特許 7565223 医療器具に冷却剤を供給するための装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-02

(45)【発行日】2024-10-10

(54)【発明の名称】医療器具に冷却剤を供給するための装置および方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 18/02 20060101AFI20241003BHJP

   B01J 4/00 20060101ALI20241003BHJP

   A61B 18/04 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

A61B18/02

B01J4/00 103

B01J4/00 102

A61B18/04

【請求項の数】 13

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021008124

(22)【出願日】2021-01-21

(65)【公開番号】P2021121308

(43)【公開日】2021-08-26

【審査請求日】2023-07-28

(31)【優先権主張番号】20153421

(32)【優先日】2020-01-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】592245823

【氏名又は名称】エルベ エレクトロメディジン ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】Ｅｒｂｅ Ｅｌｅｋｔｒｏｍｅｄｉｚｉｎ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】フォルカー・マイヤー

(72)【発明者】

【氏名】フランク・シュトラウブ

(72)【発明者】

【氏名】マルティン ゲオルク・フリッツ

(72)【発明者】

【氏名】ヴァルデマール・ヴァンデル

【審査官】宮崎 敏長

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５５－０４０３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３４７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５０８６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／０００７１８０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １８／０２ － Ａ６１Ｂ １８／０４

Ｂ０１Ｊ ４／００

Ｆ１７Ｃ ５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

医療器具（１１）に冷却剤（Ｋ）を供給するためのデバイス（１０）であって、
第１の圧力Ｐ_０で圧縮された状態の冷却剤（Ｋ）の第１の供給物を貯蔵するように構成された貯蔵容器（１５）または貯蔵容器（１５）用の接続部（１６）を備え、
第２の圧力Ｐ_１で圧縮された状態の冷却剤（Ｋ）の第２の供給物を貯蔵するように構成された緩衝容器（１９）を備え、
少なくとも前記緩衝容器（１９）に接続されてその温度（Ｔ）に影響を与える調温デバイス（２７）を備え、
前記調温デバイス（２７）は、加熱機能を提供するように構成され、
加熱による前記緩衝容器（１９）の調温により、前記第１の圧力Ｐ_０よりも高い圧力で気体状態の前記冷却剤（Ｋ）を前記器具（１１）に供給し、
圧力制御弁（２１）が、前記器具（１１）である凍結手術器具（１１）に前記冷却剤（Ｋ）を供給するために前記緩衝容器（１９）と供給接続部（２２）との間に配置される、
デバイス。

【請求項2】

吸引側で前記貯蔵容器（１５）に、圧力側で前記緩衝容器（１９）に接続されたポンプ（１７）が、提供されることを特徴とする、
請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

蒸気飽和センサ（２９－ｄ）を備えることを特徴とする、
請求項１または２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記緩衝容器内の圧力および温度が、前記緩衝容器（１９）内の前記冷却剤（Ｋ）が気相のみで提供されるように調整され、または前記緩衝容器（１９）内の圧力および温度が、前記緩衝容器（１９）内の前記冷却剤（Ｋ）が少なくとも部分的に液相で、別の部分において気相で提供されるように調整され、または前記緩衝容器（１９）内の圧力および温度が、前記緩衝容器（１９）内の前記冷却剤（Ｋ）が前記液相のみで提供されるように調整されることを特徴とする、
請求項１または２に記載のデバイス。

【請求項5】

前記ポンプ（１７）が、二重ピストンポンプであることを特徴とする、
請求項２に記載のデバイス。

【請求項6】

吸引側で前記貯蔵容器（１５）に、圧力側で前記緩衝容器（１９）に接続されたポンプ（１７）が、提供され、
前記器具（１１）に合わせて事前に定められた状態で前記冷却剤（Ｋ）を提供するために、前記ポンプ（１７）および／または前記調温デバイス（２７）に接続された器具認識デバイス（３２）が提供されることを特徴とする、
請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項7】

前記調温デバイス（２７）が、前記圧力制御弁（２１）に接続されることを特徴とする、
請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項8】

吸引側で前記貯蔵容器（１５）に、圧力側で前記緩衝容器（１９）に接続されたポンプ（１７）が、提供され、
圧力制御弁（２１）が、前記凍結手術器具（１１）に冷却剤（Ｋ）を供給するために前記緩衝容器（１９）と供給接続部（２２）との間に配置され、
前記調温デバイス（２７）が、前記緩衝容器（１９）を前記ポンプ（１７）に、および／または前記緩衝容器（１９）を前記圧力制御弁（２１）に、および／または前記圧力制御弁（２１）を前記供給接続部（２２）に接続する管（１８、２０）に接続されることを特徴とする、
請求項１から７のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項9】

供給される前記器具（１１）を接続するための戻り接続部（２３）を備えることを特徴とする、
請求項１から８のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項10】

前記戻り接続部（２３）が、マスフローセンサ（２４）に接続されることを特徴とする、
請求項９に記載のデバイス。

【請求項11】

戻りフローポンプ（３１）が、前記戻り接続部（２３）と前記貯蔵容器（１５）との間に配置されることを特徴とする、
請求項９または１０のいずれかに記載のデバイス。

【請求項12】

医療器具（１１）に冷却剤を提供するための方法であって、前記方法の間、
冷却剤（Ｋ）が、第１の圧力Ｐ_０で貯蔵容器（１５）から取り出され、緩衝容器（１９）内に運ばれ、
前記冷却剤（Ｋ）の圧力が、前記緩衝容器（１９）内での輸送中、または前記輸送後に上昇し、
前記冷却剤（Ｋ）が、その圧縮中および／または圧縮後に調温され、
加熱による前記緩衝容器（１９）の調温により、前記第１の圧力Ｐ_０よりも高い圧力で気体状態の前記冷却剤（Ｋ）を前記器具（１１）に供給し、
前記緩衝容器（１９）と供給接続部（２２）との間に配置される圧力制御弁（２１）が、前記器具（１１）である凍結手術器具（１１）に前記冷却剤（Ｋ）を供給する、
方法。

【請求項13】

前記冷却剤が、前記貯蔵容器（１５）から飽和蒸気として取り出され、その圧力を上昇させるためにポンプ（１７）によって圧縮されることを特徴とする、
請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、医療器具に冷却剤を供給するための装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

医療器具への冷却剤の供給について、米国特許出願公開第２００２／００６８９２９号明細書は、ピストンポンプによって圧力ボトルから取り出された気体を圧縮することを提案している。この圧縮は、貯蔵ボトル内の気体圧が徐々に低下し、凍結器具または他の消費者の操作には不十分である場合に特に意味がある。したがって、ボトルの気体含有量は完全には使用されない。しかし、ピストンポンプにより、貯蔵ボトル内の圧力が所望の圧力を下回った場合にも、気体に所望の圧力を供給することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかし、飽和蒸気として提供される気体では、圧力の上昇の結果、器具または他の集合体、例えば圧力コントローラ、弁などに故障をもたらす可能性がある。

【0004】

本発明の目的は、貯蔵容器内に含まれる冷却剤の圧力が器具の作動に必要とされるよりも低い場合に器具の適切な作動も保証する、医療器具に冷却剤を供給するための装置および方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本目的は、請求項１に記載の装置および請求項１４に記載の方法によって解決される。

【0006】

本発明による装置は、冷却剤供給のための貯蔵容器、または冷却剤が圧縮状態で提供されるそのような貯蔵容器のための接続部を備える。加えて、本発明の装置は、追加の冷却剤供給を提供することができる緩衝容器を備える。冷却剤はまた、緩衝容器内に圧力下にあり、この圧力は、貯蔵容器内の圧力よりも高いか、またはより高くなり得る。

【0007】

また、少なくとも緩衝容器に接続されている調温デバイスが、緩衝容器の温度に影響を与えるために提供される。このようにして、器具に供給される冷却剤が、所望の気相、液体、または超流動相で提供され、必要な圧力下にあることを保証することができる。器具が、冷却剤の調温により、例えばその特有の加熱により、気体状の圧縮された冷却剤で作動するように構成されている場合、管、弁、または器具における機能を妨げ得る液滴が冷却剤から凝縮することが、回避される。このため、調温デバイスは、加熱装置として構成され得る。加えて、貯蔵容器内の圧力よりも高くなり得る緩衝容器内の所望の圧力を構築するために、調温デバイスを提供することができる。

【0008】

逆に、冷却剤の調温により、液体冷却剤で作動する必要のある器具に合わせて冷却剤の温度を制御することも可能であり、それにより、液体冷却剤は、管、弁、または器具内の望ましくない場所に、機能に影響を与え得る蒸気泡を形成することはない。このため、例えば、調温デバイスは、冷却デバイスとして構成され得る。

【0009】

冷却剤は、体積が封じ込められた状態で緩衝容器内の調温デバイスによって加熱されるという点で、熱圧縮を受け得る。加えて、または代替として、これは、機械式ポンプによって圧縮されるという点で、機械的圧縮を受け得る。

【0010】

緩衝容器内の冷却剤に所望の圧力を提供するために、すなわち機械的圧縮のために、調温デバイスに加えてポンプを提供することができ、ポンプは、その吸引側で貯蔵容器に、そしてその圧力側で緩衝容器に接続される。次に、ポンプは、貯蔵容器から取り出された冷却剤を圧縮し、圧力を上昇させて緩衝容器に供給する。

【0011】

貯蔵容器内では、冷却剤、例えば簡単に液化できるＣＯ_２または別の気体は、少なくとも一部は液相で、別の部分は気相で提供され得る。これは、液体で、または、最も好ましくは気相で貯蔵容器から取り出され得る。これが液相および気相で貯蔵容器内に提供される場合、気相は飽和蒸気を形成し、圧力上昇または冷却の場合にこの飽和蒸気から冷却剤の液滴が凝縮し得る。

【0012】

また、緩衝容器には、冷却剤は、部分的に液体で、部分的に気相で、あるいは気相のみ、または液相のみで提供され得る。緩衝容器は、主に、ポンプから生じる圧力振動を回避し、例えば最初に圧力制御弁を介して供給される状況でさらに使用するための冷却剤を提供するために、冷却剤の調温のおよび圧力補償のための中間貯蔵の役割を果たす。

【0013】

少なくとも緩衝容器だけでなく、好ましくは圧力制御弁（存在する場合）、ポンプ、およびこれらの要素を接続する潜在的な管も調温するため、冷却剤は、液気相境界から離れることが達成される。冷却剤が例えばＣＯ_２であり、例えば５５バールの作動圧力が必要とされる場合、冷却剤は、それぞれの場合に所望の圧力下で貯蔵容器として働くガスボトルから安全に取り出すことはできない。例えば、ガスボトルは、１５℃で、５１バールの圧力のＣＯ_２しか供給しない。しかし、本発明による装置では、冷却剤（ＣＯ_２）は、そのような条件下で、必要な圧力、すなわちポンプによる圧力上昇およびより高い圧力に圧縮された冷却剤の調温によって確実に提供される。

【0014】

例えば、装置は、装置の制御デバイスに接続される供給接続部に通じる管内に蒸気飽和センサを備えることができる。蒸気飽和センサは、冷却剤の状態を検出し、それぞれの信号を作成する。制御デバイスは、所望の蒸気飽和が達成されるように、調温デバイスまたは潜在的なポンプおよび弁を制御するように構成され得る。蒸気飽和センサは、潜在的な圧力弁の前または後に配置され得る。

【0015】

ポンプ、緩衝容器、および／または圧力コントローラ内の冷却剤の調温は、特に冷却剤が液体状態で器具に提供されなければならない場合、冷却剤の加熱および／または冷却を含むことができる。この場合、冷却剤は、冷却によって液気相境界から離されるか、または、圧力上昇により相境界までの距離が長くなりすぎる場合は、加熱によって相境界に近づけられる。

【0016】

調温デバイスは、用途に応じて、加熱デバイスまたは冷却デバイス、あるいは加熱および冷却を組み合わせたデバイスであることができる。加熱および冷却デバイスは、少なくとも１つの緩衝容器と熱的に結合された１つまたは複数のペルチェ素子によって形成され得る。ペルチェ素子は、冷却のために作動される場合、緩衝容器内に冷却剤の流れを実現する。冷却剤は冷却により密度が高くなり、十分に冷却されると凝縮し得る。その後、ペルチェ素子が加熱のために作動され、冷却剤が貯蔵容器に逆流できないように緩衝容器がこれまで閉じられていると、冷却剤の圧力は上昇する。

【0017】

全体として、本発明は、冷却剤の圧力を貯蔵容器内の圧力とは無関係に所望の値にすることができる装置および方法を提供し、液気相境界までの所望の距離は、冷却剤の調温によって調整することができ、またはこの距離を望ましい範囲に保つことができる。これは、液体および気体の冷却剤に当てはまり、凍結手術器具の作動上の安全性を悪条件の下でも、例えば特に低い環境温度または高い環境温度でも著しく向上させることができる。特に、器具の作動上の安全性は、冷却剤貯蔵容器、例えばガスボトルの温度とは無関係に促進される。

【0018】

本発明の実施形態の詳細は、以下の説明および割り当てられた図、ならびに従属請求項から明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】医療器具に冷却剤を供給するための本発明の装置の簡略化された概略図である。

【図2】医療器具への供給のための装置の追加の実施形態の簡略化された概略図である。

【図3】医療器具への供給のための装置の追加の実施形態の別の簡略化された概略図である。

【図4】医療器具への供給のための装置の追加の実施形態の別の簡略化された概略図である。

【図5】冷却剤の概略相図である。

【図5a】冷却剤のエンタルピー圧力図である。

【図6】本発明の装置のポンプの図である。

【図7】冷却剤の熱圧縮を伴う本発明の装置の図である。

【図8】冷却剤の熱圧縮を伴う本発明の装置の改変された実施形態の図である。

【図9】簡略化された実施形態における冷却剤の熱圧縮を伴う本発明の装置の図であ

【図10】冷却剤の熱圧縮を伴う本発明の装置の別の改変された実施形態の図である。

【図11】蒸気飽和センサの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１は、冷却剤Ｋが管１２を介して供給され、管１３を介して戻される凍結手術器具１１への供給のための装置１０を例示的に示している。それにより、冷却剤Ｋは、圧力下で器具１１に供給され、そこで、冷却剤Ｋは、冷気を生成するために器具１１の膨張チャンバ１４内で膨張する。冷気の生成は、特に、リストリクターでの気体状冷却剤Ｋの膨張の結果として冷却をもたらすジュールトムソン効果に基づくことができる。

【0021】

貯蔵容器１５、例えばガスボトルは、冷却剤Ｋを提供する役割を果たし、接続部１６を介して装置１０に接続されて、これに気体状冷却剤Ｋを供給する。それにより、ガスボトルは、例えば、１５℃で５１バールおよび２５℃で約６４バールの量を有することができる温度依存圧力下にさらされる。器具１１に供給されなければならない冷却剤Ｋの圧力Ｐ_１は、例えば、５５バールの量とする。この圧力を貯蔵容器１５内の圧力Ｐ_０から独立させることを確実にするために、装置１０は、機械的圧縮を使用し、このために、例えばポンプ１７（増圧ポンプ）を備え、このポンプは、吸引側において接続部１６を介して貯蔵容器１５に接続され、圧力側において管１８を介して緩衝容器１９に接続される。ポンプ１７は、図６に例示的に示されている。このポンプは、複動ピストンポンプとして構成され、そのピストンは、貯蔵容器１５と緩衝容器１９との間の圧力差を提供するだけでよい。しかし、他のポンプ、特に容積型ポンプ、例えばピストンコンプレッサ、ダブルピストンコンプレッサ、スクリューコンプレッサ、ダイアフラムポンプ、またはターボコンプレッサも適している。

【0022】

管２０は、緩衝容器１９から、好ましくは圧力制御弁２１を介して、管１２に接続された供給接続部２２に通じている。しかし、戻り路を形成する管１３は、フローコントローラ（マスフローコントローラ）２４を介して出口２５につながる戻り接続部２３と結合されている。起動弁２６は、器具１１の起動または起動解除の役割を果たし、例えば、起動弁２６は、供給路と戻り路との間のバイパスを開閉する。

【0023】

加えて、装置１０は調温デバイス２７を備え、この調温デバイスは、少なくとも緩衝容器１９に、しかし好ましくはこれと熱的に結合された管１８、２０、および圧力制御弁２１にも割り当てられる。調温デバイス２７は、緩衝容器１９、管１８、２０、および圧力制御弁２１と熱的に結合されて、これらの温度に影響を与える。任意選択として、調温デバイス２７はまた、ポンプ１７と、そして必要に応じて、圧力制御弁２１を供給接続部２２と接続する管とも熱接触することができる。最も単純な場合、調温デバイス２７は、これと熱的に接触している要素を所望の温度にし、それを維持するのに役立つ加熱装置である。ただし、調温デバイスは、冷却デバイスとして、または加熱と冷却を組み合わせたデバイスとしても構成され得る。

【0024】

制御デバイス２８は、装置１０、特に制御デバイス２８に接続されている調温デバイス２７を制御するために提供される。調温デバイス２７は、例えば、１つまたは複数の加熱要素からなり、加熱要素は、加熱される構成要素およびユニット、例えば、ポンプ１７および／または管１８および／または緩衝容器１９および／または管２０および／または圧力制御弁２１に取り付けられる。制御デバイス２８は、さらに、緩衝容器１９内の冷却剤Ｋの圧力および／または温度を決定するためにセンサ２９に接続され得る。同様に、制御デバイス２８は、起動弁２６および／またはフローコントローラ（マスフローコントローラ）２４に接続され得る。

【0025】

装置１０およびこれに接続された器具１１の作動を説明するために、器具１１は、例えば５５バールの圧力下で冷却剤ＫとしてＣＯ_２を供給されなければならず、冷却剤は、気体状態で提供されなければならないと想定する。さらに、貯蔵容器１５を形成するガスボトルは、１５℃の温度しか含まず、したがって、冷却剤Ｋは、５１バールの圧力下でしか供給されないと想定する。

【0026】

作動中、貯蔵容器１５から来る冷却剤Ｋは、ポンプ１７によって圧縮され、それにより、これは、５５バールを超える圧力下で緩衝容器１９に入る。このために、図５は、ＣＯ_２の相図を示す。貯蔵容器１５内では、冷却剤Ｋは、液相および気相（蒸気相）で存在する。したがって、その状態は、Ｔ_０およびＰ_０において液相と気相との間の相境界に位置する。したがって、これは、飽和蒸気として提供される。

【0027】

ポンプ１７内の冷却剤の圧縮は、最初に温度上昇をもたらし、それにより、圧力上昇は、必ずしも液化をもたらすとは限らない。しかし、その後に冷却剤を室温に冷却することにより、冷却剤が相境界を越えて液滴を形成する場合があり得る。しかし、加熱による緩衝容器１９の調温により、その温度は、温度Ｔ_１、例えば２５℃まで上昇する。すなわち、その温度は、図５から明らかなように、気体の凝集状態のエリアである領域Ｂに位置し、領域Ｂは、相境界まで安全に距離を離して位置している。緩衝容器１９内では、冷却剤Ｋは、好ましくは、気相のみで存在する。しかし、緩衝容器１９の底部では、冷却剤Ｋの一部が、少なくとも一時的に液相で堆積する可能性がある。

【0028】

制御デバイス２８は、領域Ｂ（図５を参照）が残されず、冷却剤Ｋが膨張チャンバ１４への経路上に凝縮物を形成しないように、緩衝容器１９内の温度および必要に応じて圧力も調整するように構成され得る。それにより、器具１１の冷気生成の強度は、冷却剤の流れを制御するフローコントローラ（マスフローコントローラ）２４によって調整され得る。それにより、フローコントローラ２４は、例えば、手動で作動されなければならない起動スイッチにさらに接続される制御デバイス２８によって制御され得る。

【0029】

説明したデバイス１０およびその作動モードに多数の改変を加えることができる。例えば、装置１０は、貯蔵容器１５から気体または蒸気状態の冷却剤Ｋを取り出すが、これを液体状態で供給接続部２２に提供するように構成され得る。このために、緩衝容器１９は、凝縮容器として構成され得る。冷却剤Ｋは、少なくとも部分的に液相で緩衝容器内に集められる。この実施形態では、調温デバイス２７は、加熱デバイスまたは冷却デバイスでもあることができる。冷却剤は、液体状態で器具１１に供給されて膨張チャンバ１４内で蒸発することができ、それにより、それぞれの冷却効果を達成する。この場合、緩衝容器１９（および該当する場合は管１８、２０および圧力制御弁２１などの追加の要素）の調温は、冷却剤Ｋが膨張チャンバ１４に到達する前に蒸気泡が生成されるのを回避する。調温デバイス２７は、図５に従って、冷却剤Ｋの相状態が領域Ｂ１内にあることを確実にする。領域Ｂ１は、相境界までの安全距離を有する液体の凝集状態のための領域内に配置される。

【0030】

図５Ａでは、冷却剤、例えばＣＯ_２のエンタルピー圧力図が示され、沸騰曲線Ｉ、結露曲線ＩＩ、および臨界点ＩＩＩを有する。沸騰曲線Ｉと結露曲線ＩＩとの間には、臨界点ＩＩＩの下方に、冷却剤が液相および蒸気相で提供される領域が位置する。混合物の蒸気含有量は、横軸と交差する等蒸気曲線によって特徴付けられる。等温曲線は、湿った蒸気領域を横切る。その中で、液体に対する蒸気の比率（すなわち、蒸気飽和）は、圧力および温度から決定することはできない。したがって、沸騰曲線Ｉおよび結露曲線ＩＩの近く、ならびにそれらの間では、圧力および温度の測定によって、冷却剤が気体、液体、または二相混合物として提供されるかどうかを決定することはできない。しかし、器具の正しい作動は、冷却剤の正しい状態に依存する。このために、図１に概略的に示し、以下に説明するように、蒸気飽和センサ２９－ｄが、供給接続部２２または装置１０の別の適切な場所に通じる管内に設けられ得る。蒸気飽和センサ２９－ｄは、装置１０内の他のセンサに加えて、またはその代わりに設けられ得る。したがって、蒸気飽和センサ２９－ｄは、本発明の装置１０のすべての実施形態において設けられ得る。

【0031】

図２による装置１０の実施形態では、冷却剤Ｋは、必ずしも貯蔵容器１５から気体状態で取り出されなくてもよい。例えば貯蔵容器１５が、それぞれのスタンド管を備えているか、または逆さまに配置されることで、液体状態の冷却剤Ｋをポンプ１７および緩衝容器１９に供給することも可能である。

【0032】

記載する実施形態のすべてにおいて、貯蔵容器１５は、別個の容器、例えばガスボトルであることができ、接続部１６に接続することができ、あるいは代替として、装置１０の一部である貯蔵容器として構成することができる。後者は図３に示され、ここでは、使用済みの冷却剤を環境に放出するための出口は設けられない。そうではなく、フローコントローラ／センサ２４は、ポンプ３１が配置されている戻り管３０に接続されている。戻り管３０は、例えば、冷却剤Ｋを少なくとも部分的に液相で供給するために、凝縮容器として構成することができる貯蔵容器１５に通じている。それとは別に、装置１０は、例えば図２に関連して蒸気で説明したように構成することができ、作動することができる。

【0033】

貯蔵容器１５および緩衝容器１９、ならびにそれらの間に配置されたポンプ１７の代わりに緩衝容器１９のみを提供し、戻り管３０を緩衝容器１９に直接接続することも可能である。この場合、貯蔵容器１５およびポンプ１７は省略され、ポンプ３１は、緩衝容器１９の供給に十分な圧力を作り出す。

【0034】

図４は、図３と同様の装置１０の実施形態を示しているが、装置の一部を形成しない外部貯蔵容器１５を、例えばここでもガスボトルの形態で備える。戻り管３０は、ポンプ１７の吸引接続部に接続されている。あるいは、ポンプ３１がそれぞれの圧力生成を可能にする場合、戻り管は緩衝容器１９に接続され得る。装置１０は、図４に示すように、気体状冷却剤Ｋを器具に供給するように、または図３に従って液体冷却剤Ｋを供給するように構成され得る。調温デバイス２７は、それぞれの場合において、冷却剤が図５による相図において、所望の安全領域Ｂまたは所望の安全液体領域Ｂ１のいずれかに位置するように制御デバイス２８によって制御される。

【0035】

さらに、装置１０は、すべての実施形態において、器具認識デバイス３２を備えることができる（図１）。器具認識デバイス３２は、器具の作動に必要な圧力を検出するように、または器具１１に供給する必要がある冷却剤は液体か、または気体かを区別するように特に構成され得る。したがって、調温デバイス２７は、図５による相図の領域ＢまたはＢ１で必要とされるように冷却剤Ｋを移送するために、加熱または冷却のデバイスとして構成され得る。

【0036】

これまでに説明した装置１０は、機械的圧縮で作動する。しかし、図７および図８では、冷却剤Ｋの熱圧縮で作動する装置１０が示されている。このため、装置１０は、図７によれば、第１の緩衝容器１９ａおよび第２の緩衝容器１９ｂを備え、これらのいずれも、逆止弁３３ａまたは３３ｂそれぞれによって貯蔵容器１５に接続されている。機械式ポンプは、それぞれの管１８には設けられていない。しかし、必要に応じて、そのようなポンプを設けることができる。逆止弁３３ａ、３３ｂは、貯蔵容器１５からそれぞれの緩衝容器１９ａ、１９ｂ内に流れるのを可能にするが、それぞれの戻り流れを遮断するように構成される。

【0037】

２つの緩衝容器１９ａ、１９ｂはそれぞれ、好ましくはペルチェ素子として構成される調温デバイス２７ａ、２７ｂに接続されている。それぞれの緩衝容器１９ａ、１９ｂに割り当てられた調温デバイス２７ａ、２７ｂは、例えば、冷却作動または加熱作動において、交互にまたは適時に互いにオフセットして作動するように制御デバイス２８に接続されている。ペルチェ素子として構成された調温デバイス２７ａ、２７ｂは、それぞれの緩衝容器１９ａ、１９ｂ内の温度を室温に対して上昇または低下させるように構成される。

【0038】

２つの緩衝容器１９ａ、１９ｂは、それぞれの場合、圧力制御弁２１ａ、２１ｂを介して供給接続部２２に接続される。圧力制御弁２１ａ、２１ｂはまた、好ましくは専用の加熱装置として構成することができる共通のまたは別個の調温デバイス２７ｃに接続され得る。圧力制御弁２１ａ、２１ｂは、上記の実施形態に関して説明したように、圧力制御された方法でのみ構成され得る。加えて、または代替として、これらは、それぞれの上流の緩衝容器１９ａ、１９ｂが加熱されずに冷却されている場合、閉じるように制御デバイス２８によって制御され得る。これを除き、上記の説明は、図７による装置１０に適用される。

【0039】

図７による装置１０は、以下のように作動する。

【0040】

作動の説明のために、最初に、両方の緩衝容器１９ａ、１９ｂが空であると想定する。まず、貯蔵容器１５からの冷却剤（ＣＯ_２）は、圧力補償が達成されるまで、管１８および２つの逆止弁３３ａ、３３ｂを介して緩衝容器１９ａ、１９ｂに入る。２つの緩衝容器１９ａ、１９ｂのうちの少なくとも１つ、例えば、ここで、緩衝容器１９ａは、調温デバイス２７ａによって冷却される。そうすることで、冷却剤が凝縮する可能性があり、それにより、発生する圧力低下により、追加の冷却剤が逆止弁３３ａを介して流入する。凝縮液が、緩衝容器１９ａ内に形成され、そのレベルは、レベルセンサ２９ａがトリガーし、制御デバイス２８にレベルを示すまで上昇する。制御デバイス２８は、冷却段階を終了し、調温デバイス２７ａの冷却作動を起動解除する。これで、装置１０は、接続された器具に供給するための作動の準備ができる。このために、調温デバイス２７ａは、緩衝容器１９ａを加熱し、所望の圧力を作り出すために加熱作動に移行する。直ちに調温デバイス２７ｂは、冷却作動において緩衝容器１９ｂに流入する冷却剤Ｋの凝縮をもたらすことができ、したがって、図示しないレベルセンサがトリガーするまで、凝縮液で充填を行うことができる。これにより、緩衝容器１９ｂの冷却段階を終了することができる。

【0041】

供給接続部２２は、このとき、緩衝容器１９ａ内に存在する凝縮液がこれまで消費されて圧力センサ２９が圧力の低下を示すまで、緩衝容器１９ａの連続的な加熱または調温の下で継続され得る。次に、制御デバイス２８は、緩衝容器１９ｂ内に必要な作動圧力を構築するために、調温デバイス２７ｂを加熱作動に移行させる。加えて、これは、緩衝容器１９ａに冷却剤凝縮液を再び補充するために、冷却作動において調温デバイス２７ａを起動させる。

【0042】

２つの緩衝容器１９ａ、１９ｂ内の加熱および冷却段階は、必要な入力圧力が常に２つの圧力制御弁２１ａ、２１ｂで提供されるように交互にすることができる。さらに、圧力制御弁２１ａ、２１ｂは、圧力制御弁２１ａ、２１ｂ内ならびに供給管および戻り管内の冷却剤の凝縮を回避するために、調温デバイス２７ｃによって暖かく保たれ得る。

【0043】

図８による装置１０は、基本的に同様に構成されている。しかし、貯蔵容器１５は、液体冷却剤が、それぞれ冷却される緩衝容器１９ａ、１９ｂに供給されるように、図７による装置１０とは異なってスタンド管３５を備える。これは、緩衝容器１９ａ、１９ｂの充填段階を短縮するだけでなく、それぞれの緩衝容器１９ａ、１９ｂの充填に必要な冷却力を低減する。これを除き、図７によるデバイス１０の説明は、図８によるデバイス１０にも同様に適用される。

【0044】

図７による装置１０は、２つの緩衝容器１９ａ、１９ｂが交互に加熱および冷却されるということから、供給接続部２２で気体を連続的に供給するように構成される。加えて、図９は、少なくとも特定の時間、供給接続部２２において所望の圧力および温度の冷却剤を供給するように構成された装置の簡略化されたバージョンを示している。冷却剤を調温するために、１つだけの緩衝容器１９が提供され、この緩衝容器は、調温デバイス２７によって冷却することによって低圧を作り出すことができ、この調温デバイスは、冷却剤が緩衝容器１９内を流れて凝縮することを可能にする。あるいは、貯蔵容器１５には、図９の図とは異なってスタンド管３５を備え得るか、または緩衝容器１９の冷却中に液体冷却剤がその中に流れるように逆さまに配置することができる。

【0045】

この充填段階の後、緩衝容器１９は、緩衝容器１９内で所望のより高い圧力が達成されるように、調温デバイス２７によって加熱され得る。これで、緩衝容器１９内の供給が枯渇するまで、供給接続部２２において所望の圧力および所望の温度の冷却剤を提供することが可能である。緩衝容器のサイズは、提供される供給が１つまたは複数の手術を実施するのに十分であるような大きさで寸法設定され得る。

【0046】

別の改変されたデバイス１０が、図１０に示されている。この装置の特徴は、緩衝容器１９ａ、１９ｂが、例えば電気加熱抵抗器などの、加熱機能のみを提供し、冷却機能を提供しない調温デバイス２７ａ、２７ｂに接続されていることである。しかし、逆止弁３３ａ、３３ｂの代わりに、緩衝容器１９ａ、１９ｂを貯蔵容器１５に接続するか、またはそれを環境に向けて通気するウェイバルブ３６ａ、３６ｂが、図１０による装置１０に設けられる。ウェイバルブ３６ａ、３６ｂの代わりに、他の制御された弁、例えば、管１８内の１つのオン／オフバルブ、およびそれぞれの緩衝容器の通気のための別の制御されたオン／オフバルブを設けることもできる。ウェイバルブ３６ａ、３６ｂまたは他のバルブは、図１０に示さない制御デバイス２８によって制御される。機能の説明のために、最初に、両方の緩衝容器１９ａ、１９ｂが冷却剤で満たされていると想定する。ここで、例えば、緩衝容器１９ａが調温デバイス２７ａによって加熱され、ウェイバルブ３６ａが閉じられると、緩衝容器１９ａ内の圧力は、所望の値まで上昇する。次に、圧力制御弁２１ａにより、冷却剤を供給接続部２２において所望の圧力で供給することができる。

【0047】

同時に、緩衝容器１９ｂは、冷却剤で充填され得る。このために、緩衝容器は、最初にウェイバルブ３６ｂによって通気され、したがって無圧力にされる。続いて、緩衝容器１９ｂはウェイバルブ３６ｂを介して管１８に接続され、それにより、冷却剤は、圧力補償が達成されるまで、スタンド管３５およびウェイバルブ３６ｂを介して緩衝容器１９ｂに流入できるようになる。次に、ウェイバルブ３６ｂを閉じることができ、それによって緩衝容器１９ｂは、冷却剤を供給する準備ができるようになる。そのような供給が望まれる前に、制御デバイス２８は、緩衝容器１９ｂを調温し、したがってこれを所望の温度および所望の圧力にするために加熱装置２７ｂをオンにし、それによって緩衝容器１９ｂは供給の準備ができる。このとき、少なくとも短期間で、両方の緩衝容器１９ａ、１９ｂは冷却剤を供給することができ、それにより、緩衝容器１９ａ内の冷却剤供給が枯渇するか、または完全に枯渇すると想定される。これがそのようになるとすぐに、緩衝容器１９ａが再び冷えることができるように、調温デバイス２７ａは起動解除される。加えて、次にウェイバルブ３６ａを使用して、緩衝容器１９ａからの残りの圧力を枯渇させ、したがって、緩衝容器１９ａを無圧力にすることができる。これが達成されると、緩衝容器１９ａをウェイバルブ３６ａによって貯蔵容器１５に接続することができ、それにより、冷却剤が緩衝容器１９ａ内に流れ、圧力補償が達成されるまでこれを充填する。この時点で、ウェイバルブ３６ａは再び閉じることができ、したがって、図１０に示す位置に移行することができる。調温デバイス２７ａの起動およびそれによる緩衝容器１９ａの十分な加熱の後、緩衝容器１９ａは供給の準備ができる。したがって、両方の緩衝容器１９ａ、１９ｂは、交互に充填され、調温され、それによって供給接続部２２において、適時に交互に、または適時に重複しながらも、所望の圧力および所望の温度の冷却剤を供給することができる。図１０による装置１０の簡略化されたバージョンでは、ウェイバルブ３６ａによって交互に無圧力にされ、次いで、充填され、続いて貯蔵容器から分離され、加熱されて、受け取った冷却剤を所望の圧力および所望の温度で供給する緩衝容器１９は、１つだけしか存在しない。そのため、作動は、図９による装置１０と同様であるが、緩衝容器１９ａの充填に必要な減圧は、緩衝容器１９ａの冷却によってではなく、大気への通気によって達成されるという違いがある。

【0048】

また、装置１０において、図９または図１０により、また、そこから導出された改変された実施形態において、それぞれの緩衝容器１９、１９ａ、１９ｂの充填を支持するために、管１８内にポンプが配置され得る。

【0049】

図１１は、蒸気飽和センサ２９－ｄを概略的に示している。蒸気飽和センサ２９－ｄは、静電容量センサとして構成される。このために、これは、状態が決定されなければならない流体が誘電体としてその内部に導かれるコンデンサ４０を備える。コンデンサ４０は、管形状のハウジング４１を備え、このハウジングは、外部電極として使用され、その内部空間において、第２の、例えば、棒状の電極４２が配置されている。ハウジング４１は両端が密閉されており、電極４２は、ハウジング４１から外に延びている。加えて、２つの接続部４３、４４が、その状態を決定しなければならない流体の供給および戻りのためにハウジング４１上に提供される。

【0050】

２つの電極、すなわち、ハウジング４１および電極４２は、適切な電気接続を介して電気回路４５に接続され、回路４５は、電極４２とハウジング４１との間の容量の決定の役割を果たす。回路は、任意の適切な容量測定方法を使用することができる。決定された容量に応じて、回路は、その出力４６において、測定された容量、したがってコンデンサ４０を通る流体チャネルの蒸気飽和を特性評価する信号を生成し、信号は、制御デバイス２８に供給される。

【0051】

さらに、蒸気飽和センサ２９－ｄのすぐ近くでコンデンサを通って流れる冷却剤の温度を検出する温度センサを提供することが可能である。少なくとも冷却剤の状態が沸騰曲線Ｉと結露曲線ＩＩとの間に位置する場合（図５ａ）は、測定された蒸気飽和度および測定された温度から冷却剤の圧力を決定することが実現され得る。

【0052】

冷却剤、特にボトルで提供されることが好ましいＣＯ_２を凍結手術器具に供給するための装置１０は、機械的または熱的圧縮デバイスを備えることができる。このために、ボトルから取り出されたＣＯ_２を緩衝容器１９内に所望の作動圧力で供給するためにポンプ１７を提供することができ、ガスボトル内の圧力は、所望の作動圧力よりも低くなり得る。装置１０は、冷却剤を所望の温度、特にガスボトルまたは別の貯蔵容器１５内の温度よりも高い温度にするように構成された調温デバイス２７を備える。そうすることで、所望の圧力および十分な温度を有する冷却剤を凍結手術器具に安全に供給することが、保証される。特に、器具または供給管内での望ましくない液滴の生成が、回避される。

【符号の説明】

【0053】

１０ デバイス
１１ 器具
１２ 管（供給）
Ｋ 冷却剤
１３ 管（戻り）
１４ 膨張チャンバ
１５ 貯蔵容器
１６ 接続部
１７ ポンプ
１８ 管
１９ 緩衝容器
１９ａ、１９ｂ 緩衝容器
２０ 管
２１ 圧力制御弁
２１ａ、２１ｂ 圧力制御弁
２２ 供給接続部
２３ 戻り接続部
２４ フローコントローラ／センサ（マスフローセンサ）
２５ 出口
２６ 起動弁
２７ 調温デバイス
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ 調温デバイス
２８ 制御デバイス
２９ 圧力センサ
２９ａ、２９ｂ 圧力センサ
２９－ｄ 蒸気飽和センサ
３０ 戻り管
３１ ポンプ
３２ 器具認識デバイス
３３ａ、３３ｂ 逆止弁
３４ａ、３４ｂ レベルセンサ
３５ スタンド管
３６ａ、３６ｂ ウェイバルブ
４０ コンデンサ
４１ ハウジング
４２ 電極
４３ 接続部
４４ 接続部
４５ 回路
４６ 出力
Ｂ 気体領域
Ｂ１ 液体領域
Ｐ 圧力
Ｔ 温度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図5a】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】