ES2947657T3 - Dispositivo electromédico para la coagulación sanguínea y el tratamiento de úlceras y otras lesiones cutáneas en pacientes humanos y animales - Google Patents

Dispositivo electromédico para la coagulación sanguínea y el tratamiento de úlceras y otras lesiones cutáneas en pacientes humanos y animales Download PDF

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Abstract

La Invención propuesta es un dispositivo electromédico que produce un plasma frío a presión atmosférica para ser utilizado en la coagulación sanguínea, el tratamiento de úlceras y otras lesiones dermatológicas en paciente humanos y animales. El uso de gas pretratado por enfriamiento y deshumidificación junto con una geometría novedosa de los electrodos de descarga combinados con un sistema de cámaras de expansión de plasma en el canal de salida del mismo representan las principales reivindicaciones. Estas innovaciones hacen que el plasma producido por el invento tenga una temperatura más baja que las correspondientes al estado de la técnica anterior conservando una gran efectividad tanto en coagulación sanguínea como en desinfección y tratamiento de lesiones dermatológicas sin producir daño alguno en el tejido sano del paciente. El equipo es susceptible de ser utilizado en el tratamiento de pacientes humanos y animales para acelerar sensiblemente la coagulación de la sangre sin daño del tejido sano durante tratamientos clínicos y quirúrgicos. Además. también es susceptible de ser utilizado para el tratamiento de úlceras y otras lesiones dermatológicas debido a sus propiedades de desinfección sin producir daño en el tejido sano.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo electromédico para la coagulación sanguínea y el tratamiento de úlceras y otras lesiones cutáneas en pacientes humanos y animales
Antecedentes de la invención
En física, el plasma se define como el cuarto estado de la materia. Se obtiene suministrando suficiente energía a un gas para que una parte importante de sus moléculas o átomos se ionice. Existen muchos ejemplos de plasmas en la naturaleza que van desde la aurora boreal y las descargas eléctricas en las tormentas a las estrellas, cuya corona está en ese estado. Adicionalmente, existen ejemplos tecnológicos, tal como el plasma de los tubos fluorescentes y las pantallas de plasma, entre otros. Los plasmas térmicos son aquellos que se encuentran en equilibrio termodinámico y son capaces de transferir calor a cualquier objeto con el que se pongan en contacto. Los plasmas térmicos producidos por descargas eléctricas a presión atmosférica han sido ampliamente utilizados para el tratamiento de tejidos en pacientes humanos y animales. Los aparatos denominados "bisturíes eléctricos" utilizan este tipo de plasmas y se utilizan en quirófanos desde hace algunas décadas. Sin embargo, producen un daño considerable en el tejido del paciente, induciendo la coagulación de la sangre por cauterización con la consiguiente muerte del tejido celular debido a las altas temperaturas y a la transferencia de calor hacia el mismo. La consecuencia negativa del método descrito es que se aumenta el tiempo de recuperación del paciente porque las células muertas deben ser eliminadas por el cuerpo y reemplazadas por células sanas como parte del proceso de cicatrización. La necesidad de conseguir métodos que produzcan una coagulación rápida sin dañar el tejido sano ha producido una serie de desarrollos basados en el uso de plasmas no térmicos a presión atmosférica, tal como los propuestos por Ximpei Lu en el documento US 20090188626A1, Eckhard Kindel en el documento US 20120187841A1, Gregory Konesky en el documento US 2018085155A1 y Greg Watson en el documento US2016181069A1, entre otros. Todas estas invenciones utilizan como característica principal la baja transferencia de calor de los plasmas no térmicos con otros materiales porque están fuera del equilibrio termodinámico. Estos plasmas también son los llamados "plasmas fríos atmosféricos" o por sus siglas CAP (en inglés) o PFA (en castellano). Adicionalmente, estos plasmas no térmicos tienen la importante propiedad de matar bacterias y hongos sin apenas afectar al tejido sano del paciente. Esto se debe a la diferencia en la estructura celular de estos organismos frente a la de los mamíferos, específicamente, en su membrana externa. La alta concentración de iones y radicales libres es responsable de este efecto selectivo, siendo uno de los principios el que hace de estos plasmas una herramienta emergente de gran valor para luchas contra las bacterias resistentes a los antibióticos. Este segundo aspecto de la aplicación, además de la coagulación de la sangre antes mencionada, ha abierto el campo de aplicación de los plasmas no térmicos al tratamiento de lesiones dermatológicas, especialmente aquellas cuya colonización por bacterias resistentes las transforma en úlceras que permanecen durante largos periodos de tiempo sin poder cicatrizar.
El documento US2015037201 divulga un aparato y un sistema para reducir los agentes infecciosos en un sitio estéril evitando que estos agentes infecciosos entren en contacto con el sitio estéril, en donde el aparato está configurado para crear una barrera sin huecos en la que los agentes infecciosos se reduzcan con una exposición mínima a efectos potencialmente dañinos. Sin embargo, este aparato y sistemas se diferencian de la estructura y funcionalidad de la presente solicitud de patente.
El documento WO2017060909 divulga un sistema compacto de purificación de agua en línea que comprende una configuración de mezcla para un generador de ozono de plasma frío, agua, y cualquier combinación de los mismos. Este sistema no se refiere al mismo campo técnico de la presente solicitud de patente y es distinto de la estructura y funcionalidad de la presente solicitud de patente.
El documento US8764701 divulga un aparato para tratar heridas que comprende un instrumento para generar una temperatura baja, plasma a presión atmosférica, un medio de flujo de gas que comprende mezclar un gas inerte y un gas reactivo a través del instrumento, y un medio para poner en contacto la herida con los gases reactivos que salen del instrumento. Sin embargo, este aparato se diferencia de la estructura y funcionalidad de la presente solicitud de patente.
La invención que aquí se propone es un dispositivo innovador que produce un plasma frío a presión atmosférica para utilizarlo en la coagulación de la sangre, el tratamiento de úlceras y otras lesiones dermatológicas. Las novedades detalladas en las reivindicaciones son totalmente originales y hacen que el plasma producido por la invención propuesta tenga una temperatura inferior a las correspondientes al estado de la técnica anterior, manteniendo una gran eficacia tanto en la coagulación de la sangre como en la desinfección y tratamiento de lesiones dermatológicas.
Explicación de la invención
La invención se define en la reivindicación independiente 1. Las reivindicaciones dependientes divulgan realizaciones ilustrativas.
La presente invención se refiere a un dispositivo electromédico para la coagulación de la sangre, el tratamiento de úlceras y otras lesiones dermatológicas. Una clave de la presente invención es el uso de un plasma frío no térmico de aire u otro gas a presión atmosférica que produce el dispositivo con un método original que justifica la solicitud aquí presentada. La invención produce un plasma a presión atmosférica que no se encuentra en equilibrio termodinámico, lo que supone que no transmite calor a la piel del paciente, sino que, no obstante, los iones y radicales libres reactivos presentes en el plasma tienen energía suficiente para acelerar los mecanismos naturales de coagulación de la sangre y destruir bacterias y hongos sin dañar el tejido sano del paciente.
La presente invención tiene las siguientes características relacionadas con su aplicación:
a. Se aplica sobre heridas sangrantes produciendo una aceleración muy notable de la coagulación natural de la sangre sin dañar el tejido sano del paciente.
b. Se aplica sobre la superficie de úlceras y otras lesiones dermatológicas del paciente, eliminando un amplio espectro de bacterias y hongos que incluye bacterias resistentes.
c. Las partículas ionizadas que forman parte del plasma actúan sin dañar las células sanas del tejido del paciente.
d. El medio activo es un plasma de aire u otro gas parcialmente ionizado a presión atmosférica que se proyecta sobre el tejido del paciente mediante un aplicador manual diseñado a tal efecto.
e. No produce resistencia en bacterias.
f. No produce efectos secundarios.
g. No produce residuos.
h. No utiliza ningún fármaco.
El equipo está compuesto por una unidad generadora de energía eléctrica de alta frecuencia, un sistema de inyección de gas, un compresor de aire que es el gas utilizado para producir el plasma, una botella de gas inerte en caso de que se utilice solo o mezclado con aire, un sistema de inyección de gas, una manguera de transporte de gas y energía eléctrica, un aplicador manual donde se produce el plasma, un sistema de refrigeración de gas, un sistema de deshumidificación de gas, un sistema de control digital general y una pantalla táctil de control de usuario. Es importante señalar en este punto que la implementación de sistemas de pretratamiento que deshumidifican y enfrían el gas forman parte de las innovaciones aquí reivindicadas con respecto al estado actual de la técnica. En el caso de utilizar aire como gas de alimentación por medio del compresor de aire, el control de la humedad es fundamental. Este factor no lo han tenido en cuenta otros inventores a pesar de tener una gran influencia debido a la cantidad de oxígeno que aporta al plasma el vapor de agua naturalmente contenido en el aire. En cuanto al sistema de refrigeración de gas, su efecto cambia significativamente la temperatura final del chorro de plasma, independientemente de si es aire, gas inerte o una mezcla adecuada de ambos que realice el sistema de inyección de gas. Ambos sistemas de pretratamiento de gases producen una mejora muy notable en la reproducibilidad, calidad y estabilidad de la generación de plasma. Estos factores ayudan a ampliar el rango de facilidad de uso y seguridad de la invención en pacientes tanto humanos como animales. Otros avances importantes con respecto al estado de la técnica se encuentran en la creación del aplicador manual. El sistema está formado por un electrodo positivo troncocónico perforado axialmente en su vértice y orientado hacia un electrodo a tierra plano también perforado axialmente. Entre ellos, se crea una descarga eléctrica de alta frecuencia con la energía proporcionada por la unidad generadora de alta frecuencia, produciendo un plasma del gas que fluye entre ambos electrodos a través de las citadas perforaciones. El electrodo positivo está conectado a una parte de intercambio de flujo metálico cuya función es intercambiar la circulación de los flujos de gas y eléctrico. De esta manera, el gas procedente del sistema de inyección es conducido a través de la perforación axial del electrodo positivo, aumentando su velocidad, atravesando el volumen de plasma por su seno y expulsándolo por el orificio del electrodo a tierra plano, entrando por un canal de salida que conduce al exterior y que se describe en detalle más adelante. Esta geometría es una innovación del estado de la técnica y se refleja en las reivindicaciones. Los demás inventores no utilizan un electrodo hueco troncocónico con un orificio en su eje por el que fluye el gas a gran velocidad para formar el plasma, por el contrario, emplean un electrodo sólido para generar la descarga y el gas fluye fuera de él. Este diseño tiene la ventaja de producir una primera etapa de enfriamiento del plasma cuando el gas atraviese el plasma durante su formación. Cuando el plasma se haya introducido en el orificio del electrodo a tierra plano, inicia su recorrido por un canal de salida hacia el exterior. En este canal se ha implementado un sistema de cámaras de expansión del plasma, compuesto por una serie alterna de discos circulares perforados axialmente de dos diámetros concéntricos diferentes. Esta estructura hace que el diámetro del canal de salida del aplicador manual no tenga un diámetro constante. Por tanto, el canal de salida presenta alternativamente dos diámetros, uno pequeño y el otro más grande, de tal forma que, cuando el plasma atraviesa dicho canal, se encuentra con volúmenes donde se expande, llamados cámaras de expansión del plasma, que corresponden a discos de mayor diámetro. Estas cámaras de expansión producen un enfriamiento del plasma muy notable debido a dos efectos físicos; uno es su rápida expansión, y el otro es el aumento de la superficie de conducción con respecto a un canal de diámetro constante, lo que favorece la evacuación del calor. El sistema de cámara de expansión del plasma es una innovación radical que permite producir una segunda etapa de enfriamiento completamente nueva en el estado de la técnica, mejorando notablemente las prestaciones de la invención con respecto a las anteriores que forman parte de las reivindicaciones. Todo el conjunto de elementos descrito anteriormente se mantiene en posición centrada coaxial mediante tubos de material aislante. Así mismo, el sistema está rodeado por una carcasa metálica roscada y fijado al cuerpo metálico del aplicador manual que está conectado a tierra. Por último, se ha implementado una funda metálica retirable en el extremo del aplicador que se fija sobre la carcasa metálica para poder esterilizarla más fácilmente y sustituirla para su uso con cada paciente, evitando posibles contaminaciones cruzadas durante el uso clínico y quirúrgico. Tanto la carcasa metálica, como el cuerpo metálico del aplicador manual y la cubierta metálica retirable están convenientemente conectados a tierra, garantizando la seguridad del operario y del paciente frente a descargas eléctricas. La funda metálica retirable también es una innovación de última generación y se reivindica como parte de las reivindicaciones.
El equipo puede utilizarse en el tratamiento de pacientes humanos y animales para acelerar notablemente la coagulación de la sangre sin dañar el tejido sano durante los tratamientos clínicos y quirúrgicos. Adicionalmente, también se puede utilizar para el tratamiento de úlceras y otras lesiones dermatológicas sin dañar el tejido sano por sus propiedades desinfectantes.
Breve descripción de los dibujos
Para completar la descripción que se está realizando y ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se adjunta un conjunto de dibujos como parte esencial de la descripción, donde, con carácter enunciativo y no limitante, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra un diagrama de bloques de la invención donde se aprecian las diferentes partes conceptuales que la componen y la manera en que se relacionan entre sí. Las flechas indican el flujo de materia, energía o información, según corresponda a cada caso, de electricidad, gas y señales de control.
Figura 2. - Muestra una vista en sección transversal del aplicador manual donde se aprecian las diferentes partes que lo componen. Todo el sistema tiene simetría cilíndrica.
Realizaciones preferidas de la invención
A continuación, se describe una realización de la presente invención con la ayuda de las figuras 1 y 2.
El equipo propuesto comprende: una unidad generadora de energía eléctrica de alta frecuencia (1), un sistema de inyección de gas (2), un compresor de aire (3), una botella de gas inerte (4), una manguera de transporte de gas y energía eléctrica (5), un aplicador manual (6), un sistema de refrigeración de gas (7), un sistema de deshumidificación de gas (8), un sistema de control digital general (9), una pantalla táctil de control para el usuario (10) y un chorro de plasma atmosférico frío no térmico del gas utilizado (11).
La figura 2 muestra en detalle la estructura del aplicador manual en una vista en sección transversal. En términos generales, el conjunto tiene simetría cilíndrica, por lo que las diferentes partes que lo componen son coaxiales. El sistema está formado por un electrodo positivo de forma troncocónica perforado axialmente en su vértice (12), orientado hacia un electrodo a tierra plano también perforado axialmente (13). Entre ellos, con la energía proporcionada por la unidad generadora (1) a través del cable de conexión (14), se crea una descarga eléctrica de alta frecuencia que produce un plasma en la región que se indica en la figura 2 con un círculo de puntos (15). El electrodo positivo (12) está conectado a un intercambiador de flujo metálico (16) cuya función es intercambiar la circulación del flujo gaseoso (17) y el eléctrico (18). De esta manera, el gas es conducido a través de la perforación axial del electrodo positivo (12), aumentando su velocidad, atravesando el volumen de plasma por su seno y siendo expulsado por el orificio de salida del plasma (19), desde donde se forma el chorro de plasma (11) que se utilizará para los tratamientos. Adicionalmente, entre la región de producción del plasma (15) y el orificio de salida del plasma (19), se ha implementado un sistema de cámaras de expansión del plasma (20), que se compone de una serie alterna de discos circulares perforados axialmente de dos diámetros concéntricos diferentes. Esta estructura hace que el diámetro del canal de salida que comunica la región de producción del plasma (15) con el orificio de salida del mismo (19) no tenga un diámetro constante. Por el contrario, el canal de salida tiene alternativamente dos diámetros, uno pequeño y otro grande, de tal manera que, cuando el plasma pasa por el canal, se encuentra volúmenes donde se expande, que se denominan cámaras de expansión del plasma y que se corresponden con discos de mayor diámetro. Todo el conjunto de elementos descrito anteriormente se mantiene en posición centrada coaxial mediante tubos de material aislante (21), (22) y (23). Además, el sistema está rodeado por una carcasa metálica (24) roscada y fijada al cuerpo metálico del aplicador manual conectado a tierra (25). Por último, se ha implementado una cubierta metálica retirable (26), que se fija en la carcasa metálica (24) de manera que permite que pueda esterilizarse fácilmente y sustituirse para su uso con cada paciente, evitando posibles contaminaciones cruzadas durante el uso clínico y quirúrgico. Tanto la carcasa metálica (24), el cuerpo metálico del aplicador manual (25) y la funda metálica retirable (26) están convenientemente conectados a tierra, garantizando la seguridad del operario y del paciente con respecto a las descargas eléctricas.
Una vez creado el caudal de gas (17) procedente del sistema de inyección de gas (2), es tratado por los sistemas de pretratamiento de gases (7) y (8), entrando en la manguera de transporte (5) y dirigiéndose hacia el aplicador manual (6). Después de que haya transcurrido el tiempo establecido para conseguir las condiciones adecuadas de humedad y temperatura del gas, se activa la unidad generadora de energía eléctrica de alta frecuencia (1), produciendo el plasma dentro del aplicador manual (6) en la región (15) que se corresponde con el volumen libre entre el electrodo positivo troncocónico perforado axialmente (12) y el electrodo a tierra plano perforado axialmente (13). El plasma se enfría y conduce hacia el puerto de salida (19) del aplicador manual (6) a través de una estructura de anillos concéntricos alternos de dos diámetros diferentes que forman un sistema de cámaras de expansión del plasma (20). Cuando el plasma pasa a través de esta estructura, sufre un segundo enfriamiento para finalmente salir por el orificio de salida (19). Desde el momento en que se observa la salida del plasma por el extremo del aplicador manual (6), el operario puede utilizar el sistema aplicando el chorro de plasma (11) sobre la superficie de la lesión o herida que vaya a tratarse.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo electromédico para la coagulación de la sangre, el tratamiento de úlceras y otras lesiones dermatológicas en pacientes humanos y animales, que comprende
un sistema de inyección de gas (2), un compresor de aire (3), una botella de gas inerte (4) acoplada al sistema de inyección de gas (2), un sistema de refrigeración de gas (7), un sistema de deshumidificación de gas (8), una manguera de transporte (5), un aplicador manual (6) y una unidad generadora de energía eléctrica de alta frecuencia (1);
en donde
el gas que fluye desde el sistema de inyección de gas (2) es tratado por el sistema de refrigeración de gas (7) y el sistema de deshumidificación de gas (8) antes de entrar en la manguera de transporte (5) hacia el aplicador manual (6);
en donde el aplicador manual (6) comprende un electrodo positivo (12) de forma troncocónica perforado axialmente en su vértice, orientado hacia un electrodo a tierra plano (13), generando una región (15) donde se produce el plasma entre ellos; la unidad generadora de energía eléctrica de alta frecuencia (1) está acoplada a dichos electrodos (12, 13); y se produce un chorro de plasma frío no térmico a presión atmosférica (11), cuando el gas fluye por el orificio practicado en el centro del electrodo positivo (12), atraviesa la región donde se produce el plasma (15), es conducido a través de un orificio central perforado axialmente en el electrodo a tierra plano (13) y es expulsado por un orificio de salida del plasma (19);
y un sistema de control digital general (9) que comprende una pantalla táctil de control para el usuario (10), en donde el sistema de control general está conectado a la unidad generadora de energía de alta frecuencia (1) y conectado al sistema de inyección de gas (2), el sistema de refrigeración de gas (7) y el sistema de deshumidificación de gas (8).
2. Un dispositivo electromédico según la reivindicación 1, en donde el sistema de deshumidificación de gas (8) está configurado para controlar el contenido de humedad absoluta máximo del gas, en donde el gas es aire o un gas inerte.
3. Un dispositivo electromédico según la reivindicación 1, en donde el aplicador manual (6) comprende un sistema de cámaras de expansión y enfriamiento del plasma (20) ubicado entre la región donde se produce el plasma (15) y anterior al orificio de salida del plasma (19), en donde el sistema de cámaras de expansión y enfriamiento del plasma (20) está compuesto por una serie alterna de discos circulares perforados axialmente de dos diámetros internos concéntricos diferentes.
4. Un dispositivo electromédico según la reivindicación 1, que comprende una funda metálica retirable (26) en el extremo del aplicador (6).
5. Un dispositivo electromédico según la reivindicación 1, en donde la unidad generadora de energía eléctrica de alta frecuencia (1) proporciona una descarga eléctrica de alta frecuencia para la producción de plasma en la región (15) a través de un cable de conexión (14).
6. Un dispositivo electromédico según la reivindicación 1, en donde el electrodo positivo (12) está conectado a una pieza metálica de intercambio de flujo (16) que intercambia la posición relativa de los conductos para la circulación del flujo de gas (17) y el flujo eléctrico (18).
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