ES2221017T3 - Bomba oftalmica de microdispensacion. - Google Patents
Bomba oftalmica de microdispensacion.Info
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Abstract
SE PROPONE UNA BOMBA MICROEXPENDEDORA OFTALMICA PARA ADMINISTRAR REPETIDAMENTE DOSIS DE TAN SOLO 5 MICROLITROS EN UN CAMPO DE OPERACION ANGULAR. LA BOMBA ESTA FORMADA FUNDAMENTALMENTE POR UN DEPOSITO (12), UNA VALVULA EXPENDEDORA (18), UN ACCIONADOR (20) Y UN CUERPO (14) CON MECANISMO DE BOMBA (16) INSTALADO EN EL MISMO. EL MECANISMO DE BOMBA (16) ESTA REGULADO POR UNA VALVULA DE ADMISION DE RECORRIDO LIMITADO Y UNA VALVULA DE SALIDA BISELADA-CERRADA. SE HA CREADO UN MECANISMO DE AUTOPROTECCION ENTRE EL ACCIONADOR (20) Y LA VALVULA EXPENDEDORA (18) PARA EVITAR QUE LA BOMBA SE ACTIVE FUERA DEL CAMPO DE OPERACION.
Description
Bomba oftálmica de microdispensación.
Esta invención se refiere a un dispositivo para
administración de un medicamento fluido y más particularmente a una
bomba oftálmica de microdispensación para la administración de una
microdosis de un fluido oftálmico.
La Patente U.S. 5.152.435 (a continuación la
patente '435) con el título "BOMBA DE DISPENSACIÓN OFTÁLMICA"
revela una bomba de dispensación de accionamiento manual capaz de
administrar una cantidad precisa de una solución oftálmica a la
superficie de un ojo con un modelo deseado de pulverización y con
una presión de impacto sobre el ojo perfectamente tolerable por un
individuo, y fue concedida a un coinventor, Ben Z. Cohen, de esta
patente. La bomba pulverizadora de la patente '435 constituye una
mejora sustancial frente a la técnica anterior capaz de administrar
dosis de un fluido oftálmico, como por ejemplo 50 microlitros, de la
forma anteriormente descrita. Sin embargo, con frecuencia puede ser
necesario administrar de la forma arriba descrita una dosis mucho
menor de 50 microlitros de fluido oftálmico. Debido a que la
reducción de la magnitud de una dosificación reduce de manera
inherente la fuerza del impacto aplicada por la dosis sobre el ojo,
la administración del fluido según la patente '435 se toleraría
incluso con mayor comodidad que la revelada en la misma con una
reducción de la dosis que podría ser proporcionada por la bomba
'435. También, algunas medicaciones pueden tener efectos tóxicos
incluso en dosis tan pequeñas como 50 microlitros por lo que se
tolerarían mejor dosis menores de 50 microlitros.
Una de las características primarias de la
presente invención es proporcionar una bomba de microdispensación de
accionamiento manual para la administración de una microdosis de una
solución oftálmica tan pequeña como 5 microlitros.
También, otra característica de la presente
invención es proporcionar una bomba de microdispensación de
accionamiento manual capaz de administrar repetidamente una
microdosis completa y conveniente tan pequeña como 5
microlitros.
La presente invención se define en la
reivindicación 1 independiente y proporciona una nueva bomba
mejorada de accionamiento manual para la microdispensación de un
fluido oftálmico. A diferencia de la patente '435, incluye, como
mínimo, una abertura en la base del manguito alargado. En
particular, la nueva bomba mejorada de microdispensación de
accionamiento manual hace posible que una persona pueda administrar
de forma repetida una microdosis predeterminada de un fluido
oftálmico.
En una realización preferida, la bomba de
microdispensación de la presente invención se ha diseñado de forma
sustancialmente cilíndrica en la que un extremo está construido como
un depósito para almacenar el fluido oftálmico que se pretende
dispensar. Un cuerpo de bomba se encuentra enroscado de forma segura
en el depósito con un cuerpo interior cilíndrico formado en el
interior que se proyecta a lo largo de un eje central dentro del
depósito. Se ha previsto un tubo de inmersión para conducir el
fluido desde el depósito hasta el cuerpo interior del cuerpo de la
bomba. Dentro del cuerpo interior se ha dispuesto un mecanismo de
bomba que fuerza el fluido desde el depósito y a través de la bomba
de la presente invención. El mecanismo de bomba comprende un
elemento de una válvula de entrada de retención para regular el
caudal del fluido desde el depósito hasta el cuerpo interior,
estando un pistón cilíndrico dispuesto de manera deslizable y
soportado de forma estanca dentro del cuerpo interior, donde un
manguito alargado se extiende desde el elemento interior de la
válvula de retención y a través del cuerpo interior en una relación
espacial con el pistón, un elemento de válvula de salida de
retención para regular el caudal del fluido que sale del cuerpo
interior y un resorte para forzar el pistón cilíndrico a adoptar una
posición ascendente en contacto con un cabezal formado en el extremo
del manguito opuesto al elemento de la válvula de entrada de
retención.
Una bomba de microdispensación preferida de la
presente invención comprende, además, una caperuza de dispensación
montada sobre el pistón cilíndrico y formada con una cámara de
salida que comunica con el cuerpo interior, donde la comunicación
entre ambos es controlada por el elemento de válvula de salida de
retención, y una tobera delgada de descarga que comunica la cámara
de salida con la periferia de la caperuza de dispensación. Adyacente
a la caperuza y sustancialmente dentro del cuerpo de bomba se ha
dispuesto un impulsor de forma deslizable.
Una vez cargado el cuerpo interior con el fluido
oftálmico, la bomba dispensa el fluido oftálmico con una traslación
descendente del impulsor, la caperuza de dispensación y el pistón
dentro del cuerpo interior. A medida que se traslada el pistón
dentro del cuerpo interior, se reduce el volumen en el mismo con el
correspondiente aumento de la presión del fluido oftálmico contenido
en el cuerpo interior. Los elementos de válvula de retención están
ambos cerrados de forma normal y contribuyen al aumento de la
presión del fluido. Finalmente, la solución oftálmica comprimida
fuerza el elemento de válvula de retención de salida a que se abra
permitiendo así que el fluido entre en la cámara de salida y la
tobera de descarga y fuerza al fluido previamente aspirado para que
salga. El fluido es suministrado en una corriente de chorro no
pulverizado en forma de una serie de gotitas. Se ha previsto un
resorte para forzar la válvula de retención de salida a adoptar la
posición cerrada rápidamente después de su abertura forzada. El
pistón que ha completado su traslación descendente se mueve hacia
arriba en contacto con la cabeza del manguito debido a la fuerza del
resorte que actúa sobre el pistón. A medida que el pistón entra en
contacto con la cabeza del manguito, aumenta el volumen dentro del
cuerpo interior y desciende la presión correspondiente. La reducción
de la presión dentro del cuerpo interior genera un efecto de succión
que fuerza la válvula de retención de entrada a adoptar la posición
abierta y succiona fluido desde el depósito al interior del cuerpo
interno. A medida que la presión aumenta en el cuerpo interior
debido al fluido añadido, se fuerza a la válvula de retención de
entrada a adoptar una posición cerrada lo que permite de nuevo el
uso del mecanismo de bomba.
La nueva bomba mejorada de microdispensación de
accionamiento manual de la presente solicitud utiliza
preferiblemente una válvula de retención de salida empujada por
resorte y una válvula de retención de entrada de carrera limitada
para funcionar bajo las presiones insignificantes y los impulsos
asociadas con el suministro de microdosis de fluido. En la
realización preferido se aplica un resorte a una bola de acero
inoxidable para formar la válvula de retención de salida que es
empujado hasta una posición de cierre normal. La succión generada
por el mecanismo de la bomba para retirar el fluido en la misma
puede afectar la microdosis de la bomba si el fluido dispuesto en la
tobera y la cámara de salida entra en el cuerpo interior debido al
efecto de succión. Durante la operación de la bomba, el resorte
fuerza al elemento de válvula de retención de salida a adoptar la
posición cerrada sobre el asiento antes de generar la succión en el
cuerpo interior y asegura que se mantenga una microdosis conveniente
y completa del fluido oftálmico dentro de la tobera y la cámara de
salida, y que no se vea afectada por el efecto de succión.
Se ha previsto un elemento de válvula de
retención de entrada para regular el caudal del fluido oftálmico
dentro de la bomba.
Debido a que el suministro de microdosis tan
pequeñas como 5 microlitros supone un impulso insignificante del
elemento de válvula de retención de entrada, se ha dispuesto un
saliente opuesto al elemento de válvula de retención de entrada que
restringe el alcance del movimiento del elemento de válvula de
retención e impide que el elemento de válvula de retención oscile
simplemente durante el uso. El movimiento del elemento de válvula de
retención de entrada queda limitado de forma que en una posición
abierta el volumen desplazado por el elemento de válvula de
retención de entrada al moverse desde una posición cerrada a una
posición abierta es menor que el volumen de la dosis a dispensar por
la bomba. En la realización preferida, este volumen es el volumen
desplazado por una bola de válvula de retención de entrada y se
calcula en base al producto del espacio libre entre la bola de la
válvula de retención de entrada y el saliente multiplicado por el
área transversal de la bola de válvula de retención de entrada:
(espacio libre ) x [ \pi x (radio de la bola)^{2}].
Aunque se prefiere una bola, se puede utilizar cualquier perfil para
el elemento de válvula de retención de entrada, como puede ser un
disco, donde el volumen desplazado es determinado por el producto
del espacio libre entre el elemento de válvula de retención de
entrada y el saliente multiplicado por el área transversal mayor del
elemento de válvula de retención de entrada medido en un plano
perpendicular al caudal del fluido a través de la válvula de
retención. De esta forma, una característica de la nueva bomba
mejorada de microdispensación de accionamiento manual de la presente
invención es una disposición de válvula sensible a impulsos
insignificantes asociados con la microdosificación.
Previamente al uso inicial, es necesario cebar la
bomba de la presente invención expulsando el aire del mecanismo de
la bomba. La bomba se ceba por la actuación repetida del mecanismo
de la bomba que succiona el fluido al interior y expulsa el aire.
Después de la cebadura, no se desea la nueva introducción de aire en
el mecanismo de la bomba debido a que se pueden formar bolsas de
aire que pueden hacer que el mecanismo de la bomba se vuelva
inoperativo. Para impedir que quede aire retenido dentro del
mecanismo de la bomba, se puede incluir un dispositivo de seguridad
contra fallos en la bomba de la presente invención, un tubo de
inmersión de volumen limitado y una cámara de entrada esférica que
funciona de forma que impide la entrada y la retención de burbujas
de aire en el mecanismo de la bomba. El dispositivo de seguridad
contra fallos comprende, preferiblemente, una bola dispuesta en un
tramo curvo y ranurado formado en la caperuza de dispensación, que
coopera con un bloque de actuación que se extiende desde el
impulsor. Para operar la bomba, se fuerza al impulsor hacia la
caperuza de dispensación donde el bloque de actuación entra en
contacto con y presiona contra la bola dispuesta en el tramo, la
cual, si se la fuerza más, inclina la caperuza y activa el mecanismo
de la bomba. Si se quiere operar la bomba con la abertura del tubo
de inmersión expuesta al aire retenido dentro del depósito, es
posible que el aire sea introducido en el mecanismo de la bomba. La
ranura del dispositivo de seguridad contra fallos ha sido conformada
de manera que guía la bola fuera de su alineación con el bloque de
actuación cuando el tubo de inmersión está posicionado de forma que
comunica con el aire retenido en el depósito, estando el fluido
oftálmico dentro del rango predeterminado de niveles de fluido.
Preferiblemente, la ranura se forma para permitir que la bomba opere
con la descarga de la tobera posicionada en el rango de
aproximadamente 155 a 290 grados en el sentido de las agujas del
reloj. Fuera de este rango, la bola se desliza dentro de la ranura
curva e impide la actuación de la bomba.
Con el fin de limitar la retención de aire en la
bomba durante la cebadura, la cámara de entrada está diseñada en
forma esencialmente esférica para evitar la creación o la retención
de burbujas de aire en la misma. También durante la cebadura, a
medida que la bomba es accionada y al no estar el elemento de la
válvula de retención de entrada encerrado en el fluido oftálmico, el
elemento de válvula de retención de entrada no proporciona un cierre
estanco adecuado contra su asiento y permite al fluido pasar
libremente a través del elemento de válvula de retención hasta el
tubo de inmersión. Esta falta de estanqueidad cuando el elemento de
válvula de retención de entrada se encuentra en estado seco puede
producir una bolsa de aire en el tubo de inmersión que impide que el
fluido oftálmico entre en el mecanismo de la bomba. La bolsa de aire
reacciona frente al accionamiento de la bomba ascendiendo y
descendiendo dentro del tubo de inmersión correspondiente a la
succión existente dentro del mecanismo de la bomba. Como resultado
se impide que el fluido oftálmico sea aspirado dentro del mecanismo
de la bomba. Para evitar este problema, se diseña el tubo de
inmersión de la bomba de la presente invención para que encierre un
volumen menor que la microdosis que se pretende dispensar por la
bomba, con el fin de asegurar que el elemento de válvula de
retención de entrada quede sumergido en el fluido oftálmico, debido
a que el elemento de la válvula de retención de entrada no tiene
faltas de estanqueidad al quedar encerrada por el fluido oftálmico.
El tubo de inmersión tiene un centro hueco, esencialmente cilíndrico
que contiene fluido desde su extremo libre hasta el asiento del
elemento de válvula de retención de entrada que será succionado por
completo al interior de la bomba con un único accionamiento. Si se
limita el volumen del tubo de inmersión por debajo de la microdosis
de la bomba se asegura que se succiona la suficiente cantidad de
fluido desde el tubo de inmersión con un único accionamiento de la
bomba que encierra el elemento de válvula de retención de entrada e
impide la formación de una bolsa de aire en el tubo de inmersión.
Así, otra característica de una nueva bomba de microdispensación
mejorada y de accionamiento manual de la presente invención impide
la retención de aire dentro del mecanismo de la bomba.
Con el fin de asegurar una operación adecuada de
la bomba, se ha previsto en la base del impulsor un dispositivo de
retención anular cónico hecho de un plástico flexible que se dispone
sobre el cuerpo interior y el mecanismo de la bomba. Se ha formado
un correspondiente reborde anular sobre el cuerpo interior con una
superficie superior que entra en contacto con la superficie del
fondo del dispositivo de retención a medida que el impulsor se
desplaza hacia abajo. El impulsor se puede desplazar hacia abajo
hasta que la superficie de fondo del dispositivo de retención entre
en contacto con el reborde anular sin que la bomba dispense ningún
fluido. El impulsor puede seguir desplazándose hacia abajo con una
deformación libre del dispositivo de retención. A medida que el
dispositivo de retención continua deformándose, el dispositivo de
retención genera una resistencia al siguiente movimiento descendente
por lo que se requiere un aumento de la fuerza para llevar a cabo
tal desplazamiento. El aumento de la fuerza finalmente se acumula y
sobrepasa una fuerza de umbral predeterminada que provoca que el
dispositivo de retención ceda con una gran reducción de la
resistencia a un desplazamiento descendente todavía más extenso.
Para dispensar fluido desde la bomba se ha de
aplicar una fuerza de umbral para deformar el dispositivo de
retención y exceder el límite de elasticidad, permitiendo así el
desplazamiento del impulsor dentro del cuerpo de la bomba de manera
que el mecanismo de la bomba se activa a través de la caperuza de
dispensación. La fuerza requerida para vencer el dispositivo de
retención es mucho mayor que la requerida para accionar el pistón
con una carrera requerida. Una vez superado el dispositivo de
retención, la fuerza de umbral provocará que el pistón recorra
rápidamente su carrera completa. Queda asegurada una dosis completa
y conveniente, según queda predeterminada por el impulso del
mecanismo de la bomba, mediante la eliminación de una carrera
parcial de la bomba. Por esta razón, otra característica de la nueva
bomba mejorada de microdispensación de accionamiento manual de la
presente invención es un dispositivo de retención para asegurar una
dosificación correcta.
También, la traslación de la caperuza de
dispensación dentro del cuerpo de bomba produce la compresión del
aire retenido entre ellos y una resistencia al desplazamiento
descendente. Deben proporcionarse respiraderos para permitrir el
escape del aire comprimido. La combinación del dispositivo de
retención y los respiraderos puede utilizarse para establecer una
fuerza de umbral necesaria para operar la presente invención. La
cantidad y el tamaño de los respiraderos puede manipularse para
aumentar o reducir la fuerza de umbral necesaria para vencer el
dispositivo de retención.
La deformación del dispositivo de retención
convierte la fuerza de umbral requerida para deformar el dispositivo
de retención en un accionamiento rápido del mecanismo de la bomba.
Un operador de la nueva bomba mejorada de la presente invención no
necesita sentir el punto en el que se deforma el dispositivo de
retención y puede continuar con la aplicación de la fuerza de umbral
después de la deformación del dispositivo de retención. Una vez
deformado, el dispositivo de retención ya no ofrece más resistencia
al siguiente desplazamiento del impulsor y caperuza de dispensación,
los cuales, bajo la fuerza de umbral aplicada, moverán rápidamente y
activarán el mecanismo de la bomba. Esta rápida activación provocará
que el mecanismo de la bomba dispense fluido en un chorro no
pulverizado en forma de una serie de gotitas que impactan sobre el
objetivo deseado de forma prácticamente simultánea. Como una
característica adicional, la rápida traslación de la caperuza de
dispensación dentro del cuerpo de bomba ocasiona que la caperuza de
dispensación choque con el cuerpo de bomba que limita el
desplazamiento del cuerpo de dispensación de manera que se genera un
chasquido audible, un chasquido táctil o cualquier combinación de
los mismos. El chasquido audible o táctil indica al usuario de la
presente invención que se ha administrado una dosis. El chasquido
audible se puede evitar mediante la amortiguación del punto de
contacto, bien en la caperuza de dispensación o bien en el cuerpo de
bomba con un material elástico como caucho o papel laminado.
El dispositivo de retención no es necesario para
crear un chorro si es posible accionar la bomba rápidamente sin el
mismo. Sin embargo, el dispositivo de retención asegura que el
mecanismo de la bomba se accione con la suficiente velocidad para
crear un chorro. Así, otra característica de la nueva bomba mejorada
de microdispensación de accionamiento manual de la presente
invención es un dispositivo de retención deformable que asegura el
suministro del fluido por la bomba en una corriente de chorro.
Igual que con todos los dispensadores médicos,
hay que tomar precauciones para impedir la entrada de sustancias
extrañas que pueden causar una contaminación del dispensador. La
actuación del resorte contra el elemento de válvula de retención de
salida impide la introducción de sustancias extrañas en el mecanismo
de la bomba. Durante la administración del fluido, el cuerpo
interior succiona fluido a través del tubo de inmersión a medida que
se dispensa el fluido. El efecto de succión no solamente afecta al
elemento de válvula de retención de entrada sino también al elemento
de válvula de retención de salida. El resorte fuerza al elemento de
válvula de retención de salida a adoptar su posición de asiento
antes de que se inicie la succión dentro del cuerpo interior e
impide la entrada de contaminantes en la bomba a través de la
tobera.
También la caperuza de dispensación junto con la
tobera de descarga está dispuesta dentro del impulsor mientras no se
utiliza. En esta posición, la tobera queda protegida contra suciedad
y residuos. La boca de la tobera de descarga está provista de una
corona cónica que ayuda a la separación del fluido de descarga de la
tobera. La corona esta encerrada en una depresión anular que
proporciona un receptáculo para recoger el fluido no dispensado. La
depresión anular está rebajada dentro de la caperuza de dispensación
y proporciona la separación del fluido no dispensado de la tobera,
evitando así posibles obstrucciones, y del impulsor evitando así su
posible ensuciamiento con fluido no dispensado que podría contaminar
futuras dosis.
Aunque la explicación de la presente invención se
refiere a soluciones oftálmicas y a su administración en el ojo de
un paciente, la nueva bomba mejorada de microdispensación de
accionamiento manual de la presente invención, puede utilizarse con
cualquier tipo de fluido como son lubricantes, fragancias,
medicaciones, etc., para los que se puede necesitar una microdosis
tan pequeña como 5 microlitros.
A continuación se describe la invención,
únicamente como ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en
los que:
- La figura 1, es una vista en perspectiva de una
realización práctica de la nueva bomba mejorada de acuerdo con la
presente invención.
- La figura 2, es una vista en corte transversal
de la nueva bomba mejorada de la presente invención en posición no
accionada.
- La figura 3, es una vista en sección
transversal de la nueva bomba mejorada de la presente invención en
posición de dispensación.
- La figura 4, es una vista en sección
transversal de la nueva bomba mejorada de la presente invención que
vuelve a su posición no accionada.
- La figura 5, es una vista en sección
transversal de la nueva bomba mejorada de la presente invención que
succiona el fluido hasta su interior.
- La figura 6, es una vista en sección
transversal de una realización alternativa de la nueva bomba
mejorada de la presente invención.
- La figura 7, es una vista en sección
transversal de una realización alternativa de la nueva bomba
mejorada de la presente invención.
- La figura 8, es una vista en planta y en
sección transversal del dispositivo de retención de la nueva bomba
mejorada de la presente invención.
- La figura 9, es una vista en planta y en
sección transversal de los dedos del resorte de una realización
alternativa de la presente invención.
- Las figuras 10A a 10-D, son
vistas en sección transversal del rango operativo de la nueva bomba
mejorada de la presente invención.
- Las figuras 11A a 11D, son vistas en sección
transversal del chorro dispensado por la nueva bomba mejorada de la
presente invención.
Según se puede ver en la figura 1, la primera
realización de la nueva bomba mejorada de microdispensación de
accionamiento manual de la presente invención, se indica de forma
general con el número de referencia 10 y es capaz de suministrar una
microdosis de fluido oftálmico 11 a un ojo humano 13. Haciendo
referencia general a las figuras 1 a 5, la bomba 10 comprende un
depósito 12, un cuerpo de bomba 14, un mecanismo de bomba 16, una
caperuza de dispensación 18 y un impulsor 20.
El depósito 12 tiene normalmente forma de copa y
está conformado de manera que puede contener el fluido. El cuerpo de
bomba 14 está montado en el depósito 12 y fijado en el mismo por
medio de una unión roscada con roscas 22 en el cuello 24 del
depósito 12, y roscas 26 en una parte más baja 28 del cuerpo de
bomba 14 que solapa el cuello 24. Entre el cuerpo de bomba 14 y el
depósito se ha previsto un anillo de obturación 25 que impide que el
fluido se escape a través de las roscas 22, 26. El cuerpo de bomba
14 comprende una envolvente exterior 30 esencialmente cilíndrica, un
cuerpo interior 32 esencialmente cilíndrico dispuesto coaxialmente
dentro de la envolvente exterior 30 y un tabique transversal 34 que
une los dos elementos cilíndricos. La envolvente exterior 30 está
conformada de manera que define una abertura de dispensación 36 con
una mira 38 dispuesta en la misma. La mira 38 permite al usuario de
la bomba 10 apuntar y dirigir la descarga de la bomba.
El cuerpo interior 32 se extiende desde ambos
lados del tabique 34 con un extremo 40 abierto, y con el extremo
opuesto 42 en el que se ha conformado un canal de entrada 44 y un
asiento 46 de válvula de retención de entrada, y una cámara
cilíndrica interior 48 que se extiende entre los dos extremos 40,
42.
Una guía con forma de garra 50 pende del extremo
inferior del cuerpo interior 42, y en ella está montado el tubo de
inmersión 52. La guía 50 dirige el tubo de inmersión 52, que
comprende un volumen menor que la microdosis 11, hacia el canto del
depósito 12 en alineación con la mira 38. La guía 50 y el tubo de
inmersión 52 permiten a una persona extraer de forma efectiva el
fluido del depósito 12, debido a que el tubo de inmersión 52 se
encuentra fijado y diseñado de manera que llega a gran profundidad
dentro del depósito 12 y comunica con niveles de fluido muy bajos.
Además, la persona tiene tendencia a bascular el dispensador hacia
delante al administrar el fluido; la guía 50 y el extremo del tubo
de inmersión 54 están alineados para tener en cuenta esta
tendencia.
Un pistón cilíndrico 56 está dispuesto de forma
deslizable dentro de la cámara interior 48 con un anillo obturador
58 que está en contacto con la superficie de la cámara interior 48.
El pistón 56 se ha conformado con una superficie interior 55
cilíndrica que tiene una sección transversal constante y un extremo
superior 57 que forma una abertura menor que la sección transversal
de la superficie interior 55. Un vástago 60 está localizado dentro
del pistón 56 y se extiende a través de la cámara interior 48. El
vástago 60 está formado por una base 62 con una superficie 64
inferior hemisférica, la cual, junto con el asiento 46 de la válvula
de retención de entrada forma una cámara de entrada 66 generalmente
esférica. El canal de entrada 44 comunica con la cámara de entrada
66 y junto con el tubo de inmersión 52 forma un pasadizo para el
paso del fluido hasta el cuerpo de bomba 14. Un elemento 67 de
válvula de retención de entrada, preferiblemente una bola, se apoya
en el asiento 46 de la válvula de retención de entrada dentro de la
cámara de entrada 66. Un saliente 68 se extiende desde la superficie
inferior 64 del vástago 60 hasta una proximidad estrecha con el
elemento 67 de válvula de retención de entrada. El saliente 68
limita la carrera del elemento 67 de válvula de retención de entrada
dentro de la cámara de entrada 66 de manera que el volumen
desplazado por el elemento 67 de válvula de retención de entrada es
menor que la microdosis 11, calculado de la forma arriba
descrita.
Una varilla 69 se extiende desde la base 62 a
través del pistón 56 en una relación espacial formando una vía de
flujo anular 70 entre los dos. Una cabeza 72 pende de la varilla 69
y tiene un diámetro mayor que el diámetro interior del pistón 56.
Por encima de la base 62 del vástago 60 se ha dispuesto un resorte
74 que fuerza la punta del pistón 57 para que contacte de forma
estanca con la cabeza 72. La cámara interior 48 y la vía de flujo
anular 70 reciben el fluido desde la cámara de entrada 66 a través
de puertas 76 formadas en la base del vástago 60. Una carcasa 77 de
válvula de retención de salida se monta en el pistón 56 con una
parte cónica 78 formada en la misma. El vástago 60 se coloca en el
pistón 56 forzando la cabeza 72 a través del pistón 56. El pistón 56
está hecho, preferiblemente, de polietileno de baja densidad que
permite pasar la cabeza 72, que preferiblemente es de polietileno de
alta densidad, a través del pistón 56 sin una deformación
permanente.
La caperuza de dispensación 18 se encuentra
montada en la carcasa 77 de la válvula de retención de salida.
Dentro de la caperuza de dispensación 18 se ha formado una cámara de
salida 80 que comunica con la vía de flujo anular 70 cuando la
cabeza 72 no está en contacto con el pistón 56. Un elemento 82 de
válvula de retención de salida, preferiblemente una bola, se
encuentra localizado dentro de la cámara de salida 80 y limita el
caudal de la vía anular de flujo 70 hasta la cámara de salida 80. Un
medio de empuje de retorno rápido 84 fuerza al elemento de válvula
de retención de salida 82 a entrar en contacto estanco con la parte
cónica 78. Preferiblemente el medio de empuje de retorno rápido 84
es un muelle helicoidal convencional con una fuerza elástica de 2,9
lbs/in (libras por pulgada) según se puede ver en la figura 2. Como
alternativa, también se puede utilizar una bola 84' de caucho
elástico o un muelle de cierre en voladizo 84'' como se puede ver en
las figuras 6-7.
Una tobera de descarga 86 de paredes rectas está
diseñada de manera que comunica la cámara de salida 80 con la
periferia de la caperuza de dispensación 18. La tobera de descarga
86 está diseñada, preferiblemente, de manera que define una
proporción entre la longitud y el cuello de aproximadamente 7 a 1.
El diseño de la delgada tobera de descarga 86 contribuye a la
formación de una corriente de chorro que es dispensada por ella. La
tobera 86 consiste en una corona cónica 85 y una depresión anular 87
por encima de la descarga en la periferia de la caperuza de
dispensación 18. La corona cónica 85 ayuda en la formación de una
corriente de chorro que es descargada desde la tobera 86 provocando
la separación del fluido de la caperuza de dispensación 18 debido a
que alrededor de la descarga de la tobera 86 existe un área
superficial pequeña a la que se pueda adherir el fluido. Si se
adhiere cualquier fluido, el fluido no dispensado se recoge en la
depresión anular 87. La depresión anular 87 permite la recogida del
fluido no dispensado que no se adhiere a la descarga de la tobera 86
causando posibles obstrucciones o al impulsor 20 causando posibles
ensuciamientos y contaminación de las dosis posteriores.
Una superficie superior 88 del cuerpo interior 32
y la cabeza del vástago 72 limitan la carrera del pistón 56. La
superficie superior 88 representa el límite inferior de la carrera
mientras que la cabeza 72 representa el límite superior. La
microdosis puede controlarse a través de la fijación de estos
límites.
Entre la superficie superior 92 del tabique 34 y
la caperuza de dispensación 18 existe un espacio vacío. El espacio
vacío 90, la cámara de aire anular 94, los respiraderos de aire 97 y
el respiradero 96 formados dentro de la pared del cuerpo interior 32
generan un circuito de corriente atmosférica a través del cual la
presión ambiente queda expuesta a la superficie del fluido cuando el
pistón 56 no está en contacto con la cabeza 72. La introducción de
presión ambiente en el depósito 12 asegura que la superficie del
fluido estará bajo presión atmosférica y que el mismo será extraído
al interior del tubo de inmersión 52 debido a una pérdida de presión
en la cámara de entrada 66, según se describe más abajo. El depósito
12 no se puede llenar de manera que el respiradero 96 queda cubierto
por el fluido lo que impide la introducción de la presión
atmosférica. El espacio vacío 90 se purga hacia la atmósfera por los
respiraderos de aire 97. Los respiraderos de aire 97 también
proporcionan la vía para que el aire escape del espacio vacío 90
cuando se baja el impulsor 20 dentro del cuerpo de bomba 14
comprimiendo así el aire existente en el espacio vacío 90.
El impulsor 20 se compone de un faldón 98
dispuesto entre la caperuza de dispensación 18 y la envolvente
exterior 30. Debido a que el faldón 98 no se ha fijado en la
caperuza de dispensación 18 o en la envolvente exterior 30, el
impulsor es capaz de trasladarse entre éstos. Normalmente se inclina
el impulsor 20 alejándolo de la caperuza de dispensación 18 mediante
medios de empuje 100. Este medio de empuje 100 es preferiblemente un
muelle helicoidal convencional, sin embargo puede consistir también
en un elemento de resorte 100' dispuesto por encima del canto
inferior del impulsor como se puede ver de las figuras 6 y 9. El
elemento de resorte 100' se forma con una multitud de dedos
elásticos de resorte 101 que se extienden hacia el interior y
fuerzan al impulsor 20 alejándolo de la caperuza de dispensación 18
cuando los dedos de resorte 101 se deforman contra el tabique 34. Un
nervio 104 limita el recorrido ascendente del impulsor 20 y mantiene
el impulsor 20 dentro del cuerpo de bomba 14. Una abertura de
descarga 106 ha sido realizada en el faldón 98 y se alinea para
estar yuxtapuesta con la abertura de dispensación 36 y la tobera de
descarga 86 cuando el impulsor 20 es forzado para entrar en contacto
con la caperuza de dispensación 18, como se puede ver en la figura
3. La parte superior del impulsor 108 está formado convenientemente
con una superficie curva en la que se puede colocar cómodamente la
punta de un dedo del usuario de la bomba 10.
La superficie interior del impulsor 110 y la
superficie superior de la caperuza de dispensación 112 forman un
mecanismo seguro contra el fallo y sensible a la gravedad para
impedir la entrada de aire a la cámara interior 48. Un bloque de
accionamiento 114 se extiende desde la superficie interior 110 hasta
la superficie superior de la caperuza de dispensación 112. La
superficie superior 112 está conformada con una ranura curva 116 en
la que se aloja la bola 118. La ranura 116 está conformada para
servir de asiento a la bola 118 por debajo del bloque de
accionamiento 114 cuando la mira 38 se dirige en ángulo, girando en
el sentido de las agujas del reloj, desde aproximadamente 155 grados
a 290 grados como se puede ver de las figuras
10A-10D. Haciendo referencia a la figura 2, la
superficie inferior de la ranura 120 forma un ángulo \alpha que es
preferiblemente de 110º, y la superficie superior 122 forma un
ángulo \beta de 25º. A medida que se gira la bomba 10 en el
sentido contrario a las agujas del reloj pasando de 155 grados, la
bola se desliza por la superficie superior 122 y ya no estará
alineada con el bloque de accionamiento 114. De forma similar, si la
bomba 10 se gira en el sentido de las agujas del reloj pasando de
290 grados, la bola 118 se desplaza por la superficie inferior 120
saliendo de la alineación con el bloque de accionamiento 114. El
rango de ángulos desde 155 grados hasta 290 grados se seleccionó
para asegurar que el extremo del tubo de inmersión 54 se sumergiera
en el líquido existente en el depósito 12 con un determinado nivel
de fluido en el mismo.
Un dispositivo de retención cónico anular 124, de
un plástico elástico, preferiblemente polipropileno, está dispuesto
en el extremo inferior del impulsor 126 en el cuerpo interior 32 y
se puede ver en la figura 8. El dispositivo de retención está
conformado con una superficie de fondo 128. Un hombro anular 130 se
extiende desde el tabique 34 formando un diámetro mayor que la
abertura interior del dispositivo de retención 124. El impulsor 20
está distanciado de la caperuza de dispensación 18 y puede apretarse
hacia abajo sin que la superficie interior 100 o sin que el bloque
de accionamiento 114 entren en contacto con la caperuza de
dispensación 18 o sin que la superficie de fondo 128 del dispositivo
de retención 128 toque el hombro anular 130.
En funcionamiento, el depósito 12 se llena con un
fluido hasta un nivel por debajo del respiradero 96 mientras que la
bomba 10 se encuentra en posición vertical. Inicialmente es
necesario cebar la bomba con el fluido forzando el mismo a través de
ella. Para realizar esta cebadura, se accciona la bomba 10 varias
veces utilizando un funcionamiento normal de bomba. A medida que el
fluido es extraído al interior del cuerpo de bomba 14 se expulsa el
aire. La bomba 10 está cebada cuando no hay aire dentro del tubo de
inmersión 52, el cuerpo de bomba 14 o la caperuza de dispensación
18. El proceso de bombeo según se describe más abajo es el mismo
durante la cebadura excepto en que el fluido a bombear puede incluir
un poco de aire.
Para dispensar el fluido desde la bomba 10, se
presiona el impulsor 20 dentro del cuerpo de bomba 14 entrando la
superficie del fondo 128 del dispositivo de retención 124 en
contacto con el hombro anular 130 como se puede ver en la figura 3.
El dispositivo de retención 124 se deforma libremente si se sigue el
desplazamiento del impulsor 20 hacia abajo. A medida que el
dispositivo de retención 124 continua deformándose, genera una
resistencia al siguiente desplazamiento hacia abajo lo que requiere
un aumento de la fuerza para realizar este desplazamiento. La fuerza
finalmente se acumula hasta una fuerza de umbral predeterminada que
vence el dispositivo de retención 124 y lo hace ceder. A medida que
se alcanza la fuerza de umbral el bloque de accionamiento 114 entra
en contacto con la bola 118. La fuerza de umbral necesaria para
vencer el dispositivo de retención 124 asegura que el pistón 56 se
traslade rápidamente por su carrera completa. La resistencia contra
el desplazamiento descendente también se puede regular a través del
tamaño y la cantidad de respiraderos de aire 97. La pulsación del
impulsor 20 provoca una compresión del aire en el espacio vacío 90 y
requiere una fuerza adicional para seguir pulsando y seguir con el
desplazamiento. Debido a que los respiraderos de aire 97 comunican
con la atmósfera y el aire comprimido en el espacio vacío 90 es
purgado hasta la misma, el tener un mínimo o ningún respiradero de
aire 97 ocasiona un escape lento del aire comprimido y resistencia
al desplazamiento del impulsor 20. Un aumento del número o del
tamaño de los respiraderos de aire 97 permite un escape más rápido
del aire comprimido desde el espacio vacío 90 y reduce la
resistencia contra el desplazamiento descendente. La combinación del
dispositivo de retención 124 y de los respiraderos 97 puede
ajustarse para determinar la fuerza de umbral requerida para operar
la bomba 10.
Como se puede ver en la figura 3, el impulsor 20
ha de desplazarse la distancia Sl para que el bloque de
accionamiento 114 entre en contacto con la bola 118. A medida que el
desplazamiento tiene lugar por la distancia Sl, el dispositivo de
retención 124 y los respiraderos de aire 97 ofrecen una resistencia
de manera que es necesario aplicar una fuerza de umbral para
accionar la bomba 10. Una vez recorrida la distancia Sl, el
dispositivo de retención 124 estará en el borde del límite elástico
por debajo de la fuerza de umbral y la bola 118 estará en contacto
con el bloque de accionamiento 114. La distancia S2 es igual a la
carrera del pistón 56, y el impulsor 20 y la caperuza de
dispensación 18 solamente pueden recorrer la distancia S2 después de
vencer el límite elástico del dispositivo de retención 124 y vencer
el aire del espacio vacío 90. Al aplicar la fuerza de umbral se
deforma rápidamente el dispositivo de retención 124 y después se
aplica de forma continua la fuerza de umbral debido a lo cual el
impulsor 20 junto con la caperuza de dispensación 18 y el pistón 56
recorren rápidamente la distancia S2.
Con referencia a la figura 3, a medida que el
pistón se desplaza hacia abajo por la distancia S2, el fluido dentro
de la cámara interior 48 se comprime y es forzado a través del
circuito anular del caudal 70 hasta por encima de la cabeza 72, la
cual es separada de la punta del pistón 57 a través del recorrido
descendente del pistón 56. El fluido que se acelera pasando por la
cabeza 72 actúa contra el elemento de válvula de retención de salida
82 donde la presión del fluido vence finalmente la inclinación del
medio de empuje 84 de retorno rápido y provoca la separación del
elemento de válvula de retención de salida 82 de la parte cónica 78.
A su vez, el fluido que es conducido pasando por el elemento de
válvula de retención de salida 82 forzará el fluido dentro de la
tobera de descarga 86 y la salida de la microdosis 11 de la tobera
86 que se alinea con la abertura de descarga 106 y la abertura de
dispensación 36. Debido a la fuerza de umbral requerida para vencer
el dispositivo de retención 124 y el aire del espacio vacío 90, el
desplazamiento descendente del pistón 56 por la distancia S2 es
rápido, de lo que resulta una rápida afluencia del fluido a través
de la tobera 86. La microdosis 11 que sale por la tobera de descarga
86 formará un chorro no pulverizado como se puede ver en las figuras
11A - 11D. Debido a la tensión superficial del fluido, a medida que
la microdosis se desplaza alejándose de la bomba 10 el chorro tiende
a descomponerse en una serie de gotas con gotitas relativamente
grandes y varias gotitas menores que impactan todas en el ojo 13
prácticamente de forma simultánea.
Al alcanzar el dispositivo de retención 124 su
límite elástico, el fluido afluye pasando la cabeza 72 y el elemento
de válvula de retención de salida 82. Según se puede ver en la
figura 4, el medio de empuje de retorno rápido 84 forzará al
elemento de válvula de retención de salida 82 a entrar en contacto
con la parte cónica 78 una vez el fluido de la afluencia haya
rodeado el elemento de válvula de retención de salida 82. El resorte
del pistón 74 forzará el pistón 56, la caperuza de dispensación 18
el impulsor 20 hacia arriba mientras que el medio de empuje 100
sigue forzando el impulsor 20 alejándolo de la caperuza de
dispensación 18. Simultáneamente, el dispositivo de retención 124 se
separa del hombro anular 130 y recupera su forma cónica anular sin
deformarse. El recorrido ascendente del pistón 56 aumenta el volumen
de la cámara interior 48 y genera un efecto de succión. De ello
resulta que el elemento de válvula de retención de entrada 67 es
impulsado hacia la cámara interior 48 para entrar en contacto con el
saliente 68 según se puede ver en la figura 5. Entonces se extrae el
fluido desde el tubo de inmersión 52 a través del canal de entrada
44, la cámara de entrada 66 y las puertas 76 hasta la cámara
interior 48. A medida que la cámara interior 48 se llena con el
fluido extraído, la presión interior aumenta y el elemento de
válvula de retención de entrada 67 es forzado para adoptar la
posición apoyada en el asiento 46.
La bomba 10 se puede accionar manualmente sin el
dispositivo de retención 124. Sin embargo, el dispositivo de
retención 124 asegura la aplicación de la fuerza de umbral, lo que a
su vez asegura la aplicación de una dosis completa en un chorro
según se ha descrito más arriba.
Simultáneamente a la operación de la bomba, el
respiradero 96 se expone a la cámara de aire anular 94, a medida que
el pistón 56 desciende, y a condiciones ambientales. Debido a ello,
la presión en la superficie del fluido en el depósito 12 se restaura
hasta alcanzar la presión atmosférica con cada actuación de la bomba
10.
Como se puede ver fácilmente, los técnicos del
sector pueden imaginar numerosas modificaciones y cambios de la
invención. Por ello, la invención no se limita a la construcción y
funcionamiento exactos que se han mostrado y descrito.
Claims (10)
1. Bomba de microdispensación para administrar
dosis mínimas de fluido, caracterizada porque comprende:
- un cuerpo de bomba (14) formado para definir
una cámara interior hueca (48) y una abertura de entrada (44,
66);
- un mecanismo de bomba (16) dispuesto dentro de
dicha cámara interior, mecanismo de bomba que tiene un pistón
cilíndrico (56) que es deslizable y está soportado de forma estanca
dentro de dicha cámara interior y un vástago (60) alargado, vástago
alargado que tiene una base (62) montada por encima de dicha
abertura de entrada, una varilla (69) que se extiende desde dicha
base a través de dicho pistón y una cabeza (72) unida con dicha
varilla, pistón cilíndrico que tiene una superficie interior (55)
que define un diámetro, teniendo dicha cabeza un diámetro mayor que
el diámetro de dicha superficie interior, y teniendo también dicho
mecanismo de bomba un medio de empuje (74) para forzar dicho pistón
a entrar en contacto estanco con dicha cabeza de dicho vástago,
estando formada dicha base de dicho vástago alargado, como mínimo,
con una puerta (76) para comunicar dicha abertura de entrada con
dicha cámara interior; y
- una caperuza de dispensación (18) que se
extiende desde dicho pistón, caperuza de dispensación que está
conformada para definir una cámara de salida (80) que se encuentra
en comunicación con dicha cámara interior cuando dicha cabeza de
dicho vástago no se encuentra en contacto estanco con dicho pistón,
y teniendo dicha caperuza de dispensación una superficie exterior
(85, 87) y una tobera de descarga (86) que se extiende entre dicha
superficie exterior y dicha cámara de salida.
2. Bomba según la reivindicación 1,
caracterizada porque comprende además un tubo de inmersión
para suministrar fluido a dicha abertura de entrada de dicho cuerpo
de bomba, estando dicho tubo de inmersión diseñado para definir un
paso esencialmente cilíndrico que incluye un volumen menor que la
dosis mínima de fluido a suministrar por dicha bomba.
3. Bomba según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque comprende, además, un
elemento de válvula de retención de entrada dispuesto entre dicha
abertura de entrada y dicha base de dicho vástago, elemento de
válvula de retención de entrada que controla el caudal del fluido
dentro de dicha cámara interior.
4. Bomba según la reivindicación 3,
caracterizada porque dicho cuerpo de bomba está diseñado para
definir un saliente que limita el movimiento de dicho elemento de
válvula de retención de entrada, estando conformado dicho saliente
preferiblemente de manera que define un volumen desplazado por dicho
elemento de válvula de retención de entrada que es menor que el
volumen de la dosis mínima de fluido suministrado por dicha
bomba.
5. Bomba según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque comprende, además, un
elemento de válvula de retención de salida dispuesto dentro de dicha
cámara de salida de dicha caperuza de dispensación para controlar el
caudal del fluido dentro de la cámara de salida, siendo forzado
dicho elemento de válvula de retención de salida para entrar en
contacto estanco con una entrada de dicha caperuza de dispensación
por medio de un medio de empuje, donde durante la administración de
la dosis mínima de fluido por dicha bomba, se fuerza dicho elemento
de válvula de retención de salida para que entre en contacto estanco
con dicha entrada de dicha caperuza de dispensación, siendo
seleccionado dicho medio de empuje preferiblemente entre el grupo
consistente en una bola de caucho flexible, un muelle helicoidal y
un muelle de lámina.
6. Bomba según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque incluye, además, un medio de
resistencia para generar una magnitud predeterminada de resistencia
para accionar dicho mecanismo de bomba.
7. Bomba según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque dicho medio de resistencia
incluye un dispositivo de retención anular deformable que está
montado en el impulsor, requiriéndose una magnitud predeterminada de
fuerza para deformar dicho dispositivo de retención y provocar el
accionamiento de dicho mecanismo de bomba.
8. Bomba según la reivindicación 7,
caracterizada porque dicho impulsor y dicho cuerpo de bomba
forman un espacio de aire entre ellos y porque dicho medio de
resistencia incluye, como mínimo, un respiradero de aire que
comunica dicho espacio de aire con la atmósfera alrededor de dicho
cuerpo de bomba.
9. Bomba según la reivindicación 7,
caracterizada porque dicha caperuza de dispensación está
situada entre dicho impulsor y dicho cuerpo de bomba, estando
conformado dicho impulsor con una superficie interior enfrentada a
dicha caperuza de dispensación, y extendiéndose un elemento de
accionamiento desde dicha superficie interior de dicho impulsor,
porque dicha caperuza de dispensación está formada con una
superficie superior enfrentada a dicha superficie interior de dicho
impulsor, y porque dicha superficie superior de dicha caperuza de
dispensación está conformada de manera que define una ranura,
estando una parte de dicha ranura alineada con dicho elemento de
accionamiento, y comprendiendo dicha bomba, además, una bola de
seguridad contra el fallo dispuesta dentro de dicha ranura, estando
alineada dicha bola con dicho elemento de accionamiento donde dicha
bomba se orienta dentro de un rango operativo angular.
10. Bomba según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha
tobera está diseñada para que defina una proporción entre la
longitud y el cuello de aproximadamente 7 a 1.
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