Криохирургический аппарат

Изобретение относится к области медицины, а именно к криохирургическим аппаратам,включающим в себя резервуар с криоагентом, криоинструмент с криопроводом подвода криоагента и криопроводом отвода криоагента, систему откачки криоагента, соединенную с криоинструментом через криопровод отвода криоагента. Согласно изобретению криохирургический аппарат имеет магистраль в виде петли, по которой циркулирует криоагент, вход и выход которой соединены с резервуаром с криоагентом. Данная магистраль имеет по крайней мере один отвод для соединения с криоинструментом через криопровод подвода криоагента. Достигаемый технический результат предлагаемого решения заключается в увеличении эффективности использования криохирургического аппарата. Семенов Вячеслав Юрьевич,Семенова Ольга Павловна, Малинин Николай Николаевич (RU) Мызников Б.В. (RU) Изобретение относится к области медицины, а именно к криохирургическому оборудованию, и может быть использовано для охлаждения и деструкции патологически измененных участков биологических тканей. Достигаемый технический результат предлагаемого решения заключается в увеличении эффективности использования криохирургического аппарата. Известны криохирургические инструменты и аппараты для локального замораживания тканей. Так известен криохирургический аппарат, включающий в себя резервуар с криоагентом, криоинструмент с криопроводом подвода криоагента и криопроводом отвода криоагента (см. патент СССР 1102096,опубликован 11.01.1983 г.), в котором криоагент в криоинструмент подается под давлением сжатого газа. Недостатком данного решения является невозможность достичь низкой температуры, ввиду того,что чем выше давление, тем при более высокой температуре происходит кипение криоагента. При использовании в качестве криоагента жидкого азота минимальная температура, достижимая в таком аппарате, -185 С. Настоящее изобретение относится к области медицины, а именно к криохирургическим аппаратам,включающим в себя резервуар с криоагентом, криоинструмент с криопроводом подвода криоагента и криопроводом отвода криоагента, систему откачки криоагента, соединенную с криоинструментом через криопровод отвода криоагента. Такое устройство описано в патенте Российской Федерации 2053719, опубликован 1996 г. Согласно этому уровню техники в нем подача криоагента в криоинструмент производится за счет создания вакуума в самом криоинструменте системой откачки, включающей в себя вакуумный насос. Это устройство является наиболее близким аналогом и выбрано в качестве прототипа предложенного решения. Недостатком данного решения является невозможность разнести на достаточное расстояние резервуар с криоагентом и криоинструмент, что ограничивает область применения криохирургического аппарата и снижает эффективность его использования. Это связано с тем, что при увеличении длины криопровода, кипение криоагента начинается внутри криопровода, что приводит к снижению эффективности использования. При уменьшении длины криопровода усложняется манипулирование криоинструментом при проведении операций. В предложенном изобретении ставится техническая задача - повышение эффективности использования криохирургического аппарата, а именно: возможность достигать максимально низкие температуры- до (-200) - (-210)С при использовании в качестве криоагента жидкого азота, и при значительном расстоянии между криоинструментом и резервуаром с криоагентом. Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить криохирургический аппарат, позволяющий сгладить указанный выше недостаток. Для достижения этой цели криохирургический аппарат, соответствующий приведенному во вступлении выше общему описанию, характеризуется, по существу, тем, что криохирургический аппарат имеет магистраль в виде петли, по которой циркулирует криоагент, вход и выход которой соединены с резервуаром с криоагентом. Данная магистраль имеет по крайней мере один отвод для соединения с криоинструментом через криопровод подвода криоагента. Благодаря такому устройству криохирургический аппарат согласно изобретению имеет повышенную эффективность использования, поскольку позволяет обеспечить достижение более низкой температуры криоагента в криоинструменте при значительном удалении криоинструмента от резервуара с криоагентом. Еще одним техническим результатом изобретения является возможность использования криохирургического аппарата в различных режимах, в частности в одном нерабочем и пяти рабочих режимах. Предлагаемый криохирургический аппарат позволяет использовать различные криоинструменты: закрытого типа (без непосредственного контакта криоагента с тканями оперируемого пациента), открытого типа (с прямым контактом криоагента с тканями оперируемого пациента), при этом использование криоинструментов открытого типа может быть как со свободным истечением криоагента из криоинструмента (при использовании в качестве криоинструмента форсунки - распылителя в режиме криоорошения), так и без такового (при прижатии криоинструмента открытого типа к обрабатываемым тканям). Перечислим режимы работы криохирургического аппарата. 1. Режим подготовки криохирургического аппарата к работе. 2. Режим подачи криоагента в криоинструмент путем создания давления в криопроводе подвода при использовании криоинструмента закрытого типа. 3. Режим криоорошения - подачи криоагента в криоинструмент путем создания давления в криопроводе подвода при использовании распылительной форсунки со свободным истечением криоагента из криоинструмента. 4. Режим подачи криоагента в криоинструмент путем создания разрежения в криоинструменте при использовании криоинструмента закрытого типа. 5. Режим подачи криоагента в криоинструмент путем создания разрежения в криоинструменте при использовании криоинструмента открытого типа, прижатого к обрабатываемым тканям. 6. Режим отогрева - отогрев криоинструмента закрытого типа с целью его нетравматичного отделения от замораживаемой ткани. Согласно изобретению криохирургический аппарат имеет магистраль в виде петли, по которой циркулирует криоагент, вход и выход которой соединены с резервуаром с криоагентом. Данная магистраль имеет по крайней мере один отвод для соединения с криоинструментом через криопровод подвода криоагента. Благодаря введению магистрали в виде петли появляется возможность максимально удалить криоинструмент от резервуара с криоагентом при одновременном обеспечении низкой температуры криоагента в криоинструменте. Существует вариант данного изобретения, в котором вход магистрали в виде петли соединен с выходом переключателя забора жидкой или газовой фазы криоагента в резервуаре, причем вход переключателя для забора газовой фазы соединен с той частью резервуара, где находится газовая фаза криоагента, а вход переключателя для забора жидкой фазы соединен с частью резервуара, где находится жидкая фаза криоагента. Благодаря этой характеристике появляется возможность ускоренного отогрева криохирургического инструмента. Преимущественно в данном изобретении магистраль в виде петли, по которой циркулирует криоагент, включает в себя по крайней мере один подающий насос. Благодаря этой характеристике появляется возможность не только производить подачу криоагента к криоинструменту, но и обеспечить циркуляцию криоагента в магистрали в виде петли. Также подающий насос обеспечивает подачу криоагента к нескольким криоинструментам, подключенным к магистрали в виде петли. Существует также вариант данного изобретения, в котором магистраль в виде петли, по которой циркулирует криоагент, включает в себя по крайней мере один первый регулятор расхода криоагента. Благодаря использованию первого регулятора расхода появляется возможность выбирать наиболее экономичный режим при подключении различных криоинструментов открытого или закрытого типа. Существует вариант данного изобретения, в котором магистраль в виде петли, по которой циркулирует криоагент, включает в себя по крайней мере один регулятор давления криоагента. Благодаря использованию регулятора давления криоагента появляется возможность подачи криоагента в криоинструмент под необходимым давлением при необходимых режимах работы криохирургического аппарата. Существует также вариант данного изобретения, в котором магистраль в виде петли, по которой циркулирует криоагент, включает в себя, по крайней мере, датчик давления криоагента. Благодаря использованию первого датчика давления криоагента появляется возможность подключения системы контроля и управления работой криохирургического аппарата. Существует вариант данного изобретения, в котором магистраль в виде петли, по которой циркулирует криоагент, включает в себя датчик наличия жидкой фазы криоагента в замкнутой магистрали. Благодаря использованию этой характеристике появляется возможность контролировать завершение режима подготовки к работе криохирургического аппарата. Существует вариант данного изобретения, в котором криопровод подвода криоагента от магистрали в виде петли к криоинструменту включает в себя по крайней мере один обратный клапан криопровода. Благодаря использованию этой характеристике появляется возможность предотвратить подпадание газовой фазы из криоинструмента в магистраль в виде петли или воздуха из атмосферы. Существует вариант данного изобретения, в котором криопровод подвода криоагента от магистрали в виде петли к криоинструменту включает в себя по крайней мере один запорный клапан. Указанный клапан имеет два положения - "открыто" и "закрыто". В положении "открыто" криоагент поступает к криоинструменту. В положении "закрыто" криоагент не поступает к криоинструменту. Благодаря использованию этой характеристике появляется возможность предотвращения утечки криоагента из криопровода и магистрали в виде петли в режиме подготовки криохирургического аппарата к работе, а также для смены криоинструментов в рабочем положении криохирургического аппарата. Существует также вариант данного изобретения, в котором криопровод подвода криоагента от магистрали в виде петли к криоинструменту включает в себя по крайней мере один первый нагреватель криоагента. Благодаря использованию первого нагревателя появляется возможность проведения принудительного ускоренного отогрева криоинструмента. Существует вариант данного изобретения, в котором криопровод подвода криоагента от магистрали в виде петли к криоинструменту включает в себя по крайней мере один первый датчик температуры криоагента. Благодаря использованию датчика температуры криоагента появляется возможность контроля и управления работой криохирургического аппарата в рабочих режимах. Существует вариант данного изобретения, в котором криопровод подвода криоагента от магистрали в виде петли к криоинструменту включает в себя по крайней мере одно разъемное соединение. Благодаря использованию данной характеристики появляется возможность подключения различных криоинструментов. Другие отличительные признаки и преимущества изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором схематично изображен криохирургический аппарат, при этом система контроля и управления не показана. Криохирургический аппарат содержит резервуар 1 с криоагентом, измеритель уровня жидкого криоагента 2, заборник газообразного криоагента 3, заборник жидкого криоагента 4, клапан 5 - переключатель забора жидкой или газовой фазы криоагента, подающий насос 6, обратный клапан магистрали в виде петли 7, регулятор расхода 8, датчик давления 9, датчик 10 наличия жидкой фазы криоагента в магистрали в виде петли, отвод 11 криоагента от магистрали в виде петли к криоинструменту, обратный клапан 12 криопровода, запорный клапан 13, первый нагреватель криоагента 14, первый датчик температуры подаваемого криоагента 15, разъемное соединение 16, криоинструмент 17, включающий форсунку распылитель криоагента 18 и второй датчик температуры 19 в криоинструменте, третий датчик температуры в криопроводе отвода 20, второй нагреватель криоагента 21, клапан вакуума 22, датчик вакуума 23,второй (вакуумный) регулятор расхода 24, вакуумный насос 25, глушитель шума 26, регулятор давления 27 на участке HI магистрали в виде петли. Магистраль в виде петли состоит из участков: А (или А 1), В, С, D, E, F, G, Н, I. Криопровод подвода криоагента в криоинструмент состоит из участков: K, L, M, N, О. Криопровод отвода газожидкостной фазы криоагента из криоинструмента состоит из участков: Р,Q, R, S, T, U, V (или Р, Q, R, S1). В качестве криоагента можно использовать либо жидкий азот, жидкий гелий, либо другие сжиженные газы, сохраняющие жидкое состояние при атмосферном давлении. Возможна установка рекуператора, чтобы криоагент можно было использовать неоднократно. В качестве резервуара 1 может быть использован стандартный сосуд Дьюара. Криопроводы, с которыми возможен контакт человека, выполнены с усиленной теплоизоляцией(вакуумной, экранно-вакуумной и т.п.), то есть они в любом случае, как минимум двухслойные. Подающий насос может быть как погружным (находящимся внутри резервуара 1 ниже уровня жидкого криоагента), так и расположенным вне резервуара 1. Тип подающего насоса для криоагента - любой,можно применять объемный (шестеренный, плунжерный и т.п.) или любого другого типа. Подающий насос может быть как нерегулируемым, так и регулируемым. В случае применения регулируемого подающего насоса (т.е. с изменяемой подачей), первый регулятор расхода 8 не нужен. На чертеже изображен вариант, когда для повышения эффективности в режиме отогрева подающий насос 6 выполнен двухфазным - способным перекачивать как жидкий, так и газообразный криоагент. Также изображен вариант, когда подающий насос 6 выполнен нерегулируемым. Участки А (или A1) BCDEFGHI магистрали, криопровод подвода KLMNO, а также криопровод отвода газожидкостной фазы из криоинструмента PQRSTUV или PQRS1 могут быть объединены в общий теплоизолированный криорукав (в том числе коаксиально). На чертеже не показан. Это позволяет увеличить удобство эксплуатации криохирургического аппарата. Система контроля и управления оптимизирует режимы работы криоаппарата, обеспечивая наименьшую или заданную температуру и заданное время криовоздействия, получая сигналы с датчика давления 9, датчика вакуума 23, первого датчика температуры 15, второго датчика температуры 19, третьего датчика температуры 20 и управляя режимами работы подающего насоса 6, первого регулятора расхода 8, второго (вакуумного) регулятора расхода 24, регулятора давления 27, запорного клапана 13, вакуумного клапана 22, первого нагревателя 14 и второго нагревателя 21. Система управления соединена также с измерителем 2 уровня жидкого криоагента. Температура в полости или на внутренней поверхности криоинструмента 17 измеряется датчиком температуры 19. Температура криоагента в криопроводе отвода газожидкостной фазы измеряется датчиком температуры 20, сигнал с которой передается в систему контроля и управления. Для управления режимом работы криоаппарата используется сигнал со второго датчика температуры 19, а в случае применения криоинструмента, не снабженного датчиком температуры, сигнал с третьего датчика температуры 20. Это позволяет повысить надежность работы и точность управления криохирургического аппарата, а также расширяет его функциональные возможности. Датчик вакуума 23 передает в систему контроля и управления сигнал, соответствующий уровню вакуума в криопроводе отвода. Второй (вакуумный) регулятор расхода 24 задает необходимый режим откачки газа из криоинструмента. Второй нагреватель 21 служит для подогрева газожидкостной фазы, поступающей из криоинструмента для защиты вакуумного клапана 22, второго (вакуумного) регулятора расхода 24 и вакуумного насоса 25 от попадания в них жидкого криоагента. Первый регулятор расхода 8 может быть выполнен в виде регулятора, имеющего ответвление в магистрали в виде петли, по которому криоагент сливается сразу в резервуар 1. На чертеже не показано. Криохирургический аппарат работает следующим образом. В режиме 1 - подготовке криохирургического аппарата к работе жидкий криоагент из сменного или постоянного резервуара 1 через заборник 4 при помощи подающего насоса 6 жидкого криоагента подается в магистраль в виде петли ABCDEFGHI. При этом клапан 5 - переключатель забора газообразной и жидкой фаз криоагента находится в положении забора жидкой фазы (как на чертеже). Измеритель уровня жидкого криоагента 2 подает в систему контроля и управления криоаппарата сигнал, соответствующий уровню криоагента в резервуаре. Через первый регулятор расхода 8 криоагент подается к отводу 11 и далее по магистрали в виде петли через регулятор давления 27 поступает обратно в резервуар 1. Датчик давления 9 в подводящем участке ABCDEFG магистрали в виде петли передает в систему контроля и управления сигнал, соответствующий давлению криоагента. Датчик наличия жидкой фазы 10 сигнализирует о полном заполнении магистрали в виде петли (до отвода 11 включительно) жидким криоагентом. После поступления сигнала от датчика 10 система контроля и управления выдает разрешение на включение рабочих режимов криоаппарата. В конце режима подготовки криохирургического аппарата к работе- подающий насос 6 включен, запорный клапан 13 закрыт, происходит циркуляция криоагента по магистрали в виде петли. В режиме 2, а именно рабочем режиме подачи криоагента в криоинструмент путем создания давления в криопроводе подвода при использовании криоинструмента закрытого типа насос 6 включен, запорный клапан 13 открыт (как на чертеже), происходит подача криоагента через криопровод подвода к криоинструменту закрытого типа. Клапан вакуума 22 соединяет криопровод отвода газожидкостной фазы с атмосферой (как на чертеже). Вакуумный насос 25 выключен. Жидкий криоагент поступает в криоинструмент 17, испаряется, охлаждая криоинструмент. Газовая фаза через криопровод отвода газожидкостной фазы поступает в атмосферу. В режиме 3, а именно режиме криоорошения - подачи криоагента в криоинструмент путем создания давления в криопроводе подвода при использовании криоинструмента открытого типа со свободным истечением криоагента из криоинструмента - вместо криоинструмента 17 устанавливается криоинструмент открытого типа со свободным истечением криоагента (форсунка-распылитель 18). В таком случае криопровод PQRS1 или PQRSTUV отвода газожидкостной фазы не задействуется, вакуумный насос не включается. В режиме 4, а именно режиме подачи криоагента в криоинструмент путем создания разрежения в криоинструменте при использовании криоинструмента закрытого типа запорный клапан 13 открыт,криоинструмент 17 (закрытого типа) через разъемное соединение 16 подключен к криосистеме. Клапан вакуума 22 соединяет криопровод отвода газожидкостной фазы из криоинструмента с вакуумным насосом 25. Регулятор давления 27 установлен на нулевое давление. При включении вакуумного насоса в полости криоинструмента создается разрежение. Под воздействием разрежения жидкий криоагент из отвода 11 поступает в криоинструмент 17, где интенсивно испаряется, охлаждая поверхность криоинструмента. В режиме 5, а именно режиме подачи криоагента в криоинструмент путем создания разрежения в криоинструменте при использовании криоинструмента при использовании криоинструмента открытого типа, прижатого к обрабатываемым тканям, элементы криохирургического аппарата находятся в том же положении, что и в режиме 5. При этом под воздействием разрежения жидкий криоагент из отвода 11 поступает в криоинструмент открытого типа 17, где интенсивно испаряется, охлаждая поверхность охлаждаемого объекта. В режиме 6, а именно режиме отогрева включается первый нагреватель 14, испаряя и нагревая криоагент до необходимой температуры. Криоинструмент отогревается до температуры прекращения адгезии с поверхностью охлаждаемого объекта и может быть удален без повреждения объекта. В данном режиме клапан 5 соединяет заборник газовой фазы криоагента 3 с подающим насосом 6. В криосистему поступает газообразный криоагент, не требуется его испарение нагревателем 14, что повышает скорость и эффективность отогрева криоинструмента. В соответствии с данным изобретением изготовлен макетный образец. Испытания макетного образца показали увеличение эффективности использования данного криохирургического аппарата по сравнению с известными аналогами. При этом были получены следующие характеристики. 1. Повышена эффективность проведения операций с использованием криоинструмента за счет того,что криоагент в виде жидкого азота не закипает в магистрали в виде петли. При этом достигается температура -210 С (кипение жидкого азота в вакууме) в режиме подачи криоагента путем создания разрежения в криоинструменте. 2. Повышено удобство проведения операций с использованием криоинструмента за счет того, что криоинструмент удается удалить на расстояние до 2,5 м от резервуара с криоагентом. 3. Уменьшено время подготовки аппарата к работе по сравнению с существующими аналогами, использующими подачу криоагента непосредственно из резервуара под давлением. 4. Возможно реализовать пять рабочих режимов работы криохирургического аппарата. А именно:I. Режим подачи криоагента в криоинструмент путем создания давления в криопроводе подвода при использовании криоинструмента закрытого типа.II. Режим криоорошения - подачи криоагента в криоинструмент путем создания давления в крио-4 019280 проводе подвода при использовании распылительной форсунки со свободным истечением криоагента из криоинструмента.III. Режим подачи криоагента в криоинструмент путем создания разрежения в криоинструменте при использовании криоинструмента закрытого типа.IV. Режим подачи криоагента в криоинструмент путем создания разрежения в криоинструменте при использовании криоинструмента открытого типа, прижатого к обрабатываемым тканям.V. Режим отогрева - отогрев криоинструмента закрытого типа с целью его нетравматичного отделения от замораживаемой ткани. 5. Возможность одновременного подключения нескольких криоинструментов к магистрали в виде петли. 6. Возможность подключения системы контроля и управления работой криохирургического аппарата. Предложенный криохирургический аппарат рекомендован к использованию в медицинских учреждениях для охлаждения и деструкции патологически измененных участков биологических тканей. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Криохирургический аппарат, включающий в себя резервуар для криоагента, криоинструмент с криопроводом подвода криоагента и криопроводом отвода криоагента, систему откачки криоагента, соединенную с криоинструментом через криопровод отвода криоагента, отличающийся тем, что содержит магистраль в виде петли для циркуляции криоагента, вход и выход которой соединены с резервуаром для криоагента, причем магистраль содержит по крайней мере один отвод для соединения с криоинструментом через криопровод подвода криоагента. 2. Криохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что вход магистрали в виде петли соединен с выходом переключателя забора жидкой или газовой фазы криоагента в резервуаре, причем вход переключателя для забора газовой фазы расположен в части резервуара для газовой фазы криоагента, а вход переключателя для забора жидкой фазы расположен в части резервуара для жидкой фазы криоагента. 3. Криохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что магистраль в виде петли содержит по крайней мере один подающий насос. 4. Криохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что магистраль в виде петли содержит по крайней мере один первый регулятор расхода криоагента. 5. Криохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что магистраль в виде петли содержит по крайней мере один регулятор давления криоагента. 6. Криохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что магистраль в виде петли содержит по крайней мере один датчик давления. 7. Криохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что магистраль в виде петли содержит по крайней мере один датчик наличия жидкой фазы криоагента в ней. 8. Криохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что криопровод подвода криоагента от магистрали в виде петли к криоинструменту содержит по крайней мере один обратный клапан криопровода. 9. Криохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что криопровод подвода криоагента от магистрали в виде петли к криоинструменту содержит по крайней мере один запорный клапан. 10. Криохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что криопровод подвода криоагента от магистрали в виде петли к криоинструменту содержит по крайней мере один нагреватель криоагента. 11. Криохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что криопровод подвода криоагента от магистрали в виде петли к криоинструменту содержит по крайней мере один датчик температуры криоагента. 12. Криохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что криопровод подвода криоагента от магистрали в виде петли к криоинструменту содержит по крайней мере одно разъемное соединение для подключения различных криоинструментов.