WO1996017554A1

WO1996017554A1 - Dispositif comprenant un outil tel qu'une panne devant etre porte et maintenu a une temperature tres basse

Info

Publication number: WO1996017554A1
Application number: PCT/FR1995/001610
Authority: WO
Inventors: Iaroslav Jarkov; André LOUPOFF
Original assignee: Société Civile 'cryotech International'
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1996-06-13
Also published as: AU4308396A; FR2727618B1; FR2727618A1

Abstract

Le dispositif comprenant un outil, tel qu'une panne, devant être porté à une température très basse par un fluide cryogénique, est du type selon lequel l'outil est creux et a des parois qui déterminent extérieurement une surface utile devant être au contact de tissus à traiter et intérieurement un espace avec lequel communiquent de manière étanche une entrée et une sortie pour le fluide cryogénique mis en circulation et qui contient un matériau poreux. Il est caractérisé en ce que le matériau poreux est formé d'un tapis (112) ayant une multitude de fils entrecroisés et soudés entre eux pour former de nombreux passages orientés aléatoirement, tapis (112) qui est disposé contre la face interne de la paroi (103, 120) dont la face externe est la face utile, un organe sensible à la température (113) étant associé à l'outil (100) lui-même, et placé contre la face interne de la paroi (103-120) dont la face externe est la face utile, cet organe (113) étant relié à un mécanisme (200) de contrôle du débit de fluide cryogénique en circulation.

Description

DISPOSITIF COMPRENANT UN OUTIL TEL QU'UNE PANNE DEVANT ETRE PORTE ET MAINTENU A UNE TEMPERATURE TRES BASSE

On sait que les températures extrêmes sont mal supportées par les tissus biologiques et on utilise ces températures extrêmes à des fins chirurgicales.

Il s'est avéré intéressant d'utiliser les basses températures et l'on a développé de nombreux dispositifs dits "cryogéniques", permettant d'agir sur des tissus par mise en contact avec ceux-ci d'un outil porté à très basse température (de l'ordre de - 200 degrés Celsius).

Les outils connus de ce type, du fait de la formation, par caléfaction, d'une couche gazeuse isolante, présentent 1•inconvénient important de ne pas permettre l'obtention et le maintien d'une température suffisamment basse pour obtenir l'effet de cryo-nécrose recherché.

On connaît les documents GB-A-2 026 324 et GB-A- 2 080 117 dont le premier décrit un dispositif qui comporte un organe sensible à la température mais ne fait aucune allusion à la présence d'un matériau poreux, alors que le second document décrit un élément (3) qui est qualifié de poreux.

Toutefois, la combinaison en un seul concept de cet organe là et de cet élément poreux là ne résoud pas du tout le problème de précision, de rendement et de prix de fonctionnement auquel l'invention se propose d'apporter une solution.

En effet :

* Ce que décrit le document GB-A-2 026 324 est une surveillance de la température du manche (36) par lequel l'opérateur manipule le dispositif.

Comme le manche est parcouru intérieurement par le fluide très froid, la surface extérieure du manche est refroidie par conduction jusqu'à une température insupportable pour la main de l'opérateur, de sorte que le manche doit être réchauffé. Or, il serait absurde de réchauffer le manche tout en laissant passer le fluide très froid, de sorte que ce document préconise de coordonner deux actions différentes :

1- mettre en action les moyens de chauffage,

2- interrompre l'arrivée de fluide à l'outil (38).

Bien entendu, cette interruption a pour conséquence que le travail est lui-même interrompu.

10 Par conséquent, le document GB-A-2 026 324 agit sur la température de l'outil (38) en fonction de la température du manche (36) comme cela ressort des indications de la page 4, lignes 18 à 42 mais surtout lignes 42 à 45.

,_£- Il s'agit d'une mesure indirecte et tellement fausse qu'il est certainement nécessaire d'appliquer des correctifs pour atténuer, et certainement pas éliminer, les imprécisions d'une mesure de température captée dans un ensemble aussi hétérogène que le conglomérat de pièces

20 distinctes où se trouve le thermocouple (134) visible sur la figure 4.

* Le document GB-A-2 080 117 fait bien allusion au caractère poreux de l'élément (3) mais il s'agit en fait de grilles, feuilles perforées ou tissus métalliques

25 enroulés en spirale pour former des spires non jointives, ou disposés en surfaces concentriques.

Cela signifie que cet élément (3), d'ailleurs assez épais, offre au fluide de refroidissement des passages réguliers et tous identiquement orientés. Les

30 perforations d'origine donnent au fluide une direction radiale et les espaces entre spires donnent au fluide une direction axiale. La combinaison de ces deux orientations est bien représentée par les flèches (non référencées) visibles sur la figure 1.

35 Les éléments perforés sont enfermés dans une enceinte (1) traversée de petits passages périphériques (8 et 9) pour la sortie du fluide. Cet ensemble n'a aucune action de capillarité sur le fluide cryogénique en phase liquide mais constitue un ralentisseur dont on espère qu'il oblige le fluide cryogénique à séjourner plus longtemps au contact de la "plaque de contact" (2) .

Pourtant, on comprend bien, ne serait-ce qu'au moyen des flèches de la figure 1, que le fluide cryogénique peut repartir par le conduit (12), à travers les passages (9), encore en phase liquide, et dans ce cas le fluide cryogénique est insuffisamment utilisé, le rendement de l'appareil étant médiocre.

On peut penser que le ralentissement a un effet bénéfique réel mais on observe que le document est muet quant aux circonstances du passage de la phase liquide à la phase gazeuse du fluide cryogénique car les seules indications résultent des simples allusions d'une part de la page 2 lignes 114 et 117 et d'autre part de la page 3 lignes 15 à 18.

Or, il s'agit d'un point crucial que l'invention étudiée traite particulièrement.

Pour situer l'Etat de la Technique, on peut également citer :

* Le document FR-A-2 242 062 qui concerne un appareil de cryothérapie comprenant deux organes de mesure associés à des dispositifs de réglage.

* Le document DE-A-2 621 553 qui décrit un appareil de cryothérapie comportant bien un matériau poreux mais dont on ne pratiquement rien sauf qu'il est placé dans un passage (4) du manche, c'est-à-dire très loin de l'outil.

* Le document US-A-4 345 598 qui concerne un appareil de cryogénie possédant un échangeur poreux et un organe sensible à la température mais ni l'un ni l'autre n'est placé comme le préconise la présente invention. En outre, aucune précision n'est donnée à propos de la conception de l'échangeur poreu . La présente invention apporte une solution nouvelle qui permet d'améliorer grandement le rendement d'un appareil cryogénique à circulation d'azote liquide en permettant d'obtenir une température très basse pour le fonctionnement de l'outil et de réguler cette température qui reste inchangée à 1 à 3 degrés Celsius près, le tout en consommant un minimum d'azote liquide, grâce à quoi l'appareil est d'un emploi facile et économique.

A cette fin, l'invention a pour objet un dispositif comprenant un outil, tel qu'une panne, devant être porté à une température très basse par un fluide cryogénique, du type selon lequel l'outil est creux et a des parois qui déterminent extérieurement une surface utile devant être au contact de tissus à traiter et intérieurement un espace avec lequel communiquent de manière étanche une entrée et une sortie pour le fluide cryogénique mis en circulation et qui contient un matériau poreux caractérisé en ce que le matériau poreux est formé d'un tapis ayant une multitude de fils entrecroisés et soudés entre eux pour former de nombreux passages orientés aléatoirement, tapis qui est disposé contre la face interne de la paroi dont la face externe est la face utile, un organe sensible à la température étant associé à l'outil lui-même, et placé contre la face interne de la paroi dont la face externe est la face utile, cet organe étant relié à un mécanisme de contrôle du débit de fluide cryogénique en circulation.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention :

- la face interne contre laquelle est disposé le matériau poreux présente une alternance de reliefs et de creux, ledit matériau poreux étant placé sur les reliefs, en deçà des creux;

- le matériau poreux est formé par de très fins fils métalliques entrecroisés et soudés; - le métal dont sont faits les fils est du cuivre désoxydé et, de préférence, désoxydulé; - l'organe sensible à la température est placé entre la face interne recevant le matériau poreux et ledit matériau poreux;

- l'organe sensible à la température est une thermistance placée sur un circuit électrique d'alimentation du mécanisme de contrôle du débit de fluide cryogénique;

- le mécanisme de contrôle du débit de fluide cryogénique est placé sur un conduit communiquant d'une part avec une source amont de fluide cryogénique et, d'autre part, avec l'entrée de l'outil aval, mécanisme qui comprend un obturateur dudit conduit, placé en regard d'un siège et relié à un plongeur d'un électro-aimant alimenté par le circuit électrique sur lequel la thermistance est placée;

- l'obturateur est' sollicité en parmanence vers une position d'obturation dans laquelle il est appliqué contre le siège, l'obturateur est un pointeau sensiblement conique et le siège a une surface utile minimale;

- un opercule est interposé entre le pointeau et le siège;

- l'opercule est un corps autonome dans lequel le pointeau peut se déplacer entre une position dans..laquelle il est au contact de la face interne d'une surface plane avant, en vue d'appliquer contre le siège la face externe de ladite surface plane, et une butée arrière contre laquelle il prend appui en vue d'éloigner l'opercule du siège; - l'entrée et la sortie de fluide cryogénique sont constituées par l'intérieur d'un embout creux muni de moyens de raccordement à un flexible comprenant deux conduits coaxiaux, le conduit intérieur de diamètre inférieur à celui du conduit extérieur constituant un conduit d'amenée de fluide cryogénique, tandis que le conduit extérieur, dont la section de passage est annulaire du fait de la présence du conduit intérieur, constitue un conduit de sortie du fluide cryogénique; - le conduit extérieur est raccordé à une surface sphérique creuse constituant une rotule montée pivotante à l'extrémité de l'embout;

1•extrémité de l'embout a une e bouchure évasée, notamment tronconique, sur les parois de laquelle la rotule est appliquée et est maintenue au moyen d'une bague qui est traversée d'un passage de diamètre inférieur à celui de la rotule, qui est engagée derrière ladite rotule et qui possède un taraudage en prise avec un filetage que présente l'embout;

- le flexible comprenant deux conduits coaxiaux est formé sur toute sa longueur :

* d'un tuyau souple central constituant le conduit d'amenée du fluide cryogénique, * d'un manchon étanche à paroi ondulée entourant le tuyau central et constituant un conduit de sortie du fluide cryogénique,

* d'un fourreau en matière thermo-isolante,

* d'une résistance chauffante, * d'une enveloppe extérieure;

- le fourreau est constitué par un cordon en matériau thermo-isolant enroulé en spirale à spires jointives; le cordon est recouvert d'un feuillard métallique;

- la résistance chauffante est constituée par un fil métallique formant ressort, enroulé en spirale autour du fourreau et à distance de celui-ci; l'enveloppe extérieure est en matériau imperméable, isolant et élastique tel que du tissu revêtu d'une couche en élastomère.

L'invention sera mieux comprise par la description détaillée ci-après faite en référence au dessin annexé. Bien entendu, la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. La figure 1 est une vue schématique partielle en coupe d'un dispositif conforme à l'invention, comprenant un outil creux, substantiellement plat, dont l'intérieur est raccordé à un circuit de fluide cryogénique et contenant un tapis poreux.

La figure 2 est une vue schématique partielle montrant en élévation l'outil de la figure 1 et illustrant les possibilités d'orientation que donne la rotule.

La figure 3 est une vue schématique partielle en coupe d'un dispositif conforme à l'invention, comprenant un outil creux, substantiellement cylindrique, dont l'intérieur est raccordé à un circuit de fluide cryogénique et contenant un manchon poreux.

La figure 4 est une vue schématique en coupe montrant un mécanisme de contrôle du débit de fluide cryogénique, comprenant un¹ obturateur en position de fermeture d'un conduit d'amenée du fluide cryogénique.

La figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 mais où l'obturateur est en position d'ouverture du conduit d'amenée de fluide cryogénique.

La figure 6 est une vue schématique à plus grande échelle, montrant le siège sur lequel l'obturateur doit être appliqué, en position de fermeture.

La figure 7 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un flexible contenant un conduit d'amenée et un conduit de retour de fluide cryogénique.

La figure 8 est une vue schématique montrant l'ensemble d'un dispositif conforma à l'invention.

La figure 9 représente un schéma illustrant le fonctionnement général d'un dispositif conforme à 1'invention.

En se reportant à la figure 1, on voit qu'un dispositif conforme à l'invention comprend un outil, ou panne, 100 substantiellement plat, qui comprend une paroi transversale 101 et une paroi périphérique 102 constituant ensemble un corps creux fermé par une plaque frontale rapportée 103 fixée de manière étanche à la paroi périphérique 102. La paroi 101, opposée à la plaque frontale, présente un passage central 104 entouré d'un embout 105 présentant une embouchure interne 106 évasée en tronc de cône et un filetage externe 107. La plaque frontale 103 a une face extérieure 108 plane et lisse et une face intérieure 109 qui présente une alternance de reliefs 110 et de creux 111.

Ici, les creux 111 sont des rainures rectilignes parallèles, déterminant entre elles les reliefs 110 qui sont des nervures également rectilignes et parallèles.

Sur les reliefs 110, se trouve un matériau poreux 112 qui se présente comme un tapis plat de 4 à 7 millimètres d'épaisseur, formé d'une multitude de fils de cuivre de 1 à 2 millimètres de longueur et de 30 à 50 microns de diamètre, entrecroisés et soudés entre eux par diffusion, pour former un ensemble 112 lui-même soudé par diffusion au sommet des nervures 110 afin que les rainures

111 forment des canaux recouverts par le tapis poreux 112.

La plaque frontale 103 ainsi que les fils formant le tapis 112 sont en cuivre désoxydulé, hautement conducteur de température.

On sait que la caléfaction est un phénomène par lequel un liquide qui atteint un solide beaucoup plus chaud que lui n'est jamais à son contact direct du fait de la formation d'une couche de vapeur à la surface du solide et qui repousse le liquide, lequel se répartit en sphères "suspendues". L'absence de contact a pour effet que le liquide se transforme petit à petit en vapeur sans avoir refroidi le solide. II se forme ainsi un véritable "bouchon de chaleur" qui est de nature à empêcher le transfert de température du liquide cryogénique à l'outil. C'est pour éviter ce phénomène que l'on intercale le tapis poreux 112, lequel présente en outre un gradiant de porosité, car en considérant le sens dans lequel arrive le fluide cryogénique dans la panne 1 (c'est-à-dire de haut en bas sur la figure 1), le rapport :

intervalles fils

diminue, de sorte que la porosité du tapis 112 diminue entre sa face supérieure libre et sa face inférieure soudée aux reliefs 110.

Le fluide cryogénique arrivant dans la panne selon la flèche FI, pénètre dans le tapis 112 et baigne les fils soudés entre eux et aux nervures 110. Le fluide cryogénique y est retenu par -capillarité et le transfert de température se produit en continu depuis l'arrivée du fluide cryogénique au contact du tapis poreux 112 jusqu'à la face extérieure 108 de la panne 100.

Un tapis poreux 112 qui a donné toute satisfaction au cours de l'expérimentation présentait quatre à cinq couches obtenues chacune par compression de fils de cuivre.

La porosité de chaque couche est différente de celle des autres du fait que l'on choisit des fils de diamètres différents et/ou que l'on adopte une valeur de compression différente pour chaque couche. Les couches sont ensuite soudées les unes aux autres pour constituer un ensemble à porosité décroissante.

Le fluide cryogénique se détend et absorbe les calories qui lui sont transmises par la plaque frontale 103, de sorte qu'il entre en ébullition à la partie inférieure du tapis 112, c'est-à-dire au niveau où ce tapis

112 est soudé aux reliefs 110.

La porosité du tapis 112 a pour conséquence que les forces capillaires exercées sur la fluide cryogénique sont supérieures à la pression de vapeur de ce dernier. L'évacuation de la chaleur apportée par les tissus biologiques en contact avec la plaque frontale 103 provoque l'ébullition du fluide cryogénique au niveau du sommet des reliefs 110 et le gaz qui en résulte est évacué par les canaux 111, entre les reliefs 110, sans perturber la phase liquide qui prend naissance, elle, au sommet de ces reliefs 110, de sorte que la phase liquide n'est pas repoussée au-dessus du tapis poreux 112.

Le fluide cryogénique sort de l'outil L00 selon les flèches F2, par l'espace annulaire 303 qui existe entre l'intérieure du tube rigide 301 et l'extérieur du conduit central 302.

L'une des rainures 111 est un peu plus profonde que les autres et contient une thermistance 113 du type en feuille mince, fixée contre la face interne de la rainure 111, c'est-à-dire à l'opposé' de la face extérieure 108 de la plaque frontale 103.

Malgré la présence de la thermistance 113, il subsiste toujours un canal 111 juste au-dessous du tapis poreux 112.

La thermistance 113 est intégrée à un circuit électrique alimenté en basse tension et aboutissant par une ligne 114 à un ensemble électronique 501 qui sera décrit plus loin, celui-ci contrôlant la quantité de fluide cryogénique envoyée à la panne 100 selon la température atteignant la thermistance 113, c'est-à-dire selon la température qu'acquiert la face extérieure 108 de la plaque frontale 103 lorsque l'outil est en fonctionnement au contact d'un corps vivant. On donne à la plaque frontale 103 une épaisseur e ayant une inertie thermique optimale et procurant donc à l'ensemble une très grande sensibilité, la thermistance 113 réagissant très rapidement au changement de température le plus faible et commandant ainsi très rapidement une augmentation ou une diminution de la quantité de fluide cryogénique pour réguler la température de la panne 100 sans à-coups. Par conséquent, la température à l'extérieur de la plaque frontale 103 est égale à la température de la thermistance 113, laquelle est égale à la température du fluide cryogénique, contrairement aux dispositifs connus qui énoncent souvent la température qui règne à l'intérieur de l'outil alors qu'à l'extérieur la température est différente et, parfois, considérablement plus élevée.

Or, on comprend que la seule température intéressante est celle de la face extérieure de la plaque frontale puisque c'est la face utile de l'outil, celle qui agit sur les tissus à traiter.

Le contrôle de la quantité de fluide cryogénique est obtenu ici en régulant son débit comme on va le décrire ci-après en regard des figures 4 et 5. En se reportant à la figure 3, on voit un outil

100 conforme à l'invention dont la forme est sensiblement cylindrique, et présente un coude. Sur cette figure 3, les mêmes éléments que ceux de la figure 1 portent les mêmes références. Comme on le sait, les outils de ce genre, ou

"cryo-applicateurs" ont des formes très variées que le chirurgien sélectionne en fonction du travail qu'il doit effectuer et selon l'endroit du corps où il doit agir.

L'exemple de la figure 3 est destiné à illustrer l'invention avec un outil 100 de forme générale cylindrique plutôt que plate, qui comprend une paroi tubulaire coudée 120 se terminant par un embout hémisphérique 121, formant ensemble un corps creux dont la partie utile est formée par la face extérieure cylindrique de la paroi 120. L'extrémité de l'outil 100 opposée à l'embout 121 présente un filetage externe 122.

Ici, l'intérieur de la paroi 120 est lisse, c'est-à-dire qu'elle est démunie de reliefs et de creux, contrairement à la variante de la figure 1. Dans le corps creux que constitue la paroi 120, on place un matériau poreux 123 qui se présente comme un manchon substantiellement cylindrique de 4 à 7 millimètres d'épaisseur, formé, comme le tapis 112, d'une multitude de fils de cuivre de 1 à 2 millimètres de longueur et de 30 à 50 microns de diamètre, entrecroisés et soudés entre eux par diffusion, pour former un ensemble 112 lui-même soudé par diffusion à la paroi 120.

La thermistance 113 est placé dans un logement interne de l'embout 121.

Ici, le tube rigide 301 est rectiligne jusqu'à son extrémité et, donc, ne présente pas de bulbe spherique 304. Son extrémité présente un filetage extérieur 310 de mêmes caractéristiques que le filetage 122 de l'outil 100.

Pour fixer l'outil 100 au tube rigide 301, on place leurs extrémités l'une contre l'autre après avoir engagé une bague taraudée 311 dont la hauteur est suffisante pour qu'elle puisse être vissée sur les deux filetages 122 et 310 à la fois, ce qui réunit l'outil 100 et le tube rigide 301.

Le fonctionnement de cet outil est identique à celui de l'outil représenté figure 1, à l'exception du circuit de fluide cryogénique qui est, ici, plus simple. En effet, la face interne de la paroi 120, qui correspond, fonctionnellement parlant, à la plaque frontale 103, est lisse alors que ladite plaque frontale 103 présente des creux et des reliefs internes.

Le manchon 123 en matériau poreux est donc, ici, directement au contact de la paroi 120, le fluide cryogénique arrivant, selon les flèches FI, au centre du manchon 123, se répartit radialement dans le manchon 123 jusqu'à la paroi 120 et sort de l'outil selon les flèches F2, en traversant longitudinale ent le manchon 123 avant d'atteindre l'espace annulaire 303.

Le mécanisme 200 de contrôle du débit de fluide cryogénique comprend un électro-aimant compqsé d'un bobinage extérieur 201 et d'un noyau central en deux parties : une partie fixe 202 et une partie mobile ou "plongeur" 203, ayant chacune un épaulement, les deux épaulement situés face à face servant de butées à un ressort 204 qui tend à les séparer en permanence. La partie fixe 202 et le plongeur 203 sont traversés d'un canal longitudinal respectivement 205 et 206.

L'extrémité extérieure 207 de la partie fixe 202 est raccordée à un conduit 401 qui sera décrit plus loin et provenant d'une source de fluide cryogénique.

A son extrémité libre, le plongeur 203 porte une tige 210 se terminant par un pointeau conique 211 situé en regard d'un siège 212 positionné au départ d'un conduit 213 raccordé au conduit 401 aboutissant au conduit 301 (figures

1 à 3).

La tige 210 est engagée dans un opercule creux 215 qui présente une face avant plane 216 destinée à venir au contact du siège 212 en vue d'en obturer le. passage central.

Le fonctionnement du mécanisme 200 est le suivant:

Selon la température de la face extérieure 108 de la partie frontale 103, la thermistance transmet une tension plus ou moins élevée qui est transmise à l'ensemble électronique 501 par la ligne 114.

En réponse à ce signal, l'ensemble électronique délivre un courant plus ou moins intense au bobinage 201, lequel exerce sur le plongeur 203 une force magnétique proportionnelle à ce courant.

Le plongeur 203, en réponse à cette force, comprime plus ou moins le ressort 204 et, simultanément, écarte plus ou moins l'opercule 215 et ménage, ainsi, un passage plus ou moins important au fluide cryogénique qui arrive de la source via le conduit 401, l'embout 207, le canal 205 et le canal 206 selon les flèches FI pour contourner l'opercule 215 selon les flèches F3.

De la sorte, la quantité de fluide cryogénique qui pénètre dans la panne 100 est directement fonction de la température perçue par la thermistance 113. Dans le sens de la fermeture (figure 4), le ressort 204 prend appui sur l'épaulement de la partie fixe 202 et pousse le plongeur 203 dont la tige 210 traverse l'opercule creux 215 pour appliquer le pointeau 211 sur la face interne de la face avant plane 216.

Grâce à sa forme conique, le pointeau ne porte contre la face interne de la face avant plane 216 qu'une surface minime qui est celle de son sommet.

De même, le contact entre la face avant plane 216 et le siège 212 se fait selon une surface minime qui peut être celle d'un relief circulaire à arête aiguë, ainsi que cela est représenté sur la figure 6.

On voit en effet que le siège 212 présente une embase 212a. traversée d'un passage central 212b et surmontée d'une bague annulaire 212ç_ à" profil triangulaire, afin d'offrir -à la face avant plane 216 de l'opercule 215 une surface de contact réduite pratiquement à une ligne circulaire qui est l'arête 212d de la bague 212ç_. Ces contacts selon des surfaces minimes jouent un rôle non négligeable dans la précision de l'ensemble car ils évitent un collage de l'opercule 215 sur le siège 212, collage rendu probable par la formation de givre dû au très grand différentiel de température entre le fluide cryogénique qui est à peu près à - 200 degrés Celsius et les pièces mécaniques.

Dans le sens de l'ouverture (figure 5), la force magnétique exercée sur le plongeur 203 oblige celui-ci à reculer en comprimant le ressort antagoniste 204. La partie arrière du pointeau forme un éjiaulement qui entre en contact avec la face arrière de l'opercule 215 et agit sur lui positivement pour l'obliger à se séparer du siège 212, au besoin en surmontant les forces de collage dû au givre. L'embout 105 de la panne 100 doit être relié à une source de fluide cryogénique afin que ce fluide puisse être introduit dans la panne 100 en vue de refroidir la partie utile de l'outil, puis être évacué pour éliminer les calories fournies à la partie utile de l'outil 100 par les tissus vivants mis en contact avec ledit outil 100.

En outre, il est commode de pouvoir orienter la panne 100 de la figure 1, selon le travail à effectuer : emplacement, forme et étendue des tissus à traiter. A cette fin, on utilise un ensemble orientable

300 comprenant un tube rigide 301 qui contient un conduit 302 pour l'amenée de fluide cryogénique. Entre le tube 301 et le conduit 302, subsiste un espace annulaire 303 par lequel le fluide cryogénique doit être évacué. L'extrémité dut tube 301 est en forme de sphère

304 et doit coopérer avec l'embouchure tronconique 106 de l'embout 105.

Pour réaliser le montage, on engage d'abord une bague 305 traversée d'un passage central sur le tube 301, puis on place la sphère 304 contre l'embouchure 106, puis on visse la bague 305 sur le filetage 107 grâce à un taraudage prévu à l'intérieur de la bague 305.

Ainsi, la sphère 304 est maintenue appliquée contre l'embouchure 106 par le bord de l'ouverture centrale de la bague 305, bord qui est usiné pour être tronconique, tout en laissant libre le pivotement de la panne 100 par rapport à elle.

Cela est illustré par la figure 2 sur laquelle on a représenté trois positions parmi beaucoup d'autres possibles, puisque la panne peut pivoter "horizontalement" selon les 360 degrés de la sphère, et "verticalement" selon un angle de débattement qui peut être de l'ordre de 45 degrés de part et d'autre de l'axe du tube 301, soit 90 degrés en tout. Ici encore, on recherche une bonne étanchéité tout en prévoyant des surfaces de contact aussi petites que possibles entre les pièces et, à la précision mécanique près, on a ici un contact annulaire très mince entre le bord du passage de la bague 305 et la sphère 304 et un contact pratiquement selon une ligne circulaire entre l'extérieur de la sphère 304 et l'embouchure tronconique

106. La bague 305 est réalisée dans un matériau dont le coefficient de dilatation est supérieur à celui du matériau constituant la sphère 304.

Il en résulte un auto-serrage résultant de la différence des coefficients de dilatation des deux matériaux en contact : celui de la sphère 304 et celui de la bague 305.

Cette étanchéité est améliorée par la glace (ou givre) qui se forme, à partir de l'humidité ambiante, au cercle de contact entre la sphère 304 et le bord de l'ouverture centrale de la bague 305.

On comprend que la sensibilité de l'ensemble, c'est-à-dire la régulation efficace de la température de la partie utile de l'outil 100, dépend de la rapidité de réponse aux signaux de la thermistance 113 et cela signifie qu'il faut maintenir aussi efficacement que possible la température du fluide cryogénique depuis sa source jusqu'à la panne 100.

C'est pourquoi le conduit 400 doit être rendu aussi isolant que possible à l'égard des températures en présence qui sont la température du fluide cryogénique à l'intérieur du conduit 400 et la température ambiante à l'extérieur de celui-ci.

En se reportant à la figure 7, on voit un exemple de structure pour le conduit 400. II est formé par un ensemble flexible comprenant un conduit intérieur central 401 dans lequel doit circuler le fluide cryogénique depuis une source 503 jusqu'à la panne 100, conduit qui est donc une conduit dit "d'amenée".

Coaxialement au conduit 401, se trouve un manchon étanche 402 à paroi ondulée ou "annelée" afin de pouvoir se courber sans se déformer radialement. L'espace annulaire 403 qui subsiste entre l'extérieur du conduit central 401 et l'intérieur du manchon 402 constitue un conduit de sortie du fluide cryogénique provenant de la panne 100, ce qui est indiqué par les flèches F2.

Autour du manchon étanche 402 se trouve un fourreau 404 aussi thermiquement isolant que possible, formé ici par un cordon de fibres non orientées enroulé en spirale à spires jointives. On peut, à cet effet, utiliser des fibres minérales à grande inertie thermique telles que des fibres de basalte.

Le fourreau 404 est entouré d'un feuillard en aluminium 405 qui protège et maintient le cordon 404 tout en permettant aux spires de se déplacer les unes par rapport aux autres lorsque l'on courbe le conduit 400.

De plus, le feuillard en aluminium 405 a un pouvoir de réflexion qui s'oppose à la transmission de calories de l'extérieur vers l'intérieur. Autour du feuillard 405 se trouve un fil conducteur 406 conformé en spirale à spires larges constituant à la fois un ressort et une résistance chauffante lorsqu'il est parcouru par un courant électrique ad hoc. Le fil spirale 406 sert à ramener automatiquement le conduit 400 dans sa forme linéaire d'origine dès qu'on cesse de le cintrer, à le protéger contre un écrasement ou une déformation radiale excessive et à éviter tout contact entre le conduit 401 et les parties qui l'entourent.

Enfin, pour permettre une manipulation facile du conduit flexible 400, le fil spirale 406 est enfermé dans une enveloppe extérieure 407 en matériau imperméable, isolant et élastique, voire armé, tel qu'un tissu caoutchouté. Sur la figure 8, on voit un appareil complet 500 conforme à l'invention. L'ensemble électronique 501 comprend tous les composants nécessaires, comme cela est bien connu de l'homme de métier.

Cet ensemble 501 est associé à un dispositif comprenant un corps 502 contenant un réservoir constituant une source 503 de fluide cryogénique, lequel peut consister, par exemple, en azote liquide maintenu sous pression.

La régulation de la pression de fluide cryogénique à l'intérieur du réservoir 503 est obtenu par l'action combinée d'un capteur de pression et d'une résistance électrique de chauffage :

Le capteur de pression 504 est situé à l'extérieur du réservoir 503 et est placé sur un tube plongeur 505 à l'extrémité duquel se trouve la résistance électrique 506.

Quand la pression du fluide cryogénique est trop basse, la résistance électrique 506 est alimentée et l'élévation de température qui en résulte chauffe le liquide cryogénique dans lequel elle est plongée, en conséquence de quoi la pression du fluide augmente.

Lorsque la pression atteint la valeur de consigne mémorisée dans l'ensemble électronique, l'alimentation électrique de la résistance 506 est interrompue, sa température baisse rapidement, le fluide se contracte et sa pression baisse.

Si cette pression devient trop élevée par suite du chauffage dû à la résistance électrique 506, le capteur 504 envoie l'information à l'ensemble électronique 501 et celui-ci actionne, à l'ouverture, une soupape 507 située à l'extrémité extérieure du tube plongeur 505 afin de créer une fuite contrôlée provoquant une baisse quasi instantanée de la pression, cette soupape étant aussitôt actionnée à la fermeture dès que le capteur 504 envoie à l'ensemble 501 l'information selon laquelle la pression est redevenue normale. Par ailleurs, la diversité des travaux possibles avec des cryo-applicateurs est telle qu'il faut prévoir une très large plage de températures possibles, couvrant un spectre de + 20 à - 190 degrés Celsius par exemple ce à quoi la thermistance 113 doit être adaptée.

Dans le cas de l'azote, celui-ci étant liquide jusqu'à - 75 degrés Celsius environ et étant en phase gazeuse au-dessus, on effectue un mélange gaz-liquide pour obtenir la température voulue. Pour pouvoir adapter vite et bien la température de l'outil, on alimente différemment un tube plongeur 510 auquel est raccordé le conduit 401 d'amenée de fluide cryogénique.

Le niveau N de liquide dans le réservoir 503 se situe à une hauteur telle qu'il subsiste au-dessus de lui un volume significatif de ga2.

Le tube plongeur 510 se termine au voisinage du fond du réservoir 503, dans le fluide liquide, et est muni d'une électro-vanne 511, tandis qu'au dessus du niveau N, un piquage 512 plonge dans le fluide gazeux et est muni d'une électro-vanne 513 toutes deux commandées à partir de l'ensemble 501.

Selon la température voulue pour le travail, on doit envoyer dans le conduit 401, un fluide cryogénique plus ou moins froid et, par conséquent, plus ou moins proche de la phase liquide.

Pour obtenir le résultat voulu, on actionne sélectivement les électro-vannes 511 et 513, afin d'admettre un fluide cryogénique de départ -dont la température est celle d'un mélange des phases liquide et gazeuse, étant bien entendu, que certaines conditions de travail exigent un fluide de départ issu uniquement de la phase liquide ou uniquement de la phase gazeuse et non d'un mélange des deux. Avec l'exemple représenté au dessin, l'utilisateur manipule l'outil 100 par le tube rigide 301 dans lequel circule le fluide cryogénique. Il faut donc interposer une protection entre le tube 301 et la main de l'utilisateur. Cette protection est désignée globalement par la référence 320 sur la figure 9. Pour cela, on enveloppe le tube 301 avec un ou plusieurs matériaux isolants et, à la partie extérieure de cet ensemble, on place une résistance électrique (non visible sur le dessin) convenablement entourée d'un matériau propice à la préhension et qui évite tout contact direct de la main de l'utilisateur et de cette résistance. Après avoir atteint l'outil 100, le fluide cryogénique revient selon les flèches F2, en suivant un parcours dont on a décrit les principales phases,

A la sortie du conduit 400, par l'espace annulaire 403, (figure 9) le fluide est dirigé par un conduit de retour 515 dans un vase d'expansion 516 dans lequel plonge un tube coudé 517 formant évent et laissant échapper à l'atmosphère (ou le cas échéant dans un récupérateur) le fluide cryogénique redevenu entièrement gazeux, par simple détente. Pour assurer un fonctionnement sans à-coups, le vase d'expansion 516 est muni d'une résistance électrique 518 qui, lorsqu'elle est alimentée, chauffe l'atmosphère intérieure du vase 516 et met le gaz à la te pérature ambiante, afin d'éviter la formation de brouillard. L'alimentation de la résistance électrique 518 et son arrêt sont commandés par l'ensemble électronique 501 à partir d'une sonde de température 519 placée sur le conduit de retour 515 et qui indique si la température relevée justifie ou pas le chauffage de l'atmosphère du vase d'expansion 516.

Les différents composants qui ont été décrits en regard de la figure 9 sont reliés à l'ensemble électronique 501 par des liaisons auxquelles on n'a pas donné de référence pour ne pas surcharger le dessin et parce que ces liaisons sont immédiatement identifiables sur le dessin. Au cours d'essais, on a réalisé un prototype et l'on a mesuré le débit moyen de fluide cryogénique qui s'est établi entre 0 et 5 cm3/seconde, selon la pression de vapeur dans la panne 100. II ressort de la description ci-dessus que le dispositif conforme à 1•invention permet une action sûre sur les tissus biologiques avec un maximum d'efficacité grâce à la constance de la température à la face extérieure de la partie utile, à quelques degrés Celsius près (environ 1 degré Celsius lors des essais).

Cette très grande précision permet d'utiliser un logiciel de contrôle et de prévision pour la commande du dispositif en fonction de la zone traitée, au moyen d'un modèle mathématique spécifique dont les calculs théoriques ne sont pas démentis par le fonctionnement pratique.

Bien entendu, la panne 100 peut avoir des formes et dimensions différentes de celles représentées et décrites et diverses pannes d'une collection peuvent être sélectionnées et mises en place sur le même tube 301.

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Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1- Dispositif comprenant un outil, tel qu'une panne, devant être porté à une température très basse par un fluide cryogénique, du type selon lequel l'outil est creux et a des parois qui déterminent extérieurement une surface utile devant être au contact de tissus à traiter et intérieurement un espace avec lequel communiquent de ma¬ nière étanche une entrée et une sortie pour le fluide cryo¬ génique mis en circulation et gui contient un matériau po- reux caractérisé en ce que le matériau poreux est formé d'un tapis (112) ayant une multitude de fils entrecroisés et soudés entre eux pour former de nombreux passages orien¬ tés aléatoirement, tapis (1Ï2) qui est disposé contre la face interne de la paroi (103, 120) dont la face ex- terne est la face utile, un organe sensible à la tempéra¬ ture (113) étant associé à l'outil (100) lui-même, et placé contre la face interne de la paroi (103-120) dont la face externe est la face utile, cet organe (113) étant relié à un mécanisme (200) de contrôle du débit de fluide cryogé- nique en circulation.

2- Dispositif selon la revendication 1, caracté¬ risé en ce que la face interne (109) contre laquelle est disposé le matériau poreux (112) présente une alternance de reliefs (110) et de creux (111), ledit matériau poreux (112) étant placé sur les reliefs (110), en deçà des creux (111).

3- Dispositif selon la revendication 1, caracté¬ risé en ce que le matériau poreux (112, 123) est formé par de très fins fils métalliques entrecroisés et soudés. 4- Dispositif selon la revendication 3, caracté¬ risé en ce que le métal dont sont faits les fils est du cuivre désoxydé et, de préférence, désoxydulé. 5- Dispositif selon la revendication 1, caracté¬ risé en ce que l'organe sensible à la température (113) est placé entre la face interne recevant le matériau poreux et ledit matériau poreux (112, 123). 6- Dispositif selon la revendication 1, caracté¬ risé en ce que l'organe sensible à la température est une thermistance (113) placée sur un circuit électrique d'ali¬ mentation du mécanisme (200) de contrôle du débit de fluide cryogénique. 7- Dispositif selon la revendication 6, caracté¬ risé en ce que le mécanisme (200) de contrôle du débit de fluide cryogénique est placé sur un conduit (401) communi¬ quant d'une part avec une source amont (503) de fluide cryogénique et, d'autre part, avec l'entrée (302) de l'ou- til (100) aval, mécanisme (200) qui comprend un obturateur (211) dudit conduit (401), placé en regard d'un siège (212) et relié à un plongeur (202-203) d'un électro-aimant (201) alimenté par le circuit électrique sur lequel la thermis¬ tance (113) est placée. 8- Dispositif selon la revendication 7, caracté¬ risé en ce que l'obturateur (211) est sollicité en parma- nence vers une position d'obturation dans laquelle il est appliqué contre le siège (212), par un ressort (204) sus¬ ceptible d'être neutralisé par le plongeur (202-203) lorsque l'électro-aimant (201) est alimenté.

9- Dispositif selon la revendication 7, caracté¬ risé en ce que l'obturateur (211) est un pointeau sensi¬ blement conique et le siège (212) a une surface utile mini¬ male. 10- Dispositif selon la revendication 9, caracté¬ risé en ce qu'un opercule (215) est interposé entre le pointeau (211) et le siège (212).

11- Dispositif selon la revendication 10, carac¬ térisé en ce que l'opercule (215) est un corps autonome dans lequel le pointeau (211) peut se déplacer entre une position dans laquelle il est au contact de la face interne d'une surface plane avant (216), en vue d'appliquer contre le siège la face externe de ladite surface plane (216), et une butée arrière contre laquelle il prend appu-i en vue d'éloigner l'opercule (215) du siège (212). 12- Dispositif selon la revendication 1, caracté¬ risé en ce que l'entrée (302) et la sortie (303) de fluide cryogénique sont constituées par l'intérieur d'un embout creux (301) muni de moyens de raccordement à un flexible (400) comprenant deux conduits coaxiaux, le conduit inté- rieur (401) de diamètre inférieur à celui du conduit exté¬ rieur (402) constituant un conduit d'amenée de fluide cryo¬ génique, tandis que le conduit extérieur (402), dont la section de passage est annulaire du fait de la présence du conduit intérieur (401), constitue un conduit de sortie du fluide cryogénique.

13- Dispositif selon la revendication 12, carac¬ térisé en ce que le conduit extérieur (402) est raccordé à une surface spherique creuse (304) constituant une rotule montée pivotante à l'extrémité de l'embout (301). 14- Dispositif selon la revendication 13, carac¬ térisé en ce que l'extrémité de l'embout (105) a une em¬ bouchure évasée (106), notamment tronconique, sur les pa¬ rois de laquelle la rotule (304) est appliquée et est main¬ tenue au moyen d'une bague (305) qui est traversée d'un passage de diamètre inférieur à celui de la rotule (304), qui est engagée derrière ladite rotule (304) et qui possède un taraudage en prise avec un filetage que présente l'em¬ bout (105).

15- Dispositif selon la revendication 12, carac- térisé en ce que le flexible (400) comprenant deux conduits coaxiaux est formé sur toute sa longueur :

* d'un tuyau souple central (401) constituant le conduit d'amenée du fluide cryogénique,

* d'un manchon étanche (402) à paroi ondulée en- tourant le tuyau central (401) et constituant un conduit de sortie du fluide cryogénique. * d'un fourreau (404) en matière thermo-isolante,

* d'une résistance chauffante (-406),

* d'une enveloppe extérieure (407).

16- Dispositif selon la revendication 15, carac- térisé en ce que le fourreau est constitué par un cordon en matériau thermo-isolant (404) enroulé en spirale à spires jointives.

17- Dispositif selon la revendication 16, carac¬ térisé en ce que le cordon (404) est recouvert d'un feuillard métallique (405).

18- Dispositif selon la revendication 15, carac¬ térisé en ce que la résistance chauffante est constituée par un fil métallique (406) formant ressort, enroulé en spirale autour du fourreau (404) et à distance de celui- ^ci-

19- Dispositif selon la revendication 18, carac¬ térisé en ce que l'enveloppe extérieure (407) est..en maté¬ riau imperméable, isolant et élastique tel que du tissu revêtu d'une couche en élastomère.

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