ES2242465B1 - Aparato portable de microinfusion pulsatil de hormonas basado en sistema motriz de empuje lineal tipo torpedo. - Google Patents
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Abstract
Aparato portable de microinfusión pulsátil de
hormonas basado en sistema motriz de empuje lineal tipo torpedo.
Este aparato comprende dos subsistemas, uno
mecánico y otro de control.
El subsistema mecánico se basa en un mecanismo
de empuje lineal con un micro-motorreductor (3)
embebido en un casquillo roscado que a través del tornillo (2)
desplaza el vástago de una jeringa (5).
El subsistema de control es de tipo realimentado
en posición mediante un codificador angular (1) y utiliza un
microcontrolador programable desde un computador externo e incorpora
mecanismos redundantes de seguridad.
Las reducidas dimensiones y peso del aparato
permiten su portabilidad.
Description
Aparato portable de microinfusión pulsátil de
hormonas basado en sistema motriz de empuje lineal tipo torpedo.
Tiene aplicación en la industria del aparataje
médico.
Aunque existen otros aparatos de microinfusión
en el mercado, sus sistemas mecánicos de empuje incorporan en
general distintos tipos de reenvíos mecánicos, así como la
electrónica completa de control dentro del propio aparato,
complicando su construcción y elevando su coste. El aparato de la
presente invención incorpora elementos y sistemas totalmente
novedosos, como la programación externa, el sistema de empuje tipo
"torpedo", sistemas redundantes de seguridad, el uso de
jeringas comerciales para la dispensación del producto y demás
características que se detallan a lo largo de esta memoria, con lo
cual se logra, entre otras cosas, un coste reducido frente a otros
aparatos.
La presente invención, según expresa su propio
título, se refiere a un aparato de tamaño miniatura que puede
bombear hormonas y otros medicamentos inyectables de forma pulsátil
y totalmente controlada en período y tiempo de infusión, basado en
un sistema motriz totalmente novedoso, ya que incorpora un
micro-motorreductor con un tornillo en su eje de
salida y un casquillo roscado que lo contiene, de tal manera que se
consigue un sistema lineal de empuje tipo "torpedo" reduciendo
al mínimo el número, así como la complejidad y coste de las piezas
mecánicas necesarias para conseguir el movimiento lineal. Al mismo
tiempo incorpora una electrónica de control sofisticada que permite
ser programado desde el exterior, con un computador, de modo que se
reduce también así el número de elementos electrónicos necesarios y
el coste total del aparato. Por último, se utilizan el mayor número
de elementos comerciales posible, como el
micro-motorreductor, la jeringa, la pila y el
portapila, etc.
El aparato comprende dos subsistemas, uno
mecánico y otro de control.
El subsistema mecánico está formado por un
conjunto fijo micro-motorreductor con codificador
angular incorporado, que porta en su eje de salida un tornillo que
trabaja sobre la rosca interior de un casquillo que embebe al
conjunto motriz, y que se desplaza linealmente gracias a una guía
lineal. El casquillo empuja el vástago cortado de una jeringa
comercial cuya camisa se encuentra solidaria a la carcasa del
aparato.
La ventaja más importante de este sistema de
empuje lineal reside en su extremada sencillez, reduciendo al
mínimo el número de piezas mecánicas necesarias, logrando construir
un par prismático con motricidad autónoma con el
micro-motorreductor y tan sólo tres piezas
adicionales, consistentes en un pequeño cilindro macizo roscado
exteriormente (tornillo) que se amarra al eje de salida de la
reductora, un cilindro hueco o casquillo roscado interiormente, y
una guía que puede ser interna o externa al casquillo, y que en este
caso se ha preferido de realización interna, puesto que de esta
forma se compacta más todo el conjunto.
El tornillo, de corta longitud, gira sobre la
rosca interior del casquillo. El
micro-motorreductor se encuentra fijo (solidario a
la carcasa del aparato), mientras que el casquillo se encuentra
guiado por una lengüeta (guía macho) que se solidariza a la carcasa
del propio micro-motorreductor, a través de un
lengüetero (guía hembra) mecanizado sobre la parte interna del
casquillo, interfiriendo con la rosca, aunque sin efectos mecánicos
importantes. Este guiado también puede ser externo, con el macho
sobre el casquillo y la hembra en la carcasa del aparato. El
realizarlo por el interior tiene la ventaja de que todo el conjunto
queda encerrado dentro del propio casquillo, consiguiendo un
conjunto motriz de empuje totalmente autónomo desde el punto de
vista mecánico.
Al girar el motor eléctrico miniatura, ataca a
la reductora y su eje de salida hace girar al tornillo, que hace
avanzar al casquillo ya que tiene su giro impedido por la guía
(lengüeta).
Exteriormente este conjunto tiene un aspecto
compacto, ya que se observa la parte trasera del
micro-motorreductor, que es cilíndrico y que se
amarra a un punto fijo, así como el casquillo, que también es
cilíndrico, de diámetro algo mayor, y que contiene en su interior a
la mayor parte del micro-motorreductor cuando se
encuentra en la posición más cerrada. Para que éste conjunto sea
interesante en cuanto a su empacho, la carrera total debe ser
similar a la longitud total del
micro-motorreductor, de forma que en su posición
cerrada prácticamente ocupe la misma longitud que tiene el
casquillo, de tal manera que todo el conjunto queda embebido por
dicho casquillo, siendo ésta otra de las ventajas importantes de
este nuevo aparato de microinfusión.
Por su aspecto compacto, cilíndrico alargado y
mecánicamente autónomo, se ha dado en llamar a este sistema tipo
"torpedo".
Finalmente el casquillo ataca al vástago de la
jeringa, que tiene su camisa solidaria a la carcasa del aparato,
teniendo su giro impedido gracias a las alas de la jeringa, que
encajan sobre una hembra de forma similar mecanizada a tal efecto
en la carcasa, de manera que la jeringa encaja en la carcasa sin
posibilidad de movimiento cuando se encuentra cerrada.
La simplicidad mecánica da lugar lógicamente a
un bajo coste constructivo, tanto en materia prima como en montaje,
a un bajo y sencillo mantenimiento, a una mayor seguridad y
simplicidad en el funcionamiento, y, en definitiva, a un sistema de
gran eficiencia frente a otros sistemas de microinfusión, que
suelen hacer uso de distintos tipos de reenvíos y sistemas de
transmisión, con relaciones de transmisión incorporadas.
Otra ventaja mecánica de este aparato viene
constituida por el uso casi exclusivo de elementos comerciales,
desde el micro-motorreductor hasta la jeringa, lo
cual abarata extraordinariamente su coste, además de simplificar su
construcción, reparación, mantenimiento y uso repetitivo.
En cuanto a la carcasa del aparato, se diseña de
forma totalmente estanca, algo que es posible gracias a que este
aparato no cuenta con interruptores o mandos externos en la carcasa,
realizándose la programación desde un computador externo antes de
ser cerrado herméticamente.
En su forma de realización preferida, la carcasa
cuenta con tres piezas encastrables con empaquetaduras que aseguran
su estanqueidad. Una de estas piezas es el cuerpo principal, que
contiene y da soporte al sistema de empuje tipo torpedo antes
detallado, a las placas electrónicas, fines de carrera, cableados
internos, pila y soporte de pila, terminales conectores (para la
programación normal de la infusión y para la grabación del programa
de control en el microcontrolador). Otra de las piezas da soporte a
la jeringa y al extremo roscado del catéter, y se cierra sobre la
primera encajando en la misma. Esta segunda pieza está diseñada de
manera que al abrirse permite cambiar la jeringa y sustituir la
pila. La última pieza sirve para proteger y a la vez permitir el
acceso al conector de programación de la infusión a nivel de
usuario y al conector de grabación del programa de control a nivel
de fabricante.
La carcasa completa se sujeta al paciente
mediante un cinturón, que en su forma de realización preferida es
de silicona para permitir la ducha del paciente con el equipo
estanco en funcionamiento y sin necesidad de retirarlo.
El subsistema electrónico de control consta de
un microcontrolador que permite programar la cantidad a inyectar y
el período entre infusiones. La cantidad inyectada es proporcional
al avance lineal del tornillo y a la sección interna transversal de
la camisa de la jeringa empleada. La precisión en el volumen
inyectado depende únicamente del avance lineal mínimo que se puede
obtener y, por tanto, no está condicionado por otras variables
constructivas ni depende de factores externos como presión del
líquido o del tiempo de inyección.
El avance lineal se produce por el giro del
micro-motorreductor que está controlado por un
circuito electrónico que compara el ángulo girado con la
correspondiente referencia que viene especificada por el ángulo
mínimo que se puede girar y la relación de reducción que se utiliza
en el sistema motriz. El sistema de control para el micromotor
cuando el ángulo total girado es igual al ángulo que se tiene
fijado como referencia. Como medida de seguridad, no se permite que
el motor gire más de un determinado tiempo, lo que equivale a
permitir un máximo avance lineal. De esta manera, si el sistema de
control fallara porque no recibe señal del codificador angular, se
pararía el avance del micromotor transcurrido un determinado
tiempo. De igual forma, y como medida redundante de protección, el
sistema pararía si no se recibe señal del codificador angular en un
intervalo de tiempo determinado.
El sistema de control también incluye un
mecanismo general de seguridad que desconecta permanentemente la
alimentación del micromotor cuando se detecta un fallo en el
aparato.
Cualquier fallo en el funcionamiento del aparato
es indicado por una señal óptica mediante diodo LED y una señal
acústica cuyo periodo es ajustable por programa.
Los parámetros del aparato relativos a un
determinado tratamiento son programables y se pueden fijar desde
cualquier equipo informático externo, lo cual elimina la necesidad
de una interfaz de programación dentro del aparato, simplificando
la electrónica y reduciendo así el coste del equipo. El aparato no
requiere de ninguna pantalla ni tampoco de botones externos,
mejorando así la su estanqueidad. La interfaz de programación puede
estar realizada en cualquier equipo informático utilizando algunas
de las herramientas de programación disponibles en el mercado. En
especial, esta interfaz se beneficia de la posibilidad de utilizar
un entorno gráfico amigable para la introducción de los datos del
tratamiento. Asimismo, se puede emplear para especificar algún
parámetro adicional o incluso para establecer el tipo de jeringa
que se va a utilizar. La comunicación entre el aparato y el equipo
informático externo se realiza a través de un cable especial que
sólo está conectado durante el tiempo necesario para fijar los
datos del tratamiento. También se utiliza otro cable para la
grabación del programa de control en la memoria interna del
microcontrolador. Este cable sólo es necesario para borrar la
memoria interna tipo flash del microcontrolador y para grabar un
nuevo programa, por lo que el conector no está disponible para el
uso corriente del aparato en el tratamiento ambulatorio.
Para la alimentación de los circuitos
electrónicos se emplea una única pila miniatura. Los circuitos
electrónicos auxiliares disponibles permiten controlar la tensión
mínima de la pila, medir el consumo de energía del motor para
detectar fallos del aparato. También se incluye un circuito
electrónico encargado de activar los demás circuitos cuando el
sistema motriz deba estar en funcionamiento, reduciendo el consumo
durante el tiempo en que el aparato no debe inyectar y alargando
la duración de la pila. Otra característica sobresaliente de este
aparato de microinfusión es que con una única pila se puede
inyectar toda la cantidad de líquido previsto en el tratamiento
médico.
El aparato está miniaturizado de manera que
pueda ser portado por el paciente durante todo el período de
tratamiento.
En los dibujos incluidos en la presente memoria
se trata de plasmar de forma gráfica y sencilla la invención de la
presente solicitud.
La figura 1 representa una sección longitudinal
del aparato en alzado, mostrando las distintas partes internas que
lo componen, a saber:
- (1)
- micro-motorreductor con codificador angular
- (2)
- tornillo en el eje de salida del micro-motorreductor
- (3)
- casquillo roscado interiormente y que embebe al conjunto motriz
- (4)
- vástago de la jeringa comercial
- (5)
- camisa de la jeringa comercial, solidaria a la carcasa del aparato
- (6)
- carcasa del aparato
- (7)
- microcontrolador y placas de electrónica
- (8)
- pila y portapila
La figura 2 muestra el aparato en alzado con
transparencias.
La figura 3 muestra una vista externa del
conjunto una vez montado.
La forma de realización preferida del aparato
portable de microinfusión pulsátil de hormonas basado en sistema
motriz de empuje lineal tipo torpedo de la presente solicitud
consiste en la utilización de un micro-motorreductor
de 10 milímetros de diámetro con codificador angular comercial, de
reducción 256:1, una jeringa comercial plástica de 5 centímetros
cúbicos de capacidad, un sistema mecánico de empuje lineal
consistente en un tornillo M11 y su correspondiente casquillo
roscado interiormente, ambos construidos en metal inoxidable, dos
tarjetas electrónicas con circuitos de control, entre los que se
encuentra un microcontrolador PIC 16F876 de Microsystems, un
microinterruptor de fin de carrera para el empujador lineal tipo
"torpedo", una pila tipo 23A de 12 V miniatura con su
correspondiente portapila plástico y una carcasa exterior plástica
que cierra el aparato, formada a su vez por un cuerpo principal que
soporta el sistema de empuje y las tarjetas, una tapa que sirve de
guía y soporte a la jeringa y el catéter, y otra tapa que habilita
la conexión externa con el equipo de programación. Todas ellas
disponen de cierre hermético, todo ello tal y como muestran las
figuras incluidas con la memoria. El catéter es igualmente
comercial, con cierre de rosca y sus correspondientes mariposa y
aguja miniatura. El programa de control del aparato está escrito en
lenguaje ensamblador de la familia de microcontroladores PIC. La
interfaz externa de programación consiste en un programa escrito en
VisualBasic, que permite definir los parámetros del tratamiento así
como también introducir nuevos tipos de jeringas y fijar otros
parámetros de diseño (alarmas y nivel acústico de las mismas).
El aparato es apto para cualquier aplicación
médica de tratamientos farmacológicos que requieren la
administración pulsátil de líquidos, en particular, tratamientos
hormonales y administración de insulina.
Claims (6)
- Se reivindica como de nueva y propia invención la propiedad y explotación exclusiva de:1. Aparato portable de microinfusión pulsátil de hormonas basado en sistema motriz de empuje lineal tipo torpedo utilizable en tratamiento ambulatorio, caracterizado por la arquitectura mecánica de su sistema de empuje, consistente en un sistema cilíndrico lineal tipo "torpedo", que contiene un micro-motorreductor cilíndrico comercial, un tornillo montado sobre el eje de salida del reductor, y un casquillo hueco roscado interiormente sobre el que gira el tornillo que además posee una guía lineal que impide su propio giro, obteniendo un sistema de empuje cilíndrico compacto.
- 2. Aparato portable de microinfusión pulsátil de hormonas basado en sistema motriz de empuje lineal tipo torpedo, según reivindicación 1, caracterizado porque la mayor parte de los elementos utilizados son comerciales, como el micro-motorreductor, la jeringa, el catéter, la pila, y el portapila, consiguiendo un sistema muy estándar y de reducido coste.
- 3. Aparato portable de microinfusión pulsátil de hormonas basado en sistema motriz de empuje lineal tipo torpedo, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por su carcasa, formada por tres piezas, la intermedia que soporta al sistema de empuje completo, las placas de electrónica, los fines de carrera y la pila con su portapila. La de un extremo que soporta la jeringa y el catéter con su aguja, amarrado a dicha pieza mediante su rosca especial. Y finalmente la del otro extremo, que sirve como tapa de los conectores de programación por parte del usuario y de grabación del programa de control por parte del
fabricante. - 4. Aparato portable de microinfusión pulsátil de hormonas basado en sistema motriz de empuje lineal tipo torpedo, según reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado porque incluye mecanismos redundantes de seguridad ante fallos del sistema de control del aparato que desconecta completamente la alimentación al micromotor, consistentes en limitar el número máximo de vueltas que puede girar el micromotor, en detectar ausencia de pulsos en los codificadores angulares. También se incluye un mecanismo que desconecta el aparato si se sobrepasa una determinada sobreintensidad, lo cual puede ser debido a un fallo en el sistema mecánico (por ejemplo, un agarrotamiento) o una obturación del catéter.
- 5. Aparato portable de microinfusión pulsátil de hormonas basado en sistema motriz de empuje lineal tipo torpedo, según reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, caracterizado porque el sistema electrónico de control es de bajo consumo porque incluye un mecanismo electrónico que automáticamente desconecta durante el tiempo entre dos pulsaciones consecutivas todos los circuitos electrónicos no imprescindibles para el funcionamiento latente del aparato, esto es, sólo deja en funcionamiento el microcontrolador con el sistema de interrupciones externas y el reloj digital.
- 6. Aparato portable de microinfusión pulsátil de hormonas basado en sistema motriz de empuje lineal tipo torpedo, según reivindicaciones 1, 2, 3, 4, y 5, caracterizado porque este aparato dispone de un sistema de control interno mediante un microcontrolador cuyos parámetros son fijados utilizando un equipo informático externo.
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EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20051101 Kind code of ref document: A1 |
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FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2242465B1 Country of ref document: ES |
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FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180808 |