BR102021000412A2

BR102021000412A2 - Aparelho e método para fornecer refrigerante para um instrumento médico

Info

Publication number: BR102021000412A2
Application number: BR102021000412-6A
Authority: BR
Inventors: Volker Mayer; Martin Georg Fritz; Frank Straub; Waldemar Wandel
Original assignee: Erbe Elektromedizin Gmbh
Priority date: 2020-01-23
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2021-10-05
Also published as: JP7565223B2; EP3854334A1; JP2021121308A; KR20210095565A; US20210228254A1; CN113154729A

Abstract

aparelho e método para fornecer refrigerante para um instrumento médico. a presente invenção refere-se a aparelho (10) para fornecimento de refrigerante, particularmente co2, que é preferencialmente fornecido em garrafas, para instrumentos criocirúrgicos pode compreender um dispositivo de compressão mecânica ou térmica. para isso, uma bomba (17) pode ser fornecida a fim de fornecer o co2 retirado da garrafa em um recipiente tampão (19) com uma pressão de operação desejada, em que a pressão na garrafa de gás pode ser menor do que a pressão de operação desejada. o aparelho (10) compreende um dispositivo de têmpera (27) que é configurado para trazer o refrigerante para uma temperatura desejada, particularmente uma temperatura que é mais alta do que a temperatura na garrafa de gás ou em outro recipiente de armazenamento (15). ao fazer isso, é garantido um fornecimento seguro de um instrumento criocirúrgico com refrigerante tendo a pressão desejada e temperatura suficiente. particularmente, evita-se a criação de gotículas indesejadas no instrumento ou nos tubos de alimentação.

Description

APARELHO E MÉTODO PARA FORNECER REFRIGERANTE PARA UM INSTRUMENTO MÉDICO

[0001] A presente invenção refere-se a um aparelho e a um método para fornecer refrigerante para um instrumento médico.

[0002] Para fornecimento de refrigerante para instrumentos médicos, US 2002/0068929 A1 propõe comprimir o gás retirado de uma garrafa de pressão por meio de uma bomba de pistão. Esta compressão faz sentido, particularmente, se a pressão do gás na garrafa de armazenamento for reduzida gradualmente, de forma que seja insuficiente para a operação de um crioinstrumento ou outro consumidor. Portanto, o conteúdo de gás da garrafa é usado apenas de forma incompleta. Por meio da bomba de pistão, no entanto, o gás pode ser fornecido com a pressão desejada, também se a pressão na garrafa de armazenamento tiver diminuído abaixo da pressão desejada.

[0003] No entanto, com gases que são fornecidos como vapor saturado, o aumento de pressão pode resultar em falhas no instrumento ou também em outros agregados, como, por exemplo, controladores de pressão, válvulas ou similares.

[0004] É o objetivo da invenção proporcionar um aparelho e um método para fornecer refrigerante a um instrumento médico com o qual o funcionamento adequado do instrumento também é garantido, se a pressão de um refrigerante contido em um recipiente de armazenamento for menor do que o necessário para a operação do instrumento

[0005] Este objetivo é resolvido por um aparelho de acordo com a reivindicação 1 e um método de acordo com a reivindicação 14.

[0006] O aparelho de acordo com a invenção compreende um recipiente de armazenamento para um fornecimento de refrigerante ou uma conexão para tal recipiente de armazenamento no qual o refrigerante é fornecido em condição comprimida. Além disso, o aparelho inventivo compreende um recipiente tampão no qual pode ser fornecido um suprimento de refrigerante adicional. O refrigerante também está sob pressão no recipiente tampão, onde esta pressão é maior ou pode ser maior do que a pressão no recipiente de armazenamento.

[0007] Também é fornecido um dispositivo de têmpera que está pelo menos conectado com o recipiente tampão, a fim de influenciar sua temperatura. Desta forma, pode ser assegurado que o refrigerante proporcionado ao instrumento é fornecido na fase gasosa, líquida ou superfluida desejada e está sob a pressão necessária. Se o instrumento estiver configurado para operação com refrigerante comprimido gasoso, devido à têmpera do refrigerante, por exemplo, devido ao aquecimento específico do mesmo, evita-se que condensem gotículas do refrigerante que possam impedir o funcionamento nas tubulações, válvulas ou no instrumento. Para isso, o dispositivo de têmpera pode ser configurado como dispositivo de aquecimento. Além disso, o dispositivo de têmpera pode ser fornecido para criar a pressão desejada no recipiente tampão, que pode ser maior do que a pressão no recipiente de armazenamento.

[0008] Inversamente, por causa da têmpera do refrigerante, também é possível controlar a temperatura do refrigerante para instrumentos que devem ser operados com refrigerante líquido, de modo que o refrigerante líquido não forme bolhas de vapor em locais indesejados nas tubulações, válvulas ou no instrumento que possam afetar o funcionamento. Para isso o dispositivo de têmpera pode ser configurado como dispositivo de resfriamento, por exemplo.

[0009] O refrigerante pode ser submetido a uma compressão térmica na medida em que é aquecido por meio do dispositivo de têmpera no recipiente tampão sob contenção de volume. Além disso, ou em alternativa, pode ser submetido a uma compressão mecânica, na medida em que é comprimido por meio de uma bomba mecânica.

[0010] Para fornecer o refrigerante em um recipiente tampão com a pressão desejada, ou seja, para compressão mecânica, uma bomba pode ser fornecida além do dispositivo de têmpera que está conectado com o recipiente de armazenamento em seu lado de sucção e com o recipiente tampão em seu lado da pressão. Em seguida, a bomba comprime o refrigerante retirado do recipiente de armazenamento e o fornece ao recipiente tampão com pressão aumentada.

[0011] No recipiente de armazenamento, o refrigerante, por exemplo, CO2 ou outro gás que pode ser simplesmente liquefeito, pode ser fornecido pelo menos em uma parte na fase líquida e em outra parte na fase gasosa. Pode ser retirado do recipiente de armazenamento em estado líquido ou - como é mais preferido - na fase gasosa. Se for fornecido no recipiente de armazenamento tanto na fase líquida como na fase gasosa, a fase gasosa forma vapor saturado a partir do qual as gotas de refrigerante podem se condensar em caso de aumento de pressão ou resfriamento.

[0012] Também no recipiente tampão o refrigerante pode ser fornecido parcialmente na fase líquida e parcialmente na fase gasosa ou, de modo alternativo, na fase gasosa ou exclusivamente na fase líquida. O recipiente tampão serve predominantemente para armazenamento intermediário de refrigerante para sua têmpera, bem como para compensação de pressão, a fim de evitar oscilações de pressão resultantes da bomba e a fim de fornecer refrigerante para uso posterior no contexto do qual é fornecido por meio de uma válvula de controle de pressão primeiro, por exemplo.

[0013] Devido à têmpera pelo menos do recipiente tampão, mas, de preferência, também a válvula de controle de pressão (se presente), a bomba e os tubos potenciais que conectam estes elementos, consegue-se que o refrigerante seja distanciado do limite da fase gasosa líquida. Se o refrigerante for, por exemplo, CO2 e se uma pressão de operação de, por exemplo, 55 bar for necessária, o refrigerante não pode ser retirado com segurança de uma garrafa de gás que serve como recipiente de armazenamento em cada caso sob a pressão desejada. Por exemplo, uma garrafa de gás fornece CO2 a 15° C apenas com uma pressão de 51 bar. No aparelho de acordo com a invenção, o refrigerante (CO2) é, no entanto, fornecido de forma segura sob tais condições com a pressão necessária, nomeadamente pelo aumento da pressão por meio da bomba e têmpera do refrigerante comprimido em uma pressão mais elevada.

[0014] Por exemplo, o aparelho pode compreender um sensor de saturação de vapor em um tubo que leva à conexão de alimentação que está conectada com o dispositivo de controle do aparelho. O sensor de saturação de vapor detecta a condição do refrigerante e cria um respectivo sinal. O dispositivo de controle pode ser configurado para controlar o dispositivo de têmpera ou bombas e válvulas potenciais, de modo que a saturação de vapor desejada seja alcançada. O sensor de saturação de vapor pode ser instalado antes ou depois de uma válvula de pressão potencial.

[0015] A têmpera do refrigerante na bomba, o recipiente tampão e / ou o controlador de pressão pode compreender um aquecimento e / ou também resfriamento do refrigerante, particularmente se o refrigerante tiver que ser fornecido em estado líquido para o instrumento. Neste caso, o refrigerante é distanciado do limite da fase gasosa líquida por resfriamento ou - se a distância até o limite da fase ficar muito alta, devido ao aumento de pressão - ele é aproximado do limite da fase por aquecimento.

[0016] O dispositivo de têmpera pode ser um dispositivo de aquecimento ou um dispositivo de resfriamento ou um dispositivo de aquecimento e resfriamento combinado, dependendo da aplicação. O dispositivo de aquecimento e resfriamento pode ser formado por um ou mais elementos Peltier que são termicamente acoplados com pelo menos um recipiente tampão. Se for operado para resfriamento, efetua o fluxo de refrigerante no recipiente tampão. O refrigerante aumenta sua densidade devido ao resfriamento e pode condensar, se for suficientemente resfriado. Se o elemento Peltier for subsequentemente operado para aquecimento e se o recipiente tampão estiver fechado de forma que nenhum refrigerante possa fluir de volta para o recipiente de armazenamento, a pressão do refrigerante aumenta.

[0017] Resumindo, a invenção fornece um aparelho e um método com o qual a pressão do refrigerante pode ser trazida a um valor desejado independente da pressão em um recipiente de armazenamento, em que uma distância desejada para o limite da fase gasosa líquida pode ser ajustada por meio de têmpera do refrigerante ou esta distância pode ser mantida em uma faixa desejada. Isto aplica-se tanto a refrigerantes líquidos como gasosos, em que a segurança de operação de instrumentos criocirúrgicos pode ser notavelmente aumentada também em condições adversas, por exemplo, em temperaturas ambiente particularmente baixas ou também altas. Particularmente, a segurança de operação do instrumento é facilitada independentemente da temperatura de um recipiente de armazenamento de refrigerante, por exemplo, uma garrafa de gás.

[0018] Os detalhes das modalidades da invenção são evidentes a partir da descrição seguinte e das figuras atribuídas, bem como das reivindicações dependentes. Os desenhos mostram:

[0019] A Figura 1 um aparelho inventivo para o fornecimento de refrigerante para um instrumento médico em uma ilustração esquemática e simplificada,

[0020] As Figuras 2-4 modalidades adicionais de um aparelho para o fornecimento de um instrumento médico em uma ilustração esquemática simplificada em cada caso,

[0021] A figura 5 um diagrama de fase esquemático para um refrigerante,

[0022] A Figura 5a um diagrama de entalpia-pressão para um refrigerante,

[0023] A Figura 6 uma bomba do aparelho inventivo,

[0024] A Figura 7 um aparelho inventivo com compressão térmica do refrigerante,

[0025] A Figura 8 é uma modalidade modificada de um aparelho inventivo com compressão térmica do refrigerante,

[0026] A Figura 9 um aparelho inventivo com compressão térmica do refrigerante em uma modalidade simplificada,

[0027] A Figura 10 outra modalidade modificada de um aparelho da invenção com compressão térmica do refrigerante,

[0028] A Figura 11 um sensor de saturação de vapor em uma ilustração esquemática.

[0029] A Figura 1 ilustra exemplificativamente um aparelho 10 para fornecimento de um instrumento criocirúrgico 11 ao qual um refrigerante K é fornecido através de um tubo 12 e retornado através de um tubo 13. Desse modo, o refrigerante K é fornecido ao instrumento 11 sob pressão, em que se expande em uma câmara de expansão 14 do instrumento 11, a fim de criar frio. A criação de frio pode ser baseada principalmente no efeito Joule-Thomson no qual a expansão de um refrigerante gasoso K em um restritor resulta em resfriamento.

[0030] Um recipiente de armazenamento 15, por exemplo, uma garrafa de gás, serve para fornecer refrigerante K e está conectado com o aparelho 10 através de uma conexão 16 para fornecer refrigerante gasoso K ao mesmo. Desse modo, a garrafa de gás é submetida a uma pressão dependente da temperatura que pode ter uma quantidade de, por exemplo, 51 bar a 15° C e cerca de 64 bar a 25° C. A pressão Pi do refrigerante K que deve ser fornecido ao instrumento 11 deve ter um valor de 55 bar, por exemplo. A fim de garantir isso independente da pressão Po no recipiente de armazenamento 15, o aparelho 10 usa compressão mecânica e para isso compreende, por exemplo, uma bomba 17 (bomba de aumento de pressão) que está conectada através da conexão 16 com o recipiente de armazenamento 15 no lado da sucção e através de um tubo 18 com um recipiente tampão 19 no lado da pressão. A bomba 17 está ilustrada exemplificativamen-te na figura 6. É configurada como bomba de pistão de dupla ação, cujo pistão deve fornecer apenas uma diferença de pressão entre o recipiente de armazenamento 15 e o recipiente tampão 19. No entanto, também outras bombas são adequadas, particularmente bombas de deslocamento, por exemplo, compressor de pistão, compressor de pistão duplo, compressor de parafuso, bomba de diafragma ou também um turbo-compressor.

[0031] Um tubo 20 leva do recipiente tampão 19, de preferência através de uma válvula de controle de pressão 21 para uma conexão de alimentação 22, conectada com o tubo 12. O tubo 13 formando o retorno é, no entanto, acoplado a uma conexão de retorno 23 que leva a uma saída 25 através de um controlador de fluxo (controlador de fluxo de massa) 24. Uma válvula de ativação 26 serve para ativação ou desativação do instrumento 11, por exemplo, a válvula de ativação 26 abre ou fecha um desvio entre o suprimento e o retorno.

[0032] Além disso, o aparelho 10 compreende um dispositivo de têmpera 27 que é atribuído pelo menos ao recipiente tampão 19, mas, de preferência, também aos tubos 18, 20 e à válvula de controle de pressão 21 que está termicamente acoplada aos mesmos. O dispositivo de têmpera 27 é termicamente acoplado ao recipiente tampão 19, aos tubos 18, 20 e à válvula de controle de pressão 21, a fim de influenciar sua temperatura. Como opção, o dispositivo de têmpera 27 também pode estar em contato térmico com a bomba 17 e, se necessário, também com um tubo conectando a válvula de controle de pressão 21 com a conexão de alimentação 22. No caso mais simples, o dispositivo de têmpera 27 é um dispositivo de aquecimento que serve para trazer os elementos que estão em contato térmico com eles a uma temperatura desejada e para mantê-la. No entanto, também pode ser configurado como dispositivo de resfriamento ou como dispositivo combinado de aquecimento e resfriamento.

[0033] Um dispositivo de controle 28 é fornecido para controle do aparelho 10 e, particularmente, o dispositivo de têmpera 27 sendo conectado ao dispositivo de controle 28. O dispositivo de têmpera 27 consiste, por exemplo, em um ou mais elementos de aquecimento que são fixados aos componentes e unidades a serem aquecidas, por exemplo, a bomba 17 e / ou o tubo 18 e / ou o recipiente tampão 19 e / ou o tubo 20 e / ou a válvula de controle de pressão 21. O dispositivo de controle 28 pode ser adicionalmente conectado a um sensor 29 para determinação da pressão e / ou temperatura do refrigerante K no recipiente tampão 19. Da mesma forma, o dispositivo de controle 28 pode ser conectado com a válvula de ativação 26 da bomba 17 e / ou o controlador de fluxo (controlador de fluxo de massa) 24.

[0034] Para explicação da operação do aparelho 10 e do instrumento 11 conectado a ele, supõe-se que o instrumento 11 deve ser fornecido com CO2 como refrigerante K sob uma pressão de, por exemplo, 55 bar, em que o refrigerante tem que ser fornecido em estado gasoso. É ainda suposto que a garrafa de gás que forma o recipiente de armazenamento 15 compreende uma temperatura de apenas 15° C e o refrigerante K é assim fornecido sob uma pressão de apenas 51 bar.

[0035] Durante o funcionamento, o refrigerante K proveniente do recipiente de armazenamento 15 é comprimido pela bomba 17, de modo que entra no recipiente tampão 19 sob uma pressão superior a 55 bar. Para isso a figura 5 ilustra o diagrama de fase do CO2. No recipiente de armazenamento 15, o refrigerante K está presente na fase líquida e também na fase gasosa (vapor). Sua condição está, portanto, localizada no limite de fase entre a fase líquida e a fase gasosa em To e Po. Assim, é fornecido como vapor saturado.

[0036] A compressão do refrigerante na bomba 17 leva a um aumento de temperatura primeiro, de modo que o aumento da pressão não resulta necessariamente em liquefação. No entanto, um resfriamento subsequente do refrigerante à temperatura ambiente pode potencialmente resultar em que ele cruze o limite da fase e forme gotícu-las. Devido à têmpera do recipiente tampão 19 por aquecimento do mesmo, a sua temperatura é, no entanto, aumentada para a temperatura T1, por exemplo, 25° C, que está localizado em uma região B da área para o estado gasoso de agregação, como aparente na figura 5, em que a região B está localizada com distância de segurança ao limite de fase. No recipiente tampão 19, o refrigerante K está de preferência exclusivamente presente na fase gasosa. No entanto, no fundo do recipiente tampão 19 também uma parte do refrigerante K pode, pelo menos temporariamente, depositar-se também na fase líquida.

[0037] O dispositivo de controle 28 pode ser configurado para regular a temperatura e, conforme apropriado, também a pressão no recipiente tampão 19, de modo que a região B (ver figura 5) não seja deixada e o refrigerante K não forme condensado em seu caminho até a câmara de expansão 14. Desse modo, a intensidade da produção a frio do instrumento 11 pode ser regulada pelo controlador de fluxo (controlador de fluxo de massa) 24 por meio do qual o fluxo de refrigerante é controlado. Desse modo, o controlador de fluxo 24 pode ser controlado pelo dispositivo de controle 28 que, por sua vez, está conectado a um interruptor de ativação, por exemplo, que deve ser operado manualmente.

[0038] Numerosas modificações podem ser feitas no dispositivo descrito 10 e seu modo de operação. Por exemplo, o aparelho 10 pode ser configurado para retirar o refrigerante K em um estado gasoso ou de vapor do recipiente de armazenamento 15, mas para fornecê-lo na conexão de alimentação 22 na condição líquida. Para isso, o recipiente tampão 19 pode ser configurado como recipiente de condensação. O refrigerante K é coletado no recipiente tampão pelo menos parcialmente na fase líquida. Nesta modalidade, o dispositivo de têmpera 27 pode ser um dispositivo de aquecimento ou também um dispositivo de resfriamento. Um refrigerante pode ser fornecido ao instrumento 11 no estado líquido a fim de evaporar na câmara de expansão 14, alcançando assim um respectivo efeito de resfriamento. Neste caso, a têmpera do recipiente tampão 19 - e, se aplicável, elementos adicionais, como os tubos 18, 20 e a válvula de controle de pressão 21 - evita a criação de bolhas de vapor no refrigerante K antes que ele alcance a câmara de expansão 14. O dispositivo de têmpera 27 garante que o estado de fase do refrigerante K está na região B1 de acordo com a figura 5. A região B1 está disposta na área para o estado líquido de agregação com distância de segurança para o limite de fase.

[0039] Na figura 5A, um diagrama de entalpia-pressão de um refrigerante, por exemplo, CO2 é ilustrado com uma curva de ebulição I, uma curva de orvalho II e um ponto crítico III. Entre a curva de ebulição I e a curva de orvalho II, uma região está localizada abaixo do ponto crítico III no qual o refrigerante é fornecido na fase líquida e também na fase de vapor. O teor de vapor da mistura é caracterizado por curvas de isovapor que cruzam a abscissa. As curvas isotérmicas cruzam a área de vapor úmido. Nesse caso, a razão de vapor para líquido (isto é, a saturação de vapor) não pode ser determinada a partir da pressão e temperatura. Portanto, na proximidade da curva de ebulição I e da curva de orvalho II, bem como entre elas, não pode ser determinado se o refrigerante é fornecido como gás, líquido ou como mistura bifásica por medição da pressão e temperatura. A operação correta do instrumento, entretanto, depende da condição correta do refrigerante. Para isso, um sensor de saturação de vapor 29-d pode ser fornecido no tubo que leva à conexão de alimentação 22 ou em outro local adequado do aparelho 10, conforme ilustrado esquematicamente na figura 1 e descrito a seguir. O sensor de saturação de vapor 29-d pode ser fornecido em adição ou alternativamente aos outros sensores no aparelho 10. O sensor de saturação de vapor 29-d pode ser fornecido em conformidade em todas as modalidades do aparelho inventivo 10.

[0040] Na modalidade do aparelho 10 de acordo com a figura 2, o refrigerante K não tem necessariamente de ser retirado em estado gasoso do recipiente de armazenamento 15. Também é possível fornecer o refrigerante K em estado líquido à bomba 17 e ao recipiente tampão 19, por exemplo, em que o recipiente de armazenamento 15 é dotado de um respectivo tubo vertical ou está disposto de cabeça para baixo.

[0041] Em todas as modalidades descritas, o recipiente de armazenamento 15 pode ser um recipiente separado, por exemplo, uma garrafa de gás, e pode ser conectada à conexão 16 ou, como alternativa, pode ser configurada como um recipiente de armazenamento que faz parte do aparelho 10. Este último é ilustrado na figura 3, em que nenhuma saída é fornecida para liberar o refrigerante usado para dentro o ambiente. Em vez disso, o controlador / sensor de fluxo 24 está conectado a um tubo de retorno 30 no qual uma bomba 31 está disposta. O tubo de retorno 30 leva ao recipiente de armazenamento 15 que pode ser configurado como recipiente de condensação, por exemplo, a fim de fornecer refrigerante K pelo menos parcialmente na fase líquida. Além disso, o aparelho 10 pode ser configurado e pode funcionar como descrito acima, por exemplo, em conexão com a figura 2.

[0042] Também é possível fornecer apenas um recipiente tampão 19 em vez do recipiente de armazenamento 15 e do recipiente tampão 19, bem como a bomba 17 disposta entre os mesmos e conectar o tubo de retorno 30 diretamente ao recipiente tampão 19. Neste caso o recipiente de armazenamento 15 e a bomba 17 são omitidos, em que a bomba 31 cria uma pressão suficiente para a alimentação do recipiente tampão 19.

[0043] A Figura 4 ilustra uma modalidade do aparelho 10 similar à da figura 3, no entanto, com recipiente de armazenamento externo 15 que não faz parte do aparelho, por exemplo, novamente na forma de uma garrafa de gás. O tubo de retorno 30 está ligado à conexão de sucção da bomba 17. Em alternativa, também pode ser ligado ao recipiente tampão 19, se a bomba 31 permitir a respetiva criação de pressão. O aparelho 10 pode ser configurado para fornecer refrigerante gasoso K ao instrumento, como ilustrado na figura 4 ou também para fornecer refrigerante líquido K de acordo com a figura 3. O dispositivo de têmpera 27 é controlado pelo dispositivo de controle 28 em cada caso de modo que o refrigerante está localizado no diagrama de fase de acordo com a figura 5, ou na região segura B desejada ou na região B1 segura do líquido desejada.

[0044] Além disso, o aparelho 10 pode compreender um dispositivo de reconhecimento de instrumento 32 em todas as modalidades (figura 1). O dispositivo de reconhecimento de instrumento 32 pode ser configurado particularmente para detectar a pressão necessária para a operação do instrumento ou para distinguir se o instrumento 11 deve ser alimentado com refrigerante líquido ou gasoso. Por conseguinte, o dispositivo de têmpera 27 pode ser configurado como um dispositivo de aquecimento ou resfriamento, a fim de transferir o refrigerante K conforme necessário na região B ou B1 do diagrama de fase de acordo com a figura 5.

[0045] O aparelho 10 descrito até agora opera com compressão mecânica. No entanto, o aparelho 10 é ilustrado nas figuras 7 e 8 que operam com compressão térmica do refrigerante K. Para isso, o aparelho 10, de acordo com a figura 7, compreende um primeiro recipiente tampão 19a, bem como um segundo recipiente tampão 19b que estão ambos conectados com o recipiente de armazenamento 15 por meio de uma válvula de retenção 33a ou 33b, respectivamente. Uma bomba mecânica não é fornecida no respectivo tubo 18. No entanto, se necessário, essa bomba pode ser fornecida. As válvulas de retenção 33a, 33b são configuradas para permitir um fluxo do recipiente de armazenamento 15 no respectivo recipiente tampão 19a, 19b, mas para bloquear um respectivo fluxo de retorno.

[0046] Os dois recipientes tampão 19a, 19b são conectados, respectivamente, com um dispositivo de têmpera 27a, 27b que são preferencialmente configurados como elementos Peltier. Os dispositivos de têmpera 27a, 27b atribuídos aos respectivos recipientes tampão 19a, 19b são conectados ao dispositivo de controle 28 a fim de operar, por exemplo, alternada ou sincronicamente deslocados em relação um ao outro na operação de resfriamento ou na operação de aquecimento. Os dispositivos de têmpera 27a, 27b configurados como elementos Peltier são configurados para aumentar ou diminuir a temperatura no respectivo recipiente tampão 19a, 19b em relação à temperatura ambiente.

[0047] Os dois recipientes tampão 19a, 19b estão, em cada caso, ligados à conexão de alimentação 22 através das válvulas de controle de pressão 21a, 21b. As válvulas de controle de pressão 21a, 21b também podem ser conectadas a um(ns) dispositivo (s) de têmpera comum(ns) ou separado (s) 27c que podem ser, preferencialmente, configurados como dispositivos de aquecimento exclusivos. As válvulas de controle de pressão 21a, 21b podem ser configuradas exclusivamente de maneira controlada por pressão, conforme descrito em relação às modalidades acima. Além disso, ou como alternativa, podem ser controlados pelo dispositivo de controle 28 para fechar, se o respectivo recipiente tampão a montante 19a, 19b não for aquecido, mas resfriado. Além disso, a descrição acima se aplica ao aparelho 10 de acordo com a figura 7.

[0048] O aparelho 10 de acordo com a figura 7 opera da seguinte forma:

[0049] Para a explicação da operação, é primeiro suposto que ambos os recipientes tampão 19a, 19b estão vazios. Em primeiro lugar, o refrigerante (CO2) do recipiente de armazenamento 15 entra nos recipientes tampão 19a, 19b através do tubo 18 e das duas válvulas de retenção 33a, 33b até que uma compensação de pressão seja alcançada. Pelo menos um dos dois recipientes tampão 19a, 19b, por exemplo, o recipiente tampão 19a é agora arrefecido por meio do dispositivo de têmpera 27a. Ao fazer isso, o refrigerante pode condensar, pelo que, devido à diminuição da pressão que ocorre, o refrigerante adicional flui através da válvula de retenção 33a. O condensado é formado no recipiente tampão 19a, o nível do qual aumenta até o sensor de nível 29a disparar e indicar o nível para o dispositivo de controle 28. O dispositivo de controle 28 termina a fase de resfriamento e desativa a operação de resfriamento do dispositivo de têmpera 27a. O aparelho 10 agora está pronto para operação a fim de fornecer um instrumento conectado. Para isso, o dispositivo de têmpera 27a é transferido para a operação de aquecimento a fim de aquecer o recipiente tampão 19a e criar a pressão desejada. Instantaneamente, o dispositivo de têmpera 27b pode efetuar a condensação do refrigerante K que flui para o recipiente tampão 19b na operação de resfriamento e pode, assim, efetuar o enchimento do mesmo com condensado até que um sensor de nível não ilustrado seja acionado. Com isso, a fase de resfriamento do recipiente tampão 19b pode ser encerrada.

[0050] A conexão de alimentação 22 pode agora ser continuada sob aquecimento ou têmpera contínua do recipiente tampão 19a até que o condensado presente no recipiente tampão 19a seja consumido até que o sensor de pressão 29 indica uma pressão decrescente. O dispositivo de controle 28 agora transfere o dispositivo de têmpera 27b para operação de aquecimento a fim de criar a pressão operacional necessária no recipiente tampão 19b. Além disso, ativa o dispositivo de têmpera 27a em operação de resfriamento, a fim de encher novamente o recipiente tampão 19a com condensado de refrigerante.

[0051] As fases de aquecimento e de resfriamento nos dois recipientes tampão 19a, 19b podem se alternar de modo que a pressão de entrada necessária seja sempre fornecida nas duas válvulas de controle de pressão 21a, 21b. Além disso, as válvulas de controle de pressão 21a, 21b podem ser mantidas quentes por meio do dispositivo de têmpera 27c, a fim de evitar a condensação do refrigerante nas válvulas de controle de pressão 21a, 21b, bem como nos tubos de abastecimento e retorno.

[0052] O aparelho 10 de acordo com a figura 8 é basicamente configurado de forma similar. No entanto, o recipiente de armazenamento 15 compreende um tubo vertical 35 diferente do aparelho 10 de acordo com a figura 7 de modo que refrigerante líquido é fornecido ao recipiente tampão 19a, 19b que é resfriado respectivamente. Isto encurta as fases de enchimento para os recipientes tampão 19a, 19b, bem como reduz a potência de arrefecimento necessária para o enchimento do respectivo recipiente tampão 19a, 19b. Além disso, a descrição do dispositivo 10 de acordo com a figura 7 se aplica em consequência para o aparelho 10 de acordo com a figura 8.

[0053] O aparelho 10 de acordo com a figura 7 está configurado para fornecer gás continuamente a conexão de alimentação 22 em que os dois recipientes tampão 19a, 19b são alternadamente aquecidos e resfriados. Além disso, a figura 9 ilustra uma versão simplificada do aparelho que está configurado para fornecer refrigerante com a pressão e a temperatura desejadas na conexão de alimentação 22, pelo menos por um certo tempo. Para temperar o refrigerante, apenas um único recipiente tampão 19 é fornecido no qual uma baixa pressão pode ser criada por resfriamento por meio do dispositivo de têmpera 27 que permite que o refrigerante flua no recipiente tampão 19 e se condense. Alternativamente, o recipiente de armazenamento 15 pode ser fornecido com um tubo vertical 35 diferente da ilustração na figura 9 ou pode ser disposto de cabeça para baixo de modo que durante o resfriamento do recipiente tampão 19 o refrigerante líquido nele circule.

[0054] Após esta fase de enchimento, o recipiente tampão 19 pode ser aquecido por meio do dispositivo de têmpera 27 de modo que a pressão mais alta desejada seja alcançada no recipiente tampão 19. Agora é possível fornecer refrigerante com a pressão desejada e a temperatura desejada na conexão de abastecimento 22 até que o abastecimento no recipiente tampão 19 seja esgotado. O tamanho do recipiente tampão pode ser dimensionado de forma que o suprimento fornecido seja suficiente para a realização de uma ou mais cirurgias.

[0055] Outro dispositivo modificado 10 é ilustrado na figura 10. A particularidade deste dispositivo é que os recipientes tampão 19a, 19b são conectados com dispositivos de têmpera 27a, 27b que fornecem apenas uma função de aquecimento, mas nenhuma função de resfriamento, como, por exemplo, resistores de aquecimento elétrico. Em vez de válvulas de retenção 33a, 33b, no entanto, válvulas de passagem 36a, 36b são fornecidas no aparelho 10 de acordo com a figura 10 que conectam o recipiente tampão 19a, 19b com o recipiente de armazenamento 15 ou ventila-o para o ambiente. Em vez das válvulas de passagem 36a, 36b, também podem ser fornecidas outras válvulas controladas, por exemplo, uma válvula liga / desliga no tubo 18 e outra válvula liga / desliga controlada para ventilação do respectivo recipiente tampão. As válvulas de passagem 36a, 36b ou as outras válvulas são controladas pelo dispositivo de controle 28 que não é ilustrado na figura 10. Para a explicação da função, é primeiro suposto que ambos os recipientes tampão 19a, 19b estão cheios com refrigerante. Se agora, por exemplo, o recipiente tampão 19a é aquecido por meio do dispositivo de têmpera 27a e se a válvula de passagem 36a estiver fechada, a pressão no recipiente tampão 19a aumenta até o valor desejado. Por meio da válvula de controle de pressão 21a, o refrigerante pode agora ser fornecido com a pressão desejada na conexão de alimentação 22.

[0056] Simultaneamente, o recipiente tampão 19b pode ser enchido com refrigerante. Para isso, é primeiro ventilado por meio da válvula de passagem 36b e, assim, feito sem pressão. Subsequentemente, o recipiente tampão 19b é conectado ao tubo 18 através da válvula de passagem 36b de modo que o refrigerante possa fluir para o recipiente tampão 19b através do tubo vertical 35 e da válvula de passagem 36b até que uma compensação de pressão seja alcançada. A válvula de passagem 36b pode agora fechar de modo que o recipiente tampão 19b esteja pronto para fornecer refrigerante. Antes de tal fornecimento ser desejado, o dispositivo de controle 28 liga o dispositivo de aquecimento 27b a fim de temperar o recipiente tampão 19b e, assim, trazê-lo à temperatura e à pressão desejadas, pelo que o recipiente tampão 19b está pronto para o fornecimento. Agora, pelo menos por um curto prazo, ambos os recipientes tampão 19a, 19b podem fornecer refrigerante, pelo que se supõe que o fornecimento de refrigerante no recipiente tampão 19a se esgota ou está completamente esgotado. Assim logo que este seja o caso, o dispositivo de têmpera 27a é desativado de modo que o recipiente tampão 19a possa esfriar novamente. Além disso, a válvula de passagem 36a pode agora ser usada para esgotar a pressão remanescente do recipiente tampão 19a e, assim, tornar o recipiente tampão 19a sem pressão. Se isto tiver sido realizado, o recipiente tampão 19a pode ser conectado ao recipiente de armazenamento 15 por meio da válvula de passagem 36a de modo que o refrigerante flua no recipiente tampão 19a e o encha até que a compensação de pressão seja alcançada. Neste momento, a válvula de passagem 36a pode fechar novamente e pode, assim, ser transferida na posição ilustrada na figura 10. Após a ativação do dispositivo de têmpera 27a e aquecimento suficiente do recipiente tampão 19a por meio dele, o recipiente tampão 19a está pronto para fornecimento. Assim, ambos os recipientes tampão 19a, 19b podem ser enchidos e temperados alternadamente, a fim de fornecer refrigerante com a pressão e a temperatura desejadas na conexão de alimentação 22 em uma maneira alternada sincronicamente ou também com uma sobreposição sincrôni-ca. Em uma versão simplificada do aparelho 10 de acordo com a figura 10, apenas um único recipiente tampão 19 está presente que é alternadamente tornado sem pressão por meio da válvula de passagem 36a e é então cheio e subsequentemente separado do recipiente de armazenamento e aquecido a fim de fornecer o recebeu fornecimento de refrigerante com a pressão e temperatura desejadas. A operação é então similar ao aparelho 10 de acordo com a figura 9 com a diferença de que a redução de pressão necessária para o enchimento do recipiente tampão 19a não é conseguida por resfriamento do recipiente tampão 19a, mas por ventilação para a atmosfera.

[0057] Também no aparelho 10, de acordo com as figuras 9 ou 10 e nas modalidades modificadas derivadas das mesmas, uma bomba pode ser disposta no tubo 18 para suporte do enchimento do respectivo recipiente tampão 19, 19a, 19b.

[0058] A Figura 11 ilustra esquematicamente o sensor de saturação de vapor 29-d. O sensor de saturação de vapor 29-d é configurado como sensor capacitivo. Para isso, compreende um capacitor 40 através do qual o fluido, cuja condição deve ser determinada, é canalizado como dielétrico. O capacitor 40 compreende um alojamento em forma de tubo 41 que é usado como eletrodo externo e no espaço interno do qual um segundo, por exemplo, eletrodo em forma de haste 42 está disposto. O alojamento 41 é fechado de forma estanque em ambas as extremidades, em que o eletrodo 42 se estende para fora do alojamento 41. Além disso, duas conexões 43, 44 são fornecidas no alojamento 41 para fornecimento e retorno do fluido, cuja condição deve ser determinada.

[0059] Os dois eletrodos, isto é, o alojamento 41 e o eletrodo 42 estão conectados a um circuito elétrico 45 por meio de conexões elétricas adequadas, em que o circuito 45 serve para a determinação da capacidade entre o eletrodo 42 e o alojamento 41. O circuito pode usar qualquer método de medição de capacidade adequada. Dependendo da capacidade determinada, ele cria um sinal em sua saída 46 caracterizando a capacidade medida e, assim, a saturação de vapor do canal de fluido através do capacitor 40, em que o sinal é fornecido ao dispositivo de controle 28.

[0060] É possível ainda fornecer um sensor de temperatura que detecta a temperatura do refrigerante fluindo através do capacitor na proximidade direta do sensor de saturação de vapor 29-d. Pode ser fornecido para determinar a pressão do refrigerante a partir da saturação de vapor medida e da temperatura medida, pelo menos se a condição do refrigerante estiver localizada entre a curva de ebulição I e a curva de orvalho II (figura 5a).

[0061] O aparelho 10 para fornecimento de refrigerante, particularmente CO2, que é, preferencialmente, fornecido em garrafas, para instrumentos criocirúrgicos pode compreender um dispositivo de compressão mecânica ou térmica. Para isso, uma bomba 17 pode ser proporcionada a fim de fornecer o CO2 retirado da garrafa em um recipiente tampão 19 com uma pressão de operação desejada, em que a pressão na garrafa de gás pode ser menor do que a pressão de operação desejada. O aparelho 10 compreende um dispositivo de têmpera 27 que é configurado para levar o refrigerante a uma temperatura desejada, particularmente uma temperatura que é mais alta do que a temperatura na garrafa de gás ou em outro recipiente de armazenamento 15. Ao fazer isso, um fornecimento seguro de um instrumento criocirúrgico com refrigerante tendo a pressão desejada e temperatura suficiente é garantido. Particularmente, evita-se a criação de gotículas indesejadas no instrumento ou nos tubos de alimentação.
Relação de Sinais de Referência
10 dispositivo
11 instrumento
12 tubo (alimentação)
K refrigerante
13 tubo (returno)
14 câmara de expansão
15 recipiente de armazenamento
16 conexão
17 bomba
18 tubo
19 recipiente tampão
19a, 19b recipiente tampão
20 tubo
21 válvula de controle de pressão
21a, 21b válvula de controle de pressão
22 conexão de alimentação
23 conexão de retorno
24 controlador de fluxo/sensor (sensor de fluxo de massa)
25 saída
26 válvula de ativação
27 dispositivo de têmpera
27a, 27b, 27c dispositivo de têmpera
28 dispositivo de controle
29 sensor de pressão
29a, 29b sensor de pressão
29-d sensor de saturação de vapor
30 tubo de retorno
31 bomba
32 dispositivo de reconhecimento de instrumento
33a, 33b válvulas de retenção
34a, 34b sensor de nível
35 tubo vertical
36a, 36b válvulas de passagem
40 capacitor
41 alojamento
42 eletrodo
43 conexão
44 conexão
45 circuito
46 saída
B região gasosa
B1 região líquida
P pressão
T temperatura

Claims

Dispositivo (10) para fornecimento de refrigerante (K) para um instrumento médico (11), caracterizado pelo fato de
- - compreender um recipiente de armazenamento (15) ou uma conexão (16) para um recipiente de armazenamento (15) configurado para armazenamento de um primeiro fornecimento de refrigerante (K) em condição comprimida com uma primeira pressão Po,
- - compreender um recipiente tampão (19) que é configurado para armazenamento de um segundo fornecimento de refrigerante (K) em condição comprimida com uma segunda pressão P1,
- - compreender um dispositivo de têmpera (27) que está pelo menos conectado com o recipiente tampão (19) a fim de influenciar a temperatura (T) do mesmo.
Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser fornecida uma bomba (17) que está conectada ao recipiente de armazenamento (15) do lado da sucção e ao recipiente tampão (19) no lado da pressão.
Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender um sensor de saturação de vapor (29-d).
Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a pressão e a temperatura no recipiente tampão serem ajustadas de modo que o refrigerante (K) no recipiente tampão (19) seja fornecido em fase gasosa exclusivamente ou que a pressão e a temperatura no recipiente tampão (19) sejam ajustadas de modo que o refrigerante (K) no recipiente tampão (19) seja fornecido pelo menos em parte na fase líquida e em outra parte na fase gasosa ou que a pressão e a temperatura no recipiente tampão (19) são ajustadas de modo que o refrigerante (K) no recipiente tampão (19) seja fornecido exclusivamente na fase líquida.
Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a bomba (17) ser uma bomba volumétrica, de preferência, uma bomba de pistão duplo.
Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de uma válvula de controle de pressão (21) ser disposta entre o recipiente tampão (19) e uma conexão de alimentação (22) para fornecimento de refrigerante (K) a um instrumento criocirúrgico (11) a ser fornecido.
Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de ser fornecido um dispositivo de reconhecimento de instrumento (32) que está conectado à bomba (17) e / ou ao dispositivo de têmpera (27) para fornecer o refrigerante (K) em uma condição predefinida para o instrumento (11).
Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o dispositivo de têmpera (27) estar conectado à válvula de controle de pressão (21).
Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o dispositivo de têmpera (27) estar conectado com tubos (18, 20) que conectam o recipiente tampão (19) com a bomba (17) e / ou o recipiente tampão (19) com a válvula de controle de pressão (21) e / ou a válvula de controle de pressão (21) com a conexão de alimentação (22).
Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o dispositivo de têmpera (27) estar configurado para fornecer pelo menos uma função de aquecimento.
Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender uma conexão de retorno (23) para conexão do instrumento (11) a ser fornecido.
Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a conexão de retorno (23) estar conectada a um sensor de fluxo de massa (24).
Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de uma bomba de retorno de fluxo (31) ser disposta entre a conexão de retorno (23) e o recipiente de armazenamento (15).
Método para fornecer um refrigerante para um instrumento médico (11), em que durante o método:
refrigerante (K) é retirado de um recipiente de armazenamento (15) a uma primeira pressão Po e é transportado em um recipiente tampão (19),
a pressão do refrigerante (K) é aumentada durante o transporte no recipiente tampão (19) ou após o transporte, caracterizado pelo fato de o refrigerante (K) ser temperado durante e / ou após a sua compressão.
Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o refrigerante ser retirado do recipiente de armazenamento (15) como vapor saturado e ser comprimido por meio de uma bomba (17) para aumentar sua pressão.