DE2617247C3

DE2617247C3 - Kältechirurgisches Instrument

Info

Publication number: DE2617247C3
Application number: DE2617247A
Authority: DE
Inventors: Humphry Robert Andover Hampshire Evatt; Ernest Hilton Collingbourne Kingston Marlborough Wiltshire Thomas
Original assignee: Spembly Ltd
Current assignee: Spembly Ltd
Priority date: 1975-04-22
Filing date: 1976-04-20
Publication date: 1979-10-11
Also published as: NL7603984A; FR2308347A1; BR7602209A; IN146475B; IT1059468B; DE2617247A1; US4063560A; JPS51128860A; DE2617247B2; GB1513565A

Description

Die Erfindung betrifft ein kältechirurgisches Instrument, bei welchem ein unter Druck stehendes Strömungsmittel einem Hohlraum der Instrumentenspitze über eine erste Verbindiingsleitung zugeführt wird, welche innerhalb der Instrumentenspitze eine Verengung in der Form besitzt, daß das Strömungsmittel annähernd vom Qucllendruck in den Hohlraum unter Druckabfall expandiert und der Druckabfall einen Temperaturabfall im Hohlraum sowie an der Wandung des 1 lohlraumes erzeugt.

Die Erfindung bezieht sich also auf ein kältechirurgisches Instrument, bei welchem die Instrumentenspitze bzw. ein von dieser Instrumentenspitze gebildetes bzw. an dieser Instrumentenspitze befestigtes Arbeitsinstrument dadurch abgekühlt wird, daß sich das Strömungsmittel beim Expandieren entsprechend dem Joule-Thomson-Effekt abkühlt, oder aber das Abkühlen des Strömungsmittels durch Verdampfen erfolgt, w, bei in beiden Fällen das so gekühlte Strömungsmittel ständig Wärme von der Wandung der Instrumentenspitze und damit auch von einem mit der Instrumentenspitze in Verbindung gebrachten Gewebe wegführt.

Unter »Kältechirurgie>; sind grundsätzlich alle Anwendungen einer Kältebehandlung, z. B. für therapeutisehe oder kosmetische Zwecke zu verstehen, bei welchen (Anwendungen) die gekühlte Oberfläche der Instrumentenspitze mit einem Gewebe eines Lebewesens in Kontakt gebracht wird. Unter »Gewebe« sind dabei nicht nur Gewebe im eigentlichen strengen Sinne des Wortes zu verstehen, sondern auch flüssige Sekrete, die einem Gewebe zugeordnet sind, oder aber andere Elemente bzw. Einschließungen, soweit sie Teil des Gewebes sind.

Bei kältechirurgischen Instrumenten ist es wichtig, daß das Instrument schnell und genau steuerbar ist, d. h. die Instrumentenspit/e muß nicht nur schnell auf die gewünschte Temperatur abgekühlt werden können, sondern es ist auch notwendig, die Instrumentenspitze in möglichst kurzer Zeit wieder erwärmen zu können, damit diese Spitze nach dem Behandeln bzw. Einfrieren eines Gewebeabschnittes möglichst schnell von dem Gewebe wieder freikommt, ohne daß andere Gewebeabschnitte verletzt werden.

Bei bekannten kältechirurgischen Instrumenten werden verschiedene Wege zum Wiedererwärmen der Instrumentenspitze verwendet, d. h. zum Überführen der Instrumentenspitze aus der »Kühl- bzw. Abkühlphase« in die »Erwärmungsphase«. So is· beispielsweise ein kältechirurgisches Instrument bekannt (GB-PS llll 757), bei welchem Mittel für eine elektrische Widerstands-Erwärmung vorgesehen sind. Für chirurgische Zwecke hat diese Methode beachtliche Vorteile. Bei einem weiteren bekannten Instrument (südafrikanische Patentanmeldung Nr. 3391/65; US-PS 36 96 813) wird die Wiedererwärmung der Instrumentenspitze bei einem kältechirurgischen Instrument dadurch erreicht, daß durch Schließen eines Ventils das Ausströmen des Strömungsmittels au., dem Hohlraum der Instrumentenspitze blockiert wird. Durch den plötzlichen Druckan-

V) stieg im Hohlraum der Instrumentenspitze wird diese erwärmt.

Durch das erwähnte Blockieren des Strömungsmittclstromes läßt sich jedoch nur ein verhältnismäßig langsames Erwärmen der Instrumentenspitze erreichen,

Yi so daß diese Methode bei vielen Anwendungen, und insbesondere bei solchen, bei denen die Erwärmungsgeschwindigkeit ein entscheidender Faktor ist (beispielsweise bei Augenbehandlung), nicht zufriedenstellend ist. Es werden bei diesem bekannten Instrument beispiels-

M) weise 10 bis 30 Sek. benötigt, bis sich eine abgekühlte Instrumentenspitze so weit erwärmt hat, daß sie von dem behandelten Gewebe freikommt, während für die Erwärmung bzw. eine solche Erwärmungsphase in vielen Anwendungsfällen Bruchteile von Sekunden notwendig sind.

Besonders nachteilig bei diesem bekannten Instrument, bei dem die Erwärmung der Instrumentenspitze durch Blockieren des Strömungsmittelflusses am Auslaß

des Hohlraumes erfolgt, ist, daß das Strömungsmittel auch in der Erwärmungsphase des Instrumentes durch die die Kühlwirkung erzeugende Verengung in den Hohlraum des Instrumentes gelangt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels in dem Maße abnimmt, in dem die Differenz zwischen dem Druck der Strömungsmittelnuelle und dem Druck im Hohlraum abnimmt. In gleicher Weise wie die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels nimmt dann auch die Erwärmungsgeschwindigkeit ab.

Darüber hinaus treten bei diesem bekannten Instrument erliebliche mechanische Probleme auf, welche darauf zurückzuführen sind, daß das gesamte Instrument zumindest am Ende der Erwärmungsphase mit dem vollen Druck der Strömungsmittelquelle beaufschlagt wird. Da allgemein angestrebt wird, die Instrumeiitenspitze mit einer möglichst dünnen Wandung zu versehen, und da es darüber hinaus in der Praxis notwendig ist, verschiedene Verbindungen zwischen einzelnen Instrumententeil vorzusehen, besteht in hohem Maße die Gefahr von mechanischen Defekten. Weiterhin wird für die Instrumentenspitze eine hohe thermische Leitfähigkeit angestrebt, wobei die für diesen Zweck geeigneten Materialien im allgemeinen nur eine geringe mechanische Festigkeit aufweisen. Schon aus diesem rein mechanischen Gesichtspunkt heraus muß ein Konstrukteur bei dem beschriebenen bekannten Instrument mit erheblichen Risiken rechnen, welche sich aufgrund des hohen Druckes im Inneren des Instrumentes in der Erwärmungsphase ergeben. jo

Weiterhin bestehen auch einige ganz erhebliche Nachteile bei einer Steuerung mittels Blockierung des Strömungsmittelstroms am Auslaß des Hohlraums im Hinblick auf thermodynamische Gesichtspunkte sowie im Hinblick auf die Strömungsverhältnisse. Wird beispielsweise in der Erwärmungsphase das Ventil am Auslaß geschlossen, so wird sich das verwendete gasförmige Strömungsmittel an manchen gekühlten Oberflächen ^:m oder am Instrument (z. B. im Hohlraum der Instrumentenspitze, in der Auslaßleitung, im Ventil usw.) verflüssigen, und zwar an solchen Oberflächen, die vom Strömungsmittel berührt werden. Auf diese Weise kann sich ein beachtliches Volumen an Flüssigkeit ansammeln. Tritt eine solche Ansammlung von Flüssigkeit bzw. von verflüssigtem Strömungsmittel an einer bestimmten Stelle auf, so steht dort nur eine unbedeutende zusätzliche Wärme zur Erwärmung zur Verfugung. Dieser Effekt ist aller Wahrscheinlichkeit größer bei solchen lns:^rumenten, die große Maße aufweisen, als bei solchen Instrumenten mit kleinen Abmessungen, beispielsweise bei Instrumenten für Augenbehandlungen.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil der Steuerung mittels Blockierung des Strömungsmittclflusses am Auslaß des Hohlraumes besteht darin, daß bei Instrumenten, die unter Verwendung des Joule-Thomson-Effektes arbeiten, und bei denen die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Strömungsmenge durch die die Kühlwirkung erzeugende Verengung auf einen sehr niedrigen Wert begrenzt ist, die Geschwindigkeit für die ί,ο Erwärmung ebenfalls entsprechend reduziert ist, da hier die Strömungsgeschwindigkeit in ähnlicher Weise !'■■grenzt ist.

Darüber hinaus können bei derartigen Instrumenten undichte Stellen, z. B. undichte Stellen nach dem Ventil am Auslaß, selbst danr. "".!■ einem Fehlverhalten führen, wenn der wirksame Querschnitt derartiger undichter Stellen in der Größenordnung der Durchlaßöffnung der die Kühlwirkung erzeugenden Verengung liegt, wobei dann derartige undichte Stellen in der Erwärmungspha se des Instrumentes den Druckaufbau im Hohlraum der Insirumenienspitze und damit auch eine entsprechende Erwärmung verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kältechirurgisches Instrument der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß nicht nur die Nachteile bekannter Instrumente vermieden werden, sondern vor allem auch bei einfacherer Verwendung bzw. Bedienung und bei einfacherer Konstruktion unter Vermeidung des mit einem hohen Druck in der Insirumentenspitze beim Erwärmen verbundenen Risikos eine schnelle Erwärmung der Instrumentenspitze erreicht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein kältechirurgisches Instrument der eingangs geschilderten At t erfindungsgemäß so ausgebildet, daß eine zweite Verbindungsleitung zum Zuführen von unter Druck stehendem Strömungsmittel in den Hohlraum .. rgesehen ist und der Fluß in der zweiten Verbindung .,leitung einer zweiten Verengung unterworfen ist, und daß die Flüsse durch die beiden Verengungen in der Erwärmung¹ nhase einen Druck im Hohlraum aufbauen, welcher zu einer Kondensation in dem Hohlraum führt.

Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß diese Kondensation mit der Abgabe von latenter Wärmt· bzw. innerer Wärme verbunden sein muß, was dann /u der gewünschten Erwärmung der Instrumentenspii/e führt.

Die Erfindung hat unter anderem auch den Vorteil, daß die zweite Verengung bzw. die diese zweite Verengung bildenden Mittel im Steuersystem für das Instrument vorgesehen werden können, welches dann in der Lage ist, verschiedene Instrumente unterschiedlicher Ausbildung anzusteuern, ohne daß eine besondere Anpassung erforderlich ist. so daß ein einziges S\ stern zur Verfügung steht, mit welchem ohne Änderungen z. B. von einem Chirurgen unterschiedlichste Operationen ausgeführt werden können, und zwar mit Instrumenten, die der jeweiligen Operation angepal'· sehr unterschiedliche Kühlkapazitäten und sehr unterschiedlichen Strömungsmittelfluß aufweisen.

Bei dem Instrument ist es jedoch aurh möglich, die zweite Verengung so auszubilden, daß sie dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend ausgewählt bzw. eingestellt werden kann, wodurch sich das Spektrum möglicher \erwendbarer unterschiedlicher Instrumente noch wesentlich erhöhl.

In manchen Varationen bzw. Abwandlungen der Erfindung kann ein umgekehrter Strörnungsmittelfln'l auftreten (d. h. umgekehrt in bezug auf die normale A^rbei.sv.-eise), wobei dieser umgekehrte Strömungsmittelfluß dazu dient. Material auszublasen bzw. zu entfernen, dessen Vorhandensein dazu führen kann, daß der erwünschte Fluß des Strömungsmittels unterbrochen wird.

Bei dem Instrument wird in der Erwärmungsphase erwärmendes Strömungsmittel in den Hohlraum der Instrumentenspitze geliefert, wobei sich dieses Strömungsmittel im wesentlichen auf Umgebungstemperatur oder auf einer Temperatur befindet, die verglichen mit der Temperatur der Instrumentenspitze in der Kühlphase relativ hrch liegt.

Die Ausbildung des erfindungsgemäßen Instrumentes kann so getroffen sein, daß das austretende Strömungsmittel (Gas) das ankommende Strömungsmittel durch einen regenerativen Wärmeaustausch kühlt. Es kann

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jedoch mich zweckmäßig sein, diesen regenerativen Wiinneausliitiscli zu vermeiden, der in manchen lallen fin die angestrebte Kühlung nachteilig isl. Aus diesem (jninde können dann auch die beiden Strömungsmittel ströme getrennt geführt werden.

Hei dem Instrument sind die erste sowie die /weite Verengung vorzugsweise so ausgebildet, daß sie die Fltißriehlung des .Strömungsmittels in den Hohlraum bestimmen, d. h. vor allem auch, daß in der F.rwiimiiirigsphase durch beide Verengungen Strömungsmittel in Richtung /um Hohlraum der Instrumentenspit/e hm fließt.

Is versteht sich, daß die /weite Verengung nicht unbedingt in tier /weiten Verbindungsleitiing vorgesehen sein muß. Die zweite Verengung kann auch in einem Auslaß des Hohlraumes vorgesehen sein, wobei die /•.vjiie Verc::··;::;·¹ daüt! ebenfalls den FW!¹ d-'s Sltömungsmittels durch die /weite Verbindungsleitiing aufgrund lies im Hohlraum ausgebildeten Druckes bestimmt. In ähnlicher Weise kann die /weite Verengung auch in einem Abzweig bzw. in einer von der /weiten Verbindungsleitiing abzweigenden Leitung vorgesehen sein, die einen Auslaß zur Atmosphäre darstellt.

Das Instrument wird beispielsweise mit einem vielatomigen das aus einer unter Druck stehenden Quelle, z. B. aus einer Flasche mit im flüssigen Zustand gespeichertem Gas. gespeist. Das Instrument wird dabei unter Verwendung des Joule-Thomson-Effektes in an sich bekannter Weise gekühlt. In diesem FaP kann die gleiche Quelle zur Versorgung der Verbindungsleitung in der Frwärniiingsphase benutzt werden, wobei die Erwärmung auch hier wiederum auf die bereits erwähnte Kondensation des Gases im Höh'raum der Instrumentenspit/c zurückzuführen ist. Wie im einzelnen noch beschrieben wird, können Maßnahmen zum Reinigen des Hohlraumes sowie der benachbarten Verbindungsleitungen usw. von dem Kondensat vorgesehen sein.

Hei dem Instrument können beispielsweise auch druckgesteuerte fietiitigungsmittel für die verwendeten Ventile vorgesehen sein, wodurch die Handhabung und Steuerung der Ventile wesentlich vereinfacht wird.

Soweit nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung eine Entlüftung des Hohlraumes von dem erwärmenden Strömungsmittel vorgesehen ist. ergibt sich hieraus als weiterer besonderer Vorteil, daß der Hohlraum und die zugehörigen Verbindungsleitungen von evtl. vorhar'ienem Strömungsmittel in flüssiger Form gereinigt werden. Dies kann in vorteilhafter Weise zu einer Erhöhung der Wirksamkeit der Erwärmung sowie zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit bei der Erwärmung führen.

Die Steuerung des Instrumentes erfolgt durch Ventilmittel, die entweder manuell betätigt werden oder aber ferngesteuert sind, wobei diese Ventilmittel Auslaßventile enthalten oder aber mit solchen Auslaßventilen verbunden sind, um gleichzeitig oder aber mit geringer Zeitverzögerung mit diesen anzusprechen.

Es gibt jedoch auch Fälle, in denen die Ventilanordnungen in ausreichender Weise einfach für den Fluß des erwärmenden Gases und für die Auslaßbbckierung vorgesehen sind, wobei dann der vom erwärmenden Gas im Hohlraum erzeugte und mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Drucksteuerung durch die zweite Verengung im Hohlraum aufgebaute Druck so bemessen ist. daß er denjenigen Druck erreicht, der von dem als Kühlmittel dienenden Strömungsmittel im Hohlraum

über die erste Verbindiingsleitting er/eiigl ν ird. I lierbci isl es /u eck mäßig, dall die Quelle fur das ,ils Kühlmittel dienende .Strömungsmittel sowie die Quelle fiir das er\v ärmende (las sich auf dem gleichen Druck befinden, was .ml anlache Weise erreichbar ist. da beule Quellen /u einer gemeinsamen Quelle zusammengefaßt sein können, was sich wiederum (entsprechend der obenerwähnten Lehre von R i t s ο η) durch die Verwendung eines z'wei-Wi')! -Ventils in der Versorgungsleitung /wischen dem Instrument und der Gasquelle auf einfache Weise bewerkstelligen läßt.

Fin Svstem mit zwei Verengungen, wie es der vorliegenden Erfindung entspricht, kann leicht in tier Weise ausgeführt werden, daß die Flußcharakteristiken der /weiten Verengung ohne Änderungen geeignet sind für the Verwendung in Verbindung mil einer Änderung der C:!i;!.le der ersten VereP-^t7|jn^u in w.'iten Β·_Τ'^Λ!⁽ !»on Auf diese Weise ist es möglich, daß mit großer Einfachheit eine exzellente Erwärmung bei Sonden mit unterschiedlicher Ausbildung möglich ist. wobei lediglich eine ein/ige unveränderbare bzw. ungeiinderte StCiLi konsole usw. benötigt wird. Dies isl äußerst vorteilhaft, /weckmäßig und bequem für die Bedienung sowie äußerst okonimisch. da die Konsole einen relativ teuren Teil der Einrichtung darstellt. Falls es jedoch notwcrvt'g ist. nach einem weiteren Spektrum von verschiedenen Sonden vorzusehen, dann können zwei oder mehrere zweite Verengungen verwendet werden in Abzweigleitungen, die paralle¹ zueinander verlaufen, wobei dann entsprechende Auswa'hlveniile beliebiger Form vorgesehen sind, so daß eine kleinere oder größere zweite öffnung bzw. Öffnungen parallel zueinander wirksam gemacht werden können. Diese weiteren öffnungen können ebenfalls in einfacher Weise in der Konsole vorgesehen werden.

Die zweite Verengung kann darüber hinaus, gleichgültig ob sie in einer Konsole vorgesehen ist oder Teil eines Handinstrumentes bildet, auch als einstellbares bzw. justierbares Ventil oder aber als auswählbar einstellbares Ventil ausgebildet sein. Außerdem kann die zweite Verengung auch so ausgebildet sein, daß sie leicht auswechselbar ist. Die Auswahl kann dabei mit der Betätigung einer Verbindungsschlauch- bzw. Verbindungsleitungskupplung (z. B. einer Kupplung bestehend aus Stecker und zugehörigem Kupplungsstück) in der Weise erfolgen, daß die Eingriffsstellung dieser Kupplung die Auswahl der Charakteristiken der zweiten Verengung veranlaßt.

Das Instrument kann außerdem Änderungs bzw. .Steuerungsventilmittel bzw. eine Leitungsführung in der Weise enthalten, daß eine größere oder kleinere erste Verengung bzw. parallelliegende Verengungen dann zur Wirkung kommen, wenn beispielsweise bei abnehmbaren Sondenspitzen, die für verschiedene chirurgische Zwecke verwendet werden, unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten angestrebt werden. Auf diese Weise lassen sich Verbesserungen in der Erwärmung bzw. in der Erwärmungsgeschwindigkeit, ein ökonomischer Verbrauch des Kühlmittels und/oder eine Reduzierung der Kühlung solcher Teile des Instrumentes erreichen, die entfernt von der Sondenspitze oder aber von dem Anwendungselement angeordnet sind.

Wenn von einer Entlüftung zur Atmosphäre die Rede ist. wird hierbei selbstverständlich auch unterstellt, daß hierbei eine Leitung solcher Länge verwendet wird, daß das Strömungsmittel entfernt von der Operationsseite bzw. von dem aktiven Teil des Instrumentes in die Atmosphäre abgelassen wird. Darüber hinaus kann die

'■ Atmosphäre« iiiii'h von einem Behälter oiler einem ,linieren Speichen¹,ium gebildet sein.

Die l.rliiuliing wird im folgenden im Ziis,>mmenhang mn ilen I leinen ;iti Ausfiihniiigsbcr pielen erläutert. I λ

I ι μ. i das lilockiliagramm eiricr Ausliihrungsform ties crfindungsgemäl.ten Systems, dargestellt in der »Lrw ai miingsphase«,

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie m Fig. 1 \cm fwicr Abwandlung lies Svslems. dargestellt in der kuhlphase. wobei bei dieser Ausführungsform eine verengte Auslaßöffnung zur Atmosphäre ίΐπ der AiislaBleitung vorgesehen ist.

I ι g. 5 die Darstellung eines etwas mehr ausgearbeiteten Systems entsprechend der Hrfuulung. dargestellt im ausgeschalteten Zustand, wobei unterschiedliche lie/ugs/eichen dort gewählt wurden, wo es der Klarheit wegen /weckmäßig erschien.

I i g. 4 die Darstellung einer Abwandlung des Systems der Ii g. 3. wobei das dargestellte System vorsieht, daß die liedienungsperson bestimmen kann, welche von drei verschiedenen Finsatzniöglichkeiten sie auswählen mochte, wobei die folgenden drei Möglichkeiten bestehen:

I. Line Verwendung entsprechend dem ursprünglichen, obenerwähnten, zunächst von A m ο i I s und später von Wallach gemachten Vorschlag (südafrikanische Patentanmeldung 3391/65 sowie üritisches Patent 11 Il 757) mit Auslaßblockicrung. II. F.ine Verwendung entsprechend dem Vorschlag von Ritson und Thomas (US-Patent 34 13 581) mit Auslaßblockicrung und gleichzeitiger Zufuhr von Strömungsmittel in den Hohlraum für die Frwärmung. wobei das Strömungsmittel für die Frwärmung durch eine Leitung zugeführt wird, die getrennt von der entsprechenden Leitung für das in der Kühlphase zugeführtc Kühlmittel ist.
III. F.ine Verwendung in der erfindungsgemäßen Weise.

Druckablall im Ventil 2 merklich abgekühlt wurde liei der dargestellten Ausfiihi ungslorm ist das llaiuhnsininien; β ein mit dem |oule I honison Illekl bzw. nut der |oule I homson Kühlung arbeitendes Instrument des Amoils Ivps mit einer Sonde 7. welche eine Spitze 8 hoher thermischer Leitfähigkeit aulweist, welch letztere den üblichen Kühlraum umschließt, der Gas durch erste Verengiingsmittel erhält, die zum Abkühlen dienen und die allgemein mit <.\cr Ziffer 5.Λ bezeichnet sind. ¹Nn ilen Verengungsniitteln 5A tritt das (ias in der Nähe der Wand des Hohlraumes in der Spitze 8 aus und trifft auf diese Wand. Hin praktisches .Ausführungsbeispiel einer solchen Sonde ist in der US-PS 34 I 3 581 beschrieben. Der Hohlraum innerhalb der Spitze 8 steht über ilen Irinenraum der hohlen Sonde 7 und über dessen, vorzugsweise wärmeisoliertes Hand- bzw. (iriffstück b/A mit einer Leitung 9 zum Abfuhren des Gases in Verbindung, welche vorzugsweise ebenfalls ein flexibles Rohr ist und welche /u einer Ventilanordnung 11 führt. Der Gegenfluß des Gases /u dem Hohlraum und von diesem Hohlraum weg kann eine gewisse regenerative Kühlung bzw. Vorkühlung des ankommenden Gasstromes erzeugen, wobei die Leitungen 5 und 9 für diesen /weck koaxial zueinander angeordnet sind. Das Ventil der Ventilanordnung Il ist für eine Hand- oder Fußbetütigung geeignet oder aber rclaisgesteuerte Hilfsmittel, die an sich bekannt sind und die Steuerung übernehmen, werden verwendet. Dargestellt ist in üblicher Weise ein Knopf bzw. Bedienungsknopf 12. der die Arbeitsstellung eines verschiebbaren Ventilelementcs bzw. Ventilkörpers 13 innerhalb der Linrichtung H steuert. Von der Ventileinrichtung 11 ausgehend mündet eine Ausläßleitung 14 in die Atmosphäre A. wobei diese Auslaßleitung aus Gründen der Keimfreiheit bz.w. Sterilheit entfernt von der Betätigungsseite bzw. vom Arbeitsbereich angeordnet ist. da nicht in allen Fällen sichergestellt ist, daß das Kühlgas in der Quelle völlig keimfrei und steril ist. Die Ventilanordnung bzw. -einrichtung 11 ist weiterhin mit einer zweiten

Bezugsziffern verwendet, wo dies der Klarheit wegen erforderlich war.

In der Fig. I ist eine Flasche bzw. ein Behälter 1 gezeigt, welche als Quelle für ein unter Druck stehendes bzw. komprimiertes Fühlgas dient, wobei der Fluß des Gases aus der Flasche 1 grundsätzlich durch ein Ventil 2 kontrolliert wird, welches vorzugsweise zwei definierte Arbeitsstellungen, nämlich eine Offen- und emc Schließstellung aufweist und welches in üblicher Weise-Teil einer Drucksteuereinrichtimg bildet, die automatisch einen konstanten und von der Quelle I abgeleiteten Effektivdruck liefert, welcher im folgenden als »Quellendruck« bezeichnet wird. Das Gas wird über die Verbindungsleitung 3 an einen Verbindungspunkt 4 geleitet, an dem ein Zwei-Weg-Ventil vorgesehen ist. welches bzw. dessen Funktion mit dem Doppelpfeil 4A angezeigt ist, wobei die Pfeile den Gasweg entsprechend der jeweiligen Arbeitsstellung anzeigen. In der Kühlphase, die eine der beiden Stellungen entspricht, wird das Gas über eine erste Versorgungsleitung 5. die vorzugsweise aus einem flexiblen Rohr bestimmter Länge besteht, in das Handinstrument geliefert, welches al!apmpin rnit der Ziffer β bezeichnet ist. Die Leiinngen 3 und 5 sind dabei beispielsweise von solcher Länge und bestehen aus einem solchen Material, daß sie als Wärmeaustauscher dienen können, um den in den Leitungen geführten Gasstrom wieder auf Umgebungstemperatur zu bringen, falls das Gas durch den

der ersten Leitung 5 am Verbindungspunkt 4 in Verbindung steht. In dieser zweiten Versorgungsleitung 15 befindet sich eine zweite Verengung, die allgemein mit 17 bezeichnet ist.

Die F i g. I zeigt die Anordnung in der »Lrwärmungsphase«. Der Spulenkörper 13 ist in dieser Phase bei der für die Figur gewählten Darstellung nach rechts bewegt, und zwar dadurch, daß auch der Knopf 12 bei der gewählten Darstellung nach rechts bewegt wurde, so daß die Verbindung zwischen der Leitung 9 und der Auslaßleitung 14 blockiert ist und eine Verbindung zwischen 4, 9, 17 und 15 besieht, um die Erwärmungsphase bzw. den A.rbe'.tszustand des Gerätes in Erwärmungsphase zu erreichen. Bei getrennten¹! Andern des Ventils am Verbindungspunkt 4 strömt entsprechend der durch die zweite Verengung 17 gesteuerten Flußmenge Gas an die Ventileinrichtung 11 und auf diese Weise über die Leitung 9 an die Spitze 8 der Sonde, wobei dieser Gasstrom entgegengesetzt zu dem Gasstrom durch 5 und 5A ist. Dies führt dazu, daß der Druck in der Sonde bzw. in dem Hohlraum der Spitze 8 graduell ansteigt und schließlich konstant bleibt und einen Wert erreicht, der gleich dem Quellendruck in der Leitung 5 ist. Hierdurch tritt eine Kondensation im Hohlraum der Spitze 8 ein. wodurch die Spitze angewärmt wird. Der schräge Pfeil 13,4 zeigt denjenigen Weg innerhalb des Ventiikörpers 13 an. der in der »Kühlphase« die Leitung 9 mit der Auslaßleitung 14

ίο

verbindet, iiiui /wai dann, wenn tier Ve π 11 lk< >rpc i' Ii ii,ich .'inks vci schoben isl. In diesem Zustund bzw. in dieser Kuhlphiise ist dann tier Hohlraum der Sondenspit/e 8 Itci tnii der Atmosphäre verbunden.

In IΊ g. 2 ist ein ähnliches System b/w. eine ähnliche Linrichlung gezeigt, wobei gleiche Bezugszilfern verwendet wurden soweit dies möglich war. Dir I■'ι g. 2 zeigt ilie Kiihlprtüsc. Bei dieser geringfügig sorgfältig ausgearbeiteten Abwandlung besieht eine verengte (zusätzliche) Verbindung zur Atmosphäre. Diese Ver bindung wird durch eine I .eilung IH gebildet, die von der I,ellung 4 zur Atmosphäre 4 ah/weigt. Innerhalb tier I. ellung IXisl eine dritte Verengung 14 für die Strömung vorgesellen. Wenn die Vennleinrichuing aus der dargestellten Kühlslellung in die nicht tiargestellte Stellung fur die Erwärmung durch Verschieben des Veniilkörpers 13 nach links gebracht wird, in welcher Stellung dann die Leitung 4 nut der Leitung 15 und mn der I.ellung IK verbunden ist. ist entsprechend der Verengung IH ein gewisses Ausstromen aus eier Leitung 4 /ur Atmosphäre und damit im Resultat auch atis dem Hohlraum der Sondenspit/e möglich, wobei dieser (iasstrom bei einem entsprechenden Anschluß selbst verständlich auch in einen Behälter fließen kann. Ls isi dabei /u beachten, daß in der Lrwärmungsphase entsprechend den obigen Ausführungen die Leitungen 4 und 15 miteinander verbunden sind, während die direkte Verbindung /wischen der Leitung 9 und der Auslaßlei lung 14 unterbrochen ist. Hei dieser Abwandlung kann der Gasfluß /ur Atmosphäre über die Leitung 18 dazu dienen, die Sonde und zugehörigen Leitungen von Kondensat /ti reinigen, so daß ein größerer Wärmeein gang bzw. ein größerer Wärnieeffekt an der Spitze 8 der Sonde 9 möglich ist.

I i g. 4 zeigt ein System entsprechend der Lrfindung im abgeschalteten Zustand. Die Quelle 1 für das unter Druck stehende Gas. steht mit dem Ventil 2 und von dort aus mit der Leitung 3 in Verbindung. Hin Ventil, vorzugsweise ein Spulen- oder .Scheibenventil 30 mit einem beweglichen Spulenkörper .30,4 wird durch die Druckdose oder durch den Balg 31 eines Servomotors

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Ventil 30 zwar unterbrochen, diese Leitung besitzt jedoch eine Abzweigungslcitung 32, die zu einem zweiten Ventil, z. B. zu einem zweiten Spulenventil 33 führt, welches mit einem Spulenkörper 33/A versehen ist, der mit Hilfe eines Druckknopfes 33θ oder aber auf andere Weise bewegt werden kann. Wenn der Ventilkörper 33,4 sich in der gezeigten Stellung befindet, ist die Leitung 32 unterbrochen, während beim Drücken des Knopfes ViB die Leitung 32 mil der Leitung 34 verbunden ist. Die Leitung 34 verzweigt sich ihrerseits am. Punkt 34,4 in zwei Leitungen 34ßund 34C Die Leitung 34S führt über ein Absperr- bzw. iN'dCKSCniägVeniii 34ZpZU einen! Zweiten VcrZwcigUngS-punkt bei 34Fund von dort zu der Druckdose 3i bzw. durch eine Verengung 34G zur Atmosphäre A. Die Verengung 34G ist beispielsweise einstellbar. Diese Verengung 34G wird dabei vorzugsweise von einem Nadelventil gebildet, welches von Hand einstellbar ist. Die Abzweigleitung 34C führt zu einer zweiten Druckdose 35/4. die als Betätigung Einrichtung für das zweite Spulen-Ventil 35 mit dem Ventilkörper 35ß dient. Das Ventil 35 weist zwei wirksame Stellungen auf. Wie dargestellt ist, verbindet dieses Ventil die Leiiung 15 mit dem Hohlraum der Sonde im Handinstr-ment 6, und zwar im Falle der Erwärmungsphase des Instrumentes. Falls die Druckdose 35/A wirksam mit Druck beaufschlagt w ptl (durch 52, {i, 54() wird der Veniilkörpcr Vtti nach links bewegt, so daß der Hohlraum der Sonde über 9, 55 und 14 nach der Atmosphäre Λ entlüftet wird b/w. mit tier Atmosphäre ί 4 in Verbindung steht.

Im tiargestellten Zustand belindet sich tlas Instrument außer lietrieb. Ls sei nun angenommen, daß tlas Versorgungsventil 2 geoflnet ist. Das Instrument ist damit betriebsbereit. Der Hohlraum ties Instrumentes

in ist über 35 frei mit dem Umgebungsdruck verbunden, l'bcnso ist die Druckdose 51 über 34/-"und 54( 'und die Druckdose 55 über it(. 34 sowie ilen schrägen Durchgang 55( im Venlilkörper 334 mit tier Almo Sphäre verbunden.

l> 1 alls nun the Bedienungsperson die Abkühlphase b/w. eine Abkühlung dt: Sondenspitze benötigt, wu\' tier Knopf 55/i voll gedruckt Hierdurch wird die Leitung 52 über den Durchlaß 33/.> zur Leitung 54 geoifnei. Die Diuikuusc 51 dehni sich niiii <uis uru!

:ii bewegt die Venlilkörper 50.4 und 55,4 nach links. I liertlurch wird die Leitung 5 nach 5 sowie die Leitung 4 nach 14 geöffnet, so tlaß Gas durch die Sonde unter Lrzeugung einer Kühlwirkuiig bzw. Abkühlung fließt, wobei das expandierte Gas über die Leitung 9. den

.'Ί schrägen Durchlaß 35 an die Auslaßleitung 14 schließt und von dort in die Atmosphäre abströmt. In diesem Zustand ist die Leitung 15 von der Leitung 9 durch die Bewegung des Ventilkörpers 35/3 nach links abgetrennt. Wirtl nun festgestellt, daß die Lrwärmungsphase bzw.

κι ein Wiedererwärmen der Sondenspitze erforderlich ist. so gibt die Bedienungsperson den gedrückten Knopf 33/? frei, was zur l'olge hat. tlaß die Leitungen 34flund 34C wiederum über S3( zur Atmosphäre geöffnet werden, wodurch der Druck in der Druckdose 35,4

ι·"' abfällt. Wegen des Rückschlagventils 34/) nimmt der Druck in tier Druckdose 31 langsamer ab. und zwar gesteuert durch tlie Verengung 34G.

Das Zusammenziehen der Druckdose 35,4 führt dazu, daß der Venlilkörper 35/? nach rechts bewegt wird.

·«> wodurch die Verbindung zwischen den Leitungen 9 und 15 wieder hergestellt wird. Der Hohlraum de " Sonde ist Mimmolir mit rloi- OiipIIp I liKpr ;UfPI niimllol 71 IPl (1.1 nrlfT

verlaufende Wege. d. h. über die die Kälte- bzw. Abkühlwirkung erzeugende Verengung 5Λ in der Sonde

■>-> sowie die zweite Verengung 17 verbunden. Auf diese Weise bildet sich im Hohlraum ein Druck aus und die im Hohlraum stattfindende Kondensation führt zu der erforderlichen Erwärmung. Das inzwischen erfolgte Zusammenziehen der Druckdose 31 führt zu einer

v, Bewegung des Ventilkörpers 30.4 nach rechts, jedoch in Abhängigkeit von dem verminderten Gasfluß durch die Vereneung 34G" (das Rückschlagventil 34D ist geschlossen), so daß diese Bewegung des Ventükörpers 35.4 verzögert wird und die Quelle 1 langsam von der Leiiuri" 5 sowie von der Leitün^p i5 a't^etrennt wird Dip Größe dieser Verzögerung wird durch die Verengung 34G gesteuert, weiche vorzugsweise manuell einstellbar ist. Der Erwärmungsvorgang bzw. der Erwärmungsgrad der Sonde hängt teilweise vom Druckabfall, hauptsächiich jedoch von dem relativen widerstand der Verengungen 5/4 und 17 ab. Sobald der Druck in der Leitung 5, im Hohlraum der Instrumentenspitze, in der Leitung 9 und in der Leitung 15 auf den Umgebungsdruck abgefallen ist (wegen der Verbindung zur Atmosphäre über das Ventil 30). ist das gesamte Instrument in den ursprünglichen abgeschalteten Zustand zurückgekehrt und die Bedienungsperson bzw. der Chirurg kann mit einem neuen Zyklus von Kühlung

und Erwärmung ausschließlich durch Benutzung des Unoples H/f beginnen.

In I i g. f, ist ein System gezeigt, welches dem System gemalt I- i g. i sehr ähnelt, jedoch zwei Abwandln igen aufweist. Auch bei dieser F ig. 4 sind wiederum die gleichen Be/ugs/iffern wie in I i g. 3 gewühlt, soweit dies möglich war. Zusätzlich zu der Ausführung gemäß I' i g. 3 ist bei der Ausführung gemäß F ι g. 4 ein w eiterer Auslaß zur Atmosphäre Λ vorgesehen, und /war über eine Abzweig- bzw. Auslaßleitung 40. die eine Verengung bei 404 aufweist. Die Leitung 40 ist von der Leitung 9 abgezweigt und bildet einen permanenten Auslaß für den Hohlraum der Sonde bzw. für die Leitung 1 Ls ist jedoch festzustellen, daß bei fur die Kühlphase geschaltetem Ventil the Leitung 4 Irei zur Atmosphäre (über den Durchlaß 15( ) geschaltet ist. Auf diese Weise wird die Verengung 40.4 lediglich in tier Lrw.irmungsphase. die dargestellt ist, wirklich wirksam. Das VoiMiiiiufM.seiti dei Veienguiig 40/i Ijcwii kl, tiaß im der Lrwärmungsphase eine Lntlüftung fur das Strömungsmittel aus der Sonde und den zugehörigen Durchlässen (zur Atmosphäre) bestellt, was zum Abführen von Kondensat mit den oben angegebenen Vorteilen dienen kann, d. h. um die gewünschte Erwärmung zu begünstigen.

In tier F i g. 4 ist außerdem ein weiteres Ventil, welches mit 41 bezeichnet ist und einen Ventilkorper 41Λ aufweist, gezeigt. Dieses Ventil liegt in tier Leitung 15. Das Ventil besitzt drei mögli.hc Stellungen und kann e.itweder manuell betätigt werden oder, wie dies bevorzugt der Fall ist, auf die Weise, in tier ein Kohrverbinder verbunden bzw. angeschlossen wird. In der dargestellten Stellung ist die Leitung 15 mit dem Abzweigpunkt 4 und auf diese Weise mit der Leitung 5 verbunden, und zwar über die zweite Verengung 17. so daß sich die gleichen Verhältnisse wie in F i g. 3 ergeben. Falls der Ventilkörper 4M nach links verschoben wird, und zwar etwa um die Hälfte der möglichen Verschiebung, wird eine widerstandslose Verbindung zwischen 4 und 15 hergestellt, d. h. eine Verbindung, die Verengung bzw. keinen Strömungswiderstand aufweist.

bezeichnet werden, wobei die Quelle 1 nunmehr ohne Verwendung einer Verengung mit der Sondenspitze in der Erwärmungsphase verbunden ist. Wird der Ventilkorper 4M ganz nach links verschoben, so ist der Abzweigpunkt 4 vollständig von der Leitung Ij getrennt und es ergibt sich ein Zustand, wie er bei Einrichtungen des »Amoils-Wallachw-Typs vorliegt, bei welchem die Ausströmung bzw. Entlüftung von dem Hohlraum der Sondenspitze blockiert ist.

Bei den in den F i g. .3 und 4 gezeigten Ansfiihrunt/sformen wird das in der Sonde vorhandene Kühlungsmittel in der Wärmungs- oder »Abkling<<-Phase zur Atmosphäre h:n entlüftet, ur.d zwar geh! diese Entlüftung relativ langsam vor sich wegen der Verwendung bzw. wegen des Widerstandes den das Gas bei 34Gbeim Entlüften vorfindet, so daß während dieser Phase Verdampfung des kondensierten Kühlmittels innerhalb des Hohlraumes sowie innerhalb der angren- < zenden Durchlässe verzögert wird, mit dem Ziel, in der Sonde zu vermeiden, daß ein Wiederabkühlen am Ende des Druckabfallzyklus eintritt, wis bei den oben beschriebenen Einrichtungen gemäß dem US-l'alent W I 3 ")81 auftreten kann.

Die vorangehende Beschreibung zeigt Beispiele, he; denen jeweils zwei Verbindungsleitungen bzw. Verbin dungsrohre von der Quelle an den Hiihi'-uim in tier Sonde fuhren, wobei der Fluß in jeder Leitung durch eine entsprechende Verengung (in der entsprechenden Arbeitsstellung bzw. Arbeitsphase) kontrolliert wird. In der Lrwärmungsphase kann jedoch ilcr Fluß iti der zweiten Leitung, wie bei dem Vorschlag von Ritson und T h ο m η s auch unbeeinflußt von einer Verengutii: sein, die /wischen der Quelle und dem Hohlraum ,ingeordnet ist. wobei anstelle davon der I hiß dann .lurch eine Lntlüftungs\ ercngung in einer Entlüflungs leitung zur Atmosphäre hm einen entsprechenden (StrömiiMgs-)Widerstand vorfindet, wobei durch dn.se hntliifliingsleilung tlas Ερλ ärmungsslromungsmittel in tier Frwürmungsphase ausströmt, und zu ar bei Oberwmdiiiig tics Widerstandes, der durch tue Ausmiö niungsverengung erzeugt wird. In diesem Fall ist darin die Ausströmungsverengung die /weite Verengung die /weite Verengung und these Alisströmungsverengung steuert bzw. kontrolliert den Kühlmittel· bzw. Slrt mungsmittelfluß in den Hohlraum. Fm Blick auf die FΊ g. 2 zeigt, daß beispielsweise das dort gezeigte System so verstanden werden kann, daß die Verengung 17 weggelassen werden konnte, wobei tue Steuerung der Frwärmiingsphase durch die Verengung 11 bewirkt wird.

Oben wurde die Anpaßfähigkeit des erfindungsgemäßen Svstems erwähnt. Dies bezieht sich speziell auf den I instand, daß die zw eite Verengung (17) vorgesehen ist. Während tier Arbeitsbereich dieser Verengung wesentlich breiter sein kann als der der ersten Verengung (ΐ-\) kann es trotzdem zweckmäßig sein, in einer Konsole oder aber selbst bei einem sich selbstversorgenden bzw. in sich abgeschlossenen Handinstrument cmc zweite Verengung 17 \orzusehen. die dann su ausgeführt ist. daß sie durch eine an.'ore mit unterschiedlicher Charakteristik ersetzt werden kann. Es ist auch möglich. mehrere derartige Verengungen vorzusehen, die dann ;■: ::::ch Bedarf ^^iie^ccr"¹''-¹ >' •■•r.-jor. L-.λ™ ^r. t.> ,i-.u sich der Effekt einer einzigen größeren Verengu .>■: b/w. Verengung mit größerem Durchmesser ergibt.

Darüber hinaus kann das An- und Ausschaltventil. auf welches oben bezug genommen wurde (/. R. das Ventil 2 in tlen F i g. I und 2 oder das Ventil 32 in Γ ι g. 3) ;n bekannter Weise so ausgeführt sein, daß es beim Anschluß bzw. beim Abtrennen der Versorgungsleitung

annncner weise uurci
eine Konsole aesteuc

einer

Es kann daher Iv^mcU-

\'eise ein Einsteck\erbinder verwendet we;\:en und durch einfache Anpassung in der Weise, daß ein Steuerelement betätigt wird / B der vv^'*¹·^¹"'^ rijuschaUer. erreicht weiden, daß das Irisiiuiiient L\:v. .System durch einfaches »Hinstecken.< betriebsbereit wird. Der entfernbar Teil eines solchen Verbinders kann dabei beispielsweise mit einem Anschlag versehen sein, der einen Knopf berührt und drückt. ■/. B. den Knopf 12 oder eine entsprechende Steuereinrichtung, wenn die Verbindung hergestellt wird.

Hiciz.u 2 Biäit jiXichnungc

Claims

Patentansprüche:

1. Kältechirurgisches Instrument, bei welchem ein unter Druck stehendes Strömungsmittel einem Hohlraum der Instrumentenspitze über eine erste Verbindungsleitung zugeführt wird, welche innerhalb der Instrumentenspitze eine Verengung in der Form besitzt, daß das Strömungsmittel annähernd vom Quellendruck in den Hohlraum unter Druckabfall expandiert und der Druckabfall einen Temperaturabfall im Hohlraum sowie an der Wandung des Hohlraumes erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Verbindungsleitung (9, 15) zum Zufuhren von unter Druck stehendem Strömungsmittel in den Hohlraum vorgesehen ist und der Fluß in der zweiten Verbindungsleitung einer zweiten Verengung (17) unterworfen ist, und daß die Flüsse durch die beiden Verengungen in der Erwärmungsüiiase einen Druck im Hohlraum aufbauen, welcher zu einer Kondensation in dem Hohlraum führt.

2. Kältechirurgisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel ein vielatomiges Gas ist, und daß der Druckabfall einen Temperaturabfall aufgrund des Joule-Thomson-Effektes bewirkt.

3. Kältechirurgisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel, welches dem Hohlraum durch die erste und zweite Verbindungsleitung (5, 9) zugeführt wird, gleich ist und aus eintr gern insarnen Quelle (1) stammt.

4. Kältechirurgisches Instrumf ii nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (18, 19) zum Entlüften des Hohlraumes in der Erwärmungsphase zur Atmosphäre hin vorgesehen sind.

5. Kältechirurgisches Instrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftung durch eine Verengung (19) erfolgt.

6. Kältechirurgisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ventileinrichtungen (30,35) vorgesehen sind, um den Fluß von der Quelle (1) in den Hohlraum zu steuern, und daß die Ventileinrichtungen (30, 35) durch Steuereinrichtungen (31, 35,4) gesteuert sind, welche auf den Druck des Strömungsmittels ansprechen.

7. Kältechirurgisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum unmittelbar mit einer dritten Leitung verbunden ist, über welche in der Erwärmungsphasc eine Verbindung zur Atmosphäre hergestellt ist.