DE2617247C3 - Kältechirurgisches Instrument - Google Patents
Kältechirurgisches InstrumentInfo
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- DE2617247C3 DE2617247C3 DE2617247A DE2617247A DE2617247C3 DE 2617247 C3 DE2617247 C3 DE 2617247C3 DE 2617247 A DE2617247 A DE 2617247A DE 2617247 A DE2617247 A DE 2617247A DE 2617247 C3 DE2617247 C3 DE 2617247C3
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Description
Die Erfindung betrifft ein kältechirurgisches Instrument,
bei welchem ein unter Druck stehendes Strömungsmittel einem Hohlraum der Instrumentenspitze
über eine erste Verbindiingsleitung zugeführt wird, welche innerhalb der Instrumentenspitze eine
Verengung in der Form besitzt, daß das Strömungsmittel annähernd vom Qucllendruck in den Hohlraum unter
Druckabfall expandiert und der Druckabfall einen Temperaturabfall im Hohlraum sowie an der Wandung
des 1 lohlraumes 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, w, bei in
beiden Fällen das so gekühlte Strömungsmittel 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 therapeutisehe 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 Instrumentenspit/e 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 Überführen der Instrumentenspitze aus der »Kühl- bzw. Abkühlphase«
in die »Erwärmungsphase«. So is· beispielsweise ein kältechirurgisches Instrument bekannt (GB-PS
llll 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 au., dem Hohlraum der Instrumentenspitze
blockiert wird. Durch den plötzlichen Druckan-
V) stieg im Hohlraum der Instrumentenspitze wird diese erwärmt.
Durch das erwähnte Blockieren des Strömungsmittclstromes läßt sich jedoch nur ein verhältnismäßig
langsames Erwärmen der Instrumentenspitze erreichen,
Yi 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 beispiels-
M) weise 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 Strömungsmittelnuelle 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 erliebliche mechanische Probleme auf, welche
darauf zurückzuführen sind, daß das gesamte Instrument zumindest am Ende der Erwärmungsphase mit
dem vollen Druck der Strömungsmittelquelle beaufschlagt wird. Da allgemein angestrebt wird, die
Instrumeiitenspitze mit einer möglichst dünnen Wandung
zu versehen, und da es darüber hinaus in der Praxis notwendig ist, verschiedene Verbindungen zwischen
einzelnen Instrumententeil 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. jo
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 :m oder am Instrument (z. B. im Hohlraum der Instrumentenspitze, 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 Verfugung. Dieser Effekt ist aller Wahrscheinlichkeit
größer bei solchen lns:rumenten, die große Maße aufweisen, als bei solchen Instrumenten mit kleinen
Abmessungen, beispielsweise bei Instrumenten für Augenbehandlungen.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil der Steuerung mittels Blockierung des Strömungsmittclflusses 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 ί,ο
Erwärmung ebenfalls entsprechend reduziert ist, da hier die Strömungsgeschwindigkeit in ähnlicher Weise
!'■■grenzt ist.
Darüber hinaus können bei derartigen Instrumenten undichte Stellen, z. B. undichte Stellen nach dem Ventil
am Auslaß, selbst danr. "".!■ einem Fehlverhalten führen,
wenn der wirksame Querschnitt derartiger undichter Stellen in der Größenordnung der Durchlaßöffnung der
die Kühlwirkung erzeugenden Verengung liegt, wobei dann derartige undichte Stellen in der Erwärmungspha
se des Instrumentes den Druckaufbau im Hohlraum der Insirumenienspitze 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 Insirumentenspitze beim Erwärmen verbundenen Risikos
eine schnelle Erwärmung der Instrumentenspitze erreicht werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein kältechirurgisches
Instrument der eingangs geschilderten At t erfindungsgemäß so ausgebildet, daß eine zweite Verbindungsleitung
zum Zuführen von unter Druck stehendem Strömungsmittel in den Hohlraum .. rgesehen ist und
der Fluß in der zweiten Verbindung .,leitung einer zweiten Verengung unterworfen ist, und daß die Flüsse
durch die beiden Verengungen in der Erwärmung1 nhase
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
Wärmt· bzw. innerer Wärme verbunden sein muß, was
dann /u der gewünschten Erwärmung der Instrumentenspii/e
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 S\ stern 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 angepal'· sehr
unterschiedliche Kühlkapazitäten und sehr unterschiedlichen
Strömungsmittelfluß aufweisen.
Bei dem Instrument ist es jedoch aurh möglich, die zweite Verengung so auszubilden, daß sie dem
jeweiligen Verwendungszweck entsprechend ausgewählt bzw. eingestellt werden kann, wodurch sich das
Spektrum möglicher \erwendbarer unterschiedlicher Instrumente noch wesentlich erhöhl.
In manchen Varationen bzw. Abwandlungen der
Erfindung kann ein umgekehrter Strörnungsmittelfln'l
auftreten (d. h. umgekehrt in bezug auf die normale Arbei.sv.-eise), wobei dieser umgekehrte Strömungsmittelfluß
dazu dient. Material auszublasen bzw. zu entfernen, dessen Vorhandensein dazu führen kann, daß
der erwünschte Fluß des Strömungsmittels 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, die verglichen
mit der Temperatur der Instrumentenspitze in der Kühlphase relativ hrch 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
26 \Ί 247
jedoch mich zweckmäßig sein, diesen regenerativen
Wiinneausliitiscli zu vermeiden, der in manchen lallen
fin die angestrebte Kühlung nachteilig isl. Aus diesem
(jninde können dann auch die beiden Strömungsmittel
ströme getrennt geführt werden.
Hei dem Instrument sind die erste sowie die /weite
Verengung vorzugsweise so ausgebildet, daß sie die
Fltißriehlung des .Strömungsmittels in den Hohlraum
bestimmen, d. h. vor allem auch, daß in der F.rwiimiiirigsphase
durch beide Verengungen Strömungsmittel in Richtung /um Hohlraum der Instrumentenspit/e hm
fließt.
Is versteht sich, daß die /weite Verengung nicht
unbedingt in tier /weiten Verbindungsleitiing vorgesehen
sein muß. Die zweite Verengung kann auch in einem Auslaß des Hohlraumes vorgesehen sein, wobei die
/•.vjiie Verc::··;::;·1 daüt! ebenfalls den FW!1 d-'s
Sltömungsmittels durch die /weite Verbindungsleitiing
aufgrund lies im Hohlraum ausgebildeten Druckes bestimmt. In ähnlicher Weise kann die /weite
Verengung auch in einem Abzweig bzw. in einer von der /weiten Verbindungsleitiing abzweigenden Leitung
vorgesehen sein, die einen Auslaß zur Atmosphäre darstellt.
Das Instrument wird beispielsweise mit einem vielatomigen das 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 FaP kann die gleiche Quelle zur Versorgung der Verbindungsleitung
in der Frwärniiingsphase benutzt werden, wobei die
Erwärmung auch hier wiederum auf die bereits erwähnte Kondensation des Gases im Höh'raum der
Instrumentenspit/c zurückzuführen ist. Wie im einzelnen
noch beschrieben wird, können Maßnahmen zum Reinigen des Hohlraumes sowie der benachbarten
Verbindungsleitungen usw. von dem Kondensat vorgesehen sein.
Hei dem Instrument können beispielsweise auch druckgesteuerte fietiitigungsmittel 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. vorhar'ienem 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 solchen Auslaßventilen
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 Auslaßbbckierung
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
über die erste Verbindiingsleitting er/eiigl ν ird. I lierbci
isl es /u eck mäßig, dall die Quelle fur das ,ils Kühlmittel
dienende .Strömungsmittel sowie die Quelle fiir das
er\v ärmende (las sich auf dem gleichen Druck befinden,
was .ml anlache Weise erreichbar ist. da beule Quellen
/u einer gemeinsamen Quelle zusammengefaßt sein können, was sich wiederum (entsprechend der obenerwähnten
Lehre von R i t s ο η) durch die Verwendung eines z'wei-Wi')! -Ventils in der Versorgungsleitung
/wischen dem Instrument und der Gasquelle auf einfache Weise bewerkstelligen läßt.
Fin Svstem mit zwei Verengungen, wie es der
vorliegenden Erfindung entspricht, kann leicht in tier
Weise ausgeführt werden, daß die Flußcharakteristiken der /weiten Verengung ohne Änderungen geeignet sind
für the Verwendung in Verbindung mil einer Änderung der C:!i;!.le der ersten VereP-t7|jnu in w.'iten Β·_Τ'Λ!( !»on
Auf diese Weise ist es möglich, daß mit großer
Einfachheit eine exzellente Erwärmung bei Sonden mit
unterschiedlicher Ausbildung möglich ist. wobei lediglich eine ein/ige unveränderbare bzw. ungeiinderte
StCiLi konsole usw. benötigt wird. Dies isl äußerst
vorteilhaft, /weckmäßig und bequem für die Bedienung sowie äußerst okonimisch. da die Konsole einen relativ
teuren Teil der Einrichtung darstellt. Falls es jedoch notwcrvt'g ist. nach einem weiteren Spektrum von
verschiedenen Sonden vorzusehen, dann können zwei oder mehrere zweite Verengungen verwendet werden
in Abzweigleitungen, die paralle1 zueinander verlaufen,
wobei dann entsprechende Auswa'hlveniile beliebiger
Form vorgesehen sind, so daß 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 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. Verbindungsleitungskupplung
(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 Leitungsführung 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« iiiii'h von einem Behälter oiler einem
,linieren Speichen1,ium gebildet sein.
Die l.rliiuliing wird im folgenden im Ziis,>mmenhang
mn ilen I leinen ;iti Ausfiihniiigsbcr pielen erläutert. I λ
I ι μ. i das lilockiliagramm eiricr Ausliihrungsform
ties crfindungsgemäl.ten Systems, dargestellt in der
»Lrw ai miingsphase«,
Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie m Fig. 1 \cm
fwicr Abwandlung lies Svslems. dargestellt in der
kuhlphase. wobei bei dieser Ausführungsform eine
verengte Auslaßöffnung zur Atmosphäre ίΐπ der
AiislaBleitung vorgesehen ist.
I ι g. 5 die Darstellung eines etwas mehr ausgearbeiteten
Systems entsprechend der Hrfuulung. dargestellt
im ausgeschalteten Zustand, wobei unterschiedliche lie/ugs/eichen dort gewählt wurden, wo es der Klarheit
wegen /weckmäßig erschien.
I i g. 4 die Darstellung einer Abwandlung des Systems der Ii g. 3. wobei das dargestellte System vorsieht, daß
die liedienungsperson bestimmen kann, welche von drei
verschiedenen Finsatzniöglichkeiten sie auswählen mochte, wobei die folgenden drei Möglichkeiten
bestehen:
I. Line Verwendung entsprechend dem ursprünglichen,
obenerwähnten, zunächst von A m ο i I s und später von Wallach gemachten Vorschlag
(südafrikanische Patentanmeldung 3391/65 sowie
üritisches Patent 11 Il 757) mit Auslaßblockicrung.
II. F.ine Verwendung entsprechend dem Vorschlag von Ritson und Thomas (US-Patent
34 13 581) mit Auslaßblockicrung und gleichzeitiger
Zufuhr von Strömungsmittel in den Hohlraum für die Frwärmung. wobei das Strömungsmittel für
die Frwärmung durch eine Leitung zugeführt wird, die getrennt von der entsprechenden Leitung für
das in der Kühlphase zugeführtc Kühlmittel ist.
III. F.ine Verwendung in der erfindungsgemäßen Weise.
III. F.ine Verwendung in der erfindungsgemäßen Weise.
Druckablall im Ventil 2 merklich abgekühlt wurde liei
der dargestellten Ausfiihi ungslorm ist das llaiuhnsininien;
β ein mit dem |oule I honison Illekl bzw. nut der
|oule I homson Kühlung arbeitendes Instrument des Amoils Ivps mit einer Sonde 7. welche eine Spitze 8
hoher thermischer Leitfähigkeit aulweist, welch letztere
den üblichen Kühlraum umschließt, der Gas durch erste
Verengiingsmittel erhält, die zum Abkühlen dienen und
die allgemein mit <.\cr Ziffer 5.Λ bezeichnet sind. 1Nn ilen
Verengungsniitteln 5A tritt das (ias in der Nähe der
Wand des Hohlraumes in der Spitze 8 aus und trifft auf
diese Wand. Hin praktisches .Ausführungsbeispiel einer solchen Sonde ist in der US-PS 34 I 3 581 beschrieben.
Der Hohlraum innerhalb der Spitze 8 steht über ilen Irinenraum der hohlen Sonde 7 und über dessen,
vorzugsweise wärmeisoliertes Hand- bzw. (iriffstück b/A mit einer Leitung 9 zum Abfuhren des Gases in
Verbindung, welche vorzugsweise ebenfalls ein flexibles Rohr ist und welche /u einer Ventilanordnung 11 führt.
Der Gegenfluß des Gases /u 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
/weck koaxial zueinander angeordnet sind. Das Ventil der Ventilanordnung Il ist für eine Hand- oder
Fußbetütigung geeignet oder aber rclaisgesteuerte 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 Ventilelementcs bzw. Ventilkörpers 13 innerhalb der Linrichtung H
steuert. Von der Ventileinrichtung 11 ausgehend mündet
eine Ausläßleitung 14 in die Atmosphäre A. wobei diese Auslaßleitung aus Gründen der Keimfreiheit bz.w.
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
Bezugsziffern verwendet, wo dies der Klarheit wegen erforderlich war.
In der Fig. I 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 emc
Schließstellung aufweist und welches in üblicher Weise-Teil einer Drucksteuereinrichtimg bildet, die automatisch
einen konstanten und von der Quelle I 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
al!apmpin rnit der Ziffer β bezeichnet ist. Die Leiinngen
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
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. I zeigt die Anordnung in der »Lrwärmungsphase«.
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 Auslaßleitung 14 blockiert ist und eine Verbindung
zwischen 4, 9, 17 und 15 besieht, um die Erwärmungsphase
bzw. den A.rbe'.tszustand des Gerätes in
Erwärmungsphase zu erreichen. Bei getrennten1! Andern
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 Hohlraum der Spitze 8 ein. wodurch die Spitze
angewärmt wird. Der schräge Pfeil 13,4 zeigt denjenigen Weg innerhalb des Ventiikörpers 13 an. der in der
»Kühlphase« die Leitung 9 mit der Auslaßleitung 14
ίο
verbindet, iiiui /wai dann, wenn tier Ve π 11 lk<
>rpc i' Ii ii,ich .'inks vci schoben isl. In diesem Zustund bzw. in
dieser Kuhlphiise ist dann tier Hohlraum der Sondenspit/e
8 Itci tnii der Atmosphäre verbunden.
In IΊ g. 2 ist ein ähnliches System b/w. eine ähnliche
Linrichlung gezeigt, wobei gleiche Bezugszilfern verwendet
wurden soweit dies möglich war. Dir I■'ι g. 2
zeigt ilie Kiihlprtüsc. Bei dieser geringfügig sorgfältig
ausgearbeiteten Abwandlung besieht eine verengte (zusätzliche) Verbindung zur Atmosphäre. Diese Ver
bindung wird durch eine I .eilung IH gebildet, die von der
I,ellung 4 zur Atmosphäre 4 ah/weigt. Innerhalb tier
I. ellung IXisl eine dritte Verengung 14 für die Strömung
vorgesellen. Wenn die Vennleinrichuing aus der
dargestellten Kühlslellung in die nicht tiargestellte
Stellung fur die Erwärmung durch Verschieben des
Veniilkörpers 13 nach links gebracht wird, in welcher
Stellung dann die Leitung 4 nut der Leitung 15 und mn
der I.ellung IK verbunden ist. ist entsprechend der
Verengung IH ein gewisses Ausstromen aus eier Leitung
4 /ur Atmosphäre und damit im Resultat auch atis dem
Hohlraum der Sondenspit/e möglich, wobei dieser
(iasstrom bei einem entsprechenden Anschluß selbst
verständlich auch in einen Behälter fließen kann. Ls isi
dabei /u beachten, daß in der Lrwärmungsphase entsprechend den obigen Ausführungen die Leitungen 4
und 15 miteinander verbunden sind, während die direkte
Verbindung /wischen der Leitung 9 und der Auslaßlei lung 14 unterbrochen ist. Hei dieser Abwandlung kann
der Gasfluß /ur Atmosphäre über die Leitung 18 dazu dienen, die Sonde und zugehörigen Leitungen von
Kondensat /ti reinigen, so daß ein größerer Wärmeein
gang bzw. ein größerer Wärnieeffekt an der Spitze 8 der
Sonde 9 möglich ist.
I i g. 4 zeigt ein System entsprechend der Lrfindung
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. Hin Ventil, vorzugsweise ein Spulen- oder .Scheibenventil 30 mit
einem beweglichen Spulenkörper .30,4 wird durch die Druckdose oder durch den Balg 31 eines Servomotors
UCI U(II
Ull_ l^CI
Ventil 30 zwar unterbrochen, diese Leitung besitzt jedoch eine Abzweigungslcitung 32, die zu einem
zweiten Ventil, z. B. zu einem zweiten Spulenventil 33 führt, welches mit einem Spulenkörper 33/A versehen ist,
der mit Hilfe eines Druckknopfes 33θ oder aber auf andere Weise bewegt werden kann. Wenn der
Ventilkörper 33,4 sich in der gezeigten Stellung befindet, ist die Leitung 32 unterbrochen, während beim
Drücken des Knopfes ViB die Leitung 32 mil der Leitung 34 verbunden ist. Die Leitung 34 verzweigt sich
ihrerseits am. Punkt 34,4 in zwei Leitungen 34ßund 34C
Die Leitung 34S führt über ein Absperr- bzw. iN'dCKSCniägVeniii 34ZpZU einen! Zweiten VcrZwcigUngS-punkt
bei 34Fund von dort zu der Druckdose 3i bzw.
durch eine Verengung 34G 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 35/4. 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 Leiiung 15 mit dem Hohlraum der Sonde im Handinstr-ment 6,
und zwar im Falle der Erwärmungsphase des Instrumentes. Falls die Druckdose 35/A wirksam mit Druck
beaufschlagt w ptl (durch 52, {i, 54() wird der
Veniilkörpcr Vtti nach links bewegt, so daß der
Hohlraum der Sonde über 9, 55 und 14 nach der
Atmosphäre Λ entlüftet wird b/w. mit tier Atmosphäre
ί 4 in Verbindung steht.
Im tiargestellten Zustand belindet sich tlas Instrument
außer lietrieb. Ls sei nun angenommen, daß tlas Versorgungsventil 2 geoflnet ist. Das Instrument ist
damit betriebsbereit. Der Hohlraum ties Instrumentes
in ist über 35 frei mit dem Umgebungsdruck verbunden,
l'bcnso ist die Druckdose 51 über 34/-"und 54( 'und die
Druckdose 55 über it(. 34 sowie ilen schrägen Durchgang 55( im Venlilkörper 334 mit tier Almo
Sphäre verbunden.
l> 1 alls nun the Bedienungsperson die Abkühlphase
b/w. eine Abkühlung dt: Sondenspitze benötigt, wu\' tier Knopf 55/i voll gedruckt Hierdurch wird die
Leitung 52 über den Durchlaß 33/.> zur Leitung 54
geoifnei. Die Diuikuusc 51 dehni sich niiii <uis uru!
:ii bewegt die Venlilkörper 50.4 und 55,4 nach links.
I liertlurch wird die Leitung 5 nach 5 sowie die Leitung 4
nach 14 geöffnet, so tlaß Gas durch die Sonde unter
Lrzeugung einer Kühlwirkuiig bzw. Abkühlung fließt,
wobei das expandierte Gas über die Leitung 9. den
.'Ί 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 35/3 nach links abgetrennt. Wirtl nun festgestellt, daß die Lrwärmungsphase bzw.
κι ein Wiedererwärmen der Sondenspitze erforderlich ist.
so gibt die Bedienungsperson den gedrückten Knopf 33/? frei, was zur l'olge hat. tlaß die Leitungen 34flund
34C wiederum über S3( zur Atmosphäre geöffnet werden, wodurch der Druck in der Druckdose 35,4
ι·"' abfällt. Wegen des Rückschlagventils 34/) nimmt der
Druck in tier Druckdose 31 langsamer ab. und zwar gesteuert durch tlie Verengung 34G.
Das Zusammenziehen der Druckdose 35,4 führt dazu, daß der Venlilkörper 35/? nach rechts bewegt wird.
·«> wodurch die Verbindung zwischen den Leitungen 9 und
15 wieder hergestellt wird. Der Hohlraum de " Sonde ist Mimmolir mit rloi- OiipIIp I liKpr ;UfPI niimllol 71 IPl (1.1 nrlfT
verlaufende Wege. d. h. über die die Kälte- bzw. Abkühlwirkung erzeugende Verengung 5Λ 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
v, Bewegung des Ventilkörpers 30.4 nach rechts, jedoch in
Abhängigkeit von dem verminderten Gasfluß durch die Vereneung 34G" (das Rückschlagventil 34D ist geschlossen),
so daß diese Bewegung des Ventükörpers 35.4 verzögert wird und die Quelle 1 langsam von der
Leiiuri" 5 sowie von der Leitünp i5 a't^etrennt wird Dip
Größe dieser Verzögerung wird durch die Verengung 34G gesteuert, weiche vorzugsweise manuell einstellbar
ist. Der Erwärmungsvorgang bzw. der Erwärmungsgrad der Sonde hängt teilweise vom Druckabfall, hauptsächiich
jedoch von dem relativen widerstand der Verengungen 5/4 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
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 des Unoples H/f beginnen.
In I i g. f, ist ein System gezeigt, welches dem System
gemalt I- i g. i sehr ähnelt, jedoch zwei Abwandln igen
aufweist. Auch bei dieser F ig. 4 sind wiederum die gleichen Be/ugs/iffern wie in I i g. 3 gewühlt, soweit
dies möglich war. Zusätzlich zu der Ausführung gemäß
I' i g. 3 ist bei der Ausführung gemäß F ι g. 4 ein w eiterer
Auslaß zur Atmosphäre Λ vorgesehen, und /war über
eine Abzweig- bzw. Auslaßleitung 40. die eine Verengung bei 404 aufweist. Die Leitung 40 ist von der
Leitung 9 abgezweigt und bildet einen permanenten Auslaß für den Hohlraum der Sonde bzw. für die
Leitung 1 Ls ist jedoch festzustellen, daß bei fur die
Kühlphase geschaltetem Ventil the Leitung 4 Irei zur
Atmosphäre (über den Durchlaß 15( ) geschaltet ist. Auf
diese Weise wird die Verengung 40.4 lediglich in tier Lrw.irmungsphase. die dargestellt ist, wirklich wirksam.
Das VoiMiiiiufM.seiti dei Veienguiig 40/i Ijcwii kl, tiaß im
der Lrwärmungsphase eine Lntlüftung fur das Strömungsmittel aus der Sonde und den zugehörigen
Durchlässen (zur Atmosphäre) bestellt, was zum Abführen von Kondensat mit den oben angegebenen
Vorteilen dienen kann, d. h. um die gewünschte Erwärmung zu begünstigen.
In tier F i g. 4 ist außerdem ein weiteres Ventil,
welches mit 41 bezeichnet ist und einen Ventilkorper 41Λ aufweist, gezeigt. Dieses Ventil liegt in tier Leitung
15. Das Ventil besitzt drei mögli.hc Stellungen und kann
e.itweder manuell betätigt werden oder, wie dies
bevorzugt der Fall ist, auf die Weise, in tier ein
Kohrverbinder 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 4M 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
Verengung bzw. keinen Strömungswiderstand aufweist.
bezeichnet werden, wobei die Quelle 1 nunmehr ohne Verwendung einer Verengung mit der Sondenspitze in
der Erwärmungsphase verbunden ist. Wird der Ventilkorper 4M ganz nach links verschoben, so ist der
Abzweigpunkt 4 vollständig von der Leitung Ij getrennt und es ergibt sich ein Zustand, wie er bei
Einrichtungen des »Amoils-Wallachw-Typs vorliegt, bei
welchem die Ausströmung bzw. Entlüftung von dem
Hohlraum der Sondenspitze blockiert ist.
Bei den in den F i g. .3 und 4 gezeigten Ansfiihrunt/sformen
wird das in der Sonde vorhandene Kühlungsmittel
in der Wärmungs- oder »Abkling<<-Phase zur Atmosphäre h:n entlüftet, ur.d zwar geh! 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- <
zenden Durchlässe verzögert wird, mit dem Ziel, in der
Sonde zu vermeiden, daß ein Wiederabkühlen am Ende des Druckabfallzyklus eintritt, wis bei den oben
beschriebenen Einrichtungen gemäß dem US-l'alent
W I 3 ")81 auftreten kann.
Die vorangehende Beschreibung zeigt Beispiele, he;
denen jeweils zwei Verbindungsleitungen bzw. Verbin dungsrohre von der Quelle an den Hiihi'-uim in tier
Sonde fuhren, wobei der Fluß in jeder Leitung durch eine entsprechende Verengung (in der entsprechenden
Arbeitsstellung bzw. Arbeitsphase) kontrolliert wird. In
der Lrwärmungsphase kann jedoch ilcr Fluß iti der
zweiten Leitung, wie bei dem Vorschlag von Ritson
und T h ο m η s auch unbeeinflußt von einer Verengutii:
sein, die /wischen der Quelle und dem Hohlraum ,ingeordnet ist. wobei anstelle davon der I hiß dann
.lurch eine Lntlüftungs\ ercngung in einer Entlüflungs
leitung zur Atmosphäre hm einen entsprechenden (StrömiiMgs-)Widerstand vorfindet, wobei durch dn.se
hntliifliingsleilung tlas Ερλ ärmungsslromungsmittel in
tier Frwürmungsphase ausströmt, und zu ar bei Oberwmdiiiig
tics Widerstandes, der durch tue Ausmiö
niungsverengung erzeugt wird. In diesem Fall ist darin
die Ausströmungsverengung die /weite Verengung die
/weite Verengung und these Alisströmungsverengung steuert bzw. kontrolliert den Kühlmittel· bzw. Slrt
mungsmittelfluß in den Hohlraum. Fm Blick auf die FΊ g. 2 zeigt, daß beispielsweise das dort gezeigte
System so verstanden werden kann, daß die Verengung 17 weggelassen werden konnte, wobei tue Steuerung
der Frwärmiingsphase durch die Verengung 11 bewirkt
wird.
Oben wurde die Anpaßfähigkeit des erfindungsgemäßen Svstems erwähnt. Dies bezieht sich speziell auf den
I instand, daß die zw eite Verengung (17) vorgesehen ist.
Während tier Arbeitsbereich dieser Verengung wesentlich
breiter sein kann als der der ersten Verengung (ΐ-\)
kann es trotzdem zweckmäßig sein, in einer Konsole oder aber selbst bei einem sich selbstversorgenden bzw.
in sich abgeschlossenen Handinstrument cmc zweite Verengung 17 \orzusehen. die dann su ausgeführt ist.
daß sie durch eine an.'ore mit unterschiedlicher
Charakteristik ersetzt werden kann. Es ist auch möglich. mehrere derartige Verengungen vorzusehen, die dann
;■: ::::ch Bedarf ^^iie^ccr"1''-1 >' •■•r.-jor. L-.λ™ ^r. t.>
,i-.u sich der Effekt einer einzigen größeren Verengu .>■: b/w.
Verengung mit größerem Durchmesser ergibt.
Darüber hinaus kann das An- und Ausschaltventil. auf
welches oben bezug genommen wurde (/. R. das Ventil 2
in tlen F i g. I und 2 oder das Ventil 32 in Γ ι g. 3) ;n
bekannter Weise so ausgeführt sein, daß es beim
Anschluß bzw. beim Abtrennen der Versorgungsleitung
annncner weise uurci
eine Konsole aesteuc
eine Konsole aesteuc
einer
Es kann daher Iv^mcU-
\'eise ein Einsteck\erbinder verwendet we;\:en und
durch einfache Anpassung in der Weise, daß ein
Steuerelement betätigt wird / B der vv^'*1·^1"'^
rijuschaUer. erreicht weiden, daß das Irisiiuiiient L\:v.
.System durch einfaches »Hinstecken.< betriebsbereit
wird. Der entfernbar Teil eines solchen Verbinders kann dabei beispielsweise mit einem Anschlag versehen
sein, der einen Knopf berührt und drückt. ■/. B. den
Knopf 12 oder eine entsprechende Steuereinrichtung, wenn die Verbindung hergestellt wird.
Hiciz.u 2 Biäit jiXichnungc
Claims (7)
1. 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, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite Verbindungsleitung (9, 15) zum Zufuhren 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
Erwärmungsüiiase 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 eintr gern insarnen Quelle (1) stammt.
4. Kältechirurgisches Instrumf ii 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, 35,4) 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 Erwärmungsphasc
eine Verbindung zur Atmosphäre hergestellt ist.
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