DE2239914A1

DE2239914A1 - Medizinisches vereisungsinstrument zur lokalen vereisung von gewebe und verfahren zur tiefkuehlung von dessen kontaktteil

Info

Publication number: DE2239914A1
Application number: DE2239914A
Authority: DE
Inventors: Ronald Michael Wallach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-10-06
Filing date: 1972-08-14
Publication date: 1973-04-12
Also published as: NL7213462A; US3696813A; CA995910A; JPS5124834B2; DE2239914C3; BR7206778D0; JPS4845086A; CH552378A; DE2239914B2; NL154932B; JPS49145488U; IT969339B; BE796706Q; FR2155283A5; GB1339218A; ES407307A1

Description

PATENTANWÄLTE
Dr. ter. nal. DIETER LOUIS
Dipl.-Phys. CLAUS PÜHLAU
©tj»l.-lng.FRANZ LOHRENTZ
8600 NORNBERQ
KESSLERPLATZt

2233314

13 093/4 20/bU ,

Ronald Michael Wallach, Norwalk, Connecticut, USA

Medizinisches Vereisungsinstrument zur lokalen Vereisung von Gewebe und Verfahren zur Tiefkühlung von dessen Kontaktteil

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Vereisungsinstrument zur lokalen Vereisung von Gewebe, mit einem aus hochwärmeleitendem Werkstoff bestehenden Kontaktteil, in dem eine Expansionskammer zur Expansion eines unter Druck zugeführten Kältemittels ausgebildet ist, mit einem zur Expansionskammer führenden,, die Strömung des Kältemittels einschnürenden Element und mit einer damit verbundenen Zuleitung für das Kältemittel. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Tiefkühlung des Kontaktteiles eines solchen medizinischen Vereisungsinstru-

ments, bei dem ein Kältemittel in einer in dem· Kontaktteil befindlichen Kammer expandiert und nach außen abgeleitet wird·

Zur Behandlung von beschädigtem oder erkranktem Körpergewebe ist eine Behandlungstechnik entwickelt worden, die darin besteht, die Temperatur des Gewebes auf relativ niedrige Werte abzusenken. Hierzu sind zahlreiche Vereisungsinstrumente bekannt geworden,

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die dem Arzt für diese Behandlungsform zur Verfügung stehen. Im allgemeinen besitzen derartige Znstrumente einen Kontaktteil oder eine Kontaktspitze, die mit dem zu behandelnden Gewebe zuerst in Berührung gebracht und anschließend gekühlt wird. Der gekühlte Kontaktteil wird normalerweise mit dem behandelten Gewebe nur für einen kurzen Zeitraum in Kontakt gehalten. Das Instrument muß bei der Anwendung eine Temperaturabsenkung des Kontaktteiles auf unter - 55⁰C gewährleisten, um einen brauchbaren Wärmeaustausch und eine entsprechende Absenkung der Gewebetemperatur zu bewirken. Außerdem ist es notwendig, daß derartige tiefe Temperaturen außerordentlich rasch nach dem Aufsetzen des Kontaktteiles auf das Gewebe erreicht werden, so daß das Vereisen des Gewebes lokalisiert bleibt und der Patient nicht einer zu langen Kältebehandlung ausgesetzt 1st. Da es sich gezeigt hat, daß das Körpergewebe in unerwünschter Weise an dem stark gekühlten Kontaktteil hängen bleibt, ist es notwendig, darüber hinaus Vorkehrungen für eine sehr rasche Erwärmung des Kontaktteiles zu treffen, so daß das Abnehmen des Kontaktteiles von dem Gewebe erleichtert wird.

Bei einer bekannten Ausführungsform eines derartigen Vereisungsinstruments wird ein unter Druck stehendes Kältemittel durch

eine verengte öffnung in eine Kammer expandiert Und bewirkt dadurch einen allgemein als Thomson-Joule-Effekt bekannten Abkühleffekt. Der Kontaktteil, der durch die Außenseite der Expansionskammer gebildet wird, kühlt dadurch sehr rasch ab. Das Instrument enthält außerdem eine Einrichtung zur sehr raschen Erwärmung des Kontaktteiles, um dadurch das Abnehmen des

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Kontakttei3.es von dem unterkühlten Körpergewebe zu erleichtern.

Es sind bereits verschiedene Anordnungen zur Kühlung und Erwärmung des Kontaktteiles angewendet worden. In einer bekannten Ausführung" v/ird der Zustrom eines gasförmigen Kältemittels zur ' xpansionskammer mittels eines Ventiles gesteuert, das stromaufwärts der Expansionskammer liegt. Aus der.Expansionskammer abströmendes Gas wird in die Atmosphäre freigegeben. Die Kühlung des Kontaktteiles erfolgt hierbei durch Betätigung des Ventiles, so daß der Zustrom von gasförmigem Kältemittel zur Expansionskammer und von dort zur Atmosphäre freigegeben wird. Die Erwärmung des Kontaktteiles erfolgt durch Unterbrechung des Gaszustromes zur Expansionskammer und durch Erhitzen des Kontaktteiles mittels einer elektrischen Einrichtung, die im wesentlichen aus einer in dem Kontaktteil befindlichen Heizspule besteht.

In einem anderen Vereisungsinstrument dieser Art erfolgt die Kühlung des Kontaktteiles durch Abheben des Ventilkörpers eines Strömungsventils, der stromabwärts der Expansionskammer liegt und gleichzeitig eine verengte Öffnung am Kammereinlaß dadurch bildet, daß er mit einer bewegliehen Leitung an einem Mündungssitz anliegt. Ein Kältemittel strömt dann aus einer entsprechenden Vorratsquelle durch die Mündung und wird durch das freigegebene stromabwärts liegende Ventil abgeführt. Die Erwärmung des Kontaktteiles erfolgt durch Wiederaufsetzen des Ventilkörpers auf das'stromabwärts liegende Ventil und durch gleichzeitige Trennung der bewegliehen Leitung von dem

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Mündungssitz, so daß Kältemittel von Umgebungstemperatur in die Expansionskammer einströmen kann.

Die vorstehend geschilderten Ausführungsformen sind ebenso wie v/eitere bekannte Vereisungsinstrumente relativ kompliziert und kostspielig. Z.Zt. sind sie auch relativ schwierig für den Arzt zu handhaben und gewähren nicht das Maß an Bewegungsfreiheit, das zur Durchführung des Behandlungsvorganges notwendig ist, dem der Arzt seine ganze Aufmerksamkeit widmen muß. Zusätzlich erhält man bei diesen bekannten Instrumenten nicht die Abkühl- und Erwärmungsgeschwindigkeit, die zur Durchführung des Ver— eisungsvorganges wünschenswert sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Abkühlung des Kontaktteiles eines medizinischen Vereisungsinstrumentes vorzuschlagen, mittels dessen sich die erwünschten Abkühl- und Erwärmungsgeschwindigkeiten erzielen lassen. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, ein relativ unkompliziertes und daher billiges Vereisungsinstrument zu schaffen, das sich leichter als die bekannten Instrumente handhaben läßt, zuverlässiger als diese ist und eine einfache Zuführung von Kältemittel sowohl zum Zwecke der Kühlung als auch der Erwärmung aufweist.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgaben ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Zweiphasen-Kältemittel mit einer gasförmigen und einer flüssigen Phase in die Expansionskammer eingeleitet und die flüssige Phase in der Expansionskammer verdampft wird.

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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit vorgesehen, den Kontaktteil eines medizinischen Vereisungsinstrumentes mit einem Zweiphasen-Kältemittel 'zu beaufschlagen, das aus "einer gasförmigen und einer flüssigen Phase besteht und einer verengten öffnung vor der Expansionskammer zugeführt wird. Das Kältemittel gelangt durch diese Öffnung in die Expansionskammer, in die die gasförmige Phase expandiert und zu dem erwähnten Thomson-Joule-Effekt führt. Eine zusätzliche Abkühlung der Kammer wird durch Verdampfung der flüssigen Phase darin erreicht. Das aus der Expansionskammer abströmende Gas wird in die Atmosphäre geleitet.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsforra des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Verdampfungskammer ein Zweiphasenkältemittel in der Weise zugeführt,daß zu der verengten Öffnung ein Kältemittel in Form eines gesättigten Gases geleitet wird, das vor der Einleitung in die Expansionskammer vorgekühlt wird. Dadurch kondensiert ein Teil dieses gesättigten Gases. Die Vorkühlung des als gesättigtes .Gas vorliegenden Kältemittels erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens dadurch, daß das aus der Expansionskammer ausströmende Gas in wärmeleitendem Kontakt mit dem gesättigten Gas geführt wird, das zu der Öffnung strömt.

Das erfindungsgemäße medizinische Vereisungsinstrument zur lokalen Vereisung umfaßt eine Expansionskammer, die durch ein hochwärmeleitendes Material gebildet ist und deren Außenseite als Kontaktteil zur Anlage an das zu behandelnde Körpergewebe

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ausgebildet ist. Weiterhin ist eine Zuleitung für ein gasförmiges Kältemittel von einer Vorratsquelle her zur Expansionskammer vorgesehen, die einen stationären Körper mit einer darin gebildeten öffnung fester Abmessungen umfaßt. Durch diese öffnung hindurch expandiert das Gas in die Expansionskammer und kühlt diese dabei ab. Weiterhin ist eine Ableitung für das expandierte Gas in die Atmosphäre vorgesehen, die einen Strömungskanal zwischen der Expansionskammer und einem Schnellschlußventil beinhaltet. Das Schnellschlußventil ist so vorgespannt, daß es normalerweise den Strom von aus der Expansionskammer abgeleitetem Gas unterbricht und auf diese Weise gasförmiges Kältemittel von Umgebungstemperatur innerhalb der Expansionskammer hält. Dadurch verbleibt die Expansionskammer in einem relativ warmen Zustand. Das Schnellschlußventil kann wahlweise betätigt werden, so daß ein Strömungskanal von der Auslaßleitung bis zur Atmosphäre entsteht und gasförmiges Kältemittel in die Kammer kontinuierlich einströmen und deren Kühlung bewirken kann.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß das gasförmige Kältemittel unter relativ hohem Druck steht und das Schnellschlußventil so ausgebildet ist, daß es den Gasstrom von der Expansionskammer zur Atmosphäre automatisch frei gibt, wenn der Gasdruck innerhalb des Instruments über einen vorbestimmten Sicherheitswert ansteigt.

Das erfindungsgemäße medizinische Vereisungsinstrument ist weiterhin vorteilhafterweise pistolenförmig gestaltet und weist einen Handgriff sowie einen Abzugmechanismus auf, durch den das Schnell-

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schlußventil betätigt werden kann. Der Kontaktteil ist zweckmäßigerweise an einem äußeren Abschnitt der Zuleitung befestigt.

V/eitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden "Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus den weiteren Unteransprüchen. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen

Vereisungsinstruments;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene und teilweise abgebrochene

Seitenansicht des Instruments nach Fig. 1; Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt für eine alternative Ausführungsform eines Schnellschlußventils zur Anwendung in den Instrumenten nach den Fig. 1 und 2.

Wie sich aus der Darstellung in Fig. 1 ergibt, zeigt das erfindungsgemäße Vereisungsinstrument im wesentlichen eine pistolenförmige Gestalt. Es besitzt einen Griffteil, bestehend aus zwei Griffhälften 9, 10., einen Abzugbügel 12 zur Betätigung eines Schnellschlußventiles und einen länglichen rohrförmigen Teil 13, der sich aus dem Griffteil 9, 10 heraus erstreckt und an seinem vom Griffteil-, abgelegenen Ende einen Kontaktteil 14 trägt. An das pistolenförmige Vereisungsinstrument .ist ein Vorratsbehälter für Kältemittel über eine flexible Leitung 18 angeschlossen. \lio nachfolgend noch im einzelnen erläutert wird, ist die Leitung 18 mit einem drehbaren Echließventil 20 verbunden, das die Zu-

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strömung von Kältemittel aus dem Vorratsbehälter 22 (Fig. 2) zum Instrument unterbricht.

Bei der Handhabung des Instruments wird der Abzugbügel 12 in Richtung auf den Griff gedrückt, wodurch die Zuströmuhg von Kältemittel durch das Instrument und die Abkühlung des Kontaktteiles oder der Kontaktspitze 14 erfolgt. Die Freigabe des Abzugbügels unterbricht die Zuströmung des Kältemittels wieder und es tritt eine Erwärmung des Kontaktteiles ein. Die im wesentlichen pistolenförmige Gestalt des Vereisungsinstrumentes und die praktische abdrückerartige Ausbildung des Abzugbügels 12 zur Betätigung des Schnellschlußventils schafft in Verbindung mit dem rohrförmigen Teil 13» der den Kontaktteil an seinem vom Griff entfernten Ende trägt, ein Vereisungsinstrument, das sich durch den Arzt einfach handhaben und sofort bedienen läßt. Der Arzt ist deshalb in der Lage, praktisch seine ganze Aufmerksamkeit dem eigentlichen medizinischen Behandlungsprozeß zu widmen.

Die Konstruktion und Handhabungsart des Instruments ergibt sich im einzelnen aus den Fig. 2 und 3. Der Kontaktteil 14 besitzt im wesentlichen eine konische Gestalt mit einer Außenfläche 23, die zu einer Spitze 24 ausläuft. Die Spitze 24 wird während des Behandlungsvorganges mit dem zu behandelnden Gewebe in körperlichen Kontakt gebracht. Es versteht sich, daß anstelle der gezeigten Gestaltung des Kontaktteiles dieser mannigfaltige Ausgestaltungen besitzen kann, je nach den Erfordernissen der spezieilen Vereisungsbehandlung, die mit dem Instrument durchgeführt wird. Der Kontaktteil 14 besteht aus einem hochwärme-

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leitendem Material, z.B. Silber oder einem ähnlichen geeigneten Werkstoff. Er "bildet eine Ringschulter 26, in die eine Adapterplatte 28 eingesetzt und mittels Silberlötung befestigt ist. Der Kontaktteil 14 und die Adapterplatte 28 umschließen einen Innenraum 30, der eine Expansionskammer bildet.

Das Kältemittel, das zur Kühlung des Expansionskammer. 30 dieser zugeleitet wird, besteht erfindungsgemäß aus einem gesättigten Gas, das unter einem relativ hohen Druck bei Umgebungstemperatur gehalten wird. Gesättigtes Gas besitzt im Vergleich zu ungesättigtem Gas eine hohe Wärmeleitfähigkeit und stellt daher ein wirkungsvolles Wärmeträgermedium zur Abfuhr von Wärme aus der Expansionskammer dar. In dem erfindungsgemäßen Instrument verwendbare Gase sind beispielsweise Kohlendioxyd und Stickoxyd.

Fig. 2 zeigt den Speicherbehälter 22, der teilweise mit Kohlendioxyd 32 in flüssiger Phase sowie mit gesättigtem Kohlendioxydgas gefüllt ist. Das Gas befindet sich in dem Behälter 22 über dem Flüssigkeitsspiegel des flüssigen Kohlendioxyds eingeschlossen. Dieses unter Druck stehende gesättigte Gas wird dem Instrument über ein Schließventil 34, ein Anschlußstück 36 und durch die flexible Hochdruckleitung 18 zugeführt. Ein nicht dargestellter ' Druckregler kann an dem Anschlußstück 36 vorgesehen sein, wenn das Vereisungsinstrument als Zubehörteil direkt an den Vorratsbehälter 22 angeschlossen wird. Der Druckregler verhindert das Auftreten von übermäßigem Druck bei relativ warmer Umgebung. Die Leitung 18 erstreckt sich durch eine öffnung 38 an der Rückseite des Griffteiles.

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Die Griffhälften 9 und 10 bestehen beispielsweise aus Kunststoff. Jede Hälfte besitzt pistolengriff-fönnige Gestalt und einen Flansch längs ihres Randes. Die beiden Hälften v/erden an ihren Flanschen aneinandergelegt und bilden einen Innenraum im oberen Teil des Griffes, der ein Schließventil 20, einen Teil einer Einlaß- und Auslaß-Strömungskammer und ein Schnellschlußventil 42 des Instruments enthält. Die Griffhälften 9, 10 bilden weiterhin eine Auslaßkammer 43, die sich zwischen dem Schnellschlußventil 42 und einer Auslaßöffnung 44 im Griff erstreckt. Die beiden Griffhälften sind durch quer verlaufende Schrauben 46 miteinander verbunden.

Das Instrument enthält weiterhin eine Zuleitung für Kältemittel vom Einlaß her zur Expansionskammer. Diese Zuleitung umfaßt das Schließventil 20, eine Einlaßleitung 51 und ein Element 52, das eine enge Durchtrittsöffnung bildet. Die flexible Leitung 18 ist an das Schließventil 20 angeschlossen, das ein Drehküken enthält. Einzelheiten der Konstruktion des Ventils sind hier nicht erforderlich, da dies bekannt ist. Aus Gründen der Klarheit ist das Schließventil 20 in Fig. 2 um 90° gegenüber der bevorzugten Stellung, die sich auch aus Fig. 1 ergibt, verschwenkt dargestellt. Das Ventil ist an der Griffhälfte 9 mittels eines Schraubansatzes befestigt, der durch eine öffnung in der Griffhälfte 9 hindurchragt und von einer Schraubenmutter 50 gefaßt ist. Die flexible Leitung 18 ist an die Einlaßseite 53 des Schließventils angeschlossen und dort durch eine Hutmutter 54 befestigt.

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Die Einlaßleitung 51, die im wesentlichen aus einem länglichen Rohrteil zur Zuleitung des Kältemittels von der Auslaßseite des Schließventils zur Expansionskammer 30 besteht, ist mit einem Ende in die Auslaßöffnung 55 des Ventils 50 eingepaßt und erstreckt sich bis zur Expansionskammer 30. Die Zuleitung 51 ist an das Ventil 20 mittels eines herkömmlichen Hochdruckanschlusses angeschlossen, der einen konisch aufgeweiteten Nippel und einen nicht dargestellten, das Rohr 51 umfassenden Klemmring enthält. Das Rohr 51 ist dann mit dem Schraubansatz des Ventils 20 durch eine Hutmutter 56 verbunden.

Die Zuleitung 51 erstreckt sich anschließend durch einen Anschlußnippel 58 und durch ein T-Stück 60. Der Außendurchmesser der Zuleitung 51 und der Innendurchmesser des Nippels..58 sind jeweils so gewählt, daß die Zuleitung in dem Nippel gehalten ist. Die Zuleitung 51 wird somit in ihrer eingesetzten Lage durch die Auslaßöffnung 55 des Ventils 20 und durch die Innenflächen des Nippels 58 gehalten. Der Außendurchmesser der Zuleitung 51 und der Innendurchmesser des T-Stückes 60 sind dagegen so gewählt, daß ein Ringspalt zwischen den beiden Teilen in dem T-Stück 60 entsteht. Der Nippel 58 ist durch eine Hutnutter 62 an dem T-Stück befestigt und wird auf der anderen Seite durch eine Hutmutter 64 gefaßt, die drehbar mit der Hutmutter 56 des Ventils 20 verbunden ist.

Die ence Durchtrittsöffnung des Instruments wird durch ein Eincatzteil 52 gebildet, das in die Auslaßöffnung der Zuleitung 51 unmittelbar vor der Expansionskammer 30 eingesetzt ist. Wie

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eich ous der Zeichnung ergibt, steckt das Einsatzteil 52 in der rohrförmigen Zuleitung und ist darin durch Silberlötung befestigt. Es weist eine zentrale Bohrung 66 auf, die axial hindurchgeht' und eine Verengung bildet, durch die das Zweiphasen-Kältemittel zur Expansionskammer 30 geleitet wird. Die Bohrung 66 bewirkt einen Druckabfall zwischen dem Druck des Kältemittels stromaufwärts der Expansionskammer und dein Druck in der Expansionskammer. Wird eine relativ große Bohrung verwendet, so wird dadurch die Gefahr einer Verstopfung und einer darauffolgenden Unterbrechung des Kälte mittelzustromes weitgehend herabgesetzt.

Es ist weiterhin eine Ableitung für expandierte Gase aus der Expansionskammer in die Atmosphäre vorgesehen, die im wesentlichen aus einem Ringkanal 67 zwischen den rohrförmigen Teilen 13 und 51 besteht. Weiterhin ist in dieser Ableitung das Schnellschlußventil 42 angeordnet, das zur Herstellung und Unterbrechung des Stromes an expandiertem Gas durch diese Ableitung zur Atmosphäre dient. Der rohrförmige Teil 13 sitzt in einer Auslaßöffnung"68 des T-Stückes 60. Sein Ende ist konisch aufgev/eitet und mittels eines nicht gezeigten Klemmringes sowie mit einer Hutmutter 70 an dem T-Stück befestigt. Der rohrförmige Teil 13 wird somit an dem T-Stück 60, von dem aus er sich nach vorne erstreckt, gehalten. In dem Griffteil ist eine Öffnung vorgesehen, durch die der rohrförmige Teil 13 hindurchragt.

Der rohrförmige Teil 13 verläuft konzentrisch zu der Zuleitung und sein Innendurchmesser ist größer als der Außendurchmesser der

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Zuleitung 51. Dadurch wird der Ringkanal 67 .zwischen den beiden Teilen gebildet.

Die Adapterplatte 28 besitzt einen einstückig angeformten zylindrischen Ansatz 73 mit einer Bohrung 74, in welche der rohrförmige Teil 13 hineingesteckt ist. Die Adapterplatte 28 ist dann· beispielsweise mittels Silberlötung an dem rohrförmigen Teil 13 "befestigt. Auf diese Weise wird der Kontaktteil 14 in einer bestimmten Entfernung vom Griffteil des Instruments gehalten. Aus der Erpansionskammer 30 -austretende Gase strömen durch den Ringkanal 67 zu einer Auslaßöffnung 75 in dem T-Stück 60 ab. Die Richtung des Kältemittelstromes in dem Instrument ist in der Fig. 2 durch Pfeile angedeutet.

Die Einlaßseite des manuell betätigbaren Schnellschlußventiles 42 ist mit der Auslaßöffnung 75 des T-Stückes 60 verbunden. Durch das Schnellschlußventil verläuft ein Strömungskanal, mit dem abwechselnd der Abstrom von Gas aus der Expansionskammer 30 unterbrochen und wieder hergestellt werden kann. Das Schnellschlußventil 42 besitzt ein Ventilgehäuse 82 mit einem zylindrischen Anschlußstutzen 84, der ein Innengewinde aufweist und auf ein Außengewinde des T-Stückes 60 aufgeschraubt ist. Auch auf der Auslaßseite des Ventilgehäuses 82 ist ein mit Innengewinde versehener zylindrischer Anschlußstutzen 86 vorgesehen, in dem ein Geräuschdämpfer 88 mit einer in dessen Öffnung eingelegten Scheibe 90 eingeschraubt ist. Der Geräuschdämpfer dient zur Minderung des Geräusches des aus dem Schnellschlußventil 42 entweichenden Gases. Die Scheibe 90 besteht aus Sinterbronze,

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rostfreiem Stahl oder einem sonstigen entsprechenden Werkstoff.

Das Ventilgehäuse 82 enthält weiterhin eine Bohrung 92 sowie Strömungskanäle 94 und 96. Der Strömungsweg durch das Ventil wird gebildet durch den Strömungskanal 94, der mit dem Einlaß-Anschlußstutzen 84 in Verbindung steht, durch den Innenraum der Bohrung 92 und durch den Strömungskanal 96, der mit der Bohrung 92 sowie mit dem Auslaß-Anschlußstutzen 84 und dem Geräuschdämpfer 88 verbunden ist. Die Bohrung 92 liegt konzentrisch und fluchtet mit einer Bohrung 98 von vergleichsweise großem Durchmesser, die in das Ventilgehäuse 82 führt. In die Bohrungen 98 und 92 erstreckt sich ein Ventilkörper 100, auf dem eine Schraubenfeder 102 angeordnet und zwischen einer Mutter 106 und einer Schulter des Ventilkörpers 100 zusammengedrückt ist. Anschließend an die Schulter ist eine Ringnut 110 vorgesehen, die einen O-Ring 112 enthält. Der O-Ring 112 dient als Abdichtung zwischen der Schulter und der Innenwand der Bohrung 98.

Der Ventilkörper 100 besitzt außerdem einen innenliegenden Abschnitt 113 mit einer Stirnfläche 114, die auf der Einlaßöffnung zu dem Strömungskanal 96 aufliegt und den Strömungsweg durch das Schnellschlußventil unterbricht. Der Abzugbügel 12 ist gelenkig mittels eines Stiftes 116 mit dem vorderen Abschnitt des Ventilkörpers 100 verbunden, der durch eine Öffnung der Mutter 106 hindurchragt. Wird der Abzugbügel 12 im Gegenuhrzeigersinn durch Fingerdruck bewegt (Fig. 2), so schwenkt er um die Außenkante der Hutmutter 106 und drückt den Ventilkörper 100 gegen die Federwirkui% der Schraubenfeder 102 nach links. Dadurch wird

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die Stirnfläche 114 von der Eintrittsöffnung des Strömungskanals 96 abgehoben und der Durchfluß durch das Schnellschlußventil freigegeben. Wird der Abzugbügel 12 wieder losgelassen, so bewirkt die Feder 102 wieder das augenblickliche Aufsetzen der Stirnfläche 114 und somit die Unterbrechung des Durchflusses.

Die Oberkante des Abzugbügels 12 ist angefast und die Bohrung, die den Stift II6 aufnimmt, ist von dieser angefasten Kante in einem solchen Abstand angeordnet, daß sich der Abzugbügel 12 um den Stift im Uhrzeigersinn drehen läßt (Fig. 2). Durch diese Drehung im Uhrzeigersinn verlagert sich der Stift 116 nach links, so daß dadurch ebenfalls die Stirnfläche 114 vom zugehörigen Sitz abgehoben wird. Wird der Abzügbügel um 90° in Uhrzeigerrichtung (Fig. 2) verschwenkt, so kommt sein Stirnende an der Mutter I06 zur Anlage und hält dabei das Schnellschlußventil in einer arretierten Offenstellung. Die Verschwenkung des Abzugbügels 12 im Gegenuhrzeigersinn, die durch leichten Fingerdruck erfolgt, gibt das Ventil aus dieser arretierten Offenstellung wieder frei.. '

Bei der Handhabung wird Kältemittel durch die Zuleitung 51 und die Öffnung in der.i Einsatzstück 52 mit relativ hohem Druck zugeführt, so daß es auf den niedrigeren Druck innerhalb der E;rpansionsk£*nnier JO entspannt wird. Die Entspannung wird von einem kräftigen Abkühleffekt begleitet, der als Thomson-Joule-Effekt bekannt ist und der zu einer Abkühlung des Kontaktteiles 14 und vor ηUem ~u einer sehr raschen Temperaturabsenkuiig.der Spitze 24 führt. Die auf diese Weise expandierenden Gase

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strömen aus der Erpansionskammer 30 durch den als Ableitung dienenden Ringkonal 67, durch den Strömungsv/eg dec Schnellcchlußvcntils 42 sowie durch den Geräuschdämpfer 88 und den Strömungskanal 43 ?.ur Atmosphäre. Die Abkühlung des Kontaktteiles erfolgt also durch Drücken des Abzugbügels 12, durch den der Kältemittclstrom durch das Instrument eingeleitet wird. Das Kältemittel strömt kontinuierlich aus dem Vorratsbehälter 22 durch die Einlaßöffnung, durch die Düsenbohrung 66 und von der Expansionskammer 30 in die Atmosphäre. Die Freigabe des Abriugbügel ε 12 unterbricht den Durchfluß" durch das Schnellschlußventil 42. Als Ergebnis davon entsteht unmittelbar ein Staudruck in dem Ringkanal 67, so daß der Druck in der Expansionskammer 30 außerordentlich rasch ansteigt und sich dem in dem Vorratsbehälter 22 herrschenden Druck angleicht. Dadurch wird der Kältemittelzustrom unterbrochen. Die Gase, die sich nunmehr in der rohrförmigen Zuleitung 51, der Expansionskammer 30 und dem Ringkanal 67 befinden, haben praktisch Umgebungstemperatur und bewirken, daß die Temperatur des Kontaktteiles 14 sehr rasch ansteigt. Dadurch läßt sich die Instrumentenspitse sicher von dem behandelten Gewebe ablösen.

Die Steuerung der Temperatur des Kontaktteiles 14 auf bestimmte zwischen Umgebungstemperatur und maximaler Tieftemperatur liegende Temperaturwerte kann durch wiederholte Betätigung und Freigabe des Abr.ugbügols 12 erfolgen. Diese Art der Temperatursteuerung erfordert jedoch fortwährende Aufmerksamkeit des Arztes, wenn die Temperatur einigermaßen eingeregelt werden soll, Erfindungsiß ist düiihinb eine einstellbare Temperatursteuerung in Form

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eines Schnellschlußventiles 42 vorgesehen, das die Einstellung eines genau bemessenen Durchsatzes an Kältemittel zuläßt. Die Fig. 4 zeigt diese modifizierte Ausführungsform des Schnellschlußventiles nach Fig. 1, die zur genauen Bemessung des Kälteraitteldurchsatzes geeignet ist. Das Ventil enthält eine Schraubhülse 134, die mit einem Innengewinde auf das Ventilgehäuse 82 aufgeschraubt ist. Innerhalb der Schraubhülse 134 befindet sich ein Ventilkörper 152, der mit einem kegelförmigen Abschnitt 146 vor der Mündung des Strömungskanales 96 liegt. Wenn er voll auf dieser Mündung aufsitzt,'unterbricht er den Durchfluß, läßt ihn jedoch zu, wenn er davon abgehoben ist. An dem durch eine Schraubkappe 142 hindurchtretenden Ende des Ventilkörpers 152 ist ein Abzugbügel 130 befestigt. Die Schraubkappe 142 ist mit einem Außengewinde auf die Schraubhülse 134 aufgeschraubt. Auf den Ventilkörper 152 wirkt die Vorspannkraft einer Feder 150, die den Ventilkörper normalerweise auf die zugehörige Mündung aufsetzt und den Durchfluß durch das schnelle Schlußventil unterbricht. Die Verschwenkung des Abzugbügels 130 im Uhrzeigersinn verschiebt den Ventilkörper 152 gegen die Druckkraft der Feder 150 nach links (Fig. 4). Dadurch wird die Kegelfläche des Abschnitts 146 von der Sitzfläche abgehoben und ein Strömungsweg durch das Ventil hergestellt. Der von dem Ventilkörper 152 nach links zurückgelegte Weg bestimmt die Größe der Durchströmöffnung zwischen dem kegelförmigen Abschnitt 146 und dem zugehörigen Sitz in dem Ventilgehäuse 82 an der Mündung des Strömungskanales 96. Dieser Weg wird wiederum durch die Position der Schraubkappe 142 auf der Hülse 134 bestimmt. Die Schraubkappe 142 läßt sich

durch Drehen auf unterschiedliche axiale Stellungen über die

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Länge der Schraubhülse 134 einstellen und ihre innere Stirncoifce dient als Anschlag für den Ventilkörper. Somit kann durch Einstellen der Position der Schraubkappe 142 der Abhebebetrag des Ventilkörperabschnitts 146 genau eingestellt werden. Nach der Einstellung der Schraubkappe wird diese durch eine Kontermutter 14O arretiert. Wird nunmehr der Abzugbügel 130 im Uhrzeigersinn gedrückt, so wird das Schnellschlußventil nur um den festgelegten Betrag freigegeben, so daß sich dementsprechend ein Kältemitteldurchfluß einstellt, der zu der erwünschten Temperatur des Kontaktteiles führt. Der Arzt braucht also lediglich den Abzugbügel 130 zu drücken, um den Ventilkörper abzuheben. Die Notwendigkeit, das Ventil wiederholt zu betätigen, fällt weg.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird als Kältemittel ein gesättigtes Gas verwendet und es wird dafür gesorgt, daß das aus der Expansionskammer 30 abströmende Gas über einen Teil der Kältemittelzuleitung strömt. Hierdurch kondensiert ein Teil des zuströmenden gesättigten Kältemittelgases in der Zuleitung 51 und bildet eine flüssige Phase, die zusammen mit der Dampfphase des Kältemittels in die Expansionskammer 30 einströmt. Zweckmäßigerweise ist der Durchmesser der Expansionsöffnung größer als dies der Fall bei Anwendung eines vollständig flüssigen Kältemittels wäre. Als Ergebnis der teilweisen Kondensation werden Gas- und flüssige Phase in die Expansionskammer eingesprüht. Die flüssige Phase des Kältemittels verbleibt innerhalb der Expansionskammer für eine kurze Zeitdauer, während der sie latente Verdampfungswärme aufnimmt.

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Auf diese Weise wird eine doppelte Kühlwirkung erzeugt. Durch die Vorkühlung des gesättigten gasförmigen Kältemittels, das der Düsenbohrung zuströmt, entsteht also eine Dampf- und eine Flüssigphase des Kältemittels. Die Dampfphase expandiert durch die Düsenbohrung und bewirkt entsprechend dem Thomson-Joule-Effekt eine Abkühlung, durch die der Kontaktteil 14 kräftig gekühlt wird. Gleichzeitig mit diesem Kühleffekt tritt der durch die Verdampfung der flüssigen Phase bewirkte Kühleffekt ein, da die Flüssigkeit während einer bestimmten Zeitdauer ein Wärmeäquivalent entsprechend der latenten Verdampfungswärme aufnimmt. Es hat sich gezeigt, daß der kombinierte KUhleffekt, der durch diese Verbindung des Thomson-JouLe-Effekts mit der Verdampfungswärme eintritt, die Temperatur des Kontaktteiles 14 außerordentlich rasch absenkt und dementsprechend auch zu einer schlagartigen Abkühlung der Spitze 24 führt.

Wie vorstehend erwähnt, ist ein sehr geeignetes gasförmiges Kältemittel, das im gesättigten Zustand in dem erfindungsgemäßen Instru ment verwendet werden kann, gesättigtes Kohlendioxydgas. Bei Umgebungstemperatur wird die gesättigte Gasphase dieses Kältemittels unter einem Druck von im allgemeinen etwa 56 at gehalten. Steigt dieser Druck beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion des Systems übermäßig an, dann könnte die Sicherheit gefährdet werden. Dementsprechend ist bei dem erfindungsgemäßen Vereisungsinstrument Vorkehrung dafür getroffen, daß automatisch ein Strömungsweg zwisehen dem Vorratsbehälter 22 und der Atmosphäre hergestellt wird, wenn sich ein bestimmter Druck über der Sicherheitßgrenze einsteHt. Vie sich aus Fig. 2 ergibt, besitzt der

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Fund rn don Ventilkörper 100 eine Stirnseite 120, die an einer Schulterfläche der Bohrung 98 anliegt. Die Stirnfläche 114 hat einen Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser der Bohrung 92 ist. Dadurch wird ein Ringraum um den Ventilkörper innerhalb dieser Bohrung gebildet. In_diesem Ringraum herrscht kontinuierlich ein über den Strömungskanal 94 vermittelter Druck, der auf die Stirnfläche 120 des Bundes wirkt. Überschreitet dieser Druck eine bestimmte Grenze, so führt dies zu einer auf die Stirnfläche 120 wirkenden Kraft, durch die der Ventilkörper nach links bewegt und damit die Stirnfläche 114 vom zugehörigen Sitz abgehoben wird (Fig. 4). Dadurch wird automatisch ein Strömungsweg innerhalb des Ventiles hergestellt, durch den der Druck im Instrument abgebaut wird. Der Druck, bei dem der Ventilkörper anspricht, ist durch die dem Druck ausgesetzte Fläche der Stirnfläche 120 sowie durch die Federsteifigkeit der Feder 102 bestimmt. Diese Parameter können so gewählt werden, daß bei Überschreitung einer bestimmten Drucksicherheitsgrenze eine Druckentlastung in dem Instrument erfolgt.

Als v/eitere Sicherheitsmaßnahme ist vorgesehen, daß die flexible Leitung 18, die beispielsweise aus Nylon besteht, eine Festigkeit besitzt, die um einen bestimmten Wert über dem.Druck liegt, bei dem der Ventilkörper automatisch anspricht.

Kachfolgend wird ein spezielles -Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Instrumentes erläutert, ohne daß dadurch eine Einschränkung darauf erfolgen soll.

Gesättigtes Kohlendioxydgas als Kältemittel wurde mit einem

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Druck von 59 at einem Vereisungsinstrument gemäß Fig. 2 zugeführt. Die Zuleitung 51 des Vereisungsinstrumentes bestand aus einem rostfreien Stahlrohr mit einer Länge von 30 cm, einem Außendurchmesser von 3,2 mm und einer Wandstärke von 0,71 mm. Der rohrförmige Teil 13 bestand aus einem rostfreien Stahlrohr mit einer Länge von 22,8 cm, einem Außendurchmesser von 6,3 mm und einer Wandstärke von 0,9 mm. Der rohrförmige Teil enthielt eine Düsenbohrung 66 mit einem Durchmesser von 0,33 mm.

Das Volumen der Expansionskammer 30 war so gewählt, daß eine Volumenexpansion der Gasphase auf das 7Ofache auftrat. Unter diesen Bedingungen ergab sich an der Instrumentenspitze 24, die aus Silber bestand, eine TemperaturabSenkung von Umgebungstemperatur bis auf - 50⁰C in einem Zeitraum von etv/a fünf Sekunden,- wenn die Probe in Umgebungsluft gehalten vnirde. Die Freigabe des Abzugbügels 12 unterbrach den Zustrom des Kältemittelgases und ergab eine Erwärmung der Instrumentenspitze, die zu einem sicheren Ablösen der Spitze von einem Körper mit Körpertemperatur innerhalb eines Zeitraumes von etwa fünf Sekunden ermöglichte.

Die wesentlichen Merkmale der Erfindung bestehen also im folgenden;

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Kühlung des Kontaktteiles eines medizinischen Vereisungsinstrumentes ein Zweiphasen-Kältemittel verwendet, das in einer gasförmigen und einer flüssigen Phase einer engen Düsenbohrung zugeführt wird. ' Die Düsenbohrung liegt unmittelbar vor einer Expansionskammer

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des Instrumentes und leitet das Kältemittel in die Expansionckammer ein, so daß die Gasphase des Kältemittels in die Kammer expandiert. Durch den dadurch entstehenden Thomson-Joule-Effekt erfolgt eine Abkühlung. Zusätzliche Kühlung der Expansionskammer entsteht durch die Verdampfung der flüssigen Kältemittelphase darin. Das abströmende Gas wird aus der Expansionskamraer zur Atmosphäre geleitet.

Die Expansionskammer des Vereisungsinstruments besteht aus einem hochwärmeleiträhigen Material und besitzt eine Außenfläche, die als Kontaktteil zur Anlage an dem zu behandelnden Körpergewebe ausgebildet ist. Von einer Vorratsquelle für gasförmiges Kältemittel führt eine Zuleitung zur Expansionskammer. Die Zuleitung enthält einen Körper mit einer Düsenöffnung fester Abmessungen, durch die hindurch das Gas in die Expansionskammer expandiert und die Kammer dabei abkühlt. Außerdem ist eine Ableitung für die freigesetzten Gase zur Atmosphäre vorgesehen. Diese Ableitung wird durch einen Strömungskanal gebildet, der an die Expansionskammer anschließt und in dem ein Schnellschlußventil angeordnet ist. Dieses Schnellschlußventil steht unter Federwirkung und unterbricht normalerweise den Durchfluß durch das Ventil zwischen der Auslaßöffnung und der Atmosphäre, ist aber so betätigbar, daß der Durchfluß freigegeben wird.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß durch das vorgeschlagene Verfahren und das Vereisungsinstrument die Praxis der Handhabung solcher Instrumente erheblich erleichtert worden ist. Denn durch die geschilderte Vorgangsweise und Konstruktion

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werden Handhabung und Betätigung des ¥ereisungsinstruments insbesondere dahingehend verbessert, daß eine erheblich raschere Abkühlung und Wiedererwärmung des Kontaktteiles des Instrumentes erfolgen kann. .

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Claims

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Patent-(Schutz-)Ansprüche

1. Verfahren zur Tiefkühlung des Kontaktteiles eines medizinischen Vereisungsinstruments, bei dem ein Kältemittel in einer in dem Kontaktteil befindlichen Kammer expandiert und nach außen abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zweiphasen-Kältemittel mit einer gasförmigen und einer flüssigen Phase in die Expansionskammer eingeleitet und die flüssige Phase in der Expansionskammer verdampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel in Form eines gesättigten Gases zugeführt und vor der Expansion durch nach außen abgeleitetes Gas vorgekühlt wird, so daß ein Zweiphasen-System mit flüssiger und gasförmiger Phase entsteht, dessen gasförmige Phase in die Expansionskammer expandiert wird.

Medizinisches Vereisungsinstrument zur lokalen Vereisung von Gewebe, mit einem aus hochwärmeleitendem Werkstoff bestehenden Kontaktteil, in dem eine Expansionskammer zur Expansion eines unter Druck zugeführten Kältemittels ausgebildet ist, mit einem zur Expansionskammer führenden , die Strömung des Kältemittels einschnürenden Element und mit einer damit verbundenen Zuleitung für das Kältemittel, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (67) zur Führung von expandiertem Kältemittel aus der Expansionskammer (30) in wärmeleitendem Kontakt mit der Zuleitung (51) zum Zwecke der Vorkühlung des

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darin zuströmenden Kältemittels in Form eines gesättigten Gases vorgesehen ist.

4. Vereisungsinstrument, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (67) zur Führung von expandiertem Kältemittel aus der Expansionskammer (30) ein Schnellschlußventil (42) angeordnet ist, durch das die Abströmung von expandiertem Kältemittel unterbrechbar ist.

5. Vereisungsinstrument.nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung(67) zur Ableitung von expandiertem' Kältemittel aus der Expansionskammer (30) die Zuleitung (51) mindestens bereichsweise umgibt.

6. Vereisungsinstrument nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (51) für das Kältemittel aus einem Rohr besteht, in dessen freiem Ende als die Strömung des Kältemittels einschnürendes Element eine Düsenbohrung (66) angeordnet ist,und daß die aus der Expansionskammer. (30) austretenden Gase in einem durch die Leitung (6?) gebildeten Ringraum strömen.

7. Vereisungsinstrument nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionskammer (30), die Zuleitung (51) für Kältemittel und die Ableitung (67) für expandiertes Kältemittel ein ausreichendes Volumen zur Aufnahme von Kältemittel mit Raumtemperatur aufweisen_g das die rasche Erwärmung des Kontaktteiles (14) bewirkt.·

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8. Vereisungsinstrument nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, _dag _das Schnellschlußventil (42) einen Ventilkörper (113, 146) enthält, der unter Federwirkung auf einen zugehörigen Ventilsitz gedrückt wird.

9. Vereisungsinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnellschlußventil (42) auf einen bestimmten Kältemitteldurchsatz einstellbar ist.

10. Vereisungsinstrument nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 Ms 9, dadurch gekennzeichnet, daß das SchnellSchlußventil (42) ein Sicherheitsventil (120, 102) beinhaltet.

11. Vereisungsinstrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil durch eine Stirnfläche (120) des Ventilkörpers (1OO) des Schnellschlußventils (42) sowie durch die den Ventilkörper (100) auf dem Ventilsitz drückende Feder (102) gebildet ist, wobei die Stirnfläche (120) unter dem Kältemitteldruck steht und der Feder (102) entgegenwirkt.

12. Vereisungsinstrument nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (100, 113, 152, 146) des Schnellschlußventils (42) durch einen Abzugbügel (12, 130) von dem zugehörigen Ventilsitz abhebbar ist, der mittels Fingerdruck verschwenkbar ist.

13· Vereisungsinstrument nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (51)

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und die Ableitung (67) zueinander konzentrisch angeordnet
sind und das Schnellschlußventil (42) in der Nähe des Endes der Ableitung (67) liegt.

14. Vereisungsinstrument nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es pistolenförmig gestaltet und der Abzugbügel (12) durch Verschwenken in Richtung auf den Pistolengriff betätigbar ist.

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