Форсунка для подачи биологического материала, водоструйный хирургический инструмент с такой форсункой, способ смешивания текучих серд и хирургический аппарат - RU2584655C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к форсунке для подачи биологического материала, прежде всего клеток, согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения. Кроме того, изобретение относится к водоструйному хирургическому инструменту с такой форсункой, а также применению форсунки, способу смешивания текучих сред и к хирургическому аппарату. Форсунка вышеуказанного типа известна, например, из ЕР 2163204 А1.

В ЕР 2163204 А1 описана форсунка для смешивания и введения биологического клея, прежде всего фибринового клея. Форсунка включает в себя два расположенных параллельно внутри зонда подводящих канала, которые оканчиваются в общей смесительной камере на проксимальном конце форсунки.

В случае известной форсунки оба подводящих канала оканчиваются в смесительной камере параллельно друг другу. Вследствие этого в смесительной камере устанавливается единый уровень давления, что оказывает влияние на все отдельные потоки, которые попадают в смесительную камеру. Так как в смесительную камеру поступают различные субстанции, которые, следовательно, также различаются по своей вязкости, то возникают неустойчивые условия смешивания. Уровень давления в смесительной камере, кроме того, устанавливается на относительно высоком значении отдельных давлений обеих подаваемых по отдельным подводящим каналам субстанций. Таким образом, в смесительной камере возникает относительно высокое давление, которое при определенных применениях, например, при подаче клеточного материала, является нежелательным. Конкретным образом, по вине высокого давления могут повреждаться биологические субстанции.

В случае форсунки согласно ЕР 2163204 в смесительной камере, кроме того, расположена насадка, которая может оказывать влияние на улучшенное смешивание обеих подведенных в смесительную камеру субстанций. Насадка снабжена отклоняющими элементами, за счет чего поступающие в смесительную камеру текучие среды приходят внутри смесительной камеры во вращение. Таким образом, в обеих текучих средах возникают напряжения сдвига, которые могут иметь повреждающее влияние на биологический материал, прежде всего клетки.

В основе изобретения лежит задача создания форсунки для подачи биологического материала, прежде всего клеток, которая делает возможным улучшенное и щадящее в отношении давления смешивание потоков текучих сред. Кроме того, задача заключается в том, чтобы предложить форсунку, которая имеет возможность простого переключения между различными формами струй текучей среды. Также в основе изобретения лежит еще одна задача создания медицинского устройства, которое представляет собой хирургический инструмент с такой форсункой, а также применения форсунки, способа смешивания текучих сред и хирургического аппарата для управления и регулирования хирургического инструмента. Предлагаемый хирургический инструмент может использоваться в составе эндоскопа.

Согласно изобретению данная задача в отношении форсунки для смешивания под щадящим давлением решена за счет предмета п. 1 формулы изобретения, альтернативным образом за счет предмета п. 21 формулы изобретения, и в отношении водоструйного хирургического инструмента за счет предмета п. 25 формулы изобретения. Задача в отношении применения решена за счет предмета п. 23 формулы изобретения, в отношении способа - за счет предмета п. 24 формулы изобретения, а в отношении хирургического аппарата - за счет предмета п. 26 формулы изобретения.

Таким образом, изобретение основано на соображении, что должна быть создана форсунка для подачи биологического материала, прежде всего клеток, имеющая смесительную камеру, которая ограничена проксимальной торцевой поверхностью и расположенной на расстоянии от проксимальной торцевой поверхности дистальной торцевой поверхностью. Форсунка также имеет по меньшей мере одно отверстие форсунки, которое выполнено в дистальной торцевой поверхности. Кроме того, форсунка имеет по меньшей мере два подводящих канала, которые выходят в смесительную камеру, т.е. оканчиваются в ней. При этом первый подводящий канал расположен коаксиально (соосно) с отверстием форсунки и выходит в смесительную камеру через проксимальную торцевую поверхность. Второй подводящий канал выходит в смесительную камеру сбоку у дистальной торцевой поверхности через входное отверстие, расположенное радиально снаружи относительно отверстия форсунки.

Предлагаемая форсунка имеет две особенности, которые позволяют осуществлять улучшенное и происходящее в условиях щадящего давления смешение двух текучих сред. Благодаря тому, что первый подводящий канал выходит в смесительную камеру коаксиально с отверстием форсунки, достигается то, что поток текучей среды, который поступает в смесительную камеру по первому подводящему каналу, подводится к отверстию форсунки через смесительную камеру прямолинейно, то есть без поворотов. За счет предлагаемого расположения первого подводящего канала почти исключается возникновение сдвиговых усилий внутри данного подводящего канала. Предотвращается воздействие сдвиговых усилий на подводимую через первый подводящий канал в смесительную камеру текучую среду. За счет сокращения возникновения сдвиговых усилий опасность повреждения, например, клеток, которые содержатся в проводимой в первом подводящем канале текучей среде, уменьшается, предпочтительным образом почти полностью устраняется. С другой стороны, в отличие от известных форсунок предусмотрено, чтобы, дополнительно к коаксиально расположенному первому подводящему каналу, в смесительную камеру сбоку выходил по меньшей мере второй подводящий канал. Предлагаемая система и предлагаемый вариант выполнения подводящих каналов улучшают смешивание и дополнительно обеспечивают возможность влияния на условия давления в смесительной камере, предпочтительным образом на его уменьшение. В результате того, что подведенная по второму подводящему каналу текучая среда поступает в смесительную камеру сбоку, прежде всего тангенциально, в смесительной камере возникает по существу вращающийся поток подведенной по второму подводящему каналу второй текучей среды относительно первой текучей среды, которая поступает в смесительную камеру по расположенному коаксиально с отверстием форсунки первому подводящему каналу. Это приводит к особенно щадящему смешиванию обеих текучих сред, которое в остальном достигается при существенно меньших давлениях подачи по меньшей мере в одном из обоих подводящих каналов, чем это осуществляется в случае ранее известных форсунок одинакового конструктивного размера.

Преимущественной для щадящей подачи биологического материала обнаружила себя та ситуация, когда смешение текучих сред осуществляется непосредственно перед отверстием форсунки, то есть наиболее близко к выходу из форсунки. Предлагаемая форсунка обеспечивает такую возможность в результате того, что входное отверстие второго подводящего канала оканчивается в смесительной камере у дистальной торцевой поверхности. Смешивание клеточного материала, например, находящихся в растворе клеток, с несущей текучей средой осуществляется также по возможности максимально поздно, то есть, прежде всего, непосредственно перед отверстием форсунки. Поэтому клетки при смешивании подвержены турбулентностям потока и давлению сравнительно недолгое время. Это бережет клетки, так как, прежде всего, временное влияние повреждающих сдвиговых усилий сокращается.

Еще одно преимущество предлагаемой форсунки заключается в расположении входного отверстия второго подводящего канала. Конкретным образом предусмотрено, чтобы входное отверстие оканчивалось в смесительной камере сбоку. Таким образом, поступающая в смесительную камеру через боковое входное отверстие в смесительную камеру текучая среда встречается с аксиально поступающей текучей средой из первого подводящего канала под углом. Таким образом, поток второй текучей среды, которая проходит по второму подводящему каналу, до подачи в смесительную камеру изменяет направление. Предлагаемое выполнение входного отверстия делает возможным сокращение статического давления второй текучей среды. На основании предлагаемого выполнения входного отверстия возможно, чтобы обе текучие среды, первая и вторая текучая среда, были подведены в смесительную камеру под отличными друг от друга давлениями. Это, например, не происходит при расположении подводящего канала согласно ЕР 2163204 А1.

В случае предпочтительного варианта предлагаемой форсунки предусмотрено, что смесительная камера имеет длину L, которая составляет максимально 500 мкм, прежде всего максимально 250 мкм, предпочтительным образом максимально 150 мкм. Особо предпочтительным является вариант, когда длина L смесительной камеры составляет максимально 100 мкм, прежде всего максимально 75 мкм, предпочтительным образом максимально 50 мкм, еще более предпочтительным образом максимально 30 мкм. Длина L смесительной камеры при этом соответствует расстоянию между проксимальной торцевой поверхностью и дистальной торцевой поверхностью. Сравнительно небольшая длина смесительной камеры оказывает влияние на, по возможности, максимально позднее по времени смешивание подводимых текучих сред, так как последние проходят максимально длинное расстояние в подводящих каналах по отдельности и смешиваются в смесительной камере по возможности в максимальной близости от отверстия форсунки, предпочтительным образом непосредственно перед ним. Таким образом, достигается максимально щадящее введение клеток. Дополнительным образом по причине небольшой длины L смесительной камеры и следующего отсюда недолгого времени смешивания оказывается влияние на процесс объединения подведенных текучих сред, предпочтительным образом это позволяет его в максимальной мере предотвратить. Процесс объединения подведенных текучих сред начинается вместе с процессом смешивания, то есть в момент времени, в который текучие среды встречаются. За счет объединения текучих сред возникает смесь текучих сред с измененными свойствами, например, значительно более высокой вязкостью, что приводит к изменению давления, прежде всего, к увеличению давления. В результате объединения и связанного с этим изменением состояния материала могут возникать, например, подобные полимерам эластичные вещества, за счет чего существенно повышается опасность засорения форсунок. Идеальным образом объединение подведенных текучих сред должно начинаться только после их выхода из форсунки. Поэтому согласно изобретению длина смесительной камеры и выходного отверстия форсунки имеют максимально маленький размер.

Длина смесительной камеры, предпочтительным образом, меньше, прежде всего намного меньше, общей длины форсунки. Форсунка располагается от дистального конца подводящих линий до выходной поверхности отверстия форсунки. Другими словами, форсунка имеет общую длину, которая расположена в промежутке между дистальным концом подводящей линии и концевой дистальной поверхностью, в которой расположена выходная сторона отверстия форсунки. Большую часть общей длины форсунки занимают подведенные по отдельности подводящие каналы. Последние занимают положение от дистального конца подводящих линий до входной камеры, которая образует переход в смесительную камеру. Подводящие каналы, прежде всего, на большей части общей длины форсунки непрерывно проходят раздельно. Предпочтительным образом, между подводящими каналами на участке между подводящими линиями и смесительной камерой соединение отсутствует. Подводящие каналы сходятся вместе, т.е. сообщаются, исключительно при входе в смесительную камеру.

Смесительная камера и отверстие форсунки простираются, предпочтительным образом, вдоль относительно меньшего участка общей длины форсунки. Конкретным образом, общая длина, в которую входят длина смесительной камеры и длина отверстий форсунки, соответствует максимально одной трети, прежде всего максимально одной пятой, предпочтительным образом одной десятой, общей длины форсунки. Отверстие форсунки может быть образовано расположенным коаксиально с продольной осью форсунки цилиндром. Отверстие форсунки может также иметь участок, который образован формой увеличивающегося в направлении дистальной торцевой поверхности форсунки конуса.

Здесь следует указать на то, что медицинские указания направления «проксимально» и «дистально» относятся к пользователю форсунки или же медицинскому устройству с форсункой как к точке отсчета. Находящиеся дальше от пользователя конструктивные детали расположены дистально. Находящиеся ближе к пользователю конструктивные детали, наоборот, расположены проксимально.

Боковое входное отверстие может иметь глубину Т, которая соответствует длине L смесительной камеры. Другими словами, боковое входное отверстие может располагаться по всей длине смесительной камеры. Таким образом, возможна конструкция очень маленькой смесительной камеры, что является преимуществом для щадящей подачи биологического материала, прежде всего клеток. Кроме того, таким образом, достигается более компактная и, с конструктивной точки зрения, более простая конструкция.

Согласно другой форме осуществления предлагаемой форсунки дистальная торцевая поверхность смесительной камеры расположена перпендикулярно продольной оси второго подводящего канала. За счет этого возможна более компактная конструкция форсунки. Вторая текучая среда, которая протекает по второму подводящему каналу, благодаря расположенной перпендикулярно продольной оси дистальной торцевой поверхности смесительной камеры изменяет направление движения под углом 90° до того, как она поступит в смесительную камеру.

Кроме того, компактная конструкция форсунки может быть достигнута за счет того, что подводящие каналы, по меньшей мере, участками расположены параллельно друг другу.

Боковое входное отверстие имеет прямоугольный профиль. При этом одна из трех боковых поверхностей поперечного профиля может быть образована дистальной торцевой поверхностью смесительной камеры. Прямоугольный профиль поперечного сечения обеспечивает возможность упрощенного конструктивного выполнения и упрощенного производства форсунки. Поверхность поперечного профиля входного отверстия может быть выполнена очень маленькой. Это приводит к повышению скорости потока текучей среды во втором подводящем канале, за счет чего давление, прежде всего, статическое давление второй подводимой по второму каналу текучей среды до смесительной камеры сокращается.

В специальной форме осуществления вышеназванный эффект может быть усилен за счет того, что боковое входное отверстие сужается по направлению к смесительной камере. Конкретным образом, боковое входное отверстие имеет две изогнутые боковые поверхности, которые сходятся к смесительной камере. Изогнутые боковые поверхности могут быть расположены под прямым углом относительно дистальной торцевой поверхности смесительной камеры. За счет сужения, которое в специальном варианте выполнения выполнено как две сходящиеся, изогнутые боковые поверхности, достигается тот факт, что протекающая во втором подводящем канале текучая среда ускоряется непосредственно перед поступлением в смесительную камеру. За счет этого снижается статическое давление второй текучей среды. Следовательно, вторая текучая среда поступает в смесительную камеру с относительно более низким давлением, так что это позволяет предотвратить то, что протекающая аксиально через смесительную камеру первая текучая среда попадает под давление, которое может повредить биологический материал, прежде всего, клетки. Сужение, которое является следствием сходящихся друг к другу боковых поверхностей, создает участок ускорения для второй текучей среды, вдоль которого статическое давление второй текучей снижается. Таким образом, форсунка может быть предпочтительным образом использована для того, чтобы осуществлять щадящее смешивание клеток, то есть, например, находящихся в суспензиях клеток, с несущей текучей средой. Смесь может затем покинуть форсунку через отверстие форсунки. Окружающая клетки текучая среда протекает преимущественным образом через первый подводящий канал, который расположен коаксиально с отверстием форсунки. Несущая среда, прежде всего несущая текучая среда, поступает в смесительную камеру сбоку через входное отверстие второго подводящего канала.

В еще одной предпочтительной форме осуществления предлагаемой форсунки предусмотрено, чтобы внешняя боковая поверхность бокового входного отверстия непрерывно переходила во внутреннюю периферийную поверхность смесительной камеры. Таким образом, протекающая через входное отверстие текучая среда проводится при сокращении или же уменьшении турбулентностей в смесительной камере. Выполнение входного отверстия обеспечивает, что текучая среда, которая втекает через входное отверстие, поступает в смесительную камеру в ламинарной форме. Это обеспечивает равномерное протекание и, следовательно, равномерное, щадящее, постепенное смешивание второй текучей среды с первой текучей средой. Под постепенным переходом в рамках заявки подразумевается постоянный, то есть по существу беспрепятственный переход. Внешняя боковая поверхность также переходит по существу заподлицо во внутреннюю периферийную поверхность смесительной камеры, прежде всего без ступеней, кромок или тому подобных преград.

В еще одном варианте выполнения форсунки предусмотрен по меньшей мере третий подводящий канал с еще одним боковым входным отверстием. Еще одно боковое входное отверстие может оканчиваться в смесительной камере сбоку у дистальной торцевой поверхности. Таким образом форсунка может включать в себя в общей сложности три канала, два из которых выходят в смесительную камеру через боковые входные отверстия. Еще один подводящий канал выходит в смесительную камеру аксиально, прежде всего коаксиально, с отверстием форсунки. Подведенные в смесительную камеру коаксиально подводящие каналы, то есть второй и третий подводящий канал, предпочтительным образом снабжены входными отверстиями, которые расположены у дистальной торцевой поверхности смесительной камеры или же граничат непосредственно с дистальной торцевой поверхностью смесительной камеры. За счет третьего подводящего канала или же по меньшей мере еще одного подводящего канала увеличивается широта применения форсунки. Таким образом, через форсунку могут - одновременно или с временным сдвигом - смешиваться или подводиться более двух различных текучих сред. Изобретение в остальном не ограничивается двумя или тремя подводящими каналами, а относится к форсунке, которая снабжена более чем тремя, а именно четырьмя, пятью, шестью, семью или восемью подводящими каналами. Решающим является то, что по меньшей мере один из подводящих каналов выходит в смесительную камеру коаксиально с отверстием форсунки.

В основном, подводящие каналы и/или смесительная камера и/или отверстие форсунки могут быть выполнены монолитно или состоять из нескольких частей. Монолитное выполнение характеризуется хорошей жидкостной непроницаемостью. Напротив, состоящая из нескольких частей конструкция подводящих каналов и/или смесительной камеры и/или отверстия форсунок имеет улучшенную технологичность.

Состоящая из нескольких частей конструкция подводящих каналов и/или смесительной камеры и/или отверстия форсунок может быть достигнута, например, за счет того, что, как это предусматривает еще один предпочтительный вариант выполнения изобретения, смесительная камера выполнена в пластине смесительной камеры, которая расположена между пластиной форсунки и держателем канала. Держатель канала включает в себя по меньшей мере два подводящих канала. Альтернативным образом может быть предусмотрено, чтобы смесительная камера была выполнена в пластине форсунки. Принципиальным образом подводящие каналы в случае предлагаемой форсунки могут быть выполнены в держателе канала и/или отверстие форсунки - в пластине форсунки, причем смесительная камера, прежде всего, выполнена в пластине форсунки или пластине смесительной камеры. Пластина смесительной камеры расположена между пластиной форсунки и держателем канала. В еще одном варианте выполнения смесительная камера выполнена в держателе канала (дистальной торцевой поверхности).

Предпочтительным образом, пластина смесительной камеры имеет толщину пластины, которая соответствует длине смесительной камеры, прежде всего глубине входного отверстия. Пластина смесительной камеры может быть выполнена монолитно, прежде всего интегрированным образом, с пластиной форсунки. Другими словами, пластина форсунки может, по меньшей мере, участками образовывать пластину смесительной камеры, или же смесительная камера может быть выполнена в пластине форсунки.

В еще одной форме осуществления смесительная камера может быть выполнена в держателе канала. В таком случае, она является компонентом держателя канала. В случае дистальной торцевой поверхности держателя канала и дистальной торцевой поверхности смесительной камеры, в таком случае, речь может идти об одной и той же торцевой поверхности. Также возможно, чтобы дистальная торцевая поверхность держателя канала была снабжена кольцевым пазом, который может охватывать пластину форсунки.

В случае предлагаемой форсунки, кроме того, может быть предусмотрен терморегулирующий канал, который адаптирован таким образом, чтобы проходящая по меньшей мере через один подводящий канал текучая среда являлась терморегулируемой. Предпочтительным образом, терморегулирующий канал снабжен подводящей и отводящей линией, которые выполнены с возможностью подсоединения к замкнутому терморегулирующему контуру. Терморегулирующий канал может находиться в непосредственной близости к смесительной камере и/или к подводящим каналам. Предпочтительным образом, терморегулирующий канал расположен параллельно подводящим каналам. За счет терморегулирования, то есть нагревания или охлаждения, форсунки, прежде всего протекающих через подводящие каналы текучих сред или же по меньшей мере одной из протекающих через подводящие каналы текучих сред, например, может быть оказано воздействие на вязкость текучих сред. Таким образом, за счет повышения температуры вязкость по меньшей мере одной из проводимых через подводящие каналы текучих сред сокращается. Вследствие этого также сокращаются возникающие в смесительной камере сдвиговые усилия. Кроме того, влияние температуры отдельных текучих сред в подводящих каналах приводит к улучшенному смешиванию текучих сред или же к улучшенному объединению содержащихся в текучих средах субстанций.

Форсунка может, кроме того, быть снабжена распыляющей пластиной. Распыляющая пластина может быть дистально соединена с пластиной форсунки и иметь расположенное коаксиально с отверстием форсунки распыляющее отверстие. Кроме того, по меньшей мере один распыляющий канал может быть выполнен в распыляющей пластине, и распыляющее отверстие может соединяться с каналом подачи газа. Предпочтительным образом, распыляющий канал тангенциально оканчивается в распыляющем отверстии. Таким образом, к выходящему из форсунки потоку текучей среды может быть дополнительно подан газ, так что становится возможным распыление, прежде всего аэрозолеобразование, выходящей текучей среды.

Еще одним объектом изобретения является форсунка для медицинских целей со смесительной камерой, которая ограничена проксимальной торцевой поверхностью и расположенной на расстоянии от проксимальной торцевой поверхности дистальной торцевой поверхностью. Форсунка имеет по меньшей мере одно отверстие форсунки, которое расположено в дистальной торцевой поверхности смесительной камеры. Смесительная камера имеет внутренний контур по существу цилиндрической формы по меньшей мере с двумя входными отверстиями, через которые в смесительную камеру тангенциально выходят соответствующие подводящие каналы. Входные отверстия имеют различные или одинаковые площади поперечного сечения.

Средняя скорость входа текучей среды при заданном объемном расходе, который проходит через входное отверстие в смесительную камеру, определяется площадью поперечного сечения входного отверстия. Таким образом, можно вводить в смесительную камеру различные или одинаковые текучие среды с разными или одинаковыми объемными расходами с одинаковой, идентичной средней скоростью входа. При этом причем соотношение площадей поперечного сечения входных отверстий выбирают соответствующим соотношению долей указанных текучих сред в получаемой смеси. Иначе говоря, соотношение площадей поперечного сечения входных отверстий различных подводящих каналов рассчитывается в соответствии с соотношением объемных расходов текучих сред, которые протекают через различные подводящие каналы. Другими словами, две или более текучие среды соединяются в определенном объемном соотношении, то есть в определенном соотношении объемных расходов. При этом площади поперечного сечения входных отверстий выполнены таким образом, что независимо от соотношения компонентов смеси или же независимо от размеров потоков текучей среды достигается одинаковая средняя скорость входа всех отдельно подведенных в смесительную камеру текучих сред. Если, например, требуется соотношение компонентов смеси 1 к 4 текучей среды второго подводящего канала к текучей среде в третьем подводящем канале, то это требует наличия площади поперечного сечения в 4 раза больше входного отверстия третьего подводящего канала при одинаковой средней входной скорости текучих сред в смесительную камеру. При соотношении компонентов смеси 1:1 площади поперечного сечения входных отверстий имеют одинаковый размер.

Для достижения максимально щадящего соотношения протекающих по радиально смещенным наружу подводящим каналам текучих сред с текучей средой, которая протекает по расположенному коаксиально подводящему каналу, требуется, чтобы подведенные снаружи текучие среды поступали в смесительную камеру с идентичной усредненной скоростью потока. Это делает возможным смешивание текучих сред в смесительной камере с малой турбулентностью, в идеальном случае - с исключением турбулентности.

Текучие среды характеризуются своим химическим и/или биологическим составом и концентрациями их компонентов. Одинаковые текучие среды означают одинаковый химический или биологический состав и одинаковые концентрации их компонентов.

Этот тип форсунки предоставляет возможность установки различных форм струи текучей среды, то есть формы выходящей из отверстия форсунки струи текучей среды. В случае предлагаемой форсунки это достигается особенно легко за счет того, что посредством управления аппаратом, к которому подключен хирургический инструмент с предлагаемой форсункой, или же его регулирования, осуществляется управление подачей текучей среды по различным подводящим каналам или же ее регулирование. Для создания конусообразной струи на выходе из отверстия форсунки текучая среда подается исключительно через радиально смещенный наружу подводящий канал, например, второй или третий подводящий канал. Данный конусообразный поток или же воздействие данного конусообразного потока на подлежащую обработке ткань может быть усилен за счет дополнительной подачи текучей среды через первый подводящий канал. Подача текучей среды исключительно через первый подводящий канал создает цилиндрическую сплошную струю.

Здесь следует указать на то, что размеры поперечного сечения входных отверстий относятся не только к прямоугольным поперечным сечениям, а в общем к многоугольным или круглым или к комбинации многоугольных и круглых форм поперечного сечения входных отверстий.

В данной заявке раскрываются форсунка для подачи биологического материала и форсунка для медицинских целей как по отдельности, то есть отдельно друг от друга, так и в комбинации. За счет ранее разъясненной форсунки для подачи биологического материала может быть дополнительно создана форма, конусообразная форма, цилиндрическая сплошная струя или смешанная форма обеих форм струи выходящей из отверстия форсунки струи текучей среды.

Названные в связи с форсункой для подачи биологического материала преимущества и предпочтительные варианты действительны также в отношении форсунки для медицинских целей, которая позволяет осуществлять простую настройку различных форм струи текучей среды.

Кроме того, объектом изобретения является водоструйный хирургический инструмент, имеющий любую из предлагаемых в изобретении форсунок для подачи биологического материала и по меньшей мере два подводящих канала, проходящих в форсунку от проксимального конца инструмента.

Предлагаемый в изобретении способ смешивания по меньшей мере двух текучих сред посредством предлагаемой в изобретении форсунки характеризуется тем, что текучие среды подают в смесительную камеру через входные отверстия, причем соотношение площадей поперечного сечения входных отверстий выбирают соответствующим соотношению долей указанных текучих сред в получаемой смеси.

Предлагаемый в изобретении хирургический аппарат выполнен с возможностью подключения к нему вышеупомянутого водоструйного хирургического инструмента и имеет систему управления для управления подачей текучей среды через по меньшей мере два подводящих канала форсунки хирургического инструмента, причем один подводящий канал расположен коаксиально с отверстием форсунки, а по меньшей мере один другой подводящий канал расположен с радиальным смещением наружу.

Система управления выполнена с возможностью подачи текучей среды исключительно через радиально смещенный наружу подводящий канал форсунки, в результате чего из отверстия форсунки выходит конусообразная струя, или исключительно через расположенный коаксиально подводящий канал, в результате чего из отверстия форсунки выходит сплошная струя, или как через расположенный коаксиально подводящий канал, так и через радиально смещенный наружу подводящий канал, в результате чего воздействие конусообразной струи на подлежащую лечению ткань усиливается.

Изобретение более подробно разъясняется на основании примеров осуществления со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи. На чертежах показаны:

Фиг. 1 - перспективное изображение в разобранном виде предлагаемой форсунки с тремя подводящими каналами согласно предпочтительному примеру осуществления изобретения.

Фиг. 2А - вид сверху на пластину форсунки с интегрированной смесительной камерой для предлагаемой форсунки согласно еще одному предпочтительному примеру осуществления изобретения.

Фиг. 2Б - вид поперечного сечения пластины форсунки согласно фиг. 2А вдоль линии А-А.

Фиг. 3 - вид продольного сечения предлагаемой форсунки с пластиной форсунки согласно фиг. 2А и 2Б.

Фиг. 4А - вид сверху на пластину форсунки с интегрированной смесительной камерой для предлагаемой форсунки согласно еще одному предпочтительному примеру осуществления изобретения, причем предусмотрены терморегулирующие каналы.

Фиг. 4Б - вид поперечного сечения пластины форсунки согласно фиг. 4А вдоль линии В-В.

Фиг. 5А - вид сверху на пластину форсунки с интегрированной смесительной камерой для предлагаемой форсунки согласно еще одному предпочтительному примеру осуществления изобретения, причем в смесительной камере предусмотрены три входных отверстия.

Фиг. 5Б - вид поперечного сечения пластины форсунки согласно фиг. 5А вдоль линии С-С.

Фиг. 6 - перспективный вид предлагаемой форсунки согласно еще одному предпочтительному примеру осуществления изобретения, причем предусмотрена одна распыляющая пластина.

Фиг. 7 - вид сверху на распыляющую пластину согласно фиг. 6.

Фиг. 8А - вид сверху на монолитно, бесшовно выполненную форсунку 1 согласно еще одному предпочтительному примеру осуществления изобретения.

Фиг. 8Б - вид поперечного сечения пластины форсунки 1 согласно фиг. 8А вдоль линии D-D.

Фиг. 9А - перспективный вид предлагаемой форсунки 1 согласно еще одному предпочтительному примеру осуществления изобретения, причем подводящие каналы выполнены в форме трубок.

Фиг. 9Б - вид поперечного сечения форсунки 1 согласно фиг. 9А вдоль линии Е-Е.

Форсунка 1 согласно примеру осуществления по фиг. 1 подходит для подачи биологического материала и, прежде всего, может применяться для подачи клеток. Форсунка 1 может представлять собой часть медицинского устройства, прежде всего хирургического инструмента. Предпочтительным образом, форсунка 1 является частью водоструйного аппликатора, который, прежде всего, также подходит для щадящей подачи клеток.

В общем, форсунка снабжена смесительной камерой 11, отверстием 23 форсунки и по меньшей мере двумя подводящими каналами 30, 40. Подводящие каналы 30, 40 оканчиваются в смесительной камере 11. Предпочтительным образом, каналы 30, 40 оканчиваются в смесительной камере 11 в проксимальной торцевой поверхности 21, которая ограничивает смесительную камеру 11 в проксимальном направлении. Смесительная камера 11, кроме того, снабжена проксимальной торцевой поверхностью 22, которая ограничивает смесительную камеру 11 в дистальном направлении. Другими словами, смесительная камера 11 выполнена между проксимальной торцевой поверхностью 21 и дистальной торцевой поверхностью 22. Исходя из дистальной торцевой поверхности 22 начинается отверстие 23 форсунки и продолжается по направлению от нее.

В проксимальной торцевой поверхности 21, по меньшей мере, первый подводящий канал 30 оканчивается в смесительной камере 11. Кроме того, первый подводящий канал 30 расположен коаксиально с отверстием 23 форсунки или же расположен на одной прямой с отверстием 23 форсунки.

Второй подводящий канал 40, который охватывает входную камеру 45, оканчивается в смесительной камере 11 относительно первого подводящего канала с радиальным смещением наружу. Для этого предусмотрено, чтобы входная камера 45 имела входное отверстие 42, которое, прежде всего, тангенциально оканчивается в смесительной камере 11. Прежде всего, второй подводящий канал 40 оканчивается в смесительной камере 11 через входное отверстие 42 непосредственно перед отверстием 23 форсунки. Входное отверстие 42 относительно отверстия 23 форсунки расположено радиально наружу, относительно входной камеры 45 - радиально вовнутрь. Входное отверстие 42 соединяет входную камеру 45 подводящего канала 40 с соединительной камерой 11. Согласно изобретению это реализуется таким образом, что входное отверстие 42 у дистальной торцевой поверхности 22 переходит в смесительную камеру 11.

Конкретным образом может быть предусмотрено, чтобы второй подводящий канал был снабжен отклоняющей поверхностью 41, которая расположена на дистальном конце входной камеры 45 второго подводящего канала 40. Отклоняющая поверхность 41 ограничивает второй подводящий канал 40 в аксиальном направлении и, прежде всего, вызывает отклонение проходящей во втором подводящем канале 40 текучей среды. Отклоняющая поверхность 41 переходит в одной плоскости в дистальную торцевую поверхность 22 смесительной камеры 11 или же выполнена равной по размеру с дистальной торцевой поверхностью 22. Принципиальным образом отклоняющая поверхность 41 и дистальная торцевая поверхность 22 находятся в одной плоскости. Отклоняющая поверхность 41 и дистальная торцевая поверхность 22, предпочтительным образом, образуют отдельные, граничащие друг с другом участки общей поверхности конструктивного узла.

Форсунка 1 согласно фиг. 1 имеет конструкцию, состоящую из нескольких элементов. Принципиальным образом форсунка также может иметь монолитную конструкцию. Прежде всего, подводящие каналы 30, 40, 50, смесительная камера 11 и отверстие 23 форсунки могут быть выполнены монолитно, бесшовно или же быть интегрированы в монолитный конструктивный узел.

Форсунка согласно фиг. 1 снабжена тремя подводящими каналами 30, 40, 50, которые расположены в одном держателе 60 канала. Подводящие каналы 30, 40, 50 проходят предпочтительным образом параллельно друг другу в держателе 60 канала. Прежде всего, подводящие каналы 30, 40, 50 расположены в одном ряду, то есть продольные оси подводящих каналов 30, 40, 50 пересекают общую прямую, которая расположена поперек продольных осей подводящих каналов 30, 40, 50. Держатель 60 канала на своем дистальном конце имеет поверхность, которая образует проксимальную торцевую поверхность 21. Проксимальная торцевая поверхность 21 ограничивает смесительную камеру 11 в проксимальном направлении.

Смесительная камера 11 в случае примера осуществления согласно фиг. 1 выполнена в пластине 10 смесительной камеры. Пластина 10 смесительной камеры в смонтированном состоянии расположена на проксимально ограничивающей смесительную камеру 11 проксимальной торцевой поверхности 21, к которой относится держатель 60 канала. Смесительная камера 11 имеет по существу цилиндрический профиль. Конкретным образом смесительная камера 11 имеет внутреннюю периферийную поверхность 12, которая участками изогнута в виде дуги окружности. Внутренняя периферийная поверхность 12 прерывается входными отверстиями 42, 52.

Внутренняя периферийная поверхность 12 смесительной камеры 11 непрерывно переходит во внешнюю боковую поверхность 43 входного отверстия 42. Внешняя боковая поверхность 43 может быть расположена поперек, перпендикулярно к подводящим каналам 30, 40, 50. Расположение и непрерывный переход внутренней периферийной поверхности 12 во внешнюю боковую поверхность 43 предпочтительным образом действителен для всех входных отверстий 42, 52, которые оканчиваются в смесительной камере 11. Входные отверстия 42, 52, как видно на фиг. 2А, 4А и 5А, расположены по существу как каплеобразные вырезы или сквозные отверстия в пластине 10 смесительной камеры или пластины 20 форсунки или держателе 60 канала. В качестве внешней боковой поверхности 43 обозначена та боковая поверхность каплеобразного выреза, которая непрерывно переходит во внутреннюю периферийную поверхность 12, то есть радиус изгиба внешней боковой поверхности 43 изменяется постоянно вплоть до значения радиуса изгиба внутренней периферийной поверхности 12. Другими словами, радиус изгиба изменяется при переходе внешней боковой поверхности 43 входного отверстия 42, 52 во внутреннюю периферийную поверхность 12, то есть включая внутреннюю периферийную поверхность 12, смесительной камеры 11 непрерывно. Радиус изгиба может непрерывно уменьшаться или непрерывно увеличиваться, он может также иметь постоянные участки. Переход внутренней периферийной поверхности 12 во внешнюю боковую поверхность 43 выполнен ступенчато. Входное отверстие 42, 52, кроме того, снабжено внутренней боковой поверхностью 44, которая также имеет изгиб и заканчивается во внутренней периферийной поверхности 12. Изгиб внутренней боковой поверхности 44 имеет радиус изгиба, который отличается от радиуса изгиба внешней боковой поверхности 43. Предпочтительным образом, радиус изгиба внутренней боковой поверхности 44 меньше, чем радиус изгиба боковой поверхности 43 и уменьшается в направлении внутренней периферийной поверхности 12. Исходя из входной камеры 45 внутренняя боковая поверхность 44 располагается в направлении входного отверстия 42 и переходит непрерывно или же бесступенчато во внутреннюю периферийную поверхность 12, которая оканчивается во внешней боковой поверхности 43 входной камеры 55. Таким образом, между входной камерой 45, 55 и смесительной камерой 11 существует по существу серпообразно изогнутая перемычка 46, между вершиной и внешней боковой поверхностью 43 которой расположено входное отверстие 42, 52. Как, кроме того, хорошо видно на фиг. 2А, внешняя боковая поверхность 43 и внутренняя боковая поверхность 44 сходятся друг к другу. Другими словами, входное отверстие 42 или же входная камера 45 сужаются по направлению к входному отверстию. То же самое действительно в отношении входной камеры 55 и входного отверстия 52. Внешняя боковая поверхность 43 и внутренняя боковая поверхность 44 образуют в радиальном направлении боковые ограничения входных камер 45, 55. В аксиальном направлении входные камеры 45, 55 ограничены проксимальной торцевой поверхностью 21 и дистальной торцевой поверхностью 22.

Принципиальным образом входные отверстия 42, 52 также могут иметь различную ширину s1, s2. За счет различной ширины s1, s2 входных отверстий 42, 52 при одинаковой глубине Т входного отверстия могут образовываться одинаковые средние скорости потока или же скорости течения при входе текучих сред в смесительную камеру 11. Чтобы достичь этого, как описано выше, необходимо знание заданных / требуемых соотношений объемов текучих сред, которые поступают через разные входные отверстия 42, 52 в смесительную камеру 11. Например, может быть предусмотрено, чтобы первое входное отверстие 42 имело ширину s1, которая больше ширины s2 второго входного отверстия 52. Это имеет следствием то, что текучая среда, которая протекает через первое входное отверстие 42 с объемным расходом Q1 в смесительную камеру 11, поступает в смесительную камеру 11 со средней скоростью потока, которая идентичная средней скорости потока второй текучей среды, которая поступает через второе входное отверстие 52 с относительно узкой шириной отверстия, где Q2

Смесительная камера 11 в дистальном направлении ограничена дистальной торцевой поверхностью 22. Дистальная торцевая поверхность 22 предпочтительным образом выполнена в пластине форсунки 20, которая в случае примера осуществления согласно фиг. 1 выполнена как отдельный конструктивный узел. Также существует возможность, как, например, показано на фиг. 2А и 2Б, чтобы пластина форсунки имела выемки или же углубления в форме смесительной камеры 11 и входных камер 45, 55, а также входные отверстия 42, 52. Другими словами, пластина 10 смесительной камеры, интегрированная с пластиной 20 форсунки, или же смесительная камера 11 может быть выполнена в пластине 20 форсунки.

Расположенная на проксимальной стороне пластины 20 форсунки поверхность образует дистальную торцевую поверхность 22 смесительной камеры 11. Одновременно дистальная торцевая поверхность 22 образует отклоняющую поверхность 41, 51 для подводящих каналов 40, 50. Это означает, что как входные камеры 45, 55, так и смесительная камера 11 ограничены дистальной торцевой поверхностью 22 или же отклоняющей поверхностью 41, 51.

В пластине 20 форсунки выполнено отверстие 23 форсунки. Отверстие 23 форсунки расположено коаксиально по отношению к первому подводящему каналу 30. Прежде всего, отверстие 23 форсунки расположено коаксиально по отношению к смесительной камере 11 и к первому подводящему каналу 30. Отверстие 23 форсунки имеет диаметр поперечного сечения, который меньше диаметра поперечного сечения первого подводящего канала 30. В общем, может быть предусмотрено, чтобы первый подводящий канал 30 и смесительная камера 11 имели по существу один и тот же диаметр поперечного сечения. Как правило, диаметр поперечного сечения смесительной камеры 11 может иметь несколько большее значение, чем диаметр поперечного сечения первого подводящего канала 30. Диаметр поперечного сечения отверстия 23 форсунки может быть меньше диаметра поперечного сечения смесительной камеры 11 и диаметра поперечного сечения подводящего канала 30.

Как, кроме того, видно на фиг. 3, как проксимальная торцевая поверхность 21, так и дистальная торцевая поверхность 22 или же отклоняющие поверхности 41, 51 расположены по существу перпендикулярно по отношению к продольным осям подводящих каналов 30, 40, 50. В общем, отклоняющие поверхности 41, 51, а также дистальная торцевая поверхность 22 и, при необходимости, проксимальная торцевая поверхность 21 могут быть расположены перпендикулярно к продольной оси второго подводящего канала 40.

Возможны формы осуществления, в которых дистальная торцевая поверхность 22 расположена под углом, который отличается от 90 градусов, относительно продольной оси форсунки 1 или же подводящего канала 30, 40, 50. Торцевая поверхность 22 может быть расположена в диапазоне от 10 до 90 градусов, предпочтительным образом, от 25 до 60 градусов.

Кроме того, на фиг. 1 видно, что входные отверстия 42, 52 могут иметь, соответственно, глубину Т, которая соответствует длине L смесительной камеры 11. В случае формы осуществления изобретения из нескольких элементов согласно фиг. 1 глубина Т входного отверстия 42, 52 и длина L смесительной камеры 11 соответствует толщине пластины смесительной камеры 10. Принципиальным образом, длина смесительной камеры 11 определена расстоянием между проксимальной торцевой поверхностью 21 и дистальной торцевой поверхностью 22. Также определяется глубина Т входного отверстия 42, 52, то есть расстояние между проксимальной торцевой поверхностью 21 и дистальной торцевой поверхностью 22 соответствует глубине Т входного отверстия 42, 52.

Входные камеры 45, 55 по своим размерам приведены в соответствие соответственно относящимися к ним подводящими каналам 40, 50. Их форма и/или площадь поперечного сечения может отличаться от площади поперечного сечения и/или формы поперечного сечения подводящих каналов 45, 50, предпочтительным образом, она больше. В особом случае применения может быть преимуществом, если площадь поперечного сечения и/или форма поперечного сечения входных камер 45, 55 идентичны форме поперечного сечения и/или площади поперечного сечения подводящих каналов 40, 50. Прежде всего, входные камеры 45, 55, соответственно, образуют аксиальные концевые участки соответствующих подводящих каналов 40, 50. Входные камеры 45, 55 в дистальном направлении, соответственно, ограничены отклоняющими поверхностями 41, 51 или же дистальной торцевой поверхностью 22 смесительной камеры 11.

На фиг. 3 хорошо видно параллельное расположение подводящих каналов 30, 40, 50. При этом предусмотрено, чтобы первый подводящий канал 30 оканчивался в смесительной камере 11 коаксиально с отверстием 23 форсунки. Как входные камеры 45, 55, так и смесительная камера 11 выполнены относительно узкими. Для всех примеров осуществления действительно то, что длина смесительной камеры 11 выбрана минимально возможного размера, чтобы сделать возможным краткое, но эффективное смешивание непосредственно перед отверстием 23 форсунки. Предпочтительным образом, длина L смесительной камеры И составляет максимально 150 мкм, прежде всего максимально 120 мкм, прежде всего максимально 100 мкм, прежде всего максимально 70 мкм, прежде всего максимально 50 мкм, прежде всего максимально 40 мкм, прежде всего максимально 30 мкм. Соответствующие значения действительны в отношении глубины Т входных отверстий 42, 52. Глубина Т входных отверстий 42, 52 преимущественным образом распределяется по всей длине L смесительной камеры 11.

Здесь следует указать на то, что длина L смесительной камеры 11 по существу имеет величину, равную толщине пластины 10 смесительной камеры, по меньшей мере, когда форсунка имеет самостоятельную, то есть отдельную от пластины 20 форсунки, пластину 10 смесительной камеры.

Подводящие каналы 30, 40, 50 расположены в одном держателе 60 канала или же закреплены в одном держателе 60 канала. Держатель 60 канала охватывает, по меньшей мере, участками подводящие каналы 30, 40, 50, предпочтительным образом дистальные концевые участки подводящих каналов 30, 40, 50. Держатель 60 канала может иметь цилиндрический внешний контур. На дистальном конце держателя канала может быть предусмотрено углубление круглой формы, так что держатель 60 канала на дистальном конце снабжен кольцеобразным парапетом 61. Пластина 20 форсунки может иметь буртик 24, соответствующий круглому углублению или же кольцеобразному парапету 61, который в смонтированном состоянии прилегает к парапету 61. В области буртика 24 пластина 20 форсунки имеет внешний диаметр, который соответствует держателю 60 канала. Снаружи от буртика 24, то есть на участке смесительной камеры 24 пластина 20 форсунки, напротив, имеет сокращенный внешний диаметр, который соответствует цилиндрическому внутреннему диаметру держателя 60 канала в области парапета. Таким образом, пластина 20 форсунки может быть надета на держатель 60 канала в виде крышки, прежде всего, с геометрическим замыканием.

На фиг. 4А и 4Б показан еще один пример осуществления пластины 20 форсунки для предлагаемой форсунки. Пластина 20 форсунки включает в себя смесительную камеру 11, а также две входные камеры 45, 55 с входными отверстиями 42, 52, которые оканчиваются в смесительной камере 11. Прежде всего, входные отверстия 42, 52 оканчиваются в смесительной камере 11 тангенциально. Это означает, что внешние боковые поверхности 43 входных отверстий 42, 52 или же входных камерах 45, 55 непрерывно переходят во внутреннюю периферийную поверхность 43 смесительной камеры 11. Это действительно в отношении всех примеров осуществления.

Конструкция и размеры смесительной камеры 11 и входных камер 45, 55 с входными отверстиями 42, 52 соответствуют по существу конструкции согласно фиг. 2А-3. Дополнительным образом в случае примера осуществления согласно фиг. 4А и 4Б предусмотрено, чтобы форсунка 1 имела по меньшей мере одну терморегулирующую линию (не показана), которая заканчивается в пластине 20 форсунки в терморегулирующем канале 90. Это позволяет осуществлять терморегулирование текучих сред как до процесса смешивания, так и во время него. Терморегулирующие каналы 90 встроены в пластину 20 форсунки как по существу прямоугольные углубления. Прямоугольные углубления могут иметь закругленные углы. Терморегулирующая линия может располагаться параллельно подводящим линиям и/или подводящим каналам 30, 40, 50 от проксимального конца хирургического инструмента вплоть до пластины 20 форсунки 1. За счет этого можно осуществлять терморегулирование текучих сред в области их подведения. Терморегулирующая линия может включать в себя две полости. Одну для подвода и одну для возврата терморегулируемой среды. Также можно использовать две отдельные терморегулирующие линии для подачи или же возврата среды. Хирургический инструмент может включать в себя несколько терморегулирующих линий.

Таким образом, подводящие линии, а также пластина 20 форсунки и, таким образом, созданная в смесительной камере 11 смесь текучих сред перед выходом через отверстие 23 форсунки приводится к определенной температуре. Например, смесь текучих сред нагревается, чтобы сократить вязкость смеси текучих сред. Уменьшенная вязкость является оправданной при подаче клеток, так как таким образом сдвиговые усилия в смесительной камере 11 сокращаются. Таким образом можно предотвратить повреждение клеток. Другими словами, повышение температуры созданной смеси текучих сред и связанное с этим изменение вязкости способствует щадящей транспортировке клеток. Кроме того, за счет повышения температуры может быть вызван эффект ускорения объединения по меньшей мере двух подлежащих смешиванию друг с другом текучих сред. Таким образом может быть оказано положительное воздействие на сцепление смешанных друг с другом текучих сред с имеющейся целевой тканью. Наоборот, терморегулирующие линии, которые заканчиваются в терморегулирующих каналах 90, могут быть использованы для охлаждения подводящих линий и пластины 20 форсунки и, следовательно, смесительной камеры 11 и, таким образом, соединение двух подлежащих смешиванию субстанций замедляется. Это может иметь преимущества, если, например, желательно, чтобы соединение установилось только при контакте с целевой тканью.

Вместо терморегулирующего канала 90 или нескольких терморегулирующих каналов 90 в пластину 20 форсунки может быть интегрирован электрический нагреватель.

Еще один пример осуществления пластины 20 форсунки для предлагаемой форсунки показан на фиг. 5А и 5Б. Конструкция пластины 20 форсунки похожа на конструкцию пластины форсунки согласно предшествующим примерам осуществления. Но в случае данного варианта предусмотрено, что в смесительной камере 11, дополнительно к аксиально оканчивающемуся первому подводящему каналу 30, сбоку оканчиваются всего три дополнительных подводящих канала. Подводящие каналы на своих дистальных торцевых участках снабжены каплеобразными входными камерами 45, 55, 65, как они уже известны из предшествующих примеров осуществления. Переход из смесительной камеры 11 осуществляется через входные отверстия 42, 52, 53, причем входные отверстия 42, 52, 53 оканчиваются в смесительной камере 11 непосредственно перед форсункой 23. Конкретным образом входные отверстия 42, 52, 53 у дистальной торцевой поверхности 22 переходят в смесительную камеру 11 или же снабжены отклоняющими поверхностями 41, 51, 54, которые выполнены в одной плоскости с дистальной торцевой поверхностью 22 или образованы дистальной торцевой поверхностью 22. Три входных отверстия 42, 52, 53 имеют различную ширину s. Определение параметров смеси подведенных текучих сред не зависит от количества подводящих линий или же подводящих каналов. Условия предпочтительного смешивания подведенных текучих сред описаны выше.

При данном дополнительно раскрытом варианте форсунки предусмотрено, что площадь отверстия входных отверстий 42, 52, 53 прежде всего, ширина s входных отверстий 42, 52, 53 выбрана различной для каждого входного отверстия 42, 52, 53, так что за счет этого может быть определена скорость потока текучих сред при входе в смесительную камеру 11.

Струя текучей среды покидает форсунку 1 на дистальном конце отверстия 23 форсунки. Возможно, чтобы подводящие линии и следующие за ними подводящие каналы 30, 40, 50 соответственно имели возможность соединения с отдельным насосом. Каждый насос, предпочтительным образом, снабжен системой регулирования расхода или давления. Предпосылки для создания конусообразной и/или точечной струи текучей среды описаны выше.

Преимущественным может быть выполнение, при котором форсунка 1 дополнительно снабжена устройством для последующего распыления. Подобным образом расширенная форсунка 1 показана на фиг. 6. При данном примере осуществления форсунка выполнена из нескольких частей и включает в себя держатель 60 канала и пластину 20 форсунки, которая интегрирована в смесительную камеру 11. Пластина 20 форсунки также имеет участок смесительной камеры или выполнена интегрированным образом, то есть монолитно, со смесительной камерой 10. Конструкция пластины 20 форсунки, а также держателя 60 канала по существу соответствует конструкции вышеописанных примеров осуществления. Сюда относится в случае примера осуществления согласно фиг. 6 канал 70 подачи газа, который выполнен в форсунке 1.

Канал 70 подачи газа расположен параллельно подводящим каналам 30, 40, 50. Канал 70 подачи газа проходит через держатель 60 канала и пластину 20 форсунки или же проходит через них обоих. Следовательно, канал 70 подачи газа проходит параллельно смесительной камере 11 и/или отверстию 23 форсунки. На пластине форсунки 20 примыкающим образом предусмотрена распыляющая пластина 80. Распыляющая пластина 80 имеет центральное распыляющее отверстие 82, которое расположено на одной прямой с отверстием 23 форсунки. Распыляющее отверстие 82 расположено коаксиально с отверстием 23 форсунки. Распыляющее отверстие 82 также расположено коаксиально со смесительной камерой 11 и с первым подводящим каналом 30. Вокруг распыляющего отверстия 82 расположен кольцевой паз 83, который расположен в кольцеобразном углублении на проксимальной стороне распыляющей пластины 80. Кольцевой паз 83 связан (сообщается) с каналом 70 повода газа. Газ, поступающий через канал 70 подачи газа, равномерно распределяется по кольцевому пазу 83.

Между кольцевым пазом 83 и распыляющим отверстием 82 расположены распыляющие каналы 81. Распыляющие каналы 81 тангенциально оканчиваются в круглом по форме распыляющем отверстии 82. Распыляющие каналы 81 и кольцевой паз 83 с трех сторон ограничены элементами распыляющей пластины 80. Четвертая сторона распыляющего канала 81 и кольцевой паз 83 в смонтированном состоянии ограничен дистальной внешней поверхностью пластины 20 форсунки.

В другой форме осуществления расширенной форсунки (не показана) дистальная торцевая поверхность пластины 20 форсунки может включать в себя кольцевой паз 83 и распыляющие каналы 81. Вышеописанные признаки распыляющей пластины 80 интегрированы в пластину 20 форсунки. Распыляющие каналы 81 и кольцевой паз 83 с трех сторон ограничены элементами пластины 20 форсунки. Распыляющая пластина 80, в данном случае, содержит только распыляющее отверстие 82. Проксимальная поверхность распыляющей пластины 80, в таком случае, образует крышку кольцевого паза 83 и распыляющие каналы 81 и закрывает их дистально.

Площадь поперечного сечения распыляющего канала 81 существенно меньше площади поперечного сечения кольцевого паза 83. Даже сумма площадей поперечного сечения распыляющих каналов 81 существенно меньше площади поперечного сечения кольцевого паза 83. Это делает возможной равномерную подачу газа или же равномерный выход газа из распыляющего отверстия 82, хотя в форсунке 1 расположен только один канал 70 подачи газа. На основании большой площади поперечного сечения кольцевого паза 83 по сравнению с маленькой общей площадью поперечного сечения распыляющих каналов 81 подведенный газ распределяется равномерно в кольцевом пазу 83, независимо от расположения канала 70 подвода газа. Другими словами, канал 70 подвода газа не обязательно должен располагаться коаксиально относительно форсунки 1, он может располагаться с радиальным смещением наружу, и, несмотря на это, обеспечивается равномерный выход газа из распыляющего отверстия 82.

С другой стороны, за счет сокращения поперечного сечения потока при переходе кольцевого паза 83 в распыляющие каналы 81 газу придается ускорение до входа в распыляющее отверстие 82. Ускоренный газ попадает в струю FS текучей среды, которая предпочтительным образом имеет форму конической струи. Таким образом, уже образованные за счет конической струи капельки в струе FS текучей среды продолжают разделяться, так что по существу образуется аэрозоль. Кроме того, тангенциальная подача газа делает возможным влияние на угол распыления. Конкретным образом, коническая струя может быть дополнительно расширена. Для работоспособности распыляющей пластины 80 целесообразно, если, как показано на фиг. 6 и 7, распыляющее отверстие 82 имеет больший диаметр поперечного сечения, чем отверстие 23 форсунки.

Чтобы вышеописанные преимущества могли полностью реализовать свое воздействие, требуются несколько распыляющих каналов. В случае примера осуществления согласно фиг. 6 и 7 предусмотрены четыре распыляющих канала 81. Газ, который протекает в распыляющие каналы 81 через канал 70 подачи газа и кольцевой паз 83, покидает распыляющие каналы 81 в области распыляющего отверстия 82. Таким образом вокруг струи FS текучей среды возникает поток газа по существу цилиндрической формы, который огибает струю FS текучей среды.

Как пояснялось ранее, при помощи предлагаемой форсунки, которая предпочтительным образом является частью водоструйного аппликатора, обеспечивается возможность передачи клеток с относительно высоким процентом выживания. Форсунка также обеспечивает щадящее перемещение или же щадящее введение клеток. При этом рассчитано, чтобы клетки подавались в смесительную камеру 11 через первый подводящий канал 30, причем первый подводящий канал 30 оканчивался в смесительной камере 11 и был расположен коаксиально с отверстием 23 форсунки. Таким образом, подводимые в первой струе текучей среды клетки не испытывают отклонения, которое могло бы способствовать возникновению сдвиговых усилий и повреждению клеток. За счет прямолинейной траектории потока также обеспечивается бережное обхождение с клетками. Клетки могут вводиться отдельно через первый подводящий канал 30. Предпочтительным образом, впрочем, предусмотрено добавление к смеси в смесительной камере 11 несущей текучей среды. Несущая текучая среда может, например, представлять собой медицинскую воду, органические субстанции, такие как, например, плазма крови, сыворотка крови или органические клеящие вещества, биологические субстанции, такие как энзимы, коагулирующие факторы и/или прочие компоненты крови, растворы, эмульсии с медицинскими и/или фармацевтическими компонентами или физраствор. Таким образом, по существу предоставляется форсунка для водоструйного аппликатора, который обеспечивает возможность щадящей транспортировки клеток. При помощи водоструйной технологии транспортировка клеток может стать ограниченной по давлению, точно направленной и хорошо регулируемой по объему.

Существенный аспект изобретения состоит в том, что дополнительные подводящие каналы, прежде всего, второй и третий подводящий канал 40, 50, не только оканчиваются в смесительной камере 11 сбоку, но также сокращается диаметр поперечного сечения или же размер поперечного сечения второго и/или третьего подводящего канала 40, 50 вплоть до входа в смесительную камеру 11. Таким образом, достигается увеличение скорости потока подводимой в соответствующем подводящем канале 40, 50 текучей среды. Вследствие этого понижается статическое давление подведенной текучей среды. В этом отношении входная камера 45, 55 и входное отверстие 42, 52, соответственно, образуют участок ускорения для проходящей в подводящем канале 40, 50 текучей среды. Щадящей транспортировке клеток, кроме того, способствует то, что отдельные каналы, прежде всего, первый подводящий канал 30, второй подводящий канал 40 и третий подводящий канал 50 совместно подводятся в смесительную камеру 11. Смешивание отдельных текучих сред осуществляется в смесительной камере 11. Как следствие этого участок, на котором вводящая клетки текучая среда подвержена сдвиговым усилиям или же смешивающим усилиям, чрезвычайно мала, что обеспечивает бережное обращение с клетками. Кроме того, по причине этого короткого участка в форсунке или же краткого времени, в течение которого текучие среды смешиваются в форсунке, также в наибольшей степени, в идеальном случае, полностью предотвращается объединение различных субстанций. Предлагаемая форсунка имеет маленький размер и компактную конструкцию. Объединение смешанных текучих сред происходит по существу за пределами форсунки. За счет этого, в наибольшей степени, предотвращается засорение форсунки. Дополнительно предотвращается увеличение сдвиговых усилий вследствие объединения. Соответствующее действительно в отношении расположения отверстия 23 форсунки, которое расположено непосредственно после смесительной камеры 11. Конкретным образом, это достигается соответственно за счет того, что боковые входные отверстия 42, 52 граничат непосредственно с плоскостью, из которой также исходит отверстие 23 форсунки. В данном примере осуществления это соответствует дистальной концевой поверхности 22 смесительной камеры 11.

Возможности применения предлагаемой форсунки многообразны. Например, при помощи предлагаемой форсунки могут вводиться клетки в органы желудочно-кишечного тракта, например в желудок, кишечник или пищевод. Принципиальным образом, органы, прежде всего внешние стенки органа, имеют структуру ткани из нескольких, частично различных, расположенных поверх друг друга слоев клеток. Внутренняя стенка органа включает в себя, прежде всего, слои клеток ткани слизистого, подслизистого слоя, мышечной и/или серозной оболочки. Отдельным слоям клеток принадлежат различные функциональные задачи. Для лечения отдельных поврежденных мест в стенке органа необходима подача также различных видов клеток.

При помощи предлагаемой форсунки, которая выполнена, прежде всего, как многокомпонентная форсунка, может особенно эффективно осуществляться лечение таких стенок органов. Так как предлагаемая форсунка включает в себя несколько подводящих каналов 30, 40, 50, различные субстанции и/или различные смеси текучих сред могут вводиться во время процесса лечения через отверстие форсунки. Отдельные подводящие каналы 30, 40, 50 могут быть активированы независимо друг от друга. Таким образом, в различные моменты времени во время медицинского лечения могут подводиться различные субстанции или смеси из различных субстанций.

Хирургический инструмент с предлагаемой форсункой, кроме того, может быть соединен или иметь возможность соединения с хирургическим аппаратом. Хирургический аппарат может быть снабжен системой управления или же регулирования, при помощи которой могут быть настроены различные давления подачи текучей среды или различные объемные расходы текучей среды. Предпочтительным образом, для распыления, прежде всего, для работы конической струи, требуется давление подачи текучей среды в диапазоне от 2,5 до 60 бар, прежде всего, в диапазоне от 5 бар до 40 бар. Для введения аэрозоля или плазмы аэрозоля предпочтительным является вариант, когда давления подачи текучей среды установлены в диапазоне от 2 до 10 бар. Предпочтительные объемные расходы для подведенной текучей среды в подводящих каналах 30, 40, 50 для распыления находятся в диапазоне от 5 мл/мин до 40 мл/мин, прежде всего, в диапазоне от 10 мл/мин до 30 мл/мин, предпочтительным образом в диапазоне от 15 мл/мин до 25 мл/мин. Для безыгольного введения жидкостей или же текучих сред является преимущественным вариант, когда объемный расход по меньшей мере в одном из подводящих каналов 30, 40, 50 установлен в диапазоне от 5 мл/мин и 110 мл/мин, прежде всего, от 10 мл/мин до 100 мл/мин, прежде всего, от 20 мл/мин до 90 мл/мин. Для подачи плазмы в форме аэрозоля преимущественным обнаружил себя вариант, когда объемный расход по меньшей мере в одном из подводящих каналов 30, 40, 50 составляет от 0,2 мл/мин до 5 мл/мин, прежде всего, от 0,3 мл/мин до 3 мл/мин, предпочтительным образом от 0,5 мл/мин до 1 мл/мин.

На фиг. 8 показан пример осуществления, при котором форсунка 1 выполнена монолитно. При этом отверстие форсунки 23, смесительная камера 11, входные камеры 45, 55, 65, входные отверстия 42, 52, 53, а также подводящие каналы 30, 40, 50, 64 выполнены интегрированным образом внутри одной детали. Согласно изобретению в случае данной формы осуществления форсунки 1 текучая среда протекает за счет отклонений без ребер вплоть до смесительной камеры, радиально смещенные наружу подводящие каналы 40, 50, 64 согласно изобретению выполнены в форме трубок. В отличие от вышеописанных примеров осуществления, при которых подводящие каналы 40, 50, прежде всего, их отклоняющие участки образованы пригнанными друг к другу участками поверхности, в случае данной формы осуществления согласно фиг. 8 данные отклоняющие участки образованы цилиндрическими по форме линейными участками без ребер. Это обеспечивает возможность постепенного отклонения подлежащей подведению текучей среды также при изменении текучая среда может подаваться в смесительную камеру 11 щадящим образом. Форма осуществления подводящих каналов 40, 50, 64 обеспечивает возможность непрерывного, постепенного отклонения направления потока протекающих через данные подводящие каналы текучих сред от проксимального конца форсунки до входа в смесительную камеру 11. Хотя направление потока изменяется исходя из дистального конца подводящих каналов 40, 50, 64 вплоть до смесительной камеры на величину до 90 градусов, подводящие каналы на всем данном участке не имеют мест, которые создают резкое отклонение направления потока. Подводящие каналы имеют исключительно округлые формы, остроконечные углы исключаются. Согласно изобретению подводящие каналы на своем пути вплоть до смесительной камеры 11 имеют углы, которые меньше 90 градусов, предпочтительным образом составляют от 40 до 65 градусов, прежде всего, предпочтительным образом 10 до 30 градусов.

Форма выполнения подводящих каналов 40, 50 и 64 описана на примере подводящего канала 40 и действительна также в отношении подводящих каналов 50, 64 и дополнительных каналов в случае их наличия. Подводящий канал 40 располагается от проксимального конца форсунки 1 вплоть до смесительной камеры 11. Он включает в себя входную камеру 45 и входное отверстие 42. Входная камера 45, которая включает в себя входное отверстие 42, выполнена в форме наклонного кругового усеченного конуса. Усеченный конус сужается в направлении входного отверстия 42. Данный усеченный конус оканчивается в смесительной камере 11 на участке входного отверстия 42 тангенциально под углом относительно продольной оси форсунки 1. При этом входное отверстие 42 подводящего канала 40 относительно подводящего канала 30 или же отверстия форсунки 23 смещено радиально наружу. Входное отверстие 42 переходит в смесительную камеру 11 при благоприятных для потока условиях. Данный переход может, например, заканчиваться в проксимальной торцевой поверхности 21 смесительной камеры. Но также он может переходить во внешнюю боковую поверхность 43 смесительной камеры 11 при благоприятных для потока условиях. При этом диаметр входного отверстия 42 может быть больше ширины боковой поверхности 43. Это, в таком случае, имеет следствием то, что входное отверстие 42 частично переходит в проксимальную торцевую поверхность 22, частично в боковую поверхность 43 и, возможно, частично в дистальную торцевую поверхность 21 смесительной камеры 11. Ось центра тяжести (осевая линия) входной камеры 45 расположена под углом к проксимальной торцевой поверхности 21 смесительной камеры 11. Данный угол составляет меньше 90 градусов, предпочтительным образом максимально 65, предпочтительным образом максимально 50 градусов. При переходе входной камеры 45 в проксимальную концевую поверхность 21 смесительной камеры 11 траектория оси центра тяжести входной камеры 45 расположена таким образом, что вертикальная проекция этой оси центра тяжести на проксимальную торцевую поверхность 21 тангенциально переходит в концентрически расположенную относительно отверстия 23 форсунки окружность. Форма осуществления входной камеры 45 как часть подводящего канала с равномерно сужающимся поперечным сечением воздействует на повышение скорости потока протекающей через подводящий канал 40 текучей среды вплоть до входа в смесительную камеру 11. Описанные в примерах осуществления согласно фиг. 1-7 признаки смесительной камеры 11 и отверстия 23 форсунки также действительны в отношении смесительной камеры 11 и отверстия 23 форсунки согласно фиг. 8.

Предлагаемая форма выполнения и расположение подводящего канала 40 имеет преимущество для подводимой текучей среды, заключающееся в том, что постепенные отклонения приводят к низкой потере давления в текучей среде. Это делает возможным низкое давление подачи, что обеспечивает возможность щадящего подведения текучей среды. За счет предлагаемых постепенных отклонений подводящего канала созданные при изменениях направления текучей среды силы изменения импульса, оказываемые на текучую среду, сокращаются, что дополнительно обеспечивает возможность щадящей транспортировки текучей среды до входа в смесительную камеру 11.

На фиг. 9А и 9Б показан предлагаемый пример выполнения с теми же структурными признаками и теми же преимуществами, что и пример осуществления согласно фиг. 8. В отличие от примера осуществления согласно фиг. 8, подводящие каналы 40, 50, 64 в случае примера осуществления согласно фиг. 9 выполнены в форме трубообразных линий. На фиг. 9А и 9Б также показана выполненная монолитным образом форсунка 1, характеристики течения подводимых текучих сред которой идентичны характеристикам течения примера осуществления согласно фиг. 8.

Монолитные многоканальные форсунки могут быть изготовлены, например, при помощи способа лазерной агломерации.

Изобретение относится к форсунке для подачи биологического материала, прежде всего клеток, со смесительной камерой 11, которая ограничена проксимальной торцевой поверхностью 21 и расположенной на расстоянии от проксимальной торцевой поверхности 21 дистальной торцевой поверхностью 22, по меньшей мере одним отверстием 23 форсунки, которое выполнено в дистальной торцевой поверхности 22, и по меньшей мере двумя подводящими каналами 30, 40, 50, которые оканчиваются в смесительной камере 11.

Изобретение отличается тем, что первый подводящий канал 30 расположен в проксимальной торцевой поверхности 21 и коаксиально с отверстием 23 форсунки выходит в смесительную камеру 11, а второй подводящий канал 40 снабжен входным отверстием 42, которое у дистальной торцевой поверхности 22 сбоку, прежде всего тангенциально, выходит в смесительную камеру 11.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Форсунка

10 Пластина смесительной камеры

11 Смесительная камера

12 Внутренняя периферийная поверхность

20 Пластина форсунки

21 Проксимальная торцевая поверхность

22 Дистальная торцевая поверхность

23 Отверстие форсунки

24 Буртик

30 Первый подводящий канал

40 Второй подводящий канал

41, 51, 54 Отклоняющая поверхность

42, 52, 53 Входное отверстие

43 Внешняя боковая поверхность

44 Внутренняя боковая поверхность

45, 55, 65 Входная камера

46 Перемычка

50 Третий подводящий канал

64 Дополнительный подводящий канал

60 Держатель канала

61 Парапет

70 Канал подачи газа

80 Распыляющая пластина

81 Распыляющий канал

82 Распыляющее отверстие

83 Кольцевой паз

90 Терморегулирующий канал

s Ширина входного отверстия

s1 Ширина первого входного отверстия 42

s2 Ширина второго входного отверстия 52

Т Глубина входного отверстия 42, 52

L Длина смесительной камеры 11

FS Струя текучей среды

Реферат

Группа изобретений относится к медицинской технике. Форсунка для подачи биологического материала имеет смесительную камеру , которая ограничена проксимальной торцевой поверхностью и расположенной на расстоянии от проксимальной торцевой поверхности дистальной торцевой поверхностью. Отверстие форсунки выполнено в дистальной торцевой поверхности. Два подводящих канала оканчиваются в смесительной камере. Первый подводящий канал расположен коаксиально с отверстием форсунки и выходит в смесительную камеру через проксимальную торцевую поверхность. Второй подводящий канал выходит в смесительную камеру сбоку у дистальной торцевой поверхности через входное отверстие, расположенное радиально снаружи относительно отверстия форсунки. Раскрыты форсунка для медицинских целей, применение форсунки для смешивания текучих сред, способ смешивания, водоструйный хирургический инструмент и хирургический аппарат. 6 н. и 23 з.п. ф-лы, 9 ил.

Формула