BRPI0809063B1 - dispositivo para aquecer um fluxo de líquido, pelo aquecimento elétrico de um conduto metálico - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO PARA AQUECER UM FLUXO DE LÍQUIDO PELO AQUECIMENTO ELÉTRICO DE UM ELETRODUTO METÁLICO se refere a um dispositivo (100) para aquecer um fluxo de líquido de uma temperatura inicial a uma temperatura desejada para uma aplicação intravenosa inclui um eletroduto alongado (120), formado por material metálico tendo uma entrada (102) para receber o fluxo de líquido na temperatura desejada. Um arranjo de sensores de temperatura (160, 162, 224) é disposto para gerar uma saída indicativa da temperatura do líquido pelo menos em um local ao longo do eletroduto (120). Um controlador (140) gera fluxo de corrente elétrica ao longo de ao menos parte da extensão da parede do eletroduto e deste modo gerando calor dentro da parede de um modo aquecer o fluxo de líquido para alcançar uma desejada temperatura na saída.

Description

Setor tecnológico da invenção

[001] A presente invenção em geral diz respeito a um dispositivo para aquecer um fluxo de líquido. Mais especificamente, a presente invenção diz respeito a um dispositivo para aquecer um fluxo de líquido, particularmente a partir de uma entrada intravenosa, pela geração de uma corrente elétrica dentro da parede de um conduto metálico através do qual o líquido flui.

[002] Como forma de introdução e como um exemplo, fluidos que são administrados intravenosamente em um paciente incluindo fluídos a base de sangue e fluidos não sanguíneos, são coletivamente aqui referenciados como "fluídos intravenosos (IV)". Enquanto aguardam seu uso, fluidos a base de sangue são mantidos em armazenamento resfriado a aproximadamente 4°C, e até congelados nos casos de certos produtos sanguíneos. Fluidos não sanguíneos são normalmente armazenados a temperatura ambiente.

[003] Em condições ambientes extremas quando o corpo humano é exposto a temperaturas frias, o seu mecanismo interno pode ser incapaz de reabastecer o calor perdido para os arredores do corpo. Hipotermia ocorre comumente em trauma, exposição ambiental, e durante a maioria dos procedimentos operativos. É sabido que hipotermia representa um risco significante para os pacientes. A administração de fluidos intravenosos não aquecidos ou não aquecidos suficientemente pode causar perda substancial de calor e pode causar ou ao menos contribuir para sérios problemas de hipotermia, consequentemente agravando a condição do paciente.

[004] Adicionalmente, hipotermia não intencional pode ser um risco durante cada operação, e cuidados devem ser tomados durante a cirurgia para manter o paciente com uma temperatura corporal normal.

Estado da técnica conhecido

[005] Na técnica, é sabido que fluídos IV precisam ser aquecidos antes da administração intravenosa. No entanto, cuidado deve ser exercido; superaquecimento de fluídos IV, especialmente composições a base de sangue, pode destruir os constituintes do sangue, e colocar a vida do paciente em perigo. Exemplos de métodos e sistemas convencionais para aquecimento de fluídos IV são divulgados nas patentes U.S. Pat. No. 4,707,587 e U.S. Pat. No.5,106,373. Um trocador de calor pode também ser empregado para manter a temperatura do fluído IV constante. Infelizmente, isto possui a desvantagem de requerer uma grande quantidade de fluído e de aumentar o tamanho total do aparato. É possível também circundar com elementos de aquecimento o tubo médico carregando o fluído IV.

[006] Note-se que tais sistemas para aquecimento de fluído foram descritos em vários documentos de patentes, incluindo U.S. Pat. No. 1,995,302;U.S. Pat. No. 4,038,519; e U.S. Pat. No. 3,355,572 cada uma das20 quais será incorporada como referência na sua totalidade. U.S. Pat. No. 1,995,302 e 4,038,519 caracterizam um tubo flexível adequado para usos médicos no qual o aquecimento é proporcionado por meio de fios ou arames de um condutor de aquecimento resistivo incorporado em uma forma helicoidal dentro das paredes da tubulação. U.S. Pat. No. 3,355,572 divulga tubos compósitos em que os fios de aquecimento são enrolados em espiral em torno da camada interna da tubulação e são incorporados na camada externa da tubulação.

[007] Enquanto alguns dos dispositivos acima mencionados são apropriados para seu uso particular, eles tendem a aquecer com um aumento de temperatura não gradual, resultando em pontos quentes localizados e superaquecimento do fluído no conduto. Enquanto este efeito pode ser sem importância em certas aplicações, o mesmo pode ser problemático quando aquecendo um fluído IV, tal como sangue. Uma vez que as propriedades do sangue podem ser degradadas a temperaturas em torno de 49°C, um ponto quente localizado pode resultar em uma significante degradação do sangue. Porque o sangue deve ser aquecido a uma temperatura regulada (em torno de 37°C) para alcançar os melhores resultados, o conduto deve ser capaz de aquecer o sangue de maneira uniforme e manter a sua temperatura dentro de uma faixa estreita.

[008] Ademais, para que uma massa quente esteja constantemente pronta para uso de emergência, a mesma deve ser mantida a uma temperatura adequada e definida. Isto requer um sistema que é volumoso, pesado, e / ou fixo. O uso é inviável em condições de emergência em campo, em situações como condições de campo militar, tratamento pré-hospitalar como o voo de resgate aéreo ou condições de ambulância ou condições ambientais de pacientes ambulatoriais. Na sala de operação do hospital, um aquecedor de tamanho compacto pode ser também vantajoso em relação a aquecedores regulares, sendo facilmente transportados dentro da sala de operação, entre salas de operação, ou no hospital.

[009] Um tamanho compacto poderia também liberar um precioso espaço próximo à mesa de operação para outros dispositivos médicos.

[010] U.S. Pat. No. 6,142,974 para Kistner et al. divulga uma rede de tubos contendo secções retas paralelas no mesmo plano, enrolado (encapsulado) em um material flexível que suporta elementos de aquecimento resistivo. Infelizmente, no sistema acima mencionado vazamento de fluido frequentemente ocorre devido a descontinuidade do conduto.

[011] Uma abordagem alternativa é proposta pela U.S. Pat. No. 5,713,864 para Verkaart na qual fluídos biológicos são aquecidos por tira de polímero resistivo integrado na estrutura de tubo polimérico através do qual o fluído está fluindo. Esta abordagem é promissora devido ao efeito de aquecimento relativamente uniforme ao longo do comprimento do tubo. No entanto, o uso de polímeros condutivos como elementos de aquecimento é energeticamente ineficiente e requer maiores voltagens atuantes, a qual pode representar um risco de segurança para aplicações médicas IV.

[012] Ademais, uma vez que materiais poliméricos são relativamente pobres condutores termais, é geralmente não factível medir a temperatura do fluído fluindo através do tubo sem comprometer a selagem do tubo pela inserção de um elemento sensível a temperatura diretamente dentro do canal do fluxo.

[013] Portanto, existe uma necessidade contínua de dispositivo seguro e compacto para aquecer um fluído o qual possa ser utilizado sob uma ampla variedade de condições ambientes capaz de transportar e aquecer fluídos para infusões intravenosas a uma temperatura desejada e continuamente regulada, desse modo prevenindo a hipotermia.

Novidade e objetivos da invenção

[014] A presente invenção é um dispositivo para aquecer um fluxo de líquido, particularmente a partir de uma entrada intravenosa, pela geração de uma corrente elétrica dentro da parede de um conduto metálico através do qual o liquido flui.

[015] De acordo com os ensinamentos da presente invenção é fornecido um dispositivo para aquecer um fluxo de líquido de uma temperatura inicial até a temperatura desejada para aplicação intravenosa, o dispositivo compreendendo: (a) um conduto alongado formado por material metálico, o conduto tendo uma entrada para receber o fluxo de líquido na temperatura inicial e uma saída para entregar o fluxo de liquido na temperatura desejada; (b) ao menos um arranjo de sensores de temperatura associado a um conduto e disposto para gerar uma saída indicativa da temperatura do líquido pelo menos em um local ao longo do conduto; e (c) um controlador associado com o arranjo de sensores de temperatura e disposto para gerar fluxo de corrente elétrica ao longo de ao menos parte da extensão da parede do conduto e deste modo gerar calor dentro da parede de um modo aquecer o fluxo de líquido para alcançar uma desejada temperatura na saída.

[016] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o ao menos um arranjo de sensores de temperatura inclui um elemento responsivo a temperatura, posicionado em contato térmico com uma superfície externa do conduto.

[017] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o conduto tem uma espessura mínima de parede de não mais de 1,4 mm.

[018] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o conduto tem uma espessura mínima de parede de não mais de 0,4 mm.

[019] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o conduto é formado por um material tendo uma condutividade térmica de ao menos cerca de 5W / (m.K).

[020] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o conduto tem uma resistência elétrica de não mais do que 15 ohms.

[021] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o conduto tem uma resistência elétrica de não mais do que 5 ohms.

[022] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o conduto é constituído primariamente de aço inoxidável.

[023] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o controlador é ajustado para gerar um primeiro fluxo de corrente elétrica dentro de uma primeira extensão da dita parede do conduto e um segundo fluxo de corrente elétrica dentro de uma segunda extensão da dita parede do conduto.

[024] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o fluido flui da entrada para a saída e passa seqüencialmente através da primeira extensão e da segunda extensão, onde o ao menos um arranjo de sensor de temperatura é disposto para gerar uma saída indicativa da temperatura do líquido: (a) em proximidade a transição da primeira extensão para a segunda extensão; e (b) após fluir através da segunda extensão.

[025] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o controlador é configurado para gerar a primeira corrente de forma a aquecer o fluxo de fluído passando ao longo da primeira extensão através de uma maior parte da diferença de temperatura entre a temperatura inicial e temperatura desejada, e gerar a segunda corrente de forma a aquecer o fluxo de fluido passando ao longo da segunda extensão através da restante correção de temperatura para alcançar a temperatura desejada na saída.

[026] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, a primeira extensão e a segunda extensão do conduto são interconectadas por uma seção intermediária do conduto, que em ao menos um arranjo de sensor de temperatura inclui um elemento responsivo à temperatura posicionado em contato térmico com uma superfície externa da seção intermediária.

[027] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o arranjo de sensores de temperatura inclui um elemento responsivo à temperatura disposto dentro do fluxo do líquido em proximidade a saída.

[028] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o conduto inclui um revestimento interno de uma camada eletricamente isolante.

[029] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o conduto é proporcionado com uma cobertura isolante térmica sobre a maior parte de sua superfície.

[030] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o conduto, o ao menos um arranjo de sensores de temperatura e o controlador são incluídos dentro de um alojamento 25 portátil.

[031] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o alojamento adicionalmente inclui uma bateria associada ao controlador e configurada para permitir a operação do dispositivo sem uma conexão com uma fonte externa de energia.

[032] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, o controlador é implementado como um dispositivo reutilizável, onde ao menos o conduto é implementado como um elemento intercambiável de uso único.

[033] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, é também fornecido um medidor de fluxo associado com o controlador e operativo para medir uma taxa de fluxo de fluido através do conduto.

[034] De acordo com uma característica adicional da presente invenção, é também fornecida uma bomba de fluxo associada com o controlador e operativo para gerar uma taxa desejada de fluxo de fluido através do conduto.

[035] 15 De acordo com uma característica adicional da presente invenção, é também fornecida uma válvula de corte de fluxo associada com o controlador e disposta para seletivamente cortar o fluxo através do conduto.

[036] Enquanto a invenção é suscetível a várias 20 modificações e formas alternativas, concretizações específicas disso têm sido mostradas na forma de exemplos nos desenhos e serão aqui descritos em detalhes. Deve ser entendido, no entanto, que não se tem a intenção de limitar a presente invenção as formas particularmente divulgadas, mas ao contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalências, e alternativas abrangidas pelo âmbito da invenção conforme definido pelas reivindicações anexadas.

Breve descrição dos desenhos

[037] A invenção é aqui descrita, a título de exemplo apenas, com referência aos desenhos em anexo, em que:

[038] A figura 1 é uma representação esquemática de um dispositivo, construído e operacionalizado de acordo com os ensinamentos da presente invenção, para aquecer um fluxo de líquido fluindo de uma bolsa de infusão até o ponto de infusão no corpo do paciente;

[039] A figura 2 é uma vista esquemática de uma secção transversal parcial do dispositivo da figura 1 mostrando vários terminais de tensão aplicada e vários sensores de temperatura, usados por uma unidade controladora para monitorar a temperatura do dispositivo e regular uma tensão aplicada em alguns ou todos os terminais do dispositivo de aquecimento de líquidos;

[040] A figura 3 e a figura 4 são ilustrações esquemáticas do diagrama de blocos do controlador mostrando, respectivamente, dois layouts diferentes do tubo de aquecimento, e adicionalmente ilustrando aspectos de um controle de fluxo de fluído e arranjos de medição;

[041] As figuras 5A e 5B são vistas esquemáticas de secções transversais parciais do conduto de aquecimento com e sem uma isolação elétrica interna, respectivamente;

[042] A figura 6 é uma vista esquemática de uma secção transversal parcial das partes de manuseio na seção de entrada do fluído do dispositivo de aquecimento mostrando um adaptador de conexão do tubo para fluído externo, uma bomba de fluxo, um terminal de tensão aplicada e um sensor de temperatura; e

[043] A figura 7 é uma vista esquemática de uma secção transversal parcial das partes de manuseio na seção de saída do fluído do dispositivo de aquecimento mostrando um adaptador de conexão do tubo para fluído externo, uma válvula de segurança intrínseca, um sensor de fluxo, um sensor de fluxo de temperatura interna, um terminal de tensão aplicada e um sensor de temperatura.

Descrição das concretizações preferenciais

[044] As descrições a seguir são fornecidas, juntamente com os desenhos, de modo a permitir que qualquer pessoa qualificada na técnica faça uso dessa invenção e exponha os melhores modos contemplados pela invenção para a realização desta invenção. No entanto, diversas modificações se farão evidentes para os que são qualificados na técnica, tendo em conta os princípios gerais da presente invenção, tal como descritos.

[045] Assim, em termos gerais, a presente invenção é um dispositivo, geralmente designado 100, construído e operacionalizado de acordo com os ensinamentos da presente invenção, para aquecer um fluxo de líquido de uma temperatura inicial a uma temperatura desejada para uma aplicação intravenosa. Comumente falando, o dispositivo 100 inclui um conduto alongado 120, formado por material metálico, o conduto tendo uma entrada 102 para receber o fluxo de líquido na temperatura inicial e uma saída 104 para entregar o fluxo de líquido na temperatura desejada. Ao menos um arranjo de sensores de temperatura (descrito abaixo) associado com o conduto 120 e disposto para gerar uma saída indicativa da temperatura do líquido pelo menos em um local ao longo do conduto. Um controlador 140 associado com o arranjo de sensores de temperatura e disposto para gerar fluxo de corrente elétrica ao longo de ao menos parte da extensão da parede do conduto 120 e deste modo gerando calor dentro da parede de um modo aquecer o fluxo de liquido para alcançar uma desejada temperatura na saída 104.

[046] Neste estágio já estará aparente que a presente invenção proporciona profundas vantagens em relação aos dispositivos supracitados da técnica anterior. Primeiramente, o uso de aquecimento elétrico através de corrente fluindo dentro da parede do conduto 120 assegura um aquecimento gradual e controlado do fluxo de líquido. Ao mesmo tempo, o uso de um conduto metálico permite o uso de voltagens de operação relativamente baixas o que é importante para a segurança e facilita precisas leituras da temperatura do líquido através da parede, devido à fina espessura das paredes e a alta condutividade térmica do material metálico, proporcionando vantagens profundas em comparação com o polímero condutor das implementações de referência como discutido acima. Estas e outras vantagens da presente invenção ficarão claras a partir da descrição detalhada a seguir.

[047] Antes de abordar as características da presente invenção em maiores detalhes, será Útil definir certas terminologias aqui usadas na descrição e nas reivindicações. Na descrição e nas reivindicações da presente invenção, cada um dos verbos "compreende", "inclui" e "tem", e suas conjugações, são usados para indicar que o objeto ou objetos do verbo não são necessariamente uma lista completa de membros, componentes, elementos ou partes do sujeito ou sujeitos do verbo.

[048] Os artigos um e uma são aqui usados para se referir a um ou mais de um (por exemplo, a ao menos um) do objeto gramatical do artigo. A título de exemplo, "um elemento" significa um elemento ou mais de um elemento.

[049] O termo "incluindo" é aqui usado para significar, e é usado indiferentemente com, a frase "incluindo, mas não limitado a". O termo "ou" é aqui usado para significar, e é usado indiferentemente com o termo "e/ou", a menos que o contexto indique de outra forma.

[050] O termo "tal como" é aqui usado para significar, e é usado indiferentemente com a frase "tal como, mas não limitado a". O termo "pluralidade" aplica-se a seguir para qualquer inteiro maior ou igual a um.

[051] O termo "aproximadamente" refere-se a seguir a um

[052] intervalo em torno da medida definida de não mais do que +200/o, a menos que um grau de precisão diferente é específica ou implicitamente requerido.

[053] O termo "temperatura corporal normal regulada" refere- se a seguir a temperatura corporal de aproximadamente 37°C. Neste contexto, "aproximadamente" se refere a uma diferença de temperatura dentre de 0.2°C.

[054] O termo "metálico" é usado para se referir a qualquer metal ou liga metálica. O termo "aço inoxidável" é usado para se referir a qualquer um de uma série de ligas de ferro com um mínimo de 10,5% de cromo.

[055] A frase "arranjo de sensores de temperatura" refere-se a seguir a qualquer arranjo configurado para medir a temperatura de ao menos um local predeterminado. Em cada implementação de um arranjo de sensores de temperatura, um elemento disposto em contato térmico com o local predeterminado para permitir a medição da temperatura é referenciado como "elemento responsivo a temperatura". Exemplos de um elemento responsivo a temperatura incluem, mas não estão limitados a, termômetros, termopares, resistores sensíveis a temperatura (termistores e detectores de resistência de temperatura), termômetros bi-metálicos, termômetros semicondutores, termômetros quartz, termômetros de fibra óptica e termômetros ultrassônicos.

[056] Voltando agora aos desenhos, referência é feita a FIG. 1 apresentando uma ilustração esquemática e genérica do dispositivo 100. A entrada 102 é preferencialmente provida com um conector para conexão com um tubo 16 o qual transporta o fluido não aquecido da bolsa de infusão 12. A saída 104 é preferencialmente provida com um conector para conexão com um tubo 18 o qual transporta o fluído aquecido para o ponto de infusão no paciente 14.

[057] Os tubos 16 e 18, e os conectores pode ser implementado de acordo com qualquer tipo desejado de tubos e conectores adequados ao uso previsto, e são normalmente componentes padrões da infusão médica. De preferência, o dispositivo 100 é adaptado para ser conectado a uma pluralidade de diferentes portas de tubos comercialmente disponíveis para infusão.

[058] De acordo com uma concretização da presente invenção, o dispositivo 100 adicionalmente inclui um display (tela) 142 para exibição e monitoração dos parâmetros do sistema e também para alertas visuais do sistema.

[059] De acordo com uma concretização da presente invenção, o dispositivo 100 adicionalmente inclui uma válvula de corte de fluxo 146 disposta para seletivamente cortar o fluxo através do conduto 120. A válvula de corte de fluxo 146 pode ser operada eletricamente pela conexão com o controlador 140, ou na ocorrência de um estado de erro, indicando um mau funcionamento do dispositivo (por exemplo, bloqueio ou redução do fluxo, superaquecimento ou coisas afim), ou em resposta à operação de um botão acionado manualmente à prova de falhas 144. Em ambos os casos, o controlador 140 para o fluxo de fluído e interrompe o aquecimento do fluído. Adicionalmente, ou alternativamente, diretamente uma válvula de corte operada manualmente pode ser fornecida.

[060] De acordo com uma concretização da presente invenção, o dispositivo 100 adicionalmente inclui um alarme sonoro associado com o controlador 140 para proporcionar sinais de alerta sonoros no caso de ocorrência de mau funcionamento.

[061] Referência é feita agora a FIG. 2 apresentando uma ilustração esquemática e genérica do supracitado dispositivo portátil 100. O dispositivo 100 inclui um conduto aquecido 120, formado por um material metálico, especialmente projetado para aquecer e transportar fluídos, e um controlador 140 incluindo uma fonte de energia operativa para aquecer o fluxo de fluído, de uma ou mais bolsas de infusão, de uma temperatura inicial (por exemplo, uma temperatura de armazenamento de aproximadamente 4°C) a uma temperatura desejada, por exemplo, a temperatura corporal normal. A temperatura definida para a temperatura corporal normal é aproximadamente 37°C, embora, em certa aplicações específicas de uso IV, temperatura até tão elevada como 49 °C pode ser desejada. O conduto aquecido 120 é operativo como um aquecedor resistivo quando um potencial elétrico é aplicado pelo controlador 140 ao longo de parte ou de todo o seu comprimento. Em uma primeira concretização preferencial, a tensão elétrica é aplicada aos terminais 122 próximos das extremidades do conduto 120. Em uma concretização preferencial alternativa, mais de dois terminais de tensão 122 são distribuídos ao longo do comprimento L do conduto 120, e o controlador 140 aplica tensões independentes entre terminais 122 vizinhos. Isto permite um controle sobre o perfil de aquecimento ao longo do comprimento do conduto 120, por exemplo, permitindo aquecimento relativamente rápido do fluxo de líquido da temperatura inicial até próximo da temperatura desejada ao longo da primeira extensão do conduto seguido por um ajuste fino da temperatura mais preciso ao longo da subseqüente segunda extensão do caminho do fluxo. A subdivisão em seções do conduto independentemente controladas também é útil para permitir uma compensação das variações temporais na temperatura do fluxo de líquido que entra na entrada 102. Os elementos responsivos a temperatura 160, formando parte do arranjo de sensores de temperatura, são preferencialmente instalados entre os terminais de tensão de modo a sentir a temperatura em cada secção do comprimento L1, L2, Ln do conduto 120, e mais preferencialmente, próximos a transição entre cada seção aquecida, e próxima ao final da última seção. Opcionalmente, a fim de minimizar qualquer potencial de erro de medição devido ao calor gerado dentro da parede do conduto, o elemento responsivo a temperatura pode ser posicionado em contato térmico com uma superfície externa de uma seção intermediária não aquecida a qual conecta seções aquecidas adjacentes do conduto.

[062] Em certas concretizações preferenciais, o dispositivo 100 é um dispositivo portátil adequado para o uso em situações de emergência, hospitais de campo ou similares. Para tais implementações, o dispositivo 100 é preferencialmente implementado com um dispositivo autoportante para uso sem necessidade de conexão com uma fonte externa de energia. A energia para aquecer o fluxo de líquido é preferencialmente proporcionada por uma fonte interna de energia, tal como uma bateria recarregável ou uma célula de combustível, implementada como parte do controlador 140. A fonte de energia é preferencialmente recarregável pela conexão com uma fonte de energia de um automóvel / avião / barco, ou rede de energia elétrica, ou através de um carregador manual. No caso de uma célula de combustível, o combustível é prontamente reposto pela substituição de um cartucho de combustível ou algo parecido.

[063] Em um não limitador, mas preferencial conjunto de exemplos, o comprimento L do conduto 120 está na faixa entre aproximadamente 1m e 6m, preferencialmente na faixa entre aproximadamente 3m e 5m; o diâmetro D do conduto 120 está na faixa entre aproximadamente 0.8mm e 8mm, preferencialmente aproximadamente 2.8mm e a espessura da parede do conduto está na faixa entre aproximadamente 0.05mm e 1.4mm, e mais preferencialmente na faixa entre aproximadamente 0.1mm e 0.4mm.

[064] Claramente estas faixas de espessura de parede são muito mais finas do que as que podem ser alcançadas usando materiais poliméricos, tornando assim o dispositivo relativamente compacto. Além disso, o material metálico do conduto preferencialmente tem uma condutividade térmica maior do que 5W/(m.K), e tipicamente maior do que 10W/(m.K). A combinação da baixa espessura da parede e da alta condutividade térmica permite uma medição da temperatura altamente precisa através da parede.

[065] De acordo com uma concretização da presente invenção o conduto 120 é um tubo de aço inoxidável da classe médica. Uma das vantagens deste tipo de conduto é que ele evita algumas das degradações termais associadas com o aquecimento. O termo "degradação térmica" se refere a um superaquecimento do conduto, devido, por exemplo, a ativação do dispositivo que inclui ar em vez do líquido, em que o conduto é capaz de ser derretido ou de liberar substâncias indesejadas no fluxo de líquido.

[066] Além disso, tubos de polímeros convencionalmente disponíveis tem uma habilidade extremamente baixa de transferir calor como definido pela sua respectiva condutividade térmica entre 0.12 e 0.42W/(m.K) enquanto que um conduto formado por um tubo de aço inoxidável tendo uma maior condutividade térmica tipicamente superior a 10W/(m.K) é um condutor de calor muito melhor.

[067] Outra vantagem deste tipo de conduto são as características do material tais como durável e estável sob condições ambiente extremas, tais como congelamento, umidade, calor, exposição ao sol. O conduto 120 pode também ser armazenado por longos períodos sem alterar as suas características.

[068] O comprimento e a espessura do s para proporcionar um aquecimento gradual preciso continuamente uniforme, assim como uma alta eficiência energética em toda a superfície interna do

[069] o a alta condutividade térmica do conduto 120, a eficiência de aquecimento é proporcionada pela transferência da espessura da parede do conduto 120 para sua superfície interna a qual está em contato direto com o fluxo de líquido. A alta eficiência de aquecimento assegura um consumo mínimo de energia. A eficiência energética é ainda preferencialmente reforçada pela provisão de uma cobertura termicamente isolante sobre a maior parte da superfície externa do conduto 120. A cobertura isolante é tipicamente formada como uma luva circundante ao conduto com aberturas onde necessário para conexões elétricas e elementos responsivos a temperatura.

[070] De acordo com certas concretizações preferenciais da presente invenção, a superfície interna do conduto 120 é revestida com um material eletricamente isolante. O revestimento é feito por um material biologicamente compatível. A espessura do revestimento é mínima (tipicamente alguns décimos de milímetros) a fim de minimamente degradar as características de transferência de calor do conduto metálico.

[071] De acordo com certas concretizações preferenciais da presente invenção, o conduto 120 pode ser descartável e capaz de ser desconectado do controlador e substituído, permitindo a reutilização do controlador mais caro, enquanto os componentes em com o fluxo de líquido são descartáveis para garantir a esterilidade de cada utilização. Alternativamente, o conduto 120 pode ser reutilizável. Neste caso, o conduto 120 é ainda preferencialmente destacável para facilitar a esterilização do conduto sem danificar o controlador 140.

[072] O controlador 140 também inclui um arranjo de sensores de temperatura operativo para medir a temperatura ou temperaturas do fluído fluindo dentro do conduto 120. O arranjo de sensores de temperatura é preferencialmente um sistema de alta resolução proporcionando uma indicação da temperatura medida a uma precisão de ao menos uma fração decimal de grau Celsius.

[073] Baseado nestas medições, o controlador 140 preferencialmente oferece um controle preciso da temperatura do fluido de saída ajustável com uma resolução de pelo menos cerca de 0,1 ° C e regulada com uma precisão muito maior do que a resolução ajustada através de uma ampla gama de taxas de fluxo. Em certas concretizações preferenciais, o arranjo de sensores de temperatura inclui elementos responsivos a temperatura 160 dispostos na superfície externa do conduto 120 para sentir a temperatura do conduto 120. Como discutido acima, as propriedades do conduto o 120 são tais que a temperatura da superfície externa do conduto 120 é praticamente idêntica a temperatura da parede interna do conduto 120. Se até mesmo o pequeno diferencial de temperatura entre o líquido e a parte externa do conduto é considerado problemático, uma correção pode ser calculada, baseada em parte na informação sobre a taxa de fluxo de corrente. Opcionalmente, outro elemento responsivo a temperatura 162 pode ser disposto dentro do fluxo de líquido próximo a saída 104, desse modo verificando a temperatura final do fluído antes da sua introdução no paciente.

[074] Passando agora para as Figuras 3 e 4, elas mostram representações esquemáticas adicionais do dispositivo 100 ilustrando certas características adicionais opcionais. As versões das Figuras 3 e 4 diferem principalmente na forma compacta, usada pelo conduto 120 para facilitar a embalagem eficiente. Na Figura 3 é mostrada uma grade de seções de tubos paralelos em que o caminho do fluxo passa para lá e para cá. Figura 4, por outro lado, tem o conduto 120 implementado como uma forma de dupla espiral. Ambas as formas podem ser implementadas usando o equipamento padrão para formar e moldar um tubo fino e, uma vez formados, são estáveis e auto-suficientes.

[075] Também ilustrados nas Figuras 3 e 4 estão características adicionais preferenciais associadas com a entrada 102 e a saída 104 as quais são ilustradas com maiores detalhes nas Figuras 6 e 7, respectivamente. Referindo-se a Figura 6, associados com a entrada 102 estão preferencialmente uma bomba 200 para gerar uma desejada taxa de fluxo de fluido através do conduto 120, uma conexão elétrica 122 para a aplicação de uma tensão de aquecimento pelo controlador 140, e um elemento responsivo a temperatura 160. Referindo-se a Figura 7, associados com a saída 104 estão preferencialmente um elemento responsivo a temperatura 160, uma conexão elétrica 122 para a aplicação de uma tensão de aquecimento pelo controlador 140, um adicional elemento responsivo a temperatura submerso 162, um sensor de fluxo 212 para medir a taxa de fluxo de fluído através do conduto 120, e uma válvula de interrupção de fluxo 146.

[076] As Figuras 3 e 4 também mostram outros detalhes de uma implementação exemplar do controlador 140. Deve ser notado que o controlador 140 pode ser implementado usando um sistema de processamento de propósito geral, incluindo um ou mais processadores operando com software adequado, ou como hardware dedicado, firmware ou qualquer combinação dos mesmos, todos em combinação com o hardware de vários outros periféricos para interagir com outros componentes do dispositivo 100, tudo como ficará claro para alguém ordinariamente hábil na técnica. Além disso, as várias funções atribuídas ao controlador 140 podem ser subdivididas entre duas ou mais unidades separadas, tudo como uma questão de escolha do design. Adicionais componentes funcionais do controlador 140 ilustrados nas Figuras 3 e 4 incluem um módulo de controle de fluxo 220 para a recepção da saída do medidor de fluxo 212 e acionamento da bomba de fluxo 200, um módulo de controle de tensão e potência 222 para a aplicação das tensões necessárias aos terminais 122, um módulo de monitoração da temperatura 224 para interagir com os elementos responsivos a temperatura 160, 162 para proporcionar o arranjo de sensores de temperatura, um regulador de energia multifunção 226 para gerenciar a carga da bateria e / ou entrada de energia de vários tipos de fonte de energia, e um módulo de proteção contra falhas 228 para detectar várias condições de mau funcionamento e / ou operação manual de botão de segurança 144 e para acionar válvula de corte 146 e desativar o aquecimento.

[077] O controlador 140 preferencialmente monitora a temperatura do fluído em ao menos três posições dispostas ao longo do conduto 120, desse modo seguramente monitorando a temperatura do fluído no dispositivo 100. Em um exemplo não limitador, o dispositivo pode ser configurado para fornecer o fluído a uma temperatura selecionada no intervalo de 38-39°C, por exemplo, durante o tratamento da hipotermia.

[078] Referência é feita agora as Figuras 5A e 5B as quais mostram vistas esquemáticas detalhadas do supracitado conduto 120. Um elemento responsivo a temperatura 160 disposto na superfície externa do conduto 120 mede a temperatura do conduto 120. O elemento responsivo a temperatura 120 é mantido no lugar de encontro ao, e se necessário eletricamente isolado do, conduto 120 por qualquer estrutura adequada, como, por exemplo, um adesivo isolante 192. Além disso, como mencionado anteriormente, uma um elemento responsivo a temperatura adicional 162 pode ser colocado diretamente dentro do caminho do fluído.

[079] Deve-se notar que a presente invenção pode ser implementada usando qualquer tecnologia de sensores de temperatura adequada. Tipicamente, é usada a tecnologia de termômetro de contato elétrico em que um elemento responsivo a temperatura é implantado em contato com o objeto de que a temperatura deve ser medida. Um exemplo típico, mas não limitador, de uma tecnologia adequada é uso de um termistor associado com um circuito de sensores adequados. Outros exemplos incluem, mas não são limitados a, termômetros termoelétricos, termômetros de fibra óptica e termômetros ultrassônicos. Em um conjunto alternativo de implementações, pirômetros ópticos podem ser usados.

[080] A Figura 5B adicionalmente ilustra a opção de incluir um revestimento isolante elétrico 179 dentro do conduto 120.

[081] De acordo com outra concretização da presente invenção, o dispositivo 100 é leve e portátil e de fácil manuseio em todas condições climáticas e ambientais. O dispositivo 100 é estéril e as peças em contato com o líquido são descartáveis.

[082] De acordo com certas concretizações preferenciais da presente invenção, o dispositivo 100 é ativado sob uma tensão de operação numa faixa entre aproximadamente 6V a 24V, e mais preferencialmente, não mais do que aproximadamente 12V. O funcionamento dessas baixas e, portanto relativamente segura, tensões é facilitada pelo fato de que o material metálico do conduto tenha preferencialmente uma resistência elétrica de não mais do que aproximadamente 15 ohms, e mais preferivelmente não mais do que aproximadamente 5 ohms.

[083] De acordo com certas concretizações preferenciais da presente invenção, o dispositivo pode ser ativado por uma fonte externa de energia que é conectada com a rede de energia elétrica, ou a uma fonte externa de energia de um veículo no campo.

[084] De acordo com outra concretização da presente invenção, o dispositivo 100 garante uma alta estabilidade funcional e operacional sob choques mecânicos e térmicos. Isto é primeiramente alcançado pelo fornecimento de um suporte estrutural para o conduto 120.

[085] De acordo com outra concretização da presente invenção, o dispositivo 100 é completamente funcional e operacional sob condições extremas ambientais juntamente com baixo consumo de energia e é adaptado para ser utilizado em ambiente de campo, tais como serviços de emergência médica, ambulâncias, serviços de voo, serviços de embarcações ou escalões militares e operações de guerra.

[086] De acordo com outra concretização da presente invenção, o dispositivo 100 inclui uma válvula de segurança que pode ser ativada para parar o fluxo de fluído quando ocorrem casos de emergência perigosos. O controlador 140 tem características adicionais de segurança que permite a parada do fluxo de fluído momentaneamente, temporariamente ou constantemente. O dispositivo também tem um botão de segurança manual que pode ser ativado pelo usuário.

[087] De acordo com outra concretização da presente invenção, o dispositivo 100 adicionalmente inclui um isolador (não mostrado) envolvendo o conduto de metal 120 operativo para isolar eletricamente o conduto metálico 120 e bem como se portar como um isolador de temperatura. Deste modo, o conduto 120 é barato, fácil de fabricar, e é apropriado para uso em uma ampla gama de ambientes decampo.

[088] De acordo com outra concretização da presente invenção, o dispositivo 100 inclui ainda um monitor operativo para determinar a presença de um fluxo de fluido e para interromper a operação do dispositivo se o fluxo de líquido for interrompido.

[089] Todas as referências aqui citadas são incorporadas por referência em sua totalidade. A citação de uma referência não constitui uma admissão de que a referência é a técnica anterior.

[090] A presente invenção tem sido descrita usando descrições detalhadas de suas concretizações que são fornecidas a título de exemplo e não se destinam a limitar o âmbito de aplicação da invenção, que não os explicitamente recitados nas reivindicações em anexo. As concretizações descritas compreendem características diferentes, algumas das quais não são exigidas em todas as concretizações da invenção. Algumas concretizações da presente invenção utilizam apenas algumas das características ou combinações possíveis das características. Variações das concretizações da presente invenção que são descritas e concretizações da presente invenção compreendendo diferentes combinações de características observadas nas concretizações descritas ocorrerão às pessoas da técnica.

Claims (19)

1. Dispositivo para aquecer um fluxo de líquido pelo aquecimento elétrico de um conduto metálico, de uma temperatura inicial até a temperatura desejada para aplicação intravenosa, o dispositivo (100) compreendendo: (a) um conduto alongado (120) tendo uma entrada (102) para receber o fluxo de líquido na temperatura inicial e uma saída (104) para entregar o fluxo de líquido na temperatura desejada; (b) pelo menos um arranjo sensor de temperatura (160, 162, 224) associado a dito conduto (120) e disposto para gerar uma saída indicativa de uma temperatura do líquido em pelo menos um local ao longo de dito conduto (120); e (c) um controlador (140) associado a dito arranjo sensor de temperatura 160, 162, 224) e disposto para aplicar uma voltagem para gerar corrente elétrica fluindo dentro de pelo menos uma extensão da parede de dito conduto (120), gerando calor dentro de dita parede de modo a aquecer o fluxo de líquido para alcançar a temperatura desejada na citada saída (104), caracterizado pelo fato de o citado conduto (120) ser um conduto metálico tendo uma espessura mínima de parede de não mais de 0,4 mm, e sendo que a citada entrada (102) e a citada saída (104) serem providas com conectores para conexão a um conjunto de infusão médica.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos um arranjo sensor de temperatura incluir um elemento responsivo a temperatura (160) posicionado em contato térmico com uma superfície externa de dito conduto metálico (120).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conduto metálico (120) ser constituído por um material tendo uma condutividade térmica de pelo menos 5W/(m.K).

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conduto metálico (120) ter uma resistência elétrica de não mais do que 15 ohms.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conduto metálico (120) ter uma resistência elétrica de não mais do que 5 ohms.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conduto metálico (120) ser constituído primariamente de aço inoxidável.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito controlador (140) ser disposto para aplicar voltagem de modo a gerar um primeiro fluxo de corrente elétrica dentro de uma primeira extensão (L1) de dita parede do citado conduto metálico (120) e um segundo fluxo de corrente elétrica dentro de uma segunda extensão (L2,L3) de dita parede do citado conduto metálico (120).

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o fluido fluir da entrada (102) para a saída (104) e passar sequencialmente através da primeira extensão (L1) e da segunda extensão (L2,L3), e sendo que pelo menos um arranjo sensor de temperatura é disposto para gerar uma saída indicativa da temperatura do líquido: (a) em proximidade à transição de dita primeira extensão (L1) para dita segunda extensão (L2,L3); e (b) após fluir através de dita segunda extensão (L2,L3).

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o controlador (140) ser configurado para aplicar voltagem de modo a gerar dita primeira corrente de modo a aquecer o fluxo de fluído passando ao longo de dita primeira extensão (L1) através de uma maior parte de uma diferença de temperatura entre a temperatura inicial e a temperatura desejada, e para gerar a dita segunda corrente de modo a aquecer o fluxo de fluido passando ao longo de dita segunda extensão (L2,L3) através de uma correção de temperatura remanescente para obter a temperatura desejada em dita saída (104).

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a dita primeira extensão e a dita segunda extensão de dito conduto metálico (120) serem interconectadas por uma seção intermediária de dito conduto metálico (120), e sendo que pelo menos um arranjo sensor de temperatura inclui um elemento responsivo à temperatura (160) posicionado em contato térmico com a superfície externa de dita seção intermediária.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o citado pelo menos um arranjo sensor de temperatura compreender pelo menos três elementos sensíveis à temperatura (160, 162, 224) implantados para gerar saídas indicativas de uma temperatura do líquido em pelo menos três locais ao longo do referido conduto (120).

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conduto metálico (120) incluir um revestimento interno de uma camada eletricamente isolante.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conduto metálico (120) ser provido com uma cobertura isolante térmica sobre a maior parte de sua superfície.

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de citado conduto metálico (120), o citado pelo menos um arranjo sensor de temperatura e o citado controlador (140) serem incluídos dentro de um alojamento portátil.

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o citado alojamento incluir ainda uma bateria associada ao dito controlador (140) e configurada para permitir a operação do dispositivo sem conexão a uma fonte de energia externa.

16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o referido conduto (120) ser um conduto estéril substituível, desconectável do referido controlador (140).

17. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda um medidor de fluxo (212) associado ao dito controlador (140) e operacional para medir uma taxa de fluxo de fluido através de dito conduto metálico (120).

18. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma bomba de fluxo (200) associada ao dito controlador (140) e operacional para gerar uma taxa desejada de fluxo de fluído através de dito conduto metálico (120).

19. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma válvula de corte de fluxo (146) associada ao dito controlador (140) e disposta para seletivamente cortar o fluxo através de dito conduto metálico (120).

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