SU839516A1 - Cryosurgical probe - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к медицинской технике, а именно к устройствам дл  криовоздействи  на ткани, и может быть использовано при криоопераци х . Известно устройство дл  локального охлаждени  тканей, содержащее корпус, подвод щий и отвод щий хладагент каналы и рабочую часть внутренн  поверхность которой покрыта слоем малотеплопроводного материала , например фторопласта, что позвол ет несколько увеличить диаметр зоны замораживани  ткани Q. Однако известное устройство не обеспечивает необходимой зоны замора живани  ткани из-за недостаточной интенсивности процесса теплоотдачи в рабочей части устройства вследствие высокого термического СОПрОТИВ лени  стенки рабочей части и неорганизованного потока хладагента. Известно также криохирургическое устройство, содержащее корпус, наконечник и каналы дл  подвода и отвода хладагента.Канал дл  подвода хладагента выполнен в виде осевой трубки. Дл  повышени  интенсивности процесса теплоотдачи между осевой трубкой и корпусом устройства расположена пориста  прокладка, через которую продавливаетс  паро-жидкостна  смесь хладагента из рабочей зоны наконечника в отвод щий канал 2J. Недостатком указанного устройства  вл етс  низка  замораживающа  способность. Известен криохирургический зонд, содержащий корцус, наконечник, подвод щую и отвод щую хладагент магистрали . Корпус состоит из наружной и внутренней трубок, которые образуют между собой полость, в которой поддерживаетс  высокий вакуум, обеспечивающий надежную теплоизол цию хладагента, циркулирующего по ко- , аксиально расположенным каналам дл  подвода к наконечнику и отвода отThe invention relates to medical technology, in particular to devices for cryosurgery on tissue, and can be used in cryo-operations. A device for local tissue cooling is known, comprising a housing, coolant supply and exhaust ducts and a working portion of the inner surface of which is covered with a layer of low heat conducting material, such as fluoroplastic, which slightly increases the diameter of the freezing zone of tissue Q. However, the known device does not provide the necessary freezing zone due to the insufficient intensity of the heat transfer process in the working part of the device due to the high thermal resistance of the wall of the working part and rganizovannogo refrigerant stream. A cryosurgical device is also known, comprising a housing, a handpiece and channels for supplying and discharging a coolant. A channel for supplying a coolant is made in the form of an axial tube. To increase the intensity of the heat transfer process, a porous gasket is placed between the axial tube and the body of the device, through which the vapor-liquid mixture of the refrigerant is forced from the working area of the tip into the discharge channel 2J. The disadvantage of this device is low freezing ability. A cryosurgical probe is known, which contains a korcus, a tip, and a supply and discharge refrigerant line. The body consists of outer and inner tubes, which form between them a cavity in which a high vacuum is maintained, ensuring reliable thermal insulation of the refrigerant circulating along coaxial axially located channels for supplying the tip and discharging from

него хладагента. На внутренней поверхности наконечника имеютс  ребра выполненные либо вдоль подвод щей магистрали, либо по одно- или многозаходной спирали и вершинами плот прилегающие к стенке подвод щей магистрали и образующие изолированн друг от друга каналы, соедин ющиес  через отверсти  подвод щей и отвод щей магистралей .it's refrigerant. On the inner surface of the tip there are ribs made either along the supply line, or along a single or multiple spiral and the vertices of the raft adjacent to the wall of the supply line and forming channels that are isolated from each other, connecting through the openings of the supply and discharge lines.

Недостатками известного устройства  вл ютс  недостаточно высока  замораживающа  способность, маленька  зона замораживани  и больщой расход хладагента, что обусловлено невозможностью избежать пленочного кипени  на внутренней поверхности наконечника из-за больших тепловых noTOicoB, поступающих из ткани. При сохранении пленочного кипени  на части внутренней поверхности наконечника образуетс  смешанный режим кипени , средн   интенсивность теплоотдачи при котором намного ниже, чем при пузырьковом кипении.The disadvantages of the known device are not sufficiently high freezing ability, a small freezing zone and a large refrigerant flow rate, which is due to the inability to avoid film boiling on the inner surface of the tip due to large thermal notoico B coming from the fabric. When the film boil is retained, a mixed boiling mode is formed on a part of the inner surface of the tip, the average heat transfer intensity at which is much lower than that of bubble boiling.

Цель изобретени  - повышение замораживающей способности устройства увеличени  зоны замораживани  и уменьшение расхода хладагента.The purpose of the invention is to increase the freezing ability of the device to increase the freezing zone and to reduce the refrigerant consumption.

Указанна  цель достигаетс  „тем, что в устройстве, содержащем подвод щую и отвод щую хладагент магистрали , помещенный в теплоизолированный корпус охлаждаемый наконечник с размещенными на его внутренней поверхности ребрами, соприкасающимис  своими вершинами со стенкой подвод щей магистрали с образованием каналов в теле наконечника дп  выхода парожидкостной смеси хладагента в отвод щую магистраль, поверхность стенок каналов и верхн   торцва  поверхность ребер покрыта слоем капилл рно-пористого материала, состо щего из спеченных металлических волокон.This goal is achieved by the fact that in the device containing the inlet and outlet refrigerant of the line, a cooled tip is placed in a heat-insulated casing with ribs placed on its inner surface that contact its apexes with the wall of the inlet line to form channels in the body of the dp output vapor-liquid the refrigerant mixture into the discharge line, the surface of the channel walls and the upper end surface of the ribs is covered with a layer of capillary-porous material consisting of sintered x metal fibers.

На фиг.1 изображено предлагаемо устройство, общий вид, в разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на й)иг, I.Figure 1 shows the proposed device, a General view, in section; figure 2 - section aa on the d) u, I.

Криохирургический зонд содержит наружную трубку 1 и внутреннюю тру ку 2, образующие корпус, подвод щую магистраль 3, отвод щую магистраль 4 и рабочий наконечник 5. Наружна  и внутренн   трубки закреплены в наконечнике 5. В образовавшейс  между трубками I и 2 полостиThe cryosurgical probe contains an outer tube 1 and an inner tube 2, forming a housing, a supply line 3, a discharge line 4 and a working tip 5. The outer and inner tubes are fixed in the tip 5. In the cavity formed between tubes I and 2

6 поддерживаетс  высокий вакуум, обеспечивающий надежную теплоизол цию хладагента, циркулирующего по магистрал м 3 и 4 внутри устройства. В6, a high vacuum is maintained, ensuring reliable thermal insulation of the refrigerant circulating through the line m 3 and 4 inside the device. AT

качестве хладагента может использоватьс  жидкий азот. Подвод ща  магистраль 3 выполнена в виде трубки 7, расположенной вдоль оси корпуса.Отвод ща  магистраль 4 образована внещ0 ней поверхностью трубки 7 и внутренней поверхностью внутренней трубки 2 корпуса. На внутренней поверхности рабочего наконечника 5 имеютс  ребра 8, вьтолненные вдоль подвод щейliquid nitrogen can be used as a refrigerant. The supply line 3 is made in the form of a tube 7 located along the axis of the housing. The discharge line 4 is formed by the outer surface of the tube 7 and the inner surface of the inner tube 2 of the body. On the inner surface of the working tip 5 there are fins 8, filled along the inlet

5 магистрали 3. Ребра 8 своими вершинами 9 плотно прилетают к стенке подвод щей магистрали 3 и образуют изолированные друг от друга каналы 10J.соедин ющиес  между собой только5 highways 3. The ribs 8, with their vertices 9, flush tightly to the wall of the inlet main line 3 and form channels 10J, which are isolated from each other.

0 через отверсти  I1 и I2 магистралей 3 и 4. Стенки каналов 10 и торцова  поверхность 13 ребер 8 покрыты слоем 14 материала, имеющего капилл рнопористую структуру, спеченного из0 through the openings I1 and I2 of the lines 3 and 4. The walls of the channels 10 and the end surface of the 13 ribs 8 are covered with a layer 14 of material having a capillary-porous structure, sintered from

5 медных монодисперсных дискретных волокон диаметром 20 - 130 мкм и длиной 3 - 6 мм. Пористость такого сло 5 copper monodisperse discrete fibers with a diameter of 20-130 microns and a length of 3-6 mm. The porosity of such a layer

14может достигать 96%. Слой 14 капилл рно-пористого материала спечен с14 can reach 96%. A layer 14 of a capillary-porous material is sintered with

0 материалом наконечника 5, что обеспечивает минимальное термическое сопротивление контакта.0 by the material of the tip 5, which ensures minimal thermal resistance of the contact.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В каналы 10 рабочего наконечника 5 из подвод щей магистрали 3 поступает жидкий хладагент, например жидкий азот, который насыщает поры ка- пилл рно-пористого сло  14. При соприкосновении рабочего наконечника 5 с охлаждаемой тканью 15 из-за разности температур между тканью и хладагентом в наконечнике тепловой поток из ткани передаетс  к рабочему наконечнику, а от него - к хладагенту. Вследствие: высокой теплолроводности материала наконечника 5 и достаточного поперечного сечени  ребер 8 тепловой поток одинаково быстро-передаетс  к капилл рно-пористому слою 14,расположенному как на поверхности стенок каналов 10, так и на торцевой поверхности 13 ребер 8. Под воздействием выдел емого охлаждаемой тканьюThe channels 10 of the working tip 5 receive liquid coolant, for example liquid nitrogen, from the supply line 3, which saturates the pores of capillary-porous layer 14. When the working tip 5 contacts the cooled fabric 15 due to the temperature difference between the fabric and the refrigerant the tip of the heat flux from the fabric is transferred to the working tip, and from there to the coolant. Due to the high thermal conductivity of the material of the tip 5 and a sufficient cross-section of the ribs 8, the heat flux is equally rapidly transmitted to the capillary-porous layer 14 located both on the surface of the walls of the channels 10 and on the end surface of the 13 edges 8. Under the influence of the secreted by the cooled fabric

15тепла происходит кипение хладагента на пористой поверхности стенок каналов 10 и торцов ребер 8. Этот15heat the refrigerant boils on the porous surface of the walls of the channels 10 and the ends of the ribs 8. This

5 . 8 процесс протекает очень интенсивно, поскольку образование и рост пузырей чара происходит как на внутренней поверхности стенки наконечника,так и внутри капилл рно-пористой структуры , где пузыри окружены высокою, теплопроводным скелетом сло  14, имеющим температуру, близкую к температуре внутренней стенки наконечника 5. Образовавша с  паро-жидкостиа  смесь по разделенным каналам 10 отводитс  в отвод щую магистраль А. Такое разделение движени  хладагента по .отдельным каналам способствует гидродинамическому, врздействию на пузыри пара, обеспечива  быстрый их унос, что преп тствует образованию паровой пленки на пористой поверхности каналов. Поступающий в каналы хладагент впитываетс  за счет капилл рных сил в пористую структуру сло  14 по всей внутренней поверхности рабочего наконечника 5, независимо от его диаметра, контактиру  непосредственно с поверхностью теплоотдачи, что обеспечивает рациональный расход хладагента. Вследстви контакта с холодной стенкой подвод щей магистрали 3 вершины 9 ребр  8 имеют более низкую температуру,чем контактна  зона наконечника 5.five . 8, the process proceeds very intensively, since the formation and growth of bubbles of chara occurs both on the inner surface of the tip wall and inside the capillary-porous structure, where the bubbles are surrounded by a high thermally conductive skeleton of layer 14 having a temperature close to the temperature of the inner wall of the tip 5. The mixture formed with vapor-liquid along divided channels 10 is diverted to outlet line A. This separation of refrigerant movement through separate channels contributes to hydrodynamic impact on bubbles. and, providing rapid entrainment them that prevents the formation of a vapor film on the porous surface of the channels. The refrigerant entering the channels is absorbed by capillary forces into the porous structure of the layer 14 over the entire inner surface of the working tip 5, regardless of its diameter, directly in contact with the heat transfer surface, which ensures rational consumption of the refrigerant. Due to the contact with the cold wall of the supply line 3, the vertices 9 of the ribs 8 have a lower temperature than the contact zone of the tip 5.

Таким образом, при определенных температурах вблизи вершины ребра происходит быстрый, переход от пленочного режима кипени  к пузырьковому , который по мере охлаждени  ребра распростран етс  на остальную поверхность, теплоотдачи, что увеличивает замораживающую способность наконечника устройства.Thus, at certain temperatures near the top of the rib, the transition from the film to boiling to bubble mode, which, as the rib cools, spreads to the rest of the surface, transfers heat, which increases the freezing capacity of the tip of the device, occurs quickly.

При вертикальном расположении устройства капли жидкого хладагента из его паро-жидкостной смеси, поступающей вверх по отвод щей магистрли 4, под действием сил гравитации стекают вниз, на пористую торцовую поверхность 13 ребер 8, где также происходит ее интенсивное кипение, повьппа  тем самым замораживающую способность устройства и обеспечива  более эффективное использование хладагента .When the device is vertically arranged, droplets of a liquid refrigerant from its vapor-liquid mixture entering upward through the outlet line 4, under the action of gravitational forces, flow down onto the porous face 13 of the ribs 8, where it also boils intensively, thus freezing the device and ensuring more efficient use of the refrigerant.

Изобретение позвол ет повысить замораживающую способность устройства и скорость замораживани , увеличить диаметр зоны замораживани  благода6The invention allows to increase the freezing ability of the device and the speed of freezing, to increase the diameter of the freezing zone due to

р  интенсификации процесса теплоотдачи с внутренней оребренной поверхности наконечника, вследствие равномерного распределени  хладагента по теплоотдающей поверхности независимо от диаметра наконечника и существенного увеличени  числа активных центров преобразовани .Все это достигаетс  путем покрыти  теплоотдающей поверхности наконечника слоем материала с капилл рно-пористой структурой, обладающим высокой эффективной теплопроводностью.p intensifying the heat transfer process from the inner ribbed surface of the tip, due to the even distribution of the refrigerant over the heat transfer surface regardless of the tip diameter and a significant increase in the number of active conversion centers. All this is achieved by coating the heat transfer surface of the tip with a layer of material with a capillary-porous structure with high effective thermal conductivity .

Кроме того, покрытие торцов ребер пористым слоем позвол ет получить более полное использование жидкого хладагента, включа  поступающий из паро-жидкостной смеси, движущейс  по отвод щей магистрали, и уменьшить тем самым необходимый его расход .In addition, coating the ends of the ribs with a porous layer makes it possible to more fully utilize the liquid refrigerant, including that coming from the vapor-liquid mixture moving along the discharge line, and thereby reduce its consumption.

Claims (3)

1. Авторское свидетельство СССР № 449716, кл. А 61 В 17/36, 1975.1. USSR author's certificate No. 449716, cl. A 61 B 17/36, 1975. 2. Патент ClllA № 3537458, кл. А 61 В 17/36, 1976.2. Patent ClllA No. 3537458, cl. A 61 B 17/36, 1976. 3. Авторское свидетельство СССР № 556797, кл. А 61 В 17/36, 1977 (прототип).3. USSR author's certificate number 556797, cl. A 61 B 17/36, 1977 (prototype).