194728. lajstromszámú szabadalom • Mélyhűtéses kriosebészeti eszköz
1 194 728 2 A találmány tárgya mélyhűtéses kriosebészeti eszköz, különösen idegsebészeti, dermatológiai, szemsebészeti és plasztikai sebészeti alkalmazásra. Az ismert mélyhűtéses kriosebészeti eszközökben a beavatkozó krioszonda (hegy) hűtését folyékony nitrogén elpárologtatása útján vagy az összenyomott gázok (például nitrogén-monoxid és szén-dioxid) fojtása közben észlelhető Joule-Thomson-effektus felhasználásával biztosítják. A folyékony nitrogénnel működő mélyhűtéses eszközöknek folyékony nitrogén tárolására szolgáló tartályuk, adagolóegységük, szabályozó- és mérőegységük valamint krioszondájuk van. A tartályból a folyékony nitrogén mintegy 45 kPa nyomáson, rugalmas szifonon keresztül kerül a krioszondába, és annak vákuumzáró foglalatban elrendezett belső csövén keresztül a krioszonda hegyébe, ahol a nitrogén kiválik, és ily módon a krioszonda hegyének hőmérséklete a kívánt - a nitrogén folyásszintjétől függő - hőmérsékletre hűl le. A megoldás hiányossága, hogy működése hosszabb ideig tárolható folyékony nitrogén egyenletes szállításán alapul. A gázos kriosebészeti eszközök mérő- és szabályozóegységgel, valamint mintegy 4,5 MPa nyomásra sűrített gázt tartalmazó nyomótartállyal vannak ellátva, ahonnan a nagy nyomású gáz reduktoron és nyomócsövön keresztül a krioszondába, és annak belső csövén keresztül a krioszonda hegyébe kerül, ahol a bevezetett gáz alternáló össznyomása és tágulása a Joule-Thomson-effektushoz vezet, amelynek következtében a krioszonda hegyének hőmérséklete a gáz folyásszintjétől függő hőmérsékletre hűl le. Az alkalmazott gáz vízgőzt nem tartalmazhat, mivel annak hatására a krioszonda hegyében lévő csőben jégbevonat keletkezne, amely eltömődést okozna. A 4 519 389 sz. USA-beli szabadalmi leírásból olyan mélyhűtéses eszköz ismert, amelynek egyetlen hőeleme van, amely a krioszonda hegyében van elrendezve. A hőelem hideg-forrasza elektromosan szigetelve van a hegytől. A hőelem hideg-forraszának hűtése ebben a megoldásban a Pertier-effektus alapján biztosított. A megoldás hiányossága, hogy az elérhető minimális hőmérséklet -20 °C alá nem vihető, és az elérhető hűtőképesség ugyancsak csekély. A megoldás alkalmazhatósága mindezek következtében erősen korlátozott. A találmánnyal célunk olyan megoldás létrehozása, amelynél a fenti megoldások hiányosságai nem jelentkeznek, és amely gyakorlatilag tetszőlegesen kis méretű és súlyú mélyhűtéses kriosebészeti eszközök kialakítását teszi lehetővé, továbbá a krioszonda hegyének igen alacsony működési hőmérsékletre történő lehűtését, viszonylag nagy hűtőkapacitást biztosít. A kitűzött feladatot a találmány szerint azáltal oldottuk meg, hogy Pertier-effektus alapján működő mélyhűtéses kriosebészeti eszközben, amelynek vákuumzáró foglalatban elrendezett hűtőrendszerrel összekapcsolt krioszondája van, a krioszonda belső magja körül egymással összekapcsolt termoelektromos elemekből kialakított többrétegű termoelektromos kaszkádokat rendeztünk el, ahol a termoelektromos kaszkádok legbelső elemének hidegpontja a krioszonda belső magjával, a termoelektromos kaszkádok legkülső elemének melegpontja pedig a hűtőrendszerrel - előnyösen vízhűtéssel - van szerkezetileg összekapcsolva, továbbá a krioszonda belső magjához illesztve szorpciós szivattyút csatlakoztattunk, amellyel az eszköz vákuumzáró foglalatában állandó vákuum hozható létre, továbbá a vákuumzáró foglalatban vákuumszelepet rendeztünk el. A találmány szerinti megoldás extrém, kis méretű és súlyú mélyhűtéses kriosebészeti eszközök kialakítását teszi lehetővé, és egyúttal a krioszonda hegyének rendkívül alacsony operációs hőmérsékletre történő lehűtését, valamint viszonylag magas hűtőkapacitást (több watt nagyságrend!) biztosít. Mindezek az előnyös hatások alkalmassá teszik a találmány szerinti eszközt széles körű kriosebészeti, különösen idegsebészeti, dermatológiai, szemsebészeti és plasztikai sebészeti alkalmazásra. A találmány szerinti eszköz működése igen egyszerű, és különösen előnyös, hogy villamos árammal működtethető, többrétegű termoelektromos kaszkádjainak melegpontjai csapvízzel hűthetők. Vizsgálataink továbbá azt az eredményt mutatták, hogy a javasolt konstrukcióval a hőcseretérben keletkező hőveszteségek csökkenthetők. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük. A rajzon az 1. ábrán a találmány szerinti eszköz példakénti kiviteli alakját tüntetjük fel, hosszmenetben; a 2. ábrán az 1. ábra szerinti kiviteli alakot keresztmetszetben ábrázoltuk. Amint a rajzból kitűnik, a találmány szerinti mélyhűtéses kriosebészeti eszköznek vákuumzáró (3) foglalatban elrendezett (1) krioszondája, annak (2) belső maga, a (2) belső mag körül elrendezett (4) termoelektromos kaszkádjai, továbbá (6) hűtőrendszere van. A (1) krioszonda (2) belső magja körül (4) termoelektromos kaszkádok vannak elrendezve, amelyek mindegyike három-három egymással összekapcsolt (5) termoelektromos elemből épül fel. A (4) termoelektromos kaszkádok harmadik elemeinek hidegpontja termikus kapcsolatban van a (1) krioszonda (2) belső magjával, míg a (4) termoelektromos kaszkádok első elemeinek melegpontját a (6) hűtőrendszer, előnyösen vízhűtés képezi. A (1) krioszonda (2) belső magjához illesztve a vákuumzáró (3) foglalaton belüli állandó vákuum létrehozására szolgáló (7) szorpciós szivattyú van elrendezve. A (3) foglalaton belül a (7) szorpciós szivattyúval létrehozoható vákuum értéke mintegy 10 -1 Pa. A (3) foglalatban koaxiálisán (8) vákuumszelep van elrendezve, amely koaxiálisán elrendezett (9) kapilláriscsőre csatlakozik. A (8) vákuumszelep és a (9) kapilláriscső az eszköz időszakonkénti gázmentesítését teszi lehetővé. A (1) krioszonda hűtése a Pertier-effektus kihasználásán alapul, amelynek lényege, hogy két különböző összeillesztett vezető illesztési helyén a vezetőkön keresztül áramoltatott áram irányától függően felmelegedés vagy lehűlés jön létre. A találmány szerinti eszközben a (1) krioszonda operációs hegyének hőmérséklete a termoelektromos kaszkádok és az azokat felépítő elemek számának alkalmas megválasztásával a kívánt értékre csökkenthető. Szabadalmi igénypont Mélyhűtéses kriosebészeti eszköz, amelynek vákuumzáró foglalatban elrendezett hűtőrendszerrel öszszekapcsolt krioszondája van, azzal jellemezve, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
