Криохирургический инструмент

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4 (51) ТВУ Бюл. В 7А.Н.Жуков,И.Кулиш, Б.Ф.Райч укторскоэического та физики тельство СССР/36, 1977. 458,тотилой О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР НИЕ ИЗОБР ВТОРСНОМУ СВИДЕ(71) Специальное консттехнологическое бюро фприборостроения ИнститАН Украинской ССР(54)(57) 1. КРИОХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ, содержащий теплоизолированныйкорпус с наконечником, каналы дляподвода и отвода хладагента, размещенные в корпусе и пористую вставку, расположенную .между внутреннейстенкой наконечника и наружной стенкой канала для подвдда хладагента,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью увеличения замораживающей способности инструмента н скорости за-:мораживания, между наружной стенкойканала для подвода хладагепта и пористой вставкой образована кольцеваяполость, соединенная с каналом дляотвода хладагента, а пористая вставка выполнена селективно-проницаемой,1140778 2. Инструмент по и. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я 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 щ и й с я,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, 5содержащий теплоизолированный корпус,подводящую и отводящую хладагент магистрали и теплообменник, выполненныйв виде охлаждаемого наконечника с раз"мещенными на его внутренней поверх"ности ребрами, соприкасающимися своими вершинами со стенками подводящей3магистрали с образованием каналов втеле охлаждаемого наконечника 13.В данной конструкции подводящая 15хладагент магистраль нагружена интен.сивными тепловыми потоками со стороны ребер теплообменника, в связи счем в рабочую часть наконечника поступает перегретая криогенная жидкость . 2 Огазожидкостная смесь), что приво-дит к снижению замораживающей. способности криоинструмента и скоростизамораживания, Кроме того, большаячасть объема охлаждаемого наконечника инструмента заполнена относитеЛьно массивными элементами конструкции,имеющими значительную теплоемкость,.что существенно снижает скорость замораживания биологической ткани и увеличивает потребление. хладагента.Необходимо отметить также, чтобольшая тепловая инерционность устройств данного типа делает невозмож"ным применение их в сочетании с 35системами электронного управлениярежимами криовоздействия и стабилиза"ции температуры, что весьма актуально для повышения повторяемости резуль.татов. 4. Инструмент по п. 2, о т л и - ч а ю щ и й с я 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 щ и й с я 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 тепло- обмене 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, 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. 5Указанные недостатки известной конструкции также ограничивают возможности программного регулирования температуры и других параметров криовоздействия. ОЦелью 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 в корпусе, и пористую вставку, расположенную между внутренней стенкой наконечника и наружной стенкой канала для подвода хладагента, между наружной стенкой канала для подвода хлау- агента 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- З 0 ринтный канал для подвода паровой фазы хладагента к каналу для отвода хладагента. При этом лабиринтный канал.выполнен в виде полости в пористой вставке, либо в виде канавки на боковойповерхности пористой вставки, либона торцевой поверхности пористойвставки. обращенной к рабочей по 40верхности наконечника.На фиг. 1 изображен криохирургический инструмент, в котором между наружной стенкой канала для подвода хладагента и пористой вставкой об разована кольцевая полость; на фиг.2 криохирургический инструмент, в пористой вставке которого выполнен лабиринтный канал, причем канал выполнен в виде полости в пористой встав ке, на фиг. 3 - криохирургический инструмент, в котором лабиринтный канал выполнен в виде канавки на боковой поверхности пористой вставки, на фиг. 4 - криохирургический инстру мент (аппликатор), в котором лабиринтный канал выполнен на торцевой поверхности пористой вставки, обра 778щенной 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 стенкоканала 1 для подвода хладагента. Междунаружной стенкои канала для подводахладагента и пористой вставкой образована кольцевая полость 6, соединенная с каналом 2 для отвода хладагента, а сама пористая вставка 5выполнена селективно-проницаемой поотношению к жидкостной и паровой фазам хладагента. Пористая вставка 5укреплена на выходном конце канала1 для подвода хладагента и контактиру-.ет со стенками наконечника 4 (фиг.1).В пористой селективно-проницаемой.вставке 5 выполнены лабиринтныеканалы 7, 8 или 9 для подвода паровой фазы хладагента к каналу 2 дляотвода хладагента. Лабиринтный каналвыполнен 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 стороныони образованы поверхностью вставки5, с другой - внутренней поверхностью охлаждаемого наконечника 4. Вкриохирургическом инструменте аппликационного типа (фиг. 4) имеет преимущество лабиринтный канал 9, расположенный на торцевор поверхности нористой вставки 5, обращенной к стенкеохлаждаемого наконечника 4, контактирующей с эамораживаемой биологическойтканью, В пористой вставке 5 (фиг, 14) предусмотрен распределительныйобъем 1 О, 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 результатепарообразования в капил1140778лярных 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 го материала, а паровая Фаза через поверхность стенок кольцевой полости 6 и каналов 7-9 беспрепятственно 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 ЗО каналов 7-9 епри минимальной величине рабочего объема наконечника, приводит также к тому, что капли жидкости, имеющиеся в потоке паровой фазы в каналах, за счет действия сил З 5 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 40 хладагента уходит в отводящий канал 2.При такой организации теплообмена в рабочей части охлаждаемого наконечника 4 происходит разделение Фаз 45 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 замьраживаемой 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 техническиххарактеристик предлагаемого криохирургического инструмента с характерисиками известного по результатам испыний показывает, что он превосходич известный по времени выхода на рабочий режим и размерч 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 Составитель Н.ЗемлякВ.Данко ТехРед Т.Маточка КоРРектоР М.леонт е ое,аказ Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. тная,60/5 Тираж 722 НИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035, Москва, Б, Ра Подписиитета СССРкрытийкая наб., д. 4/