ES2228700T3 - Bomba para caudales bajos. - Google Patents

Abstract

Bomba para caudales bajos, que contiene: - un canal lleno, al menos parcialmente, de un líquido de transporte (3), caracterizada porque además la bomba - contiene una membrana (4, 12) humectable por el líquido de transporte, situada a un extremo del canal, así como - un espacio situado en el lado de la membrana opuesto al líquido de transporte, con una presión de vapor prácticamente constante del líquido de transporte, de manera que tiene lugar una evaporación del líquido de transporte a través de la membrana.

Description

Bomba para caudales bajos.

La presente invención se refiere a una bomba para caudales comprendidos aproximadamente en el intervalo de 1 hasta 1000 nl/min. Las bombas de la presente invención son especialmente apropiadas para aplicaciones en el campo de la diagnosis médica, tales como la microdiálisis o la ultrafiltración.

Se reivindica una bomba para caudales bajos, que posee un canal lleno de un líquido de transporte, al menos parcialmente, así como una membrana humectable con el líquido de transporte, que cierra una abertura del canal a través de la cual puede tener lugar una evaporación. En el lado de la membrana opuesto al líquido de transporte hay un espacio con una presión de vapor esencialmente constante del líquido de transporte. También pertenecen a la presente invención unos sistemas de microdiálisis y de ultrafiltración que funcionan con una bomba como la anteriormente mencionada.

En el estado técnico se conocen bombas miniaturizadas, p.ej. las bombas peristálticas, con las cuales se pueden conseguir caudales tan bajos como aproximadamente 100 nl/min. El objetivo del desarrollo de bombas miniaturizadas suele ser un caudal lo más alto posible con un volumen de bomba mínimo. Asimismo, se ha demostrado que, tras un uso prolongado, estas bombas no funcionan de manera suficientemente fiable en el intervalo de caudales bajos y, sobre todo, que apenas puede evitarse que los caudales alcanzados fluctúen demasiado. En el campo de la ultrafiltración y de la microdiálisis también se conocen dispositivos que poseen una cámara de vacío (como por ejemplo una jeringa extendida) unida mediante un tramo de estrangulación capilar con un sistema fluido. Sin embargo tal dispositivo tiene el inconveniente de que la variación de la presión no es lineal con el tiempo. Otro dispositivo para la consecución de bajos caudales se conoce mediante el documento WO 95/10221. En este dispositivo, un líquido que se halla en un canal se pone directamente en contacto con un medio sorbente. Este sistema ofrece normalmente caudales del orden de unos pocos \mul/min. La constancia de esta bomba a largo plazo (medida durante varios días) es muy pequeña.

El objetivo de la presente invención consistía en disponer de una bomba para caudales muy bajos, que funcionara de manera fiable y que tuviera una constancia de caudal suficientemente alta y duradera (p.ej. de varios días). También era objeto de la presente invención proponer una bomba para dichos caudales bajos, cuya fabricación fuera fácil y económica. La bomba también tiene que ser fácilmente compatible, en cuanto a su construcción mecánica, con sistemas integrados de microfluidos basados en tecnologías planares (p.ej. en la microtecnología).

En una bomba conforme a la presente invención hay un líquido de transporte alojado dentro de un canal, que presenta una abertura cerrada mediante una membrana humectable por el líquido de transporte. Este penetra por capilaridad en la membrana y es transportado a través de ella, pasando por canales capilares, hacia una cámara de gas donde existe una presión de vapor casi constante del líquido de transporte, o bien queda retenido física o químicamente (absorbido) por un sorbente adecuado, de tal modo que se puede seguir evaporando libremente a través de la membrana. La presión de vapor constante en la cámara de gas proporciona un caudal invariable.

En el marco de la presente invención pueden usarse por regla general líquidos de transporte que penetren en una membrana y se evaporen a través de ella. En el marco de la presente invención se prefieren los líquidos de transporte acuosos. Además del agua, los líquidos de transporte acuosos pueden llevar sustancias o mezclas que influyan en la tensión superficial y/o en la viscosidad, a fin de poder ajustar a un valor deseado el grado de penetración del líquido de transporte en la membrana. Sin embargo se prefiere que los líquidos de transporte no contengan ninguna sustancia que no pueda evaporarse a temperatura ambiente, como p.ej. las sales, ya que podrían obstruir la membrana. Para aquellos casos en que deban transportarse líquidos con sustancias no evaporables se describen más adelante otras formas de ejecución igualmente apropiadas.

El canal de la bomba de la presente invención tiene preferentemente una superficie comprendida entre 1 y 10^{5} \mum^{2} y una longitud de 1-1000 mm. En la zona de la membrana humectable, la sección está con preferencia muy ampliada lateralmente (1 hasta 1000 mm^{2}) a fin de proporcionar una superficie de intercambio suficientemente grande con la cámara de gas contigua. Mediante el proceso de evaporación en la membrana se extrae líquido de transporte del canal de fluido, causando un vacío que produce el efecto de bombeo deseado. La bomba se puede utilizar para trasegar el propio líquido de transporte, cuando este se emplea, por ejemplo, como líquido de perfusión en el marco de una microdiálisis. Según otra forma de ejecución, en el canal del fluido se halla un fluido de trabajo -segmentado del líquido de transporte- que sirve por ejemplo de líquido transfundido o también para otros fines. En otro uso factible de la bomba, por ejemplo en la ultrafiltración, la evaporación del líquido de transporte produce un vacío en el canal, que provoca la entrada de un fluido del entorno en el canal de fluido. En el caso de la ultrafiltración sería un líquido externo (líquido intersticial) que entra en el canal a través de una membrana de ultrafiltración.

En el sentido de la presente invención, la idea de membrana comprende en general aquellas estructuras, a través de las cuales el líquido es aspirado del canal de fluido por fuerzas de capilaridad y luego evaporado. Aparte de los cuerpos llamados generalmente membranas en el lenguaje corriente, que suelen tener múltiples canales capilares desordenados, el concepto de membrana también debe incluir series de canales capilares (si las circunstancias lo permiten, pocos). Dicha forma de ejecución se describe más detalladamente en relación con las figuras. Estas series de canales capilares se pueden fabricar con métodos microtécnicos, que permiten obtener unas secciones muy pequeñas y también constantes. Con estas membranas de capilares activos se pueden conseguir unos caudales muy bajos, que son ajustables en el proceso de fabricación, mediante el número y la sección de los canales capilares.

Mediante el cierre con una membrana hidrófoba no humectable (p.ej. de Teflon) puede controlarse adicionalmente el grado de evaporación.

La derivación por medio de un líquido de transporte adicional (por ejemplo, con agua desgasificada y desionizada) puede garantizar el funcionamiento de la bomba cuando hay que evitar el contacto directo del líquido transportado con la membrana evaporadora -p.ej. en el caso de bombear líquidos que contienen sales, pues la evaporación cerca de la membrana formaría un residuo seco salino, de efecto perjudicial sobre la constancia del caudal- o bien, por ejemplo, cuando no se dispone de ningún sorbente adecuado para el líquido transportado.

En el caso de líquidos no miscibles (p.ej. tolueno como líquido transportado (líquido de trabajo) y agua como el líquido de transporte que se evapora) es factible que ambos líquidos se hallen directamente en el sistema con una interfase común, sin que el líquido transportado pueda entrar en contacto con la membrana durante un largo tiempo de funcionamiento continuo de la bomba (p.ej. durante varios días). Esto se puede conseguir mediante una reserva de líquido de transporte, alojado en un depósito regulador, que sea, preferentemente, superior al volumen total bombeado del líquido transportado (líquido de trabajo).

En el caso de líquidos miscibles (p.ej. solución de Ringer y agua pura), estos se pueden segmentar mediante una membrana impermeable. Para ello, preferentemente, también se puede usar una barrera contra la difusión, por la cual, según al ejemplo antes mencionado, la solución de Ringer desplaza un volumen de agua que se encuentra en uno o varios depósitos conectados entre sí (es decir, una cascada de dilución) y la dilución resultante garantiza una reducción suficiente de la concentración de sal en la membrana de evaporación. Así puede impedirse, o al menos reducirse, una precipitación de sales sobre la membrana, que haría variar el caudal de la bomba. La ventaja de esta solución consiste en evitar piezas móviles (p.ej. una membrana que se comba) y en la facilidad de fabricación e integración en el cuerpo de la bomba.

Otra ventaja de esta solución que, según el diseño geométrico del recorrido de transporte, los depósitos pueden servir total o parcialmente como trampa de burbujas para los gases eventualmente contenidos en el líquido transportado o liberados por el mismo durante el transporte y, por lo tanto, ayudan a evitar el contacto directo de las burbujas de gas con la membrana de evaporación.

Otra posibilidad de segmentar fácilmente el líquido transportado y el líquido de transporte estriba en introducir una burbuja gaseosa que separe permanentemente ambos líquidos entre sí. Esta burbuja de gas debe tener un volumen suficientemente grande, para asegurar la segmentación ante cualquier variación de sección del recorrido de transporte, si es necesario, también en el depósito que sirve de acumulador para el líquido de transporte.

Una ventaja de la solución basada en uno o varios depósitos para diluir el líquido transportado, si se compara con una burbuja gaseosa de segmentación, estriba en que aun tras fuertes movimientos de agitación -que con la segmentación por burbuja gaseosa causaría la mezcla de los líquidos- está asegurado el funcionamiento. La probable disolución de la burbuja gaseosa en el líquido tiene la desventaja añadida de que el caudal también dependería de la temperatura, debido a la expansión/contracción del tampón gaseoso.

Un aspecto fundamental de la presente invención es la membrana humectable mediante el líquido de transporte. El efecto de bombeo de la membrana se basa en el hecho de que un líquido es aspirado por fuerzas superficiales en los capilares o poros de la membrana. La presión capilar alcanzable de este modo es directamente proporcional a la tensión superficial del líquido y al coseno del ángulo de contacto entre el líquido y el material de la membrana, e inversamente proporcional al radio de los capilares o poros. Por lo tanto, en el marco de la presente invención son aptas las membranas cuyo ángulo de contacto con el fluido de transporte está comprendido entre 0 y 90 grados. De dicha relación se deduce que la presión capilar aumenta al disminuir el diámetro de los capilares o poros. Los diámetros de poro de los capilares de la membrana suelen estar comprendidos en el intervalo de 10 nm hasta 100 \mum. Para la presente invención es importante que el líquido de transporte entre en contacto directo con la membrana, a fin de que se produzca el efecto de capilaridad. Así pues, debe evitarse que se rompa el contacto líquido entre el fluido de transporte y la membrana, lo cual puede suceder si el diámetro de poro de la membrana se hace demasiado grande y por tanto baja la presión capilar, o también si, debido a un defecto (agujero) en la membrana, la presión se compensa por reflujo de gas.

En el marco de la presente invención también es ventajoso el empleo de sistemas membranosos, que, junto a una membrana humectable, poseen otra membrana, dispuesta sobre el lado de la primera membrana opuesto al líquido de transporte. Como segunda membrana pueden emplearse aquellas que no sean permeables por ningún líquido de tensión superficial elevada, por ejemplo, membranas de PTFE, de Cuprophan® o de Gambran®. El grado de evaporación del líquido de transporte puede modularse mediante las propiedades de esta segunda membrana. Del mismo modo pueden usarse membranas con superficies distintas, una humectable, orientada hacia el líquido de transporte, y la otra no humectable, opuesta al líquido de transporte.

También es factible la fabricación integrada del cuerpo de la bomba y de la membrana (monolítica), o el uso de membranas hechas a medida, con tamaño y distribución de poro determinados en una pieza híbrida. La fabricación integrada de tales membranas, p.ej. a base de silicio, está descrita en T.A. Desai y otros, Microdispositivos biomédicos 2 (1999), 11-41. Otra posibilidad la ofrece el empleo de una membrana microporosa de Si con una distribución estática de tamaños de poro (R.W. Tjerkstra y otros, Micro Total Analysis Systems `98, Kluwer 1998, págs. 133-136). Con substratos poliméricos, dichas membranas se pueden fabricar p.ej. con ablación láser, termoestampación, etc.

El efecto de bombeo de la membrana empleada se mantiene mientras en su lado opuesto al líquido (lado de gas) la presión parcial del líquido bombeado sea menor que la presión de vapor de saturación a la temperatura de trabajo correspondiente. Para mantener constante la presión de vapor (y minimizar posibles influencias ambientales) se propone prever una cámara de gas provista de un sorbente que no esté en contacto directo con la membrana humectable. La continua captación del líquido evaporado mantiene una diferencia constante entre la presión de vapor del líquido en los poros y la presión de vapor de saturación.

El término sorbente incluye tanto adsorbentes como absorbentes. Como sorbentes adecuados cabe citar por ejemplo: los geles de sílice, los tamices moleculares, los óxidos de aluminio, las zeolitas, las arcillas, el carbón activo, el sulfato sódico, el pentóxido de fósforo, etc.

Para que la bomba funcione como se desea es importante que no haya ningún contacto directo entre el sorbente y los capilares/poros de la membrana humectable, con el fin de evitar que el líquido sea transferido directamente por esta vía. Para obtener caudales bajos y de constancia duradera más bien se requiere que primero se produzca una evaporación del líquido de transporte y que el líquido evaporado sea captado por el sorbente en la fase gaseosa. Esto puede lograrse separando entre sí la membrana humectable y el sorbente, de modo que no haya ningún contacto directo con el fluido. Asimismo, cabe la posibilidad de usar una (o incluso más) membrana no humectable, colocada preferentemente sobre la membrana humectable. Con dicho tipo de membrana, el sorbente también puede presentar un contacto directo, sin que se produzca un cortocircuito de fluido. Esta disposición también permite el uso de un sorbente líquido, como p.ej. una disolución salina muy concentrada o saturada. Otra posibilidad consiste en modificar la membrana humectable por una zona opuesta al líquido de transporte y orientada hacia el sorbente, de modo que resulte no humectable y, por tanto, adquiera prácticamente la función de una segunda membrana no humectable. Dicha modificación de la membrana se puede obtener, por ejemplo, mediante una reacción plasmática. En las formas de ejecución con membranas que tienen una zona humectable y otra no humectable, el sorbente puede estar en contacto con la zona no humectable, sin que se produzca un cortocircuito de fluido.

Para que el sorbente pueda desarrollar su función tiene que estar alojado en un recipiente (contenedor) que lo aísle del espacio externo y que, sobre todo, impida lo máximo posible la entrada de humedad procedente del exterior. El recipiente posee una abertura que está cerrada por la membrana humectable o por la membrana no humectable. De esta manera, el fluido de transporte evaporado penetra en el recipiente a través de la membrana y allí es captado por el sorbente. Debe elegirse el sorbente de manera que mantenga constante durante largo tiempo la presión de vapor de equilibrio del líquido de transporte, la cual es menor que la presión de vapor de saturación del fluido en la fase gaseosa. Esto es importante para ajustar el grado de evaporación del líquido de transporte a un valor definido, lo cual aumenta la constancia del caudal.

Sorprendentemente se encontró que la ejecución del recipiente -donde está contenido el sorbente- con paredes flexibles no tenía ninguna influencia negativa en el efecto de bombeo, sino que, por el contrario, disminuían claramente las oscilaciones de caudal producidas por variaciones de la presión exterior o de la temperatura. Como paredes flexibles son especialmente adecuadas las láminas, p.ej., las láminas compuestas de aluminio 3E, con baja densidad y poca resistencia al hinchamiento. También entran en consideración plásticos elásticos, como p.ej. las siliconas.

Sorprendentemente se encontró que con otra forma de ejecución, simplificada, funcionando sin necesidad de ningún sorbente, también se alcanzaban unos caudales de bombeo muy constantes. En esta variante existe una carcasa -formada por unas paredes situadas por encima del lado de la membrana o del sistema de membranas opuesto al líquido de transporte- que delimita un espacio cerrado. Dichas paredes tienen unas salidas que constituyen del 0,001% al 100% de su superficie, es decir, en caso extremo se renuncia a la carcasa. Mediante las dimensiones geométricas y la frecuencia de las salidas y mediante la elección de la membrana permeable al gas se puede regular dentro de un amplio intervalo el caudal del vapor de líquido transferido a la fase gaseosa circundante. Igualmente son posibles otras formas de ejecución, en las que el espacio situado del lado de la membrana opuesto al líquido de transporte no esté cerrado por ninguna carcasa perteneciente a la bomba. Esto es así cuando dicho espacio presenta una presión de vapor constante del líquido de transporte, como es el caso de los recintos climatizados. También son posibles, especialmente, aquellas formas de ejecución en las cuales la bomba de la presente invención se utiliza dentro de un sistema climatizado, por ejemplo en un aparato analizador.

El caudal de vapor de líquido transferido a la fase gaseosa depende de una serie de factores, de los cuales ya se han mencionado anteriormente la viscosidad del fluido y las propiedades de la membrana. Estas magnitudes dependen por su parte de la temperatura. Así por ejemplo, a mayor temperatura aumenta el grado de evaporación y también la velocidad de difusión en la fase gaseosa. Por el contrario, un incremento de temperatura reduce la viscosidad y la tensión superficial del líquido, así como la tensión interfacial entre la membrana y el líquido. Por lo tanto, existe una compleja dependencia del grado de transferencia respecto a la temperatura. Sin embargo la elección adecuada de los materiales relevantes, como la(s) membrana(s) y el sorbente, puede hacer disminuir la dependencia de la temperatura. La presente invención es especialmente adecuada para ser aplicada en condiciones termostáticas. Por una parte, puede llevarse a cabo una termostatización activa, usando, por ejemplo, un elemento Peltier que regule la temperatura en el entorno de la membrana, dentro de un intervalo prefijado. Una bomba según la presente invención puede utilizarse de modo especialmente ventajoso en contacto íntimo con el cuerpo humano. Para ello resulta útil el contacto directo de la carcasa, donde se encuentra la bomba, con la superficie corporal. Asimismo, la temperación también se puede favorecer aislando térmicamente la bomba o un sistema de microdiálisis o de ultrafiltración por el lado no situado junto al cuerpo. Asimismo, en un sistema con una bomba de la presente invención también se puede integrar un medidor de temperatura que indique las desviaciones respecto a un intervalo prefijado de temperatura o que registre una medición actual de temperatura durante la evaluación de valores analíticos.

En su forma de suministro, la bomba de la presente invención no tiene, preferentemente, ningún contacto directo entre el fluido de transporte y la membrana humectable, para evitar un consumo innecesario de líquido. El contacto puede provocarlo el usuario mediante un golpe de ariete, al poner en marcha la bomba.

Con las bombas de líquido según la presente invención pueden montarse sistemas muy ventajosos de microdiálisis o ultrafiltración. En una microdiálisis, el líquido de transporte puede emplearse directamente como material de perfusión que se introduce a través de un catéter con el fin de recoger analito. Alternativamente también se puede prever un líquido distinto al de transporte (p.ej. solución Ringer), el cual se acopla fluidamente al líquido de transporte.

En la ultrafiltración puede emplearse el consumo de líquido de transporte durante el proceso de evaporación, para producir en el canal un vacío que arrastre el líquido corporal (líquido intersticial) hacia el interior de un catéter de ultrafiltración. Tanto en la microdiálisis como en la ultrafiltración, tras la impulsión de la bomba se puede prever un sensor, para detectar uno o varios analitos.

La presente invención se ilustra más detalladamente mediante figuras:

Figura 1: corte transversal a través de una primera forma de ejecución de una bomba con sorbente

Figura 2: vista superior y corte transversal a través de una bomba, según una segunda forma de ejecución

Figura 3: caudal de una bomba según la fig. 1

Figura 4: corte transversal a través de una bomba sin sorbente

Figura 5: vista superior y corte transversal a través de una cascada de dilución

Figura 6: corte transversal a través de una zona de membrana con capilares separados

La figura 1 revela un corte transversal a través de una bomba según una primera forma de ejecución. La estructura representada muestra un canal (2), de 100 \mum de diámetro, en el que está alojado un líquido de transporte. En el caso aquí representado se eligió agua como el líquido de transporte. En una zona del canal de transporte, con sección más amplia, el canal está cerrado con una membrana humectable (4). Para este ejemplo se escogió una membrana BTS 65 de la empresa Memtec (ahora: USF Filtration and Separations Group, San Diego, CA, USA) (PE-Su hidrofilizado con hidroxi-propilcelulosa). Esta membrana, fuertemente hidrófila, es asimétrica, con poros del orden de 10 \mum por un lado y de 0,1 \mum por el otro. El lado con los poros más grandes está de cara al líquido. Por encima de la membrana humectable (4) hay una membrana no humectable de PTFE expandido. La membrana no humectable está dispuesta de tal manera sobre la membrana humectable, que el lado de la membrana humectable (4) opuesto al líquido de transporte (3) queda totalmente cubierto. En la figura se reconoce que esta disposición fue elegida para que el líquido de transporte del sistema de canalización solo pudiera evaporarse a través de la membrana humectable (4). El sistema de membrana humectable (4) y no humectable (5) está envuelto por una carcasa (7), de tal manera que el líquido de transporte evaporado solo puede llegar al interior de la carcasa o depósito(7). Dentro de la carcasa (7) se encuentra un sorbente (6), en este ejemplo gel de sílice (tamiz molecular MS 518, Grace Davison, Baltimore, Maryland, USA). En la figura 1 se reconoce igualmente que el sorbente se encuentra en contacto directo con la membrana no humectable. Como se ha descrito anteriormente, esto es posible porque la membrana no humectable evita que se produzca un cortocircuito del fluido, es decir, una absorción directa del líquido de los capilares de la membrana humectable sin formación de una fase intermedia de gas o vapor. Mediante la bomba representada se alcanzó experimentalmente un caudal comprendido entre 1 y 1000 nl/min. (nanolitros por minuto) siguiendo la dirección de la flecha (8).

La figura 2 muestra un sistema muy propicio para la fabricación industrial y fácil de miniaturizar. La bomba de la figura 2 lleva una placa de fondo (9), con unas cavidades que forman un sistema capilar (11) con una tapa (10). En la figura 2B puede verse cómo la placa de fondo y la tapa están conjuntadas. Entre estas dos unidades hay una membrana humectable (12) situada sobre un sistema de canalización (13). La membrana puede sujetarse fácilmente entre la placa de fondo y la tapa. La tapa y la placa de fondo se pueden unir entre sí, p.ej., por adherencia, prensado o soldadura por ultrasonidos. El sistema de canalización (13) puede formarse fácilmente en la placa de fondo mediante una profundización, en la cual se disponen adicionalmente unas nervaduras, para impedir que la membrana se combe. Así, en combinación con el lado inferior de la membrana, resultan unos canales capilares que aseguran el llenado total del sistema de canalización con el líquido de transporte. Con dicho sistema de canalización se amplía la superficie de paso del líquido de transporte a la membrana. En la figura 2B puede verse igualmente que la tapa posee una escotadura (14) por encima de la membrana (12). Mediante el montaje combinado de canal, membrana y depósito de recepción del líquido de transporte evaporado se asegura que el líquido de transporte solo pueda pasar hacia la escotadura (14), que forma el depósito, en la cual hay un sorbente (15) que capta el líquido de transporte existente en la cámara de gas (16). La forma de ejecución representada en la figura 2 funciona con una sola membrana humectable (12). En este caso se puede prescindir de una membrana no humectable, porque la membrana y el sorbente están separados entre sí y solo tienen intercambio mediante la cámara de gas.

La figura 3 muestra una medición de caudales como los conseguidos con un aparato según la figura 1, durante un periodo de 6 días. El caudal se midió mediante determinación gravimétrica de la disminución de líquido en el depósito de reserva. La bomba que produjo los resultados indicados en la figura 3 poseía una superficie circular de intercambio entre el líquido de transporte y la membrana (de 2 mm de diámetro). Se utilizó una membrana hidrófila denominada BTS 65 (véase la descripción anterior) y una membrana no humectable de poli-(tetrafluoretileno) como limitadora de la evaporación. Como sorbente del líquido de transporte (agua) se emplearon 8 g de gel de sílice. Exceptuando su parte ampliada por debajo de la membrana, el canal tenía un diámetro de 100 \mum y una longitud de 40 cm. De la figura 3 se desprende que, en el periodo de 6 días, el caudal solo bajó de 100 nl/min. a unos 80 nl/min. Esta variación es tolerable para aplicaciones en el campo de la microdiálisis y la ultrafiltración, ya que no tiene ningún efecto considerable en el resultado de análisis.

En la figura 4 se ha representado una bomba según la presente invención sin sorbente. Por sus dimensiones, por la membrana humectable (4) y la no humectable (5), esta bomba se corresponde con la representada en la figura 1. Por encima de la membrana no humectable hay una carcasa (7'), dispuesta de tal manera que el líquido de transporte (3) solo se puede evaporar dentro del recinto (16) delimitado por esta carcasa. La carcasa (7') difiere de la representada en la figura 1 por tener unas salidas (17) que permiten el escape del líquido de transporte evaporado fuera del recinto (16). En vez de estas salidas se pueden prever unas membranas que permitan la difusión del líquido de transporte en forma gaseosa. Por lo tanto es posible, por ejemplo, construir totalmente la carcasa, sin escotaduras, de un material que permita una difusión suficiente. Con las formas de ejecución antes citadas se alcanza un equilibrio de difusión entre el recinto (16) y el entorno, que mantiene prácticamente constante la presión de vapor del líquido de transporte en el recinto (16). Con ello se logra un grado de evaporación constante y, por lo tanto, también un grado de transporte constante en el canal (2).

La figura 5 muestra una vista superior y un corte transversal de una cascada de dilución, como la que se puede emplear para separar suficientemente el líquido de transporte del líquido de trabajo, a fin de evitar variaciones del grado de evaporación en la membrana ocasionadas por la presencia de componentes no evaporables (p.ej. de sales) en el fluido de trabajo. La cascada de dilución representada (20) presenta un cuerpo básico (21) que, por ejemplo, puede ser de plástico y en este caso tiene 8 recipientes. Los recipientes están formados por perforaciones practicadas en el cuerpo básico (21), que se cierran con las cubiertas (23, 23'). Sobre el cuerpo básico también hay previstos unos canales microestructurados (24) que, una vez tapado el cuerpo básico, permiten un intercambio de fluido entre los recipientes, así como la entrada y la salida del líquido en la cascada de dilución o fuera de la cascada de dilución.

La cascada de dilución representada (20) funciona de la siguiente manera:

La cascada de dilución (20) está conectada por su orificio de entrada (26) a un sistema fluido, al cual debe transportarse líquido. Por su orificio de salida (27), la cascada de dilución está conectada a una bomba según la presente invención. Al ponerla en marcha, la cascada de dilución se llena de un líquido evaporable que no lleva componentes no evaporables o solo una cantidad insignificante de ellos. Por efecto de una bomba según la presente invención, el líquido contenido en la cascada de dilución se extrae por el orificio de salida (27) y por el orificio de entrada (26) afluye el líquido que debe bombearse. En el primer recipiente (22^{1}) hay ahora una entremezcla del líquido bombeado con el fluido diluyente contenido en la cascada de dilución. A través de los demás recipientes (22^{2}, 22^{3}, 22^{4}...) se producen diluciones sucesivas, de manera que por el orificio de salida (27) sale casi solamente fluido diluyente, sin presencia sustancial del fluido transportado. Para asegurar un funcionamiento suficiente de la cascada de dilución, el volumen total bombeado con la bomba debería ser menor que la mitad, preferiblemente menor que un cuarto, del volumen total de fluido diluyente contenido en la cascada de dilución.

La figura 6 muestra la zona de la membrana de una bomba basada en canales capilares creados microtécnicamente. El canal de fluido (2) se ramifica en diversos capilares (30) de "diámetro de poro" definido, formando así una membrana con un bajo número de poros. El final de un capilar puede considerarse un poro individual por el cual tiene lugar una evaporación hacia la fase gaseosa. El grado de evaporación en los meniscos de los capilares se puede regular adicionalmente por medio de una membrana hidrófoba no humectable.

La figura 6 presenta un espacio hueco (32) hacia el cual se dirige la evaporación producida en los capilares. El espacio hueco está cerrado al espacio exterior mediante una membrana (31), con el fin de garantizar una presión de vapor prácticamente constante en el espacio hueco.

Claims (22)

1. Bomba para caudales bajos, que contiene

-

un canal lleno, al menos parcialmente, de un líquido de transporte (3), caracterizada porque además la bomba

-

contiene una membrana (4, 12) humectable por el líquido de transporte, situada a un extremo del canal, así como

-

un espacio situado en el lado de la membrana opuesto al líquido de transporte, con una presión de vapor prácticamente constante del líquido de transporte, de manera que tiene lugar una evaporación del líquido de transporte a través de la membrana.

2. Bomba según la reivindicación 1, en la cual el espacio lleva un sorbente (6, 15) que capta el fluido de transporte evaporado.

3. Bomba según la reivindicación 1, en la cual el espacio y el líquido de transporte están separados por la membrana.

4. Bomba según la reivindicación 2 ó 3, en la cual el sorbente está alojado en una carcasa (7) que tiene una abertura cerrada por la membrana.

5. Bomba según la reivindicación 3 ó 4, en la cual el sorbente no tiene ningún contacto directo con la membrana.

6. Bomba según la reivindicación 1, en la cual el espacio está formado por una carcasa (7') que intercambia el líquido de transporte evaporado con el espacio exterior.

7. Bomba según la reivindicación 1, en la cual la membrana es hidrófila.

8. Bomba según la reivindicación 1, en la cual la membrana posee una zona hidrófila de cara al líquido de transporte y una zona hidrófoba de cara al sorbente.

9. Bomba según la reivindicación 8, en la cual el sorbente se encuentra en contacto directo con la zona hidrófoba de la membrana.

10. Bomba según la reivindicación 1, que presenta al menos una membrana no humectable (5) situada al lado de la membrana humectable opuesto al líquido de transporte.

11. Bomba según la reivindicación 1, en la cual el canal contiene un líquido de trabajo segmentado del líquido de transporte.

12. Bomba según la reivindicación 1, en la cual la membrana está formada por una serie de canales capilares.

13. Bomba según la reivindicación 12, en la cual los canales capilares se hallan en un cuerpo donde también está situado el canal que conduce el líquido de transporte.

14. Bomba según la reivindicación 12 ó 13, en la cual los canales capilares han sido elaborados microtécnicamente por medio de ataque corrosivo, mecanización con láser o mediante procesos de estampación, moldeo por inyección o colada.

15. Bomba según la reivindicación 12, en la cual la serie comprende 3 hasta 100, preferiblemente 5 hasta 25, canales capilares.

16. Bomba según la reivindicación 12, en la cual los canales capilares de la serie tienen individualmente un diámetro comprendido en el intervalo de 10 nm a 100 \mum.

17. Sistema de microdiálisis que lleva una bomba según la reivindicación 1 y una membrana de microdiálisis por la cual pasa el líquido de transporte o un líquido de trabajo impulsado por la bomba.

18. Sistema de microdiálisis según la reivindicación 17, con un sensor colocado después de la membrana de microdiálisis, para detectar unos o más analitos en el líquido de transporte o en el líquido de trabajo.

19. Dispositivo de ultrafiltración que lleva una bomba según la reivindicación 1 y una membrana de ultrafiltración por la cual se hace pasar el líquido corporal hacia el canal.

20. Dispositivo de ultrafiltración según la reivindicación 19, con un sensor colocado después de la membrana de ultrafiltración, para detectar unos o más analitos en el líquido corporal.

21. Sistema para bombear un líquido de trabajo a bajos caudales, en el cual, entre el sistema de fluido donde se halla el líquido de trabajo y una bomba según la reivindicación 1, se encuentra, como mínimo, un recipiente de dilución (22) que contiene un líquido básicamente libre de sustancias no evaporables en la membrana.

22. Sistema según la reivindicación 21, en el cual, entre el sistema de fluido del líquido de trabajo y la bomba, están intercalados dos o más recipientes unidos entre sí (22^{1}, 22^{2}, 22^{3}, 22^{4}, 22^{5}, 22^{6}, 22^{7}, 22^{8}) formando una cascada de dilución.