Результат интеллектуальной деятельности: КРИОАППЛИКАТОР ДЛЯ ХИРУРГИЧЕСКОГО АППАРАТА

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для создания эффективных хирургических инструментов для выполнения операций методом глубокого замораживания патологических тканей с помощью жидкого азота.

Известно много криоаппликаторов - аналогов предлагаемому. Например, известен патентный аналог UA 66266 А, опубликованный 05.04.2004 г., суть которого сводится к подаче в герметичный полый наконечник хирургического инструмента жидкого или газообразного хладагента по одной трубке и возврата отработавшего газового потока по другой трубке, причем обе трубки теплоизолированы.

Недостатком этого аналога является очень малая холодопроизводительность из-за ограниченной площади поверхности теплообмена на гладкой внутренней стенке наконечника.

Наиболее близкое техническое решение изложено в патенте Австрии AT 409715 В, опубликованном 25.10.2002 г. и принятом за прототип. В этом криоаппликаторе контактная пластина охлаждается двухфазным потоком хладагента, который продавливается избыточным давлением газа через входную трубку в промежуточную камеру и далее из последней через пористый теплообменник, припеченный на контактную пластину, в систему коллекторных каналов, соединенных с трубкой отвода отработавшего хладагента.

Недостатком прототипа является существенный перегрев хладагента за счет подъема равновесного давления пара над жидкостью выше атмосферного для продавливания полного его потока сквозь пористый теплообменник, а также понижение скрытой теплоты испарения жидкого азота по той же причине. В прототипе невозможно реализовать максимальную холодопроизводительность, поскольку холод можно получить только за счет скрытой теплоты испарения. А в прототипе значительная часть жидкой фазы хладагента продавливается непроизводительно через пористый теплообменник паровой фазой, превосходящей жидкую более чем в 100 раз.

Цель изобретения заключается в повышении холодопроизводительности криоаппликатора путем наиболее полного использования в нем предельных возможностей жидкого азота.

Сущность предложенного решения состоит в том, что в криоаппликаторе, состоящем из корпуса, образующего камеру испарения, и контактной пластины с теплообменными вертикальными ребрами, расположенными радиально на ней внутри камеры испарения, камера испарения разделена на две полости проницаемой для газа стенкой, имеющей тепловую связь с корпусом, при этом вся внутренняя поверхность контактной пластины вместе с радиально расположенными на ней вертикальными ребрами покрыта монослоем припеченного к ней медного порошка шаровой формы, а корпус защищен от теплообмена с атмосферным воздухом сменным теплоизолирующим экраном.

Конструкция криоаппликатора показана на чертеже, где 1 - трубка подачи жидкого азота, 2 - корпус, 3 - пористая стенка из спеченного медного порошка, 4 - трубка возврата пара, 5 - контактная пластина, 6 - теплообменные ребра контактной пластины, 7 - монослой медного порошка, 8 - сменный теплоизолирующий экран. Корпус 2 и контактная пластина 5 с ребрами 6 изготавливаются из меди, а пористая стенка 3 толщиной 1-2 мм предпочтительно выпуклой формы спекается из равновеликих шариков диаметром от 100 до 200 мкм или из тонких медных проволочек в виде тонкого матика. Основной рабочей частью криоаппликатора является контактная медная пластина 5 с отштампованными заодно с нею (или припаянными) радиально расположенными вертикальными ребрами 6. Монослой 7 равновеликих по диаметру медных шариков диаметром от 200 до 500 мкм припекается или припаивается к гладким поверхностям контактной пластины 5 в вакууме. Пористая проницаемая для газа стенка 3 разделяет внутренний объем корпуса 2 на две части: нижняя часть образует испарительную камеру для жидкого азота, а верхняя - коллектор пара. Стенка 3 приварена или припаяна в корпусе 2 к его цилиндрической стенке и выполняет функцию сепаратора мелких капель жидкого азота. Трубка подачи жидкого азота 1 проходит сквозь пористую стенку 3, а ее торец приподнят на 1-2 мм относительно пластины 5. Припеченный на пластину 5 монослой медного порошка 7 позволяет увеличить ее суммарную гладкую поверхность почти в три раза и не препятствует свободному выходу пузырьков пара с этой поверхности в поток двухфазного азота. Теплоизолирующий экран 8 защищает корпус 2 от конденсации атмосферного воздуха с наружной стороны и, таким образом, почти вдвое снижает внешнюю тепловую нагрузку на криоаппликатор. Сменный теплоизолирующий экран 8 должен изготавливаться в виде одноразового съемного колпачка из стерилизуемого в автоклавах материала и плотно зачехлять корпус аппликатора перед стыковкой его с криоаппаратом.

Работает криоаппликатор следующим образом. Как только двухфазный поток жидкого азота поступает через трубку подачи жидкого азота 1 в испарительную камеру корпуса 2, он разделяется гравитацией на две фазы.

Паровая (газовая) фаза легко проходит через сквозные поры стенки 3 вверх в коллекторную полость и далее в трубку возврата пара 4. Мелкие брызги жидкого азота, захваченные потоком пара, сепарируются в стенке 3 и стекают по стенкам корпуса 2 на контактную пластину 5. А жидкий азот кипит на развитой поверхности контактной пластины 5. После предварительного захолаживания всей массы криоаппликатора в пленочном режиме испарения жидкого азота температура контактной пластины 5 опустится ниже - 184°С, и кипение азота перейдет в пузырьковый режим с максимальным удельным теплосъемом с поверхности контактной пластины.

Таким образом, предложенный криоаппликатор позволяет испарить весь оптимальный поток жидкого азота на контактной пластине 5 без существенного подъема давления нагнетания хладагента и (или путем его откачки из камеры испарения) достичь предельно возможной холодопроизводительности криоинструмента и эффективности процесса замораживания патологической ткани.