CN1084183C - 用于冷却表面的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种冷却表面的方法和装置，压力下的冷冻液穿过由开孔泡沫组成的成形件而被散发，此方法特别有利于用于定位冷冻疣或其它生长物，优先地从人类或其它动物的皮肤上除去疣或其它生长物。

Description

用于冷却表面的方法和装置
本发明涉及用蒸发冷冻液冷却表面的方法和装置。
通过液体蒸发来产生冷却效果是已知的，这种冷却效果近来特别适合于用来在人体或动物躯体上的一部份定位冷冻，例如为了除去疣或其它生成物。在这种使用中，冷冻液保持在一个罐中，并且通过阀和输出管，穿过棉绒的芽状物进行发散，该棉绒的芽状物缠绕在输出管的散发端并定位在被处理的部位或定位在被处理部位附近。那种方法和用该方法的装置公开详见于美国专利4865028号中(斯瓦特Swart)，其公开的内容在很多场合作为参考在此予以结合。
在美国专利4865028号中描述的发明的使用中，已发现蒸发速率(因此也就是冷却速率)依赖于棉花芽状物和皮肤之间的压力，特别是，如果压力太大，冷却率则是逆向效应的。当棉花芽状物需要精确定位例如用于小的疣时，处理部位难以达到时，处理部位大时还发现获得好的效果是困难的。
本发明人公开的用冷冻液穿过以开孔泡沫组成的成形件进行发散，能获得改进的结果，特别是前述问题能减轻。当成形件是空心的时，可获得特别好的结果，为此，为冷冻剂提供膨胀腔和储存腔，储存腔最好包容可渗透的并是吸收性的材料，也即是棉绒。
本发明推荐的一个方面是提供一种通过发散冷冻液冷却表面的装置，所述装置包含：
(1)一容器
   (a)该容器包含具有进口和出口的阀，并且，
   (b)该容器除了阀之外是密封的；
(2)冷冻液
   (a)该冷冻液在压力下包容在容器中，并且，
   (b)该冷冻液具有在大气压下小于0℃的沸腾点；
(3)供给管
   (a)该供给管具有在冷冻液中的第一端，以及，
   (b)与阀的进口相通的第二端；
(4)输出管
   (a)该输出管具有与阀的出口相通的第一端，以及
   (b)发散端；
(5)发散头
   (a)该发散头包含由开孔泡沫组成的成形件，并且，
   (b)该发散头固定到输出管的发散端，因此，当阀开启时，发散的冷冻液穿过开孔泡沫。
在另一推荐的方面，本发明提出通过发散冷冻液冷却表面的敷施器，该敷施器包含：
(1)输出管
   (a)该输出管具有第一端，以及
   (b)一发散端；
(2)发散头
   (a)该发散头包含一成形件，并且，
   (b)该发散头固定到输出管的发散端，
其特征在于，该成形件由开孔泡沫组成，并且该发散头固定到输出管的发散端，从而当阀开启时，冷冻液穿过开孔泡沫发散。
在推荐的再一个方面，本发明提供一种冷却皮肤表面的方法，该方法包含：
(1)邻接皮肤设置一发散头，该发散头包含由开孔泡沫组成的成形件；并且
(2)将冷冻液供应到发散头，以使冷冻液穿过开孔泡沫并邻近皮肤而蒸发。
本发明被示于附图中，其中，
图1是本发明用于冷冻疣的组件的图示剖面；
图2至图6是本发明的敷施器的部份图示剖面。
开孔泡沫材料是已知的，在考虑了本说明书中公开的内容后，本领域技术人员在本发明中选择采用合适的开孔泡沫是不困难的。
开孔泡沫最好由合成有机聚合物组成，该聚合物与冷冻液不起化学反应并且在本方法中可能达到的整个温度范围内具有合适的物理性能，例如-20℃到25℃。泡沫最好在15-25℃时是柔软的，以便使发散头在固定到输出管上之前能容易地装到输出管上。在20℃时200％到500％的延伸率，特别是300％-400％的延伸率是被推荐的(按ISO 1798计量)。当温度降低时，泡沫的柔软性将下降并且这也是所希望的，因为在使用中泡沫压缩将会降低冷却效果。然而，在某些情况下，当施行冷冻时，例如在-20℃到0℃时，对于泡沫保持相对柔软是期望的，为的是使泡沫能被推抵被冷却的表面并使之适应这表面而使开孔结构没有无弹性的不适应性的破裂。在将要冷冻一个相对较大的表面时，这是通常一般的要求。在另一些情况下，当由于冷冻剂蒸发而冷却时，对于泡沫的相对的刚硬也是期望的。当发散帽必须精确地定位时，这是通常一般的要求。当冷冻剂被发散时，泡沫变形越小，冷冻发散的速率变化就越小(因此，冷却速率也越小)。
泡沫的密度最好小于60公斤/立方米，特别是(10-40)公斤/立方米，尤其是(12-35)公斤/立方米。用大约(26-32)公斤/立方米的密度的泡沫，本发明人已获得特别好的结果。微孔的大小(pore size)最好是(5-50)微孔/厘米(pores/cm)，特别是(20-40)微孔/厘米，例如(30-40)微孔/厘米，尤其是(27-32)微孔/厘米(按ISO 45.2444计量)。特别是，当泡沫件和排放管即输出管之间有空间，该空间中包含着可渗透的吸收性材料时，泡沫能采用所谓的网状泡沫，网状泡沫可从比利时雷克第雪尔·S·A(Recticel S.A.)得到。通常它们具有很高的气孔率例如大于90％，它们的制造过程包含在封闭的容器中存在于氧和氢的情况下的爆炸反应。
本发明中用作为泡沫的合适聚合物包括聚酯(polyesters)，聚醚(polyethers)和聚氨酯(polyurethanes)，特别是聚酯-聚氨酯结合物(polyester-basedpolyurethanes)。最好是泡沫由被冷冻液浸湿的聚合物组成，因为这会达到较低温度和/或较长的有效处理时间。
选择泡沫的另一重要因素是需要将其固定到输出管上，最好泡沫用超声波焊接或其它热密封方法固定到输出管上，具有(20-40)微孔/厘米的泡沫一般是能用超声波焊接的，也可选用将泡沫粘接到输出管上，这对于较小微孔尺寸，例如2-5微孔/厘米，常常是产生较好的结果。
本发明人采用由瑞士，德尼斯，沙特尔街的阿泊列姆特SA(Applimed SA of ChatelSt.Denis，Switzerland)供应的泡沫获得特别好的结果，其商标名称为“Filterfoam PPI80”，技术数据为由供应者提出的下述“Filterfoam PPI80”数据表所示。
聚合物 聚酯-聚氨酯结合物
结构 全开孔，(68-85)微孔/英寸((25.6-33.5)微孔/厘米)(ISO 45.2441)
重量 (26-32)公斤/立方米(ISO 1855/71)
延伸率 最小200％(ISO R1798/71)，一般(300-400)％
静态变形压力 大约6％
抗压缩 (2-4)KPa
拉伸强度 至少200KPa
温度限制 -20℃到+100℃
自由沉淀 是
抗矿物油 是
颜色 米色
开孔泡沫能为任何形状，该形状最好有利于使用。本发明的使用者可具有各种适合于他或她的具有不同发散头的发散器，并能选择一个适合特定部位的发散器。开孔泡沫件的外表面最好就是发散头的外表面，然而，泡沫件的部份或全部能以不同的材料予以覆盖。
成形泡沫的外表面最好是绕一轴线旋转对称的，该轴线就是输出管的轴线，并且其长度是输出管最大直径的1.5到5倍特另是2.0到4倍。例如，外表面包含一基部，该基部的形状相应于输出管，但稍为比输出管大一些；一中部，该中部的形状一般相似于输出管，但至少中部的一部份实质上是大于基部的直径；以及一端头部设置有平滑曲线的或者予以大致正交于输出管轴线的横越面。端头的直径一般是(1.5-15)毫米，最好是(1.75-12)毫米。通常尖端的直径越大，对表面上的冷却效果越深。在另一实施例中，中部直径增大到基部之上的最大值为输出管外径的(2.5-7.5)倍，最好是(3-5)倍，(例如与轴线成15°-45°)，并且然后就保持有规则的圆柱形，端头部设置一实质上为平的或者平滑曲线的横越面，例如，为部份球体的表面。在此实施例中，端头的直径是例如(4-8)毫米。在相似的实施例中，中部规则的圆柱部份是不存在的，中部直径慢慢地增大直到端头部。在这实施例中，端头的直径是例如(7-12)毫米。在再一个实施例中，中部的直径增大到基部之上而为输出管外径的(2.5-7.5)倍，最好为(3-5)倍(例如与轴线成15°-45°)。并且端头部设置有实质上为平的或平滑曲线的横越面。在此实施例中，端头的直径是例如(1.5-4)毫米。泡沫件的总长度一般为(10-35)毫米，最好是(15-30)毫米，例如(17-25)毫米。
成形泡沫最好是空心的，以便将其装到输出管的发散头上，而在泡沫和发散端之间具有一空间，这种成形泡沫件的内表面界定了一个具有邻近端部和端梢端部的内腔，腔的邻近端部卡装输出管上靠近发散端处，并被固定到输出管上。腔的端梢部延伸在输出管的发散端之外，最好腔还具有一中间部，该中间部环绕输出管的端部并与输出管间隔开，腔一般也是绕着输出管轴线旋转对称的，邻近部的轴线长度最好至少为输出管外径的0.75倍，特别地至少为1.2倍，例如(1.5-3)倍以使之保证供应管和发散头之间固定连接，此长度一般为(2-12)毫米，最好为(3-8)毫米，特别是(4-7)毫米。腔的中间部的轴线长度最好是输出管外径的(2-10)倍，特别是(3-6)倍，尤其是(3-4)倍(当中间部有时)。此长度一般为(3-18)毫米，最好(6-15)毫米，特别为(8-13)毫米。腔的端梢部的轴线长度最好至少为输出管外径的0.4倍，特别是(0.5-2)倍，这长度一般为(1.5-8)毫米，最好(2-6)毫米，特别为(2.5-5)毫米，中间部和端梢部的总轴线长度最好为输出管外径的(2-10)倍，特别是(3-7)倍。
不被输出管占有的发散头内腔的容积(以立方毫米表示)最好是输出管横断面面积(以平方毫米表面)的(15-40)倍，特别是(20-30)倍。并且是以输出管外径计算的，也就是，该容积最好是(15πD2/4到40πD2/4)立方厘米，特别是(20πD2到30πD2/4)立方毫米，此处D为输出管的外径，以毫米计量，此容积一般为(60-200)立方毫米，最好为(80-150)立方毫米。
使用本发明时，泡沫件承受来自冷冻剂的内部压力以及当其抵靠被冷却表面时承受外部压力，泡沫件的壁厚应相应地选择，一般地，泡沫件的壁厚，即被发散的冷冻剂穿过的壁的厚度至少为0.5毫米，最好至少为0.75毫米，但小于5毫米，最好小于4毫米，例如(3-4)毫米，各处的壁厚是不同的，并且一般是对着输出管的孔口处最大，例如至少为1.5毫米。
正如被推荐的在输出管和发散头之间有空间时，本发明人还发现了一个进一步的改进的结果可被获得，就是用可渗透的吸收性固体材料充填至少该空间的一部份。这材料改善并控制冷冻剂到泡沫件内部的流动和压力，从而使冷却效果更为均匀和有更好的重复性。本发明人用棉绒作为可渗透性的吸收材料获得杰出的结果，例如棉绒呈芽形而固定在空心管的顶上。在某些情况下，采用棉绒尖形管能获得杰出的结果，该管是商业上可得到的。然而，其它材料包括其它非纺织纤维，纤维素或非纤维素的材料也可能被采用。这里的术语“吸收性的”不是指在材料与冷冻剂之间有任何化学反应。
棉绒或其它可渗透的材料的存在还能改善发散器的物理强度，成形泡沫件能由围绕的棉绒密封，这就提供了泡沫件和输出管之间的较好的连接。
发散头固定在其上的输出管可由任何合适的材料制成，例如聚丙烯，并且可为任何合适的尺寸，例如(2-4)毫米的外径，最好是(2.25-2.75)毫米，(0.15-0.4)毫米的壁厚，最好是(0.2-0.3)毫米。对于大多数用途，长为(30-150)毫米，最好为(50-90)毫米是足够了。对于妇科使用长度为100毫米或者更大，例如(100-200毫米，特别是(130-170)毫米，是常常被推荐的。输出管应该足够坚硬以允许发散头的精确定位。
在本发明中采用的冷冻剂最好具有在大气压下0℃～-75℃的沸腾点或者甚至更低。合适的冷冻剂是本技术领域中技术人员已知的，包括被结合在此作参考的美国专利4865028公开的冷冻剂，包括卤化烃(例如，四氟代甲烷，三氟甲烷，一氯三氟甲烷，六氟乙烷，乙溴三氟甲烷，一氯二氟甲烷，一氯五氟甲烷，二氯二氟甲烷，1，2-二氯-1，1，2，2-四氟乙烷，三氯一氟甲烷，1，1，2-甲二醚-1，2，2-三氟甲烷，1，1-二氟甲烷)，丙烷，n-丁烷，异丁烷，甲二醚，氮。为了环境的原因，最好是二甲醚和所述烷烃，特别是丙烷。
用于施行压力液体的容器和阀是已知的，在考虑了本发明公开的内容后本领域技术人员在选择适合本发明的容器和阀是不困难的，冷冻剂在压力下保持在容器中直至它被发散，容器中的压力大于大气压，但最好在50℃时不大于12巴(在环境温度下大约为5巴)。控制从压力容器中释放冷冻剂的阀最好是一种以手指操作的阀，阀最好具有不大于60毫升/分的相对低的流量，特别是不大于30毫升/分。
本发明的组件能用于任何表面的冷却，特别是用于冷却人体或其它活的哺乳动物的皮肤，尤其用于冷冻疣和类似物(例如包括扁平疣，触染性软疣、湿疣、寻常疣、丝状疣，足底疣)以便将其去除。将发散头间歇地压抵表面常常也获得改善的冷却效果，所使用的压力使泡沫弹性地变形的，压迫之间的间隔至少允许泡沫部份恢复。
现在参考图1，图1是根据本发明的组件的剖面图示，在图1中，容器1包含密封的体部11和指动阀12，冷冻液体2在其自身蒸发的压力下包容在容器1中。供给管3具有浸没在冷冻剂2中的第一端和与阀12的进口接通的第二端。输出管4具有与阀12的出口相通的第一端并且发散端固定在发散头5上，该发散头包括由开孔泡沫组成的成形件51。如图1所示，当阀开启时，冷冻液2被迫穿过供给管3，阀12，输出管4和发散头5，并且在泡沫件51内或邻近处蒸发，于是冷却发散头5，头5周围的大气以及由头5连接的任何东西。如图1所示，头5轻轻地压抵人体皮肤7中的疣6，因而疣被冷冻以便去除。
图2至图6是本发明的敷施器的部份剖面图示，该敷施器包含具有排放端41的输出管4，该排放端由开孔泡沫组成的成形件51围绕。在图4、5和6中，有一个围绕排放端41的空间，此空间以棉绒52充填，在图4、5和6中泡沫件的内表面界定一位于点划线C和点划线D之间的邻近端；位于点划线B和点划线C线之间的中间部；以及位于点划线A和点划线B之间的端梢部。一种特别的敷施器的例子示于图4中，棉绒具有的最大直径为(5.25-5.75)毫米，长度约14毫米，重量约0.0045克，开孔泡沫件由上述“Filterfoam PPI80”材料组成，重量大约为0.0045克。棉绒芽状物以1％的“Methocel”溶剂覆盖以助于在泡沫件置于棉绒芽状物和输出管上于热密封位置时保持其形状。

Claims (20)

1、一种通过发散冷冻液冷却表面的装置，所述装置包含：
(1)一容器
   (a)该容器包含具有进口和出口的阀，并且
   (b)该容器除了阀之外是密封的；
(2)冷冻液
   (a)该冷冻液在压力下包容在容器中，并且，
   (b)该冷冻液具有在大气压下小于0℃的沸腾点；
(3)供给管
   (a)该供给管具有在冷冻液中的第一端，以及，
   (b)与阀的进口相通的第二端；
(4)输出管
   (a)该输出管具有与阀的出口相通的第一端，以及
   (b)发散端；
(5)发散头
   (a)该发散头包含一成形件，并且，
   (b)该发散头固定到输出管的发散端；
其特征在于，该成形件由开孔泡沫组成，并且该发散头固定到输出管的发散端，从而当阀开启时，冷冻液穿过开孔泡沫发散。
2、如权利要求1所述装置，其特征在于，其中，泡沫密度为(10-40)公斤/立方米，微孔尺寸(pore size)为(20-40)微孔/厘米(pores/cm)。
3、如权利要求2所述装置，其特征在于，其中，泡沫由聚酯-聚氨酯聚合物组成。
4、如权利要求1所述装置，其特征在于，其中，泡沫的延伸率在20℃时为(200-500)％。
5、如权利要求1所述装置，其特征在于，其中，泡沫的延伸率在20℃时为(300-400)％。
6、如权利要求1所述装置，其特征在于，其中，泡沫是由冷冻剂湿润的。
7、如权利要求1所述装置，其特征在于，其中，成形泡沫是空心的并装在输出管的发散端上以使发散端和泡沫之间有一空间。
8、如权利要求7所述装置，其特征在于，其中，在发散端和泡沫之间的空间的至少一部份由渗透的固体材料充填。
9、如权利要求7所述装置，其特征在于，其中，渗透性材料为棉绒。
10、如权利要求7所述装置，其特征在于，其中，成形泡沫件的内表面界定一腔，该腔具有固定到输出管的邻近端部，围着输出管端部并与输出管隔开的中间部，以及延伸在输出管发散端之外的端梢部。
11、如权利要求10所述装置，其特征在于，其中，邻近端部的轴线长度至少为0.75D，中间部的轴线长度为2D到10D，端梢部的轴线长度至少为0.4D，D是输出管的外径。
12、如权利要求11所述装置，其特征在于，其中，邻近端部的长度为1.5D到3D，中间部的长度为3D到6D，端梢部的长度为0.5D到2D。
13、如权利要求11所述装置，其特征在于，其中，输出管的外径为(2-4)毫米，壁厚为(0.15-0.4)毫米。
14、如权利要求10所述装置，其特征在于，其中，邻近端部的轴线长度为(2-12)毫米，中间部的轴线长度为(3-18)毫米，端梢部的轴线长度为(1.5-8)毫米。
15、如权利要求14所述装置，其特征在于，其中，邻近端部的长度为(3-8)毫米，中间部的长度为(6-15)毫米，端梢部的长度为(2-6)毫米。
16、如权利要求14所述装置，其特征在于，其中，输出管和成形泡沫件内表面之间的空间具有的容积为(60-200)立方毫米。
17、如权利要求7所述装置，其特征在于，其中，输出管和成形泡沫件的内表面之间的空间具有的容积为(15πD2/4-40πD2/4)立方毫米，D为输出管的外径以毫米计量。
18、如权利要求7所述装置，其特征在于，其中，成形泡沫件的壁厚为(3-4)毫米。
19、通过发散冷冻液冷却表面的敷施器，该敷施器包含：
(1)输出管
   (a)该输出管具有第一端，以及
   (b)发散端；
(2)发散头
   (a)该发散头包含一成形件，并且，
   (b)该发散头固定到输出管的发散端，
其特征在于，该成形件由开孔泡沫组成，并且该发散头固定到输出管的发散端，以便使在压力下供应到输出管第一端的冷冻液穿过开孔泡沫发散。
20、一种冷却皮肤表面的方法，该方法包含：
(1)将发散头设置到邻接皮肤，该发散头包含由开孔泡沫组成的成形件，
(2)将冷冻液供应到发散头，以使冷冻液穿过开孔泡沫并邻近皮肤而蒸发。
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