RU2624347C1

RU2624347C1 - Cryomedical apparatus

Info

Publication number: RU2624347C1
Application number: RU2016102113A
Authority: RU
Inventors: Георгий Георгиевич Прохоров; Микаил Ильяс оглы Гасанов; Александр Евгеньевич Грицаенко
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2017-07-03

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: cryomedical apparatus contains a cryostat, at least one port to connect a cryoinstrument, connected to its corresponding refrigerant feeding channel connected to a cryostat, and a return channel, which is connected to the atmosphere. A corresponding bypass channel is connected to each refrigerant feeding channel, the output of which is connected to the atmosphere.

EFFECT: simplification of the cryomedical apparatus design with a decrease in its inertia.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к криогенной технике, применяемой в криохирургии и криотерапии, и может быть использовано для криодеструкции патологических образований.The invention relates to medicine, namely to a cryogenic technique used in cryosurgery and cryotherapy, and can be used for cryodestruction of pathological formations.

Криомедицинский аппарат является частью медицинской криосистемы, в которую входят также специальные медицинские инструменты, например, криозонды, криоаппликаторы, криораспылители, с помощью которых осуществляется воздействие на патологиические ткани.The cryomedical device is part of a medical cryosystem, which also includes special medical instruments, for example, cryoprobe, cryoapplicators, cryo-nebulizers, with the help of which influence on pathological tissues is carried out.

Криомедицинский аппарат обеспечивает подачу хладагента (рабочей жидкости) или горячего газа к криоинструменту, например, к криозонду, иглу которого вводят в пораженные опухолью ткани.The cryomedical apparatus provides the supply of refrigerant (working fluid) or hot gas to the cryo-instrument, for example, to a cryoprobe, the needle of which is inserted into the tissue affected by the tumor.

Наибольшая хладоотдача происходит при фазовом переходе хладагента из жидкого состояния в газообразное. Поэтому для эффективного криовоздействия необходимо обеспечить доставку жидкой фракции хладагента к рабочей зоне криоинструмента - в криокамеру инструмента. Как правило, в качестве хладагента используют сжиженный азот, температура кипения которого составляет -196°С, что обеспечивает формирование в биологических тканях ледяного шара и их разрушение.The greatest cold recovery occurs during the phase transition of the refrigerant from a liquid to a gaseous state. Therefore, for effective cryotherapy, it is necessary to ensure the delivery of the liquid fraction of the refrigerant to the working area of the cryotool — into the cryocamera of the instrument. As a rule, liquefied nitrogen with a boiling point of -196 ° С is used as a refrigerant, which ensures the formation of an ice ball in biological tissues and their destruction.

При поступлении жидкого азота указанной температуры в криоинструмент, например, в криокамеру на конце криозонда, происходит фазовый переход азота из жидкого состояния в газообразное, сопровождающийся замораживанием биологической ткани вокруг рабочего участка криоинструмента с формированием ледяного шара.When liquid nitrogen of the indicated temperature enters the cryotool, for example, into the cryocamera at the end of the cryoprobe, a phase transition of nitrogen from the liquid to the gaseous state occurs, accompanied by freezing of the biological tissue around the working section of the cryotool with the formation of an ice ball.

При осуществлении криовоздействия в ткань-мишень вводят один или несколько криозондов в зависимости от размера очага поражения. Обычно производят несколько циклов охлаждения (замораживания) и последующего отогрева (размораживания) пораженной области, в результате чего происходит необратимое разрушение патологических образований, после чего криозонд извлекают.When performing cryotherapy, one or several cryoprobes are introduced into the target tissue, depending on the size of the lesion. Usually, several cycles of cooling (freezing) and subsequent heating (thawing) of the affected area are performed, as a result of which the pathological formations are irreversibly destroyed, after which the cryoprobe is removed.

Актуальной задачей при создании криомедицинской аппаратуры нового поколения является разработка криосистем, обеспечивающих минимизацию травматического воздействия за счет использования малоинвазивных криоинструментов, например, криозондов с наружным диаметром иглы менее 2 мм.An urgent task when creating a new generation of cryomedical equipment is the development of cryosystems that minimize traumatic effects through the use of minimally invasive cryo-instruments, for example, cryoprobe with an outer diameter of the needle less than 2 mm.

Однако применение малоинвазивных криоинструментов сталкивается с рядом ограничений: при уменьшении диаметра иглы уменьшается и внутренний проходной диаметр канала подачи внутри инструмента. Вследствие высокого гидродинамического сопротивления инструмента снижается скорость прохождения жидкого азота по трубопроводу к криозонду. Увеличение времени доставки хладагента приводит к его переходу в газообразное состояние еще в тракте подачи, что ведет к снижению хладопроизводительности криосистемы.However, the use of minimally invasive cryotools faces a number of limitations: with a decrease in the diameter of the needle, the internal passage diameter of the feed channel inside the tool also decreases. Due to the high hydrodynamic resistance of the instrument, the flow rate of liquid nitrogen through the pipeline to the cryoprobe decreases. An increase in the delivery time of the refrigerant leads to its transition to a gaseous state even in the supply path, which leads to a decrease in the refrigerating capacity of the cryosystem.

Таким образом, при разработке криомедицинских установок, работающих с малоинвазивными инструментами, требуются инженерные мероприятия, обеспечивающие возможность доставки к криоинструменту хладагента в жидкой фазе и направленные на снижение хладопотерь в тракте подачи.Thus, in the development of cryomedical installations that work with minimally invasive instruments, engineering measures are required to ensure the delivery of refrigerant to the cryoinstrument in the liquid phase and aimed at reducing cold losses in the supply path.

Известен криогенный аппарат (патент РФ на полезную модель №RU 114837, МПК А61В 18/02, дата публикации 20.04.2012, патентообладатели ООО "Медкриология", Григорьев А.Г.), предназначенный для использования в криомедицине для криовоздействия на патологические образования различной локализации. Данная разработка направлена на расширение арсенала технических средств. Криогенный аппарат содержит емкость для хладагента, герметизирующую головку, каналы подачи и отвода хладагента, канал повышения давления (за счет подачи сжатого воздуха), канюлю с аппликатором, внутри которой соосно располагаются трубки канала подачи хладагента и канала подачи рабочего газа, поверхности которых не соприкасаются друг с другом. Аппарат дополнительно имеет канал подачи рабочего газа. При этом в качестве источника повышения давления в емкости предлагается использовать воздушный электрический компрессор, или ручной насос-грушу, или ножной насос.Known cryogenic apparatus (RF patent for utility model No. RU 114837, IPC AB 18/02, publication date 04/20/2012, patent holders of LLC Medkriologiya, Grigoryev AG), intended for use in cryomedicine for cryotherapy on pathological formations of various localization . This development is aimed at expanding the arsenal of technical means. The cryogenic apparatus contains a container for a refrigerant, a sealing head, channels for supplying and discharging a refrigerant, a channel for increasing pressure (due to the supply of compressed air), a cannula with an applicator, inside which there are coaxially aligned tubes of the refrigerant supply channel and the working gas supply channel, the surfaces of which do not touch each other with a friend. The device additionally has a working gas supply channel. At the same time, it is proposed to use an air electric compressor, or a manual pump-bulb, or a foot pump as a source of increasing pressure in the tank.

Однако в качестве недостатка известного устройства следует отметить, что использование в составе устройства электрического компрессора существенно усложняет конструкцию аппарата и снижает надежность работы криосистемы в целом. При этом использование сжатого воздуха в системе повышения давления приводит к попаданию в канал подачи дополнительных включений (паров воды или газа с температурой кристаллизации выше температуры хладагента), которые всегда присутствуют в составе воздуха, что приводит к отложению на стенках канала ледяных кристаллов и закупориванию каналов при работе криосистемы. Данное обстоятельство негативно влияет на эффективность работы криогенного аппарата, снижая хладопроизводительность.However, as a disadvantage of the known device, it should be noted that the use of an electric compressor as part of the device significantly complicates the design of the apparatus and reduces the reliability of the cryosystem as a whole. In this case, the use of compressed air in the pressure increase system leads to the ingress of additional inclusions (water or gas vapors with a crystallization temperature higher than the refrigerant temperature) that are always present in the air, which leads to the deposition of ice crystals on the channel walls and clogging of the channels when cryosystem operation. This circumstance adversely affects the efficiency of the cryogenic apparatus, reducing refrigeration performance.

Известно устройство для криохирургического воздействия (патент РФ на изобретение №RU 2115377, МПК А61В 17/36, дата публикации 20.07.1998, патентообладатели Низковолос В.Б., Аничков А.Д.), относящееся к медицинской технике и предназначенное для применения в криохирургических устройствах и системах с целью осуществления холодовой деструкции патологических образований биологических тканей. Известное устройство содержит полый теплообменник, включающий две емкости для рабочего хладоносителя, в качестве которого используют жидкость с высокими теплопроводностью и теплоемкостью. Устройство снабжено испарителем с регулирующим клапаном и накопительной емкостью. В полостях испарителя и теплообменника размещен дополнительный хладоноситель. Емкости для рабочего хладоносителя соединены с каналами подвода и отвода криозонда. Верхний участок одной из емкостей для рабочего хладоносителя соединен с испарителем, а верхний участок второй - с накопительной емкостью. При подготовке к работе устройства резервуар теплообменника и испаритель заполняют сухим льдом, а одну из емкостей для рабочего хладоносителя (не соединенную с накопительной емкостью) и часть накопительной эластичной емкости заполняют ацетоном. При работе устройства осуществляется перекачивание ацетона, охлажденного до температуры сухого льда, из одной емкости для рабочего хладоносителя в другую, при этом ацетон из одной емкости проходит по каналу подвода, через охлаждающую камеру криозонда, по каналу отвода попадает в другую емкость, откуда по мере накопления там ацетона воздух перекачивается в накопительную емкость, затем под давлением воздуха в накопительной емкости охлажденный ацетон перекачивается в обратном направлении.A device for cryosurgical exposure is known (RF patent for the invention No. RU 2115377, IPC АВВ 17/36, publication date 07/20/1998, patent holders Nizkovolos VB, Anichkov AD) related to medical equipment and intended for use in cryosurgical devices and systems for the purpose of cold destruction of pathological formations of biological tissues. The known device contains a hollow heat exchanger, including two containers for a working coolant, which is used as a liquid with high thermal conductivity and heat capacity. The device is equipped with an evaporator with a control valve and a storage tank. An additional refrigerant is placed in the cavities of the evaporator and heat exchanger. Capacities for a working coolant are connected to the channels of supply and removal of the cryoprobe. The upper section of one of the tanks for the working coolant is connected to the evaporator, and the upper section of the second is connected to the storage tank. In preparation for the operation of the device, the heat exchanger tank and the evaporator are filled with dry ice, and one of the containers for the working coolant (not connected to the storage tank) and part of the storage elastic tank are filled with acetone. During operation of the device, acetone, cooled to dry ice temperature, is pumped from one tank for the working coolant to another, while acetone from one tank passes through the inlet channel, through the cooling chamber of the cryoprobe, through the drain channel into another tank, from where it accumulates there, acetone air is pumped into the storage tank, then, under air pressure in the storage tank, the cooled acetone is pumped in the opposite direction.

Передача холода в известном устройстве осуществляется с помощью рабочей жидкости, хотя и обладающей высокой теплопроводностью и теплоемкостью, но при этом не относящейся к низкотемпературным, что принципиально препятствует достижению в рабочей зоне криоинструмента крайне низких температур, таких как температура жидкого азота, составляющая -196°С. Таким образом, известное устройство, адаптированное к нейрохирургическим операциям, обладает низкой хладопроизводительностью, работает в крайне ограниченных областях поражения, что не позволяет обеспечить быструю деструкцию ткани большого объема.Cold transfer in the known device is carried out using a working fluid, although it has high thermal conductivity and heat capacity, but is not related to low temperature, which fundamentally prevents extremely low temperatures in the working area of the cryotool, such as the temperature of liquid nitrogen, of -196 ° С . Thus, the known device, adapted to neurosurgical operations, has a low refrigerating capacity, works in extremely limited areas of damage, which does not allow for the rapid destruction of large-volume tissue.

Известен криоаппарат (патент РФ на изобретение №RU 2251988, МПК А61В 18/02, дата публикации 20.05.2005, патентообладатель ОАО «Елатомский приборный завод»), относящийся к области медицинской техники и предназначенный для применения в хирургии и терапии с целью криовоздействия на биоткани. В состав известного криоаппарата входит источник хладагента - криостат, содержащий устройство дозированной подачи хладагента, соединенные с ним канал подачи жидкого хладагента и канал отвода газообразного хладагента, размещенные в криотрубопроводе, который соединен с задатчиком типа криоинструмента и обеспечивает возможность подключения криоинструмента к каналам подачи и отвода. Использование известного технического решения направлено на расширение функциональных возможностей криоаппарата.Known cryoapparatus (RF patent for the invention No. RU 2251988, IPC АВВ 18/02, publication date 05/20/2005, patent holder of OJSC "Elatomsky Instrument Plant"), which belongs to the field of medical equipment and is intended for use in surgery and therapy for the purpose of cryotherapy on biological tissue . The composition of the known cryoapparatus includes a source of refrigerant - a cryostat containing a dosed refrigerant supply device, a liquid refrigerant supply channel and a refrigerant gas discharge channel connected to it, located in a cryotube, which is connected to a cryotool type setter and allows the cryo-tool to be connected to the supply and exhaust channels. The use of a well-known technical solution is aimed at expanding the functionality of the cryoapparatus.

Однако в качестве недостатка известного криоаппарата следует отметить, что в его конструкции ограничена длина каналов подачи, что требует близкого расположения источника хладагента к криоинструменту, т.к. при длинных магистралях снижается хладопроизводительность за счет повышения температуры хладагента при прохождении по трубопроводу. Кроме того, известный аппарат имеет ограничения в величине рабочего давления и не может обеспечивать работу малоинвазивных криозондов, имеющих высокое гидродинамическое сопротивление.However, as a disadvantage of the known cryoapparatus, it is necessary to note that the length of the supply channels is limited in its design, which requires a close location of the refrigerant source to the cryotool, because with long pipelines, cooling capacity decreases due to an increase in the temperature of the refrigerant when passing through the pipeline. In addition, the known apparatus has limitations in the magnitude of the working pressure and cannot provide operation of minimally invasive cryoprobe with high hydrodynamic resistance.

В качестве прототипа - технического решения, наиболее близкого по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению, предлагается криомедицинский аппарат, входящий в состав криохирургической системы (криосистемы) (патент США № US 5674218, МГЖ А61В 17/36, дата публикации 07.10.1997, заявитель Cryomedical Sciences Inc.), содержащий источник криогенного жидкого хладагента, включающий в свой состав два криостата, в первом из которых обеспечивается повышенное давление, а второй связан с атмосферой; блок дополнительного охлаждения (или контур подготовки переохлажденного хладагента), включающий криостат (вакуумную камеру, имеющую емкость для хранения жидкого азота), в котором обеспечивается переохлаждение жидкого хладагента (азота) путем создания более низкого давления с помощью вакуумного насоса, в результате чего получают жидкий азот с температурой до -210°С. Также криомедицинсий аппарат содержит по меньшей мере один разъем (порт) для присоединения криоинструмента, при этом каждый порт выполнен независимым, с соответствующими ему каналом подачи и каналом возврата хладагента, что обеспечивает возможность одновременного использования нескольких криоинструментов. Первый криостат (в котором обеспечено повышенное давление) источника хладагента соединен каналом подачи хладагента с блоком дополнительного охлаждения, соединенным каналом подачи переохлажденного хладагента с портом (разъемом) для подключения криоинструмента. Канал возврата соединяет порт для подключения криоинструмента со вторым криостатом источника хладагента, соединенным с атмосферой. В состав криомедицинского аппарата входит трубопровод, соединяющий источник хладагента с блоком дополнительного охлаждения, а также с портом для присоединения криоинструмента. Трубопровод содержит каналы вакуумирования, создающие активную вакуумную изоляцию соединительных рукавов и обеспечивающие дополнительное охлаждение каналов подачи и отвода.As a prototype - a technical solution, the closest in the set of essential features to the claimed invention, a cryomedical apparatus is proposed, which is part of a cryosurgical system (cryosystem) (US patent No. US 5674218, MGZH A61B 17/36, publication date 07.10.1997, applicant Cryomedical Sciences Inc.), containing a source of cryogenic liquid refrigerant, including two cryostats, the first of which provides increased pressure, and the second is associated with the atmosphere; an additional cooling unit (or a preparation circuit for a supercooled refrigerant), including a cryostat (a vacuum chamber having a container for storing liquid nitrogen), which provides supercooling of the liquid refrigerant (nitrogen) by creating a lower pressure using a vacuum pump, resulting in liquid nitrogen with temperatures up to -210 ° С. Also, the cryomedical apparatus contains at least one connector (port) for connecting the cryotool, each port being independent, with its corresponding supply channel and refrigerant return channel, which makes it possible to use several cryotools simultaneously. The first cryostat (in which increased pressure is provided) of the refrigerant source is connected to the refrigerant supply channel with an additional cooling unit, connected to the supercooled refrigerant supply channel to a port (connector) for connecting the cryotool. A return channel connects the port for connecting the cryo-instrument to a second refrigerant source cryostat connected to the atmosphere. The cryomedical apparatus includes a pipeline connecting the refrigerant source to the additional cooling unit, as well as to the port for connecting the cryo-instrument. The pipeline contains evacuation channels creating active vacuum insulation of the connecting arms and providing additional cooling for the supply and exhaust channels.

При работе криосистемы, в состав которой входит криомедицинский аппарат с подключенным криоинструментом (или несколькими криоинструментами), от источника хладагента жидкий азот подают к контуру подготовки переохлажденного хладагента, в котором за счет вакуумирования газового пространства создается рабочая жидкость с температурой от -195,8°С до -210°С. Далее переохлажденный хладагент поступает в канал подачи, приходит к разъему (порту) присоединения криоинструмента и по соответствующему каналу - в криоинструмент, в конечной части которого расположен теплообменник для криогенного воздействия на ткани. Отработанный хладагент по каналу возврата через соединительные рукава возвращается во вторую емкость (во второй криостат) источника хладагента, где остатки жидкой фракции остаются для повторного использования, а отработанная газовая составляющая выбрасывается в атмосферу.During operation of the cryosystem, which includes a cryomedical device with connected cryo-instrument (or several cryo-instruments), liquid nitrogen is supplied from the refrigerant source to the preparation circuit of the supercooled refrigerant, in which a working fluid with a temperature of -195.8 ° С is created by evacuating the gas space up to -210 ° C. Next, the supercooled refrigerant enters the supply channel, comes to the cryotool connection port (port) and through the corresponding channel to the cryotool, in the final part of which there is a heat exchanger for cryogenic impact on the tissue. The spent refrigerant through the return channel through the connecting arms is returned to the second tank (in the second cryostat) of the refrigerant source, where the remaining liquid fraction remains for reuse, and the exhaust gas component is released into the atmosphere.

Мероприятия по дополнительному охлаждению хладагента и каналов подачи, а также создание активной вакуумной изоляции рукавов позволяют обеспечить поступление жидкой фракции хладагента в теплообменник криоинструмента, что обеспечивает возможность осуществления фазового перехода в рабочей части (в криокамере) криоинструмента.Measures for additional cooling of the refrigerant and the supply channels, as well as the creation of active vacuum insulation of the hoses, allow the liquid fraction of the refrigerant to enter the cryotool heat exchanger, which makes it possible to carry out a phase transition in the working part (in the cryochamber) of the cryotool.

В прототипе обеспечена высокая хладопроизводительность инструмента, позволяющая, как указал заявитель, эффективно использовать криозонд с наружным диаметром иглы 1,5-2 мм. Блок дополнительного охлаждения (содержащий криостат) позволяет дополнительно снизить температуру жидкого азота, однако требует включения в состав криомедицинского аппарата дополнительного криостата, вакуумного насоса, каналов вакуумирования хладагента, увеличивающих общую протяженность магистралей, что в целом усложняет конструкцию аппарата и, следовательно, снижает надежность его работы. Следует отметить, что любой фактор, обуславливающий снижение надежности работы криосистемы, повышает вероятность аварийной ситуации, недопустимой при использовании медицинской техники.The prototype provides a high cooling capacity of the tool, allowing, as the applicant pointed out, to effectively use a cryoprobe with an outer diameter of the needle of 1.5-2 mm. An additional cooling unit (containing a cryostat) can further reduce the temperature of liquid nitrogen, however, it requires the inclusion of an additional cryostat, a vacuum pump, refrigerant evacuation channels in the cryomedical apparatus, which increase the total length of the pipelines, which generally complicates the design of the apparatus and, therefore, reduces its reliability . It should be noted that any factor causing a decrease in the reliability of the cryosystem increases the likelihood of an emergency that is unacceptable when using medical equipment.

Значительная протяженность магистрали, соединяющей источник хладагента и порт подключения криоинструмента, увеличивает инерционность аппарата, что выражается в увеличении времени, требуемого для захолаживания (предварительного охлаждения) канала подачи, производимого перед началом каждого цикла работы криоинструмента с целью обеспечения доставки жидкой фракции хладагента к рабочей камере криоинструмента.A significant length of the line connecting the refrigerant source and the connection port of the cryotool increases the inertia of the apparatus, which is reflected in an increase in the time required for cooling (pre-cooling) the supply channel produced before the start of each cryotool operation cycle in order to ensure delivery of the liquid fraction of the refrigerant to the cryotooling chamber .

Наличие в составе известного криомедицинского аппарата трех криостатов, вакуумного насоса, протяженных магистралей также препятствует возможности быстрого оперативного перемещения, т.е. снижает его мобильность.The presence of three cryostats, a vacuum pump, and long lines in the well-known cryomedical apparatus also impedes the possibility of rapid operational movement, i.e. reduces its mobility.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является упрощение конструкции криомедицинского аппарата при снижении его инерционности и повышении мобильности.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to simplify the design of the cryomedical apparatus while reducing its inertia and increasing mobility.

Для достижения указанного выше технического результата предлагается криомедицинский аппарат, содержащий источник хладагента, включающий один криостат. Криомедицинский аппарат также содержит по меньшей мере один порт для подключения криоинструмента. Каждый порт соединен с соответствующими ему каналом подачи хладагента, соединенным с криостатом, и каналом возврата отработанного газа (каналом возврата), выход которого соединен с атмосферой. При этом с каждым каналом подачи хладагента соединен соответствующий ему канал шунтирования, выход которого соединен с атмосферой.To achieve the above technical result, a cryomedical apparatus is proposed containing a source of refrigerant, including one cryostat. The cryomedical device also contains at least one port for connecting a cryotool. Each port is connected to a respective refrigerant supply channel connected to a cryostat and an exhaust gas return channel (return channel), the outlet of which is connected to the atmosphere. At the same time, a shunt channel corresponding to it is connected to each refrigerant supply channel, the outlet of which is connected to the atmosphere.

Признаками заявляемого криомедицинского аппарата, общими с прототипом, являются следующие:Signs of the claimed cryomedical apparatus common with the prototype are the following:

- наличие в криомедицинском аппарате источника хладагента;- the presence in the cryomedical apparatus of a source of refrigerant;

- наличие в криомедицинском аппарате по меньшей мере одного порта для подключения криоинструмента;- the presence in the cryomedical apparatus of at least one port for connecting a cryo-instrument;

- соединение каждого порта с криостатом соответствующим каналом подачи хладагента;- connection of each port with a cryostat with the corresponding refrigerant supply channel;

- соединение каждого порта с соответствующим ему каналом возврата отработанного газа.- connection of each port with its corresponding exhaust gas return channel.

Признаками заявляемого криомедицинского аппарата, отличительными от прототипа, являются следующие:The signs of the claimed cryomedical apparatus, distinctive from the prototype, are the following:

- включение в состав источника хладагента одного криостата;- inclusion of one cryostat in the composition of the refrigerant source;

- выполнение в криомедицинском аппарате соединенного с каждым каналом подачи хладагента соответствующего ему канала шунтирования, выход которого соединен с атмосферой.- execution in the cryomedical apparatus of a shunt channel connected to each refrigerant supply channel corresponding to it, the outlet of which is connected to the atmosphere.

Источник хладагента (криостат) предназначен для хранения жидкого хладагента, в качестве которого применяется жидкий азот. Криостат имеет канал заправки хладагента. С криостатом соединены один канал или несколько независимых каналов подачи хладагента.The refrigerant source (cryostat) is designed to store liquid refrigerant, which is used as liquid nitrogen. The cryostat has a refrigerant charge channel. A single channel or several independent refrigerant supply channels are connected to the cryostat.

Порт для подключения криоинструмента обеспечивает соединение каналов криомедицинского аппарата с ответными каналами криоинструмента. Аппарат имеет один порт или несколько независимых портов, каждый из которых имеет возможность подключения к нему криоинструмента.The port for connecting the cryotool provides the connection of the channels of the cryomedical apparatus with the response channels of the cryotool. The device has one port or several independent ports, each of which has the ability to connect a cryotool to it.

При работе медицинской криосистемы канал подачи криомедицинского аппарата обеспечивает доставку хладагента к криоинструменту.During operation of the medical cryosystem, the feed channel of the cryomedical device ensures the delivery of refrigerant to the cryo-instrument.

При работе медицинской криосистемы канал возврата криомедицинского аппарата обеспечивает отвод отработанного хладагента от криоинструмента, и поскольку в заявляемом аппарате содержится только одна емкость (один криостат) с жидким азотом, а второй емкости (в которую производится частичный возврат отработанного хладагента) нет, то выход канала возврата связан с атмосферой.During the operation of the medical cryosystem, the return channel of the cryomedical device provides the removal of spent refrigerant from the cryo-instrument, and since the inventive device contains only one tank (one cryostat) with liquid nitrogen, and there is no second tank (into which the spent refrigerant is partially returned), the output of the return channel connected with the atmosphere.

При работе медицинской криосистемы по каналу шунтирования осуществляется отвод газовой фракции хладагента (в начале охлаждения - при захолаживании канала подачи), а также части газожидкостной смеси хладагента (на дальнейших этапах). Канал шунтирования начинается (т.е. присоединен к каналу подачи) перед портом, имеет низкое гидродинамическое сопротивление, что обеспечивает при работе криосистемы высокую скорость движения халадагента в канале подачи, позволяет быстро снизить температуру канала подачи в начале работы (т.е. выполнить захолаживание канала подачи) и обеспечить подвод жидкой фракции хладагента к криоинструменту.During the operation of the medical cryosystem, the gas fraction of the refrigerant is discharged through the bypass channel (at the beginning of cooling, when the supply channel is cooled), as well as part of the gas-liquid mixture of the refrigerant (at further stages). The bypass channel starts (i.e., is connected to the supply channel) in front of the port, has a low hydrodynamic resistance, which ensures high speed of the chaladagent in the supply channel during cryosystem operation, allows you to quickly reduce the temperature of the supply channel at the beginning of operation (i.e., perform cooling feed channel) and ensure the supply of the liquid fraction of the refrigerant to the cryotool.

В прототипе наличие блока дополнительного охлаждения, обеспечивающего при работе криосистемы переохлаждение жидкого азота до -210°С, в комплексе с охлаждением рукавов и их вакуумной изоляцией, позволяет осуществить доставку к криоинструменту жидкой фракции хладагента (жидкого азота).In the prototype, the presence of an additional cooling unit, which ensures during the operation of the cryosystem supercooling liquid nitrogen to -210 ° C, in combination with cooling the hoses and their vacuum insulation, allows delivery of a liquid fraction of refrigerant (liquid nitrogen) to the cryosystem.

В заявляемом изобретении возможность доставки жидкого хладагента к криоинструменту обеспечивается за счет выполнения канала шунтирования, а не за счет переохлаждения жидкого азота до температуры -210°С с помощью блока дополнительного охлаждения, как в прототипе. Такое выполнение позволяет значительно упростить конструкцию криомедицинского аппарата по сравнению с прототипом. Включение в конструкцию аппарата канала шунтирования, обеспечивающего высокую скорость прохождения хладагента, что позволяет доставить жидкую фракцию хладагента в криокамеру инструмента, также обеспечивает сокращение времени захолаживания канала подачи в начале работы медицинской криосистемы. Таким образом обеспечивается снижение инерционности аппарата. Применение в заявляемом аппарате только одного криостата и уменьшение протяженности магистралей также обеспечивает упрощение конструкции и повышение надежности работы аппарата, при этом в результате уменьшения массы и габаритов аппарата обеспечивается его более высокая мобильность.In the claimed invention, the ability to deliver liquid refrigerant to the cryoinstrument is provided by performing a bypass channel, and not by supercooling liquid nitrogen to a temperature of -210 ° C using an additional cooling unit, as in the prototype. This embodiment can significantly simplify the design of the cryomedical apparatus compared to the prototype. The inclusion in the design of the apparatus of the bypass channel, providing a high flow rate of the refrigerant, which allows you to deliver the liquid fraction of the refrigerant into the cryochamber of the instrument, also reduces the cooling time of the supply channel at the beginning of the medical cryosystem. This ensures a decrease in the inertia of the apparatus. The use in the inventive apparatus of only one cryostat and reducing the length of highways also provides a simplification of the design and increase the reliability of the apparatus, while reducing the mass and dimensions of the apparatus ensures its higher mobility.

С целью уменьшения расхода хладагента при работе криомедицинского аппарата в составе медицинской криосистемы канал шунтирования криомедицинского аппарата может дополнительно содержать магистраль тонкого шунтирования с вентилем, выход которой соединен с атмосферой. Магистраль тонкого шунтирования подсоединяется параллельно к основному каналу шунтирования. Возможность тонкой регулировки в канале шунтирования позволяет уменьшить расход хладагента при работе аппарата и использовать в аппарате криостат меньшего объема, обеспечивает уменьшение массогабаритных характеристик криомедицинского аппарата и его более высокую мобильность, что, в свою очередь, дает возможность увеличить количество независимых линий подключения криоинструментов.In order to reduce the flow rate of the refrigerant during operation of the cryomedical apparatus as part of a medical cryosystem, the bypass channel of the cryomedical apparatus may additionally contain a thin bypass trunk with a valve, the outlet of which is connected to the atmosphere. The thin bypass trunk is connected in parallel to the main bypass channel. The possibility of fine adjustment in the shunt channel allows to reduce the refrigerant consumption during operation of the device and to use a smaller volume cryostat in the device, to reduce the weight and size characteristics of the cryomedical device and its higher mobility, which, in turn, makes it possible to increase the number of independent cryotooling connection lines.

С целью обеспечения более быстрого оттаивания замороженных тканей вокруг рабочей части инструмента, ускорения процесса размораживания инструмента и возможности его быстрого извлечения после криохирургического воздействия криомедицинский аппарат может содержать отогреватель, вход которого соединен с криостатом каналом отбора газа (газообразной фракции хладагента), а выход соединен с каналом подачи хладагента. При работе криомедицинского аппарата отогреватель обеспечивает подачу горячего газа к криоинструменту, что ускоряет процесс оттаивания инструмента (позволяя при этом регулировать скорость отогрева) и сокращает продолжительность операции.In order to provide faster thawing of frozen tissues around the working part of the instrument, to accelerate the defrosting process of the instrument and the possibility of its quick extraction after cryosurgical treatment, the cryomedical apparatus may contain a heater, the inlet of which is connected to the cryostat by a gas extraction channel (gaseous fraction of the refrigerant), and the outlet is connected to the channel refrigerant supply. During operation of the cryomedical apparatus, the heater provides the supply of hot gas to the cryo-instrument, which accelerates the defrosting process of the instrument (while allowing to control the heating rate) and reduces the duration of the operation.

С целью исключения низкотемпературного воздействия выбросов отработанного газа криомедицинский аппарат может содержать испаритель, вход которого соединен с выходами каналов возврата и шунтирования, а выход соединен с атмосферой. Испаритель при работе аппарата в составе медицинской криосистемы обеспечивает отогрев отработанного газа при сбросе, например, в вытяжку или в зону вне операционной, и исключает парообразование в помещении.In order to eliminate the low-temperature effect of exhaust gas emissions, the cryomedical apparatus may contain an evaporator, the input of which is connected to the outputs of the return and shunt channels, and the output is connected to the atmosphere. The evaporator during operation of the apparatus as part of a medical cryosystem provides heating of the exhaust gas during discharge, for example, into an extractor hood or into an area outside the operating room, and eliminates vaporization in the room.

Сущность заявляемого технического решения поясняется графическими материалами, содержащими пример конкретного выполнения. На фигуре представлена функциональная схема криомедицинского аппарата в составе криосистемы, с подключенным криоинструментом - криозондом.The essence of the claimed technical solution is illustrated by graphic materials containing an example of a specific implementation. The figure shows a functional diagram of a cryomedical apparatus as part of a cryosystem, with a connected cryo-instrument - a cryoprobe.

Опытный образец криомедицинского аппарата изготовлен авторами и прошел цикл испытаний.A prototype of the cryomedical apparatus was made by the authors and passed a test cycle.

В представленном на фиг. примере выполнения криомедицинский аппарат содержит источник жидкого азота (хладагента) - криостат 1, а также отогреватель 2 и испаритель 3. Криостат, отогреватель и испаритель размещают и закрепляют в корпусе, который для удобства перемещения и транспортировки может быть выполнен на колесиках. Криостат имеет канал заправки 4, снабженный заправочным краном 5, нагревательный элемент 6, датчик уровня азота 7, клапан аварийного сброса давления 8. К криостату 1 подключены три независимых канала подачи жидкого азота, что обеспечивает возможность независимой работы трех линий подключения криоинструментов (линии 1, линии 2, линии 3), т.е. возможность одновременного использования при работе медицинской криосистемы трех независимых криоинструментов. Каждый канал подачи соединен с соответствующим ему портом (разъемом) для подключения криоинструмента. На фиг. подробно представлена линия 1. Линия 2 и линия 3 показаны условно, поскольку их выполнение аналогично выполнению линии 1. К порту (разъему) Р линии 1 присоединен криоинструмент -криозонд Z (показан штриховой линией). Каждый порт соединен со своим каналом возврата, связанным с атмосферой. Канал подачи 9 линии 1 соединяет криостат 1 с портом (разъемом) Р. Порт Р соединен с каналом возврата 10, выход которого связан с атмосферой (в представленном на фиг. примере - через испаритель 3): выход канала возврата 10 соединен со входом испарителя 3, который имеет выход в атмосферу. Испаритель 3 снабжен нагревателем 11 и термопарой 12. Канал подачи 9 снабжен клапаном 13 подачи жидкого азота к криозонду Z. Канал возврата 10 снабжен термопарой 14. Перед портом Р от канала подачи 9 начинается канал шунтирования 16, снабженный клапаном полного шунтирования 17. Канал шунтирования 16 присоединен к каналу подачи 9 перед портом Р. Выход канала шунтирования 16 связан с атмосферой (в представленном на фиг. примере - через испаритель 3): выход канала 16 соединен со входом испарителя 3, имеющего выход в атмосферу. В представленном на фиг. криомедицинском аппарате канал шунтирования содержит дополнительный отвод - магистраль тонкого шунтирования 18 с вентилем 19. Магистраль 18 подключена параллельно к каналу 16 и также ее выход связан с атмосферой через испаритель 3: выход магистрали 18 соединен со входом испарителя 3, имеющего выход в атмосферу. В приведенном примере в состав установки включен отогреватель 2, вход которого соединен с криостатом 1 каналом отбора газа 20, а выход соединен с каналом подачи хладагента каждой из трех линий. В линии 1 выход отогревателя 2 соединен с помощью канала 22, снабженного клапаном 23, с каналом подачи 9. Отогреватель 2 снабжен нагревателем 24 с теплообменником, термопарой 25, манометром 26 и дополнительным клапаном сброса давления 27. В опытном образце криомедицинского аппарата выполнен дренажный канал 28, соединяющий криостат 1 с испарителем 3. Канал 28 снабжен краном 29.In the embodiment of FIG. An example of a cryomedical apparatus contains a source of liquid nitrogen (refrigerant) - a cryostat 1, as well as a heater 2 and an evaporator 3. The cryostat, heater and evaporator are placed and fixed in a housing that can be mounted on wheels for ease of movement and transportation. The cryostat has a filling channel 4, equipped with a filling valve 5, a heating element 6, a nitrogen level sensor 7, and an emergency pressure relief valve 8. Three independent liquid nitrogen supply channels are connected to the cryostat 1, which makes it possible to independently operate three cryotooling connection lines (lines 1, lines 2, lines 3), i.e. the possibility of simultaneous use of three independent cryo-instruments during the operation of the medical cryosystem. Each feed channel is connected to its corresponding port (connector) for connecting a cryotool. In FIG. line 1 is presented in detail. Line 2 and line 3 are shown conditionally, since their implementation is similar to that of line 1. A cryotool - cryoprobe Z (connected by a dashed line) is connected to the port (connector) P of line 1. Each port is connected to its own atmospheric return channel. The feed channel 9 of line 1 connects the cryostat 1 to the port (connector) R. Port P is connected to the return channel 10, the output of which is connected to the atmosphere (in the example shown in this example, through the evaporator 3): the output of the return channel 10 is connected to the input of the evaporator 3 which has an outlet to the atmosphere. The evaporator 3 is equipped with a heater 11 and a thermocouple 12. The supply channel 9 is equipped with a valve 13 for supplying liquid nitrogen to the cryoprobe Z. The return channel 10 is equipped with a thermocouple 14. In front of the port P from the supply channel 9, a bypass channel 16 begins, equipped with a full bypass valve 17. The bypass channel 16 connected to the supply channel 9 in front of the port P. The output of the shunt channel 16 is connected to the atmosphere (in the example shown in the example through the evaporator 3): the output of the channel 16 is connected to the input of the evaporator 3, which has an outlet to the atmosphere. In the embodiment of FIG. In the cryomedical apparatus, the bypass channel contains an additional outlet - a thin bypass highway 18 with valve 19. The highway 18 is connected in parallel to the channel 16 and also its output is connected to the atmosphere through the evaporator 3: the outlet of the highway 18 is connected to the input of the evaporator 3, which has an outlet to the atmosphere. In the above example, a heater 2 is included in the installation, the input of which is connected to the cryostat 1 by a gas extraction channel 20, and the output is connected to the refrigerant supply channel of each of the three lines. In line 1, the output of the heater 2 is connected via a channel 22 provided with a valve 23 to a supply channel 9. The heater 2 is equipped with a heater 24 with a heat exchanger, a thermocouple 25, a pressure gauge 26, and an additional pressure relief valve 27. A drainage channel 28 is made in the prototype of the cryomedical apparatus connecting the cryostat 1 with the evaporator 3. Channel 28 is equipped with a crane 29.

В опытном образце криомедицинского аппарата применен криостат, представляющий собой сосуд Дьюара, рассчитанный на рабочее давление до 6 атм, с герметичной крышкой.In the prototype of the cryomedical apparatus, a cryostat is used, which is a Dewar vessel, designed for a working pressure of up to 6 atm, with a sealed cover.

Испаритель представляет собой двухконтурную камеру, в выходном каскаде которой расположен теплообменник с нагревательным элементом. Жидкостная фракция отработанного хладагента задерживается в первом контуре камеры, а газовая фракция, проходя через теплообменник, нагревается до безопасных температур.The evaporator is a double-circuit chamber, in the output stage of which there is a heat exchanger with a heating element. The liquid fraction of the spent refrigerant is trapped in the first circuit of the chamber, and the gas fraction, passing through the heat exchanger, is heated to safe temperatures.

Отогреватель содержит нагревательный элемент отогрева, теплообменник и распределители газового потока.The heater contains a heating element for heating, a heat exchanger and gas flow distributors.

Трубки подачи жидкого азота, возврата, шунтирования и др., образующие соответствующие каналы аппарата, в каждой независимой линии соединены во внешний шланг, имеющий термоизоляционные стенки с плотным пленочным покрытием. На выходном конце шланга имеется порт (быстроразъемное соединение для установки медицинского криоинструмента), обеспечивающий соединение каналов криомедицинского аппарата с соответствующими каналами криоинструмента.The tubes for supplying liquid nitrogen, return, bypass, etc., forming the corresponding channels of the apparatus, in each independent line are connected to an external hose having heat-insulating walls with a dense film coating. At the outlet end of the hose there is a port (quick-disconnect connection for installing a medical cryotool), which provides connection of the channels of the cryomedical apparatus with the corresponding channels of the cryotool.

Криомедицинский аппарат работает следующим образом.Cryomedical apparatus works as follows.

Криомедицинский аппарат входит в состав медицинской криосистемы. Для работы криосистемы необходимо к каждому порту аппарата подключить криоинструмент, например, криозонд, представляющий собой инструмент в виде иглы длиной до 20 см, с диаметром от 1 до 10 мм. Криозонд выполнен с двойным корпусом с вакуумной термоизоляцией, каналами подачи и возврата хладоагента и предназначен для локального точного и глубокого охлаждения тканей, в том числе в зонах труднодоступной локализации.The cryomedical device is part of the medical cryosystem. For the cryosystem to work, it is necessary to connect a cryotool to each port of the device, for example, a cryoprobe, which is a tool in the form of a needle up to 20 cm long, with a diameter of 1 to 10 mm. The cryoprobe is made with a double casing with vacuum thermal insulation, coolant supply and return channels and is designed for local precise and deep cooling of tissues, including in areas of difficult access.

В качестве хладагента в криомедицинском аппарате применяется сжиженный азот, обладающий наибольшей хладоотдачей при фазовом переходе - из жидкого состояния в газообразное. При работе криосистемы данный процесс проходит в криокамере на конце криозонда и позволяет получить падение температуры на конце зонда до -196°С за интервал времени от 0,5 мин до 1,5 мин.As a refrigerant in a cryomedical apparatus, liquefied nitrogen is used, which has the highest refrigeration rate during a phase transition - from a liquid to a gaseous state. When the cryosystem is operating, this process takes place in a cryochamber at the end of the cryoprobe and allows one to obtain a temperature drop at the end of the probe to -196 ° C for a time interval from 0.5 min to 1.5 min.

Представленный на фиг. криомедицинский аппарат имеет три независимые линии - каждая со своим портом для подключения криоинструмента. В качестве криоинструментов могут быть использованы, например, криозонды, что позволяет в зависимости от очага поражения выполнять криовоздействие одним или одновременно двумя или тремя инструментами. В качестве примера рассмотрим линию подключения - линию 1. К порту Р присоединен криозонд Z.Presented in FIG. The cryomedical device has three independent lines - each with its own port for connecting a cryo-instrument. As cryotools, for example, cryoprobe can be used, which allows depending on the lesion site to perform cryotherapy with one or two or three instruments at the same time. As an example, consider a connection line - line 1. A cryoprobe Z is connected to port P.

Перед началом работы криостат 1 заполняют жидким азотом. Предварительно открывают дренажный канал криостата 28 краном 29, после чего хладагент подают по каналу заправки 4 через заправочный кран 5. Процесс наполнения криостата контролируют по показаниям датчика уровня азота 7. После наполнения криостата закрывают кран 5, затем закрывают кран 29.Before starting work, the cryostat 1 is filled with liquid nitrogen. Pre-open the drainage channel of the cryostat 28 by the valve 29, after which the refrigerant is fed through the charging channel 4 through the filling valve 5. The filling of the cryostat is controlled by the readings of the nitrogen level sensor 7. After filling the cryostat, close the valve 5, then close the valve 29.

Работа криосистемы начинается с режима подготовки. Это сервисный режим, во время которого параметры установки выводят на заданные уровни: давление в системе, контролируемое манометром 26, поднимается путем испарения жидкого азота в криостате 1 с помощью нагревателя 6; температура отогревателя 2 поднимается нагревателем 24 и контролируется с помощью термопары 25; температура испарителя 3 поднимается нагревателем 11 и контролируется с помощью термопары 12.The cryosystem begins with a preparation mode. This is a service mode, during which the installation parameters are brought to the specified levels: the pressure in the system, controlled by a pressure gauge 26, rises by evaporating liquid nitrogen in a cryostat 1 using a heater 6; the temperature of the heater 2 is raised by the heater 24 and controlled by a thermocouple 25; the temperature of the evaporator 3 is raised by the heater 11 and controlled by a thermocouple 12.

По завершении режима подготовки криосистема готова к работе в основном режиме - режиме охлаждения. Криозонд вводят в ткань-мишень и осуществляют захолаживание канала подачи 9 и доставку жидкого азота в криокамеру зонда Z, где происходит испарение жидкого азота, при этом на конце криозонда, введенного в область очага поражения, формируется ледяной шар со сверхнизкой температурой. Сначала открывают клапан 13 подачи жидкого азота в криозонд Z, при этом сразу открывается клапан полного шунтирования 17, в результате жидкий азот поступает в канал подачи 9 и канал шунтирования 16. Вентиль 19 тонкого шунтирования при этом пока закрыт.Контроль охлаждения канала подачи и работы криоинструмента осуществляется в системе с помощью термопары 14. Клапан полного шунтирования 17 автоматически открывается и закрывается, поддерживая температуру парожидкостной смеси на выходе в пределах заданных температур. Отработанный газ по каналу возврата 10 попадает в испаритель 3, откуда выводится из системы в атмосферу. Затем для уменьшения колебаний системы подключают магистраль тонкого шунтирования 18, регулируя подачу хладагента вентилем тонкого шунтирования 19 до стабилизации процесса охлаждения. Тонкую регулировку выполняют только во время первого цикла. Формирование ледяного шара происходит до заданных параметров, ход криовоздействия контролируется оператором. По окончании процесса криодеструкции каждую из независимых линий можно перевести в режим «стоп» или включить режим отогрева. В режиме «стоп» все клапаны закрыты и система находится в состоянии покоя. Данный режим в том числе используется и при экспозиции области криодеструкции без увеличения ледяного шара. Затем систему переводят в режим отогрева, после которого либо извлекают инструмент, либо снова переводят систему в режим охлаждения (повторение криогенного цикла). Во время режима отогрева включается клапан 23 и газообразный азот, проходя по каналу 20, далее - через нагреватель с теплообменником 24, через канал 22 подается на вход криозонда Z. Клапан подачи 13 при этом закрыт, и шунтирование осуществляется через канал тонкого шунтирования 18 и регулируется вентилем 19. Попадая в криокамеру зонда горячий газ (азот) отогревает инструмент и растапливает ледяной шар, образовавшийся во время криодеструкции. Далее по каналу 16 отработанный газ попадает в испаритель 3, через который выводится из системы. Криозонд извлекают из ткани.Upon completion of the preparation mode, the cryosystem is ready for operation in the main mode - cooling mode. The cryoprobe is introduced into the target tissue and the feed channel 9 is cooled and liquid nitrogen is delivered to the cryochamber of probe Z, where liquid nitrogen is evaporated, and an ice ball with an ultra-low temperature is formed at the end of the cryoprobe introduced into the lesion area. First, the valve 13 for supplying liquid nitrogen to the cryoprobe Z is opened, and the valve of complete bypass 17 immediately opens, as a result, liquid nitrogen enters the supply channel 9 and the bypass channel 16. The fine-bypass valve 19 is still closed while monitoring the cooling of the feed channel and operation of the cryotool it is carried out in the system using a thermocouple 14. The full bypass valve 17 automatically opens and closes, maintaining the temperature of the vapor-liquid mixture at the outlet within the specified temperatures. The exhaust gas through the return channel 10 enters the evaporator 3, from where it is discharged from the system into the atmosphere. Then, to reduce fluctuations in the system, a thin bypass line 18 is connected, regulating the flow of refrigerant by a thin bypass valve 19 until the cooling process is stabilized. Fine adjustment is performed only during the first cycle. The formation of the ice ball occurs to the specified parameters, the course of cryotherapy is controlled by the operator. At the end of the cryodestruction process, each of the independent lines can be switched to the stop mode or the heating mode can be switched on. In stop mode, all valves are closed and the system is at rest. This mode is also used when exposing the cryodestruction region without increasing the ice ball. Then the system is transferred to the heating mode, after which either the tool is removed or the system is switched back to cooling mode (repetition of the cryogenic cycle). During the warm-up mode, the valve 23 and gaseous nitrogen are turned on, passing through the channel 20, then through the heater with the heat exchanger 24, through the channel 22 it is fed to the input of the cryoprobe Z. The supply valve 13 is closed, and the bypass is carried out through the fine bypass channel 18 and is regulated valve 19. Once in the cryochamber of the probe, hot gas (nitrogen) heats the instrument and melts the ice ball formed during cryodestruction. Further, through the channel 16, the exhaust gas enters the evaporator 3, through which it is discharged from the system. The cryoprobe is removed from the tissue.

При работе криомедицинского аппарата в составе криосистемы благодаря выполнению канала шунтирования обеспечивается быстрое захолаживание канала подачи (т.к. при открытых клапанах канала шунтирования контур циркуляции хладагента имеет минимальное гидродинамическое сопротивление), что обеспечивает возможность доставки жидкой фракции хладагента в рабочую зону криоинструмента. В результате криозонд быстро, в течение первой минуты от момента включения, охлаждается до низкого уровня температуры, при которой в криокамеру зонда начинает поступать жидкий азот. Подача жидкой фракции хладагента в рабочую зону криоинструмента обеспечивает максимальную хладопроизводительность, т.к. наибольшее выделение энергии происходит при фазовом переходе, который осуществляется в рабочей части криоинструмента, контактирующей непосредственно с биологической тканью в области очага поражения, где при этом происходит образование ледяного шара и криодеструкция пораженной области.During the operation of the cryomedical apparatus as part of the cryosystem, due to the implementation of the shunt channel, a quick cooling of the supply channel is ensured (since with open valves of the shunt channel, the refrigerant circuit has minimal hydrodynamic resistance), which makes it possible to deliver the liquid fraction of the refrigerant to the working area of the cryotool. As a result, the cryoprobe quickly, during the first minute from the moment of switching on, is cooled to a low temperature level at which liquid nitrogen begins to enter the cryochamber. The supply of the liquid fraction of the refrigerant to the working area of the cryotool provides maximum refrigerating capacity, as the greatest energy release occurs during the phase transition, which is carried out in the working part of the cryoinstrument in direct contact with biological tissue in the area of the lesion, where the formation of an ice ball and cryodestruction of the affected area occur.

В прототипе, также как и в заявляемом техническом решении, обеспечивается доставка жидкого азота к криозонду. Однако, в прототипе указанная задача решается за счет включения в конструкцию криоустановки блока дополнительного охлаждения жидкого азота до температуры ниже температуры кипения, требующего также включения в состав установки вакуумного насоса, каналов вакуумировния, обуславливающих значительную протяженность магистралей, что повышает тепловые потери хладагента (хладагент нагревается), а также усложняет конструкцию установки. При этом в прототипе источник хладагента содержит два криостата, что также усложняет конструкцию и ухудшает мобильность установки.In the prototype, as well as in the claimed technical solution, delivery of liquid nitrogen to the cryoprobe is provided. However, in the prototype, this problem is solved by including in the design of the cryostation unit additional cooling of liquid nitrogen to a temperature below the boiling point, which also requires the inclusion of a vacuum pump, vacuum channels, which determine a significant length of the lines, which increases the heat loss of the refrigerant (the refrigerant heats up) , and also complicates the design of the installation. Moreover, in the prototype, the refrigerant source contains two cryostats, which also complicates the design and impairs the mobility of the installation.

В предлагаемой конструкции задача доставки жидкой фракции хладагента к рабочей зоне криоинструмента при работе криомедицинского аппарата в составе криосистемы обеспечена выполнением канала шунтирования (вместо создания переохлажденного жидкого азота в прототипе с помощью блока дополнительного охлаждения и других мер, указанных выше), при этом в состав источника хладагента входит один криостат, а общая протяженность магистралей значительно меньше, чем в прототипе.In the proposed design, the task of delivering the liquid fraction of the refrigerant to the working area of the cryoinstrument during the operation of the cryomedical apparatus as part of the cryosystem is provided by the shunt channel (instead of creating supercooled liquid nitrogen in the prototype using the additional cooling unit and other measures mentioned above), while in the composition of the refrigerant source includes one cryostat, and the total length of the lines is much less than in the prototype.

Указанные факторы обеспечивают упрощение конструкции заявляемого криомедицинского аппарата, а, следовательно, повышение его надежности, а также снижение инерционности криомедицинского аппарата. При этом снижение массы и габаритов аппарата обеспечивает повышение его мобильности.These factors provide a simplification of the design of the inventive cryomedical apparatus, and, consequently, an increase in its reliability, as well as a decrease in the inertia of the cryomedical apparatus. At the same time, reducing the mass and dimensions of the device provides an increase in its mobility.

Включение в состав канала шунтирования магистрали тонкого шунтирования обеспечивает при работе криомедицинского аппарата уменьшение расхода хладагента, что позволяет использовать криостат меньшего объема, что, в свою очередь, обеспечивает дальнейшее снижение массогабаритных характеристик и повышение мобильности криомедицинского аппарата.The inclusion of a thin shunt line in the shunt channel ensures a decrease in refrigerant flow during operation of the cryomedical apparatus, which allows the use of a smaller cryostat, which, in turn, provides a further reduction in weight and size characteristics and increases the mobility of the cryomedical apparatus.

Включение отогревателя в состав криомедицинского аппарата позволяет сократить время операции за счет более быстрого отогрева криоинструмента, а также позволяет выбрать необходимую скорость отогрева инструмента.The inclusion of a heater in the cryomedical apparatus allows you to reduce the time of the operation due to faster heating of the cryo-instrument, and also allows you to select the required speed of heating the instrument.

Включение испарителя в состав криомедицинского аппарата обеспечивает отогрев отработанного газа, что позволяет во время проведения операции исключить возможность негативного низкотемпературного воздействия выбросов отработанного газа.The inclusion of the evaporator in the cryomedical apparatus ensures heating of the exhaust gas, which allows to exclude the possibility of negative low-temperature effects of exhaust gas emissions during the operation.

Применение заявляемого изобретения позволяет использовать при работе криосистемы малоинвазивные криоинструменты (инструменты малого диаметра), что в настоящее время является чрезвычайно актуальным направлением исследований и разработок.The application of the claimed invention allows the use of cryosystem minimally invasive cryotools (small diameter instruments), which is currently an extremely relevant area of research and development.

Авторами изготовлен и протестирован опытный образец криомедицинского аппарата, позволяющий при работе криосистемы использовать криозонд с наружным диаметром 0,7 мм.The authors made and tested a prototype cryomedical apparatus, which allows the use of a cryosystem to use a cryoprobe with an outer diameter of 0.7 mm.

Claims

1. Cryomedical apparatus, characterized in that it contains a source of refrigerant, including one cryostat; at least one port for connecting a cryotool connected to a corresponding refrigerant supply channel connected to a cryostat and a return channel, the outlet of which is connected to the atmosphere; at the same time, a shunt channel corresponding to it is connected to each refrigerant supply channel, the outlet of which is connected to the atmosphere.

2. The cryomedical apparatus according to claim 1, characterized in that the bypass channel further comprises a thin bypass trunk with a valve, the outlet of which is connected to the atmosphere.

3. The cryomedical apparatus according to claim 2, characterized in that it comprises a heater, the input of which is connected to the cryostat by a gas withdrawal channel, and the output is connected to the supply channel.

4. The cryomedical apparatus according to claim 3, characterized in that it contains an evaporator, the input of which is connected to the outputs of the return and bypass channels, and the output is connected to the atmosphere.