ES2261264T3

ES2261264T3 - Viscosimetro de tubo ascendente dual/capilar unico.

Info

Publication number: ES2261264T3
Application number: ES00982052T
Authority: ES
Inventors: Kenneth Kensey; William N. Hogenauer; Young Cho; Sangho Kim
Original assignee: Rheologics Inc
Current assignee: Rheologics Inc
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: US20020040196A1; US6907772B2; BR0015526A; KR20020063571A; CN1390302A; AU768187B2; HUP0203826A2; KR100747605B1; CA2391178C; WO2001036936A1; US20040194538A1; ATE322004T1; NO20022213L; DE60027047D1; AU1912901A; US6745615B2; US6402703B1; MXPA02004755A; RU2256164C2; IL149494A0

Abstract

Aparato (20, 120) para determinar la viscosidad de un fluido no newtoniano a múltiples velocidades de cizallamiento usando una diferencia de presión decreciente, comprendiendo el aparato: una fuente de fluido no newtoniano (22, 122); un tubo capilar (52) que presenta un primer extremo acoplado a la fuente de fluido (22) a través de un primer tubo ascendente (R1); un primer extremo de un segundo tubo ascendente (R2) acoplado a un segundo extremo del tubo capilar (52), y un segundo extremo expuesto a la presión atmosférica; unos sensores (54, 56) para detectar, cuando están en funcionamiento, el movimiento del fluido no newtoniano, provocado por la diferencia de presión decreciente, a través del primer y el segundo tubos ascendentes (R1, R2) a múltiples velocidades de cizallamiento a medida que el fluido no newtoniano se mueve desde la fuente (21, 122), a través del primer tubo ascendente (R1) pasando por el tubo capilar (52) y hacia el segundo tubo ascendente (R2) en un flujo laminar, estando dispuestos los sensores (54, 56) para generar datos referentes al movimiento relativo del fluido no newtoniano entre los dos tubos ascendentes (R1, R2) en relación con el tiempo; y un ordenador (58) conectado a los sensores (54, 56) para calcular la viscosidad del fluido no newtoniano a partir de los datos generados.

Description

Viscosímetro de tubo ascendente dual/capilar único.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere en general a un aparato y a un método para medir la viscosidad de líquidos, y más particularmente, a un aparato y a métodos para medir in vivo la viscosidad de la sangre de un ser vivo y en un amplio intervalo de velocidades de cizallamiento.

La importancia de determinar la viscosidad de la sangre es bien conocida. Fibrogen, Viscosity and White Blood Cell Count Are Major Risk Factors for Ischemic Heart Disease, de Yarnell et al., Circulation, Vol. 83, n.º 3, marzo de 1991; Postprandial Changes in Plasma and Serum Viscosity and Plasma Lipids and Lipoproteins After an Acute Test Meal, de Tangney, et al., American Journal for Clinical Nutrition, 65:36-40, 1997; Studies of Plasma Viscosity in Primary Hyperlipoproteinaemia, de Leonhardt et al., Atherosclerosis 28, 29-40, 1977; Effects of Lipoproteins on Plasma Viscosity, de Seplowitz, et al., Atherosclerosis 38, 89-95, 1981; Hyperviscosity Syndrome in a Hypercholesterolemic Patient with Primary Biliary Cirrhosis, Rosenson, et al., Gastroenterology, Vol. 98, n.º 5, 1990; Blood Viscosity and Risk of Cardiovascular Events:the Edinburgh Artery Study, de Lowe et al., British Journal of Hematology, 96, 168-171, 1997; Blood Rheology Associated with Cardiovascular Risk Factors and Chronic Cardiovascular Diseases: Results of an Epidemiologic Cross-Sectional Study, de Koenig, et al., Angiology, The Journal of Vascular Diseases, November 1988; Importance of Blood Viscoelasticity in Arteriosclerosis, de Hell, et al., Angiology, The Journal of Vascular Diseases, junio de 1989; Thermal Method for Continuous Blood-Velocity Measurements in Large Blood Vessels, and Cardiac-Output Determination, de Delanois, Medical and Biological Engineering, Vol. 11, n.º 2, marzo de 1973; Fluid Mechanics in Atherosclerosis, de Nerem, et al., Handbook of Bioengineering, Capítulo 21,1985.

Se han realizado muchos esfuerzos para desarrollar aparatos y métodos con vistas a determinar la viscosidad de la sangre. Theory and Design of Disposable Clinical Blood Viscometer, de Litt et al., Biorheology, 25, 697-712, 1988; Automated Measurement of Plasma Viscosity by Capillary Viscometer, de Cooke, et al., Journal of Clinical Pathology 41, 1213-1216, 1988; A Novel Computerized Viscometer/Rheometer de Jimenez and Kostic, Rev. Scientific Instruments 65, Vol 1, enero de 1994; A New Instrument for the Measurement of Plasma-Viscosity, de John Harkness, The Lancet, págs. 280-281, agosto de 10, 1963; Blood Viscosity and Raynaud's Disease, de Pringle, et al., The Lancet, págs. 1086 a 1089, 22 de mayo, 1965; Measurement of Blood Viscosity Using a Conicylindrical Viscometer, de Walker et al., Medical and Biological Engineering, págs. 551 a 557, septiembre de 1976.

Una de las referencias, a saber, The Goldman Algorithm Revisited: Prospective Evaluation of a Computer-Derived Algorithm Versus Unaided Physician Judciment in Suspected Acute Myocardial Infarction, de Qamar, et al., Am Heart J 138(4):705-709, 1999, describe el uso del algoritmo de Goldman para proporcionar un indicador en el infarto agudo de miocardio. El algoritmo de Goldman utiliza básicamente hechos del historial de un paciente, el reconocimiento médico y el electrocardiograma de ingreso (sala de urgencias) para proporcionar un indicador del AMI.

Adicionalmente, existe una serie de patentes referentes a aparatos y métodos de medición de la viscosidad de la sangre. Consultar, por ejemplo, las patentes US nº 3.342.063 (Smythe et al.); nº 3.720.097 (Kron); nº 3.999.538 (Philpot, Jr.); nº 4.083.363 (Philpot); nº 4.149.405 (Ringrose); nº 4.165.632 (Weber, et al.); nº 4.517.830 (Gunn, fallecido, et al.); nº 4.519.239 (Kiesewetter, et al.); nº 4.554.821 (Kiesewetter, et al.); nº 4.858.127 (Kron, et al.); 4.884.577 (Merrill); nº 4.947.678 (Hori et al.); nº 5.181.415 (Esvan et al.); nº 5.257.529 (Taniguchi et al.); nº 5.271.398 (Schlain et al.); y nº 5.447.440 (Davis, et al.).

La patente 3.342.063 de Smythe da a conocer un aparato para medir la viscosidad de una muestra de sangre basándose en la presión detectada en un conducto que contiene la muestra de sangre. La patente 3.720.097 de Kron da a conocer un método y un aparato para determinar la viscosidad de la sangre usando un caudalímetro, una fuente de presión y un transductor de presión. La patente 3.999.538 de Philpot da a conocer un método de determinación de la viscosidad de la sangre mediante la extracción de sangre de la vena a una presión constante durante un periodo de tiempo predeterminado y a partir del volumen de sangre extraído. La patente 4.083.363 de Philpot da a conocer un aparato para determinar la viscosidad de la sangre usando una aguja hueca, unos medios para extraer y recoger sangre de la vena a través de la aguja hueca, un dispositivo de medición de presión negativa, y un dispositivo de temporización. La patente 4.149.405 de Ringrose da a conocer un método para medir la viscosidad de la sangre colocando una muestra de la misma sobre un soporte y dirigiendo un haz de luz a través de la muestra y a continuación detectando la luz reflejada al mismo tiempo que el soporte se hace vibrar a una frecuencia y amplitud determinadas. La patente 4.165.632 de Weber da a conocer un método y un aparato para determinar la fluidez de la sangre absorbiendo la sangre a través de una celda de medición de tubo capilar hacia un depósito y a continuación devolviendo la sangre de vuelta a través del tubo a una velocidad constante del flujo, y estando relacionada directamente la diferencia de presión entre los extremos del tubo capilar con la viscosidad de la sangre. La patente 4.517.830 de Gunn da a conocer un aparato para determinar la viscosidad de la sangre que utiliza un tubo hueco transparente, una aguja en un extremo, un émbolo en el otro extremo para crear un vacío con vistas a extraer una cantidad predeterminada y un elemento de peso perforado que es móvil dentro del tubo y por la acción de la gravedad a una velocidad que es función de la viscosidad de la sangre. La patente 4.519.239 de Kiesewetter da a conocer un aparato para determinar el esfuerzo de cizallamiento del flujo de suspensiones, principalmente sangre, usando una cámara de medición compuesta por una configuración de conductos que simula la microcirculación natural de los conductos capilares en un ser vivo. La patente 4.554.821 de Kiesewetter da a conocer otro aparato para determinar la viscosidad de fluidos, particularmente sangre, que incluye el uso de dos ramificaciones paralelas de un bucle de flujo en combinación con un dispositivo de medición del caudal para medir el flujo en una de las ramificaciones con vistas a determinar la viscosidad de la sangre. La patente 4.858.127 de Kron da a conocer un aparato y un método para determinar la viscosidad de la sangre de una muestra de sangre en un amplio intervalo de velocidades de cizallamiento. La patente 4.884.577 de Merrill da a conocer un aparato y un método para determinar la viscosidad de la sangre de una muestra de sangre usando una columna hueca en comunicación fluídica con una cámara que contiene un lecho poroso y medios para medir el caudal sanguíneo dentro de la columna. La patente 4.947.678 de Hori da a conocer un método para la medición del cambio de la viscosidad en la sangre mediante la disposición de un sensor de temperatura en el flujo sanguíneo y la estimulación de la sangre para provocar un cambio de la viscosidad. La patente 5.181.415 de Esvan da a conocer un aparato que detecta el cambio de la viscosidad de una muestra de sangre sobre la base del deslizamiento relativo de un elemento accionador y un elemento accionado, el cual contiene la muestra de sangre, que se hacen girar. La patente 5.257.529 de Taniguchi da a conocer un método y un aparato para determinar la viscosidad de líquidos, por ejemplo, una muestra de sangre, que utiliza un par de tubos alineados verticalmente, acoplados entre sí a través de unos tubos finos al mismo tiempo que se usa un sensor de presión para medir el cambio de presión de un tubo interno con el paso del tiempo y el cambio del caudal de la sangre. La patente de Bedingham 5.421.328 da a conocer un sistema sensor de parámetros sanguíneos intravasculares que usa un catéter y una sonda con una pluralidad de sensores (por ejemplo, un sensor de O_{2}, un sensor de CO_{2}, etcétera) para medir in vivo parámetros sanguíneos específicos. La patente 5.271.398 de Schlain da a conocer un método y un aparato intravasculares para detectar el efecto pared no deseable en sensores de parámetros sanguíneos y para mover dichos sensores con vistas a reducir o eliminar el efecto pared. La patente 5.447.440 de Davis da a conocer un aparato para efectuar una variedad de ensayos que responden a un cambio de la viscosidad de un fluido de muestra, por ejemplo, la sangre.

Los métodos y dispositivos de medición de la viscosidad para fluidos son en general bien conocidos. Consultar, por ejemplo, las patentes US nº 1.810.992 (Dallwitz-Wegner); nº 2.343.061 (Irany); nº 2.696.734 (Brunstrum et al.); nº 2.700.891 (Shafer); nº 2.934.944 (Eolkin); nº 3.071.961 (Heigl et al.); nº 3.116.630 (Piros); nº 3.137.161 (Lewis et al.); nº 3.138.950 (Welty et al.); nº 3.277.694 (Cannon et al.); nº 3.286.511 (Harkness); nº 3.435.665 (Tzentis); nº 3.520.179 (Reed); nº 3.604.247 (Gramain et al.); nº 3.666.999 (Moreland, Jr. et al.); nº 3.680.362 (Geerdes et al.); nº 3.699.804 (Gassmann et al.); nº 3.713.328 (Aritomi); nº 3.782.173 (Van Vessem et al.); nº 3.864.962 (Stark et al.); nº 3.908.441 (Virloget); nº 3.952.577 (Hayes et al.); nº 3.990.295 (Renovanz et al.); nº 4.149.405 (Ringrose); nº 4.302.965 (Johnson et al.); nº 4.426.878 (Price et al.); nº 4.432.761(Dawe); nº 4.616.503 (Plungis et al.); nº 4.637.250 (Irvine, Jr. et al.); nº 4.680.957 (Dodd); nº 4.680.958 (Ruelle et al.); nº 4.750.351 (Ball); nº 4.856.322 (Langrick et al.); nº 4.899.575 (Chu et al.); nº 5.142.899 (Park et al.); nº 5.222.497 (Ono); nº 5.224.375 (You et al); nº 5.257.529 (Taniguchi et al.); nº5.327.778 (Park); y nº 5.365.776 (Lehmann et al.).

Las siguientes patentes US dan a conocer dispositivos de medición de viscosidad o del flujo, o dispositivos detectores del nivel de líquido que usan monitorización óptica: patentes US nº 3.908.441 (Virloget); 5.099.698 (Kath, et al.); 5.333.497 (Br nd Dag A. et al.). La patente 3.908.441 de Virloget da a conocer un dispositivo destinado a ser usado en un viscosímetro que detecta el nivel de un líquido en un tubo transparente mediante el uso de la fotodetección. La patente 5.099.698 de Kath da a conocer un aparato para escanear ópticamente un medidor de flujo de tipo rotámetro y determinar la posición de un flotador en el mismo. La patente 5.333.497 de Br nd Dag A. da a conocer un método y un aparato para la medición continua de la velocidad del flujo de líquido de dos tubos ascendentes por medio de un sensor de un dispositivo acoplado por carga (CCD).

La patente US nº 5.421.328 (Bedingham) da a conocer un sistema sensor de parámetros sanguíneos intravasculares.

Un registro de invención reglamentario, el H93 (Matta et al.) da a conocer un aparato y un método para medir la viscosidad elongacional de un fluido de prueba usando una cámara de cine o vídeo para monitorizar una caída del fluido bajo prueba.

Las siguientes publicaciones describen la deformabilidad de los glóbulos rojos y/o dispositivos usados para determinar la misma: Measurement of Human Red Blood Cell Deformability Using a Single Micropore on a Thin Si_{3}N_{4} Film, de Ogura et al, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 38, n.º 8, agosto de 1991; the Pall BPF4 High Efficiency Leukocyte Removal Blood Processing Fifter System. Pall Biomedical Products Corporation, 1993.

Recientemente se ha anunciado un dispositivo denominado "Hevimet 40" en www.hevinet.freeserve.co.uk. Se dice que el dispositivo Hevimet 40 es un viscosímetro completo para sangre y plasma que realiza un seguimiento del menisco de una muestra de sangre que cae debido a la gravedad a través de un capilar. Aunque el dispositivo Hevimet 40 puede ser en general adecuado para ciertas determinaciones completas de la viscosidad de la sangre o del plasma sanguíneo, parece que presenta varios inconvenientes significativos. Por ejemplo, entre otros aspectos, parece que el dispositivo Hevimet 40 requiere el uso de anticoagulantes. Por otra parte, este dispositivo se basa en la consideración de que las características circulatorias de la muestra de sangre durante un periodo de 3 horas son las mismas que las correspondientes a la sangre circulante del paciente. Puede que esta consideración no sea totalmente válida.

El documento WO 9910724 (VISCO TECHNOLOGIES INC) da a conocer un sistema de medición de la viscosidad de la sangre que monitoriza el cabezal ascendente de una columna de fluido que representa la sangre de un ser vivo para determinar la viscosidad de la sangre en un intervalo de velocidades de cizallamiento.

A pesar de la existencia de la tecnología anterior, sigue existiendo la necesidad de un aparato y un método para obtener la viscosidad de la sangre de un ser vivo in vivo y en un intervalo de velocidades de cizallamiento, y de la obtención de dichos datos en un intervalo de tiempo breve.

Objetivo de la invención

Por consiguiente, el objetivo general de la presente invención consiste en proporcionar un aparato para satisfacer la necesidad mencionada.

Otro de los objetivos de la presente invención consiste en proporcionar un aparato de medición de la viscosidad para determinar la viscosidad de la sangre circulante en un intervalo de velocidades de cizallamiento, especialmente a unas velocidades de cizallamiento bajas.

Todavía otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato para determinar la viscosidad de la sangre circulante de un ser vivo (por ejemplo, medición in vivo de la viscosidad de la sangre) sin la necesidad de medir directamente la presión, el flujo y el volumen.

Todavía otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato capaz de ofrecer una indicación de la viscosidad de la sangre circulante de un ser vivo en un periodo de tiempo breve.

Todavía otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato para medir la viscosidad de la sangre circulante de un ser vivo y con una invasividad mínima.

Todavía otro de los objetivos de la presente invención consiste en proporcionar un aparato para medir la viscosidad de la sangre circulante de un ser vivo, que no requiera el uso de anticoagulantes, u otros productos químicos o materiales biológicamente activos.

Aún otro de los objetivos de la presente invención es proporcionar un aparato para medir la viscosidad de la sangre de un ser vivo, que no requiere la exposición de la sangre a la atmósfera o el oxígeno.

Todavía otro de los objetivos de la presente invención es proporcionar un aparato para determinar la viscosidad de la sangre circulante de forma simultánea con el desvío de la sangre hacia unos medios transportadores (por ejemplo, una aguja) cuando dichos medios están acoplados a, por ejemplo, insertados en, el paciente.

Todavía otro de los objetivos de la presente invención es proporcionar un aparato para medir la viscosidad de la sangre circulante de un ser vivo, que comprende partes desechables para mantener un entorno estéril, sencillez de uso y repetición de pruebas.

Todavía otro de los objetivos de la presente invención es proporcionar un aparato de medición de la viscosidad de la sangre para determinar el punto tixotrópico de la sangre.

Aún otro de los objetivos de la presente invención consiste en proporcionar un aparato para determinar el límite de fluencia de la sangre circulante.

Por otra parte, otro de los objetivos de la presente invención consiste en proporcionar un aparato para detectar la viscosidad de la sangre circulante con vistas a evaluar la eficacia de productos farmacéuticos, etcétera, para modificar la viscosidad sanguínea de la sangre circulante de un ser vivo.

Aún otro de los objetivos de la presente invención consiste en proporcionar un aparato para detectar la viscosidad de la sangre circulante de un paciente al mismo tiempo que se anulan los efectos de la presión venosa.

Sumario de la invención

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para determinar la viscosidad de un fluido no newtoniano a múltiples velocidades de cizallamiento usando una diferencia de presión decreciente. El aparato comprende: una fuente de fluido no newtoniano; un tubo capilar que tiene un primer extremo acoplado a la fuente de fluido a través de un primer tubo ascendente; un primer extremo de un segundo tubo ascendente acoplado a un segundo extremo del tubo capilar, y un segundo extremo expuesto a la presión atmosférica; y sensores. Durante su uso, los sensores están destinados a detectar el movimiento del fluido no newtoniano, provocado por la diferencia de presión decreciente, a través del primer y el segundo tubos ascendentes a múltiples velocidades de cizallamiento a medida que el fluido no newtoniano se mueve desde la fuente, a través del primer tubo ascendente pasando por el tubo capilar y hacia el segundo tubo ascendente en un flujo laminar. Los sensores están dispuestos para generar datos referentes al movimiento del fluido no newtoniano con el tiempo. Se dispone de un ordenador conectado a los sensores para calcular la viscosidad del fluido no newtoniano a partir de los datos generados.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para determinar la viscosidad de un fluido no newtoniano a múltiples velocidades de cizallamiento usando una diferencia de presión decreciente. El aparato comprende: una fuente de fluido no newtoniano; un primer tubo ascendente que tiene un primer extremo expuesto a la presión atmosférica y un segundo extremo acoplado a la fuente de fluido; un segundo tubo ascendente que tiene un primer extremo acoplado a la fuente de fluido y un segundo extremo expuesto a la presión atmosférica; comprendiendo dicho segundo tubo ascendente unas dimensiones de tubo capilar en sección; sensores. Los sensores están destinados para detectar, durante su uso, el movimiento del fluido no newtoniano, provocado por la diferencia de presión decreciente, a través del primer y el segundo tubos ascendentes a múltiples velocidades de cizallamiento a medida que el fluido no newtoniano se mueve desde la fuente, a través del primer tubo ascendente pasando por el tubo capilar y hacia el segundo tubo ascendente en un flujo laminar. Los sensores están dispuestos para generar datos referentes al movimiento relativo del fluido no newtoniano entre los dos tubos ascendentes con el tiempo. Se dispone de un ordenador conectado a los sensores para calcular la viscosidad del fluido no newtoniano a partir de los datos generados.

Descripción de los dibujos

Otros objetivos y muchas de las ventajas previstas de la presente invención se pondrán más claramente de manifiesto cuando la misma se entienda mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada, considerada en relación con los dibujos adjuntos en los cuales:

la Fig. 1 es un diagrama de bloques del viscosímetro de tubo ascendente dual/capilar único (DRSC);

la Fig. 2 es una vista frontal de una forma de realización del viscosímetro DRSC que representa los receptáculos respectivos para los medios receptores de sangre, con su puerta abierta, y la parte de analizador/salida;

la Fig. 2A es una vista frontal de la forma de realización del viscosímetro DRSC de la Fig. 2 aunque con uno de los detectores de nivel de columna sustituido por un detector de punto único;

la Fig. 3 es una vista lateral de la forma de realización de la Fig. 2;

la Fig. 4 es un diagrama funcional del viscosímetro DRSC justo antes de realizar una pasada de prueba de viscosidad;

la Fig. 5 es un diagrama funcional del viscosímetro DRSC durante la pasada de prueba de viscosidad;

la Fig. 6 muestra una representación gráfica de las columnas respectivas de fluido en los tubos ascendentes del viscosímetro DRSC durante la pasada de prueba de viscosidad;

las Figs. 7A a 7C representan el funcionamiento del mecanismo de válvula del viscosímetro DRSC junto antes de, y durante, la pasada de prueba de viscosidad;

la Fig. 8 es un diagrama de bloques correspondiente al viscosímetro DRSC, el cual detecta el movimiento de la columna de fluido en cada uno de los tubos ascendentes usando varios tipos de sensores;

las Figs. 9A a 9B comprenden un diagrama de flujo del funcionamiento del viscosímetro DRSC;

la Fig. 10A muestra una representación gráfica de la viscosidad de la sangre circulante de un paciente vivo, representada gráficamente para un intervalo de velocidades de cizallamiento;

la Fig. 10B muestra una representación gráfica del logaritmo de la viscosidad de la sangre circulante de un paciente vivo, representada gráficamente con respecto al logaritmo de las velocidades de cizallamiento;

la Fig. 11 representa una implementación de la parte de capilar y tubos ascendentes de los medios receptores de sangre;

la Fig. 12 es una vista parcial en sección transversal según la línea 12-12 de la Fig. 11;

la Fig. 13 es un diagrama de bloques de un segundo viscosímetro más preferido de tubo ascendente dual/capilar único (DRSC);

la Fig. 14 es una vista frontal de la segunda forma de realización del viscosímetro DRSC que representa los receptáculos respectivos para los medios receptores de sangre, con su puerta abierta, y la parte del analizador/salida;

la Fig. 14A es una vista frontal de la forma de realización del viscosímetro DRSC de la Fig. 14 aunque con uno de los detectores de nivel de columna sustituido por un detector de punto único;

la Fig. 15 es un diagrama funcional de la segunda forma de realización del viscosímetro DRSC justo antes de realizar una pasada de prueba de viscosidad;

la Fig. 16 es un diagrama funcional de la segunda forma de realización del viscosímetro DRSC durante la pasada de la prueba de viscosidad;

las Figs. 17A a 17C representan el funcionamiento del mecanismo de válvula de la segunda forma de realización del viscosímetro DRSC justo antes de, y durante, la pasada de la prueba de viscosidad;

la Fig. 18 es un diagrama de bloques correspondiente a la segunda forma de realización del viscosímetro DRSC, el cual detecta el movimiento de la columna de fluido en cada uno de los tubos ascendentes usando varios tipos de sensores;

las Figs. 19A a 19B comprenden un diagrama de flujo del funcionamiento de la segunda forma de realización del viscosímetro DRSC;

la Fig. 20 representa una implementación de la parte de capilar y tubos ascendentes de los medios receptores de sangre para la segunda forma de realización del viscosímetro DRSC; y

la Fig. 21 es una vista parcial en sección transversal tomada según la línea 21-21 de la Fig. 20.

Descripción detallada de las formas de realización preferidas

Una de las innovaciones clave de la presente invención es la detección del movimiento de un fluido a múltiples velocidades de cizallamiento usando una diferencia de presión decreciente. Esta situación se puede observar más claramente en la Fig. 16, la cual muestra una fuente de fluido (por ejemplo, la sangre circulante de un ser vivo a través de unos medios transportadores de sangre 26) elevada por encima de una posición de referencia horizontal (h_{ref}). La figura también representa un resistor de flujo (por ejemplo, un tubo capilar 52) que tiene un extremo en comunicación fluídica con la fuente de fluido (por ejemplo, a través de un tubo ascendente R1) y su otro extremo acoplado a un tubo ascendente (R2) que está expuesto a la presión atmosférica. Tal como se describirá de forma más detallada posteriormente, cuando se abre un mecanismo de válvula 46, el fluido se mueve desde la fuente de fluido, a través del resistor de flujo y hacia el tubo ascendente, inicialmente a una velocidad elevada y a continuación ralentizándose debido a la diferencia de presión decreciente, es decir, pasando por un intervalo de velocidades de cizallamiento. Un sensor (por ejemplo, un detector de nivel de columna 56) detecta este movimiento del fluido a través de las múltiples velocidades de cizallamiento. Cuando estos datos de la altura con respecto al tiempo se proporcionan a un ordenador (por ejemplo, un procesador) junto con los parámetros del resistor de flujo, se puede determinar la viscosidad del fluido en las múltiples velocidades de cizallamiento. Esta opción es importante para determinar la viscosidad de fluidos no newtonianos. La presente solicitud de patente da a conocer varias aplicaciones de esta estructura para determinar la viscosidad de un fluido no newtoniano ilustrativo: la sangre circulante de un ser vivo.

Para medir la viscosidad de la sangre circulante, incluyendo la sangre total, de un ser vivo, en general son preferibles el aparato y el método dados a conocer en A.S.N. 08/919.906 (publicado como solicitud PCT WO 99/10724 y actualmente patente US nº 6.019.735) en general son preferibles. Para anular los efectos de la presión venosa a bajas velocidades de cizallamiento, con el aparato y método mencionados se puede usar la colocación de manguitos en el ser vivo, u otros medios adecuados. La presente invención proporciona una alternativa a este aparato conocido.

En la Fig. 1, se muestra en general con la referencia 20 un aparato y un método de la presente invención para anular la presión a bajas velocidades de cizallamiento con vistas a medir la viscosidad de la sangre circulante, incluyendo la sangre total, de un ser vivo. El viscosímetro de tubo ascendente dual/capilar único (DRSC) 20 comprende básicamente unos medios receptores de sangre 22 y una parte de analizador/salida 24. El paciente se conecta al viscosímetro DRSC 20 a través de unos medios transportadores de sangre circulante 26, por ejemplo, una aguja, una aguja IV, un catéter permanente, etcétera, o cualquier estructura equivalente que puede transportar sangre circulante desde un paciente al viscosímetro DRSC 20. Tal como se describirá de forma detallada posteriormente, la parte de analizador/salida 24 proporciona una pantalla 28 para presentar la información de la viscosidad, así como otra información, al operador. La parte de analizador/salida 24 también puede proporcionar esta información a otros medios de salida 30 adecuados, tales como un registrador de datos 32, otro(s) ordenador(es) 34, una impresora 36, un trazador de gráficos 38, ordenadores/medios de almacenamiento remotos 40, a Internet 42 o a otros servicios en línea 44.

Los medios receptores de sangre 22 comprenden básicamente un mecanismo de válvula 46 acoplado a un primer tubo ascendente R1 por un lado y acoplado a un segundo tubo ascendente R2 a través de un tubo capilar 52 por el otro lado. El tubo capilar 52 tiene un diámetro interno uniforme y pequeño, por ejemplo, longitud de 60 mm, diámetro interno de 0,8 mm. Cuando los medios transportadores de sangre circulante 26 (en lo sucesivo "CBCM 26") se acoplan a los medios receptores de sangre 22, el mecanismo de válvula 46 controla el flujo de sangre hacia los medios receptores 22, tal como se describirá de forma detallada posteriormente. Preferentemente, cada uno de los tubos ascendentes R1 y R2 presentan las mismas dimensiones (por ejemplo, 12 pulgadas de largo, 2 mm de diámetro interno).

Debería entenderse que los medios receptores de sangre 22 pueden ser desechables o no desechables. Tal como se describirá de forma detallada posteriormente, cuando los medios receptores de sangre 22 sean desechables, los componentes (mecanismo de válvula 46, tubos ascendentes R1 y R2 y tubo capilar 52) se aseguran de forma separable en un receptáculo para los medios receptores de sangre que se puede insertar de forma rápida y sencilla, se puede usar durante la pasada de la prueba de viscosidad y a continuación se puede extraer de forma rápida y sencilla para que el usuario pueda deshacerse de él; a continuación se insertan otros medios receptores de sangre 22 desechables en preparación para la siguiente pasada de prueba de viscosidad. Por otro lado, cuando los medios receptores de sangre 22 sean no desechables, los componentes (mecanismo de válvula 46, tubos ascendentes R1 y R2 y tubo capilar 52) se pueden lavar y limpiar a fondo en su posición como preparación para la siguiente pasada de la prueba de viscosidad.

Debería entenderse que no es necesario que el tubo capilar 52 sea un tubo alargado sino que puede comprender una variedad de configuraciones tales como un tubo capilar en espiral.

La parte de analizador/salida 24 comprende básicamente un primer detector de nivel de columna 54, un segundo detector de nivel de columna 56, un procesador 58, la pantalla 28, un lector de códigos de barras 78, una unidad de control del entorno 80, y una primera batería B1 y una segunda batería auxiliar B2. El primer detector de nivel de columna 54 monitoriza el nivel de sangre en el primer tubo ascendente R1 y el segundo detector de nivel de columna 56 monitoriza el nivel de sangre en el segundo tubo ascendente R2. El procesador 58 (por ejemplo, un procesador "386" o superior, o cualquier equivalente) está dispuesto para analizar los datos de los detectores 54/56 y calcular a partir de ellos la viscosidad de la sangre, tal como se describirá también de forma detallada posteriormente. Además, el procesador 58 también controla la pantalla 28 para proporcionar la información de viscosidad y la otra información al operador así como a los otros medios de salida 30. El procesador 58 también controla al mecanismo de válvula 46 basándose en los datos provenientes de los detectores 54/56, tal como se describirá posteriormente. La batería B1 proporciona toda la potencia requerida a la parte de analizador/salida 24, actuando la batería B2 como fuente de alimentación auxiliar. El lector de códigos de barras 78 y la unidad de control del entorno 80 se describirán posteriormente.

Tal como se muestra más claramente en las Figs. 2 y 3, la forma de realización preferida del viscosímetro DRSC 20 comprende los medios receptores de sangre 22 y la parte de analizador/salida 24 contenidos en los respectivos receptáculos 60 y 62, cada uno de los cuales se puede asegurar de forma separable a un armazón común, por ejemplo, un soporte convencional para aplicaciones intravenosas (IV) 48. En esta configuración, la parte de analizador/salida 24 se puede posicionar en una orientación inclinada (ver Fig. 3) para facilitar las operaciones por parte del usuario y la visualización de la pantalla 28. No obstante, debería entenderse que las construcciones de los receptáculos respectivos son ilustrativas, y que se pueden incorporar otras sin limitar el alcance de la presente invención.

La pantalla 28 puede comprender cualquier dispositivo convencional adecuado, por ejemplo, una ELD (pantalla electroluminiscente) o una LCD (pantalla de cristal líquido) que permita la visualización tanto de texto como de gráficos. Preferentemente, la resolución de esta pantalla 28 es VGA 800 x 600 o superior. Además, aunque la forma de realización preferida utiliza una pantalla táctil la cual incorpora, entre otras cosas:

instrucciones de pantalla gráfica 61, y/o una pantalla de datos 65 (la cual incluye también la pantalla de línea de órdenes mostrada como "EJECUCIÓN DE PRUEBA"; por ejemplo, "PROBANDO", "PRUEBA EN CURSO", etcétera)

un teclado alfanumérico 68

un botón de parada de emergencia 70

indicadores del estado de las baterías, 72A y 72B, y

botones de función 74.

Debería entenderse que cualquier dispositivo de pantalla equivalente queda incluido en el ámbito más general de la invención. De este modo, a través de la pantalla 28 puede quedar disponible un número cualquiera de interfaces y botones de usuario. Por esta razón, la invención 20 no se limita a la forma de realización que se muestra en la Fig. 2. Por otra parte, la pantalla 28 se puede accionar para minimizar o maximizar, o superponer cualquier pantalla gráfica o de texto específica, tal como las disponibles en cualquier sistema operativo convencional orientado a objetos, tal como el Microsoft® WINDOWS.

El receptáculo inferior 60 comprende los medios receptores de sangre 22 y los dos detectores de nivel de columna 54 y 56. En la forma de realización preferida, cada detector de nivel de columna 54/56 comprende una matriz de diodos LED (diodo emisor de luz) 64 y un CCD (dispositivo acoplado por carga) 66 ubicados en lados opuestos de cada tubo ascendente R1 y R2. Cuando los detectores de nivel de columna 54/56 están en funcionamiento, cada matriz de diodos LED 64 ilumina su tubo ascendente respectivo R1 ó R2, y dependiendo de si hay fluido en la columna, varios píxels en el CCD 66 bien detectarán (sin fluido en la columna, permitiendo de este modo que la luz pase a través del tubo ascendente) o bien no detectarán (hay fluido presente y el mismo está obstruyendo el paso de la luz desde la matriz de diodos LED 64) la luz proveniente de la matriz de diodos LED 64. Los datos de los píxels de cada CCD 66 se trasladan al analizador/salida 24 a través de unas estructuras de conductores convencionales (no mostradas) para ser usados por el procesador 58. Además, a través de estas estructuras de conductores se proporciona la potencia para las matrices de diodos LED 64 y los CCD 66 desde las baterías B1/B2, en el caso de que las baterías estén contenidas en el receptáculo del analizador/salida 62.

Cuando los medios receptores de sangre 22 sean desechables, los mismos se aseguran de forma separable en el receptáculo 60 de tal manera que una vez se haya completado una pasada de prueba y/o se vaya a realizar una prueba en un paciente nuevo, todos los lúmenes (por ejemplo, el tubo 50, el capilar 52, los tubos ascendentes R1 y R2 y el mecanismo de válvula 46) se pueden retirar de forma sencilla/rápida, el usuario se puede deshacer de ellos y se pueden insertar un conjunto nuevo. Por ejemplo, los soportes 47 (Fig. 2) se pueden usar asegurar de forma separable las partes superior de los tubos ascendentes R1 y R2 y las partes inferiores de los tubos ascendentes R1 y R2; el mecanismo de válvula 46 comprende un acceso 49 que encaja con precisión en una abertura (no mostrada) en la pared inferior del receptáculo 60. Preferentemente, los detectores de nivel de columna 54/56 son no extraíbles con respecto al receptáculo 60. Se proporciona una puerta 76 (la cual puede estar articulada vertical u horizontalmente con respecto al receptáculo 60) para establecer un entorno oscuro durante la pasada de la prueba. La puerta 76 también sostiene al lector de códigos de barras 78, mencionada anteriormente. Este lector de códigos de barras 78 lee automáticamente un código de barras (no mostrado) que se proporciona en uno de los tubos ascendentes (por ejemplo, el R2). El código de barras contiene todos los datos predeterminados referentes a las características del tubo capilar 52 (por ejemplo, su longitud y diámetro) y las características de los tubos ascendentes R1 y R2. Esta información se traslada al procesador 58 el cual se usa a continuación para determinar la viscosidad, tal como se describirá de forma detallada posteriormente. El lector de códigos de barras 78 traslada esta información al procesador 58 a través de la estructura de conductores descrita anteriormente. Debería entenderse que la ubicación (en la puerta 76) del lector de códigos de barras 78 es solamente ilustrativa y que el ámbito de la invención incluye otras ubicaciones dentro de la unidad.

Debería entenderse que los soportes 47 no interfieren en modo alguno con la detección del nivel de columna ya que el movimiento de la sangre en cada uno de los tubos ascendentes R1 y R2 correspondientes que está siendo monitorizado durante la pasada de la prueba de viscosidad se sitúa entre los pares de los soportes superior e inferior 47.

La puerta 76 también sostiene una unidad de control del entorno 80 (por ejemplo, un calentador, un ventilador y/o un termostato) de tal manera que cuando la misma se cierra en preparación para la prueba, a continuación, el tubo capilar 52 se calienta (o se enfría) y se mantiene durante toda la pasada de la prueba con las mismas condiciones de temperatura y entorno que el paciente. Antes de la pasada, se toma la temperatura del paciente y el operador introduce esta temperatura (a través de la pantalla táctil 28). A continuación, la unidad de control del entorno 80 actúa para alcanzar y mantener esta temperatura. Debería indicarse que el ámbito más general de la presente invención abarca la inclusión de una unidad de control del entorno 80 que alcanza y mantiene la temperatura del paciente en los medios receptores de sangre 22 completos durante la pasada. La potencia para el lector de códigos de barras 78 y la unidad de control de temperatura 80 la proporciona la parte de analizador/salida 24 a través de las estructuras de conductores (no mostradas) descritas anteriormente.

En las Figs. 11-12 se muestra una implementación ilustrativa de los medios receptores de sangre 22. En particular, los tubos ascendentes R1 y R2 (por ejemplo, unas piezas moldeadas por inyección) presentan unos codos integrales 50A y 50B que se insertan en unos accesos respectivos (no mostrados) del mecanismo de válvula 46 (por ejemplo, una válvula sencilla de llave de paso de 3 vías). Antes de insertar la parte de codo 50B del tubo ascendente R2 en su acceso correspondiente del mecanismo de válvula, en el interior del tubo ascendente R2 se posiciona un inserto capilar 53 que tiene un capilar interno 52. Tal como se muestra más claramente en la Fig. 12, el inserto capilar 53 comprende un acceso de entrada cónico 55 y un acceso de salida cónico 57 para minimizar cualquier turbulencia a medida que la sangre circulante pasa desde el mecanismo de válvula a través del codo 50B y subiendo por el tubo ascendente R2.

Las baterías B1/B2 pueden comprender baterías de 12VDC, 4 amp-hora, o cualquier fuente de alimentación equivalente (por ejemplo, baterías usadas en los ordenadores portátiles convencionales, tales como baterías de ión-litio). La pantalla 28 proporciona los indicadores de estado 72A/72B para cada batería en el viscosímetro DRSC 20. En particular, cuando el viscosímetro DRSC 20 está funcionando a través de la batería B1, en la pantalla 28 se muestran los dos indicadores de batería 72A/72B. No obstante, una vez que se ha agotado la batería B1, el indicador de la batería B1 72A desaparece y el indicador de la batería B2 72B parpadea para avisar al operador de que el viscosímetro DRSC 20 está funcionando en ese momento a través de la batería auxiliar B2 y es necesario recargar la batería B1.

Como alternativa, la forma de realización de la Fig. 2 se puede modificar de manera que se use solamente un detector de nivel de columna 56 para monitorizar el nivel de una de las columnas mientras que para obtener un punto de datos a partir del nivel de la otra columna se usa un detector de punto único 954. En particular, tal como se muestra en la Fig. 2A, uno de los detectores de nivel de columna 54, se ha sustituido por un detector de punto único 954. Esta modificación se basa en la simetría de la altura de la columna de sangre (es decir, h_{1}(t) y h_{2}(t) con respecto a los datos de tiempo (ver Fig. 6). Siempre que se monitorice una de las dos columnas de sangre 82/84 (ver Fig. 4), la altura con respecto a los datos de tiempo para la otra columna de sangre se puede generar usando un único punto de altura de dicha columna. El método/medios preferidos consisten en monitorizar la columna ascendente de sangre 84 que se produce en el tubo ascendente R2 y detectar el nivel de inicial de la pasada de prueba de viscosidad (es decir, h_{1i}, tal como se describirá de forma detallada posteriormente) de la columna de sangre 82 en el tubo ascendente R1. De este modo, el ámbito más general de la presente invención incluye (1) la monitorización de ambas columnas en movimiento de sangre (Fig. 2), o (2) la monitorización de una de las columnas de sangre en movimiento al mismo tiempo que la detección de un punto de la otra columna de sangre en movimiento (Fig. 2A).

En particular, el detector de punto único 954, puede comprender (aunque sin limitarse a los mismos) un LED 964 y un fotodetector 966, los cuales detectan un nivel específico de la columna de sangre, por ejemplo, h_{1i}, tal como se describirá también de forma detallada posteriormente.

El concepto de determinación de la viscosidad usando el viscosímetro DRSC 20 consiste en monitorizar el cambio de altura de las dos columnas de sangre, que se mueven en oposición, a partir de la sangre circulante de un paciente y teniendo en cuenta las dimensiones de un capilar a través del cual debe fluir la sangre. El viscosímetro DRSC 20 realiza esta operación accionando el mecanismo de válvula 46 de manera que en primer lugar establezca una distancia de separación óptima entre las dos columnas de sangre 82 y 84 en los tubos ascendentes respectivos R1 y R2 (Fig. 4). Una vez establecida dicha distancia, el viscosímetro DRSC 20, a través de su mecanismo de válvula 46, acopla entre sí estas dos columnas de sangre 82/84 y permite que las mismas alcancen el equilibrio al mismo tiempo que monitoriza el movimiento de la sangre de las dos columnas 82/84 (Fig. 5).

En particular, tal como se muestra en la Fig. 4, al flujo de sangre continuo proveniente del paciente se le permite fluir desde el CBCM 26, a través del mecanismo de válvula 46, y hacia ambos tubos ascendentes R1 y R2. Durante este flujo, los detectores de nivel de columna 54/56 monitorizan la altura de cada columna respectiva de sangre. Cuando se alcanza la distancia de separación óptima, es decir, cuando la columna de sangre en el tubo ascendente R1 alcanza h_{1i}, y la columna de sangre en el tubo ascendente R2 alcanza h_{2i}, el mecanismo de válvula 46 detiene el flujo de sangre proveniente del CBCM 26 y simultáneamente acopla entre sí las columnas de sangre (Fig. 5). Como consecuencia, la columna de sangre en el tubo ascendente R1 cae y la columna de sangre en el tubo ascendente R2 sube hasta obtener un valor de equilibrio final, h_{\infty} (el cual, tal como se describirá posteriormente, es en realidad una deriva conocida como "\Deltah"). Es la detección de estas columnas de sangre (Fig. 5) que se mueven en oposición, también conocidas como "h_{1}(t)" y "h_{2}(t)", la que es importante para la determinación de la viscosidad de la sangre, tal como se describirá posteriormente. En la Fig. 6 se muestra la representación gráfica de h_{1}(t) y h_{2}(t).

Debería entenderse que la distancia de separación óptima, es decir, h_{1i-}h_{2i}, así como las dimensiones del tubo capilar 52, evita cualquier oscilación de las columnas de sangre al final de la pasada de la prueba de viscosidad. En otras palabras, estos dos factores proporcionan el aspecto plano de cada una de las representaciones gráficas h_{1}(t) y h_{2}(t) al final de la pasada de la prueba de viscosidad, tal como se muestra en la Fig. 6.

Las Figs. 7A a 7C representan una secuencia típica de cómo el mecanismo de válvula 46 establece las columnas de sangre en la pasada de prueba previa (Fig. 4) y las columnas de sangre en la pasada de prueba (Fig. 5). El mecanismo de válvula 46 comprende una válvula sencilla del tipo llave de paso de 3 vías. La válvula puede comprender un solenoide (por ejemplo, un solenoide de 500 mA, o un motor del tipo paso a paso, etcétera, indicado por un accionador de válvula 86) que es accionado a impulsos por el procesador 58 para accionar la válvula en la dirección adecuada. En particular, el procesador 58 ordena la rotación de la válvula emitiendo un impulso positivo o negativo hacia el solenoide. Por ejemplo, para recibir inicialmente el flujo de sangre circulante del paciente en el viscosímetro DRSC 20, el accionador de válvula 86 configura la válvula para permitir que la sangre circulante entre en ambos tubos ascendentes R1 y R2 a través de los tubos respectivos 13 y 14 (Fig. 7A). Los detectores de nivel de columna 54/56 están monitorizando sus columnas de sangre 82 y 84 respectivas durante este tiempo. Si se alcanzase primero el nivel de la columna de sangre h_{1i} correspondiente a la previa prueba, el procesador 58 emite un impulso positivo hacia el accionador de válvula 86 para interrumpir el flujo en dirección al tubo ascendente R1 (Fig. 7B); como alternativa, si se alcanzase primero el nivel de la columna de sangre h_{2i} correspondiente a la prueba previa, el procesador 58 emitiría un impulso negativo para interrumpir el flujo en dirección al tubo ascendente R2 aunque continuaría dejando que el flujo de sangre circulase hacia el tubo ascendente R1 (no mostrado). Finalmente, para acoplar entre sí los dos tubos ascendentes R1 y R2 al mismo tiempo que aislándolos con respecto al flujo de sangre circulante del paciente, el procesador 58 ordena al accionador de válvula 86 que se sitúe en la posición mostrada en la Fig. 7C.

Con respecto al detector de punto único 954 (Fig. 2A), durante el funcionamiento del aparato 20, con el mecanismo de válvula 46 abierto, la sangre fluye subiendo por el tubo ascendente R1 mientras que el fotodetector 966 continúa detectando la luz proveniente del LED 964. Una vez que la parte superior de la columna de sangre 82 interrumpe la luz proveniente del LED 964, el fotodetector 966 informa al procesador 58, el cual acciona al mecanismo de válvula 46, que detenga cualquier flujo de sangre adicional en dirección al tubo ascendente R1. Este nivel de la columna de sangre definido como h_{1i}, constituye el punto de partida inicial de la columna de sangre en el tubo ascendente R1 para la pasada de la prueba de viscosidad, es decir, la columna de sangre en el tubo ascendente R1 cae alejándose de este nivel h_{1i} cuando comienza la prueba de viscosidad. Como posición del fotodetector 966 está en la ubicación predeterminada, h_{1i}, por encima del nivel de referencia (Fig. 2), el fotodetector 966 actúa para verificar que la columna de sangre en el tubo ascendente R1 ha alcanzado la posición inicial, h_{1i}.

Como alternativa, tal como se ha mencionado anteriormente, se puede usar un detector de nivel de columna para detectar la columna de sangre en caída en el primer tubo ascendente R1 y se puede usar el detector de punto único 954 para detectar la posición inicial de la pasada de la prueba de viscosidad, h_{2i}, de la columna de sangre ascendente en el tubo ascendente R2. De este modo, el ámbito más general de la invención incluye el uso de un detector de nivel de columna para monitorizar el cambio de la posición de la columna de sangre en un tubo ascendente y el uso de un detector de punto único para detectar un único punto de la columna de sangre en el otro tubo ascendente. Debería entenderse que por medio del detector de punto único 954 se puede detectar un punto cualquiera de la columna de sangre. El punto preferido es el nivel inicial de la columna para la pasada de la prueba de viscosidad, es decir, h_{1i} o h_{2i}. No obstante, se puede detectar otro punto cualquiera en la columna para generar los datos/curva correspondientes de altura con respecto al tiempo.

Tal como se muestra en la Fig. 8, el ámbito más general de la invención incluye unos medios y/o cualesquiera para detectar el movimiento de las columnas de sangre 82/84 en los tubos ascendentes R1 y R2 (o detectar el movimiento de solamente una de las columnas al mismo tiempo que se detecta un único punto de la otra columna) y, como tal, no se limita a la disposición de la matriz de diodos LED 64/el CCD 66 y ni siquiera se limita a los detectores de nivel de columna 54/56 ó al detector de punto único. De hecho, la presente invención abarca el siguiente tipo de detecciones físicas (indicadas por "SENSOR 1" y "SENSOR 2" en la Fig. 8):

d(Peso)/dt: la variación de peso de cada columna de fluido con respecto al tiempo usando unos medios de detección de peso para cada columna de fluido como sensor; por ejemplo, w_{1}(t) - w_{2}(t);

d(Presión)/dt: la variación de presión de cada columna de fluido con respecto al tiempo usando un transductor de presión ubicado en la parte superior de cada columna de fluido; por ejemplo, p_{1}(t) - p_{2}(t);

tiempo de vuelo: la duración temporal que tarda una señal acústica en ser emitida desde un sensor (por ejemplo, ultrasónico) ubicado encima de cada columna de fluido y ser reflejada y volver al sensor; por ejemplo, tiempo de vuelo_{1}(t) - tiempo de vuelo_{2}(t);

d(Volumen)/dt: la variación de volumen de cada columna de fluido con respecto al tiempo; por ejemplo, V_{1}(t) - V_{2}(t);

d(Posición)/dt: la variación de posición de cada nivel de columna usando una cámara de vídeo digital; por ejemplo, Pos_{1}(t) - Pos_{2}(t); y

d(Masa)/dt: la variación de masa con respecto al tiempo para cada columna de fluido; por ejemplo, m_{1}(t) - m_{2}(t).

Las Figs. 9A-9B comprenden un diagrama de flujo del funcionamiento detallado del viscosímetro DRSC 20 para determinar la viscosidad del flujo sanguíneo circulante de un paciente. El tiempo total de la pasada de prueba es aproximadamente 3 minutos con los CCD 66. Cuando los valores de los píxels de los CCD 66 ya no varían, el DRSC 20 determina que se ha alcanzado \Deltah y de termina la pasada de prueba.

Tal como se ha descrito anteriormente, el concepto de determinación de la viscosidad usando el viscosímetro DRSC 20 consiste en monitorizar la variación de altura de dos columnas, que se mueven en oposición, de sangre provenientes de la sangre circulante de un paciente y teniendo en cuenta las dimensiones de un capilar a través del cual debe fluir una de las columnas de sangre.

Existe una pluralidad de modelos matemáticos que pueden ser usados como modelos de ajuste de curvas para los datos obtenidos a partir del viscosímetro 20 (y el viscosímetro 120 tal como se describirá posteriormente), tales como un modelo de ley de potencia, un modelo Casson, un modelo Carreau, un modelo Herschel-Bulkley, un modelo Powell-Eyring, un modelo Cross, un modelo Carreau-Yasuda. El ámbito más general de la presente invención incluye todos estos modelos. La siguiente descripción utiliza un modelo de ley de potencia y el mismo se usa únicamente a título de ejemplo y no a título limitativo. De este modo, una persona experta en la materia podría sustituir el modelo de ley de potencia ilustrativo que se describe a continuación por cualquiera de los anteriores modelos de ajuste de curvas.

En particular, para los fluidos no newtonianos, tal como la sangre, la viscosidad varía con la velocidad de cizallamiento, aunque el flujo de Hagen-Polseuille en el capilar se sigue manteniendo para el flujo laminar estable o casi estable. Para un fluido que presente una buena correlación con un modelo de viscosidad no newtoniana de tipo ley de potencia, la caída de la presión capilar y el caudal están relacionados de la manera siguiente:

(1)\Delta P_{c} = \frac{4kL_{c} | \dot{\gamma} |^{n}}{\phi _{c}} = \frac{4kL_{c}}{\phi _{c}} \left\bracevert \left(\frac{3n + 1}{n} \right) \frac{8Q}{\pi \phi ^{3}_{c}} \right\bracevert^{n}

en la que la velocidad de cizallamiento, \gamma está relacionada con el caudal capilar por:

(2) \dot{\gamma} = \left(\frac{3n + 1}{n} \right) \frac{8Q}{\pi \phi^{3}_{c}}

en la que la viscosidad de la ley de potencia se define como:

(3)\mu = k | \dot{\gamma} |^{n-1}

y en la que

\DeltaP_{c} = caída de la presión del tubo capilar (Pa)

L_{c} = longitud del tubo capilar (m)

Q = caudal volumétrico (m^{3}/s)

k = índice de consistencia (una constante usada en la viscosimetría capilar) - que está determinada,

n = índice de la ley de potencia (otra constante usada en la viscosimetría capilar) - que está determinado;

\phi_{c} = diámetro del tubo capilar (m)

\mu = viscosidad del fluido (centipoise, CP)

\gamma = velocidad de cizallamiento (s^{-1})

Como la sangre, un fluido no newtoniano, está bien caracterizada con un modelo de viscosidad de ley de potencia, la Ecuación (1) se puede reescribir como:

(4)\rho g(h_{1} - h_{2}) = \frac{4kL_{c}}{\phi_{c}} \left\{2 \left(\frac{3n + 1}{n} \right) \cdot \left(\frac{\phi^{2}_{r}}{\phi^{3}_{c}} \right) \left(\frac{dh}{dt} \right)\right\}^{n} + \Delta h \rho g

en la que

\rho = densidad del fluido sanguíneo;

g = constante gravitacional;

h_{1} = altura instantánea de la columna de sangre en el tubo elevador R1

h_{2} = altura instantánea de la columna de sangre en el tubo elevador R2

\varphi_{c} = diámetro interno del tubo capilar

\varphi_{r} = diámetro interno del tubo ascendente y en el que \varphi_{c}\men{3}\varphi_{r}

\Deltah = una deriva debida al límite de fluencia de la sangre y la misma es una propiedad de la sangre.

Debería indicarse que se considera que la longitud del tubo capilar L_{c} es grande de tal manera que se pueden ignorar todas las fuerzas de fricción en los tubos ascendentes R1 y R2 y en los componentes que conectan el fluido. Adicionalmente, el diámetro de los tubos ascendentes R1 y R2 es el mismo.

Integrando ambos lados de la Ecuación (4) con respecto al tiempo, se elimina la necesidad de determinar dh/dt, lo cual da como resultado:

(5)h_{1} - h_{2} - \Delta h = - \left\{ \left(\frac{n - 1}{n} \right) \alpha t + (\Delta h - h_{0}) ^{\tfrac{n-1}{n}} \right\} ^{\tfrac{n}{n-1}}

en la que

h_{0} = h_{1}(t) – h_{2}(t) en t = 0, es decir, h_{0} = h_{1i} - h_{2i}; y

(6)\alpha = - \frac{1}{2} \left(\frac{4kL_{c}}{\rho g\phi_{c}} \right)^{n} \left(\frac{n}{3n + 1} \right) \left(\frac{\phi^{3}_{c}}{\phi^{2}_{r}} \right)

Para determinar la viscosidad, es necesario determinar los valores correspondientes a k y n usando un ajuste de curvas sobre la base de los datos de la pasada de prueba. En particular, se usa el siguiente procedimiento:

1) Se efectúa una pasada de prueba y se obtienen todos los datos de h_{1}(t) y h_{2}(t);

2) Se ajustan curvas a través de los datos para obtener expresiones simbólicas correspondientes a h_{1}(t) y h_{2}(t);

3) Se determinan todos los datos de h_{1}(t) - h_{2}(t), así como \Deltah;

4) Se suponen los valores correspondientes a los parámetros de la ley de potencia k y n;

\newpage

5) Se calculan los siguientes valores de error para todos los puntos de los datos:

(7)Error = \left\bracevert (h_{1} - h_{2} - \Delta h) - \left\{\left(\frac{n - 1}{n}\right) \alpha t + (\Delta h - h_{0})^{\tfrac{n-1}{n}} \right\} ^{\tfrac{n}{n-1}}\right\bracevert

6) Se suman los valores de error para todos los puntos de los datos;

7) Se realizan iteraciones para determinar los valores de k y n que minimizan la suma de errores; y

8) Se usan los valores determinados de k y n en las Ecuaciones (2) y (3) para calcular la viscosidad.

La Fig. 10A muestra una representación gráfica de la viscosidad de la sangre circulante del paciente con respecto a un intervalo de velocidades de cizallamiento y la Fig. 10B muestra una representación gráfica logarítmica de la viscosidad con respecto a la velocidad de cizallamiento. Debería entenderse que las curvas representadas en dichos gráficos son matemáticamente idénticas y que el viscosímetro DRSC 20 dado a conocer anteriormente garantiza una precisión mayor que con la tecnología existente.

En la parte superior de los tubos ascendentes R1 y R2 se podría usar un conjunto combinado de mango/filtro (no mostrado). Este conjunto permite la introducción de un gas inerte a presión atmosférica en los tubos ascendentes R1 y R2 por encima de las columnas respectivas de fluidos. Adicionalmente, este conjunto actúa como un mango para la inserción y extracción de los medios receptores de sangre 22 cuando se utilizan unos medios receptores de sangre 22 desechables.

Debería entenderse también que las posiciones de muchos de los componentes en los medios receptores de sangre 22 se muestran únicamente a título de ejemplo y no como limitación. Por ejemplo, el capilar 52 se puede posicionar horizontal o verticalmente; no es necesario que el mecanismo de válvula 46 esté situado en las zonas de codo 50A/50B de los tubos ascendentes R1 y R2. El ámbito más general de la invención pretende incluir diversas posiciones de los componentes dentro de los medios receptores de sangre 22 sin desviarse con respecto a la invención. De hecho, la siguiente forma de realización que se describe a continuación utiliza dichas diversas posiciones.

En las Figs. 13 a 21, se muestra una forma de realización más preferida 120 del viscosímetro DRSC descrito hasta el momento. Esta segunda forma de realización 120 es a todos los efectos igual que la primera forma de realización 20 excepto por la posición del mecanismo de válvula 46, el uso de un mecanismo de vacutainer 101, la posición del tubo capilar 52 y el volumen requerido de sangre que se usa en los medios receptores de sangre. Como consecuencia, las ecuaciones (es decir, Ecuaciones 1 a 7) que gobiernan el funcionamiento de esta segunda forma de realización 120 y las representaciones gráficas referentes a la viscosidad y la respuesta temporal de los niveles de las columnas (es decir, las Figs. 6, 10A y 10B) son similares y no se repetirán en la presente descripción. De este modo, no se reiterarán los detalles comunes de la construcción y el funcionamiento de la forma de realización 120. Además, tal como se ha mencionado anteriormente con respecto a la forma de realización 20, no es necesario que el tubo capilar 52 usado en la forma de realización 120 sea un tubo alargado sino que puede comprender una variedad de configuraciones tales como un tubo capilar en espiral.

Tal como puede verse en la Fig. 13, la forma de realización 120 comprende unos medios receptores de sangre 122 y la parte de analizador/salida 24. De la misma forma que con los medios receptores de sangre 22 descritos anteriormente, los medios receptores de sangre 122 pueden ser desechables o reutilizables. Como ejemplo de medios receptores de sangre 122 desechables, un conector del tipo por fricción 147 (ver Fig. 14) asegura de forma separable el extremo superior del tubo ascendente R2 en el receptáculo 60 al mismo tiempo que el mecanismo de válvula 46 queda encajado por fricción en la parte superior del tubo ascendente R1 en el receptáculo 60. De este modo, para retirar los medios receptores de sangre 122 desechables, únicamente es necesario que el operador desacople el conector 147 y el mecanismo de válvula 46 encajados por fricción.

Los medios receptores de sangre 122 comprenden el mecanismo de válvula 46 que en este momento queda ubicado en la parte superior del tubo ascendente R1 y el tubo capilar 52 se ha ubicado entre los dos tubos ascendentes R1 y R2. Adicionalmente, a los medios receptores de sangre 122 se les ha añadido un mecanismo de vacutainer 101. El mecanismo de vacutainer 101 permite que la extracción de una muestra de la primera sangre llegue a los medios receptores de sangre 122 para el subsiguiente análisis de sangre (por ejemplo, estudio del hematocrito). No obstante, debería entenderse que el mecanismo de vacutainer 101 no forma parte de la determinación de la viscosidad y no dificulta, de ninguna manera, el funcionamiento del viscosímetro DRSC 120 a la hora de determinar la viscosidad de la sangre según los aspectos descritos con respecto a la forma de realización 20. De hecho, el mecanismo de vacutainer 101, tal como se describirá a continuación, se desacopla del mecanismo de válvula 46 antes de que comience la pasada de la prueba de viscosidad.

El mecanismo de vacutainer 101 comprende un vacutainer 107 que es posicionable por medio de un accionador de vacutainer 109. El funcionamiento del mecanismo de vacutainer 101 se representa en las Figs. 15, 16 17A-17B en los diagramas de flujo de la Fig. 19A-19B. En particular, tal como se muestra más claramente en la Fig. 17A, cuando el detector 103 (por ejemplo, un fotodetector, un ojo fotoeléctrico, etcétera) detecta la primera parte o parte inicial de la sangre introducida proveniente del paciente (a través del CBCM 26), el detector 103 da la alerta al microprocesador 58 el cual activa el accionador de vacutainer 109 para que accione al vacutainer 107 en dirección a los medios de perforación 111 (por ejemplo, una aguja, Fig. 15) del mecanismo de válvula 46 los cuales perforan una superficie perforable del vacutainer 107. Simultáneamente, el procesador 58 ordena al accionador de válvula 86 que sitúe a la válvula en la primera posición (tal como se muestra en la Fig. 17A). Como consecuencia, en el vacutainer 107 se captura la primera parte o parte inicial del flujo sanguíneo introducido. Después de que haya trascurrido un tiempo fijado, t_{f}, el procesador 58 ordena al accionador de vacutainer 109 que desacople el vacutainer 107 con respecto a los medios de perforación 111. Con esta parte inicial del flujo sanguíneo de entrada capturado en el vacutainer 107, el operador puede retirar el vacutainer 107 del accionador 109 y a continuación lo puede presentar a un mecanismo analizador independiente bien en el mismo sitio o bien en una ubicación remota.

De forma simultánea con las órdenes del procesador 58 para que el accionador de vacutainer 109 desacople el vacutainer 107 con respecto a los medios de perforación 111, el procesador 58 también ordena al accionador de válvula 86 que mueva la válvula a la segunda posición (Fig. 17B). Como consecuencia, el flujo sanguíneo de entrada entra en la parte superior del tubo ascendente R2, baja por el tubo ascendente R2, a través del capilar 52 y sube por el tubo ascendente R1. Los detectores de nivel de columna 54 y 56 monitorizan las columnas de sangre en cada tubo ascendente. Cuando el detector de nivel de columna 56 detecta un nivel predeterminado, h_{sv}, informa al procesador 58. El h_{sv} es un valor exacto que se corresponde con un volumen exacto de sangre de tal manera que cuando la columna de sangre en el tubo ascendente R2 alcanza el valor h_{2i}, (Figs. 17B y 17C), la columna de sangre en el tubo ascendente R1 estará en h_{1i}. Por esta razón, cuando el detector de nivel de columna 56 detecta que se ha alcanzado h_{sv}, el procesador 58 activa el accionador de válvula 86 para girar la válvula a la tercera posición (Fig. 17C), aislando de este modo las dos columnas de sangre con respecto al flujo sanguíneo de entrada al mismo tiempo que iniciando la pasada de la prueba de viscosidad. Esta pasada de la prueba de viscosidad es similar a la correspondiente descrita anteriormente con respecto a la forma de realización 20 y, como tal, no se repetirá en la presente descripción.

Como alternativa, tal como se ha mencionado anteriormente, la forma de realización de la Fig. 14 se puede modificar de manera que se use solamente un detector de nivel de columna 56 para monitorizar una de las columnas de sangre y se use el detector de punto único 954 para obtener un punto de datos del nivel de la otra columna. En particular, el detector de nivel de columna 56 se puede usar para detectar la columna de sangre en caída en el primer tubo ascendente R1 y el detector de punto único 954 se puede usar para detectar el nivel predeterminado, h_{sv}, de la columna ascendente de sangre en el tubo ascendente R2. De este modo, el ámbito más general de la invención incluye el uso de un detector de nivel de columna para monitorizar el cambio de la posición de la columna de sangre en un tubo ascendente y el uso de un detector de punto único para detectar un único punto de la columna de sangre en el otro tubo ascendente. Debería entenderse que por medio del detector de punto único 954 se puede detectar un punto cualquiera de la columna de sangre. El punto preferido es el nivel inicial de la columna para la pasada de la prueba de viscosidad, es decir, h_{1i} o h_{sv}. No obstante, se puede detectar otro punto cualquiera en la columna para generar los datos/curva correspondientes de altura con respecto al tiempo.

En las Figs. 20-21 se muestra una implementación ilustrativa de los medios receptores de sangre 122. En particular, los tubos ascendentes R1 y R2 (por ejemplo, unas piezas moldeadas por inyección) presentan unos codos integrales 50A y 50B que se insertan en los extremos respectivos de un elemento capilar 153. En particular, cada extremo del elemento capilar 153 forma un manguito de conexión que se desliza sobre cada extremo de los codos 50A y 50B. Tal como se muestra más claramente en la Fig. 21, el elemento capilar 153 comprende un acceso de entrada cónico 155 y un acceso de salida cónico 157 para minimizar cualquier turbulencia a medida que la sangre circulante pasa desde el extremo del codo 50A hacia el elemento capilar 153 y a continuación hacia el codo 50B y subiendo por el tubo ascendente R2.

Debería señalarse que los medios "receptores de sangre" de todas las formas de realización dadas a conocer en el presente documento son simplemente ilustrativos de diversas combinaciones de componentes, tales como tubos ascendentes, etcétera, las cuales pueden adoptar otras formas diversas, diferentes a las dadas a conocer específicamente en el presente documento.

Tal como se muestra en la Fig. 18, el ámbito más general de la invención incluye unos medios y/o método cualesquiera para detectar el movimiento de las columnas de sangre en los tubos ascendentes R1 y R2 (o detectar el movimiento de solamente una de las columnas al mismo tiempo que se detecta un único punto de la otra columna) y, como tal, no se limita a la disposición de la matriz de diodos LED 64/el CCD 66 y ni siquiera se limita a los detectores de nivel de columna 54/56. De hecho, la presente invención abarca el siguiente tipo de detecciones físicas (indicadas por "SENSOR 1" y "SENSOR 2" en la Fig. 18):

Los CCD 66 pueden ser cualquier dispositivo convencional. Hay uno particularmente adecuado que está disponible en ScanVision Inc. de San Jose, CA. Dicho CCD tiene una resolución de 300 dpi- píxels de 83 \mu. El CCD de ScanVision Inc. utiliza un software de captura CCD convencional. Las matrices de diodos LED 64 se pueden implementar con una variedad de fuentes de luz, incluyendo líneas de fibra óptica.

Además, la puerta 76 del receptáculo 60 puede estar configurada de manera que esté articulada por la parte inferior del receptáculo 60 para girar hacia a bajo con vistas a obtener acceso a los medios receptores de sangre 22 ó 122.

Debería entenderse que el ámbito más general de la invención 20 y 120 incluye una presión auxiliar (por ejemplo, una fuente de presión tal como una bomba) como fuerza motriz para mover las columnas de sangre 82/84 durante la pasada de prueba, en contraposición a la ventilación de cada uno de los tubos ascendentes R1 y R2 a la atmósfera ambiente.

Debería entenderse además que aunque la pantalla 28 proporciona unos medios eficaces para llevar los datos de la viscosidad al usuario, el ámbito más general de los viscosímetros DRSC 20 y 120 no requiere la pantalla 28. Por el contrario, siempre que los datos de viscosidad estén disponibles para unos medios de salida 30 cualesquiera, se cumplen los objetivos de la presente invención. Además, debería entenderse que la parte de analizador/salida 24 de las formas de realización 20 y 120 se puede alcanzar por medio de un ordenador personal portátil cualquiera y no queda limitada en modo alguno por los aspectos que se representan en las Figs. 2-3.

Los medios receptores de sangre 22 y 122 de las formas de realización respectivas 20 y 120 están ubicados típicamente de manera que se sitúan en una posición que es inferior a la del corazón del paciente. Realizando esto, la gravedad ayuda a la presión venosa en el transporte de la sangre circulante hacia los medios receptores de sangre 22/122, aunque esta configuración también evita cualquier reflujo de sangre hacia el paciente durante la conexión preliminar y la pasada de la prueba de viscosidad.

Debería entenderse que cuando en la forma de realización 20 se usen unos medios receptores de sangre 22 reutilizables, o cuando en la forma de realización 120 se usen unos medios receptores de sangre 122 reutilizables, se omite la etapa "inserción de conjunto desechable" de la Fig. 9B y 19B respectivamente.

Debería indicarse que, tal como se ha mencionado anteriormente, el método/medios preferidos consisten en monitorizar la columna ascendente de sangre 84 con el detector de nivel de columna 56 en oposición a la monitorización de la columna de sangre 82 en caída debido a que cuando se monitoriza la columna en caída 82 se encuentra una gran cantidad de ruido. La columna ascendente 84 presenta una señal de monitorización más limpia y por lo tanto es la columna preferida a monitorizar. No obstante, el ámbito más general de la presente invención incluye medios para filtrar o compensar este ruido cuando se monitorice la columna en caída por medio del detector de nivel de columna 56.

Debería indicarse también que los viscosímetros DRSC 20 y 120 se pueden usar para determinar la viscosidad de otros fluidos no newtonianos (por ejemplo, aceites, pinturas, cosméticos, etcétera) y no se limitan a fluidos biológicos tales como sangre.

Sin modificaciones adicionales, la descripción ilustra de forma detallada la presente invención y otros, aplicando los conocimientos actuales o futuros, pueden adaptar fácilmente la misma para ser usada en diversas condiciones de servicio.

Claims

1. Aparato (20, 120) para determinar la viscosidad de un fluido no newtoniano a múltiples velocidades de cizallamiento usando una diferencia de presión decreciente, comprendiendo el aparato:

una fuente de fluido no newtoniano (22, 122);

un tubo capilar (52) que presenta un primer extremo acoplado a la fuente de fluido (22) a través de un primer tubo ascendente (R1);

un primer extremo de un segundo tubo ascendente (R2) acoplado a un segundo extremo del tubo capilar (52), y un segundo extremo expuesto a la presión atmosférica;

unos sensores (54, 56) para detectar, cuando están en funcionamiento, el movimiento del fluido no newtoniano, provocado por la diferencia de presión decreciente, a través del primer y el segundo tubos ascendentes (R1, R2) a múltiples velocidades de cizallamiento a medida que el fluido no newtoniano se mueve desde la fuente (21, 122), a través del primer tubo ascendente (R1) pasando por el tubo capilar (52) y hacia el segundo tubo ascendente (R2) en un flujo laminar, estando dispuestos los sensores (54, 56) para generar datos referentes al movimiento relativo del fluido no newtoniano entre los dos tubos ascendentes (R1, R2) en relación con el tiempo; y

un ordenador (58) conectado a los sensores (54, 56) para calcular la viscosidad del fluido no newtoniano a partir de los datos generados.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que los sensores (54, 56) comprenden por lo menos un sensor dispuesto (56) para monitorizar, cuando está en funcionamiento, el movimiento laminar del fluido en relación con el tiempo en el segundo tubo ascendente (R2) y por lo menos otro sensor (54) dispuesto para detectar por lo menos un punto de datos del nivel del fluido en el primer tubo ascendente (R1).

3. Aparato según la reivindicación 2, en el que dicho por lo menos un sensor dispuesto para detectar por lo menos un punto de datos comprende un sensor dispuesto para detectar un único punto de datos.

4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el segundo tubo ascendente (R2) está posicionado verticalmente con respecto a una posición de referencia horizontal.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un mecanismo de válvula (46) para acoplar la fuente de fluido (22, 122) al primer tubo ascendente (R1).

6. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 2 a 5, cuando esté subordinada a la reivindicación 2, en el que el movimiento del fluido a través del primer y el segundo tubos ascendentes (R1, R2) comprende:

una columna de fluido ascendente (84) en el segundo tubo ascendente (R2) y en el que dicho por lo menos un sensor (56) está dispuesto para monitorizar, cuando está en funcionamiento, la altura variable de la columna de fluido ascendente en relación con el tiempo, definiéndose la altura como la distancia entre la parte superior de la columna de fluido ascendente (82) y una posición de referencia horizontal;

una columna de fluido en caída (82) en el primer tubo ascendente (R1); y en el que dicho por lo menos otro sensor (54) está dispuesto para detectar, cuando está en funcionamiento, por lo menos un punto de datos a partir de un nivel de la columna de fluido en caída; y

la altura variable monitorizada de la columna de fluido ascendente y dicho por lo menos un punto de datos del nivel de la columna de fluido en caída constituyen los datos generados.

7. Aparato según la reivindicación 4, 5 ó 6, en el que el primer y el segundo tubos ascendentes (R1, R2) son desechables.

8. Aparato según la reivindicación 5, en el que el mecanismo de válvula (46) es desechable.

9. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además unos medios para ventilar un segundo extremo del primer tubo ascendente (R1) a la atmósfera ambiente.

10. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además unos medios para determinar un valor diferencial de las alturas (h_{1}(t) - h_{2}(t)) en relación con el tiempo entre una primera altura (h_{1}(t)) de una primera columna de fluido no newtoniano en el primer tubo ascendente (R1) y una segunda altura (h_{2}(t)) de una segunda columna de fluido no newtoniano en el segundo tubo ascendente (R2).

11. Aparato según la reivindicación 10, que comprende además unos medios para determinar una deriva (\Deltah) de las alturas de las columnas de fluido no newtoniano después de monitorizar la variación de la posición del fluido no newtoniano durante un periodo de tiempo.

12. Aparato según la reivindicación 11, que comprende además unos medios para calcular una viscosidad usando el valor diferencial de las alturas (h_{1}(t) - h_{2}(t)) y la deriva (\Deltah) para determinar un índice de consistencia (k) y un índice de la ley de potencia (n), proporcionada como:

h_{1} (t) - h_{2} (t) - \Delta h = - \left\{ \left(\frac{n-1}{n}\right) \alpha t + (\Delta h - h_{0})^{\tfrac{n-1}{n}} \right\}^{\tfrac{n}{n-1}}

en la que

\alpha = - \frac{1}{2} \left(\frac{4kL_{c}}{\rho g\Phi_{c}}\right)^{n} \left(\frac{n}{3n+1}\right)\left(\frac{\Phi^{3}_{c}}{\Phi^{2}_{r}}\right)

y en la que

h_{0} = h_{1}(0) - h_{2}(0)

L_{a} = longitud del tubo capilar;

\varphi_{c} = diámetro interno del tubo capilar;

\varphi_{r} = diámetro de las columnas del fluido no newtoniano y en el que \varphi_{c} \men{3} \varphi_{r};

\rho = densidad del fluido no newtoniano;

g = constante gravitacional

13. Aparato según la reivindicación 12, que comprende además unos medios para calcular la viscosidad, \mu, usando los valores determinados de n y k en la ecuación:

\mu = k | \dot{\gamma} |^{n-1}

en la que

\dot{\gamma} = \left(\frac{3n+1}{n}\right)\frac{8Q}{\pi \Phi^{3}_{c}}

y en la que

Q = caudal volumétrico en el tubo capilar;

\Phi_{c} = diámetro interno del tubo capilar; y

\gamma = velocidad de cizallamiento.

14. Aparato (20, 120) para determinar la viscosidad de un fluido no newtoniano a múltiples velocidades de cizallamiento usando una diferencia de presión decreciente, comprendiendo el aparato:

una fuente de fluido no newtoniano (22, 122);

un primer tubo ascendente (R1) que presenta un primer extremo expuesto a la presión atmosférica y un segundo extremo acoplado a la fuente de fluido (22, 122);

un segundo tubo ascendente (R2) que presenta un primer extremo acoplado a la fuente de fluido (22) y un segundo extremo expuesto a la presión atmosférica, comprendiendo dicho segundo tubo ascendente (R2) una sección capilar (52);

unos sensores (54, 58) para detectar, cuando están en funcionamiento, el movimiento del fluido no newtoniano, provocado por la diferencia de presión decreciente, a través del primer y el segundo tubos ascendentes (R1, R2) a múltiples velocidades de cizallamiento a medida que el fluido no newtoniano se mueve desde el primer tubo ascendente (R1) a través de la sección capilar (52) y hacia el segundo tubo ascendente (R2) en un flujo laminar, estando dispuestos los sensores (54, 56) para generar datos referentes al movimiento relativo del fluido no newtoniano entre los dos tubos ascendentes (R1, R2) en relación con el tiempo; y

15. Aparato según la reivindicación 14, en el que los sensores (54, 56) comprenden por lo menos un sensor (56) dispuesto para monitorizar, cuando está en funcionamiento, el movimiento laminar del fluido en relación con el tiempo en el segundo tubo ascendente (R2) y por lo menos otro sensor (54) dispuesto para detectar por lo menos un punto de datos del nivel del fluido en el primer tubo ascendente (R1).

16. Aparato según la reivindicación 15, en el que dicho por lo menos un sensor dispuesto para detectar por lo menos un punto de datos comprende un sensor dispuesto para detectar un único punto de datos.

17. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, en el que el segundo tubo ascendente (R2) está posicionado verticalmente con respecto a una posición de referencia horizontal.

18. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, que comprende además un mecanismo de válvula (46) para acoplar la fuente de fluido (22, 122) al primer y segundo tubo ascendente (R1).

19. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 18, cuando esté subordinada a la reivindicación 15, en el que el movimiento del fluido a través del primer y el segundo tubos ascendentes (R1, R2) comprende:

20. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, en el que el primer y el segundo tubos ascendentes (R1, R2) son desechables.

21. Aparato según la reivindicación 18, en el que el mecanismo de válvula (46) es desechable.

22. Aparato según la reivindicación 14, que comprende además unos medios para determinar un valor diferencial de las alturas (h_{1}(t) - h_{2}(t)) en relación con el tiempo entre una primera altura (h_{1}(t)) de una primera columna de fluido no newtoniano en el primer tubo ascendente (R1) y una segunda altura (h_{2}(t)) de una segunda columna de fluido no newtoniano en el segundo tubo ascendente (R2).

23. Aparato según la reivindicación 22, que comprende además unos medios para determinar una deriva (\Deltah) de las alturas de las columnas de fluido no newtoniano después de monitorizar la variación de la posición del fluido no newtoniano durante un periodo de tiempo.

24. Aparato según la reivindicación 23, que comprende además unos medios para calcular una viscosidad usando el valor diferencial de las alturas (h_{1}(t) - h_{2}(t)) y la deriva (\Deltah) para determinar un índice de consistencia (k) y un índice de la ley de potencia (n), proporcionada como:

h_{1}(t) - h_{2}(t) - \Delta h = - \left\{\left(\frac{n-1}{n}\right) \alpha t + (\Delta h - h_{0})^{\tfrac{n-1}{n}}\right\}^{\tfrac{n}{n-1}}

en la que

\alpha = - \frac{1}{2}\left(\frac{4kL_{c}}{\rho g\Phi_{c}}\right)^{n}\left(\frac{n}{3n+1}\right)\left(\frac{\Phi^{3}_{c}}{\Phi^{2}_{r}}\right)

y en la que

h_{0} = h_{1}(0) - h_{2}(0)

L_{c} = longitud de la sección de tubo capilar;

\Phi_{c}_{} = diámetro interno de la sección de tubo capilar;

\Phi_{r} = diámetro de las columnas del fluido no newtoniano y en el que \Phi_{c} \men{3} \Phi_{r};

\rho = densidad del fluido no newtoniano;

g = constante gravitacional

25. Aparato según la reivindicación 24, que comprende además unos medios para calcular la viscosidad, \mu, usando los valores determinados de n y k en la ecuación:

\mu = k | \dot{\gamma} |^{n-1}

en la que

\dot{\gamma} = \left(\frac{3n+1}{n}\right)\frac{8Q}{\pi \Phi^{3}_{c}}

y en la que

Q = caudal volumétrico en la sección de tubo capilar;

\Phi_{c} = diámetro interno de la sección de tubo capilar; y

\gamma = velocidad de cizallamiento.