устройство для коагуляции и стимуляции заживления раневых дефектов биологических тканей

Формула изобретения

Устройство для коагуляции и стимуляции заживления раневых дефектов биологических тканей, содержащее генератор высокочастотного переменного напряжения с регулируемой частотой, подключенный к нему высокочастотный преобразователь напряжения, плазмотрон, включающий в себя игольчатый электрод, установленный в держателе, и газодинамический блок, газоподводящая труба которого установлена коаксиально игольчатому электроду, причем один вывод высокочастотного преобразователя соединен с игольчатым электродом плазмотрона, отличающееся тем, что высокочастотный преобразователь выполнен в виде высокочастотного униполярного резонансного генератора высоковольтных импульсов, который расположен в одном корпусе с плазмотроном и включает в себя расположенные на жестком ферромагнитном сердечнике входную низковольтную и выходную высоковольтную обмотки, при этом второй вывод высоковольтной обмотки соединен с одним из выводов низковольтной обмотки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, в частности к медицинским приборам, предназначенным для оперативных вмешательств с целью остановки кровотечений, достижения коагуляционного эффекта, обеспечения гемостаза, стерилизации, герметизации и стимулирования процесса заживления раневых поверхностей.

Известны медицинские инструменты и устройства для коагуляции кровоточащих тканей и сосудов: патенты Российской Федерации NN 2008829, 2034518, 2040216, 2071735, 2080825 класс МКИ A 61 B 17/36, B 17/39; патенты США NN 4781175, 4901719, 4901720, 5167659, 5167660 класс N 606/37-40, 219/121.54-57, в которых механическое воздействие на ткани заменяется или дополняется электромагнитным воздействием. Эти аналоги построены по схеме возбуждения дугового электроразряда в воздухе и(или) в среде (струе) инертного газа и последующем его воздействии на поверхность биотканей с целью проведения оперативных вмешательств и достижения лечебного эффекта. Все устройства содержат источник питания и рабочую часть, представляющую собой двухэлектродную систему, которая питается подающимся напряжением от источника питания.

Все указанные аналоги обладают определенными недостатками как то: термическая травматизация операционной поверхности и близлежащих тканей, опасность поражения электрическим током высокого напряжения в результате электрического контакта с пациентом в процессе возбуждения и поддержания электродугового разряда. С технической точки зрения основными недостатками упомянутых устройств являются нестабильность и неравномерность электродинамического процесса воздействия, недостаточная эффективность и контроль результатов оперативных вмешательств.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является электрохирургическое устройство с газоподводящей системой для повышения коагуляционного эффекта, патент США N 4901719 класс N 606/40, которое выбрано в качестве прототипа. Принцип работы установки основан на использовании в оперативных вмешательствах энергии плазмы, образующейся в процессе возбуждения электроразрядов в струе инертного газа. Установка предназначена для выполнения различных оперативных вмешательств, в частности:

-бесконтактной коагуляции;

-остановки кровотечений;

-герметизации и стерилизации раневых поверхностей;

-облучения гнойно-септических ран и др.

Установка содержит источник питания, представляющий собой генератор высокочастотного переменного напряжения с регулируемой частотой, подключенный к нему высокочастотный преобразователь, газодинамический блок и плазмотрон. Высокочастотный преобразователь преобразует питающее напряжение от источника питания и формирует электродуговой разряд между активным электродом плазмотрона и пассивным электродом, прилагаемому непосредственно к объекту воздействия. Газодинамический блок состоит из источника инертного газа с системой его подачи под давлением к плазмотрону по газоподводящей трубке, которая располагается коаксиально к игольчатому (активному) электроду плазмотрона. Плазмотрон является рабочей частью устройства, предназначенной для выполнения его функционального назначения, и состоит из игольчатого электрода, установленного в держателе с газовыходным каналом с соплом для истечения газовой (плазменной) струи.

К основным недостаткам данного устройства следует отнести нестабильность и неравномерность процесса образования плазменной струи, что обуславливается двухэлектродной рабочей схемой с активным и пассивным электродами. Характер протекающего процесса не позволяет достичь максимально эффективного преобразования энергии генерируемых разрядов в ионизацию газа, являющейся энергетической характеристикой плазмы. Большая часть энергии выделяется в виде тепловой и, частично, чисто электрической составляющих. Такой характер рабочего процесса объясняется тем, что на каждом фронте волны переменного питающего напряжения, подаваемого на игольчатый электрод, возбуждается электродуговой разряд, сравнимый по длительности с фронтом волны, что качественно ухудшает процесс ионизации газа из-за значительной неравномерности распределения энергии разряда в области и направлении истечения газа. В результате требуются дополнительные конструктивные решения для охлаждения элементов конструкции, снижения тепловыделения в зоне воздействия, а также обеспечения электробезопасности. С медицинской точки зрения все вышесказанное приводит к снижению эффективности и надежности проведения лечебных оперативных вмешательств, увеличению травматизации биотканей и площади поверхностного некроза за счет захвата воздействием близлежащих здоровых участков под пассивным электродом, необеспечению или неполному обеспечению анестетического эффекта и повышению болевых ощущений. Также не обеспечивается гарантированный коагуляционный эффект и капиллярный гемостаз в подповерхностных слоях, что вызывает необходимость в дополнительной обработке одного и того же участка, либо в постоянной смене режимов работы и варьировании их параметров. Следует отметить трудности осуществления оперативных вмешательств на органах и тканях сложного рельефа и конфигурации, когда изменяются межэлектродные пространственные характеристики физической среды, что непременно сказывается на характере и результатах воздействия, при этом снижается эффективность стерилизации, герметизации и стимуляции заживления раневых поверхностей.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков аналогов и прототипа, улучшение и усовершенствование процесса оперативного вмешательства, решение задачи создания эффективного и технически простого устройства и стимуляции заживления раневых поверхностей биотканей, а именно:

- повышение надежности оперативных вмешательств в результате устранения нестабильности и неравномерности образования плазменной струи;

- повышение эффективности воздействия при оперативных вмешательствах в результате применения принципиально другого процесса - импульсно-периодического многоискрового (пачками электроразрядных импульсов) холодноплазменного факела, при котором энергия разрядов преобразуется в значительной степени в ионизацию газа, и, как следствие, достижение необходимого коагуляционного эффекта и обеспечение эффективного гемостаза по поверхности и на глубину, эффективной стерилизации, герметизации и стимуляции заживления раневых поверхностей;

- упрощение конструкции изделия и исключение возможности термического и электрического поражения объекта воздействия;

- исключение зависимости эффективности лечебного воздействия от рельефности и конфигурации биотканей, их состава и состояния.

Это достигается (сущность изобретения) тем, что устройство содержит источник питания, представляющий собой генератор высокочастотного переменного напряжения с регулируемой частотой, подключенный к нему высокочастотный преобразователь, соединенный с ним плазмотрон в виде игольчатого электрода, установленного в держателе с газовыходным каналом (соплом), и газодинамический блок, газоподводящая трубка которого установлена коаксиально игольчатому электроду. При этом высокочастотный преобразователь выполнен в виде высокочастотного униполярного резонансного генератора высоковольтных импульсов, размещенного в одном корпусе с плазмотроном в виде конструкции расположенных коаксиально и последовательно высоковольтной и низковольтной обмоток на магнитном сердечнике, причем один из выводов высоковольтной обмотки соединен с игольчатым электродом, другой - с выводом низковольтной обмотки, оба вывода низковольтной обмотки подключены к генератору высокочастотного переменного напряжения.

На чертеже изображено предложенное устройство. Устройство содержит источник питания 1, представляющий собой генератор высокочастотного переменного напряжения, газодинамический блок 2 для подачи газа и задания параметров его расхода и давления через блок управления 3, рабочую часть - плазмотрон 4 с игольчатым электродом 5 и газовыходным каналом (соплом) 6, расположенный в одном корпусе с высокочастотным преобразователем 7 (униполярный высокочастотный резонансный генератор высоковольтных импульсов) и газоподводящей трубкой 8. Высокочастотный преобразователь выполнен в виде конструкции расположенных на жестком (ферромагнитном) сердечнике 9 высоковольтной 10 и низковольтной 11 обмоток, при этом длина низковольтной обмотки намного меньше длины высоковольтной (т. е. количество витков низковольтной обмотки много меньше количества витков высоковольтной обмотки). Один вывод 12 высоковольтной обмотки соединен с игольчатым электродом, другой вывод 13 - с одним из выводов 14 и 15 низковольтной обмотки, которые подключены к генератору высокочастотного переменного напряжения.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В газодинамическом блоке 2 блоком управления 3 устанавливаются параметры расхода и давления газа. Источник питания 1 формирует подающееся напряжение от сети переменного тока или другого внешнего источника в высокочастотное (диапазон радиочастот) переменное напряжение заданных параметров, которое подается на низковольтную (первичную) обмотку 11 униполярного резонансного генератора 7 высоковольтных импульсов, который представляет собой по существу резонансный трансформатор, состоящий из двух колебательных контуров, настроенных в резонанс и слабо связанных магнитно. По известной схеме связанных радиотехнических контуров в высоковольтной (вторичной) обмотке 10 наводится высокое переменное напряжение высокой частоты, которое формируется на игольчатом электроде 5 в высоковольтные импульсы высокой частоты. При этом также регулируется частота переменного напряжения от генератора 1 с целью подстройки под резонансную частоту высокочастотного преобразователя 7 в процессе возбуждения высоковольтных импульсов с образованием параметрического резонансного контура, что позволяет достичь максимального усиления и напряжения разрядов (отношение между низковольтным напряжением после генератора 1 и напряжением разряда на электроде 5 достигает нескольких порядков). Высоковольтные импульсы высокой частоты в схеме активный электрод - виртуальный электрод (окружающая среда или объект воздействия) генерируют на острие игольчатого электрода 5 в газовой струе пачки электроискровых разрядов (наносекундной длительности) одного знака, которые в процессе ионизации струи инертного газа, проходящего от газодинамического блока 2 через газоподводящую трубку 8 и газовыходной канал 6, формируют импульсный многоискровой холодноплазменный факел в плазмотроне 4, который отличается стабильностью, равномерностью и эффектом "холодной" плазмы (поскольку при отсутствии утечек в резонансном контуре генерация плазмы происходит без передачи тепловой энергии в поток газа, а вся энергия разрядов по причине их многоискрового характера равномерно распределяется по сечению газовой струи). Характеристики формирующегося в плазмотроне 4 холодноплазменного факела определяются выбранными параметрами режима работы (выходным напряжением источника питания, частотой колебаний напряжения, характеристиками режима истечения газа), размерами сопла 6, а также конструктивной схемой высокочастотного преобразователя 8 (количеством витков низковольтной и высоковольтной обмоток, их отношением и длиной ферромагнитного сердечника).

В качестве газодинамического блока 2 используются известные стандартизированные средства источника питания 1 (генератора высокочастотного переменного напряжения) - усилители с выходным напряжением в десятки-сотни вольт или транзисторные инверторы.