MX2010014007A

MX2010014007A - Metodo y aparato para detectar en-linea gas volumetrico.

Info

Publication number: MX2010014007A
Application number: MX2010014007A
Authority: MX
Inventors: Houston Brown
Original assignee: Carefusion 303 Inc
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2011-05-23
Also published as: CA2727191A1; CN102066882A; JP2011525244A; EP2291620A1; KR20110017457A; US8489341B2; AU2009260002A1; WO2009155435A1; US20090319204A1; ZA201009048B; RU2011101740A; BRPI0915429A2

Abstract

Un método y aparato para monitorear fluido en una línea de fluido es descrito; el aparato incluye un primer condensador y un procesador en comunicación con el primer condensador; el primer condensador está configurado para detectar la capacitancia de la línea de fluido en el primer condensador; el procesador está configurado para comparar la capacitancia detectada en el primer condensador con una capacitancia de referencia para determinar la composición del fluido en la línea de fluido en el primer condensador; en algunas modalidades, el aparato también incluye un segundo condensador; el segundo condensador está configurado para detectar la capacitancia de la línea de fluido en el segundo condensador; el procesador está configurado para comparar la capacitancia detectada en el segundo condensador con una capacitancia de referencia para determinar la composición del fluido en la línea de fluido en el segundo condensador.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA DETECTAR EN-LÍNEA GAS VOLUMÉTRICO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente descripción se relaciona generalmente con monitorear fluido en una línea sin contacto directo con fluido, y más particularmente, se relaciona con monitorear no-intrusivamente cambios en las propiedades del fluido, incluyendo la presencia de aire u otro gas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En numerosas aplicaciones médicas e industriales, el monitoreo en línea continuo de un fluido es frecuentemente necesario para asegurar la consistencia de un proceso o para asegurar la seguridad. Por ejemplo, la presión del fluido en una línea puede ser crítica a un pcoceso. Adicionalmente, la presencia de aire u otro gas dentro de un fluido o la presencia de contaminantes dentro de un fluido pueden necesitar ser monitoreadas.

En el campo médico, los sistemas de detección de gas-en-línea son usados para evitar la infusión inadvertida de gas dentro de la corriente sanguínea del paciente. Aunque pequeñas burbujas de gas pueden no tener efecto adverso sobre un paciente, grandes burbujas de gas pueden causar embolia gaseosa que resulta en dolor o muerte. Los métodos para la detección en línea de gas generalmente involucran transmisión de luz o ultrasonido a través de la línea de fluido siendo monitoreada. Las diferentes características de transmisión de sonido o luz a través de los fluidos y gases pueden ser utilizadas para formar una indicación de la presencia de una burbuja de gas en líquido en la línea de fluido. Perturbaciones reconocibles simples de las señales de tales sensores pueden ser utilizadas para activar una alarma y/o detener la infusión. Tales sistemas requieren que el fluido y el conducto asociado sean sustancialmente transparentes a la energía siendo transmitida.

En una implementación ejemplificante, la energía ultrasónica en el intervalo de megahertz (MHz) es acoplada en un lado de un conducto bajo prueba, y un receptor es colocado en el lado opuesto. Cuando una burbuja de gas está presente en el conducto, la energía es atenuada desde el lado transmitido hacia el lado recibido. Cuando el fluido está presente en el conducto, la energía recibida en el receptor es grandemente incrementada. Esta energía o fuerza de señal así puede ser usada como un indicador para determinar si está presente gas en el conducto. Adicionalmente, si la velocidad del fluido es conocida, el tamaño de la burbuja de gas puede ser determinado y umbrales pueden ser establecidos para indicar cuando una burbuja de gas ha excedido un límite predefinido, activando así una alarma.

Sin embargo, demasiado frecuentemente las burbujas de gas no viajan a la misma velocidad que el fluido, causando que las burbujas de gas sean interpretadas más grandes de lo que son, generando una alarma falsa o molestia. Esto puede ser causado por una burbuja tipo "Taylor" o burbujas de "champaña" adheridas al lado del conducto, causando suficiente atenuación para causar una alarma. Adicionalmente, los detectores de gas-en-línea ópticos o ultrasónicos generalmente no pueden determinar el tamaño exacto de las burbujas de gas y están configurados meramente para indicar la presencia de burbujas de gas las cuales son más grandes que un tamaño predeterminado.

Otro aparato capaz de detectar impurezas tales como gas dentro de un fluido incluye sistemas ópticos. Sin embargo, el procesamiento de imagen usado en combinación con tales sistemas ópticos hace esta opción prohibitivamente cara.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Existe una necesidad de un sistema de monitoreo de fluido en línea y método el cual no involucre contacto directo de fluido con un sensor pero el cual exhiba sensibilidad más alta a variaciones en la composición del fluido, incluyendo la presencia de aire u otro gas, y el cual pueda proporcionar una indicación del tamaño de una burbuja de gas. En los sistemas médicos, existe la necesidad de un aparato y método los cuales detecten y cuantifiquen de manera precisa y confiable la presencia de gas u otras impurezas en la línea pero al mismo tiempo sean relativamente baratos y puedan funcionar con una linea de fluido desechable económica.

Las modalidades descritas actualmente están dirigidas a resolver uno o más de los problemas presentados en la técnica anterior, descrita arriba, así como proporcionar características adicionales que serán más fácilmente evidentes con referencia a la siguiente descripción detallada cuando se toma en combinación con los dibujos anexos.

Una o más modalidades preferidas están dirigidas a un método para monitoreo de fluido en-línea sin contacto directo con fluido. La detección de las propiedades del fluido, incluyendo la presencia de aire u otro gas y la indicación de cambios en la composición del fluido son proporcionadas. El método comprende pasar fluido a través de una línea de fluido, en donde la línea de fluido está rodeada por lo menos parcialmente por un primer condensador, y detectar la capacitancia de la línea de fluido en el primer condensador. El método además comprende comparar la capacitancia detectada en el primer condensador con una capacitancia de referencia y determinar si está presente gas en la linea de fluido con base en la comparación de la capacitancia detectada en el primer condensador con la capacitancia de referencia.

Una o más modalidades preferidas pueden incluir un aparato para monitorear fluido en una línea de fluido. El aparato comprende un primer condensador y un procesador en comunicación con el primer condensador. El primer condensador comprende una primera placa y una segunda placa, las primera y segunda placas estando separadas y colocadas en lados opuestos de la línea de fluido de tal manera que el fluido que se mueve a través de la línea de fluido pasa entre las primera y segunda placas. El primer condensador está configurado para detectar la capacitancia de la línea de fluido. El procesador está configurado para comparar la capacitancia detectada en el primer condensador con una capacitancia de referencia para determinar la composición del fluido en la línea de fluido.

Una o más modalidades preferidas proporcionan un método para determinar la velocidad de flujo de la burbuja de gas en una linea de fluido. El método comprende pasar fluido a través de una línea de fluido, en donde la línea de fluido está rodeada por lo menos parcialmente por un primer condensador y un segundo condensador, determinar un primer tiempo en el cual una capacitancia en el primer condensador cae por debajo de un primer umbral y un determinar un segundo tiempo en el cual una capacitancia en el segundo condensador cae debajo del primer umbral. Los primero y segundo condensadores están separados entre sí a lo largo de la línea de fluido para definir una distancia de monitoreo de capacitancia. El método además comprende restar el primer tiempo determinado del segundo tiempo determinado para producir un tiempo de viaje de la burbuja de gas y determinar una velocidad de flujo de la burbuja con base en el tiempo de viaje de la burbuja de gas y la distancia de monitoreo de capacitancia.

Una o más modalidades preferidas proporcionan un método para determinar el tamaño de burbuja de gas en una línea de fluido. El método comprende proporcionar un primer condensador circundante por lo menos parcialmente a una línea de fluido y teniendo un diámetro de perforación para flujo de fluido dentro y detectando la presencia de una burbuja de gas en la línea de fluido midiendo la capacitancia en el primer condensador cuando la capacitancia cae por debajo de un umbral. El método además comprende correlacionar la capacitancia medida en el primer condensador con un volumen de gas con base en parte en el diámetro de perforación de la línea de fluido.

Como será evidente por la siguiente Descripción y Dibujos, determinando con precisión el tamaño de la burbuja de gas en la línea y/o velocidad de flujo de burbuja de gas, el número de alarmas falsas o incómodas generadas puede ser minimizado. Además, cuando una alarma es generada debido a un tamaño de burbuja de gas problemático o velocidad de flujo de burbuja, la línea de fluido puede ser purgada para asegurar que un paciente no reciba fluido potencialmente peligroso.

Desde luego, la presente invención no está limitada a las modalidades mencionadas anteriormente, y otras características de las modalidades serán evidentes después de la revisión de la Breve Descripción de los Dibujos, Descripción Detallada y las Reivindicaciones publicadas partir de ahora, o pueden ser aprendidas por la práctica de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los aspectos anteriores de las modalidades descritas en la presente serán evidentes más fácilmente con referencia a la siguiente descripción detallada tomada en combinación con los dibujos anexos en donde: La Figura 1 es una descripción esquemática de un ensamblaje de condensador, de conformidad con ciertas modalidades descritas.

La Figura 2 es una descripción esquemática de un sistema de monitoreo de fluido, de conformidad con ciertas modalidades descritas.

La Figura 3 es una descripción esquemática de un sistema de monitoreo de fluido, de conformidad con ciertas modalidades descritas.

La Figura 4 es un diagrama de flujo mostrando un método para calcular la capacitancia de referencia, de conformidad con ciertas modalidades descritas.

La Figura 5 es un diagrama de flujo mostrando un método para determinar la presencia de gas en una línea de fluido, de conformidad con ciertas modalidades descritas.

La Figura 6 es un diagrama de flujo mostrando un método para determinar la velocidad de flujo de la burbuja de gas en una línea de fluido, de conformidad con ciertas modalidades descritas.

La Figura 7 es una descripción esquemática de un sistema de monitoreo de fluido, de conformidad con ciertas modalidades descritas.

La Figura 8 es un esquema mostrando un circuito eléctrico para uso en un sistema de monitoreo de fluido, de conformidad con ciertas modalidades descritas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Ahora se hará referencia con detalle a las modalidades descritas actualmente, ejemplos de las cuales son ilustrados en los dibujos anexos, en donde números de referencia similares se refieren a elementos similares en todo. Como es usado en la presente, la constante dieléctrica se refiere a una medida de la capacidad de un material para resistir la formación de un campo eléctrico dentro de éste. Adicionalmente, la constante dieléctrica y la permitividad relativa serán usados intercambiablemente cuando se describe las modalidades descritas actualmente.

La Figura 1 muestra un esquema de un ejemplo de un ensamblaje de condensador 50 construido a partir de una pluralidad de condensadores 10. Es señalado, sin embargo, que las modalidades descritas no están limitadas a cualquier número particular de condensadores dentro del ensamblaje de capacitancia 50.

Cada condensador 10 está hecho de hasta dos placas activas t 10a y 10b, las cuales están ubicadas en el mismo plano. La capacitancia para cada condensador es determinada por la siguiente ecuación: C = Q / V (Ec. 1) donde C es la capacitancia, Q es la cantidad de carga almacenada en cada placa, y V es la diferencia de potencial o voltaje la cual aparece entre las placas. La capacitancia es dada en unidades de Faradios (F).

Aunque esta ecuación de capacitancia es usada generalmente para dos placas que son paralelas entre sí, esta ecuación de capacitancia puede ser usada como una aproximación general para dos placas que están en el mismo plano. Otras ecuaciones de capacitancia también pueden ser usadas como aproximaciones para determinar la capacitancia de los condensadores 10 en la Fig. 1. Por ejemplo: C * e?/d (Ec. 2) en donde C es la capacitancia, e es la permitividad del material entre dos placas paralelas, A es el área de cada placa y d es la distancia entre las dos placas.

Con referencia aún a la Figura 1 , cuando un objeto 15 con una constante dieléctrica alta forma una perturbación entre y/o sobre las placas 10a, 10b, la capacitancia de los condensadores 10 es incrementada. Como es mostrado en la Figura 1, el objeto 15 puede ser un fluido que comprende una trayectoria de fluido 40. Una constante dieléctrica alta es definida en la presente como siendo mayor que o igual a 50 a temperatura ambiente.

Aplicando el concepto de la Figura 1 a un sistema de monitoreo de fluido en-línea, la trayectoria de fluido 40 es colocada próxima a las placas 0a, 10b. La trayectoria de fluido 40 está contenida dentro de una línea de fluido 20 y la línea de fluido 20 está preferiblemente en contacto directo con las placas 10a, 10b. Cuando un objeto 15 tal como fluido llena o está fluyendo a través de la línea de fluido 20, una capacitancia bastante estable es detectada por el ensamblaje del condensador 50 como es determinado por el circuito eléctrico 25. Esta capacitancia estable es referida como la capacitancia de referencia. En una modalidad, el circuito eléctrico 25 está en comunicación 35 con las placas 10a, 10b vía medios tales como conexión alámbrica o inalámbrica.

Cuando el objeto 15 tal como fluido no está fluyendo a través de la línea de fluido, una disminución en la capacitancia es detectada por el ensamblaje del condensador 50. Similarmente, cuando burbujas de gas 30 están presentes en la ubicación de detección en la línea de fluido, la disminución resultante en la capacitancia es detectada por el ensamblaje de condensador 50.

Con referencia ahora a la Figura 7, en este ejemplo, un primer condensador 110 comprende un sistema de monitoreo de fluido 700. El primer condensador 110 incluye una primera placa 130 y una segunda placa 140. La primera placa 130 tiene una longitud L1 (no mostrada) y altura H1 (no mostrada). La segunda placa 140 tiene una longitud L2 (no mostrada) y altura H2 (no mostrada). En algunas modalidades, la longitud L2 de la segunda placa 140 es menor que la longitud L1 de la primera placa 130.

Como es mostrado en la Figura 7, el condensador 110 rodea la línea de fluido 160, de tal manera que el fluido pasa por el condensador 110 cuando el fluido se mueve a través de la línea de fluido 160. En otras palabras, el fluido pasa entre las placas 130 y 140. La línea de fluido 160 generalmente incluye un conducto 162 que tiene una perforación de diámetro B dentro del conducto 162, de tal manera que el fluido fluye ahí dentro. El conducto 162 está fabricado preferiblemente de un material flexible tal como un polímero o mezcla de polímero. Materiales apropiados para el conducto 162 incluyen, pero no están limitados a, silicón, nylon, polietileno, cloruro de polivinilo (PVC), poliuretano y otros materiales para entubado quirúrgico conocidos. En una modalidad ejemplificante, el conducto 162 está fabricado de PVC.

En algunas modalidades, el condensador 110 está en comunicación 152 con un circuito eléctrico 132 el cual incluye un procesador 170 y memoria 175 (véase la Fig. 8). El circuito eléctrico 132 también puede incluir un reloj 195 para sellado de tiempo. La comunicación 152 entre el condensador 110 y el circuito eléctrico 132 puede ser lograda por cualquier medio apropiado incluyendo, por ejemplo, conexiones alámbricas o inalámbricas.

Con referencia brevemente a la Figura 8, el circuito eléctrico 132 es mostrado. Dentro del circuito eléctrico 132, el procesador 170 puede incluir un comparador 180, un sustractor 182, un divisor 190, y similares. En una modalidad, el procesador 170 incluye los componentes consistentes con aquellos empleados generalmente en una unidad lógica aritmética (ALU por sus siglas en inglés). En algunas modalidades, el circuito eléctrico 132 realiza todos los cálculos para el sistema de monitoreo de fluido 700, como será discutido abajo. Además, en algunas modalidades, el circuito eléctrico 132 está en comunicación 810 con una alarma 800. En otras modalidades, la alarma 800 es integral con el circuito eléctrico 132.

Como es fácilmente apreciado, las ecuaciones de capacitancia (1) y (2) aplican al condensador 110. Sin embargo, el cálculo de la permitividad e para la ecuación (2) es algo complicado por la presencia de una pluralidad de objetos entre las placas 130 y 140 del condensador 110. A saber, estos objetos incluyen: una primera pared de conducto 162; fluido fluyendo dentro del conducto 162; y una segunda pared de conducto 162.

Como se estableció arriba, la constante dieléctrica y la permitividad relativa son usadas intercambiablemente cuando se describen las modalidades presentes. Como es conocido, el aire tiene una constante dieléctrica de aproximadamente 1. PVC tiene una constante dieléctrica de aproximadamente 3. El agua es sensible a la temperatura y tiene una constante dieléctrica de aproximadamente 80 a temperatura ambiente.

Debido a la pluralidad de objetos entre las placas del condensador 110, para calcular una capacitancia precisa debido a cada uno de los objetos, cada objeto es tratado por el sistema como comprendiendo un sub-condensador separado. Los términos sub-condensador y sub-capacitancia son usados en la presente para diferenciar la capacitancia de un objeto único de la capacitancia combinada de la pluralidad de objetos, como es medido por el condensador 110. Así, la primera pared del conducto 162 corresponde a un primer sub-condensador C1 , el fluido fluyendo dentro del conducto 162 corresponde a un segundo sub-condensador C2, y la segunda pared del conducto 162 corresponde con un tercer sub-condensador C3.

Aún refiriéndose a la Figura 7, la pluralidad de objetos entre las placas 130 y 140 son tratados como estando en serie entre sí. Por lo tanto, los sub-condensadores C1 , C2, C3 son tratados como estando en serie entre sí. Como es conocido, la capacitancia para los condensadores en serie es calculada de conformidad con la siguiente ecuación: 1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/Cn (Ec. 3) Donde C es la capacitancia total, Cn es la capacitancia para un condensador individual, y n es el número total de condensadores.

También es útil la ecuación para elastancia, la cual es el recíproco de la capacitancia y es dada en unidades de Daraf (F'1): C"1 = C"1 i + C'12 ... + C_1n (Ec. 4) y en consecuencia: C_1 = a??et + 2/?e2 + dj/Az3 (Ec. 5) Para propósitos de cálculo, las dimensiones para el conducto 162 se asumirán ser las siguientes: diámetro exterior de 4 mm, diámetro interior de 2.76 mm y un grosor de pared de aproximadamente 0.62mm, estando dos paredes para tomar en consideración. Adicionalmente, la constante dieléctrica usada será para PVC.

Aunque la capacitancia para cada sub-condensador C1 , C2, C3 será determinada, el área del condensador 110 será usada para propósitos de cálculo ejemplificante. En una modalidad ejemplificante, las dimensiones para la placa 140 se asumirán que son las siguientes: H2 es 2 mm y L2 es 8.5 mm. Por lo tanto, la placa 140 tiene un área de 17 x 10-3 m2. Para propósitos de simplificación, la placa 130 también es asumido que tiene la misma área que la placa 140. Esta simplificación es justificable porque la capacitancia de los condensadores es dependiente de la longitud compartida de las placas 130 y 140 rodeando la línea de fluido. Consecuentemente, los efectos de borde de las placas 130 y 140 serán ignorados.

El Cuadro 1 lista los parámetros usados en una modalidad ejemplificante: CUADRO 1 En donde e2* representa la constante dieléctrica del aire.

Usando los valores del Cuadro 1 en la Ec. 5, incluyendo e2 de 80 x 8.85 x 10"12 F/m para agua en el conducto, resulta en una capacitancia total C de 360 x 10"15 F o 360 fF. Adicionalmente, usando los vales del Cuadro 1 en la Ec. 5, incluyendo e2« de 1 x 8.85 x 10*12 F/m para aire en el conducto, resulta en una capacitancia total C de 47.4 x 10"15 F o 47.4 fF. Comparando la capacitancia total del sistema de monitoreo de fluido 100 cuando el fluido está fluyendo dentro de la línea de fluido 160 con la capacitancia total cuando gas tal como aire está fluyendo dentro de la línea 160 revela una proporción mayor que 7. Así, una diferencia de aproximadamente 300 fF podría tener que ser medida para determinar si fluido o gas está fluyendo dentro de la línea de fluido 160 entre las placas de condensador 130, 140. Consecuentemente, cuando fluido que fluye a través de la línea de fluido 160 es usado como la capacitancia de referencia, cualquier disminución en la capacitancia puede ser atribuida a burbujas de gas fluyendo dentro del fluido. Como tal, la capacitancia de referencia puede ser usada como un umbral para determinar si gas está presente en la línea de fluido 160. Alternativamente, el umbral puede ser seleccionado con base en varios factores, incluyendo el deseo de proporcionar un margen de error de tal manera que si el sistema es acoplado a la alarma 800, la alarma 800 no es activada teniendo demasiado alto un valor para el umbral.

Debido a que los valores listados en el Cuadro 1 son para una modalidad ejemplificante, otros valores pueden ser usados para lograr los resultados deseados. Por ejemplo, usar placas más grandes 130 y 140 podría resultar en un área mayor A, lo cual podría conducir a una capacitancia mayor C. Debido a que los valores de capacitancia que son medidos están en tal escala pequeña, y la capacitancia residual de las fuentes exteriores puede influenciar las mediciones, valores de capacitancia más altos pueden ser preferidos para realizar con precisión la señal de la capacitancia.

Con referencia ahora a la Figura 4, una capacitancia de referencia es calculada. Primero, el fluido es pasado a través de una línea de fluido 160 en el paso 270. La capacitancia del fluido es detectada en el paso 280. La capacitancia detectada entonces es grabada como la capacitancia de referencia en el paso 290. Debería ser notado que el fluido pasado a través de la linea de fluido 160 en la Figura 1 es un fluido de inicialización, significando que todo el gas ha sido purgado desde el fluido antes de pasar el fluido a través de la línea o que éste contiene un contenido máximo aceptado de gas. Este valor de capacitancia de referencia es almacenado para ser usado después en un paso de comparación. Por ejemplo, el valor de capacitancia de referencia puede ser almacenado en la memoria 175.

Con referencia ahora a la Figura 5, el fluido es pasado a través de la línea de fluido 160 en el paso 300. La capacitancia del fluido es detectada por el primer condensador 110 en el paso 310. En el paso 320, la capacitancia detectada por el primer condensador 110 es comparada con el valor de capacitancia de referencia en el paso 290 de la Figura 4. Si la capacitancia detectada es igual a la capacitancia de referencia como es determinado en el paso 330, no es detectado gas en ese momento. Si, sin embargo, la capacitancia detectada no es igual a la capacitancia de referencia, entonces el gas es detectado en tiempo como es mostrado en el paso 340. Si la capacitancia detectada está por debajo de un umbral como es determinado en el paso 350, la alarma 800 u otra acción puede ser activada en el paso 360. Si el gas es detectado, pero la capacitancia detectada está sobre el umbral, la alarma 800 no será activada.

Como un ejemplo de otra acción que puede ser tomada si la capacitancia detectada está por debajo de un umbral en el paso 350 es parar el flujo de fluido para evitar así el paso de gas a un paciente. Otra acción puede ser notificar a un cuidador del gas en la línea. Tal notificación puede ser realizada remotamente. Adicionalmente, una combinación de estas acciones ejemplificantes puede ser realizada.

Debería ser notado que la capacitancia total medida en ejemplo anterior fue realizada para un condensador único 110. El uso de múltiples condensadores podría resultar en múltiples mediciones de capacitancia total. Véase por ejemplo, la Figura 2. Aunque no se desea estar ligado a alguna teoría particular, se cree que múltiples mediciones de capacitancia ayudan a preservar la integridad de las señales de capacitancia.

Con referencia a la Figura 2, en este ejemplo, el primer condensador 110 y un segundo condensador 120 comprenden un sistema de monitoreo de fluido 100. El primer condensador 110 incluye una primera placa 130 y una segunda placa 140. La primera placa 130 tiene una longitud L1 (no mostrada) y altura H1 (no mostrada). La segunda placa 140 tiene una longitud L2 (no mostrada) y altura H2 (no mostrado). La longitud L2 de la segunda placa 40 es menor que la longitud L1 de la primera placa 130.

El segundo condensador 120 incluye la primera placa 130 y una tercera placa 150. La tercera placa 150 tiene una longitud L3 (no mostrada) y altura H3 (no mostrada). La longitud L3 de la tercera placa 150 es menor que la longitud L1 de la primera placa 130. Por lo tanto, la primera placa 130 es común a los primero y segundo condensadores, 110, 120.

Como es mostrado en la Figura 2, los condensadores 1 0 y 120 rodean la línea de fluido 160, de tal manera que el fluido pasa entre los dos condensadores cuando el fluido se mueve a través de la línea de fluido 160.

La línea de fluido 160 generalmente incluye un conducto 162 que tiene una perforación de diámetro B dentro del conducto 162, de tal manera que el fluido fluye ahí dentro.

Un beneficio de los sistemas de monitoreo de fluido 100 y 700 es que un convertidor de capacitancia estándar-a-digital 145 puede ser empleado para implementar las mediciones de capacitancia. Por ejemplo, Dispositivos Analógicos AD7746 es un convertidor de capacitancia-a-digital que es capaz de resolver 10-18 F (aF) y tiene un error absoluto de ± 4 x -15 F (fF). El AD7746 24-bit, 2 Channel Capacitance a Digital Converter Data Sheet, disponible en http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/AD7745_7746.pdf, incorporado aquí para referencia muestra tal dispositivo.

Con referencia aún a la Figura 2, el convertidor de capacitancia-a-digital 145 es mostrado en comunicación 142 con el circuito eléctrico 132 y en comunicación 148 con los condensadores 10, 120. La comunicación 142 entre el convertidor capacitancia-a-digital 145 y el circuito eléctrico 132 y la comunicación 148 entre el convertidor de capacitancia-a-digital 145 y los condensadores 110, 120 pueden ser logrados por cualquier medio incluyendo, por ejemplo, conexiones alámbricas e inalámbricas. En una modalidad, el convertidor capacitancia-a-digital 145 es integral al circuito eléctrico 132.

En tal sistema, teniendo dos condensadores 110, 120, la capacitancia diferencial también puede ser determinada. La capacitancia diferencial es determinada midiendo la capacitancia en el primer condensador 110, midiendo la capacitancia en el segundo condensador 120 y restando una capacitancia de la otra. En una modalidad, el sustractor 185 realiza la sustracción. Adicionalmente, la capacitancia diferencial puede ser correlacionada con un valor de volumen de gas basado en parte en el diámetro de perforación de la línea de fluido. Tales valores de volumen de gas pueden ser almacenados en la memoria 175, por ejemplo, en una tabla de consulta.

Con referencia a la Figura 3, en este ejemplo, el primer condensador 110, el segundo condensador 120, un tercer condensador 210 y un cuarto condensador 220 comprenden otra modalidad de un sistema de monitoreo de fluido 200. Los primero y segundo condensadores 110, 120 operan en la misma manera que la descrita con respecto a la Figura 2. En este ejemplo, el tercer condensador 210 opera similarmente al primer condensador 110 y el cuarto condensador 220 opera similarmente con el segundo condensador 120. En consecuencia, el tercer condensador 210 incluye una primera placa 230 y una segunda placa 240 y el cuarto condensador 220 incluye la primera placa 230 y una tercera placa 250.

Similar a la Figura 2, los condensadores 210 y 220 están conectados a un convertidor de capacitancia-a-digital 145 y 245, respectivamente. En algunas modalidades, los convertidores de capacitancia-a-digital 145, 245 están en comunicación con un circuito eléctrico compartido 132. En otras modalidades, los convertidores de capacitancia-a-digital 145, 245 están en comunicación con circuitos eléctricos separados.

En el sistema mostrado en la Figura 3, teniendo cuatro condensadores 110, 120, 210, 220, una pluralidad de capacitancias diferenciales pueden ser determinadas. Por ejemplo, una primera capacitancia diferencial entre los condensadores 110 y 120 puede ser determinada y una segunda capacitancia diferencial entre los condensadores 210 y 220 también puede ser determinada. Como se mencionó arriba, múltiples mediciones de capacitancia pueden ayudar a preservar la integridad de las señales de capacitancia. Además, múltiples mediciones de capacitancia diferencial pueden ayudar a determinar el contenido del fluido en la línea de fluido 160, particularmente el flujo de tal contenido.

En ciertas modalidades, la capacitancia diferencial es útil para determinar el tamaño de las burbujas de gas y si las burbujas de gas están moviéndose a lo largo de la longitud de la línea de fluido 160. Por ejemplo, si una capacitancia es detectada en el condensador 110, la cual no es igual a la capacitancia de referencia, indicando así que existe gas en la línea de fluido en el condensador 110, y una capacitancia similar es detectada en el condensador 120 momentos después, puede ser presumido que burbujas de gas están moviéndose a través de la línea de fluido 160. Si, sin embargo, una capacitancia similar no es detectada en el condensador 120 momentos después, puede ser presumido que burbujas de gas no están moviéndose a través de la línea de fluido 160 con el fluido, sin que en lugar de eso puede ser relativamente estacionaria en la línea de fluido 160 cuando el fluido continúa para fluir.

Además, si una capacitancia es detectada simultáneamente en los condensadores 110 y 120, la cual no es igual a la capacitancia de referencia, y la cual no cambia razonablemente rápidamente, puede ser presumido que cualquiera una burbuja grande está siendo detectada que no está moviéndose a través de la línea de fluido 160 con el fluido o una gran cantidad de gas está moviéndose a través de la línea de fluido 160. Por lo tanto, debería ser apreciado que la colocación relativa de los condensadores 110 y 120 es importante porque el espacio que estas ocupan y la distancia entre éstas definen una distancia de monitoreo de capacitancia, la cual puede o no puede ser capaz de detectar una burbuja de gas de tamaño particular. Por lo tanto, los condensadores 110 y 120 deberían estar separados una distancia predeterminada (una distancia de monitoreo de capacitancia) para detectar un tamaño de burbuja de gas deseado. En una modalidad ejemplificante, los condensadores 110 y 120 están separados por una distancia mayor que o igual a 8 mm. En una modalidad ejemplificante, el sistema mostrado en la Figura 3 puede tener una longitud total de 50 mm, incluyendo todos los cuatro condensadores 110, 120, 210, 220 y los espacios entre éstos.

Con referencia ahora a las Figuras 3 y 6, un método es mostrado para determinar una velocidad de flujo de burbuja de gas en una línea de fluido. En el paso 400, el fluido es permitido fluir en la línea de fluido 160. En el paso 410, es determinado un primer tiempo en el cual la capacitancia en el primer condensador 110 cae debajo de un umbral. En el paso 420, un segundo tiempo en el cual la capacitancia en el segundo condensador 120 cae debajo de un umbral es determinado. Los tiempos en los cuales las capacitancias caen debajo de un umbral es determinado detectando la capacitancia en un condensador, comparando la capacitancia detectada en el condensador con una capacitancia de referencia, y si la capacitancia detectada en el condensador está por debajo de la capacitancia de referencia, grabando el valor de capacitancia detectado y referenciando el valor de capacitancia detectado al tiempo de ocurrencia. En una modalidad, el comparador 180 realiza la comparación de la capacitancia. En una modalidad, el valor de capacitancia detectado es almacenado en la memoria 175. En una modalidad, el tiempo de ocurrencia es proporcionado por el reloj 195.

En el paso 430, el segundo tiempo es restado del primer tiempo o alternativamente, el primer tiempo es restado del segundo tiempo, para proporcionar un tiempo de viaje de la burbuja de gas. En el paso 440 el tiempo de viaje de la burbuja de gas es dividido por la distancia de monitoreo de capacitancia para producir una velocidad de flujo de la burbuja de gas. La división de la distancia de monitoreo de capacitancia por el tiempo de viaje de la burbuja de gas puede ser realizada por el divisor 190. Esta velocidad de flujo de la burbuja de gas proporciona información perteneciente a si está fluyendo gas o no a la misma velocidad que el fluido en la línea. Como se mencionó arriba, esta información es útil porque indicaciones precisas del volumen de burbuja pueden ser determinadas, minimizando asi el número de alarmas falsas o incómodas generadas.

Adicionalmente, si un tamaño de burbuja es detectado el cual es estimado ser problemático, es decir, excede un tamaño de burbuja deseado, la línea de fluido 160 entonces puede ser purgada. Alternativamente, si la velocidad de flujo de la burbuja es indeseable, es decir, es demasiado lenta o demasiado rápida, la línea de fluido 160 puede entonces ser purgada. Este purgado o expulsión del contenido de la línea de fluido 160 asegura que un paciente no reciba fluido con burbujas peligrosas dentro.

La descripción anterior de las modalidades descritas es proporcionada para permitir que cualquier persona experta en la técnica realice o use la presente invención. Varias modificaciones a estas modalidades serán fácilmente evidentes a aquellos expertos en la técnica, y los principios genéricos definidos en la presente pueden ser aplicados a otras modalidades sin desviarse del espíritu o alcance de la invención. Por ejemplo, cualquier comparador apropiado puede ser usado para comparar la capacitancia en-línea detectada con una capacitancia de referencia. Similarmente, cualquier sustractor apropiado puede ser usado para determinar ta capacitancia diferencial. Así, la presente invención no está pretendida para estar limitada a las modalidades mostradas en la presente sino para ser concedido el alcance más amplio consistente con los principios y características novedosas descritas en la presente.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un aparato para monitorear fluido en una línea de fluido, comprendiendo: un primer condensador comprendiendo una primera placa y una segunda placa, las primera y segunda placas estando separadas por y colocadas en lados opuestos de la linea de fluido de tal manera que el fluido moviéndose a través de la línea de fluido pasa entre las primera y segunda placas; un procesador en comunicación con el primer condensador; en donde el primer condensador está configurado para detectar la capacitancia de la línea de fluido y en donde el procesador está configurado para comparar la capacitancia detectada en el primer condensador con una capacitancia de referencia para determinar la composición del fluido en la línea de fluido.

2.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la capacitancia de referencia es una capacitancia mayor de aproximadamente 300 fF.

3.- El aparato de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque la capacitancia de referencia es una capacitancia mayor de aproximadamente 350 fF.

4. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque adicionalmente comprende: un convertidor de capacitancia-a-digital en comunicación con el primer condensador.

5. - El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el convertidor de capacitancia-a-digital está configurado para detectar capacitancias en la escala de 10"18 Faradios.

6. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el procesador está configurado adicionalmente para correlacionar la capacitancia detectada en el primer condensador cuando cae por debajo de un umbral con un volumen de gas basado en parte en el diámetro de perforación de la línea de fluido para determinar el tamaño de burbuja de gas.

7. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque adicionalmente comprende: un segundo condensador comprendiendo la primera placa y una tercera placa, las primera y tercera placas estando separadas por y colocadas en lados opuestos de la línea de fluido de tal manera que el fluido moviéndose a través de la línea de fluido pasa entre las primera y tercera placas; en donde el segundo condensador está configurado para detectar la capacitancia de la línea de fluido y en donde el procesador está configurado para comparar la capacitancia detectada en el segundo condensador con una capacitancia de referencia para determinar la composición del fluido en la línea de fluido.

8.- El aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el procesador está configurado adicionalmente para restar la capacitancia detectada de un condensador de la capacitancia detectada en el otro condensador para producir una capacitancia diferencial.

9.- El aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque adicionalmente comprende: un convertidor de capacitancia-a-digital en comunicación con el primer condensador y el segundo condensador.

10. - El aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque las segunda y tercera placas están separadas entre sí por una distancia mayor de 8 mm.

11. - El aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el procesador está configurado adicionalmente para correlacionar la capacitancia detectada en el primer condensador cuando ésta cae por debajo de un primer umbral con un primer tiempo, en donde el I procesador está configurado para correlacionar la capacitancia detectada en el segundo condensador cuando ésta cae debajo del primer umbral con un segundo tiempo, y en donde el procesador está configurado para determinar el tamaño de la burbuja de gas con base en parte en el diámetro de perforación de línea de fluido y diferencia en tiempo entre el primer condensador cayendo por debajo del primer umbral en el primer tiempo y el segundo condensador cayendo debajo del primer umbral en el segundo tiempo.

12. - Un método para determinar si está presente gas en una línea de fluido, comprendiendo: pasar fluido a través de una línea de fluido, en donde la línea de fluido está por lo menos parcialmente rodeada por un primer condensador; detectar la capacitancia de la línea de fluido en el primer condensador; comparar la capacitancia detectada en el primer condensador con una capacitancia de referencia; y determinar si gas está presente en la línea de fluido con base en la comparación de la capacitancia detectada en el primer condensador con la capacitancia de referencia.

13. - El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque adicionalmente comprende: activar una alarma si la capacitancia detectada está por debajo de un umbral.

14. - El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque la línea de fluido está por lo menos parcialmente rodeada por un segundo condensador.

15. - El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque adicionalmente comprende: detectar la capacitancia de la línea de fluido en el segundo condensador; comparar la capacitancia detectada en el segundo condensador con una capacitancia de referencia; y determinar si gas está presente en la linea de fluido con base en la comparación de la capacitancia detectada en el segundo condensador con la capacitancia de referencia.

16. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque adicionalmente comprende: restar la capacitancia detectada en un condensador de la capacitancia detectada en el otro condensador para producir una capacitancia diferencial.

17. - Un método para determinar la velocidad de flujo de la burbuja de gas en una línea de fluido, comprendiendo: pasar fluido a través de una línea de fluido, en donde la línea de fluido está por lo menos parcialmente rodeada por un primer condensador y un segundo condensador y en donde los primero y segundo condensadores están separados entre sí a lo largo de la línea de fluido para definir una distancia de monitoreo de capacitancia; determinar un primer tiempo en el cual una capacitancia en el primer condensador cae debajo de un primer umbral; determinar un segundo tiempo en el cual una capacitancia en el segundo condensador cae por debajo del primer umbral; restar el primer tiempo determinado del segundo tiempo determinado para producir un tiempo de viaje de la burbuja de gas; y determinar una velocidad de flujo de la burbuja de gas con base en parte en el tiempo de viaje de la burbuja de gas y la distancia de monitoreo de capacitancia.

18. - El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque la determinación de la velocidad de flujo de la burbuja de gas comprende: dividir el tiempo de viaje de la burbuja de gas por la distancia de monitoreo de capacitancia para producir una velocidad de flujo de burbuja de gas.

19. - El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque el primer umbral es una capacitancia de referencia.

20. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque la determinación del primer tiempo en el cual la capacitancia en el primer condensador cae debajo del primer umbral comprende: detectar la capacitancia de la línea de fluido en el primer condensador; comparar la capacitancia detectada en el primer condensador con la capacitancia de referencia; en donde si la capacitancia detectada en el primer condensador está por debajo de la capacitancia de referencia, el tiempo en el cual la capacitancia detectada es detectada es grabado.

21.- El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque la determinación del segundo tiempo en el cual la capacitancia en el segundo condensador cae por debajo del primer umbral comprende: detectar la capacitancia de la línea de fluido en el segundo condensador; comparar la capacitancia detectada en el segundo condensador con la capacitancia de referencia, en donde si la capacitancia detectada en el segundo condensador está por debajo de la capacitancia de referencia, el tiempo en el cual la capacitancia detectada es detectada es grabado.

22. - Un método para determinar el tamaño de la burbuja de gas en una línea de fluido, comprendiendo: proporcionar un primer condensador rodeando por lo menos parcialmente una línea de fluido y teniendo un diámetro de perforación para flujo de fluido dentro; detectar la presencia de una burbuja de gas en la línea de fluido midiendo la capacitancia en el primer condensador cuando ésta cae debajo de un umbral; y correlacionar la capacitancia medida en el primer condensador con un volumen de gas basado en parte en el diámetro de perforación de la línea de fluido.

23. - El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque adicionalmente comprende: proporcionar un segundo condensador rodeando por lo menos parcialmente la línea de fluido, en donde los primero y segundo condensadores están separados entre sí a lo largo de la línea de fluido para definir una distancia de monitoreo de capacitancia; y detectar la presencia continua de la burbuja de gas en la línea de fluido midiendo la capacitancia en el segundo condensador, cuando ésta cae por debajo de un umbral.

24. - El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque adicionalmente comprende: restar la capacitancia medida en el segundo condensador de la capacitancia medida en el primer condensador para producir una capacitancia diferencial; y correlacionar la capacitancia diferencial con un volumen de gas basado en parte en el diámetro de perforación de la línea de fluido.

25.- El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque la burbuja de gas tiene una longitud que es menor que la distancia de monitoreo de capacitancia.