BR102012024787A2

BR102012024787A2 - Tubulação fluídica

Info

Publication number: BR102012024787A2
Application number: BRBR102012024787-9A
Authority: BR
Inventors: Donald Barry
Original assignee: Depuy Mitek Llc
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2015-01-06
Also published as: CN103028453A; US20130081697A1; CA2790471A1; JP6316535B2; AU2016200017A1; EP2574789A2; AU2017208193A1; JP2013079956A; EP2574789A3; AU2012227342A1

Abstract

TUBULAÇÃO FLUÍDICA. A presente invenção refere-se a um sistema de cassete de gerenciamento de fluido que compreende um primeiro e um segundo rolo de impressão opostos com primeiro e segundo filmes compactados entre os rolos de impressão. Uma ou mais das canaletas formaram um ou ambos os rolos de impressão das rotas com os filmes através dos quais o fluido pode ser direcionado. As válvulas e outros mecanismos de controle de fluxo podem ser incorporados.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TUBULAÇÃO FLUÍDICA".

ANTECEDENTES O presente pedido refere-se à tubulação fluídica, e mais particularmente, a uma tubulação e métodos associados com isso em que caminhos de fluxo de fluidos são criados entre um par de filmes.

Nas áreas de processo e análise biomédica, os fluidos são tipicamente manipulados e conduzidos entre vários locais via tubulação que requer conexões e interfaces para controlar os dispositivos. Estes sistemas fluídicos contêm um ou mais chicotes de tubo removíveis e a máquina de processamento. O chicote de tubo ou cassete é normalmente de uso único, descartável para garantir pureza ou esterilidade. Os chicotes de tubo são carregados à máquina de processamento reutilizável através de um operador que deve conectar os dispositivos de controle como bombas e válvula ao chicote. Dependendo da complexidade do chicote, do treinamento significativo, do tempo, e do potencial para erros existem no uso de chicotes de tubos. Há conexões múltiplas entre seções de tubos e componentes que têm potencial de vazamento. Além disso, o custo de materiais e montagem de chicote ou cassete de tubulação descartável é significativo e afeta a adoção comercial de produtos e procedimentos.

Muitos sistemas foram inventados para ajudar neste processo de carga para economizar tempo e evitar erros, como cassetes personalizados e diferentes tipos de suportes de tubulação. Os sistemas de tubulação foram inventados onde a função de tubulação é incorporadaem canaletas formadas em um membro rígido. Tipicamente, abordagens de tubulação, cassete e suportes de tubulação adicionam custos de materiais acima do básico dos chicotes de tubulação. Adicionalmente cassetes e suportes de tubulação fornecem uma única configuração fluídica que é definida no momento da fabricação. As tubulações fornecem um pouco mais de flexibilidade de configuração, mas são limitadas às rotas incorporadas no design.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um sistema de cassete de gerenciamento de fluido, de acordo com a presente invenção, contém um primeiro rolo de impressão e um segundo rolo de impressão oposto ao primeiro rolo de impressão. O primeiro filme e o segundo filme, em relação oposta um ao outro, são compactados entre o primeiro rolo de impressão e o segundo rolo de impressão. Uma ou mais canaletas são formadas em pelo menos um dentre o primeiro rolo de impressão e o segundo rolo de impressão de modo que o fluido pode ser direcionado através de uma rota formada entre o primeiro filme e o segundo filme em uma ou mais das canaletas.

De preferência, o primeiro filme tem a face voltada para o segundo filme e o segundo filme tem a face voltada para o primeiro filme, onde a face de dentro do primeiro filme e a face de dentro do segundo filme são estéreis. De preferência, os filmes são descartáveis e substituíveis. Também de preferência, os filmes são vedados numa extensão de suas periferias de modo a formar uma bolsa.

De preferência, há uma válvula que compreende um elemento de válvula que pode ser movido para dentro da canaleta contra um dentre o primeiro ou segundo filme. Em um aspecto da invenção, a rota é bloqueada quando o elemento de válvula é movido totalmente para dentro da canaleta. O elemento de válvula pode ser parcialmente móvel para dentro da canaleta para efetuar uma restrição de fluxo na rota sem bloqueio total.

Em um aspectoda invenção, pelo menos um dentre o primeiro rolo de impressão e o segundo rolo de impressão compreendem uma matriz de segmentos móveis de uma posição estendida em direção ao outro primeiro rolo de impressão e segundo rolo de impressão para uma posição retraída longe do outro primeiro rolo de impressão e segundo rolo de impressão com a canaleta formada por uma disposição de segmentos nas suas posições retraídas.

Uma válvula de controle de fluxo pode ser efetuada na canaleta via um ou mais dos segmentos que podem ser movidos para dentro da canaleta.

Em um aspecto da invenção, uma bomba de fluido formou em pelo menos um dentre o primeiro e o segundo rolo de impressão. Por exem- pio, uma câmara ao longo de uma ou mais de uma canaleta e que tem uma válvula de verificação formando uma entrada para dentro da câmara e disposta para permitir o fluxo para dentro da câmara pode ser usada com um elemento de bomba na câmara disposta para aplicar pressão contra um dentre o primeiro ou o segundo filme na câmara. A pressão dirige o fluxo para fora da câmara e a válvula de verificação previne o fluxo de voltar para trás. De preferência, outra válvula de verificação é fornecida na saída para prevenir o refluxo de saída para dentro da câmara. Alternativamente, a bomba pode compreender um elemento de deslocamento positivo móvel ao longo de uma das uma ou mais canaletas para efetuar a ação de bombeamento peristáltico.

Um método de acordo com a presente invenção prevê a gestão de fluxo de fluido. O método compreende a captura do primeiro e segundo filme opostos entre o primeiro e segundo rolo de impressão opostos; formação de uma rota de fluidos entre o primeiro e o segundo filme via uma canaleta formada para dentro de pelo menos um dentre o primeiro ou o segundo rolo de impressão; e o fluxo do fluido através da rota.

De preferência, o primeiro e segundo filmes têm superfícies na rota e as ditas superfícies são estéreis antes da etapa de fluxo do fluído a-través da rota.

De preferência, a etapa de impedir o fluxo de fluido através da rota compreende mover um elemento da válvula contra pelo menos um dentre o primeiro e o segundo filme e para dentro da canaleta para obstruir o fluxo através da rota. O movimento do elemento da válvula para dentro da canaleta pode completamente bloquear o fluxo através da rota ou meramente impedir o fluxo bloqueando parcialmente a rota.

Em um aspecto da invenção, pelo menos um dentre o primeiro e o segundo rolo de impressão compreendem uma matriz de segmentos móveis deuma posição estendida em direção ao outro primeiro rolo de impressão e segundo rolo de impressão para uma posição retraída distante do outro primeiro rolo de impressão e segundo rolo de impressão e a canaleta é formada por uma disposição de segmentos em sua posição retraída. O Bombeamento de fluido ao longo da canaleta pode ser efetuado interconectando segmentos ao longo da canaleta em um padrão de onda para induzir fluxo ao longo da canaleta.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS a figura 1 é uma vista em perspectiva explodida de uma tubulação de fluidos de acordo com a presente invenção; a figura 2 é uma vista em perspectiva de uma tubulação de fluidos da figura 1; a figura 3 é uma vista em corte ao longo das linhas 3 - 3 da figura 1, com seus rolos de impressão mostrados em configuração separadamente espaçados com a bolsa entre eles; a figura 4 é uma seccional como na figura 3 mas com os rolos de impressão pressionados juntos e com rotas de fluido transportando fluido; a figura 5 é uma vista em corte ao longo de linhas 5 -- 5 da figura 1 mostrando a câmara de bombeamento; a figura 6 é uma vista em corte tirada ao longo das linhas 6 — 6 da figura 1 mostrando a válvula de verificação; a figura 7 é uma vista em perspectiva de um bloco inferior de uma tubulação de fluidos alternativa de acordo com a presente invenção e que tem canaletas de fluido reconfiguráveis; e as figuras 8A a D são vistas de elevações laterais em sequência de tempo de uma rota de fluxo da tubulação da figura 7 mostrando a ação de bombeamento peristáltico.

DESCRIÇÃO DETALHADA

As figuras 1 e 2 descrevem um sistema de tubulação fluídica 10 de acordo com a presente invenção que compreende em bruto um bloco inferior formatado 12, uma bolsa de fluido maleável 14 e um bloco superior não formatado 16. A bolsa 14 é um compartimento contendo gás ou fluido de preferência formado pela dobragem ou vedação de filmes de um material biocompatível como, e sem limitação, PVC, Poliuretanos, Polietilenos, Silicones e Polipropilenos e instalando uma ou mais conexões de entrada 18 e uma ou mais conexões de saída 20. Outras disposições são possíveis; Por exemplo, os tubos de transporte de fluidos (não mostrados nas figuras 1 e 2) podem ser fornecidos já conectados à bolsa 14 e contendo seus próprios conectores para conexão às fontes de fluido ou ao aparelho de dispensação. Um ou ambos dos conectores e da tubulação podem ser formados integralmente com a bolsa 14. O bloco superior 16 tem uma superfície inferior plana 22 que entra em contato com o filme superior 24 formando a bolsa 14. O bloco inferior 12 tem uma superfície 26 que tem canaletas 28 formadas sobre isso e que entra em contato com um filme inferior 30 formando a bolsa 14. Em vez de ser plana, a superfície inferior do bloco superior 22 poderia ter canaletas de acasalamento (não mostradas) em registro com as canaletas 28 do bloco inferior 12 ou que estão independentemente posicionadas no que diz respeito à aquelas canaletas 28.

Passando agora também às figuras 3 a 6, a interação entre a bolsa 14, bloco superior e inferior 16 e 12 e a canaleta 28 forma a rota de fluido 32 através da bolsa 14. A bolsa está aprisionada entre os blocos 12 e 16 que agem como rolos de impressão comprimindo a bolsa em algumas áreas e não onde as canaletas 28 estão presentes. A bolsa é flexível para agir como uma guarnição vedante da rota 32. De preferência, o próprio material da bolsa 14 tem alguma resiliência para melhorar sua ação vedante como uma guarnição. Enquanto os blocos 12 e 16 são de preferência rígidos para a durabilidade, um ou ambos podem ser formados de ou ter fixado a eles, um material resiliente para assistir na vedação. Isto poderia ser convenientemente aplicado à superfície plana 22 e ser substituível quando gasto ou quando diferentes características de resiliência são desejadas. A disposição (melhor vistas nas figuras 1 e 2) das canaletas 28 determina as rotas de fluido 32. O sistema de tubulação de fluidos 10 mostrado tem uma entrada 34 e a canaleta 28 leva disso a válvula de verificação 36. Da válvula de verificação, a canaleta 28 leva a uma válvula de fluxo variável 38 e então para uma câmara de bombeamento 40. Da câmara de bom-beamento 40, duas canaletas 28 levam a primeira saída da válvula 42 e saída 44 e a uma segunda válvula de saída 46 e a uma segunda saída 48. A entrada 34 corresponde com a conexão de entrada da bolsa 18 e com as saídas 44 e 48 com as conexões de saída da bolsa 20, de preferência em tal disposição que a bolsa 14 somente se encaixe em uma orientação para evitar a colocação incorreta da mesma.

As válvulas de saída 42 e 46 são êmbolos simples 50 que bloqueiam a rota 32 para evitar fluxo através da mesma. A válvula de fluxo variável 38 compreende também um êmbolo que pode ser ajustado para bloquear parcialmente a rota 32. A válvula de verificação 36 compreende um corpo da válvula 41 que tem uma superfície de entrada curva 43 e uma superfície plana de saída 45 e que é fechada de modo tracionado por uma mola 47. O fluxo contra a superfície de entrada 43 fornece pressão para superar a inclinação da mola 47 e abrir o corpo da válvula 41 para permitir fluxo. O fluxo contra a superfície de saída 45 não generará pressão suficiente para superar a inclinação.

Através da aplicação de sucção e pressão alternadamente à câmara de bombeamento 40 através de uma linha de ar 52, um efeito de bombeamento pode ser alcançado e a válvula de verificação 36 causará com que o fluxo vá em direção às saídas 44 e 48. Uma válvula de verificação adicional (não mostrada) pode ser desejável na saída da câmara de bombeamento 40 para evitar o refluxo para dentro da mesma e para melhorar a eficiência do bombeamento. Uma solução mecânica pode também ser usada como um pistão (não mostrado) que se move contra o filme 30 na câmara de bombeamento 40. Alternativamente, rolos (não mostrados) ou outros tipos de drivers de deslocamento positivo poderíam ser aplicados a uma seção da rota 32 para efetuar uma ação de bombeamento peristáltico.

Os sensores de pressão (não mostrados) podem ser efetuados colocando um sensor de medição de força, como um medidor de esforço em um dos blocos 12 ou 16 nas rotas 32. A força aplicada a isso pelo fluido dentro da rota 32 pode ser calibrada para indicar a pressão. O volume de fluxo pode ser determinado com sensores de pressão múltiplos e calculando a queda de pressão através de uma seção da rota 32 entre eles tendo dimensões conhecidas, talvez assistido por uma constrição de medição da rota 32. As medições de fluxo podem também ser calibradas com um medidor de fluxo externo. A flexibilidade em gerenciamento de fluido pode ser alcançada em uma segunda modalidade de um bloco 54 (vide figura 7) que substitui o bloco 12. O bloco 54 compreende uma matriz das seções 56, cada uma das quais é capaz de atuação independente, de preferência variável, de tal modo que as canaletas 58 podem ser criadas retraindo certas seções 56 e válvulas 57 estendendo as seções 56 dentro das canaletas 58. As válvulas 57 podem ser válvulas de controle de fluxo estendendo-se apenas parcialmente à seção 56. Apenas uma versão simplificada é mostrada para ilustrar o princípio com a canaleta 58 formada retraindo as seções 56 e estendendo de uma entrada 51 e ramificando para duas saídas 53 e 55, com a saída 55 bloqueada pela válvula 57 que compreende uma das seções 56 sendo estendidas para dentro da canaleta 58. A porção operacional inteira do bloco 54 pode compreender as seções 56 ou pode ter algumas canaletas e características permanentemente formadas ali com apenas algumas porções do bloco 54 que compreende as seções 56. As seções 56 podem ser usadas para efetuar as válvulas e bombas e outros itens de controle de fluxo.

Por exemplo, a ação de bombeamento peristáltico pode ser efetuada atuando as seções 56 dentro da canaleta 58 em ondas como ilustrado nas figuras 8A a D, onde cada uma das seções 56 são codificadas com uma letra para ilustração, e elas operam entre uma primeira superfície rígida 60 e uma segunda superfície 62 formada das seções individuais 56 (a bolsa 14 é omitida para maior clareza mas seria posicionada entre as superfícies 60 e 62). No tempo Ti (figura 8A), a seção 56 codificada "a" é totalmente acionada e aquela codificada "b" está subindo. Em um tempo ligeiramente mais tarde T2 (figura. 8B), a seção 56 codificada "a" está descendo, "b" está totalmente acionada e "c" está subindo. No tempo T3 (figura 8C) "a" está totalmente retraída, "b" está descendo, "c" está totalmente acionada e "d” está subindo. No tempo T4 (figura 8D) ambas "a" e "c" estão totalmente retraídas etc. Desta forma, uma onda de fluxo é criada através da canaleta 58.

De preferência, cada seção é controlada independentemente e atuada via um sistema de controle e aturadores lineares independentes ou solenóides 60. Outros mecanismos adequados para controlar o movimento independentemente da seção 56 são contemplados, como cilindros pneumáticos ou hidráulicos, atuadores mecânicos de alavanca, motores elétricos, etc. Em algumas aplicações, as seções desejadas podem ser menores que atuadores de custo razoável, nesta instância os atuadores 60 podem ser dispostos em uma matriz 62 (apenas uma pequena porção desta matriz sendo ilustrada na figura 7), de preferência correspondente à matriz da seção 56, e uma série de linhas de atuação de movimento 64, como cabos Bowden, pode transmitir o movimento do atuador para a seção individual 56. Dessa forma, os atuadores não necessitariam ser miniaturizados para satisfazer as dimensões das seções 56. A invenção foi descrita com referência às modalidades preferenciais. Obviamente, modificações e alterações ocorrerão a outros ao ler e compreender a descrição detalhada acima. A intenção é de que a invenção seja interpretada como incluindo todas essas modificações e alterações, na medida em que estas se enquadrem no escopo das reivindicações em anexo ou de equivalentes das mesmas.

Claims

1. Sistema de cassete de gerenciamento de fluido que compreende; um primeiro rolo de impressão e um segundo rolo de impressão oposto ao primeiro rolo de impressão; um primeiro filme e um segundo filme em relação oposta ao outro e compactado entre o primeiro rolo de impressão e o segundo rolo de impressão; e uma ou mais canaletas formadas em pelo menos um dentre o primeiro rolo de impressão e o segundo rolo de impressão de modo que o fluido pode ser direcionado através de uma rota formada entre o primeiro filme e o segundo filme na uma ou mais canaletas.

2. Sistema cassete de gerenciamento de fluido, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiro filme tem uma face interior voltada para o segundo filme e o segundo filme tem uma face interior voltada para o primeiro filme e sendo que a face interior do primeiro filme e a face interior do segundo filme são estéreis.

3. Sistema cassete de gerenciamento de fluido, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, ainda, uma válvula que compreende um elemento de válvula que pode ser movido para dentro da canaleta contra um dentre o primeiro ou o segundo filme.

4. Sistema cassete de gerenciamento de fluido, de acordo com a reivindicação 3, em que a rota é bloqueada quando o elemento de válvula é totalmente movido para dentro da canaleta.

5. Sistema cassete de gerenciamento de fluido, de acordo com a reivindicação 3, em que o elemento de válvula é parcialmente móvel para dentro da canaleta para efetuar uma restrição de fluido na rota.

6. Sistema cassete de gerenciamento de fluido, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiro e segundo filme são descartáveis e substituíveis.

7. Sistema cassete de gerenciamento de fluido, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiro e o segundo filme são vedados numa ex- tensão de suas periferias de modo a formar uma bolsa.

8. Sistema cassete de gerenciamento de fluido, de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos um dentre o primeiro rolo de impressão e o segundo rolo de impressão compreende uma matriz de segmentos móveis de uma posição estendida em direção ao outro primeiro rolo de impressão e segundo rolo de impressão para uma posição retraída longe do outro do primeiro rolo de impressão e do segundo rolo de impressão com a cana-leta formada por uma disposição de segmentos nas suas posições retraídas.

9. Sistema cassete de gerenciamento de fluido, de acordo com a reivindicação 8, em que uma válvula de controle de fluxo na canaleta compreende um ou mais dos segmentos que podem ser movidos para dentro da canaleta.

10. Sistema cassete de gerenciamento de fluido, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, ainda, uma bomba de fluido formada em pelo menos dentre o primeiro e o segundo rolo de impressão.

11. Sistema cassete de gerenciamento de fluido, de acordo com a reivindicação 10, em que a bomba compreende uma câmara ao longo de uma ou mais de uma canaleta e que tem uma válvula de verificação formando uma entrada para dentro da câmara e disposta para permitir o fluxo para dentro da câmara, um elemento de bomba na câmara disposto para aplicar pressão contra um dentre o primeiro e o segundo filme na câmara de modo que a pressão dirige o fluxo para fora da câmara.

12. Sistema cassete de gerenciamento de fluido, de acordo com a reivindicação 10, em que a bomba compreende um elemento de deslocamento positivo móvel ao longo de uma ou mais canaletas para efetuar a a-ção de bombeamento peristáltico.

13. Método de gerenciamento de fluxo de fluido que compreende: capturar do primeiro e segundo filmes opostos entre o primeiro e segundo rolos de impressão opostos; formar uma rota de fluidos dentre o primeiro e o segundo filme via uma canaleta formada para dentro de pelo menos um do primeiro ou se- gundo rolo de impressão; e fluir o fluido através da rota.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que o primeiro e segundo filme têm superfícies na rota, e as ditas superfícies são estéreis antes da etapa de fluxo do fluido através da rota.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, que compreende, ainda, a etapa de impedir o fluxo de fluído através da rota movendo um elemento da válvula contra pelo menos um dentre o primeiro e o segundo filme e para dentro da canaleta para obstruir o fluxo através da rota.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, em que o movimento do elemento da válvula para dentro da canaleta pode completamente bloquear o fluxo através da rota.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, em que o movimento do elemento da válvula para dentro da canaleta parcialmente bloqueia o fluxo através da rota.

18. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que pelo menos um dentre o primeiro e o segundo rolo de impressão compreendem uma matriz de segmentos móveis de uma posição estendida em direção ao outro primeiro rolo de impressão e segundo rolo de impressão para uma posição retraída longe do outro do primeiro rolo de impressão e segundo rolo de impressão com a canaleta formada por uma disposição de segmentos nas suas posições retraídas.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18 e que compreende, ainda, o bombeamento de fluido ao longo da canaleta interconectando segmentos ao longo da canaleta em um padrão de onda para induzir o fluxo ao longo da canaleta.