JPH0364133B2

JPH0364133B2 -

Info

Publication number: JPH0364133B2
Application number: JP58251864A
Authority: JP
Inventors: Katsuhide Oohira
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1983-12-26
Filing date: 1983-12-26
Publication date: 1991-10-04
Also published as: JPS60137359A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、いわゆる「渦流管」（ボルテツク
ス・チユーブ等と称される）を用いて凍結端子の
冷却を行なうようにした凍結手術器に関する。

従来、使用されている凍結手術器の低温発生手
段には、低温液体の相変化、即ち低温液体の気化
時の潜熱および顕熱を利用したもの、並びに圧縮
高圧ガスの断熱膨張、即ちジユール・トムソン効
果（Joule.Thomson effect）などを利用したも
のがある。

第１図は低温液体の相変化を利用した凍結手術
器の概略図を示すもので、図中１は冷却剤貯蔵容
器、２は冷却剤すなわち液体窒素などの低温液
体、３は凍結子、４は凍結子３の先端に連結され
た凍結端子、５は貯蔵容器１に内臓されたヒータ
である。ヒータ５は低温液体２を加温して貯蔵容
器１内の圧力を高め、低温液体２を凍結子３内へ
送り出すためのものである。６は低温液体２を凍
結子３に供給するための管で、低温液体２の気化
を少なくするように断熱されている。７は低温液
体２の供給を制御するための弁である。前記凍結
端子４は熱伝導の良い銅、銀または白金などで形
成されている。そして凍結子３内に供給された低
温液体２は凍結端子４の内面に吹きつけられて気
化しその際凍結端子４を冷却する。

８，９は凍結子３内で気化した低温液体を排気
するための管及び弁である。凍結端子４を冷却し
て気化した低温液体は管８，１０を通つて大気中
に放出される。一方、図中１１は前記貯蔵容器１
に接続された圧力制御管であり、この圧力制御管
１１の途中には圧力制御弁１２が介挿されてい
る。

第２図は凍結端子４付近の拡大図を示す。凍結
子３は３重の同心管より成り、１３は外管、１４
は前記管８に接続する排気管、１５は前記管６に
接続する供給管である。

供給管１５の内部を通つてきた低温液体２は凍
結端子４の内面に噴霧されて凍結端子４から熱を
吸収し、気化する。この気化した低温液体は排気
管１４を通つて大気中に放出される。外管１３と
排気管１４との間は、外管１３外部からの侵入熱
を小さくするための真空部１６となつている。そ
して、この真空部１６内には、凍結端子４の温度
を監視するために熱電対などの温度計１７が取付
けられる。

第３図は圧縮高圧ガスの断熱膨張を利用した凍
結手術器の概略図を示す。冷却剤となるガスには
フレオン、笑気ガス（N₂O）、炭酸ガス（CO₂）
があるが、フレオンは低い圧力で液化するため液
状で冷却容器に保存され、笑気ガス、炭酸ガスは
ともに50〜60Kg／cm²Ｇ程度の高圧ガスとして冷却
剤容器に保存される。

第３図はフレオンを冷却剤として使用する凍結
手術器を示すもので、２１は冷却剤（フレオン）
を貯蔵する冷却剤容器、２２は凍結子、２３は冷
却剤を凍結子２２へ供給する管、２４は冷却剤の
供給量および圧力を制御する弁である。また２５
は凍結子２２を手で保持するためのホルダー部、
２６は冷却剤の供給量を手元で調節するための調
節弁である。２７は凍結子２２の先端に連結され
た凍結端子で、熱伝導の良い銅、銀、または白金
などで形成されている。

２８，２９は凍結端子２７を冷却した冷却剤を
排気するための排気管及び弁である。

３０は排気管２８に接続された真空ポンプで、
冷却剤供給圧力と排気管２８内の圧力との差圧を
大きくし、冷却効果を高めるためのものである。

３１は凍結端子２７の温度を監視するために取
り付けられた熱電対などの温度計であり、３２は
温度を指示する温度指示計である。

凍結子２２は第４図に示すように２重の同心管
より成るもので、３３は外管を兼ねた供給管、３
４は排気管である。供給管３３の内側先端部には
絞り部３５が形成されている。

そこで凍結子２２に供給された高圧の冷却剤は
供給管３３および絞り部３５を通つて凍結端子２
７内部に噴出されて膨張し、ジユール・トムソン
効果により凍結端子２７を冷却する。そし冷却
後、低圧となつた冷却剤は排気管３４を通つて排
気される。

従来の凍結手術器では冷却剤として液体窒素、
フレオンなどの高価な冷却剤が使用される。特に
液体窒素は−196℃の低温液体であるため取扱い
が難しく、常温では気化するため長期間貯蔵容器
で保存するのが困難である。また笑気ガス、炭酸
ガスも50〜60Kg／cm²Ｇ程度の高圧で容器に保存し
ておく必要があるため、取扱いが難しい。

また液体窒素、フレオン、笑気ガスなどの冷却
剤は窒素性、有毒性があるため、凍結手術器を室
内などで使用する場合、凍結子から排気され、ガ
ス化した冷却剤は室外へ放出する装置等を配置し
ないと人体に有害となる恐れがあつた。

本発明はこのような事情にもとづいてなされた
もので、その目的は、安価かつ取扱いが容易で、
窒息性、有毒性などの欠点のない空気などを冷却
剤として使用でき、しかもこれを低圧で使用でき
るようにして長期間貯蔵の困難性を解消できる凍
結手術器を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の凍結手術器
は次のように構成されている。すなわち、高圧ガ
ス供給手段により供給された高圧ガスを螺旋管の
先端から内管の中へ接線方向ノズルを介して噴出
させ、上記内管の中に乱流旋回流を生じさせ、こ
れによつてガスの熱分離作用を励起し、この熱分
離作用で分離生成された低温ガスを低温側オリフ
イスを通して凍結端子へ与えて凍結端子の冷却を
行ない、熱分離作用で分離生成された高温ガスは
高温側オリフイスを介して外部へ排出するように
構成したことを特徴としている。

つまり本発明は、螺旋管、接線方向ノズル、内
管、低温側オリフイス、高温側オリフイス等によ
り、文献「低温工学ハンドブツク」（内田労鶴圃
新社昭和57年９月15日発行）に示されているよ
うな所謂「渦流管」（ボルテツクス・チユーブ）
を形成し、この「渦流管」により分離生成された
低温ガスにより凍結端子の冷却を行なうように構
成したものである。

なお上記文献では、「渦流管」（ボルテツクス・
チユーブ）の動作原理は次のように説明されてい
る。「管の周辺部へ接線方向に送込まれたガスは、
螺旋運動をしながら所定方向（図中左方向）へ進
む。遠心力によつて管の半径方向に大きな圧力勾
配が発生し、オリフイスを通過するガスはまず周
辺の高圧部から遠心力に抗して管軸付近に到達す
る必要があり、この際冷却が起こる。

したがつて、安価かつ取扱いが容易であり、人
体等に無害なガス例えば空気などの使用が可能と
なる。またこのようなガスを低圧で使用できるの
で、貯蔵も容易となる。

以下、本発明の実施例を第５図、第６図、第７
図を参照して説明する。

第５図はガス供給系、排気系及び凍結子周辺部
の概略図である。図中４０は空気などのガスを約
10Kg／cm²Ｇ程度まで圧縮する圧縮機、４１は圧縮
高圧にした空気などのガスを貯蔵する高圧ガス貯
蔵容器、４２，４３は圧縮機４０からのガスを貯
蔵容器４１へ送るための弁及び管である。

また４４は貯蔵容器４１に取り付けられて容器
内の圧力を監視するための圧力計、４５，４６は
貯蔵容器４１内の圧力が一定圧力を越えた場合に
ガスを逃がすための逃気弁及び逃気管である。

また４７は凍結子、４８，４９は凍結子４７に
前記高圧ガス貯蔵容器４１からのガスを供給する
ための調節弁及び供給管である。

さらに５０は生体に接触させる凍結端子、５
１，５２は投凍結端子５０を低温にした後のガス
を排気するための排気弁及び排気管である。

また５３はガスの高温側排気管、５４は凍結子
４７を保持するためのホルダー部である。５５は
凍結端子５０の温度を監視するための熱電体など
の温度計、５６は温度指示計である。

さらに５７は凍結端子５０に埋め込まれた電気
ヒーターで、生体などを凍結終了後、病巣に付着
した凍結端子５０を離脱するたに加温する目的で
使用される。５８は電気ヒータ５７に電流を供給
する電流供給装置である。

第６図は凍結子４７の概略図、第７図は第６図
の−断面図である。

図中５９は外管、６０は内管、６１は前記供給
管４９に接続されて外管５９と内管６０の間の環
状空間部に配置された螺旋管である。螺旋管６１
の内部には高圧ガスが流れる。また上記環状空間
部は前記管５２に接続し、その内部には凍結端子
５０を低温にした後の低温のガスが流れて管６１
内部のガス温度を下げる熱交換器の機能を果して
いる。

６２は螺旋管６１を介して前記供給管４９に連
通するガス貯め部、６３はこのガス貯め部６２と
内管６０との間を連通させるノズル、６４はノズ
ル６３近傍に設けられた低温側オリフイス、６５
は前記高温側排気管５３と内管６０との間に設け
られた高温側オリフイスである。

ガス貯め部合６２は内管６０の先端部外周に突
設された環状突出部６６内に設けられている。ま
たノズル６３は第７図に示す如く内管６０の先端
部周壁の数ケ所に設けられており、ガス貯め部６
２即ちノズル６３の入口圧力を均等にする構成と
なつている。そして各ノズル６３は第７図に示す
如く内管６０壁面の接線方向に向けて設けられて
いる。

なお上記螺旋管６１、接線方向ノズル６３、内
管６０、低温側オリフイス６４，高温側オリフイ
ス６５等は、所謂「渦流管」（ボルテツクス・チ
ユーブ）を形成しており、この「渦流管」により
分離生成された低温ガスにより凍結端子５０の冷
却を行なう。

すなわち螺旋管６１により送込まれた高圧ガス
は、ガス貯め部６２を経て、接線方向ノズル６３
から内管６０の中への接線方向に噴出される。内
管６０の中に流入したガスは乱流旋回流となつて
熱分離される。低温側オリフイス６４からは熱分
離された低温ガスが流出し、高温側オリフイス６
５からは熱分離された高温ガスが流出する。低温
ガスは凍結端子５０を冷却した後、残つた寒冷を
螺旋管６１に与えながら、つまり管６１の中を流
れる高圧ガスと熱交換しながら、環状空間部内を
通り、さらに排気管５２を通つて外部へ放出され
る。高温ガスは内管６０の内部を通り、さらに排
気管５３を通つて外部へ放出される。

なお、図中６７は熱伝導率が小さく低温でも丈
夫なナイロンなどを材料とする断熱材で、内管６
０の外側に巻いてあり、内管６０内部の高温ガス
の熱で断熱材６７外部の低温ガスを加熱しない構
造となつている。

以上の如く構成することにより、凍結端子５０
を−50℃程度まで冷却することができ、眼科、耳
鼻科、皮膚科などに適用できる。また冷却剤とし
て安価かつ取扱いが容易な空気などを使用するこ
とができ、低温液体の取扱いが不要となる。した
がつて凍傷などの不安はなく安全であり、保温容
器も不要となり、設備が簡単になる。また、冷却
剤となる空気などを高圧ガスとして取扱う必要が
ないので、圧力、毒性の面でも安全であり、取扱
いに格別、免許も必要としないなど、優れた効果
を得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、冷却剤
として空気を使用でき、しかも比較的低圧で使用
できるので、窒息性や有毒性がなく安全性が高い
上、取扱いが容易であり、しかも冷却剤の長期間
貯蔵に伴う困難性等の従来被つていた不利益が全
くなく、加えて構成が簡単化し、信頼性がまし、
安価に製作可能な凍結手術器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は第１の従来例を示すもの
で、第１図は凍結手術器の概略構成図、第２図は
凍結端子付近の縦断面図、第３図及び第４図は第
２の従来例を示すもので、第３図は凍結手術器の
概略構成図、第４図は凍結端子付近の縦断面図、
第５図ないし第７図は本発明の一実施例を示すも
ので、第５図は凍結手術器の概略構成図、第６図
は凍結端子付近の縦断面図、第７図は第６図の
−断面図である。５９……外管、６０……内管、６１……螺旋
管、６２……ガス貯め部、６３……ノズル、６４
……低温側オリフイス、６５……高温側オリフイ
ス。

Claims

【特許請求の範囲】

１先端部に生体と接触する凍結端子を装着した
外管と、この外管の軸心部に上記外管と同軸的に
配置された内管と、この内管と前記外管との間の
環状空間部内に挿着された螺旋管と、この螺旋管
の基端から高圧ガスを供給する高圧ガス供給手段
と、この高圧ガス供給手段により供給された高圧
ガスを前記螺旋管の先端から前記内管の中へ管壁
に対して接線方向へ噴出させ上記内管の中でガス
の熱分離作用を励起させるべく乱流旋回流を生じ
させる接線方向ノズルと、前記ガスの熱分離作用
で分離生成された低温ガスを前記内管の先端部か
ら前記外管内へ導出して前記凍結端子へ与えるこ
とにより上記凍結端子の冷却を行なう低温側オリ
フイスと、前記ガスの熱分離作用で分離生成され
た高温ガスを前記内管の基端部から外部へ排出す
る高温側オリフイスと、からなる凍結子を備えた
ことを特徴とする凍結手術器。