MX2011009516A - Bomba de infusion peristaltica que tiene un mecanismo para reformar el tubo flexible. - Google Patents

Abstract

Una bomba de infusión incluye un accionador que tiene una flecha de salida; un accionador de bomba que comprende una pluralidad de miembros(30a, 30b, 30c, 30d) en comunicación engoznada entre sí con el fin de formar una construcción de paralelogramo, la pluralidad de miembros estando engoznada a la flecha de salida, y teniendo un accionador de longitud 1 movido por la flecha de salida y en contacto con la tubería, de manera que el accionador de bomba a una distancia x accionada por la flecha de salida crea áreas planas de contacto con la tubería, y en donde las áreas restantes sin contacto de la tubería tienen una forma al menos substancialmente circular; y un implementador lógico configurado para usar por lo menos dos relaciones para resolver un mismo número de variables para calcular un área de sección transversal de la tubería a una distancia x accionada por la flecha de salida.

Description

BOMBA DE INFUSION PERISTALTICA QUE TIENE UN MECANISMO PARA REFORMAR EL TUBO FLEXIBLE Campo de la Invención La presente invención se relaciona con dispositivos médicos y más en particular, con bombas de infusión.

Antecedentes de la Invención Las bombas de infusión o las bombas de tubo comúnmente se utilizan para inyectar medicamentos en el paciente. Las bombas de tubo son relativamente sencillas comparadas con bombas de diafragma. También, las bombas de tubo operan directamente con tubos y no requieren la operación con un cartucho de bombeo desechable o una membrana flexible. El costo del tratamiento se reduce por tal razón. Además, el tubo es relativamente · sencillo para esterilizar y se mantiene esterilizado.

Un problema con las bombas de tubo es su precisión. El control volumétrico de las bombas de tubo peristálticas usualmente consiste de contar el número de veces que el rodillo de la bomba es gira contra un tubo cargado contra la carrera de la bomba peristáltica y asumiendo un volumen para cada revolución. El volumen asumido es con base en el volumen interno del tubo que está en contacto con el rodillo de la bomba Un problema con esta suposición es que cuando el tubo no se descomprime a su forma descomprimida inicial después de que ha pasado el rodillo de la bomba. Por lo general, este problema empeora con el tiempo conforme el material del tubo de la bomba se vuelve menos resiliente debido a la compresión y descompresión persistente del tubo de la bomba.

Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar una bomba para fluido médico, tipo de tubo o de infusión que tiene una mayor precisión.

Breve Descripción de la Invención Las bombas de infusión de la presente invención se utilizan para administrar medicamentos líquidos o medicinas a los pacientes. Las bombas suministran un liquido desde una fuente de medicamentos y entregan el' medicamento al paciente a través de un catéter u otro dispositivo de inyección. La bomba de infusión controla la forma en la cual se infunde el medicamento líquido al paciente. La bomba cuenta con varios modos de infusión, tales como: (i) un modo continuo en donde la bomba entrega un solo volumen a una sola velocidad; (ii) un modo auto-gradual en donde la bomba entrega el medicamento liquido a una velocidad que incrementa en forma gradual a una velocidad umbral, que permanece a la velocidad umbral por un período de tiempo y después disminuye en forma gradual; (iii) un modo intermitente, en donde la bomba entrega volúmenes de líquido discontinuos separados con períodos de tiempo relativamente largos, tal como un volumen de líquido cada tres horas; (v) un modo personalizado, en donde la bomba se puede programar para entregar una infusión única a períodos de tiempo discontinuos; y (v) un modo analgésico controlado por dolor ("PCA") durante el cual, la bomba infunde periódicamente raciones de analgésico en respuesta a las peticiones del paciente.

La presente invención proporciona una bomba de infusión que tiene un accionador de bomba que ayuda al tubo a regresar a una forma circular perfecta, o casi perfecta sobre un recorrido de bomba para mejorar la eficiencia general y la precisión de la bomba. También, teóricamente, el cambio de la forma del tubo durante el bombeo se puede modelar, por lo tanto, la precisión de la bomba se puede controlar con base en el modelo teórico dentro del ciclo de bombeo, lo que también mejora la precisión de la bomba. La precisión de la bomba también puede ser más crítica cuando se requieren velocidades de flujo más lentas. En otras bombas-, la resiliencia del tubo se basa en llevar al tubo de regreso a su forma circular bajo la descompresión. Sin embargo, algunas veces, especialmente después de un uso repetido, el tubo solamente regresa en forma parcial a su forma circular original. Esto resulta en llenados de bomba inexactos e incompletos. Además, algunos accionadores de bomba ejercen una torsión o torcido en el tubo, lo que puede doblar el tubo en forma permanente con el tiempo.

Los presentes accionadores operan con una bomba de infusión que incluye válvulas corriente arriba y corriente abajo. La válvula corriente arriba se abre y la válvula corriente abajo se cierra luego de un recorrido de entrada de la bomba. Aquí, el accionador de la bomba se acciona para llevar al tubo en forma activa a su forma original circular abierta y perfecta (o casi perfecta), y lo hace sin ejercer una fuerza de torsión en el tubo.

Esto permite al controlador o al implementador lógico de la bomba adoptar exactamente el volumen de llenado de la bomba para que sea igual al área del diámetro interno del tubo multiplicado por la longitud de la sección del tubo que se comprime y descomprime.

Luego de un recorrido de salida de la bomba, el estado de la válvula se cambia, de manera que la válvula de entrada u obturador se cierra, mientras la válvula de salida u obturador se abre. El accionador de la bomba comprime al tubo para empujar el volumen de fluido hacia el paciente. El volumen de fluido que queda en la sección de tubo al final del recorrido de salida de la bomba (que es óptimamente cero) se resta del volumen de fluido succionado al final del recorrido de entrada de la bomba, es la cantidad del fluido entregado al paciente por ese recorrido. El número total de recorridos multiplicados por ese volumen proporciona el volumen total de fluido entregado al paciente durante el tratamiento o porción del tratamiento. La frecuencia a la cual se repiten los recorridos de entrada de bomba y de salida de bomba establece la velocidad a la cual se entrega el fluido médico al paciente. Los accionadores de la bomba de la presente invención están configurados para comprimir virtualmente por completo el tubo, de modo que al final del recorrido de salida de bomba es cero o virtualmente cero.

En una modalidad primaria, el accionador de bomba incluye cuatro miembros de articulación, que están articulados juntos a través de eslabones de montaje. Uno de los eslabones de montaje está conectado con una flecha de salida de un accionador lineal. Cada uno de los tres eslabones de montaje restantes incluye una corredera, la cual se ajusta a presión dentro de las ranuras formadas en el cuerpo de la bomba de infusión. Tal arreglo permite al accionador de la bomba comprimir el tubo al jalar la flecha de salida hacia adentro o al empujar la flecha de salida hacia fuera. La flecha de salida se empuja hacia adentro o hacia fuera, respectivamente, para llevar al tubo de regreso a su forma redonda, original. En ambos casos, los miembros de articulación guían al tubo durante los recorridos de entrada de bomba y de salida de bomba, para así no confiar en la elasticidad del tubo.

En esta primera modalidad, el tubo se ajusta a través del cuarto ensamble articulado de miembro, de modo que el tubo queda sometido a la compresión, mas no al torcido o a las fuerzas tipo torsión que pueden torcer el tubo. Los sensores de posición pueden estar colocados dentro del cuerpo de la máquina, por ejemplo, en las ranuras que reciben las correderas conectadas con los eslabones, para así detectar las correderas para detectar las posiciones de fin de recorrido de llenado de bomba y de expulsión de bomba. El extremo de los sensores de recorrido pueden ser sensores de proximidad que detectan, en forma inductiva o capacitiva, una de las correderas cuando alcanza una de las posiciones de fin de recorrido de entrada de bomba y de salida de bomba.

En una segunda modalidad primaria, otra vez, el accionador de bomba incluye cuatro miembros articulados, que se articulan juntos. Aquí, los miembros de articulación están articulados juntos directamente, lo cual elimina los eslabones de conexión y las correderas asociadas de la primera modalidad primarla. La primera modalidad primaria incluye ocho puntos de articulación (dos por eslabón), mientras la segunda modalidad primaria incluye cuatro puntos de articulación. En la segunda modalidad primaria, en lugar de permitir que los miembros de corredera se deslicen dentro de las ranuras formadas en el cuerpo de la bomba de infusión, un punto de articulación (ubicado opuesto al punto de articulación conectado con la flecha de salida del accionador lineal) está fijo a través de soportes con el cuerpo de la máquina. Los dos puntos de articulación restantes se mueven libremente. El accionador lineal mueve los miembros de articulación desde una forma de diamante a una forma comprimida en el cuerpo de la máquina y después jala los miembros de articulación de regreso a la forma de diamante. El tubo se comprime de conformidad con ello, virtualmente por completo y después se jala de regreso a una forma circular virtualmente perfecta, lo que mejora la eficiencia y la precisión de la bomba. Otra vez, el tubo se ajusta a través de la estructura de miembro articulado con forma de diamante, de modo que las fuerzas se aplican en forma de compresión, por ejemplo, en la dirección de la flecha de salida, y no en una manera tipo torsión tangencial, que puede torcer el tubo. Los sensores de fin de recorrido se colocan en las posiciones apropiadas para detectar si el accionador de bomba está en la posición de fin de recorrido de entrada de bomba o en la posición de fin de recorrido de salida de bomba.

Tanto en la primera como en la segunda modalidades primarias, el área en sección transversal del tubo es conocida para cualquier posición de un accionador lineal que acciona al accionador de la bomba. La posición del accionador lineal es conocido en cualquier punto en el tiempo, por ejemplo, a través de la retroalimentación del codificador o sensor. Una primera relación se forma con base en el hecho de que los miembros articulados del accionador de bomba son rígidos y constantes. Una segunda relación se forma con base en el hecho de que el diámetro del tubo en una posición no comprimida es conocida y constante. Una tercera relación se forma con base en la suposición de que el tubo se expandirá tanto como sea posible dentro de la estructura de los miembros articulados conforme las estructuras se colapsan para el bombeo. Las tres relaciones permiten resolver las tres variables necesarias para un área en sección transversal a cualquier distancia x determinada. Al resolver el área en sección transversal instantánea multiplicada por la longitud del accionador de bomba "accionador, permite resolver el volumen instantáneo. Al diferenciar la velocidad de flujo sobre el tiempo, produce la velocidad de flujo y por lo tanto, el control de la velocidad de flujo a través del perfil de movimiento del accionador lineal. El perfil se puede desarrollar de manera que la velocidad de flujo sea constante, lo cual es muy conveniente.

De conformidad con esto, una ventaja de la presente invención es que proporciona una bomba de infusión médica mejorada.

Otra ventaja de la presente invención es que proporciona una bomba de infusión que tiene un accionador de bomba que ayuda al tubo en los recorridos de entrada de bomba y de salida de bomba.

Otra ventaja de la presente invención es que proporciona una bomba de infusión que tiene un accionador de bomba, que tiene una eficiencia y precisión mejoradas.

También, otra ventaja de la presente invención es que proporciona una bomba de infusión que tiene un accionador de bomba, el cual ayuda a descomprimir el tubo de la bomba sin proporcionar una fuerza de torsión o torcido en el tubo.

Además, una ventaja de la presente invención es proporcionar un sistema y método para controlar la velocidad de flujo de la bomba de . infusión.

Otras características adicionales y ventajas de la invención se describen aquí, y serán evidentes a partir de la siguiente Descripción Detallada y de las Figuras.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una vista esquemática de una válvula y un arreglo de flujo de fluido médico para los accionadores de bomba de fluido médico y las bombas de infusión asociadas de la presente invención.

Las Figuras 2A a la 2C, son vistas elevadas laterales, que ilustran la operación de una modalidad del accionador de la bomba de infusión de la bomba de infusión de la presente invención, el cual incluye múltiples miembros de articulación y eslabones de conexión.

Las Figuras 3A y 3B ilustran el modelado de precisión de flujo para el retractor de la bomba de infusión de las Figuras 2A a la 2C.

Las Figuras 4A y 4B son vistas elevadas, laterales que ilustran la operación de otra modalidad del accionador de bomba de infusión de la presente invención, la cual incluye múltiples miembros articulados directamente.

La Figura 5 es una vista en planta superior de una modalidad para articular los- miembros de los accionadores de bomba de las Figuras 4A y 4B de la bomba de infusión de la presente invención.

La Figura 6 es una vista elevada en sección tomada a lo largo de la línea VI-VI de la Figura 5. ¦5 Descripción Detallada de la Invención Las Figuras 2A a la 2C muestran una modalidad preferida, la cual cuenta con las siguientes ventajas: (i) controlar la forma del tubo y (ii) permitir modelar un área/volumen dentro del segmento de tubo bombeado 10 en un punto determinado del recorrido de bomba (lo que permite que la velocidad de flujo sea calculada). Las Figuras 4A y 4B muestran otra modalidad que también cuenta con las siguientes ventajas: (i) controlar la forma del tubo y (ii) permitir modelar un área/volumen dentro del segmento de tubo bombeado en un punto determinado en el recorrido de la bomba. 15 Las Figuras 5 y 6 ilustran un arreglo de articulación apropiado para la modalidad de las Figuras 4A y 4B.

Con referencia ahora a los dibujos y en particular a la Figura 1, se muestra una ilustración de una bomba 10 de infusión. La bomba 10 bombea un medicamento desde un depósito 70, a través de un tubo 18 0 hasta el paciente 80, a través de un catéter o cánula 82 del paciente. El tubo, como se ilustra, se carga dentro de la bomba 10 de infusión, de modo que la bomba puede arrastrar el fluido desde el depósito 70 y mover el fluido en una forma controlada a través del tubo 18, el catéter o cánula 82 hasta el paciente 80. La bomba 10 de infusión incluye un ¡mplementador 12 lógico. El implementador 12 lógico incluye uno o más procesadores, tal como un procesador de'supervisión que controla uno o más procesadores delegados, que a su vez controlan vanos aspectos de la bomba 10 de infusión. El implementador 12 lógico por ejemplo, puede emplear un procesador de seguridad o monitoreo, que asegura que el procesador de supervisión y los procesadores de control delegados operen en forma correcta. Los procesadores operan con una o más memorias, que también son parte del implementador 12 lógico. Como se muestra, el implementador 12 lógico opera con o controla, la interfaz 14 del usuario. La interfaz 14 del usuario presenta la información al paciente u operador y también permite que el paciente u operador ingrese información desde la interfaz del usuario dentro del implementador 12 lógico. Para este fin, la interfaz 14 del usuario puede operar con una pantalla de tacto sobrepuesta o con uno o más dispositivos de entrada electromecánicos, tal como un interruptor de membrana.

La interfaz 14 del usuario permite al operador dar instrucciones al implementador 12 lógico pará controlar la bomba 10 de infusión, para que opere: (i) en un modo continuo, en donde la bomba 10 entrega el liquido a través del tubo 18 para alcanzar un volumen deseado a una sola velocidad de flujo; (¡i) un modo auto-gradual, en donde la bomba 10 de infusión entrega el liquido desde el depósito 70 a una velocidad que incrementa gradualmente hasta un umbral, permanece a la velocidad umbral por un tiempo predeterminado y después, se disminuye en forma gradual; (ni) un modo intermedio, en donde la bomba 10 de infusión entrega volúmenes discontinuos de líquido separados por períodos de tiempo relativamente largos, tal como bolos o volúmenes cada tres horas; (¡v) un modo personalizado en donde la bomba 10 de infusión entrega una velocidad de infusión única a diferentes intervalos de tiempo; y (v) un modo analgésico controlado por dolor ("PCA") durante el cual el paciente 80 presiona un botón, que provoca que la bomba 10 de infusión infunda periódicamente una fracción de analgésico al paciente Para proporcionar los diferentes modos de suministro, el implementador 12 lógico opera una válvula 16a corriente arriba u obturador, una válvula 16b corriente abajo u obturador y un accionador 20 ó 40 de bomba descrito con más detalle después. Para bombear un volumen conocido de medicamento, el implementador lógico provoca que la válvula 16a u obturador apriete o comprima el tubo 18 corriente arriba del accionador 20 ó 40 de válvula. El implementador 12 lógico también provoca que la válvula 16b u obturador se abra y al mismo tiempo, o un poco después, provoca que uno de los accionadores 20 ó 40 de válvula comprima el tubo 18, lo que fuerza un volumen conocido de fluido hacia abajo del tubo hacia el catéter o cánula 82 y al paciente 80. El volumen conocido de fluido se ajusta por la longitud acc¡onador de la porción de cierre del accionador 20 ó 40 de bomba, multiplicado por un área interna del tubo 18.

Después de que se entrega el volumen de medicamento al paciente 80, el implementador 12 lógico provoca que la válvula 16b corriente abajo u obturador se cierre y simultáneamente o un poco después, abre la válvula 16a, lo que permite que el fluido médico desde el depósito 70 esté en comunicación de fluidos con la entrada del accionador 20 ó 40 de válvula. El ¡mplémentador 12 lógico provoca que el accionador de válvula descomprima el tubo, lo cual crea un vacío, el cual arrastra el medicamento dentro del tubo 18 dentro de la longitud L de la .porción de fijación del accionador 20 ó 40 de válvula.

El implementador 12 lógico repite la secuencia de válvulas antes mencionada y el accionamiento de la bomba hasta, que se entrega la cantidad total deseada de fluido médico a través de la cánula o catéter 82 al paciente 80. El volumen total es igual a los volúmenes individuales de bomba multiplicados por el número de secuencias. La velocidad a la cual se cambian las válvulas 16a y 16b en combinación con los juegos de accionamiento de la bomba ajusta la velocidad a la cual se entrega el medicamento al paciente 80.

Con referencia ahora a las Figuras 2A y 2C, una modalidad del accionador de bomba descrito en la Figura 1 para la bomba 10 de infusión se ¡lustra por el accionador 20 de bomba. El accionador 20 de bomba, al igual que el accionador 40, ayuda a descomprimir el tubo 18 hasta una forma circular total llena y completa en el recorrido de entrada de bomba, lo que incrementa la eficiencia y precisión del accionador de bomba y en la bomba 10 de infusión resultante. Esto es, el tubo 18 está controlado para cambiar de forma tanto en el recorrido de entrada de bomba como en el recorrido de salida de bomba. El tubo 18 puede estar hecho de cloruro de polivinilo ("PVC") o un material no de PVC apropiado, tal como de silicona. Aunque estos materiales presentan cierta resiliencia, el tubo puede no regresar a su forma original cuando se deja que lo haga por sí mismo. El problema se empeora con el tiempo y uso. Además, el tubo 18 en el accionador 20 de bomba no se tuerce, mejor, se comprime por las fuerzas normales, de modo que la sección del tubo 18 dentro del accionador de bomba no se torcerá con el tiempo.

El accionador 20 de bomba en las Figuras 2A a la 2C incluye un accionador 22 lineal que puede operar con una flecha 24 de salida, la cual se retrae dentro del accionador 22 lineal o se empuja fuera del accionador 22 lineal ( /"accionador está dentro o fuera de la página). En una modalidad, el accionador lineal incluye un motor, tal como un motor de pasos o motor con cepillo DC o sin cepillo, que está acoplado con un tornillo guia (no mostrado). La flecha 24 de salida está enroscada en forma directa o indirecta en el tornillo guía y atraviesa hacia delante y atrás dependiendo de la dirección en la cual gira el motor DC o de pasos.

La flecha 24 de salida a su vez, está conectada con un eslabón 26 del motor. El'. eslabón 26 del motor incluye primer y segundo .pasadores 28a y 28b de articulación, los cuales se insertan dentro de los extremos circulares abiertos de los miembros 30a y 30b de articulación, respectivamente. El accionador 20 de bomba además incluye los eslabones 32a a 32c de corredera, cada uno incluye primer y segundo pasadores 28a y 28b de articulación. Cada uno de los eslabones 32a a 32c de corredera también incluye una corredera 34a a 34c, respectivamente, que es recibida en forma deslizable por una ranura en un accesorio del alojamiento o cuerpo 36 de la bomba 10 de infusión. Los eslabones 32a y 32c de corredera incluyen un pasador 28b y 28a de articulación, respectivamente, que se conecta en forma articulada con un extremo circular abierto ubicado en los extremos opuestos de los miembros 30a y 30b de articulación Los pasadores 28a y 28b de articulación de los eslabones 32a a 32c de corredera se montan con un primer extremo circular abierto de los miembros 30c y . 30d de articulación, respectivamente. El eslabón 32b de corredera de la misma forma, incluye un pasador 28b de articulación y una articulación 28a, que se conectan en forma articulada y respectivamente con los segundos extremos circulares abiertos o extremos inferiores de los miembros 30c y 30d, lo cual completa la estructura de sujeción cerrada del accionador 20 de bomba. La flecha 24 y las correderas 34a a 34c mantienen los miembros 30a a 30d, el eslabón 26 del motor y las correderas 32a a 32c de corredera asociadas en un estado fijo pero que se puede abrir y cerrar.

El eslabón 26 del motor y los eslabones 32a a 32c de la corredera (incluyendo las cor-rederas 34a a 34c, los miembros 30a a 30d y todos los pasadores 28a y 28b de articulación asociados pueden estar hechos de metal, tal como acero, acero inoxidable o aluminio o de un plástico duro, tal como policarbonato) Los miembros 30a a 30d, los eslabones 26 y 32a a 32c y los pasadores 28a y 28b de articulación asociados tienen una profundidad dentro o fuera de la página, que muestra las Figuras 2A a 2C, que es por lo menos esencialmente igual a la longitud ccionador del accionador mostrada en la Figura 1. Las correderas 34a a 34d también tienen tal profundidad o pueden ser una serie de espigas o placas. En una modalidad preferida, los materiales para las correderas 34a a 34c y la superficie 36 de restricción de la bomba 10 de infusión están hechas para así limitar la cantidad de fricción entre las restricciones 36 y las correderas 34a a 34c.

La Figura 2A muestra el accionador 20 de bomba con tubo 18 totalmente extendido o inflado. Esta es la posición del accionador de bomba cuando se ha arrastrado un volumen de medicamento dentro de la sección del tubo correspondiente a la longitud del accionador /"accionador de los miembros 30a a 30d de articulación, etc.

La Figura 2B muestra que el accionador 22 lineaJ puede empujar la flecha 24 de salida hacia fuera para comprimir el tubo 18. En forma alternativa, el accionador 22 lineal puede jalar la flecha 24 de salida hacia adentro para comprimir el tubo 18, como se muestra en la Figura 2C. Las Figuras 2B y 2C muestran el tubo 18 parcialmente comprimido. Se contempla que las flechas 24 de salida se muevan también en la dirección hacia fuera en la Figura 2B y en la dirección hacia adentro de la Figura 2C, de modo que el tubo 18 queda presionado por lo menos esencialmente plano para obtener la cantidad máxima de entrega por recorrido y para intentar tener la sección de tubo tan cerca de un volumen interno de cero como sea posible con los propósitos de eficiencia y precisión. Esto es, en una modalidad, el implementador 12 lógico asume que el volumen del líquido restante en la sección facci0fiador del tubo 18 es cero al final del recorrido de salida de la bomba. El implementador 12 lógico también asume que la sección /accionador del tubo 18 es un círculo exacto, como se muestra en la Figura 2A al final del recorrido de entrada de la bomba. Los miembros y eslabones del accionador 20 de bomba ayudan a asegurar que estas suposiciones sean tan correctas como sea posible.

Se contempla colocar sensores, tal como sensores de proximidad inductivos y capacitivos dentro de las ranuras 38a a 38c definidas por las paredes 36 de restricción de la bomba 10 de infusión, para asi detectar el extremo de una respectiva corredera 34a a 34c para detectar el final de recorrido para el accionador 20 de bomba. Por ejemplo, un primer sensor se puede colocar en la ranura 38a de corredera en la Figura 2B, para asi detectar la corredera 34a cuando los miembros 30a a 30d han comprimido el tubo 18 por completo. Al momento de detectar la corredera 34a, el sensor envía una señal al implementador 12 lógico, el cual detiene cualquier movimiento hacia fuera de la flecha 24 de salida desde el accionador 20 lineal. En forma alternativa, el sensor, tal como un sensor de proximidad, se coloca en la ranura 38b para detectar el extremo de la corredera 34b cuando el tubo '18 es comprimido por completo en la Figura 2C. Cuando la compresión del tubo se realiza como se muestra en la Figura 2B, el sensor de final de recorrido para llenar el tubo 18 de la bomba se coloca en la ranura 38b de la corredera de la Figura 2A para detectar la corredera 34b cuando se jala hacia fuera hasta un punto en donde el tubo 18 se convierte en un circulo perfecto. Por otra parte, cuando la compresión se realiza como se muestra en la Figura 2C, el sensor se coloca en cualquier ranura 38a o 38c de la Figura 2A cuando se completa el recorrido de entrada de la bomba.

En una modalidad alternativa, un contacto interruptor eléctrico se forma a través de las correderas 34a a 34c en una forma similar a los sensores anteriores para indicar el final del recorrido de salida de la bomba o de entrada de la bomba. El cierre del contacto se detecta en el implementador 12 lógico, ' que entonces, detiene cualquier otro accionamiento del accionador 22 para ese recorrido. En una modalidad alternativa, se colocan topes rígidos dentro de las ranuras 38a a 38c de corredera, los cuales detienen las correderas 34a a 34c y por lo tanto, los miembros 30a a 30d y los eslabones asociados en las posiciones de fin de recorrido. Aquí, la extracción de corriente del motor se incrementa conforme el motor intenta continuar girando. El im plementador 12 lógico detecta el incremento en la extracción de corriente del motor inmediatamente y determina que el accionador 20 de bomba está al final del recorrido de entrada de la bomba o de salida de la bomba.

En otra modalidad alternativa, cuando el motor es un motor giratorio eléctrico, el motor se puede ajustar con un codificador que indica al implementador 12 lógico la cantidad de revoluciones (o sub-revoluciones) que el motor ha realizado, de modo que el implementador 12 lógico puede determinar qué tan lejos se han movido el accionador 24 y los eslabones 32a a 32d de los miembros 30a a 30d asociados. Un sensor puede ser provisto aquí para ajustar una posición "inicial" que reajusta el codificador para empezar a contar los recorridos de entrada de bomba y de salida de bomba.

Con referencia ahora a las Figuras 3A y 3B, el accionador 20 de bomba está modelado para asi formar una relación entre una distancia x que la flecha 24 de salida y el eslabón 26 del motor se mueven contra en ángulo teta "T", que es el ángulo entre cualquiera de los miembros 30a a 30d y la línea CL central horizontal mostrada en las Figuras 2A a 2C, 3A y 3B. En la Figura 3A; cada uno de los miembros 30a a 30d tiene una longitud L fc es la longitud de contacto entre el tubo 18 y la superficie interior de los miembros 30a a 30d, con relación a la distancia x de movimiento del accionador de la flecha 24 de salida y el eslabón 26 de motor.

El tubo 18 tiene un radio R externo, que en la Figura 3A lleva a un área S0 en sección transversal externa inicial igual a 2nR. La Figura 3B muestra que el tubo 18 se comprime debido al movimiento x de la flecha 24/eslabón 26, el ángulo T ha cambiado de 45° a un menor ángulo ?(?). r ! ( ) y r2(x) son los radios de las curvas tangentes de cuatro esquinas de contacto, eso es, los puntos de ruptura entre el lugar en donde el tubo 18 hace contacto con los miembros 30a a 30d y en donde el tubo no hace contacto con los miembros 30a a 30d por una distancia determinada de trayectoria x. La Figura 3B muestra que el área S0 en sección transversal externa, circula ha cambiado a S(x), que es el área en sección transversal externa del tubo 18 para cualquier movimiento de la flecha 24/eslabón 26. Se debe hacer notar que el cambio en el área en sección transversal externa (|S(x)-S(0)| menos un área en sección transversal constante Sespesor para el área de espesor del tubo) por la longitud del accionador 20 de bomba, accionador es igual al volumen de fluido bombeado por movimiento x La velocidad de flujo instantánea en el tiempo t desde tO que la flecha 24/eslabón 26 ha viajado x es igual a la diferencia de volumen de flujo por tiempo o (|V(x)-V(0)|)/(t-t0).

Se piensa que el área S(x) en sección transversal externa incluye la suma de tres sub-áreas: (i) una sub-área interna (principal) limitada por • cuatro longitudes de contacto Cc, dos circunferencias de cuña definida por r2(x) y cuatro radios ?(?); más (ii) dos sub-áreas externas (finales) que son una función de n(x) y ?(?).

Al conocer o medir x; (ii) suponer (a) que la longitud L no cambia (lo cual es correcto debido a que los miembros 30a a 30d son rígidos) y (b) que las longitudes de no contacto del tubo 18 (limitados dentro de fl o 12) siempre mantiene una forma redonda y se vuelve tangente a los miembros 30a a 30d (iii) y calcular el ángulo T a partir de las distancias L y x conocida, lo cual deja tres variables para resolver S(x), a saber, ?(?), r2(x) y o longitud de contacto Las tres ecuaciones que se relacionan con ri(x), r2(x) y c(x)> permiten calcular S(x).

En una' primera ecuación, el ángulo T a partir de las distancias conocidas se puede calcular como sigue: .

T - arcsin Al conocer que L = ? + íc + Cc2 y que: produce una primera expresión relacionada con r1(x), r2(x) y lc(x), a saber Ecuación 1 n (x)ctg ß + t'c(x) + r2 (x)tg Una segunda ecuación relacionada con r1(x), r2(x) y lc(x) se deriva a partir del radio R conocido inicial del tubo 18 en una condición no comprimida, como se observa en la Figura 3A.

Ecuación 2 2(p ÷ 2T) r, (x) + 4 f c(x) + 2(2T) r2 (x) = 2nR Una tercera relación se realiza al suponer que el área en sección transversal del tubo (S(x)) durante el bombeo siempre mantendrá el valor máximo posible debido a la propiedad elástica del material del tubo 18. Esto es, el tubo se expandirá para hacer contacto con las superficies internas de los miembros 30a a 30d en todo momento. El tubo intentará consumir tanta área como sea posible dentro de los miembros. Entonces, en matemáticas, la derivación de S(x) para x será igual a cero: T - arcsin(cos45°-xL) S(x) = (?-2T) r, 2 + 2l(xJ ri + (2e-2tgfl/cos29) r2 1 + ( Ltg2)-2/,v sin20) r2 + 2 gW(x) 2L2sin2Gtg9 Ecuación 3 d x) = ^ dx co.s a eos eos ti coT ti dx eos T La forma geométrica del interior del accionador 20 de bomba se puede modelar en forma correspondiente con el uso de las tres ecuaciones anteriores a resolver para (?), n(x) y r2(x) para cualquier valor determinado de x, que a su vez produce S(x), AS(x), Q(x) y q(x,t)- Esto es muy útil para una bomba tipo de "desplazamiento" (por ejemplo, el accionador 20 de bomba alargado que rodea el tubo 18 para oprimir durante el bombeo) debido a la velocidad de flujo de salida y el volumen para las bombas tipo "desplazamiento" se calculan a través del ciclo de movimiento de desplazamiento y la frecuencia del ciclo. La frecuencia del ciclo es indicativa de la velocidad de flujo, por ejemplo, 1ml/hr, 100 ml/hora o 1200 ml/hr. La exactitud de frecuencia es muy importante conforme la velocidad de flujo se incrementa.

El flujo dentro del ciclo o el movimiento de desplazamiento, es importante para la precisión, especialmente para las aplicaciones de baja velocidad de flujo. En forma ideal, el accionador 20 de bomba se mueve para generar una salida de bombeo lineal, de modo que la velocidad de flujo de salida dentro del ciclo se puede controlar para ser constante. Cuando la velocidad de flujo déntro de cada ciclo es constante, la velocidad de flujo general puede estar más cerca de la constante, lo que mejora la precisión general. El modelar geométricamente la forma del tubo durante el bombeo de desplazamiento como se muestra, permite que la velocidad de flujo en ciclo para la controlada sea constante.

El modelado anterior se almacena y procesa dentro del implementador 12 lógico. El implementador 12 lógico a su vez, controla la señal electrónica para el accionador 22 para que la velocidad q(x,t) de flujo instantánea sea controlada para ser constante. En particular, se contempla construir una señal de movimiento que varía ?? para el siguiente período de tiempo con base en un cambio en el área AS(x) en sección transversal para el siguiente período de tiempo para alcanzar una velocidad q(x,t) de flujo instantánea constante de periodo de tiempo a periodo de tiempo. AS(x) se determina a través del modelado antes descrito.

Con referencia ahora a las Figuras 4A y 4B, el accionador 40 ilustra una modalidad alternativa para el accionador de bomba. El accionador 40. es similar al accionador 20 en algunos aspectos, ya que utiliza cuatro miembros 46a a 46d de articulación para encerrar una sección í del tubo 18 en una manera de forma de diamante. De conformidad con esto, los miembros 46a a 46d tienen la longitud f como se muestra en la Figura 1. El accionador 40 de bomba también incluye al accionador 22 lineal y la flecha 24 de salida como se describe anteriormente.

La flecha 24 de salida está conectada con un montaje 42 de soporte, que a su vez, está conectado con un primer pasador 44a de articulación. Una modalidad para los miembros 46a a 46d de articulación y los pasadores 44a a 44d de articulación se. muestran en las Figuras 5 y 6. El pasador 44a de articulación conecta en forma articulada los miembros 46a y 46b de articulación. El pasador 46b de articulación conecta en forma articulada los miembros 46a y 46c de articulación. El pasador 44d de articulación conecta en forma articulada los miembros 46b y 46d de articulación. Los miembros 46c y 46d de articulación están conectados en forma articulada a través del pasador 44c de soporte, que a su vez, está conectado con un miembro 34 que se desliza dentro de una ranura 38.

La Figura 4A muestra el accionador 40 de bomba en una posición de fin de recorrido de entrada de bomba, totalmente retraída. Para empujar el fluido fuera del tubo 18, un accionador 22 lineal provoca que la flecha 24 de salida se extienda hacia el accesorio 36, lo cual comprime la sección f del tubo 18, y por lo tanto, fuerza el líquido hacia el paciente 80. La Figura 4B muestra el accionador 40 de bomba en una posición intermedia, cerca de una posición de fin de recorrido de salida de bomba. Otra vez, el accionador 40 de bomba intenta aplanar el tubo 18 en el recorrido tanto como sea posible, para así maximizar la eficiencia de bombeo por recorrido y para incrementar la precisión de bombeo (suponiendo que el volumen de bomba de salida de fin de recorrido en la sección I del tubo 18 sea cero) Cuando el accionador 40 de bomba está limitado a la cantidad que la sección /" del tubo 18 se puede aplanar, el área S1pra el final de recorrido de la salida de bomba se calcula y el volumen extrapolado (S1 x se utiliza como el volumen de recorrido de salida de bomba en lugar de cero.

En las Figuras 2A a 2C y en- las Figuras 4A y 4B, los centros del tubo 18 permanecen fijos, como se ilustra. Esto es, los centros no se mueven hacia arriba y abajo conforme la flecha 24 de salida se mueve hacia arriba y abajo debido a que los miembros 34b y 34 de los accionadores 20 y 40, respectivamente, se mueven dentro de las ranuras 38b <i 29 respectivas, cuando la flecha 24 de salida asociada se mueve. La porción de bombeo del tubo 18 se encuentra esencialmente en el mismo plano que las porciones circundantes del tubo, como se observa en la Figura 1. Esto es ventajoso debido a que el momento de doblado no se coloca sobre el tubo 18, que puede afectar la precisión.

La geometría del tubo en ciclo movida por el accionador 40 se puede modelar e implementar a través del implementador 12 lógico en la misma forma como se muestra antes para el accionador 20. Esto permite controlar la velocidad de flujo en ciclo como una constante.

Con referencia ahora a las Figuras 5 y 6, se ilustra una modalidad para conectar en forma articulada los miembros 46a a 46d de articulación. Los pasadores 44a a 44d de articulación se muestran en orden descendente. Los pares de miembros de articulación correspondientes, a saber, las articulaciones 46b y 46a y 46c, 46c y 46d y 46d y 46b se muestran en forma correspondiente en orden descendente. Como se observa en la Figura 5, cada uno de los miembros 46a a 46d de articulación tiene muesca en la muesca 52, para que un par de miembros pueda ajustarse junto en los orificios de alineación formados por el collar 54 circular, como se observa en la Figura 6.

El collar 54 circular en la Figura 6 se muestra para los miembros de articulación en orden 46a, 46c, 46d y 46b. Sin embargo, a partir de ,1a Figura 5, se debe apreciar que cada uno de los miembros 46a a 46d de articulación incluye un par de collares circulares, uno de los cuales aparece en la esquina inferior izquierda del miembro de articulación y el otro de los cuales aparece en la esquina superior derecha del miembro de articulación. Esto es, al observar la Figura 5, el miembro 46b de articulación actualmente aparece dos veces, una en combinación con el miembro 46a de articulación y en el segundo caso, en combinación con el miembro 46d de articulación. En el armazón superior o par de números de elementos en la Figura 5, cuando el miembro 46b de articulación aparece con el miembro 46a de articulación, el collar 54 circular para el miembro 46b de articulación aparece en la esquina superior derecha del miembro de articulación. El segundo collar 54 circular para el miembro 46b de articulación aparece en la esquina inferior izquierda del miembro 46b de articulación cuando el miembro 46b de articulación está acoplado, en forma alternativa, con el miembro 46d de articulación en el par final o más bajo de los números de elementos en la Figura 5. Cada uno de estos miembros 46a y 46d de articulación incluye este patrón alternado de los collares 54 circulares, de modo que cada uno de los miembros se puede articular para formar una forma cerrada de cuatro lados que. se puede comprimir por completo (consultar la Figura 6 que muestra que las superficies 1 y 2 pueden doblarse hacia arriba para empalmarse entre sí) para empujar el líquido fuera de la sección í. La forma de cuatro lados'se puede abrir para descomprimir el tubo 18 para succionar el fluido dentro de la sección I del tubo 18.

A partir de la Figura 6 se debe apreciar que el doblez en el collar 54 de articulación se coloca en el exterior de los miembros 46a a 46d con relación a las superficie 1 y 2 (como se muestra por las flechas, en donde los miembros se van a doblar), lo cual permite que las superficies 1 y 2 se vuelvan a aplanar una contra la otra, lo que permite que el volumen del recorrido de salida de bomba sea muy cercano a cero. La Figura 5 también muestra que los extremos de los pasadores 44a a 44d de articulación se pueden conectar con los soportes 56a y 56b, que a su vez, están fijos a cualquier montaje 42 de soporte o un cuerpo 36 de máquina, como se observa en las Figuras 4A y 4B. Los soportes 56a y 46b se recolocan con tapas (no mostradas) que evitan que los pasadores 44b y 44d de articulación, como se observa en las Figuras 4A y 4b se aflojen de los collares 54 circulares a tope de los miembros de articulación asociados.

La Figura 5 ¡lustra que se puede emparedar una arandela de teflón u otro plástico o material de baja fricción entre los collares 54 circulares a tope. Por ejemplo, cuando los miembros 46a a 46d son de metal, la arandela 58 evita el contacto metal a metal, lo que ayuda a reducir la fricción y ruido. También se contempla extender las muescas 52 lejos de los collares 54 circulares, como se observa en la Figura 5, de modo que los bordes de las muescas 52 no se frotan contra los collares 54, otra vez, reduciendo el ruido y la fricción. De la misma forma, los pasadores 44a a 44d de articulación en una modalidad, están hechos de un material suficientemente fuerte que tiene un exterior liso con un bajo coeficiente de fricción. En caso de ser necesario, los pasadores 44a a 44d de fricción se puede recubrir o impregnar con un lubricante.

Se debe entender que se pueden realizar varios cambios y modificaciones en las modalidades actualmente preferidas, como será evidente para las personas experimentadas en la técnica. Tales cambios y modificaciones se pueden realizar sin apartarse del espíritu y del alcance de la presente invención y sin disminuir sus ventajas. Por lo tanto, se tiene la intención de que tales cambios y modificaciones sean abarcados por las reivindicaciones anexas.

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Una bomba de infusión caracterizada porque cada uno de los por lo menos dos miembros (30a, 30b, 30c, 30d, 46a, 46b, 46c, 46d) del accionador (20, 40) de bomba están en comunicación articulada con la flecha (24) de salida, en donde los miembros (30a, 30b, 30c, 30d, 46a, 46b, 46c, 46d) están en comunicación articulada entre si, de modo que: (a) los miembros (30a, 30b, 30c, 30d, 46a, 46b, 46c, 46d) se mueven la distancia x para crear unas áreas de contacto plano para comprimir el tubo (18) insertado dentro de los miembros (30a, 30b, 30c, 30d, 46a, 46b, 46c, 46d), y (b) después, los miembros (30a, 30b, 30c, 30d, 46a, 46b, 46c, 46d) se mueven en una segunda dirección opuesta la distancia x para descomprimir el tubo (18)

2. La bomba de infusión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque que está configurada para usar el área en sección transversal calculada del tubo (18) a la distancia x incluye utilizar un perfil de movimiento que varía un cambio en la distancia x con base en el cambio esperado en el área en sección transversal para obtener la velocidad de flujo deseada.

3. La bomba (10) de infusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el área en sección transversal .calculada del tubo (18) se lleva a cabo al conocer el ángulo T de uno de los miembros (30a, 30b, 30c, 30d, 46a, 46b, 46c, 46d) en la flecha (24) de salida accionada la distancia x con relación a la línea central horizontal teórica del tubo (18).

4. La bomba (10) de infusión de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque el ángulo T en la flecha 24 de salida accionada la distancia x es común para cada uno de los miembros (30a, 30b, 30c, 30d, 46a, 46b, 46c, 46d).

5. La bomba (10) de infusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 4, caracterizada porque el área en sección transversal calculada del tubo (18) se realiza al conocer la longitud de por lo menos uno de los miembros (30a, 30b, 30c, 30d, 46a, 46b, 46c, 46d).

6. La bomba (10) de infusión de conformidad, con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 5, caracterizada porque el área en sección transversal calculada del tubo (18) ha sido removida del área del espesor en sección transversal del tubo (18).

7. La bomba (10) de infusión de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque la velocidad de flujo deseada es una velocidad de flujo constante.

8. La bomba (10) de infusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 ó 7, caracterizada porque la velocidad de flujo deseada está con base en un cambio de volumen deseado, que está con base en el cambio deseado en el área en sección transversal del tubo (18) multiplicado por la longitud ccionador del accionador (20, 40) de bomba.

9 Una bomba (10) de infusión, caracterizada porque comprende: una válvula corriente abajo; una válvula corriente arriba; un accionador (22) que tiene una flecha (24) de salida; un accionador (20, 40) de bomba que tiene una longitud ccionador movida por la flecha (24) de salida y en contacto con el tubo (18), de manera que: (a) el accionador (20, 40) de bomba se mueve por la flecha (24) de salida en una primera dirección una distancia x para crear áreas de contacto planas para comprimir el tubo (18); y (b) después, el accionador (20, 40) de bomba se mueve por la flecha (24) de salida en una dirección opuesta a una distancia x para descomprimir el tubo (18): en donde las áreas de no contacto restantes del tubo (18) son por lo menos esencialmente circulares en forma; y un implementador (12) lógico configurado para usar por lo menos dos relaciones para resolver el mismo número de variables para calcular un área en sección transversal del tubo (18) a una distancia x accionada por la flecha (24) de salida

10. La bomba (10) de infusión de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el implementador (12) lógico también está configurado para usar el área en sección transversal calculada del tubo (18) a una distancia x accionada por la flecha (24) de salida para controlar al accionador (22) para obtener la velocidad de flujo deseada.

11. La bomba (10) de infusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizada porque una de las relaciones está con base en una longitud L constante de por lo menos dos miembros (30a, 30b, 30c, 30d, 46a, 46b, 46c, 46d) del accionador (20, 40) de bomba.

12. La bomba (10) de infusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a la 11, caracterizada porque una de las relaciones está con base en un radio no comprimido conocido del tubo (18).

13. Un accionador (20, 40) de bomba para una bomba (10) de infusión, el accionador (20, 40) de bomba está caracterizada porque comprende: primer y segundo miembros (30a, 30b, 46a, 46b) están en una comunicación articulada con la flecha (24) de salida; un tercer miembro (30c, 46c) está en comunicación articulada con el primer miembro (30a, 46a), un cuarto miembro (30d, 46d)-está en comunicación articulada con el segundo miembro (30b, 46b), y el tercer y cuarto miembros (30c, 30d, 46c, 46d) se sostienen en forma mecánica, de manera que cuando el accionador (22) se acciona en una primera dirección, una sección (18) del tubo extendida a través de los miembros (30a, 30b, 30c, 30d, 46a, 46b, 46c, 46d) se comprime para expulsar el fluido desde la sección (18) y cuando el accionador (22) se acciona en- una segunda dirección opuesta, la sección (18) del tubo se descomprime para arrastrar el fluido dentro de la sección (18).

14. La bomba (10) de infusión de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque el accionador (22) está extendido en la primera dirección y se retrae en la segunda dirección 'opuesta.

15. La bomba (10) de infusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 ó 14, caracterizada porque el primer miembro (30a) está en comunicación articulada con el tercer miembro (30c) a través del miembro (34a) de corredera y el miembro (34a) de desplazamiento se mantiene en forma deslizable dentro de la restricción (36).

16. La bomba (10) de infusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a la 15, caracterizada porque el segundo miembro (30b) está en comunicación articulada con el cuarto miembro (30d) a través del miembro (34c) de corredera y el miembro (34c) de corredera se mantiene en forma deslizable dentro de la restricción (36).

17. La bomba (10) de infusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a la 16, caracterizada porque el tercer miembro (30c, 46c) está en comunicación articulada con el cuarto miembro (30d, 46d).

18. La bomba (10) de infusión de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada pórque el tercer miembro (30c, 46c) está en comunicación articulada con el cuarto miembro (30d, 46d) a través del miembro (34b, 34) de corredera y el miembro (34b, 34) de corredera se mantiene en forma deslizable dentro de la restricción (36).

19. La bomba (10) de infusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a la 18, caracterizada porque cada uno de por lo menos un miembro (30a, 30b, 30c, 30d, 46a, 46b, 46c, 46d) tiene una profundidad, la profundidad define por lo menos esencialmente la longitud de la sección (18).

20. La bomba (10) de infusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13, 14, 17, 18 ó 19, caracterizada porque por lo menos uno de: (i) el tercer miembro (46c) está articulado directamente con el primer miembro (46a); (ii) el cuarto miembro (46d) está articulado directamente con el segundo miembro (46b); y , (¡ii) el tercer miembro (46c) está articulado directamente con el cuarto miembro (46d).

21. La bomba (10) de infusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13, 14, 17, 18, 19 ó 20, caracterizada porque el tercer miembro (46c) está articulado directamente con el cuarto miembro (46d) en una ubicación fija a la restricción (36).