ES2919851T3 - Bomba de criógeno - Google Patents

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Abstract

Aparato, que consiste en una sonda, que contiene una luz y tiene un extremo distal configurado para contactar el tejido de un sujeto vivo. Un sensor de temperatura se encuentra en el extremo distal, y una bomba, que tiene un motor de bomba, está acoplado para administrar un fluido criogénico a través de la luz al extremo distal de la sonda y para recibir el fluido criogénico que regresa de la sonda. Hay un separador, junto para separar el fluido criogénico que regresa en un líquido criogénico que regresa y un gas criogénico que regresa, y un medidor de flujo, acoplado para medir una velocidad de flujo del gas criogénico de regreso. Un procesador está configurado para controlar una velocidad de bombeo del motor de la bomba en respuesta a una temperatura medida por el sensor de temperatura y la velocidad de flujo del gas criogénico que regresa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Bomba de criógeno
Antecedentes de la invención
Las bombas para materiales criogénicos deben ser capaces de superar las limitaciones causadas por el frío extremo, tales como la elasticidad reducida, para funcionar de manera eficaz. En la técnica se conocen sistemas y métodos para mejorar la eficacia de las bombas criogénicas.
La patente de EE.UU. 2,888,879 a Gaarder describe el bombeo de gases licuados enfriados criogénicamente y, en particular, el bombeo de oxígeno líquido. La bomba es del tipo de inmersión, donde la bomba reside dentro del contenedor de criógeno y por lo tanto es enfriada por el criógeno mismo.
La patente de EE.UU. 3,456,595 a Gottzmann et al describe una bomba que tiene dos propósitos. El primero es bombear criógenos y el segundo es medir el volumen de flujo por medio de ciclos de pistón de conteo a través de los cuales fluye un criógeno.
La patente de EE.UU. 3,958,443 a Berrettini describe un aparato para probar y calibrar medidores usados para medir la cantidad de criógeno distribuido desde un receptáculo de almacenamiento.
La patente de EE.UU. 5,616,838 a Preston et al. describe un medidor criogénico que está montado en un contenedor aislado que tiene una entrada y una salida en un circuito con una vía de flujo de suministro de gas natural líquido. La patente de EE.UU. 6,203,288 a Kottke describe una bomba de movimiento alternativo que incluye un cilindro con un compartimiento interior cerrado. La bomba se puede usar para bombear un criógeno.
La patente de EE.UU. 6,659,730 a Gram et al. describe un aparato para suministrar tanto líquido criogénico como vapor desde un tanque de almacenamiento a una bomba para reducir la necesidad de ventilación. La bomba puede hacerse funcionar para bombear líquido criogénico o una mezcla de líquido y vapor.
Las patentes de EE.UU. 7,192,426 y 8,551,081 a Baust et al. describen un sistema crioquirúrgico para suministrar criógeno a una sonda. El sistema incluye un recipiente lleno de criógeno que tiene un fuelle de una bomba sumergido dentro del criógeno.
La patente de EE.UU. 8,418,480 a Danley et al. describe un sistema de enfriamiento que emplea una bomba de fuelle de desplazamiento positivo de acción simple para transferir un líquido criogénico tal como nitrógeno líquido desde un Dewar de almacenamiento a un intercambiador de calor acoplado a una cámara de medición de un instrumento, La patente de EE.UU. 8,671,700 a Duong et al. describe un generador de fluido criogénico que incluye al menos un conjunto de bomba que tiene un actuador montado en un conjunto de contenedor.
Las patentes de EE.UU. 8,998,888 y 9,408,654 a Baust et al. describen un dispositivo médico criogénico para el suministro de criógeno líquido subenfriado a diversas configuraciones de criosondas. Las criosondas pueden usarse para el tratamiento de tejidos dañados, enfermos, cancerosos u otros tejidos no deseados.
La patente de EE.UU. 9,441,997 a Downie et al. describe un método para medir las propiedades físicas de un fluido bifásico utilizando al menos un oscilador piezoeléctrico sumergido en el fluido bifásico.
La solicitud de patente de EE.UU. 2005/0274127 a Drube et al. describe un sistema móvil para distribuir líquido criogénico a un punto de uso. El sistema incluye un tanque para productos a granel de baja presión que contiene un suministro de líquido criogénico y un sumidero de alta presión en comunicación con el tanque para productos a granel para recibir el líquido criogénico del tanque.
La solicitud de patente de EE.UU. 2010/0256621 a Babkin et al. describe sistemas de crioablación que impulsan criógeno o refrigerante líquido a lo largo de una vía de fluido cerrada sin evaporación del criógeno líquido.
Las solicitudes de patente de EE.UU. 2014/0169993 y 2015/0300344 a Berzak et al. describen una bomba de criógeno que incluye una sección de bomba que tiene un fuelle con una abertura de entrada en un primer extremo y una abertura de salida. El documento WO0211638 describe un sistema criogénico con control de fluido criogénico basado en mediciones de temperatura y flujo.
Compendio de la invención
La presente invención proporciona un aparato que consta de:
una sonda, que contiene un lumen y que tiene un extremo distal configurado para entrar en contacto con tejido de un individuo vivo;
un sensor de temperatura ubicado en el extremo distal;
una bomba, que tiene un motor de bomba, acoplada para suministrar un fluido criogénico a través del lumen al extremo distal de la sonda y para recibir el fluido criogénico que regresa de la sonda;
un separador, acoplado para separar el fluido criogénico de retorno en un líquido criogénico de retorno y un gas criogénico de retorno;
un caudalímetro, acoplado para medir el caudal del gas criogénico de retorno; y
un procesador configurado para controlar una velocidad de bombeo del motor de bomba en respuesta a una temperatura medida por el sensor de temperatura y el caudal del gas criogénico de retorno.
En una realización descrita, la bomba es una bomba de pistón.
En otra realización descrita, la bomba es una bomba de fuelle.
En otra realización descrita más, mientras la temperatura se reduce, el procesador ajusta la velocidad de bombeo a una velocidad alta predefinida independientemente del caudal del gas criogénico de retorno.
Típicamente, cuando la temperatura se ha reducido a un valor de estado estacionario predeterminado, el procesador ajusta la velocidad de bombeo a una velocidad alta predefinida hasta que el caudal del gas criogénico de retorno se reduce de un caudal de valor alto máximo medido a un caudal inferior predeterminado.
En una realización alternativa, cuando el caudal del gas criogénico de retorno incluye el caudal inferior predeterminado, el procesador reduce la velocidad de bombeo a una velocidad predefinida inferior a la velocidad alta predefinida. Típicamente, cuando la velocidad de bombeo se ha reducido a la velocidad inferior predefinida, el procesador aumenta la velocidad de bombeo cuando cambian la temperatura y/o el caudal.
En una realización alternativa adicional, el caudal inferior predeterminado es un porcentaje predefinido, inferior al 100%, del caudal de valor alto máximo medido. El porcentaje predefinido puede ser del 50%.
En una realización alternativa adicional más, cuando la temperatura es una primera temperatura de estado estacionario medida por el sensor de temperatura, el procesador ajusta la velocidad de bombeo a una primera velocidad, y cuando la temperatura es una segunda temperatura de estado estacionario menor que la primera temperatura de estado estacionario, el procesador ajusta la velocidad de bombeo a una segunda velocidad mayor que la primera velocidad.
Además, se proporciona un método ejemplar que consiste en:
proporcionar una sonda que contiene un lumen y que tiene un extremo distal, que está configurado para entrar en contacto con tejido de un individuo vivo;
ubicar un sensor de temperatura en el extremo distal;
acoplar una bomba, que comprende un motor de bomba, para suministrar un fluido criogénico a través del lumen al extremo distal de la sonda y para recibir el fluido criogénico que regresa de la sonda;
separar el fluido criogénico de retorno en un líquido criogénico de retorno y un gas criogénico de retorno; medir un caudal del gas criogénico de retorno; y
controlar una velocidad de bombeo del motor de bomba en respuesta a una temperatura medida por el sensor de temperatura y el caudal del gas criogénico de retorno.
La presente divulgación se entenderá mejor a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones de la misma, considerada junto con los dibujos, en los que:
Breve descripción de los dibujos
la Figura 1 es una ilustración esquemática de un aparato que se utiliza para un procedimiento, según una realización de la presente invención;
la Figura 2 es un diagrama esquemático de una bomba, según una realización de la presente invención;
la Figura 3 es un diagrama esquemático de una sonda, según una realización de la presente invención;
la Figura 4 es un diagrama de bloques esquemático del aparato de la Figura 1, que ilustra cómo se conectan entre sí los elementos del aparato, según una realización de la presente invención;
las Figuras 5A, 5B, 5C muestran diagramas de flujo de etapas seguidas por un procesador a la hora de hacer funcionar el aparato, según una realización de la presente invención; y
las Figuras 6 y 7 muestran gráficos que ilustran las etapas de los diagramas de flujo, según una realización de la presente invención.
Descripción detallada de realizaciones
Visión general
A diferencia de los sistemas de bomba criogénica de la técnica anterior, las realizaciones de la presente invención miden la temperatura alcanzada por el suministro de fluido criogénico a una sonda, así como el caudal de gas criogénico que regresa de la sonda. El uso de las dos mediciones permite que las realizaciones de la invención reduzcan el volumen de líquido criogénico requerido para enfriar la sonda a un estado estacionario de baja temperatura. La reducción de volumen se produce tanto durante una transición al estado estacionario de baja temperatura como en el estado estacionario mismo.
Por lo tanto, en realizaciones de la presente invención, el aparato comprende una sonda que contiene un lumen y un extremo distal configurado para entrar en contacto con tejido de un individuo vivo. Un sensor de temperatura está ubicado en el extremo distal y el aparato comprende una bomba, que tiene un motor de bomba, que está acoplada para suministrar un fluido criogénico a través del lumen al extremo distal de la sonda y para recibir el fluido criogénico que regresa de la sonda.
El aparato comprende además un separador, acoplado para separar el fluido criogénico de retorno en un líquido criogénico de retorno y un gas criogénico de retorno, y un caudalímetro, que está acoplado para medir el caudal del gas criogénico de retorno. Un procesador está configurado para controlar una velocidad de bombeo del motor de bomba en respuesta a una temperatura medida por el sensor de temperatura y el caudal del gas criogénico de retorno.
Descripción detallada
En la siguiente descripción, los elementos similares en los dibujos están identificados mediante números similares.
Ahora se hace referencia a la Figura 1, que es una ilustración esquemática de un aparato 20 que se utiliza para un procedimiento, según una realización de la presente invención. A modo de ejemplo, el procedimiento supuesto en la siguiente descripción es en un tumor de mama, pero se entenderá que el aparato 20 puede usarse para otros procedimientos, tales como en un tumor de próstata o de riñón, y se considera que todos estos procedimientos están comprendidos dentro del alcance de la presente invención.
El procedimiento lo realiza un médico 24 en una paciente 28, y el médico puede observar los resultados del procedimiento en una pantalla 32 comprendida en el aparato 20. (Típicamente, el procedimiento en el tumor de mama incluye realizar una ecografía de la mama de la paciente 28 y presentar los resultados del examen en la pantalla 32. El examen normalmente lo realiza un profesional de ecografías, que no sea el médico 24. Los detalles de la ecografía no son relevantes para la presente descripción y, por simplicidad, no se muestra al profesional de ecografías en la Figura 1).
El aparato 20 está controlado por un procesador 36, que está acoplado a una memoria 40 en la que se almacena el software 44 para el funcionamiento del aparato. El procesador 36 y la memoria 40 están instalados en una consola 42 de mando. El software 44 presente en la memoria 40 puede descargarse al procesador en forma electrónica, a través de una red, por ejemplo. Como alternativa o adicionalmente, el software se puede proporcionar en medios tangibles no transitorios, tales como medios de almacenamiento ópticos, magnéticos o electrónicos. El software 44 incluye software para un algoritmo 48 de funcionamiento del aparato, que comprende etapas ejecutadas por el procesador a la hora de hacer funcionar el aparato 20. El algoritmo 48 de funcionamiento del aparato se describe posteriormente con más detalle.
En el procedimiento en el tumor de mama, el aparato 20 se usa para insertar un fluido criogénico 52, contenido inicialmente en una bomba 56, en una sonda 60 que tiene un extremo distal que se inserta cerca del tumor. El fluido 52 está inicialmente en forma de líquido, pero durante el procedimiento el fluido puede cambiar de líquido a una mezcla de líquido/gas, o incluso a un estado completamente gaseoso. Excepto donde se indique lo contrario, se supone aquí que el fluido criogénico 52, a modo de ejemplo, comprende nitrógeno líquido o gaseoso. Sin embargo, se entenderá que en el aparato 20 se pueden utilizar otros fluidos criogénicos, tal como argón criogénico, y se supone que todos estos fluidos criogénicos están comprendidos dentro del alcance de la presente invención. La bomba 56 está conectada a la sonda 60, que el médico 24 manipula para colocar correctamente el extremo distal de la sonda con respecto al tumor. (Típicamente, la manipulación es asistida por el médico que observa la ecografía a la que se ha hecho referencia anteriormente). La bomba 56 y la sonda 60 se describen ambas posteriormente con más detalle.
La Figura 2 es un diagrama esquemático de la bomba 56, según una realización de la presente invención. La bomba 56 es una bomba de pistón, que comprende un pistón 64 que es accionado por un motor 68 acoplado al pistón. En las realizaciones de la presente invención se pueden usar bombas de fluido criogénico distintas de una bomba de pistón, tal como la bomba 56, por ejemplo, una bomba de fuelle, y la descripción de la presente memoria se puede modificar, mutatis mutandis, para acomodar tales bombas diferentes.
La bomba 56 está conectada a un Dewar 72, que contiene fluido criogénico 52 que se retiene en forma líquida en un espacio inferior 80 del Dewar. Por encima del líquido en el Dewar, en un espacio superior 84, hay gas formado por evaporación del líquido criogénico.
Como está ilustrado en la Figura 2, el pistón de la bomba 56 y los elementos de la bomba unidos al pistón están sumergidos en la forma líquida del fluido 52. Durante el funcionamiento del motor 68, el fluido criogénico en forma líquida sale del Dewar a través de una válvula 76 de retención de salida y un tubo 94 de salida. El fluido que sale de la válvula 76 y el tubo 94 es típicamente aproximadamente 100% líquido, y el fluido que sale de la bomba se lleva a la sonda 60 a través del tubo de salida.
La bomba 56 está conectada para recibir material criogénico de retorno de la sonda 60. El material criogénico de retorno es típicamente una mezcla de líquido y gas, aunque en algunos casos el material de retorno puede comprender aproximadamente un 100% de gas, o posiblemente aproximadamente un 100% de líquido. El material de retorno se introduce en un separador 88 de líquido/gas a través de un tubo receptor 92. El separador 88 devuelve el líquido criogénico separado al líquido criogénico existente en el espacio 52 y permite que el gas separado entre en el espacio superior 84.
El espacio superior 84 está conectado a través de un tubo 96 de salida a un caudalímetro 100 de gas (Figura 4), que a su vez está conectado a la atmósfera. Por lo tanto, el gas separado que entra en el espacio superior 84 se descarga, a través del caudalímetro 100 de gas, a la atmósfera.
La Figura 3 es un diagrama esquemático de la sonda 60, según una realización de la presente invención. La sonda 60 comprende un mango 104, que está unido a un conducto 108 de la sonda en un extremo proximal del conducto. El conducto 108 termina en un extremo distal puntiagudo 112, que permite que el conducto perfore tejido, tal como una sección de un seno de la paciente 28. Como se muestra en una sección 116, el conducto 108 comprende tres tubos concéntricos, típicamente hechos de acero inoxidable de paredes delgadas. Un primer tubo interior 120 encierra un lumen central 124, y el tubo interior está rodeado por un segundo tubo 128. El primer tubo y el segundo tubo están separados por un espacio intermedio 132. Un tercer tubo exterior 136 rodea el segundo tubo 128, y el segundo y el tercer tubos están separados por un espacio 140.
Un sensor de temperatura 144, típicamente un termopar o un termistor, está ubicado de manera fija dentro del extremo distal 112. El cableado 148 para el sensor de temperatura se coloca típicamente en el espacio 140. El cableado está conectado al procesador 36 y permite que el procesador mida una temperatura detectada por el sensor 144.
Durante el funcionamiento del aparato 20, el espacio 140, entre el segundo y el tercer tubos del conducto 108, se mantiene en un estado de vacío sellado. Como se explica posteriormente con más detalle, el lumen central 124 se usa para transportar fluido criogénico desde la bomba 56 al extremo distal 112, y el espacio intermedio 132 se usa para devolver fluido criogénico desde el extremo distal a la bomba.
Un tubo flexible 152, que tiene una estructura interna generalmente similar a la estructura interna del conducto 108, está acoplado al conducto a través del mango 104. Los lúmenes dentro del tubo 152 están configurados para transportar fluido criogénico desde la bomba 56 al lumen central 124, y para transferir fluido criogénico de retorno del espacio intermedio 132 a la bomba.
La Figura 4 es un diagrama de bloques esquemático del aparato 20, que ilustra cómo se conectan entre sí los elementos del aparato, según una realización de la presente invención. El diagrama de bloques ilustra el flujo de fluido criogénico y el flujo de datos de señal entre los elementos.
El procesador 36 controla el funcionamiento del aparato 20 proporcionando señales de control del motor de bomba al motor 68. Al activarse, el motor hace funcionar la bomba 56 para que se expulse fluido criogénico del Dewar 72 a través de la válvula 76 de salida. El fluido criogénico expulsado fluye saliendo del Dewar, a través del tubo flexible 152 y el mango 104, a la sonda 60 hasta el extremo distal 112.
El fluido criogénico regresa desde el extremo distal 112, típicamente como una mezcla de líquido/gas, a través de la sonda 60, el mango 104 y el tubo flexible 152 al separador 88 de líquido/gas en el Dewar 72. El separador divide el fluido criogénico de retorno en gas, que entra en el espacio superior 84, y líquido, que entra en el espacio inferior 80. El gas que entra en el espacio superior 84 se expulsa a la atmósfera a través del caudalímetro 100 de gas.
Como se indica en la figura, el sensor 144 de temperatura, en el extremo distal de la sonda, proporciona una señal indicativa de la temperatura de la punta de la sonda al procesador 36. El procesador 36 también recibe, del medidor 100 de gas, una señal indicativa del caudal de gas de retorno. Este caudal corresponde al caudal de gas que se introduce en el espacio 84 desde el separador 88. El procesador 36 usa estas señales para operar el algoritmo 48, lo que permite que el procesador genere una señal de salida que controla el motor 68 de bomba. La señal de salida que se transfiere al motor de bomba controla la velocidad de rotación del motor.
Las Figuras 5A, 5B, 5C muestran diagramas de flujo de etapas seguidas por el procesador 36 a la hora de hacer funcionar el aparato 20, y las Figuras 6 y 7 muestran gráficos que ilustran las etapas de los diagramas de flujo, según una realización ejemplar. Las etapas de los diagramas de flujo corresponden a las etapas del algoritmo 48.
El algoritmo 48 comprende tres diagramas de flujo, un primer diagrama de flujo 160, también denominado en la presente memoria diagrama de flujo 160 de temperatura, un segundo diagrama de flujo 164, también denominado en la presente memoria diagrama de flujo 164 de caudal de gas, y un tercer diagrama de flujo 220, también denominado en la presente memoria diagrama de flujo 220 de estado estacionario. En el aparato 20 en funcionamiento, el procesador activa inicialmente los diagramas de flujo 160 y 164 simultáneamente, y el diagrama de flujo 220 de estado estacionario no se activa. El procesador activa los diagramas de flujo 160 y 164, típicamente después de que la sonda 60 haya sido colocada en un paciente, con un comando enviado al procesador 36 por el médico 24 usando la consola 42 para activar los diagramas de flujo. (Como se explica posteriormente, el diagrama de flujo 220 de estado estacionario se activa más tarde).
En la activación de los diagramas de flujo 160 y 164, en una etapa inicial 168 de funcionamiento en ambos diagramas de flujo, el médico 24 ajusta una temperatura Ts de funcionamiento en estado estacionario objetivo para el aparato 20. La temperatura Ts de funcionamiento en estado estacionario del aparato es superior al punto de ebullición del fluido criogénico 52, que en la presente memoria se supone que comprende nitrógeno líquido (punto de ebullición -196 °C). La temperatura de funcionamiento en estado estacionario corresponde a la temperatura de la punta de la sonda que se mantiene una vez que la velocidad de bomba del motor 68 ha sido ajustada, por el procesador 36, a una velocidad baja constante. Típicamente, la temperatura de funcionamiento en estado estacionario depende de la velocidad baja constante del motor, de modo que cuanto mayor sea la velocidad baja constante, menor será la temperatura de funcionamiento en estado estacionario.
En una realización descrita, la velocidad baja constante del motor 68 es de aproximadamente 28 r.p.m. (revoluciones por minuto), para una temperatura de funcionamiento en estado estacionario de aproximadamente -160 °C, y la velocidad baja constante del motor es de aproximadamente 8 r.p.m. para una temperatura de funcionamiento en estado estacionario de aproximadamente -80 °C. Sin embargo, se entenderá que estos valores de velocidad baja constante y temperatura de funcionamiento en estado estacionario son a modo de ejemplo, por lo que el alcance de la presente invención incluye velocidades bajas constantes del motor 68 diferentes de 8 r.p.m. y 28 r.p.m., y correspondientes temperaturas de estado estacionario diferentes de -80 °C y -160 °C. También se entenderá que la velocidad baja constante requerida para una temperatura de funcionamiento en estado estacionario deseada puede ser determinada sin excesiva experimentación por parte de una persona con conocimientos normales de la técnica.
Además, en la etapa inicial 168, el procesador 36 aumenta la velocidad del motor 68 hasta una velocidad alta.
En el diagrama de flujo 164 de caudal de gas, el control pasa a una etapa 170 de registro de caudales de gas, en la que el procesador 36 registra los caudales de gas del caudalímetro 100 de gas.
Al principio, la sonda 60 y su tubo flexible 152 de conexión están típicamente aproximadamente a temperatura ambiente y el procesador accede a las señales del sensor 144 de temperatura en la punta de la sonda para determinar la temperatura T de la punta de la sonda. En una primera etapa 172 de decisión en ambos diagramas de flujo, el procesador comprueba si la temperatura T es mayor que la temperatura Ts de funcionamiento en estado estacionario ajustada en la etapa 168.
En el diagrama de flujo 160, si la decisión 172 arroja un resultado negativo, es decir, si T > Ts °C, el diagrama de flujo pasa a una etapa 176 de alta velocidad de la bomba, en la que el procesador continúa haciendo funcionar el motor 68 a una velocidad alta. En una realización descrita, la velocidad alta está en un intervalo aproximado de 40 r.p.m. - 50 r.p.m.. El control en el diagrama de flujo vuelve entonces a la decisión 172, de manera que el procesador 36 reitera la decisión.
En el diagrama de flujo 164, si la decisión 172 arroja un resultado negativo, el diagrama de flujo pasa a una etapa 180 del diagrama de flujo de transferencia, en la que el procesador ajusta la velocidad del motor 68 de acuerdo con el diagrama de flujo 160 de temperatura. Desde la etapa 180, el control vuelve a la decisión 172, de modo que, como en el diagrama de flujo 160, el procesador 36 reitera la decisión.
El estado cuando T > Ts °C, que se produce al iniciarse los diagramas de flujo, corresponde a un proceso de congelación inicial del aparato 20.
La Figura 6 muestra gráficos para un procedimiento en el que la temperatura Ts de estado estacionario es de aproximadamente -160 °C y la Figura 7 muestra gráficos para un procedimiento en el que la temperatura Ts de estado estacionario es de aproximadamente -80 °C. En la Figura 6, un gráfico 300 representa la temperatura T (°C) frente al tiempo (s), un gráfico 304 representa el caudal G de gas (L/min) frente al tiempo, y un gráfico 308 representa la velocidad S del motor (r.p.m.) frente al tiempo. En la Figura 7, un gráfico 400 representa la temperatura T (°C) frente al tiempo, un gráfico 404 representa el caudal G de gas (L/min) frente al tiempo, y un gráfico 408 representa la velocidad S del motor (r.p.m.) frente al tiempo.
Como está ilustrado en los gráficos, en los primeros períodos 312 y 412 de inicio, típicamente de una duración de aproximadamente 30 s desde el inicio del funcionamiento del aparato 20, la temperatura T se reduce bruscamente a aproximadamente -160 °C (Figura 6) y -80 °C (Figura 7), mientras que la velocidad S del motor 68 aumenta hasta una velocidad alta de 48 r.p.m. (Figura 6) y 30 r.p.m. (Figura 7). Este período corresponde al tiempo durante el cual se reitera la decisión 172.
En el diagrama de flujo 160, cuando la decisión 172 arroja un resultado positivo, es decir, T < Ts, el control pasa a la etapa 184 del diagrama de flujo de caudal de gas, en la que el procesador ajusta la velocidad del motor 68 de acuerdo con el diagrama de flujo 164. Aunque el procesador accede al diagrama de flujo 164, el procesador continúa iterando la decisión 172 para comprobar si la desigualdad T < Ts sigue arrojando un resultado positivo.
En el diagrama de flujo 164, cuando la decisión 172 arroja un resultado positivo, el control pasa a una segunda decisión 188, en la que el procesador accede a la señal indicativa del caudal del caudalímetro 100 de gas. En la segunda decisión 188, el procesador comprueba si el caudal de gas a través del medidor 100 ha caído desde un valor alto hasta un caudal de gas inferior predeterminado. El caudal de gas inferior predeterminado es un caudal de gas que, cuando se alcanza, indica que la velocidad del motor 68 puede reducirse sin afectar negativamente a la temperatura de estado estacionario que se ha alcanzado. El caudal de gas inferior predeterminado puede ser encontrado por una persona con conocimientos normales de la técnica, sin excesiva experimentación.
Como ilustran los gráficos, en los primeros períodos 312, 412 de inicio, el caudal de gas aumenta típicamente inicialmente desde cero. Incluso cuando ha finalizado el primer período de inicio, los gráficos ilustran que el caudal de gas continúa aumentando, típicamente hasta un valor alto máximo de aproximadamente 100 L/min en un segundo período 316 de inicio (Figura 6) y hasta un valor alto máximo de aproximadamente 80 L/min en un segundo período 416 de inicio (Figura 7). En una realización, los segundos períodos 316, 416 de inicio tienen una duración de aproximadamente 30 s, después del final del primer período de inicio. En un tercer período 320 de inicio (Figura 6) y un tercer período 420 de inicio (Figura 7), que comienzan al final del segundo período de inicio, el caudal de gas comienza entonces a disminuir, permaneciendo aún relativamente alto hasta que alcanza el caudal de gas inferior predeterminado.
El caudal de gas inferior predeterminado es inferior al 100% del caudal de valor alto máximo y típicamente se ajusta como una fracción, es decir, un porcentaje, del caudal de valor alto máximo. En una realización, el porcentaje se ajusta a aproximadamente el 50%, de modo que para un valor alto máximo de aproximadamente 100 L/min el caudal de gas inferior predeterminado es de aproximadamente 50 L/min (Figura 6), y para un valor alto máximo de aproximadamente 80 L/min el caudal de gas inferior predeterminado es de aproximadamente 40 L/min (Figura 7). Se entenderá que el valor del 50% es aproximado y ejemplar, por lo que el alcance de la presente invención comprende valores para el caudal de gas inferior predeterminado que sean inferiores o superiores al 50% del caudal de valor alto máximo.
Los grandes caudales de gas durante los primeros tres períodos de inicio se deben a que el fluido criogénico enfría elementos del aparato 20, incluidos el tubo flexible 152 y la sonda 60. A medida que los elementos se acercan a un estado estacionario aproximado, el caudal de gas se acerca a un valor de estado estacionario aproximado.
Como se indicó anteriormente, en la segunda etapa 188 de decisión, el procesador 36 comprueba si el caudal de gas a través del medidor 100 ha caído desde un valor alto hasta un caudal de gas de valor inferior predeterminado. El procesador realiza esta comprobación accediendo a los caudales de gas almacenados en la etapa 170.
Si la segunda etapa 188 de decisión arroja un resultado negativo, es decir, el caudal de gas no ha alcanzado el caudal de gas de valor inferior predeterminado, el control pasa a una etapa 192 de bomba de alta velocidad, en la que el procesador continúa manteniendo la velocidad S del motor 68 a un nivel alto. Desde la etapa 192, el control vuelve a la segunda etapa de decisión, de manera que el procesador reitera esta etapa.
Si la segunda etapa 188 de decisión arroja un resultado positivo, es decir, el caudal de gas ha alcanzado el caudal de gas de valor inferior predeterminado, el control pasa a una etapa 196 de reducción de velocidad de la bomba, en la que el procesador reduce de manera iterativa la velocidad del motor 68 en una fracción o porcentaje predefinido, que en la presente memoria se supone que es del 10%, aunque el porcentaje predefinido puede ser menor o mayor que este valor. Como se explica posteriormente, la iteración de la etapa 196 depende de que una tercera decisión 200 arroje un resultado negativo.
Un resultado positivo de la segunda etapa 188 de decisión corresponde a la terminación del tercer período 320 de inicio (Figura 6) y el tercer período 420 de inicio (Figura 7) y al comienzo de los períodos 324 y 424 de transición.
Desde la etapa 196, el control pasa a la tercera etapa 200 de decisión, en la que el procesador 36 comprueba si el caudal de gas se ha reducido a un valor aproximadamente constante. En una realización, el valor aproximadamente constante es de aproximadamente 35 L/min cuando Ts = -160 °C, y de aproximadamente 18 L/min cuando Ts = -80 °C, pero otras realizaciones pueden tener valores constantes aproximados que para los valores de Ts sean mayores o menores que estos valores.
Si la tercera decisión arroja un resultado negativo, de modo que el caudal de gas no es aproximadamente constante, entonces el control vuelve a la etapa 196 de reducción de velocidad de la bomba, de modo que se realiza una reducción adicional en la velocidad del motor, y se reitera la tercera decisión.
Si la tercera decisión arroja un resultado positivo, de modo que el caudal de gas es aproximadamente constante, entonces el control pasa a una etapa 204 de ajuste de velocidad de la bomba a una velocidad inferior, en la que el procesador reduce la velocidad del motor 68 gradualmente hasta una velocidad inferior fija predefinida. En una realización, la velocidad inferior fija es de aproximadamente 28 r.p.m. para Ts = -160 °C, y aproximadamente 8 r.p.m.
cuando Ts = -80 °C.
Un resultado positivo de la tercera decisión 200 corresponde a que el aparato 20 alcance un estado estacionario, de modo que la etapa 204 también incluye la activación del diagrama de flujo 220 de estado estacionario. El alcanzamiento del estado estacionario corresponde a la terminación del período 324 de transición y el comienzo de un período 328 de estado estacionario (Figura 6), y a la terminación del período 424 de transición y el comienzo de un período 428 de estado estacionario (Figura 7).
Al comienzo de los períodos 328 y 428 de estado estacionario, es decir, al implementar la etapa 204, el procesador deja de operar el diagrama de flujo 160 de temperatura y el diagrama de flujo 164 de caudal de gas y activa el diagrama de flujo 220 de estado estacionario.
En el diagrama de flujo 220 de estado estacionario, en una etapa 224 de decisión, el procesador comprueba si la temperatura T y el caudal G son ambos constantes. Si la decisión arroja un resultado positivo, entonces, en una etapa 228 de mantenimiento de una velocidad constante de la bomba, el procesador mantiene el motor 68 a su velocidad baja. Si la decisión arroja un resultado negativo, entonces, en una etapa 232 de aumento de velocidad de la bomba, el procesador aumenta la velocidad del motor 68 en una cantidad predefinida, típicamente aproximadamente 2 - 6 r.p.m. Después de ambas etapas 228 y 232, el control vuelve a la etapa 224 de decisión, que el procesador 36 reitera.
Se apreciará que, midiendo tanto la temperatura del extremo distal de la sonda como el caudal del gas criogénico de retorno, las realizaciones de la invención mejoran considerablemente la eficacia de funcionamiento de un sistema de bombeo criogénico. El uso tanto de la temperatura como del caudal permite lograr y mantener una temperatura baja de estado estacionario, mientras se reduce el volumen de fluido criogénico utilizado en comparación con los sistemas de la técnica anterior.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Aparato, que comprende:
una sonda, que contiene un lumen y que tiene un extremo distal configurado para entrar en contacto con tejido de un individuo vivo;
un sensor de temperatura ubicado en el extremo distal;
una bomba, que comprende un motor de bomba, acoplada para suministrar un fluido criogénico a través del lumen al extremo distal de la sonda y para recibir el fluido criogénico que regresa de la sonda;
un separador, acoplado para separar el fluido criogénico de retorno en un líquido criogénico de retorno y un gas criogénico de retorno;
un caudalímetro, acoplado para medir el caudal del gas criogénico de retorno; y
un procesador configurado para controlar una velocidad de bombeo del motor de bomba en respuesta a una temperatura medida por el sensor de temperatura y el caudal del gas criogénico de retorno.
2. El aparato según la reivindicación 1, en donde la bomba comprende una bomba de pistón.
3. El aparato según la reivindicación 1, en donde la bomba comprende una bomba de fuelle.
4. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde, mientras la temperatura se reduce, el procesador ajusta la velocidad de bombeo a una velocidad alta predefinida independientemente del caudal del gas criogénico de retorno.
5. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde, cuando la temperatura se ha reducido a un valor de estado estacionario predeterminado, el procesador ajusta la velocidad de bombeo a una velocidad alta predefinida hasta que el caudal del gas criogénico de retorno se reduce de un caudal de valor alto máximo medido a un caudal inferior predeterminado.
6. El aparato según la reivindicación 5, en donde, cuando el caudal del gas criogénico de retorno comprende el caudal inferior predeterminado, el procesador reduce la velocidad de bombeo a una velocidad predefinida inferior a la velocidad alta predefinida.
7. El aparato según la reivindicación 6, en donde, cuando la velocidad de bombeo se ha reducido a la velocidad inferior predefinida, el procesador aumenta la velocidad de bombeo cuando cambian la temperatura y/o el caudal.
8. El aparato según la reivindicación 5, en donde el caudal inferior predeterminado es un porcentaje predefinido, inferior al 100%, del caudal de valor alto máximo medido.
9. El aparato según la reivindicación 8, en donde el porcentaje predefinido es del 50%.
10. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde, cuando la temperatura comprende una primera temperatura de estado estacionario medida por el sensor de temperatura, el procesador ajusta la velocidad de bombeo a una primera velocidad y, cuando la temperatura comprende una segunda temperatura de estado estacionario menor que la primera temperatura de estado estacionario, el procesador ajusta la velocidad de bombeo a una segunda velocidad mayor que la primera velocidad.
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