MXPA05004072A

MXPA05004072A - Bomba medica de modulo con sensor de fuerza individual para determinar el estado de operacion.

Info

Publication number: MXPA05004072A
Application number: MXPA05004072A
Authority: MX
Inventors: W Smith Roger
Original assignee: Abbott Lab
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2005-06-08
Also published as: EP1556105B1; CA2501559A1; NO20052383L; CA2501724C; EP1556104A1; NO20052872L; ES2288226T3; JP2006517423A; NO20052872D0; DE60314436D1; CA2501559C; WO2004035116A1; DE60320128T2; DE60314436T2; DE60320128D1; WO2004035115A1; ATE390943T1; ES2304534T3; MXPA05004073A; JP4738171B2

Abstract

Una bomba medica, para uso con un modulo que tiene una camara de bombeo, incluye un elemento de bombeo con un conjunto deslizante de pinton que presuriza intermitentemente la camara de bombeo durante un ciclo de bombeo y tiene un cabezal de piston conectado a un cuerpo principal con sensor de presion individual colocado entre ellos. Un eje de distribucion esta asociado con el elemento de bombeo, un elemento de control de entrada y un elemento de control de salida para cerrar la camara de bombeo al flujo cuando la camara de bombeo esta presurizada. Una unidad de procesamiento y desde un sensor de posicion, asociados con el elemento de bombeo, y procesa estos datos para determinar la condicion de operacion de la bomba. Las condiciones de operacion determinadas incluyen: flujo de fluido bloqueado, ningun fluido en la linea, ningun modulo asociado con la bomba, carga apropiada de la bomba, o sellado apropiado de la valvula.

Description

BOMBA MÉDICA DE MÓDULO CON SENSOR DE FUERZA INDIVIDUAL PARA DETERMINAR EL ESTADO DE OPERACIÓN ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a medios para determinar la condición de operación de una bomba médica. Más particularmente, esta invención se refiere a un medio para determinar el estado de fluido en dispositivos de bombeo de fluidos con desplazamiento positivo para el suministro de fluidos a un paciente. La atención médica moderna con frecuencia involucra el uso de dispositivos de bombas médicas para suministrar fluidos y/o medicina fluida a pacientes. Las bombas médicas permiten el suministro controlado de los fluidos a un paciente, y estas bombas han reemplazado grandemente a los sistemas de flujo por gravedad, principalmente debido a la mucho mayor exactitud de las bombas en la tasa de suministro y dosis, y debido a la posibilidad de programaciones de suministro flexibles aún más controladas. De las bombas médicas modernas, aquellas que incorporan un diafragma o módulo de bomba frecuentemente se prefieren porque ellas proporcionan una tasa y volumen controlados más exactamente de lo que lo hacen otros tipos de bombas. Un sistema de bomba de desplazamiento positivo típico incluye un controlador del dispositivo de bomba y un módulo desechable. El módulo desechable, que está adaptado para ser usado únicamente para un solo paciente y para un ciclo de suministro de fluido, típicamente es una unidad de plástico pequeña, que tiene una entrada y una salida conectadas respectivamente a través de mangueras flexibles al contenedor de suministro de fluido y al paciente que recibe el fluido. El módulo incluye una cámara de bombeo, con el flujo o fluido a través de la cámara controlado mediante un émbolo o elemento de bombeo 38 activado de forma controlada por el controlador del dispositivo. Por ejemplo, la cámara del módulo puede tener una pared formada por un diafragma flexible que es oscilado mediante el émbolo y el controlador para ocasionar que fluya el fluido. El dispositivo controlador de la bomba incluye el émbolo o elemento de bombeo 38 para controlar el flujo de fluido dentro de y fuera de la cámara de bombeo en el módulo, y también incluye mecanismos de control para asegurar que el fluido sea suministrado al paciente a una tasa fijada previamente, en una forma predeterminada, y solamente durante un tiempo o dosis total particular seleccionados previamente. El fluido entra en el módulo a través de una entrada y es empujado a través de una salida bajo presión. El fluido es suministrado a la salida cuando el émbolo de la bomba empuja la membrana en la cámara de bombeo para desplazar el fluido. Durante el tiempo de admisión el émbolo de la bomba retrocede, la membrana que cubre la cámara de bombeo se retira hacia atrás desde su conf iguración anterior totalmente desplazada, y el fluido es atraído entonces a través de la entrada abierta y dentro de la cámara de bombeo. En un esfuerzo de bombeo, el émbolo de la bomba empuja la membrana hacia atrás en la cámara de bombeo para empujar el fluido allí contenido a través de la salida. Así, el fluido fluye desde el módulo en una serie de pulsos espaciados preferiblemente que en un flujo continuo. Uno de los requerimientos para una bomba médica es que ésta sea capaz de detectar cuando está operando bajo ciertas situaciones anormales y de alertar al usuario de estos problemas. Específicamente, la bomba debería detectar cuando el flujo de fluido está bloqueado, cuando no hay fluido en la línea, cuando no hay módulo en la bomba, sí la bomba se ha cargado correctamente, y sí las válvulas en la bomba están selladas apropiadamente. Las bombas anteriores que podían suministrar toda esta información usaban al menos dos sensores asociados con la cámara de la bomba o tubos para proporcionar entrada con respecto a las condiciones del fluido para el sistema de control. El uso de múltiples sensores requiere más espacio físico en la bomba, y potencíalmente tiene como resultado un costo de fabricación más alto. En consecuencia, es un objeto principal de esta invención proporcionar medios para usar un solo sensor de presión para discriminar entre condiciones de operación en una bomba médica. Este y otros objetos serán evidentes para los conocedores de la materia.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN Se discute una bomba médica, para su uso con un módulo que tiene una cámara de bombeo. La bomba incluye un elemento de bombeo con un conjunto de pistón deslizante que presuriza intermitentemente la cámara de bombeo durante un ciclo de bombeo. El conjunto de pistón deslizante tiene un cabezal de pistón conectado a un cuerpo principal con un solo sensor de presión colocado entre ellos. Un eje de distribución está asociado con el elemento de bombeo, un elemento de control de entrada y un elemento de control de salida para cerrar la cámara de bombeo al flujo cuando la cámara de bombeo está presurizada. Un sensor de posición detecta la posición del elemento de bombeo. Una unidad de procesamiento recibe datos de presión y posición desde los sensores de presión y posición. La unidad de procesamiento procesa estos datos para determinar la condición de operación de la bomba. Las condiciones de operación determinadas incluyen: flujo de fluido bloqueado, ningún fluido en la línea, ningún módulo asociado con la bomba, carga apropiada de la bomba, o sellado apropiado de la válvula.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama esquemático del módulo de la bomba, que ilustra los componentes funcionales de la bomba y el módulo; Las figuras 2 y 3 son vistas en perspectiva de un módulo para uso con la bomba de la presente invención; La figura 4 es una vista lateral interna de la bomba de la presente invención; La figura 5 es una vista en perspectiva del elemento de bombeo de la presente invención; La figura 6A es una vista en perspectiva del elemento de control de entrada de la presente invención; La figura 6B es una vista en perspectiva del elemento de control de salida de la presente invención; La figura 7 es una vista lateral del eje de distribución de la presente invención; La figura 8 es una vista seccional tomada a lo largo de la línea A-A de la figura 7, que muestra el lóbulo del pistón del eje de distribución de la presente invención; La figura 9 es una vista seccional tomada a lo largo de la línea B-B de la figura 7, que muestra el lóbulo de entrada del eje de distribución de la presente invención; La figura 10 es una vista seccional tomada a lo largo de la línea C-C de la figura 7, que muestra el lóbulo de salida del eje de distribución de la presente invención. La figura 11 es una vista trasera de los magnetos del sensor localizados sobre el eje de distribución de la bomba de la presente invención; La figura 12 es un gráfico que muestra datos de fuerza de un ciclo de bomba ilustrando un golpe de aire anormal; La figura 13 es un gráfico que muestra datos de fuerza ilustrando la presencia o ausencia de un módulo en la bomba; La figura 15 es un gráfico que muestra datos de fuerza de un ciclo de bomba ilustrando el flujo de salida obstruido; y La figura 16 es un gráfico que muestra datos de prueba de tasa de flujo tomados con una amplia gama de módulos y bombas que emplean la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra los componentes funcionales de una bomba médica 10 que se usa en conexión con un módulo desechable 12 para suministrar un fluido a un paciente. Un conocedor de la materia entenderá que el término bomba médica como se usa en la presente solicitud, incluye, pero no está limitado a bombas entérales, bombas de infusión parenteral, bombas ambulatorias, o cualquier dispositivo de bombeo de fluidos de desplazamiento positivo para el suministro de fluidos a un paciente. La bomba médica 10 y el módulo 12 se muestran con varios componentes para implementar la presente invención. Los conocedores de la materia se darán cuenta de que la bomba 10 y el módulo 12 incluyen mucho más componentes que los que se muestran en la figura 1. Sin embargo, no es necesario mostrar todos estos componentes con el fin de discutir una modalidad ilustrativa para la práctica de la presente invención. La solicitud de patente estadounidense no provisional comúnmente asignada y en trámite número de serie 29/166,389 titulada MÓDULO PARA BOMBA discute el módulo 12 particular descrito más adelante. Los módulos para bombas y las bombas de módulo en general son bien conocidos en la materia de suministro de fluidos médicos, como queda evidenciado por las patentes estadounidense comúnmente asignadas números 4,818,186; 4,842,584 y 5,000,664, cuya discusión total y dibujos están específicamente incorporados aquí como referencia. El módulo 12 incluye un alojamiento 14 en el cual está dispuesto un puerto de entrada 16 para aceptar el flujo de fluido desde una bolsa IV u otro contenedor de fluido (no se muestra). De forma similar, las líneas de fluido (no se muestran) acoplan un puerto de salida 18 en el alojamiento 14 al cuerpo de un paciente. Una cámara de bombeo 20 está conectada en comunicación con el flujo de fluido entre el puerto de entrada 16 y el puerto de salida 189. La cámara de bombeo 20 opera para medir el fluido a través del módulo 12. Una válvula de entrada 22 reside entre el puerto de entrada 16 y la cámara de bombeo 20. La válvula de entrada 22 opera para abrir y cerrar físicamente la comunicación de fluido entre el puerto de entrada 16 y la cámara de bombeo 20. De forma similar, una válvula de salida 24 reside entre la cámara de bombeo 20 y el puerto de salida 18. La válvula de salida 24 opera para abrir y cerrar físicamente la comunicación de fluido entre la cámara de bombeo 20 y el puerto de salida 18. La cámara de bombeo 20, la válvula de entrada 22, y la válvula de salida 24 están asociadas operativamente con la bomba 10 para controlar el flujo de fluido a través del módulo 12. Con referencia a las figuras 2 y 3, se muestra una modalidad del módulo 12. Un conocedor de la materia entenderá que puede usarse un módulo que tenga un diseño diferente que el que se muestra en las figuras 2 - 3 con la bomba 10 sin apartarse de la presente invención. Con referencia a la figura 1, una unidad de procesamiento 26 está incluida en la bomba 10, y realiza varias operaciones descritas en mayor detalle más adelante. Un dispositivo de entrada con pantalla 28 se comunica con la unidad de procesamiento 26 y permite al usuario recibir salida de la unidad de procesamiento 26 y/o entrada en la unidad de procesamiento 26. Los conocedores de la materia se darán cuenta de que el dispositivo de entrada con pantalla 28 puede proporcionarse como un dispositivo de pantalla separado y un dispositivo de entrada separado. Una memoria 30 se comunica con la unidad de procesamiento 26 y almacena el código y datos necesarios para que la unidad de procesamiento 26 calcule y saque las condiciones de operación de la bomba 10. Más específicamente, la memoria 30 almacena un código de algoritmo 32 formado de acuerdo con la presente invención para procesar datos con el fin de determinar la condición de operación de la bomba 10. Estos algoritmos, cálculos de Coeficiente de Mérito y otros detalles del método para usar datos de presión y posición con el fin de determinar la condición de operación de la bomba 10 no discutidos en la presente solicitud, pueden determinarse mediante referencia a la solicitud de patente no provisional comúnmente asignada y en trámite titulada MÉTODO PARA DISCRIMINAR ENTRE CONDICIONES DE OPERACIÓN EN BOMBA MÉDICA, la cual reclama prioridad de las solicitudes de patente provisional estadounidense números de serie 60/418,914 y 60/418,986, cuya discusión y dibujos están incorporados específicamente a la presente solicitud como referencia en su totalidad. Las discusiones y dibujos de las solicitudes de patente provisional estadounidense números de serie 60/418,986 y 60/418,914 también están incorporadas específicamente a la presente solicitud como referencia en su totalidad. Un motor eléctrico 34 es controlado por la unidad de procesamiento 26, es energizado por un suministro de energía (no se muestra) para que sirva como una fuerza motriz para accionar rotativamente un eje 36. El motor 34 es un motor de 6 voltios, de magneto permanente, accionado por CD con una transmisión de 249:1 (no se muestra) en la salida del eje del motor 36. Este motor 34 corre a diferentes velocidades dependiendo de las tasas de flujo. El descenso del pistón o porción de suministro de la carrera tiene el motor 34 corriendo directamente desde el suministro de energía (no se muestra). La carrera ascendente del pistón, retracción o porción de llenado de la carrera está corriendo a un voltaje fijado por la unidad de procesamiento 26, de tal forma que los tiempos de retracción sean aproximadamente de 1.3, 1.4, 1.6 o 2.0 segundos, en donde tasas de flujo más altas requieren velocidades de retracción más rápidas. Un elemento de bombeo 38 está asociado operativamente con el eje 36. Cuando está energizado, el elemento de bombeo 38 oscila hacia atrás y hacia adelante para hacer descender el pistón periódicamente, causando que el elemento de bombeo 38 presione sobre el diafragma 21 de la cámara de bombeo 20, dirigiendo el fluido a través del módulo 12. En una carrera ascendente, el elemento de bombeo 38 libera presión desde la cámara de bombeo 20, y en consecuencia arrastra fluido desde el puerto de entrada 16 en la cámara de bombeo 20. Con referencia a las figuras 4 y 5, el elemento de bombeo 38 está formado como un conjunto deslizante de pistón 40. El conjunto deslizante de pistón 40 incluye un cabezal de pistón 42 para hacer contacto con la cámara de bombeo 20 conectada a un cuerpo principal 44. Los deslizadores 46 permiten que el conjunto deslizante de pistón 40 esté asociado con carriles (no se muestran) dentro de un alojamiento para bomba 48. Un agujero 50 pasa a través del cuerpo principal 44 y proporciona una superficie para transferir fuerza desde el motor 34 hasta el elemento de bombeo 38. Con referencia a la figura 1, un elemento de control 52 está asociado operativamente con el eje 36. Cuando está energizado, el elemento de control de entrada 52 oscila hacia atrás y hacia adelante para provocar una carrera descendente, causando que el elemento de control de entrada 52 presione sobre la válvula de entrada 22, cerrando la cámara de bombeo 20 al flujo entrante de fluido. En una carrera ascendente, el elemento de control de entrada 52 libera presión de la válvula de entrada 22 y por ello permite el flujo de fluido desde el puerto de entrada 16 al interior de la cámara de bombeo 20. Con referencia a las figuras 4 y 6A, el elemento de control de entrada 52 está formado como un conjunto deslizable de entrada 52. El conjunto deslizable de entrada 54 incluye un pasador de entrada 56 para hacer contacto con la válvula de entrada 22 y está conectado a y desviado con resortes contra un cuerpo principal 58. Los deslizadores 60 permiten que el conjunto deslizable de entrada 54 sea deslizable asociado con los carriles (no se muestran) dentro del alojamiento de la bomba 48. Una muesca 62 está colocada sobre el cuerpo principal 58 para proporcionar una superficie para transferir fuerza desde el motor 34 hasta el elemento de control de entrada 52. Con referencia a la figura 1, un elemento de control de salida 64 está asociado operativamente con el eje 36. Cuando está energizado, el elemento de control de salida 64 oscila hacia atrás y hacia adelante para producir periódicamente una carrera descendente, causando que el elemento de control de salida 64 presione una válvula de salida 24, cerrando la cámara de bombeo 20 a la salida de fluido. En una carrera ascendente, el elemento de control de salida 64 libera presión de una válvula de salida 24 y en consecuencia permite el flujo de fluido desde la cámara de bombeo 20 hacia el puerto de salida 18. Por ello, el estado abierto o cerrado de la cámara de bombeo 20 es controlado por el posicionamiento y movimiento de los elementos de control de entrada y salida 52 y 64. Con referencia a las figuras 4 y 6B, el elemento de control de salida 64 está formado como un conjunto deslizante de salida 66. El conjunto deslizante de salida 66 incluye un pasador de salida 68 para hacer contacto con la válvula de salida 24 y está conectado a y desviado con resortes contra un cuerpo principal 70. Los deslizadores 72 permiten que el conjunto de salida deslizable 66 sea deslizable asociado con carriles (no se muestran) dentro del alojamiento de la bomba 48. Una muesca 74 está colocada en el cuerpo principal 70 para proporcionar una superficie para transferir fuerza desde el motor 34 hasta el elemento de control de salida 64. Con referencia a las figuras 1 y 7 - 10, un eje de distribución 76 de una pieza está conectado al eje 36 y por ello es accionado por el motor 34. El eje de distribución 76 tiene tres lóbulos, con un lóbulo para accionar el elemento de bombeo 38, el elemento de control de entrada 52, y el elemento de control de salida 64. El eje de distribución 76 asegura que las válvulas de entrada y salida 22 y 24 siempre abrirán y cerrarán en los momentos apropiados con relación a la carrera del elemento de bombeo 38 para lograr la correcta operación de la bomba 10. Un lóbulo de pistón 78 del eje de distribución 76 es recibido dentro del agujero 50 del conjunto deslizable de pistón 40. Durante la rotación del eje de distribución 76, el lóbulo del pistón 78 presiona contra el agujero 50 para dirigir el conjunto deslizable del pistón 40 hacia atrás y hacia adelante dentro del alojamiento de la bomba 48. Estos movimientos dan como resultado que el cabezal del pistón 42 empuje intermitentemente la cámara de bombeo 20 hacia adentro, para dirigir el fluido a través del módulo 12. Un lóbulo de entrada 80 del eje de distribución 76 hace contacto con la muesca 62 del conjunto deslizable de entrada 54. Durante la rotación del eje de distribución 76, el lóbulo de entrada 80 empuja contra la muesca 62 para dirigir el conjunto deslizante de entrada 54 hacia adelante dentro del alojamiento de la bomba 48. Estos movimientos dan como resultado que el pasador de entrada 56 sea comprimido intermitentemente contra la válvula de entrada 22 para bloquear la cámara de bombeo 20 del fluido de entrada. Una vez que el lóbulo de entrada 80 libera esta presión sobre el pasador de entrada 56, la fuerza de compresión desviada por resorte en el pasador de entrada 56 es liberada contra el cuerpo principal 58, ocasionando que el cuerpo principal 58 se retraiga desde la válvula de entrada 22.

Un lóbulo de salida 82 del eje de distribución 76 hace contacto con la muesca 74 del conjunto deslizable de salida 66. Durante la rotación del eje de distribución 76, el lóbulo de salida 82 presiona contra la muesca 74 para dirigir el conjunto deslizable de salida 66 hacia adelante dentro del alojamiento de la bomba 48. Estos movimientos dan como resultado que el pasador de entrada 68 sea comprimido intermitentemente contra la válvula de salida 24 para bloquear la cámara de bombeo 20 del efluente de descarga. Una vez que el lóbulo de salida 82 libera esta presión sobre el pasador de salida 68, la fuerza de compresión desviada por resorte en el pasador de salida 68 es liberada contra el cuerpo principal 70, ocasionando que el cuerpo principal 70 se retire de la válvula de salida 24. Los conocedores de la materia entenderán que las muescas 62 y 74 y los lóbulos de entrada y de salida 80 y 82 asociados con ellas pueden estar orientados y dispuestos de tal forma que los lóbulos de entrada y de salida 80 y 82 muevan los conjuntos deslizables de entrada y de salida 54 y 56 hacia atrás desde el módulo 12 sin la asistencia de los pasadores desviados por resorte 56 y 68. Los lóbulos de entrada y de salida 80 y 82 operan para abrir y cerrar las válvulas de entrada y de salida 22 y 24 en momentos apropiados para asegurar que hay flujo unidireccional del liquido de alimentación a través del módulo 12. Debido a que uno o el otro de los conjuntos deslizables de entrada y de salida 54 y 66 está en posición cerrada en cualquier punto dado en la carrera del elemento de bombeo 38, ellos también evitan el flujo libre de líquido a través del módulo 12. Además de evitar el libre flujo, los lóbulos de entrada y de salida 80 y 82 están diseñados para mantener los conjuntos deslizables de entrada y de salida 54 y 66 en la posición cerrada simultáneamente durante los primeros 35° del ciclo de bombeo, lo que permite obtener datos de presión relevantes. Con referencia a la figura 1, un sensor de presión 84 está asociado operativamente con el elemento de bombeo 38. El sensor de presión 84 detecta la fuerza sobre el elemento de bombeo 38 y genera una señal de presión basada en esta fuerza. El sensor de presión 84 se comunica con la unidad de procesamiento 26, enviando la señal de presión a la unidad de procesamiento 26 para usarse con el fin de determinar las condiciones de operación de la bomba 10. Una persona conocedora de la materia se dará cuenta de que el sensor de presión 84 puede ser un transductor de fuerza o cualquier otro dispositivo que pueda detectar operativamente la fuerza traída por el elemento 38 para relacionarse con la cámara de bombeo 20. El sensor 84 mide la fuerza con que el elemento de bombeo 38 está presionando sobre el diafragma 21. Esta fuerza consiste en dos componentes principales: la fuerza requerida para desplazar el diafragma 21 y la presión del fluido en la cámara de bombeo 20. Con referencia a las figuras 1, 4 y 5, el sensor de presión 84 está adjunto al conjunto deslizable de pistón 40. El sensor de presión 84 está conectado directamente entre el cabezal de pistón 42 y el cuerpo principal 44. Mientras el conjunto deslizable de pistón 40 es traído para relacionarse con la cámara de bombeo 20, el cabezal de pistón 42 presiona contra el sensor de presión 84. El sensor de presión 84 detecta esta fuerza y genera una señal de presión a la unidad de procesamiento 26. Con referencia a la figura 1, un sensor de posición 86 registra el ciclo de bombeo de la bomba 10 determinando la posición del elemento de bombeo 38. El sensor de posición 86 se muestra como asociado operativamente con el eje 36. El sensor de posición 86 genera una señal de posición detectando directa o indirectamente la posición del elemento de bombeo 38. La señal de posición se envía a la unidad de procesamiento 26. La unidad de procesamiento 26 utiliza esta información para asociar los datos de presión de entrada con una porción particular del ciclo de bomba. Una persona conocedora de la materia se dará cuenta de que el sensor de posición 86 como se usa en la presente solicitud, incluye, pero no está limitado a indicadores mecánicos tales como indicadores de esfera pivotante, interruptores electrónicos, sensores de Efecto Hall, y detectores de posición ópticos. Con referencia a las figuras 1, 4 y 11, el sensor de posición 86 es un sensor de Efecto Hall que tiene magnetos 88 para determinar la posición rotacional del eje 36. La posición rotacional del eje 36 se usa para detectar indirectamente la posición del elemento de bombeo 38. El sensor de posición 86 se comunica con la unidad de procesamiento 26, enviando la señal de posición a la unidad de procesamiento 26 para su uso con el fin de determinar las condiciones de operación de la bomba 10. Un conocedor de la materia se dará cuenta de que el sensor de posición 86 puede registrar el eje 36, un eje de distribución 76 adjunto al eje 36, o el elemento de bombeo 38 por sí solo. Con referencia a la figura 1, en operación, al principio de un ciclo de bombeo, el elemento de control de salida 64 opera para cerrar la válvula de salida 24 de manera que no haya comunicación de fluido entre la cámara de bombeo 20 y el puerto de salida 18. La válvula de entrada 22 se abra para permitir que la cámara de bombeo 20 esté en comunicación fluida con el puerto de entrada 16. En la siguiente fase del ciclo de bombeo, el elemento de control de entrada 52 opera para cerrar la válvula de entrada 22, cerrando así la comunicación fluida entre el puerto de entrada 16 y la cámara de bombeo 20. La válvula de salida 24 continúa para permanecer cerrada. A continuación, el elemento de bombeo 38 comienza un movimiento de carrera descendente que presiona el elemento de bombeo 38 contra la cámara de bombeo 20, ocasionando que la cámara de bombeo 20 se comprima, aumentando de esta forma la presión dentro de la cámara de bombeo 20. El sensor de presión 84 lee y transmite estos datos de presión a la unidad de procesamiento 26. Bajo condiciones normales la cámara de bombeo 20 es comprimida suficientemente y se genera un perfil deseado de presión. En una posición dada del eje 36, el elemento de control de salida 64 opera para abrir la válvula de salida 24 de forma que el fluido fluya desde la cámara de bombeo 20 hasta el puerto de salida 18. Luego se repite el ciclo de la bomba. La unidad de procesamiento 26 recupera el algoritmo de condición de operación 32 de la memoria 30 y lo aplica a los datos de presión y posición recibidos de este ciclo de bomba. Los datos de presión de bomba y los datos de posición de bomba son procesados. La detección de la fuerza que la cámara de bombeo 20 ejerce contra el elemento de bombeo 38 y su comparación con la fuerza que se esperaría sentir en este punto del ciclo puede determinar todas las condiciones de operación siguientes: cuando el flujo de fluido está bloqueado (oclusión), no hay fluido en la línea, no hay módulo en la bomba, si la bomba se ha cargado correctamente, y si la válvula en la bomba está sellando apropiadamente. Una vez que se determina la condición de operación, la unidad de procesamiento 26 produce la salida de la condición de operación en la pantalla 28 y/o usa la condición de operación determinada para ajustar la operación de la bomba 10. Con referencia a la figura 12, se muestra una curva de fuerza como ejemplo, en donde el elemento de bombeo 38 se mueve esencialmente en un movimiento cíclico constante (onda sinoidal), el elemento de bombeo 38 siempre tiene suficiente fuerza disponible de forma tal que su velocidad es esencialmente independiente de la fuerza aplicada al elemento de bombeo 38, y el flujo de salida de la cámara de bombeo 20 no está restringido. Esta curva fue generada usando un sensor de fuerza en existencia disponible en Strain Measurement Devices, Inc. (SMD) de Meriden, Connecticut, Estados Unidos, bajo el número de parte 2508-020 S420. Actualmente se prefiere un sensor de fuerza disponible de SMD bajo el número de parte BAT2656, por su tamaño más pequeño y su protección de sobrecarga. Sin embargo, un conocedor de la materia se dará cuenta de que la selección o diseño de un sensor de fuerza particular es un asunto de elección de diseño de rutina, basado en las restricciones de tamaño y las características funcionales del sensor deseadas. La curva comienza en el Punto Muerto Inferior (BDC, según siglas en inglés de Bottom Dead Center), con el elemento de bombeo 38 desviando la cámara de bombeo 20 aproximadamente 2.54 mm en este punto. A medida que el elemento de bombeo 38 se mueve en el módulo 12 (lo que se denomina la carrera descendente o carrera de salida debido a que el fluido está fluyendo fuera del módulo 12), la fuerza se intensifica hasta un máximo en el Punto Muerto Superior (TDC, según siglas en inglés de Top Dead Center), mostrado sobre 1/3 de la ruta a lo largo de la curva. El elemento de bombeo 38 se mueve luego hacia afuera del módulo 12 (lo que se denomina carrera ascendente o carrera de entrada debido a que el fluido está fluyendo dentro del módulo 12) y la fuerza disminuye hasta que es mínima en el BDC nuevamente (aproximadamente 2/3 de la ruta a lo largo de la curva). Esta curva muestra entonces otro BDC hasta la carrera al EDC para el 1/3 final de la curva (se muestra 1.5 ciclos completos del movimiento del elemento de bombeo 38). El sensor de posición 86 permite que la bomba 10 detecte cuando el elemento de bombeo 38 debe estar en el BDC, el TDC o aproximadamente 35° después del BDC. En un diafragma para bomba de tecnología anterior, la válvula de entrada se habría cerrado, y la válvula de salida se habría abierto en el BDC para permitir al flujo de fluido salir del cilindro durante la carrera de salida. La bomba 10 de la presente invención, sin embargo, está alterada de tal forma que la válvula de salida 24 no se abre hasta que el elemento de bombeo 38 ha completado parte de su carrera de salida (aproximadamente 35° después del BDC). Si el módulo 12 está lleno de liquido durante la carrera de salida, el movimiento del elemento de bombeo 38 en el módulo 12 con las válvulas de entrada y salida 22 y 24 cerradas, dará como resultado un aumento significativo en la presión del líquido, y por ello de la fuerza resultante sobre el elemento de bombeo 38. Si la cámara de bombeo 20 del módulo 12 está parcialmente llena de aire, el aumento de presión será significativamente más bajo, porque el aire es mucho más comprimible que el líquido. La figura 12 muestra la curva de fuerza generada con el aire en la cámara de bombeo 20. Con referencia a la figura 13, se muestra una curva de fuerza generada con el módulo 12 lleno de líquido (nótese que el BDC ahora está cambiado ligeramente hacia la derecha y no aparece en el borde izquierdo lejano del trazo de fuerza). Los grandes picos son el resultado de la intensificación de presión en el módulo 12, que ejerce fuerza significativa sobre el elemento de bombeo 38.

Cuando la válvula de salida 24 se abre (aproximadamente a un cuarto del camino a lo largo de esta curva) la presión cae inmediatamente, y la fuerza ejercida sobre el elemento de bombeo 38 ahora es solamente la resultante del diafragma 21 de la cámara de bombeo 20 parcialmente ensanchado. La presión comienza a aumentar justo aproximadamente 35° después del BDC y los magnetos 88 en esa posición proporcionan una señal para permitir que la bomba 10 comience a tomar datos. Examinando la curva de fuerza, se puede deducir si el módulo 12 estaba lleno de líquido (denominado golpe de fluido y ejemplificado por la figura 13), o si el módulo 12 contenía una cantidad significativa de aire (denominado golpe de aire y ejemplificado por la figura 12). La unidad de procesamiento 26 ejecuta el algoritmo 32 para examinar electrónicamente la curva de fuerza y hace la determinación de si es un golpe de fluido o un golpe de aire. El resultado de este algoritmo 32 produce un número llamado Coeficiente de Mérito. Si el Coeficiente de Mérito está sobre un valor de umbral de 450, la bomba interpreta que es un golpe de fluido; por debajo de 450, lo interpreta como un golpe de aire. Un conocedor de la materia entenderá que estos valores de umbral son determinados previamente a partir de datos experimentales, y variarán de modelo a modelo de bomba. La bomba 10 también tiene una característica de cargado automático, para determinar si la bomba 10 ha sido cargada automáticamente de forma correcta o si ha fallado en hacerlo.

Cuando el módulo 12 está instalado en la bomba 10, la bomba 10 carga el conjunto de tubo de alimentación (no se muestra) que está unido al módulo 12. Las carreras iniciales de la bomba 10 durante la carga serán registradas como golpes de aire debido a que el líquido del conjunto de tubo alimentador (no se muestra) no ha alcanzado aún la cámara de bombeo 20 en el módulo 12. Si se registran demasiados de estos golpes de aire antes de que se detecten golpes de fluido, la unidad de procesamiento 26 interpreta esto como que la bomba 10 ha fallado en realizar la carga apropiadamente, y se proporciona una alarma adecuada en la pantalla 28 o de otra forma. Si la bomba 10 registra golpes de fluido dentro del número especificado de golpes, entonces la unidad de procesamiento 26 conoce que el módulo 12 ha sido cargado exitosamente. Con referencia a la figura 14, la bomba 10 también determina si hay o no un módulo 12 en la bomba 10. El diafragma 21 de la cámara de bomba 20 del módulo 12 instalado en la bomba 10 producirá cierta cantidad de fuerza sobre el elemento de bombeo 38. La figura 14 muestra los resultados de la prueba de cuatro módulos para determinar su fuerza contra las características de desplazamiento. Se espera un desplazamiento del diafragma 21 de aproximadamente 2.54 milímetros si se instala un módulo 12 en la bomba 10. La curva de fuerza se examina para asegurarse de que durante un golpe, una cantidad mínima de fuerza se registre en el sensor de presión 84. Si esta condición no está satisfecha, la unidad de procesamiento 26 interpreta esto como que no fue instalado ningún módulo 12 en la bomba 10 y se proporciona una alarma apropiada para la pantalla 28 u otra forma. Una alarma de módulo fuera se puede proporcionar también en donde el sensor de presión 84 falle en producir un voltaje de salida. Con referencia a la figura 15, examinando la curva de fuerza cerca del TDC, la unidad de procesamiento 26 puede determinar si el flujo de fluido hacia el paciente está bloqueado. La presión sobre el elemento de bombeo 38 es la suma de la fuerza ejercida sobre el elemento de bombeo 38 por el diafragma 21 (ver figura 14) y la fuerza sobre el elemento de bombeo 38 debido a la carga de presión. En operación normal, la presión es muy baja debido a que la salida de flujo del módulo 12 no está impedida. Sin embargo, si el flujo de salida está impedido por una restricción significativa corriente abajo de la salida 18, la presión aumentará significativamente cerca del TDC como se ilustra mediante la línea punteada en la figura 15. Si esa presión es suficientemente grande, la unidad de procesamiento 26 genera una señal o alarma que indica en la pantalla 28 o de otra forma, que existe una condición de flujo bloqueado (oclusión) Si uno o ambos conjuntos deslizables de entrada y de salida 54 y 66 no están presionando el módulo 12 en una forma tal que ocasione un sellado apropiado, el pico de presión será suprimido. El pico de presión suprimido dará como resultado una reducción en el Coeficiente de Mérito calculado. La unidad de procesamiento 26 interpreta esta condición como una condición de sellado de válvula impropio, y genera una alarma en la pantalla 28 o en otra forma, para notificar al usuario de la bomba 10. Es importante detectar esta condición, porque la bomba 10 puede suministrar en exceso bajo ciertas condiciones si los conjuntos de entrada y de salida 54 y 66 no producen un sellado apropiado. Con referencia a la figura 16, se muestran datos de prueba tomados con una amplia gama de módulos y cuatro bombas diferentes. Estos datos muestran que mientras la bomba 10 esté produciendo un número de Coeficiente de Mérito que sea interpretado por la unidad de procesamiento 26 como un golpe de fluido, la bomba 10 estará produciendo una tasa de flujo dentro de aproximadamente 10% de su valor calibrado. Así, la bomba 10 no suministrará fluido por encima o por debajo de lo requerido en una cantidad significativa, hasta que la unidad de procesamiento 26 determine que se han cumplido las condiciones de golpe de fluido. Dado que la invención ha sido mostrada y descrita en conexión con las modalidades de la misma, se entenderá que muchas modificaciones, sustituciones y adiciones pueden hacerse, las cuales están dentro del ámbito de alcance pretendido de las siguientes reivindicaciones. A partir de lo precedente, se puede ver que la presente invención cumple al menos con todos los objetivos declarados.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una bomba médica para uso con un módulo que tiene una cámara de bombeo, que comprende: un elemento de bombeo adaptado para presurizar intermitentemente la cámara de bombeo durante un ciclo de bombeo; medios para cerrar la cámara de bombeo al flujo durante al menos una parte del ciclo de bomba cuando la cámara de bombeo es presurizada por el elemento de bombeo; y un solo sensor de presión conectado operativamente al elemento de bombeo para detectar la presión ejercida por el elemento de bombeo sobre la cámara de bombeo.

2. La bomba médica de la reivindicación 1, caracterizado además porque dichos medios incluyen un elemento de control de entrada y un elemento de control de salida adaptados para cerrar la cámara de bombeo al flujo durante al menos una parte del ciclo de bomba cuando la cámara de bombeo es presurizada por el elemento de bombeo; y un eje de distribución asociado con el elemento de bombeo, el elemento de control de entrada, y el elemento de control de salida para cerrar la cámara de bombeo al flujo durante al menos una parte del ciclo de bomba cuando la cámara de bombeo es presurizada por el elemento de bombeo.

3. La bomba médica de la reivindicación 1, que incluye además una unidad de procesamiento en comunicación electrónica con el sensor de presión, caracterizada además porque la unidad de procesamiento procesa datos de presión que provienen del sensor de presión para determinar la condición de operación de la bomba.

4. La bomba médica de la reivindicación 3, caracterizada además porque la condición de operación determinada es flujo de fluido bloqueado, ningún fluido en la línea, ningún módulo asociado con la bomba, carga apropiada de la bomba, o sellado de la válvula apropiado.

5. La bomba médica de la reivindicación 3, que incluye además un sensor de posición en comunicación electrónica con la unidad de procesamiento y asociado operativamente con el elemento de bombeo para detectar la posición del elemento de bombeo, caracterizada además porque la unidad de procesamiento procesa datos de posición que provienen del sensor de posición para asociar los datos de presión entrantes con una parte particular del ciclo de bomba.

6. La bomba médica de la reivindicación 1, caracterizada además porque el elemento de bombeo incluye un conjunto deslizable de pistón que tiene un cabezal de pistón conectado a un cuerpo principal, el cabezal de pistón está adaptado para hacer contacto con la cámara de bombeo, y el sensor de presión solo está conectado al elemento de bombeo entre el cabezal de pistón y el cuerpo principal.

7. Una bomba médica para uso con un módulo que tiene una cámara de bombeo, que comprende: un elemento de bombeo que incluye un conjunto deslizable de pistón adaptado para presurizar intermitentemente la cámara de bombeo durante un ciclo de bombeo, el conjunto deslizable de pistón tiene un cabezal de pistón conectado a un cuerpo principal, el cabezal de pistón está adaptado para hacer contacto con la cámara de bombeo; y un sensor de presión está conectado al elemento de bombeo entre el cabezal de pistón y el cuerpo principal para detectar la presión ejercida por el elemento de bombeo sobre la cámara de bombeo.

8. La bomba médica de la reivindicación 7, caracterizada además porque el conjunto deslizable de pistón incluye un agujero que pasa a través del cuerpo principal y proporciona una superficie para transferir fuerza desde un motor de bomba hasta el elemento de bombeo.

9. La bomba médica de la reivindicación 7, caracterizada además porque el conjunto deslizable de pistón incluye elementos que permiten que el conjunto deslizable de pistón esté asociado de forma deslizable con un alojamiento para bomba.

10. La bomba médica de la reivindicación 7, que incluye además una unidad de procesamiento en comunicación electrónica con el sensor de presión, caracterizada además porque la unidad de procesamiento procesa datos de presión que provienen del sensor de presión para determinar la condición de operación de la bomba.

11. La bomba médica de la reivindicación 10, caracterizada además porque la condición de operación determinada es flujo de fluido bloqueado, ningún fluido en la línea, ningún módulo asociado con la bomba, carga apropiada de la bomba, o sellado apropiado de la válvula.

12. La bomba médica de la reivindicación 10, que incluye además un sensor de posición en comunicación electrónica con la unidad de procesamiento y asociado operativamente con el elemento de bombeo para detectar la posición del elemento de bombeo, caracterizada además porque la unidad de procesamiento procesa datos de posición que provienen del sensor de posición para asociar los datos de presión entrantes con una parte particular del ciclo de bomba.

13. La bomba médica de la reivindicación 7, que incluye además medios para cerrar la cámara de bombeo al flujo durante al menos una porción del ciclo de bomba cuando la cámara de bombeo es presurizada por el elemento de bombeo.

14. La bomba médica de la reivindicación 7, que incluye además un elemento de control de entrada y un elemento de control de salida adaptado para cerrar la cámara de bombeo al flujo durante al menos una parte del ciclo de bomba cuando la cámara de bombeo es presurizada por el elemento de bombeo; y un eje de distribución asociado con el elemento de bombeo, elemento de control de entrada, y elemento de control da salida para cerrar la cámara de bombeo al flujo durante al menos una porción del ciclo de bomba cuando la cámara de bombeo es presurizada por el elemento de bombeo.

15. La bomba médica de la reivindicación 7, caracterizada además porque el sensor de presión es un sensor de fuerza y es el único sensor de presión incluido en la bomba médica.

16. Una bomba médica para uso con un módulo que tiene una cámara de bombeo, que comprende: un elemento de bombeo adaptado para presurizar intermitentemente la cámara de bombeo durante un ciclo de bombeo; un elemento de control de entrada y un elemento de control de salida adaptados para cerrar la cámara de bombeo al flujo; un eje de distribución asociado con el elemento de bombeo, el elemento de control de entrada y el elemento de control de salida para cerrar la cámara de bombeo al flujo durante al menos una parte del ciclo de bomba cuando la cámara de bombeo es presurizada por el elemento de bombeo; y un sensor de presión conectado al elemento de bombeo para detectar la presión ejercida por el elemento de bombeo sobre la cámara de bombeo.

17. La bomba médica de la reivindicación 16, que incluye además una unidad de procesamiento en comunicación electrónica con el sensor de presión, caracterizada además porque la unidad de procesamiento procesa datos de presión que provienen del sensor de presión para determinar la condición de operación de la bomba.

18. La bomba médica de la reivindicación 17, caracterizada además porque la condición de operación determinada es flujo de fluido bloqueado, ningún fluido en la línea, ningún módulo asociado con la bomba, carga apropiada de la bomba, o sellado apropiado de la válvula.

19. La bomba médica de la reivindicación 17, que incluye además un sensor de posición en comunicación electrónica con la unidad de procesamiento y asociado operativamente con el elemento de bombeo para detectar la posición del elemento de bombeo, caracterizada además porque la unidad de procesamiento procesa datos de posición que provienen del sensor de posición para asociar los datos de presión entrantes con una parte particular del ciclo de bomba.

20. La bomba médica de la reivindicación 16, caracterizada además porque el elemento de bombeo incluye un conjunto de pistón deslizable que tiene un cabezal de pistón conectado a un cuerpo principal, el cabezal de pistón está adaptado para hacer contacto con la cámara de bombeo, y el sensor de presión solo está conectado al elemento de bombeo entre el cabezal de pistón y el cuerpo principal.

21. La bomba médica de la reivindicación 16, caracterizada además porque el sensor de presión es el único sensor de presión incluido en la bomba médica.

22. La bomba médica de la reivindicación 21, caracterizada además porque el sensor de presión es un sensor de fuerza.