плазмотрон для резки биотканей и коагуляции сосудов

Формула изобретения

Плазмотрон для резки биотканей и коагуляции сосудов, содержащий катодный узел с каналами для подачи плазмообразующего газа, в котором ввинчена цанга для фиксации вольфрамового электрода относительно плазмообразующего канала и канала формирования плазменной струи анодного узла, отделенного от катодного узла изоляторами и снабженного газовой камерой, при этом в катодном и анодном узлах выполнены каналы охлаждения, отличающийся тем, что каналы охлаждения снабжены перегородками, цанга имеет газовую камеру, а катодный узел снабжен ручкой-изолятором, выполненной под углом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике.

В процессе предварительного патентного поиска по фонду отечественных описаний изобретений к авторским свидетельствам и патентам прототипа заявляемому техническому решению не выявлено.

Аналогами могут быть признаны “устройство для плазменно-дуговой резки” по А.С. СССР №1133793, “плазменно-хирургический комплекс Факел 01” и плазменный скальпель для лапароскопических операций (С.- Петербург).

Недостатком последнего из вышеперечисленных является очень малая электрическая мощность дуги (сила тока 4-12 А, напряжение 16-18 В). Для повышения режущих и коагулирующих свойств плазменной струи, генерируемой в плазмообразующем канале, стремятся повысить либо силу тока дуги, либо напряжение ее, либо и то, и другое одновременно. Малая электрическая мощность скальпеля ограничивает его режущие свойства и применяют эти устройства в основном как плазменные коагуляторы.

С увеличением силы тока дуги, напряжения на дуге увеличиваются мощность плазменной струи, ее температура, теплосодержание, длина струи, а следовательно, режущие и коагулирующие свойства. В плазменно-хирургическом комплексе Факел 01 сила тока дуги 25 А, поэтому лучше режущие и коагулирующие свойства. Кроме того, растянут столб дуги (расстояние от катодного пятна до анодного), это достигают за счет двойного анода. Растянутый столб дуги увеличивает напряжение на дуге, повышает ее мощность, улучшает параметры и свойства плазменной струи. К недостаткам этого устройства относится недостаточная для эффективного рассечения биотканей величина силы тока дуги (25 А), особенно - паранхиматозных органов (печени, селезенки) и коагуляции их кровеносных сосудов. Не предусмотрено использования в качестве плазмообразующего газа гелия, который значительно повышает теплосодержание плазменной струи, ее режущие и коагулирующие свойства.

Известно устройство для плазменно-дуговой резки биотканей по А.С. 1133793, которое позволяет применять силу тока дуги 30 и 60 А в гелиевой плазмообразующей среде. Это устройство имеет лучшие режущие и коагулирующие свойства по сравнению с вышеописанными, сила тока увеличена до 60 А, а в качестве плазмообразующего газа используют гелий, а не аргон. Гелиевая плазма, по сравнению с аргоновой, при одинаковой силе тока дуги обладает большим теплосодержанием, поэтому лучшими режущими и коагулирующими свойствами, но снижает термическую стойкость анода и катода, быстрее приводит к их разрушению и необходимости замены. Кроме этого, к недостаткам этого устройства относятся случаи нарушения герметичности и течи охлаждающей жидкости через герметизирующую прокладку стыковки плазмообразующего сопла с анодным узлом. Камера горения дуги и канал формирования струи сменного плазмообразующего сопла расположены вдоль оси плазмотрона. Это создает неудобства при выполнении хирургических операций в труднодоступных местах.

Задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, являются: создание малогабаритного и удобного плазмотрона с высокими режущими и коагулирующими свойствами, с максимальной термической стойкостью камеры горения дуги и канала формирования плазменной струи; устранение возможности появления течи охлаждающей жидкости через герметизирующую прокладку; использование в качестве плазмообразующего газа как аргона, так и гелия; обеспечение высокой термической стойкости вольфрамового электрода.

Поставленные задачи решаются таким образом, что плазмотрон имеет катодный узел с каналами для подачи плазмообразующего газа в зону горения электрической дуги, вольфрамовый электрод, фиксирующийся цангой относительно камеры горения дуги и канала формирования плазменной струи, а камера горения плазменной дуги и канал формирования плазменной струи выполнены непосредственного в анодном узле, а не в сменном плазмообразующем сопле. При этом диаметр камеры горения и ее длина обеспечивают при силе тока дуги 30-60 А, минимальном и максимальном расходе аргона или гелия плотность тока в анодном сопле не более 5-10 А/мм², а диаметр канала формирования и его длина гарантируют получение оптимально высоких режущих и коагулирующих свойств плазменной струи.

На чертеже показан плазмотрон для резки биотканей и коагуляции сосудов.

Плазмотрон включает анодный узел 1 (см. чертеж), в котором выполнены плазмообразующий канал 2 и канал формирования плазменной струи 3, газовая камера 4, канал охлаждения 5, перегородка 6, трубки 7 и 7а подачи охлаждающей воды в канал охлаждения 5, катодный узел 8, в который ввинчивают цангу 9, имеющую газовую камеру 10 и разрезанные лепестки 11, которые, в свою очередь, при ввинчивании цанги 9 фиксируют вольфрамовый электрод 12 относительно плазмообразующего канала 2.

Катодный узел 8 изолируют от анодного керамическим изолятором 13 и силиконовым 14. В катодном узле выполняют охлаждающий канал 15, в который через водяную трубку 16 подают охлаждающую воду. В катодном узле имеются водяная перегородка 17, внешние изоляторы 18, 19, 20 и ручка-изолятор 21.

Плазмотрон работает следующим образом. После подачи охлаждающей воды и плазмообразующего газа - аргона или гелия - осциллятором пробивают и ионизируют газовый промежуток между вольфрамовым электродом и цилиндрической поверхностью камеры горения анода. Одновременно с этим на электрод и анод подают напряжение от силового источника питания электрической дуги. Дугу первоначально зажигают на меньшем токе и меньшем расходе газа (сила тока дуги 30 А, а давление подачи плазмообразующего газа 0,2 атм). Это позволяет избежать выплеска вольфрама с конца электрода, его прогрева и образования в плазмообразующем канале анода анодного пятна по всей окружности камеры горения дуги. После этого плазмотрон выводится автоматически на рабочий режим с силой тока 60 А и расходом плазмообразующего газа при давлении в газовой сети 0,2 атм. Затем дистанционно (педалью) устанавливают режим с необходимыми для определенного вида операции режущими и коагулирующими свойствами плазменной струи.

При необходимости изменяют силу тока дуги и расход плазмообразующего газа. При этом при увеличении силы тока и расхода газа увеличиваются режущие и коагулирующие свойства плазменной струи, и наоборот, при уменьшении силы тока и расхода плазмообразующего газа уменьшаются длина струи, ее температура, а следовательно, и режущие, и коагулирующие свойства.