DETECTOR DE BURBUJAS Y MÉTODO DE DETECCIÓN DE BURBUJAS.

Un detector (74) de microburbujas que comprende: un par de transductores ultrasónicos (1040,

1042) que comprenden un transductor de transmisión (1040) y un transductor de recepción (1042), pudiéndose colocar el par de transductores ultrasónicos (1040, 1042) para detectar microburbujas en un flujo de fluido; un accionador de transductor (1018) operativamente acoplado al transductor de transmisión (1040) para hacer que el transductor de transmisión (1040) entregue una señal ultrasónica emitida que cruza el flujo de fluido hasta el transductor de recepción (1042) en el que la señal ultrasónica emitida comprende un intervalo de frecuencia de entre 3 Mhz. a 4 Mhz. y un índice de impulso de entre 3 Khz.. a 40 Khz..; un acondicionador de señal (1024) operativamente acoplado al transductor de recepción (1042) para recibir la señal ultrasónica emitida desde el transductor de recepción (1042) y para acondicionar la señal ultrasónica emitida para producir una señal acondicionada, en el que el acondicionador de señal comprende: un amplificador adaptado para amplificar la señal ultrasónica recibida por el transductor de recepción (1042), y un detector adaptado para detectar la cantidad de energía ultrasónica de la señal ultrasónica emitida recibida por el transductor de recepción (1042), y un convertidor analógico a digital (1006) adaptado para convertir la cantidad de energía ultrasónica detectada por el detector en una señal digital; y un procesador de señal (1000) operativamente acoplado al acondicionador de señal (1024) para recibir la señal acondicionada, en el que el procesador de señal (1000) comprende una memoria intermedia (1030) adaptada para mantener múltiples señales digitales, determinando el procesador de señal (1000) la información correlacionada con las microburbujas en el flujo de fluido en respuesta a la señal acondicionada, en el que una reducción en la señal digital cuando se compara con señales digitales previamente grabadas o con una media de señales digitales previamente grabadas se corresponde con burbujas en el flujo de fluido; en el que el detector (74) de burbujas está configurado para detectar microburbujas con un diámetro que oscilan entre 50 μm y 1000 μm

ANTECEDENTES DEL INVENTO

1. Campo del Invento

El presente invento se refiere en general al enriquecimiento con gas de un fluido y, más particularmente, a la detección de burbujas en el fluido enriquecido con gas.

2. Antecedentes de la Técnica Relacionada

Esta sección está destinada a introducir al lector en distintos aspectos de la técnica que pueden estar relacionados con distintos aspectos del presente invento que son descritos y/o reivindicados más adelante. Se ha creído que esta descripción es útil al proporcionar al lector una información de fondo para facilitar una mejor comprensión de los distintos aspectos del presente invento. En consecuencia, debe comprenderse que estas indicaciones deben ser leías en este sentido, y no como admisiones de la técnica anterior.

Los fluidos enriquecidos con gas son usados en una amplia variedad de aplicaciones médicas, comerciales e industriales. Dependiendo de la aplicación, un tipo particular de fluido es enriquecido con un tipo particular de gas para producir un fluido enriquecido con gas que tiene propiedades que son superiores a las propiedades o bien del gas o bien del fluido solos para la aplicación dada. Las técnicas para entregar fluidos enriquecidos con gas también varían dramáticamente, dependiendo de nuevo del tipo particular de aplicación para el que el fluido enriquecido con gas ha de ser usado.

Existen muchas aplicaciones comerciales e industriales. Como ejemplo, la bebidas pueden ser purificadas con la adición de oxígeno y carbonatadas con la adición de dióxido de carbono. Como otro ejemplo, la purificación de aguas residuales es mejorada por la adición de oxígeno para facilitar la degradación biológica aeróbica. Aún como otro ejemplo, en los extintores de fuego, un gas inerte, tal como nitrógeno, dióxido de carbono, o argón puede ser disuelto en agua u otro fluido adecuado para producir un fluido enriquecido con gas que se expande con el impacto para extinguir el fuego.

Mientras las aplicaciones comerciales e industriales de fluidos enriquecidos con gas son relativamente bien conocidas, los fluidos enriquecidos con gas continúan haciendo incursiones en la industria sanitaria o del cuidado de la salud. Las terapias con oxígeno, por ejemplo, están resultando más populares en muchas áreas. Una amplia variedad de tratamientos que implican oxígeno, ozono, H2O2 y otros suplementos de oxígeno activo han ganado practicantes entre virtualmente todas las especialidades médicas. Las terapias con oxígeno han sido utilizadas en el tratamiento de distintas enfermedades, incluyendo cáncer, SIDA, y Alzheimer. La terapia con ozono, por ejemplo, ha sido usada para tratar a varios millones de personas en Europa para una variedad de condiciones médicas que incluyen incluyendo eczema, gangrena, cáncer, infartos, hepatitis, herpes y SIDA. Tales terapias con ozono han resultado populares en Europa debido a que tienden a acelerar el metabolismo del oxígeno y a estimular la liberación de oxígeno en la corriente sanguínea.

El oxígeno es un nutriente crucial para las células humanas. Produce energía para la actividad de células sanas y actúa directamente contra las toxinas extrañas en el cuerpo. Además, el daño de la célula puede resultar de la depravación del oxígeno durante incluso breves períodos de tiempo, y tal daño de la célula puede conducir a una disfunción o fallo orgánico. Por ejemplo, las víctimas de ataques al corazón y apoplejías experimentan obstrucciones o divergencia de flujo sanguíneo que impiden que el oxígeno de la sangre sea entregado a las células de tejidos vitales. Sin oxígeno, estos tejidos se deterioran progresivamente y, en casos severos, pueden tener como resultado la muerte a partir de un fallo orgánico completo. Sin embargo, incluso en casos menos severos pueden implicar una hospitalización costosa, tratamientos especializados, y una rehabilitación muy larga.

Los niveles de oxígeno en sangre pueden ser descritos en términos de la concentración de oxígeno que puede ser conseguida en una solución saturada a una presión parcial de oxígeno dada (pO2). Típicamente, para sangre arterial, los niveles normales de oxígeno, es decir, normoxia o normoxemia, oscilan desde 0,12 hasta 0,15 bares (90 hasta 110 mm de Hg) . La sangre hipoxémica, es decir, hipoxemia es sangre arterial con un pO2 menor de 0,12 bares (90 mm de Hg). La sangre hiperoxémica, es decir, hiperoxemia o hiperoxia, es sangre arterial con un pO2 mayor de 0,53 bares (400 mm de Hg), pero menor de 1,01 bares (760 mm de Hg). La sangre hiperbárica es sangre arterial con un pO2 mayor de 1,01 bares (760 mm de Hg). La sangre venosa, por otro lado, tiene típicamente un nivel de pO2 menor de 0,12 bares (90 mm de Hg). En el adulto medio, por ejemplo, los niveles de oxígeno en sangre venosa oscilan generalmente desde 0,053 hasta 0,093 bares (40 mm de Hg hasta 70 mm de Hg).

Los niveles de oxígeno en sangre pueden también ser descritos en términos de niveles de saturación de hemoglobina. Para sangre arterial normal, la saturación de hemoglobina es aproximadamente del 97% y varía sólo como aumento de los niveles de pO2. Para sangre venosa normal, la saturación de hemoglobina es aproximadamente del 75%. Además, la hemoglobina es normalmente el componente principal que transporta el oxígeno en sangre. Sin embargo, la transferencia de oxígeno tiene lugar a partir de la hemoglobina, a través del plasma de sangre, y a los tejidos corporales. Por ello, el plasma es capaz de transportar una cantidad sustancial de oxígeno, aunque no es normal que lo haga. Así, las técnicas para aumentar los niveles de oxígeno en sangre mejoran principalmente los niveles de oxígeno del plasma, no la hemoglobina.

Las técnicas para aumentar el nivel de oxígeno en sangre no son desconocidas. Por ejemplo, los submarinistas navales o de recreo están familiarizados con tratamientos de cámara hiperbárica para combatir el aeroembolismo o enfermedad del buzo, aunque la medicina hiperbárica es relativamente poco común para la mayoría de la gente. Como la hemoglobina está relativamente saturada con oxígeno, los tratamientos de cámara hiperbárica intentan oxigenar el plasma. Se cree que dicha hiperoxigenación vigoriza los glóbulos blancos del cuerpo, que son células que luchan contra la infección. Los tratamientos de oxígeno hiperbáricos pueden también ser proporcionados a pacientes que sufren heridas por radiación. Las heridas por radiación se producen normalmente en conexión con el tratamiento del cáncer, en los que la radiación es usada para eliminar o matar el tumor. Desgraciadamente, en la actualidad, los tratamientos por radiación también dañan los tejidos sanos circundantes. El cuerpo se mantiene saludable así mismo por el mantenimiento de un flujo constante de oxígeno entre células, pero los tratamientos por radiación pueden interrumpir este flujo de oxígeno. Por consiguiente, la hiperoxigenación puede simular el crecimiento de nuevas células, permitiendo así al cuerpo curarse a sí mismo.

Los tratamientos por radiación no son el único tipo de terapia médica que puede privar a las células de oxígeno. En pacientes que sufren un infarto de miocardio agudo, por ejemplo, si el miocardio es privado de los niveles adecuados de sangre oxigenada durante un período prolongado de tiempo, pueden resultar daños irreversibles para el corazón. Cuando el infarto se ha manifestado como un ataque al corazón, las arterias coronarias fallan al proporcionar el flujo de sangre adecuado al músculo del corazón. El tratamiento para infartos de miocardio agudos o isquemia de miocardio implica a menudo la realización de una angioplastia o dilatación de los vasos sanguíneos para comprimir, eliminar, o tratar de otro modo las oclusiones dentro de las paredes de los vasos sanguíneos. En un procedimiento de angioplastia, por ejemplo, se coloca un balón o globo en el vaso sanguíneo y se infla durante un período de tiempo corto para aumentar el tamaño del interior del vaso sanguíneo. Cuando el balón es desinflado, el interior del vaso sanguíneo conservará, con un poco de suerte, la mayor parte o la totalidad de este aumento de tamaño para permitir un flujo de sangre aumentado.

Sin embargo, incluso con el tratamiento satisfactorio de vasos sanguíneos ocluidos, puede aún existir un riesgo de daño del tejido. Durante la angioplastia coronaria transluminal percutánea (PTCA), el tiempo de inflado del balón está limitado por la tolerancia del paciente a la isquemia causada por el bloqueo temporal de flujo de sangre a través del vaso sanguíneo durante el inflado del balón. La isquemia es un estado... [Seguir leyendo]

1. Un detector (74) de microburbujas que comprende:

un par de transductores ultrasónicos (1040, 1042) que comprenden un transductor de transmisión (1040) y un transductor de recepción (1042), pudiéndose colocar el par de transductores ultrasónicos (1040, 1042) para detectar microburbujas en un flujo de fluido; un accionador de transductor (1018) operativamente acoplado al transductor de transmisión (1040) para hacer que el transductor de transmisión (1040) entregue una señal ultrasónica emitida que cruza el flujo de fluido hasta el transductor de recepción (1042) en el que la señal ultrasónica emitida comprende un intervalo de frecuencia de entre 3 Mhz. a 4 Mhz. y un índice de impulso de entre 3 Khz.. a 40 Khz..; un acondicionador de señal (1024) operativamente acoplado al transductor de recepción (1042) para recibir la señal ultrasónica emitida desde el transductor de recepción (1042) y para acondicionar la señal ultrasónica emitida para producir una señal acondicionada, en el que el acondicionador de señal comprende:

un amplificador adaptado para amplificar la señal ultrasónica recibida por el transductor de recepción (1042), y un detector adaptado para detectar la cantidad de energía ultrasónica de la señal ultrasónica emitida recibida por el transductor de recepción (1042), y un convertidor analógico a digital (1006) adaptado para convertir la cantidad de energía ultrasónica detectada por el detector en una señal digital; y un procesador de señal (1000) operativamente acoplado al acondicionador de señal (1024) para recibir la señal acondicionada, en el que el procesador de señal (1000) comprende una memoria intermedia (1030) adaptada para mantener múltiples señales digitales, determinando el procesador de señal (1000) la información correlacionada con las microburbujas en el flujo de fluido en respuesta a la señal acondicionada, en el que una reducción en la señal digital cuando se compara con señales digitales previamente grabadas o con una media de señales digitales previamente grabadas se corresponde con burbujas en el flujo de fluido; en el que el detector (74) de burbujas está configurado para detectar microburbujas con un diámetro que oscilan entre 50 µm y 1000 µm.

2. El detector (74) de burbujas, tal como se expone en la reivindicación 1, en el que el acondicionador de señal (1024) comprende: un filtro adaptado para filtrar la señal ultrasónica emitida desde el transductor de recepción (1042).

3. El detector (74) de burbujas, tal como se expone en las reivindicaciones 1 a 2, en el que el procesador de señal (1000) comprende un procesador de señal digital (1000).

4. El detector (74) de burbujas, tal como se expone en la reivindicación 3, en el que el procesador de señal digital (1000) está adaptado para detectar y contar cada burbuja del flujo de fluido.

5. El detector (74) de burbujas, tal como se expone en las reivindicaciones 3 a 4, en el que el procesador de señal digital (1000) determina el tamaño de cada burbuja del flujo de fluido.

6. El detector (74) de burbujas, tal como se expone en las reivindicaciones 3 a 5, en el que el procesador de señal digital (1000) determina el volumen de cada burbuja del flujo de fluido.

7. El detector (74) de burbujas, tal como se expone en la reivindicación 6, en el que el procesador de señal digital (1000) convierte el volumen de cada burbuja del flujo de fluido a un volumen de cada burbuja cuando llega a un paciente.

8. El detector (74) de burbujas, tal como se expone en las reivindicaciones 6 a 7, en el que el procesador de señal digital (1000) determina un volumen acumulado de burbujas durante un periodo de tiempo dado.

9. El detector (74) de burbujas, tal como se expone en las reivindicaciones 1 a 8, en el que el procesador de señal (1000) inicia una señal de parada en respuesta a la información determinada.

10. El detector (74) de burbujas, tal como se expone en la reivindicación 9, en el que el procesador de señal (1000) inicia la señal de parada en respuesta a la información determinada que indica que el volumen de burbujas, cuando llegan al paciente (38), sobrepasa un límite predeterminado.

11. Un método de detección de microburbujas, que comprende las operaciones de:

(a) transmitir una señal ultrasónica emitida en un intervalo de frecuencia de entre 3 Mhz. a 4 Mhz. y con un índice de impulso de entre 3 Khz.. y 40 Khz.. que cruza un flujo de fluido;

(b) recibir la señal ultrasónica emitida transmitida a lo largo del flujo de fluido;

(c) acondicionar la señal ultrasónica emitida recibida para producir una señal acondicionada , en el que la operación de acondicionar comprende amplificar la señal ultrasónica emitida recibida, y detectar una cantidad de energía ultrasónica recibida; y

(d) procesar la señal acondicionada para determinar la información correlacionada con las burbujas del flujo de fluido, en el que la operación de procesar comprende realizar una conversión analógica a digital para convertir la cantidad de energía ultrasónica en una señal digital, almacenar o promediar múltiples señales digitales, detectar una reducción de la señal digital cuando se compara con una señal digital almacenada previamente o con una media de múltiples señales digitales, estando la reducción correlacionada con las burbujas del flujo de fluido, detectar y contar el número de burbujas del flujo de fluido, y determinar el tamaño de cada burbuja del flujo de fluido,

en el que las microburbujas tienen diámetros que oscilan entre 50 µm y 1000 µm.

12. El método, tal como se expone en la reivindicación 11, en el que la operación (c) comprende la operación de:

filtrar la señal ultrasónica emitida recibida.

13. El método, tal como se expone en las reivindicaciones 11 a 12, en el que la operación (d) comprende la operación de determinar el volumen de cada burbuja del flujo de fluido.

14. El método, tal como se expone en la reivindicación 13, en el que la operación (d) comprende la operación de:

convertir el volumen de cada burbuja del flujo de fluido a un volumen de cada burbuja cuando llega a un paciente (38).

15. El método, tal como se expone en las reivindicaciones 13 a 14, en el que la operación (d) comprende la operación de:

añadir el volumen de cada burbuja para determinar un volumen general de burbujas del flujo de fluido.

16. El método, tal como se expone en las reivindicaciones 11 a 15, que comprende la operación de:

iniciar una señal de parada en respuesta a la información determinada.

17. El método, tal como se expone en las reivindicaciones 11 a 15, que comprende la operación de:

iniciar una señal de parada en respuesta a la información determinada que indica que el volumen de burbujas, cuando llegan a un paciente (38), sobrepasa un límite predeterminado

18. El método, tal como se expone en las reivindicaciones 11 a 17, en el que la operación (a) comprende la operación de:

muestrear de manera repetitiva una burbuja de un flujo de fluido cuando la burbuja pasa a través de una sección predeterminada de un paso o pasadizo de fluido.