ES2323409T3 - Sistema de deteccion optica de burbujas. - Google Patents
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Abstract
Celda de muestra (130) para supervisar el flujo de un líquido, la celda de muestra comprendiendo una pared de la celda (134) que define un conducto (138), el conducto estando provisto de una sección transversal triangular, caracterizada porque la pared de la celda adicionalmente define una parte de la base (142) y el conducto termina por encima de la parte de la base y en la que la parte de la base de la celda de muestra está dispuesta para transmitir la luz entre un emisor óptico (108) y un detector óptico (112).
Description
Sistema de detección óptica de burbujas.
La presente invención se refiere a sistemas para
administrar soluciones a pacientes de tal manera que se reduzca el
riesgo de que burbujas de aire sean provistas de forma inadvertida
al paciente. Más específicamente, la presente invención se refiere
a un sistema para detectar ópticamente burbujas en una solución que
está siendo provista a un paciente.
Los sistemas de alimentación parenteral y
enteral se utilizan para proporcionar soluciones a los pacientes.
En los sistemas parenterales, las soluciones tales como soluciones
salinas equilibradas son administradas al sistema circulatorio del
paciente. Los sistemas de alimentación enteral están provistos para
pacientes los cuales, por una razón u otra, son incapaces de comer
ellos solos.
Una preocupación común con ambos sistemas de
alimentación parenteral y enteral es que resulta indeseable que
grandes cantidades de aire sean provistas con la solución. En los
sistemas enterales, el aire excesivo puede irritar el sistema
digestivo del paciente y complicar otras condiciones médicas.
Adicionalmente, el aire puede producir cálculos volumétricos
imprecisos de la bomba de alimentación enteral.
En las aplicaciones parenterales, el riesgo
puede ser mucho mayor, mientras el aire en una línea de instilación
parenteral es indeseable, grandes cantidades de aire pueden causar
problemas serios en el sistema vascular. En casos extremos, un aire
excesivo puede causar incluso la muerte del paciente. Por lo tanto,
en la aplicación parenteral resulta crítico que no sea distribuido
aire al sistema vascular del paciente.
Además de las preocupaciones sobre la salud
relativas al aire que se libera dentro del cuerpo del paciente, la
presencia de aire en el tubo de alimentación parenteral o enteral
también significa que no está siendo distribuida al paciente la
solución deseada. Cada centímetro cúbico de aire es un centímetro
cúbico de solución de alimentación o de medicación enteral que no
está siendo administrada al paciente. Sin poder ser capaz de
detectar la cantidad de aire que pasa a través del sistema, el
sistema es incapaz de determinar con precisión la cantidad real de
solución que ha sido distribuida al paciente. Durante un período de
tiempo prolongado, incluso modestas cantidades de aire que pasan a
través del sistema pueden causar disparidades significantes en la
cantidad de solución que el sistema indica que va a ser distribuida
y la cantidad real distribuida.
Existen numerosos mecanismos disponibles para
detectar el aire en un líquido que pasa a través de un tubo. Muchos
de estos mecanismos proporcionan una precisión marginal o son
complejos de utilizar. Otros, mientras relativamente precisos,
requieren considerablemente más potencia de arrastre de la que es
necesaria. Todavía otros detectores de aire no proporcionan una
verificación de la integridad inherente para evitar el fallo del
sensor de que proporcione información errónea con respecto al aire
en el conducto.
El documento US 5,672,887 de Shaw y otros
describe un conducto formado por un tubo en forma de prisma y
describe el paso de luz a través del conducto para detectar la
presencia de aire o solución salina.
Mientras todos los anteriores no son ventajosos,
una desventaja principal de la mayor parte de los detectores de
aire que se utilizan en las bombas de alimentación enteral y
similares es el coste. La mayor parte de las formas de alimentación
enteral utilizan sensores ultrasónicos para verificar las burbujas.
Tales sensores, sin embargo, pueden costar cincuenta veces o más el
coste de un sensor óptico.
Por lo tanto, existe la necesidad de un sensor
mejorado para determinar la presencia de burbujas, que sea menos
caro y que sea fácil de funcionar.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un sensor mejorado para detectar burbujas en un
conducto.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar un sensor de tal tipo que sea fácil de fabricar y de
utilizar.
Es todavía otro objeto de la presente invención
proporcionar un sensor de tal tipo que utilice la refracción de la
luz para determinar la presencia de aire que en el interior de un
conducto.
Es aún otro objeto de la presente invención
proporcionar un sensor óptico de tal tipo que sea relativamente
barato.
\newpage
Es todavía otro objeto de la invención
proporcionar un sensor que permita que una parte de la luz sea
recibida continuamente.
Los objetos anteriores y otros de la invención
se realizan en las formas de realización específicas ilustradas de
un sistema de detección óptica de aire y líquido el cual utiliza una
celda de muestra. La celda de muestra comprende una pared de la
celda que define un conducto, el conducto estando provisto de una
sección transversal triangular. La celda de muestra está
caracterizada porque la pared de la celda adicionalmente define una
parte de la base y el conducto termina por encima de la parte de la
base y la parte de la base de la celda de muestra está dispuesta
para trasmitir la luz entre un emisor óptico y un detector
óptico.
Además, la celda de muestra puede tener un par
de paredes laterales las cuales refractan la luz dentro del líquido
en el conducto en un ángulo tal que la luz pasa fuera de la celda de
muestra en una primera dirección cuando no hay aire presente en el
conducto y en una segunda dirección cuando el aire está presente en
el conducto.
La celda de muestra está dispuesta entre un
emisor óptico y un detector óptico. La luz es emitida desde el
emisor óptico y es refractada cuando pasa a través de la celda de
muestra. La presencia de aire en el interior de la celda de muestra
cambia la refracción de la luz, cambiando de ese modo la luz
recibida por el detector óptico. Se apreciará que, como se utiliza
en este documento, el término luz no está limitado a una radiación
electromagnética en el espectro visible a los humanos. Por el
contrario, una celda de muestra preferida utiliza la radiación
infrarroja.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención, la cantidad de aire en el conducto afecta a la cantidad
de luz refractada en la segunda dirección. La cantidad de luz
refractada en la primera dirección con respecto a la cantidad
refractada en la segunda dirección indica la cantidad relativa de
aire en el conducto.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la
celda de muestra está configurada y dispuesta para permitir siempre
que algo de luz pase a través de la celda de muestra y para que sea
recibida por el detector óptico. Si no es detectada luz por el
detector óptico, el sistema es capaz rápidamente de determinar que
el sistema ha fallado.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la
celda de muestra está situada de modo que toda la luz emitida desde
el emisor óptico no alcanza al detector óptico. De ese modo, el
detector óptico indica que prácticamente toda la luz emitida desde
el detector óptico ha sido recibida, el sistema del sensor óptico
puede determinar rápidamente que la celda de muestra no está
apropiadamente cargada entre el emisor óptico y el detector óptico
del sensor.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, el
exterior de la celda de muestra es triangular. La forma de la celda
de muestra regula el flujo de luz a través de la celda de muestra y
de ese modo dirige la luz hacia el detector óptico dependiendo de
si hay aire presente en el conducto.
De acuerdo con todavía otro aspecto de la
presente invención, está provisto un alojamiento y está separado de
la celda de muestra por un canal de aire. Al igual que con la forma
de la celda de muestra, el alojamiento ayuda a dirigir la luz a
través de la celda de muestra a un ángulo deseado para facilitar la
determinación de si hay aire presente en el conducto en la celda de
muestra.
Preferiblemente, el alojamiento está formado de
un material similar a la celda de muestra y está dispuesto en un
ángulo paralelo a las paredes laterales de la celda de muestra. Esto
proporciona la refracción de la luz en ángulos deseados a través de
la celda de muestra.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, un recipiente de la celda de muestra está provisto de un
canal dispuesto en el mismo. Montando apropiadamente un tubo
flexible en el canal se causa que el tubo forme paredes laterales
primera y segunda las cuales están dispuestas en ángulos deseados
para refractar la luz en una dirección cuando está presente una
solución y refractar la luz en una segunda dirección, es decir
hacia un detector de la señal óptica, cuando el conducto está lleno
de aire.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la
celda de muestra tiene paredes laterales las cuales están
dispuestas a un ángulo de entre aproximadamente 45 y 100 grados una
con relación a la otra y están dispuestas en el mismo ángulo agudo
con relación a un plano que se extiende desde el emisor de la señal
óptica y el detector de la señal óptica. Más preferiblemente, las
dos paredes laterales están dispuestas a un ángulo de 60 grados
entre sí y están dispuestas con el mismo ángulo agudo relativo a
partir de la horizontal o bien otro plano que pasa a través de la
celda de muestra desde el emisor de la señal óptica y el detector de
la señal óptica. Por mismo ángulo se significa que cada pared
lateral tiene un ángulo agudo similar desde el plano, aunque estén
en direcciones opuestas.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
ha encontrado que la celda de muestra puede ser utilizada para
determinar la presencia de aire en tanto en cuanto la pared de la
celda de muestra forma un ángulo inferior al normal desde el plano
a lo largo del cual se emite la luz. Cuanto más cerca está la pared
de la celda de muestra de la normal, sin embargo, más alejados
estarán los componentes del sensor óptico de la pared de la celda
de muestra. Adicionalmente, las posiciones del emisor de la señal
óptica y del detector de la señal óptica se pueden ajustar para
asegurar que la luz es refractada al sensor óptico cuando hay aire
presente, pero no cuando el líquido está presente, o viceversa.
Los objetos anteriores y otros objetos,
características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto
a partir de la consideración de la siguiente descripción detallada
presentada conjuntamente con los dibujos adjuntos en los cuales:
la figura 1 muestra una vista en perspectiva de
un sistema de detección óptica fabricado de acuerdo con los
principios de la presente invención;
la figura 2A muestra una vista en sección
transversal del sistema de detección óptica representado en la
figura 1;
la figura 2B muestra la vista en sección
transversal del sistema de detección óptica representado en la
figura 2A con un conducto de la celda de muestra lleno con
líquido;
la figura 2C muestra la vista en sección
transversal del sistema de detección óptica representado en la
figura 2A, en el que el conducto tiene una burbuja de aire
dispuesta en su interior;
la figura 2D muestra la vista en sección
transversal del sistema de detección óptica representado en la
figura 2A con una solución opaca en su interior;
la figura 3 muestra una vista en perspectiva
desde abajo de un adaptador para utilizarlo en bombas de
alimentación enterales provistas de la celda de muestra del sistema
de sensor óptico dispuesto en su interior;
la figura 3A muestra una vista en perspectiva
desde arriba del adaptador y una bomba de alimentación enteral;
la figura 4 muestra una vista en sección
transversal de una configuración alternativa de una celda de muestra
fabricada de acuerdo con los principios de la presente
invención;
la figura 5 muestra una vista en sección
transversal de todavía otra configuración de una celda de muestra
fabricada de acuerdo con los principios de la presente
invención;
la figura 6 muestra una vista en perspectiva de
un recipiente de una celda de muestra fabricado de acuerdo con los
principios de la presente invención en una posición abierta;
la figura 6A muestra una vista en perspectiva
del recipiente de la celda de muestra de la figura 6 en una posición
cerrada;
la figura 6B muestra una vista en sección
transversal del recipiente de la celda de muestra de las figuras 6
y 6B, que forma una celda de muestra en su interior;
la figura 7 muestra una vista en perspectiva de
todavía otra forma de realización de una celda de muestra de
acuerdo con los principios de la presente invención;
la figura 7A muestra una vista en sección
transversal de la celda de muestra de la figura 7;
la figura 8 muestra una vista en sección
transversal de todavía otra forma de realización de la presente
invención; y
la figura 9 muestra todavía otra forma de
realización de un sistema de celda de muestra y de sensor óptico
fabricado de acuerdo con los principios de la presente
invención.
Se hará referencia ahora a los dibujos en los
cuales a los diversos elementos de la presente invención se les
proporcionarán designaciones numéricas y en los cuales la invención
será expuesta de forma que permita a un experto en la técnica
fabricar y utilizar la invención. Se comprenderá que la siguiente
descripción es únicamente ejemplar de los principios de la presente
invención, y no se debe contemplar como limitativa de las
reivindicaciones subordinadas.
Con referencia a la figura 1, se representa una
vista en perspectiva de un sistema de sensor óptico, globalmente
indicado por 100, fabricado de acuerdo con los principios de la
presente invención. El sistema de sensor óptico 100 incluye un
sensor óptico, globalmente indicado por 104. El sensor óptico 104
tiene una parte de emisor óptico 108 el cual emite luz, y una parte
de detector óptico 112 el cual detectar la luz emitida por el
detector óptico y genera una tensión que es proporcional a la
cantidad de luz recibida. La parte de emisor óptico 108 y la parte
del detector óptico 112 definen una cavidad 116 a través de la cual
se desplaza la luz entre las dos partes. (Aquellos expertos en la
técnica apreciarán que el sensor óptico 104 puede estar compuesto de
un emisor y un detector emparejados, o puede estar formado a partir
de dos piezas discretas).
El sensor óptico 104 adicionalmente incluye una
pluralidad de conductores 102 los cuales son utilizados para enviar
y recibir señales eléctricas desde la bomba de alimentación enteral
con la cual está asociado el sensor óptico. Aquellos expertos en la
técnica apreciarán que los sensores ópticos los cuales funcionan de
esa manera no son caros y están rápidamente disponibles.
Colocada para extenderse a través de la cavidad
116 en el sensor óptico 104 está una celda de muestra 130. La celda
de muestra 130 incluye una pared de la celda de muestra 134 la cual
define un conducto 138. En una forma de realización actualmente
preferida, la pared de la celda de muestra 134 define un conducto
triangular. Lo más preferiblemente la pared de la celda de muestra
134 forma un conducto el cual, en sección transversal, es un
triángulo equilátero invertido. La pared de la celda de muestra 134
también preferiblemente forma una base 142 dispuesta en la punta
inferior del triángulo.
Dispuesto adyacente y extendiéndose a lo largo
de la celda de muestra 130 hay un alojamiento 150. El alojamiento
150 tiene una parte de la base 154 la cual preferiblemente se
extiende horizontalmente, un par de paredes laterales 178 las
cuales se extienden hacia arriba y hacia fuera, y una parte de
reborde superior 162. Las respectivas paredes laterales 158 del
alojamiento 150 preferiblemente están dispuestas en paralelo a las
respectivas paredes laterales 134a y 134b de la pared de la celda
de muestra 134. Dependiendo de los plásticos utilizados, el ángulo
de las paredes laterales 134a, 134b y 158 preferiblemente estará
entre 45 y 100 grados. Más preferiblemente, están dispuestas a un
ángulo de 60 grados entre sí y desde un plano a lo largo del cual
fluirá la luz ininterrumpidamente entre el emisor de la señal
óptica 108 y el detector de la señal óptica 112.
El alojamiento 150 y la celda de muestra 130
están separados entre sí y definen una cámara de aire 170 entre
ellos. El alojamiento 150 sirve a diferentes propósitos. Primero, el
alojamiento 150 evita que el agua o bien otros líquidos entren
dentro de la cavidad 116 donde podrían dañar el sensor óptico 104.
Segundo, el alojamiento 150 está diseñado de modo que incluso si
agua llenara la cámara de aire 170 entre el alojamiento y la celda
de muestra 130, la trayectoria del flujo de la luz que indica la
presencia de líquido o aire sería homogénea.
Volviendo ahora a la figura 2A, se representa
una vista en sección transversal de la celda de muestra 130
dispuesta en la cavidad 116 entre el emisor óptico 108 y el detector
óptico 112 del sensor óptico 104. El alojamiento 150 está dispuesto
en paralelo y separado de la cámara de muestra 130 para formar la
cámara de aire 170.
Como se representa, la celda de muestra 130
preferiblemente está formada por una pared de la celda de muestra
de tres piezas 134 que definen un conducto triangular 138. Más
preferiblemente, el conducto tiene una sección transversal la cual
es un triángulo equilátero invertido. En una configuración de este
tipo, las dos paredes laterales 134a y 134b de la pared de la celda
de muestra 134 están separadas entre sí sesenta grados. Las dos
paredes laterales están también separadas del plano horizontal
2A-2A en un ángulo de sesenta grados. El plano
horizontal 2A-2A representa el plano a lo largo del
cual pasaría la luz que pasa directamente desde el emisor de la
señal óptica 108 hasta el detector de la señal óptica 112.
Se ha encontrado que una disposición angular de
este tipo proporciona un modelo de flujo de luz el cual facilita
rápidamente la determinación de si existe aire en la celda de
muestra 130 y la cantidad relativa de aire presente. Como será
explicado en detalle adicional más adelante en este documento,
teniendo las paredes laterales dispuestas a ángulos
correspondientes entre 47-70 grados y
preferiblemente a 60 grados permite que la luz sea convenientemente
refractada en una dirección si el conducto tiene líquido en su
interior, y en una segunda dirección, de vuelta hacia el plano
2A-2A cuando el conducto está lleno de aire.
Dispuesta en la parte inferior de la celda de
muestra 130 está la parte de la base 142 la cual se extiende
horizontalmente (esto es, paralela con el plano
2A-2A) una distancia corta, en lugar de formando un
punto similar a un triángulo equilátero invertido. La parte de la
base 142 permite que una cierta cantidad de luz pase a través de la
celda de muestra 130 y sea recibida por el detector óptico 112 sin
tener en cuenta de si hay aire o agua en el conducto 138 de la
celda de muestra. Esto forma una verificación de integridad
inherente, ya que la falta de cualquier señal detectada significará
que el emisor óptico 108 no está trabajando y el sensor óptico 104
debe ser sustituido.
El alojamiento 150 está colocado tanto para
proteger el sensor óptico 104 de ser dañado por el agua, etcétera,
como para ayudar al flujo de luz a través de la celda de muestra
130. Como se representa en la figura 2B, la luz desde el emisor
óptico 108 es refractada cuando pasa dentro y fuera del alojamiento
150. Se refracta otra vez cuando pasa dentro de la pared de la
celda de muestra 134a.
Si agua o cualquier otra solución translúcida
está presente en el conducto 138, el agua refracta un grado muy
pequeño cuando pasa desde la pared de la celda de muestra 134a al
interior del líquido. Esto es así porque el índice de refracción
del plástico que forma la pared de la celda de muestra 134 y el
índice de refracción del líquido son muy similares.
Debido a la similitud en los índices de
refracción, la mayor parte de la luz seguirá una trayectoria
globalmente recta a través de la celda de muestra 130 y no volverá
al detector óptico 112. Por supuesto, una pequeña cantidad de luz
pasará a través de la parte de la base 142 y será detectada por el
detector óptico 112.
Volviendo ahora a la figura 2C se representa una
vista similar a aquella de la figura 2A, pero con el conducto 138
provisto de una burbuja de aire grande dispuesta en su interior. La
trayectoria de la luz que pasa a través de la base 142 es la misma,
es decir, a lo largo del plano 2A-2A. La trayectoria
de la luz restante es la misma que en la figura 2A hasta que
alcanza el conducto 138. Puesto que el aire y el plástico tienen
índices de refracción significativamente diferentes, la luz es
desviada de modo que generalmente se desplaza horizontalmente a
través del conducto 138. Cuando la luz impacta en la parte opuesta
de la pared de la celda de muestra 134b, la luz es refractada hacia
abajo. La luz es refractada otra vez cuando entra y deja la cámara
de aire 170 y el alojamiento 150 y es dirigida al detector óptico
112. La cantidad de luz que es recibida por el detector óptico 112
es aproximadamente proporcional al tamaño de la burbuja en el
conducto 138. De ese modo, una pequeña burbuja creará un incremento
de tensión pequeño, mientras una burbuja grande creará un incremento
de tensión sustancial. Supervisando la tensión producida por el
sensor óptico 104, se puede determinar el tamaño aproximado de la
burbuja. En una aplicación práctica en un contexto de alimentación
enteral, sin embargo, el número de señales de aire presente
generadas durante un tiempo determinado generalmente será más
relevante. Por lo tanto, por ejemplo, diez señales de aire presente
indicarán que la solución se ha secado o tiene un número muy alto de
burbujas de aire.
Utilizando la configuración representada, una
lectura de tensión de 0 indica que el sensor está funcionando mal,
ya que algo de luz debe pasar a través de la parte de la base 142 de
la celda de muestra 130. Una lectura de 1 voltio indica que la
celda de muestra está llena de líquido y que la bomba está
distribuyendo el volumen indicado.
Por el contrario, una lectura de
3-4 voltios indica que una cantidad mucho más grande
de luz que la esperada está siendo devuelta, indicando de ese modo
la presencia de una burbuja. Donde cae la tensión dentro de esta
gama indica el tamaño de la burbuja. Una lectura de 5 voltios indica
que la celda de muestra 130 y el alojamiento 150 no están montados
adecuadamente en el sensor óptico 104 y se hace sonar una
alarma.
Supervisando el número de señales de burbuja de
aire dentro de una cantidad determinada de tiempo, la bomba con la
cual es utilizado el sensor se puede ajustar para asegurar que el
volumen de solución distribuida al paciente es preciso. Si el
número de señales de burbuja de aire es demasiado alto, la bomba se
debe desconectar y generar una alarma indicando que la solución se
ha secado o no está siendo cargada adecuadamente.
Volviendo ahora a la figura 2D, se representa
una vista en sección transversal de la celda de muestra 130
provista de una solución opaca en el conducto 138. Puesto que la
solución es opaca, la luz desde el emisor de la señal óptica 108
está bloqueada por la solución en el conducto 138, evitando que sea
dirigida al detector de la señal óptica 112. Sustancialmente la
única luz que llegará al detector de señal óptico 112 es aquella
que pasa a través de la parte de la base 142. Por lo tanto, el
detector de la señal óptica 112 recibe la misma señal sin tener en
cuenta de si la celda de muestra 130 está llena con una solución
transparente o con una solución opaca. Si una gran burbuja
sustituye a la solución, ya sea transparente u opaca, la burbuja
causará que el detector óptico 112 detecte más luz e indica la
presencia de la burbuja.
Volviendo ahora a las figuras 3 y 3A, se
representa, respectivamente, una vista en perspectiva desde abajo
de un adaptador, globalmente indicado por 180 y el adaptador 180
conjuntamente con una bomba de alimentación 190. El adaptador 180
incluye una celda de muestra 130 del sistema de sensor óptico 104.
Como se representa en la figura 3, la parte de la base 142 de la
celda de muestra 130 está dispuesta en la parte inferior de la
celda de muestra para permitir que algo de luz pase al detector
óptico sin tener en cuenta los contenidos de la celda de
muestra.
El adaptador 180 permite que la celda de muestra
130 sea montada convenientemente en la bomba de alimentación
enteral 190. Como se explica en detalle adicional en la solicitud de
patente serie Nº 09/836,851, la bomba generalmente incluye un par
de canales 192 y 194 los cuales reciben dos lados 180a y 180b del
adaptador junto con una parte de trabajo 196 de un perfusor el cual
está fijado en extremos opuestos a un primer conectador 184 y a un
segundo conectador 188.
La celda de muestra 130 está formada en el
primer conectador y está configurada para descansar en un canal 192
en la bomba de alimentación enteral 190. El alojamiento 150 (figuras
1 hasta 2D) típicamente está formado como una pared del canal 192
asociado con la celda de muestra 130. El emisor óptico 108 y el
detector óptico 112 (no visible en la figura 3A) están típicamente
dispuestos en lados opuestos del canal 192 para funcionar de la
manera expuesta antes en este documento.
El adaptador 180 incluye también un dispositivo
contra el flujo libre 212 configurado para la colocación en el otro
canal 194 de la bomba 190. Típicamente, la celda de muestra 130 y el
alojamiento 150 están dispuestos aguas arriba, mientras el
dispositivo contra el paso libre 212 está típicamente dispuesto
aguas abajo de un rotor 204 el cual acopla la parte de trabajo 196
del perfusor y desplaza el líquido a través de la celda de muestra
130 y pasando por el dispositivo contra el paso libre 212 mediante
una pluralidad de rodillos 206 los cuales comprimen la parte de
trabajo. Un adaptador 180 es empujado en su sitio, la celda de
muestra 130 se coloca automáticamente entre el emisor de la señal
óptica 108 y el detector de la señal óptica 112 alojado en la bomba
190. Si la bomba 190 forma el alojamiento 150, la celda de muestra
130 también preferiblemente estará colocada alejada de la pared del
canal suficientemente como para definir la cámara de aire.
Si el adaptador 180 no está adecuadamente
cargado en la bomba 190, la cantidad de luz recibida por el detector
de la señal óptica 112 caerá fuera de una gama previamente
determinada. Típicamente, el detector de la señal óptica 112
recibirá mucha más luz que la normal, indicando de ese modo que la
celda de muestra 130 no está en su sitio.
\newpage
Volviendo ahora a la figura 4, se representa una
vista en sección transversal de una celda de muestra 230 fabricada
de acuerdo con los principios de la presente invención. Mientras se
prefiere la celda de muestra 130 que forma un conducto con una
sección transversal la cual es un triángulo equilátero invertido,
una configuración de este tipo no se requiere para que la presente
invención funcione adecuadamente. Por lo tanto, como se representa
en la figura 4, el conducto 238 puede tener una sección transversal
la cual sea en forma de diamante. Puesto que las paredes laterales
en ángulo 234a y 234b, forman un ángulo entre 45 y 100 grados, y
preferiblemente 60 grados, entre sí y generalmente forman el mismo
ángulo agudo desde el plano de emisión de la luz, la luz sigue la
misma trayectoria como ha sido expuesto antes con relación a las
figuras 2B y 2C, permitiendo de ese modo que la celda de muestra
230 sea utilizada con la misma configuración de alojamiento 150 y
sensor 104 expuesta antes en este documento. Por lo tanto, como se
representa en la figura 4, la burbuja de aire en el conducto 238
causa que la luz sea refractada al detector de la señal óptica
112.
Una ventaja de la configuración representada en
la figura 4 es que la celda de muestra 230 permitirá que una
cantidad más grande de solución fluya a través del conducto debido a
su incremento en tamaño. Una configuración de este tipo, sin
embargo, incrementará la probabilidad de que no se detecte un
conducto parcialmente lleno por el que pasa algo de aire.
La figura 5 muestra una vista en sección
transversal de otra forma de realización de una celda de muestra
250 de acuerdo con los principios de la presente invención. La celda
de muestra 250 tiene una pared superior redondeada 254 para
permitir que una cantidad mayor de solución fluya a través del
conducto 258, mientras mantiene las paredes laterales 250a y 250b
dispuestas a un ángulo entre aproximadamente 45 y 100 grados, y más
preferiblemente aproximadamente 60 grados, para proporcionar la
deseada refracción de la luz cuando el aire está presente.
Puesto que los aspectos más importantes de la
celda de muestra son la configuración tangencial de las paredes
laterales y el ángulo agudo desde el plano de transmisión de la luz,
aquellos expertos en la técnica apreciarán que se pueden utilizar
numerosas otras configuraciones para formar el conducto. Por
ejemplo, el conducto puede tener una forma de la sección
transversal la cual forme un triángulo isósceles o puede formar un
pentágono o alguna otra forma. A fin de refractar adecuadamente la
luz de vuelta al emisor óptico, sin embargo, las paredes laterales
deben estar separadas por un ángulo entre aproximadamente 45 y 100
grados y deben formar un ángulo agudo similar con relación al plano
de transmisión de la luz.
Volviendo ahora a la figura 6, se representa una
vista en perspectiva de todavía otra forma de realización de un
recipiente de celda de muestra, globalmente indicado por 300,
fabricado de acuerdo con los principios de la presente invención.
El recipiente de la celda de muestra 300 tiene una parte superior
304 y una parte inferior 308 las cuales se pueden acoplar entre sí.
La parte inferior 308 tiene un canal 312 formado en la misma para
recibir un tubo flexible. El canal 312 preferiblemente tiene una
parte de la base 316 para recibir la parte inferior del tubo y una
parte central 320 la cual está formada por dos paredes laterales que
forman pendientes opuestas las cuales preferiblemente forman
pendiente hacia abajo y hacia dentro hacia la parte de la base a un
ángulo de entre aproximadamente 45 y 100 grados entre sí y con un
ángulo agudo similar, esto es cada una tiene el mismo ángulo
relativo con respecto a un plano horizontal de modo que las dos
eventualmente formarán intersección y formarán un ángulo de entre
45 y 100 grados y más preferiblemente aproximadamente 60 grados.
El canal 312 también tiene una parte superior
322 la cual está configurada para recibir una protrusión 330
dispuesta en la parte superior 304. Cuando la parte superior 304 se
cierra, como se representa en la figura 6A, la protrusión 330 se
extiende hacia abajo dentro del canal 312 para forzar al tubo
flexible dispuesto entre ellas al contacto con la parte central 320
y la parte de la base 316. Esto, a su vez, causa que el tubo
flexible se adapte a la forma del canal y forme un tubo que tenga
una forma similar a aquella de la celda de muestra 130 representada
en las figuras 1-2D.
Volviendo ahora a la figura 6B, se representa
una vista en sección transversal del recipiente de la celda de
muestra 300 con un tubo flexible 340 dispuesto en su interior. La
protrusión 330 ha forzado al tubo flexible 340 hacia abajo, en
donde el tubo sustancialmente se adapta a la forma del canal 312 y
tiene una parte de la base 342, una parte central provista de dos
paredes laterales 346a y 346b las cuales están ambas dispuestas al
mismo ángulo desde el plano horizontal, aunque en direcciones
opuestas, y una parte superior globalmente horizontal 346c. De esa
manera, el tubo flexible 340 forma una celda de muestra la cual
define un conducto que es globalmente triangular. Cuando se dispone
entre un emisor óptico y un detector óptico, la celda de muestra
formada por el tubo flexible 340 funcionará sustancialmente de la
misma manera que la celda de muestra 130 expuesta antes en este
documento con respecto a las figuras 1 hasta 2D.
Aquellos expertos en la técnica apreciarán que
una configuración de este tipo es deseable porque permite que un
perfusor convencional de una bomba de alimentación enteral sea
adaptado para proporcionar una celda de muestra de acuerdo con los
principios de la presente invención sin tener que cortar el tubo ni
añadir un adaptador que tenga una celda de muestra. Adicionalmente,
el recipiente de la celda de muestra 300 puede ser utilizado
repetidamente cuando se remplazan los perfusores, manteniendo de ese
modo los costes en un mínimo.
Volviendo ahora a las figuras 7 y 7A, se
representa una vista en perspectiva y una vista en sección
transversal de todavía otra forma de realización de una celda de
muestra de la presente invención. La celda de muestra 350 forma un
alojamiento 354 provisto de una sección transversal rectangular y un
conducto triangular a través del mismo. Al igual que en las formas
de realización anteriores, el conducto 358 tiene una sección
transversal la cual preferiblemente es un triángulo equilátero,
aunque otras configuraciones, tales como un triángulo isósceles, de
diamante, de pastel o bien otras formas funcionarán también con tal
de que la refracción de la luz esté dispuesta para facilitar
diferentes direcciones de la refracción de la luz dependiendo de los
contenidos del conducto.
Aquellos expertos en la técnica apreciarán que
la configuración representada en las figuras 7 y 7A son ventajosas
porque puede ser utilizadas como un conectador para perfusores
convencionales para bombas de alimentación enteral para
proporcionar la detección óptica de burbujas a un coste mínimo.
Mientras las formas de realización expuestas
antes en este documento provistas de dos paredes laterales en
pendiente dispuestas entre 45 y 100 grados, y en particular
aproximadamente 60 grados, entre sí son una configuración preferida
para llevar a cabo la presente invención, se ha encontrado que los
ángulos pueden ser mucho más amplios mientras se obtienen todavía
algunos de los beneficios de la presente invención. Como se
representa en la figura 8, se representa una vista en sección
transversal de una celda de muestra, globalmente indicada por 400.
La celda de muestra 400 está formada por una pared de la celda 404
la cual tiene una primera pared lateral 404a y la segunda pared
lateral 404b.
Un sistema de sensor óptico incluye un emisor
óptico 412 y un detector óptico 416. El emisor óptico 412 emite luz
(esto es, radiación electromagnética) a lo largo de un plano 8A. El
emisor de la señal óptica 412 y la celda de muestra 400 están
dispuestos de modo que la pared lateral 404a está dispuesta a un
ángulo menor que el normal al plano 8A. Como tal, la pared lateral
404a causa que la luz se refracte cuando entra en contacto con el
exterior de la pared lateral.
Si la celda de muestra 400 tiene el líquido
claro dispuesto en su interior, la luz sufre una refracción mínima
cuando pasa fuera de la pared lateral 404a a través del líquido 424
y a través de la pared lateral opuesta 404b como se indica mediante
el plano 8A'. Por lo tanto, la luz no llega al detector de la señal
óptica 416. Por supuesto, si el líquido dispuesto en la celda de
muestra 404 es opaco, el líquido parará la luz y evitará que sea
recibida por el detector de la señal óptica 416, proporcionando el
mismo resultado que un líquido claro.
Si una burbuja de aire 424' está dispuesta en la
celda de muestra 400, la luz que se desplaza a lo largo del plano
8A será refractada tanto cuando entra como cuando sale de la primera
pared lateral 404a y típicamente cuando entra y sale de la segunda
pared lateral 404b, de forma que la luz sigue el plano 8A'' y llega
al detector de la señal óptica 416. De ese modo, incluso utilizando
un ángulo relativamente pequeño en la pared de la celda de muestra
404, la luz puede ser dirigida al sensor de la señal óptica cuando
el aire está presente y no cuando la celda de muestra está llena de
líquido.
Mientras la celda de muestra 400 representada en
la figura 8 tiene una pared 404a la cual forma un ángulo inferior
al normal y una pared la cual está dispuesta sustancialmente normal
al plano 8A, se apreciará que desplazando el emisor de la señal
óptica 412 o el detector de la señal óptica, se puede utilizar una
variedad de configuraciones diferentes de la pared, incluyendo dos
inferiores al normal.
Volviendo ahora a la figura 9, se representa
todavía otra forma de realización de una celda de muestra,
globalmente indicada por 450. La celda de muestra 450 tiene un par
de paredes laterales 454a y 454b las cuales están dispuestas
ligeramente fuera de los 90 grados desde el plano 9A. Las paredes
laterales 450a y 450b refractan la luz de una manera similar a
aquella expuesta antes en este documento. Sin embargo, puesto que el
ángulo inferior al normal (esto es, inferior a 90 grados) es tan
pequeño, el emisor de la señal óptica 462 y el detector de la señal
óptica 466 están separados adicionalmente de la celda de muestra
450.
Cuando la luz que se desplaza a lo largo del
plano 9A impacta en la pared lateral 450a, es refractada. Si un
líquido relativamente claro está dispuesto en la celda de muestra
450, la luz sigue una línea relativamente recta, plano 9A' y no
llega al detector de la señal óptica 466. Si, sin embargo, está
presente una cantidad previamente determinada de aire en la celda
de muestra 450, la luz es refractada de vuelta hacia el detector de
la señal óptica 466 cuando pasa desde la primera pared lateral 450
al interior del conducto 458 en la celda de muestra, desde el
conducto al interior de la segunda pared lateral 454b y desde la
segunda pared lateral de vuelta al interior del aire entre la celda
de muestra y el detector de la señal óptica. La distancia del
emisor de la señal óptica 462 y el detector de la señal óptica 466
desde la celda de muestra 450 exagera la cantidad de refracción
proporcionando más distancia para que la luz se desplace a lo largo
del plano refractado.
Por lo tanto se ha expuesto aquí un detector de
burbuja óptico mejorado. Aquellos expertos en la técnica apreciarán
que numerosas modificaciones se pueden realizar a las formas de
realización y a los procedimientos expuestos en este documento sin
salirse del ámbito de la presente invención. Las reivindicaciones
adjuntas pretenden cubrir tales modificaciones.
Claims (30)
1. Celda de muestra (130) para supervisar el
flujo de un líquido, la celda de muestra comprendiendo una pared de
la celda (134) que define un conducto (138), el conducto estando
provisto de una sección transversal triangular,
caracterizada porque la pared de la celda adicionalmente
define una parte de la base (142) y el conducto termina por encima
de la parte de la base y en la que la parte de la base de la celda
de muestra está dispuesta para transmitir la luz entre un emisor
óptico (108) y un detector óptico (112).
2. Celda de muestra según la reivindicación 1
caracterizada porque el conducto (138) tiene una forma de la
sección transversal de triángulo equilátero invertido.
3. Celda de muestra según la reivindicación 1
caracterizada porque la pared de la celda (134) tiene un
exterior globalmente triangular.
4. Celda de muestra según la reivindicación 3
caracterizada porque la celda de muestra (134) forma un
triángulo equilátero invertido.
5. Celda de muestra según la reivindicación 4
caracterizada porque la parte de la base (142) está colocada
en la parte inferior del triángulo equilátero.
6. Celda de muestra según la reivindicación 1
caracterizada porque la parte de la base (142) permite que
una cierta cantidad de luz pase a través de la celda de muestra y
sea recibida por un detector óptico (112) sin tener en cuenta de si
existe aire o agua en el conducto (138) de la celda de muestra.
7. Celda de muestra según la reivindicación 1
caracterizada porque la parte de la base (142) está
configurada para permitir que la luz pase a través de la misma
generalmente horizontalmente con una mínima refracción.
8. Celda de muestra según la reivindicación 1
caracterizada porque la parte de la base (142) está
configurada para que pase algo de luz desde un emisor de señal
óptica (108) hasta un detector de la señal óptica (112) a través de
la celda de muestra (130), pero no a través del conducto (138).
9. Dispositivo de supervisión de fluidos que
comprende la celda de muestra (130) de la reivindicación 1 y
adicionalmente comprendiendo un alojamiento (150) dispuesto
adyacente a la celda de muestra.
10. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado porque la celda de muestra (130) tiene un par
de paredes laterales (134a, 134b) dispuestas tangenciales entre sí
y en el que el alojamiento (150) tiene un par de paredes laterales
(138) dispuestas paralelas a las paredes laterales de la celda de
muestra.
11. Dispositivo según la reivindicación 10
caracterizado porque las paredes laterales (134a, 134b) de la
celda de muestra (130) y las paredes laterales (158) del
alojamiento (150) están dispuestas a un ángulo de entre
aproximadamente 47 y 70 grados entre sí.
12. Dispositivo según la reivindicación 11
caracterizado porque las paredes laterales (134a, 134b) de la
celda de muestra (130) están desplazadas entre sí en un ángulo de
aproximadamente 60 grados.
13. Dispositivo según la reivindicación 10
caracterizado porque las paredes laterales (134a, 134b) de la
celda de muestra (130) y las paredes laterales (158) del
alojamiento (150) están dispuestas a un ángulo de aproximadamente
60 grados desde un plano horizontal.
14. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado porque el alojamiento (150) está separado de la
celda de muestra (130) para definir una cámara de aire (170).
15. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado porque el alojamiento (150) adicionalmente
comprende una parte de reborde superior (162).
16. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado porque el alojamiento (150) adicionalmente
comprende una parte de la base globalmente horizontal (54).
17. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado porque el alojamiento (150) está formado como
una pared de canal de una bomba de alimentación enteral (190).
18. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado porque el dispositivo adicionalmente comprende
un mecanismo contra el paso libre (212).
19. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado porque el dispositivo adicionalmente comprende
un adaptador (180) provisto de un tubo fijado al mismo.
20. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado porque el dispositivo adicionalmente comprende
un emisor óptico (108) y un detector óptico (112).
21. Dispositivo según la reivindicación 20
caracterizado porque el alojamiento (150) tiene una parte de
la base (154) y la parte de la base del alojamiento está dispuesta
para transmitir la luz entre el emisor óptico (108) y el detector
óptico (112).
22. Dispositivo según la reivindicación 20
caracterizado porque la celda de muestra (130) y el
alojamiento (150) cada una de ellos tiene paredes laterales (134a,
134b, 158) dispuestas a un ángulo de aproximadamente 60 grados
desde un plano que se extiende entre el emisor óptico (108) y el
detector óptico (112).
23. Sistema de detección de burbujas que
comprende la celda de muestra (130) según la reivindicación 1 y
adicionalmente comprendiendo un emisor de señal óptica (108) y un
detector de señal óptica (112).
24. Sistema de sensor de burbujas de aire que
comprende una celda de muestra (130) según la reivindicación uno,
adicionalmente comprendiendo un emisor de señal óptica (108) y un
detector de señal óptica (112).
25. Sistema de sensor de burbujas de aire según
la reivindicación 24 caracterizado porque el emisor de la
señal óptica (108) está dispuesto adyacente a la primera pared
lateral (134a) y el detector de la señal óptica (112) está
dispuesto adyacente a la segunda pared lateral (134b).
26. Sistema de sensor de burbujas de aire según
la reivindicación 25 caracterizado porque un plano de emisión
de luz se extiende desde el emisor de la señal óptica (108) hasta
el detector de la señal óptica (112) y cada pared lateral (134a,
134b) forma un ángulo agudo desde el plano de emisión de la luz el
cual es sustancialmente el mismo ángulo que el ángulo agudo desde
el plano de emisión de la luz de la otra pared lateral (134a,
134b).
27. Sistema de sensor de burbujas de aire según
la reivindicación 26 caracterizado porque ambas paredes
laterales primera y segunda (134a, 134b) están dispuestas a 60
grados desde el plano de emisión de la luz.
28. Sistema de sensor de burbujas de aire según
la reivindicación 24 caracterizado porque el sistema de
sensor adicionalmente comprende un alojamiento (150) dispuesto
adyacente a la celda de muestra (130).
29. Sistema de sensor de burbujas de aire según
la reivindicación 28 caracterizado porque el alojamiento
(150) está dispuesto entre la celda de muestra (130) y el emisor de
la señal óptica (108) y el detector de la señal óptica (112).
30. Sistema de sensor de burbujas de aire según
la reivindicación 28 caracterizado porque el alojamiento
(150) tiene una pared lateral (158) dispuesta globalmente paralela
a la primera pared lateral (134a) de la celda de muestra (130) y
una segunda pared lateral (158) dispuesta globalmente paralela a la
segunda pared lateral (134b) de la celda de muestra.
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