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KR102585857B1 - 저온수술 기구 - Google Patents

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KR102585857B1
KR102585857B1 KR1020180089047A KR20180089047A KR102585857B1 KR 102585857 B1 KR102585857 B1 KR 102585857B1 KR 1020180089047 A KR1020180089047 A KR 1020180089047A KR 20180089047 A KR20180089047 A KR 20180089047A KR 102585857 B1 KR102585857 B1 KR 102585857B1
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아킴 브로드벡
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마르쿠스 아들레르
한나 안델
클라우스 피쉐르
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에에르베에 엘렉트로메디찐 게엠베하
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Abstract

기구(10)의 팽창 챔버(18) 내로 유체를 운반하기 위한 공급 라인(15)을 포함하는 저온수술 기구(10)가 본원에 개시된다. 상기 공급 라인(15)은 팽창 챔버(18)에서 끝나고 팽창 챔버(18)에서 유체의 팽창 동안 주울-톰슨 효과를 형성하기 위해 유체용 개구를 형성하는 모세관 라인 섹션(21)을 가진다. 상기 공급 라인(15)의 유동 단면은 적어도 하나의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서, 바람직하게는 공급 라인(15)의 2 이상의 전이 섹션들(32n-2, 32n-1)에서 팽창 챔버(18)를 향한 유동 방향(34)으로 깔대기 형태로 감소된다. 유동 방향(34)으로 바라본 각각의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에 이어서, 바람직하게는 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에 인접하게 공급 라인(15)의 스텝 섹션(30n-1, 30n)이 이어지고, 후자의 섹션에서 유동 단면은 바람직하게는 대체로 일정하다. 최종 스텝 섹션(30n-1, 30n)은 바람직하게는 모세관 라인 섹션(21)에 의해 형성된다. 유체의 압력 변동은 스텝 섹션(30n-1, 30n)에서 완화될 수 있다. 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서의 유체의 가속으로 인해 그리고 모세관 섹션(21) 및 선택적으로 추가의 스텝 섹션(30n-1, 30n-2)에서의 압력 변동의 완화로 인해, 팽창 챔버(18)에서 팽창 범위는 팽창 챔버(18)로부터의 팽창된 가스의 역류를 방해하지 않으면서 증가된다.

Description

저온수술 기구{CRYOSURGICAL INSTRUMENT}
본 발명은 주울-톰슨(Joule-Thomson) 효과를 이용하여 작동하는 저온수술 기구에 관한 것이다.
종래 기술은 작동 단부가 냉각되어 환자의 조직에 생리학적 또는 치료학적 효과를 발생시키는 의료 기구를 개시하였다. 예를 들어, 공개공보 WO 02/02026 A1 호에는, 절단을 위한 팁을 포함하는 저온 프로브가 공지되어 있으며, 이 경우 액체 냉각 수단이 상기 팁을 냉각시키기 위해 상기 팁에 공급된다. 공개공보 US 6 830 581 B2호는 혈관 내로 삽입되는 열 전달 요소를 기술하고, 이 경우 상기 요소는 냉각된 작용제가 기구의 팁에 공급되는 혈관 내의 혈액을 냉각시켜야 한다.
예를 들어, 주울-톰슨 효과를 목표로 활용한 저온수술 기구에서, 이 경우 유체는 속도가 느려져 온도 감소를 겪는다.
예를 들어, 공개공보 DE 10 2008 024 946 A1호는 유체, 특히 가스를 프로브의 헤드 내의 팽창 챔버에 공급하기 위한 공급 라인을 포함하는 저온수술 기구를 개시한다. 공급 라인의 전방 측에는, 유체가 공급 라인에서 팽창 챔버로 흘러나와 팽창함으로써 유체가 냉각되는 개방부를 갖는 개구가 있다. 이렇게 할 때, 프로브 팁이 냉각된다. 냉각된 유체는 프로브 팁으로부터 가스 피드백 라인을 통해 다시 흐른다.
공개공보 WO 2006/006986 A2호는 폐쇄 단부를 갖는 튜브를 포함하는 저온수술 기구를 기술한다. 튜브 내부에는, 가스 공급 라인이 있으며, 그 단부에는 모세관이 연결되어 있고, 이 경우 모세관의 단부는 프로브 팁의 팽창 챔버에서 끝난다.
공개공보 US 2012/0 130 359 A1호는 수술 부위의 신경이 치료 목적으로 냉각에 영향을 받을 수 있는 저온치료법을 위한 기구를 기술한다. 이 기구는 샤프트를 포함하며, 샤프트의 단부에는 작업 섹션이 제공된다. 이 작업 섹션에는 샤프트를 통해 연장되어 냉각수를 작업 섹션으로 다시 공급하기 위한 공급 라인이 있다. 공급 라인의 단부에는 작업 영역의 팽창 챔버에서 공급 라인이 끝나는 개구 또는 모세관이 제공될 수 있다.
공개공보 US 2005/0016 188 A1호는 폐쇄 원위 단부를 갖는 튜브를 포함하는 저온카테터를 갖는 조직의 저온 절제술을 위한 기구를 기술하고, 피드백 라인은 튜브 내에서 기구의 단부까지 연장되며, 이 경우, 모세관은 공급 라인의 단부에 배치되고, 상기 모세관은 기구의 원위 단부 상의 챔버에서 끝난다.
본 발명의 목적은 개선된 저온수술 기구를 제공하는 것이다.
이 목적은 예를 들어, 조직 샘플을 채취하기 위해 배치될 수 있는 제 1 항에 따른 저온수술 기구로 달성된다. 본 발명에 따른 저온수술 기구는 작업 유체, 특히 가스를 기구의 원위 단부에 바람직하게 배치되는 팽창 챔버 내로 공급하기 위한 공급 라인을 포함한다. 공급 라인은 팽창 챔버에서 끝나는 모세관 라인 섹션을 가진다. 팽창 챔버로부터 가스를 복귀시키기 위한 복귀 장치가 팽창 챔버에 연결된다. 공급 라인은 상이한 단면(내부 단면적)을 나타내는 라인 섹션을 형성하는 적어도 하나의 제 1 섹션과 하나의 제 2 섹션을 가진다. 내부 단면은 제 1 및 제 2 섹션의 공급 라인을 통과하는 유체의 유동 단면을 결정한다. 본 발명에 따른 기구의 공급 라인은, 공급 라인을 통한 유체의 유동 경로가 제 1 섹션으로부터 제 2 섹션으로의 공급 라인의 전이 섹션에서 팽창 챔버를 향한 방향으로 깔때기 형상으로 테이퍼지는 방식으로 설계된다. 전이 섹션에서 공급 라인의 내부 단면의 이 깔때기형 테이퍼링으로, 내부 단면의 감소와 함께 공급 라인을 따라 유동 단면의 계단식 진행을 달성할 수 있고, 상기 감소는 바람직하게는 연속적(완만한) 또는 단계적으로 감소한다. 공급 라인의 내부 단면이 팽창 챔버를 향한 방향으로 공급 라인을 통해 유체의 유동 방향으로 깔대기형 방식으로 적어도 한번 테이퍼지는 결과로서, 유체는 공급 라인의 적어도 하나의 깔때기형 전이 섹션에서 가속화된다. 전이 섹션에서의 깔대기형 테이퍼로 인해, 유동 단면은 제 1 섹션의 유동 단면으로부터 제 1 섹션의 유동 단면과 비교하여 작은 제 2 섹션의 유동 단면을 향하여 갑자기(급격하게) 감소하지 않는다. 따라서, 전이 섹션의 깔대기형으로 인해, 깔때기 형상의 전이 섹션을 따르는 공급 라인의 섹션에서 가속된 유체의 압력 변동이 크게 감소되거나 또는 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 기구는 유체가 팽창 챔버에서 팽창할 때 유체에 나타나는 주울-톰슨 효과를 이용함으로써 기구의 작업 섹션을 냉각시키기 위해 작동한다. 전이 섹션에서의 균일한 가속화 및 공급 라인의 원위 단부 섹션으로서의 모세관 라인 섹션의 사용으로 인해, 유체 입자가 마우스 개방부로부터 팽창 챔버 안으로 배출될 때 대체로 함께 잔류하는 거리가 전술한 깔대기형 테이퍼 및 모세관 라인 섹션을 포함하지 않는 기구와 비교하여 길어지는 것이 달성된다. 그렇게 할 때, 특히 제트가 마우스 다음에 과도하게 넓어져서 팽창 챔버 외부로의 가스의 역류를 방해하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 팽창 챔버를 포함하고 복귀 시스템의 적어도 하나의 섹션을 포함할 수 있는 기구 헤드는 슬림방식으로 설계될 수 있다. 이는 경로를 매끄럽게 하여 소형화된 기구 헤드를 얻을 수 있게 한다. 유동 단면이 깔때기형 방식으로 테이퍼지는 적어도 하나의 전이 섹션에서 유체의 큰 압력-서지가 없는 가속뿐만 아니라 유체용 개구로서의 모세관 라인의 사용은, 특히 예를 들어, 안전한 조직 샘플 제거가 단순화될 수 있는 특히 슬림한 기구 헤드로의 경로를 매끄럽게 한다.
특히 바람직하게는, 공급 라인은 공급 라인의 내부 단면이 전이 섹션에서 모세관 라인 섹션을 향하여 깔때기형 방식으로 테이퍼지는 방식으로 구성된다. 그 결과, 유체가 가속될 수 있고, 모세관 라인 섹션으로 진입할 때의 압력 변동이 모세관 라인 섹션으로 진입할 때 크게 감소되거나 방지될 수 있으며, 이로 인해 유체의 큰 자유 경로 길이로 유도되고, 이 길이에 걸쳐 팽창 챔버 내로 모세관 라인 섹션을 떠날 때 유체 입자가 대체로 함께 남는다. 바람직하게는, 내부 단면의 테이퍼링은 전이 섹션의 전방에서 모세관 라인 섹션을 향해-전이 섹션을 통해 그리고 모세관 라인 섹션 안으로 연장되는 전이 섹션에서 연속적이다. 전이 영역에서 공급 라인의 내부 벽면은 유동 경로를 따른 전이 섹션 내에서 내부 단면의 기울기의 급격한 변화가 존재하지 않도록, 에지가 없는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 공급 라인의 내부 단면이 적어도 깔때기형 방식으로 모세관 라인 섹션을 향하여 전이 섹션에서 테이퍼지는 테이퍼 각도는 최소 15° 및 최대 40°이다. 테이퍼 각도는 전이 섹션을 통해 유동 단면을 결정하는 전이 섹션의 내부 벽면의 반대 섹션에 포함된다.
모세관 라인 섹션의 길이는 바람직하게는 최소 1 ㎜ 내지 최대 15 ㎜ 사이이다. 모세관 라인 섹션의 유동 단면을 결정하는 모세관 라인 섹션의 내경은 바람직하게는 최소 60 마이크로미터와 최대 200 마이크로미터 사이이다.
바람직하게는, 공급 라인은 공급 라인을 통한 유동 경로가 팽창 챔버를 향한 유동 방향으로 깔대기형-방식으로 테이퍼진 적어도 2 개의 전이 섹션들을 갖는다.
제 1 섹션 및 제 2 섹션은 바람직하게는 공급 라인의 일련의 2 개, 3 개 또는 그 이상의 스텝 섹션을 형성하며, 전이 섹션은 각각의 2 개의 스텝 섹션들 사이에 제공되며, 상기 전이 섹션은 2 개의 스텝 섹션에 인접하다. 기술된 바와 같이, 적어도 하나의 전이 섹션, 바람직하게는 각각의 전이 섹션을 통한 유동 단면은 팽창 챔버를 향한 공급 라인의 마우스 개방부 방향으로 깔때기처럼 감소한다. 각 스텝 섹션의 내부 단면적의 면적 컨텐츠는 내부 단면 스텝에 속하며, 스텝 단면적의 내부 단면 스텝의 내부 단면적의 면적 컨텐츠는 - 모세관 라인 섹션 하류의 마우스를 향하는 방향으로 - 동일 전이 섹션에 인접한 스텝 섹션의 내부 단면 스텝의 내부 단면적의 면적 컨텐츠보다 크다. 그 결과, 공급 라인의 마우스까지의 공급 라인의 유동 단면의 단계적 진행이 제공되고, 이 경우, 깔대기형 테이퍼를 갖는 전이 섹션 내의 유동 경로는 하나의 단면 스텝으로부터 후속 단면 스텝으로 깔대기형에 기인하여 급격하게 감소하지 않고, 바람직하게는 연속적으로 또는 단계적으로 또는 전이 섹션의 적어도 하나의 길이방향 섹션에서 연속적으로 감소되고, 전이 섹션의 적어도 다른 길이방향 섹션에서 팽창 챔버를 향한 방향으로 단계적으로 감소되고, 그리고 바람직하게는 스텝 섹션을 따라 스텝 섹션에서 대체로 일정하게 유지될 수 있다. 모세관 라인 섹션은 시퀀스의 최종 스텝 섹션을 최종 스텝 섹션의 마우스를 향한 유동 방향으로 형성할 수 있다. 깔때기형 전이 섹션의 가속으로 인해, 마우스로부터 팽창 챔버 내로 빠져 나올 때 유체 제트를 운반하는 유체 입자는 고속으로 전달되며, 그 결과 유체의 팽창 범위는 확대되고 냉각의 효과가 향상될 수 있다. 깔때기형 테이퍼 및 제공된 스텝 섹션으로 인해, 시퀀스의 과정에서 볼 때 팽창 챔버를 향한 방향으로의 유체 가속이 단계적으로 발생하여, 유체의 압력 서지 및 난기류의 감소를 가능하게 한다. 그 결과, 압력 챔버 내의 가스의 팽창 범위가 확대된다.
모세관 섹션의 마우스 개방부로부터 팽창 챔버로의 전이 중에, 유체에 대한 유동 단면은 바람직하게는 급격히 증가한다. 이것은 팽창 유체에 대한 주울-톰슨 효과의 강력한 형성을 촉진한다. 또한, 팽창 챔버의 섹션은 복귀 시스템의 일부로서 이용 가능할 수 있다.
공급 라인은 바람직하게는 복귀 라인에 배치되고 및/또는 복귀 라인은 예를 들어, 공급 라인 옆에 배치된다. 모세관 라인 섹션의 내부 단면에 대한 모세관 라인 섹션 주위의 및/또는 모세관 라인 섹션 옆의 복귀 라인에서의 유동 단면의 특히 바람직한 비율은 5보다 크거나 같다.
바람직하게는, 공급 라인은 공급 라인의 외부 단면(외부 단면적)이 스텝 섹션의 외부 단면으로부터 동일한 전이 섹션에 인접한 스텝 섹션의 외부 단면으로 깔대기형 전이 섹션에서 급격하게 감소하지 않고, 외부 단면이 단계적으로 테이퍼지고 섹션의 다른 서브 섹션에서 모세관 라인 섹션의 마우스를 향하는 방향으로 연속적으로 테이퍼지는 공급 라인의 섹션의 적어도 하나의 서브 섹션에서 바람직하게는 연속적으로 또는 단계적으로 감소된다. 팽창 후에 팽창 챔버로부터 유출되는 가스의 유동 방향에서 볼 때, 공급 라인의 외부 단면은 바람직하게는 급격하게 증가하지 않고, 바람직하게는 연속적으로 및/또는 단계적으로 증가한다. 동시에 공급 라인의 벽이 복귀 시스템의 벽, 특히 복귀 라인을 형성하면, 외부 단면 감소에 의해 제공된 공간을 통한 팽창 영역으로부터의 가스의 복귀가 개선될 수 있다. 마우스를 향한 방향으로 공급 라인의 외부 단면의 급격한 감소와는 달리, 역류 가스에 대한 유동 단면의 외경은 급격하게 변화하지 않는다; 예를 들어, 그것은 테이퍼진다. 그 결과, 복귀 시스템, 특히 복귀 라인의 유동 저항이 감소될 수 있다.
상기 기구는, 팽창 챔버로부터의 복귀 중에 가스의 유동 방향으로 복귀 라인의 유동 단면이 전이 섹션에서 연속적으로 또는 단계적으로 감소하거나 또는 적어도 하나의 길이 섹션의 전이 섹션에서 연속적으로 그리고 적어도 하나의 다른 길이 섹션에서 단계적으로 감소하는 방식으로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 모세관 라인 섹션 및 모세관 라인 섹션에 인접한 전이 섹션을 갖는, 적어도 공급 라인의 섹션은 이음매없이 구성된다. 이는 마우스까지의 공급 라인의 유동 단면의 문제와 급격한 변화를 회피하기 위해 기구를 제조하는 신뢰할 수 있는 공정을 단순화한다. 특히 바람직하게는, 모세관 라인 섹션 및 깔때기형 전이 섹션을 갖는, 적어도 피드백 라인의 섹션은 이음매없이 한 부재로 구성되어, 전이 섹션 및 모세관 라인 섹션을 생산하는 신뢰할 수 있는 공정이 단순화된다.
전체적으로, 공급 라인은 회전 스웨이징 공정(rotary swaging process)을 사용하여 제조될 수 있다. 바람직하게는, 모세관 라인 섹션 및 모세관 라인 섹션에 인접한 전이 섹션을 갖는, 적어도 공급 라인의 섹션은 회전 스웨이징 공정에 의해 생산된다. 특히 바람직하게는, 모세관 라인 섹션 및 깔때기형 전이 섹션을 갖는, 적어도 공급 라인의 섹션은 회전 스웨이징 공정에 의해 생산된다. 회전 스웨이징 공정을 사용함으로써, 유동 단면을 결정하는 공급 라인의 내부 표면의 낮은 표면 조도 및 낮은 표면 파형을 갖는 고품질을 신뢰성있게 달성하는 것이 가능하다.
모세관 라인 섹션의 벽 두께는 모세관 라인 섹션을 향해 상류의 전이 섹션에 인접한 공급 라인 섹션의 벽 두께와 동일하거나 그보다 작을 수 있다. 이는 팽창 구역으로부터의 가스의 복귀를 위해 모세관 라인 섹션 옆에 또는 모세관 라인 섹션 주위에 큰 공간을 제공하는 것을 용이하게 한다. 또한, 모세관 라인 섹션의 옆 또는 주위로 복귀된 가스와 모세관 라인 섹션을 통해 공급된 가스 사이의 열 전달이 증가될 수 있다.
모세관 라인 섹션의 길이에 대한 모세관 섹션의 내경의 비는 바람직하게는 최소 0.004 내지 최대 0.2 사이이다.
바람직하게는, 유체가 공급 라인으로부터 나오고 팽창 챔버로 들어가는 모세관 라인 섹션의 마우스 개방부는 모세관 라인 섹션의 전방 측에 위치된다. 바람직하게는, 모세관 라인 섹션의 루멘을 봉입하고 유체를 운반하는 모세관 라인 섹션의 자켓은 측방향 개방부가 없다.
팽창 챔버의 루멘을 한정하는 팽창 챔버의 반대 벽면 및 마우스 개방부 사이의 거리는 최소 0.5 ㎜ 내지 최대 5 ㎜ 사이인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 저온수술 기구의 또다른 유리한 특징은 이하의 설명 및 도면뿐만 아니라 종속항으로부터도 추측될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 저온수술 기구의 원위 단부의 길이방향 단면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 예시적인 저온수술 기구의 길이방향 단면의 상세도이다.
도 2b 내지 도 2d는 도 2a에 도시된 단면에서 도 2a에 도시된 본 발명에 따른 기구의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 저온수술 기구의 길이방향 단면의 상세도이다.
도 4는 다른 예시적인 실시예에 따른 저온수술 기구의 길이방향 단면의 상세도이다.
도 5는 내시경의 작업 채널에서 안내되는 본 발명에 따른 예시적인 저온수술 기구의 길이방향 단면의 상세도이다.
도 6은 본 발명에 따른 예시적인 기구의 길이방향 단면의 상세도이다.
도 7은 본 발명에 따른 예시적인 기구의 길이방향 단면의 상세도이다.
도 1은 종래 기술의 저온수술 기구(10)의 원위 단부 섹션(13)의 길이방향 단면도이다. 기구(10)는 기구(10)의 원위 단부(13a)에서 기구(10)의 헤드(12)까지 연장되는 샤프트(11)를 갖는다. 외부에서, 헤드(12)에는 조직 샘플이 제거를 위해 부착 동결될 수 있는 접착면(14)이 제공된다. 샤프트(11)의 내부에는, 기구(10)의 원위 단부(13a)에 가스를 공급하기 위한 공급 라인(15)이 배치되어 있다. 공급 라인(15)은 개방부(마우스)(17)를 갖는 개구(16)에서 끝나고, 가스는 상기 개방부를 통해서 공급 라인(15)으로부터 기구(10)의 헤드(12)에 있는 팽창 챔버(18) 안으로 유동할 수 있다. 공급 라인(15)으로부터의 가스 스트림이 개구(16)에서 감속되고 가스가 팽창 챔버(18)로 진입할 때 개구(16)의 하류를 팽창시키고, 주울-톰슨 효과는 팽창 챔버(18) 내의 팽창된 가스가 온도 감소를 겪는다는 점에서 가스에서 뚜렷해질 것이다. 결과적으로, 상기 가스는 접착면(14)을 갖는 기구(10)의 헤드(12)를 냉각시킬 수 있다. 냉각된 가스는 공급 라인(15) 옆의 샤프트(11)에 배열된 복귀 라인(19)을 통해 팽창 챔버(18)를 떠난다. 팽창 챔버(18)로부터 복귀 라인(19) 내로의 가스의 역류는, 도 1의 화살표로 나타낸 바와 같이, 마우스 개구(17)로부터 유출되는 가스에 의해 방해될 수 있다. 따라서, 비교적 큰 팽창 챔버(18)는 적절한 역류를 보장할 수 있도록 제공되어야 한다.
도 2a는 본 발명에 따른 저온수술 기구(10)의 길이방향 단면을 도시한다. 본 발명에 따른 저온수술 기구(10)에서, 공급 라인(15)의 원위 단부(20)는 모세관 라인 섹션(21)(모세관 섹션)에 의해 형성된다. 모세관 라인 섹션(21)은 모세관 라인 섹션(21)의 전방 측(23) 상의 팽창 챔버(18) 내에 마우스(22)를 갖는다. 모세관 라인 섹션(21)은 팽창 챔버(18)를 봉입하는 캡(24)에 의해 형성된 기구(10)의 헤드(12)까지 그리고 헤드(12) 안으로 연장된다. 모세관 라인 섹션(21)의 마우스 개구(22)와 팽창 챔버(18)를 한정하는 캡(24)의 대향 벽면(26) 사이의 거리(25)는 바람직하게는 최소 0.5 mm에서 최대 5 mm까지이다. 팽창 챔버(18)의 루멘(27)을 한정하는 모세관 섹션(21)의 마우스(22)의 반대편에 있는 캡(24)의 벽면(26)은 예를 들어, 도시된 바와 같이 캡(24)의 벽면(26)에 충돌하는 가스를 피드백 라인(19)으로 운반하도록 배치 및 배열된 구형의 캡 표면(26)일 수 있다.
모세관 라인 섹션(21)은 예를 들어, 적어도 n = 2, 바람직하게는 n> 2의 일련의 n 번째 스텝 섹션(30n)을 형성하고, 도 2a에 도시된 바와 같이, 공급 라인(15)의 n = 3 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n)을 형성한다. 공급 라인(15)의 2 개의 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n) 사이에, 2 개의 스텝 섹션(30n-2, 30n-1 또는 30n-1, 30n)에 인접하여 각각 하나의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)이 배치된다. 적어도 하나의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서, 공급 라인(15)의 내부 단면적(33)은 바람직하게는 깔때기형, 예를 들어, 원추형으로 모세관 라인 섹션(21)의 마우스(22)를 향하는 원위 방향(34)으로 감소되어서, 기구(10)에 유체, 예를 들어, 가스가 로딩될 때 공급 라인(15)을 통해 마우스(22)를 향하여 유동하는 유체의 가속이 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서 발생할 것이다. 모세관 섹션(21)에 인접한 전이 섹션(32n-1)의 내부 벽면(35)은 바람직하게는 가스의 유동 방향(34)에 수직인 표면 섹션을 가지지 않으며, 팽창 챔버(18)를 향하여 유동 방향(34)으로 전이 섹션을 통해서 흐르는 가스는 유동해야 한다. 바람직하게는, 동일한 것이 잔여 전이 섹션들(32n-1) 각각에 적용된다. 오히려, 모세관 섹션(21)을 향한 도시된 예시적인 전이 섹션(32n-1)은 전이 섹션(32n-1)을 통해 길이방향 단면에서 보았을 때 유동 방향(34)에 대해 기울어진 내부 벽면(35)을 가지며, 그 원주방향 섹션은 유동 방향(34)과 90°보다 작은 예각을 갖는다. 잔여 전이 섹션(32n-2)은 바람직하게는 동일한 방식으로 구성된다. 도 2a는 시퀀스의 최종 스텝 섹션(30n)을 형성하는 모세관 라인 섹션(30n)을 향한 깔대기형 전이 섹션(32n-1)과 최종 스텝 섹션(30n-1)의 옆을 향한 깔대기형 전이 섹션(32n-2)을 도시한다. 바람직하게는, 유동 경로는 전이 섹션(32n-1) 전부터 모세관 라인 섹션(30n, 21)까지의 전이 영역(36)에서 모세관 라인 섹션(21)의 전이 섹션(32n-1)을 통해 연속적으로 테이퍼진다. 바람직하게는, - 공급 라인(15)의 유동 경로에 있는 전이 영역(35)에, - 특히 유동 단면의 급격한 변화를 유도하는 유동 방향(34)에 수직인 공급 라인(15)의 내부 벽면에 존재하지 않는다. 바람직하게는, 공급 라인(15)의 유동 단면은 깔대기형의 방식으로 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n) 사이의 공급 라인(15)의 각 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서 마우스(22)를 향하는 방향으로 감소하여, 바람직하게는 일련의 교대 배치된 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n) 및 깔대기형 내부 테이퍼링 단면을 갖는 전이 섹션(32n-2, 32n-1)이 형성된다.
공급 라인(15)의 전이 섹션(들)(32n-2, 32n-1)에서의 유동 단면이 공급 라인(15)의 스텝 섹션(30n-2 또는 30n-1)에서 유동 단면으로부터 급격하게 감소하지 않을 때, 상기 스텝 섹션은 전이 섹션(32n-2 또는 32n-1)의 전방에 배치되고 공급 라인(15)의 스텝 섹션(30n-1 또는 30n)에서의 유동 단면을 향하여 상기 전이 섹션(32n-2 또는 32n-1)에 인접하고, 상기 섹션이 전이 섹션(32n-2, 32n-1)의 유동 경로에서 전이 섹션(32n-2 또는 32n-1)에 인접하고, 전이 섹션(들)(32n-2, 32n-1)에서의 유동 경로가 유동 경로의 경로 섹션을 넘어 마우스(22)를 향하여 테이퍼질 때 유리하다. 이는 전이 섹션(32n-2 또는 32n-1)을 따르는 공급 라인(15)의 스텝 섹션(30n-1, 30n)에서의 유체의 압력 변동 및 유체의 임의의 와류를 감소시킨다.
모세관 섹션(21, 30n)을 향한 전이 섹션(32n-1)의 내부 단면(33)의 테이퍼 각도(37)는 바람직하게는 최소 15°내지 최대 40°이다. 테이퍼 각도(37)는 전이 섹션(32n-1)의 유동 단면을 측방향으로 제한하는 전이 섹션(32n-1)의 내부 벽면(35)에 의해 결정된다. 유동 방향(34)을 따라 공급 라인(15)을 통해 길이방향 단면에서 본 전이 섹션(32n-2, 32n-1)의 내부 벽면(35)은 유동 방향(34)에 대해 경사지게 배치되는 것이 바람직하다. 내부 벽면(35)은, 예를 들어, 절두 원뿔 또는 절두 피라미드의 측면일 수 있다. 최종 스텝 섹션(30n-1) 옆을 향한 전이 섹션(32n-2) 및/또는 모세관 라인 섹션(21)을 향한 전이 섹션(32n-1)은 유동 방향(34)에 평행한 평면에 대해 대칭일 수 있다. 최종 스텝 섹션(30n-1) 옆을 향한 전이 섹션(32n-2)에서 유동 단면적의 중심 및/또는 모세관 라인 섹션(21) 상의 전이 섹션(32n-1)에서 전이 섹션(32n-2)의 유동 단면적의 중심은 각각의 전이 섹션(32n-1, 32n-2)의 입구에서 유동 단면적에 수직으로 연장되는 직선 상의 대칭형 깔대기와 같이 위치될 수 있다. 하나 이상의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서 유동 단면의 대칭 깔대기형 테이퍼링에 대한 대안으로서, 전이 섹션(32n-2)의 유동 단면은 최종 스텝 섹션(30n-1)의 옆을 향하여 테이퍼질 수 있고 및/또는 전이 섹션(32n-1)의 유동 단면은 예를 들어, 비대칭 깔대기에서와 같이 최종 스텝 섹션(30n)을 향하여 테이퍼질 수 있다.
스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n)은 내부 단면 스텝을 형성한다. 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n)에서, 내부 단면은 내부 단면 스텝에 속한다. 각 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n) 내부에서, 공급 라인(15)의 내부 단면은 특정 크기 범위(스텝) 내에 유지된다. 스텝 섹션(30n-1, 30n) 내에서, 유동 단면은 예를 들어, 일정할 수 있다. 스텝 섹션(30n-2, 30n-1)의 크기 범위 내의 내부 단면은 각각의 하류(마우스를 향한) 스텝 섹션(30n)의 크기 범위 내의 내부 단면보다 크다. 따라서, 공급 라인(15)은 전이 섹션(32n-2m, 32n-1) 내의 스텝들 사이의 내부 단면의 서지형 단계적 진입을 표시하지 않지만, 바람직하게는 다음 스텝까지 유동 단면의 연속 또는 병렬 전이를 표시한다. 또한, 유동 단면은 전이 섹션(32n-2, 32n-1)의 적어도 하나의 제 1 길이방향 단면에서 적어도 하나의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서 단계적으로 그리고 제 1 길이방향 단면의 상류 또는 하류에 위치하는 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서의 적어도 하나의 다른 길이방향 단면에서 연속적으로 테이퍼져서, 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서의 유동 단면 전체가 다음 스텝을 향하여 연속적으로 그리고 단계적으로 테이퍼질 수도 있다. 특히, 공급 라인(15)은 공급 라인(15)의 내부 단면이 일련의 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n)의 시작으로부터 유동 방향으로 공급 라인(15)의 마우스(22)까지 단조롭게 감소하도록 구성될 수 있다. 이는 내부 단면이 적어도 일부 섹션에서는 엄격히 단조롭게 감소하고 일부 섹션에서는 선택적으로 동일하게 유지될 수 있다는 것을 의미한다.
일 실시예에서, 공급 라인(15)의 마우스까지의 모세관 라인 섹션(21) 내로 모세관 라인 섹션(21)을 향한 전이 섹션(30n-1) 내의 공급 라인(15)의 내부 벽면(35)에는 공급 라인(15)을 통한 유동 방향(34)에 대해 가로방향으로 배향되는 벤드 또는 에지가 없을 수 있고, 상기 에지 또는 벤드는 잠재적으로 공급 라인(15)의 유동 단면의 구배의 급격한 변화를 의미한다.
공급 라인(15) 옆에 그리고/또는 공급 라인(15) 주위에, 바람직하게는 복귀 라인(19)의 유동 단면이 형성된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 공급 라인(15)은 복귀 라인(19)에서 적어도 일부 섹션에 배치된다. 복귀 라인(19)의 유동 단면은 한편으로는 샤프트의 벽(38a) 뿐만 아니라 헤드(12)의 벽(38b)에 의해 제한되고 다른 한편으로는 공급 라인(15)의 벽(19)에 의해서 제한된다. 도 2a에서, 공급 라인(15)은 샤프트(11) 및 캡(24)에 의해서 동축으로 배치되는 것으로 도시된다. 그러나, 공급 라인(15) 뿐만 아니라 샤프트(11) 및/또는 캡(24)은 비동축일 수 있다. 즉 바람직하게는 평행한 중심축을 가질 수 있다.
바람직하게는, 도시된 바와 같이 전이 섹션(32n-2, 32n-1) 내의 공급 라인(15)의 외부 단면(40)은 마우스(22)를 향하는 방향(34)으로 급격하게 감소하지 않고, 바람직하게는 연속적으로 또는 단계적으로 감소한다. 적어도 하나의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서, 공급 라인(15)의 외부 단면은 길이방향 단면에서 마우스(22)을 향하는 방향으로 연속적으로 및 단계적으로 감소할 수 있다. 이 결과로 인하여, 도 2a에 따른 예시적인 실시예에 의해 도시된 바와 같이, 복귀 라인(19)의 유동 단면(41)은 전이 섹션의 길이를 따라서 각각, 복귀 라인(19)을 통해서 팽창 챔버(18)로부터 흐르는 가스의 방향(42)으로 즉, 전이 섹션(32n-2, 32n-1) 전방의 유동 단면으로부터 전이 섹션(32n-2, 32n-1) 뒤의 유동 단면으로 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서 급격하지 않게 감소할 수 있다. 복귀 라인(19)의 유동 단면(41)은 특히 연속적으로 또는 단계적으로, 또는 길이방향 단면에서 연속적으로 및 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서 팽창 챔버(18)로부터 멀리 유동하는 가스의 유동 방향(42)으로 특히 연속적 또는 단계적 방식으로, 또는 길이방향 단면에서 연속적으로 그리고 길이방향 단면에서 단계적으로 감소될 수 있다. 모세관 섹션(21, 30n) 옆 또는 모세관 섹션(21, 30n) 주위 및/또는 전이 섹션(32n-2, 32n-1) 사이의 복귀 라인(19)의 유동 단면(41)은 대체로 일정할 수 있다.
바람직하게는, 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n)은 외부 단면 스텝을 결정한다. 하나의 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n)에서, 공급 라인(15)의 외부 단면(외부 단면 적)은 하나의 외부 단면 스텝에 속한다. 각 스텝 섹션 내에서, 공급 라인의 외부 단면은 특정 크기 범위(단계) 내에 있다. 하나의 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n)에 따라, 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n)의 외부 단면은 예를 들어, 일정할 수 있다. 하나의 스텝 섹션(30n-2, 30n-1)의 크기 범위에서의 외부 단면은 스텝 섹션(30n-1, 30n)을 따르는 (마우스를 향하여) 각각 하류의 크기 범위의 외부 단면보다 크다. 따라서, 공급 라인(15)은 바람직하게는 다음 스텝을 향한 외부 단면의 급격한 전이 없이 전이 섹션(32n-2, 32n-1)의 스텝들 사이에서 나타나는 외부 단면의 단계적 진행을 나타낸다. 오히려, 전이는 바람직하게는 전이 섹션(32n-2, 32n-1)의 길이에 걸쳐 연장되고 및/또는 다음 스텝을 향한 외부 단면의 전이는 바람직하게는 연속적이거나 또는 유동하는 유체로부터 볼 때 단계적으로 나타난다. 도 2c에 의해 도시된 전이 섹션들(32n-2, 32n-1) 사이 및 모세관 라인 섹션(21) 및 마우스(22)를 향한 전이 섹션(32n-1) 사이의 공급 라인(15)의 외부 단면은 바람직하게는 거의 일정하여, 모세관 라인 섹션(21)은 모세관 라인 섹션(21)의 길이방향 범위를 따라 대략 일정한 외부 단면을 나타낸다.
도 2a에 의해 도시된 예시적인 실시예에 관하여, 도 2b 내지 도 2d를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n) 옆 또는 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n) 주위의 복귀 라인(19)의 유동 단면적 컨텐츠(41)(An-2, An-1, An)의 비는 스텝 섹션으로부터 스텝 섹션으로 마우스(22)를 향하는 유동 방향(34)으로 스텝 섹션(30)에서 내부 단면적 컨텐츠(33)(Bn-2, Bn-1, Bn)를 향하여 샤프트(11)에서 공급 라인(15)의 형성으로 인하여 감소하고, 이는 상기 비가 모세관 라인 섹션(21)에서 가장 크다는 것을 의미한다. 따라서, 유사하게, An : Bn ≥ An-1 : Bn-1≥An-2 : Bn-2가 적용된다.
모세관 라인 섹션(21)의 유동 단면의 면적 컨텐츠에 대한 모세관 라인 섹션(21)의 옆 및/또는 모세관 라인 섹션(21) 주위의 복귀 라인(19)의 유동 단면의 면적 컨텐츠의 비는 바람직하게는 5보다 크거나 또는 5와 같다. (명확성 목적을 위해, 도 3에서 예시적 방식으로 도시된) 모세관 라인 섹션의 내경(28)은 모세관 라인 섹션의 유동 단면(33)을 결정한다. (명확성 목적을 위해, 도 3에서 예시적 방식으로 도시된) 모세관 라인 섹션(21)의 길이에 대한 모세관 라인 섹션(21)의 내경(28)의 비는 바람직하게는 최소 0.004 내지 최대 0.2이다. 모세관 라인 섹션(21)을 형성하는 모세관의 길이(29)는 예를 들어, 최소 1 ㎜ 내지 최대 15 ㎜일 수 있다. 모세관 라인 섹션(21)의 내경(28)은, 예를 들어, 최소 60 마이크로미터, 최대 200 마이크로미터일 수 있다.
전이 섹션(32n-2, 32n-1), 전이 섹션(32n-2, 32n-1)과 모세관 라인 섹션(21, 30n) 사이의 스텝 섹션(30n-1)을 갖는 공급 라인(15)의 섹션은 바람직하게는 한 부재로 시임없이 형성된다. 예를 들어, 섹션은 회전 스웨이징 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 접착면(14)을 갖는 헤드(12)를 형성하는 샤프트의 캡(24)은 예를 들어, 스테인리스 스틸로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 샤프트(11)는 PEEK, PA, PUR 또는 PTFE로 구성될 수 있다. 샤프트(11)는 강성 또는 가요성일 수 있다.
저온수술 기구(10)의 작동 중에, 다음이 발생한다 :
공급 라인(15)에 연결된 유체 공급원(미도시)의 사용으로, 공급 라인(15)에는 유체, 특히 N2O 또는 CO2와 같은 가스가 로딩되며, 이 경우 유체는 저온수술 기구(10)의 원위 작업 단부(43)에서 튜브형 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n)으로부터 마우스(22) 및 팽창 챔버(18)의 방향으로 인접 전이 섹션(32n-2, 32n-1)을 통해 그리고 후속 튜브형 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n) 안으로 흐른다. 팽창 챔버(18)의 방향으로 전이 섹션(32n-2, 32n-1)의 공급 라인(15)의 내부 단면(33) 및 그에 따른 유동 단면의 깔때기형의 감소로 인해, 유체는 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서 가속된다. 전이 섹션에서 급격하지 않고, - 임의의 길이에 걸쳐 연장되는 - 바람직하게는 스텝에서 스텝으로의 유동 단면(33)의 연속적 또는 단계적인 감소로 인하여, 각 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서의 가속으로 인한 스텝 섹션(32n-1, 32n-1, 30n)에서의 와류 및/또는 압력 변동은 대체로 방지된다. 바람직하게는, 스텝 섹션(32n-1, 32n-1, 30n)은 각각 하나의 길이를 가져서, 전이 섹션(32n-2, 32n-1)을 따르는 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n)에서의 와류 및/또는 압력 변동은 대체로 또는 완전히 감소된다. 가스는 (n-1) 번째 스텝 섹션으로부터 (n-1) 번째 전이 섹션을 통해 모세관 섹션(21) (n 번째 스텝 섹션)으로 흐른다. (n-1) 스텝 섹션으로부터 모세관 섹션(21)으로의 전이로 인한 가스의 잠재적 압력 변동은 바람직하게는 모세관 섹션(21)의 형성으로 인해 완전히 감소된다. 모세관 섹션(21)에는, 마우스(22)를 향한 유동 방향(34)으로 층류 유동이 발생하고, 상기 층류 유동은 마우스 개방부(22)에 인접한 모세관 섹션(21)의 원위 단부에서 모세관 섹션(21)에서의 압력 변화의 완화로 인해 유동 방향(34)으로 더 이상 변화하지 않는 대응 속도 프로파일(비산란 유동 프로파일)을 나타낸다. 모세관 섹션(21)은 주울-톰슨 효과 형성을 위한 가스용 개구를 형성한다. 따라서, 공급 라인(15)으로부터 팽창 챔버(18) 내로 유동할 때 유체 제트의 큰 폭의 확대를 발생시키고 따라서 역류와의 상호 작용을 유도하는 도 1에 따른 종래 기술에서와 같은 - 개구(16)는 도 2a에 도시된 바와 같이 생략될 수 있다. 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서의 가속 및 마우스(22)으로부터 기구 헤드(12)의 반대 벽면(26)의 방향으로 팽창 챔버(18) 안으로 유동하기 전의 압력 변동의 부재로 인하여 가스 스트림은 모세관 섹션(21)으로부터 팽창 챔버(18) 내로 유동한다. 그렇게 할 때, 가스는 역류 가스가 크게 방해받지 않고 마우스(22)로부터 유동한다. 마우스(22)로부터 흐르고 팽창 챔버(18)에서 팽창하는 가스는 주울-톰슨 효과의 결과로서 온도 감소를 겪고 조직 샘플이 접착면(14)에 동결될 수 있는 방식으로 헤드(12) 및 접착면(14)을 냉각시킨다. 그 후, 조직 샘플은 기구(10)를 당김으로써 잔류 조직으로부터 분리되어 제거될 수 있다.
따라서, 냉각된 가스의 역류는 유출 가스에 의해 방해받지 않는다. 팽창 챔버로부터의 팽창된 가스는 바람직하게는 마우스 라인(22)을 통해 팽창 챔버(18)로부터 복귀 라인(19) 내로의 유동 방향의 반대 방향으로 팽창 챔버(18) 내로의 공급 라인(21)을 떠나는 유체와 평행하게 유동한다. 이는 큰 용적의 역류는 원위 단부(13a) 상의 기구(10)의 상세사항을 도시하는 도 3의 화살표로 예시된다. 복귀 라인(19)을 통해 역류하는 가스는 공급 라인(15)의 모세관 섹션(21)의 외부 벽면을 지나 미끄러져서 모세관 라인 섹션(21)을 통해 흐르는 가스로부터 열을 회수한다. 이는 모세관 섹션(21)의 벽(44)이 바람직하게는 모세관 섹션(21)을 향해 전이 섹션(32n-1)에 인접한 스텝 섹션(30n-1)의 벽과 같이 얇거나 또는 더욱 얇다는 점에서 개선된다.
역류하는 가스는 예를 들어, 샤프트(11)의 측방향 개방부(미도시)를 통해 이탈할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 기구(10)의 변형된 예시적인 실시예의 상세사항을 도시한다. 기구(10)의 단부 섹션(13)이 도시되어 있다.
공급 라인(15)과 복귀 라인(19)은 기구(10)의 샤프트(11)에서 서로 이웃하여 형성된다. 공급 라인(15)의 모세관 섹션(21)은 샤프트(11)에 제공된 공급 라인(15)의 섹션에 삽입된다. 모세관 섹션(21)은 기구(10)의 캡(24)에 도달하고, 상기 캡은 팽창 챔버(18)를 봉입한다.
공급 라인(15)은 최종 스텝 섹션(30n)이 모세관 섹션(21)에 의해 형성되는 적어도 3 개의 스텝 섹션(30n-2, 30n-1, 30n)을 갖는다. 최종 스텝 섹션(30n-1) 옆에 있는 적어도 전이 섹션(32n-2)에서, 공급 라인(15)의 내부 단면은 깔때기 형상의 팽창 챔버(18)에서 마우스(22)를 향한 방향으로 깔대기형 방식으로 감소한다.
샤프트(11)의 팽창 챔버(18)에 연결된 복귀 라인(19)의 유동 단면은 깔대기의 형태로 복귀 라인(19)의 전이 섹션(19m-2, 19m-1)에서 감소한다. 복귀 라인(19)의 전이 섹션들(19m-2, 19m-1) 사이에서, 복귀 라인(19)의 유동 단면은 바람직하게는 대체로 일정하다. 복귀 라인(19)의 전이 섹션(19m-2, 19m-1)의 수는 공급 라인(15)의 전이 섹션(32n-3, 32n-2, 32n-1)의 수에 대응할 수 있다.
도 5는 샤프트(11)가 내시경(46)의 작업 채널(45)에서 길이방향으로 이동 가능하게 안내되는 본 발명에 따른 저온수술 기구(10)를 도시한다. 기구(10)의 샤프트(11)의 원위 단부에는, 기구(10)의 헤드(12)가 슬림한 원위 단부(47)와 함께 배열되며, 이 경우 원위 단부(47)의 외경(48)은 헤드(12)에 인접한 샤프트 섹션의 외경(49)에 비해 감소된다. 모세관 섹션(21)은 좁은 단부 섹션(47)에서 팽창 챔버(18) 안으로 연장되고, 상기 챔버는 단부 섹션(47)에 의해서 제한된다. 예시적인 실시예에서, 유체는 공급 라인(15)의 적어도 2 개의 연속적인 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서 각각 가속되고, 팽창 챔버(18)에서 마우스(22)를 향한 유동 방향(34)으로 내부 단면(33)에서 각각의 깔대기형으로 감소되고, 이 경우 튜브형 스텝 섹션(30n-1, 30n)이 각각의 전이 섹션(32n-2, 32n)을 따른다. 원위방향 최종 스텝 섹션(30n)은 모세관 섹션(21)이다. 전이 섹션(32n-2, 32n-1)의 균일한 가속 및 모세관 섹션(21)의 압력 변동의 감소로 인해 - 공급 라인(15)을 통해 흐르는 유체의 유동 프로파일은 바람직하게는 모세관 섹션(21)의 단부에서 일정하며, 즉 유동 방향(34)으로 더 이상 변화하지 않으며 - 유체는 마우스(22)를 떠난 후에 팽창 챔버(18) 안으로 흐른다. 그 결과, 기구 헤드(12)의 슬림한 단부 섹션(47)으로 인한 한정된 공간 조건에도 불구하고 마우스(22)로부터 팽창 챔버(18) 내로 흘러나오는 가스로 인한 방해없이 팽창 챔버(18)로부터 팽창된 가스를 적절히 복귀시키는 것이 가능하다. 이제는 조직 샘플(50)은 기구 헤드(12)와 함께 취할 수 있고, 상기 샘플은 내시경(46)의 작업 채널(45)의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 결과적으로, 조직 샘플(50)을 갖는 기구(10)의 헤드(50)가 내시경의 작업 채널(45) 내로 후퇴될 수 있다. 즉, 조직 샘플(50)이 채취된 후에, 내시경(46)의 작업 채널(45) 내의 조직 샘플(50)이 환자의 신체로부터 보호된 방식으로 제거될 수 있다.
도 6은 튜브형 장착 섹션(51)에 의해서 헤드가 기구(10)의 샤프트(11)에 장착될 수 있는 본 발명에 따른 기구(10)의 상세사항을 도시한다. 헤드(12)는 첨부형 단부 섹션(52)을 가지며, 단부 섹션(52) 및 장착 섹션(51) 사이에는 튜브형 접착 섹션(53)이 배치되어 있다. 헤드(12)는 접착 섹션(53)에 허리부(54)를 갖는다. 특히, 접착 섹션(53)의 외경은 첨부형 단부 섹션의 외경에 대해서 감소된다. 바람직하게는, 접착 섹션(53)의 벽은 장착 섹션(51)의 벽에 비해 감소된 두께를 나타낸다. 접착 섹션(53)은 첨부형 단부 섹션(52) 안으로 연장될 수 있는 팽창 챔버(18)를 제한한다. 공급 라인(15)의 모세관 라인 섹션(21)은 접착 섹션(53) 내로 연장된다. 첨부형 단부 섹션(52)은 샘플을 취하기 위해 조직을 천공하는 것을 용이하게 한다. 샘플을 채취하기 위해, 기구(10)의 공급 라인(15)은 유체로 로딩되고, 이 경우 유체는 팽창 챔버(18)를 향한 유동 방향으로 공급 라인(15)을 통해 유동하고 팽창 챔버에서 팽창하고 헤드(12)를 냉각시킨다. 그렇게 할 때, 특히 조직에 대한 동결 효과는 접착 섹션(53)에 기인할 수 있다. 첨부형 단부 섹션(52)의 외경과 비교하여 접착 섹션(53)의 감소된 외경으로 인해, 헤드(12)와 동결된 부착된 조직 사이에 포지티브 연결부가 형성되기 때문에, 샘플 채취가 간단해진다.
도 7은 헤드 수용 부(55)에 의해 샤프트(11)에 장착된 헤드(12)를 갖는 본 발명에 따른 기구(10)의 예시적인 실시예의 원위 단부(13)의 상세사항을 도시한다. 기구(10)의 헤드 수용 부(55)는 샤프트(11)와 헤드(12)에 의해 봉입된 루멘 내로 연장된다. 모세관 라인 섹션(21)의 외경은 모세관 라인 섹션(21)을 향하여 전이 섹션(32n-1)에 인접한 스텝 섹션(30n-1)의 외경보다 작다. 모세관 라인 섹션(21)을 향한 전이 섹션(32n-1) 내의 공급 라인(15)의 내부 단면의 연속적인 테이퍼 때문에, 공급 라인(15) 외부로 흐르는 유체에 의해서 팽창 가스의 역류의 장애는 대체로 방지된다. 또한, 복귀 라인(19)의 유동 저항은 급격한 증가를 갖는 기구와 비교하여 [팽창 챔버(18)로부터 멀리 흐르는 가스의 유동 방향으로] 전이 섹션(32n-1) 내의 공급 라인(15)의 외부 단면(40)의 연속적인 증가에 기인하여 개선된다. 공급 라인(15)의 구성으로 인해, 헤드 수용 부(55)를 통한 자유 용적의 감소에도 불구하고, 팽창된 가스의 적절한 복귀가 가능해진다. 모세관 섹션(21)의 마우스(22) 반대편이고 팽창 챔버(18)를 제한하는 벽면(26)은 본 실시예 및 도 6에 따른 실시예에서 원뿔의 측면이다.
본원에는 기구(10)의 팽창 챔버(18) 내로 유체를 운반하기 위한 공급 라인(15)을 포함하는 저온수술 기구(10)가 개시된다. 상기 공급 라인(15)은 팽창 챔버(18)에서 끝나고, 팽창 챔버(18)에서 유체의 팽창 동안 주울-톰슨 효과를 형성하는 모세관 라인 섹션(21)을 가진다. 공급 라인(15)의 유동 단면은 적어도 하나의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서, 바람직하게는 팽창 챔버(18)를 향한 유동 방향(34)의 깔때기 형태의 공급 라인(15)의 둘 이상의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서 감소된다. 유동 방향(34)으로 볼 때 - 각각의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)을 따라서, 바람직하게는, 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에 인접하여, 공급 라인(15)의 스텝 섹션(30n-1, 30n)을 따르고, 후속 섹션의 유동 단면이 바람직하게는 대체로 일정한 것이 바람직하다. 최종 스텝 섹션(30n-1, 30n)은 모세관 라인 섹션(21)에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 유체의 압력 변동은 스텝 섹션(30n-1, 30n)에서 감소할 수 있다. 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서의 유체의 가속으로 인해 그리고 모세관 섹션(21) 및 선택적으로 추가의 스텝 섹션(30n-1, 30n-2)에서의 압력 변동의 완화로 인해, 팽창 챔버(18)에서 팽창 범위는 팽창 챔버(18)의 팽창된 가스의 역류를 방해하지 않으면서 증가된다.
깔대기형 전이 섹션(들)(30n-2, 30n-1)뿐만 아니라 모세관 섹션(21)의 사용으로 인해, 유체 제트의 자유 경로 길이는 피드백 라인(15)의 단부에 개구를 갖는 저온수술 기구와 비교하여 본 발명에 따른 기구(10)에서 유체 제트를 확대하지 않고 크게 증가하여, 마우스 개방부(22)로부터 팽창 챔버(18) 내로 멀리 유동하는 유체와 팽창 챔버(18)로부터 역류하는 가스 사이의 상호 작용이 크게 감소될 수 있다. 바람직하게는, 공급 라인(15)을 통해 마우스(22)를 향한 방향으로 유동하는 유체의 압력 변동 및/또는 와류는 본 발명에 따른 기구(10)의 일 실시예에서 모세관 섹션(21)에서 이들이 팽창 챔버(18)에서 확대되지 않고 유체 제트의 자유 경로 길이를 더 이상 한정하지 않는 범위까지 완화된다. 확대없이 유체 제트의 자유 경로 길이는 마우스 개방부(22)로부터 유체의 유동 방향(34)으로 팽창 챔버(22)의 지점까지 측정되고 상기 지점에서 유체 제트 직경은 마우스 개방부(22)에서 모세관 라인 섹션(21)의 외경의 크기와 동일한 크기를 초과하거나 또는 확대없이 유체 제트의 자유 경로 길이가 유체 유동 방향(34)의 마우스 개방부(22)로부터 [유동 방향(34)의] 상기 수준에서 팽창 챔버(18)의 지점까지 측정되고, 상기 지점에서 마우스 개방부(22)로부터 팽창 챔버(18) 안으로 멀리 흐르는 유체 제트와 피드백 라인(19)으로 역류하는 가스의 상호작용이 세트된다.
10 기구
11 샤프트
12 헤드
13 기구의 원위 단부 섹션
13a 기구의 원위 단부
14 접착면
15 공급 라인
16 개구
17 개방부
18 팽창 챔버
19 복귀 라인
19m-1 복귀 라인의 전이 섹션
19m-2 복귀 라인의 전이 섹션
20 복귀 라인의 원위 단부
21 모세권 라인 섹션/모세관 섹션
22 마우스
23 전방측
24 캡
25 거리
26 벽면
27 루멘
28 직경
29 길이
30n, 30n-1, 30n-2 스텝 섹션
32m-1, 32n-2 전이 섹션
33 내부 단면적/유동 단면적
34 팽창 챔버를 향한 유동 방향
35 내부 벽면
36 전이 영역
37 테이퍼링 각도
38a 샤프트의 벽
38b 헤드의 벽
39 공급 라인의 벽
40 외부 단면
41 복귀 라인의 유동 단면
42 팽창 챔버로부터 먼 유동 방향
43 원위 작업 단부
44 모세관 섹션의 벽
45 작업 채널
46 내시경
47 단부 섹션
48 단부 섹션의 외경
49 샤프트의 외경
50 조직 샘프
51 장착 섹션
52 단부 섹션
53 접착 섹션
54 허리부
55 헤드 수용 부
An, An-1, An-2 복귀 라인의 유동 단면적 컨텐츠
Bn, Bn-1, Bn-2 공급 라인의 유동 단면적 컨텐츠
S1-S1, S2-S2, S3-S3 섹션 평면

Claims (14)

  1. 샤프트(11)의 봉입된 원위 단부에 배치된 팽창 챔버(18) 내로 유체를 공급하기 위한 공급 라인(15)으로서, 상기 팽창 챔버(18) 내에서 끝나는 모세관 라인 섹션(21)을 갖는, 상기 공급 라인(15);
    상기 팽창 챔버(18)로부터 가스를 복귀시키기 위해 상기 팽창 챔버(18)에 연결되는 복귀 시스템을 구비하고,
    상기 샤프트(11)의 봉입된 원위 단부는, 구형의 내부 표면을 갖고,
    상기 공급 라인(15)은 상기 모세관 라인 섹션(21)과 서로 다른 크기의 내부 단면(33)을 갖는 적어도 하나의 제 1 섹션(30n-2, 30n-1)을 가지며,
    상기 모세관 라인 섹션(21) 및 상기 제 1 섹션(30n-2, 30n-1)은 상기 공급 라인(15)의 팽창 챔버(18)를 향하는 유체의 유동 방향(34)을 따라 일정한 내부 단면을 갖는 스텝 섹션이고,
    상기 모세관 라인 섹션(21)은 상기 유체에 대하여 주울-톰슨(Joule-Thomson) 효과를 발생시키도록 구성되고,
    상기 제 1 섹션(30n-2, 30n-1)의 내부 단면(33)은, 상기 모세관 라인 섹션(21)의 내부 단면보다도 더 크고,
    상기 공급 라인(15)은 적어도 하나의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)을 갖고,
    상기 적어도 하나의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)은 상기 모세관 라인 섹션(21)과 상기 제 1 섹션(30n-2, 30n-1) 사이에 배치되고,
    상기 공급 라인(15)을 통한 유동 경로는 상기 적어도 하나의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서 상기 팽창 챔버(18)를 향하는 상기 유체의 유동방향(34)으로 깔때기의 형태로 테이퍼지고,
    상기 공급 라인(15)은 상기 복귀 시스템의 복귀 라인(19)에 배치되고 및/또는 상기 복귀 라인(19)은 상기 공급 라인(15) 옆에 배치되고,
    상기 공급 라인(15)의 벽은 상기 복귀 라인(19)의 벽을 형성하고,
    상기 복귀 라인(19)을 통과하는 유동 경로는 상기 적어도 하나의 전이 섹션(32n-2, 32n-1)의 옆에서, 상기 팽창 챔버(18)를 향하는 상기 유체의 유동 방향(34)과는 반대 방향(42)으로 테이퍼지는, 저온수술 기구(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급 라인(15)의 유동 경로는 상기 전이 섹션(32n-1)에서 상기 모세관 라인 섹션(21, 30n)을 향하여 깔때기 형태로 테이퍼지는, 저온수술 기구(10).
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기구(10)는 상기 유체에 대한 유동 단면이 상기 모세관 라인 섹션(21)의 마우스(22)로부터 상기 팽창 챔버(18) 안으로의 전이 중에 급격히 증가하는 방식으로 구성되는, 저온수술 기구(10).
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모세관 라인 섹션(21)의 내부 단면에 대한 상기 모세관 라인 섹션(21) 옆의 또는 상기 모세관 라인 섹션(21) 주위의 상기 복귀 라인(19)의 유동 단면(41)의 비는 5보다 크거나 같은, 저온수술 기구(10).
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공급 라인(15)의 외부 단면(40)은 상기 깔때기형 전이 섹션들(32n-2, 32n-1)에서 상기 모세관 라인 섹션(21)의 마우스(22)를 향한 방향(34)으로 연속적으로 감소되는, 저온수술 기구(10).
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모세관 라인 섹션(21) 및 상기 전이 섹션(32n-2, 32n-1)을 갖는 상기 공급 라인(15)의 섹션은 이음매없이 한 부재로 형성되는, 저온수술 기구(10).
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모세관 라인 섹션(21) 및 상기 깔때기형 전이 섹션(32n-2, 32n-1)을 갖는 상기 공급 라인(15)의 섹션은 회전 스웨이징 공정을 사용하여 생산되는, 저온수술 기구(10).
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모세관 라인 섹션(21)의 벽 두께는 상기 모세관 라인 섹션(21)을 향한 상기 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에 인접한 공급 라인 섹션의 벽 두께보다 크거나 같은, 저온수술 기구(10).
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모세관 라인 섹션(21)의 길이(29)에 대한 상기 모세관 라인 섹션(21)의 내경(28)의 비는 최소 0.004에서 최대 0.2 사이인, 저온수술 기구(10).
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내부 단면(33)이 상기 전이 섹션(32n-2, 32n-1)에서 깔때기 형상으로 테이퍼진 테이퍼 각도(37)는 최소 15°내지 최대 40° 사이인, 저온수술 기구(10).
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모세관 라인 섹션(21)의 마우스 개방부(22)는 상기 모세관 라인 섹션(21)의 전방 측(23)에 제공되는, 저온수술 기구(10).
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모세관 라인 섹션(21)의 마우스 개방부(22)와 상기 팽창 챔버(18)의 반대 벽면(26) 사이의 거리(25)는 최소 0.5 mm 내지 최대 5 mm 사이인, 저온수술 기구(10).
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