Aparato para equilibrar el calor en una carga dieléctrica calentada por un campo eléctrico/electromagnético oscilatorio.

Un sistema para calentar una carga perecedera, que comprende una carga dieléctrica a calentar y un campoeléctrico o electromagnético inferior a 900 MHz que es aplicado para calentar dicha carga dieléctrica,

estandocaracterizado el sistema porque

- dicha carga dieléctrica está colocada en un material dieléctrico

- la constante dieléctrica media de dicho material dieléctrico supera, a la frecuencia aplicada, un 20% dedicha carga dieléctrica, y

- el factor medio de pérdida de dicho material dieléctrico es inferior al 50% del factor medio de pérdida dedicha carga dieléctrica.

Aparato para equilibrar el calor en una carga dieléctrica calentada por un campo eléctrico/electromagnético oscilatorio

Es bien conocido que se pueden calentar materiales dieléctricos por medio de campos eléctricos y/o electromagnéticos oscilatorios. Las microondas, que son generadas en una cavidad resonante, son el tipo de campo más utilizado. Como norma, las microondas están definidas como campos eléctricos/electromagnéticos que oscilan a frecuencias superiores a 900 MHz, aún mejor a frecuencias superiores a 400 MHz y, mucho mejor, a frecuencias superiores a 300 MHz.

La desventaja de las microondas es que el calentamiento normalmente tiene lugar en una zona superficial, en la que se enfoca la energía a los denominados puntos calientes.

Generalmente, los campos eléctricos/electromagnéticos oscilatorios a frecuencias inferiores a las frecuencias de microondas se generan entre dos discos condensadores. Se colocan los materiales dieléctricos en el espacio vacío entre los discos. Ocurre con frecuencia que el calentamiento entre los discos condensadores es alterado por la formación de chispas.

Esto puede evitarse al revestir los discos condensadores con materiales aislantes eléctricamente que tengan valores pequeños de constante dieléctrica y factores de pérdida que implican poca influencia, o ninguna, sobre el campo eléctrico. Simultáneamente, el material aislante se caracterizará por una resistencia elevada a la penetración eléctrica (documentos EP 85319, US 551273) .

En el documento US 3.518.393, que versa acerca de la carga de sangre almacenada en una bolsa estándar, la carga está insertada de forma ajustada entre placas de electrodos. Se genera una corriente alterna en la sangre y se minimiza el gradiente electromagnético en la sangre por medio de un contacto directo estrecho entre la carga y las placas de electrodos.

Se han propuesto soluciones utilizando microondas con una carga en agua. Dos ejemplos son los documentos EPA1-0261007 y US-A-4801777. Se coloca una carga en agua. Se aplican microondas y la carga consiste en una fracción de sangre en una bolsa estándar. Las propiedades dieléctricas del agua que rodea a la carga a frecuencias de microondas son similares en todos los aspectos a las propiedades de la carga. Para evitar el sobrecalentamiento de la carga, el agua se calienta realmente más que la carga. En el documento US-A-4801777 se cree que el agua extrae realmente el calor excesivo de la carga.

El documento GB599935A es básicamente la misma invención que la de los documentos EP-A1-0261007 y US-A4801777. La diferencia es que se genera el campo electromagnético a una frecuencia menor que la frecuencia de microondas. El medio de relleno tiene propiedades tales que se calienta el medio de relleno, tanto como la carga o incluso más que la carga. El factor de pérdida (tan_ (8) ) del material circundante es similar al factor de pérdida de la carga. Por lo tanto, la mayor parte de la energía es absorbida por el líquido circundante de la carga y se evita el sobrecalentamiento de la carga.

También se conoce que la adición de sustancias dieléctricas influye sobre las propiedades dieléctricas de la carga, que va a ser calentada (documentos US 58886081, US 4790965) .

Un inconveniente ligado al calentamiento dieléctrico es que las líneas del campo están concentradas en áreas relativamente definidas de la carga, de forma que estas áreas se calientan de forma desigual, lo que significa, como consecuencia, una concentración local de calor. Esto es especialmente válido si la carga tiene bordes marcados y/o partes salientes. Por lo tanto, existe un grave problema, si la carga que va a ser calentada es perecedera a cualquier tipo de sobrecalentamiento. Un ejemplo que representa un material sensible son los hematíes contenidos en un envase o una bolsa y previstos para una transfusión intravenosa.

Se han desarrollado procedimientos diseñados para un calentamiento lento de sangre en parte utilizando convección (documento US 4167663) y en parte utilizando microondas, que con una baja potencia calientan la sangre en el curso de una transfusión (documento WO 9926690) . La potencia, que es aplicada al calentamiento de sangre según el documento WO 9926690, es tan baja que el problema ligado a una distribución poco uniforme del campo es insignificante. Sin embargo, se carece de procedimientos adecuados para el calentamiento rápido de cargas perecederas.

Las bolsas que contienen concentrados de hematíes que van a ser utilizados para una transfusión intravenosa son almacenadas en general en refrigeradores a 4 °C. Existen dos problemas como consecuencia de esta temperatura dado que un concentrado de sangre es viscoso y frío.

Lleva mucho tiempo sacarlo de una bolsa. Por lo tanto, se retrasará una transfusión de sangre.

Antes de que se transfunda intravenosamente un concentrado de sangre a un paciente debe ser calentado, mucho mejor, hasta una temperatura corporal. En casos graves de transfusión, se realizan esfuerzos por conseguir un

calentamiento rápido de las bolsas que contienen el concentrado de sangre, en general con baños de agua. Tal procedimiento de calentamiento, a pesar de todos los problemas, lleva mucho tiempo y, como consecuencia, los pacientes no reciben sus transfusiones en el momento debido.

Por ejemplo, si un paciente se encuentra en un estado de shock debido a un accidente, un enfriamiento causado por la transfusión supone un peligro para la vida del paciente.

Experimentos que implican el calentamiento/descongelación rápido de bolsas con concentrados de sangre al aplicar microondas al igual que un calentamiento capacitivo tradicional han provocado daños locales de sobrecalentamiento, en particular en zonas superficiales y esquinas. Estos daños han ocurrido en forma de partes de sangre coagulada y han tenido como consecuencia que los pacientes han muerto debido a coágulos de la sangre.

Esto es particularmente válido si se coloca la carga en un campo eléctrico y/o electromagnético oscilatorio que se encuentra por debajo de una frecuencia de microondas y si no se coloca la carga en una cavidad, que es resonante

o se vuelve resonante debido al hecho de que está llena completa o parcialmente de materiales dieléctricos.

Una frecuencia aplicada será inferior a 900 MHz, aún mejor inferior a 400 MHz y, mucho mejor, inferior a 300 MHz.

Una carga dieléctrica tiene una constante dieléctrica (s) y el denominado factor de pérdida tan (y) . s y tan (y) dependen de la frecuencia f y del tipo de material. Es una práctica adoptada especificar la generación de calor en un material con la expresión:

E2 xsx tan (y) x f x K

E representa la intensidad del campo eléctrico. K es una constante.

La intensidad del campo eléctrico depende de la constante dieléctrica. Una carga con una constante dieléctrica (s) superior a la del aire ubicado en un campo eléctrico/electromagnético tiene una intensidad de campo inferior a la del aire circundante.

En el límite entre el aire y la carga hay patrones de líneas del campo que, si la carga tiene un factor de pérdida a la frecuencia aplicada, provocan sobrecalentamiento/s superficial/es local/es en la carga.

Para eliminar este tipo de sobrecalentamiento/s se deben reducir o, mucho mejor, eliminar los patrones alteradores de líneas del campo. Un requisito previo para alcanzar la reducción o eliminación mencionada ahora es que la diferencia entre la (s) de la carga y la (s) de su material circundante sea pequeña. La solución ideal se caracteriza por una (s) que es la misma para la carga y para el material circundante, simultáneamente dado que el material circundante no tiene en absoluto tan (y) . En estas circunstancias no podrá tener lugar ningún sobrecalentamiento en aquellas zonas en las que el material y la carga se unen entre sí.

Para conseguir efectos protectores necesarios en partes locales de una carga, una condición es que al menos un 20% del área de la carga se una al material mencionado anteriormente, que, aún mejor, al menos un 40% del área de la carga se una al material mencionado anteriormente.

Para el fin de aplicar el principio de igualación del campo de forma eficaz el material que rodea una carga tiene que ser lo suficientemente grueso.

El grosor del... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para calentar una carga perecedera, que comprende una carga dieléctrica a calentar y un campo eléctrico o electromagnético inferior a 900 MHz que es aplicado para calentar dicha carga dieléctrica, estando caracterizado el sistema porque

- dicha carga dieléctrica está colocada en un material dieléctrico

- la constante dieléctrica media de dicho material dieléctrico supera, a la frecuencia aplicada, un 20% de dicha carga dieléctrica, y

- el factor medio de pérdida de dicho material dieléctrico es inferior al 50% del factor medio de pérdida de

dicha carga dieléctrica. 10

2. Un sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la carga perecedera es una carga perecedera líquida que está colocada en un envase o bolsa o fluye a través de un tubo y el envase o bolsa está colocado en el material dieléctrico.

3. Un sistema según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el campo eléctrico o electromagnético es 15 generado por debajo de 300 MHz.

4. Un sistema según las reivindicaciones 1 y/o 3, caracterizado porque al menos un 20% de la superficie de la carga hace contacto con el material dieléctrico.