SE540805C2

SE540805C2 - Cartridge for improved heating of dielectric loads

Info

Publication number: SE540805C2
Application number: SE1700146A
Authority: SE
Inventors: Ekemar Lars
Original assignee: Ekemar Lars
Priority date: 2017-07-13
Filing date: 2017-07-13
Publication date: 2018-11-13
Also published as: WO2019013682A1; SE1700146A1

Description

Kassett för förbättrad värmning av dielektriska laster. Cassette for improved heating of dielectric loads.

Kraven på att kunna tina och värma laster med varierande storlekar och av varierande slag av organiskt material har ökat. The requirements for being able to thaw and heat loads of varying sizes and of varying kinds of organic material have increased.

Storlekarna på lasterna kan variera mellan några 10-tals gram till flera kg. Lasternas beskaffenhet och känslighet kan likaså variera Exempelvis förvaras levande celler såsom stamceller i fryst tillstånd. Cellernas viabilitet är avhängig tiningstiden. Ju kortare tiningstid desto bättre viabilitet. Inom sjukvården finns behov av snabb tining av blodplasma och värmning av röda blodkroppar före transfusion. Dessa laster är mycket känsliga och får under inga omständigheter, inte ens delvis uppvärmas över 40°C. The sizes of the loads can vary from a few tens of grams to several kg. The nature and sensitivity of the loads can also vary. For example, living cells such as stem cells are stored in a frozen state. The viability of the cells depends on the thawing time. The shorter the thawing time, the better the viability. In healthcare, there is a need for rapid thawing of blood plasma and warming of red blood cells before transfusion. These loads are very sensitive and must not, under any circumstances, even be partially heated above 40 ° C.

Etablerade värmningstekniker såsom värmning med mikrovågor, och värmning med konventionell värmestrålning och värmekonvektion har det gemensamt, att värmeupptagning i lastkännetecknas av ringa till försumbart inträngningsdjup och last inre delars uppvärmning sker medelst värmetransport från uppvärmda ytpartier. Vid tining av volymer överstigande några milliliter levande celler är tiningstiden alldeles för lång för att godtagbar viabilitet skall erhållas. Established heating techniques such as heating with microwaves, and heating with conventional heat radiation and heat convection have in common that heat absorption in load is characterized by small to negligible penetration depth and heating of internal parts takes place by means of heat transport from heated surface portions. When thawing volumes in excess of a few milliliters of living cells, the thawing time is far too long for acceptable viability to be obtained.

Det är också sedan tidigare känt att man genom att emittera elektromagnetisk strålning/fält från en antenn/antenner i en kavitet med elektriskt ledande väggar kan värma i kaviteten placerade dielektxiska material. (Sv. Patent 9400777-0 och sv patent 9703033-2). Det är också känt att man kan använda dielektriska material i fältutjämnade syfte (EP02727030.5). It is also previously known that by emitting electromagnetic radiation / field from an antenna / antennas in a cavity with electrically conductive walls, dielectric materials placed in the cavity can be heated. (Sv. Patent 9400777-0 and sv patent 9703033-2). It is also known that dielectric materials can be used for field leveling purposes (EP02727030.5).

En av nackdelarna med utrustningar avsedda för den här typen av tining och uppvärmning är att de tillverkas i små volymer och är ofta dedicerade för endast en applikation såsom tining av blodplasma och/eller tining av levande celler och blir därigenom mycket kostsamma. One of the disadvantages of equipment intended for this type of thawing and heating is that they are manufactured in small volumes and are often dedicated to only one application such as thawing of blood plasma and / or thawing of living cells and thus become very expensive.

Av kostnadsskäl finns det därför behov av standardiserade utrustningar som med dielektrisk tining/ värmning inom intervallet 50kHz- 1500 MHz klarar att hantera laster från några milliliter till flera liter, föreliggande uppfinning löser detta problem. For cost reasons, there is therefore a need for standardized equipment that with dielectric thawing / heating in the range of 50kHz-1500 MHz can handle loads from a few milliliters to several liters, the present invention solves this problem.

En tinings/uppvärmningsutrustning enligt uppfinningen, består av en kavitet, bestående av ett eller flera elektriska ledande material, till vilken det är ansluten en eller flera frekvensgeneratorer. I en behållare/kassett, av ett icke elektriskt ledande material, placeras en dielektrisk last som skall värmas/tinas. Behållaren/kassetten är försedd med öppningar/dörrar. Kassetten placeras därefter i kaviteten. A thawing / heating equipment according to the invention, consists of a cavity, consisting of one or more electrically conductive materials, to which one or more frequency generators are connected. In a container / cassette, of a non-electrically conductive material, a dielectric load is placed to be heated / thawed. The container / cassette is provided with openings / doors. The cassette is then placed in the cavity.

Frekvensgeneratorema är elektriskt anslutna till impedansanpassningar som i sin tur är elektriskt anslutna, via genomföringar i kaviteten, till antenn/antenner med vilken behållaren/kassetten är bestyckad. Antennen/antennen kan företrädesvis vara monterad på behållarens ytor. The frequency generators are electrically connected to impedance adaptations which in turn are electrically connected, via bushings in the cavity, to the antenna (s) with which the container / cassette is equipped. The antenna / antenna may preferably be mounted on the surfaces of the container.

Anpassningarna kan vara passiva och/eller aktiva. Frekvensgeneratorema är i sin tur jordade i kavitetens ytterhölje. The adjustments can be passive and / or active. The frequency generators are in turn grounded in the outer casing of the cavity.

Kavitet, last , antennen i behållaren och impedansanpassning samt frekvensgenerator är en resonansenhet. Impedansanpassningen är antingen reaktiv och/eller medelst frekvensanpassning. Ett kännetecken för uppfinningen är att den består av en behållare/kassett bestående av icke elektriskt ledande material, materialet ska ha en dielektricitetskonstant understigande 10 ändå hellre 7 och allra helst 5. Cavity, load, antenna in the container and impedance matching as well as frequency generator are a resonant unit. The impedance matching is either reactive and / or by means of frequency matching. A feature of the invention is that it consists of a container / cassette consisting of non-electrically conductive material, the material should have a dielectric constant of less than 7 and more preferably 5.

Grundtanken med uppfinningen är att man har ett antal olika behållare/kassetter som är utformade på sådant sätt att de kan placeras i uppvärmningsutrustningen och att behållaren/kassetten ifråga är designad för en dedicerad last. Kassetten kan därför komma att ingå som en enhet i resonanskretsen/resonanskretsarna. Av den anledningen kan behållaren/kassetten vara helt eller delvis försedd med/bestå av en metallyta/yta av elektriskt ledande material som är i elektrisk förbindelse med kaviteten. Kassetten kan vara av olika utformning med avseende på geometri, placering av antennskivor, metallytor som är i elektrisk kontakt med kaviteten. Det kan även förekomma metalldetaljer i behållaren/kassetten som är i elektrisk förbindelse med kaviteten. The basic idea of the invention is that there are a number of different containers / cassettes which are designed in such a way that they can be placed in the heating equipment and that the container / cassette in question is designed for a dedicated load. The cassette may therefore be included as a unit in the resonant circuit (s). For this reason, the container / cassette may be wholly or partly provided with / consist of a metal surface / surface of electrically conductive material which is in electrical connection with the cavity. The cassette can be of different design with respect to geometry, placement of antenna discs, metal surfaces that are in electrical contact with the cavity. There may also be metal details in the container / cassette that are in electrical connection with the cavity.

Allt i syfte att skapa oscillerande elektriska fält som är utformade efter tinings-/uppvärmningsbehov Den kassett som skall användas för att tillaga rostbiff ser helt annorlunda ut än den kassett som är avsedd för att tina blodplasma eller levande celler. All with the aim of creating oscillating electric fields that are designed according to thawing / heating needs. The cassette that is to be used for cooking roast beef looks completely different from the cassette that is intended for thawing blood plasma or living cells.

I behållaren placeras en dielektrisk last och behållaren placeras därefter i en kavitet (bestående av metalliskt material) i vilken det finns en eller flera anslutningar som ansluter till behållarens metallskiva/metallskivor. Anslutningen/anslutningarna är i sin tur i elektrisk förbindelse med en frekvensgenerator via en genomföring genom kaviteten. Mellan frekvensgeneratom och genomföringen finns en impedansanpassning. Frekvensgeneratom är i sin tur j ordad i kaviteten. Kavitet, last , antennen i behållaren och impedansanpassning samt frekvensgenerator är en resonansenhet. Impedansanpassningen är antingen reaktiv och/eller medelst frekvensanpassning. A dielectric load is placed in the container and the container is then placed in a cavity (consisting of metallic material) in which there are one or more connections which connect to the metal disc (s) of the container. The connection (s) are in turn in electrical connection with a frequency generator via a bushing through the cavity. There is an impedance matching between the frequency generator and the bushing. The frequency generator is in turn grounded in the cavity. Cavity, load, antenna in the container and impedance matching as well as frequency generator are a resonant unit. The impedance matching is either reactive and / or by means of frequency matching.

Fig. 1 är ett exempel på uppfinningen. Fig. 1 is an example of the invention.

Frekvensgeneratom (1) är via anslutning elektriskt jordad i kaviteten(3), via anpassningar (2) leds den oscillerande elektriska strömmen i en genomföring (4) genom kaviteten till en antennplatta (5) i kassetten(6), den dielektriska lasten (7), kassettens metallbelagda ovansida (8) och den elektriska förbindelsen mellan kassetten och kaviteten(9). The frequency generator (1) is electrically grounded in the cavity (3) via connection, via the adaptations (2) the oscillating electric current in a bushing (4) is led through the cavity to an antenna plate (5) in the cassette (6), the dielectric load (7 ), the metal-coated top (8) of the cassette and the electrical connection between the cassette and the cavity (9).

Av figuren framgår att frekvensgeneratom, anpassningen, antennen, lasten, kassettens översida och kaviteten bildar en resonansenhet. The figure shows that the frequency generator, the adapter, the antenna, the load, the top of the cassette and the cavity form a resonant unit.

Fig.2 är ytterligare ett exempel på uppfinningen. Kassetten (A) är sedd ifrån sidan. Kassetten har i detta fall dubbla botnar. I den övre botnen finnes en fördjupning (B). Fördjupningen är belägen över en antennskivan (C) . I samband med tining av exempelvis blodplasma förekommer det läckage. Fryst blodplasma förvaras i påsar bestående av et plastmaterial. Vid läckage från påsen fylls fördjupningen. Impedansvillkoren i resonanskretsen påverkas, systemet detekterar förändringen och tiningsprocessen avbryts. Nackdelen med den lösningen är at den är relativt okänslig. En bättre lösning är at den övre botnen har et eller flera hål. Utrymmet mellan botnarna fylls med blodplasma, impedansvillkoren i resonanskretsen påverkas och tiningsprocessen avbryts. Deta är inte begränsat till blodplasma, det kan exempelvis även vara köttsaft från en rostbiff under tillagning eller någon annan vätska med dielektriska egenskaper. Fig. 2 is another example of the invention. The cassette (A) is seen from the side. The cassette in this case has double bottoms. There is a depression (B) in the upper bottom. The recess is located above an antenna disk (C). In connection with thawing of, for example, blood plasma, leakage occurs. Frozen blood plasma is stored in bags consisting of a plastic material. In the event of a leak from the bag, fill the recess. The impedance conditions in the resonant circuit are affected, the system detects the change and the thawing process is interrupted. The disadvantage of this solution is that it is relatively insensitive. A better solution is that the upper bottom has one or more holes. The space between the bottoms is filled with blood plasma, the impedance conditions in the resonant circuit are affected and the thawing process is interrupted. This is not limited to blood plasma, it can for example also be meat juice from a roast beef during cooking or some other liquid with dielectric properties.

Kasseten/behållaren kan också helt eller delvis fyllas med fältutjämnade material som helt eller delvis omger en dielektrisk last. Deta i syfte at förbättra tinings och/eller uppvärmningsförhållandena för känsliga dielektriska laster. The cassette / container can also be completely or partially filled with field-equalized materials that completely or partially surround a dielectric load. This is in order to improve the thawing and / or heating conditions for sensitive dielectric loads.

Syftet med uppfinningen är at man har et antal olika kasseter som är utformade på sådant sät at de kan placeras i uppvärmningsutrustningen och kasseten är designad för en dedicerad last eller lasttyp. Kasseten ingår som en enhet i resonanskretsen/resonanskretsama. Den kasset som skall användas för at tillaga rostbiff ser helt annorlunda ut än en kasset som är avsedd för at tina blodplasma. The object of the invention is to have a number of different cassettes which are designed in such a way that they can be placed in the heating equipment and the cassette is designed for a dedicated load or type of load. The cassette is included as a unit in the resonant circuit (s). The cassette to be used to cook roast beef looks completely different from a cassette designed to thaw blood plasma.

Kasseten kan utformas i sin helhet i elektriskt ledande material i vilken det placeras antenn/antenner. Kasseten placeras därefter i kaviteten. The cassette can be designed in its entirety in electrically conductive material in which an antenna / antennas are placed. The cassette is then placed in the cavity.

Syftet med deta är exempelvis at skapa en underkavitet i vilken mindre laster, såsom levande celler, kan tinas/värmas. The purpose of this is, for example, to create a subcavity in which smaller loads, such as living cells, can be thawed / heated.

Claims

Patent claims

Device for thawing / heating of dielectric materials / dielectric load (Fig.1 (7)) with electromagnetic radiation within the frequency range 50 kHz-1500 MHz characterized by a container / cassette (Fig.1 (6)) consisting of a non-electric conductive material, equipped with antennas / antenna discs (Fig.1 (7)).

Device according to the preceding claim, characterized in that the container / cassette is placed in a cavity (Fig. 1 (3)) consisting of electrically conductive material.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that connections in the cavity come into electrical contact with the antenna disc (s) with which the cassette is equipped and that the connections, one or more, are in electrical connection with one or more frequency generators.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity, load, the antenna in the container / cassette and the impedance matching and the frequency generator are a resonant unit.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the container / cassette is wholly or partly provided with / consists of a metal / metal surface / surface of electrically conductive material which is in electrical connection with the cavity.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the container / cassette is equipped with metal parts which are in electrical connection with the cavity.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna disc / antenna discs are preferably placed on / in the sides of the container / cassette.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the container / cassette (Fig. 2 (A)) has double bottoms and that an antenna disk (Fig. 2 (C)) is placed on the lower bottom and that there is a recess in the upper bottom, when the depression is filled with dielectric liquid, the impedance conditions change and a signal is generated and / or the process is stopped.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the container / cassette has double bottoms and that an antenna disk is placed on / in the lower bottom and that there are holes in the upper bottom, when the space between the upper and below the bottom is completely or partially filled with dielectric fluid changes the impedance conditions and a signal is generated and / or the process is stopped

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the container / cassette is completely or partially filled with field-equalizing dielectric material which completely or partially surrounds a sensitive dielectric load.