DE2617247B2 - Kältechirurgisches Instrument - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein kältechirurgisches Instrument, bei welchem ein unter Druck stehendes Strömungsmittel einem Hohlraum der Instrumentenspitze über eine erste Verbindungsleitung zugeführt wird, welche innerhalb der Instrumentenspitze eine Verengung in der Form besitzt, daß das Strömungsmittel annähernd vom Quellendruck in den Hohlraum unter Druckabfall expandiert und der Druckabfall einen Temperaturabfall im Hohlraum sowie an der Wandung des Hohlraumes erzeugt.

Die Erfindung bezieht sich also auf ein kältechirurgisches Instrument bei welchem die Instrumentenspitze bzw. ein von dieser Instrumentenspitze gebildetes bzw. an dieser Instrumentenspitze befestigtes Arbeitsinstrument dadurch abgekühlt wird, daß sich das Strömungsmittel beim Expandieren entsprechend dem Joule-Thomson-Effekt abkühlt oder aber das Abkühlen des Strömungsmittels durch Verdampfen erfolgt wobei in beiden Fällen das so gekühlte Strömungsmitte-' ständig Wärme von der Wandung der Instrumentenspitze und damit auch von einem mit der Instrumentenspitze in Verbindung gebrachten Gewebe wegführt

Unter »Kältechirurgie« sind grundsätzlich alle Anwendungen einer Kältebehandlung, z. B. für therapeutische oder kosmetische Zwecke zu verstehen, bei welchen (Anwendungen) die gekühlte Oberfläche der Instrumentenspitze mit einem Gewebe eines Lebewesens in Kontakt gebracht wird. Unter »Gewebe« sind dabei nicht nur Gewebe im eigentlichen strengen Sinne des Wortes zu verstehen, sondern auch flüssige Sekrete, die einem Gewebe zugeordnet sind, oder aber andere Elemente bzw. Einschließungen, soweit sie Teil des Gewebes sind.

Bei kältechirurgischen Instrumenten ist es wichtig, daß das Instrument schnell und genau steuerbar ist d. h. die Instrumentenspitze muß nicht nur schnell auf die gewünschte Temperatur abgekühlt werden können, sondern es ist auch notwendig, die Instrumentenspitze in möglichst kurzer Zeit wieder erwärmen zu können, damit diese Spitze nach dem Behandeln bzw. Einfrieren eines Gewebeabschnittes möglichst schnell von dem Gewebe wieder freikommt, ohne daß andere Gewebeabschnitte verletzt werden.

Bei bekannten kältechirurgischen Instrumenten werden verschiedene Wege zum Wiedererwärmen der Instrumentenspitze verwendet d.h. zum Oberführen der Instrumentenspitze aus der »Kühl- bzw. Abkühlphase« in die »Erwärmungsphase«. So ist beispielsweise ein kältechirurgisches Instrument bekannt (GB-PS 1111 757), bei welchem Mittel für eine elektrische Widerstands-Erwärmung vorgesehen sind. Für chirurgische Zwecke hat diese Methode beachtliche Vorteile. Bei einem weiteren bekannten Instrument (südafrikanische Patentanmeldung Nr. 3391/65; US-PS 36 96 813) wird die Wiedererwärmung der Instrumentenspitze bei einem kältechirurgischen Instrument dadurch erreicht, daß durch Schließen eines Ventils das Ausströmen des Strömungsmittels aus dem Hohlraum der Instrumentenspitze blockiert wird. Durch den plötzlichen Druckanstieg im Hohlraum der Instrumentenspitze wird diese erwärmt.

Durch das erwähnte Blockieren des Strömungsmittelstromes läßt sich jedoch nur ein verhältnismäßig langsames Erwärmen der Instrumentenspitze erreichen, so daß diese Methode bei vielen Anwendungen, und insbesondere bei solchen, bei denen die Erwärmungsgeschwindigkeit ein entscheidender Faktor ist (beispielsweise bei Augenbehandlung), nicht zufriedenstellend ist. Es werden bei diesem bekannten Instrument beispielsweise 10 bis 30 Sek. benötigt, bis sich eine abgekühlte Instrumentenspitze so weit erwärmt hat, daß sie von dem behandelten Gewebe freikommt, während für die Erwärmung bzw. eine solche Erwärmungsphase in vielen Anwendungsfällen Bruchteile von Sekunden notwendig sind.

Besonders nachteilig bei diesem bekannten Instrument, bei dem die Erwärmung der Instrumentenspitze durch Blockieren des Strömungsmittelflusses am Auslaß

des Hohlraumes erfolgt, ist, daß das Strömungsmittel auch in der Erwärmungsphase des Instrumentes durch die die Kühlwirkung erzeugende Verengung in den Hohlraum des Instrumentes gelangt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels in dem Maße abnimmt, in dem die Differenz zwischen dem Druck der Strömungsmittelquelle und dem Druck im Hohlraum abnimmt In gleicher Weise wie die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels nimmt dann auch die Erwärmungsgeschwindigkeit ab.

Darüber hinaus treten bei diesem bekannten Instrument erhebliche mechanische Probleme auf, welche darauf zurückzuführen sind, daß das gesamte Instrument zumindest am Enrfe der Erwärmungsphase mit dem vollen Druck der Strömungsmittelquelle beaufschlagt wird. Da allgemein angestrebt wird, die Instrumentenspitze mit einer möglichst dünnen Wandung zu versehen, und da es darüber hinaus in der Praxis notwendig ist, verschiedene Verbindungen zwischen einzelnen Instrumententeilen vorzusehen, besteht in hohem Maße die Gefahr von mechanischen Defekten. Weiterhin wird für die Instrumentenspitze eine hohe thermische Leitfähigkeit angestrebt, wobei die für diesen Zweck geeigneten Materialien im allgemeinen nur eine geringe mechanische Festigkeit aufweisen. Schon aus diesem rein mechanischen Gesichtspunkt heraus muß ein Konstrukteur bei dem beschriebenen bekannten Instrument mit erheblichen Risiken rechnen, welche sich aufgrund des hohen Druckes im Inneren des Instrumentes in der Erwärmungsphase ergeben.

Weiterhin bestehen auch einige ganz erhebliche Nachteile bei einer Steuerung mittels Blockierung des Strömungsmittelstroms am Auslaß des Hohlraums im Hinblick auf thermodynamische Gesichtspunkte sowie im Hinblick auf die Strömungsverhältnisse. Wird beispielsweise in der Erwärmungsphase das Ventil am Auslaß geschlossen, so wird sich das verwendete gasförmige Strömungsmittel an manchen gekühlten Oberflächen im oder am Instrument (z. B. im Hohlraum der Instrum-ntenspitze, in der Auslaßleitung, im Ventil usw.) verflüssigen, und zwar an solchen Oberflächen, die vom Strömungsmittel berührt werden. Auf diese Weise kann sich ein beachtliches Volumen an Flüssigkeit ansammeln. Tritt eine solche Ansammlung von Flüssigkeit bzw. von verflüssigtem Strömungsmittel an einer bestimmten Stelle auf, so steht dort nur eine unbedeutende zusätzliche Wärme zur Erwärmung zur Verfügung. Dieser Effekt ist aller Wahrscheinlichkeit größer bei solchen Instrumenten, die große Maße aufweisen, als bei solchen Instrumenten mit kleinen Abmessungen, beispielsweise bei Instrumenten für Augenbehtndlungen.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil der Steuerung mittels Blockierung des Strömungsmittelflusses am Auslaß des Hohlraumes besteht darin, daß bei Instrumenten, die unter Verwendung des Joule-Thomson-Effektes arbeiten, und bei denen die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Strömungsmenge durch die die Kühlwirkung erzeugende Verengung auf einen sehr niedrigen Wert begrenzt ist, die Geschwindigkeit für die Erwärmung ebenfalls entsprechend reduziert ist, da hier die Strömungsgeschwindigkeit in ähnlicher Weise begrenzt ist.

Darüber hinaus können bei derartigen Instrumenten undichte Stellen, z. B. undichte Stellen nach dem Ventil am Auslaß, selbst dann zu einem Fehlverhalten führen, wenn der wirksame Querschnitt derartiger undichter Stellen in der Größenordnung der Durchlaßöffnung der die Kühlwirkung erzeugenden Verengung Hegt, wobei dann derartige undichte Stellen in der Erwärmungsphase des Instrumentes den Druckaufbau im Hohlraum der Instrumentenspitze und damit auch eine entsprechende Erwärmung verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kältechirurgisches Instrument der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß nicht nur die Nachteile bekannter Instrumente vermieden werden, sondern vor allem auch bei einfacherer Verwendung bzw. Bedienung und bei einfacherer Konstruktion unter Vermeidung des mit einem hohen Druck in der Instrumentenspitze beim Erwärmen verbundenen Risikos eine schnelle Erwärmung der Instrumentenspitze erreicht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein kältechirurgisches Instrument der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß so ausgebildet, daß eine zweite Verbindungsleitung zum Zuführen von unter Druck stehendem Strömungsmittel in den Hohlraum vorgesehen ist und der Fluß in der zweiten Verbir.i.ungsleitung einer zweiten Verengung unterworfen ist, um"! daß die Flüsse durch die beiden Verengungen in der Erwärmungsphase einen Druck im Hohlraum aufbauen, welcher zu einer Kondensation in dem Hohlraum führt

Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß diese Kondensation mit der Abgabe von latenter Wärme bzw. innerer Wärme verbunden sein muß, was dann zu der gewünschten Erwärmung der Instrumentenspitze führt

Die Erfindung hat unter anderem auch den Vorteil, daß die zweite Verengung bzw. die diese zweite Verengung bildenden Mittel im Steuersystem für das Instrument vorgesehen werden können, welches dann in der Lage ist, verschiedene Instrumente unterschiedlicher Ausbildung anzusteuern, ohne daß eine besondere Anpassung erforderlich ist, so daß ein einziges System zur Verfügung steht, mit welchem ohne Änderungen z. B. von einem Chirurgen unterschiedlichste Operationen ausgeführt werden können, und zwar mit Instrumenten, die der jeweiligen Operation angepaßt sehr unterschiedliche Kühlkapazitäten und sehr unterschiedlichen Strömungsmittelfluß aufweisen.

Bei dem Instrument ist es jedoch auch möglich, die zweite Verengung so auszubilden, daß sie dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend ausgewählt bzw. eingestellt werden kann, wodurch sich das Spektrum möglicher verwendbarer unterschiedlicher Instrumente noch wesentlich erhöht.

In manchen Variationen bzw. Abwandlungen der Erfindung kann ein umgekehrter Strömungsmittelfluß auftreten (d. h. umgekehrt in bezug auf die normale Arbeitsweise), wobei dieser umgekehrte Strömungsmitt2lflu3 dazu dient, Material auszublasen bzw. zu entfernen, dessen Vorhandensein dazu führen kann, daß der erwünschte Fiuß des Strömungsmittel unterbrochen wird.

Bei dem Instrument wird in der Erwärmungsphase erwärmendes Strömungsmittel in den Hohlraum der Instrumentenspitze geliefert, wobei sich dieses Strömungsmittel im wesentlichen auf Umgebungstemperatur oder auf einer Temperatur befindet, dis verglichen mit der Temperatur der Instrumentenspitze in der KUhlphase relativ hoch liegt.

Die Ausbildung des erfindungsgemäßen Instrumentes kann so getroffen sein, daß das austretende Strömungsmittel (Gas) das ankommende Strömungsmittel durch einen regenerativen Wärmeaustausch kühlt. Es kann

jedoch auch zweckmäßig sein, diesen regenerativen Wärmeaustausch zu vermeiden, der in manchen Fällen für die angestrebte Kühlung nachteilig ist. Aus diesem Grunde können dann auch die beiden Strömungsmittelströme getrennt geführt werden.

Bei dem Instrument sind die erste sowie die zweite Verengung vorzugsweise so ausgebildet, daß sie die Flußrichtung des Strömungsmittels in den Hohlraum bestimmen, d. h. vor allem auch, daß in der Erwärmungsphase durch beide Verengungen Strömungsmittel in Richtung zum Hohlraum der Instrumentenspitze hin fließt.

Es versteht sich, daß die zweite Verengung nicht unbedingt in der zweiten Verbindungsleitung vorgesehen sein muß. Die zweite Verengung kann auch in einem Auslaß des Hohlraumes vorgesehen sein, wobei die zweite Verengung dann ebenfalls den Fluß des über die erste Verbindungsleitung erzeugt wird. Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Quelle für das als Kühlmittel dienende Strömungsmittel sowie die Quelle für das erwärmende Gas sich auf dem gleichen Druck befinden, was auf einfache Weise erreichbar ist. da beide Quellen zu einer gemeinsamen Quelle zusammengefaßt sein können, was sich wiederum (entsprechend der obenerwähnten Lehre von Ritson) durch die Verwendung eines Zwei-Weg-Ventils in der Versorgungsleitung

ic zwischen dem Instrument und der Gasquelle auf einfache Weise bewerkstelligen läßt.

Ein System mit zwei Verengungen, wie es der vorliegenden Erfindung entspricht, kann leicht in der Weise ausgeführt werden, daß die Flußcharakteristiken

'⁵ der zweiten Verengung ohne Änderungen geeignet sind für die Verwendung in Verbindung mit einer Änderung der Größe der ersten Verengung in weiten Bereichen.

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aufgrund des im Hohlraum ausgebildeten Druckes bestimmt. In ähnlicher Weise kann die zweite Verengung auch in einem Abzweig bzw. in einer von der zweiten Verbindungsleitung abzweigenden Leitung vorgesehen sein, die einen Auslaß zur Atmosphäre darstellt.

Das Instrument wird beispielsweise mit einem vielatomigen Gas aus einer unter Druck stehenden Quelle, z. B. aus einer Flasche mit im flüssigen Zustand gespeichertem Gas, gespeist. Das Instrument wird dabei unter Verwendung des Joule-Thomson-Effektes in an sich bekannter Weise gekühlt. In diesem Fall kann die gleiche Quelle zur Versorgung der Verbindungsleitung in der Erwärmungsphase benutzt werden, wobei die Erwärmung auch hier wiederum auf die bereits erwähnte Kondensation des Gases im Hohlraum der !nstrumentenspitze zurückzuführen ist. Wie im einzelnen noch beschrieben wird, körnen Maßnahmen zum Reinigen des Hohlraumes sowie der benachbarten Verbindungsleitungen usw. von dem Kondensat vorgesehen sein.

Bei dem Instrument können beispielsweise auch druckgesteuerte Betätigungsmittel für die verwendeten Ventile vorgesehen sein, wodurch die Handhabung und Steuerung der Ventile wesentlich vereinfacht wird.

Soweit nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung eine Entlüftung des Hohlraumes von dem erwärmenden Strömungsmittel vorgesehen ist. ergibt sich hieraus als weiterer besonderer Vorteil, daß der Hohlraum und die zugehörigen Verbindungsleitungen von evtl. vorhandenem Strömungsmittel in flüssiger Form gereinigt werden. Dies kann in vorteilhafter Weise zu einer Erhöhung der Wirksamkeit der Erwärmung sowie zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit bei der Erwärmung führen.

Die Steuerung des Instrumentes erfolgt durch Ventilmittel, die entweder manuell betätigt werden oder aber ferngesteuert sind, wobei diese Ventilmittel Auslaßventile enthalten oder aber mit soicheri Aus!a3-ventilen verbunden sind, um gleichzeitig oder aber mit geringer Zeitverzögerung mit diesen anzusprechen.

Es gibt jedoch auch Fälle, in denen die Ventilanordnungen in ausreichender Weise einfach für den Fluß des erwärmenden Gases und für die Auslaßblockierung vorgesehen sind, wobei dann der vom erwärmenden Gas im Hohlraum erzeugte und mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Drucksteuerung durch die zweite Verengung im Hohlraum aufgebaute Druck so bemessen ist. daß er denjenigen Druck erreicht, der von dem als Kühlmittel dienenden Strömungsmittel im Hohlraum Einfachheit eine exzellente Erwärmung bei Sonden mit unterschiedlicher Ausbildung möglich ist, wobei lediglich eine einzige unveränderbare bzw. ungeänderte Steuerkonsole usw. benötigt wird. Dies ist äußerst vorteilhaft, zweckmäßig und bequem für die Bedienung sowie äußerst ökonimisch, da die Konsole einen relativ teuren Teil der Einrichtung darstellt. Falls es jedoch notwendig ist, nach einem weiteren Spektrum von verschobenen Sonden vorzusehen, dann können zwei oder mehrere zweite Verengungen verwendet werden in Abzweigleitungen, die parallel zueinander verlaufen, wobei dann entsprechende Auswählventile beliebiger Form vorgesehen sind, so dp.ß eine kleinere oder größere zweite öffnung bzw. öffnungen parallel zueinander wirksam gemacht werden können. Diese weiteren öffnungen können ebenfalls in einfacher Weise in der Konsole vorgesehen werden.

Die zweite Verengung kann darüber hinaus, gleichgültig ob sie in einer Konsole vorgesehen ist oder Teil eines Handinstrumentes bildet, auch als einstellbares bzw. justierbares Ventil oder aber als auswählbar

•Ό einstellbares Ventil ausgebildet sein. Außerdem kann die zweite Verengung auch so ausgebildet sein, daß sie leicht auswechselbar ist. Die Auswahl kann dabei mit der Betätigung einer Verbindungsschlauch- bzw. Verbindungsieitungskupplung (z. B. einer Kupplung bestehend aus Stecker und zugehörigem Kupplungsstück) in der Weise erfolgen, daß die Eingriffsstellung dieser Kupplung die Auswahl der Charakteristiken der zweiten Verengung veranlaßt.

Das Instrument kann außerdem Änderungs- bzw. Steuerungsventilmittel bzw. eine Leitungsführunfe in der Weise enthalten, daß eine größere oder kleinere erste Verengung bzw. parallelliegende Verengungen dann zur Wirkung kommen, wenn beispielsweise bei abnehmbaren Sondenspitzen, die für verschiedene chirurgische Zwecke verwendet werden, unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten angestrebt werden. Auf diese Weise lassen sich Verbesserungen in der Erwärmung bzw. in der Erwärmungsgeschwindigkeit, ein ökonomischer Verbrauch des Kühlmittels und/oder eine Reduzierung der Kühlung solcher Teile des Instrumentes erreichen, die entfernt von der Sondenspitze oder aber von dem Anwendungselement angeordnet sind.

Wenn von einer Entlüftung zur Atmosphäre die Rede ist. wird hierbei selbstverständlich auch unterstellt, daß hierbei eine Leitung solcher Länge verwendet wird, daß das Strömungsmittel entfernt von der Operationsseite bzw. von dem aktiven Teil des Instrumentes in die Atmosphäre abgelassen wird. Darüber hinaus kann die

»Atmosphäre« auch von einem Behälter oder einem anderen Speicherraum gebildet sein.

Die Erfindung wird im folgenden im Zusammenhang mit den Figuren an Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockdiagramm einer Ausführungsform des ffindungsgemäßen Systems, dargestellt in der »Erwarmungsphase«,

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 1 von einer Abwandlung des Systems, dargestellt in der Kühlphase, wobei bei dieser Ausführungsform eine verengte Auslaßöffnung zur Atmosphäre an der Auslaßleitung vorgesehen ist,

Fig. 3 die Darstellung eines etwas mehr ausgearbeiteten Systems entsprechend der Erfindung, dargestellt im ausgeschalteten Zustand, wobei unterschiedliche Bezugszeichen dort gewählt wurden, wo es der Klarheit wegen zweckmäßig erschien,

F i g. 4 die Darstellung einer Abwandlung des Systems der F i g. 3, wobei das dargestellte System vorsieht, daß die Bedienungsperson bestimmen kann, welche von drei verschiedenen Einsatzmöglichkeiten sie auswählen möchte, wobei die folgenden drei Möglichkeiten bestehen:

I. Eine Verwendung entsprechend dem ursprünglichen, obenerwähnten, zunächst von A m ο i I s und später von Wallach gemachten Vorschlag (südafrikanische Patentanmeldung 3391/65 sowie britisches Patent 11 11 757) mit Auslaßblockierung. II. Fine Verwendung entsprechend dem Vorschlag von Ritson und Thomas (US-Patent 39 13 581) mit Auslaßblockierung und gleichzeitiger Zufuhr von Strömungsmittel in den Hohlraum für die Erwärmung, wobei das Strömungsmittel für die Erwärmung durch eine Leitung zugeführt wird, die getrennt von der entsprechenden Leitung für das in der Kühlphase zugeführte Kühlmittel ist.
III. Eine Verwendung in der erfindungsgemäßen Weise.

Auch in der Fig.4 sind wiederum unterschiedliche Bezugsziffem verwendet, wo dies der Klarheit wegen erforderlich war.

In der Fig. 1 ist eine Flasche bzw. ein Behälter 1 gezeigt, welche als Quelle für ein unter Druck stehendes bzw. komprimiertes Fühlgas dient, wobei der Fluß des Gases aus der Flasche 1 grundsätzlich durch ein Ventil 2 kontrolliert wird, welches vorzugsweise zwei definierte Arbeitsstellungen, nämlich eine Offen- und eine Schließstellung aufweist und welches in üblicher Weise Teil einer Drucksteuereinrichtung bildet, die automatisch einen konstanten und von der Quelle 1 abgeleiteten Effektivdruck liefert, welcher im folgenden als »Quellendruck« bezeichnet wird. Das Gas wird über die Verbindungsleitung 3 an einen Verbindungspunkt 4 geleitet, an dem ein Zwei-Weg-Ventil vorgesehen ist, welches bzw. dessen Funktion mit dem Doppelpfeil 4A angezeigt ist wobei die Pfeile den Gasweg entsprechend der jeweiligen Arbeitsstellung anzeigen. In der Kühlphase, die eine der beiden Stellungen entspricht, wird das Gas über eine erste Versorgungsleitung 5, die vorzugsweise aus einem flexiblen Rohr bestimmter Länge besteht, in das Handinstrument geliefert, welches allgemein mit der Ziffer 6 bezeichnet ist Die Leitungen 3 und 5 sind dabei beispielsweise von solcher Länge und bestehen aus einem solchen Material, daß sie als Wärmeaustauscher dienen können, um den in den Leitungen geführten Gasstrom wieder auf Umgebungstemperatur zu bringen, falls das Gas durch den Druckabfall im Ventil 2 merklich abgekühlt wurde. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Handinstrument 6 ein mit dem Joule-Thomson-Effekt bzw. mit der Joule-Thomson-Kühlung arbeitendes Instrument des Amoils-Typs mit einer Sonde 7, welche eine Spitze 8 hoher thermischer Leitfähigkeit aufweist, welch letztere den üblichen Kühlraum umschließt, der Gas durch erste Verengungsmittel erhält, die zum Abkühlen dienen und die allgemein mit der Ziffer 5A bezeichnet sind. An den Verengungsmitteln SA tritt das Gas in der Nähe der Wand des Hohlraumes an der Spitze 8 aus und trifft auf diese Wand. Ein praktisches Ausführungsbeispiel einer solchen Sonde ist in der US-PS 39 13 581 beschrieben. Der Hohlraum innerhalb der Spitze 8 steht über den Innenraum der hohlen Sonde 7 und über dessen, vorzugsweise wärmeisoliertes Hand- bzw. Griffstück 6Λ mit einer Leitung 9 zum Abführen des Gases in Verbindung, welche vorzugsweise ebenfalls ein flexibles Rohr ist und welche zu einer Ventilanordnung 11 führt.

Der Gegenfluß des Gases zu dem Hohlraum und von diesem Hohlraum weg kann eine gewisse regenerative Kühlung bzw. Vorkühlung des ankommenden Gasstromes erzeugen, wobei die Leitungen 5 und 9 für diesen Zweck koaxial zueinander angeordnet sind. Das Ventil der Ventilanordnung 11 ist für eine Hand- oder Fußbetätigung geeignet oder aber relaisgesteuerte Hilfsmittel, die an sich bekannt sind und die Steuerung übernehmen, werden verwendet. Dargestellt ist in üblicher Weise ein Knopf bzw. Bedienungsknopf 12, der die Arbeitsstellung eines verschiebbaren Ventilelementes bzw. Ventilkörpers 13 innerhalb der Einrichtung 11 steuert. Von der Ventileinrichtung 11 ausgehend mündet eine Auslaßleitung 14 in die Atmosphäre A, wobei diese Auslaßleitung aus Gründen der Keimfreiheit bzw. Sterilheit entfernt von der Betätigungsseite bzw. vom Arbeitsbereich angeordnet ist, da nicht in allen Fällen sichergestellt ist, daß das Kühlgas in der Quelle völlig keimfrei und steril ist. Die Ventilanordnung bzw. -einrichtung 11 ist weiterhin mit einer zweiten

■to Versorgungsleitung 15 verbunden, die wahlweise mit der ersten Leitung 5 am Verbindungspunkt 4 in Verbindung steht. In dieser zweiten Versorgungsleitung 15 befindet sich eine zweite Verengung, die allgemein mit 17 bezeichnet ist.

« Die F i g. 1 zeigt die Anordnung in der »Erwarmungsphase«. Der Spulenkörper 13 ist in dieser Phase bei der für die Figur gewählten Darstellung nach rechts bewegt, und zwar dadurch, daß auch der Knopf 12 bei der gewählten Darstellung nach rechts bewegt wurde, so daß die Verbindung zwischen der Leitung 9 und der A'islaßleitung 14 blockiert ist und eine Verbindung zwischen 4, 9,17 und 15 besteht, um die Erwarmungsphase bzw. den Arbeitszustand des Gerätes in Erwarmungsphase zu erreichen. Bei getrenntem Andem des Ventils am Verbindungspunkt 4 strömt entsprechend der durch die zweite Verengung 17 gesteuerten Flußmenge Gas an die Ventileinrichtung 11 und auf diese Weise über die Leitung 9 an die Spitze 8 der Sonde, wobei dieser Gasstrom entgegengesetzt zu dem Gasstrom durch 5 und 5A ist. Dies führt dazu, daß der Druck in der Sonde bzw. in dem Hohlraum der Spitze 8 graduell ansteigt und schließlich konstant bleibt und einen Wert erreicht, der gleich dem Quellendruck in der Leitung 5 ist. Hierdurch tritt eine Kondensation im

^5 Hohlraum der Spitze 8 ein, wodurch die Spitze angewärmt wird. Der schräge Pfeil 13/4 zeigt denjenigen Weg innerhalb des Ventilkörpers 13 an, der in der »Kühlphase« die Leitung 9 mit der Auslaßleitung 14

verbindet, und zwar dann, wenn der Ventilkörper 13 nach links verschoben ist. In diesem Zustand bzw. in dieser Kühlphase ist dann der Hohlraum der Sondenspitze 8 frei mit der Atmosphäre verbunden.

In F i g. 2 ist ein ähnliches System bzw. eine ähnliche Einrichtung gezeigt, wobei gleiche Bezugsziffern verwendet wurden, soweit dies möglich war. Die F i g. 2 zeigt die Kühlphase. Bei dieser geringfügig sorgfältig ausgearbeiteten Abwandlung besteht eine verengte (zusätzliche) Verbindung zur Atmosphäre. Diese Verbindung wird durch eine Leitung 18 gebildet, die von der Leitung 9 zur Atmosphäre A abzweigt. Innerhalb der Leitung 18 ist eine dritte Verengung 19 für die Strömung vorgesehen. Wenn die Ventileinrichtung aus der dargestellten Kühlstellung in die nicht dargestellte Stellung für die Erwärmung durch Verschieben des Ventilkörpers 13 nach links gebracht wird, in welcher Stellung dann die Leitung 9 mit der Leitung 15 und mit der Leitung ie verbunden isi, isi entsprechend uci Verengung 19 ein gewisses Ausströmen aus der Leitung 9 zur Atmosphäre und damit im Resultat auch aus dem Hohlraum der Sondenspitze möglich, wobei dieser Gasstrom bei einem entsprechenden Anschluß selbstverständlich auch in einen Behälter fließen kann. Es ist dabei zu beachten, daß in der Erwärmungsphase entsprechend den obigen Ausführungen die Leitungen 9 und 15 miteinander verbunden sind, während die direkte Verbindung zwischen der Leitung 9 und der Auslaßleitung 14 unterbrochen ist. Bei dieser Abwandlung kann der Gasfluß zur Atmosphäre über die Leitung 18 dazu dienen, die Sonde und zugehörigen Leitungen von Kondensat zu reinigen, so daß ein größerer Wärmeeingang bzw. ein größerer Wärmeeffekt an der Spitze 8 der Sonde 9 möglich ist.

F i g. 3 zeigt ein System entsprechend der Erfindung im abgeschalteten Zustand. Die Quelle 1 für das unter Druck stehende Gas steht mit dem Ventil 2 und von dort aus mit der Leitung 3 in Verbindung. Ein Ventil, vorzugsweise ein Spulen- oder Scheibenventil 30 mit einem beweglichen Spulenkörper 30/\ wird durch die Druckdose oder durch den Balg 31 eines Servomotors betätigt. In der dargesteiften Form ist die Leitung 3 im Ventil 30 zwar unterbrochen, diese Leitung besitzt jedoch eine Abzweigungsleitung 32, die zu einem zweiten Ventil, z. B. zu einem zweiten Spulenventil 33 führt, welches mit einem Spulenkörper 33Λ versehen ist, der mit Hilfe eines Druckknopfes 33ß oder aber auf andere Weise bewegt werden kann. Wenn der Ventilkörper 33/\ sich in der gezeigten Stellung befindet, ist die Leitung 32 unterbrochen, während beim Drücken des Knopfes 33ß die Leitung 32 mit der Leitung 34 verbunden ist. Die Leitung 34 verzweigt sich ihrerseits am Punkt 34/4 in zwei Leitungen 34ßund 34C Die Leitung 34ß führt über ein Absperr- bzw. Rückschlagventil 34D zu einem zweiten Verzweigungspunkt bei 34Fund von dort zu der Druckdose 31 bzw. durch eine Verengung 34 G zur Atmosphäre A. Die Verengung 34G ist beispielsweise einstellbar. Diese Verengung 34G wird dabei vorzugsweise von einem Nadelventil gebildet, welches von Hand einstellbar ist. Die Abzweigleitung 34C führt zu einer zweiten Druckdose 35A die als Betätigung Einrichtung für das zweite Spulen-Ventil 35 mit dem Ventilkörper 35ß dient. Das Ventil 35 weist zwei wirksame Stellungen auf. Wie dargestellt ist, verbindet dieses Ventil die Leitung 15 mit dem Hohlraum der Sonde im Handini irument 6, und zwar im Falle der Erwärmungsphase des Instrumpntes. Falls die Druckdose 35/4 wirksam mit Druck beaufschlagt wird (durch 32, 33, 34C) wird der Ventilkörper 3Sß nach links bewegt, so daß der Hohlraum der Sonde über 9, 35 und 14 nach der Atmosphäre A entlüftet wird bzw. mit der Atmosphäre A in Verbindung steht.

Im dargestellten Zustand befindet sich das Instrument außer Betrieb. Es sei nun angenommen, daß das Versorgungsventil 2 geöffnet ist. Das Instrument ist damit betriebsbereit. Der Hohlraum des Instrumentes

ίο ist über 35 frei mit dem Umgebungsdruck verbunden. Ebenso ist die Druckdose 31 über 34Fund 34Cund die Druckdose 35 über MC, 34 sowie den schrägen Durchgang 33C im Ventilkörper 334 mit der Atmosphäre verbunden.

Falls nun die Bedienungsperson die Abkühlphise bzw. eine Abkühlung der Sondenspitze benötigt, wird der Knopf 33ß voll gedruckt. Hierdurch vird die Leitung 32 über den Durchlaß 33D zur Leitung 34

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bewegt die Ventilkörper 30A und 35A nach links. Hierdurch wird die Leitung 3 nach 5 sowie die Leitung 9 nach 14 geöffnet, so daß Gas durch die Sonde unter Erzeugung einer Kühlwirkung bzw. Abkühlung fließt, wobei das expandierte Gas über die Leitung 9, den schrägen Durchlaß 35 an die Auslaßleitung 14 schließt und von dort in die Atmosphäre abströmt. In diesem Zustand ist die Leitung 15 von der Leitung 9 durch die Bewegung des Ventilkörpers 35ß nach links abgetrennt. Wird nun festgestellt, daß die Erwärmungsphase bzw. ein Wiedererwärmen der Sondenspitze erforderlich ist, so gibt die Bedienungsperson den gedrückten Knopf 33ß frei, was zur Folge hat, daß die Leitungen 34ßund 34C wiederum über 33C zur Atmosphäre geöffnet werden, wodurch der Druck in der Druckdose 35/4 abfällt. Wegen des Rückschlagventils 34£> nimmt der Druck in der Druckdose 31 langsamer ab, und zwar gesteuert durch die Verengung 34G.

Das Zusammenziehen der Druckdose 35A führt dazu, daß der Ventilkörper 35ß nach rechts bewegt wird, wodurch die Verbindung zwischen den Leitungen 9 und 15 wieder hergestellt wird. Der Hohlraum \1-.t Sonde ist nunmehr mit der Quelle 1 über zwei parallel zueinander verlaufende Wege, d. h. über die die Kälte- bzw. Abkühlwirkung erzeugende Verengung 5A in der Sonde sowie die zweite Verengung 17 verbunden. Auf diese Weise bildet sich im Hohlraum ein Druck aus und die im Hohlraum stattfindende Kondensation führt zu der erforderlichen Erwärmung. Das inzwischen erfolgte Zusammenziehen der Druckdose 31 führt zu einer Bewegung des Ventilkörpers 30Λ nach rechts, jedoch in Abhängigkeit von dem verminderten Gasfluß durch die Verengung 34G (das Rückschlagventil 34D ist geschlossen), so daß diese Bewegung des Ventilkörpers 35A verzögert wird und die Quelle 1 langsam von der Leitung 5 sowie von der Leitung 15 abgetrennt wird. Die Größe dieser Verzögerung wird durch die Verengung 34Ggesteuert, welche vorzugsweise manuell einstellbar ist uer Erwärmungsvorgang bzw. der Erwärmungsgrad der Sonde hängt teilweise vom Druckabfall, hauptsäch-

lieh jedoch von dem relativen Widerstand der Verengungen SA und 17 ab. Sobald der Druck in der Leitung 5, im Hohlraum der Instrumentenspitze, in der Leitung 9 und in der Leitung 15 auf den Umgebungsdruck abgefallen ist (wegen der Verbindung zur

cz Atmosphäre über das Ventil 30), ist das gesamte Instrument in den ursprünglichen abgeschalteten Zustand zurückgekehrt und die Bedienungsperson bzw. der Chirurg kann mit einem neuen Zyklus von Kühlung

und Erwärmung ausschließlich durch Benutzung de-, Knopfes 33ß beginnen.

In F i g 4 ist ein System gezeigt, welches dem System gemäß Fig. 3 sehr ähnelt, jedoch zwei Abwandlungen aufweist. Auch bei dieser Fig.4 sind wiederum die gleichen Bezugsziffern wie in Fig.3 gewählt, soweit dies möglich war. Zusätzlich zu der Ausführung gemäß F i g. 3 ist bei der Ausführung gemäß F i g. 4 ein weiterer Auslaß zur Atmosphäre A vorgesehen, und zwar über eine Abzweig- bzw. Auslaßleitung 40, die eine Verengung bei 40/4 aufweist. Die Leitung 40 ist von der Leitung 9 abgezweigt und bildet einen permanenten Auslaß für den Hohlraum der Sonde bzw. für die Leitung 9. Es ist jedoch festzustellen, daß bei für die Kühlphase geschaltetem Ventil die Leitung 9 frei zur ii Atmosphäre (über den Durchlaß 35Q geschaltet ist. Auf diese Weise wird die Verengung 40/4 lediglich in der Envärmungsphase, die dargestellt ist, wirklich wirksam. Das Vorhandensein der Verengung 40.4 bewirkt, daß in der Erwärniungsphase eine Entlüftung für das Strömungsmiuel aus der Sonde und den zugehörigen Durchlässen (zur Atmosphäre) besteht, was zum Abführen von Kondensat mit den oben angegebenen Vorteilen dienen kann, d. h. um die gewünschte Erwärmung zu begünstigen.

In der Fig.4 ist außerdem ein weiteres Ventil, welches mit 41 bezeichnet ist und einen Ventilkörper 4M aufweist, gezeigt. Dieses Ventil liegt in der Leitung 15. Das Ventil besitzt drei mögliche Stellungen und kann entweder manuell betätigt werden oder, wie dies bevorzugt der Fall ist, auf die Weise, in der ein Rohrverbinder verbunden bzw. angeschlossen wird. In der dargestellten Stellung ist die Leitung 15 mit dem Abzweigpunkt 4 und auf diese Weise mit der Leitung 5 verbunden, und zwar über die zweite Verengung 17, so daß sich die gleichen Verhältnisse wie in F i g. 3 ergeben. Falls der Ventilkörper 41Λ nach links verschoben wird. und zwar etwa um die Hälfte der möglichen Verschiebung, wird eine widerstandslose Verbindung zwischen 4 und 15 hergestellt, d. h. eine Verbindung, die -to Verengung bzw. keinen Strömungswiderstand aufweist. Dieser Zustand kann als »Ritson und Thomas«-Zustand bezeichnet werden, wobei die Quelle 1 nunmehr ohne Verwendung einer Verengung mit der Sondenspitze in der Erwärmungsphase verbunden ist. Wird der Ventilkörper 4M ganz nach links verschoben, so ist der Abzweigpunkt 4 vollständig von der Leitung 15 getrennt und es ergibt sich ein Zustand, wie er bei Einrichtungen des »Amoils-Wallachw-Typs vorliegt, bei welchem die Ausströmung bzw. Entlüftung von dem so Hohlraum der Sondenspitze blockiert ist.

Bei den in den Fig.3 und 4 gezeigten Ausführungsformen wird das in der Sonde vorhandene Kühlungsmittel in der Wärmungs- oder »Abkling«-Phase zur Atmosphäre hin entlüftet, und zwar geht diese Entlüftung relativ langsam vor sich wegen der Verwendung bzw. wegen des Widerstandes den das Gas bei 34Gbeim Entlüften vorfindet, so daß während dieser Phase Verdampfung des kondensierten Kühlmittels innerhalb des Hohlraumes sowie innerhalb der angren- ω zenden Durchlässe verzögert wird, mit dem Ziel, in der Sonde zu vermeiden, daß ein Wiederabkühlen am Ende des Druckabfallzyklus eintritt, was bei den oben beschriebenen Einrichtungen gemäß dem US-Palenl 39 13 581 auftreten kann.

Die vorangehende Beschreibung zeigt Beispiele, bei denen jeweils zwei Verbindungsleitungen bzw. Verbindungsrohre von der Quelle an den Hohlraum in der Sonde führen, wobei der Fluß in jeder Leitung durch eine entsprechende Verengung (^;n der entsprechenden Arbeitsstellung bzw. Arbeitsphase) kontrolliert wird. In der Erwärmungsphase kann jedoch der Fluß in dt/ zweiten Leitung, wie bei dem Vorschlag von Ritson und Thomas auch unbeeinflußt von einer Verengung sein, die zwischen der Quelle und dem Hohlraum angeordnet ist, wobei anstelle davon der Fluß dann durch eine Entlüftungsverengung in einer Entlüftungsleitung zur Atmosphäre hin einen entsprechenden (Strömungs-)Widerstand vorfindet, wobei durch c'iese Entlüftungsleitung das Erwärmimgsströmungsmittel in der Erwärmungsphase ausströmt, und zwar bei Über-

mungsverengung erzeugt wird. In diesem Fall ist dann die AussDömungsverengung die zweite Verengung die zweite Verengung und diese Ausströmungsverengung steuert bzw. kontrolliert den Kühlmittel- bzw. Strömungsmittelfluß in den Hohlraum. Ein Blick auf die Fig. 2 zeigt, daß beispielsweise das dort gezeigte System so verstanden werden kann, daß die Verengung 17 weggelassen werden könnte, wobei die Steuerung der Erwärmungsphase durch die Verengung 19 bewirkt wird.

Oben wurde die Anpaßfähigkeit des erfindungsgemäßen Systems erwähnt. Dies bezieht sich speziell auf den Umstand, daß die zweite Verengung (17) vorgesehen ist. Während der Arbeitsbereich dieser Verengung wesentlich breiter sein kann als der der ersten Verengung (5A) kann es trotzdem zweckmäßig sein, in einer Konsole oder aber selbst bei einem sich selbstversorgenden bzw. in sich abgeschlossenen Handinstrument eine zweite Verengung 17 vorzusehen, die dann so ausgeführt ist, daß sie durch eine ?ndere mit unterschiedlicher Charakteristik ersetzt werden kann. Es ist auch möglich, mehrere derartige Verengungen vorzusehen, die dann je nach Bedarf parallelgeschaltet werden können, so daß sich der Effekt einer einzigen größeren Verengung bzw. Verengung mit größerem Durchmesser ergibt.

Darüber hinaus kann das An- und Ausschaltventil, auf welches oben bezug genommen wurde (z. B. das Ventil 2 in den Fig. 1 und 2 oder das Ventil 32 in Fig.3) in bekannter Weise so ausgeführt sein, daß es beim Anschluß bzw. beim Abtrennen der Versorgungsleitung (z. B. der Leitung 3) an bzw. von der Quelle oder aber in ähnlicher Weise durch das Anschließen einer Leitung an eine Konsole gesteuert wird. Es kann daher beispielsweise ein Einsteckverbinder verwendet werden und durch einfache Anpassung in der Weise, daß ein Steuerelement betätigt wird, z. B. der sogenannte Fußschalter, erreicht werden, daß das Instrument bzw. System durch einfaches »Einstecken« betriebsbereit wird. Der entfernbare Teil ein^a solchen Verbinders kann dabei beispielsweise mit einem Anschlag versehen sein, der einen Knopf berührt und drückt, z. B. den Knopf 12 oder eine entsprechende Steuereinrichtung, wenn die Verbindung hergestellt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kältechirurgisches Instrument, bei welchem ein unter Druck stehendes Strömungsmittel einem Hohlraum der Instrumentenspitze über eine erste Verbindungsleitung zugeführt wird, weiche innerhalb der Instrumentenspitze eine Verengung in der Form besitzt, daß das Strömungsmittel annähernd vom Quellendruck in den Hohlraum unter Druckabfall expandiert und der Druckabfall einen Temperaturabfall im Hohlraum sowie an der Wandung des Hohlraumes erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Verbindungsleitung (9, 15) zum Zuführen von unter Druck stehendem Strömungsmittel in den Hohlraum vorgesehen ist und der Fluß in der zweiten Verbindungsleitung einer zweiten Verengung (17) unterworfen ist, und daß die Flüsse durch die beiden Verengungen in der ErwärmuD^sphase einen Druck im Hohlraum aufbauen, welcher zu einer Kondensation in dem Hohlraum führt

2. Kältechirurgisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel ein vielatomiges Gas ist, und daß der Druckabfall einen Temperaturabfall aufgrund des Joule-Thomson-Effektes bewirkt

3. Kältechirurgisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel, welches dem Hohlraum durch die erste und zweite Verbindungsleitung (5, 9) zugeführt wird, gleich ist und aus einer gemeinsamen Quelle (1) stammt

4. Kältechirurgisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (18,19) zum Entlüften des Hohlraumes in der Erwärmungsphase zur Atmosphäre hin vorgesehen sind.

5. Kältechirurgisches Instrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftung durch eine Verengung (19) erfolgt

6. Kältechirurgisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ventileinrichtungen (30,35) vorgesehen sind, um den Fluß von der Quelle (1) in den Hohlraum zu steuern, und daß die Ventileinrichtungen (30,35) durch Steuereinrichtungen (31, 35Λ) gesteuert sind, welche auf den Druck des Strömungsmittels ansprechen.

7. Kältechirurgisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum unmittelbar mit einer dritten Leitung verbunden ist, über welche in der Erwärmungsphase eine Verbindung zur Atmosphäre hergestellt ist.