SU888982A1 - Криохирургический зонд - Google Patents

Description

(54) КРИОХИРУРГИЧЕСКИЙ ЗОНД

1

Изобретение относитс  к медицинской технике, а именно к устройствам дл  локального охлаждени  тканей или органов в экспериментальной и практической хирургии.

Наиболее, близким к изобретению  вл етс  криохирургический зонд, содержащий теплоизолированный корпус, соединенный с ним охлаждаемый наконечник, на внутренней поверхности теплопередающей стенки которого выполнены ребра, и трубку дл  подвода хладагента, концентрично установленную в корпусе и наконечнике с образованием между их стенками кольцевого зазора дл  прохода паро-жидкостной смеси 1.

В нем движение хладагента в трубке и зазоре характеризуетс  турбулентным режимом , при котором наблюдаетс  интенсивное перемешивание частиц хладагента в результате их перемещени  в направлении, перпендикул рном к основному направлению движени  потока. Несмотр  на это, в пограничном слое потока имеетс  подслой, непосредственно прилегающий к теплопередающей стенке наконечника с лиминарным режимом движени , в котором турбулентна , проводимость и в зкость малы по сравнению с молекул рной проводимостью и в зкостью.

Низка  турбулентна  проводимость в пристенном слое хладагента снижает интенсивность тепломассопереноса и увеличивает градиент температуры в потоке по нормали стенки наконечника. Это приводит к образованию паровой пленки на теплопередающей поверхности наконечника зонда при испарении .хладагента, котора  ограничивает количество теплоты передаваемой через последнюю потоку жидкости, снижает его теплосодержание и температурный напор. Дос )0 таточно больщие по высоте ребра обеспечивают создание каналов. Уменьшение размеров каналов и увеличение их количества способствует пережиму тракта, увеличению скорости движени  хладагента и некоторому уменьщению ламинарного подсло .

Однако механизм тепломассопереноса

Claims (3)

15 в каждом отдельном канале, независимо от его формы и размера, остаетс  аналогичным рассмотреному. При нерациональной форме и размере каналов, особенно при их дроблении поверхность теплообмена увели20 чиваетс , а с ней увеличиваетс  и суммарное тер.мическое сопротивление, которое может превысить первоначальное. Все это снижает замораживающую способность зонда. эффективность использовани  хладагента и требует повышени  его давлени . Целью изобретени   вл етс  повышение замораживающей способности зонда. Эта цель достигаетс  тем, что в криохирургическом зонде, содержащем теплоизолированный корпус, соединенный с ним охлаждаемый наконечник, на внутренней поверхности т«плопередающей стенки которого выполнены ребра, и трубку дл  подвода хладагента , концентрично установленную в корпусе и наконечнике с образованием между их стенками кольцевого зазора дл  прохода парожидкостной смеси, отношение высоты ребер к величине зазора между внутренней поверхностью трубки составл ет 0,025- 0,05, а отношение шага к величине зазора - На фиг. 1 и 2 - криохирургический зонд, варианты выполнени ; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. ; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2. Криохирургический зонд содержит теплоизолированный корпус, состо щий из концентрично расположенных обечаек 1 и 2, плотно соединенных с наконечником 3. В образованной между обечайками 1 и 2 и наконечникомЗ полости 4 создан высокий вакуу.м, что обеспечивает надежную теплоизол цию окружающей ткани или органа 5 от хладагента . Криохирургический зонд содержит также трубку 6 дл  подвода хладагента, концентрично установленную в корпусе и наконечнике 3 с образованием между их стенками кольцевого зазора 7 дл  прохода парожидкостной смеси. Трубка 6 закреплена в корпусе с помощью лепестковых фиксаторов 8. Внутренн   теплопередающа  поверхность наконечника 3 имеет ребра 9, выполненные либо в виде концентрических колец, либо в виде одно- или многозаходной спирали . Вместо ребер 9 на указанной поверхности могут быть выполнены канавки 10, обратные ребрам (см. фиг. 2). Ребра 11 или канавки наконечника 3 зонда могут быть выполнены любого сечени : пр моугольного , треугольного, квадратного, полукруглого , трапециедального и т. д., но не очень широкими. Отношение высоты h ребер 11 или канавок 12 к величине S зазора 9 между внутренней поверхностью наконечника 3 и наружной поверхностью трубки 8 0,025-0,05, а отношение шага t к величине S зазора 9 1-5. Зазор S равен Д/

2. Трубка 1 в нижней части снабжена соплом 11, выполненным в виде конфузора. При истечении потока хладагента из сопла 1 1 в полость наконечника 3 происходит увеличение его скорости движени , что обуславливает посто нный непосредственный контакт хладагента с поверхностью теплообмена наконечника 3, а также полное разрушение и удаление паровой прослойки с торцовой части наконечника

3. После охлаждени  наконечника 3 парожидкостна  смесь хладагента отводитс  на слив через зазор 7. При омывании хладагентом теплопередающей поверхности наконечника 3 за ребрами 9 или канавками 10 образуютс  зоны завихрений, способствующие более интенсивному турбулентному обмену жидкими массами между пограничным слоем и  дром потока. Градиент продольной составл ющей скорости у теплоотвод щей поверхности зазора 7 уменьшаетс , а пульсаци  турбулентных скоростей усиливаетс , причем усиление продольных пульсаций скорости значительно опережает усиление поперечных пульсаций в соответствующих точках. Така  резко выраженна  неизотропность пульсаций распростран етс  по всему сечению, не исключа  и зоны потока вблизи оси кольцевого зазора 7. Это приводит к значительному увеличению коэффициента теплоотдачи без дополнительных потерь энергии вследствие турбулизации пограничного сло  и разрушени  паровой прослойки хладагента. При этом турбулентна  проводимость и в зкость (составл юща  импульсного обмена) измен ютс  рационально и целенаправленно в нужном направлении по сечению потока. Уменьщение высоты выступов 9 или впадин 10 ниже указанного предела приводит к тому, что ламинарный подслой потока, толщкна которого в этом случае больше высоты указанных элементов, не разрушаетс . При увеличении высоты турбулизирующих элементов энерги  потока хладагента тратитс  на турбулизацию и без того уже турбулизированного  дра потока. Наиболее сильна  турбулизаци  пограничного сло  хладагента возникает на границе вихревой зоны непосредственно за выступами 11 или впадинами 12. Рассто ние, на которое перенос тс  возникшие вихри не превыщает п ти гидравлических зазоров зазора 7. Поэтому увеличение отношени  шага между выступами к величине зазора 9 сверх 5 снижает тепломассоперенос и замораживающую способность зонда, а уменьшение ниже 1 увеличивает сопротивление зазора 9 и усложн ет технологию изготовлени  зонда. Данное изобретение позвол ет интенсифицировать теплообмен в кольцевом зазоре 7, и через теплопередающую стенку наконечника 3, повысить эффективность использовани  хладагента и замораживающую способность зонда примерно в 2 раза. При отсутствии необходимости повышени  замораживающей способности зонда расход хладагента может быть уменьшен на 70-80%. Формула изобретени  Криохирургический зонд, содержащий теплоизолированный корпус, соединенный с

ним охлаждаемый наконечник, на внутренней поверхности которого выполнены ребра, и трубку дл  подвода хладагента, концентрично установленную в корпусе и наконечнике с образованием между их стенками кольцевого зазора дл  прохода парожидкостной смеси, отличающийс  тем, что, с целью повышени  замораживающей способности зонда, отношение высоты ребер к величине зазора между внутренней поверхностью наконечника и наружной поверхностью трубки составл ет 0,025-0,05, а отношение шага к величине зазора составл ет I-Ь.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1 Патент Англии № 992467, кл. АВ/В 17/00, 1963.