КРИОХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ
CRYOSURGICAL INSTRUMENT

Изобретение относится к криохирургическому инструменту, который работает с использованием эффекта Джоуля-Томсона.
Из уровня техники известны медицинские инструменты, рабочий конец которых охлаждают для создания тем самым физиологических или терапевтических эффектов на ткани пациента. Из WO 02/02026 А1, например, известен криозонд, который имеет наконечник для разрезания, причем жидкий хладагент проводят к наконечнику для его охлаждения. US 6830581 В2 описывает теплопередающий элемент для введения в кровеносный сосуд, с помощью которого кровь в сосуде подлежит охлаждению, в котором к наконечнику инструмента подводят охлажденное рабочее тело.
Инструменты для криохирургии работают, например, посредством целенаправленного применения эффекта Джоуля-Томсона, причем текучая среда претерпевает уменьшение ее температуры посредством дросселирования.
Из DE 102008024946 А1, например, известен криохирургический инструмент, который имеет линию подачи для подачи текучей среды, прежде всего газа, в расширительную камеру в головке зонда. На торце линии подачи расположена дроссельная шайба с отверстием, через которое текучая среда протекает из линии подачи в расширительную камеру при уменьшении давления в ней, что обеспечивает охлаждение текучей среды. За счет этого охлаждается наконечник зонда. Охлажденная текучая среда протекает от наконечника зонда назад через возвратную газовую линию.
WO 2006/006986 А2 описывает криохирургический инструмент с трубкой с замкнутым концом. Внутри трубки расположена линия подачи газа, на конце которой присоединена капиллярная трубка, конец которой оканчивается в расширительной камере в наконечнике зонда.
US 2012/0130359 А1 описывает инструмент для криотерапии, с помощью которого на месте применения обеспечена возможность воздействия на нервы холодом с терапевтическими целями. Инструмент имеет шток, на конце которого расположен рабочий участок. Линия подачи простирается через шток в рабочий участок для подачи хладагента в рабочий участок. На конце линии подачи может быть расположена дросселирующая диафрагма или капиллярная трубка, с помощью которой линия подачи оканчивается в расширительной камере в рабочей области.
US 2005/0016188 А1 описывает инструмент для криохирургического удаления ткани с помощью криокатетера с трубкой, дистальный конец которой заперт, причем в трубке простирается линия подачи к концу инструмента, и причем на конце линии подачи расположена капиллярная трубка, которая впадает в камеру на дистальном конце инструмента.
Целью данного изобретения является предоставление улучшенного криохирургического инструмента.
Эта цель достигнута посредством криохирургического инструмента по п. 1 формулы изобретения, который может быть приспособлен, например, для получения пробы ткани. Предлагаемый в изобретении криохирургический инструмент имеет головку с расположенной в ней расширительной камерой, линию подачи для подачи рабочей текучей среды, прежде всего газа, в расширительную камеру, которая, предпочтительно, расположена на дистальном конце инструмента. Линия подачи имеет участок капиллярной линии, оканчивающийся в расширительной камере с возможностью охлаждения головки выходящей из него в расширительную камеру текучей средой за счет эффекта Джоуля-Томсона. К расширительной камере присоединена возвратная линия для отвода газа из расширительной камеры. Линия подачи имеет, по меньшей мере, первый участок и второй участок, которые образуют линейные участки с внутренними поперечными сечениями (площадями внутренних поперечных сечений) различной величины. Внутренние поперечные сечения задают поперечное проточное сечение для текучей среды в линии подачи в первом и втором участках. Линия подачи инструмента согласно изобретению сформирована таким образом, что проточный канал текучей среды в линии подачи в переходном участке линии подачи от первого участка ко второму участку воронкообразным образом сужается по направлению к расширительной камере. При помощи такого воронкообразного сужения внутреннего поперечного сечения линии подачи в переходном участке может быть создано ступенчатое изменение поперечного проточного сечения вдоль линии подачи при, предпочтительно, непрерывном (плавном) или ступенчатом уменьшении внутреннего поперечного сечения в области сужения. Вследствие того, что внутреннее поперечное сечение линии подачи по меньшей мере однократно воронкообразным образом сужается в направлении потока текучей среды через линию подачи по направлению к расширительной камере, текучая среда, по меньшей мере, в воронкообразном переходном участке линии подачи ускоряется. В результате воронкообразного сужения в переходном участке, поперечное проточное сечение не уменьшается скачкообразным (внезапным) образом от поперечного проточного сечения первого участка к меньшему, по сравнению с поперечным проточным сечением первого участка, поперечному проточному сечению второго участка. Тем самым, за счет воронкообразной формы переходного участка могут быть значительно уменьшены или предотвращены колебания давления ускоренной текучей среды на следующем за воронкообразным переходным участком участке линии подачи.
Инструмент согласно изобретению работает для охлаждения рабочего участка инструмента с помощью эффекта Джоуля-Томсона, который возникает в текучей среде при расширении текучей среды в расширительной камере. Посредством равномерного ускорения в переходном участке и применения участка капиллярной линии в качестве дистального конечного участка линии подачи достигают значительного удлинения участка, на котором частицы текучей среды остаются компактно сосредоточенными после выхода из отверстия горловины в расширительную камеру по сравнению с инструментом, который не имеет описанного воронкообразного сужения и участка капиллярной линии. За счет этого предоставлена возможность предотвращения, прежде всего, чрезмерного расширения струи непосредственно после горловины, которое препятствует обратному потоку газа из расширительной камеры. Вследствие этого, имеется возможность выполнения головки инструмента с удлиненной формой, которая содержит расширительную камеру и может содержать по меньшей мере один участок возвратного устройства. Такое решение облегчает достижение уменьшения размеров головки инструмента. Применение капиллярной линии в качестве дросселя для текучей среды, а также по существу свободное от толчков давления ускорение текучей среды по меньшей мере в одном переходном участке, в котором поперечное проточное сечение воронкообразным образом сужается, облегчает получение, прежде всего, головки инструментов с особо удлиненной формой, с помощью которой может быть упрощено, например, надежное извлечение проб ткани.
Наиболее предпочтительным является выполнение линии подачи таким образом, что внутреннее поперечное сечение линии подачи воронкообразным образом сужается в переходном участке к участку капиллярной линии. Вследствие этого, текучая среда, с одной стороны ускоряется, а с другой стороны, обеспечена возможность значительного уменьшения или предотвращения колебаний давления при входе в участок капиллярной линии, что приводит к большой длине свободного пробега текучей среды, на которой частицы текучей среды по существу остаются компактно сосредоточенными после выхода из участка капиллярной линии в расширительную камеру. Предпочтительно, сужение внутреннего поперечного сечения является непрерывным в переходной области, которая простирается от местоположения перед переходным участком к участку капиллярной линии, через переходный участок и вовнутрь участка капиллярной линии. Внутренняя стенная поверхность линии подачи в переходной области, предпочтительно, является свободной от кромок таким образом, что внутри переходной области вдоль проточного канала отсутствуют какие-либо скачкообразные изменения градиента внутреннего поперечного сечения.
Предпочтительно, угол сужения, с которым внутреннее поперечное сечение линии подачи воронкообразным образом сужается, по меньшей мере, в переходном участке к участку капиллярной линии, составляет от минимально 15° и до максимально 40°. Угол сужения заключен между противоположными участками внутренней стенной поверхности переходного участка, который задает поперечное проточное сечение через переходный участок.
Длина участка капиллярной линии, предпочтительно, составляет от минимально 1 мм до максимально 15 мм. Внутренний диаметр участка капиллярной линии, который задает поперечное проточное сечение участка капиллярной линии, предпочтительно, составляет от минимально 60 мкм до максимально 200 мкм.
Предпочтительно, линия подачи имеет по меньшей мере два переходных участка, в которых проточный канал через линию подачи в направлении потока к расширительной камере воронкообразным образом сужается.
Первый участок и второй участок, предпочтительно, образуют ступенчатые участки в виде ряда из двух, трех или более чем трех ступенчатых участков линии подачи, причем между каждыми двумя ступенчатыми участками расположен переходный участок, к которому примыкают оба ступенчатых участка. Как описано, поперечное проточное сечение уменьшается посредством по меньшей мере одного переходного участка, предпочтительно на каждом из переходных участков, как в воронке, по направлению к отверстию горловины линии подачи к расширительной камере. Площади поверхностей площадей внутренних поперечных сечений каждого ступенчатого участка относятся к ступеням внутреннего поперечного сечения, причем площади поверхности площадей внутреннего поперечного сечения ступени внутреннего поперечного сечения превышают площади поверхности площадей внутреннего поперечного сечения ступени внутреннего поперечного сечения ступенчатого участка, смежной по направлению к горловине участка капиллярной линии ниже по потоку от того же переходного участка. Вследствие этого, создано ступенчатое изменение поперечного проточного сечения линии подачи до горловины линии подачи, причем проточный канал в переходных участках с воронкообразным сужением в результате воронкообразной формы не переходит внезапно от одной ступени поперечного сечения к другой ступени поперечного сечения, но, предпочтительно, сужается, по существу непрерывным или ступенчатым образом, или по меньшей мере в одном продольном участке переходного участка - непрерывным, а по меньшей мере в одном другом продольном участке переходного участка ступенчатым образом, по направлению к расширительной камере, а в ступенчатых участках, может оставаться соответственно, предпочтительно, по существу постоянным по длине ступенчатых участков. Участок капиллярной линии может образовывать собой последний в направлении потока к горловине участок из числа ряда ступенчатых участков. Посредством ускорения в воронкообразных переходных участках частицы текучей среды достигают высокой скорости, которая выносит жидкостную струю после выхода из горловины далеко в расширительную камеру, вследствие чего область расширения текучей среды увеличивается, а эффективность охлаждения может быть тем самым повышена. За счет воронкообразного сужения и расположения ступенчатых участков образуют, при рассмотрении вдоль ряда, ступенчатое ускорение текучей среды по направлению к расширительной камере, причем тем самым может быть достигнуто уменьшение толчков давления и турбулентности в текучей среде. За счет этого в расширительной камере увеличена область, в которой расширяется газ.
Поперечное проточное сечение для текучей среды, предпочтительно, возрастает скачкообразным образом при переходе от отверстия горловины участка капиллярной линии в расширительную камеру. Этим обеспечено сильное проявление эффекта Джоуля-Томсона в расширяющейся текучей среде. Кроме того, участок расширительной камеры может служить в качестве части возвратного устройства.
Линия подачи, предпочтительно, расположена внутри возвратной линии и/или возвратная линия расположена, например, рядом с линией подачи. Наиболее предпочтительно, поперечное проточное сечение возвратной линии, расположенной рядом с участком капиллярной линии и/или вокруг участка капиллярной линии, превышает внутреннее поперечное сечение участка капиллярной линии в пять раз или более.
Предпочтительно, линия подачи выполнена таким образом, что внешнее поперечное сечение (площадь внешнего поперечного сечения) линии подачи в воронкообразных переходных участках не убывает скачкообразным образом от внешнего поперечного сечения ступенчатого участка до внешнего поперечного сечения примыкающей к тому же переходному участку ступенчатого участка, но предпочтительно, непрерывным или ступенчатым образом, или по меньшей мере на одном частичном участке участка линии подачи, внешнее поперечное сечение которой сужается, убывает ступенчатым образом, а по меньшей мере на одной другом частичном участке непрерывным образом, по направлению к горловине участка капиллярной линии. При рассмотрении в направлении потока истекающего от расширительной камеры после расширения газа, внешнее поперечное сечение линии подачи в воронкообразных переходных участках соответственно возрастает, предпочтительно, не скачкообразным образом, но предпочтительно, непрерывным и/или ступенчатым образом. Когда стенка линии подачи одновременно образует стенку возвратного устройства, прежде всего возвратной линии, возвратное перемещение газа из области расширения может быть улучшено посредством предоставленного посредством уменьшения внешнего поперечного сечения пространства. В отличие от скачкообразного уменьшения внешнего поперечного сечения линии подачи по направлению к горловине, поперечное проточное сечение не изменяется внезапным образом при непрерывном или при ступенчатом уменьшении внешнего поперечного сечения для отводимого газа, а, например, сужается. Вследствие этого, может быть понижено сопротивление потоку возвратного устройства, прежде всего возвратной линии.
Инструмент может быть выполнен таким образом, что в направлении потока газа при возвратном его перемещении из расширительной камеры, поперечное проточное сечение возвратной линии убывает на переходных участках непрерывным или ступенчатым образом, или на переходных участках по меньшей мере в одном продольном участке - непрерывным, а по меньшей мере в одном другом продольном участке - ступенчатым образом.
Предпочтительно, по меньшей мере, участок линии подачи с участком капиллярной линии и с примыкающим к участку капиллярной линии переходным участком выполнен бесшовно монолитным. Такое решение упрощает изготовление надежного в эксплуатации инструмента в результате предотвращения помех и внезапных изменений поперечного проточного сечения линии подачи по направлению к горловине. Наиболее предпочтительным является выполнение участка линии подачи с участком капиллярной линии и с воронкообразными переходными участками, по меньшей мере, бесшовно монолитным таким образом, что упрощено изготовление надежных в эксплуатации переходных участков и участка капиллярной линии.
В целом, линия подачи может быть изготовлена с помощью способа ротационного обжатия. Предпочтительно, по меньшей мере, участок линии подачи с участком капиллярной линии и с примыкающим к участку капиллярной линии переходным участком изготавливают с помощью способа ротационного обжатия. Наиболее предпочтительным является изготовление с помощью способа ротационного обжатия, по меньшей мере, участка линии подачи с участком капиллярной линии и с воронкообразными переходными участками. При помощи способа ротационного обжатия могут быть надежно достигнуты высокое качество с незначительной шероховатостью поверхности и незначительной волнистостью поверхности задающей поперечное проточное сечение внутренней поверхности линии подачи.
Толщина стенки участка капиллярной линии может быть равной или меньшей, чем толщина стенки участка линии подачи, который выше по потоку от переходного участка примыкает к участку капиллярной линии. Такое решение облегчает предоставление большого пространства вблизи участка капиллярной линии или вокруг участка капиллярной линии для возвратного перемещения газа из зоны расширения. Кроме того, вследствие этого, может быть увеличена теплопередача между отводимым рядом с участком капиллярной линии или вокруг нее газом и газом, который подводят через участок капиллярной линии.
Отношение внутреннего диаметра участка капиллярной линии к длине участка капиллярной линии составляет, предпочтительно, от минимально 0,004 до максимально 0,2.
Предпочтительно, отверстие горловины участка капиллярной линии, через которое текучая среда выходит из линии подачи и входит в расширительную камеру, расположено на торце участка капиллярной линии. Предпочтительно, кожух участка капиллярной линии, который закрывает просвет участка капиллярной линии, через который протекает текучая среда, является свободным от боковых отверстий.
Зазор между отверстием горловины и противоположной стенной поверхностью расширительной камеры, которая ограничивает люмен расширительной камеры, составляет, предпочтительно, от минимально 0,5 мм до максимально 5 мм.
Другие выгодные признаки криохирургического инструмента согласно изобретению могут быть получены из зависимых пунктов формулы изобретения, а также из последующего описания и чертежей.
Показано на:
Фиг. 1 дистальный конец криохирургического инструмента уровня техники на фрагментарном виде в продольном разрезе,
Фиг. 2А - фрагментарный вид примерного криохирургического инструмента согласно изобретению на представлении в продольном разрезе,
Фиг. 2Б-2Г виды поперечного сечения представленного на фиг. 2А инструмента согласно изобретению по показанным на фиг. 2А секущим плоскостям,
Фиг. 3 - фрагмент примерного криохирургического инструмента согласно изобретению на представлении в продольном разрезе,
Фиг. 4 фрагмент криохирургического инструмента согласно изобретению согласно другому примерному варианту осуществления на представлении в продольном разрезе,
Фиг. 5 фрагментарное представление в продольном разрезе примерного криохирургического инструмента согласно изобретению, вставленного в рабочий канал эндоскопа,
Фиг. 6 - фрагментарное представление в продольном разрезе примерного инструмента согласно изобретению, и
Фиг. 7 фрагментарное представление в продольном разрезе примерного инструмента согласно изобретению.
Фиг. 1 показывает дистальный конечный участок 13 криохирургического инструмента 10 из уровня техники на представлении в продольном разрезе. Инструмент 10 имеет шток 11, который простирается до головки 12 инструмента 10 на дистальном конце 13а инструмента 10. Снаружи на головке 12 предусмотрена прихватная поверхность 14, к которой может быть приморожена проба ткани для ее извлечения. Внутри штока 11 расположена линия 15 подачи для подачи газа на дистальный конец 13а инструмента 10. Линия 15 подачи заканчивается дросселирующей диафрагмой 16 с отверстием (горловиной) 17, через которую газ может вытекать из линии 15 подачи в расширительную камеру 18 в головке 12 инструмента 10. Когда поток газа из линии 15 подачи дросселируется на дросселирующей диафрагме 16, и давление газа понижается за дросселирующей диафрагмой 16 после входа в расширительную камеру 18, в газе проявляется эффект Джоуля-Томсона посредством того, что в расширительной камере 18 газ, при понижении его давления, претерпевает уменьшение температуры. Вследствие этого, он имеет возможность охлаждения головки 12 инструмента 10 с прихватной поверхностью 14. Охлажденный газ покидает расширительную камеру 18 через возвратную линию 19, которая расположена в штоке 11 рядом с линией 15 подачи. Обратному потоку газа из расширительной камеры 18 в возвратную линию 19 может препятствовать вытекающий из отверстия горловины 17 газ, как это показано посредством стрелок на фиг. 1. Поэтому, расширительная камера 18 должна быть наделена относительно большими размерами, обеспечивающими подходящий обратный поток.
Фиг. 2А показывает криохирургический инструмент 10 согласно изобретению на представлении в продольном разрезе. В криохирургическом инструменте 10 согласно изобретению дистальный конец 20 линии 15 подачи образован посредством участка 21 капиллярной линии (участка капиллярной трубки). Участок 21 капиллярной линии имеет выходящую в расширительную камеру 18 горловину 22 на торце 23 участка 21 капиллярной линии. Участок 21 капиллярной линии простирается вплоть до головки 12 инструмента 10, которая образована наконечником 24, который окружает расширительная камера 18. Зазор 25 между отверстием горловины 22 участка 21 капиллярной линии и противоположной стенной поверхностью 26 наконечника 24, которая ограничивает расширительную камеру 18, составляет, предпочтительно, от минимально 0,5 мм до максимально 5 мм. Противоположная горловине 22 участка 21 капиллярной трубки, ограничивающая люмен 27 расширительной камеры 18 стенная поверхность 26 наконечника 24 может быть, выполнена, например, как представлено, в виде сферической поверхности 26 наконечника, которая приспособлена и расположена для направления в возвратную линию 19 попадающего на стенную поверхность 26 наконечника 24 газа.
Участок 21 капиллярной линии образует n-ый ступенчатый участок 30n из ряда по меньшей мере n=2, предпочтительно n>2, например, как представлено на фиг. 2А, n=3, ступенчатых участков 30n-2, 30n-1, 30n линии 15 подачи. Между двумя ступенчатыми участками 30n-2, 30n-1, 30n расположен соответственно переходный участок 32n-2, 32n-1, к которому примыкают оба ступенчатых участка 30n-2, 30n-1 или же 30n-1, 30n. По меньшей мере в одном переходном участке 32n-2, 32n-1 площадь внутреннего поперечного сечения 33 линии 15 подачи убывает в дистальном направлении 34 к горловине 22 участка 21 капиллярной линии, предпочтительно, воронкообразным образом, например в форме конуса, таким образом, что при подаче в инструмент 10 текучей среды, например газа, в переходных участках 32n-2, 32n-1 происходит ускорение протекающей через линию 15 подачи к горловине 22 текучей среды. Внутренняя стенная поверхность 35 смежного участку 21 капиллярной трубки переходного участка 32n-1, предпочтительно, по существу, не имеет каких-либо расположенных перпендикулярно направлению 34 потока газа поверхностных участков, на которые может набегать протекающий через переходный участок в направлении 34 потока к расширительной камере 18 газ. Предпочтительно, это является действительным также для каждой из остальных переходных участков 32n-1. Напротив, представленный в качестве примера переходный участок 32n-1 к участку 21 капиллярной трубки имеет, при рассмотрении в продольном разрезе через переходный участок 32n-1, расположенную под углом к направлению 34 потока внутреннюю стенную поверхность 35, участки периметра которой образуют с направлением 34 потока острый угол менее 90°. Остальные переходные участки 32n-2, предпочтительно, выполнены таким же образом. Фиг. 2А показывает воронкообразный переходный участок 32n-2 к предпоследнему ступенчатому участку 30n-1, а также воронкообразный переходный участок 32n-1 к участку 30n капиллярной линии, который образует последний ступенчатый участок 30n ряда. Предпочтительно, проточный канал непрерывно сужается в переходной области 36 от местоположения перед переходным участком 32n-1 к участку капиллярной линии 30n, 21, через переходный участок 32n-1, и в участок капиллярной 21 линии. Предпочтительно, в переходной области 36 в проточном канале в линии 15 подачи, прежде всего, по существу отсутствуют какие-либо расположенные перпендикулярно направлению 34 потока внутренние стенные поверхности линии 15 подачи, которые могут повлечь скачкообразное изменение поперечного проточного сечения. Предпочтительно, поперечное проточное сечение линии 15 подачи убывает в каждом переходном участке 32n-2, 32n-1 линии 15 подачи между ступенчатыми участками 30n-2, 30n-1, 30n воронкообразным образом в направлении 34 потока в направлении горловины 22 таким образом, что, предпочтительно, образован ряд из расположенных попеременно ступенчатых участков 30n-2, 30n-1, 30n и переходных участков 32n-2, 32n-1 с воронкообразным внутренним сужением поперечного сечения.
Является предпочтительным, когда поперечное проточное сечение в переходном участке или участках 32n-2, 32n-1 линии 15 подачи соответственно не убывает скачкообразно от поперечного проточного сечения в ступенчатом участке 30n-2 или же 30n-1 линии 15 подачи, которая расположена перед переходным участком 32n-2 или же 32n-1, и примыкает к переходному участку 32n-2 или же 32n-1, к поперечному проточному сечению в ступенчатом участке 30n-1 или же 30n линии 15 подачи, которая примыкает в направлении 34 потока за переходным участком 32п-2 или же 32п-1 к переходному участку 32n-2 или же 32n-1, но когда проточный канал в переходном участке или участках 32n-2, 32n-1 соответственно сужается на протяжении участка канала проточного канала по направлению к горловине 22. За счет этого уменьшены завихрения текучей среды и колебания давления текучей среды в следующей за переходным участком 32n-2 или же 32n-1 ступенчатого участка 30n-1, 30n линии 15 подачи.
Угол 37 сужения внутреннего поперечного сечения 33 в переходном участке 32n-1 к участку 21, 30n капиллярной трубки, предпочтительно, составляет от минимально 15° до максимально 40°. Угол 37 сужения задают посредством внутренней стенной поверхности 35 переходного участка 32n-1, который ограничивает по бокам поперечное проточное сечение через переходный участок 32n-1. Внутренняя стенная поверхность 35 переходных участков 32n-2, 32n-1, предпочтительно, расположена под углом к направлению 34 потока при рассмотрении в продольном разрезе через линию 15 подачи вдоль направления 34 потока. Внутренняя стенная поверхность 35 может быть, например, представлена боковой поверхностью усеченного конуса или боковой поверхностью усеченной пирамиды. Переходный участок 32n-2 к предпоследнему ступенчатому участку 30n-1 и/или переходный участок 32n-1 к участку 21 капиллярной линии могут быть выполнены симметричными относительно параллельной направлению 34 потока плоскости. Центр площади поперечного проточного сечения в переходном участке 32n-2 к предпоследнему ступенчатому участку 30n-1 и/или центр площади поперечного проточного сечения в переходном участке 32n-1 к участку 21 капиллярной линии имеют возможность расположения, как в случае симметричной воронки, на прямой линии, которая проложена перпендикулярно площади поперечного проточного сечения на входе в соответствующую переходный участок 32n-1, 32n-2. Альтернативно симметричному воронкообразному сужению поперечного проточного сечения в одной или нескольких переходных участках 32n-2, 32n-1, поперечное проточное сечение переходного участка 32n-2 к предпоследнему ступенчатому участку 30n-1 и/или переходного участка 32n-1 к последней ступенчатого участка 30n может сужаться, например, в виде асимметричной воронки.
Ступенчатые участки 30n-2, 30-1, 30n задают ступени внутреннего поперечного сечения. В ступенчатом участке 30n-2, 30n-1, 30n внутренние поперечные сечения относятся к ступеням внутреннего поперечного сечения. Внутри каждого ступенчатого участка 30n-2, 30n-1, 30n внутреннее поперечное сечение линии 15 подачи остается внутри заданного диапазона значений (ступени). Внутри ступенчатого участка 30п-1, 30n поперечное проточное сечение может быть, например, постоянным. Внутренние поперечные сечения в диапазоне значений ступенчатого участка 30n-2, 30n-1 превышают соответственно внутренние поперечные сечения в диапазоне значений следующей ниже по потоку (по направлению к горловине) ступенчатого участка 30n. Линия 15 подачи имеет соответственно ступенчатое изменение внутреннего поперечного сечения с помощью происходящего между ступенями в переходных участках 32n-2, 32n-1 не скачкообразного, но предпочтительно, непрерывного или ступенчатого перехода поперечного проточного сечение к следующей ступени. Также является возможным, что поперечное проточное сечение по меньшей мере в одном переходном участке 32n-2, 32n-1, по меньшей мере в одном первом продольном участке переходного участка 32n-2, 32n-1 сужается ступенчатым образом, а по меньшей мере в одном другом продольном участке переходного участка 32n-2, 32n-1, который расположена выше по потоку или ниже по потоку от первого продольного участка, сужается непрерывно таким образом, что поперечное проточное сечение в переходном участке 32n-2, 32n-1 сужается в целом непрерывным и ступенчатым образом к следующей ступени. Линия 15 подачи может быть выполнена, прежде всего, таким образом, что внутреннее поперечное сечение линии 15 подачи от начала ряда ступенчатых участков 30n-2, 30n-1, 30n монотонно убывает в направлении 34 потока до горловины 22 линии 15 подачи. Это означает, что внутреннее поперечное сечение, по меньшей мере, участками убывает строго монотонно, а при необходимости может участками оставаться неизменным.
В одном варианте осуществления внутренняя стенная поверхность 35 линии 15 подачи в переходном участке 30n-1 к участку 21 капиллярной линии, вовнутрь участка 21 капиллярной линии вплоть до горловины 22 линии 15 подачи может быть свободной от ориентированным поперечно направлению 34 потока через линию 15 подачи кромок или перегибов, которые могут быть причиной скачкообразного изменения градиента поперечного проточного сечения линии 15 подачи.
Рядом с линией 15 подачи и/или вокруг линии 15 подачи, предпочтительно, выполнено поперечное проточное сечение возвратной линии 19. В представленном варианте осуществления линия 15 подачи, по меньшей мере, участками расположена внутри возвратной линии 19. С одной стороны, поперечное проточное сечение возвратной линии 19 ограничено посредством стенки 38а штока, а также стенки 38b головки 12, а с другой стороны, посредством стенки 39 линии 15 подачи. Линия 15 подачи представлена на фиг. 2а в качестве расположенной соосно в штоке 11 и в наконечнике 24. Линия 15 подачи, а также шток 11 и/или наконечник 24 могут быть, тем не менее, вместо этого выполнены несоосными, предпочтительно с параллельными центральными осями.
Предпочтительно, внешнее поперечное сечение 40 линии 15 подачи не убывает в переходных участках 32n-2, 32n-1, как представлено, в направлении 34 к горловине 22 скачкообразным образом, но, предпочтительно, непрерывным или ступенчатым образом. По меньшей мере на одном переходном участке 32n-2, 32n-1 внешнее поперечное сечение 40 линии 15 подачи может убывать по направлению к горловине 22 на части продольных участков непрерывным, и на части продольных участков - ступенчатым образом. Вследствие этого, поперечное проточное сечение 41 возвратной линии 19 может, как показано в варианте осуществления согласно фиг. 2А, на переходных участках 32п-2, 32n-1 убывать в направлении 42 истекающего через возвратную линию 19 от расширительной камеры 18 газа соответственно по длине переходных участков, то есть не скачкообразным образом, от поперечного проточного сечения перед переходным участком 32n-2, 32n-1 до поперечного проточного сечения после этого переходного участка 32n-2, 32n-1. Поперечное проточное сечение 41 возвратной линии 19 может убывать в направлении 42 потока истекающего от расширительной камеры 18 газа на переходных участках 32n-2, 32n-1, прежде всего, непрерывным или ступенчатым образом или на части продольных участков - непрерывным, и на части продольных участков - ступенчатым образом. Поперечное проточное сечение 41 возвратной линии 19 рядом с участком 21, 30n капиллярной трубки или вокруг участка 21, 30n капиллярной трубки и/или между переходными участками 32n-2, 32n-1 может быть по существу постоянным.
Ступенчатые участки 30n-2, 30n-1, 30n, предпочтительно, задают ступени внешнего поперечного сечения. На ступенчатом участке 30n-2, 30n-1, 30n внешние поперечные сечения (площади внешнего поперечного сечения) линии 15 подачи относятся к ступеням внешнего поперечного сечения. Внутри каждого ступенчатого участка внешнее поперечное сечение линии подачи остается внутри заданного диапазона значений (ступени). Вдоль ступенчатого участка 30n-2, 30n-1, 30n внешние поперечные сечения ступенчатого участка 30n-2, 30n-1, 30n могут, например, оставаться постоянными. Внешнее поперечное сечение в диапазоне значений ступенчатого участка 30n-2, 30n-1 превышает соответственно внешнее поперечное сечение в диапазоне значений следующей ниже по потоку (по направлению к горловине) ступенчатого участка 30n-1, 30n. Линия 15 подачи имеет соответственно, предпочтительно, ступенчатое изменение внешнего поперечного сечения с помощью происходящего между ступенями на переходных участках 32n-2, 32n-1 не скачкообразного перехода внешнего поперечного сечение к следующей ступени. Напротив, переход, предпочтительно, происходит соответственно по длине переходному участку 32n-2, 32n-1 и/или переход внешнего поперечного сечения на следующую ступень, предпочтительно, происходит при рассмотрении со стороны текучей среды, непрерывным или ступенчатым образом. Внешнее поперечное сечение линии 15 подачи, предпочтительно, является по существу постоянным между представленными на фиг. 2В переходными участками 32n-2, 32n-1 и между переходным участком 32n-1 к участку 21 капиллярной линии и горловиной 22 таким образом, что участок 21 капиллярной линии имеет по продольной протяженности участка 21 капиллярной линии по существу постоянное внешнее поперечное сечение.
Как показано на фиг. 2Б-2Г, в представленном на фиг. 2А варианте осуществления посредством выполнения линии 15 подачи в штоке 11, отношение размера 41 (An-2, An-1, В) площади поперечного проточного сечения возвратной линии 19 рядом со ступенчатым участком 30n-2, 30n-1, 30n или вокруг ступенчатого участка 30n-2, 30n-1, 30n к размеру площади внутреннего поперечного сечения 33 (Bn-2, Bn-1, Bn) увеличивается в ступенчатом участке 30 в направлении 34 потока к горловине 22 от одного ступенчатого участка к другому ступенчатому участку, то есть имеет наибольшее значение в участке 21 капиллярной линии. Соответственно, действительным является соотношение An:Bn≥An-l:Bn-l≥An-2:Bn-2.
Отношение площади поверхности поперечного проточного сечения возвратной линии 19 рядом с участком 21 капиллярной линии и/или вокруг участка 21 капиллярной линии к площади поверхности поперечного проточного сечения участка 21 капиллярной линии, предпочтительно, больше или равно 5. Внутренний диаметр 28 (в качестве примера показанный в целях наглядности на фиг. 3) участка капиллярной линии задает поперечное проточное сечение 33 участка капиллярной линии. Отношение внутреннего диаметра 28 участка 21 капиллярной линии к длине 29 (в качестве примера показанной в целях наглядности на фиг. 3) участка 21 капиллярной линии, предпочтительно, составляет от минимально 0,004 до максимально 0,2. Длина 29 капиллярной трубки, которая образует участок 21 капиллярной линии, может составлять, например, от минимально 1 мм до максимально 15 мм. Внутренний диаметр 28 участка 21 капиллярной линии может составлять, например, от минимально 60 мкм до максимально 200 мкм.
Участок линии 15 подачи с переходными участками 32n-2, 32n-1, ступенчатым участком 30n-1 между переходными участками 32n-2, 32n-1 и участком 21, 30n капиллярной линии, предпочтительно, выполнен бесшовно монолитным. Секция может быть изготовлена, например, с помощью способа ротационного обжатия. Образующий головку 12 наконечник 24 штока 11 с прихватной поверхностью 14 может состоять, например, из нержавеющей стали. Шток 11 может состоять, например, из полиэфирэфиркетона, полиамида, полиуретана или политетрафторэтилена. Шток 11 может быть выполнен жестким или гибким.
При приведении в действие криохирургического инструмента 10 происходит следующее.
2
2
С помощью соединенного с линией 15 подачи источника текучей среды (не представлен) линию 15 подачи запитывают текучей средой, прежде всего газом, например NO или СО, причем текучая среда протекает к дистальному рабочему концу 43 криохирургического инструмента 10 от трубчатой ступенчатого участка 30n-2, 30n-1, 30n через смежную переходный участок 32n-2, 32n-1 в направлении горловины 22 и расширительной камеры 18 в следующий трубчатый ступенчатый участок 30n-2, 30n-1, 30n. В результате воронкообразного уменьшения внутреннего поперечного сечения 33 и, тем самым, поперечного проточного сечения линии 15 подачи в переходных участках 32n-2, 32n-1 в направлении расширительной камеры 18, текучая среда в переходных участках 32n-2, 32n-1 получает ускорение. За счет того, что в переходных участках 32n-2, 32n-1 реализовано не скачкообразное, но распределенное по длине, предпочтительно непрерывное или ступенчатое, уменьшение поперечного проточного сечения 33 от ступени к ступени, вследствие ускорения в каждом переходном участке 32n-2, 32n-1 достигнуто по существу предотвращение завихрений и колебаний давления. Ступенчатые участки 30n-2, 30n-1, 30n, предпочтительно, имеют соответственно такую длину, что, несмотря на возникновение завихрений и/или колебаний давления, они по существу или полностью утихают в следующей за переходным участком 32n-2, 32n-1 ступенчатого участка 30n-2, 30n-1, 30n. Газ входит из (n-l)-ого ступенчатого участка через (n-1)-ый переходный участок в участок 21 (n-ый ступенчатый участок) капиллярной трубки. Возможные колебания давления в газе вследствие перехода из (n-l)-ого ступенчатого участка к участку 21 капиллярной трубки, предпочтительно, полностью утихают в результате способа выполнения участка 21 капиллярной трубки. В итоге, в участке 21 капиллярной трубки реализован ламинарный поток в направлении 34 потока к горловине 22 с соответствующим профилем скорости, который, предпочтительно, более не изменяется в результате затухания колебаний давления в участке 21 капиллярной трубки в дистальном конечного участка участка 21 капиллярной трубки, которая примыкает к отверстию горловины 22, в 34 направлении потока (спокойный профиль потока). Участок 21 капиллярной трубки образует для газа дроссель для образования эффекта Джоуля-Томсона. Поэтому, как представлено на фиг. 2А, имеется возможность отказа от дросселирующей диафрагмы 16, как она известна из уровня техники согласно фиг. 1, и которая вызывает сильное расхождение струи текучей среды при ее выходе из линии 15 подачи в расширительную камеру 18 и, тем самым, сильное взаимодействие с отводимым газом. Поток газа протекает из участка 21 капиллярной трубки в расширительную камеру 18 и, вследствие ускорения в переходном участке 32n-2, 32n-1 и отсутствия колебаний давления перед выходом из горловины 22, проникает далеко в расширительную камеру 18 по направлению к противоположной поверхности стенки 26 головки 12 инструмента. При этом газ вытекает из горловины 22 по существу без препятствий со стороны отводимого газа. Вытекающий из горловины 22 и теряющий давление в расширительной камере 18 газ претерпевает уменьшение температуры в результате эффекта Джоуля-Томсона и охлаждает головку 12 и прихватную поверхность 14 таким образом, что к прихватной поверхности 14 может быть приморожена проба ткани. Затем проба ткани может быть отделена от остальной ткани и изъята посредством вытягивания инструмента 10.
Соответствующим образом, обратный поток охлажденного газа не испытывает препятствий со стороны вытекающего газа. Напротив, расширенный газ из расширительной камеры протекает из расширительной камеры 18 в возвратную линию 19, предпочтительно, параллельно выходящей из линии 21 подачи через отверстие 22 горловины в расширительную камеру 18 текучей среде с противоположным направлением потока. Этот обширный обратный поток проиллюстрирован посредством стрелок на фиг. 3, которая показывает фрагмент инструмента 10 на его дистальном конце 13а. Отводимый посредством возвратной линии 19 газ омывает внешнюю поверхность стенки участка 21 капиллярной трубки линии 15 подачи и отбирает тепло у протекающего через участок 21 капиллярной линии газа. Этот процесс усилен посредством того, что стенка 44 участка 21 капиллярной трубки, предпочтительно, выполнена столь же тонкой, или даже более тонкой, чем стенка ступенчатого участка 30n-1, которая примыкает посредством переходного участка 32n-1 к участку капиллярной трубки 21.
Отводимый газ может быть удален, например, через боковые отверстия (не показаны) в штоке 11.
Фиг. 4 показывает фрагментарный измененный примерный вариант осуществления инструмента 10 согласно изобретению. Представлен конечный участок 13 инструмента 10.
Линия 15 подачи и возвратная линия 19 выполнены в штоке 11 инструмента 10 рядом друг с другом. Участок 21 капиллярной трубки линии 15 подачи вставлена в размещенный в штоке 11 участок линии 15 подачи. Участок капиллярной трубки 21 простирается вплоть до наконечника 24 инструмента 10, который окружает расширительная камера 18.
Линия 15 подачи имеет по меньшей мере три ступенчатые участки 30n-2, 30n-1, 30n, причем последний ступенчатый участок 30n образована участком 21 капиллярной трубки. По меньшей мере, в переходном участке 32n-2 к предпоследнему ступенчатому участку 30n-1 внутреннее поперечное сечение линии 15 подачи воронкообразным образом убывает по направлению к горловине 22 в расширительную камеру 18.
Поперечное проточное сечение присоединенной к расширительной камере 18 возвратной линии 19 в штоке 11 воронкообразным образом возрастает в переходных участках 19m-2, 19m-1 возвратной линии 19. Между переходными участками 19m-2, 19m-1 возвратной линии 19 поперечное проточное сечение возвратной линии 19, предпочтительно, остается по существу постоянным. Число переходных участков 19m-2, 19m-1 возвратной линии 19 может соответствовать числу переходных участков 32n-3, 32n-2, 32n-1 линии 15 подачи.
Фиг. 5 показывает криохирургический инструмент 10 согласно изобретению, шток 11 которого направлен в рабочем канале 45 эндоскопа 46 подвижным в продольном направлении образом. На дистальном конце штока 11 инструмента 10 расположена головка 12 инструмента 10 с дистальным конечным участком 47 удлиненной формы, причем внешний диаметр 48 конечного участка 47 уменьшен по сравнению с внешним диаметром 49 смежных головке 12 участков штока. Участок 21 капиллярной трубки выступает в узкий конечный участок 47, в расширительную камеру 18, которая ограничена посредством конечного участка 47. В одном варианте осуществления текучая среда получает ускорение по меньшей мере в двух следующих друг за другом переходных участках 32n-2, 32n-1 линии 15 подачи с соответственно воронкообразным сужением внутреннего поперечного сечения 33 в направлении 34 потока к горловине 22 в расширительную камеру 18, причем к каждому переходному участку 32n-2, 32n-1 примыкает трубчатый ступенчатый участок 30n-1, 30n. Под дистальным последним ступенчатым участком 30n подразумевают участок 21 капиллярной трубки. За счет равномерного ускорения в переходных участках 32n-2, 32n-1 и вследствие затухания колебаний давления в участке 21 капиллярной трубки таким образом, что профиль потока протекающей по направлению к расширительной камере 18 через линию 15 подачи текучей среды, предпочтительно, является постоянным на конце участка 21 капиллярной трубки в направлении 34 потока, то есть неизменным в направлении 34 потока, текучая среда после выхода из горловины 22 протекает далеко в расширительную камеру 18. За счет этого является возможным подходящее возвратное перемещение расширенного газа из расширительной камеры 18 без задержек под действием вытекающего из горловины 22 в расширительную камеру 18 газа также и в стесненных пространственных условиях вследствие конечного участка 47 удлиненной формы головки 12 инструмента. При помощи головки 12 инструмента теперь может быть получена проба 50 ткани, диаметр которой является меньшим, чем диаметр рабочего канала 45 эндоскопа 46. За счет этого головка 12 инструмента 10 с пробой 50 ткани может быть извлечена обратно после получения пробы ткани 50 в рабочий канал 45 эндоскопа 46 таким образом, что проба ткани 50 может быть добыта из тела пациента защищенной в рабочем канале 45 эндоскопа 46.
Фиг. 6 показывает фрагмент инструмента 10 с головкой 12 согласно изобретению, которая укреплена на штоке 11 инструмента 10 с помощью трубчатого крепежного участка 51. Головка 12 имеет заостренный конечный участок 52, а между конечным участком 52 и крепежным участком 51 расположена трубчатый прихватный участок 53. Головка 12 имеет сужение 54 в прихватного участка 53. Прежде всего, по сравнению с внешним диаметром заостренного конечного участка 52 уменьшен внешний диаметр прихватного участка 53. Стенка прихватного участка 53, предпочтительно, имеет уменьшенную по сравнению со стенкой крепежного участка 51 толщину. Прихватный участок 53 ограничивает расширительную камеру 18, которая может простираться вплоть до заостренного конечного участка 52. Участок 21 капиллярной линии линии 15 подачи простирается вплоть до прихватного участка 53. Заостренный конечный участок 52 облегчает прокол ткани для извлечения пробы. Для извлечения пробы, в линию 15 подачи инструмента 10 подводят текучую среду, причем текучая среда протекает через линию 15 подачи в направлении потока к расширительной камере 18, затем расширяется в расширительной камере 18 и охлаждает головку 12. При этом замораживающее действие на ткань может исходить, прежде всего, от прихватного участка 53. За счет этого достигают упрощения процесса извлечения пробы, поскольку за счет уменьшенного внешнего диаметра прихватного участка 53 по сравнению с внешним диаметром заостренного конечного участка 52 образуется геометрическое замыкание между головкой 12 и примерзнувшей тканью.
Фиг. 7 показывает фрагмент дистального конца 13 примерного варианта осуществления инструмента 10 с головкой 12 согласно изобретению, которая укреплена на штоке 11 посредством посадочной детали 55 для головки. Посадочная деталь 55 для головки инструмента 10 простирается внутри охваченного штоком 11 и головкой 12 люмена. Внешний диаметр участка 21 капиллярной линии является меньшим, чем внешний диаметр смежной через переходный участок 32n-1 к участку 21 капиллярной линии ступенчатого участка 30n-1. В результате, например, непрерывного сужения внутреннего поперечного сечения линии 15 подачи в переходном участке 32n-1 к участку 21 капиллярной линии по существу предотвращено нарушение обратного потока расширенного газа посредством вытекающей из линии 15 подачи текучей среды. Кроме того, сопротивление потоку возвратной линии 19 может быть уменьшено посредством непрерывного приращения внешнего поперечного сечения 40 линии 15 подачи в переходном участке 32n-1 (в направлении потока истекающего из расширительной камеры 18 газа) по сравнению с инструментом со скачкообразным приращением. Следовательно, вопреки уменьшению свободного объема посредством посадочной детали 55 для головки, посредством конструктивного оформления линии 15 подачи сделано возможным подходящее возвратное перемещение расширенного газа. Противоположная горловине 22 участка 21 капиллярной трубки, ограничивающая расширительную камеру 18 стенная поверхность 26 является в этом варианте осуществления, также как в варианте осуществления согласно фиг. 6, боковой поверхностью конуса.
Предоставлен криохирургический инструмент 10, который имеет линию 15 подачи для подачи текучей среды в расширительную камеру 18 инструмента 10. Линия 15 подачи имеет участок 21 капиллярной линии, который оканчивается в расширительной камере 18, и который образует собой дроссель для текучей среды для образования эффекта Джоуля-Томсона при расширении текучей среды в расширительной камере 18. Поперечное проточное сечение линии 15 подачи воронкообразным образом убывает по меньшей мере в одном переходном участке 32n-2, 32n-1, предпочтительно в двух или большем количестве переходных участков 32n-2, 32n-1, линии 15 подачи в направлении 34 потока к расширительной камере 18. За каждым переходным участком 32n-2, 32n-1 в направлении 34 потока смежно к переходному участку 32n-2, 32n-1, предпочтительно, следует ступенчатый участок 30n-1, 30n линии 15 подачи, в котором поперечное проточное сечение, предпочтительно, является по существу постоянным. Последний ступенчатый участок 30n-1, 30n, предпочтительно, образован участком 21 капиллярной линии. В ступенчатых участках 30n-1, 30n обеспечена возможность успокоения колебаний давления в текучей среде. В результате ускорения текучей среды в переходных участках 32n-2, 32n-l, а также затухания колебаний давления в участке 21 капиллярной трубки и, при необходимости, в других ступенчатых участках 30n-1, 30n-2, область расширения в расширительной камере 18 увеличивается без препятствования обратному потоку расширенного газа из расширительной камеры 18.
Посредством применения участка 21 капиллярной трубки, а также одной или нескольких воронкообразных переходных участков 30n-2, 30n-1, длина свободного пробега струи текучей среды без расхождения струи текучей среды в инструменте 10 согласно изобретению, по сравнению с криохирургическим инструментом с дросселирующей диафрагмой на конце линии 15 подачи, существенно увеличена таким образом, что взаимодействие между вытекающей из отверстия 22 горловины прочь в расширительную камеру 18 текучей средой и отводимым из расширительной камеры 18 газом может быть существенно уменьшено. Предпочтительно, в одном варианте осуществления инструмента 10 согласно изобретению колебания давления и/или завихрения протекающей через линию 15 подачи по направлению к горловине 22 текучей среды утихают в участке 21 капиллярной трубки до такой степени, что они более не оказывают влияния на длину свободного пробега струи текучей среды без расхождения в расширительной камере 18. Длину свободного пробега струи текучей среды без расхождения измеряют от отверстия 22 горловины в направлении 34 потока текучей среды до места в расширительной камере 18, на котором диаметр жидкостной струи превосходит величину, которая равна величине внешнего диаметра участка 21 капиллярной линии на отверстии 22 горловины, или длину свободного пробега струи текучей среды без расхождения измеряют от отверстия 22 горловины в направлении 34 потока текучей среды до места в расширительной камере 18, на такой высоте (в направлении 34 потока), на которой возникает взаимодействие протекающей от отверстия 22 горловины прочь в расширительную камеру 18 струи текучей среды с отводимым к возвратной линии 19 газом.
Список ссылочных обозначений:
10 Инструмент
11 Шток
12 Головка
13 Дистальный конечный участок инструмента
13а Дистальный конец инструмента
14 Прихватная поверхность
15 Линия подачи
16 Дросселирующая диафрагма
17 Отверстие
18 Расширительная камера
19 Возвратная линия
19m-2, 19m-1 Переходные участки возвратной линии
20 Дистальный конец линии подачи
21 Участок капиллярной линии/участок капиллярной трубки
22 Горловина
23 Торец
24 Наконечник
25 Зазор
26 Стенная поверхность
27 Люмен
28 Диаметр
29 Длина
30n-2, 30n-1, 30n Ступенчатый участок
32n-2, 32n-1 Переходный участок
33 Площадь внутреннего поперечного сечения/площадь поперечного проточного сечения
34 Направление потока к расширительной камере
35 Внутренняя стенная поверхность
36 Переходная область
37 Угол сужения
38а Стенка штока
38b Стенка головки
39 Стенка линии подачи
40 Внешнее поперечное сечение
41 Поперечное проточное сечение возвратной линии
42 Направление потока от расширительной камеры
43 Дистальный рабочий конец
44 Стенка участка капиллярной трубки
45 Рабочий канал
46 Эндоскоп
47 Конечный участок
48 Внешний диаметр конечного участка
49 Внешний диаметр штока
50 Проба ткани
51 Крепежная секция
52 Конечный участок
53 Прихватный участок
54 Сужение
55 Посадочная деталь для головки
An-2, An-1, В Размер площади поперечного проточного сечения
возвратной линии
Bn-2, Bn-1, Bn Размер площади поперечного проточного сечения линии подачи
S1-S1, S2-S2, S3-S3 Секущие плоскости