DE20122647U1 - Applicator for cryogenic cooling liquids, comprises a capillary member composed partly of glass, and a nozzle holder - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Applikator für die Auftragung von kryogenen Kühlmedien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Applikationsgerät.The The invention relates to an applicator for the application of cryogenic cooling media according to the preamble of claim 1 and an application device.
Derartige
Applikatoren sind beispielsweise aus der Deutschen Patentschrift
In der medizinischen Kryotherapie, aber auch in anderen technischen Bereichen besteht der Bedarf, Kühlmittelmengen feinst dosiert, punktuell auf eine Stelle aufzutragen. Zum einen soll dabei das Kriterium erfüllt sein, dass der Kühlmittelverbrauch so gering wie möglich ist, das heißt, dass er möglichst dem tatsächlichen Kühlbedarf entspricht, ohne dass Verdampfungsverluste entstehen, die keinen Beitrag zur erwünschten Kühlleistung liefern, und zum anderen soll eine räumlich exakt definierte Stelle gekühlt werden können, die gegenüber ihrer Peripherie möglichst scharf abgegrenzt ist. In der medizinischen Anwendung ist beispielsweise bekannt, Kälte für therapeutische Effekte, Gewebedestruktion oder pathologische Hautreaktionen einzusetzen, die bei bestimmten Indikationen erwünscht sind und erfolgreich angewendet werden. Bislang wurden hierfür Apparate eingesetzt, die entweder das contact-freezing oder das spray-gas-freezing ermöglichen. Weiterhin bekannt ist das liquid-freezing, bei dem mit einem Wattetupfer flüssiger Stickstoff aufgenommen und auf die zu behandelnde Oberfläche oder Haut aufgetragen wird.In medical cryotherapy, but also in other technical There is a need for ranges of coolant very finely dosed, apply to one spot at a point. On the one hand should fulfill the criterion be that the coolant consumption so low as possible is, that is, that he is possible the actual cooling requirements corresponds without evaporation losses that do not contribute to the desired cooling capacity On the other hand, a spatially exactly defined location should be cooled can, the opposite their periphery as possible sharply demarcated. In medical application, for example known, cold for therapeutic To use effects, tissue destruction or pathological skin reactions, which are desirable in certain indications and successful be applied. So far, this apparatus were used, the enable either contact-freezing or spray-gas-freezing. Also known is the liquid-freezing, in which with a cotton swab liquid Nitrogen absorbed and on the surface to be treated or Skin is applied.
Das liquid-freezing mit flüssigem Stickstoff stellt im Prinzip die ideale Form der Kälteeinbringung dar, da hier die größte Kühlleistung erbracht wird; jedoch ist ein punktuelles Auftragen des Kühlmediums nicht möglich, so dass bei diesem Verfahren auch gesundes peripheres Gewebe gekühlt wird, wodurch bei der medizinischen Anwendung gesundes Gewebe verbrannt und bei Verwendung anderer Kühlmittel, welche einen höheren Siedepunkt besitzen, keine so gute Kühlleistung erreicht wird.The liquid-freezing with liquid Nitrogen, in principle, is the ideal form of refrigeration, because here is the largest cooling capacity is provided; However, a selective application of the cooling medium is not possible, so that this process also cools healthy peripheral tissue, which burned healthy tissue during medical use and when using other coolants, which one higher Boiling point, not so good cooling performance is achieved.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche ein punktuelles Aufbringen von kryogenen Flüssigkeiten auf Oberflächen oder in Gewebe ermöglicht, wobei eine Verstopfung der in dem Applikator enthaltenen Kapillaröffnung wirksam vermieden werden soll.It The object of the invention is to provide a device which a selective application of cryogenic liquids on surfaces or in tissue allows, wherein a blockage of the capillary opening contained in the applicator is effective should be avoided.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein gattungsgemäßer Applikator so gestaltet wird, dass die Applikationskapillare einen Kapillarkörper enthält, der wenigstens abschnittsweise aus Glas besteht.According to the invention this Task solved by that a generic applicator so is designed so that the application capillary contains a capillary, the at least partially made of glass.
Ferner wird die Aufgabe der Vermeidung von Verunreinigungen und der Vermeidung der Verstopfung der Kapillaröffnung dadurch gelöst, dass Druckvolumen und Temperatur des kryogenen Gases im Wesentlichen konstant gehalten werden.Further The task of avoiding contamination and avoidance the obstruction of the capillary opening solved by the pressure volume and temperature of the cryogenic gas substantially kept constant.
Es ist zweckmäßig, dass der Applikator einen Düsenhalter aufweist, dass der Düsenhalter einen Kanal enthält, und dass sich in dem Kanal sowohl wenigstens ein Abschnitt des Kapillarkörpers als auch wenigstens ein Abschnitt eines Röhrchens befinden.It is appropriate that the applicator a nozzle holder that has the nozzle holder contains a channel, and that in the channel both at least a portion of the capillary body as also at least a portion of a tube.
Mit der erfindungsgemäßen Applikationskapillare ist es möglich, verschiedenartige kryogene Kühlmittel, wie flüssigen Stickstoff, flüssiges Argon, CO2 oder N2O, punktgenau aufzutragen, ohne dass es zu Verstopfungen der Kapillaröffnung kommt. Auch bei der Verwendung von kryogenen Kühlmitteln mit relativ hohen Verdampfungstemperaturen und hohen Abkühlgeschwindigkeiten des behandelten Gewebes von 100K/min werden noch Verstopfungen der Kapillaröffnung vermieden. Die kryogenen Kühlflüssigkeiten können in einer einzigen flüssigen Phase ohne Blasenbildung und damit verbundene Verdampfungsverluste an den zu kühlenden Ort gebracht werden.With the application capillary according to the invention, it is possible to apply various types of cryogenic coolants, such as liquid nitrogen, liquid argon, CO 2 or N 2 O, with pinpoint accuracy without blockages in the capillary opening. Even with the use of cryogenic coolants with relatively high vaporization temperatures and high cooling rates of the treated tissue of 100K / min blockages of the capillary are still avoided. The cryogenic cooling liquids can be brought to the place to be cooled in a single liquid phase without blistering and associated evaporation losses.
Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass für die Applikation der kryogenen Kühlflüssigkeit eingesetzte Kapillarkörper aus Glas trotz der hohen Kühlleistungen und der möglichen Gefriergeschwindigkeiten in der Größenordnung von 100 K/min keine Risse erhalten.Surprisingly it has been proven that for the application of the cryogenic coolant used capillary body made of glass despite the high cooling capacity and the possible Freezing rates in the order of 100 K / min none Cracks received.
Eine besonders hohe Kühlleistung lässt sich dadurch erzielen, dass der Düsenhalter aus einem isolierenden Material besteht.A particularly high cooling capacity can be characterized achieve that nozzle holder made of an insulating material.
Zur wirksamen Zufuhr der kryogenen Kühlflüssigkeit ist es ferner vorteilhaft, dass sich das gesamte Röhrchen innerhalb des Düsenhalters befindet.to effective delivery of the cryogenic cooling fluid it is also advantageous that the entire tube within of the nozzle holder located.
Zweckmäßigerweise enthält das Röhrchen einen Kanal, wobei der Kanal vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 0,5 mm bis etwa 1,0 mm aufweist.Conveniently, contains the tube one Channel, wherein the channel preferably has a diameter of about 0.5 mm to about 1.0 mm.
Zur Vermeidung von Verstopfungen der Kapillare durch Verunreinigungen ist es vorteilhaft, dass sie ein Mikrosieb enthält.to Prevention of obstruction of the capillary by impurities it is advantageous that it contains a microsieve.
Die Integration des Röhrchens in den Applikator erfolgt in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch, dass das Röhrchen sich im Bereich einer Kanalöffnung in Kontakt mit dem Glaskörper befindet und dass sich das Röhrchen im Bereich der anderen Kanalöffnung in Kontakt mit dem Mikrosieb befindet.The Integration of the tube in the applicator takes place in a particularly preferred embodiment the invention in that the tube is in the range of channel opening in contact with the vitreous and that is the tube in the area of the other channel opening in contact with the microsieve.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Applikationsgerät, das sich dadurch auszeichnet, dass es einen erfindungsgemäßen Applikator enthält. Vorzugsweise ist das Applikationsgerät als ein Handgerät gestaltet.object The invention further relates to an application device, which is characterized that it is an applicator according to the invention contains. Preferably, the application device is designed as a hand-held device.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass eine Applikationskapillare mit einem auf den Druck des Gases angepassten Durchmesser besonders gute Applikationseigenschaften aufweist. In dem Fall, dass das Gas N2O ist, beträgt ein bevorzugter Druck etwa 50 bar. In dem Fall, dass das Gas CO2 ist, beträgt der Druck 55 bar. Eine zum Auftragen von N2O eingesetzte Applikationskapilare weist bei einem Durchmesser von 30 μm bis 40 μm an der Austrittsstelle besonders gute Applikationseigenschaften auf. Bei anderen Gasen, beispielsweise bei CO2, das bei Raumtemperatur einen bevorzugten Druck von etwa 55 bar aufweist, beträgt der bevorzugte Durchmesser 25 μm bis 30 μm. Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Applikationskapillare mittels eines Handgerätes mit dem kryogenen Kühlmittel versorgt.Surprisingly, it has been found that an application capillary with a diameter adapted to the pressure of the gas has particularly good application properties. In the case that the gas is N 2 O, a preferred pressure is about 50 bar. In the case that the gas is CO 2 , the pressure is 55 bar. An application capillary used for applying N 2 O has particularly good application properties at a diameter of 30 μm to 40 μm at the exit point. For other gases, for example, CO 2 , which has a preferred pressure of about 55 bar at room temperature, the preferred diameter is 25 microns to 30 microns. Preferably, the application capillary according to the invention is supplied by means of a hand-held device with the cryogenic coolant.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.Further Advantages, special features and expedient developments of the invention emerge from the dependent claims and the following description of preferred embodiments based on the drawing.
Die
Zeichnung,
Der
in
Vorzugsweise wird eine Glaskapillare eingesetzt, die mit hoher Präzision in einem Ziehverfahren ohne Ansammlung von Schmutzpartikelchen gefertigt wird. Bei der Herstellung der Glaskapillare können für die Herstellung konventioneller Glaskapillaren eingesetzte Herstellungsverfahren, insbesondere Rohrziehverfahren, angewendet werden.Preferably a glass capillary is used, which with high precision in a drawing process without accumulation of dirt particles made becomes. In the manufacture of the glass capillary can be used for the production of conventional Glass capillaries used manufacturing process, in particular pipe drawing process, be applied.
Der Einsatz eines chemisch beständigen Glases ist vorteilhaft, jedoch insbesondere bei Einsatz von nicht reaktiven kryogenen Kühlflüssigkeiten nicht erforderlich. Es ist zweckmäßig, chemisch und thermisch beständige Gläser, wie beispielsweise Borosilikatglas einzusetzen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass auch als ansonsten gegenüber thermischen Spannungen empfindliche Gläser wie beispielsweise Kalknatronglas bei den eingesetzten Kapillardimensionen trotz der hohen umgesetzten Abkühlgeschwindigkeiten von bis zu mehreren 100 K/min und einer Temperatur von etwa –89°C an der Austrittsstelle der kryogenen Kühlflüssigkeit keine Risse ausbilden.Of the Use of a chemically resistant glass is advantageous, but especially when using non-reactive cryogenic coolants are not required. It is appropriate, chemically and thermally stable glasses, such as borosilicate glass use. Surprisingly, it has become shown that as opposed to thermal stresses delicate glasses such as soda lime glass in the capillary dimensions used despite the high cooling rates implemented of up to several 100 K / min and a temperature of about -89 ° C at the exit site the cryogenic coolant do not crack.
Der Kapillarkörper enthält eine durchgehende Kapillaröffnung mit einem Innendurchmesser von etwa 25 μm bis 45 μm. Besonders bevorzugt sind Innendurchmesser zwischen 30 μm und 45 μm.Of the capillary contains a continuous capillary opening with an inner diameter of about 25 microns to 45 microns. Particularly preferred Inner diameter between 30 μm and 45 μm.
Der
Aussendurchmesser des Kapillarkörpers
Die
Applikationskapillare befindet sich im Inneren eines Düsenhalters
Der
Kapillarkörper
Der
Kapillarkörper
An
dem zum Eintritt der kryogenen Kühlflüssigkeit
bestimmten Ende ist der Kapillarkörper
Um
eine ungestörte
Zufuhr der kryogenen Kühlflüssigkeit
in das Innenrohr
Es
ist besonders vorteilhaft, dass der Kanal des Röhrchens
Vorzugsweise
weist das Röhrchen
Der
Kanal des Röhrchens
Zur
Vermeidung eines Zutritts von in der kryogenen Kühlflüssigkeit enthaltenen Verunreinigungen
ist es zweckmäßig, dass
in dem Innenrohr des Düsenkörpers
Der Applikator ist an einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kühlmittelquelle angeschlossen. Die Kühlmittelquelle kann N2O, Ar oder ein anderes kryogenes Flüssiggas, wie flüssigen Stickstoff oder flüssiges CO2, beinhalten.The applicator is connected to a coolant source, not shown in the drawing. The coolant source may include N 2 O, Ar, or other cryogenic liquefied gas, such as liquid nitrogen or liquid CO 2 .
Es ist besonders zweckmäßig, dass der Applikator als Handgerät ausgebildet ist, beziehungsweise Bestandteil eines Handgerätes ist.It is particularly appropriate that the applicator as a handheld device is formed, or is part of a handset.
Vorzugsweise ist das Handgerät mit Mitteln ausgestattet, die ein flexibles Auswechseln der Applikationskapillaren ermöglichen. Beispielhaft können hier in der Figur nicht dargestellte Schraubgewinde genannt werden.Preferably is the handset equipped with means allowing a flexible replacement of the application capillaries enable. Exemplary can here Be mentioned in the figure, not shown screw thread.
In der einfachsten Ausführungsform besteht die Applikationskapillare aus einer Mikrokapillare, die auf eine Versorgungsquelle für die kryogene Kühlflüssigkeit aufgebracht wird. Diese Versorgungsquelle kann ein erfindungsgemäßes Handgerät oder eine größere stationäre Versorgungseinheit sein. Überra schenderweise hat sich für alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Applikationskapillare herausgestellt, dass die Zudosierung von kryogener Kühlflüssigkeit bei einem Kapillardurchmesser zwischen 30 μm und 45 μm besonders gut von dem Anwender steuerbar ist, da bei diesen Kapillarquerschnitten Flüssigkeiten einer Viskosität und einer inneren Reibung wie der von flüssigen Gasen besonders gute Fließ- und Dosiereigenschaften haben.In the simplest embodiment the application capillary consists of a microcapillary, the on a supply source for the cryogenic coolant is applied. This supply source may be a hand-held device according to the invention or a larger stationary supply unit be. Surprisingly has for all embodiments of the Application capillary according to the invention proved that the addition of cryogenic coolant especially good for a capillary diameter between 30 μm and 45 μm is controllable, as in these capillary cross sections liquids a viscosity and an internal friction such as that of liquid gases particularly good flow and dosing properties.
Die erfindungsgemäßen Applikationskapillaren sind grundsätzlich für alle kryogenen Gase zu verwenden, werden aber durch ihre individuelle Ausgestaltung durchaus verschiedenen Randbedingungen gerecht.The Application capillaries according to the invention are basically for all However, cryogenic gases are used by their individual Design quite different boundary conditions.
Wie beispielhaft gezeigt, ergeben sich durch die Isolation besondere Vorteile. Zum einen werden Verdampfungsverluste, zum anderen wird eine Bereifung insbesondere der Innenwände verhindert, wodurch eine Eiskristallbildung ausbleibt, die zu Funktionsstörungen bis hin zum Verschluss der Applikationskapillare führen kann, da sich die Eiskristalle auch in Flüssiggasen nicht vermeiden lassen und an der Innenwand der Applikationskapillare absetzen können.As shown by way of example, the isolation results in particular Advantages. On the one hand evaporation losses, on the other will a tire in particular prevents the inner walls, creating a Ice crystal formation is absent, leading to malfunctioning to the closure lead the application capillary can, because the ice crystals can not be avoided even in liquid gases and can settle on the inner wall of the application capillary.
Der
für alle
Ausführungsformen
der Erfindung verwendete Betriebsdruck liegt in einer Größenordnung
bis etwa 5 bar, wobei eine Obergrenze von 3 bar noch zweckmäßiger ist
und wobei eine Einstellung des Betriebsdrucks zwischen 0,1 bar und
0,3 bar besonders vorteilhaft ist. Dies gilt sowohl für die Anwendung
der Applikationskapillare mittels eines Handgerätes gemäß
Der Außendurchmesser der erfindungsgemäßen Applikationskapillare beträgt in der bevorzugten Ausführungsform weniger als 3 mm, besser weniger als 2 mm, der bevorzugte Innendurchmesser der Applikationskapillare liegt zwischen 30 μm und 50 μm und die Austrittsstelle für die kryogene Kühlflüssigkeit hat einen bevorzugten Durchmesser von etwa 0,8 mm. Diese Dimensionierungen führen zu einem optimalem Verhältnis zwischen Dosierung und Punktgenauigkeit und können je nach verwendetem Kühlmittel variiert werden.Of the outer diameter the application capillary according to the invention is in the preferred embodiment less than 3 mm, more preferably less than 2 mm, the preferred inner diameter the application capillary is between 30 μm and 50 μm and the exit point for the cryogenic Coolant has a preferred diameter of about 0.8 mm. These dimensions to lead to an optimal ratio between dosage and point accuracy and can vary depending on the coolant used be varied.
Insbesondere, wenn Kühlmittel mit besonders niedrigem Siedepunkt eingesetzt werden, ist es sinnvoll, die Applikationskapillare mindestens teilweise mit einem Isoliermaterial auszustatten, so dass keine Bildung von zwei Phasen durch Wärmeeinfluss entsteht.Especially, if coolant with a particularly low boiling point, it makes sense the application capillary at least partially with an insulating material equip so that no formation of two phases caused by heat influence.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäßen Applikationskapillare ein Mikrofilter vorgeschaltet, welches Mikroorganismen zurückhält und somit zur Hygiene beiträgt.In a further preferred embodiment is the application capillary according to the invention preceded by a microfilter which retains microorganisms and thus contributes to hygiene.
In einer bevorzugten flexibel verwendbaren Ausführungsform besitzt die Applikationskapillare eine gewindeähnliche Profilierung, um variabel an ein Versorgungsgerät, z.B. Handgerät angeschlossen werden zu können. Im weiteren Sinne kann an die Stelle des Gewindes auch ein anderes Befestigungsmittel, wie ein Steckverschluss treten.In In a preferred flexible embodiment, the application capillary has a thread-like Profiling to variably to a supply device, e.g. Handset connected to be able to. In a broader sense, the thread may be replaced by another Fasteners, such as a buckle kick.
Die erfindungsgemäßen Applikationskapillaren können sowohl an einer großen stationären Flüssiggasquelle als auch an ein Handgerät angeschlossen werden. Hierbei ist eine Kapsel zu ungefähr 3/4 ihres Volumens mit einer Menge des Kryofluids gefüllt, das auf einem im Wesentlichen konstanten Druck von ca. 50 bar gehalten wird, was bei Raumtemperatur dem Gasdruck von flüssigem N2O enthspricht. Das Röhrchen definiert einen verlängerten Kanal, der nicht abgebildet ist, durch den das kryogene Kühlmittel passieren kann. Der Verschluss sorgt für eine sichere Verbindung des Röhrchens mit der Kapsel. Ein Ventil ermöglicht einen Durchtritt des kryogenen Kühlmittels in die Applikationskapillare.The application capillaries according to the invention can be connected both to a large stationary liquid-gas source and to a hand-held device. In this case, a capsule is filled to about 3/4 of its volume with an amount of Kryofluids, which is maintained at a substantially constant pressure of about 50 bar, which at room temperature the gas pressure of liquid N 2 O desponds. The tube defines an elongated channel, not shown, through which the cryogenic coolant can pass. The closure ensures a secure connection of the tube with the capsule. A valve allows a passage of the cryogenic coolant into the application capillary.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20070125 |
|
| R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20070111 |
|
| R151 | Term of protection extended to 8 years |
Effective date: 20071106 |
|
| R152 | Term of protection extended to 10 years |
Effective date: 20090605 |
|
| R071 | Expiry of right |