Un cartucho de infusión de fluido desechable (100) que comprende un intercambiador de calor (101) quecomprende caras superior e inferior y una zona de intercambio de calor interna definida por una primera y segundapluralidad de aletas superpuestas (302,

303), que crean una profundidad de trayectoria de flujo tortuosasustancialmente uniforme, en el que cada aleta tiene una relación de altura con respecto a la anchura de al menos1:2, por lo que el fluido entra en la cara inferior del intercambiador de calor (101) a través de un acceso inferior (106)y llena una cavidad de flujo inferior (304) a través de la anchura de la zona de intercambio de calor antes de fluir almenos parcialmente través de la anchura de cada aleta superpuesta posterior y a través de la zona de intercambiode calor y fuera de un acceso superior (107) en la cara superior del intercambiador de calor, en el que el fluido quefluye a través del intercambiador de calor (101) crea una cinta de fluido, mayor en anchura que en los segmentos delongitud de flujo lineal, para una exposición mejorada a la superficie interior del intercambiador de calor (101),caracterizado por que

el cartucho de infusión de fluido desechable (100) comprende además una trampa de aire (110) que comprendecaras superior e inferior (501, 502) que definen un eje longitudinal que se extiende centralmente entre las mismas,un acceso de entrada de fluido superior (503) para recibir el fluido desde el intercambiador de calor (101), un accesode salida de fluido inferior (505) posicionado fuera del centro del eje longitudinal, un acceso de salida de airesuperior (504), y un disruptor de flujo de fluido (601) posicionado fuera del centro del eje longitudinal y próximo alacceso de salida de fluido inferior (505), en el que el acceso de entrada de fluido superior (503) se posiciona fueradel centro del eje longitudinal de la trampa de aire (110) para crear un vórtice de fluido que fluye a lo largo del ejelongitudinal de la trampa de aire (110) extrayendo el aire descendentemente hacia el acceso de salida de fluidoinferior (505), y que comprende además un mecanismo de purga para purgar el aire de la trampa de aire (110) yevitar que el aire pase más allá de la trampa de aire (110).

Intercambiador térmico de fluido de infusión y cartucho correspondiente

5 Antecedentes de la invención

Campo de la invención La presente invención se dirige a un fluido de calentamiento para la infusión en el cuerpo de un paciente sin dañar el fluido a través de la exposición al aumento de la temperatura así como la prevención de la introducción de aire en el cuerpo del paciente.

Antecedentes

El fluido requerido en el tratamiento de un paciente se debe almacenar a menudo en frío a temperaturas relativamente frías con respecto a la temperatura corporal del paciente. Este almacenamiento refrigerado a menudo es necesario para preservar los fluidos en un estado a fin de que se mantenga la función e integridad del fluido. Los fluidos tales como la sangre y otros fluidos corporales suelen almacenarse a temperaturas hipodérmicas que van de 2º a 20º Centígrados. Por lo tanto, cuando se introducen fluidos en el cuerpo del paciente a menudo es necesario calentar el fluido hasta una temperatura adecuada no solo para evitar cualquier disminución rápida de la temperatura corporal del paciente, sino también para asegurar que el fluido que está siendo introducido pueda funcionar como sea necesario. Se sabe que la inyección de fluidos en frío en el cuerpo de un paciente puede crear una fuente importante de pérdida de calor por conducción dentro del paciente, poniendo a menudo al paciente en riesgo adicional por enfriamiento, demasiado rápido o, a una temperatura a la que puede ocurrir el daño fisiológico.

Sin embargo, durante el calentando o al aumentar la temperatura del líquido, debe tenerse cuidado al asegurar que el propio calentamiento no cree una complicación adicional. Por ejemplo, si la sangre se expone a una temperatura por encima de 45º Centígrados puede ocurrir hemólisis, la destrucción o degradación severa, de las células de la sangre. Del mismo modo, si el fluido se calienta demasiado y se introduce después en el cuerpo del paciente, se puede producir el daño fisiológico resultante de la exposición a temperaturas excesivas, tales como quemaduras u otras cicatrices. El calentamiento del fluido en volumen requiere por lo general una aplicación de demasiado intensa de una fuente de calor para calentar todo el fluido con cualquier nivel de eficiencia de tiempo. Del mismo modo, el calentamiento del fluido durante un período prolongado de tiempo puede conducir a una mayor exposición del material al entorno creando riesgos de contaminación.

Introducir el fluido en el paciente requiere un flujo ajustable de manera que la cantidad adecuada de fluido dependiendo de la necesidad se suministra al paciente. Combinar el medio de suministro de fluido con el calentamiento adecuado y eficaz del fluido es crucial para el suministro correcto de fluido al paciente. La técnica anterior contiene sistemas de fluidos para el calentamiento a medida que se infunden en un paciente. La manera en que los fluidos se calientan dentro de estos sistemas varía y puede llevarse a cabo a través de convección o conducción. Un ejemplo de un sistema que plantea problemas clínicos calienta el fluido que está siendo suministrado al paciente a través de la exposición a un fluido caliente, tal como agua. Tales sistemas suelen ser complicados, requieren una limpieza frecuente, y pueden contaminar el entorno clínico mediante la introducción de una sustancia adicional -el líquido de calentamiento. Un sistema de este tipo coloca a menudo un conducto a través 45 de un líquido tal como el agua, que se calienta después, y el fluido que se tiene que suministrar al paciente se extrae a través del conducto aumentando de este modo la temperatura del fluido que se tiene que suministrar. Un sistema de este tipo puede ser perjudicial para un entorno estéril y no se puede transportar apropiadamente. Por otra parte, estos sistemas tienen también una masa de gran tamaño que requiere una potencia significativa para calentar esa masa alcanzando un tiempo significativo para alcanzar esa temperatura, o alcanzar un éxtasis cuando se introduce una masa fría (como una bolsa de fluido frío) .

Además, durante algunos procedimientos de infusión de fluidos es beneficioso ajustar la temperatura del cuerpo del paciente, ya sea calentándola o enfriándola. Como tal, es extremadamente beneficioso tener un sistema de calentamiento del fluido en línea ajustable de manera que se pueda regular la temperatura adecuada. En los casos 55 de pérdida masiva o emergente de fluido, a menudo es necesario infundir cantidades extremadamente grandes de fluido en el cuerpo del paciente. En tales casos, los sistemas tradicionales de calentamiento de fluidos ponen, a menudo, al fluido en riesgo por la exposición a temperaturas que podrían dañar el fluido debido a que el fluido se debe calentar muy rápidamente. Tales problemas siguen estando en gran medida sin resolverse por la técnica y la necesidad de mejores infusores de fluidos en línea es abundante.

Cuando se introduce fluido en el cuerpo de un paciente es crucial que no se introduzca aire en el cuerpo del paciente. La introducción de aire o burbujas de aire en el cuerpo de un paciente puede tener efectos muy perjudiciales. Embolias de aire pueden ocurrir si el aire se acumula en el torrente sanguíneo de un paciente lo que da como resultado arritmias cardíacas, accidentes cerebrovasculares, o infartos pulmonares. Cualquiera de estas 65 enfermedades potenciales puede ser potencialmente mortal y necesitan minimizarse las situaciones en las que grandes volúmenes de fluidos corporales se están infundiendo. Por tanto, es extremadamente importante que durante la infusión de fluidos corporales que se controle tanto el aire en el sistema de infusión como que se evite la introducción del mismo en el cuerpo del paciente.

Los dispositivos de la técnica anterior que tratan de calentar el fluido por infusión en el cuerpo sufren a menudo de 5 problemas muy específicos. Por ejemplo, el sistema de calentamiento descrito en la patente de Estados Unidos N°

3.590.215 expedida a Anderson et al. utiliza regiones diferentes de calor que el fluido se encuentra a medida que avanza a través del sistema. Específicamente, el elemento o elementos de calentamiento descritos en Anderson et al. disminuyen el calor en el material que calienta el fluido desde una temperatura más alta, a la que el fluido entra en el intercambiador de calor hasta una temperatura más baja, a la que el fluido sale del intercambiador de calor.

Una configuración de este tipo no sólo hace que sea difícil regular la temperatura del fluido a medida que cambia el caudal, sino que también corre el riesgo de tener que exponer el fluido a temperaturas por encima de las que debería exponerse el fluido, corriendo el riesgo de dañar el fluido.

Del mismo modo, la trayectoria serpenteante de flujo de fluido descrita en Anderson et al. crea el flujo típico de tipo laminar observado en la mayoría de los sistemas de intercambiadores de calor. Por ejemplo, la patente de Estados unidos N° 5.245.693 de Ford et al. describe un patrón de flujo serpenteante que es largo en comparación con su anchura y más ancho en comparación con su profundidad. Este tipo de flujo es consistente con una trayectoria de flujo de tipo laminar no turbulento. Una trayectoria de flujo no turbulento requiere de energía térmica adicional para introducirse en el sistema de fluido para aumentar la temperatura del sistema de fluido de manera uniforme hasta una temperatura deseada.

El documento US 2005/008354 A1 describe un cartucho de infusión de fluido desechable de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación1, es decir, comprende un intercambiador de calor que comprende la primera y segunda caras de una zona de intercambio de calor interior definida por una primera y segunda pluralidades de 25 aletas superpuestas, creando una profunda trayectoria de flujo tortuosa sustancialmente uniforme, en la que cada aleta tiene una proporción de altura con respecto a la anchura de al menos 1:2, por lo que el fluido entra en la segunda cara del intercambiador de calor por medio de un primer acceso y carga una primera cavidad de flujo a través de la anchura de la zona de intercambio de calor antes de fluir al menos parcialmente a través de la anchura de cada aleta superpuesta siguiente y a través de la zona de intercambio de calor y fuera del segundo acceso en la primera cara del intercambiador de calor.

El documento US 4707587 A ilustra y describe la forma de trayectoria serpenteante exacta que exhibe las características de flujo de tipo laminar no turbulento, que requiere un aumento de calor para... [Seguir leyendo]

1. Un cartucho de infusión de fluido desechable (100) que comprende un intercambiador de calor (101) que comprende caras superior e inferior y una zona de intercambio de calor interna definida por una primera y segunda pluralidad de aletas superpuestas (302, 303) , que crean una profundidad de trayectoria de flujo tortuosa sustancialmente uniforme, en el que cada aleta tiene una relación de altura con respecto a la anchura de al menos 1:2, por lo que el fluido entra en la cara inferior del intercambiador de calor (101) a través de un acceso inferior (106) y llena una cavidad de flujo inferior (304) a través de la anchura de la zona de intercambio de calor antes de fluir al menos parcialmente través de la anchura de cada aleta superpuesta posterior y a través de la zona de intercambio de calor y fuera de un acceso superior (107) en la cara superior del intercambiador de calor, en el que el fluido que fluye a través del intercambiador de calor (101) crea una cinta de fluido, mayor en anchura que en los segmentos de longitud de flujo lineal, para una exposición mejorada a la superficie interior del intercambiador de calor (101) , caracterizado por que el cartucho de infusión de fluido desechable (100) comprende además una trampa de aire (110) que comprende caras superior e inferior (501, 502) que definen un eje longitudinal que se extiende centralmente entre las mismas, un acceso de entrada de fluido superior (503) para recibir el fluido desde el intercambiador de calor (101) , un acceso de salida de fluido inferior (505) posicionado fuera del centro del eje longitudinal, un acceso de salida de aire superior (504) , y un disruptor de flujo de fluido (601) posicionado fuera del centro del eje longitudinal y próximo al acceso de salida de fluido inferior (505) , en el que el acceso de entrada de fluido superior (503) se posiciona fuera del centro del eje longitudinal de la trampa de aire (110) para crear un vórtice de fluido que fluye a lo largo del eje longitudinal de la trampa de aire (110) extrayendo el aire descendentemente hacia el acceso de salida de fluido inferior (505) , y que comprende además un mecanismo de purga para purgar el aire de la trampa de aire (110) y evitar que el aire pase más allá de la trampa de aire (110) .

2. El cartucho de la reivindicación 1, en el que la relación de la altura de las aletas (302, 303) con respecto a la anchura de las aletas (302, 303) es de aproximadamente 1:2 a 1:50.

3. El cartucho de la reivindicación 1, en el que la relación de la altura de las aletas (302, 303) con respecto a la anchura de las aletas (302, 303) es de aproximadamente 1:4 a 1:25.

4. El cartucho de la reivindicación 1, en el que la relación de la altura de las aletas (302, 303) con respecto a la anchura de las aletas (302, 303) es de aproximadamente 1:5 a 1:10.

5. El cartucho de la reivindicación 1, en el que la altura de las aletas (302, 303) varía de aproximadamente 6, 35 mm 35 a aproximadamente 25, 4 mm (de aproximadamente 0, 25 pulgadas a aproximadamente 1 pulgada) .

6. El cartucho de la reivindicación 1, en el que la relación de la profundidad de la trayectoria de flujo con respecto a la altura de las aletas (302, 303) es de aproximadamente 0, 01:1 a 1:1.

7. El cartucho de la reivindicación 1, en el que la trayectoria de flujo de la zona de intercambio de calor tiene una profundidad de aproximadamente 0, 25 mm a aproximadamente 6, 35 mm (de aproximadamente 0, 01 pulgada a aproximadamente 0, 25 pulgadas) .

8. El cartucho de la reivindicación 1, en el que la distancia entre una primera y segunda aletas (302, 303) dentro de

45 la misma pluralidad de aletas es de aproximadamente 6, 35 mm a aproximadamente 25, 4 mm (de aproximadamente 0, 25 pulgadas a aproximadamente 1 pulgada) .

9. El cartucho de la reivindicación 1, en el que el intercambiador de calor (101) se compone de dos unidades simétricas fijadas entre sí.

10. El cartucho de la reivindicación 1, en el que el intercambiador de calor (101) se compone de una sola unidad.

11. El cartucho de la reivindicación 1, en el que el intercambiador de calor (101) está compuesto de al menos dos

unidades fijadas entre sí. 55

12. El cartucho de la reivindicación 1, en el que la trampa de aire (110) es cilíndrica.

13. El cartucho de la reivindicación 12, en el que la trampa de aire (110) es más alta que ancha.

14. El cartucho de la reivindicación 1, en el que el disruptor de flujo de fluido (601) se extiende desde la superficie interior de la cara inferior (502) de la trampa de aire (110) .

15. El cartucho de la reivindicación 1, en el que el mecanismo de purga utiliza un mecanismo de detección

ultrasónica para controlar el volumen de fluido en la trampa de aire (110) . 65

16. El cartucho de la reivindicación 15, en el que el mecanismo de purga utiliza una válvula en el acceso de salida de fluido y una válvula en el acceso de salida de aire que trabaja en tándem para forzar el aire a que salga del acceso de salida de aire a medida que el volumen de fluido dentro de la trampa de aire (110) aumenta hasta un nivel predeterminado.

17. El cartucho de la reivindicación 1, en el que la trampa de aire (110) puede eliminar de forma eficaz el aire cuando se mueve fuera del eje vertical de hasta en 45º.

18. El cartucho de la reivindicación 1, en el que el intercambiador de calor (101) tiene una superficie de área expuesta a un elemento de calentamiento de aproximadamente 193 cm2 a aproximadamente 290 cm2 (de 10 aproximadamente 30 pulgadas cuadradas a aproximadamente 45 pulgadas cuadradas)

19. El cartucho de la reivindicación 18, en el que el área superficial es sustancialmente plana a través de dicha área.

20. El cartucho de la reivindicación 1, en el que la trayectoria de flujo tortuosa se crea por medio de al menos una 15 pluralidad de aletas (302, 303) .

21. El cartucho de la reivindicación 1, en el que la distancia entre una primera y segunda aletas (302, 303) dentro de una pluralidad de aletas es de aproximadamente 6, 35 mm a 12, 7 mm (de aproximadamente 0, 25 pulgadas a aproximadamente 0, 5 pulgadas) .

22. El cartucho de la reivindicación 1, en el que el mecanismo de purga utiliza un mecanismo de detección ultrasónica (507) para controlar la altura de fluido.

23. El cartucho de la reivindicación 1, que comprende además al menos un monitor de presión (105) para controlar 25 la presión del fluido dentro del cartucho desechable (100) .

24. El cartucho de la reivindicación 1, que comprende además al menos un detector de burbujas (112) para controlar la presencia de burbujas en el fluido que se hace pasar a través del cartucho desechable (100) .

25. El cartucho de la reivindicación 1, en el que al menos una de la primera pluralidad o la segunda pluralidad de aletas superpuestas (302, 303) comprende además una primera aleta de flujo (304) con una altura mayor que la pluralidad de aletas restante, en el que la mayor altura crea una profundidad reducida de la trayectoria de flujo del fluido a través de la primera aleta de flujo en relación con la profundidad de la trayectoria de flujo del fluido a través de la pluralidad de aletas restante, y en el que la primera aleta de flujo define la cavidad de flujo inferior (304) .