СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КРИОГЕННОГО ДОЗИРУЮЩЕГО МИКРОНАСОСА
METHOD OF USE OF A CRYOGENIC DOSING MICROPUMP

Изобретение относится к криогенной технике и криогенной медицине.
Известен способ криодеструкции патологических образований [патент на изобретение RU 2237449], включающий увлажнение поверхности патологического образования, подведение криоаппликатора к поверхности патологического образования, охлаждение криоаппликатора за счет циркуляции жидкого азота по каналам криоинструмента, повторение циклов замораживания с самопроизвольным оттаиванием, отличающийся тем, что циклы замораживания-оттаивания выполняют на 3-5 патологических образованиях поочередно одним и тем же аппликатором, при этом предварительно увлажняют аппликатор, получая на его оконечности висящую каплю жидкости; согревают каплю с аппликатором на пламени до закипания капли; подводят аппликатор к патологическому образованию, прикасаясь каплей к его центру; изменяя расстояние между аппликатором и патологическим образованием, добиваются соприкосновения капли со всей поверхностью образования; постепенно охлаждают аппликатор до получения обледеневшей капли; разобщают аппликатор и замороженную каплю, не ожидая согревания аппликатора: выполняют этим же аппликатором последовательно такие же действия на другом патологическом образовании, не ожидая оттаивания зоны замораживания; повторяют замораживание всех патологических образований в той же очередности 2-4 раза; причем изготавливают для увлажнения криоаппликатора и поверхности патологического образования водный раствор поверхностно-активных веществ, при этом используют аппликатор с нанесенными на его поверхность рисками.
Известен способ использования криогенной системы [патент на изобретение US 8784409], в которой описан способ доставки криогенного вещества к криозонду, причем указанный способ помимо прочих включает следующие этапы: приводятся в действие одно или более перекачивающих устройств, осуществляющие подачу под давлением криогенного вещества рядом непрерывных пульсаций; направляют криогенное вещество под давлением в инструмент через одну или несколько линий питания и возврат от упомянутого инструмента через одну или более линии возврата.
Известен способ и система для погружного насоса [патент WO 2015153603], согласно которому осуществляется подвешивание насосной камеры, содержащей насос, с верхней части криогенного резервуара в вертикальном положении, соединение одного конца выпускной трубы с насосной камерой, а второго - с верхней частью криогенного резервуара, и откачку с помощью насоса криогенной жидкости из резервуара, причем к всасывание жидкости в насос может осуществляться через всасывающее сопло.
Известна система откачки криогенной жидкости [патент на изобретение US 5819544], которая предусматривает способ перекачки криогенной жидкости из сосуда низкого давления в систему использования высокого давления, включающий стадии: погружение поршневого криогенного насоса в резервуар; заполнение указанного резервуара с насосом криогенной жидкостью таким образом, что указанный насос находится ниже уровня криогенной жидкости в указанном резервуаре для обеспечения отсутствия кавитации указанной жидкости на входе в насос; приведение в действие указанного насоса для перекачки криогенной жидкости из резервуара к системе ее использования; повторное заполнение резервуара по мере необходимости таким образом, что указанный насос находится ниже уровня криогенной жидкости в указанном резервуаре.
Наиболее близким к предлагаемому является способ доставки криогенного вещества к криоинструменту [патент на изобретение US 8551081], который включает в себя наличие контейнера, содержащего криогенное вещество; насоса с поршнем внутри цилиндра, причем насос погружается в криогенное вещество внутри указанного контейнера; криоинструмента вне контейнера для использования в процедуре криомедицины; системы трубопроводов текучей среды, соединяющих поршень и криоинструмент, позволяющих криогенному веществу перемещаться к инструменту при работе поршня; и привод поршня. Кроме того, способ предполагает работу привода поршня, чтобы переместить криогенное вещество из цилиндра к криоинструменту с заданным давлением, включает в себя перемещение криогенного вещества к хирургическому инструменту при давлении в диапазоне от 1,72 МПа до 2,76 МПа.
Известный способ обеспечивает весьма узкий диапазон давления криогенной жидкости на выходе, а также отсутствует возможность точного дозирования. Кроме того, к недостаткам известного способа можно отнести высокую пульсацию подачи, отсутствие регулирования подачи, высокий уровень жидкости, остающейся в резервуаре после прекращения возможности всасывания насосом, а также появление сильной кавитации в период времени, когда уровень жидкости приближается к уровню всасывающего сопла.
Технической задачей является расширение диапазона давлений криогенной жидкости, обеспечение точного дозирования ее выдачи, значительное снижение пульсации подачи, регулирование подачи, обеспечение низкого уровня жидкости, остающейся в резервуаре после прекращения возможности всасывания насосом, а также снижение кавитации в период времени, когда уровень жидкости приближается к уровню всасывающего сопла.
Техническая задача решается тем, что используется поршневой криогенный погружной насос, имеющий три радиально расположенных поршня, приводимых в действие эксцентриком приводного вала, причем насос ориентирован так, что ось вращения приводного вала расположена вертикально, а оси поршней - горизонтально. Всасывающее сопло насоса расположено вертикально, что ведет к снижению кавитации в период времени, когда уровень жидкости приближается к уровню всасывающего сопла, а его торец является нижней точкой насоса, что ведет к снижению уровня жидкости, остающейся в резервуаре после прекращения возможности всасывания насосом. Расположенный снаружи резервуара управляемый электродвигатель обеспечивает вращение приводного вала в диапазоне от 530 до 1460 об/мин, что обеспечивает варьирование давления от 0,1 до 4,2 МПа. На нагнетательном трубопроводе расположен регулирующий клапан, что обеспечивает варьирование подачи от 0,1 до 0,5 л/мин, а значит, минимальная подача составит 1,66 мл/с.
Насос подвешивается внутри резервуара для хранения криогенной жидкости к внутренней поверхности верхней стенки, через которую проходит нагнетательный трубопровод и канал, содержащий приводной вал. Один конец приводного вала соединен с электродвигателем, расположенным снаружи резервуара. На нижней части насоса располагается всасывающее сопло. Резервуар заполняется криогенной жидкостью таким образом, чтобы всасывающее сопло насоса находилось ниже уровня криогенной жидкости в указанном резервуаре для обеспечения отсутствия кавитации указанной жидкости на входе в насос. К нагнетательному трубопроводу подключают регулирующий клапан и потребителя криогенной жидкости, например инструмент для криохирургии, криокапсула, криомаска и т.п. Приводится в действие электродвигатель насоса и осуществляется подача криогенной жидкости из резервуара к потребителю. Изменяя положение регулирующего клапана, получают требуемую подачу криогенной жидкости в диапазоне от 0,1 до 0,5 л/мин. Изменяя частоту вращения двигателя от 530 до 1460 об/мин, получают требуемое давление криогенной жидкости в диапазоне от 0,1 до 4,2 МПа. Более подробно режимы работы насоса представлены в таблице. При работе насоса контролируют уровень криогенной жидкости в резервуаре (например, датчиком), не допуская его падения ниже уровня всасывающего сопла. После приближения уровня криогенной жидкости к уровню сопла насос останавливают (или не включают, если уровень понизился при простое) и производят повторное заполнение резервуара по мере необходимости.
Кроме того, через верхнюю стенку резервуара может проходить возвратный трубопровод, подключенный к потребителю криогенной жидкости, работающему циклично, например криоаппликатор, криозонд и т.п. В этом случае насос перекачивает жидкость с необходимой подачей и давлением из указанных диапазонов и контролируется время перекачивания жидкости, а также ее температура. Время работы насоса определяется длительностью процедуры, в которой работает потребитель, а ввиду того, что криогенная жидкость непрерывно забирает тепло от потребителя, следует учитывать ее температуру и после приближения последней к критическому значению (зависящему от конкретной процедуры), резервуар опорожняют (например, используя установленный в нем насос) и производят его повторное заполнение.
Техническим результатом является расширение возможностей применения резервуара криогенной жидкости с насосом для более широкого спектра процедур, повышение срока безотказной работы насоса ввиду снижения кавитации и обеспечение более рационального использования криогенной жидкости.