзание наружной части открытого наконечника исключается. Открытый наконечник выполнен из пластика и имеет несколько модификацией: он может иметь изогнутую форму, например, для криовоздействия на слизистую и патологические ткани гортани при непрямой ларингоскопии, или другие труднодоступные области. Он может быть выполнен телескопическим например, для криовоздействия при прямой бронхофагоскопии через канал бронхоэховазоскопа. Может быть выполнен из более эластичных материалов, например, для его проведения по естественным каналам организма или для проведения через канал гибкого эндоскопа. При проведении криовоздействия в полостях появляется пар или туман, который мешает визуализации зоны криовоздействия. Для исключения этого недостатка и предотвращения возможной травматизации биологической ткани эластичная трубка источника подъема давления снабжена патрубком, на котором имеется клапан. Клапан управляется кнопкой и открывает воздушный канал в шланг с открытым наконечником для выдувания пара или тумана из полых органов.
Пример конкретного исполнения дан в виде выписки из истории болезни.
Пример: Больная З. - 63 года обратилась 04.01.05 г. с жалобами на появившиеся в течение месяца пятна светлого цвета на слизистой внутренней поверхности левой щеки. Диаметр пятна достигает 2,5 см. Предположен диагноз лейкоплакия.
В ходе осмотра больной предложена немедленная криодеструкция патологического очага. Согласие на операцию получено. Криодеструкцию решено проводить способом криоорошения.
Операция.
Произведена местная аэрозольная анестезия 10% лидокаина. Для удобства проведения операции на криораспылитель установлен гибкий пластиковый шланг с наконечником-форсункой. В связи с тем, что операция проводится в ротовой полости, на наконечник надета антиадгезивная насадка. Подсоединен автономный блок электропитания и ножной насос, выполняющий роль блока повышения давления. Произведено пробное испытание аппарата в течение двух минут, в процессе испытания изменением напряжения электропитания подобрана температура шланга, при которой гибкость его остается достаточной для свободного манипулирования наконечником. Испытание закончено.
Для лучшего обзора шпателем отведен язык в сторону от средней линии. Дистальный конец наконечника криораспылителя подведен к патологическому очагу на расстояние около 5 мм. Произведено криоорошение очага в течение 10 секунд с выходом зоны замораживания на 3-5 мм на неизмененную слизистую оболочку щеки за пределы патологического очага. В процессе криоорошения, во избежание охлаждения слизистой верхних дыхательных путей и возникновения простудного заболевания, больную просили дышать через нос, для удаления паров влаги, мешающих обзору; при проведении операции использовали порционное продувание, три раза в течение всего периода криоорошения по одной секунде, для чего наконечник шланга для выдувания паров держали параллельно вместе с наконечником криораспылителя. Продувание включалось ассистентом, кратковременным нажатием кнопки клапана. После проведенного криоорошения отмечалось изменение цвета поверхности патологического очага и замороженной части слизистой оболочки - интенсивно белый цвет. В первые 30 секунд после проведения криоорошения, на замороженном участке, отмечался иней от паров влаги выдыхаемого воздуха. Естественное оттаивание замороженного участка продолжалось в течение 55 секунд, после чего восстановилась первоначальная окраска патологического очага и замороженной части здоровой слизистой оболочки. Через 15 мин при осмотре ротовой полости отмечено покраснение слизистой в зоне криовоздействия и небольшая отечность.
Болевых ощущений больная практически не испытывала. Больная отправлена домой с рекомендациями:
1. Не употреблять грубой и горячей пищи.
2. Ежедневной явки для осмотра и контроля за заживлением слизистой щеки.
05.01.05 г. при осмотре ротовой полости отмечается серый фибринозный налет в проекции зоны криовоздействия. Болезненных ощущений нет.
11.01.05 г. В зоне криовоздействия фибринозные налеты исчезли, остается легкая гиперемия слизистой. Констатировано выздоровление.
1. Криораспылитель, содержащий емкость для хладоагента, связанную каналом подачи хладоагента, с открытым наконечником, отличающийся тем, что емкость для хладоагента имеет герметизирующую крышку, в полости которой размещена теплообменная камера, выполненная в виде припаянной к стенкам герметизирующей крышки тонкостенной гильзы из теплопроводного материала с расширенным открытым концом, выполненным с возможностью герметичной установки в нем конусообразной пробки с соосно вставленной в нее эластичной трубкой, подведенной к источнику подъема давления, при этом эластичная трубка снабжена отводным патрубком с клапаном, в полости тонкостенной гильзы установлен соединенный с ней шнек, в нижней части которого выполнен пропил, из емкости для хладоагента в гильзу позади шнека выведена воздухоподающая трубка, а Г-образная часть канала подачи хладоагента проведена через гильзу и припаяна к ее стенкам, выполнена из теплопроводного металла и снабжена продольной накаткой с образованием внутренних ребер, при этом открытый наконечник прикреплен к Г-образной части канала подачи хладоагента посредством шланга с намотанной на его наружную поверхность электропроводной спиралью, подключенной к портативному источнику питания, и выполнен в виде цилиндрической трубки, переходящей из дистальной части в форсунку, в которой установлен шнек, а форсунка снабжена съемной насадкой из нетеплопроводного материала в виде цилиндра с окнами.
2. Криораспылитель по п.1, отличающийся тем, что часть гильзы, в которой размещена Г-образная часть канала подачи хладоагента заполнена теплоемким теплопроводным материалом, например свинцом.
3. Криораспылитель по п.1, отличающийся тем, что открытый наконечник выполнен Г-образным.
4. Криораспылитель по п.1, отличающийся тем, что открытый наконечник выполнен телескопическим.
5. Криораспылитель по п.1, отличающийся тем, что открытый наконечник выполнен эластичным.
