ES2231916T3 - Sistema de sobrecarga para una bomba de globo intraaortico. - Google Patents

Abstract

UNA BOMBA DE BALON INTRA-AORTICA INCLUYE UN SISTEMA DE SOBRECARGA PARA INFLAR EL BALON INTRA-AORTICO CON UN GAS DE TRABAJO, Y PARA DESINFLAR EL BALON CON MAS RAPIDEZ. SE APLICA UNA PRESION DE INFLADO SUSTANCIALMENTE CONSTANTE AL GAS DE TRABAJO DURANTE UN TIEMPO PREDETERMINADO PARA INFLAR SUSTANCIALMENTE POR COMPLETO EL BALON HASTA UNA PRESION DE TRABAJO. LA PRESION DE INFLADO ENTONCES SE REDUCE A UNA PRESION QUE ES SUSTANCIALMENTE IGUAL A LA PRESION DE TRABAJO, DE FORMA QUE SE MANTIENE EL BALON EN UN ESTADO INFLADO Y SE EVITA SU SOBRE-INFLADO. POSTERIORMENTE, SE APLICA UNA PRESION DE DESINFLADO SUSTANCIALMENTE CONSTANTE AL GAS DE TRABAJO, Y SE MANTIENE DURANTE UN TIEMPO PREDETERMINADO PARA DISFLAR SUSTANCIALMENTE POR COMPLETO EL BALON HASTA UNA PRESION DE DISINFLADO FINAL DESEADA. ENTONCES, LA PRESION DE DESINFLADO SE AUMENTA HASTA UNA PRESION QUE ES SUSTANCIALMENTE IGUAL A LA PRESION DE DESINFLADO FINAL, DE FORMA QUE SE MANTIENE EL BALON EN EL ESTADO DESINFLADO Y EL SISTEMA SE ENCUENTRA DISPUESTO PARA EL SIGUIENTE CICLO DE INFLADO.

Description

Sistema de sobrecarga para una bomba de globo intraaórtico.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a bombas de globos intraaórticos, y más en concreto, a sistemas para inflar y desinflar globos intraaórticos. Más en concreto aún, la presente invención se refiere a tal sistema que incorpora un componente de sobrecarga para inflar y desinflar el globo intraaórtico más rápidamente.

Antecedentes de la invención

La terapia con bombas de globos intraaórticos se prescribe frecuentemente a pacientes que han sufrido un ataque cardiaco o alguna otra forma de fallo cardiaco. En dicha terapia, se introduce un globo fino por una arteria en la aorta del paciente. El globo está conectado mediante una serie de tubos finos a un aparato complejo que hace que el globo se infle y desinfle repetidas veces al tiempo del latido del corazón del paciente, asumiendo por lo tanto parte de la carga del corazón durante el período de recuperación del paciente.

El aparato de inflado/desinflado suministra presión positiva para expandir el globo durante un ciclo de inflado y presión negativa para contraer el globo durante un ciclo de desinflado. En un aparato convencional de la técnica anterior, representado esquemáticamente en la figura 1, se introduce quirúrgicamente un globo intraaórtico 10 en la aorta del paciente y se conecta mediante un catéter fino 12 y un extensor de mayor diámetro 14 a un aislador 18 dividido por una membrana flexible 20 en un lado primario 22 y un lado secundario 24. Todo el volumen entre la membrana 20 y el globo 10 está lleno típicamente de un gas, tal como helio, suministrado por una fuente de gas 26. Una fuente de presión positiva 28 está conectada mediante una válvula de solenoide 30 a la entrada o lado primario 22 del aislador 18. Igualmente, una fuente de presión negativa 32 está conectada mediante una válvula de solenoide 34 a la entrada o lado primario 22 del aislador 18. El lado primario 22 del aislador 18 también está conectado mediante una válvula de solenoide 36 a un orificio de ventilación o escape 38.

Durante un ciclo de inflado, la válvula de solenoide 30 se abre para que la presión positiva de la fuente de presión positiva 28 pueda entrar en el lado primario 22 del aislador 18. Esta presión positiva hace que la membrana 20 se aproxime al lado secundario 24, haciendo por ello que el helio en el lado secundario avance e infle el globo 10. Para desinflado, la válvula de solenoide 30 se cierra y la válvula de solenoide 36 se abre brevemente para ventilar el gas del lado primario 22, después de cerrarse la válvula 36. Después, se abre la válvula de solenoide 34, por lo que la fuente de presión negativa 32 crea una presión negativa en el lado primario 22 del aislador 18. Esta presión negativa empuja la membrana 20 hacia el lado primario 22, por lo que el helio se expulsa del globo.

Es deseable en la terapia con bombas de globos intraaórticos inflar y desinflar el globo lo más rápido que sea posible. El ciclado rápido permitiría realizar la terapia de forma más efectiva, y permitiría usar catéteres de menor diámetro, reduciendo por ello la posibilidad de isquemia de miembros. Aunque el sistema de la técnica anterior descrito anteriormente permite ciclos rápidos de inflado y desinflado, la configuración de este sistema crea limitaciones inherentes a la velocidad de ciclo que se puede lograr.

Así, en un ciclo de inflado típico, se utiliza gas a presión procedente de la fuente de presión positiva 28, a una presión inicial de aproximadamente 5,52 x 10^{5} Nm^{-2} (8 psi), para inflar el globo 10 a una presión de inflado final de aproximadamente 1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (2 psi), que es aproximadamente la presión sanguínea de un paciente normal. (En la presente memoria descriptiva, todas las referencias a Nm^{-2} (psi), a no ser que se indique lo contrario, son a presiones manométricas, no presiones absolutas). En la porción inicial del ciclo de inflado, la presión de gas de 5,52 x 10^{5} Nm^{-2} (8 psi) en el lado primario 22 del aislador 18 mueve la membrana 20 hacia el lado secundario 24, empujando el gas en el lado secundario 24 al extensor 14. A causa de su diámetro pequeño, sin embargo, el catéter 12 hace de una constricción al flujo rápido de gas al globo 10. Por lo tanto, cuando la membrana 20 se ha desplazado completamente hacia adelante (es decir, choca con la pared en el lado secundario 24), hay una presión diferencial relativamente grande a través del catéter 12, y el globo 10 solamente se infla parcialmente. El proceso de inflado del globo continúa cuando el gas en el extensor 14 fluye a través del catéter 12 al globo hasta que se alcanza un estado de equilibrio en la porción cerrada del sistema. Por lo tanto, es evidente que la presión diferencial a través del catéter 12 es más alta al comienzo del ciclo de inflado y cae a cero al final del ciclo del inflado. Puesto que la velocidad a la que fluye gas desde el extensor 14 al globo 10 depende de la presión diferencial a través del catéter 12, esta disminución gradual de la presión diferencial da lugar a un caudal constantemente decreciente y, por lo tanto, un tiempo general más largo hasta que se alcanza equilibrio y el globo se infla completamente.

Se produce una situación similar durante la porción de desinflado del ciclo. Así, cuando comienza el ciclo de desinflado, la fuente de presión negativa 32 crea una presión negativa grande en el lado primario 22 del aislador 18. Esta presión negativa empuja la membrana 20 hacia el lado primario 22, por lo que el gas en el extensor 14 es aspirado al lado secundario 24 del aislador. De nuevo, el diámetro pequeño del catéter 12 restringe la salida de gas del globo 10 de tal manera que, con la membrana 20 desplazada a su posición completamente retirada (es decir, contra la pared en el lado primario 22), existe una presión diferencial relativamente grande a través del catéter 12, y el globo 10 solamente se desinfla parcialmente. Cuando fluye helio lentamente del globo 10 a través del catéter 12, el globo sigue desinflándose hasta que se alcanza equilibrio. Aquí de nuevo, la presión diferencial a través del catéter 12 que mueve el globo desinflado está en su punto más alto al comienzo del ciclo de desinflado y cae a cero al final del ciclo. La disminución gradual de la presión diferencial da lugar a un caudal constantemente decreciente a través del catéter 12, prolongando el tiempo general hasta que el globo se desinfla completamente.

A primera vista, parecería que se puede lograr velocidades más rápidas de inflado/desinflado utilizando simplemente una presión positiva más alta durante el inflado y una presión negativa más baja durante el desinflado. El uso de una presión positiva más alta, sin embargo, crea el riesgo de inflar excesivamente y someter a esfuerzo al globo, con el riesgo concomitante de aneurización o rotura del globo. Alternativamente, aumentar simplemente el volumen del aislador de manera que la presión diferencial máxima a través del catéter 12 se mantuviese durante un período más largo de tiempo antes de que la membrana 20 se aplastase, crearía problemas, sin otra modificación del sistema. No sólo habría riesgo de dañar el globo por inflado excesivo, también habría que sacar una cantidad más grande de gas del globo durante el desinflado, requisito que incrementaría el tiempo de desinflado.

Por lo tanto, se necesita un sistema mejorado que inflará y desinflará globos intraaórticos más rápidamente de lo que es posible con los sistemas convencionales, pero que no requerirá presiones operativas de magnitud más alta y los riesgos concomitantes de escape y fallo del globo.

Resumen de la invención

La presente invención se refiere estas necesidades.

La presente invención proporciona un aparato médico incluyendo un elemento inflable, un conducto que tiene un primer extremo conectado al elemento inflable y un segundo extremo, un gas de trabajo contenido dentro del elemento inflable y el conducto, medios para aplicar una primera presión positiva al gas de trabajo en el segundo extremo del conducto, un dispositivo de control para mantener la primera presión positiva durante un tiempo predeterminado para inflar de forma sustancialmente completa el elemento inflable a una presión operativa menor que la primera presión positiva, medios para reducir la presión en el segundo extremo del conducto a una segunda presión positiva sustancialmente igual a la presión operativa, y medios para reducir la presión en el segundo extremo del conducto a una tercera presión menor que la segunda presión positiva para desinflar el elemento inflable.

En una realización preferida del aparato de la presente invención, los medios para aplicar la primera presión positiva pueden incluir una fuente principal de presión positiva y una fuente auxiliar de presión positiva conectadas en paralelo una con otra. Según esta realización, los medios para reducir la presión en el segundo extremo del conducto a la tercera presión pueden incluir una fuente auxiliar de presión negativa conectada en paralelo con la fuente principal de presión positiva.

En una realización preferida de la misma, la fuente principal de presión positiva puede incluir una cámara principal y la fuente auxiliar de presión positiva puede incluir una cámara auxiliar de presión positiva que tiene un volumen fijo. La cámara principal tiene deseablemente un volumen mayor que el volumen fijo. En un dispositivo preferido, los medios para reducir la presión en el segundo extremo del conducto a la segunda presión positiva pueden incluir la cámara auxiliar de presión positiva. En un dispositivo altamente preferido, los medios para reducir la presión en el segundo extremo del conducto a la tercera presión pueden incluir una fuente principal de presión negativa incluyendo la cámara principal.

En otra realización preferida del aparato médico, los medios para reducir la presión en el segundo extremo del conducto a la tercera presión pueden incluir una fuente principal de presión negativa y una fuente auxiliar de presión negativa conectadas en paralelo una con otra. Según esta realización, la fuente principal de presión negativa puede incluir una cámara principal y la fuente auxiliar de presión negativa puede incluir una cámara auxiliar de presión negativa que tiene volumen fijo. Deseablemente, la cámara principal tiene un volumen mayor que el volumen fijo.

En otra realización preferida, los medios para reducir la presión en el segundo extremo del conducto a la tercera presión pueden incluir medios para aplicar una primera presión negativa al gas de trabajo en el segundo extremo del conducto, un mecanismo de control para mantener la primera presión negativa durante un tiempo predeterminado para desinflar de forma sustancialmente completa el dispositivo médico a una presión de desinflado más alta que la primera presión negativa, y medios para incrementar la presión en el segundo extremo del conducto a una segunda presión negativa sustancialmente igual a la presión de desinflado. En un dispositivo médico preferido según esta realización, los medios para aplicar la primera presión negativa pueden incluir una fuente principal de presión negativa y una fuente auxiliar de presión negativa conectadas en paralelo una con otra. La fuente principal de presión negativa puede incluir una cámara principal y la fuente auxiliar de presión negativa puede incluir una cámara auxiliar de presión negativa que tiene un volumen fijo. La cámara principal tiene deseablemente un volumen mayor que el volumen fijo. En un dispositivo preferido, los medios para incrementar la presión en el segundo extremo del conducto a la segunda presión negativa pueden incluir la cámara auxiliar de presión negativa.

En otra realización preferida del aparato médico, los medios para aplicar la primera presión positiva pueden incluir una fuente de presión positiva incluyendo una cámara principal, y los medios para reducir la presión en el segundo extremo del conducto a la segunda presión positiva pueden incluir una cámara auxiliar que tiene un volumen fijo conectada en paralelo con la cámara principal.

En otra realización preferida, los medios para aplicar la primera presión positiva pueden incluir una fuente de presión positiva incluyendo una cámara principal, y los medios para reducir la presión en el segundo extremo del conducto a la segunda presión positiva pueden incluir una cámara auxiliar que tiene un volumen fijo conectada en serie con la cámara principal.

Breve descripción de los dibujos

Se puede obtener una comprensión más completa de la materia de la presente invención y sus varias ventajas por referencia a la siguiente descripción detallada en la que se hace referencia a los dibujos anexos en los que:

La figura 1 es una vista altamente esquemática que muestra un sistema para inflar y desinflar un globo intraaórtico según la técnica anterior.

La figura 2 es una vista altamente esquemática que muestra un sistema para inflar y desinflar un globo intraaórtico según una primera realización de la presente invención.

La figura 3 es una serie de gráficos que muestran la relación entre la presión en el extensor y la presión y el volumen en el globo intraaórtico durante los ciclos de inflado y desinflado usando el sistema representado en la figura 2.

La figura 4 es una vista altamente esquemática que muestra una variante del sistema de la figura 2 usando un dispositivo de fuelle en lugar del aislador principal.

La figura 5 es una vista altamente esquemática que muestra un sistema para inflar y desinflar un globo intraaórtico según una segunda realización de la presente invención.

La figura 6 es una vista altamente esquemática que muestra un sistema para inflar y desinflar un globo intraaórtico según una tercera realización de la presente invención.

La figura 7 es una vista altamente esquemática que muestra un sistema para inflar y desinflar un globo intraaórtico según una cuarta realización de la presente invención.

Y la figura 8 es una vista altamente esquemática que muestra un sistema para inflar y desinflar un globo intraaórtico según una quinta realización de la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Una realización de una bomba de globo intraaórtico 100 según la presente invención se representa esquemáticamente en la figura 2. Una porción principal de la bomba de globo 100 es similar a la bomba de globo convencional 10 descrita anteriormente. Así, la bomba de globo 100 incluye un aislador principal 118 dividido en un lado primario 122 y un lado secundario 124 por una membrana flexible 120. Al lado primario 122 del aislador 118 están conectados una fuente de presión positiva 128, tal como un compresor de aire u otro suministro de aire, una fuente de presión negativa 132, tal como una bomba de vacío u otra fuente de vacío, y un orificio de ventilación 138. Una válvula de solenoide 130 controla el flujo de aire de la fuente de presión positiva hacia el aislador, una válvula de solenoide 134 controla el flujo de aire desde el aislador hacia la fuente de vacío, y una válvula de solenoide 136 controla el flujo de aire entre el aislador y el orificio de ventilación 138. Un controlador (no representado) controla la operación de las válvulas de solenoide 130, 134 y 136 entre las posiciones abierta y cerrada.

En el lado opuesto del aislador principal 118, un extensor 114 y un catéter 112 están conectados en serie entre sí y con un globo intraaórtico 110 de manera que proporcionen comunicación de flujo entre el globo 110 y el lado secundario 124 del aislador 118. Una fuente de gas, tal como un aparato de suministro y descarga de helio 126, está conectada al lado secundario 124 del aislador principal 118 para establecer y mantener un volumen predeterminado de helio en el espacio entre la membrana 120 y el globo 110. Como con el sistema de la técnica anterior, el extensor 114 tiene un diámetro sustancialmente mayor que el catéter 112, de tal manera que el gas fluye sustancialmente sin restricción mediante el extensor 114, pero es restringido en su flujo a través del catéter 112.

Además de los elementos anteriores, la bomba de globo 100 de la presente invención puede incluir un aislador auxiliar de presión 150, un aislador auxiliar de vacío 170, o ambos. El aislador de presión 150 es de construcción similar al aislador principal 118, pero tiene un menor volumen interno. Así, el aislador de presión 150 tiene un lado primario 152 y un lado secundario 154 divididos por una membrana flexible 156. El lado secundario 154 está conectado en comunicación de flujo con el extensor 114 por un conducto 158 que tiene sustancialmente el mismo diámetro que el extensor 114. Una válvula de solenoide 160 controla el flujo de gas entre el lado secundario 154 y el extensor 114. Al lado primario 152 del aislador de presión 150 están conectados una fuente 162 de presión positiva, tal como un compresor u otro suministro de aire, y un orificio de ventilación 164. Una válvula de solenoide 166 controla el flujo de aire desde la fuente de presión positiva 162 al lado primario 152, y una válvula de solenoide 168 controla el flujo de aire entre el lado primario 152 y el orificio de ventilación 164. Las válvulas de solenoide 160, 166 y 168 son movidas entre las posiciones abierta y cerrada por el controlador, mencionado anteriormente.

El aislador de vacío 170 es de construcción similar a los otros aisladores, e incluye un lado primario 172 separado de un lado secundario 174 por una membrana flexible 176. El lado secundario 174 está conectado en comunicación de flujo con el extensor 114 por un conducto 178 que tiene un diámetro que es sustancialmente el mismo que el diámetro del extensor 114. Una válvula de solenoide 180 controla el flujo de gas en el conducto 178 entre el extensor 114 y el lado secundario 174. Al lado primario 172 del aislador de vacío 170 están conectados una fuente de presión negativa 182, tal como una bomba de vacío u otra fuente de vacío, y un orificio de ventilación 184. Una válvula de solenoide 186 controla el flujo de aire desde el lado primario 172 hacia la fuente de vacío 182, y una válvula de solenoide 188 controla el flujo de aire entre el lado primario 172 y el orificio de ventilación 184. Como con las otras válvulas en el sistema, el controlador controla el movimiento de las válvulas de solenoide 180, 186 y 188 entre las posiciones abierta y cerrada.

La operación de la bomba de globo 100 para inflar y desinflar el globo intraaórtico 110 se describirá ahora con referencia a los gráficos de la figura 3. En los gráficos, la línea continua representa el funcionamiento del sistema de la presente invención, y la línea de trazos representa el funcionamiento del sistema de la técnica anterior. Suponiendo que la secuencia comienza con el globo 110 en una posición completamente desinflada, en el tiempo t=0, el extensor 114 y el globo 110 están a una presión de desinflado final de aproximadamente -1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (-2 psi), el globo tiene un volumen interno de aproximadamente 0 l (0 cc), y todas las válvulas de solenoide 130, 134, 136, 160, 166, 168, 180, 186 y 188 están en un estado cerrado. Este punto de partida está representado por el tiempo A en los gráficos. El controlador acciona después las válvulas 130, 160 y 166 de modo que se abran, por lo que la presión de aire a aproximadamente 5,52 x 10^{5} Nm^{-2} (8 psi) de la fuente de presión positiva 128 presioniza el lado primario 122 del aislador principal 118, empujando la membrana 120 hacia su lado secundario 124, y la presión de aire a aproximadamente 5,52 x 10^{5} Nm^{-2} (8 psi) de la fuente de presión positiva 162 presioniza el lado primario 152 del aislador de presión 150, moviendo su membrana 156 hacia el lado secundario 154. El movimiento de la membrana 120 empuja el helio dentro del lado secundario 124 hacia y al extensor 114, mientras que el movimiento de la membrana 156 empuja el helio dentro del lado secundario 154 a través de la válvula 160 hacia y al extensor 114, produciendo el helio de ambos aisladores conjuntamente una presión en el extensor que es aproximadamente la misma que la presión de 5,52 x 10^{5} Nm^{-2} (8 psi) proporcionada por las fuentes de presión positiva 128 y 162. Como resultado de la presión diferencial creada a través del catéter 112, parte de este helio fluye a través del catéter al globo 110 y el globo comienza a inflarse, produciendo dentro del globo una presión inmediata aproximadamente igual a la presión sanguínea del paciente, por ejemplo aproximadamente 1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (2 psi). Este punto en el ciclo de inflado está representado por el tiempo B en los gráficos. A causa de su diámetro pequeño, el flujo de helio a través del catéter 112 se restringe de tal manera que siga manteniéndose una presión diferencial de aproximadamente 4,14 x 10^{5} Nm^{-2} (6 psi) (5,52 x 10^{5} Nm^{-2} (8 psi) en el extensor menos 1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (2 psi) en el globo) a través del catéter, haciendo que siga fluyendo helio desde el extensor 114 a través del catéter 112 al globo 110.

Dado que más moléculas de helio son desplazadas por los aisladores 118 y 150 conjuntamente que por el aislador 118 solo, la presión máxima de aproximadamente 5,52 x 10^{5} Nm^{-2} (8 psi) se mantendrá en el extensor 114 más tiempo que con el sistema de la técnica anterior. Es decir, la acumulación de presión en el extensor 114 a 5,52 x 10^{5} Nm^{-2} (8 psi) evita que una o ambas membranas 120 y 156 alcancen inmediatamente sus posiciones totalmente extendidas contra la pared en los lados secundarios de sus respectivos aisladores. Por lo tanto, cuando fluye helio a través del catéter 112 para inflar el globo 110, las membranas que todavía no han llegado a sus posiciones totalmente extendidas siguen moviéndose hacia adelante para sustituir el helio que sale del extensor 114 por helio de los lados secundarios de sus aisladores, manteniendo así la presión en el extensor a un nivel sustancialmente constante en toda la porción dinámica del ciclo de inflado, es decir, la porción del ciclo en la que el globo se está inflando. Como resultado, la presión diferencial a través del catéter 112 se mantiene a aproximadamente 4,14 x 10^{5} Nm^{-2} (6 psi) durante un intervalo más largo que con el sistema de la técnica anterior en el que no hay helio de "relleno" o excedente para sustituir el helio que fluye hacia globo 110. Puesto que la presión diferencial máxima se mantiene a través del catéter 112 durante un período más largo de tiempo, el globo 110 se infla más rápidamente con el sistema de la presente invención que con el sistema de la técnica anterior.

El inflado más rápido del globo 110 con el sistema de la presente invención se representa gráficamente en la figura 3. Entre los tiempos A y B, el sistema de la técnica anterior y el sistema de la presente invención producen sustancialmente el mismo efecto. Sin embargo, en algún tiempo después del tiempo B, los efectos difieren. En el sistema de la técnica anterior, la presión en el extensor 114 comienza a disminuir cuando el globo sigue inflándose. Esta presión decreciente da lugar a una presión diferencial constantemente decreciente y, por lo tanto, un caudal constantemente decreciente a través del catéter 112, de tal manera que el globo 110 no llega al volumen de inflado deseado de aproximadamente 0,04 l (40 cc) hasta el tiempo D. Con la presente invención, sin embargo, la presión en el extensor 114 se mantiene sustancialmente constante desde el tiempo B hasta que el inflado ha terminado en el tiempo C, de tal manera que el caudal a través del catéter 112 no disminuye y el globo llega antes al volumen de inflado deseado.

Diseñando los aisladores 118 y 150 de manera que tengan un volumen total apropiado, como se describe con más detalle más adelante, el globo 110 se inflará de forma sustancialmente completa cuando ambas membranas 120 y 156 hayan alcanzado su posición totalmente extendida. En este punto, el controlador se pone en funcionamiento para cerrar las válvulas 130 y 166, y para abrir la válvula 168. El cierre de las válvulas 130 y 166 termina la aplicación de presión positiva a los aisladores 118 y 150, respectivamente. Por lo tanto, cuando se abre la válvula 168, la presión de aire dentro del lado primario 152 del aislador 150 es ventilada a través del orificio 164 a la atmósfera, de tal manera que la presión en el lado primario 152 resulta inferior a la presión en el lado secundario 154. La membrana 156 es empujada por esta presión diferencial a su posición completamente retirada contra la pared en el lado primario 152. Como resultado, un volumen del helio dentro del extensor 114 igual al volumen del aislador 150 fluye a través de la válvula 160 al lado secundario 154 del aislador 150 hasta que se alcanza equilibrio, disminuyendo la presión en el extensor 114 a aproximadamente la misma presión que en el globo 110, es decir, aproximadamente 1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (2 psi), como se representa en el tiempo E en la figura 3. Bajando la presión en el extensor 114 a aproximadamente la misma presión que en el globo 110, este paso de ventilación evita que el globo se infle excesivamente. También reduce la cantidad de helio que se debe sacar del extensor 114 durante el ciclo de desinflado, explicado a continuación, acortando por ello la duración de dicho ciclo. Puesto que la presión en el lado primario 122 del aislador 118 no ha sido ventilada, la membrana 120 en este punto todavía está en su posición totalmente extendida contra la pared del aislador en el lado secundario 124. Posteriormente se cierran las válvulas 160 y 168.

Una vez que ha terminado el ciclo de inflado descrito anteriormente, el controlador acciona las válvulas apropiadas para desinflar el globo 110. Como un primer paso, la válvula 136 se abre momentáneamente en el tiempo F para liberar la presión positiva del lado primario 122 del aislador 118 a la atmósfera mediante el orificio de ventilación 138, haciendo que la membrana 120 comience a desplazarse hacia el lado primario 122 y que la presión en el extensor 114 disminuya hacia la presión atmosférica. Puesto que el helio en el extensor 114 al comienzo del ciclo de desinflado estaba aproximadamente a la misma presión que el helio en el globo 110, cuando disminuye la presión en el extensor, el globo comienza a desinflarse. En el tiempo G poco después, cuando la presión en el extensor 114 ha llegado a aproximadamente cero, es decir, presión atmosférica, la válvula 136 se cierra y las válvulas 134, 180 y 186 se abren de manera que la presión negativa a aproximadamente -4,14 x 10^{5} Nm^{-2} (-6 psi) de la fuente de vacío 132 rarifique el lado primario 122 del aislador 118, arrastrando la membrana 120 hacia la pared en el lado primario 122, y la presión negativa a aproximadamente -4,14 x 10^{5} Nm^{-2} (-6 psi) de la fuente de vacío 182 rarifica el lado primario 172 del aislador de vacío 170, arrastrando su membrana 176 hacia la pared en el lado primario 172. Este movimiento de las membranas 120 y 176 hacia los lados primarios de sus respectivos aisladores aspira un volumen de helio igual al volumen del aislador 118 del extensor 114 y al lado secundario 124, y otro volumen de helio igual al volumen del aislador 170 del extensor 114 mediante la válvula 180 y al lado secundario 174. Esta salida de helio del extensor y a los aisladores reduce considerablemente la presión en el extensor, y, más en concreto, a aproximadamente la misma presión de aproximadamente -6 psi que la proporcionada por las fuentes de vacío 132 y 182, como se representa en el tiempo H. El flujo restringido de helio a través del diámetro pequeño del catéter 112 hace que se mantenga una presión diferencial de aproximadamente 5,52 x 10^{5} Nm^{-2} (8 psi) (1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (2 psi) en el globo menos -4,14 x 10^{5} Nm^{-2} (-6 psi) en el extensor) a través del catéter, de manera que siga saliendo helio del globo 110 a través del catéter 112 al extensor 114.

Como sucedía con los aisladores 118 y 150 durante el ciclo de inflado, los aisladores 118 y 170 producen conjuntamente un desplazamiento de mayor volumen de helio que el producido por el aislador 118 solo. Por lo tanto, cuando la presión en el extensor 114 ha llegado a -4,14 x 10^{5} Nm^{-2} (-6 psi), las presiones iguales en los lados primario y secundario de los aisladores pueden evitar que una o ambas membranas 120 y 176 lleguen inmediatamente a sus posiciones completamente retiradas contra la pared en los lados primarios de sus respectivos aisladores. Dado que sigue saliendo helio del globo 110 a través del catéter 112, incrementando la presión en el extensor 114 y así en los lados secundarios de los aisladores, las membranas que todavía no han llegado a sus posiciones completamente retiradas siguen aproximándose a los lados primarios de sus aisladores para incrementar el volumen de los lados secundarios, manteniendo así la presión en ellos y en el extensor a un nivel sustancialmente constante en toda la porción dinámica del ciclo de desinflado, es decir, la porción del ciclo en la que el globo se está desinflando. Como resultado, la presión diferencial a través del catéter 112 se mantiene a aproximadamente 5,52 x 10^{5} Nm^{-2} (8 psi) durante un intervalo más largo que con el sistema de la técnica anterior. Dado que la presión diferencial máxima se mantiene a través del catéter 112 durante un período más largo de tiempo, el globo 110 se desinfla más rápidamente con el sistema de la presente invención que con el sistema de la técnica anterior.

De nuevo, la figura 3 proporciona una ilustración gráfica del desinflado más rápido del globo 110 usando el sistema de la presente invención. Entre los tiempos F y H al comienzo del ciclo de desinflado, el sistema de la técnica anterior y el sistema de la presente invención producen sustancialmente el mismo efecto. Sin embargo, los efectos producidos difieren en algún tiempo después del tiempo H. En el sistema de la técnica anterior, la presión en el extensor 114 comienza a aumentar gradualmente cuando el globo comienza a desinflarse. Esta presión gradualmente creciente en el extensor da lugar a una presión diferencial constantemente decreciente, y por lo tanto a un caudal constantemente decreciente, a través del catéter 112. Como resultado de este flujo decreciente, el globo 110 no llega a una posición sustancialmente desinflada por completo hasta el tiempo J. Por otra parte, el sistema de la presente invención mantiene la presión en el extensor 114 a un nivel sustancialmente constante desde el tiempo H hasta que se ha alcanzado un desinflado sustancialmente completo en el tiempo I, de tal manera que la presión diferencial y, por lo tanto, el caudal a través del catéter 112 no disminuye, y el globo llega más rápidamente a una posición sustancialmente desinflada por completo.

Deseablemente, el globo 110 se desinflará de forma sustancialmente completa cuando ambas membranas 120 y 176 hayan alcanzado sus posiciones completamente retiradas contra la pared en los lados primarios 122 y 172, respectivamente. Cuando se produce esto, el controlador se pone en funcionamiento para cerrar las válvulas 134 y 186, terminando la aplicación de presión negativa a los aisladores 118 y 170, respectivamente, y después para abrir la válvula 188. Con la válvula 188 abierta, se aspira aire exterior a través del orificio de ventilación 184 al lado primario 172 del aislador 170, y la membrana 176 bascula del lado primario 172 a su posición totalmente extendida contra la pared en el lado secundario 174. Como resultado, el helio dentro del lado secundario 174 es empujado a través de la válvula 180 al extensor 114, así como al lado secundario 124 del aislador 118. El resultado neto es que la presión en el extensor 114 y en el lado secundario 124 del aislador 118 se eleva a una presión de desinflado final por encima del nivel de la presión negativa suministrada por las fuentes de vacío 132 y 182, pero todavía suficientemente bajo para que el globo 110 permanezca completamente desinflado. Deseablemente, el aislador 170 está dimensionado para producir una presión de desinflado final de aproximadamente -1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (-2 psi). Posteriormente se cierran las válvulas 180 y 188.

Como se ha indicado anteriormente, la operación efectiva del sistema de la presente invención depende del dimensionamiento correcto del aislador de presión 150 y el aislador de vacío 170, así como el aislador principal 118. La porción conteniendo helio del sistema 100 es un sistema sustancialmente cerrado, es decir, el número total de moléculas de helio dentro del sistema permanece esencialmente constante. Este principio de conservación de masa se puede usar para calcular los volúmenes de los aisladores 150 y 170. Dado que el número de moléculas de helio en cualquier porción del sistema en un tiempo dado es proporcional a la presión en dicha porción del sistema en dicho tiempo multiplicada por su volumen (suponiendo una temperatura constante), el volumen del aislador de presión 150 se puede aproximar comparando dos puntos diferentes en el tiempo durante un ciclo de inflado, un punto en el que el aislador de presión 150 está lleno de helio, y otro punto en el que no tiene helio.

En el punto en que el globo 110 se ha inflado completamente, es decir, la membrana 156 ha llegado a la pared del aislador 150 en el lado secundario 154 y la membrana 120 ha llegado a la pared del aislador 118 en el lado secundario 124, todas las moléculas de helio en el sistema estarán en el extensor 114, los conductos 158 y 178, el catéter 112 y el globo 110. Dado que el catéter 112 tiene un volumen muy pequeño en comparación con los otros componentes, el número de moléculas de helio en el catéter es despreciable y se puede suponer que es cero. Por lo tanto, en este punto en el ciclo de inflado, la cantidad total d helio en el sistema viene dada por la ecuación

(1)C_{1} = P_{E}V_{E} + P_{B}V_{B}

donde C_{1} es alguna constante, P_{E} es la presión absoluta en el extensor V_{E} es el volumen del extensor, incluyendo el volumen de los conductos 158 y 178 unidos al extensor, P_{B} es la presión absoluta en el globo, y V_{B} es el volumen del globo.

En el punto de tiempo durante el ciclo de inflado cuando la válvula 168 está abierta para ventilar el aislador 150, la membrana 156 será empujada inmediatamente contra la pared del aislador 150 en el lado primario 152, y fluirá helio del extensor 114 al lado secundario 154. Por lo tanto, la cantidad total de helio (C2) en el sistema en este punto en el tiempo viene dada por la ecuación

(2)C_{2} = P_{I}V_{I} + P_{E}V_{E} + P_{B}V_{B}

donde P_{I} es la presión absoluta en el aislador 150 y V_{I} es el volumen en el aislador 150. Haciendo que el aislador 150 tenga un volumen apropiado, fluirá una cantidad suficiente de helio del extensor 114 al aislador 150 para crear una presión de equilibrio en el aislador 150 y el extensor 114 que es sustancialmente igual a la presión en el globo 110. Por consiguiente, la fórmula (2) anterior se puede reescribir

(3)C_{2} = P_{B}(V_{I} + V_{E} + V_{B})

Dado que la cantidad total de helio en el sistema es constante, C_{1} es igual a C_{2} y

P_{E}V_{E} + P_{B}V_{B} = P_{B}(V_{1}+V_{E}+V_{B})

Resolviendo el volumen del aislador 150

(4)V_{I} = \frac{P_{E}V_{E} + P_{B}V_{B}}{P_{B}} - V_{E} - V_{B}

El volumen del aislador de vacío 170 se puede determinar de forma similar comparando dos puntos diferentes en el tiempo durante un ciclo de desinflado, un punto en el que el aislador de vacío 170 está lleno de helio, y otro punto en el que no tiene helio. En el punto en el ciclo de desinflado cuando la membrana 176 ha llegado a la pared del aislador 170 en el lado primario 172 y la membrana 120 ha llegado a la pared del aislador 118 en el lado primario 122, se supone que el globo 110 está completamente desinflado y no tiene volumen, y por lo tanto todo el helio del sistema estará en el extensor 114, los conductos 158 y 178, el lado secundario 124 del aislador 118 y el lado secundario 174 del aislador 170. De nuevo, a causa de su pequeño volumen, la cantidad de helio en el catéter 112 se supone que es cero. Así, en este instante, la cantidad total de helio (C3) en el sistema viene dada por la ecuación

(5)C_{3} = P_{MI}V_{Mi} + P_{VI}V_{VI} + P_{E}V_{E}

donde P_{MI} es la presión absoluta en el aislador principal 118, V_{MI} es el volumen del aislador principal 118, P_{VI} es la presión absoluta en el aislador de vacío 170, V_{VI} es el volumen del aislador de vacío 170, P_{E} es la presión absoluta en el extensor 114, y V_{E} es el volumen del extensor 114, incluyendo el volumen de los conductos 158 y 178 unidos al extensor. Dado que el aislador principal 118, el aislador de vacío 170 y el extensor 114 están en comunicación de flujo uno con otro, la presión en cada uno de dichos componentes será aproximadamente la misma y, con un aislador 170 de un volumen apropiado, será sustancialmente igual a la presión de vacío (en unidades absolutas), P_{VAC}, ejercida en el sistema. Por consiguiente, la ecuación (5) anterior se puede reescribir

(6)C_{3} = P_{VAC}(V_{MI} + V_{VI} + V_{E})

En el punto en el tiempo durante el ciclo de desinflado cuando la válvula 188 esté abierta para ventilar el aislador 170, la membrana 176 será empujada inmediatamente contra la pared del aislador 170 en el lado secundario 174, y fluirá helio del aislador 170 al extensor 114 y el lado secundario del aislador 118. Así, la cantidad total de helio (C_{4}) en el sistema en este punto en el tiempo viene dada por la ecuación

(7)C_{4} = P_{MI}V_{MI} + P_{E}V_{E}

De nuevo, el aislador principal y el extensor estarán a la misma presión que, en un sistema del diseño apropiado, será una presión de desinflado ffinal (en unidades absolutas) P_{D}, que es mayor que la presión de vacío del sistema, pero suficientemente baja para que el globo 110 permanezca completamente desinflado. Así, la ecuación (7) se puede reescribir

(8)C_{4} = P_{D}(V_{MI} + V_{E})

Puesto que la cantidad total de helio en el sistema es constante, C_{3} es igual a C_{4} y

P_{VAC}(V_{MI} + V_{VI} + V_{E}) = P_{D}(V_{MI} + V_{E})

Resolviendo el volumen del aislador 170,

(9)V_{VI} = \frac{P_{D}(V_{MI}+V_{E})}{P_{VAC}} - V_{MI} - V_{E}

En una bomba de globo intraaórtico típica, el aislador principal 118 puede tener un volumen de aproximadamente 0,0734 l (73,4 cc), el extensor 14 puede tener un volumen de aproximadamente 0,0386 l (38,6 cc) y el globo 110 puede tener un volumen de aproximadamente 0,0400 l (40,0 cc). En condiciones operativas normales, cuando el globo 110 se ha desinflado completamente, la presión en el globo será la presión sanguínea del paciente, es decir aproximadamente 1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (2 psi), y la presión en el extensor 114 será aproximadamente la misma que la presión aplicada por las fuentes de presión 128 y 162, es decir aproximadamente 5,52 x 10^{5} Nm^{-2} (8 psi). Introduciendo estos números en la ecuación (4),

V_{I} = \frac{(14,6+8)(38,6)+(14,6+2)(40)}{(14,6+2)} - 38,6-40

donde 14,6 es la presión atmosférica en psi al objeto de convertir las presiones manométricas a presiones absolutas. Resolviendo la ecuación anterior se obtiene un volumen para el aislador 150 de aproximadamente 0,014 l (14 cc).

Cuando el globo 110 se ha desinflado completamente, la presión de desinflado final en el aislador principal y el extensor, P_{D}, es deseablemente de aproximadamente -1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (-2 psi). Usando una presión de vacío, P_{VAC}, ejercida en el sistema por las fuentes de presión negativa 132 y 182 de -4,14 x 10^{5} Nm^{-2} (-6 psi) y resolviendo la ecuación (9) para determinar el volumen del aislador 170,

V_{VI} = \frac{(14,6-2)(73,4+38,6)}{14,6-6} - 73,4-38,6

Resolviendo la ecuación anterior se obtiene un volumen para el aislador 170 de aproximadamente 0,0521 l (52,1 cc).

Las características de la presente invención se pueden usar en conexión con bombas de globos intraaórticos que utilizan una disposición distinta de un aislador principal para el inflado y desinflado controlados del globo. Tal sistema, comercializado por Arrow International Investment Corp., de Everett, Massachusetts bajo la marca comercial KAAT II PLUS, utiliza un fuelle para efectuar el inflado y desinflado. Una realización de una bomba de globo intraaórtico 200 según esta variante se representa esquemáticamente en la figura 4. La bomba de globo 200 es similar a la bomba de globo 100 descrita anteriormente. Sin embargo, en lugar del aislador principal 118, la bomba de globo 200 incluye un fuelle 210 que tiene una chapa delantera estacionaria rígida 212, una chapa trasera rígida móvil 214 y una pared lateral expansible y aplastable 216. El eje 220 de un motor paso a paso 222 está conectado a rosca a la chapa trasera 214 mediante un tornillo de avance 224 de manera que la rotación del motor paso a paso 222 en dirección hacia adelante o hacia atrás dé lugar a un movimiento lineal correspondiente hacia adelante o hacia atrás de la chapa trasera 214 del fuelle.

Para inflar el globo intraaórtico 110 desde una posición completamente desinflada usando la bomba de globo 200, un controlador (no representado) acciona inicialmente el motor paso a paso 222 para girar el eje 220 un número predeterminado de revoluciones, por ejemplo, en una dirección hacia la derecha para empujar hacia adelante la chapa trasera de fuelle 214. Este movimiento tiene el efecto de reducir el volumen interno del fuelle 210 en una cantidad predeterminada, empujando una porción del helio en el fuelle al extensor 114 y creando una presión diferencial a través del catéter 112 para inflar el globo. Al mismo tiempo que el motor paso a paso 222 es accionado, las válvulas 160 y 166 se abren, por lo que el helio dentro del lado secundario 154 del aislador de presión 150 es empujado hacia y al extensor 114. Dado que más moléculas de helio son desplazadas por el fuelle 210 y el aislador 150 conjuntamente que por el fuelle 210 solo, la membrana 156 no llega inmediatamente a su posición totalmente extendida, sino que más bien sigue moviéndose hacia adelante para sustituir el helio que sale del extensor y fluye a través del catéter 112 para inflar globo 110. Por consiguiente, la presión diferencial a través del catéter 112 se mantiene a un nivel máximo durante todo el ciclo de inflado, de tal manera que el globo 110 se infla más rápidamente que con el sistema de la técnica anterior.

Utilizando un aislador 150 que tiene un volumen apropiado, como se ha descrito anteriormente, el globo 110 se inflará de forma sustancialmente completa cuando la membrana 156 se haya desplazado a su posición totalmente extendida contra la pared en el lado secundario 154 del aislador. Cuando se produce esto, el controlador se pone en funcionamiento para cerrar la válvula 166, terminando la aplicación de presión positiva al aislador 150, y para abrir la válvula 168 para ventilar la presión de aire dentro del lado primario 152 del aislador a través del orificio de ventilación 164. Este paso tiene el efecto de mover la membrana 156 a su posición completamente retirada contra la pared en el lado primario 152 y reducir la presión en el extensor 114 y el fuelle 210 a aproximadamente la misma presión que en el globo 110. Posteriormente se cierran las válvulas 160 y 168.

El ciclo de desinflado de la bomba de globo 200 puede operar de forma similar. A diferencia de la bomba de globo 100 descrita anteriormente, no hay aire en el fuelle 210, y por lo tanto no es necesario iniciar el ciclo de desinflado con un paso de ventilación. Más bien, para iniciar el ciclo de desinflado, el motor paso a paso 222 es accionado para girar el eje 220 un número predeterminado de revoluciones en una dirección hacia la izquierda para empujar la chapa trasera de fuelle 214 hacia atrás. Este movimiento tiene el efecto de incrementar el volumen interno del fuelle 210 en una cantidad predeterminada para crear una presión negativa, aspirando una porción del helio del extensor 114 al fuelle. Como resultado, la presión en el extensor se reduce a un nivel por debajo de la presión en el globo y se crea un flujo de helio desde el globo 110 al extensor 114 para desinflar el globo. Al mismo tiempo que el motor paso a paso 222 es accionado, las válvulas 180 y 186 se abren, por lo que la fuente de vacío 182 crea una presión negativa en el lado primario 172 del aislador de vacío 170, empujando su membrana 176 hacia la pared en el lado primario 172 y aspirando un volumen de helio igual al volumen del aislador 170 salido del extensor 114. Estas moléculas de helio adicionales expulsadas del extensor mantienen el extensor a una presión baja durante un período más largo de tiempo de manera que el globo 110 se desinfla más rápidamente. Una vez que la membrana 176 ha llegado a su posición completamente retirada contra la pared en el lado primario 172, la válvula 186 se cierra, terminando la aplicación de presión negativa al aislador 170, y la válvula 188 se abre para poner de nuevo la presión en el lado primario 172 a presión atmosférica. Esto tiene el efecto de bascular la membrana 176 a la pared en el lado secundario 174, empujando el helio hacia y al extensor 114. Utilizando un aislador 170 que tiene un volumen apropiado, como se ha descrito anteriormente, este flujo de helio incrementará la presión en el extensor y en el fuelle a la presión de desinflado final deseada, preferiblemente de aproximadamente -1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (-2 psi). Después, las válvulas 180 y 188 se cierran.

La presente invención también contempla el uso de un aislador auxiliar de presión y/o un aislador auxiliar de vacío en combinación con otros dispositivos para el inflado y desinflado controlados del globo 110. Así, por ejemplo, en vez del aislador principal 118 o el fuelle 210, el inflado y desinflado del globo 110 lo puede efectuar un sistema que incorpora un pistón que se puede mover alternativamente en un manguito de manera que el movimiento del pistón en dirección hacia adelante empuje gas al extensor y el movimiento del pistón en una dirección hacia atrás expulse gas del extensor. El inflado y desinflado también se pueden efectuar con un sistema que incorpore una turbina montada rotativamente entre una cámara de volumen fijo y el extensor de manera que la rotación de la turbina en una dirección aspire gas de la cámara y lo empuje al extensor, y la rotación de la turbina en la dirección contraria aleje gas del extensor y lo empuje a la cámara. Otro sistema puede incluir una fuente de presión, una fuente de vacío y un orificio de ventilación montado a través de válvulas de solenoide directamente en el extensor, de tal manera que la operación de cada válvula de solenoide durante un período de tiempo predeterminado produzca la presión deseada en el extensor. También se contempla aquí cualquier dispositivo para efectuar el inflado y desinflado del globo 110 distinto de los descritos anteriormente.

Otra realización de una bomba de globo intraaórtico 300 según la presente invención se representa en la figura 5. La bomba de globo 300 es de configuración similar a la bomba de globo 100 descrita anteriormente, pero incluye un aislador principal 318 sobredimensionado, es decir, un aislador que tiene un volumen que es considerablemente más grande que el volumen del aislador principal convencional 118. Una membrana flexible 320 divide el aislador principal 318 en un lado primario 322 y un lado secundario 324. Como con el aislador principal 118 descrito anteriormente, al lado primario 322 del aislador 318 están conectados una fuente de presión positiva 128, una fuente de presión negativa 132 y un orificio de ventilación 138, controlando llas válvulas de solenoide 130 134 y 136 el flujo entre dichos componentes y el aislador. La bomba de globo 300 también difiere de la bomba de globo 100 en que no incluye un aislador de vacío 170 o las válvulas de solenoide o la fuente de vacío asociadas. Además, como se describe más adelante, la bomba de globo 300 puede incluir opcionalmente una válvula de solenoide 330 colocada entre el aislador 318 y el extensor 114.

La operación de la bomba de globo 300 para inflar globo 110 es sustancialmente la misma que la descrita anteriormente en conexión con la bomba de globo 100. Es decir, comenzando con el globo 110 en una posición completamente desinflada, las membranas 156 y 320 estarán en sus posiciones completamente retiradas y las válvulas 130, 134, 136, 160, 166 y 168 estarán cerradas. Para iniciar el inflado, se abren las válvulas 130, 160 y 166 para presionizar los aisladores 150 y 318 y empujar las membranas 156 y 320 hacia sus lados secundarios, inflando el globo. Cuando ambas membranas 156 y 320 se hayan desplazado completamente hacia adelante contra la pared en los lados secundarios de sus aisladores, el globo 110 se inflará de forma sustancialmente completa. El controlador cierra entonces las válvulas 130 y 166, terminando la aplicación de presión positiva a los lados primarios de los aisladores 150 y 318, y cierra la válvula 168 para ventilar la presión del lado primario 152 del aislador 150 a la atmósfera. Esto hace que la membrana 156 bascule a su posición completamente retirada contra la pared en el lado primario 152, expulsando helio del extensor 114 y del lado secundario del aislador 318 y a lado secundario 154 del aislador 150, disminuyendo así la presión en el extensor 114 y el lado secundario 324 a aproximadamente la misma presión de 1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (2 psi) que en el globo 110. Posteriormente se cierran las válvulas 160 y 168.

Posteriormente se puede iniciar la secuencia de desinflado abriendo momentáneamente la válvula 136 para ventilar la presión del lado primario 322 del aislador 318 a la atmósfera, haciendo que el globo 110 empiece a desinflarse. Después de que la presión en el lado primario 322 ha llegado a aproximadamente presión atmosférica, la válvula 136 se cierra y la válvula 134 se abre para aplicar presión negativa al lado primario 322, arrastrando la membrana 320 hacia la pared en el lado primario. Dado que el aislador 318 está sobredimensionado, produce un resultado que es similar al resultado producido por la acción combinada del aislador principal 118 y el aislador de vacío 170 descritos anteriormente. Es decir, el movimiento de la membrana 320 hacia el lado primario 322 expulsa del extensor 114 un volumen de helio que es mayor que la cantidad expulsada por el aislador principal de dimensiones convencionales 118. Cuando la membrana 320 llega a su posición completamente retirada, el globo 110 se desinfla completamente, y la válvula 134 se cierra. Entonces se puede abrir brevemente la válvula 136 para ventilar parcialmente la presión negativa en el lado primario 322 del aislador 318. Cuando la membrana 320 se ha desplazado una cantidad suficiente hacia el lado secundario 324 para producir una presión de desinflado final deseada en el extensor 114 y el lado secundario 324, la válvula 136 se cierra. Es especialmente deseable una presión de desinflado final de aproximadamente -1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (-2 psi).

Se apreciará por la descripción anterior de la operación de la bomba de globo 300 que el volumen del aislador principal 318 deberá ser aproximadamente igual a los volúmenes combinados del aislador principal 118 y el aislador de vacío 170 descritos anteriormente. Para cualquier disposición particular, este volumen se puede calcular comparando los valores de presión y volumen para el sistema en dos puntos apropiados en el tiempo durante un ciclo de desinflado usando el principio de conservación de masa descrito anteriormente.

Como se ha observado anteriormente, en una variante de esta realización, la bomba de globo 300 puede incluir una válvula 330 colocada entre el aislador 318 y el extensor 114. Según esta variante, el inflado y desinflado se realizan como se ha descrito anteriormente, con la válvula 330 en una condición abierta. Cuando el globo 110 ha llegado a su posición completamente desinflada, ambas membranas 156 y 320 estarán en sus posiciones completamente retiradas contra la pared en los lados primarios de sus respectivos aisladores, las válvulas 134 y 330 estarán abiertas, y las válvulas 130, 136, 160, 166 y 168 se cerrarán. Posteriormente la válvula 330 se cierra y las válvulas 160 y 168 se abren. Dado que la presión atmosférica en el lado primario 152 del aislador 150 es mayor que la presión de desinflado en el lado secundario 154, la membrana 156 se bascula a su posición totalmente extendida en el lado secundario 154, empujando el helio desde el lado secundario al extensor 114, y creando la presión de desinflado final deseada. Posteriormente se cierran las válvulas 160 y 168 y la válvula 136 se abre brevemente para poner la presión en el lado primario 322 del aislador 318 a presión atmosférica. El siguiente ciclo de inflado comenzaría a partir de este punto, pero incluiría la apertura de la válvula 330 además de las válvulas 130, 160 y 166. Aunque las membranas 156 y 320 no estarán en sus posiciones completamente retiradas para iniciar el ciclo como se ha descrito anteriormente en conexión con la otra variante de esta realización, eso no cambia la secuencia de eventos en el ciclo de inflado. Más bien, significa meramente que las membranas no se tienen que mover o tener una distancia más corta para moverse a la presionización de los lados primarios de los aisladores.

Una tercera realización de una bomba de globo intraaórtico 400 según la presente invención se representa en la figura 6. La bomba de globo 400 es similar a la bomba de globo 300 descrita anteriormente, pero incluye un aislador de ventilación pasivo 450 en lugar del aislador de presión 150. Como con los otros aisladores, el aislador de ventilación 450 incluye una membrana flexible 456 que divide su volumen interior en un lado primario 452 y un lado secundario 454. Un orificio de ventilación 464 está conectado al lado primario 452. Sin embargo, como se apreciará por la explicación que sigue, a diferencia de las realizaciones anteriores, no se necesita una válvula de solenoide para controlar el flujo entre el orificio de ventilación 464 y el lado primario 452 del aislador de ventilación.

El inflado del globo 110 usando la bomba de globo 400 comienza con la membrana 420 en el aislador principal sobredimensionado 418 en su posición completamente retirada contra la pared en el lado primario 422, la membrana 456 en el aislador de ventilación 450 en su posición totalmente extendida contra la pared en el lado secundario 454, las válvulas 130, 134, 136 y 160 cerradas y el globo 110 completamente desinflado. Para iniciar el inflado, la válvula 130 se abre para presionizar el aislador 418 y mover la membrana 420 a su posición totalmente extendida en el lado secundario 424, moviendo al extensor 114 el helio que contiene, por lo que se infla el globo. Cuando la membrana 420 llegue a su posición totalmente extendida, el globo 110 se inflará de forma sustancialmente completa. Dado que el aislador 418 está sobredimensionado, fluye un mayor número de moléculas de helio al extensor 114, y por lo tanto el globo 110 llega a inflado completo más rápidamente que en los sistemas que usan un aislador principal de dimensiones convencionales. En este momento, la válvula 130 se cierra y la válvula 160 se abre, empujando la membrana 456 a su posición completamente retirada y expulsando el aire dentro del lado primario 452 a través del orificio de ventilación 464. Esto hace que una porción del helio en el extensor 114 fluya al lado secundario 454, disminuyendo la presión en el extensor 114 a una presión que es aproximadamente la misma que la presión de inflado en el globo 110. Una vez terminado este paso de ventilación, la válvula 160 se cierra.

Para el desinflado, la válvula 136 se abre momentáneamente para expulsar la presión positiva en el lado primario 422 del aislador 418 a través del orificio de ventilación 138. La válvula 136 se cierra cuando la presión en el lado primario 422 ha llegado a aproximadamente presión atmosférica, y la válvula 134 se abre para aplicar presión negativa al lado primario 422, arrastrando la membrana 420 a su posición completamente retirada. De nuevo, dado que el aislador 418 está sobredimensionado, el movimiento de la membrana 420 hacia el lado primario 422 expulsa un mayor volumen de helio del extensor 114 que con un aislador de dimensiones convencionales, de tal manera que el globo 110 se desinfle completamente cuando la membrana 420 llegue a su posición completamente retirada, que se produce más rápidamente que con los aisladores convencionales. En este punto, la válvula 134 se cierra y la válvula 160 se abre, haciendo que la membrana 456 se desplace a su posición totalmente extendida y que el helio dentro de lado secundario 454 se desplace al extensor 114 y el lado secundario 424 del aislador 418. Dimensionando apropiadamente los aisladores 418 y 450, este último paso tiene el efecto de incrementar la presión en el extensor 114 y el lado secundario 424 a una presión de desinflado final deseada de aproximadamente -1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (-2 psi). Posteriormente se cierra la válvula 160.

Otra realización de una bomba de globo intraaórtico 500 según la presente invención se representa en la figura 7. La bomba de globo 500 utiliza un aislador 518 que también es de mayor volumen que el aislador principal convencional 118. Como con los otros aisladores descritos anteriormente, el aislador 518 está dividido en un lado primario 522 y un lado secundario 524 por una membrana flexible 520. Al lado primario 522 del aislador 518 están conectados una fuente de presión positiva 128, una fuente de presión negativa 132 y un orificio de ventilación 138. Una válvula de solenoide 130 controla el flujo de aire desde la fuente de presión positiva al aislador, una válvula de solenoide 134 controla el flujo de aire desde el aislador a la fuente de presión negativa, y una válvula de solenoide 136 controla el flujo de aire entre el orificio de ventilación 138 y el aislador. Una cámara de ventilación 532 que tiene un volumen fijo está conectada en paralelo con el orificio de ventilación 138, e incluye una válvula de solenoide 530 para controlar el flujo de aire entre el aislador y la cámara de ventilación, y una válvula de solenoide 534 para controlar el flujo de aire entre la cámara de ventilación y la atmósfera.

La operación de la bomba de globo 500 para inflar el globo 110 se describirá ahora partiendo de la posición completamente desinflada con la membrana 520 en su posición completamente retirada en el lado primario 522, las válvulas 130, 134, 136, 530 y 534 cerradas, y presión atmosférica en la cámara de ventilación 532. Para efectuar el inflado, la válvula 130 se abre para presionizar el lado primario 522 del aislador 518, moviendo la membrana 520 hacia el lado secundario 524. Este movimiento empuja el helio desde el lado secundario 524 al extensor 114, elevando la presión en él para hacer que fluya helio a través del catéter 112 para inflar el globo 110. Cuando la membrana 520 haya llegado a su posición totalmente extendida contra la pared en el lado secundario 524, el globo 110 se inflará de forma sustancialmente completa. De nuevo, dado que el aislador 518 es más grande que los aisladores convencionales, se empuja una mayor cantidad de helio al extensor de tal manera que el inflado completo se alcanza más rápidamente. Cuando se logra el inflado competo, la válvula 130 se cierra y la válvula 530 se abre, expulsando un volumen predeterminado de aire del lado primario 522 a la cámara de ventilación 532. El tamaño de la cámara de ventilación 532 determinará el volumen de aire ventilado desde el lado primario 522 y, por lo tanto, la cantidad que la membrana 520 se retirará hacia el lado primario 522. Dado que la retracción de la membrana 520 hace que fluya helio desde el extensor 114 al lado secundario 524, dimensionando apropiadamente la cámara de ventilación 532, la presión en el extensor 114 se puede disminuir a aproximadamente la misma presión de 1,38 x 10^{5} Nm^{-2} (2 psi) que en el globo 110. Después, se cierra la válvula 530 y se abre la válvula 534 para ventilar el aire a presión de la cámara de ventilación 532 a la atmósfera, después de lo que se cierra la válvula 534.

Como el paso de desinflado inicial, la válvula 136 se abre para ventilar el resto del aire a presión del lado primario 522 a la atmósfera a través del orificio de ventilación 138. Dado que el aislador 518 está sobredimensionado, este paso no hace que la membrana 520 se desplace a su posición completamente retirada en el lado primario 522. Más bien, la membrana 520 se mueve hacia el lado primario 522 hasta que se alcanza equilibrio con una presión de aproximadamente 0 x 10^{5} Nm^{-2} (0 psi) en ambos lados de la membrana. Con la presión en el extensor 114 reducida a aproximadamente 0 x 10^{5} Nm^{-2} (0 psi), el globo 110 comienza a desinflarse. Después se cierra la válvula 136 y se abre la válvula 134 para aplicar presión negativa al lado primario 522, arrastrando la membrana 520 a su posición completamente retirada en el lado primario 522. Como con la bomba de globo 400 descrita anteriormente, el mayor volumen del aislador 518 hace que se expulse una mayor cantidad de helio del extensor 114 que con aisladores de dimensiones convencionales, de tal manera que el globo 110 se desinfle más rápidamente. Cuando la membrana 520 llega a su posición completamente retirada, el globo 110 está completamente desinflado, y la válvula 134 se cierra. Después, se puede abrir la válvula 530 para reducir la presión negativa (es decir, incrementar la presión) en el lado primario 522 usando la presión atmosférica en la cámara de ventilación 532. Como alternativa, la presión positiva de ventilar el lado primario 522 después del inflado se puede almacenar en la cámara de ventilación 532 y usar durante la ventilación de desinflado para incrementar en mayor medida la presión en el lado primario 522. Sin embargo, es preferible ventilar primero la cámara de ventilación 532 a la atmósfera, porque produce un resultado más consistente de un ciclo al siguiente.

De nuevo, el volumen de la cámara de ventilación 532 determinará el aumento de presión en el lado primario 522 y, por lo tanto, la presión de desinflado final en el extensor 114. Dado que el volumen de la cámara de ventilación 532 determina la presión de inflado final y la presión de desinflado final en el extensor, la cámara de ventilación se puede diseñar con un volumen que sea un compromiso entre el volumen óptimo para ventilar la presión positiva y el volumen óptimo para ventilar la presión negativa. Alternativamente, la bomba de globo 500 puede estar provista de dos cámaras de ventilación, una para uso durante el ciclo de inflado y otra para uso durante el ciclo de desinflado.

Otra realización de una bomba de globo intraaórtico 600 según la presente invención se representa en la figura 8. La bomba de globo 600 es sustancialmente idéntica a la bomba de globo 500 descrita anteriormente, pero elimina la válvula 136 y el orificio de ventilación 138. La operación de la bomba de globo 600 también es esencialmente la misma que la descrita anteriormente con respecto a la bomba de globo 500. Sin embargo, después de que el globo 110 se ha inflado y la válvula 530 se ha abierto para ventilar un volumen predeterminado de aire del lado primario 522 a la cámara de ventilación 532, la válvula 534 se abre para ventilar el resto del aire a presión del lado primario 522 a la atmósfera a través de la válvula 530, la cámara de ventilación 532 y la válvula 534, por lo que el globo 110 comienza a desinflarse. Posteriormente se cierran las válvulas 530 y 534 y se abre la válvula 134 para desinflar completamente el globo.

Se apreciará que los principios de la presente invención se pueden aplicar a bombas de globos intraaórticos que no incorporan aisladores en sus configuraciones. Por ejemplo, el aislador principal de cualquiera de las bombas de globo 300, 400, 500 y 600 puede ser sustituido por otros dispositivos para inflar y desinflar el globo 110, tal como los dispositivos de fuelle, pistón, turbina y accionamiento directo descritos anteriormente. Independientemente del dispositivo, durante un ciclo de inflado, se suministraría helio al extensor en una cantidad mayor que la cantidad suministrado por un aislador principal convencional 118 para mantener una presión sustancialmente constante en el extensor durante toda la porción dinámica del ciclo de inflado. Cuando el globo se haya inflado completamente, se sacaría este helio excedente del extensor por algún paso de ventilación, dando lugar a una presión de inflado final en el extensor que es aproximadamente igual a la presión en el globo. Para un ciclo de desinflado, se sacaría helio del extensor en una cantidad mayor que la cantidad sacada por un aislador principal convencional 118 para mantener una presión sustancialmente constante en el extensor en toda la porción dinámica del ciclo de desinflado. Cuando el globo se ha desinflado completamente, se puede suministrar al extensor una cantidad de helio sustancialmente igual a la cantidad de este helio excedente, dando lugar a una presión de desinflado final mayor que la presión en el extensor durante la porción dinámica del ciclo de desinflado, pero no suficientemente grande para hacer que el globo empiece a inflarse.

Aunque la invención se ha descrito con referencia a realizaciones particulares, se ha de entender que estas realizaciones son meramente ilustrativas de los principios y aplicaciones de la presente invención. Por lo tanto, se ha de entender que se puede hacer numerosas modificaciones en las realizaciones ilustrativas y que se puede idear otros dispositivos sin apartarse del alcance de la presente invención expuesta en las reivindicaciones anexas.

Claims (17)

1. Un aparato médico, incluyendo un elemento inflable (110); un conducto (112) que tiene un primer extremo conectado a dicho elemento inflable y un segundo extremo; un gas de trabajo contenido dentro de dicho elemento inflable y dicho conducto; medios para aplicar una primera presión positiva a dicho gas de trabajo en dicho segundo extremo de dicho conducto para inflar dicho elemento inflable a una presión operativa menor que dicha primera presión positiva; medios para reducir la presión en dicho segundo extremo de dicho conducto a una segunda presión positiva sustancialmente igual a dicha presión operativa; y medios para reducir la presión en dicho segundo extremo de dicho conducto a una tercera presión menor que dicha segunda presión positiva para desinflar dicho elemento inflable, caracterizado por:

un dispositivo de control para mantener dicha primera presión positiva durante un tiempo predeterminado para inflar de forma sustancialmente completa dicho elemento inflable a dicha presión operativa.

2. El aparato según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios para aplicar dicha primera presión positiva incluyen una fuente principal de presión positiva (118, 128) y una fuente auxiliar de presión positiva (150, 162) conectadas en paralelo una con otra.

3. El aparato según se reivindica en la reivindicación 2, caracterizado porque dichos medios para reducir la presión en dicho segundo extremo de dicho conducto a dicha tercera presión incluyen una fuente auxiliar de presión negativa (170, 182) conectada en paralelo con dicha fuente principal de presión positiva.

4. El aparato según se reivindica en la reivindicación 2, caracterizado porque dicha fuente principal de presión positiva incluye una cámara principal (122, 124) y dicha fuente auxiliar de presión positiva incluye una cámara auxiliar de presión positiva (152, 154) que tiene un volumen fijo.

5. El aparato según se reivindica en la reivindicación 4, caracterizado porque dicha cámara principal tiene un volumen mayor que dicho volumen fijo.

6. El aparato según se reivindica en la reivindicación 4, caracterizado porque dichos medios para reducir la presión en dicho segundo extremo de dicho conducto a dicha segunda presión positiva incluyen dicha cámara auxiliar de presión positiva.

7. El aparato según se reivindica en la reivindicación 4, caracterizado porque dichos medios para reducir la presión en dicho segundo extremo de dicho conducto a dicha tercera presión incluyen una fuente principal de presión negativa (118, 132) incluyendo dicha cámara principal.

8. El aparato según se reivindica en la reivindicación 1, donde dichos medios para reducir la presión en dicho segundo extremo de dicho conducto a dicha tercera presión incluyen una fuente principal de presión negativa (118, 132) y una fuente auxiliar de presión negativa (170, 182) conectadas en paralelo una con otra.

9. El aparato según se reivindica en la reivindicación 8, caracterizado porque dicha fuente principal de presión negativa incluye una cámara principal (122, 124) y dicha fuente auxiliar de presión negativa incluye una cámara auxiliar de presión negativa (172, 174) que tiene un volumen fijo.

10. El aparato según se reivindica en la reivindicación 9, caracterizado porque dicha cámara principal tiene un volumen mayor que dicho volumen fijo.

11. El aparato según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios para reducir la presión en dicho segundo extremo de dicho conducto a dicha tercera presión incluyen

medios para aplicar una primera presión negativa a dicho gas de trabajo en dicho segundo extremo de dicho conducto;

un mecanismo de control para mantener dicha primera presión negativa durante un tiempo predeterminado para desinflar de forma sustancialmente completa dicho dispositivo médico a una presión de desinflado mayor que dicha primera presión negativa; y

medios para incrementar la presión en dicho segundo extremo de dicho conducto a una segunda presión negativa sustancialmente igual a dicha presión de desinflado.

12. El aparato según se reivindica en la reivindicación 11, caracterizado porque dichos medios para aplicar dicha primera presión negativa incluyen una fuente principal de presión negativa (118, 132) y una fuente auxiliar de presión negativa (170, 182) conectadas en paralelo una con otra.

13. El aparato según se reivindica en la reivindicación 12, caracterizado porque dicha fuente principal de presión negativa (122, 124) incluye una cámara principal y dicha fuente auxiliar de presión negativa incluye una cámara auxiliar de presión negativa (172, 174) que tiene un volumen fijo.

14. El aparato según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque dicha cámara principal tiene un volumen mayor que dicho volumen fijo.

15. El aparato según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios para incrementar la presión en dicho segundo extremo de dicho conducto a dicha segunda presión negativa incluyen dicha cámara auxiliar de presión negativa.

16. El aparato según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios para aplicar dicha primera presión positiva incluyen una fuente de presión positiva incluyendo una cámara principal (122, 124), y dichos medios para reducir la presión en dicho segundo extremo de dicho conducto a dicha segunda presión positiva incluyen una cámara auxiliar (152, 154) que tiene un volumen fijo conectada en paralelo con dicha cámara principal.

17. El aparato según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios para aplicar dicha primera presión positiva incluyen una fuente de presión positiva incluyendo una cámara principal (122, 124), y dichos medios para reducir la presión en dicho segundo extremo de dicho conducto a dicha segunda presión positiva incluyen una cámara auxiliar (172, 174) que tiene un volumen fijo conectada en serie con dicha cámara principal.