КРИОХИРУРГИЧЕСКИЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК A61B17/36 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к хирургическому инструменту, используемому с криогенными системами для проведения операций различного назначения.

Известны криохирургические установки, содержащие емкости с жидким хладагентом, в которых установлены вертикальные части капиллярных трубок, горизонтальные участки которых размещены в отдельном корпусе, и на конце которых расположены рабочие наконечники инструмента, отводные каналы отработанного газа с расширителем, сообщенные с окружающей средой (см. а.св. СССР N 825058, 79 г. пат. США N 5098428, 92. Европейский патент N 0395307, 90 г. кл. A 61 B 17/36). Недостатком известных устройств является то, что в них отсутствуют регулирующие органы, обеспечивающие поддержание необходимого давления испаряющегося хладагента как в рабочем, так и в нерабочем режиме. Этот недостаток может привести к переохлаждению рабочего инструмента до начала его применения, к преждевременному использованию находящейся в емкости жидкости, а также к нарушению работы устройства из-за невозможности сбрасывания предельно допустимого давления. Кроме того, в этих аппаратах не предусмотрены дополнительные элементы, за исключением теплоизолированных стенок, которые бы способствовали поддержанию низкой температуры. Их отсутствие увеличивает избыточность испарения жидкости.

Наиболее близким по технической сущности из известных является криохирургический аппарат, содержащий термоизолированную емкость для хладагента, в горловине которой герметично укреплен патрон, включающий в себя осушитель и Г-образную капиллярную трубку, вертикальный участок которой выведен в емкость для хладагента, цилиндрический корпус, установленный на патроне, с размещенными в нем горизонтальным участком капиллярной трубки и отводным каналом, гидравлически связанными через расширительную камеру, выполненную в съемном наконечнике, закрепленном на рабочем торце корпуса, при этом отводной канал снабжен полостью сброса и термокомпенсатором, а емкость для хладагента регулятором давления [1] Недостатком известного аппарата является сложность выполнения его регулировочной аппаратуры. Установленный на патроне предохранительный клапан сбрасывает давление испаряющегося газа при превышении величины настройки клапана. Другая ступень регулирования определяется электромагнитным клапаном, который осуществляет защиту от нежелательного избыточного давления, прижимаемая пружина которого самопроизвольно открывается при давлении выше чем давление, на которое настроен предохранительный клапан. Наличие двух клапанов существенно усложняет конструкцию аппаратуры и снижает надежность выполнения необходимых действий. Электрический привод второго клапана также вносит дополнительный элемент ненадежности. Кроме того, узел термокомпенсации в этом устройстве выполнен неудачно, т.к. требует изготовления дополнительной зигзагообразной мембраны, при этом сброс отработанных газов осуществляется довольно сложным путем.

Целью изобретения является повышение надежности и улучшение эксплуатационных качеств криохирургического аппарата путем упрощения регулятора давления в емкости хладагента, обеспечения его безотказной работы и облегчения условий обслуживания.

Дополнительно решалась задача изменения конструкции термокомпенсатора с исключением из нее зигзагообразной мембраны.

Еще одной целью изобретения является повышение быстродействия при установке патрона в емкость хладагента путем усовершенствования узла соединения патрона с горловиной емкости.

Указанные цели изобретения достигаются благодаря тому, что в упомянутом выше криохирургическом аппарате двухступенчатый регулятор давления выполнен в одном узле, не имеющем электропривода. Конструкция регулятора давления позволяет вручную регулировать сброс избыточного давления до начала работы и за счет эластичной мембраны выполнять функцию предохранительного клапана, сбрасывая давление при его значении выше предельно допустимой.

Задачу термокомпенсации обеспечивает изогнутая трубка, расположенная внутри цилиндрического корпуса и связанная с отводным каналом, являясь одновременно патрубком сброса отработанных газов.

Узел связи патрона с горловиной емкости снабжен быстродействующим байонетным соединением с конусообразным уплотнительным элементом, обеспечивающим надежную герметичность.

Внутри рабочего наконечника выполнена расширительная камера с винтовой канавкой, удлиняющей путь хладагента и увеличивающей время и поверхность теплопередачи между указанными элементами.

На фиг. 1 дан общий вид в сечении криохирургического аппарата; на фиг. 2 сечение по А-А на фиг. 1 на регулятор давления.

Криохирургический аппарат включает емкость 1 для хладагента 2, имеющую вакуумную теплоизоляцию 3 с наполнителем. В горловине емкости 1 посредством байонетного соединения 4 герметично закреплен патрон 5. Байонетное соединение 4 содержит штыри 6, расположенные в винтовой направляющей горловины, а патрон 5 снабжен фторопластовым конусообразным уплотнительным элементом 7. С патроном 5 связан осушитель 8 усолитом, в котором проходит вертикальная часть Г-образной капиллярной трубки 9, открытый конец 10 которой выведен в емкость 1 для хладагента 2. На патроне 5 установлен герметизированный цилиндрический корпус 11, состоящий из широкой и узкой частей. В корпусе 11 размещен горизонтальный участок капиллярной трубки 9, конец которого сообщен с расширительной камерой 12, выполненной в виде осевого подводящего канала, донная часть 13 которого соединена с винтовой отводящей канавкой 14. Расширительная камера 12 расположена в съемном наконечнике 15, закрепленном на рабочем торце корпуса 11. Пространство между стенками капиллярной трубки 9 и внешней к ней дополнительной трубки 16 является отводным каналом 17, сообщенным с винтовой канавкой 14 и снабженным полостью сброса 18 и термокомпенсатором 19. Оболочка 20 полости сброса 18 выполнена с возможностью продольного перемещения относительно цилиндрического корпуса 11, направленность которого задается посредством изолирующих керамических элементов 21, контактирующих со стенками широкой части корпуса 11. Термокомпенсатор 19 представляет собой изогнутую в спираль трубку, один конец которой соединен с оболочкой 20 полости сброса 18, а другой конец закреплен в узле 22 сброса отработанного газа. На патроне 5 установлен регулятор давления 23, включающий в себя сообщенный с емкостью 1 для хладагента входной штуцер 24, в корпусе которого с возможностью продольного перемещения установлен клапан 25, снабженный сквозным осевым каналом 26, конусным уплотнителем 27 на конце, расположенным с возможностью контакта с седлом 28 входного штуцера 24, и проточкой 29 на другом конце. В проточке 29 размещены контактирующие по опорным поверхностям опорное кольцо 30, гибкая мембрана 31 и втулка 32 с выходным отверстием 33. Корпус штуцера 24 снабжен отверстием сброса 34. Седло 28 штуцера 24, опорное кольцо 30, мембрана 31 и втулка 32 могут быть выполнены из фторопласта. Полость 35 цилиндрического корпуса 11 вакуумирована через штуцер 36. Дополнительное вакуумирование этой полости обеспечивается осушителем 37 в процессе работы.

Работа криохирургического аппарата осуществляется следующим образом. В основе работы аппарата лежит принцип использования теплоты кипения низкотемпературных жидкостей. Перед установкой патрона 5 с цилиндрическим корпусом 11 на емкости 1 полость корпуса 11 вакуумируют для обеспечения хорошей теплоизоляции трубок, находящихся внутри. Для этого через штуцер 36 посредством, например, высоковакуумного насоса отсасывают воздух из этой полости, после чего штуцер 36 заглушают. Для установки патрона 5 штыри 6 соединения 4 вставляют в винтовую направляющую горловины емкости 1. Поворотом патрона 5 перемещают штыри 6 по винтовой направляющей и герметично соединяют его с емкостью 1 хладагента посредством поджатия конусообразного уплотнительного элемента 7 к конусной поверхности горловины. После этого емкость 1 через заправочный патрубок заполняют хладагентом 2, например жидким азотом. Количество жидкости регулируется не показанным на чертеже датчиком уровня. Вакуумная теплоизоляция 3 уменьшает внешний теплоприток в емкость 1 и испарение хладагента 2. Охлажденный хладагентом цеолит дополнительно улучшает теплоизоляцию корпуса 11. В нерабочем режиме криоинструмента испаряющийся азот сбрасывается в окружающее пространство через регулятор давления 23. Для этого клапан 25 отворачивают, отводя конусный уплотнитель 27 от седла 28. Испаряющийся газ выходит через отверстие сброса 34, жидкий хладагент не поступает в капиллярную трубку 9, а наконечник 15 имеет температуру окружающей среды. Для проведения хирургической операции криоаппарат приводят в рабочий режим. В этом случае клапан 25 поворачивают в противоположном направлении до прижатия уплотнителя 27 к седлу 28, перекрывая отверстие сброса 34 и прекращая выход испаряющегося газа из емкости 1. Из-за отсутствия линии сброса над жидким хладагентом повышается давление, которое подпирает жидкость и заставляет ее поступать в открытый конец вертикального участка капиллярной трубки 9. Поступившая в трубку 9 жидкость по горизонтальному участку идет в расширительную камеру 12. В этой камере происходит кипение жидкого хладагента, в результате чего осуществляется интенсивный отбор тепла, а наконечник 15 охлаждается до низкой температуры, необходимой для проведения операции. После прохождения донной части 13 и винтовой канавки 14 превращающийся в газообразное состояние хладагент попадает в отводной канал 17, а затем в полость сброса 18, где расширяясь, снижает свою температуру для уменьшения последующей теплоотдачи. По изогнутой трубке термокомпенсатора 19 отработанный газ через узел сброса 22 выводится наружу.

Расположенные в корпусе 11 трубки криоинструмента изменяют свою температуру в широком диапазоне, переходя из нерабочего режима в рабочий и обратно. При этом происходит изменение их продольных габаритов, которое в данном случае является достаточно значительным. Чтобы это явление не оказывало разрушительного действия на конструкцию устройства, оболочка 20 полости сброса имеет возможность перемещаться внутри широкой части корпуса 11, а изогнутая трубка компенсатора 19 своими изгибами компенсирует это перемещение. Винтовая канавка 14 удлиняет путь хладагента, обеспечивая его продолжительный контакт со съемным рабочим наконечником 15 различной формы.

При нахождении в емкости 1 хладагента возможна ситуация, когда давление паров над жидкостью становится выше предельно допустимого. Это может произойти из-за образования замерзшей пробки в капиллярной трубке или в элементах отвода отработанного газа. Признаками, указывающими на это, являются отсутствие выходящих из узла сброса 22 отработанных газов и повышение температуры наконечника 15. В этом случае вступает в действие другая часть регулятора давления 23. Газы под давлением через полость входного штуцера 24 поступают в осевой канал 26 и взаимодействуют с мембраной 31. Под давлением газов гибкая мембрана 31 изгибается выпуклой частью в сторону выходного отверстия 33. Между краями мембраны 31, опорным кольцом 30 и опорной поверхностью втулки 32 появляется зазор, через который сбрасывается избыточное давление, предохраняя криоаппарат от нежелательных последствий.

После сброса газа давление над жидкостью временно уменьшается, при этом мембрана возвращается в первоначальное положение. Затем цикл повторяется. Благодаря эластичности мембрана многократно может выполнять действия дыхательного клапана. По выходящему из выходного отверстия 33 газу судят о несправности криоаппарата. Для постоянного сброса давления отворачивают клапан 25, открывая отверстие сброса 34, а затем находят неисправность.

Выполнение опорного кольца, мембраны и втулки из фторопласта, благодаря его свойству текучести повышает эксплуатационные качества этого узла, т.к. облегчается скольжение указанных элементов относительно друг друга. Таким образом регулятор давления 23 выполняет функции клапана сброса и предохранительного клапана, значительно упрощая конструкцию устройства и облегчая условия эксплуатации.

Использование: в медицинской технике, а именно в устройствах с криогенными системами для проведения хирургических операций. Сущность изобретения: криохирургический аппарат содержит теплоизолированную емкость для хладагента, в горловине которой герметично укреплен патрон с осушителем и Г-образной капиллярной трубкой, вертикальный участок которой выведен в емкость для хладагента, цилиндрический корпус, установленный на патроне, с размещенным в нем горизонтальным участком капиллярной трубки и отводным каналом, гидравлически связанными через расширительную камеру, отводной канал снабжен полостью сброса и термокомпенсатором, а емкость для хладагента сообщена с регулятором давления, выполненным в виде входного штуцера с клапаном, снабженным осевым каналом, конусным уплотнителем и проточкой, в которой размещены с возможностью контакта по опорным поверхностям опорное кольцо, гибкая мембрана и втулка с выходным отверстием, оболочка полости сброса отводного канала выполнена с возможностью перемещения относительно цилиндрического корпуса, а термокомпенсатор образован изогнутой трубкой, патрон связан с горловиной емкости для хладагента посредством байонетного соединения, с конусообразным уплотнительным элементом из фторопласта, расширительная камера выполнена в виде осевого подводящего канала, донная часть которого соединена с отводящей винтовой канавкой. Технический результат - повышение быстродействия. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. КРИОХИРУРГИЧЕСКИЙ АППАРАТ, содержащий теплоизолированную емкость для хладагента, в горловине которой герметично укреплен патрон, включающий в себя осушитель и Г-образную капиллярную трубку, вертикальный участок которой выведен в емкость для хладагента, цилиндрический корпус, установленный на патроне, с размещенными в нем горизонтальным участком капиллярной трубки и отводным каналом, гидравлически связанными через расширительную камеру, выполненную в съемном наконечнике, закрепленном на рабочем торце корпуса, при этом отводной канал снабжен полостью сброса и термокомпенсатором, а емкость для хладагента сообщена с регулятором давления, отличающийся тем, что регулятор давления выполнен в виде соединенного с емкостью для хладагента входного штуцера, в корпусе которого установлен с возможностью продольного перемещения клапан, снабженный осевым сквозным каналом, конусным уплотнителем на одном конце, установленным с возможностью контакта с седлом входного штуцера, и проточкой на другом конце, в которой размещены с возможностью контакта по опорным поверхностям опорное кольцо, гибкая мембрана и втулка с выходным отверстием, при этом корпус входного штуцера снабжен отверстием сброса. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что оболочка полости сброса отводного канала выполнена с возможностью продольного перемещения относительно цилиндрического корпуса, а термокомпенсатор образован изогнутой трубкой. 3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что патрон связан с конусообразной горловиной емкости для хладагента посредством байонетного соединения, дополнительно снабженного конусообразным уплотнительным элементом из фторопласта. 4. Аппарат по пп.1 3, отличающийся тем, что расширительная камера выполнена в виде осевого подводящего канала, донная часть которого соединена с отводящей винтовой канавкой. 5. Аппарат по пп.1 4, отличающийся тем, что седло входного штуцера, опорное кольцо, гибкая мембрана и втулка клапана выполнены из фторопласта.