DE2257855A1

DE2257855A1 - Kryomedizinisches instrument

Info

Publication number: DE2257855A1
Application number: DE19722257855
Authority: DE
Inventors: Hildebrand Dipl Phys Zimmer
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1972-11-25
Filing date: 1972-11-25
Publication date: 1974-05-30
Also published as: FR2207730B1; FR2207730A1; IT1000973B; GB1443070A

Description

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LEYBOLD-HERAEUS GMBH. & CO.KG. Köln-Bayental

Kryomedizinisches Instrument

Die Erfindung bezieht sich auf ein kryomedizinisches Instrument, bestehend aus einem Versorgungsgerät und einer mit einem kälteaktiven Teil versehenen Sonde, die über einen flexiblen Versorgungsschlaueh mit dem Versorgungsgerät verbunden ist, · wobei der Versorgungsschlauch und/oder die Sonde - außer dem kälteaktiven Teil - eine Wärmeisoliersehicht aufweisen.

Kryomedizinische Instrumente für die kältemedizinische Behandlung von Körpergeweben * bestehen in der Regel aus einem Versorgungsgerät, einem flexiblen Kryoversorgungsschlauch und einer vorzugsweise kuppelbaren Sonde. Das Versorgungsgerät enthält einen Speicher für das Kältemittel, vorzugsweise flüssigen Stickstoff, eine Meß- und Regeleinheit für die Kühlung und Wiederaufheizung der angekuppelten Sonden sowie Anzeigeelemente, Bedienungselemente und Sicherheitseinrichtungen für den Betrieb des Gerätes. Der Kryoversorgungsschlauch ist fest oder über eine Kupplung an das Kryoversorgungsgerät angeschlossen und enthält eine isolierte Zuführungs- und Rückleitung für das flüssige bzw. verdampfte Kältemittel sowie elektrische Leitungen für den Temperaturfühler in der Sonde. Die vorzugsweise kuppelbare Kältesonde besteht aus einem kälteaktiven ' Teil, mit dem die Behandlung durchgeführt wird, und einem kälteisolierten Teil, an dem man die Sonde -anfassen kann. Der Effekt der Kryobehandlung liegt oft darin begründet, daß die Kälte an einer wohldefinierten Stelle des Gewebes örtlich begrenzt appliziert wird. Aus diesem Grunde muß die Sonde oft konstruktiv derartig gestaltet sein, daß nur eine wohldefinierte kleine Stelle der Sonde Kälte erzeug't, während die

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anderen Partien auf Umgebungstemperatur bleiben müssen. Die Lösung dieses Problems erfordert besondere Maßnahmen, insbesondere wenn das Kältemittel nach der Verdampfung in der Sonde immer noch eine sehr tiefe Temperatur besitzt, wie z.B. Sticke stoff.

Es sind Systeme bekannt, in denen die notwendige Isolation der Sonde und des Schlauches durch Anwendung einer doppelwandigen Konstruktion und einem Isolationsvakuum erreicht wird. Der Vorteil dieser Methode ist offensichtlich. Da die Isolationswirkung des Vakuums nicht von der Dicke abhängt wie bei körperlichen Kälteisolatoren, kann man sehr feine, gut isolierte Konstruktionen bilden. Der Nachteil dieser Konstruktion ist jedoch der mechanisch komplizierte Aufbau, die Forderung absoluter Vakuumdichte über lange Zeiten, Restgasfreiheit sowie die Notwendigkeit langwieriger Pumpprozesse bei der Fertigung, Im übrigen besteht - insbesondere nach längerer Benutzung die Gefahr des Leckwerdens, wodurch die Isolationswirkung verloren geht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines kryomedizinischen Instrumentes der eingangs genannten Gattung zu vereinfachen und die Zuverlässigkeit bezüglich eines Isolationsverlustes zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wärmeisolierschicht im Versorgungsschlauch und^oder in der Sonde von einem von Warmgas durchströmten Ringkanal gebildet wird. Ein in dieser Weise aufgebautes kryomedizinisches Instrument ist wesentlich sicherer hinsichtlich der K^lteisolierun'g, da ein Isolier-Vakuum nicht mehr besteht, Außerdem ist die am Versorgungsschlauch angeschlossene Sonde wesentlichh einfacher zu handhaben, da der Schlauch fleiiblw ausgebildet werden kann. Schließlich sind die Herstellungskosten eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kryoinstrumentes, wesentlich geringer als die Herstellkosten bisher bekannter Instrumente dieser Art. Schließlich ist die Erfindung bei allen Typen

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von kryomedizinischen Geräten anwendbar, unabhängig von der Art und Weise der Kälteerzeugung.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind der Schlauch und der isolierte Teil der Sonde doppelwandig aufgebaut, wodurch ein ringspaltförmiger Kanal gebildet wird, der die Zuführungs- und Abführungsleitung des Kältemittels umgibt. Dieser Ringspalf wird vom Warmgas durchströmt: und bildet die Wärmeisolierschicht.

Die Versorgung des Ringkanals mit Warmluft erfolgt bei mit flüssigem Kältemittel betriebenen Sonden zweckmäßig in der Weise, daß der Ringkanal über eine Zuführungsleitung mit der Gasphase des Kältemittelreservoirs in Verbindung steht und daß zur Aufheizung des Gases ein thermostatgesteuertes Heizelement vorgesehen ist. Dadurch erübrigt sich eine gesonderte Gasquelle und, da in der Gasphase des Kältemittelreservoirs ein Überdruck herrscht, Milrtel zur Förderung des Gases, wie Pumpen oder dgl..

Der Ringkanal weist zweckmäßig eine sich in Längsrichtung erstreckende Trennwand auf, damit er gleichmäßig vom Warmgas durchströmt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß zur Isolierung des Versorgungsschlauches das vom kälteaktiven Teil der Sonde in den Versorgungsschlauch zurückströmende Gas verwendet wird. Dazu ist zweckmäßig das Heizelement im Bereich der Übergangsstelle zwischen Sonde und Schlauch angeordnet* Der Vorteil dieser Maßnahmen besteht darin, daß dadurch der doppelwandige Aufbau des Schlauches entfällt, so daß dieser wesentlich leichter und flexibler aufgebaut werden kann, was bezüglich der Handlichkeit der Sonde wichtig ist.

Schließlich ist es zweckmäßig, daß vom Heizelement gelieferte Warmgas auch zur Aufheizung des kälteaktiven Teils der Sonde zu verwenden. Dazu ist vorteilhaft eine das Heizelement mit dem Kältemittelzuführungsrohr verbindende Gasleitung vorgesehen. Diese Maßnahmen erlauben es, die Sonde von einer elektrisch-versorgten Heizung freizuhalten, wodurch die Gefahr beseitigt ist, daß bei Defekten einer derartigen elektrisch-versorgten Heizeinrichtung der Patient Verbrennungen oder elektrische Schocks erleidet. ^

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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der in den Figuren 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen:

Figuren 1 und 2 ein erfindungsgemäß ausgebildetes kryo-

medizinisches Instrument;

Figuren 3 und 4 eine erfindungsgemäße Ausführung einer

aufsteckbaren Kältesonde;

Figuren 5 bis 7 weitere erfindunsgemäße Ausführungsformen

mit aufsteckbaren Kältesonden und

Figur 8 eine Ausführungsform einer Sonde, bei der

das Abgas von der Kühlung der Kältesonde durch ein elektrisches Heizelement aufgewärmt wird und zur Warmhaltung des Versorgungsschlauches dient.

Das in der Figur 1 dargestellte erfindunsgemäße kryomedizinische Instrument besteht aus einem vakuumisolierten Vorratsgefäß 1 für das flüssige Kältemittel, einem flexiblen Versorgungsschlauch 2 für die Zu- und Abfuhr des Kältemittels, einer fest mit dem Schlauch 2 verbundenen Sonde 3 mit dem kälteaktiven Teil ·+ und einem Kontroll- und Regelapparat 5.

Das verschlossene Vorratsgefäß 1 mit dem Kältemittel bildet durch Eigenverdampfung ein Gaspolster 6 mit Oberdruck. Durch öffnen des im Bereich des Bodens des Vorratsgefäßes 1 angeord-•neten Elektromagnetventils 7 strömt das Kältemittel durch die Zuführungsleitung 8 bis in den kälteaktiven Teil 4 der Sonde3, wo die Flüssigkeit verdampft, dabei Kälte erzeugt und als Kaltgas durch die Rückleitung 9 abgeführt wird und durch das Magnetventil 10 in die freie Atmosphäre entlassen wird. Die Rückleitung 9 wird dabei von der Kältemittelzuführungsleitung und der diese Leitung konzentrisch umgebenden flexiblen Rohrleitung 11 gebildet.

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Gleichzeitig wird aus dem Gasraum 6 des Vorratsgefäßes 1 über die Leitung 12 gasförmiges Kältemittel abgeführt und von'einemHeizelement 13, dessen Temperatur mit Hilfe des Thermoelementes 14 überwacht wird, aufgeheizt. Das aufgeheizte Gas gelangt über den Leitungsabschnitt 15 in den Ringkanal 16, der von der Rohrleitung 11 und der Außenwandung gebildet wird. Dieser Ringkanal 16 ist derart mit einer Trennwand 18 versehen, daß das erwärmte Gas den gesamten Ringkanal durchströmt, und zwar in einem Teil des Ringkanals 16 vom Versorgungsgerät zur Sonde und in einem anderen Teil des Ringkanals 16 von der Sonde zum Magnetventil 10. Dadurch wird die Außenwandung 17 des Versorgungsschlauches 2 bzw. des isolierten Teiles der Sonde 3 auf Umgebungstemperatur gehalten. Die Trennwand.18 ist nur in Figur 2 sichtbar, die einen Schnitt durch das Gerät nach Figur 1 entsprechend der¹ Linie II-II darstellt.' ■- - ,

Wenn der Gefrierprozess be.eendet werden soll, wird das Magnetventil 7 geschlossen« Dadurch wird der Fluß an flüssigem Kältemittel in den kälteaktiven Teil 4 der Sonde 3 gestoppt, · Zur Aufheizung des kälteaktiven Teils 4 der Sonde 3 wird das Magnetventil 19 geöffnet, wodurch vorgeheiztes Gas durch die Zuführungsleitung 20 direkt in den kälteaktiven Teil 4 der Sonde 3 gelangt, diesen aufheizt und durch die Gasrückführungsleitung 9 und das Magnetventil 10 in die freie Atmosphäre entlassen wird. Zur Beendigung des Äufheizvorganges werden die Magnetventile 10 und 19 geschlossen und dadurch die Gaszufuhr vollständig gestoppt,· ·

In dem kälteaktiven Teil 4 der Sonde 3 befindet sich ein Temperaturfühler 21, dessen Wert durch das Anzeigeinstrument am Kontrollgerät 5 angezeigt wird. Zur Regelung der Sondentemperatur kann eine Solltemperatur.mit dem Regelknopf 23 * vorgegeben werden,welche durch automatisches öffnen und Schließen des Magnetventils 7 eingehalten wird. Das Heizelement 13 wird durch den Temperaturfühler 14 überwacht_s

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dessen Meßwert auf dem Anzeigeinstrument 24 angegeben wird. Der Sollwert kann mit dem Regelknopf 25 eingestellt werden. Ein weiteres Anzeigeinstrument 26 gibt den Zustand des Kältemittels im Vorratsgefäß 1 an. Der Bedienungsschalter 27 bestimmt den Betriebszustand des Instrumentes und hat zwei Stellungen für warm und kalt. In einer anderen Ausführungsform kann der Betriebszustand durch einen Fußschalter bestimmt werden.

Bei dem Beispiel der erfindungsgemäßen Ausführung nach den Figuren 3 und 4 sind der Kryoversorgungsschlauch 2 und die Kältesonde 3 zwei getrennte Einheiten, die an der Trennstelle 28 zusammengesteckt werden könne«. Das Zuf lihrungsrohr für das Kältemittel ragt bis in den Verdampferraum der Sonde hinein, und daß bei der Verdampfung frei werdende Gas wird durch die Rückführungsleitung 9, gebildet aus dem Rohr 8 und der Leitung 11, zurückgeführt. Die Leitung 11 bildet mit der Leitung 29 einen weiteren Ringspalt 30, durch den das vorgewärmte Gas strömt und die Isolation gegenüber der Außenwandung 17 des Versorgungsschlauches 2 bildet. In diesem Ringspalt sind die Trennwand 31 und die Leitung 20 untergebracht. Die Trennwand 31 hört etwas vor dem Ende des Ringspaltes 30 auf, wodurch eine vollständige Durchströmung des Ringspaltes mit warmen Gas gewährleistet ist.An seinem vorderen Ende ist der Ringspalt verschlossen. Für die Isolierung des Sondenschaftes 32 ist ein weiteres Warmgaszuführungsrohr vorgesehen, das beim Zusammenstecken des Schlauches 2 mit der Sonde 3 in den vom Schaft 3 2 gebildeten Ringraum 34 der Sonde 3 hineinragt. Beim Zusammenstecken des Schlauches 2 mit der Sonde 3 wird das überstehende Ende des Rohres 33 in den Dichtungsring 35 der Sonde 3 eingeführt. Das erwärmte Gas strömt durch den Ringspalt 34 und hält dadurch das Schaftrohr 32 auf Umgebungstemperatur.

Im Ringspalt 29 ist das Warmgaszuführungsrohr 20 untergebracht, durch welches das Heizgas zum Aufwärmen des kälteaktiven Teils 4 der Sonde 3 strömt. Dieses Rohr mündet bei 36 in das Kältemittelzuführungsrohr 8. Bei Beendigung des

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Kühlprozesses wird die Zufuhr von Flüssigkeit durch das Rohr 8 beendet und warmes Gas durch das Rohr 20 zugeführt, wodurch die kälteaktive Stelle der Sonde 3 aufgeheizt wird. Sowohl das Isoliergas, das durch den Ringspalt 34 strömt, als auch das Heizgas, das über die Leitungen 20 und 8 dem kälteaktiven Teil 4 der Sonde 3 zugeführt wird, strömt durch den Ringspalt 9 ab.

Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 und 6 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 lediglich dadurch, daß der Ringspalt 30 bereits bei 37 endet. Dadurch wird der Ringspalt 34 zur Führung des vorgewärmten Gases zur Isolierung des Schaftrohres 32 vom Schaftrohr 32 selbst und dem äußeren Rohr 11 des Gasrückführungskanals 9 gebildet.

Das in der Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den in den Figuren 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen dadurch, daß das Zuführungsrohr 8 in einer lösbaren Kupplung 8a endet, und die weitere Zuleitung des- flüssigen Kältemittels durch das Zuleitungsrohr 8b erfolgt, welches in nicht näher dargestellter» Weise innerhalb der Sonde 3 gehaltert ist. Auch das Rohr 11, das den Gasrückführungskanal 9 bildet, endet in der Kupplungsstelle 11a. Die Fortsetzung des Rohres wird vom Rohr lib gebildet, das ebenfalls mit der Sonde 3 eine konstruktive Einheit bildet.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 8 ist das Heizelement 13 im Bereich der Übergangsstelle vom Versorgungsschlauch 2 zur Kältesonde 3 untergebracht. In diesem Heizelement 13, das beispielsweise in Form eines gasdurchlässigen Sinterkörpers ausgebildet ist, wird das aus der Sonde 3 durch die Rückführungsleitung 9 zurückströmende Kalt gas aufgeheizt.· Das warme Gas wird durch den Ringraum 40 zwischen dem Kältemittelzu-führungsrohr 8 und dem Außenmantel 17 des Versorgungsschlauches 2 abgeleitet und hält diesen auf Umgebungstemperatur. Die in der Figur 1 mitl2 bezeichnete, die Gasphase 6 des Vorratsbehälter? 1 mit dem Heizelement 13 verbindende Gaszuführungsleitung ist beim Ausführungsbeispiel nach Figur 8 durch den Schlauch 2

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bis zum Heizelement 13 verlängert. Das Gas wird sowohl während des Strömens innerhalb des Schlauches 2 als auch durch das Heizelement 13 aufgeheizt und bei Bedarf bei 36 in die Kältemittelzuführungsleitung 8 eingeführt. Eine weitere Kaltgaszuführungsleitung 38 ist vorgesehen, welche durch das Heizelement 13 hindurch bis in das vordere Ende des von der Rohrleitung 11 und dem Sondenschaft 32 gebildeten Ringraum 39 führt. Das aus dieser Zuführungsleitung 38 ausströmende Warmgas hält den Sondenschaft 32 auf Umgebungstemperatür. Bei dieser Bauform gemäß Figur 8 kann der Versorungsschlauch wesentlich dünner und flexibler konstruiert werden, da kein getrennter Abgas und Wärmemantel vorgesehen werden muß wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen. In sinnvoller Anwendung der Konstruktionselemente, die in den Figuren 3 bis 7 dargestellt sind, kann diese Ausführungsform auch mit lösbar gekuppelten Sonden vorgesehen werden.

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Claims

ANSPRÜCHE

ί 1.]Kryomedizinisches Instrument, bestehend aus einem Versorgungsgerät und einer mit einem kälteaktiven Teil versehenen Sonde, die über einen flexiblen Versorgungsschlauch mit dem Versorgungsgerät verbunden ist, wobei der Versorgungsschlauch und/oder die Sonde - außer dem kälteaktiven Teil - eine Wärmeisolierschicht aufweisen, dadurch geken ·η-zeichnet , daß die Wärmeisolierschicht im Versorgungsschlauch (2) und/oder in der Sonde (3} von einem von Warmgas durchströmten Ringkanal (16, 30, 34, 39, 40) gebildet wird.

. Kryomedizinisches Instrument nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (3) und/oder der Versorgungsschlauch (2) doppelwandig ausgebildet sind und der dadurch -gebildete Ringkanal (16, 30, 34, 39) als- vom Warmgas durchströmte Wärmeisolierschicht dient,

3. Kryomedizinisches Instrument nach Anspruchl oder 2, welches mit flüssigem Kältemittel betrieben wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Ringkanal (16,30,34, 39,40) über eine Zuführungsleitung (12,15) mit der Gasphase (6) eines Kältemittelreservoirs (1) in Verbindung steht, und daß zur Aufwärmung des Gases ein thermostatgesteuertes Heizelement (13) vorgesehen ist;

4. Kryomedizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringkanal (16,30) eine Trennwand (18,31) zur Führung des Warmgases vorgesehen ist.

5. Kryomedizinisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,■ daß zur Wärmeisolierung des Versorgungsschlauches (2) das vom kälteaktiven Teil (4) der Sonde (3) in den Versorgungsschlauch (2) zurückströmende Gas verwendet wird,

- 10 -

- ίο -

6. Kryomedizinisches Instrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Heizelement (13) im Bereich der Obergangsstelle zwischen Sonde (3) und Schlauch (2) angeordnet ist.

7. Kryomedizinisches Instrument nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zurlsolierung des Sondenschaftes (32) eine das Heizelement (13) durchsetzende Gasleitung (38) und ein Ringkanal (19)in der Sonde (3) vorgesehen sind.

8. Kryomedizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Warmgasströmes ein in der Austrittsleitung angeordnetes Ventil (10) vorgesehen ist.

9. Kryomedizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmgas auch zur Aufheizung des kälteaktiven Teils der Sonde dient und daß dazu eine in die Kühlmittelzuführungsleitung mündende Warmgasversorungsleitung vorgesehen ist.

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