ES2338769T3 - Sistema de accionamiento con control preciso de posicion. - Google Patents
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Abstract
Sistema para accionar un dispositivo de bomba de pulverización (102) que incluye un componente de depósito (120) y un componente de bomba/boquilla (122), comprendiendo el sistema: una plataforma de referencia (104) para formar un soporte en el que están montados uno o más componentes del sistema; un componente de motor (106) unido fijamente a la plataforma de referencia (104) para recibir una entrada de potencia y una entrada de control y producir una salida de accionamiento giratorio desde este; un componente de transmisión de accionamiento (108) unido fijamente a la plataforma de referencia (104) para recibir la salida de accionamiento giratorio y producir una salida de accionamiento lineal desde este; un componente de soporte (110) de bomba de pulverización unido de manera amovible a la plataforma de referencia (104) para fijar de manera amovible el dispositivo de bomba de pulverización (102); un conector de fuerza para conectar la salida de accionamiento lineal al mecanismo de bomba de pulverización, a efectos de aplicar una fuerza en el mecanismo de bomba de pulverización; un transductor de fuerza (112) para producir una señal de fuerza proporcional a la fuerza aplicada en el mecanismo de bomba de pulverización; y un controlador de sistema (114) para recibir un conjunto de entradas de prueba que incluye (i) la señal de fuerza, (ii) una o más señales de retroalimentación procedentes del componente de motor (106) y (iii) una entrada de usuario que se corresponde con parámetros de prueba de la bomba de pulverización, y suministrar la entrada de control al componente de motor (106) como una función predeterminada del conjunto de entradas de prueba; en el que el sistema funciona para accionar el mecanismo de bomba de pulverización según un perfil de accionamiento definido por el conjunto de entradas de prueba.
Description
Sistema de accionamiento con control preciso de
posición.
La presente invención se refiere a dispositivos
de accionamiento electromecánicos y, de manera más específica, a
dispositivos que permiten obtener un accionamiento controlado de
forma precisa de mecanismos de bomba de pulverización.
La US Food and Drug Administration (FDA)
recomienda plenamente el accionamiento automático de dispositivos
de pulverización nasales sujetos a pruebas de bioequivalencia in
vitro para disminuir la variabilidad en el suministro de
medicamento debida a factores relacionados con el operario (lo cual
incluye eliminar la imparcialidad potencial del analista durante el
accionamiento) y aumentar la sensibilidad en la detección de
diferencias potenciales entre productos medicinales. Asimismo, la
FDA recomienda un sistema de accionamiento automático que tenga
ajustes o controles para la fuerza de accionamiento, la longitud del
recorrido, la velocidad de accionamiento, el tiempo de sujeción, el
tiempo de retorno, el tiempo de retraso entre accionamientos
sucesivos y el número de accionamientos. La selección de los
ajustes adecuados debería ser relevante para obtener un uso
apropiado del aerosol nasal o del pulverizador nasal por parte de un
paciente cualificado, y debería documentarse basándose en estudios
exploratorios en los que la fuerza de accionamiento, el tiempo de
accionamiento y otros parámetros relevantes cambian. Este tipo de
estudio incluye "Guidance for Industry: Bioavailability and
Bioequivalence Studies for Nasal Aerosols and Nasal Sprays for Local
Action", de Wallace P. Adams, U.S. Department of Health and Human
Services, Food and Drug Administration, Center for Drug Evaluation
and Research (CDER), junio de 1999.
Es sabido que la caracterización exhaustiva del
rendimiento de la bomba de pulverización en términos de patrón de
la pulverización emitida, geometría de la nebulización, y/o
distribución del tamaño de las gotas se ve afectada por la manera
en la que la bomba de pulverización es accionada. Por ejemplo, es
probable que un accionamiento lento provoque una atomización
insuficiente, produciendo un flujo en forma de chorro. Es probable
que un accionamiento rápido provoque la producción de una
pulverización demasiado fina, causando una absorción insuficiente en
la mucosa nasal y la inhalación y deposición no deseadas de las
gotas en la garganta y los pulmones.
Desde un punto de vista mecánico, es necesario
evitar un accionamiento excesivo del dispositivo de bomba de
pulverización (forzando el dispositivo de bomba de pulverización más
allá de su punto de tope previsto). Si el mecanismo de bomba de
pulverización es accionado de manera excesiva, es posible que se
produzcan deformaciones permanentes en el delicado orificio de la
bomba, las cámaras de turbulencia y/o los mecanismos de cierre,
siendo posible que todos estos elementos provoquen una variabilidad
mayor de lo previsto en el rendimiento de la bomba de pulverización
y en las características del flujo. Asimismo, el hecho de sujetar
rígidamente la boquilla de la bomba de pulverización en su posición
durante el accionamiento resulta vital para asegurar que la
pulverización se desarrolla de manera adecuada y sale de dicha
boquilla normalmente, de modo que las mediciones del patrón de la
pulverización, la geometría de la nebulización y la distribución del
tamaño de las gotas no queden distorsionadas artificialmente debido
al movimiento no deseado de la boquilla.
Los dispositivos de accionamiento de bombas de
pulverización nasales (NSP y eNSP) de Innova Systems (Pennsauken,
NJ) son dispositivos de accionamiento automáticos de bombas de
pulverización nasales de la técnica anterior. Ambos modelos
utilizan el mismo principio de funcionamiento: se utiliza un
cilindro neumático conectado a una placa sólida (placa de contacto)
para comprimir la bomba de pulverización contra una placa de soporte
y un mecanismo de sujeción desviados elásticamente. Normalmente,
estos dispositivos de accionamiento se conectan a una fuente de
aire comprimido y a una interfaz informática para permitir que el
usuario pueda ajustar la fuerza de accionamiento, la fuerza de
contacto, el tiempo de sujeción y el tiempo de dosificación durante
el accionamiento. En funcionamiento, estos dispositivos de
accionamiento ajustan un regulador de presión de aire, de modo que
el cilindro neumático aplica en primer lugar la fuerza de contacto
prevista en el lado inferior de la bomba de pulverización. En
principio, esta aplicación de la fuerza de contacto se lleva a cabo
para minimizar el tiempo de retraso al producir la pulverización
y/o para evitar que la placa de compresión impacte contra la bomba
de pulverización con una carga dinámica, lo cual podría dañar dicha
bomba debido a las grandes fuerzas dinámicas que se alcanzan en el
sistema. A continuación, el regulador de presión se ajusta
nuevamente, de modo que el cilindro neumático aplica la fuerza de
accionamiento prevista (normalmente, mayor que la fuerza de
contacto). Esta acción comprime la bomba de pulverización a una
velocidad determinada por la eficacia neumática del sistema y la
resistencia elástica mecánica de la combinación de bomba de
pulverización y fluido. No es posible controlar la velocidad de
compresión. En consecuencia, una vez se ajusta el regulador de
presión, la placa de contacto se moverá a una velocidad determinada
por el sistema, no por el usuario.
La experiencia en la utilización de estos
dispositivos de accionamiento ha mostrado las siguientes
dificultades y defectos:
- 1.
- La ausencia de controles de posición y velocidad provoca un funcionamiento incontrolado en forma de "martillo de aire", que implica un accionamiento sustancialmente excesivo de la bomba de pulverización. Este fenómeno ha provocado una degradación perceptible del rendimiento de la bomba de pulverización con el paso del tiempo y una variación mayor de lo esperado en el contenido de la dosis suministrada. Probablemente, estos problemas se deben al deterioro progresivo de los componentes móviles de la bomba debido a un accionamiento excesivo.
- 2.
- La ausencia de un mecanismo de soporte de boquilla provoca movimientos no deseados de dicha boquilla durante su accionamiento. Esto causa la aparición de distorsiones artificiales y de variaciones sustanciales en los datos de prueba asociados al patrón de la pulverización y a la geometría de la nebulización.
- 3.
- Las dificultades asociadas con el control neumático provocan la aplicación de una fuerza de contacto oscilante, y esto causa la formación de gotas en la punta de la boquilla antes de la pulverización y variaciones perceptibles en los datos del patrón de la pulverización, la geometría de la nebulización y la distribución del tamaño de las gotas.
- 4.
- La dependencia de fuentes de aire comprimido de laboratorio de calidad variable provoca un rendimiento inconsistente en el accionamiento y problemas potenciales de seguridad.
- 5.
- La poca fiabilidad del tiempo de activación del accionamiento provoca dificultades para adquirir datos críticos sobre la pulverización respecto al tiempo, tales como el patrón de la pulverización o la geometría de la nebulización.
- 6.
- La poca fiabilidad de las mediciones de la fuerza aplicada no permite al usuario tener la confianza de que el dispositivo de accionamiento aplica la fuerza deseada sobre la bomba de pulverización.
- 7.
- La ausencia de datos que pueden ser grabados sobre la fuerza aplicada y/o la posición/velocidad dificulta registrar el historial de accionamientos.
El documento WO 92/07600 se considera el estado
de la técnica más cercano al objeto de la reivindicación 1. Dicho
documento da a conocer un sistema para accionar un dispositivo de
bomba de pulverización que incluye un componente de depósito y un
componente de bomba/boquilla, comprendiendo el sistema: una
plataforma de referencia para formar un soporte en el que están
montados uno o más componentes del sistema; un componente de motor
unido fijamente a la plataforma de referencia para recibir una
entrada de potencia y una entrada de control y producir una salida
de accionamiento giratorio desde este; un componente de transmisión
de accionamiento unido fijamente a la plataforma de referencia para
recibir la salida de accionamiento giratorio y producir una salida
de accionamiento lineal desde este; un componente de soporte de
bomba de pulverización; un conector de fuerza para conectar la
salida de accionamiento lineal al mecanismo de bomba de
pulverización, a efectos de aplicar una fuerza en el mecanismo de
bomba de pulverización; y un controlador de sistema que suministra
la entrada de control al componente de motor como una función
predeterminada del conjunto de entradas; en el que el sistema
funciona para accionar el mecanismo de bomba de pulverización según
un perfil de accionamiento.
En un aspecto, un sistema para accionar un
dispositivo de bomba de pulverización que incluye un componente de
depósito y un componente de bomba/boquilla comprende una plataforma
de referencia, un componente de motor, un componente de transmisión
de accionamiento, un componente de soporte de bomba de
pulverización, un conector de fuerza, un transductor de fuerza y un
controlador de sistema. La plataforma de referencia forma un soporte
en el que están montados los componentes del sistema. El componente
de motor está unido fijamente a la plataforma de referencia,
recibiendo una entrada de potencia y una entrada de control y
produciendo una salida de accionamiento giratorio desde este. El
componente de transmisión de accionamiento está unido fijamente a la
plataforma de referencia, recibiendo la salida de accionamiento
giratorio y produciendo una salida de accionamiento lineal desde
este. El componente de soporte de bomba de pulverización está unido
de manera amovible a la plataforma de referencia y fija de manera
amovible el dispositivo de bomba de pulverización. El conector de
fuerza conecta la salida de accionamiento lineal al mecanismo de
bomba de pulverización, a efectos de aplicar una fuerza en el
mecanismo de bomba de pulverización. El transductor de fuerza
produce una señal de fuerza proporcional a la fuerza aplicada en el
mecanismo de bomba de pulverización. El controlador de sistema
recibe un conjunto de entradas de prueba que incluye (i) la señal
de fuerza, (ii) una o más señales de retroalimentación procedentes
del componente de motor y (iii) una entrada de usuario que se
corresponde con parámetros de prueba de la bomba de pulverización.
El controlador de sistema suministra la entrada de control al
componente de motor como una función predeterminada del conjunto de
entradas de prueba. El sistema funciona para accionar el mecanismo
de bomba de pulverización según un perfil de accionamiento definido
por el conjunto de entradas de prueba.
En una realización, el componente de motor
incluye un servomotor. En otra realización, el servomotor incluye
un controlador de motor para recibir y procesar la entrada de
control y para obtener la señal o señales de retroalimentación, y
para almacenar el perfil de accionamiento. El servomotor incluye un
codificador para controlar la posición angular de la salida de
accionamiento giratorio y para producir una señal de posición
angular que se corresponde con la posición angular de la salida de
accionamiento giratorio. El servomotor incluye además un
controlador para recibir el perfil de accionamiento procedente del
controlador de motor y la entrada de potencia, y para producir una
señal de accionamiento desde este. El servomotor incluye también un
motor eléctrico giratorio para recibir la señal de accionamiento y
para producir la salida de accionamiento giratorio desde este.
En otra realización, el componente de motor
incluye cualquiera de los diversos motores paso a paso conocidos en
la técnica.
En otra realización, el perfil de accionamiento
incluye una posición de reposo del mecanismo de bomba de
pulverización.
En otra realización, el perfil de accionamiento
incluye una posición totalmente accionada del dispositivo de bomba
de pulverización.
En otra realización, el perfil de accionamiento
incluye un perfil de velocidad desde una posición de reposo del
dispositivo de bomba de pulverización hasta una posición totalmente
accionada del mecanismo de bomba de pulverización.
En otra realización, el perfil de velocidad
incluye la velocidad con respecto al tiempo.
En otra realización, el perfil de accionamiento
incluye un perfil de fuerza desde una posición de reposo del
mecanismo de bomba de pulverización hasta una posición totalmente
accionada del mecanismo de bomba de pulveri-
zación.
zación.
En otra realización, el perfil de fuerza incluye
la fuerza con respecto al tiempo.
En otra realización, el perfil de accionamiento
incluye un parámetro de tiempo de sujeción que se corresponde con
la cantidad de tiempo que el dispositivo de bomba de pulverización
se sujeta en una posición totalmente accio-
nada.
nada.
En otra realización, el componente de
transmisión de accionamiento incluye al menos un dispositivo de
tornillo-guía lineal.
En otra realización, el al menos un dispositivo
de tornillo-guía lineal incluye un dispositivo de
tornillo-guía lineal con compensación de juego.
En otra realización, el al menos un dispositivo
de tornillo-guía lineal incluye un recubrimiento
antifricción al menos en un componente de tornillo dentro del
dispositivo de tornillo-guía lineal.
En otra realización, el recubrimiento
antifricción incluye un material basado en teflón.
En otra realización, el al menos un dispositivo
de tornillo-guía lineal incluye soportes de cojinete
de bolas para soportar un componente de tornillo dentro del
dispositivo de tornillo-guía lineal.
Otra realización incluye además una primera
polea unida fijamente a la salida de accionamiento giratorio, una
segunda polea unida fijamente a un componente de tornillo dentro del
dispositivo de tornillo-guía lineal y una correa de
accionamiento para conectar la primera polea a la segunda polea.
En otra realización, la primera polea y la
segunda polea incluyen cada una una pluralidad de dientes, y la
correa de accionamiento incluye una pluralidad de nervaduras, de
modo que, durante su funcionamiento, los dientes de la primera
polea y los dientes de la segunda polea engranan con las nervaduras
de la correa de accionamiento.
En otra realización, la salida de accionamiento
giratorio está conectada directamente al componente de transmisión
de accionamiento.
En otra realización, el componente de soporte de
bomba de pulverización fija de manera amovible el componente de
bomba/boquilla y el conector conecta la salida de accionamiento
lineal al componente de depósito.
En otra realización, el componente de soporte de
bomba de pulverización fija de manera amovible el componente de
depósito y el conector conecta la salida de accionamiento lineal al
componente de bomba/boquilla.
En otra realización, el transductor de fuerza
está dispuesto entre el dispositivo de bomba de pulverización y la
salida de accionamiento lineal.
En otra realización, el transductor de fuerza
está dispuesto entre el dispositivo de bomba de pulverización y el
componente de soporte de bomba de pulverización.
En otra realización, el transductor de fuerza
está dispuesto entre el soporte de bomba de pulverización y la
plataforma de referencia.
En otra realización, el controlador de sistema
incluye un dispositivo de adquisición digital para muestrear una
señal de posición angular que caracteriza la posición angular de la
salida de accionamiento giratorio, a efectos de generar una o más
muestras digitales que se corresponden con la señal de posición
angular. El controlador de sistema incluye además un sistema
informático que recibe el conjunto de entradas de prueba y la
muestra o muestras digitales, genera el perfil de accionamiento y
suministra el perfil de accionamiento al componente de motor. El
sistema informático recibe además la señal o señales de
retroalimentación procedentes del componente de motor y graba uno o
más parámetros físicos del dispositivo de bomba de pulverización
durante su accionamiento.
En otra realización, el parámetro o parámetros
físicos del dispositivo de bomba de pulverización incluyen un
perfil de la posición con respecto al tiempo, que describe la
posición del componente de boquilla bomba con respecto al
componente de depósito en función del tiempo.
En otra realización, el parámetro o parámetros
físicos del dispositivo de bomba de pulverización incluyen un
perfil de la fuerza con respecto al tiempo, que describe la fuerza
aplicada en el componente de boquilla bomba con respecto al
componente de depósito en función del tiempo.
En otra realización, el sistema informático
lleva a cabo un procedimiento de calibración, calcula uno o más
valores de compensación, y utiliza los valores de compensación para
modificar el parámetro o parámetros físicos.
En otra realización, el sistema informático
lleva a cabo un procedimiento de calibración, calcula uno o más
valores de compensación, y utiliza los valores de compensación para
modificar la entrada de control del componente de motor.
En otra realización, el controlador de sistema
genera un perfil de accionamiento representativo de la mano de una
persona que acciona el dispositivo de bomba de pulverización.
También se da a conocer un método para accionar
una bomba de pulverización a través de un sistema de accionamiento
que comprende fijar de manera amovible el dispositivo de bomba de
pulverización a un componente de soporte de bomba de pulverización.
El método comprende además determinar (i) una posición de reposo de
la bomba de pulverización, y (ii) una posición totalmente accionada
del dispositivo de bomba de pulverización. El método también
comprende generar un perfil de accionamiento como una función
predeterminada de la posición de reposo, la posición totalmente
accionada y una entrada de usuario que se corresponde con parámetros
de prueba de la bomba de pulverización. El método comprende además
accionar la bomba de pulverización según el perfil de accionamiento.
El sistema de accionamiento incluye un motor giratorio que acciona
un dispositivo de tornillo-guía lineal, aplicando
de este modo una fuerza en el dispositivo de bomba de
pulverización.
En el método descrito, la etapa de determinar la
posición de reposo de la bomba de pulverización incluye además
medir la cantidad de fuerza aplicada en el dispositivo de bomba de
pulverización y desplazar el dispositivo de
tornillo-guía lineal hasta que la cantidad de fuerza
aplicada en el dispositivo de bomba de pulverización supera un
primer valor predeterminado. La etapa de determinar la posición de
reposo del dispositivo de bomba de pulverización incluye además
grabar la posición del dispositivo de tornillo-guía
lineal cuando la cantidad de fuerza aplicada en el dispositivo de
bomba de pulverización supera el primer valor predeterminado.
En el método descrito, la etapa de determinar la
posición totalmente accionada del dispositivo de bomba de
pulverización incluye además seguir desplazando el dispositivo de
tornillo-guía lineal hasta que la cantidad de
fuerza aplicada en el dispositivo de bomba de pulverización supera
un segundo valor predeterminado. La etapa de determinar la posición
totalmente accionada del dispositivo de bomba de pulverización
incluye además grabar la posición del dispositivo de
tornillo-guía lineal cuando la cantidad de fuerza
aplicada en el dispositivo de bomba de pulverización supera el
segundo valor predeterminado.
También se da a conocer un soporte de bomba de
pulverización para fijar un dispositivo de bomba de pulverización
que incluye una sujeción que tiene una abertura dispuesta alrededor
de un eje central y una pluralidad de dedos dispuestos alrededor
del perímetro de la abertura y que se extienden hacia afuera desde
la sujeción, en paralelo con respecto al eje central. El soporte de
bomba de pulverización incluye además un elemento de compresión
unido de manera amovible a la sujeción. El componente de
bomba/boquilla se introduce en la abertura, a lo largo del eje
central, y el elemento de compresión, al quedar unido a la sujeción,
comprime la pluralidad de dedos contra el componente de
bomba/boquilla, a efectos de fijar dicho componente de
bomba/boquilla a la sujeción.
La sujeción puede estar hecha de un material
antifricción, que puede ser teflón.
El elemento de compresión puede estar construido
y configurado de modo que comprima de forma variable la pluralidad
de dedos contra el componente de bomba/boquilla.
La sujeción y el elemento de compresión pueden
incluir roscas correspondientes, de modo que el elemento de
compresión se enrosque en la sujeción y accione los dedos hacia el
eje central. En una versión, el elemento de compresión está hecho
de aluminio anodizado.
El soporte de bomba de pulverización puede
incluir además un inserto anular dispuesto alrededor del eje
central, entre los dedos y el eje central. El componente de
bomba/boquilla se introduce a través del inserto anular y los dedos
comprimen el inserto anular contra el componente de bomba/boquilla.
En otra realización, cada uno de los dedos se caracteriza por tener
una sección transversal triangular en un plano perpendicular al eje
central.
La sujeción puede tener un cuerpo
sustancialmente cuadrado dispuesto dentro de un plano que es
perpendicular al eje central. Opcionalmente, los lados opuestos del
cuerpo cuadrado se deslizan en el interior de unas ranuras
correspondientes de una plataforma de referencia o se acoplan a
estas.
Un soporte de bomba de pulverización para fijar
un dispositivo de bomba de pulverización puede comprender un apoyo
para soportar el dispositivo de bomba de pulverización y al menos
una correa de fijación para fijar de manera amovible el dispositivo
de bomba de pulverización contra el apoyo.
Opcionalmente, el apoyo incluye un primer
elemento de base que tiene una primera superficie de unión para
retener una primera superficie del componente de depósito y un
segundo elemento de base que tiene una segunda superficie de unión
para retener una segunda superficie del componente de depósito.
En otra opción, la primera superficie de unión
es sustancialmente ortogonal con respecto a la segunda superficie de
unión.
En otra opción adicional, la primera superficie
de unión incluye una superficie en forma de V, de modo que la
primera superficie de unión entra en contacto con un componente de
depósito que tiene una superficie exterior en forma de arco en dos
zonas.
En otra opción, la segunda superficie de unión
incluye una superficie en forma de V, de modo que la segunda
superficie de unión entra en contacto con un componente de depósito
que tiene una superficie exterior en forma de arco en dos
zonas.
En otra opción, el apoyo incluye además una
abertura, dispuesta entre el primer elemento de base y el segundo
elemento de base, para alojar una parte de talón del dispositivo de
bomba de pulverización.
Otra versión del soporte de bomba de
pulverización incluye además una primera correa de fijación y una
segunda correa de fijación. La primera correa de fijación fija el
dispositivo de bomba de pulverización contra el primer elemento de
base y la segunda correa de fijación fija la parte de talón del
dispositivo de bomba de pulverización dentro de la abertura y
contra el segundo elemento de base. En una realización del soporte
de bomba de pulverización, un primer extremo de la al menos una
correa de fijación está unido fijamente a un primer elemento de
anclaje del apoyo, y un segundo extremo de la al menos una correa de
fijación está unido de manera amovible a un segundo elemento de
anclaje del apoyo.
En otra versión adicional, el segundo extremo de
la al menos una correa de fijación da la vuelta alrededor del
segundo elemento de anclaje y está unido de manera amovible a una
parte distal de la correa de fijación.
Opcionalmente, un soporte de bomba de
pulverización para fijar un dispositivo de bomba de pulverización
comprende una base que incluye un elemento de cuerpo y un elemento
de alojamiento que tiene una lengüeta de tope. El soporte de bomba
de pulverización incluye además un dispositivo de sujeción que
incluye una primera palanca y una segunda palanca unidas de manera
pivotante en un punto de pivotamiento alrededor de un eje de
pivotamiento. El soporte de bomba de pulverización también incluye
un muelle unido a la primera palanca y a la segunda palanca para
forzar un primer extremo de la primera palanca y un primer extremo
de la segunda palanca el uno hacia el otro. La lengüeta de tope
forma una plataforma o apoyo contra la que presiona un componente de
bomba/boquilla de un dispositivo de bomba de pulverización,
quedando fijado dicho componente de bomba/boquilla entre el primer
extremo de la primera palanca y el primer extremo de la segunda
palanca.
En otra versión, el elemento de cuerpo puede
tener un cuerpo cuadrado y los lados opuestos de dicho cuerpo
cuadrado se deslizan en el interior de ranuras correspondientes de
una plataforma de referencia.
Los objetivos de la invención mencionados
anteriormente, así como otros objetivos adicionales y diversas
ventajas de esta, además de la propia invención, pueden resultar
más comprensibles a partir de la siguiente descripción,
interpretada en combinación con los dibujos que se acompañan, en los
que:
la figura 1 muestra un diagrama de bloques de
una realización preferida de un sistema para obtener un
accionamiento controlado de manera precisa de un dispositivo de
bomba de pulverización;
la figura 2A muestra un dispositivo de bomba de
pulverización nasal en posición de reposo;
la figura 2B muestra un dispositivo de bomba de
pulverización nasal en posición totalmente accionada;
la figura 2C muestra un dispositivo de bomba de
pulverización MDI en posición de reposo;
la figura 2D muestra un dispositivo de bomba de
pulverización MDI en posición totalmente accionada;
la figura 3A muestra una vista en perspectiva de
una realización del sistema de accionamiento;
la figura 3B es una vista en sección del sistema
de la figura 3A;
la figura 3C es una vista inferior del sistema
de la figura 3A;
la figura 4A muestra las piezas que constituyen
el componente de soporte de bomba de pulverización de la realización
mostrada en la figura 3A;
la figura 4B muestra una vista en perspectiva
del componente de soporte de bomba de pulverización montado, fijado
a un dispositivo de bomba de pulverización de la figura 3A;
la figura 5A es una vista en perspectiva de un
dispositivo de accionamiento de bomba de pulverización MIDI;
la figura 5B es una vista en sección lateral de
la realización de la figura 5A;
la figura 6A muestra una vista en perspectiva de
un soporte de bomba de pulverización MDI para la realización de la
figura 5A;
la figura 6B muestra una vista con las piezas
desmontadas del soporte de bomba de pulverización MDI de la figura
6A;
la figura 6C muestra el soporte de bomba de
pulverización de la figura 6A fijado al dispositivo de bomba de
pulverización MDI;
la figura 7A muestra un ejemplo de un
dispositivo de bomba de pulverización oral;
la figura 7B muestra una vista en perspectiva de
un dispositivo de soporte de bomba de pulverización alternativo,
fijado al dispositivo de bomba de pulverización oral de la figura
7A; y
la figura 7C muestra una vista con las piezas
desmontadas del dispositivo de soporte de bomba de pulverización
alternativo de la figura 7B.
La figura 1 muestra un diagrama de bloques de
una realización preferida de un sistema 100 para obtener un
accionamiento controlado de manera precisa de un dispositivo de
bomba de pulverización 102. El sistema incluye una plataforma de
referencia 104, un componente de motor 106, un componente de
transmisión de accionamiento 108, un componente de soporte de bomba
de pulverización 110, un transductor de fuerza 112 y un controlador
de sistema 114. La plataforma de referencia 104 forma una plataforma
sustancialmente rígida en la cual pueden montarse varios
componentes del sistema 100, y permite obtener una referencia fija
con respecto a la cual otros componentes pueden relacionarse entre
sí.
De manera general, el dispositivo de bomba de
pulverización 102 consiste en dos componentes en cooperación y
emite una nebulización pulverizada cuando la aplicación de una
fuerza mueve los dos componentes en cooperación entre sí. En una
realización, el dispositivo de bomba de pulverización 102 incluye un
componente de depósito 120 y un componente de bomba/boquilla 122,
tal como se muestra en la figura 2A y en la figura 2B. La figura 2A
muestra el dispositivo de bomba de pulverización 102 en posición de
reposo y la figura 2B muestra el dispositivo de bomba de
pulverización 102 en posición totalmente accionada. El dispositivo
de bomba de pulverización mostrado en las figuras 2A y 2B se conoce
generalmente en la técnica como un dispositivo de bomba de
pulverización nasal. La bomba de pulverización nasal emite una
nebulización pulverizada 124 cuando el dispositivo pasa de la
posición de reposo a la posición totalmente accionada, y vuelve
automáticamente a dicha posición de reposo. Tal como se muestra en
las figuras 2C y 2D, es posible utilizar otra realización del
sistema 100 para accionar otro tipo de dispositivo de bomba de
pulverización, conocido generalmente como un inhalador dosificador
(al que se hace referencia en la presente memoria como "MDI").
Aunque las mecánicas del dispositivo de bomba de pulverización
nasal y del MDI difieren significativamente, en la presente memoria
se hará referencia a los dos componentes en cooperación del MDI
como el componente de depósito 120 y el componente de bomba/boquilla
122, mostrados en las figuras 2C y 2D, simplemente a efectos
explicativos. De este modo, la figura 2C muestra el dispositivo de
bomba de pulverización 102 en posición de reposo, y la figura 2D
muestra el dispositivo de bomba de pulverización 102 en posición
totalmente accionada. El MDI emite una nebulización pulverizada 124
cuando el dispositivo pasa de la posición de reposo a la posición
totalmente accionada, y vuelve automáticamente a la posición de
reposo.
El componente de motor 106 está montado en la
plataforma de referencia 104 y recibe una entrada de potencia de
una fuente de potencia externa (no mostrada) y una entrada de
control del controlador de sistema 114, produciendo una salida de
accionamiento giratorio que depende de las entradas de potencia y de
control. En una realización, la salida de accionamiento giratorio
consiste en un eje cilíndrico que gira alrededor de un eje de giro,
y puede caracterizarse de manera instantánea por una posición
angular, una velocidad angular, una aceleración angular y un par.
La salida de accionamiento giratorio puede incluir el giro en
cualquier sentido (es decir, en sentido de las agujas del reloj o
en sentido contrario) y puede incluir una velocidad angular igual a
cero (es decir, en reposo, sin giro).
El componente de transmisión de accionamiento
108 también está montado en la plataforma de referencia 104 y
recibe la salida de accionamiento giratorio del componente de motor
106. El componente de transmisión de accionamiento 108 transforma
el movimiento giratorio de la salida de accionamiento giratorio en
movimiento lineal, a efectos de producir una salida de
accionamiento lineal. En una realización, la salida de accionamiento
lineal consiste en un eje que se desplaza a lo largo de un eje
lineal. En otra realización, la salida de accionamiento lineal
consiste en un dispositivo de tuerca que se desplaza por un
tornillo-guía a lo largo de un eje lineal. La
salida de accionamiento lineal puede caracterizarse de manera
instantánea por una posición lineal, una velocidad lineal, una
aceleración lineal y una fuerza lineal. La salida de accionamiento
lineal puede incluir el desplazamiento en cualquier sentido a lo
largo del eje lineal, y puede incluir una velocidad lineal igual a
cero (es decir, en reposo, sin movimiento).
El soporte de bomba de pulverización 110 está
unido de manera amovible a la plataforma de referencia 104, de modo
que dicho soporte de bomba de pulverización 110 queda sujetado de
manera estacionaria con respecto a dicha plataforma de referencia
104 durante el funcionamiento del sistema, pero puede ser retirado y
colocado nuevamente con relativa facilidad (es decir, sin
herramientas especiales o un esfuerzo significativo). El soporte de
bomba de pulverización 110 está unido a la plataforma de referencia
104 mediante cualquiera de las distintas técnicas conocidas en el
estado de la técnica, incluyendo, aunque de manera no limitativa, un
acoplamiento a presión (por ejemplo, encaje a presión), un
acoplamiento por enroscamiento (por ejemplo, entre las roscas de un
tornillo y las roscas del interior de una abertura), un acoplamiento
por pasador, etc. De manera similar, el soporte de bomba de
pulverización 110 fija de manera amovible el dispositivo de bomba de
pulverización 102. En funcionamiento, el dispositivo de bomba de
pulverización 102 se mantiene de manera estacionaria con respecto a
la plataforma de referencia 104 durante el funcionamiento del
sistema, pero puede ser retirado y colocado nuevamente o ser
sustituido por un dispositivo de bomba de pulverización alternativo
con relativa facilidad.
La salida de accionamiento lineal del componente
de transmisión de accionamiento 108 está conectada al dispositivo
de bomba de pulverización 102 a través de un "conector de
fuerza", de modo que, durante su funcionamiento, la salida de
accionamiento lineal aplica una fuerza en el dispositivo de bomba de
pulverización 102. En una realización, este conector de fuerza
consiste en una conexión física directa entre la salida de
accionamiento lineal y el dispositivo de bomba de pulverización
102. En otras realizaciones, la conexión incluye un enlace entre la
salida de accionamiento lineal y el dispositivo de bomba de
pulverización 102, tal como un enlace mecánico, un enlace
neumático, un enlace hidráulico u otro enlace similar para redirigir
o, de otro modo, condicionar la salida de accionamiento lineal.
El transductor de fuerza 112 produce una señal
de fuerza que es proporcional a la cantidad de fuerza aplicada en
el dispositivo de bomba de pulverización 102, y suministra dicha
señal de fuerza al controlador de sistema 114 y al componente de
motor 106. El componente de motor 106 utiliza la señal de fuerza
para detectar niveles de fuerza destructivos sobre el dispositivo
de bomba de pulverización 102. El componente de motor 106 compara
la señal de fuerza con un valor umbral predeterminado y reduce o
elimina las fuerzas antes de que se produzcan daños en el
dispositivo de bomba de pulverización 102. En la realización
mostrada en la figura 1, el transductor de fuerza 112 está situado
entre la salida de accionamiento lineal y el dispositivo de bomba de
pulverización 102. Otras realizaciones del sistema 100 pueden
comprender el transductor de fuerza 112 dispuesto entre el
dispositivo de bomba de pulverización 102 y el soporte de bomba de
pulverización 110, o entre el soporte de bomba de pulverización 110
y la plataforma de referencia. De manera general, el transductor de
fuerza 112 puede estar situado en cualquier lugar que permita
obtener una señal de fuerza que es proporcional a la cantidad de
fuerza aplicada en el dispositivo de bomba de pulverización 102.
El controlador de sistema 114 está conectado
eléctricamente al componente de motor 106 y al transductor de
fuerza 112. El controlador de sistema 114 recibe la señal de fuerza
del transductor de fuerza 112 y señales de retroalimentación del
componente de motor 106. Entre otros datos, las señales de
retroalimentación procedentes del componente de motor 106 permiten
obtener información al sistema de controlador 114 relacionada con la
posición angular de la salida de accionamiento giratorio. El
controlador de sistema 114 recibe también datos de entrada del
usuario que, en parte, definen el perfil de accionamiento deseado al
que quedará sujeto el dispositivo de bomba de pulverización. El
perfil de accionamiento incluye, aunque de manera no limitativa, la
velocidad de accionamiento, la aceleración de accionamiento, el
retraso inicial del accionamiento, el tiempo durante el que se
mantiene el accionamiento, el retraso después del accionamiento, el
número de acciones repetitivas, entre otros. Asimismo, es posible
utilizar un perfil de accionamiento único para el recorrido de
subida (es decir, de la posición de reposo a la posición totalmente
accionada) y otro perfil de accionamiento único para el recorrido
de bajada (es decir, de la posición totalmente accionada a la
posición de reposo). El controlador de sistema 114 también mide y
graba una pluralidad de estadísticas del recorrido de la bomba,
incluyendo, aunque de manera no limitativa, la distancia necesaria
para alcanzar la velocidad máxima, la distancia a la velocidad
máxima, la distancia necesaria para detenerse desde la velocidad
máxima, el tiempo necesario para alcanzar la velocidad máxima, el
tiempo utilizado a la velocidad máxima, el tiempo necesario para
detenerse desde la velocidad máxima, el tiempo necesario para
alcanzar la posición totalmente accionada, el tiempo total
necesario para llevar a cabo el accionamiento en general, entre
otros.
En las figuras 3A, 3B y 3C se muestra otra
realización del sistema 100 descrito en la figura 1. La figura 3A
muestra una vista en perspectiva del sistema 100 (sin el controlador
de sistema 114), la figura 3B es una vista en sección del sistema
100, que muestra los componentes internos ocultos por el cuerpo
envolvente 138 de la figura 3A, y la figura 3C es una vista
inferior del sistema 100. Esta realización incluye una plataforma
de referencia 104, un componente de motor 106, un componente de
transmisión de accionamiento108 (al que también se hace referencia
en esta realización como "dispositivo de
tornillo-guía lineal"), un componente de soporte
de bomba de pulverización 110, un transductor de fuerza 112, un
conector de fuerza 130 (al que también se hace referencia en esta
realización como "placa de compresión"), un conector de
accionamiento 132, dos barras de guía 134 y un controlador de
sistema 114. La interacción de estos componentes es la misma que en
el caso de los componentes indicados con una numeración similar en
la figura 1; no obstante, esta realización incluye varios
componentes que no se muestran en la figura 1. La placa de
compresión 130 conecta la fuerza generada por la salida de
accionamiento lineal al dispositivo de bomba de pulverización 102.
La placa de compresión 130 se desplaza a lo largo de las dos barras
de guía 134, que están unidas fijamente a la plataforma de
referencia 104 y son paralelas con respecto al eje de pulverización
136. Por lo tanto, la dirección de desplazamiento de la placa de
compresión 130 es paralela con respecto al eje de pulverización 136.
El conector de accionamiento 132 incluye dos poleas y una correa de
accionamiento. Una de las poleas está unida fijamente a la salida de
accionamiento giratorio del componente de motor 106 (es decir, al
eje del motor), de modo que la polea gira conjuntamente con el eje
del motor. La otra polea está unida fijamente al eje del
tornillo-guía del dispositivo de
tornillo-guía lineal 108, de modo que la polea gira
conjuntamente con el eje del tornillo-guía. La
correa de accionamiento conecta las dos poleas, de modo que las dos
poleas giran de manera sincronizada. En una realización, las poleas
tienen unos dientes o nervaduras de fricción similares en
correspondencia con unos dientes o nervaduras de fricción de la
correa de accionamiento, de modo que, durante su funcionamiento, la
correa de accionamiento engrana con las poleas para reducir o
evitar el deslizamiento. En otras realizaciones, el conector de
accionamiento 132 puede incluir engranajes en vez de poleas y una
cadena de accionamiento en vez de una correa de accionamiento u
otras técnicas similares conocidas en el estado de la técnica para
conectar el movimiento giratorio.
La figura 4A muestra las piezas que constituyen
el componente de soporte de bomba de pulverización 110 de la
realización mostrada en la figura 3A, que incluye una sujeción 150,
un elemento de compresión 152 y varios insertos anulares 154. La
figura 4B muestra una vista en perspectiva del componente de soporte
de bomba de pulverización 110 montado y fijado a un dispositivo de
bomba de pulverización 102. La sujeción 150 incluye un cuerpo
cuadrado 155 y una abertura 156 dispuesta alrededor de un eje
central 158 a través de la cual se introduce el componente de
bomba/boquilla del dispositivo de bomba de pulverización. La
sujeción 150 incluye además una pluralidad de dedos 160 dispuestos
alrededor del perímetro de la abertura 156. Los dedos 160 se
caracterizan por tener una sección transversal triangular en el
plano perpendicular al eje central, y se extienden hacia afuera
desde la sujeción 150, en una dirección en paralelo al eje central
158, tal como se muestra en la figura 4. En una realización, la
sujeción 150 está hecha de teflón, aunque también es posible
utilizar otros materiales antifricción similares (por ejemplo,
materiales compuestos de plástico o un material rígido recubierto
por un material antifricción). El elemento de compresión 152 incluye
un cuerpo en forma de disco que tiene una abertura 162 configurada
de modo que la superficie interior 164 del elemento de compresión
152 es ligeramente cónica. En una realización, el elemento de
compresión 152 está hecho de aluminio anodizado, aunque también es
posible utilizar otros materiales similares (por ejemplo, plástico,
acero y otros metales rígidos y materiales compuestos). El elemento
de compresión 152 se une a la sujeción 150 a través de unas roscas
166 en correspondencia, de modo que dicho elemento de compresión 152
puede enroscarse a dicha sujeción 150. Al unir de esta manera el
elemento de compresión 152 a la sujeción 150, la superficie cónica
interior 164 del elemento de compresión 152 comprime los dedos 160
hacia adentro, hacia el eje central 158 y contra el componente de
bomba/boquilla. En una realización, el componente de soporte de
bomba de pulverización 110 incluye también un inserto anular 154
dispuesto alrededor del eje central 158, entre los dedos 160 y dicho
eje central 158, de modo que el componente de bomba/boquilla se
introduce a través del inserto anular 154. Durante su
funcionamiento, los dedos 160 comprimen el inserto anular 154 contra
el componente de bomba/boquilla. El cuerpo cuadrado 155 del
componente de soporte de bomba de pulverización 110 se introduce en
unas ranuras 168 correspondientes de la plataforma de referencia
104 (ver figura 3A). De este modo, la totalidad del conjunto de
soporte/bomba de pulverización puede girar a lo largo del eje de
pulverización en incrementos de 90 grados para permitir la
observación de diferentes orientaciones de la pulverización emitida
por parte de un equipo asociado de caracterización de la
pulverización.
Durante su funcionamiento, un dispositivo de
bomba de pulverización 102 se introduce en el componente de soporte
de bomba de pulverización 110 y se coloca en el chasis de modo que
el movimiento de la placa de compresión 130 de la bomba queda
alineado con respecto al eje de pulverización 136 del dispositivo de
bomba de pulverización 102. La placa de compresión 130 se desplaza
a lo largo de las barras de guía 134 en la dirección del eje de
pulverización 136, accionada por el giro de los ejes del motor y del
tornillo-guía lineal asociados. El componente de
soporte de bomba de pulverización 110 mantiene el componente de
bomba/boquilla 122 estacionario con respecto a la plataforma de
referencia 104 y la placa de compresión 130 mueve el componente de
depósito 120 con respecto al componente de bomba/boquilla 122 para
accionar el dispositivo de bomba de pulverización 102.
El transductor de fuerza 112 está montado dentro
de la placa de compresión 130 para medir la fuerza aplicada en la
bomba por el movimiento de dicha placa de compresión 130. Una
realización incluye una placa de contacto 138 separada, situada
sobre el transductor de fuerza 112, que entra en contacto con el
dispositivo de bomba de pulverización 102 durante su accionamiento.
En estas realizaciones, el transductor de fuerza 112 está
"dispuesto en sándwich" entre la placa de contacto y la placa
de compresión 130. Además, la placa de contacto con la bomba de la
presente invención está atornillada al lado superior del transductor
de fuerza. Este subconjunto está atornillado a medio camino entre
los soportes de cojinete situados debajo de la placa de compresión.
Esta disposición sitúa el transductor de fuerza alineado
directamente con la dirección de la fuerza aplicada, quedando
dispuesto dicho transductor de fuerza "en sándwich" de manera
precisa entre la placa de compresión y la placa de contacto con la
bomba para un rendimiento óptimo.
En la realización de las figuras 3A y 3B, el
componente de motor 106, el dispositivo de
tornillo-guía lineal 108 y las dos barras de guía
134 están montados de manera perpendicular con respecto a la
plataforma de referencia 104, de modo que sus ejes son paralelos
entre sí. Las secciones transversales del eje giratorio del
componente de motor 106, del eje del tornillo-guía
del dispositivo de tornillo-guía lineal 108 y de las
dos barras de guía 134 en el plano de la plataforma de referencia
104 forman un diseño en forma de "Y". El eje del motor está
situado en la parte inferior de la "Y", el eje del
tornillo-guía está situado en el punto medio de la
"Y" y las dos barras de guía 134 están situadas en los extremos
opuestos de la horquilla de la "Y".
La realización de las figuras 3A y 3B incluye un
puerto de datos en serie 140 para facilitar la transferencia de los
datos de usuario correspondientes a los parámetros de prueba de la
bomba de pulverización (por ejemplo, instrucciones de programación)
del controlador de sistema 114 al componente de motor 106. El puerto
en serie 140 facilita además la transferencia de señales de
retroalimentación (por ejemplo, información sobre el estatus y la
posición angular del eje del motor) del componente de motor 106 al
controlador de sistema 112.
En la realización de las figuras 3A y 3B, el
controlador de sistema 114 incluye un dispositivo de adquisición de
datos (al que se hace referencia en la presente memoria como
"DAQ") y un sistema informático. El DAQ recibe y muestrea la
señal de posición angular procedente del dispositivo de motor 106 y
genera una serie de muestras digitales que se corresponden con la
señal de posición angular del eje del motor. El DAQ es controlado
por un software de control residente en el sistema informático y se
utiliza principalmente para adquirir y sincronizar datos de
posición del motor y datos de fuerza del transductor de fuerza 112.
El sistema informático recibe los datos de usuario correspondientes
a los parámetros de prueba de la bomba de pulverización y las
señales procedentes del DAQ. Asimismo, el sistema informático
genera un perfil de accionamiento a partir de los datos de usuario
y suministra el perfil de accionamiento al componente de motor 106 a
través del puerto en serie 140. El sistema informático recibe
además señales de retroalimentación del componente de motor 106 y la
señal de fuerza del transductor de fuerza 112 y, a partir de dichas
señales, determina y graba diversos parámetros físicos relacionados
con el dispositivo de bomba de pulverización durante su
accionamiento.
El dispositivo
QCI-17-3, de Quicksilver Controls
(Covina, CA), es un ejemplo de dispositivo de motor programable
adecuado para su utilización como el componente de motor 106 de la
figura 3A. Este dispositivo de motor tiene un procesador de señales
digitales (DSP) integrado, un codificador óptico de 4000 líneas y
electrónica de accionamiento. El DSP de este motor es capaz de
interpretar y ejecutar órdenes de programación que se utilizan para
ajustar digitalmente la posición, velocidad y aceleración del eje
del motor durante su funcionamiento en un control de
retroalimentación de bucle cerrado con una entrada continua de la
señal de posición angular procedente del codificador óptico.
Asimismo, el DSP de este motor es capaz de ejecutar órdenes y
modificar la posición y/o velocidad del eje cada vez que se detecta
una línea en el codificador óptico, o 4000 veces por revolución
(120 microsegundos). La señal de posición angular de este
codificador óptico es compatible con el DAQ descrito en la
presente
memoria.
memoria.
El dispositivo SRZ3DU4025T, de Kerk Motion
(Hollis, NH), es un ejemplo de un dispositivo de
tornillo-guía lineal adecuado para su utilización
como un componente de transmisión de accionamiento 108 de la figura
3A. Este dispositivo de tornillo-guía lineal tiene
un tornillo guía y un mecanismo de deslizamiento recubiertos de
Teflón y unos soportes de cojinete para reducir la fricción.
Asimismo, este dispositivo comprende un diseño de tuerca de
transmisión desviada elásticamente y con compensación de juego para
obtener un engranaje positivo entre las roscas del tornillo y los
mecanismos de accionamiento de la tuerca de transmisión en su
desplazamiento hacia delante y hacia
atrás.
atrás.
El dispositivo 31, de Sensotec (Columbus, OH),
es un ejemplo de un transductor de fuerza adecuado para su
utilización como el transductor de fuerza 112 de la figura 3A. Este
transductor de fuerza tiene un intervalo de sensibilidad de 0 a
22,5 kg de fuerza (0 a 50 libras). Asimismo, cuando se conecta al
acondicionador de señales UV, también de Sensotec, este forma una
unidad de detector integrada con salidas de señal de tensión de
alto nivel compatibles con el DAQ descrito en la presente
memoria.
Los dispositivos
172-2GT-09 y
22-2GT09-1A-3/16, de
York Industries (Garden City Park, NY), son un ejemplo de
combinación de correa de accionamiento y polea, respectivamente, que
es adecuada para su utilización como el conector de accionamiento
132 de la figura 3A. Esta combinación de polea y correa está
diseñada para que dichos elementos engranen entre sí, minimizando
el deslizamiento entre los ejes de accionamiento del motor y de los
dispositivos de tornillo-guía lineales.
El dispositivo PCI-6023E, de The
National Instruments Corporation (Austin, TX), es un ejemplo de DAQ
adecuado para su utilización como el DAQ descrito en la presente
memoria para el controlador de sistema 114 de la figura 3A. Esta
tarjeta DAQ puede muestrear y sincronizar simultáneamente la señal
de posición angular procedente del codificador óptico del
dispositivo de motor eléctrico y la señal de fuerza procedente del
transductor de fuerza 112. Además, esta tarjeta DAQ está diseñada
para funcionar en un ordenador personal estándar.
El dispositivo Dimension XPS R400, de The Dell
Computer Corporation (Round Rock, TX), es un ejemplo de un sistema
informático adecuado para su utilización como parte del controlador
de sistema 114 de la figura 3A. El puerto en serie de este sistema
informático proporciona una interfaz de comunicación compatible con
el DSP del componente de motor 106. Además, este sistema
informático es compatible con el DAQ PCI-6023E y el
software de control descritos en la presente memoria.
\newpage
El software de control escrito para el sistema
informático y ejecutado por este en el controlador de sistema 114
está diseñado para realizar las siguientes funciones:
- 1.
- Verificar el funcionamiento adecuado del motor, el transductor de fuerza y la tarjeta DAQ, además de realizar diagnósticos de otros componentes del sistema.
- 2.
- Adaptarse al usuario a través de procesos de calibración, calculando constantes de calibración e incorporando dichas constantes de calibración en el sistema.
- 3.
- Caracterizar automáticamente el dispositivo de bomba de pulverización determinando la longitud del recorrido y la posición inferior del dispositivo de bomba de pulverización (es decir, la posición de reposo).
- 4.
- Permitir al usuario especificar el perfil de accionamiento en términos de velocidad, aceleración y tiempo de sujeción, entre otros parámetros.
- 5.
- Permitir al usuario especificar el modo de activación entre interno (es decir, controlado por el software) o externo al sistema (es decir, controlado por una fuente de activación externa).
En las figuras 5A y 5B se muestra otra
realización de la invención, que se utiliza para accionar
dispositivos MDI. La figura 5A es una vista en perspectiva de esta
realización y la figura 5B es una vista en sección lateral de dicha
realización. En esta realización, tal como puede observarse, el
soporte de bomba de pulverización 110 fija el componente de
bomba/boquilla 122 del dispositivo de bomba de pulverización 102 (es
decir, el dispositivo MDI) a la plataforma de referencia 104. Se
hace referencia a las figuras 2C y 2D en cuanto a los componentes
constituyentes del dispositivo de bomba de pulverización de tipo
MDI. Durante su funcionamiento, el conector de fuerza 130 se
desplaza con un movimiento descendente (es decir, en la dirección de
la flecha 180 de la figura 5B) para accionar el dispositivo de
bomba de pulverización 102. Un dedo de compresión 182, análogo a la
placa de contacto 138 de la realización de la figura 3A, entra en
contacto con el componente de depósito 120 del dispositivo de bomba
de pulverización y aplica la fuerza de accionamiento. La figura 5B
muestra el componente de motor 106 conectado directamente al
componente de transmisión de accionamiento 108 (en esta
realización, un único dispositivo de tornillo-guía
lineal) a través de una conexión de accionamiento directo 132, a
diferencia de la conexión de accionamiento de polea y correa de la
realización de la figura 3A. La realización mostrada en las figuras
5A y 5B incluye un segundo dispositivo de
tornillo-guía lineal 184 que funciona en
combinación con una guía de inclinación 186 para inclinar la parte
superior del sistema de accionamiento con respecto al elemento de
base 188. El segundo dispositivo de tornillo-guía
lineal 184 está unido a la plataforma de referencia 104. Un primer
extremo de la guía de inclinación 186 está unido de manera pivotante
al componente de tuerca 187 del dispositivo de
tornillo-guía lineal 184 y el segundo extremo de la
guía de inclinación 186 está unido de manera pivotante a un punto
de pivotamiento 190 del elemento de base 188. A medida que el
componente de tuerca 187 se desplaza a lo largo de la parte de
tornillo-guía o del dispositivo de
tornillo-guía 184, la guía de inclinación 186
fuerza la parte superior del sistema de accionamiento a pivotar en
un segundo punto de pivotamiento 192 del elemento de base 188. Un
mando de posicionamiento 194 situado en la superficie superior de
la parte superior del sistema de accionamiento está conectado
mecánicamente al segundo dispositivo de
tornillo-guía lineal 184. Cuando se gira el mando
de posicionamiento 194, el componente de tuerca 187 se desplaza
linealmente a lo largo del dispositivo de
tornillo-guía 184.
De manera ideal, al ser utilizado en sistemas de
visualización de la nebulización de la pulverización, el eje de
pulverización 136 del dispositivo de bomba de pulverización 102 es
paralelo con respecto al elemento de base 188, es decir, el eje de
pulverización 136 es exactamente horizontal con respecto a la
superficie de trabajo sobre la que se coloca el sistema. Debido a
que los dispositivos de bomba de pulverización MDI no se fabrican
según un factor de forma estándar, la realización mostrada en las
figuras 5A y 5B puede ajustarse, a través del mando de
posicionamiento 194, el segundo dispositivo de
tornillo-guía lineal 184 y la guía de inclinación
186, hasta que el eje de pulverización 136 es paralelo con respecto
al elemento de base 188. Por lo tanto, de manera general, el mando
de posicionamiento 194, el segundo dispositivo de
tornillo-guía lineal 184 y la guía de inclinación
186 pueden utilizarse para ajustar el ángulo del eje de
pulverización 136 con respecto a un plano de referencia externo.
También es posible utilizar otras técnicas conocidas en el estado
de la técnica para ajustar el eje de pulverización 136. Por ejemplo,
es posible utilizar un simple soporte deslizante en forma de arco
con una tuerca de bloqueo para inclinar el sistema con respecto a la
superficie de trabajo, o es posible interponer una plataforma de
inclinación externa entre el sistema de accionamiento y la
superficie de trabajo para modificar la posición del eje de
pulverización 136. Asimismo, es posible ajustar el ángulo del
soporte de bomba de pulverización 110 con respecto a la plataforma
de referencia 104 para variar el ángulo del eje de pulverización
136 con respecto a la superficie de trabajo.
En la figura 6A se muestra una vista en
perspectiva del soporte de bomba de pulverización 110 para la
realización de las figuras 5A y 5B. En la figura 6B se muestra una
vista con las piezas desmontadas del soporte de bomba de
pulverización de la figura 6A. La figura 6C muestra el soporte de
bomba de pulverización de la figura 6A fijado al dispositivo de
bomba de pulverización MDI. El soporte de bomba de pulverización 110
para esta realización incluye un apoyo 200 para soportar el
dispositivo de bomba de pulverización MDI y al menos una correa de
fijación 202 para fijar el dispositivo de bomba de pulverización
contra el apoyo 200. El apoyo 200 incluye una primera superficie de
unión 204 para retener la superficie posterior del dispositivo de
bomba de pulverización y una segunda superficie de unión 206 que se
une a la superficie inferior de dicho dispositivo de bomba de
pulverización. En una realización, la primera superficie de unión
es sustancialmente ortogonal con respecto a la segunda superficie
de unión 206, a efectos de ser compatibles para retener superficies
sustancialmente ortogonales de un dispositivo de bomba de
pulverización MDI. En otras realizaciones, la primera superficie de
unión 204 y la segunda superficie de unión 206 se caracterizan por
tener una superficie en forma de V, a efectos de retener
eficazmente superficies en forma de arco del dispositivo de bomba de
pulverización. En una realización, el apoyo incluye además una
abertura 208 dispuesta entre la primera superficie de unión 204 y la
segunda superficie de unión 206. La abertura 208 aloja una parte de
"talón" del dispositivo de bomba de pulverización MIDI. La
realización mostrada en las figuras 6A y 6B incluye dos correas de
fijación 202; una correa de fijación superior 202a y una correa de
fijación inferior 202b. Durante su funcionamiento, la correa de
fijación superior 202a envuelve la parte superior del dispositivo
de bomba de pulverización MIDI para fijar la superficie posterior
de dicho dispositivo de bomba de pulverización MDI a la primera
superficie de unión 204. La correa de fijación inferior 202b
envuelve la parte inferior del dispositivo de bomba de pulverización
MDI para fijar la superficie inferior a la segunda superficie de
unión 206, quedando dispuesto el talón del dispositivo de bomba de
pulverización MDI a través de la abertura 208. El apoyo 200 incluye
además un primer par de elementos de anclaje 210 para la correa de
fijación superior 202a y un segundo par de elementos de anclaje 210
para la correa de fijación inferior 202b. En cada correa de
fijación 202, un extremo está unido fijamente a uno de los elementos
de anclaje 210 y el otro extremo está unido de manera amovible al
otro elemento de anclaje 210. En una realización, el extremo de la
correa de fijación 202 que está unido de manera amovible da la
vuelta alrededor del elemento de anclaje y se une de manera
amovible a esta a través de un Velcro u otro mecanismo de fijación
similar. Otras realizaciones pueden fijar el dispositivo de bomba
de pulverización MDI al apoyo 200 utilizando una configuración de
cierre similar a un mecanismo de fijación de "bota de esquí",
bien conocido en la técnica.
En una realización del sistema de accionamiento
100 mostrado en la figura 3A, es posible utilizar un dispositivo de
soporte de bomba de pulverización 310 alternativo para accionar un
dispositivo de bomba de pulverización oral. La figura 7A muestra un
ejemplo de este tipo de dispositivo de bomba de pulverización oral
302, que incluye un componente de depósito 304 y un componente de
bomba/boquilla 306. La figura 7B muestra una vista en perspectiva
del dispositivo de soporte de bomba de pulverización 310 alternativo
fijado a un dispositivo de bomba de pulverización oral 302 y
montado en el dispositivo de accionamiento de la figura 3A. La
figura 7C muestra una vista con las piezas desmontadas del
dispositivo de soporte de bomba de pulverización 310 alternativo de
la figura 7B. El dispositivo 310 incluye una base 312 y un
dispositivo de sujeción 314. El dispositivo de sujeción 314 es un
mecanismo desviado elásticamente de tipo "pinza para la ropa"
que sujeta la parte superior del componente de bomba/boquilla 306.
El dispositivo de sujeción 314 incluye una primera palanca 318 y una
segunda palanca 320 unidas de manera pivotante en un punto de
pivotamiento 322 a través de un eje de pivotamiento 323. Un muelle
324 está unido a la primera palanca 318 y a la segunda palanca 320
para forzar un primer extremo 326 de la primera palanca 318 y un
primer extremo 328 de la segunda palanca 320 el uno hacia el otro,
sujetando de este modo el componente de bomba/boquilla 306. La base
312 incluye un elemento de alojamiento 330 y un cuerpo cuadrado
316. El elemento de alojamiento 330 incluye una lengüeta de tope 332
contra la que se apoya la parte superior del componente de
bomba/boquilla 306. La lengüeta de tope 332 aplica una fuerza de
resistencia en la parte superior del componente de bomba/boquilla
306 cuando se acciona el dispositivo de bomba de pulverización 302.
El dispositivo de sujeción 314 está unido a la base 312, y la base
312 está unida de manera amovible a la plataforma de referencia 104
del sistema de accionamiento. La base 312 incluye un cuerpo cuadrado
316 que se introduce en las ranuras 168 correspondientes de la
plataforma de referencia.
Los elementos principales del sistema de
accionamiento descrito en la presente memoria no solamente pueden
ser utilizados para accionar dispositivos de bomba de pulverización
nasales y orales y dispositivos de bomba de pulverización MDI, sino
que deberán considerarse como parte de un dispositivo de compresión
con control de posición de alta precisión que puede ser utilizado
en diversas aplicaciones de accionamiento automatizado. Ejemplos de
otras aplicaciones pueden incluir, aunque de manera no limitativa:
el accionamiento automatizado de jeringas nasales; el ensayo de
inyectores de combustible para automóviles; el accionamiento
robótico de boquillas industriales y/o el accionamiento de bombas
de pulverización de cosméticos.
La invención puede comprender otras
realizaciones específicas sin apartarse de sus características
esenciales. Por lo tanto, las presentes realizaciones se
interpretarán de manera ilustrativa, y no limitativa, estando
definido el alcance de la invención en las reivindicaciones
adjuntas, y no en la descripción anterior, de modo que se pretende
que la presente invención incluya todos los cambios comprendidos
dentro del significado y el alcance de la equivalencia de las
reivindicaciones.
Claims (18)
1. Sistema para accionar un dispositivo de bomba
de pulverización (102) que incluye un componente de depósito (120)
y un componente de bomba/boquilla (122), comprendiendo el
sistema:
- una plataforma de referencia (104) para formar un soporte en el que están montados uno o más componentes del sistema;
- un componente de motor (106) unido fijamente a la plataforma de referencia (104) para recibir una entrada de potencia y una entrada de control y producir una salida de accionamiento giratorio desde este;
- un componente de transmisión de accionamiento (108) unido fijamente a la plataforma de referencia (104) para recibir la salida de accionamiento giratorio y producir una salida de accionamiento lineal desde este;
- un componente de soporte (110) de bomba de pulverización unido de manera amovible a la plataforma de referencia (104) para fijar de manera amovible el dispositivo de bomba de pulverización (102);
- un conector de fuerza para conectar la salida de accionamiento lineal al mecanismo de bomba de pulverización, a efectos de aplicar una fuerza en el mecanismo de bomba de pulverización;
- un transductor de fuerza (112) para producir una señal de fuerza proporcional a la fuerza aplicada en el mecanismo de bomba de pulverización; y
- un controlador de sistema (114) para recibir un conjunto de entradas de prueba que incluye (i) la señal de fuerza, (ii) una o más señales de retroalimentación procedentes del componente de motor (106) y (iii) una entrada de usuario que se corresponde con parámetros de prueba de la bomba de pulverización, y suministrar la entrada de control al componente de motor (106) como una función predeterminada del conjunto de entradas de prueba;
en el que el sistema funciona para accionar el
mecanismo de bomba de pulverización según un perfil de accionamiento
definido por el conjunto de entradas de prueba.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
el componente de motor (106) incluye un servomotor.
3. Sistema, según la reivindicación 2, en el que
el servomotor incluye
- (i)
- un controlador de motor para recibir y procesar la entrada de control y para obtener la señal o señales de retroalimentación, y para almacenar el perfil de accionamiento;
- (ii)
- un codificador para controlar la posición angular de la salida de accionamiento giratorio y para producir una señal de posición angular que se corresponde con la posición angular de la salida de accionamiento giratorio;
- (iii)
- un controlador para recibir el perfil de accionamiento procedente del controlador de motor y la entrada de potencia, y para producir una señal de accionamiento desde este;
- (iv)
- un motor eléctrico giratorio para recibir la señal de accionamiento y para producir la salida de accionamiento giratorio desde este.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
el componente de motor (106) incluye un motor paso a paso.
5. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
el perfil de accionamiento incluye cualquiera de los siguientes
elementos:
- a)
- una posición de reposo del mecanismo de bomba de pulverización;
- b)
- una posición totalmente accionada del dispositivo de bomba de pulverización (102);
- c)
- un perfil de velocidad desde una posición de reposo del dispositivo de bomba de pulverización (102) hasta una posición totalmente accionada del mecanismo de bomba de pulverización, en cuyo caso, opcionalmente, el perfil de velocidad incluye la velocidad con respecto al tiempo;
- d)
- un perfil de fuerza desde una posición de reposo del mecanismo de bomba de pulverización hasta una posición totalmente accionada del mecanismo de bomba de pulverización, en cuyo caso, opcionalmente, el perfil de fuerza incluye la fuerza con respecto al tiempo; y
- e)
- un parámetro de tiempo de sujeción que se corresponde con la cantidad de tiempo que el dispositivo de bomba de pulverización (102) se sujeta en una posición totalmente accionada.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
el componente de transmisión de accionamientoincluye al menos un
dispositivo de tornillo-guía lineal (108).
7. Sistema, según la reivindicación 6, en el que
el al menos un dispositivo de tornillo-guía lineal
(108) incluye cualquiera de los siguientes elementos:
- a)
- un dispositivo de tornillo-guía lineal (108) con compensación de juego;
- b)
- un recubrimiento antifricción al menos en un componente de tornillo dentro del dispositivo de tornillo-guía lineal (108), en cuyo caso, opcionalmente, el recubrimiento antifricción incluye un material basado en teflón; y
- c)
- soportes de cojinete de bolas para soportar un componente de tornillo dentro del dispositivo de tornillo-guía lineal (108).
\vskip1.000000\baselineskip
8. Sistema, según la reivindicación 1, que
incluye además una primera polea unida fijamente a la salida de
accionamiento giratorio, una segunda polea unida fijamente a un
componente de tornillo dentro del dispositivo de
tornillo-guía lineal (108) y una correa de
accionamiento para conectar la primera polea a la segunda polea.
9. Sistema, según la reivindicación 8, en el que
la primera polea y la segunda polea incluyen cada una una
pluralidad de dientes, y la correa de accionamiento incluye una
pluralidad de nervaduras, de modo que, durante su funcionamiento,
los dientes de la primera polea y los dientes de la segunda polea
engranan con las nervaduras de la correa de accionamiento.
10. Sistema, según la reivindicación 1, en el
que la salida de accionamiento giratorio está conectada directamente
al componente de transmisión de accionamiento (108).
11. Sistema, según la reivindicación 1, en el
que el componente de soporte (110) de bomba de pulverización fija
de manera amovible el componente de bomba/boquilla (122) y el
conector conecta la salida de accionamiento lineal al componente de
depósito (120), o fija de manera amovible el componente de depósito
(120) y el conector conecta la salida de accionamiento lineal al
componente de bomba/boquilla (122).
12. Sistema, según la reivindicación 1, en el
que el transductor de fuerza (112) está dispuesto entre el
dispositivo de bomba de pulverización (102) y la salida de
accionamiento lineal, entre el dispositivo de bomba de pulverización
(102) y el componente de soporte (110) de bomba de pulverización o
entre el soporte de bomba de pulverización y la plataforma de
referencia (104).
13. Sistema, según la reivindicación 1, en el
que el controlador de sistema (114) incluye:
- (A)
- un dispositivo de adquisición de datos para muestrear una señal de posición angular que caracteriza la posición angular de la salida de accionamiento giratorio, a efectos de generar una o más muestras digitales que se corresponden con la señal de posición angular;
- (B)
- un sistema informático para (i) recibir el conjunto de entradas de prueba y la muestra o muestras digitales, (ii) generar el perfil de accionamiento y suministrar el perfil de accionamiento al componente de motor (106), (iii) recibir la señal o señales de retroalimentación procedentes del componente de motor (106) y grabar uno o más parámetros físicos del dispositivo de bomba de pulverización (102) durante su accionamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
14. Sistema, según la reivindicación 13, en el
que el parámetro o parámetros físicos del dispositivo de bomba de
pulverización (102) incluyen un perfil de la posición con respecto
al tiempo, que describe la posición del componente de boquilla
bomba con respecto al componente de depósito (120) en función del
tiempo, o un perfil de la fuerza con respecto al tiempo, que
describe la fuerza aplicada en el componente de boquilla bomba con
respecto al componente de depósito (120) en función del tiempo.
15. Sistema, según la reivindicación 13, en el
que el sistema informático está configurado para llevar a cabo un
procedimiento de calibración para calcular uno o más valores de
compensación, y para utilizar los valores de compensación para
modificar el parámetro o parámetros físicos o para modificar la
entrada de control del componente de motor (106).
\newpage
16. Sistema, según la reivindicación 1, en el
que el controlador de sistema (114) está configurado para generar
un perfil de accionamiento representativo de la mano de una persona
que acciona el dispositivo de bomba de pulverización (102).
17. Sistema, según la reivindicación 1, que
incluye además medios para inclinar de manera ajustable la
plataforma de referencia (104) a efectos de cambiar el ángulo del
eje de pulverización asociado al dispositivo de bomba de
pulverización (102) con respecto a un plano de referencia
externo.
18. Sistema, según la reivindicación 1, en el
que el componente de motor (106) está configurado para recibir la
señal de fuerza, para comparar la señal de fuerza con un valor
umbral predeterminado y para reducir el par asociado a la salida de
accionamiento giratorio cuando la señal de fuerza supera el valor
umbral predeterminado.
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