ES2657640T3 - Sistema de control de regulación térmica y/o de presión - Google Patents

Abstract

Un sistema de control para un conjunto de termo-regulación, que incluye: un conjunto (12') de colector de fluido que incluye una entrada de colector para recibir fluido de termo-regulación desde al menos una fuente de fluido de termo-regulación a una temperatura de termo-regulación, y una salida (26) de colector para suministrar fluido de termo-regulación a un paquete de interfaz; en el que el conjunto de colector es operable para proporcionar de manera selectiva fluido de termo-regulación a dicho paquete de interfaz a través de la salida de colector según los parámetros de alimentación; una unidad (56') de control operable para obtener una tasa de transferencia de energía característica entre un primer usuario y un primer paquete de interfaz de este tipo antes del inicio de un plan de tratamiento, y para obtener un perfil de temperatura deseado y un algoritmo de conversión, en el que el perfil de temperatura deseado proporciona un perfil de temperatura del paquete de interfaz deseado a lo largo del tiempo para el plan de tratamiento y el algoritmo de conversión proporciona una fórmula para derivar uno o más parámetros de alimentación para hacer que el primer paquete de interfaz alcance o mantenga una temperatura deseada, en el que el algoritmo de conversión depende la tasa de transferencia de energía característica; en el que la unidad (56') de control es operable para calcular uno o más parámetros de alimentación a partir del perfil de temperatura deseado y el algoritmo de conversión; en el que la unidad (56') de control es operable para operar el conjunto de colector de fluido según dichos uno o más parámetros de alimentación; en el que la tasa de transferencia de energía característica es una diferencia entre una tasa de transferencia de energía absoluta del primer paquete de interfaz cuando se aplica al primer usuario, y una tasa de transferencia de energía del primer paquete de interfaz sin un usuario.

Description

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Un paquete de interfaz adecuado para su uso con el conjunto de colector descrito en la presente memoria se describe detalladamente en las solicitudes de patente británicas GB-1211149.8 presentada el 22 de Junio de 2012 y 1309310.9 y la solicitud de patente PCT publicada como WO 2013/190333 presentada simultáneamente con la presente solicitud bajo la referencia de archivo RJ/N30272.

Con referencia a la Figura 1, esto muestra en forma esquemática los componentes principales de una realización del sistema 10 de termo-regulación que incorpora una realización preferida del conjunto 12 de colector. El sistema 10 de termo-regulación incluye una unidad 14 de suministro térmico que incluye un tanque 16 caliente que proporciona un fluido de termo-regulación calentado, típicamente agua, y un tanque 18 frío, que típicamente proporciona refrigerante o fluido de termo-regulación frío, una vez más típicamente agua. El tanque 16 caliente y el tanque 18 frío podrían estar provistos de dispositivos de calentamiento y de enfriamiento adecuados de un tipo conocido en la técnica. Estos pueden ser controlables por temperatura, pero en la realización preferida esto no es necesario, ya que el tanque 16 caliente y el tanque 18 frío podrían ser operados a temperaturas establecidas individuales (caliente y fría respectivamente), con el conjunto 12 de colector diseñado para permitir una regulación de la temperatura del fluido suministrado por el colector. El tanque frío puede ser ajustado, por ejemplo, a entre -10°C y 10°C y el tanque caliente puede ser ajustado entre 30°C y 60°C. Los tanques pueden ser operados en sus límites o a una temperatura específica dentro de sus límites

El sistema 10 incluye también un paquete 20 de interfaz que está acoplado al colector 12 mediante acoplamientos 22, 24 de conducto adecuados. En el ejemplo mostrado en la Figura 1, el colector 12 tiene un único conducto 26 de salida y un único conducto 28 de retorno, que respectivamente suministran fluido a y reciben fluido desde una pluralidad de conductos del paquete 20 de interfaz. Más específicamente, en este ejemplo, el paquete 20 de interfaz incluye tres conjuntos 30, 32, 34 de conductos de tratamiento para aplicar un tratamiento térmico desde el paquete 20 de interfaz. Cada conjunto 30-34 está formado por dos conductos de tratamiento, que están dispuestos en forma de múltiples espirales, tal como se describe en la solicitud de patente tramitada junto con la presente WO 2013/190333 (presentada bajo la referencia RJ/N30272) indicada anteriormente. El diseño y la disposición de los conductos 30-34 de tratamiento y, de hecho, del paquete 20 de interfaz completo no son relevantes para las enseñanzas en la presente invención y se describen únicamente como un ejemplo.

De esta manera, en este ejemplo, el paquete 20 de interfaz incluye seis conductos o tubos 36 en su entrada y, de manera similar, seis conductos o tubos 38 en su salida. El acoplamiento 22 de conductos en la salida del conjunto 12 de colector está diseñado para dividir el fluido de suministro en seis canales preferiblemente iguales para alimentar cada uno de los seis conductos 36 de entrada del paquete de interfaz. De manera similar, el acoplamiento 24 del conducto de retorno puede combinar las seis trayectorias de retorno de fluido desde los conductos 38 de salida del paquete de interfaz al único conducto 28 de retorno del conjunto 12 de colector. La persona con conocimientos en la materia apreciará fácilmente que los acoplamientos 22, 24 de conducto pueden estar simplemente en forma de divisores/combinadores de fluido. Sin embargo, se prevé que los acoplamientos 22, 24 de conducto puedan incluir también válvulas de control para controlar si el fluido es pasado o no a uno o más de los conductos del paquete 20 de interfaz, para controlar de esta manera si la totalidad del paquete 20 de interfaz recibe suministro de fluido de termo-regulación o solo una parte del mismo.

El conjunto 12 de colector incluye un primer conjunto de unidades 40 de válvula para controlar el mezclado del fluido de termo-regulación, tal como se describe en detalle a continuación, y un segundo conjunto de unidades 42 de válvula para controlar la salida y la re-circulación del fluido de termo-regulación en el interior del sistema 10, descrito también en detalle a continuación. El conjunto 12 de colector incluye también una cámara 44 de mezclado de suministro o de envío y una cámara 46 de mezclado de re-circulación o de retorno, en el que ambas están acopladas al primer conjunto de unidades 40 de válvula. El conjunto 12 incluye también una bomba 48 de fluido, que en esta realización forma parte del conjunto 12 de colector, pero que en otras realizaciones podría ser un componente separado proporcionado en cualquier posición adecuada dentro de la trayectoria del conducto que es capaz de aplicar presión de bombeo a todos los conductos del sistema 10. Por supuesto, podrían proporcionarse más de una bomba según sea apropiado.

El conjunto 12 de colector incluye también un módulo 50 sensor que típicamente está dispuesto después de la bomba 48 y que incluye un sensor de temperatura del líquido y un sensor de flujo. El conjunto 12 está provisto además de una célula 52 de seguridad de estado sólido que incluye uno o ambos de entre un sensor de temperatura y un sensor de presión, así como un disparador capaz de cortar completamente el conducto 26 de salida del conjunto 12 de colector con el fin de detener todo el flujo de fluido al paquete 20 de interfaz en el caso en el que la temperatura detectada excede o cae por debajo de un valor umbral predeterminado y/o cuando la presión detectada excede un valor umbral predeterminado.

Hay provisto también un sensor 54 de temperatura que es operable para detectar la temperatura del fluido de retorno desde el paquete 20 de interfaz a través del conducto 28 de retorno, usado para supervisar el efecto del tratamiento térmico mediante el paquete 20 de interfaz. El sensor 52 de temperatura está acoplado a un sistema de control mostrado esquemáticamente en 56 y que está diseñado para controlar la operación del sistema 10 para generar temperaturas de tratamiento deseadas o predeterminadas y perfiles de temperatura en el interior del paquete 20 de interfaz. Para este propósito, la unidad 56 de control incluye una conexión eléctrica al sensor 54 de temperatura, así como conexiones eléctricas a las unidades 40, 42 de válvula y la bomba 48. Típicamente, la unidad 56 de control estará basará en un

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establece de manera que re-circule internamente en el interior del conjunto de colector, es decir, por aislamiento de los tanques 16 y 18 caliente y frío y también del paquete 20 de interfaz. Tal como puede observarse en la Figura 4, las unidades V2, V3, V5, V6 y V8 de válvula están completamente cerradas. Por otra parte, las unidades V1, V4 y V7 de válvula están completamente abiertas. En esta configuración, el fluido es capaz de circular a través de la cámara 44 de envío del mezclador a través del conducto 86 de re-circulación al conducto 28 de retorno y de nuevo a la cámara 46 de retorno del mezclador antes de ser alimentado de nuevo a la cámara 44 de envío del mezclador. De esta manera, la temperatura global del fluido dentro de este bucle de la Figura 4 no está sometida a cambios de temperatura desde ninguno de los tanques 16 o 18 caliente o frío o desde el paquete 20 de interfaz. Esta configuración es particularmente útil para estabilizar la temperatura del bucle de conducción en el interior del conjunto 12 de colector, que posteriormente puede optimizar y proporcionar cambios rápidos de temperatura en el interior del paquete 20 de interfaz. Más específicamente, la temperatura del fluido en el bucle de la Figura 4 puede ser estabilizada y, a continuación, alimentada directamente al paquete 20 de interfaz abriendo la válvula V8 y cerrando la válvula V7.

Como ejemplo, cuando la parte de la anatomía del paciente que está siendo tratada se ha estabilizado, el sistema puede permitir el corte del flujo de fluido en el interior del paquete 20 de interfaz durante un período, para la generación de un volumen de fluido a una nueva temperatura en el interior del colector 12 (que sería precedido por el establecimiento de las unidades V1-V8 de válvula para proporcionar entrada desde uno o ambos de entre los tanques 16, 18 frío y caliente, según sea apropiado, antes del aislamiento del fluido al bucle mostrado en la Figura 4) con un cambio rápido en la temperatura del paquete de interfaz conseguida mediante el cierre de la válvula V7 de re-circulación y la apertura de la válvula V8 de salida para reemplazar el fluido en el interior del paquete 20 de interfaz.

Otra configuración del conjunto 12 de colector y, de esta manera, del sistema 10 de termo-regulación se muestra en la Figura 5. En esta configuración, los tanques 16 y 18 caliente y frío están aislados del bucle de fluido por el cierre de las unidades V2, V3, V5 y V6 de válvula, mientras que la re-circulación de fluido a través del colector solo es cortada por el cierre de la unidad V7 de válvula. Las unidades V1, V4 y V8 de válvula están abiertas, de manera que el fluido puede pasar desde la cámara 44 de envío del mezclador a través de la bomba 48, a través de la unidad V8 de válvula de salida al paquete 20 de interfaz y, a continuación, desde el paquete 20 de interfaz a través del conducto 28 de retorno y la unidad V1 de válvula a la cámara 46 de retorno del mezclador, tras lo cual puede pasar de nuevo a la cámara 44 de envío del mezclador a través de la unidad V4 de válvula. En esta configuración, no hay un ajuste de la temperatura del fluido en el interior del circuito de fluido, aparte del intercambio de calor a través del paquete 20 de interfaz, manteniendo de esta manera una temperatura constante cuando la temperatura del paquete 20 de interfaz coincide con la temperatura de la parte de la anatomía del paciente que está siendo tratada, o un cambio gradual en la temperatura del fluido en el interior del circuito que tiende a la temperatura del paciente en el sitio de tratamiento. De esta manera, este bucle puede proporcionar una estabilización suave de la temperatura entre el fluido y el paciente.

Será evidente que el conjunto 12 de colector puede proporcionar numerosas otras configuraciones no mostradas en los ejemplos de las Figuras 2 a 5. Por ejemplo, el conjunto 12 de colector puede aislar también el paquete 20 de interfaz del circuito en el conjunto 12 de colector y los tanques 16 y 18 caliente y frío, por ejemplo, con el fin de cambiar la temperatura en el interior de la trayectoria de circulación sin cambiar la temperatura del fluido en el interior del paquete 20 de interfaz. Más específicamente, mediante el cierre de la unidad V8 de válvula, de una manera similar a la mostrada en la Figura 4, el flujo de fluido al paquete 20 de interfaz puede detenerse y con la unidad V7 de válvula abierta el fluido puede hacerse circular de nuevo en el interior del conjunto 12 de colector. Al abrir las unidades V2, V3, V5 y V6 de válvula, según sea apropiado, la temperatura del fluido en el interior de la trayectoria de re-circulación puede ser cambiada a una temperatura deseada, que a continuación puede ser alimentado al paquete 20 de interfaz cerrando la unidad V7 de válvula de recirculación y abriendo la unidad V8 de válvula de salida, para proporcionar un nuevo volumen de fluido al paquete 20 de interfaz a la nueva temperatura, generando un cambio de temperatura muy rápido en el interior del paquete 20 de interfaz y una provisión rápida de una nueva temperatura de tratamiento. Esto puede proporcionar cambios muy rápidos en la temperatura de tratamiento, lo que puede ser particularmente útil para algunos tratamientos.

La unidad 48 de bomba puede operar en una única dirección de flujo tal como se indica mediante las flechas en las Figuras. Otras realizaciones pueden permitir que la unidad 48 de bomba sea capaz de bombear en ambas direcciones, lo que puede ser útil para crear diferencias de presión en el interior del paquete 20 de interfaz. Sin embargo, las diferencias de presión pueden crearse también mediante la operación selectiva de la unidad 48 de bomba y/o abriendo y cerrando, según sea apropiado, las unidades V7 y V8 de válvula. Específicamente, a medida que la unidad V8 de válvula se abre y se cierra, esto cambiará la presión de fluido en el interior del paquete 20 de interfaz. De esta manera, la unidad V8 de válvula puede ser operada para crear impulsos de presión en el interior del paquete 20 de interfaz. Cuando la unidad V8 de válvula está cerrada, la unidad V7 de válvula debería estar abierta (pero no necesariamente en todos los casos), con el fin de proporcionar una trayectoria continua para el fluido en el interior del circuito. Por supuesto, como alternativa, la bomba podría ser activada y desactivada de manera selectiva en la secuencia apropiada, mientras que, en otros casos, dependiendo de la velocidad de la apertura y del cierre de la unidad V8 de válvula, es posible que no sea necesario realizar ningún otro cambio en la operación de la bomba u otras unidades V1-V7 de válvula.

La Figura 6 es un diagrama de flujo útil para representar la interrelación entre los diversos elementos del sistema 10 y las unidades de válvula del conjunto 12 de colector. Con referencia a la Figura 6, la unidad 48 de bomba proporciona la presión de fluido para generar un flujo de fluido en el interior de los diversos circuitos de fluido configurables del conjunto 12 de colector y del sistema 10 de termo-regulación. El módulo 50 de sensor está dispuesto inmediatamente aguas abajo de la bomba 48 y, de esta manera, es capaz de detectar parámetros tales como la temperatura del fluido y el caudal del fluido. El fluido desde la bomba 48 puede pasar de manera selectiva a través de la unidad V7 de válvula o la unidad V8 de válvula, dependiendo de su configuración. En el caso de re-circulación, el fluido pasa a través de la unidad V7 de válvula directamente de nuevo a la unidad V1 de válvula. Cuando el fluido debe ser extraído del conjunto 12 de colector, pasa a través de la unidad V8 de válvula, a través de la célula 52 de seguridad de estado sólido (que cortará todo el flujo de fluido si se detecta una anomalía en los parámetros del fluido), hacia y a través del paquete 20 de interfaz de nuevo al conjunto 12 de colector a través del sensor 54 de temperatura de retorno. Tal como se ha explicado anteriormente, el sensor 54 detecta la temperatura de retorno del fluido desde el paquete 20 de interfaz, útil para determinar la eficiencia del tratamiento térmico. A continuación, el fluido fluye de nuevo a la unidad V1 de válvula, que pasa el fluido a la cámara 46 de retorno del mezclador. El fluido desde la cámara 46 de retorno del mezclador puede pasar, de manera selectiva, a una o más unidades V2, V3 y V4 de válvula y, según sea apropiado, a los tanques 16 y 18 caliente y/o frío y desde estos últimos de manera selectiva de nuevo a la cámara 44 de envío del mezclador a través de las unidades V5 y V6 de válvula. Si cualquiera de los fluidos debe circunvalar los tanques 16, 18 caliente y frío, pasará a través de la unidad V4 de válvula directamente a la cámara 44 de envío del mezclador, que a continuación alimenta el fluido de nuevo a la bomba 48 y de esta manera de nuevo al circuito fluido.

A partir de lo indicado anteriormente, será evidente que el conjunto 12 de colector proporciona un sistema de circuito de fluido configurable que es capaz de proporcionar muchas configuraciones diferentes de circuito de fluido y, como resultado, un sistema de termo-regulación considerablemente más sofisticado que el que es posible en la técnica anterior.

Además de las configuraciones descritas anteriormente, se apreciará que el aspecto de ajuste proporcional de las unidades V1-V8 de válvula les permite estar parcialmente abiertas o cerradas, para permitir de esta manera que un parte y una proporción de fluido fluya a través de las unidades de válvula y sus conductos asociados, en la práctica proporcionando una configuración infinitamente variable de trayectorias de fluido y de control de temperatura al sistema 10 de termo-regulación. De esta manera, el control puede ser considerablemente más sofisticado que los sistemas de la técnica anterior, que permiten la mezcla de fluidos en el interior del propio paquete 20 de interfaz o mediante simples válvulas abiertas/cerradas.

Con referencia ahora a la Figura 7, esto muestra en detalle un ejemplo del paquete 20 de interfaz en forma esquemática. El paquete de interfaz puede ser una estructura sustancialmente plana, preferiblemente flexible para que pueda adaptarse a un paciente, y puede tener también otras formas, tales como un manguito o una prenda de vestir. El paquete 20 de interfaz está formado por dos capas de material impermeable, de manera ventajosa un polímero, que están unidas para formar en su interior una pluralidad de conductos 112, 114, 116, cada uno de los cuales se extiende en una zona 30, 32, 34 de tratamiento de regulación de temperatura respectiva. Cada conducto 112-116 incluye una trayectoria 36 de alimentación respectiva y una trayectoria 38 de retorno. Se apreciará que el número de conductos 112-116 y el número de zonas 30-34 de tratamiento pueden variar, en algunos casos, existiendo solo un único conducto y zona de tratamiento, mientras que en otros casos pueden proporcionarse dos o más de tres conjuntos de conductos y zonas de tratamientos. Además, las zonas 30-34 de tratamiento no están necesariamente alineadas una al lado de la otra como en el ejemplo de la Figura 7, ya que podrían disponerse en una matriz o de cualquier otra manera deseada u óptima para una aplicación particular.

Los conductos 112-116, y como resultado las zonas 30-34 de tratamiento, en esta realización, se extienden sobre un área superficial sustancialmente entera del paquete 20 de interfaz. En otras realizaciones, las zonas 30-34 de tratamiento de regulación de temperatura pueden extenderse solo sobre una parte del paquete 20 de interfaz, por ejemplo, pero no necesariamente en una parte central del mismo.

Con respecto al ejemplo mostrado en la Figura 7, cada conducto 112-116 está dispuesto en una pluralidad de espirales

130. En este ejemplo, seis espirales 130 están dispuestas en lo que podría denominarse la dirección de alimentación y seis espirales están dispuestas en lo que podría denominarse la dirección de retorno del conducto, para un total de doce espirales a cada conducto 112-116. Una vez más, el número de espirales 130 dependería del tamaño del paquete 20 de interfaz, en particular de las zonas de tratamiento térmico.

Cada espiral 130 proporciona una trayectoria hacia adelante y de retorno en la misma y una inversión de trayectoria en el punto 132, ubicado en el punto central de la espiral. De esta manera, en este ejemplo, cada conducto o trayectoria 112116 de fluido proporciona doce inversiones de trayectoria a lo largo de su longitud. Las ventajas de estos se describen en detalle a continuación.

Tal como será evidente a partir de la Figura 7, los conductos 112-116 están todos ellos alineados en una zona 134 de acoplamiento común del paquete 20 de interfaz, para acoplarse a una fuente de fluido adecuada. De esta manera, con esta realización, la fuente de fluido incluiría típicamente un colector adecuado que proporciona tres entradas de fluido y tres trayectorias de retorno de fluido. Estas pueden conectarse comúnmente para proporcionar flujos de fluido equivalentes a través de los conductos 112-116 pero, en otras realizaciones, pueden ser alimentadas por separado para proporcionar diferentes flujos de fluido a través de cada uno de los conductos y, de esta manera, en cada una de las zonas 30-34 de tratamiento de regulación de temperatura.

Con referencia ahora a la Figura 8, se muestra otra realización del conducto 140 que tiene similitudes con los conductos 112-116. Sin embargo, en lugar de tener trayectorias 130 en espiral, el conducto 140 tiene lo que podría describirse como una forma en zigzag, con una pluralidad de inversiones 142-146 de trayectoria. Se apreciará que, en la práctica, el conducto del ejemplo de la Figura 8 tendría muchos más puntos 142-146 de inversión que los mostrados en la Figura 8, que debe considerarse solamente como esquemática.

La Figura 8 muestra también un ejemplo de limitador 150 de flujo, que puede proporcionarse también en los conductos 112-116 del ejemplo de la Figura 7. Los limitadores de flujo están situados en los puntos de inversión de trayectoria. Tal como se muestra en la Figura 8, los limitadores 150 de flujo pueden ser lo que puede describirse como zonas estranguladas de la pared del conducto, que proporcionan una restricción a la trayectoria del fluido a través del conducto. En otros ejemplos, los limitadores 150 de flujo podrían ser deflectores dentro del conducto. El propósito de los limitadores 150 de flujo es generar turbulencia en el punto de inversión de trayectoria. Esta turbulencia garantiza que no se produzcan estancamientos de fluido en el punto de inversión de trayectoria, que de lo contrario podrían conducir a la generación de flujo laminar, lo que contribuiría a la pérdida de eficiencia de transferencia térmica del paquete de interfaz.

Por supuesto, los limitadores de flujo podrían tener cualquier otra forma y estructura adecuadas.

Otra realización de un sistema 10’ de termo-regulación que incluye un colector 12' se muestra en la Figura 9. Esta realización opera de una manera similar a la realización de la Figura 1, excepto por la descripción siguiente.

La descripción siguiente se refiere al fluido de termo-regulación y al fluido a presión. Cuando se usa el término "fluido" sin ser estipulado como fluido de termo-regulación o fluido a presión, entonces, a menos que el contexto indique claramente lo contrario, el término se refiere al fluido de termo-regulación.

En la realización de la Figura 9, en cada unión de conducto hay provista una cámara 200 de mezclado, tal como se muestra en la Figura 10. Tal como se muestra en la Figura 10, una unión de conducto tendrá típicamente tres ramas acopladas a la cámara de mezclado, bien dos ramas de entrada y una rama de salida o bien una rama de entrada y dos ramas de salida.

En la Figura 10, las dos ramas 202, 206 que son iguales (entrada o salida) se muestran opuestas con respecto a la cámara 200 de mezclado. La disposición precisa de las ramas no es esencial. Sin embargo, cuando dos ramas son ramas de entrada, estas ramas están dispuestas preferiblemente de manera que sus entradas de fluido a la cámara de mezclado estén separadas entre 90° y 270°, preferiblemente por aproximadamente 180°. Esto causa una turbulencia y un mezclado más eficientes de los flujos de fluido.

En la Figura 10, la cámara de mezclado tiene forma cilíndrica, siendo circular en el plano de flujo de fluido. Sin embargo, puede usarse cualquier forma que sea más ancha que cualquier rama de entrada y que proporcione espacio para la turbulencia y el mezclado.

En la realización de la Figura 9, las unidades V2', V3', V5' y V6' de válvula tienen una función correspondiente a la de las unidades V2, V3, V5 y V6 de válvula de la Figura 1. Sin embargo, las unidades V2', V3', V5' y V6' de válvula en la realización de la Figura 9 son unidades de válvula electrónicas que pueden abrirse y cerrarse a alta frecuencia por una unidad 56’ de control.

Debido al uso de cámaras de mezcla en las uniones de conducto en la realización de la Figura 9, los mezcladores 44, 46 de envío y retorno dedicados de la Figura 1 no son necesarios.

En la realización de la Figura 9, hay una primera cámara 200 de mezclado en una unión del conducto 80 desde una salida de la unidad V6’ de válvula y el conducto 76 desde una salida de la unidad V5' de válvula, y un mezclador 44' de envío es proporcionado por una segunda cámara de mezclado a una unión de un conducto desde una salida de la primera cámara de mezclado y el conducto 72 desde una salida de la unidad V4’ de válvula.

Una bomba 48' de dosificación está acoplada por un conducto a una salida del mezclador 44' de envío. La bomba 48' de dosificación puede ser similar a la bomba 48 descrita anteriormente. Una salida de la bomba 48' de dosificación está acoplada por un conducto a una unión 208 de conducto.

Hay una tercera cámara 200 de mezclado en una unión del conducto 64 acoplado a una entrada de la unidad V2' de válvula y el conducto 68 acoplado a una entrada de la unidad V3' de válvula. Un mezclador 46' de retorno es proporcionado por una cuarta cámara de mezclado en una unión de un conducto a la tercera cámara de mezclado y el conducto desde una salida de la unidad V1’ de válvula.

Las unidades V1', V4' y V7' de válvula son unidades de válvula de tres vías electrónicas que pueden ser abiertas y cerradas también a alta frecuencia por la unidad 56' de control. La unidad V1' de válvula está acoplada entre el conducto 28 de retorno y un conducto acoplado al mezclador 46' de retorno. La unidad V1’ de válvula está acoplada también a través de un conducto a la unidad V7' de válvula.

La unidad V7' de válvula está acoplada entre un conducto acoplado a la unión 208 de conducto y un conducto acoplado a una bomba 48" de circulación. La bomba 48" de circulación puede ser similar a la bomba 48 descrita anteriormente. Tal como se ha descrito anteriormente, la unidad V7' de válvula está acoplada también a través de un conducto a la unidad V1’ de válvula.

La unidad V4’ de válvula está acoplada entre un conducto acoplado al mezclador 46’ de retorno y un conducto acoplado a la unión 208 de conducto. La unidad V4’ de válvula está acoplada también a un conducto acoplado al mezclador 44’ de envío.

Un conducto de salida de la bomba 48” de circulación está acoplado a través de un sensor 52' a un conducto 26 de salida del colector 12'. El sensor 52' puede incluir un sensor de temperatura, un sensor de presión y un sensor de caudal.

El conducto 26 de salida puede ser configurado tal como se ha descrito anteriormente para el acoplamiento a un paquete de interfaz tal como se ha descrito anteriormente. De manera adicional o alternativa, el conducto de salida puede acoplarse a un manguito tubular, tal como se describe en la solicitud de patente británica número GB 1309310.9 y tal como se describe a continuación en relación con las Figuras 1A a 10A.

La unidad V8’ de válvula está acoplada entre el conducto de salida de la bomba 48” de circulación y el conducto 28 de retorno. La unidad V8’ de válvula es una válvula de sobrepresión accionada mecánicamente. Permite que el fluido pase a través de la misma solo en una dirección, en este caso desde la bomba 48” al conducto de retorno, y solo cuando la presión del fluido excede una presión umbral. Esto significa que, si la presión en la salida de la bomba 48” de circulación se hace demasiado grande, la unidad V8’ de válvula permitirá que parte de la misma pase directamente al conducto 28 de retorno, previniendo que se coloque demasiada presión en el paquete de interfaz.

La unidad V1’ de válvula (o V1 en la realización de la Figura 1) puede ser controlada para afectar a la presión del fluido de termo-regulación en el paquete de interfaz restringiendo o permitiendo el retorno de fluido desde el paquete de interfaz. La presión del fluido de termo-regulación en el paquete de interfaz puede ser controlada también por las bombas y por otras válvulas que pueden afectar a un caudal del fluido de termo-regulación al paquete de interfaz.

La realización de la Figura 9 incluye también un sistema de presión. El sistema de presión incluye una bomba 210 operable para bombear un fluido a presión desde una fuente de fluido a presión a través de un conducto 211 de salida. Típicamente, el fluido a presión es aire y la fuente de fluido a presión es la atmósfera. Sin embargo, el fluido a presión puede servir también como fluido de termo-regulación, por ejemplo, siendo aire a temperatura controlada, evitando de esta manera la necesidad de flujos de fluido a presión y de termo-regulación separados.

El conducto 211 de salida está acoplado a una válvula 212 de tres vías que es operable de manera selectiva y variable para desviar fluido a presión desde la bomba 210 a un sumidero de fluido a presión, típicamente la atmósfera, o para permitir que continúe en el conducto 211 de salida hacia el paquete de interfaz. Esto permite que la presión del fluido a presión sea variada. Sin embargo, en algunas realizaciones, la bomba puede ser controlada, también o alternativamente, para variar la presión del fluido a presión.

Una válvula 214 de sobrepresión accionada mecánicamente está acoplada al conducto 211 de salida que permite que el fluido pase desde el conducto 211 de salida al sumidero de fluido a presión solo cuando la presión en el conducto 211 de salida excede un valor umbral. La válvula 214 de sobrepresión no permite que el fluido pase desde el sumidero al conducto 211 de salida. La válvula de sobrepresión permite la liberación del exceso de presión para garantizar que no se proporcione demasiada presión al paquete de interfaz.

Se proporciona un sensor 216 de presión que es operable para medir la presión del fluido que es proporcionado al paquete de interfaz. La bomba 210, el valor 214 y el sensor 216 de presión están acoplados eléctricamente a, y por lo tanto son controlables por, la unidad 56’ de control.

El conducto 211 de salida está acoplado a una entrada 218 de fluido a presión del paquete de interfaz, cuya operación ejemplar se detalla a continuación con respecto a las Figuras 1A a 10A.

Tal como se describe más detalladamente a continuación, un paquete de interfaz puede incluir un retorno 220 con restricción de líquido que está acoplado a un conducto 222 de entrada. El conducto 222 de entrada está acoplado a través de una válvula 224 separadora al conducto 28 de retorno. La válvula separadora está configurada para separar el fluido a presión del fluido de termo-regulación en el conducto 222 de entrada. Típicamente, el fluido a presión es aire y el fluido de termo-regulación es un líquido, tal como agua, y la válvula 224 separadora permite que el aire escape a la atmósfera.

Puede proporcionarse una válvula para restringir de manera variable el retorno del fluido a presión al conjunto de termoregulación. Esta función puede ser proporcionada por la válvula 224 separadora o por una válvula separada en el conjunto de colector o en el paquete de interfaz. La operación variable de esta válvula puede afectar a la cantidad de fluido a presión que se permite que retorne y, por lo tanto, puede afectar a la presión del fluido a presión en el paquete de interfaz.

El sistema de presión puede ser usado para proporcionar un tratamiento de compresión deseado a un usuario. Tal como se describe a continuación, puede usarse también para variar una tasa de transferencia de energía característica entre un paquete de interfaz y un usuario. La presión puede ser controlada, por ejemplo, para aumentar o disminuir la presión o para generar impulsos de presión.

En algunas realizaciones, el sistema de presión puede ser usado en combinación con el sistema de la realización de la Figura 1.

Al igual que con la realización de la Figura 1, la realización de la Figura 9 puede ser usada para proporcionar una diversidad de funciones. En algunas realizaciones, el sistema puede ser usado para proporcionar un paquete de interfaz comprendido en el intervalo de -5ºC a 45ºC con o sin compresión desde el sistema de presión. La operación y la configuración del sistema son controladas por la unidad 56’ de control.

Con el fin de conseguir una mezcla 50:50 de fluido de termo-regulación caliente y frío de una manera correspondiente a la disposición de la Figura 2, la unidad V1’ de válvula está configurada para dirigir el fluido desde el conducto 28 de retorno al mezclador 46’ de retorno y no a la unidad V7’ de válvula. Asimismo, la unidad V7’ de válvula está configurada para dirigir el fluido desde la cámara 208 a la bomba 48” de circulación y no a la unidad V1’ de válvula.

La unidad 56’ de control opera cada una de las unidades V2', V3', V5' y V6' de válvula para su apertura y cierre repetido a alta frecuencia. Las unidades V2' y V5' de válvula están abiertas mientras las unidades V3' y V6' de válvula están cerradas para permitir que el fluido desde el mezclador 46’ de retorno pase al tanque 16 caliente y que el fluido desde el tanque caliente pase al mezclador 44’ de envío, y las unidades V3' y V6' de válvula están abiertas mientras que las unidades V2' y V5' de válvula están cerradas para permitir que el fluido desde el mezclador 46’ de retorno pase al tanque 18 frío y que el fluido desde el tanque frío pase al mezclador 44’ de envío. En este ejemplo, la unidad 56’ de control está configurada de manera que cada una de las unidades V2', V3', V5' y V6' de válvula están abiertas durante periodos de tiempo iguales, haciendo circular de esta manera el fluido de los tanques caliente y frío de manera sustancialmente homogénea, creando una mezcla sustancialmente igual de fluido caliente y frío en el sistema. La unidad V4’ de válvula está cerrada, aislando de esta manera el mezclador 46’ de retorno del mezclador 44’ de envío.

El fluido desde el mezclador 44’ de envío es bombeado por la bomba 48’ de dosificación a través de la cámara 208 y a la bomba 48” de circulación. La unidad V7’ de válvula está configurada de manera que el fluido solo pueda fluir hacia la bomba 48” y no hacia la unidad V1’ de válvula. La bomba 48” de circulación bombea fluido al paquete de interfaz a través del sensor 52'.

El fluido retornado desde el paquete de interfaz pasa el sensor 54 de temperatura y a través del conducto 28 de retorno para volver al mezclador 46'.

Con el fin de conseguir un enfriamiento progresivo de una manera correspondiente a la disposición de la Figura 3, la unidad 56’ de control opera la unidad V4’ de válvula para cambiar repetidamente a alta frecuencia de manera que el 75% del tiempo permita que el fluido pase desde el mezclador 46’ de retorno al mezclador 44’ de envío y el 25% del tiempo bloquee el fluido recibido desde el mezclador 46’ de retorno. Las unidades V2' y V5' de válvula están cerradas para prevenir que el fluido pase a o desde el tanque caliente. Las unidades V3' y V6' de válvula se abren y se cierran a alta frecuencia de manera que estén abiertas cuando la unidad V4’ de válvula está bloqueando el fluido recibido desde el mezclador 46’ de retorno y estén cerradas cuando la unidad V4’ de válvula está dirigiendo el fluido desde el mezclador 46’ de retorno al mezclador 44’ de envío. De esta manera, el fluido retornado al mezclador 46’ de retorno se deja pasar el 75% del tiempo directamente al mezclador 44’ de envío y el 25% del tiempo al tanque frío, y el fluido en el mezclador 44’ de envío es recibido el 75% del tiempo desde el mezclador 46’ de retorno y el 25% del tiempo desde el tanque frío antes de sean forzados a circular por las bombas 48' y 48".

Una ventaja de la realización de la Figura 9 es que las funciones correspondientes a las de las Figuras 4 y 5 pueden ser realizadas de manera simultánea.

La unidad V1’ de válvula puede ser configurada para dirigir todo el fluido que retorna desde el paquete de interfaz hacia la unidad V7’ de válvula y la unidad V7’ de válvula puede ser configurada para bloquear todo fluido que llega desde la bomba 48’ de dosificación y dirigir todo el fluido recibido desde la unidad V1’ de válvula a la bomba 48” de circulación. De esta manera, el sistema se divide en dos circuitos aislados.

El fluido que retorna desde el paquete de interfaz es dirigido desde la unidad V1’ de válvula a la unidad V7’ de válvula y a continuación es bombeado de nuevo al paquete de interfaz por la bomba 48” de circulación. Aunque el fluido no llegue al mezclador 46’ de retorno o el mezclador 44' de envío, el fluido se hace circular de nuevo alrededor del paquete de interfaz sin ser calentado o enfriado por los tanques caliente y frío, de una manera correspondiente a la Figura 5.

Al mismo tiempo, las unidades V2', V3', V5' y V6' de válvula están cerradas, aislando los tanques caliente y frío. La unidad V4’ de válvula está configurada para dirigir el fluido desde la cámara 208 al mezclador 44’ de envío, lo que significa que el fluido se hace circular desde la bomba 48' de dosificación a la cámara 208, a la unidad V4’ de válvula y de nuevo a la bomba 48’ dosificadora.

Sin embargo, las ventajas de poder proporcionar circuitos separados pueden verse particularmente cuando se usan tanques calientes y/o fríos y la unidad V4’ de válvula permite que parte del fluido pase desde la cámara 208 al mezclador 46’ de retorno. De esta manera, el fluido hecho circular por la bomba 48' puede llevarse a una temperatura deseada en aislamiento del paquete de interfaz antes de ser aplicado al paquete de interfaz, pero mientras se permite al mismo tiempo que el paquete de interfaz continúe operando con su fluido existente.

En efecto, en la realización de la Figura 9, la unidad 56’ de control está configurada para operar el colector 12' en cuatro modos de operación:

1.

Circulación en aislamiento de los tanques caliente y frío;

2.

Circulación en aislamiento del paquete de interfaz;

3.

Circulación exclusivamente a través del tanque caliente; y

4.

Circulación exclusivamente a través del tanque frío.

Tal como puede observarse a partir de la descripción anterior, puede haber más de un circuito posible para cada modo. Por ejemplo, el modo 1 puede incluir: circulación por la bomba 48' de dosificación a través de la cámara 208 y la unidad V4’ de válvula y/o de circulación por la bomba de circulación a través del paquete de interfaz y las válvulas V1' y V7' y/o circulación por las bombas de dosificación y de circulación a través del paquete de interfaz, unidad V1’ de válvula, mezclador 46’ de retorno, unidad V4’ de válvula y mezclador 44’ de envío.

Además, los modos 3 y 4 pueden ser operados simultáneamente con el modo 2 o por separado del mismo, dependiendo de si el fluido está siendo llevado a la temperatura en aislamiento del paquete de interfaz o se hace circular a través del paquete de interfaz desde los tanques caliente o frío. Un punto importante a tener en cuenta es que para los modos 3 y 4, todo el fluido de termo-regulación circulante pasa a través del tanque caliente o frío respectivamente. La unidad 56’ de control es operable para intercambiar entre modos a alta frecuencia con el fin de proporcionar una operación deseada. En particular, el sistema está configurado de manera que el fluido de termo-regulación no se haga circular a través del tanque caliente al mismo tiempo que a través del tanque frío. La unidad de control está configurada para operar una o más de las unidades de válvula a alta frecuencia para intercambiar entre la circulación a través del tanque caliente a través del tanque frío o a través de ninguno de los mismos con el fin de conseguir la temperatura deseada. Por ejemplo, tal como se ha descrito anteriormente, para obtener una mezcla 50:50 de fluido caliente y frío, la unidad 56’ de control es operada para intercambiar entre los modos 3 y 4 a alta frecuencia, donde los modos 3 y 4 funcionan sin el modo 2. En el ejemplo de enfriamiento progresivo descrito anteriormente, el modo 4 sin modo 2 es operado el 25% del tiempo, y el modo 1 (circulación por las bombas de dosificación y de circulación a través del paquete de interfaz, la unidad V1’ de válvula, el mezclador 46’ de retorno, la unidad V4’ de válvula y el mezclador 44' de envío) el 75% del tiempo.

A continuación, se describe una realización de un sistema de control para un conjunto de termo-regulación con referencia a la realización del sistema de termo-regulación mostrado en la Figura 9. Sin embargo, el sistema de control puede ser usado, sujeto a modificaciones apropiadas, con cualquier conjunto de regulación de termo-regulación descrito en la presente memoria.

Tal como se muestra en la Figura 11, un paquete 20’ de interfaz es colocado alrededor de una parte del cuerpo de un usuario, en este caso su pierna.

El usuario tiene un perfil de tratamiento que incluye un perfil 226 de temperatura deseado. El perfil de temperatura deseado es un perfil de temperaturas deseadas para el paquete 20’ de interfaz a lo largo del tiempo. El perfil de tratamiento puede incluir también un perfil de otros parámetros, tales como la presión.

Sin embargo, no siempre es apropiado suministrar fluido de termo-regulación al paquete 20’ de interfaz a la temperatura deseada según el perfil de temperatura deseado. Las razones de esto incluyen que la temperatura del fluido de termoregulación suministrado no es necesariamente igual a la temperatura del paquete 20’ de interfaz, ya que puede haber efectos de calentamiento y de enfriamiento desde el entorno y desde el usuario. Además, si se suministran temperaturas que son demasiado altas o bajas para un usuario particular, pueden causar demasiada transferencia de energía, potenciales daños en el tejido, o muy poca transferencia de energía, lo que puede impedir que el sistema sea efectivo.

Diferentes usuarios responden de manera diferente a la aplicación de calor o frío, dependiendo de su resistencia a la transferencia de energía.

El sistema de control es operable para variar una pluralidad de parámetros de alimentación que pueden afectar a la cantidad de energía que pasa a través del paquete de interfaz. Estos parámetros incluyen la temperatura del fluido de termo-regulación que está siendo suministrado al paquete de interfaz, el volumen de fluido de termo-regulación en el paquete de interfaz, el caudal del fluido de termo-regulación al paquete de interfaz, la presión del fluido de termoregulación y, en realizaciones que utilizan el sistema de presión, la presión del fluido a presión aplicado al paquete de interfaz. Sin embargo, es ventajoso mantener la presión del fluido de termo-regulación mayor que la presión del fluido a presión para prevenir que el fluido de termo-regulación quede atrapado en el paquete de interfaz. Los parámetros de alimentación pueden ser variados por la unidad 56’ de control mediante un ajuste de las bombas y las válvulas descritas anteriormente.

Con el fin de determinar los parámetros de alimentación apropiados para cumplir con el perfil de temperatura deseado para un usuario particular, la unidad 56’ de control es operable para obtener un algoritmo de conversión.

El sistema está calibrado. Esto se realiza generalmente una vez cuando se prepara un nuevo sistema y antes de que sea suministrado a un usuario. Un diagrama de flujo de este proceso se muestra en la Figura 12.

En primer lugar, se determina la capacidad calorífica específica (CHC) del fluido de termo-regulación.

A continuación, tal como se muestra en la Figura 13, con el paquete de interfaz libre de carga, es decir, sin ser colocado sobre un usuario, el sistema de termo-regulación es operado con parámetros de alimentación predeterminados fijos durante un período de tiempo fijo. Durante este tiempo, el sensor 52' mide la temperatura, el caudal y la presión del fluido de termo-regulación que está siendo suministrado al paquete de interfaz, y, cuando sea apropiado, el sensor 216 de presión mide la presión del fluido a presión que está siendo suministrado. El sensor 54 de temperatura mide la temperatura del fluido de termo-regulación retornado desde el paquete de interfaz. Estos datos son suministrados a la unidad 56’ de control.

La unidad 56’ de control calcula la diferencia entre la temperatura medida por el sensor 52' y la temperatura medida por el sensor 54 de temperatura. La temperatura del paquete de interfaz se calcula como el promedio de estas temperaturas. A partir de estos datos, se calcula la tasa de cambio de la temperatura del paquete de interfaz. Una tasa de transferencia de energía característica del paquete descargado (CSL) se calcula multiplicando la capacidad calorífica específica del fluido por la tasa de cambio de la temperatura del paquete de interfaz. A continuación, este es almacenado por la unidad de control, por ejemplo, en una memoria de datos local.

Una vez suministrado un sistema a un usuario, pero antes del inicio de un plan de tratamiento, se calcula una tasa de transferencia de energía característica entre el usuario y el paquete de interfaz con el paquete de interfaz colocado alrededor de un usuario. Un diagrama de flujo de este proceso se muestra en la Figura 14.

En lo que se refiere el cálculo de la tasa de transferencia de energía característica del paquete descargado, el sistema de termo-regulación es operado con parámetros de alimentación predeterminados fijos durante un período de tiempo fijo y los datos se miden y se suministran a la unidad 56’ de control. A partir de estos datos, se calcula la tasa de cambio de la temperatura del paquete de interfaz. Esto puede realizarse midiendo el tiempo necesario para elevar la temperatura del volumen fijo de fluido en 3 o 4 grados. Se calcula una tasa de transferencia de energía absoluta del paquete cargado (RPL) multiplicando la capacidad calorífica específica del fluido por la tasa de cambio de la temperatura del paquete de interfaz. La tasa de transferencia de energía característica entre el paquete de interfaz y el usuario se determina calculando la diferencia entre la tasa de transferencia de energía absoluta del paquete cargado y la tasa de transferencia de energía característica del paquete descargado.

Tal como será evidente, las tasas de energía características anteriores son tasas de energía específicas. En otras palabras, son por unidad de masa.

En otras palabras, la tasa de transferencia de energía característica entre el usuario y el paquete de interfaz proporciona la cantidad más (o menos) de energía específica que debe proporcionarse al paquete de interfaz en comparación con un sistema sin carga con el fin de causar de manera más eficiente un cambio de temperatura.

Tal como será evidente para la persona con conocimientos en la materia, la energía específica proporcionada al paquete de interfaz puede ser variada variando la masa de fluido en el paquete de interfaz, variando la diferencia de temperatura entre el fluido que es suministrado al paquete de interfaz y la temperatura del paquete de interfaz, y/o variando la tasa de flujo del fluido del paquete de interfaz.

Además, la persona con conocimientos en la materia apreciará que la tasa de transferencia de energía característica entre el usuario y el paquete de interfaz se verá afectada por la presión del fluido de termo-regulación, un área de contacto del paquete y la presión del fluido a presión, si lo hay.

imagen8

Mientras el sistema está funcionando, el sensor 52' y el sensor 54 de temperatura miden constantemente la temperatura del fluido de termo-regulación que entra a y sale del paquete de interfaz (respectivamente la temperatura de envío y la temperatura de retorno) y suministran los datos a la unidad 56’ de control. La unidad 56’ de control es operable para calcular a partir de estos datos la temperatura del paquete de interfaz, que es el promedio de las temperaturas de envío y de retorno. Si la unidad 56’ de control determina que la temperatura del paquete de interfaz no coincide con el perfil de temperatura deseado, la unidad de control puede ser operada para modificar uno o más parámetros de alimentación para hacer que la temperatura del paquete de interfaz coincida con el perfil de temperatura deseado. Si la temperatura del paquete de interfaz difiere de la temperatura deseada en más de un valor umbral, la unidad 56’ de control puede ser operada para re-calcular la tasa de transferencia de energía característica entre el usuario y el paquete y obtener un nuevo algoritmo de conversión de la manera descrita anteriormente. Esto garantiza que el sistema suministre volúmenes de energía seguros (si se suministra demasiado, el tejido puede resultar dañado, si se suministra muy poco, un usuario puede vencer la energía en el paquete, lo que significa que el sistema no podría cumplir o mantener la temperatura definida por el perfil de temperatura).

En el ejemplo mostrado en la Figura 13, se proporcionan dos tablas de datos, una para el paquete de interfaz no colocado sobre un usuario (sin carga) y otra con el paquete de interfaz colocado sobre un usuario (con carga). El algoritmo de conversión en este ejemplo es con un caudal de líquido de 2.000 ml/min para aplicar un multiplicador de temperatura de 0,4. Tal como se muestra en la Figura 16, un ejemplo de una temperatura deseada para el ejemplo de la Figura 13 es proporcionar una temperatura constante de 8ºC durante 30 minutos. La temperatura de envío puede ser generada mezclando volúmenes medidos a lo largo del tiempo, de esta manera, para alcanzar 8ºC, el sistema puede enviar durante 10 segundos a 1.000 ml/min a 4ºC desde el tanque frío y 34ºC durante 2 segundos desde el tanque caliente. Sin embargo, usando el algoritmo de conversión, se calcula un desfase de temperatura multiplicando la temperatura deseada (8°C) por el multiplicador de temperatura (0,4) para proporcionar un desfase de temperatura de 3,2°C. A continuación, este se resta de la temperatura deseada para proporcionar una temperatura de envío para el fluido de termo-regulación de 4,8ºC.

Aunque este ejemplo muestra un perfil de temperatura deseado de una temperatura constante, el sistema puede usar igualmente perfiles que incluyen curvas más complejas de temperaturas deseadas.

En el ejemplo mostrado en la Figura 17, se calcula una tasa de transferencia de energía característica tanto para el usuario A como para el usuario B usando el mismo sistema. Cada uno de entre el usuario A y el usuario B se pone el paquete de interfaz al que se suministra fluido de termo-regulación a una temperatura de 15ºC con un volumen de paquete de 500 ml a un caudal de 0,5 l/min. El paquete sobre el usuario A cambia 3°C en 42 segundos, mientras que el paquete sobre el usuario B cambia 3°C en 2 minutos. Por consiguiente, se calculan diferentes algoritmos de conversión para los usuarios A y B.

Tal como puede observarse en la Figura 18, el mismo perfil de temperatura deseado, o perfil de tratamiento, debe aplicarse a cada uno de los usuarios A y B, sin embargo, se requieren diferentes parámetros de alimentación.

Tal como puede observarse, en este ejemplo, hay dos algoritmos de conversión disponibles para cada usuario. Un primer algoritmo titulado "temperatura de ajuste" proporciona un caudal fijo de 0,5 ml/min y proporciona una fórmula para la temperatura del fluido de termo-regulación enviado al paquete dependiendo del perfil de temperatura deseado. Un segundo algoritmo titulado "caudal de ajuste" proporciona una temperatura de fluido fija de 12ºC y proporciona una fórmula para el caudal del fluido de termo-regulación enviado al paquete dependiendo del perfil de temperatura deseado.

En otras palabras, en las Figuras 17 y 18, se realiza el mismo ajuste biomecánico tanto en el usuario A como en el usuario

B. El motor térmico de compresión (Thermal Compression Engine, TCE) o conjunto de colector emite una temperatura, un volumen y un caudal de fluido predefinidos, y se registra el tiempo requerido para que la temperatura del fluido cambie en una cantidad definida. El usuario A tiene un tiempo de ajuste biomecánico más corto, lo que significa que tiene menos resistencia a la transferencia de energía. Esto podría ser debido a un tamaño más pequeño, un metabolismo eficiente o una peor forma física, por ejemplo, en comparación con el usuario B. El usuario B tiene un tiempo de ajuste biomecánico más largo, lo que significa que tiene más resistencia a la transferencia de energía. Esto podría deberse a un mayor tamaño, un metabolismo más eficiente o una mejor forma física, por ejemplo, en comparación con el usuario A.

Debido a que el usuario A ofrece menos resistencia, el perfil de ajuste biomecánico se adapta de manera más estrecha al perfil de temperatura objetivo original. Debido a que el usuario B ofrece más resistencia, el perfil de ajuste biomecánico se desvía más del perfil de temperatura objetivo original. Por lo tanto, el usuario B requerirá la generación de temperaturas más frías para conseguir objetivos bajos y temperaturas más altas para alcanzar objetivos altos. Esto puede observarse en la Figura 18A.

La Figura 19 muestra la continuación del ejemplo de las Figuras 17 y 18 una vez que el tratamiento está en marcha. En este ejemplo, el valor umbral para volver a calcular la tasa de transferencia de energía característica es de 5°C. Si existe una diferencia entre la temperatura de envío y la temperatura de retorno, pero esa diferencia es menor o igual a 5°C, la unidad de control modifica los parámetros de alimentación para hacer que la temperatura del paquete de interfaz sea acorde al perfil de temperatura deseado.

En la tabla titulada "Absorción de energía insuficiente", puede observarse que la temperatura de envío no está consiguiendo que la temperatura del paquete de interfaz sea la temperatura de 12°C deseada. En otras palabras, el paquete no está absorbiendo suficiente energía desde el usuario para reducir su temperatura. Una vez que la diferencia entre las temperaturas de envío y de retorno supera los 5°C, el sistema vuelve a calcular la tasa de transferencia de energía característica tal como se ha descrito anteriormente.

En la tabla titulada "Demasiada absorción de energía", en las dos primeras filas el sistema está funcionando de manera eficiente, manteniendo la temperatura del paquete de interfaz a la temperatura de 12°C deseada. Sin embargo, en la tercera fila, hay evidencia de un error. Por alguna razón, el paquete de interfaz ha absorbido demasiada energía, elevando la temperatura del fluido por su retorno a 14°C. Esto genera una alarma de seguridad y que el sistema detenga la circulación del fluido.

Las alarmas se activan en cualquier momento en que el perfil no cumple con el promedio de temperatura en tiempo real de las rutas de envío y/o de retorno. Esto se hace debido a que se supone que, si el perfil deseado contradice la salida del sensor en tiempo real, el sistema necesitará suministrar cantidades mayores o menores de energía. En cada caso, las alarmas pueden ser internas al software y/o comunicadas al usuario. La mayoría de las alarmas se ignoran al purgar y cebar el sistema tal como, por ejemplo, cuando se inician nuevos tratamientos, hay un período de tiempo de energía en movimiento entre el usuario y el sistema. Sin embargo, en la mayoría de los escenarios, la temperatura de envío y la temperatura de retorno siempre serán cercanas; la temperatura de envío dictará cualquier elevación o reducción en la temperatura y el retorno la seguirá. Si hay un gran diferencial en cualquier sentido y la unidad no están ejecutando un perfil de contraste, entonces se supone que cualquier deflexión grande entre las dos debería generar una alarma si esa desviación no está presente en el perfil de tratamiento.

La unidad de control puede estar programada para realizar las operaciones descritas anteriormente.

La Figura 1A muestra un paciente 10A que usa diversas realizaciones de un manguito tubular (que se describirá más detalladamente con referencia a las Figuras posteriores). Los diversos manguitos pueden construirse de manera que se adapten al brazo 11A, el codo 12A, la mano/muñeca 13A, la parte 14A superior de la pierna, la parte 15A inferior de la pierna, la rodilla 16A, el pie/tobillo 17A o ambas piernas 18A del paciente al mismo nivel tiempo (la realización denominada "pantalones de recuperación"). Se apreciará que la totalidad de estos ejemplos tienen una construcción tubular y, por lo tanto, que la parte del cuerpo a tratar puede estar rodeada completamente por el manguito tubular colocando la parte del cuerpo en el interior de la parte hueca del tubo.

Volviendo a la Figura 2A, el manguito 20A tubular comprende una cámara 22A térmica que está definida por el espacio cilíndrico entre la pared 23A interior cilíndrica y la pared 24A separadora cilíndrica. La cámara 26A de presión está definida por el espacio entre la pared 24A separadora y la pared 27A exterior, de manera que la cámara 26A de presión rodee completamente la cámara 22A térmica y sea concéntrica con la misma. El espacio hueco definido por la pared 23A interior tubular es el espacio en el que se coloca la parte 21A corporal antes del tratamiento.

Puede observarse que la cámara 22A térmica está llena de espuma 25A de células abiertas (específicamente, espuma de poliuretano con reticulado de 6 mm con una porosidad de 0,39 poros por mm (10 poros por pulgada)) y la función de la misma se describirá a continuación.

Con referencia ahora a las Figuras 5A y 3A, estas muestran una sección transversal longitudinal del manguito 20A tubular (Figura 5A) y una parte ampliada de la Figura 5A (Figura 3A). Puede observarse que la pared 23A interior, la pared 24A separadora y la pared 27A exterior están formadas a partir de tres tubos 31A, 32A y 33A respectivamente y que estas están unidas entre sí en cualquier extremo del manguito 20A para terminar la cámara 22A térmica y la cámara 26A de presión. Los tubos pueden ser huecos para permitir que el fluido sea transportado a lo largo de los mismos o, como alternativa, pueden estar formados simplemente en un material sólido flexible para funcionar únicamente como una pared. En el ejemplo mostrado en las Figuras 3A y 5A, la pared 23A interior y la pared 24A separadora están formadas a partir de una película de poliuretano de 80-150 micrómetros y la pared 27A exterior está formada de nylon revestido de poliuretano de 200 denier.

Tal como se muestra en las Figuras 3A, 5A, 6A y 7A, la cámara 22A térmica y la cámara 26A de presión son suministradas con líquido de enfriamiento/calentamiento y aire respectivamente a través de los extremos del manguito 20A tubular. El tubo 70A de alimentación de aire está conectado a la cámara 26A de presión a través del puerto 75A de tubo y, de manera similar, del tubo 71A de alimentación de líquido, el tubo 72A de retorno de líquido y el tubo 73A de retorno de líquido restringido están conectados a la cámara 22A térmica a través de los puertos 75A de tubo. Los puertos 75A de tubo están soldados entre las capas planas. Esta configuración elimina la necesidad de tubos dentro de la cámara de líquido, lo que puede distorsionar el manguito.

Hay dos retornos de líquido: el tubo 72A de retorno de líquido en la parte inferior del manguito 20A y el tubo 73A de retorno de líquido restringido en la parte superior del manguito 20A. El tubo 73A de retorno de líquido restringido se conecta a un tamaño de orificio más pequeño y funciona como un escape para permitir que cualquier aire escape de la cámara 22A térmica. Se ha encontrado que esto previene que el aire restrinja el flujo de líquido y previene que el líquido salga libremente del manguito 20A. El tubo 73A de retorno de líquido restringido permite también que el manguito 20A continúe su funcionamiento incluso si se mantiene boca abajo o en la dirección opuesta a la recomendada sin aplicar demasiada tensión sobre el hardware que proporciona el líquido de enfriamiento/calentamiento.

El manguito 20A puede ser acoplado a la camisa 30A exterior que tiene un área 100A de articulación y esto se muestra más detalladamente en la Figura 8.

Una vista alternativa del manguito 20A se muestra en la Figura 6A, en la que puede observarse que el manguito 20A está formado por una serie de tubos concéntricos ajustados uno dentro del otro, concretamente, la pared 23A interior, la espuma 25A de células abiertas, la pared 24A separadora, la pared 27A exterior y la camisa 30A exterior, de abajo hacia arriba (o desde dentro hacia afuera) en la Figura 6A. La Figura 6A muestra también el tubo 70A de alimentación de aire, el tubo 71A de alimentación de líquido, el tubo 72A de retorno de líquido, el tubo 73A de retorno de líquido restringido y los puertos 75A de tubo que se muestran más detalladamente en la Figura 7A.

Durante el uso, la parte 21A corporal es colocada dentro del manguito 20A en el espacio tubular definido por la pared 23A interior. A continuación, la cámara 26A de presión es inflada parcialmente bombeando aire a la misma a través del tubo 70A de alimentación de aire. La cámara 26A de presión no está completamente inflada, sino simplemente llena con suficiente aire para permitir que el manguito 20A agarre la parte 21A corporal. Esto tiene también el efecto de comprimir la cámara 22A térmica contra la parte 21A corporal con el fin de maximizar el contacto superficial entre la pared 23A interior y la piel del paciente 10A.

Una ventaja técnica clave de esta construcción es que cualquier material en exceso formado por la pared 23A interior, la espuma 25A de celdas abiertas y la pared 24A separadora es acomodado automáticamente por la cámara 26A de presión para permitir que la cámara 22A térmica rodee y contacte completamente la parte 21A corporal sin que se impide el flujo de líquido en el interior de la cámara 22A térmica. Esto se muestra esquemáticamente en las Figuras 4a y 4b, en las que la Figura 4a muestra el manguito 20A sin compresión y la Figura 4b muestra el manguito 20A bajo compresión causada por aire presurizado en la cámara 26A de presión que comprime la cámara 22A térmica contra la parte 21A corporal. Puede observarse que la cámara 22A térmica contacta y rodea completamente la parte 21A corporal y que las partes de la cámara 22A térmica que están en exceso están acomodadas dentro de la cámara 26A de presión en forma de pliegues 40A. Es preferible que el material que define la cámara 22A térmica sea lo suficientemente delgado como para permitir que colapse en sí mismo de manera que el exceso de material pueda desplazarse al interior del espacio de la cámara 26A de presión para formar el pliegue 40A.

Una vez que la cámara 22A térmica ha sido contorneada alrededor de la parte 21A corporal, se llena con fluido de refrigeración tal como se describirá a continuación.

La cámara 22A térmica se llena con fluido de refrigeración inyectando el fluido en el tubo 71A de alimentación de líquido. A continuación, fluye a través de la espuma 25A de células abiertas desde un extremo de la cámara 22A térmica al otro y, a continuación, sale de la cámara 22A térmica a través del tubo 72A de retorno de líquido.

La función de la espuma 25A de células abiertas es distribuir el fluido, de manera aleatoria y uniforme, a través de la cámara 22A térmica de manera que el efecto de enfriamiento se aplique, de manera uniforme y completa, sobre el área superficial de la parte 21A corporal que está en contacto con la cámara 22A térmica. La espuma 25A ocupa también un gran volumen en el interior de la cámara 22A térmica, lo que significa que no se requiere tanto fluido de refrigeración para "sumergir” la extremidad en el líquido. También mantiene la forma y la estructura de la cámara 22A térmica, garantizando que el flujo de fluido no sea restringido a áreas particulares. La espuma 25A puede comprimirse, deformarse y estirarse para adaptarse uniformemente a la parte corporal. Pueden usarse diferentes densidades, espesores y pesos de la espuma 25A para mejorar el flujo de refrigerante y la transferencia térmica.

Una vez que la cámara 22A térmica ha sido llenada con fluido de refrigeración, puede aplicarse presión adicional al aire en la cámara 26A de presión con el fin de maximizar la compresión de la cámara 22A térmica contra la parte 21A corporal. Esto puede usarse también para aplicar terapia de compresión a la parte 21A corporal, y esta terapia de compresión puede ser variada variando la presión del aire en la cámara 26A de presión.

Se apreciará que puede usarse un fluido de calentamiento en lugar de un fluido de refrigeración para aplicar una terapia térmica a la parte 21A corporal.

Una vez completada la terapia, el flujo del fluido de refrigeración/calentamiento a través de la cámara 22A térmica se interrumpe y la presión de aire es liberada vaciando la cámara 26A de presión de manera que el manguito 20A pueda ser extraído de la parte 21A corporal.

Tal como se observa a continuación, el manguito 20A es ajustado en el interior de la camisa 30A exterior, preferiblemente antes de ser colocado en la parte 21A corporal. De manera alternativa, la camisa 30A exterior puede ser aplicada sobre el manguito 20A una vez que se ha colocado sobre la parte 21A corporal.

La camisa 30A exterior está formada de cualquier material textil adecuado, tal como nailon ripstop o tela revestida. La función de la camisa 30A exterior es proporcionar un soporte cilíndrico y dirigir todas las fuerzas de compresión hacia el interior sobre la parte 21A corporal. Restringe y controla también la cantidad de expansión hacia afuera desde la cámara 26A de presión.

Tal como se muestra en la Figura 8A, la camisa 30 exterior puede incluir una sección 100A elástica y un material 101A más rígido con el fin de proporcionar un área 105A de articulación alrededor de una parte 21A corporal articulada. Esto permite la articulación de la parte corporal y permite que el dispositivo se doble lateralmente. Permite también que la cámara 26A de presión se hinche y se deforme alrededor de la articulación mientras esta expansión y deformación están restringidas por el material 101A rígido alrededor de las partes rectas/no articuladas de la extremidad.

La Figura 9A muestra un ejemplo alternativo que permite un área 105A de articulación como en la realización de la Figura 8A. En este ejemplo, la cámara 26A de presión está provista de ligamentos 110A de plástico que pueden estirarse en una región 115A en el exterior de la parte corporal articulada para controlar la deformación del dispositivo, como un todo. De manera alternativa, los ligamentos 110A pueden proporcionarse como parte de la camisa 30A exterior (no mostrada en la Figura 9A).

Se entenderá que pueden proporcionarse diferentes camisas 30A exteriores para diferentes partes 21A corporales, dependiendo del tamaño, la forma y la articulación requeridas y que estas camisas 30A exteriores específicas pueden ser usadas con manguitos 20A genéricos.

Opcionalmente, el manguito 20A puede incluir una bobina 120A de articulación, tal como se muestra en la Figura 10A. Esta está formada por una espiral helicoidal de alambre de refuerzo y está alojada en la cámara 26A de presión. Su función es proporcionar soporte radial mientras permite la flexión 125A lateral y, de esta manera, acomoda la flexión de la extremidad.

Todas las características y modificaciones opcionales y preferidas de las realizaciones descritas y de las reivindicaciones dependientes pueden ser usadas en todos los aspectos de la invención descrita en la presente memoria. Además, las características individuales de las reivindicaciones dependientes, así como todas las características y modificaciones opcionales y preferidas de las realizaciones descritas pueden combinarse e intercambiarse entre sí.

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