Кріохірургічна установка

Реферат: Винахід належить переважно до медицини і може бути використаний як інструмент для лікування раку, де вона сьогодні широко використовується, а також у загальній хірургії, урології, гінекології, оториноларингології, ларингооторингології, офтальмології, пластичній хірургії, ортопедії, ветеринарній медицині, а також для здійснення попередньої підготовки шкіри для взяття (з метою проведення діагностики) проб ексудату. Кріохірургічна установка містить кріоаплікатор, кріостат з ємністю, в порожнині якої розміщена кріогенна рідина, рукав для гнучких трубопроводів, сполучний пристрій, гнучкий трубопровід постачання кріогенної рідини, відвідний гнучкий трубопровід, теплообмінники, електромагнітні клапани. Новим у кріохірургічній установці є те, що вона додатково містить гнучкий трубопровід постачання газоподібного кріоагента, електромагнітним клапаном для управління потоком кріогенної рідини, теплообмінник встановлено на трубопроводі постачання газоподібного кріоагента. Особливості кріохірургічної установки дозволяють підвищити холодильну потужність установки за рахунок зменшення часу виходу на робочий режим, суттєво зменшити час відтанення кріоаплікатора, зменшити непродуктивні витрати кріоагента, зокрема зменшити його витрати на супутні операції, підвищити зручність у роботі, зокрема зручність маніпулювання кріоаплікатором за рахунок зменшення обмежень процесу маніпулювання та забезпечити більш безпечні умови роботи в помешканні, в якому здійснюється обробка. При цьому покращується головний параметр кріохірургічної установки - досягнення мінімальної температури робочої поверхні кріоаплікатора в найкоротший час, використовуючи при цьому мінімальну кількість зрідженого азоту. UA 108247 C2 (12) UA 108247 C2 UA 108247 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Розробка належить переважно до медицини і може бути використана як інструмент для лікування раку, де вона сьогодні широко використовується, а також у загальній хірургії, урології, гінекології, оториноларингології, офтальмології, пластичній хірургії, ортопедії, ветеринарній медицині, а також для здійснення попередньої підготовки шкіри для взяття (з метою проведення діагностики) проб ексудату. Відома кріохірургічна установка [див. SU 1102096, А61В 17/36; дата публікації 15.02.1988], що включає кріоаплікатор, кріостат з ємністю, в порожнині якої розміщена кріогенна рідина, видовжений (подовжений) гнучкий трубопровід для передачі робочих потоків від ємності кріостата до кріоаплікатора. При цьому гнучкий трубопровід постачання кріогенної рідини з вказаної ємності містить перший електромагнітний клапан для управління потоком кріогенної рідини від вказаного кріостата вказаним гнучким трубопроводом до кріоаплікатора, причому вказаний електромагнітний клапан, розташований у нижній частині порожнини ємності кріостата. Крім того, гнучкий трубопровід постачання кріогенної рідини з вказаної ємності містить другий електромагнітний клапан для управління потоком кріогенної рідини від вказаного кріостата вказаним гнучким трубопроводом до кріоаплікатора, причому вказаний електромагнітний клапан, розташований у середній частині порожнини ємності кріостата. Крім того на вказаному кріоаплікаторі встановлено теплообмінник. Кріоаплікатор також під'єднано до другого гнучкого трубопроводу для скидання кріогенної рідини з внутрішньої порожнини вказаного кріоаплікатора. Суттєвим недоліком установки є незручність у роботі внаслідок низки причин. Застосування одного трубопроводу для подання різних кріогенних рідин в кріоаплікатор затримує підготовку установки для входу в робочий режим тому, що ця підготовка подовжується на період додаткового охолодження цього гнучкого трубопроводу. Незручність у роботі виникає також внаслідок того, що нагрівач розміщено у кріоаплікаторі, що призводить до підвищення ваги робочого інструмента. Під'єднання другого окремого гнучкого трубопроводу до кріоаплікатора обмежує процес маніпулювання кріоаплікатором. Безпосереднє скидання кріогенних рідин з виходу другого гнучкого трубопроводу погіршує стан техніки безпеки в приміщенні для проведення кріохірургічних операції. Відома кріохірургічна установка [див. US 6468269, А61В 18/02; А61В 18/00; А61В 018/18; дата публікації 22.10.2002], що включає кріоаплікатор, кріостат з ємністю, в порожнині якої розміщена кріогенна рідина, видовжений (подовжений) рукав для гнучких трубопроводів для передачі робочих потоків між елементами установки, сполучний пристрій, що сполучає трубопроводи, розміщені у вказаному рукаві з вказаним кріоаплікатором. При цьому подовжений рукав включає гнучкий трубопровід постачання кріогенної рідини від нижньої частини ємності вказаного кріостата до вказаного кріоаплікатора; відвідний гнучкий трубопровід для передачі (скидання) кріогенної рідини від вказаного кріоаплікатора, перший електромагнітний клапан для управління потоком кріогенної рідини від вказаного кріостата вказаним гнучким трубопроводом до кріоаплікатора, причому вказаний електромагнітний клапан, розташований у вказаному гнучкому трубопроводі на відстані від вказаного кріоаплікатора менш ніж 1/12 довжини вказаного гнучкого трубопроводу. Крім того, на вказаному гнучкому трубопроводі встановлено теплообмінник, розміщений між вказаним першим електромагнітним клапаном та сполучним пристроєм, а другий теплообмінник встановлений на виході відвідного гнучкого трубопроводу для передачі (скидання) кріогенної рідини від вказаного кріоаплікатора. Суттєвим недоліком такої установки також є незручність у роботі та недоліки, пов'язані з ефективністю функціонування (подовжений цикл роботи, витрати додаткової кількості зрідженого кріоагента, подовжений термін охолодження робочої частини аплікатора, та проблеми із забезпеченням точності стабілізації температури робочої частини аплікатора) внаслідок низки причин, пов'язаних із конструкцією установки. А саме: другий теплообмінник, що призначений для забезпечення відтанення робочої поверхні аплікатора до плюсової температури, дозволяє від'єднати аплікатор від замороженої області біологічної тканини. При цьому процес відтанення аплікатора відбувається шляхом нагріву газоподібного кріоагента, який проходить через зазначений другий теплообмінник до температур 200-300 °C. А так, як конструктивно в цій кріохірургічній установці для проходження зрідженої та газоподібної фази кріоагента використовується одна магістраль, то в такій конструкції кріохірургічної установки час повторного охолодження аплікатора суттєво збільшується, тому що спочатку необхідно охолодити зазначений теплообмінник, нагрітий в процесі відтанення до температури 300400 °C. На охолодження теплообмінника витрачається додаткова кількість зрідженого 1 UA 108247 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кріоагента, а головне - збільшується час охолодження робочої частини аплікатора до робочого рівня температур (мінус 180 °C і нижче), що суттєво погіршує ефективність роботи пристрою. Крім того, розміщення електромагнітного клапана поза теплообмінником, тобто на значній віддалі від теплообмінної камери аплікатора суттєво погіршує такий головний параметр пристрою, як точність стабілізації температури робочої частини аплікатора. Підвищене витрачання кріогенної рідини для забезпечення виходу кріоаплікатора на робочий режим, потребує підвищеного об'єму ємності для кріогенної рідини. Суттєвим недоліком установки також є незручність у роботі внаслідок того, що нагрівач та електромагнітний клапан розміщені послідовно на відстані від вказаного кріоаплікатора менш ніж 1/12 довжини вказаного гнучкого трубопроводу, що призводить до зменшення гнучкості трубопроводу у цьому місці, що механічно зв'язаний з цим трубопроводом, що в свою чергу обмежує процес маніпулювання кріоаплікатором. Задачею розробки є створення кріохірургічної установки, в якій за рахунок застосування нових конструктивних елементів, характеру зв'язку між елементами та зміни місця розміщення цих елементів забезпечується скорочення процесу підготовки кріохірургічної установки до кріооперації внаслідок скорочення терміну підготовки кріоаплікатора, зменшення витрат кріогенної рідини при роботі кріохірургічної установки, зокрема зменшення її витрат на супутні операції, підвищення зручності у роботі, зокрема зручності маніпулювання кріоаплікатором за рахунок зменшення обмежень процесу маніпулювання. Для вирішення цієї задачі кріохірургічна установка включає кріоаплікатор, кріостат з ємністю, в порожнині якої розміщена кріогенна рідина, видовжений (подовжений) рукав для гнучких трубопроводів для передачі робочих потоків між елементами установки, сполучний пристрій, що сполучає трубопроводи, розміщені у вказаному рукаві з вказаним кріоаплікатором, при цьому, подовжений рукав, включає гнучкий трубопровід постачання кріогенної рідини від нижньої частини ємності вказаного кріостатуа до вказаного кріоаплікатора, відвідний гнучкий трубопровід для передачі (скидання) кріогенної рідини від вказаного кріоаплікатора, при цьому кріохірургічна установка також містить, теплообмінник, встановлений на гнучкому трубопроводі постачання кріогенної рідини, перший електромагнітний клапан для управління потоком кріогенної рідини від вказаного кріостата вказаним гнучким трубопроводом до кріоаплікатору, теплообмінник встановлений на виході відвідного гнучкого трубопроводу для передачі (скидання) кріогенної рідини від вказаного кріоаплікатора. Новим у кріохірургічній установці є те, що додатково містить гнучкий трубопровід постачання газоподібного кріоагента, що одним кінцем під'єднаний до верхньої частини ємності кріостата, в порожнині якої розміщена кріогенна рідина, а іншим - до порожнини вказаного кріоаплікатора, який розміщено у подовженому рукаві для гнучких трубопроводів з встановленим на його вході другим електромагнітним клапаном для управління потоком кріогенної рідини, при цьому теплообмінник встановлено на трубопроводі постачання газоподібного кріоагента. Завдяки новим ознакам установки разом з відомими забезпечується функціонування установки за новим способом. За наявності необхідного значення тиску в кріостаті вмикають режим заморожування, при цьому відкривають електромагнітний клапан на гнучкому трубопроводі постачання кріогенної рідини від нижньої частини ємності вказаного кріостата до кріоаплікатора, і зріджений кріоагент по цьому трубопроводу подається в кріоаплікатор. При досягненні робочої температури аплікатора заданого значення за допомогою електромагнітного клапана (його відкриваннязакривання) забезпечують необхідний рівень температури робочої поверхні кріоаплікатора. Відпрацьований кріоагент направляють по відвідному гнучкому трубопроводу для передачі (скидання) кріоагента від вказаного кріоаплікатора до теплообміннику, де кріоагент прогрівається до кімнатної температури і виводиться в атмосферу. Після виконання за допомогою кріоаплікатора кріодеструкції забезпечують режим відтанення, при цьому відкривають другий електромагнітний клапан і по додатковому гнучкому трубопроводу забезпечують постачання кріоагента від верхньої частини ємності кріостата, і газоподібний кріоагент надходить через теплообмінник зазначеного трубопроводу у кріоаплікатор і відігріває його до плюсової температури. Заданий алгоритм управління може бути здійснено поперемінним включенням елементів установки вручну, або за допомогою додаткового блока керування. Запропоновані особливості кріохірургічної установки дозволяють підвищити холодильну потужність установки за рахунок зменшення часу виходу на робочий режим, суттєво зменшити час відтанення кріоаплікатора, зменшити непродуктивні витрати кріоагента, зокрема зменшити її витрати на супутні операції, підвищити зручність у роботі, зокрема зручність маніпулювання 2 UA 108247 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кріоаплікатором за рахунок зменшення обмежень процесу маніпулювання та забезпечити більш безпечні умови роботи в приміщенні, в якому здійснюється обробка. При цьому покращується головний параметр кріохірургічної установки - досягнення мінімальної температури робочої поверхні кріоаплікатора в найкоротший час, використовуючи при цьому мінімальну кількість зрідженого азоту. Запропонована кріохірургічна установка ілюструється прикладом її реалізації. На кресленні зображена схема кріохірургічної установки у варіанті її реалізації із застосуванням додаткових засобів автоматизації. Кріохірургічна установка включає кріостат 1, з ємністю (не показано), в порожнині якої розміщені електромагнітні клапани 2, 3, випарник 4, вимірювач рівня зрідженого кріоагента 5; датчик 6 надлишкового тиску в кріостаті 1, електромагнітний клапан 7 регулювання надлишкового тиску в кріостаті 1, змінний кріоаплікатор 8 з розміщеним в ньому датчиком температури 9, гнучкий трубопровід 10 постачання кріогенної рідини від нижньої частини ємності кріостата 1 до кріоаплікатора 8, гнучкий трубопровід 11 постачання газоподібного кріоагента від верхньої частини ємності кріостата, теплообмінник 12 для нагріву газоподібного кріоагента, гнучкий трубопровід 13 для відводу відпрацьованого кріоагента, теплообмінник 14 нагріву відпрацьованого кріоагента до кімнатної температури, оболонки 15 рукава для гнучких трубопроводів 10, 11, 13, електромагнітний клапан 16 регулювання подачі зрідженого кріоагента в аплікатор 8, вузол стикування 17 аплікатора 8, електронний блок керування 18. Кріохірургічна установка з пропонованою функціональною схемою працює наступним чином. В кріостаті традиційним шляхом встановлюється необхідний надлишковий тиск, зокрема шляхом випаровування зрідженої фази кріоагента випарником 4, який вимірюється датчиком 6 та утримується на заданому рівні поперемінним включенням випарника 4 та електромагнітного клапана 7. Після досягнення надлишкового тиску в кріостаті заданого значення вмикають режим заморожування, при цьому відкривається електромагнітний клапан 3 і зріджений кріоагент по гнучкому трубопроводу 10 надходить в кріоаплікатор 8, температура робочої частини якого контролюється датчиком температури 9. В момент досягнення робочої температури аплікатора заданого значення електромагнітний клапан 16 перекриває доступ зрідженого кріоагента в аплікатор 8. Стабілізація температури робочої поверхні аплікатора 8 забезпечується вмиканням-вимиканням електромагнітного клапана 16. Відпрацьований кріоагент надходить по гнучкому трубопроводу 13 в теплообмінник 14, де прогрівається до кімнатної температури і виводиться в атмосферу. Після виконання кріодеструкції вмикається (здійснюється) режим відтанення, при цьому відкривається електромагнітний клапан 2 і газоподібний кріоагент по гнучкому трубопроводу 11 через теплообмінник 12 надходить в кріоаплікатор і прискорено відігріває його до плюсової температури. Заданий алгоритм управління задається і підтримується блоком керування 18. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Кріохірургічна установка, що містить кріоаплікатор, кріостат з ємністю, в порожнині якої розміщена кріогенна рідина, видовжений (подовжений) рукав для гнучких трубопроводів для передачі робочих потоків між елементами установки, сполучний пристрій, що сполучає трубопроводи, розміщені у вказаному рукаві з вказаним кріоаплікатором, при цьому подовжений рукав включає гнучкий трубопровід постачання кріогенної рідини від нижньої частини ємності вказаного кріостата до вказаного кріоаплікатора, відвідний гнучкий трубопровід для передачі (скидання) кріогенної рідини від вказаного кріоаплікатора, при цьому кріохірургічна установка також містить теплообмінник, встановлений на гнучкому трубопроводі постачання кріогенної рідини, перший електромагнітний клапан для управління потоком кріогенної рідини від вказаного кріостата вказаним гнучким трубопроводом до кріоаплікатора, теплообмінник встановлений на виході відвідного гнучкого трубопроводу для передачі (скиду) кріогенної рідини від вказаного кріоаплікатора, яка відрізняється тим, що додатково містить гнучкий трубопровід постачання газоподібного кріоагента, що одним кінцем під'єднаний до верхньої частини ємності кріостата, в порожнині якої розміщена кріогенна рідина, а іншим - до порожнини вказаного кріоаплікатора, який розміщено у подовженому рукаві для гнучких трубопроводів зі встановленим на його вході другим електромагнітним клапаном для управління потоком кріогенної рідини, при цьому теплообмінник встановлено на трубопроводі постачання газоподібного кріоагента. 3 UA 108247 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4