Устройство и аппликатор для распределения жидкого хладагента, способ охлаждения кожи - RU2123813C1
Код документа: RU2123813C1
Чертежи
Описание
Это изобретение относится к способам и устройствам для охлаждения поверхностей путем испарения жидкого хладагента.
Известно, что охлаждающее действие можно получить посредством испарения жидкости. Современное и особенно ценное терапевтическое использование этого эффекта заключается в обеспечении локального замораживания части тела человека или животного, например, с целью удаления бородавки или другого новообразования. При этом применении хладагент поддерживают под давлением в сосуде и подают через клапан и выходную трубку, через тампон из хлопковой ваты, который окружает выпускной конец выходной трубки и который помещается на подлежащее обработке место или около него. Подробные сведения об этом способе и устройствах, используемых в данном способе раскрываются в патенте США N 4.865.028 (Суорта), раскрытие которого включается здесь посредством ссылки для всех целей.
При использовании изобретения, раскрытого в патенте США N 4.865.028 было обнаружено, что скорость испарения (и следовательно, скорость охлаждения) может зависеть от давления между ватным тампоном и кожей; в частности, если давление очень велико, то это неблагоприятно влияет на скорость охлаждения. Также выявлено, что сложно получить хорошие результаты, когда требуется точное расположение ватного тампона, например, в случае маленьких бородавок и когда трудно добраться до обрабатываемого места или когда обрабатываемое место велико.
Согласно данному изобретению можно получить улучшенные результаты, и в частности, можно уменьшить вышеупомянутые проблемы посредством распределения жидкого хладагента через элемент специальной формы, который состоит из открытого ячеистого пеноматериала. Особенно хорошие результаты получаются, когда профилированный элемент полый, обеспечивающий тем самым камеру расширения и резервуар для хладагента; резервуар, предпочтительно, содержит проницаемое и абсорбирующее вещество, например, хлопковую вату.
В одном предпочтительном варианте настоящее изобретение обеспечивает устройство для распределения жидкого хладагента, причем упомянутое устройство, содержит контейнер, который включает в себя клапан, имеющий входное и выходное отверстия, и герметизирован весь, кроме клапана; жидкий хладагент, который содержится под давлением в контейнере, и имеет температуру кипения при атмосферном давлении меньше 0oC; подающую трубку, которая имеет первый конец внутри хладагента, и второй конец, который сообщается с входным отверстием клапана, выходную трубку, которая имеет первый конец, который сообщается с выходным отверстием клапана, и выпускной конец, распределительную головку, которая включает в себя профилированный элемент, и прикреплена к выпускному концу выходной трубки, причем профилированный элемент состоит из открытого ячеистого пенопласта, а распределительная головка прикреплена к выпускному концу так, чтобы при открывании клапана жидкий хладагент распределялся через открытый ячеистый пенопласт.
В другом предпочтительном варианте настоящее изобретение обеспечивает аппликатор для распределения жидкого хладагента, причем
упомянутый аппликатор включает
в себя:
выходную трубку, которая имеет первый конец и выпускной конец, и распределительную головку, которая включает в себя профилированный элемент, и
прикреплена к выпускному концу выходной
трубки, причем профилированный элемент состоит из открытого ячеистого пенопласта, а распределительная головка прикреплена к выпускному концу так, чтобы жидкий
хладагент, подаваемый под давлением в
первый конец выходной трубки, распределялся через открытый ячеистый пенопласт.
Еще в одном предпочтительном варианте настоящее изобретение обеспечивает способ охлаждения кожи путем размещения вблизи ее поверхности распределительной головки, включающей в себя профилированный элемент, и подачи жидкого хладагента через распределительную головку с возможностью испарения его близи кожи. Способ отличается тем, что хладагент подают через открытый ячеистый пенопласт.
Данное изобретение иллюстрируется на соответствующих
чертежах, на которых:
фиг. 1
представляет схематическое поперечное сечение соответствующего изобретению устройства, используемого для замораживания бородавки, и
фиг. 2 - 6
представляет схематические частичные поперечные
сечения соответствующего изобретению аппликатора.
Материалы открытого ячеистого пенопласта хорошо известны, и специалистам в данной области не составить труда после рассмотрения раскрытия данного изобретения, изложенного в описании сделать выбор открытых ячеистых пенопластов, которые подходят для использования в настоящем изобретении.
Открытый ячеистый пенопласт, предпочтительно, состоит из вспененного синтетического органического полимера, который химически инертен по отношению к хладагенту и который имеет подходящие физические свойства во всем диапазоне температур, в котором используется способ, например, от -20oC до +25oC. Пенопласт предпочтительно гибкий при температурах 15 - 25oC, так, что распределительную головку легко можно подгонять к выходной трубке перед прикреплением к ней. Предпочитается удлинение 200 - 500%, особенно 300 - 400%, при температуре 20oC (измеряемый в соответствии со стандартом ISO 1798). При уменьшении температуры гибкость пенопласта уменьшается, что является желательным, потому что сжатие пенопласта при использовании уменьшит охлаждающий эффект. Однако в некоторых случаях, желательно, чтобы пенопласт оставался относительно гибким во время распределения хладагента, например, при температуре от -20oC до 0oC, чтобы пенопласт можно было прижать к подлежащей охлаждению поверхности, и он согласовался бы с этой поверхностью без неупругого раздавливания структуры открытых ячеек; это обычно желательно, когда необходимо охлаждать относительно большую поверхность. В других случаях, желательно, чтобы пенопласт был относительно жестким, когда происходит охлаждение испарением хладагента; это обычно желательно, когда распределяющий колпачок должен быть помещен строго в определенное место. Чем меньше деформация пенопласта во время распределения хладагента, тем меньше изменение скорости, с которой распределяется хладагент (и следовательно, скорости охлаждения).
Плотность пенопласта предпочтительно менее 60, в частности, 10 - 40, особенно 12 - 35 кг/м3, и изобретателем получены особенно хорошие результаты с пенопластом плотностью около 26 - 32 кг/м3. Размер пор предпочтительно составляет от 5 до 50, в частности, 20 - 40, например, 30 - 40, особенно 27 - 32 пор/см, при измерении в соответствии с ISO (Международная организация по стандартизации) 45,2444. Особенно при наличии промежутка между пенопластовым элементом и выпускной трубкой и этот промежуток содержит проницаемый и абсорбирующий материал, пенопласты, которые можно использовать, включают так называемые сетчатые пенопласты. Сетчатые пенопласты поставляет фирма "Ректисел С.А," (Recticel S.A.), Бельгия. Часто они имеют высокую пористость, например, более 90%. Полагают, что их изготавливают в соответствии с процессом, который включает в себя взрывную реакцию в закрытом сосуде в присутствии водорода и кислорода.
Подходящие полимеры для использования в качестве пенопласта в настоящем изобретении включают простые полиэфиры, сложные полиэфиры и полиуретаны, в частности, полиуретаны на основе простых полиэфиров. Пенопласт предпочтительно состоит из полимера, который смачивается жидким хладагентом, поскольку это, по-видимому, приводит к более низкой температуре и/или более длительному эффективному времени обработки.
Другой важный фактор при выборе пенопластов состоит в необходимости прикрепления его к выходной трубке. Пенопласт предпочтительно прикрепляют к выходной трубке ультразвуковой сваркой или другим способом теплосваривания. Пенопласты, имеющие размер пор 20 - 40 пор/см, обычно можно сваривать с помощью ультразвука. В качестве альтернативы пенопласт можно приклеивать к выходной трубке, и это часто приносит лучшие результаты, когда пористость мала, например, 2 - 5 пор/см.
Изобретатель, получил особенно хорошие результаты при использовании пенопласта, поставляемого фирмой "Эплайл СА" г. Гатл Санта-Денте, Швейцария под торговым названием фильтерфум PP180. Ведомость технической информации, обеспечиваемая поставщиком, дает следующую информацию в отношении фильтерфума PP180.
Полимер - полиуретан на основе простого
полиэфира
Структура - все открытые ячейки, 65 - 85
пор/дюйм, (25.6 - 33.5 см/дюйм) (ISO 45/2441)
Вес - 26 - 32 кг/см3 ISO 1855/71
Удлинение - 200% минимум, (ISO
R1798/71), обычно 300 - 400%
Остаточная деформация
сжатия - около 6%
Сопротивление сжатию - 2 - 4 кПа
Прочность на разрыв - по крайней мере 200 кПа
Температурные
пределы - от - 20oC до +100oC
Свобода осаждения - да
Стойкость к минеральным маслам - да
Цвет - кремовый
Открытый ячеистый пенопласт может
быть любой формы, которая подходит для способа, в котором он
должен использоваться. Таким образом, пользователь этого изобретения может иметь подходящий для него или нее множество распределителей,
имеющих различные распределительные головки, и может выбрать
распределитель, подходящий для любой конкретной ситуации. Внешняя поверхность элемента из открытого ячеистого пенопласта является
предпочтительно также внешней поверхностью распределительной головки.
Однако часть или весь пенопластовый элемент можно покрывать различным материалом.
Внешняя поверхность профилированного пенопластового элемента предпочтительно, осесимметричная относительно оси, которая также является осью симметрии выходной трубки, и имеет длину, которая в 1.5 - 5 раз, обычно в 2 - 4 раза больше ее максимального диаметра. Например, внешняя поверхность может содержать основную часть, форма которой соответствует выходной трубке, но несколько больше ее, и концевую часть, которая обеспечивает плавно искривленную или, по существу, плоскую, поперечную поверхность, фактически под прямым углом к оси выходной трубки. Диаметр концевой части обычно составляет от 1.5 до 15 мм, предпочтительно от 1.75 до 12 мм. Обычно, чем больше диаметр концевой части, тем глубже действие охлаждения на поверхности. В одном варианте осуществления диаметр центральной части увеличивают над основной частью (например, под углом 15 - 45o к оси) до максимальной величины, которая в 2.5 - 7.5 раз, предпочтительно в 3 - 5 раз, превосходит наружный диаметр выходной трубки, и затем сохраняет правильную цилиндрическую форму, и концевая часть обеспечивает по существу, плоскую или равномерно искривленную поперечную поверхность, например, поверхность, которая является частью сферы. В этом варианте осуществления диаметр концевой части составляет, например, 4 - 8 мм. В аналогичном варианте отсутствует правильный цилиндрический участок центральной части, диаметр центральной части медленно увеличивается до тех пор, пока не достигнет концевой части. В этом варианте осуществления диаметр концевой части равен, например, 7 - 12 мм. В другом варианте центральная часть увеличивается в диаметре над основной частью (например, под углом 15 - 45o к оси) до максимальной величины, которая в 2.5 - 7.5 раз, предпочтительно в 3 - 5 раз, больше чем внешний диаметр выходной трубки, и затем снова сужается вовнутрь (например, под углом 15 - 45o к оси) до минимального диаметра, который в 0.5 - 1.5 раз превышает внешний диаметр выходной трубки; и концевая часть обеспечивает по существу плоскую или равномерно искривленную поперечную поверхность. В этом варианте диаметр концевой части равен, например, 1.5 - 4 мм. Общая длина по оси пенопластового элемента обычно равна 10 - 35 мм, предпочтительно, 15 - 30 мм, например, 17 - 25 мм.
Профилированный пенопластовый элемент, предпочтительно, полый, чтобы его устанавливать на выпускной конец, обеспечивая промежуток между пенопластом и выпускным концом. Внутренняя поверхность такого профилированного пенопластового элемента определяет внутреннюю полость, имеющую ближайшую к месту крепления концевую часть и периферийную концевую часть. Ближайшая концевая часть полости удобно садится на выходную трубку около ее выпускного конца и прикрепляется к выходной трубке. Периферийная часть полости простирается за пределы выпускного конца выходной трубки. Полость, предпочтительно, имеет также центральную часть, которая окружает концевую часть выходной трубки и находится на расстоянии от выходной трубки. Полость обычно осесимметрична относительно оси, которая является также осью выходной трубки. Предпочтительная длина вдоль оси ближайшей концевой части, по крайней мере, в 0,75 раз, особенно, по крайней мере, в 1,2 раза, например, в 1,5 - 3 раза превышает внешний диаметр выходной трубки, чтобы обеспечить надежное соединение между подающей трубкой и распределительной головкой. Эта длина обычно составляет от 2 до 12 мм, предпочтительно, от 3 до 8 мм, в частности, от 4 до 7 мм. Предпочтительная длина вдоль оси центральной части полости (при ее наличии), по крайней мере, в 2 - 10 раз, в частности, в 3 - 6 раз, особенно, в 3 - 4 раза, превышает внешний диаметр выходной трубки. Эта длина обычно составляет от 3 до 18 мм, предпочтительно, от 6 до 15 мм, в частности, от 8 до 13 мм. Длина вдоль оси периферийной части полости предпочтительно, по крайней мере, в 0,4 раза, особенно в 0.5 - 2 раза, превышающая внешний диаметр выходной трубки. Эта длина обычно составляет от 1, 5 до 8 мм, предпочтительно от 2 до 6 мм, особенно от 2.5 до 5 мм. Общая длина вдоль оси центральной части и периферийной части, предпочтительно, в 2 - 10 раз, особенно в 3 - 7 раз, превышает внешний диаметр выходной трубки.
Объем внутренней полости распределительной головки, которая не занята выходной трубкой, выраженный в мм3, предпочтительно, в 15 - 40 раз, особенно в 20 - 30 раз, превышает площадь поперечного сечения выходной трубки, выраженную в мм2 и вычисленную по внешнему диаметру выходной трубки, то есть объем, предпочтительно, равен от 15π D2/4 до 40π D2/4, в частности, от 20π D2/4 до 30π D2/4, мм3, где D - внешний диаметр выходной трубки в мм. Этот объем обычно составляет от 60 до 200 мм3, предпочтительно от 80 до 150 мм3.
При использовании изобретения, пенопластовый элемент подвергается внутреннему давлению со стороны хладагента и может подвергаться внешнему давлению при прижатии к охлаждаемой поверхности. Необходимо соответствующим образом выбирать толщину стенки пенопластового элемента. Обычно толщина стенки пенопластового элемента на участках, через которые распределяется хладагент, составляет, по крайней мере, 0.5 мм, предпочтительно, по крайней мере, 0.75 мм, но меньше 5 мм, предпочтительно меньше 4 мм, например, 3 - 4 мм. Толщина стенки в разных местах может меняться и обычно самая большая находится напротив отверстия выходной трубки, равная, например, по крайней мере, 1.5 мм.
Изобретатель обнаружил, что когда (что является предпочтительным) существует промежуток между выходной трубкой и распределительной головкой, можно получить дальнейшее улучшение результатов посредством заполнения, по крайней мере, части этого промежутка подходящим проницаемым и абсорбирующим твердым материалом. Этот материал модифицирует и управляет давлением и потоком хладагента к внутренней поверхности пенопластового элемента так, что охлаждающее действие оказывается более равномерным и более воспроизводимым. Получены отличные результаты при использовании в качестве как проницаемого и абсорбирующего материала хлопковой ваты, например хлопковой ваты в форме тампона, прикрепленного к верхушке полой трубки; в некоторых случаях превосходные результаты можно получить при использовании абсорбирующей трубки с наконечником из хлопковой ваты, которые имеются в продаже. Однако можно также использовать другие материалы, включающие в себя другие неплетеные волокнистые целлюлозные или нецеллюлозные материалы. Использование термина "абсорбирующей" не предполагает, что между материалом и хладагентом происходит какое-либо химическое взаимодействие.
Наличие хлопковой ваты или другого проницаемого материала может также улучшить физическую прочность распределителя. Профилированный пенопластовый элемент можно уплотнить вокруг хлопковой ваты, которая таким образом обеспечивает лучшее соединение между пенопластовым элементом и выходной трубкой.
Выходную трубку, к которой прикрепляется распределительная головка, можно изготавливать из любого подходящего материала, например, из полипропилена, и она может иметь любые подходящие размеры, например, внешний диаметр от 2 до 4 мм, предпочтительно от 2.25 до 2.75 мм, толщину стенки от 0.15 до 0.4 мм, предпочтительно от 0.2 до 0.3 мм. Для большей части использования удовлетворительной является длина от 30 до 150 мм, предпочтительно от 50 до 90 мм. Для гинекологического использования обычно предпочитают длину 100 мм или более, например, 100 - 200 мм, в частности, 130 - 170 мм. Выходная трубка должна быть достаточно жесткой, чтобы позволять осуществлять точное расположение распределительной головки.
Хладагенты, используемые в этом изобретении, предпочтительно имеют температуру кипения при атмосферном давлении от 0oC до -75oC или даже ниже. Подходящие хладагенты хорошо известны специалистам в данной области техники и включают хладагенты, раскрытые в патенте США N 4.865.028, включаемом здесь путем ссылки, включающие галогенизированные углеводороды (например, тетрафторметан, трифторметан, монохлоротифторметан, гесафторэтан, монобромтрифторметан, монохлордифторметан, монохлорпентафторметан, дихлордифторметан, 1,2-дихлор-1,1,2,2-тетрафторэтан, трихлормонофторметан, 1,1,2-трихлор-1,2,2-трифторэтан, и 1,1-дифторэтан), пропан, n-бутан, изобутан, диметиловый эфир и азот. Диметиловый эфир и упомянутые алканы, в частности пропан, предпочтительны по соображениям защиты окружающей среды.
Контейнеры и клапаны для распределения находящихся под давлением жидкостей хорошо известны, и специалистам в данной области техники не составит труда после рассмотрения раскрытия изобретения в этом описании, выбирать контейнеры и клапаны, подходящие для использования в этом изобретении. Хладагент содержится под давлением в контейнере до его распределения. Давление в контейнере превышает атмосферное, но предпочтительно не больше, чем 12 бар при 50oC (около 5 бар при температуре окружающей среды). Клапан, который управляет освобождением хладагента из находящегося под давлением контейнера предпочтительно такой, который может приводится в действие пальцем пользователя. Клапан предпочтительно имеет относительно низкую пропускную способность потока не более 60 мл/мин, в частности, не более 30 мл/мин.
Соответствующие изобретению устройства можно использовать для охлаждения любой поверхности, но они особенно полезны для охлаждения кожи человека или других живых млекопитающих, особенно для замораживания бородавок и им подобных образований (включая, например, контагиозный моллюск, кондилолец, вульгарные бородавки, подошвенные бородавки) с целью их удаления. Улучшенный охлаждающий эффект часто можно получить прижатием распределительной головки с перерывами к поверхности, используя давление, которое упруго деформирует пенопласт и интервалы, которые позволяют, по крайней мере, частично восстанавливать пенопласт между прижатиями.
Обратимся теперь к чертежам.
Фиг. 1 представляет схематическое поперечное сечение соответствующего изобретению устройства. На фиг. 1 контейнер 1 состоит из герметизированной части тела 11 и приводимого в действие пальцем клапана 12. Жидкий хладагент 2 содержится под давлением его собственных паров в контейнере 1. Подающая трубка 3 имеет первый конец, погруженный в хладагент 2, и второй конец, сообщающийся с входным отверстием клапана 12. Выходная трубка 4 имеет первый конец, сообщающийся с выходным отверстием клапана 12, и выпускной конец, прикрепленный к распределительной головке 5, которая содержит профилированный элемент 51, состоящий из открытого ячеистого пенопласта. Когда клапан открыт, как это показано на фиг. 1, жидкий хладагент 2 устремляется через подающую трубку 3, клапан 12, выходную трубку 4 и распределительную головку 5, и испаряется внутри или рядом с профилированным элементом 51, таким образом охлаждая, головку 5, атмосферу вокруг головки 5 и все, с чем соприкасается головка 5. Как показано на фиг. 1, головка 5 слегка прижата к бородавке 6 на коже 7 человеческого тела. Таким образом, бородавка замораживается, чтобы ее можно было удалить.
Фиг. 2 - 6 представляют схематические частичные поперечные сечения соответствующих изобретению аппликаторов, которые включают в себя выходную трубку 4, имеющую выпускной конец 41, который окружен профилированным элементом 51, состоящим из открытого ячеистого пенопласта. На фиг. 4, 5 и 6 имеется пространство вокруг выпускного конца 4, и это пространство заполнено хлопковой ватой. На фиг. 4, 5 и 6 внутренняя поверхность пенопластового элемента определяет ближнюю часть, которая лежит между пунктирными линиями C и D, центральную часть, которая лежит между пунктирными линиями B и C, и периферийную часть, которая лежит между пунктирными линиями A и B. В одном специфическом примере аппликатора, как показано на фиг. 4, хлопковая вата имеет максимальный диаметр от 5.25 до 5.75 мм, длину около 14 мм и вес около 0.0045 г, и элемент открытого ячеистого пенопласта состоял из материала фильтерфум PP180, на который ссылались выше и который также имеет вес около 0.0045 г. Тампон из хлопковой ваты был покрыт 1% раствором Метоцела (изготавливаемым фирмой "Дау Кемикал") для облегчения сохранения его формы перед тем, как пенопластовый элемент поместили поверх тампона из хлопковой ваты и выходной трубки и головку уплотнили на месте.
Реферат
Устройство, аппликатор для него и способ используются для охлаждения поверхностей путем испарения жидкого хладагента. Герметизированный контейнер с жидким хладагентом с температурой кипения при атмосферном давлении меньше 0oС имеет клапан, подающую и выходную трубку с распределительной головкой. Профилированный элемент распределительной головки выполнен из открытого ячеистого пенопласта. При открывании клапана жидкий хладагент распределяется через него. Распределительная головка, включающая профилированный элемент и прикрепленная к выпускному концу выходной трубки, составляет аппликатор. Охлаждение кожи осуществляют размещая вблизи ее поверхности распределительную головку и подавая жидкий хладагент через открытый ячеистый пенопласт. Использование распределительной головки из открытого ячеистого пенопласта позволяет точно расположить аппликатор у мест сложных для обработки. 3 с. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.
