Криохирургический зонд Советский патент 1981 года по МПК A61B18/02 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для криовоздействия на ткани, и может быть использовано при криооперациях. Известно устройство для локального охлаждения тканей, содержащее корпус, подводящий и отводящий хладагент каналы и рабочую часть внутрення поверхность которой покрыта слоем малотеплопроводного материала, например фторопласта, что позвол ет несколько увеличить диаметр зоны замораживания ткани Q. Однако известное устройство не обеспечивает необходимой зоны замора живания ткани из-за недостаточной интенсивности процесса теплоотдачи в рабочей части устройства вследствие высокого термического СОПрОТИВ ления стенки рабочей части и неорганизованного потока хладагента. Известно также криохирургическое устройство, содержащее корпус, наконечник и каналы для подвода и отвода хладагента.Канал для подвода хладагента выполнен в виде осевой трубки. Для повышения интенсивности процесса теплоотдачи между осевой трубкой и корпусом устройства расположена пористая прокладка, через которую продавливается паро-жидкостная смесь хладагента из рабочей зоны наконечника в отводящий канал 2J. Недостатком указанного устройства является низкая замораживающая способность. Известен криохирургический зонд, содержащий корцус, наконечник, подводящую и отводящую хладагент магистрали. Корпус состоит из наружной и внутренней трубок, которые образуют между собой полость, в которой поддерживается высокий вакуум, обеспечивающий надежную теплоизоляцию хладагента, циркулирующего по ко- , аксиально расположенным каналам для подвода к наконечнику и отвода от

него хладагента. На внутренней поверхности наконечника имеются ребра выполненные либо вдоль подводящей магистрали, либо по одно- или многозаходной спирали и вершинами плот прилегающие к стенке подводящей магистрали и образующие изолированн друг от друга каналы, соединяющиеся через отверстия подводящей и отводящей магистралей .

Недостатками известного устройства являются недостаточно высокая замораживающая способность, маленькая зона замораживания и больщой расход хладагента, что обусловлено невозможностью избежать пленочного кипения на внутренней поверхности наконечника из-за больших тепловых noTOicoB, поступающих из ткани. При сохранении пленочного кипения на части внутренней поверхности наконечника образуется смешанный режим кипения, средняя интенсивность теплоотдачи при котором намного ниже, чем при пузырьковом кипении.

Цель изобретения - повышение замораживающей способности устройства увеличения зоны замораживания и уменьшение расхода хладагента.

Указанная цель достигается „тем, что в устройстве, содержащем подводящую и отводящую хладагент магистрали, помещенный в теплоизолированный корпус охлаждаемый наконечник с размещенными на его внутренней поверхности ребрами, соприкасающимися своими вершинами со стенкой подводящей магистрали с образованием каналов в теле наконечника дпя выхода парожидкостной смеси хладагента в отводящую магистраль, поверхность стенок каналов и верхняя торцвая поверхность ребер покрыта слоем капиллярно-пористого материала, состоящего из спеченных металлических волокон.

На фиг.1 изображено предлагаемо устройство, общий вид, в разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на й)иг, I.

Криохирургический зонд содержит наружную трубку 1 и внутреннюю тру ку 2, образующие корпус, подводящую магистраль 3, отводящую магистраль 4 и рабочий наконечник 5. Наружная и внутренняя трубки закреплены в наконечнике 5. В образовавшейся между трубками I и 2 полости

6 поддерживается высокий вакуум, обеспечивающий надежную теплоизоляцию хладагента, циркулирующего по магистралям 3 и 4 внутри устройства. В

качестве хладагента может использоваться жидкий азот. Подводящая магистраль 3 выполнена в виде трубки 7, расположенной вдоль оси корпуса.Отводящая магистраль 4 образована внещ0 ней поверхностью трубки 7 и внутренней поверхностью внутренней трубки 2 корпуса. На внутренней поверхности рабочего наконечника 5 имеются ребра 8, вьтолненные вдоль подводящей

5 магистрали 3. Ребра 8 своими вершинами 9 плотно прилетают к стенке подводящей магистрали 3 и образуют изолированные друг от друга каналы 10J.соединяющиеся между собой только

0 через отверстия I1 и I2 магистралей 3 и 4. Стенки каналов 10 и торцовая поверхность 13 ребер 8 покрыты слоем 14 материала, имеющего капиллярнопористую структуру, спеченного из

5 медных монодисперсных дискретных волокон диаметром 20 - 130 мкм и длиной 3 - 6 мм. Пористость такого слоя

14может достигать 96%. Слой 14 капиллярно-пористого материала спечен с

0 материалом наконечника 5, что обеспечивает минимальное термическое сопротивление контакта.

Устройство работает следующим образом.

В каналы 10 рабочего наконечника 5 из подводящей магистрали 3 поступает жидкий хладагент, например жидкий азот, который насыщает поры ка- пиллярно-пористого слоя 14. При соприкосновении рабочего наконечника 5 с охлаждаемой тканью 15 из-за разности температур между тканью и хладагентом в наконечнике тепловой поток из ткани передается к рабочему наконечнику, а от него - к хладагенту. Вследствие: высокой теплолроводности материала наконечника 5 и достаточного поперечного сечения ребер 8 тепловой поток одинаково быстро-передается к капиллярно-пористому слою 14,расположенному как на поверхности стенок каналов 10, так и на торцевой поверхности 13 ребер 8. Под воздействием выделяемого охлаждаемой тканью

15тепла происходит кипение хладагента на пористой поверхности стенок каналов 10 и торцов ребер 8. Этот

5 . 8 процесс протекает очень интенсивно, поскольку образование и рост пузырей чара происходит как на внутренней поверхности стенки наконечника,так и внутри капиллярно-пористой структуры, где пузыри окружены высокою, теплопроводным скелетом слоя 14, имеющим температуру, близкую к температуре внутренней стенки наконечника 5. Образовавшаяся паро-жидкостиая смесь по разделенным каналам 10 отводится в отводящую магистраль А. Такое разделение движения хладагента по .отдельным каналам способствует гидродинамическому, врздействию на пузыри пара, обеспечивая быстрый их унос, что препятствует образованию паровой пленки на пористой поверхности каналов. Поступающий в каналы хладагент впитывается за счет капиллярных сил в пористую структуру слоя 14 по всей внутренней поверхности рабочего наконечника 5, независимо от его диаметра, контактируя непосредственно с поверхностью теплоотдачи, что обеспечивает рациональный расход хладагента. Вследстви контакта с холодной стенкой подводящей магистрали 3 вершины 9 ребря 8 имеют более низкую температуру,чем контактная зона наконечника 5.

Таким образом, при определенных температурах вблизи вершины ребра происходит быстрый, переход от пленочного режима кипения к пузырьковому, который по мере охлаждения ребра распространяется на остальную поверхность, теплоотдачи, что увеличивает замораживающую способность наконечника устройства.

При вертикальном расположении устройства капли жидкого хладагента из его паро-жидкостной смеси, поступающей вверх по отводящей магистрли 4, под действием сил гравитации стекают вниз, на пористую торцовую поверхность 13 ребер 8, где также происходит ее интенсивное кипение, повьппая тем самым замораживающую способность устройства и обеспечивая более эффективное использование хладагента.

Изобретение позволяет повысить замораживающую способность устройства и скорость замораживания, увеличить диаметр зоны замораживания благода6

ря интенсификации процесса теплоотдачи с внутренней оребренной поверхности наконечника, вследствие равномерного распределения хладагента по теплоотдающей поверхности независимо от диаметра наконечника и существенного увеличения числа активных центров преобразования.Все это достигается путем покрытия теплоотдающей поверхности наконечника слоем материала с капиллярно-пористой структурой, обладающим высокой эффективной теплопроводностью.

Кроме того, покрытие торцов ребер пористым слоем позволяет получить более полное использование жидкого хладагента, включая поступающий из паро-жидкостной смеси, движущейся по отводящей магистрали, и уменьшить тем самым необходимый его расход.

Формула изобретения

Криохирургический зонд, содержащий подводящую и отводящую хладаген магистрали, помещенный в теплоизолированный корпус охлаждаемый наконечник с размещенными на его внутренней поверхности ребрами,сопркасающимися своими вершинами со стекой подводящей магистрали с образованием каналов в теле наконечника для выхода парожидкостной смеси хладагента в отводящую магистраль, отличающийся тем, что, с целью повышения замораживающей способности, увеличения зоны замораживания и уменьшения расхода хладагента, поверхность стенок каналов и верхняя торцовая поверхность ребер покрыта слоем капиллярно-пористго материала, состоящего из спеченных металлических волокон.

Источники информации, принятые во внимание при якспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 449716, кл. А 61 В 17/36, 1975.

2. Патент ClllA № 3537458, кл. А 61 В 17/36, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР № 556797, кл. А 61 В 17/36, 1977 (прототип).