解冻设备及其方法与流程

电子电路装置的制造及其应用技术1.本发明涉及一种配置成解冻/加热包含在容器中的血液制品的解冻/加热装置。方法还涉及其方法。背景技术：2.在许多情况下，要将比如血液制品之类的物质将从第一温度(例如，从零摄氏度以下的固态)加热和/或解冻到第二温度(例如，加热到腔室温下的液态)。这样的解冻/加热的一个示例是将血液制品(比如冷冻血浆)加热到适合引入到人体中的温度。在准备手术时解冻/加热血液制品的示例中，快速进行解冻/加热也很重要。3.wo 2011/145994公开了一种用于升温过程的解决方案，其中介电负载经由电磁场加热。这里，血液制品或负载被电场平衡材料包围。4.常规系统没有解决的另一个挑战是确保所发射的射频rf能量的更大部分有助于解冻/加热物质，并且不会被反射回发射天线。当装有血液制品的容器经受按摩运动时尤其如此，因此当经受按摩运动时，由容器/血液制品形成的介电负载发生变化。这将改变发射到容器并从容器反射回发射天线的rf能量的反射率或比率。因此，不能实现系统的最小反射或共振。5.因此，需要一种改进的血液制品解冻设备及其方法。6.本发明的目的7.本发明实施例的目的是提供一种减轻或解决上述缺点和问题的解决方案。技术实现要素：8.上述和进一步的目的通过本文描述的主题来实现。本文进一步定义了本发明的进一步有利的实现形式。9.根据本发明的第一方面，上述和其他目的通过一种用于解冻设备的方法来实现，解冻设备配置成解冻/加热包含在容器中的血液制品。方法包括以下步骤：通过第一致动器在容器的外表面的一个或多个区域上执行按摩运动，从耦合到天线的反射传感器获得测量值，测量值至少指示接收的具有第二频率并被容器反射的射频rf波的相位，确定第三频率，其中第三频率由取决于第二频率和所获得的测量值的预定关系来确定，使用所获得的测量值来控制通信地耦合到天线的发射器以发射rf波，其中所发射的rf波以第三频率发射并由天线引导以向容器传播，其中第三频率在10至900兆赫的范围内10.根据本发明的第二方面，上述和其他目的通过解冻设备来实现，解冻设备配置成解冻/加热包含在容器中的血液制品，解冻设备包括：第一可控致动器，其配置成在容器的外表面的一个或多个区域上执行按摩运动；可控发射器，其配置成产生rf波并通信地耦合到配置成向容器发射rf波的天线；反射传感器，其耦合到天线并配置成测量射频rf波的特性，测量值至少指示接收的具有第二频率并被反射离开容器的射频rf波的振幅和相位；控制单元，其通信地耦合到第一致动器、发射器，控制单元包括处理电路；和存储器，所述存储器包含可由所述处理电路执行的指令，由此所述解冻设备可操作地/配置成执行根据第一方面的方法步骤中的任一者。11.第一和第二方面的优点至少在于，可以减少解冻/加热血液制品所需的时间，特别是在要将比如血液制品之类的物质从第一温度(例如，从零摄氏度以下的固态)加热或解冻到第二温度(例如，加热到腔室温下的液态)的情况下。12.通过考虑一个或多个实施例的以下详细描述，本领域技术人员将获得对本发明的实施例的更完整的理解，以及对其附加优点的认识。应当理解，相同的附图标记用于标识一个或多个附图中所示的相同元件。附图说明13.图1示出了根据本发明的一个或多个实施例的解冻设备。14.图2示出了根据本发明的一个或多个实施例的具有多个致动器的解冻设备。15.图3示出了根据本发明的一个或多个实施例的具有腔室、安装构件和盒式构件的解冻设备的剖视图。16.图4示出了根据本公开的一个或多个实施例的控制单元。17.图5示出了根据本公开的一个或多个实施例的计算机实现的方法的流程图。18.图6示出了根据本公开的一个或多个实施例的相移周期函数的示例。19.通过考虑一个或多个实施例的以下详细描述，本领域技术人员将获得对本发明的实施例的更完整的理解，以及对其附加优点的认识。应当理解，相同的附图标记用于标识一个或多个附图中所示的相同元件。具体实施方式20.本公开涉及解冻/加热血液制品，典型地为冷冻血浆，但也可以用于骨髓和干细胞制品。由于在进行手术时可能需要大量的血浆，因此尽可能缩短使血液制品达到室温的时间非常重要。如背景技术部分所述，血液制品的解冻/加热必须快速进行，并且优选以非常高的精度进行，即均匀地进行，且不会使物质的任何部分过热。否则，血液制品可能无法及时用于外科手术，或者可能变得无用而必须被处理掉。21.本公开通过动态地控制射频rf传输，同时执行机械处理或按摩运动来实现这一点。包含血液制品的容器的机械处理/按摩运动显著地减少了软化血液制品的冷冻部分所需的时间。这具有这样的缺点，即容器的反射率典型地不断地快速变化，从而降低了由血液制品吸收的能量与反射回天线的能量之比。这是因为血液制品在经受按摩时所形成的介电负载发生了变化。22.本公开通过提供与机械处理/按摩运动的重复频率相关的所发射的rf能量的快速控制回路来解决这个问题。典型地，对于容器的每次按摩运动，将所发射的rf信号的频率调整1000次，但是根据应用也可以使用800次、500次、300次、200次、100次、50次、25次、10次、5次或者甚至两次的因子。23.这至少具有减少解冻/加热血液制品所需时间的优点，从而使冷冻血液制品的制备过程更有效。24.本说明书和相应权利要求书中的“或”应理解为涵盖“与”和“或”的数学or，而不应理解为xor(异或)。本公开和权利要求书中的不定冠词“a”不限于“一个”，也可以理解为“一个或多个”，即复数。25.在本公开中，术语“血液制品”表示从人血液中制备的任何治疗物质。这包括例如全血；血液成分；和血浆衍生物。血液成分可以包括：红血液细胞浓缩物或悬浮液；从全血或经由单采术产生的血小板；血浆；和冷沉淀。血浆衍生物可以为在制药条件下制备的血浆蛋白，并且包括例如白蛋白；凝血因子浓缩物；和免疫球蛋白。26.在本公开中，术语“容器”表示用于容纳血液制品的贮器或装置，典型地为弹性袋或囊。27.图1示出了根据本发明的一个或多个实施例的解冻设备td。解冻设备配置成解冻/加热包含在容器b中的血液制品，容器b典型地为弹性袋或囊。28.解冻设备td包括至少一个第一可控致动器m1，其配置成在容器b的外表面的一个或多个区域上进行按摩运动。致动器典型地可以为由控制器ct发出的控制信号控制的气动致动器。当至少部分血液制品处于冷冻状态时，这种按摩运动特别重要，并且有助于将血液制品的固体部分破碎成更小的部分。此外，按摩将确保解冻/加热的血液制品中更均匀的温度分布。可以控制第一致动器m1通过向容器b的外表面施加第一力来执行按摩运动，例如根据以第一频率f1重复的第一周期函数。关于图6进一步描述了周期函数。致动器可以配置成直接或经由中间构件向容器b施加力，这将在图3中进一步描述。29.解冻设备还包括可控发射器tx，其配置成产生rf波并与天线ant通信地耦合。可控发射器tx典型地由向可控发射器tx发送控制信号的控制单元控制。换句话说，可以基于接收的控制信号来控制发射器tx的特性，例如，基于接收的控制信号来控制发射的rf波的振幅、相位或频率。30.发射器tx典型地可以被控制以使用rf波的特定振幅和/或rf波的特定相位和/或rf波的特定频率。天线配置成向容器b发射rf波。31.解冻设备还包括反射传感器或传感器r，其耦合到天线ant并配置成测量所接收的射频rf波的特性。反射传感器r配置成测量rf波的特性，典型地测量所发射和所接收的rf波两者。32.在一个示例中，反射传感器r包括定向耦合器，其配置成使部分所发射和所接收的rf波转向到相应的测量端口。反射传感器r还包括测量电路，其能够测量并量化发射和接收的rf波的转向部分，以测量振幅和/或相位值。这样，通过控制器ct可以计算所发射和所接收的rf波之间的相位差以及/或者所发射和所接收的rf波的振幅配额。33.所接收的rf波典型地从容器b反射，并由天线ant发射以及接收。测量值至少可以指示所接收的具有第二频率f2并且典型地被反射离开容器b的rf波的振幅a和/或相位因此，测量值可以被视为指示所发射的rf能量与反射回天线的rf能量之间的相对关系。换句话说，可以计算所发射的rf信号和所接收的/所反射的rf信号的幅度之间的比率以及所发射的rf信号和所接收的/所反射的rf信号之间的相对相位差。这是可行的，因为例如控制单元ct已知所发射的rf波的特性。34.解冻设备还包括通信地耦合到第一致动器m1、反射传感器r和发射器tx的控制单元ct。控制单元ct包括处理电路；和存储器，存储器包含可由所述处理电路执行的指令，由此所述解冻设备可操作地/配置成执行本文描述的方法步骤中的任一者。35.任选地，解冻设备还可以包括温度传感器t。温度传感器t可以配置成检测高温，并向ct发送控制信号。然后，ct可以通过控制发射机tx来降低功率输出，从而根据这个信息采取行动。36.图2示出了根据本发明的一个或多个实施例的具有多个致动器的解冻设备td。解冻设备配置成解冻/加热包含在容器b中的血液制品。解冻设备与关于图1描述的解冻设备相同，但是还包括第二可控致动器m2，其配置成在容器b的外表面的一个或多个区域上执行按摩运动。第二致动器m2可以被控制成通过例如根据以第一频率f1重复的第二周期函数pf2向容器b施加第二力来执行按摩运动。第二周期函数可以被定义为第一周期函数的相移版本，并且关于图6所示的示例进行进一步描述。37.控制单元ct还可以配置成控制第二致动器m2来按摩容器b。38.在一个非限制性示例中，第一致动器根据作为正弦函数的第一周期函数pf1向容器b施加第一力。第二致动器m2同时根据作为与第一周期函数pf1相比具有180度相移的正弦函数的第二周期函数pf2向容器b施加第二力。39.任选地，解冻设备还可以包括温度传感器t。温度传感器t可以配置成检测高温，并向ct发送控制信号。然后，ct可以通过控制发射机tx来降低功率输出，从而根据这个信息采取行动。40.应当理解，构思可以扩展到三个或更多个致动器，每个致动器具有相对于第一周期函数具有不同相移的关联函数，而不偏离本文的公开。41.在一个示例中，可以使用数目m个致动器，每个致动器与相对于第一周期函数相移360/m度倍数的周期函数相关联。42.在一些实施例中，提供了进一步的特征，以便于相对于天线牢固地保持容器，以及保护解冻设备的内部免受血液制品泄漏的影响。43.图3示出了根据本发明的一个或多个实施例的具有腔室ch、安装构件mm和盒式构件cm的解冻设备td的剖视图。在一个实施例中，解冻设备还包括配置成在其解冻/加热过程中保持容器b的腔室ch。腔室ch还防止任何rf辐射从解冻设备逸出，并且典型地由金属或任何其他能够抑制或减弱rf辐射的导电材料制成。44.附加地或可替代地，解冻设备还包括配置成可释放地附接到腔室ch的安装构件或桶mm。如果容器由于某种原因损坏，并且血液制品泄漏到腔室中，则安装构件mm也可以作为保护设备。安装构件mm可以使用比如螺钉的附接装置附接到腔室ch。安装构件mm可以例如由塑料制成。安装构件mm可以任选地利用摩擦力附接到腔室ch，其中安装构件mm的形状与腔室ch的形状一致。45.额外地或可替代地，解冻设备还包括配置成保持容器b的盒状构件cm。安装构件mm可以设置有接收装置ra，其配置成将盒状构件cm牢固地/安全地并可支撑地接收在相对于安装构件且相对于天线ant的固定位置。盒式构件cm还可以设置有保持构件hm，例如弹性囊，其被布置成与容器b和盒式构件cm接触。保持构件hm可以填充有流体，比如干净的去离子水。这具有将容器b保持在固定位置和/或有助于防止产生热点(即血液制品的局部区域过热)的优点。46.图4示出了根据本公开的一个或多个实施例的控制单元ct。控制单元ct可以为例如电子控制单元、服务器、车载计算机、固定计算设备、膝上型计算机、平板计算机、手持计算机、腕戴式计算机、智能手表、智能手机或智能电视的形式。控制单元ct可以包括可通信地耦合到配置用于有线或无线通信的收发器404的处理电路412。控制单元ct还可以包括至少一个任选的天线(图中未示出)。天线可以耦合到收发器404，并且配置成在通信网络(比如wi-fi、蓝牙、3g、4g、5g等)中传输和/或发射和/或接收有线或无线信号。在一个示例中，处理电路412可以为处理电路和/或中央处理单元和/或处理器模块和/或配置成彼此协作的多个处理器的选择中的任何一者。此外，控制单元ct还可以包括存储器415。存储器415可以例如包括硬盘ram、磁盘驱动器、软盘驱动器、闪存驱动器或其他可移动或固定介质驱动器或本领域已知的任何其他合适的存储器的选择。存储器415可以包含可由处理电路执行的指令，以执行本文描述的步骤或方法中的任一者。处理电路412可以任选地通信地耦合到收发器404、存储器41 5、一个或多个传感器t(比如温度传感器)中的任何一者的选择。控制单元ct可以配置成直接向任何上述单元或外部节点发送/接收控制信号，或者经由有线和/或无线通信网络发送/接收控制信号。47.有线/无线收发器404和/或有线/无线通信网络适配器可以配置成将数据值或参数作为信号发送到处理电路412和/或从处理电路412接收数据值或参数。例如，所接收的rf波的测量特征。48.在实施例中，收发器404直接或经由无线通信网络与外部节点通信。49.在一个或多个实施例中，控制单元410还可以包括输入设备417，其配置成接收来自用户的输入或指示并向处理电路412发送指示用户输入或指示的用户输入信号。50.在一个或多个实施例中，控制单元ct还可以包括显示器418，其配置成从处理电路412接收指示呈现对象(比如文本或图形用户输入对象)的显示信号，并且将所接收的信号显示为对象，比如文本或图形用户输入对象。51.在一个实施例中，显示器418与用户输入设备417集成在一起，并且配置成从处理电路412接收指示所呈现对象(比如文本或图形用户输入对象)的显示信号，并且将所接收的信号显示为对象，比如文本或图形用户输入对象，和/或配置成从用户接收输入或指示，并且向处理电路412发送指示用户输入或指示的用户输入信号。52.在另一个实施例中，控制单元ct还可以包括和/或耦合到一个或多个附加传感器(图中未示出)，其配置成接收和/或获得和/或测量与解冻设备相关的物理特性并向处理电路412发送一个或多个指示物理特性的传感器信号。例如测量血液制品温度的温度传感器。53.在一个或多个实施例中，处理电路412还通信地耦合到输入设备417和/或显示器418和/或附加传感器。54.图5示出了根据本公开的一个或多个实施例的计算机实现的方法的流程图。方法由配置成解冻/加热包含在容器b中的血液制品的解冻设备td执行。该方法包括以下步骤：55.步骤510：通过第一致动器m1在容器b的外表面的一个或多个区域上执行按摩运动。第一致动器m1可以例如由控制单元ct控制，以根据施加特定力的函数来执行按摩运动。56.任选地或附加地，按摩运动可以例如根据周期性或随机函数向容器b施加力。57.任选地或附加地，按摩运动可以向容器b施加力。力可以例如根据以第一频率f1重复的第一周期函数pf1来施加。典型地，这可以涉及周期性地将施加的力从零增加到预定值，然后将力再次减小回零。58.步骤520：从耦合到天线ant的反射传感器r获得测量值，测量值至少指示所接收的具有第二频率f2并被反射离开容器b的射频rf波的相位59.任选地或附加地，测量值还可以包括对所接收的射频rf波的振幅a、所发射的射频rf波的振幅a_tx和所发射的射频rf波的相位的选择。60.任选地或附加地，可以计算所发送和所接收的幅度和相位的相对度量，例如相位差和/或幅度配额(a/a_x)。61.应当理解，所发射的rf波和所接收的rf波具有相同的频率f2。因此，第二频率f2可以被视为当前使用的rf传输频率。62.步骤530：确定第三频率f3。第三频率f3为将用于即将到来的rf波传输的频率。因此，第三频率f3可以被视为要用于减少主要由于按摩运动引起的反射率或反射能量的设定点频率或目标频率。描述第三频率f3的另一种方式是作为估计的谐振频率，其中实现了在天线处接收的反射能量的最小水平。第三频率f3由取决于第二频率f2和所获得的测量值的预定关系确定。63.在一个实施例中，引入滞后，使得仅当所反射的rf能量超过阈值时才调整频率。64.附加地或可替代地，如果所测量的振幅高于阈值，例如，所接收的rf波和所发射的rf波的振幅比超过-8分贝。附加地或可替代地，如果所测量的振幅等于或低于阈值，例如所接收的rf波和所发射的rf波的振幅比等于或低于-8分贝，则可替代地将第三频率f3确定为第二频率f2。阈值可以例如被设置为8分贝，这意味着如果所发射和所接收的rf信号幅度之间的差大于8分贝，则第三频率f3被确定为第二频率f2。65.步骤540：使用所获得的测量值来控制通信地耦合到天线ant的发射机tx发射rf波。所发射的rf波以第三频率f3发射，并由天线ant引导以向容器b传播。在一个实施例中，第三频率f3在10至900兆赫的范围内。66.在一个实施例中，预定关系被定义为：[0067][0068]其中，f3为第三频率，f2为第二频率，k为比例因子，为参考相位值，并且为所接收的rf波的测量相位。[0069]附加地或可替代地，通过最初扫描10至900兆赫的所述范围以获得最小反射值，例如(a/a_tx)，并且在获得最小反射值的频率处测量参考相位来获得参考相位值。换句话说，发射具有变化频率(例如在该范围内在步骤中变化)的rf波脉冲，并且记录发射和接收的rf信号幅度之间的比率以及由一个或多个步骤产生的每个频率的相对相位值。与最低比率相关联的频率的相位值被记录、存储并用作参考相位值。典型地，对于容器的每个执行的按摩运动，发射的rf信号的频率被调整1000次，但是根据应用，也可以使用800次、500次、300次、200次或者甚至两次的因子。[0070]描述按摩运动与所发射的rf波的控制回路之间的关系的另一种方式是，观察当进行按摩运动时共振频率的最大变化与控制回路在一个步骤中可以实现的频率的最大变化。[0071]描述按摩运动与所发射的rf波的控制回路之间的关系的另一种方式是，采样率必须至少为共振频率的最大变化的两倍。[0072]附加或可替代地，使用所获得的测量值控制第一致动器m1来按摩容器b。cdma)、码分多址(cdma)、时分多址(tdma)、wi-fi、互联网协议语音(voip)、高级lte、ieee802.16m、高级无线man、演进高速分组接入(hspa+)、3gpp长期演进(lte)、移动wimax(ieee 802.16e)、超移动宽带(umb)(以前的演进数据优化(ev-do)修订版c)、快速低时延接入/无缝切换的正交频分复用(flash-ofdm)、高容量空分多址和移动宽带无线接入(mbwa)(ieee 802.20)系统、高性能无线城域网(hiperman)、波分多址(bdma)、微波接入全球互通(wi-max)和超声波通信，但不限于此。[0086]此外，技术人员认识到，控制单元ct可以包括用于执行本解决方案的例如功能、装置、单元、元件等形式的必要通信能力。其他这样的装置、单元、元件和功能的示例是：被适当地安排在一起用于执行本解决方案的处理器、存储器、缓冲器、控制逻辑、编码器、解码器、速率匹配器、解速率匹配器、映射单元、乘法器、判决单元、选择单元、开关、交织器、解交织器、调制器、解调器、输入、输出、天线、放大器、接收器单元、发射器单元、dsp、msd、tcm编码器、tcm解码器、电源单元、馈电装置、通信接口、通信协议等。[0087]特别地，本公开的处理电路和/或处理装置可以包括配置成彼此协作的处理电路、处理器模块和多个处理器、中央处理单元(cpu)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(asic)、微处理器、现场可编程门阵列(fpga)或可以解释和执行指令的其他处理逻辑的一个或多个实例。因此，表述“处理电路”和/或“处理装置”可以表示包括多个处理电路的处理电路，比如例如上述处理电路中的任何一者、一些或全部。处理装置还可以执行用于输入、输出和处理数据的数据处理功能，包括数据缓冲和设备控制功能，比如用户界面控制等。[0088]最后，应当理解，本发明不限于上述实施例，而是还涉及并结合了所附独立权利要求范围内的所有实施例。









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