DE20023779U1

DE20023779U1 - Applikator für die Auftragung von kryogenen Kühlmedien sowie Applikationsgerät

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Publication number: DE20023779U1
Application number: DE20023779U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: DE10083688D2; WO2001041683A2; EP1408861A2; WO2001041683A3; WO2001041683A9; AU2828401A

Abstract

Applikator für den Auftrag von kryogenen Kühlflüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Applikationskapillare ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Applikator für die Auftragung von kryogenen Kühlmedien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Applikationsgerät.
In der medizinischen Kryotherapie, aber auch in anderen technischen Bereichen besteht der Bedarf, Kühlmittelmengen feinst dosiert, punktuell auf eine Stelle aufzutragen. Zum einen soll dabei das Kriterium erfüllt sein, dass der Kühlmittelverbrauch so gering wie möglich ist, das heißt, dass er möglichst dem tatsächlichen Kühlbedarf entspricht, ohne dass Verdampfungsverluste entstehen, die keinen Beitrag zur erwünschten Kühlleistung liefern, und zum anderen soll eine räumlich exakt definierte Stelle gekühlt werden können, die gegenüber ihrer Peripherie möglichst scharf abgegrenzt ist. In der medizinischen Anwendung ist beispielsweise bekannt, Kälte für therapeutische Effekte, Gewebedestruktion oder pathologische Hautreaktion einzusetzen, die bei bestimmten Indikationen erwünscht sind und erfolgreich angewendet werden. Bislang wurden hierfür Apparate eingesetzt, die entweder das contact-freezing oder das spray-gas-freezing ermöglichen. Weiterhin bekannt ist das liquid-freezing, bei dem mit einem Wattetupfer flüssiger Stickstoff aufgenommen und auf die zu behandelnde Oberfläche oder Haut aufgetragen wird.
Das liquid-freezing mit flüssigem Stickstoff stellt im Prinzip die ideale Form der Kälteeinbringung dar, da hier die größte Kühlleistung erbracht wird; jedoch ist ein punktuelles Auftragen des Kühlmediums nicht möglich, so dass bei diesem verfahren auch gesundes peripheres Gewebe gekühlt wird, wodurch bei der medizinischen Anwendung gesundes Gewebe ver brannt und bei Verwendung anderer Kühlmittel, welche einen höheren Siedepunkt besitzen, keine so gute Kühlleistung erreicht wird.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche ein punktuelles Aufbringen von kryogenen Flüssigkeiten auf Oberflächen oder in Gewebe ermöglicht, wobei der Verbrauch an kryogenem Kühlmittel praktisch dem theoretischen Kühlmittelbedarf entspricht und die Dosierung des Kühlmittels so genau wie möglich auf einen Punkt begrenzt erfolgt.
Ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Applikationskapillare eingesetzt wird, die die kryogene Kühlflüssigkeit punktgenau auf den zu kühlenden Bereich aufbringt. Weiterhin wird ein Applikationsgerät zur Verfügung gestellt, welches mit der erfindungsgemäßen Applikationskapillare ausgestattet ist.
Mit der erfindungsgemäßen Applikationskapillare ist es nunmehr möglich, verschiedenartige kryogene Kühlmittel, wie flüssigen Stickstoff, flüssiges Argon, CO₂ oder N₂O, punktgenau und mit der dem theoretischen Kühlmittelbedarf entsprechenden Menge zu dosieren. Auch bei der Verwendung von kryogenen Kühlmitteln mit relativ hohen Verdampfungstemperaturen werden noch hohe Gefriergeschwindigkeiten von 100 K/min sichergestellt. Die kryogenen Kühlflüssigkeiten können in einer einzigen flüssigen Phase ohne Blasenbildung und damit verbundene Verdampfungsverluste an den zu kühlenden Ort gebracht werden.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass eine Appli kationskapillare mit einem auf den Druck des Gases angepassten Durchmesser besonders gute Applikationseigenschaften aufweist. In dem Fall, dass das Gas N₂O ist, beträgt ein bevorzugter Druck etwa 50 bar. In dem Fall, dass das Gas CO₂ ist, beträgt der Druck 55 bar. Eine zum Auftragen von N₂O eingesetzte Applikationskapilare weist bei einem Durchmesser von 30 – 40 μm an der Austrittsstelle besonders gute Applikationseigenschaften auf. Bei anderen Gasen, beispielsweise bei CO₂, das bei Raumtemperatur einen bevorzugten Druck von etwa 55 bar aufweist, beträgt der bevorzugte Durchmesser 25 – 30 μm. Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Applikationskapillare mittels eines Handgerätes mit dem kryogenen Kühlmittel versorgt.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Zeichnungen zeigen einige Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Es zeigt:
1: Eine erfindungsgemäße Applikationskapillare
2: Eine andere Ausführungsform der Applikationskapillare aus 1
3: Eine ähnliche Ausführungsform wie in 2
4: Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Applikationskapillare
5: Ein Handgerät, welches mit einer erfindungsgemäßen Applikationskapillare ausgestattet ist
6: Einen Verschluss für die erfindungsgemäße Applikationskapillare
7: Bestandteile eines weiteren mit einer erfindungsgemäßen Applikationskapillare versehenen Handgerätes.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen erläutert werden.
Die in 1 dargestellte Ausführungsform der Applikationskapillare 1 besitzt vorzugsweise einen Außendurchmesser von höchstens 1 mm und führt einen Kanal 2 an eine Düse 3, welche eine Spitze 4 aufweist. Zwischen der Spitze 4 und dem Kanal 2 befinden sich eine Verengung 5 des Außenradius der Applikationskapillare 1 Kanal 2, die einen Abstand zur Spitze 4 aufrechterhalten, so dass ein Hohlraum 6 entsteht, der einen Austritt von kryogener Flüssigkeit ermöglicht. In dieser Ausgestaltung führt sich der Kanal 2 zwischen der Applikationskapillare 1 und der Spitze 4 fort und besitzt dort mindestens eine Öffnung 7, durch die das kryogene Kühlmittel austritt.
2 zeigt eine modifizierte Darstellung der Düse aus 1 in einem Querschnitt. In 2 bedeuten die Bezugszeichen 1 und 2 wiederum die Applikationskapillare und einen Kanal wie in 1 die Verengung des Außendurchmessers der Applikationslapillare 1 zwischen dem Kanal 2 und der Spitze 4. Im Unterschied zu 1 ist die Düse 3, die den Abstand zwischen dem Kanal 2 und der Spitze 4 sicherstellt, nicht in einem Stück mit der Applikationskapillare 1 verbunden, sondern besteht aus einem separaten Körper, der am Ende der Applikationskapillare 1 in dem Kanal 2 eingefügt und mit der Innenwand des Kanals 2, beispielsweise durch Verschweißen, verbunden ist.
Der Innendurchmesser des Kanals 2 beträgt 0,1 bis 1 mm, vor zugsweise ca. 0,5 mm, während der Innendurchmesser der Düse 3 einen Durchmesser von 30 bis 40 μm aufweist. Der Außendurchmesser der Applikationskapillare 1 ist vorzugsweise kleiner als 1 mm, während der Außendurchmesser des Kanals 9 vorzugsweise 0,5 mm beträgt. Der Kanal 9 besitzt an zwei Seiten mindestens zwei Düsenöffnungen 10, 10' die einen Durchmesser von 30 bis 40 μm besitzen. Am unteren Ende der Düse 3 befindet sich die Spitze 4, welche an der der Düse 3 zugewandten Seite eine Stufe 11 mit dem gleichen Durchmesser wie die Applikationskapillare 1 besitzt. Die Stufe 11 bildet zusammen mit der Düse 3 und dem Ende der Applikationskapillare 1 einen Hohlraum 6, welcher eine verdampfende Flüssigkeit aufnehmen kann, die aus der Düse 3 mit den Öffnungen 10 und 10' austritt und dort in Kontakt mit der zu kühlenden Fläche verdampft. Die Düse 3 kann mit einer Verschlusskappe geschützt werden, die in der 2 nicht dargestellt ist und die gleichzeitig die Funktion eines Ventils annehmen kann.
Eine andere Variante der Ausführungsform in 2 ist in 3 dargestellt. Ähnlich wie in 2 ist der Düsenkörper 5 nicht integriert gefertigt mit der Applikationskapillare 1, sondern ebenfalls als separates Stück ausgebildet, welches in dem Kanal 2 eingebracht und an einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kühlmittelquelle angeschlossen ist. Die Kühlmittelquelle kann N₂O, Ar oder ein anderes kryogenes Flüssiggas, wie flüssigen Stickstoff oder flüssiges CO₂, beinhalten. Der Düsenkörper 5 ist in den Kanal 2 eingearbeitet und bildet mit der Innenwand des Kanals 2 einen Kanal 12 aus, der einen Innendurchmesser von 30 bis 40 μm besitzt. Der Kanal 2 hat einen Innendurchmesser von 1 – 0,1 mm, vorzugsweise einen Innendurchmesser von 0,5 mm. Der Kanal 12 mündet in eine Düsenöffnung 13 und führt über seine Weiterführung 14 zu der Düsenöffnung 13' auf der der Düsenöffnung 13 entgegenge setzten Seite. Der Kanal 12 und die beiden Düsenöffnungen 13 und 13' haben einen bevorzugten Durchmesser von 30 bis 40 μm. Ähnlich wie in 2 bilden die Endabschnitte der Applikationskapillare 1, die Stufe 11 der Spitze 4, und der Düsenkörper 5 zusammen einen Hohlraum 6, 6' in dem die kryogene Flüssigkeit in die Gasphase übergehen kann. An dieser Stelle tritt eine Druckentspannung auf. Hierdurch entsteht ein Zwei-Phasen-Gemisch.
Die in 4 dargestellte Ausführungsform der Applikationskapillare 1 umfasst eine Mikrokapillare 15, eine thermische Isolierung 16 und ein Mikrofilter 17, das durch einen oberen und unteren O-Ring 18, 19 fixiert ist. Die Mikrokapillare 15 besteht aus einer Metallummantelung 20 mit einem oberen und unteren Ende 21, 22. Die Metallummantelung 20 beinhaltet vorzugsweise eine innere Oberfläche mit einer Schicht aus Kunststoff 23, die einen Kanal 24 einschließt. Das untere Ende 22 der Metallummantelung 20 bildet einen kuppelförmigen Boden aus, welcher eine Bohrung 25 aufweist, mit einem Durchmesser von ca. 30 bis 40 μm, besonders bevorzugt 33 bis 37 μm. Vorzugsweise ist die Bohrung 25 mit einem Laser gebohrt, da somit eine präzise Durchtrittsstelle für des Kühlmittel geschaffen werden kann, welche eine fehlerfreie Oberfläche besitzt, die außerdem einen regelmäßigen, sauberen Durchtritt der Kühlflüssigkeit durch die Bohrung 25 ermöglicht. Weiterhin kann die Bohrung 25 in einem definierten Winkel zur vertikalen Achse der Metallummantelung 20 angebracht sein. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es dem Anwender, schwer zu erreichende Stellen der zu behandelnden Oberfläche oder im Gewebe zu erreichen. In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist der kuppelförmige Boden der Metallummantelung 20, welcher die Bohrung 25 umschließt, poliert, so dass ein sicheres Verschließen der Applikationskapillare 1 mit dem dafür vorgesehenen Verschluss erfolgen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Metallummantelung 20 eine Stärke von höchstens 0,15 mm und besteht aus Metall, vorzugsweise mindestens teilweise aus Gold, bzw. ist an der nach außen gerichteten Seite mit Gold beschichtet. An Stelle von Gold kann auch ein anderes biokompatibles Material treten, welches der DIN EN 30993-1 entspricht.
Die Schicht aus polymerem Material 23 auf der Innenseite der Metallummantelung 20 umgibt einen Kanal 24, durch den die kryogene Kühlflüssigkeit strömt. Der Kanal 24 hat über seine gesamte Länge einen konstanten Durchmesser vorzugsweise von 0,1 – 1mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm. Durch die Ausgestaltung der Austrittsstelle wird erreicht, dass sich Druck, Volumen bzw. Temperatur der kryogenen Kühlflüssigkeit beim Passieren der Kanäle 24 und 26 und der Bohrung 25 nicht wesentlich ändern. Diese Ausgestaltung verhindert somit eine unerwünschte Zweiphasenbildung einer Zweiphasenmischung und die unerwünschte Bildung von Eiskristallen. Demgemäß wird das kryogene Kühlmedium beim Austritt aus der Applikationskapillare in einer einzigen Flüssigphase gehalten. Es wird ein Joule-Thomson-Effekt verhindert, weil die kryogene Kühlflüssigkeit beim Passieren der Bohrung 25 nicht einen sich verengenden Querschnitt passiert. Die Metallummantelung 20 der Applikationskapillare 1 stabilisiert die Lage aus polymerem Material 23. Das polymere Material 23 vermindert das Zufrieren der Applikationskapillare 1, wenn die kryogene Kühlflüssigkeit die Metallummantelung 20 durchströmt. Es kommt somit zu keiner Bereifung der Außenoberfläche der Applikationskapillare 1, weshalb eine Blockierung durch Gefrieren an der Bohrung 25 ausbleibt. Ein bevorzugtes polymeres Material ist Polytetrafluorethylen (PTFE). Ebenso sind jedoch auch andere polymere Materialien einsetzbar, die den Anforderungen an Biokom patibilität, thermische Beständigkeit und chemisch inerte Eigenschaften gerecht wird. An Stelle einer polymeren Beschichtung der Innenseite der Metallummantelung 20 kann auch eine separate Kanüle aus biokompatiblem Kunststoff treten, die in die Metallummantelung 20 eingeschoben wird und mit ihr in Reibungskontakt steht.
Die thermische Isolierung 16 kann aus üblichen Isoliermaterialien bestehen und ist so ausgestaltet, dass sie das obere Ende 21 der Metallummantelung 20 berührt.
In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das thermische Isoliermaterial 16 ein Innengewinde, welches in der Zeichnung nicht dargestellt ist und das in ein Außengewinde der Metallummantelung 20 eingreift, das sich am oberen Ende der Metallummantelung 20 befindet und ebenfalls nicht dargestellt ist. So wird der schnelle Austausch der Metallummantelung 20 ermöglicht. Deshalb kann eine Metallummantelung 20 mit verschiedenen Durchmessern verwendet werden, damit die Menge an kryogenem Kühlmittel, welche an die zu behandelnde Stelle befördert wird, kontrolliert werden kann. Dies verhindert Verschwendung von kryogenem Kühlmittel und minimiert die Zerstörung von gesundem Gewebe.
Das Mikrofilter 17 ist mit der thermischen Isolierung 16 zwischen dem oberen und unteren O-Ring 18, 19 befestigt. Das untere Ende des O-Rings 19 berührt das obere Ende der Metallummantelung 20. Der untere und der obere O-Ring 18, 19 bestehen vorzugsweise aus polymerem Material und sind so ausgestaltet, dass sie im thermischen Isolierkörper 16 durch Reibungskräfte passschlüssig gehalten werden. Die O-Ringe 18, 19 umschließen einen Kanal 26, der vorzugsweise einen Durchmesser besitzt, der genauso groß ist, wie der Durchmesser des Kanals 24.
5 zeigt ein erfindungsgemäßes Handgerät, welches insbesondere für mobile Einsätze geeignet ist. Es umfasst eine Kapsel 27, die das kryogene Flüssiggas 28 beinhaltet. An der Kapsel 27 ist ein Röhrchen 29 angebracht, welches einen Verschluss 30 durchstößt und mit einem Ventil 31 ausgestattet ist, welches den Austritt und die Feindosierung von kryogenem Kühlmedium ermöglicht. Auf das Röhrchen 29 ist die erfindungsgemäße Applikationskapillare 1 aufgesteckt, welche einen Draht 32 beinhaltet, der in Längsrichtung der Applikationskapilare 1 verläuft und bis zu der Austrittsstelle der Applikationskapillare 1 ragt und somit einen ringförmigen freien Querschnitt ausbildet, durch den die kryogene Kühlflüssigkeit in Form von Tropfen austreten kann. Das Handgerät ist mit Mitteln ausgestattet, die ein flexibles Auswechseln der Applikationskapillaren ermöglichen. Beispielhaft können hier in der Figur nicht dargestellte Schraubgewinde genannt werden.
6 zeigt einen Verschluss für die erfindungsgemäße Applikationskapillare. Er umfasst eine Kappe 33, die ein Innengewinde 34 besitzt, welches in eine Schraube 35 eingreift, die die Applikationskapillare 1 umschließt. Am geschlossenen Ende der Kappe 33 befindet sich eine einstellbare Schraubverbindung mit einer Justierschraube 36, die in der Kappe 33 angeordnet ist. In die Kappe 33 ist ein ringförmiger Stopp 37 eingearbeitet, der sich von der Innenwand der Kappe 33 in deren Mitte erstreckt. Auf der Justierschraube 36 ist eine Feder 38 angebracht, welche ein Zurückschnellen eines ambossförmigen Rückschnellkörpers 39 ermöglicht, wenn die Applikationskapillare 1 in die Kappe 33 eintritt. Der Rückschnellkörper 39 besteht vorzugsweise aus einem Material, welches die empfindliche Applikationskapillare nicht beschädigt, vorzugsweise aus PTFE. Wenn die Kappe 33 in die Schraube 35 eingeschraubt wird, wird die Applikationskapillare 1 unter Einwirkung der Feder 38 festgehalten und versiegelt. Wird die Kappe 33 durch Aufschrauben wieder geöffnet, so schnellt der Rückschnellkörper 39 durch die Kraft der Feder 38 wieder nach oben und verschließt den Hohlraum, welcher durch den Rückschnellkörper 39 und die Kappe 33 eingeschlossen wird. Weiterhin befinden sich benachbart zu dem Innengewinde 34 Belüftungskanäle 40,41, vorzugsweise zwei Belüftungskanäle.
In 7 sind Bestandteile einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Applikators dargestellt.
Der Applikator umfasst eine Applikationskapilare 1, die in einem Kanal 50 eines Kapselaufstechteils 51 angeordnet ist.
Das Kapselaufstechteil 51 ist mit zwei Außengewinden 35 und 52 versehen. Das Außengewinde 35 dient zu. einem Aufschreiben einer Verschlusskappe 33 für die Düsenöffnung. Die Verschlusskappe 33 weist ein Innengewinde 34 auf, so dass die Verschraubbarkeit mit dem Kapselaufstechteil 51 gewährleistet ist. Die Verschlusskappe 33 weist vorzugsweise eine mit einem druckerzeugenden Mittel, beispielsweise einer Feder, abgestützte Dichtung auf.
Im eingebauten Zustand der Applikationskapilare befindet sich innerhalb der Applikationskapilare eine Wärmeleiter 53 aus einem möglichst gut wärmeleitenden Material, beispielsweise einem Metall. Der Wärmeleiter 53 ist stabförmig ausgebildet und erstreckt sich in seinem eingebauten Zustand entlang der Applikationskapilare 1.
Im eingebauten Zustand befindet sich die Applikationskapilare 1 abschnittsweise innerhalb des Kanals 50 des Kapselaufstechteils 51. Das Kapselaufstechteil 51 enthält einen Zuführkanal 54 für die Zufuhr des kryogenen Gases in die Applikationskapilare 1. Vorzugsweise enthält der Zuführkanal 54 ein Mikro sieb 55 für ein Zurückhalten von Verunreinigungen.
Über das Außengewinde 52 ist das Kapselaufstechteil 51 mit einem Adapter 56 verbindbar. Für eine bessere Verbindbarkeit mit dem Kapselaufstechteil 51 ist es zweckmäßig, dass der Adapter 56 ein Innengewinde 57 aufweist, in dass das Außengewinde 52 des Kapselaufstechteils 51 einschraubbar ist.
Vorzugsweise weist der Adapter 56 ein weiteres Innengewinde 58 für Schraubverbindung mit einem Außengewinde 59 einer Gaskapsel 60 auf.
Zwischen dem Adapter 56 und der Kapsel 60 befindet sich vorzugsweise eine Dichtung 61, die in einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform aus Polytetrafluoretylen besteht.
Die einzelnen Ausführungsformen der Erfindung sollen nun detailliert beschrieben werden.
In der einfachsten Ausführungsform besteht die Applikationskapillare aus einer Mikrokapillare, die auf eine Versorgungsquelle für die kryogene Kühlflüssigkeit aufgebracht wird.
Diese Versorgungsquelle kann ein erfindungsgemäßes Handgerät gemäß 5 oder eine größere stationäre Versorgungseinheit sein. Überraschenderweise hat sich für alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Applikationskapillare herausgestellt, dass die Zudosierung von kryogener Kühlflüssigkeit bei einem Kapillardurchmesser zwischen 30 und 40 μm, insbesondere 33 und 37 μm, besonders gut erfolgt, da bei diesen Kapillarquerschnitten Flüssigkeiten einer Viskosität und einer inneren Reibung wie der von flüssigen Gasen besonders gute Fließ- und Dosiereigenschaften haben.
Die erfindungsgemäßen Applikationskapillaren sind grundsätzlich für alle kryogenen Gase zu verwenden, werden aber durch ihre individuelle Ausgestaltung durchaus verschiedenen Randbedingungen gerecht.
Bei der erfindungsgemäßen Applikationskapillare gemäß 1 bis 3 wird die Aufgabe, insbesondere biologisches Material wie Hautgewebe, punktuell bei minimalem Verbrauch an kryogener Kühlflüssigkeit so zu unterkühlen, dass das verbleibende Gewebe in der Behandlungsperipherie unverletzt bleibt, dadurch gelöst, dass die Applikationskapillare 1 mit einer Verengung 5 ausgestattet ist, die einen Abstand in Form des Hohlraumes 6 zwischen der Spitze 4 und dem Kanal 2 gewährleistet, in den die kryogene Kühlflüssigkeit eindringen kann, um dort zu verdampfen. Die Kühlung des die Öffnung 7 umgebenden Gewebes erfolgt dann entweder durch den direkten Kontakt des kryogenen Kühlflüssigkeitsgases mit dem Gewebe oder durch den Wärmeentzug, der im Gewebe dadurch entsteht, dass die kryogene Kühlflüssigkeit in dem Hohlraum 6 verdampft und die zur Verdampfung notwendige Energie dem Gewebe entzieht. Die Kühlung bleibt jedenfalls gemäß der Aufgabe der Erfindung auf den Ort des Austrittes des kryogenen Kühlflüssigkeitsgases beschränkt, der durch den Hohlraum 6 vorgegeben ist. Es kann somit auch in tieferen Gewebeschichten eine punktuelle Kühlung ohne unnötige Kühlmittelverluste erfolgen. Die in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen kommen insbesondere dann ohne thermische Isolation entlang der Kapillarwegstrecke aus, wenn als Kühlmittel flüssiges N₂O verwendet wird. Hierbei wird das flüssige N₂O bei Raumtemperatur von ca. 20 °C direkt durch die Mikrokapillare in einer Dimension von unterhalb 1 mm direkt an den Hohlraum 6 herangeführt, damit keine Eisbildung durch Kälteeinfluss an der Austrittsstelle bzw. entlang der Kapillare entstehen kann. Die Kühl flüssigkeit kommt dann entweder in einer Ausführungsform mit einer offenen Spitze direkt im Gewebe, subkutan, oder im Hohlraum 6 zur Entspannung. Eine Vereisung findet erfindungsgemäß nur hier statt. Das bei der Verdampfung der kryogenen Flüssigkeit entstehende gasförmige Medium bewirkt keine Gefrierzone, insbesondere im Einstichbereich, welcher sich oberhalb des zu kühlenden Punktes befindet, und wird durch das Einleiten des warmen flüssigen Gases zusätzlich erwärmt. Die Verdampfungsenergie der Flüssigkeitsphase wird ohne nennenswerte Verluste direkt zur Vereisung genutzt und somit in idealer Weise dem theoretisch erforderlichen Kältemittelbedarf angenähert. Der Patient wird durch die Miniaturisierung der Vorrichtung nicht belastet. Die Applikationskapillare 1 gemäß 1 ist vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt und kommt ohne Verwendung von polymerem Isolationsmaterial aus. Als Kühlflüssigkeiten können beispielsweise N₂O oder flüssiges Argon eingesetzt werden. Insbesondere bei der Verwendung dieser Kühlflüssigkeiten kommt es zu keiner Ausbildung eines Eisballs an der Austrittsstelle. Bei einem Anwendungsdruck von 5 bar wird das Kühlmittel verdampft und entweicht entlang den Außenwänden der Applikationskapillare bis zur Hautoberfläche. Diese Ausführungsform ist besonders einfach zu fertigen.
Wie bei der Ausführungsform der 4 beispielhaft gezeigt, ergeben sich durch die Isolation besondere Vorteile. Zum einen werden Verdampfungsverluste, zum anderen wird eine Bereifung insbesondere der Innenwände verhindert, wodurch eine Eiskristallbildung ausbleibt, die zu Funktionsstörungen bis hin zum Verschluss der Applikationskapillare führen kann, da sich die Eiskristalle auch in Flüssiggasen nicht vermeiden lassen und an der Innenwand der Applikationskapillare absetzen können. Die Unterdrückung der Bereifung ist insbesondere eine Wirkung der Metallummantelung von beispielsweise 0,15 mm Dicke und wird durch die Materialpaarung Metall/Kunststoff und besondere PTFE verstärkt. Die Metallummantelung stabilisiert das sich in der Applikationskapillare befindende PTFE oder einen anderen Kunststoff, der verwendet wird. Die dünnwandige Ausgestaltung der Metallummantelung ermöglicht eine maßhaltige und wirtschaftliche Laserbohrung der Düse.
Der für alle Ausführungsformen der Erfindung verwendete Betriebsdruck liegt in einer Größenordnung bis etwa 5 bar, wobei eine Obergrenze von 3 bar noch zweckmäßiger ist und wobei eine Einstellung des Betriebsdrucks zwischen 0,1 bar und 0,3 bar besonders vorteilhaft ist. Dies gilt sowohl für die Anwendung der Applikationskapillare mittels eines Handgerätes gemäß 5 als auch deren Verwendung mit einer stationären Versorgungseinheit für Flüssiggase, welche mittels einer Leitung mit der Applikationskapillare in Verbindung steht.
Vorzugsweise besteht die Applikationskapillare aus Edelstahl oder medizinischem Stahl. Sie kann auch mindestens teilweise aus Gold oder einem anderen biokompatiblen Material bestehen, welches der Norm DIN EN 30993-1 entspricht. Diese Materialien können sich vorzugsweise auf der mit dem Gewebe in Kontakt kommenden Seite der Applikationskapillare und oder auch durchaus auf der Innenseite der Applikationskapillare befinden.
Der Außendurchmesser der erfindungsgemäßen Applikationskapillare beträgt in der bevorzugten Ausführungsform weniger als 1,5 mm, besser weniger als 1 mm, der bevorzugte Innendurchmesser der Applikationskapillare liegt zwischen 0,3 und 0,7 mm, bevorzugt 0,5 mm, und die Austrittsstelle für die kryogene Kühlflüssigkeit hat einen bevorzugten Durchmesser von 30 – 40 μm, besonders zweckmäßig von 33 – 37 μm. Diese Dimensionierungen führen zu einem optimalem Verhältnis zwischen Dosierung und Punktgenauigkeit und können je nach verwendetem Kühlmittel variiert werden.
Weiterhin kann die Applikationskapillare mit ihrer Düse, beziehungsweise Austrittsstelle, für die kryogene Kühlflüssigkeit einen Hohlraum ausbilden, welcher ein Verdampfen der Kühlflüssigkeit an ihrer Austrittsstelle ermöglicht. Diese Verdampfung entzieht der nachströmenden Kühlflüssigkeit Wärme und verhindert somit eine Unterbrechung des nachfließenden Flüssigkeitsstromes, welcher sonst durch Gasblasen unterbrochen würde. Es ist somit ein kontinuierlicher Kühlflüssigkeitsstrom möglich, der nicht unterbrochen wird, was für den Kühlprozess besonders effektiv ist.
Die Applikationskapillare kann auch mit einem Draht ausgestattet sein, welcher in axialer Richtung in der Kapillare eingelagert ist. Dies führt zu verbesserten Dosiereigenschaften, da sich der Druck für die Auftragung reduziert. Im weiteren Sinne erfüllt auch ein anderes Mittel zum Verengen des Austrittsquerschnittes diesen Zweck.
Um eine bläschenfreie Applikation der Kühlflüssigkeit und besonders hygienische Eigenschaften zu erzielen, ist es vorteilhaft, die Austrittsdüsen der erfindungsgemäßen Applikationskapillare mittels eines Lasers zu fertigen, da hier die Oberflächen besonders glatt werden.
Werden die Austrittsöffnungen für das kryogene Kühlmittel in einem Winkel zur Längsachse der Applikationskapillare angeordnet, so lassen sich Strömungsrichtungen des Kühlmittels erzielen, welche eine Kühlung von schwer zugänglichen Gewebe stellen ermöglichen.
Weiterhin ist es bevorzugt, insbesondere die in das Gewebe eintretende Spitze zu polieren, um das Gewebe zu schonen. Eine polierte Oberfläche ermöglicht auch einen sicheren Verschluss, insbesondere, wenn die Spitze der Appliaktionskapillare napfförmig bzw. kuppel- oder kalottenförmig geformt ist.
Insbesondere, wenn Kühlmittel mit besonders niedrigem Siedepunkt eingesetzt werden, ist es sinnvoll, die Applikationskapillare mindestens teilweise mit einem Isoliermaterial auszustatten, so dass keine Bildung von zwei Phasen durch Wärmeeinfluss entsteht.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäßen Applikationskapillare ein Mikrofilter vorgeschaltet, welches Mikroorganismen zurückhält und somit zur Hygiene beiträgt.
In einer bevorzugten flexibel verwendbaren Ausführungsform besitzt die Applikationskapillare eine gewindeähnliche Profilierung, um variabel an ein Versorgungsgerät, z.B. Handgerät angeschlossen werden zu können. Im weiteren Sinne kann an die Stelle des Gewindes auch ein anderes Befestigungsmittel, wie ein Steckverschluss treten.
Die erfindungsgemäßen Applikationskapillaren können alle sowohl an einer großen stationären Flüssiggasquelle als auch an ein Handgerät angeschlossen werden, wie es beispielhaft in 5 dargestellt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kapsel 27 zu ungefähr 3/4 ihres Volumens mit einer Menge des Kryofluids gefüllt, das auf einem im Wesentlichen konstanten Druck von ca. 50 bar gehalten wird. Das Röhrchen definiert einen verlängerten Kanal, der nicht abgebildet ist, durch den das kryogene Kühlmittel passieren kann. Der Verschluss 30 sorgt für eine sichere Verbindung des Röhrchens 29 mit der Kapsel 27. Das Ventil 31 ermöglicht einen Durchtritt des kryogenen Kühlmittels in die Applikationskapillare 1. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ventil 31 als federbelastetes Ventil ausgebildet. Es können jedoch auch andere Ventilkonfigurationen eingesetzt werden. Beim Einsatz drückt der Benutzer des Kryogerätes das Ventil 31, so dass die kryogene Kühlflüssigkeit durch die Applikationskapillare 1 entweichen und in Tropfenform aus dem Handgerät austreten kann. Bei Verwendung der Applikationskapillare gemäß 4 passiert das kryogene Kühlmittel, wie N₂O, das Mikrofilter 17 und den durch die o-Ringe 18, 19, definierten Kanal 26. Danach durchtritt es den durch die Polymerschicht definierten Kanal 24 und tritt an der Bohrung 25 aus der Applikationskapillare aus.

Claims

Applikator für den Auftrag von kryogenen Kühlflüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Applikationskapillare ist.
Applikator nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Kanal (2) umfasst, welcher in eine Öffnung (7) einmündet, welche sich in einem Hohlraum (6) befindet, der durch eine Verengung (5) des Außendurchmessers der Appliationskapillare (1) im Bereich der Öffnung (7) liegt.
Applikator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich am unteren Ende eine Spitze (4) befindet.
Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (2) einen Durchmesser von 0,1 – 1 mm besitzt.
Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass seine Öffnung (7) einen Durchmesser von 30 – 40 μm besitzt.
Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in seinen Kanal (2) eine Düse (3) eingelagert ist, welche einen Kanal 9 aufweist, welcher einen Innendurch messer von 30 – 40 μm besitzt, von dem mindestens eine Düsenöffnung (10) ausgeht, welche einen Durchmesser von 30 – 40 μm besitzt.
Applikator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Düsenöffnung (10, 10') in einem Hohlraum (6) befindet, welcher von der Spitze (4), der Düse (3) und dem Außendurchmesser der Appliaktionskapillare eingeschlossen wird.
Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Düsenkörper (5) besitzt, welcher in den Kanal (2) eingelagert ist und mit der Innenwand der Applikationskapillare 1 einen Kanal (12) ausbildet, welcher einen Durchmesser in einem Bereich von 30 – 40 μm besitzt.
Applikator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (12) in mindestens eine Düsenöffnung (13,13') mündet.
Applikator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen einer Düsenöffnung (13, 13') und dem Kanal (12) eine Weiterführung (14) befindet.
Applikator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterführung (14) und die Düsenöffnungen (13, 13') einen Durchmesser von 30 – 40 μm besitzen.
Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens im Bereich seiner Spitze biokompatibles Material umfaßt.
Applikator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das biokompatible Material Gold ist.
Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Edelstahl gefertigt ist.
Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Außendurchmesser von 1,5 –1 mm hat.
Applikator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (2) mindestens teilweise mit einem Kunststoff ausgekleidet ist.
Applikator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff PTFE ist.
Applikator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass er über die gesamte Länge der Kanäle (24, 26) einen konstanten Durchmesser besitzt.
Applikator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser in einer Größenordnung von 30 – 40 μm liegt.
Applikator nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Kanals (26) ein Mikrofilter (17) eingearbeitet ist.
Applikator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofilter (17) zwischen zwei O-Ringen (18, 19) eingelagert ist.
Applikator nach Anspruch 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (24) in einer Metallummantelung (20) befindet.
Applikator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallummantelung eine Stärke von 0,15 mm besitzt.
Applikator nach Anspruch 22 oder 23; dadurch gekennzeichnet, dass die Metallummantelung (20) mit einem Kunststoff ausgekleidet ist, welcher den Kanal (24) ausbildet.
Applikator nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff PTFE oder eine anderes biokompatibles Material ist
Applikator nach Anspruch 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallummantelung (20) eine Bohrung (25) eines Durchmessers von 30 – 40 μm besitzt.
Applikator nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (25) mittels eines Lasers hergestellt ist.
Applikator nach Anspruch 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Ende der Metallummantelung (20) kuppelförmig ausgebildet ist.
Applikator nach Anspruch 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende der Metallummantelung insbesondere im Bereich der Bohrung (25) poliert ist.
Applikator nach Anspruch 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallummantelung (20) im oberen Bereich ein Außengewinde besitzt
Applikator nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallummantelung mit dem Außengewinde in eine thermische Isolierung eingreift.
Applikator nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolierung die O-Ringe (18, 19) und den Mikrofilter (17) aufnimmt.
Applikator nach einem der Ansprüche 18 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass er in seinem unteren Bereich mindestens teilweise aus Gold oder einem anderen biokompatiblen Material besteht.
Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Verschluss besitzt.
Applikator nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss Mittel (38, 37, 39) umfasst, welche eine Rückschnellkraft auf die Appikationskapillare ausüben.
Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass er einem Handgerät zugehörig ist.
Applikator nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Kapsel (27) für die Aufnahme einer kryogenen Kühlflüssigkeit umfasst.
Applikator nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (27) ein Röhrchen (29) besitzt, welches einen Verschluss (30) durchstößt, der die Kapsel (27) verschließt.
Applikator nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass er über ein Ventil (31) verfügt, welches eine Steuerung des Austrittes der kryogenen Kühlflüssigkeit ermöglicht.
Applikator nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (31) ein Federventil ist.
Applikator nach einem der Ansprüche 36 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Applikationskapillare besitzt, welche auswechselbar mit den Handgerät verbunden ist.
Verschluß dadurch gekennzeichnet, dass er Mittel (37, 38, 39) umfasst, welche eine seiner Öffnung zugerichtete Rückschnellkraft bewirken, welche einen Rückschnellkörper (39) zur Öffnung bewegt.
Verschluss nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückschnellkörper (39) mindestens an seiner Oberfläche aus einem Kunststoff besteht.
Verschluss nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff PTFE ist.
Verschluss nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer Verschlusskappe (33) besteht, welche ein Innengewinde (34) besitzt, welches eine sichere Verbindung zwischen dem Verschluss (31) und einer Applikationskapillare herstellt.
Verschluss nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens einen Belüftungskanal (40,41) besitzt.
Applikationsgerät, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 41 enthält.
Applikationsgerät nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Handgerät ist.