RU2713947C2 - Apparatus for cryotherapy - Google Patents
Apparatus for cryotherapy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713947C2 RU2713947C2 RU2018128786A RU2018128786A RU2713947C2 RU 2713947 C2 RU2713947 C2 RU 2713947C2 RU 2018128786 A RU2018128786 A RU 2018128786A RU 2018128786 A RU2018128786 A RU 2018128786A RU 2713947 C2 RU2713947 C2 RU 2713947C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- cooling
- evaporator
- compressor
- inlet
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/02—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by cooling, e.g. cryogenic techniques
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинскому оборудованию, а именно к устройствам для наружного охлаждения паталогических тканей человека и может использоваться при криохирургических операциях.The invention relates to medical equipment, namely, devices for external cooling of pathological human tissues and can be used in cryosurgical operations.
Изобретение предназначено для низкотемпературной абляции биологических тканей на поверхности кожи человека. Терапевтический эффект достигается за счет локального воздействия охлажденным до низких температур наконечником на нежелательные образования на поверхности кожи. При таком воздействии ткани нежелательных образований разрушаются.The invention is intended for low-temperature ablation of biological tissues on the surface of human skin. The therapeutic effect is achieved due to local exposure to a tip cooled to low temperatures on undesirable formations on the skin surface. With this effect, the tissues of unwanted formations are destroyed.
В настоящее время в клинической практике находят применение 2 типа аппаратов для осуществления данной процедуры: аппараты, использующие энергию фазового превращения, и аппараты, использующие эффект дросселирования газов.Currently, 2 types of apparatuses are used in clinical practice for the implementation of this procedure: apparatuses using the energy of phase transformation, and apparatuses using the effect of gas throttling.
Использование эффекта энергии фазового превращения основано на поглощении тепла, происходящее при изменении агрегатного состояния хладагента (переход из жидкого состояния в газообразное и переход из твердого состояния в жидкое). Минимальная температура рабочей части криоинструмента в этом случае поддерживается близкой к точке кипения хладагента или точке его плавления. Система, использующая указанные принципу описана в заявке WO 2010117945 А1 (Публикация: 14.10.2010) и патенте US 8814850 В2 (Публикация: 29.08.2014).The use of the phase transformation energy effect is based on the absorption of heat that occurs when the state of aggregation of the refrigerant changes (the transition from the liquid state to the gaseous state and the transition from solid to liquid state). The minimum temperature of the working part of the cryotool in this case is maintained close to the boiling point of the refrigerant or its melting point. A system using these principles is described in WO 2010117945 A1 (Publication: 10/14/2010) and US Pat. No. 8,814,850 B2 (Publication: 08/29/2014).
Второй тип аппаратов, в которых охлаждение происходит за счет дросселирования газа. Принцип работы подобных аппаратов состоит в том, что сжатый газ под высоким давлением поступает в рекуперативный теплообменный аппарат, где происходит его охлаждение за счет теплообмена с более холодным обратным потоком. После этого происходит дросселирование прямого потока - резкое снижение давления при прохождении газа через суженное отверстие. Система, использующая указанные принципу описана в заявке US 20070277550 А1 (Публикация: 06.12.2007).The second type of apparatus in which cooling occurs due to gas throttling. The principle of operation of such devices is that compressed gas at high pressure enters the recuperative heat exchanger, where it is cooled by heat exchange with a colder return flow. After this, direct flow throttling occurs - a sharp decrease in pressure as the gas passes through the narrowed opening. A system using these principles is described in application US 20070277550 A1 (Publication: December 6, 2007).
Основными недостатками указанных выше аппаратов являются:The main disadvantages of the above devices are:
- необходимость постоянного наличия криоагента или баллонов с газом под давлением для проведения криохирургических операций;- the need for the constant presence of a cryoagent or cylinders with gas under pressure for cryosurgical operations;
- сложность обеспечения поставок жидкого криоагента и баллонов с газом под давлением в удаленные регионы;- the complexity of ensuring the supply of liquid cryoagent and gas cylinders under pressure to remote regions;
- опасность работы с баллонами под высоким давлением и жидким криоагентом;- the danger of working with high pressure cylinders and liquid cryoagent;
- необходимость постоянной дозаправки аппарата, что ограничивает время непрерывной криодеструкции биотканей.- the need for constant refueling of the apparatus, which limits the time of continuous cryodestruction of biological tissues.
Для ухода от указанных недостатков предлагается аппарат для лечения холодом, работающий по замкнутому однопоточному холодильному циклу на многокомпонентном смесевом хладагенте. Подобные циклы известны и применяются для получения низких температур в диапазоне от минус 40 до минус 170°С, но широкого применения в криохирургии еще не нашли.To avoid these drawbacks, an apparatus for treating cold is proposed, operating on a closed single-threaded refrigeration cycle on a multicomponent mixed refrigerant. Such cycles are known and are used to obtain low temperatures in the range from minus 40 to minus 170 ° C, but have not yet been widely used in cryosurgery.
Известна система, работающая на смесевом хладагенте, которая предназначена для охлаждения внешних объектов, в т.ч. биологических (US 6151901 А, публикация: 28.11.2000), которая включает в себя компрессор, пластинчатый теплообменник, устройство для расширения газа и металлический жесткий катетер. Система работает следующим образом. Смесь газов сжимается в компрессоре, затем попадает в пластинчатый миниатюрный теплообменник, где происходит охлаждение потока высокого давления поток низкого. Затем поток хладагента расширяется в дроссельном устройстве, и после этого охлаждает теплопередающий элемент жесткого катетера для дальнейшего охлаждения внешних объектов.A known system operating on a mixed refrigerant, which is designed to cool external objects, including biological (US 6151901 A, publication: 11.28.2000), which includes a compressor, a plate heat exchanger, a device for expanding gas and a metal rigid catheter. The system operates as follows. The gas mixture is compressed in the compressor, then enters the miniature plate heat exchanger, where the high-pressure stream is cooled by the low-pressure stream. Then the flow of refrigerant expands in the throttle device, and then cools the heat transfer element of the rigid catheter for further cooling of external objects.
Вышеуказанная система не обеспечивает регулирование давления и расхода хладагента через испаритель, таким образом отсутствует возможность регулирования температуры охлаждения, которая достигается на теплопередающем элементе жесткого катетера. Так же к недостаткам можно отнести наличие высокого давления внутри жесткого катетера, который контактирует с пациентом.The above system does not provide pressure and flow control of the refrigerant through the evaporator, so there is no possibility of regulating the cooling temperature, which is achieved on the heat transfer element of the rigid catheter. The disadvantages include the presence of high pressure inside the rigid catheter, which is in contact with the patient.
Заявляемое изобретение позволяет устранить недостатки предшествующего уровня техники. Техническим результатом является повышение автономности работы аппарата, улучшение эксплуатационных характеристик в части увеличения диапазона и точности регулирования температуры охлаждения, простоты и безопасности эксплуатации. Также техническим результатом является сокращение времени достижения наконечником требуемой низкой температуры, за счет того, что в процессе выхода на режим возможно изменение давления смесевого хладагента в испарителе, и таким образом, обеспечение наиболее оптимального режима работы аппарата в период пока температура в испарителе не достигла заданного значения.The claimed invention allows to eliminate the disadvantages of the prior art. The technical result is to increase the autonomy of the apparatus, improve performance in terms of increasing the range and accuracy of regulation of the cooling temperature, simplicity and safety of operation. Also, the technical result is to reduce the time the tip reaches the required low temperature, due to the fact that in the process of entering the mode, it is possible to change the pressure of the mixed refrigerant in the evaporator, and thus ensuring the most optimal operating mode of the device during the period until the temperature in the evaporator reaches the set value .
Для достижения заявленных технических результатов решается совокупность технических задач. Все элементы холодильной машины, работающей по циклу на смесевом хладагенте, расположены в отдельном агрегатном блоке. Электронный расширительный вентиль, позволяющий управлять давлением и расходом смесевого хладагента через испаритель, также расположен в агрегатном блоке. Испаритель холодильной машины представляет собой змеевик из тонкой трубки, в котором продолжается дросселирование хладагента и понижение температуры. Наконечник, через который холод передается к охлаждаемой ткани, представляет из себя стержень из теплопроводного металла, вокруг которого навит змеевик -испаритель холодильной машины. Испаритель с наконечником, валяющиеся инструментальной частью аппарата для лечения холодом соединены с его аппаратной частью гибкими шлангами. Давление хладагента в инструментальной части не превышает 3 бар, что позволяет обеспечить полную безопасность использования аппарата. Змеевик навит на наконечник таким образом, что выход из него хладагента находится ближе к передней части наконечника, через производится криовоздействие на ткани. Таким образом удается обеспечить более низкую температуру криовоздействия.To achieve the claimed technical results, a set of technical problems is solved. All elements of the refrigeration machine operating in a cycle on a mixed refrigerant are located in a separate aggregate unit. An electronic expansion valve that allows you to control the pressure and flow rate of the mixed refrigerant through the evaporator is also located in the aggregate unit. The evaporator of the chiller is a thin tube coil in which the refrigerant is throttled and the temperature lowered. The tip through which the cold is transferred to the fabric to be cooled is a rod of heat-conducting metal, around which a coil-evaporator of the refrigeration machine is wound. The evaporator with a tip lying around the instrumental part of the apparatus for treating cold is connected to its hardware by flexible hoses. The refrigerant pressure in the instrument part does not exceed 3 bar, which allows to ensure complete safety of use of the device. The coil is wound on the tip in such a way that the refrigerant exit from it is closer to the front of the tip, through which cryotherapy is effected on the tissue. Thus, it is possible to provide a lower cryogenic temperature.
Таким образом, наличие электронного расширительного вентиля позволяет регулировать давление и расход хладагента через испаритель, что в свою очередь определяет температуру охлаждения. Разделение системы на агрегатную часть с высоким давлением и инструментальную часть с низким рабочим давлением позволяет снизить требования к инструменту и обеспечить безопасность при работе. Использование испарителя с эффектом дросселирования обеспечивает наименьшую температуру у острия крионаконечника. Соединительные шланги прямого и обратного потоков могут быть объединены в одном, размещая их один в другом.Thus, the presence of an electronic expansion valve allows you to adjust the pressure and flow rate of the refrigerant through the evaporator, which in turn determines the cooling temperature. Dividing the system into an aggregate part with a high pressure and a tool part with a low working pressure allows you to reduce tool requirements and ensure safety during operation. The use of an evaporator with a throttling effect ensures the lowest temperature at the tip of the cryo-tip. Forward and return flow connecting hoses can be combined in one, placing them one in the other.
На фигуре 1 показана принципиальная схема аппарата для лечения холодом, где:The figure 1 shows a schematic diagram of an apparatus for treating cold, where:
1 - компрессор;1 - compressor;
2 - концевой холодильник (аппарат воздушного охлаждения);2 - trailer refrigerator (air cooling apparatus);
3 - сепаратор;3 - separator;
4 - теплообменный аппарат предварительного охлаждения;4 - heat exchanger pre-cooling;
5 - основной теплообменный аппарат;5 - the main heat exchanger;
6 - дроссельное устройство;6 - throttle device;
7 - электронный регулирующий вентиль;7 - electronic control valve;
8 - шланги гибкие;8 - flexible hoses;
9 - испаритель с эффектом дросселирования;9 - evaporator with a throttling effect;
10 - крионаконечник;10 - cryo-tip;
Аппарат для лечения холодом устроен следующим образом. Компрессор 1, трубопровод нагнетания которого соединен с входным патрубком аппарата воздушного охлаждения 2. В качестве компрессора может быть использован типовой серийный поршневой герметичный компрессор или иной вид компрессора. Далее аппарат воздушного охлаждения 2, представляющий собой трубчато-ребристый теплообменник оснащенный вентилятором, соединен с сепаратором 3, у которого трубопровод паров хладагента соединен со входом теплообменника предварительного охлаждения 4, жидкостной трубопровод соединен с дроссельным устройством 6, который, в свою очередь, соединен со входом низкого давления теплообменного аппарата 4. Выход высокого давления теплообменника предварительного охлаждения 4 соединен со входом высокого давления основного теплообменного аппарата 5. Далее выход высокого давления основного теплообменного аппарата 5 соединен с электронным расширительным вентилем 7, который через гибкий шланг 8 соединен с испарителем с эффектом дросселирования 9. Испаритель с эффектом дросселирования 9 намотан на крионаконечник 10, выход испарителя находится у острия крионаконечника. Выход из испарителя 9 через гибкий шланг 8, представляющий металорукав с теплоизоляцией, соединяется со входом низкого давления основного теплообменного аппарата 5, выход теплообменного аппарата 5 соединен со входом теплообменного аппарата 4, выход теплообменного аппарата предварительного охлаждения 4, в свою очередь, соединяется со всасывающим патрубком компрессора 1. Аппарат управляется посредством микропроцессорного типового программируемого блока управления, в частности управление электронным регулирующим вентилем 7 происходит в зависимости от температуры крионаконечника 10. Теплоизоляция гибких шлангов 8 может быть накладная из синтетических материалов, а может быть экранно-вакуумная. Также возможно исполнение при котором шланги смонтированы один в другом в целях снижения пложади теплообмена и повышения эффективности изоляции.Apparatus for treating cold is arranged as follows.
Аппарат для лечения холодом работает следующим образом.Apparatus for treating cold works as follows.
Пары смесевого хладагента сжимаются в компрессоре 1 и нагнетаются в аппарат воздушного охлаждения 2, где отводится теплота сжатия от хладагента. При охлаждении в аппарате воздушного охлаждения 2, хладагент частично конденсируется и затем попадает в сепаратор 3, где паровая фаза, выходящая из верхней части сепаратора, попадает на вход высокого давления теплообменного аппарата предварительного охлаждения 4. Жидкая фаза, выходящая из нижней части сепаратора 3, расширяется в дроссельном устройстве 6, и подается на вход низкого давления теплообменного аппарата предварительного охлаждения 4, где смешивается с обратным потоком низкого давления. Поток высокого давления выходит из теплообменника предварительного охлаждения 4 и попадает в основной теплообменник 5, где полностью конденсируется, затем поток расширяется в электронном расширительном вентиле 7, который регулирует расход хладагента через испаритель 9. Хладагент после вентиля 7, проходя через гибкий шланг 8, входит в испаритель с эффектом дросселирования 9, в котором дросселируется по длине испарителя и достигает низшей температуры на выходе из него. Хладагент, проходя через испаритель 9, охлаждает крионаконечник 10, и через гибкий шлаг 8 попадает на вход низкого давления основного теплообменника 5, а затем теплообменника предварительного охлаждения 4. После хладагент попадает на всасывание в компрессор 1 и цикл повторяется.The mixed refrigerant vapor is compressed in the
Таким образом, аппарат позволяет обеспечить заявленные технические результаты. Аппарат изготавливается промышленным способом из типовых устройств и аппаратов, легок в обслуживании и эксплуатации, обладает оптимальными массогабаритными характеристиками.Thus, the apparatus allows to provide the claimed technical results. The device is manufactured industrially from standard devices and devices, is easy to maintain and operate, has optimal weight and size characteristics.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128786A RU2713947C2 (en) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Apparatus for cryotherapy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128786A RU2713947C2 (en) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Apparatus for cryotherapy |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018128786A3 RU2018128786A3 (en) | 2020-02-07 |
RU2018128786A RU2018128786A (en) | 2020-02-07 |
RU2713947C2 true RU2713947C2 (en) | 2020-02-11 |
Family
ID=69415840
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018128786A RU2713947C2 (en) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Apparatus for cryotherapy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2713947C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6151901A (en) * | 1995-10-12 | 2000-11-28 | Cryogen, Inc. | Miniature mixed gas refrigeration system |
US20070277550A1 (en) * | 2000-08-09 | 2007-12-06 | Cryocor, Inc. | Refrigeration source for a cryoablation catheter |
WO2010117945A1 (en) * | 2009-04-06 | 2010-10-14 | Cryomedix Llc | Single phase liquid refrigerant cryoablation system with multitubular distal section and related method |
RU2488364C2 (en) * | 2011-08-12 | 2013-07-27 | Валерий Викторович Педдер | Cryomedical apparatus |
US8814850B2 (en) * | 2008-04-24 | 2014-08-26 | Cryomedix, Llc | Method and system for cryoablation treatment |
-
2018
- 2018-08-07 RU RU2018128786A patent/RU2713947C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6151901A (en) * | 1995-10-12 | 2000-11-28 | Cryogen, Inc. | Miniature mixed gas refrigeration system |
US20070277550A1 (en) * | 2000-08-09 | 2007-12-06 | Cryocor, Inc. | Refrigeration source for a cryoablation catheter |
US8814850B2 (en) * | 2008-04-24 | 2014-08-26 | Cryomedix, Llc | Method and system for cryoablation treatment |
WO2010117945A1 (en) * | 2009-04-06 | 2010-10-14 | Cryomedix Llc | Single phase liquid refrigerant cryoablation system with multitubular distal section and related method |
RU2488364C2 (en) * | 2011-08-12 | 2013-07-27 | Валерий Викторович Педдер | Cryomedical apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018128786A3 (en) | 2020-02-07 |
RU2018128786A (en) | 2020-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6306129B1 (en) | Cryosurgical system and method | |
US5275595A (en) | Cryosurgical instrument | |
CN101732090B (en) | Cryoablation system with precooling device and control method thereof | |
CN107951558B (en) | Multifunctional gas pipeline controlled cryoablation system | |
US20080125764A1 (en) | Cryoprobe thermal control for a closed-loop cryosurgical system | |
US20020120258A1 (en) | Medical device with enhanced cooling power | |
CN109009406B (en) | Cryoablation device and cryoablation method | |
JP2004275732A (en) | Refrigeration source for cryoablation catheter | |
CN101584602A (en) | Multi-stage pre-cooling cryoablation method and equipment | |
JP2002513907A (en) | Pre-cooling system for Jules-Thomson probe | |
CN101240962A (en) | A Control Method of Carbon Dioxide Heat Pump Based on Pressure-Temperature | |
CA3151008C (en) | Dual stage cryocooler | |
CN107928864A (en) | Low-temperature cold therapy system | |
Marquardt et al. | A cryogenic catheter for treating heart arrhythmia | |
CN106440586A (en) | Method for controlling evaporator outlet refrigerant to be low in superheat degree or smaller than 1 in dryness | |
CN201519191U (en) | Cryoablation unit with independent pre-cooling unit | |
RU2713947C2 (en) | Apparatus for cryotherapy | |
US20230320772A1 (en) | Methods and systems for cooling and heating surgical instruments | |
US20040211193A1 (en) | Cryocooler with oil lubricated compressor | |
CN101554338A (en) | Cold and hot ablation apparatus with cold and heat accumulation devices | |
CN201085682Y (en) | Low-temperature precooling device of cold therapy instrument | |
CN105852960B (en) | Gas throttling type cryosurgical device and control method thereof | |
CN209751344U (en) | Air cold therapy device | |
CN101322659A (en) | Low-temperature forecooling system of freezing therapeutic equipment | |
CN104758049A (en) | Ultra-low temperature freezing probe and use method thereof |