WO2021209653A1 - Dispositivo y método para monitorizar el caudal de fluido en una cámara de goteo - Google Patents

Dispositivo y método para monitorizar el caudal de fluido en una cámara de goteo Download PDF

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WO2021209653A1
WO2021209653A1 PCT/ES2020/070246 ES2020070246W WO2021209653A1 WO 2021209653 A1 WO2021209653 A1 WO 2021209653A1 ES 2020070246 W ES2020070246 W ES 2020070246W WO 2021209653 A1 WO2021209653 A1 WO 2021209653A1
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WO
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drip chamber
receiver
signal
optical sensor
emitter
Prior art date
Application number
PCT/ES2020/070246
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andrés CABELLO REY
José Ángel JIMÉNEZ VADILLO
José Manuel GRASES MENDOZA
Original Assignee
Adventia Pharma, S.L.
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Publication date
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/16886—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body for measuring fluid flow rate, i.e. flowmeters
    • A61M5/1689—Drip counters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3306—Optical measuring means

Definitions

  • the present invention is framed within the sector of the medical industry and the one dedicated to the manufacture of parenteral nutrition devices is also specifically applicable, particularly focused on devices for controlling fluid flow during the administration of compounds intravenously to a patient, and is also applicable to the manufacture of enteral nutrition devices, focused on the devices for controlling fluid flow during the administration of compounds through the nasogastric, duodenal or jejunal route.
  • the present invention relates to a device for monitoring in a drip chamber in real time the rate at which fluids are administered to a patient; as well as it refers to the monitoring system of the fluid flow that circulates through a duct; and in turn refers to the method of monitoring said flow in a drip chamber.
  • enteral fluid by gravity can cause abdominal pain, vomiting, nausea and gastroesophageal reflux, or due to ostomy in the patient to whom the enteral nutrition product is being administered.
  • Typical gravity delivery sets allow the user to manually adjust the fluid flow delivery rate by visually inspecting the rate of fall of individual drops of fluid falling into a drip chamber, which is typically at least partially transparent to the light.
  • a physician or caregiver or a patient himself may not be aware if the flow rate becomes unstable or stops flowing. For example, these fluid flow instabilities can occur if enteral nutrition product becomes clogged, depleted, or stops flowing in the direction of gravity.
  • the present invention proposes an optical sensor device that easily adjusts to a drip chamber to control the flow rate of product delivered to the patient.
  • the invention provides a compact device since it avoids having the means of emission and reception of a beam of light in opposition since said configuration in opposition forces to occupy a greater space and to configure the casing with configurations with more projecting elements capable of housing dirt or sources of infection.
  • the present invention provides a device for monitoring the flow rate of fluid in a drip chamber, the device comprising: fixing means configured to fix the drip chamber, - at least one optical reflection sensor comprising: or an emitter configured to emit a beam of light towards an interrogation region, through which the drops pass under conditions of use, located inside the drip chamber when the drip chamber in operating mode is fixed by the fixing means I a receiver configured to receive the optical signals caused by the reflection of the light emitted in operative mode by the emitter on the drops that pass through the interrogation region of the drip chamber; control and processing means at least in communication with the receiver and configured to process the optical signals measured by it to determine the amount of drops that pass through the interrogation region.
  • the present invention provides with this first inventive aspect a measurement device configured to monitor the flow rate of fluid in a drip chamber through an optical sensor that it has incorporated.
  • the device is fixedly coupled to a drip chamber on which the corresponding measurements are made.
  • the device comprises fixing means through which the device is fixedly coupled to the drip chamber.
  • flow will be understood as the amount of fluid that circulates through the cross section of a pipeline per unit of time.
  • the measurement of this flow is carried out directly on a drip chamber interposed in the mentioned duct where the flow passes forming drops that fall at a certain rate under conditions of use. Knowing the drop volume and drip rate in the drip chamber it is possible to determine the flow of the fluid through the duct.
  • in operational mode or "when the drip chamber in operational mode is fixed by the fixing means".
  • the present device monitors the flow rate of fluid in a drip chamber when this same device is attached to the drip chamber to carry out the appropriate measurements.
  • in operational mode will be understood when both devices and drip chamber are coupled to each other so that the device can perform the function of monitoring the flow rate in the drip chamber.
  • the optical sensor incorporated in the present device is an optical reflection sensor that is composed of an emitter and a receiver in charge of jointly carrying out the measurement of the individual passage of each drop, one by one, through the duct that is being used. observing, in particular in the same drip chamber.
  • the emitter is the component of the sensor in charge of emitting a beam of light directed towards a certain interrogation region through which all the drops located inside the drip chamber pass. If the light encounters a drop of fluid during the fall, it is reflected in various directions and in particular in a direction that reaches the receiver, leading to detection.
  • the receiver is the component of the sensor in charge of receiving the light beams emitted by the emitter and which are reflected inside the drip chamber.
  • the direction of emission of the light beam is not aligned with the receiver so that, in operating mode, when there is no drop in the interrogation region, the receiver does not receive light from the light beam emitted by the emitter. Only when a drop, during the fall, passes through the interrogation region passing through the light beam, will it give rise to the reflection of at least part of the light beam towards the direction in which the receiver is located. That is, the receiver only receives light from the light beam emitted by the emitter by reflection when the drop crosses its path.
  • the present device is not only capable of counting the passage of the drops, but is also capable of calculating the speed at which they are passing, that is, the number of drops per unit of time, in order to determine the flow rate of the fluid, known as the volume of each drop.
  • the volume of each drop depends mainly on the properties of the fluid, especially its surface tension, and the diameter of the section of the duct that empties into the drip chamber. This volume can, for example, also be characterized by tests.
  • the device of the present invention in turn comprises control and processing means that are in communication with the receiver of the optical sensor from which it receives the signal measured in response to the reflected light reaching the receiver.
  • control and processing means process the signals measured by the optical sensor receiver in order to determine the number of drops that pass through the interrogation region.
  • the present device when in operating mode allows, advantageously, to precisely monitor the flow rate of product that is delivered to a patient. In this way, the medical staff, caregiver or the patient himself can know in real time if the fluid is being supplied under the conditions that have been prescribed.
  • the present device may be intended, as an exemplary embodiment only, for the administration of enteral nutrition, such as pharmaceuticals or other fluids within an environment requiring medical care.
  • the emitter and the receiver of the optical sensor are contained in the same plane so that when the drip chamber in operating mode is fixed through the fixing means, both emitter and receiver are arranged to the same side of said drip chamber.
  • both receiver and transmitter are positioned on the same side of the drip chamber when the device is in operating mode.
  • both transmitter and receiver are contained in the same plane.
  • the preferred example establishes the plane as the vertical plane that contains the path of falling of the drops and therefore the emitter and the receiver are located one above the other and on the same side of the drip chamber.
  • the emitter and the receiver can be housed close together in the housing and it is not necessary to provide a projection of the housing that places the receiver in opposition to the emitter, which results in a more bulky device, more expensive to manufacture and with a shape that facilitates the generation of hard-to-reach corners and gaps that are likely to store dirt and be a source of infection. That is, cleaning is much simpler and more effective.
  • the forward path of the emitter beam and the return path of the emitter beam determine an angle which is always less than 180 ⁇ and preferably small, for example less than 10 ⁇ or 20 ⁇ .
  • Indicating that the components are on the same side of the drip chamber means that, by sectioning the chamber along a plane perpendicular to the axial direction, the angle between the emitter and the receiver extends from the axial axis towards the device housing and that, on the side opposite to this angle there is no part of said casing.
  • the emitter and the receiver are positioned in such a way that they are aligned with the direction of the drop when the drip chamber is in operating mode fixed by the fixing means.
  • the arrangement of the emitter and the receiver are aligned in the direction of the drop, so the presence of small positioning errors of the drip chamber with respect to the device in the axial direction, being the The axial direction of the drops, means that the reading is not modified since it is simply established at a different point on the same trajectory of the drop.
  • the optical emitter of the sensor is an emitter incoherent light (LED), or coherent light (LASER), configured in continuous or pulsed emission mode.
  • the optical receiver according to different embodiments is a phototransistor, a photodiode or a photoelectric cell.
  • the receiver is positioned in such a way that, when the drip chamber is in operative mode fixed by the fixing means, it is offset, according to the direction of the drop, from the free surface formed in operative mode by the liquid accumulated in the drip chamber.
  • the receiver when the device is in operating mode, the receiver is arranged spaced from the free surface that forms the liquid that accumulates inside the drip chamber. That is, in relation to the direction of the drop, the sensor receiver is located at a certain distance above said free surface.
  • This free surface is understood as the liquid surface that is formed inside the drip chamber by the accumulation of liquid and that is not in contact with the walls that make up the drip chamber, but would correspond to the free surface of the drip chamber. fluid and that receives the drops that are falling in operating mode.
  • This distance between the receiver and the free surface of the accumulated liquid advantageously ensures that the receiver detects the reflection of the reflected light beams, minimizing other reflections mainly due to the free surface of the accumulated fluid and, other indirect ones, which also occur on the walls. internal drip chamber.
  • this configuration prevents the liquid that accumulates inside the chamber from generating reflections that interfere with the measurement of the receiver, giving rise to false positives in the drop count.
  • the optical emitter is separated from the optical receiver by a small enough distance to avoid cross interference between the emitted optical signal and its reflection on the optical receiver.
  • the transmitter and the receiver have one Orientation of the main directions of emission of the light beam and of reception of the sickle of light respectively convergent at a point in the interrogation region. In this way, the signal measured at the receiver is maximized.
  • the optical receiver is located, according to an axial direction determined by the direction of falling of drops, between the free surface of the liquid accumulated inside the drip chamber when it is in operating mode and the emitter e, inclined It deformed that the reading was carried out at a point in the interrogation region according to the axial direction most distant from the free surface of the accumulated liquid that distanced it, also according to the axial direction, between the receiver and said free surface.
  • This orientation opposite to the position of the free fluid surface has been found to minimize noise generated by reflections from secondary light beams that reflect off the free surface of the accumulated fluid and end up at the receiver sensor. As a result, the noise signal is minimized even before carrying out the signal processing.
  • the device comprises a corcosum with a support seat to determine the correct positioning of the drip chamber when in operating mode it is fixed by means of the fixing means.
  • the device comprises a housing which, according to the preferred example, has a wraparound structure configuration that contains and protects, inter alia, the light beam emitter, the optical sensor as well as the control and processing means.
  • This casing is characterized by protecting the components of the device and housing them all in a single piece to facilitate handling and prevent external damage.
  • This housing has a support seat with a predetermined configuration that is suitable for correctly positioning the drip chamber in operational mode.
  • this support seat establishes the correct positioning of the drip chamber prior to fixing the fixing means thanks to a configuration that adapts to the shape of the drip chamber when it is placed on the support seat of the casing. .
  • the known drip chambers have a cylindrical shape, and consequently the supporting seat of the housing would have a curved shape suitable for adapt to the cylindrical shape of the drip chamber itself.
  • the casing is made of a plastic material.
  • the housing comprises a window for the passage of the optical signals from the optical sensor so that when the drip chamber is in operating mode fixed by the fixing means, the window remains interposed between the optical sensor and the interrogation region of the drip chamber.
  • a window in the housing of the device advantageously facilitates the passage of the light beams emitted by the emitter and received by the receiver respectively.
  • the window is arranged coincident at least with the active areas of the emitter and the receiver of the optical sensor to allow the passage of these light beams mentioned through it.
  • the window is arranged between the optical sensor contained in the housing and the interrogation region of the drip chamber.
  • the visual access of the window from the outside also allows to clearly identify if the drip chamber has been correctly positioned in the fixing means.
  • control and processing means comprise a programmable microcontroller adapted to process the signals measured by the optical sensor according to the following steps: o) zeroing a variable to count drops; b) receive the signal measured in the optical sensor, c) determine the signal pulses as candidates to be counted as response pulses to the passage of a drop through the drip chamber, and d) for each candidate to be counted as a pulse, This is accepted by increasing the variable to count drops if it exceeds a pre-established threshold value.
  • the programmable microcontroller is the device included in the control and processing means that is in charge of processing in real time the signals that come from the sensor receiver that measures the reflected light beams.
  • This phase of signal processing begins the signal processing by setting a variable in charge of counting the drops that fall into the drip chamber to zero.
  • the microcontroller also carries out the step of receiving the signal detected by the receiver of the optical sensor during the measurement for further processing. Once this signal is received, the programmable microcontroller determines the pulses in said signal as candidate pulses to be counted in response to the passage made by a drop inside the drip chamber and generating the reflection of the light beam emitted by the emitter.
  • this signal in real conditions always has oscillations, that is, local maximums. Not all these local maxima correspond to the passage of a drop, but may be due to fluctuations in ambient light or reflections of the light beam after the drop falls due to fluctuations in the accumulated liquid and the presence of other surfaces at least partially reflective such as the internal walls of the drip chamber. In this way, the local highs are initially candidates, but only count a new drop step if one or more criteria is exceeded.
  • the main criterion for a candidate to be counted as the result of a falling drop is when the maximum value of the signal pulse exceeds a preset threshold value.
  • This criterion should be interpreted as a minimum criterion; that is, the microcontroller can apply additional more restrictive criteria such as those that will be indicated later in order for the candidate to be counted as a result of the drop. In this case, the candidate pulse in question is accepted and the variable for counting drops is increased.
  • the programmable microcontroller comprises an analog-digital converter configured to convert the analog signals measured by the optical sensor into digital signals to be able to be treated and processed by a digital processor.
  • the analog-digital conversion of the signals is carried out according to a certain sampling rate, in particular, with a sampling rate of the order of microseconds.
  • the converter is a transimpedance converter that converts the electro-optical current from the receiver sensor into voltage, either actively, that is, through active components, or passively, for example, through a resistor.
  • the candidate pulse, to be accepted must additionally verify that the previous candidate pulse is spaced a preset time interval apart in time.
  • the preset time interval is chosen in such a way that the reflections caused by fluctuations due to the fall of the same drop are all discarded avoiding false positives generated by a single drop.
  • the signal measured by the optical sensor is stored in a temporary buffer and processed in batches.
  • the flow measurement does not require that it be determined instantaneously, it is precisely after a time when it is possible to process one or more droplet events.
  • the device stores the sampled signal for a period of time and batch processes that period of time.
  • the buffer is implemented in a circular manner in such a way that, after a period of time, the writing of the signal measured in the optical sensor rewrites the signal older than said period of time.
  • a circular configuration bufferen allows the measured data to be processed without increasing the memory required by the device over time since, after a long period of time, the sampled signal overwrites values of the signal sampled long ago. and processed. With this implementation, memory overflow failures are minimized. Additionally, batch processing using a circular configuration, According to an example of embodiment, it is carried out by making use of pointers to the structure of the circular buffer between which each batch is stored, and a pointer that determines where the data received as a result of the real-time sampling is currently being written.
  • the signal measured by the optical sensor, before step c) is filtered.
  • the device is more robust since false positives of counted drops are avoided, thus reducing the level of unwanted signals.
  • the signal filter is a high-ground filter with a cut-off frequency higher than the frequency of the olimenting current of the device.
  • the signal is filtered with a low band filter with the band containing the fundamental frequency determined for a range of drip rhythms.
  • the filtering by means of a deep band filter is established:
  • the signal processing is established directly in the frequency space using the Fourier transform.
  • the advantage of this technique is in the precision with which the cutoff frequencies are established and there are no boundaries at the limits of the bandwidth that gradually decay.
  • the lower cutoff frequency ranges are between 50-100Hz and the upper cutoff between 200-500Hz.
  • the optical sensor has a sampling rate different from the drop rate and the frequency of fluctuations as given by ambient light sources, in particular, the sampling rate of the optical sensor is much higher than the drop rate for that the fall of it can be detected. In this sense, the sampling frequency of the optical sensor would be higher than the highest frequency of the filter, 200-500Hz, to adequately characterize the readings due to the fluctuations produced by the falling of the drop and, eliminating spurious signals originating in other phenomena.
  • the lower cut-off range facilitates the elimination of spurious signals from ambient optical noise due to fluctuations due to human movements or other slow movements, while the upper cut-off range also eliminates electrical noise in frequency bands that are not of interest for application.
  • the emitter of the optical sensor is arranged so that when the drip chamber in operating mode is fixed to the device, the emitter emits the optical signal in a direction normal to a wall of the drip chamber.
  • the signal losses due to the entry of the light beam into the drip chamber and therefore the generation of reflections that can reach the sensor without even having penetrated the drip chamber are minimized.
  • the emitter, the receiver or both comprise a polarizer of the light beam.
  • the light reflected in the droplet undergoes a certain degree of polarization giving rise to one or more preferential directions of polarization in the beam of light reflected and captured by the sensor.
  • the use of a polarizing filter allows eliminating light that does not correspond to the preferential polarization direction generated by the droplet thus intensifying the received signal with respect to that received without the droplet passing.
  • the polarization of the emitter makes it possible to favor the polarization that is actually reflected by the drop, also increasing the signal / noise ratio.
  • a polarizer in the emitter and another polarizer in the receiver allows not only to increase the signal-to-noise ratio, but also minimizes the influence of ambient light on the readings of the receiver.
  • the use of polarizing filters in the emitter and receiver of the optical sensor minimizes the effects of fluctuation of ambient light, giving rise to false positives in the drop count.
  • the receiver comprises an optical band pass filter for a predetermined wavelength range to limit the wavelength range of the light that reaches said receiver.
  • optical filters for certain wavelengths makes it possible to adapt the device to the environmental conditions in which the device is in operating mode, minimizing, for example, the effects of the luminaires used.
  • the optical band pass filter is configured for a wavelength centered at 940 nm.
  • the present device comprises a band-pass optical filter for a wavelength of interest, preferably 940nm in the infrared range, in order to improve the rejection of ambient optical noise from other sources such as sunlight, incandescent bulbs, halogens, CCFL and others.
  • a band-pass optical filter for a wavelength of interest, preferably 940nm in the infrared range, in order to improve the rejection of ambient optical noise from other sources such as sunlight, incandescent bulbs, halogens, CCFL and others.
  • the fixing means are of the clamp type with a curved portion suitable to adapt to the drip chamber.
  • the clamp comprises a first support arm to press the drip chamber against the casing and a second opening arm which comprises a pressure seat for the user such that the opening of the clamp is established under conditions of use. by the compression support between the pressure seat of the second arm and the side of the housing located opposite the position of said second arm.
  • the fixing means allow the device to be coupled to the drip chamber temporarily to carry out the measurement, and then after use it can be uncoupled.
  • the clamp-type configuration advantageously allows the fixing means to be used with two fingers, Le., Index and thumb, thus facilitating the visibility of the drip chamber and the rest of the device in addition to requiring only one hand.
  • the device provided in this invention allows a very easy removable use for the personnel or patient in question. This is of importance in hospitals in case of lack of resources.
  • the present device and its particular configuration of clamp coupling makes it possible to suffice with one device per auxiliary, and a device is not necessary for each infusion line.
  • the device comprises actuation means, preferably of the push-button or button type, these means being operable by the user to turn the device on and off.
  • This push button or button is connected to the processing and control means of the device.
  • the device comprises a graphic display screen, which can be of the matrix type, that is, it can contain individually activatable elements. This screen is also connected to the control and processing means, so that data measured and / or determined by the device can be displayed on it.
  • the device in turn comprises a battery of the primary type to power the entire set of electronics that comprise the control and processing means of the device, as well as the operation of the screen and button if they are present in the device.
  • the battery is an alkaline cell with a nominal voltage of 1.5 V.
  • the device comprises an electronic board. assembled or PCBA that encompasses the different electronic components of the system, such as the optical sensor, the means of control and signal processing, as well as the means of conditioning and filtering them.
  • the present invention provides a system for monitoring the flow rate of fluid circulating through a pipeline, the system comprising: a drip chamber connected to the pipeline, and a monitoring device according to the first inventive aspect, in wherein the drip chamber is attached to the device by means of the device attachment means.
  • the duct on which the drip chamber is connected is made of a non-opaque material, that is, a translucent or partially transparent material. Thanks to this non-opaque configuration, infrared light is allowed to pass at least partially with some attenuation through said duct.
  • the present invention provides a method for monitoring the flow rate of a fluid in a drip chamber, the method comprising the steps of: i. providing a monitoring device according to the first inventive aspect, and fixing the drip chamber to the device by means of the fixing means thereof,
  • Step i) consists of arranging a system such as that described in the second inventive aspect in which there is a measuring device coupled in operative mode to a drip chamber of a pipeline on which the process is to be carried out. for monitoring the flow rate that flows through the interior of said drip chamber.
  • stage ii) the optical sensor located in said device is activated so that it can This is how the measurement begins, that is, the sending of light beams and the reception of their reflection when the drop falls.
  • the main components of the device in charge of carrying out the measurement are the optical emitter and the optical receiver. Both components remain on the same side of the drip chamber when the device is in operatic mode coupled to said drip chamber.
  • the processing and control means of the device itself are in charge of monitoring, in step iii), the fluid that circulates inside the drip chamber, which is understood to be as these means are in charge of processing the optical signals measured by the sensor and determining in real time the flow rate of fluid that is circulating through said drip chamber.
  • This monitoring allows, for example, to implement alarms that warn when the flow is not adequate or, to see in real time during an adjustment of the restriction of passage in a dripper, its correct adjustment.
  • the present method makes it possible to know in real time and with precision the flow rate of fluid that circulates inside a drip chamber arranged in a duct.
  • the monitoring method iii) comprises determining, by means of a programmable microcontroller of the device's control and processing means, the pulses of the signal measured by the optical sensor as candidates to be counted as response pulses to the passage of a drop through the drip chamber.
  • the programmable microcontroller included in the processing and control means of the device is configured to process in real time the signals received by the receiver of the optical sensor. More in particular, the signal processing stage performed by the microcontroller is based on the following sub-stages: start or zero a variable to count drops; receive the signal measured in the optical sensor, determine the signal pulses as candidates to be counted as response pulses to the passage of a drop through the drip chamber, and for each candidate to be counted as a pulse, it is accepted by increasing the variable to count drops if it exceeds a preset threshold value.
  • the signal is required to exceed a predetermined maximum threshold for said candidate to be considered as corresponding to the drop fall and to increment the counter. In this way, pulses that do not correspond to a drop fall but to noise, for example optical, are discarded.
  • the pulses are rejected or accepted to become accepted pulses in the same way:
  • a candidate pulse overlaps or matches an already identified candidate pulse, it is discarded in duplicate.
  • the method determines the estimated value of the flow measurement, as the number of drops per unit of time. If the volume of the drops is known, then the flow rate can be expressed in volume per unit time.
  • step iii) further comprises converting the analog signals measured by the optical sensor into digital signals so that they can be processed and processed by the processing and control means of the device. This conversion can be carried out by means of an analog-digital converter.
  • Figure 1 This figure shows a schematic perspective view of a measuring device coupled to a drip chamber according to a system for monitoring the flow of fluid that circulates through a duct according to a particular example of the invention.
  • Figure 2 This figure shows a front view of the system of figure 1.
  • FIG. 3 This figure shows a schematic perspective view of a measuring device according to a particular example of the invention.
  • Figure 3a This figure shows a schematic view of a particular detail of the device of figure 3.
  • Figure 4 This figure shows a schematic top view of the system of figure 1.
  • Figure 5 This figure shows a schematic top view of a measuring device with a first coupling position according to a particular example of the invention.
  • Figure 6 This figure shows a schematic top view of a measuring device with a second coupling position according to a particular example of the invention.
  • the present invention proposes a measuring device (1) as shown in Figures 1 to 5.
  • This device (1) is configured to monitor the flow of fluid in a drip chamber (2) arranged in a duct through which Compounds are administered to a patient, eg, intravenously.
  • the supplied compounds there may be fluids such as serums or medicines diluted in serum or food compounds, all of them supplied parentally.
  • the device (1) can be used in the administration of enteral nutrition by means of a tube in the form of a duct that connects directly with the stomach of the patient.
  • Figure 1 shows a perspective view of a measuring device (1) coupled to a drip chamber (2).
  • This drip chamber (2) is adapted to be arranged in a duct (not shown in the figures) through which the compound to be administered to a patient circulates.
  • the drip chamber (2) comprises walls (2.1) with a tubular or cylindrical shape formed of a partially transparent material.
  • Figures 1 and 2 show a drip chamber (2) comprising connectors (2.2) at its ends suitable for connecting to a duct.
  • the device (1) comprises a casing (5) that surrounds and protects the device (1) itself and the set of electronics that it encompasses inside, which will be detailed later.
  • the casing (5) is made of a plastic material.
  • the device (1) in turn comprises clamp-type fixing means (4) through which the drip chamber (2) is coupled to the device (1).
  • the fixing means (4) comprise a first arm
  • the casing (5) is configured with a seat (5.1) that determines the correct positioning of the drip chamber (2) when in operating mode it (2) is fixed to the present device (1) by means of the fixing means (4).
  • Figures 3 to 6 can be seen in detail said seat (5.1) of the casing (5) with a geometric configuration that defines a curved cavity.
  • This curved seat (5.1) is suitable to facilitate the reception of the drip chamber (2) thanks to the fact that the cylindrical walls of this drip chamber (2) are adapted to the curved configuration of the seat
  • the device (1) in turn comprises an optical sensor (3) (shown in figure 3) of reflection contained in the housing (5) through which measurements are carried out inside the drip chamber (2) to be able to monitor the flow that circulates inside this same chamber (2) when in operating mode it is fixed to the device (1).
  • the optical sensor (3) comprises an optical emitter (3.1) and an optical receiver (3.2), both of which can be observed in detail in figure 3a.
  • the optical emitter (3.1) is responsible for the emission of light beams towards an interrogation region through which all the drops pass arranged inside the drip chamber (2). In this way, if the light beam meets a drop of fluid during the fall in said interrogation area, it is reflected in different directions and in particular in a direction that reaches the receiver (3.2) of the sensor itself (3) resulting in the detection of this signal. Therefore, the receiver (3.2) only receives light from the light beam emitted by the emitter (3.1) by reflection when the drop is in the interrogation region changing the path of the light beam.
  • the optical emitter is an LED or LASER emitter.
  • the receiver is a phototransistor or a photodiode or a photoelectric cell.
  • Figures 3 and 3a show a particular example in which both emitter (3.1) and receiver (3.2) are contained in the same vertical plane that would contain the direction that the path of falling of the drops would follow.
  • the direction of the drops coincides with the axis that joins the centers of the inlet and outlet connectors (2.2) destined to connect with the ducts that enter and exit the drip chamber (2).
  • the emitter (3.1) is arranged above the receiver (3.2) giving rise to a small distance between them. This separation distance is the sufficient distance to avoid cross interference between the emitted optical signal and unwanted reflections of the signal that would reach the receiver (3.2).
  • the receiver (3.2) is arranged spaced from the free surface formed by the accumulation of drops inside the drip chamber (2).
  • the receiver (3.2) detects the reflection of the light beams emitted by the emitter (3.1) and reflected by the drop that falls into the drip chamber (2).
  • other reflections that may occur, for example on the free surface of the accumulated fluid or on the internal walls of the drip chamber itself (2), are minimized.
  • the device (1) also comprises a graphic display screen (8) that can be of the matrix type, thus as well as comprising a button (7). Both screen (8) and button (7) are arranged on the same face of the casing (5).
  • the device (1) in turn comprises control and signal processing means that are not shown in the figures. These control and processing means are responsible for controlling the emission of light by the optical emitter (3.1) and processing the measured signal as a response to the reflected light that reaches the receiver (3.2). Once the signals are received from the receiver (3.2), they are processed by the processing means to determine the number of drops that pass through the interrogation region. That is, the present device (1) when in operating mode coupled to the drip chamber (2) allows to precisely monitor the flow rate of fluid that is delivered to a patient.
  • the control and processing means are in connection with both the pushbutton (7) and the display screen (8) to regulate the display of data on the screen (8) and internally actuate the corresponding function in response to pressing said pushbutton or button (7).
  • control and signal processing means in turn comprise a programmable microcontroller, according to a particular example not shown in the figures.
  • This microcontroller is a device in charge of processing in real time the signals that come from the optical receiver (3.2) in charge of measuring the reflected light beams that have been previously emitted by the emitter (3.1) and the light that may also come from other sources. generating noise.
  • the device (1) comprises a battery in charge of supplying the entire set of electronics that includes the control and signal processing means.
  • this battery ensures the operation of the display screen (8) and the push-button (7) itself.
  • the battery is an alkaline cell with a nominal voltage of 1.5V.
  • FIG 3 it can be seen how the sensor (3) is arranged on one face of the casing (5) that is facing the first arm (4.1) of the clamp, and which in turn will be facing the drip chamber (2) when it (2) is in operating mode fixed to the device (1).
  • the seat (5.1) of the casing (5) is distributed along the entire extension of the casing (5) according to a longitudinal direction corresponding to the direction of fall of the drop in the drip chamber (2) when in operating mode coupled to the device (1).
  • the device (1) also comprises a window (6) that allows the passage of the optical signals from the optical sensor (3).
  • this window (6) is located on the face of the casing (5) where the seat (5.1) thereof is located, according to figure 3.
  • Figure 3a shows in detail how the window (6 ) encompasses the arrangement of both elements, emitter (3.1) and receiver (3.2), to facilitate the passage of light beams, both those emitted and the light reflected from them, when it crosses a drop inside the drip chamber (2) when in operating mode it is coupled to the device (1).
  • Figure 4 shows a top perspective view of the device (1) in operating mode coupled to the drip chamber (2).
  • the first arm (4.1) of the clamp (4) hugs the drip chamber (2) towards the seat (5.1) of the casing (5).
  • the second arm (4.2) is slightly distanced from a side wall of the casing (5). In this way, in order to undock the device
  • Figures 5 and 6 show a sequence of movement of the clamp (4) of the device (1) going from a first disengagement position to a second engagement or opening position respectively.
  • figure 5 shows the clamp (4) at rest, that is, without pressure being exerted on it.
  • the first arm (4.1) is arranged towards the casing (5) even comes into contact with it at one of its ends opposite to where it articulates on the articulation structure (4.3). Consequently, the second arm (4.2) is in its furthest position with respect to the casing (5).
  • the first and second arms (4.1, 4.2) of the clamp can be understood as a single component that articulates at an intermediate point of the same from which both identified arms (4.1, 4.2) are formed.
  • pressure is exerted on the second arm (4.2) of the clamp (4), as shown in figure 6.
  • the opening occurs of the first arm (4.1) with respect to the casing (5) thus giving rise to the possible coupling between the device (1) and the drip chamber (2).
  • This figure 6 shows the position that the device (1) and in particular the clamp (4) would have when it is in operating mode coupled to the drip chamber (2).

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Abstract

La presente invención se enmarca dentro del sector de la industria médica y también es aplicable de forma específica la dedicada a la fabricación de dispositivos de nutrición parenteral y enteral, particularmente centrada en los dispositivos de control de caudal de fluido durante la administración de compuestos por vía intravenosa, nasogástrica, duodenal o yeyunal a un paciente. En particular, la presente invención se refiere a un dispositivo de monitorización en una cámara de goteo en tiempo real de la velocidad a la que se administran fluidos a un paciente; así como también se refiere al sistema de monitorización del caudal de fluido que circula a través de un ducto; y a su vez se refiere al método para monitorizar dicho caudal en una cámara de goteo.

Description

DISPOSITIVO Y MÉTODO PARA MONITORIZAR EL CAUDAL DE FLUIDO EN UNA
CÁMARA DE GOTEO
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se enmarca dentro del sector de la industria médica y también es aplicable de forma específica la dedicada a la fabricación de dispositivos de nutrición parenteral, particularmente centrada en los dispositivos de control de caudal de fluido durante la administración de compuestos por vía intravenosa a un paciente, y también es aplicable a la fabricación de dispositivos de nutrición enteral, centrada en los dispositivos de control de caudal de fluido durante la administración de compuestos por vía nasogástrica, duodenal o yeyunal..
En particular, la presente invención se refiere a un dispositivo de monitorización en una cámara de goteo en tiempo real de la velocidad a la que se administran fluidos a un paciente; así como también se refiere al sistema de monitorización del caudal de fluido que circula a través de un ducto; y a su vez se refiere al método para monitorizar dicho caudal en una cámara de goteo.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En el ámbito médico una de las actividades más habituales en el tratamiento de pacientes es la del suministro de diversos fluidos por vía parenteral. Ejemplos de fluidos son los sueros o medicamentos diluidos en estos sueros, o incluso compuestos alimenticios. En el suministro de muchos de estos fluidos no es necesario tener un control muy preciso del caudal suministrado al paciente; sin embargo, en otros muchos casos es muy importante que el paciente reciba el fluido, por ejemplo un determinado calmante, con un caudal específico ya que de otra forma podría recibir una sobredosis si el caudal es excesivo o, no recibir la dosis suficiente para que el nivel en sangre se alcance para tener un efecto terapéutico. Otro tipo de suministro que requiere una medida del caudal es en nutrición enteral donde el paciente recibe un caudal específico de un fluido para su nutrición. En este caso el fluido se suministra a través de un ducto que actúa de sonda para hacer llegar el fluido directamente al estómago o al yeyuno.
Habitualmente se emplean equipos que administran los productos tanto para vía parenteral como de nutrición enteral por gravedad, en ellos se cuelga a cierta altura por encima del paciente una bolsa que contiene el fluido y esta misma bolsa se conecta directamente al paciente sin que se haga uso de una bomba. La administración parenteral por gravedad presente el principal inconveniente de que la administración que se produce es a una velocidad inadecuada y varía conforme el envase se va vaciando, sobre todo en los casos en los que el médico ha prescrito una velocidad particular de administración de producto.
A su vez, la administración de un fluido enteral por gravedad puede llegar a causar dolor abdominal, vómitos, náuseas y reflujo gastroesofágico, o por ostomía en el paciente al que se le está administrando el producto de nutrición enteral. Los típicos equipos de administración por gravedad permiten al usuario ajustar manualmente la velocidad de suministro del flujo de fluido mediante inspección visual del ritmo de caída de las gotas individuales del fluido que caen dentro de una cámara de goteo, que típicamente es al menos parcialmente transparente a la luz. Sin embargo, es difícil estimar un caudal de fluido mediante la inspección visual de las gotas que caen en la cámara de goteo. Además, sin una inspección visual continuada, un médico o cuidador o mismamente un paciente, pueden no darse cuenta si el caudal se vuelve inestable o deja de fluir. Por ejemplo, estas inestabilidades en el caudal del fluido pueden ocurrir si producto de nutrición enteral se obstruye, se agota, o deja de fluir en el sentido de la gravedad.
Para solventar la problemática anterior, asociada a la administración de producto fluido a una velocidad inadecuada, y así poder controlar de forma precisa el caudal de producto que se suministra a un paciente sin necesidad de inspección visual continuada de la cámara de goteo, la presente invención propone un dispositivo de sensor óptico que se ajusta de forma sencilla a una cámara de goteo para controlar el caudal de producto que se suministra al paciente.
Adicionalmente, la invención provee un dispositivo compacto ya que evita disponer los medios de emisión y recepción de un haz de luz en oposición ya que dicha configuración en oposición obliga a ocupar un mayor espacio y a configurar la carcasa con configuraciones con más elementos salientes susceptibles de albergar suciedad o focos de infección. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En un primer aspecto inventivo, la presente invención proporciona dispositivo para monitorizar el caudal de fluido en una cámara de goteo , el dispositivo comprendiendo: medios de fijación configurados para fijar la cámara de goteo , - al menos un sensor óptico por reflexión gue comprende: o un emisor configurado para emitir un haz de luz hacía una región de interrogación, por la gue pasan las gotas en condiciones de uso, situada en el interior de la cámara de goteo cuando la cámara de goteo en modo operativo está fijada mediante los medios de fijación, y o un receptor configurado para recibir las señales ópticas causadas por la reflexión de la luz emitida en modo operativo por el emisor sobre las gotas gue pasan por la región de interrogación de la cámara de goteo; medios de control y procesamiento al menos en comunicación con el receptor y configurados para procesar las señales ópticas medidas por este mismo para determinar la cantidad de gotas gue pasan por la región de interrogación.
La presente invención proporciona con este primer aspecto inventivo un dispositivo de medida configurado para monitorizar el caudal de fluido en una cámara de goteo a través de un sensor óptico que tiene incorporado. Para llevar a cabo esta monitorización, el dispositivo se acopla de forma fija a una cámara de goteo sobre la que se realizan las mediciones correspondientes. En particular, el dispositivo comprende unos medios de fijación a través de los cuales el dispositivo queda acoplado de forma fija a la cámara de goteo. A lo largo de la descripción se entenderá por "caudal" la cantidad de fluido que circula a través de la sección transversal de un ducto por unidad de tiempo. La medición de este caudal se lleva a cabo directamente sobre una cámara de goteo interpuesta en el ducto mencionado donde el flujo pasa formando gotas que caen con un determinado ritmo en condiciones de uso. Conociendo el volumen de gota y el ritmo de goteo en la cámara de goteo es posible determinar el flujo del fluido a través del ducto.
A lo largo de la descripción se hará uso de términos tales como "en modo operativo" o "cuando la cámara de goteo en modo operativo está fijada mediante los medios de fijación". El presente dispositivo monitoriza el caudal de fluido en una cámara de goteo cuando este mismo dispositivo se encuentra fijado a la cámara de goteo para llevar a cabo las mediciones oportunas. No obstante, la expresión "en modo operativo" se entenderá cuando ambos dispositivos y cámara de goteo se encuentran acoplados entre ellos de forma que el dispositivo puede realizar la función de monitorización del caudal en la cámara de goteo.
El sensor óptico incorporado en el presente dispositivo es un sensor óptico por reflexión que está compuesto por un emisor y un receptor encargados de llevar a cabo en conjunto la medición del paso individual de cada gota, una a una, a través del ducto que se está observando, en particular en la cámara de goteo de este mismo.
El emisor es el componente del sensor encargado de emitir un haz de luz dirigido hacia una determinada región de interrogación por la que pasan todas las gotas situada en interior de la cámara de goteo. Si la luz se encuentra con una gota de fluido durante la caída, ésta se refleja en diversas direcciones y en particular en una dirección que alcanza el receptor dando lugar a la detección. Es decir, el receptor es el componente del sensor encargado de recibir los haces de luz emitidos por el emisor y que son reflejados en el interior de la cámara de goteo.
La dirección de emisión del haz de luz no está alineado con el receptor de modo que, en modo operativo, cuando no hay ninguna gota en la región de interrogación el receptor no recibe luz del haz de luz emitido por el emisor. Solo cuando una gota, durante la caída, pasa por la región de interrogación atravesando el haz de luz, dará lugar a la reflexión de al menos parte de del haz de luz hacia la dirección en la que se encuentra el receptor. Esto es, el receptor únicamente recibe luz del haz de luz emitido por el emisor por reflexión cuando la gota cruza su trayectoria. Con la información que percibe el sensor óptico por medio de la reflexión del haz de luz emitido por el emisor, el presente dispositivo no solo es capaz de contabilizar el paso de las gotas, sino que también es capaz de calcular la velocidad a la que están pasando, esto es, el número de gotas por unidad de tiempo, para así determinar el caudal del fluido conocido el volumen de cada gota.
El volumen de cada gota depende principalmente de las propiedades del fluido, especialmente su tensión superficial, y el diámetro de la sección del ducto que desemboca en la cámara de goteo. Este volumen se puede caracterizar por ejemplo también mediante ensayos.
El dispositivo de la presente invención a su vez comprende unos medios de control y procesamiento que están en comunicación con el receptor del sensor óptico del que recibe la señal medida como respuesta de la luz reflejada que alcanza al receptor.
Por medio de esta señal transferida desde el receptor del sensor hacia los medios de procesamiento, estos medios de control y procesamiento procesan las señales que mide el receptor del sensor óptico para así poder determinar el número de gotas que pasan por la región de interrogación.
Por tanto, el presente dispositivo cuando está en modo operativo permite, ventajosamente, monitorizar de forma precisa el caudal de producto que se suministra a un paciente. De esta forma, el personal médico, cuidador o el propio paciente puede conocer en tiempo real si se está suministrando el fluido en las condiciones que han sido prescritas.
El presente dispositivo puede estar destinado, solo como un ejemplo de realización, a la administración de nutrición enteral, como de productos farmacéuticos u otros fluidos dentro de un entorno que requiere de atención médica.
En una realización particular, el emisor y el receptor del sensor óptico se encuentran contenidos en un mismo plano de forma que cuando la cámara de goteo en modo operativo está fijada a través de los medios de fijación, ambos emisor y receptor quedan dispuestos a un mismo lado de dicha cámara de goteo. En este caso particular, ambos receptor y emisor se posicionan a un mismo lado de la cámara de goteo cuando el dispositivo está en modo operativo. En particular, ambos emisor y receptor se encuentran contenidos en un mismo plano. El ejemplo preferido establece el plano como el plano vertical que contiene la trayectoria de caída de las gotas y por lo tanto el emisor y el receptor están situados uno encima del otro y aun mismo lado de la cámara de goteo.
Según esta configuración, el emisor y el receptor pueden estar alojados cercanos en la carcasa y no es necesario proveer de una proyección de la carcasa que sitúe el receptor en oposición al emisor lo que da lugar a un dispositivo más voluminoso, más caro de fabricar y con una forma que facilita la generación de esquinas y huecos de difícil acceso susceptibles de almacenar suciedad y ser un foco de infecciones. Esto es, la limpieza es muy más sencilla y efectiva.
La trayectoria de ida del haz del emisor y la trayectoria de vuelta del haz emisor determinan un ángulo que siempre es menor que 180^ y preferentemente es pequeño, por ejemplo menor que 10^ o 20^. Indicar que los componentes quedan a un mismo lado de la cámara de goteo significa que, al seccionar la cámara por un plano perpendicular a la dirección axial, el ángulo entre el emisor y el receptor se extiende desde el eje axial hacia la carcasa del dispositivo y que, en el lado opuesto a este ángulo no hay parte de dicha carcasa.
En una realización particular, el emisor y el receptor están posicionados de tal manera que están alineados con la dirección de caída de la gota cuando la cámara de goteo está en modo operativo fijada por los medios de fijación.
De acuerdo a este ejemplo de realización, la disposición del emisor y el receptor están alineados en la dirección de caída de la gota por lo que la presencia de pequeños errores de posicionamiento de la cámara de goteo respecto del dispositivo en la dirección axial, siendo la dirección axial la de caída de las gotas, da lugar a que la lectura no se vea modificada ya que simplemente se establece en un punto distinto de la misma trayectoria de caída de la gota. En distintos modos de realización particulares, el emisor óptico del sensor es un emisor de luz incoherente (LED), o de luz coherente (LASER), configurado en modo de emisión continua o pulsada. A su vez, el receptor óptico según distintos ejemplos de realización es un fototransistor, un fotodiodo o una celda fotoeléctrica.
En una realización particular, el receptor está posicionado de tal modo que, cuando lo cámaro de goteo está en modo operativo fijado por los medios de fijación, está distonciodo, según lo dirección de caído de goto, de lo superficie libre formada en modo operativo por el líquido acumulado en lo cámaro de goteo.
En esta realización particular, cuando el dispositivo está en modo operativo el receptor queda dispuesto distanciado de la superficie libre que forma el líquido que se acumula en el interior de la cámara de goteo. Es decir, en relación con la dirección de caída de la gota, el receptor del sensor se encuentra a cierta distancia por encima de dicha superficie libre.
Esta superficie libre se entiende como la superficie de líquido que se forma en el interior de la cámara de goteo por la acumulación de líquido y que no está en contacto con las paredes que conforman la cámara de goteo, sino que correspondería a la superficie libre del fluido y que recibe las gotas que van cayendo en modo operativo.
Este distanciamiento ente el receptor y la superficie libre del líquido acumulado ventajosamente asegura que el receptor detecte la reflexión de los haces de luz reflejados minimizando otros reflejos debidos principalmente a la superficie libre del fluido acumulado y, otros indirectos, que se producen también en las paredes internas de la cámara de goteo.
Es decir, con esta configuración se previene que el líquido que se va acumulando en el interior de la cámara genere reflexiones que interfieran en la medida del receptor dando lugar a falsos positivos en el recuento de gotas.
A su vez, el emisor óptico se encuentra distonciodo del receptor óptico uno pequeño distancio suficiente para evitar lo interferencia cruzada entre lo señal óptico emitido y lo reflexión sobre el receptor óptico de esto misma. Según otro ejemplo de realización de la invención, el emisor y el receptor tienen uno orientoción de los direcciones principales de emisión del haz de luz y de recepción del hoz de luz respectivamente convergente en un punto de lo región de interrogación. De esta forma, se maximiza la señal medida en el receptor.
Según otro ejemplo preferido, el receptor óptico está situado, según uno dirección axial determinado por la dirección de caído de gotas, entre lo superficie libre del líguido acumulado en el interior de lo cámaro de goteo cuando está en modo operativo y el emisor e, inclinado deformo gue lo lectura se llevo o cobo en un punto de lo región de interrogación según lo dirección axial más distante de lo superficie libre del líguido acumulado gue lo distancio, también según lo dirección axial, entre el receptor y dicha superficie libre. Esta orientación opuesta a la posición de la superficie libre de fluido se ha comprobado que minimiza el ruido generado por reflexiones de haces secundarios de luz que reflejan en la superficie libre del fluido acumulado y que terminan en el sensor del receptor. Como resultado, se minimiza la señal de ruido incluso antes de llevar a cabo el procesado de la señal.
En una realización particular, el dispositivo comprende uno corcoso con un asiento de apoyo para determinar el correcto posicionomiento de lo cámaro de goteo cuando en modo operativo está fijado mediante los medios de fijación.
El dispositivo comprende una carcasa que, según el ejemplo preferido, tiene una configuración de estructura envolvente que contiene y protege, entre otros, el emisor del haz de luz, el sensor óptico así como los medios de control y procesamiento.
Esta carcasa se caracteriza por proteger los componentes del dispositivo y alojarlos todos en una única pieza para así facilitar su manejo y prevenir que sufra daños externos. Esta carcasa tiene un asiento de apoyo con una configuración predeterminada que es adecuada para posicionar de forma correcta la cámara de goteo en modo operativo.
Es decir, este asiento de apoyo establece la correcta colocación de la cámara de goteo previa a fijación de los medios de fijación gracias a una configuración que se adapta a la forma de la cámara de goteo cuando se sitúa sobre el asiento de apoyo de la carcasa.
Particularmente, las cámaras de goteo que se conocen tienen una forma cilindrica, y por consiguiente, el asiento de apoyo de la carcasa tendría una forma curva adecuada para adaptarse a la forma cilindrica de la propia cámara de goteo.
En una realización más particular, la carcasa está formada por un material plástico.
En una realización más en particular, lo carcasa comprende una ventana para el paso de las señales ópticas del sensor óptico de forma que cuando lo cámara de goteo está en modo operativo fijada por los medios de fijación, lo ventano queda interpuesta entre el sensor óptico y lo región de interrogación de lo cámara de goteo.
La presencia de una ventana en la carcasa del dispositivo ventajosamente facilita el paso de los haces de luz que emite el emisor y recibe el receptor respectivamente. La ventana está dispuesta coincidente al menos con las áreas activas del emisor y del receptor del sensor óptico para permitir el paso de estos haces de luz mencionados a través de la misma. A su vez, cuando el dispositivo que encuentra en modo operativo con la cámara de goteo, la ventana queda dispuesta entre el sensor óptico contenido en la carcasa y la región de interrogación de la cámara de goteo.
El acceso visual de la ventana desde el exterior también permite identificar claramente si la cámara de goteo se ha colocado correctamente en los medios de fijación.
En una realización más en particular, los medios de control y procesamiento comprenden un microcontrolador programable adaptado para procesar las señales medidas por el sensor óptico de acuerdo a las siguientes etapas: o) iniciar a cero una variable para contar gotas; b) recibir la señal medida en el sensor óptico, c) determinar los pulsos de lo señal como candidatos para ser contabilizados como pulsos de respuesta al paso de una gota por la cámara de goteo, y d) para cada candidato a ser contabilizado como pulso, éste es aceptado incrementando lo variable para contar gotas si supera un valor umbral preestablecido.
El microcontrolador programable es el dispositivo incluido en los medios de control y procesamiento que se encarga de procesar en tiempo real las señales que provienen del receptor del sensor que mide los haces de luz reflejados. Esta fase de procesamiento de la señal comienza el procesado de la señal poniendo a cero una variable encargada de contar las gotas que caen en el interior de la cámara de goteo. Aunque se establece que la primera etapa es poner a cero un contador, se considera equivalente utilizar cualquier referencia que, tenida en cuenta, valora el número de gotas que han caído respecto de dicha referencia.
Además, el microcontrolador también lleva a cabo la etapa de recibir la señal que detecta el receptor del sensor óptico durante la medición para su posterior procesado. Una vez recibida esta señal, el microcontrolador programable determina los pulsos en dicha señal como pulsos candidatos para ser contabilizados como respuesta al paso que realiza una gota por el interior de la cámara de goteo y generando la reflexión del haz de luz emitido por el emisor.
Dado que los pulsos de luz se deben a cualquier tipo de luz incidente en el sensor, esta señal en condiciones reales siempre tiene oscilaciones, esto es, máximos locales. No todos estos máximos locales corresponden al paso de una gota, sino que pueden deberse a fluctuaciones de luz ambiental o a reflexiones del haz de luz posteriores a la caída de la gota debido a las fluctuaciones del líquido acumulado y a la presencia de otras superficies al menos parcialmente reflectantes como pueden ser las paredes internas de la cámara de goteo. De este modo, los máximos locales son inicialmente candidatos, pero solo contabilizan un nuevo paso de gota si se supera uno o más criterios.
El criterio principal para que un candidato se contabilice como que es el resultado de la caída de una gota es cuando el valor máximo del pulso de la señal supera un valor umbral preestablecido. Este criterio debe ser interpretado como un criterio mínimo; esto es, el microcontrolador puede aplicar criterios adicionales más restrictivos tales como los que se indicarán más adelante para que el candidato sea contabilizado como resultado de la caída de luna gota. En este caso, se acepta el pulso candidato en cuestión y se incrementa la variable destinada a contar gotas.
En una realización más en particular, el microcontrolador programable comprende un conversor analógico-digital configurado para convertir las señales analógicas medidas por el sensor óptico en señales digitales para poder ser tratadas y procesadas mediante un procesador digital. La conversión analógico-digital de las señales se realiza de acuerdo a una determinada velocidad de muestreo, en particular, con una velocidad de muestreo del orden de microsegundos. En un ejemplo particular, el conversor es de transimpedancia que convierte la corriente electro-óptica del sensor del receptor en tensión ya sea de forma activa, es decir mediante componentes activos, o pasiva, por ejemplo, mediante una resistencia.
En otra realización particular, en lo etopo d) el pulso candidato , para ser aceptado, adicionalmente debe verificar que el pulso candidato anterior está distanciado en el tiempo un intervalo de tiempo preestablecido.
El intervalo de tiempo preestablecido se elige de tal modo que las reflexiones causadas por fluctuaciones debidas a la caída de una misma gota son todas descartadas evitando falsos positivos generados por una sola gota.
En otra realización particular, lo señal medida por el sensor óptico es almacenada en un buffer temporal y procesada por lotes. La medida del caudal no requiere que se determine instantáneamente, precisamente es pasado un tiempo cuando es posible procesar uno o más eventos de caída de gota. El dispositivo almacena la señal muestreada un periodo de tiempo y procesa en un lote ese periodo de tiempo. En una realización más en particular, el buffer está implementado deforma circular de tal modo que, tras un periodo de tiempo, lo escritura de lo señal medida en el sensor óptico reescribe lo señal con antigüedad superior a dicho periodo de tiempo.
La implementación de un bufferen configuración circular permite que los datos medidos se puedan procesar sin incrementar la memoria requerida por el dispositivo con el paso del tiempo ya que, tras un largo periodo de tiempo la señal muestreada sobre-escribe valores de señal muestreada ya hace tiempo y procesada. Con esta implementación se minimizan los fallos por desbordamiento de memoria. Adicionalmente, el procesado por lotes haciendo uso de una configuración circular, según un ejemplo de realización se lleva a cabo haciendo uso de punteros a la estructura del buffer circular entre los que se almacena cada lote y, un puntero que determina dónde se está actualmente escribiendo los datos que se reciben como resultado del muestreo en tiempo real.
En una realización más en particular, cuando el buffer circular se ha llenado de la señal almacenada hasta un porcentaje determinado, preferiblemente entre el 50% y 90%, se procesa por lotes dicha señal que es almacenada.
En una realización particular, lo señal medida por el sensor óptico, antes de lo etapa c), es filtrado. Ventajosamente, a través del filtrado de las señales el dispositivo es más robusto ya que se evitan falsos positivos de gotas contadas, reduciendo así el nivel de señales no deseadas.
En una realización más en particular, el filtro de lo señal es un filtro poso altos con frecuencia de corte superior o lo frecuencia de lo corriente de olimentoción del dispositivo.
Ventajosamente, haciendo uso de este filtro se eliminan señales falsas que provienen de fluctuaciones de la fuente de alimentación ya que se ha probado que la frecuencia de la red de alimentación es muy cercana a frecuencias de caída de gota interfiriendo en las medidas.
En una realización particular, lo señal es filtrado con un filtro poso banda con lo banda conteniendo lo frecuencia fundamental determinado para un rango de ritmos de goteo.
Ventajosamente, de esta forma se elimina cualquier fluctuación independientemente del origen si éste no corresponde a frecuencias preestablecidas por experimentación como las habituales que se admiten en modo operativo por el dispositivo.
En una realización particular, el filtrado mediante un filtro poso banda se establece:
- oplicondo uno transformado de Fourier o lo señal,
- preservando el rango de frecuencias en lo banda del filtro poso banda y eli minando los amplitudes fuero de dicho rango, y
- posteriormente oplicondo lo ontitronsformodo de Fourier o lo señal filtrado en el espacio frecuencial.
Según este ejemplo de realización el tratamiento de la señal se establece directamente en el espacio frecuencia haciendo uso de la transformada de Fourier. La ventaja de esta técnica está en la precisión con la que se establecen las frecuencias de corte y no existen fronteras en los límites del ancho de banda que decaigan paulatinamente.
Más en particular, para un filtro pasa banda, los rangos de frecuencia de corte inferior son de ente 50-100Hz y de corte superior de entre 200-500Hz. El sensor óptico tiene una frecuencia de muestreo distinta a la frecuencia de la gota y a la frecuencia de fluctuaciones como las dadas por las fuentes de luz ambiental, en particular, la frecuencia de muestreo del sensor óptico es mucho mayor que la frecuencia de la gota para que se pueda detectar la caída de esta misma. En este sentido, la frecuencia de muestreo del sensor óptico sería superior a la frecuencia más alta del filtro, 200-500Hz, para caracterizar adecuadamente las lecturas debidas a las fluctuaciones producidas por la caída de la gota y, eliminando señales espurias con origen en otros fenómenos. El rango de corte inferior facilita la eliminación de señales espurias provenientes del ruido óptico ambiental por fluctuaciones debidas a movimientos de personas u otros movimientos lentos, mientras que el rango de corte superior elimina además el ruido eléctrico en las bandas de frecuencia que no son de interés para la aplicación.
En una realización particular, el emisor del sensor óptico está dispuesto de forma que cuando la cámara de goteo en modo operativo está fijada al dispositivo el emisor emite la señal óptica en una dirección normal a una pared de la cámara de goteo.
Según este ejemplo de realización se minimizan las pérdidas de señal por la entrada del haz de luz a la cámara de goteo y por lo tanto la generación de reflexiones que puedan alcanzar el sensor sin ni siquiera haber penetrado en la cámara de goteo. En una realización particular, el emisor, el receptor o ambos comprenden un polarizador del haz de luz.
La luz reflejada en la gota sufre un determinado grado de polarización dando lugar a una o más direcciones preferentes de polarización en el haz de luz reflejado y captado por el sensor. El uso de un filtro polarizador permite eliminar luz que no corresponde a la dirección de polarización preferente generado por la gota intensificando de esta forma la señal recibida respecto a la recibida sin el paso de gota.
La polarización del emisor permite favorecer la polarización que es realmente reflejada por la gota incrementando igualmente la relación señal/ruido.
La combinación de un polarizador en el emisor y otro polarizador en el receptor permite no solo incrementar la relación señal/ruido, sino que se minimiza la influencia de la luz ambiental en las lecturas del receptor.
Por tanto, se ha comprobado que, según este ejemplo de realización, el uso de filtros polarizadores en emisor y receptor del sensor óptico minimiza los efectos de fluctuación de la luz ambiental dando lugar a falsos positivos en el recuento de gotas.
En una realización particular, el receptor comprende un filtro óptico paso banda para un rango de longitudes de onda predeterminados para limitar el rango de longitudes de onda de la luz gue llega a dicho receptor.
El uso de filtros ópticos para determinadas longitudes de onda permite adecuar el dispositivo a las condiciones ambientales en las que se encuentra el dispositivo en modo operativo minimizando por ejemplo efectos de las luminarias utilizadas.
En una realización particular, el filtro óptico paso banda está configurado para una longitud de onda centrada en los 940 nm.
En una realización particular, el presente dispositivo comprende un filtro óptico paso banda para una longitud de onda de interés, preferiblemente 940nm en el rango infrarrojo, para así mejorar el rechazo de ruido óptico ambiental procedente de otras fuentes como la luz solar, bombillas incandescentes, halógenas, CCFL y otros. En este caso conviene utilizar un emisor que tenga su espectro contenido en esta misma banda para que la señal recibida sea solo debida a la fuente del emisor.
En una realización particular, los medios de fijación son de tipo pinza con una porción curvada adecuada para adaptarse a la cámara de goteo. En una realización particular, la pinza comprende un primer brazo de apoyo para presionar la cámara de goteo contra la carcasa y un segundo brazo de apertura gue comprende un asiento de presión para el usuario tal gue la apertura de la pinza se establece en condiciones de uso por el apoyo por compresión entre el asiento de presión del segundo brazo y el lado de la carcasa situado opuesto a la posición de dicho segundo brazo.
Los medios de fijación permiten acoplar el dispositivo a la cámara de goteo de forma temporal para realizar la medida, y después tras su uso puede ser desacoplado. La configuración tipo pinza ventajosamente permite que los medios de fijación sean utilizados con dos dedos, Le., índice y pulgar, facilitando así la visibilidad de la cámara de goteo y del resto del dispositivo además de requerir únicamente una mano.
Por tanto, el dispositivo provisto en esta invención permite un uso muy fácil de quita y pon para el personal o paciente en cuestión. Esto es de importancia en los hospitales en caso de falta de recursos. A su vez, el presente dispositivo y su configuración particular de acoplamiento por pinza posibilita que sea suficiente con un dispositivo por auxiliar, y no es necesario un dispositivo por cada línea de infusión.
En una realización particular, el dispositivo comprende medios de accionamiento, preferiblemente de tipo pulsador o botón, siendo estos medios accionables por el usuario para encender y apagar el dispositivo. Este pulsador o botón se encuentra conectado a los medios de procesamiento y control del dispositivo. También, el dispositivo comprende una pantalla de visualización gráfica, que puede ser de tipo matricial, es decir, que puede contener elementos activables individualmente. Esta pantalla se encuentra conectada también a los medios de control y procesamiento, por lo que, en ella se pueden visualizar datos medidos y/o determinados por el dispositivo.
En una realización particular, el dispositivo a su vez comprende una batería de tipo primaria para alimentar todo el conjunto de electrónica que engloban los medios de control y procesamiento del dispositivo, así como el funcionamiento de la pantalla y pulsador si están presentes en el dispositivo. En un ejemplo particular, la batería es una celda alcalina con una tensión nominal de 1,5 V. En una realización particular, el dispositivo comprende una placa electrónica ensamblada o PCBA que engloba los diferentes componentes electrónicos del sistema, tales como el sensor óptico, los medios de control y procesamiento de la señal, así como también los medios de acondicionamiento y filtrado de las mismas.
En un segundo aspecto inventivo, la presente invención proporciona un sistema para monitorizar el caudal de fluido que circula a través de un ducto, el sistema comprendiendo: una cámara de goteo conectada al ducto, y un dispositivo de monitorización según el primer aspecto inventivo, en donde la cámara de goteo está fijada al dispositivo por medio de los medios de fijación del dispositivo.
En una realización particular, el ducto sobre el que se conecta la cámara de goteo es de un material no opaco, es decir, de un material traslúcido o parcialmente transparente. Gracias a esta configuración no opaca se permite el paso de la luz de infrarrojos al menos parcialmente con cierta atenuación a través de dicho ducto.
En un tercer aspecto inventivo, la presente invención proporciona un método para monitorizar el caudal de un fluido en una cámara de goteo, el método comprendiendo las etapas de: i. proporcionar un dispositivo de monitorización según el primer aspecto inventivo, y fijar la cámara de goteo al dispositivo por medio de los medios de fijación de este mismo,
U. accionar un sensor óptico por reflexión del dispositivo de medida, y ¡U. monitorizar el caudal de fluido que circula por el interior de la cámara de goteo por medio del sensor óptico por reflexión del dispositivo.
La etapa i) consiste en disponer un sistema como el descrito en el segundo aspecto inventivo en el que se dispone de un dispositivo de medición acoplado en modo operativo a una cámara de goteo de un ducto sobre la que se va a llevar a cabo el proceso de monitorización del caudal que fluye a través del interior de dicha cámara de goteo.
Una vez acoplado el dispositivo de medida de forma correcta a la cámara de goteo, en la etapa ii) se acciona el sensor óptico que se localiza en dicho dispositivo para que pueda ¡niciar así la medición, es decir, el envío de haces de luz y la recepción del reflejo de los mismos cuando cae la gota.
En esta etapa ii) los componentes principales del dispositivo encargados de llevar a cabo la medición son el emisor óptico y el receptor óptico. Ambos componentes quedando a un mismo lado de la cámara de goteo cuando el dispositivo está en modo operático acoplado a dicha cámara de goteo.
Por último, con las mediciones llevadas a cabo por el sensor óptico, los medios de procesamiento y control del propio dispositivo se encargan de monitorizar, en la etapa iii), el fluido que circula por interior de la cámara de goteo, lo que se entiende como que estos medios se encargan de procesar las señales ópticas medidas por el sensor y determinar en tiempo real el caudal de fluido que está circulando por dicha cámara de goteo. Esta monitorización permite por ejemplo implementar alarmas que avisen cuando el caudal no es el adecuado o, ver en tiempo real durante un ajuste de la restricción de paso en un gotero, su correcto ajuste.
Ventajosamente, el presente método permite conocer en tiempo real y con precisión el caudal de fluido que circula por el interior de una cámara de goteo dispuesta en un ducto.
La precisión que otorgan los resultados que proporciona el presente método es gracias a la configuración particular del dispositivo de medida descrito en el primer aspecto inventivo y también al posterior tratamiento de la señal.
En una realización particular, lo etopo iii) de monitorización comprende determinar, por medio de un microcontrolador programable de los medios de control y procesamiento del dispositivo, los pulsos de lo señal medida por el sensor óptico como candidatos para ser contabilizados como pulsos de respuesta al paso de una gota por la cámara de goteo.
Es decir, el microcontrolador programable comprendido en los medios de procesamiento y control del dispositivo está configurado para procesar en tiempo real las señales recibidas por el receptor del sensor óptico. Más en particular, la etapa de procesamiento de la señal que realiza el microcontrolador se basa en las siguientes subetapas: iniciar o cero uno variable para contar gotas; recibir la señal medida en el sensor óptico, determinar los pulsos de lo señal como candidatos para ser contabilizados como pulsos de respuesta al paso de una gota por la cámara de goteo, y para cada candidato a ser contabilizado como pulso, éste es aceptado incrementando lo variable para contar gotas si supera un valor umbral preestablecido.
Más en particular, para la identificación de los pulsos de la señal candidatos, se exige que la señal supere un umbral máximo predeterminado para que dicho candidato se considere que sí corresponde a la caída de gota e incremente el contador. De esta forma se descartan los pulsos que no corresponden a una caída de gota sino a ruido por ejemplo óptico.
Por otro lado, los pulsos son rechazados o aceptados para convertirse en pulsos aceptados de la siente forma:
Si un pulso candidato se encuentra muy próximo en el tiempo al último pulso previamente aceptado, este pulso candidato se rechaza. Este descarte de pulsos candidatos permite eliminar posibles ecos o repeticiones de pulsos espurios.
Si un pulso candidato se solapa o coincide con un pulso candidato ya identificado, se descarta por duplicado.
Una vez que los pulsos han sido aceptados, es decir, reconocidos como adecuados, así como se han identificado las marcas temporales de cada pulso respectivamente, el método determina el valor estimado de la medida del caudal, como número de gotas por unidad de tiempo. Si el volumen de las gotas es conocido, entones el caudal puede ser expresado en volumen por unidad de tiempo.
En una realización particular, la etapa iii) además comprende convertir las señales analógicas medidas por el sensor óptico en señales digitales para que puedan ser tratadas y procesadas por los medios de procesamiento y control del dispositivo. Esta conversión se puede llevar a cabo por medio de un conversor analógico-digital.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Estas y otras características y ventajas de la invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a las figuras que se acompañan.
Figura 1 En esta figura se muestra una vista en perspectiva esquemática de un dispositivo de medición acoplado a una cámara de goteo de acuerdo a un sistema de monitorización del caudal de fluido que circula a través de un ducto según un ejemplo particular de la invención. Figura 2 En esta figura se muestra una vista frontal del sistema de la figura 1.
Figura 3 En esta figura se muestra una vista en perspectiva esquemática de un dispositivo de medida según un ejemplo particular de la invención.
Figura 3a En esta figura se muestra una vista esquemática de un detalle particular del dispositivo de la figura 3. Figura 4 En esta figura se muestra una vista superior esquemática del sistema de la figura 1.
Figura 5 En esta figura se muestra una vista superior esquemática de un dispositivo de medida con una primera posición de acoplamiento según un ejemplo particular de la invención. Figura 6 En esta figura se muestra una vista superior esquemática de un dispositivo de medida con una segunda posición de acoplamiento según un ejemplo particular de la invención.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención propone un dispositivo (1) de medida según se muestra en las figuras 1 a 5. Este dispositivo (1) está configurado para monitorizar el caudal de fluido en una cámara de goteo (2) dispuesta en un ducto a través del cual se administran compuestos a un paciente, por ejemplo, por vía intravenosa. Entre los compuestos suministrados puede haber fluidos de tipo sueros o medicamentos diluidos en sueros o compuestos alimenticios, todos ellos suministrados por vía parental. Por otro lado, el dispositivo (1) se puede utilizar en la administración de nutrición enteral por medio de una sonda en forma de ducto que conecta directamente con el estómago del paciente. La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un dispositivo (1) de medida acoplado a una cámara de goteo (2). Esta cámara de goteo (2) está adaptada para disponerse en un ducto (no se muestra en las figuras) a través del cual circula el compuesto objeto de ser administrado a un paciente. En particular, la cámara de goteo (2) comprende unas paredes (2.1) con forma tubular o cilindrica formadas de un material parcialmente transparente. En particular, en las figuras 1 y 2 se muestra una cámara de goteo (2) que comprende unos conectores (2.2) en sus extremos adecuados para conectarse a un ducto.
El dispositivo (1) comprende una carcasa (5) que envuelve y protege al propio dispositivo (1) y el conjunto de electrónica que engloba en su interior que se detallará más adelante. En un ejemplo particular, la carcasa (5) está formada por un material plástico.
El dispositivo (1) a su vez comprende unos medios de fijación (4) de tipo pinza a través de los cuales la cámara de goteo (2) queda acoplada al dispositivo (1). En particular, tal y como se muestra en la figura 1, los medios de fijación (4) comprenden un primer brazo
(4.1) que apoya sobre la cámara de goteo (2) y un segundo brazo (4.2) de apertura con un asiento de presión para el usuario. Ambos brazos (4.1, 4.2) articulan sobre una estructura de articulación (4.3) saliente de la propia carcasa (5). La apertura de la pinza (4) se establece en condiciones de uso por el apoyo por compresión entre el asiento de presión de este segundo brazo (4.2) y un lado de la carcasa (5) que está dispuesto en la posición opuesta a dicho segundo brazo (4.2). Gracias a esta configuración, el usuario precisa solo de una mano para acoplar la cámara de goteo (2) al dispositivo (1).
La carcasa (5) está configurada con un asiento (5.1) que determina el correcto posicionamiento de la cámara de goteo (2) cuando en modo operativo ésta (2) misma está fijada al presente dispositivo (1) por medio de los medios de fijación (4). En las figuras 3 a 6 se puede observar en detalle dicho asiento (5.1) de la carcasa (5) con una configuración geométrica que define una cavidad curva. Esta asiento curvo (5.1) es adecuado para facilitar la recepción de la cámara de goteo (2) gracias a que las paredes cilindricas de esta cámara de goteo (2) se adecúan a la configuración curva del asiento
(5.1) de la carcasa (5). Es decir, el asiento de apoyo (5.1) de la carcasa (5) asegura el correcto posicionamiento de la cámara de goteo (2) favoreciendo la fijación de los medios de fijación (4). El dispositivo (1) a su vez comprende un sensor óptico (3) (se muestra en la figura 3) de reflexión contenido en la carcasa (5) a través del cual se llevan a cabo las mediciones en el interior de la cámara de goteo (2) para poder monitorizar el caudal que circula por el interior de esta misma cámara (2) cuando en modo operativo está fijada al dispositivo (1). El sensor óptico (3) comprende un emisor óptico (3.1) y un receptor óptico (3.2), ambos se pueden observar en detalle en la figura 3a.
El emisor (3.1) óptico se encarga de la emisión de haces de luz hacía una región de interrogación por la que pasan todas las gotas dispuesta en el interior de la cámara de goteo (2). De esta forma, si el haz de luz se encuentra con una gota de fluido durante la caída en dicha zona de interrogación, este es reflejado en diversas direcciones y en particular en una dirección que alcanza el receptor (3.2) del propio sensor (3) dando lugar a la detección de esta señal. Por lo tanto, el receptor (3.2) solo recibe luz del haz de luz emitido por el emisor (3.1) por reflexión cuando la gota se encuentra en la región de interrogación cambiando la trayectoria del haz de luz.
En un ejemplo particular, el emisor óptico es un emisor de LED o LASER. Según otro ejemplo de realización, el receptor es un fototransistor o un fotodiodo o una celda fotoeléctrica.
En las figuras 3 y 3a se muestra un ejemplo particular en el que ambos emisor (3.1) y receptor (3.2) se encuentran contenidos en un mismo plano vertical que contendría la dirección que seguiría la trayectoria de caída de las gotas. En este ejemplo de realización la dirección de caída de las gotas coincide con el eje que une los centros de los conectores (2.2) de entrada y salida destinados a conectar con los ductos que entran y salen de la cámara de goteo (2). De acuerdo con dicho plano, y tal como se observa en detalle en la figura 3a, el emisor (3.1) se encuentra dispuesto por encima del receptor (3.2) dando lugar a una pequeña distancia entre ellos. Esta distancia de separación es la distancia suficiente para evitar que se originen interferencias cruzadas entre la señal óptica emitida reflexiones de la misma no deseadas que alcanzarían al receptor (3.2). También, en un ejemplo particular que no se muestra en las figuras, el receptor (3.2) queda dispuesto distanciado de la superficie libre formada por la acumulación de gotas en el interior de la cámara de goteo (2). Por medio de estas configuraciones de disposición de ambos, emisor (3.1) y receptor (3.2), se asegura que el receptor (3.2) detecta la reflexión de los haces de luz emitidos por el emisor (3.1) y reflejados por la gota que cae en el interior de la cámara de goteo (2). A su vez, se minimizan otros reflejos que puedan darse como por ejemplo en la superficie libre del fluido acumulado o en paredes internas de la propia cámara de goteo (2).
En las figuras 1 y 2 donde se muestra el dispositivo (1) acoplado a la cámara de goteo (2), se observa cómo el dispositivo (1) también comprende una pantalla (8) de visualización gráfica que puede ser de tipo matricial, así como también comprende un pulsador (7). Ambos pantalla (8) y pulsador (7) se encuentran dispuestos en una misma cara de la carcasa (5).
El dispositivo (1) a su vez comprende unos medios de control y procesamiento de la señal que no se muestran en las figuras. Estos medios de control y procesamiento son los encargados de controlar la emisión de luz por parte del emisor óptico (3.1) y procesar la señal medida como respuesta de la luz reflejada que alcanza al receptor (3.2). Una vez recibidas las señales desde el receptor (3.2), estas pasan a ser procesadas por los medios de procesamiento para determinar el número de gotas que atraviesan la región de interrogación. Es decir, el presente dispositivo (1) cuando está en modo operativo acoplado a la cámara de goteo (2) permite monitorizar de forma precisa el caudal de fluido que se suministra a un paciente.
Los medios de control y procesamiento se encuentran en conexión tanto con el pulsador (7) como con la pantalla de visualización (8) para regular la visualización de datos en la pantalla (8) y accionar internamente la función correspondiente en respuesta a pulsar dicho pulsador o botón (7).
Estos medios de control y procesamiento de la señal a su vez comprenden un microcontrolador programable, de acuerdo con un ejemplo particular no mostrado en las figuras. Este microcontrolador es un dispositivo encargado de procesar en tiempo real las señales que provienen del receptor óptico (3.2) encargado de medir los haces de luz reflejados que han sido previamente emitidos por el emisor (3.1) y la luz que pueda provenir también de otras fuentes generando ruido.
En un ejemplo particular que no se muestra en las figuras, el dispositivo (1) comprende una batería encargada de la alimentación de todo el conjunto de electrónica que engloban los medios de control y procesamiento de la señal. A su vez, esta batería asegura el funcionamiento de la pantalla de visualización (8) y el propio pulsador (7). En un ejemplo más particular, la batería es una celda alcalina con una tensión nominal de 1,5V.
En la figura 3 se puede observar cómo el sensor (3) se encuentra dispuesto en una cara de la carcasa (5) que está enfrentada al primer brazo (4.1) de la pinza, y que a su vez quedara enfrentado a la cámara de goteo (2) cuando ésta (2) está en modo operativo fijada al dispositivo (1). En esta figura 3 a su vez se puede observar cómo el asiento (5.1) de la carcasa (5) se distribuye a lo largo de toda la extensión de la carcasa (5) de acuerdo a una dirección longitudinal correspondiente a la dirección de caída de la gota en la cámara de goteo (2) cuando está en modo operativo acoplada al dispositivo (1).
El dispositivo (1) además comprende una ventana (6) que permite el paso de las señales ópticas del sensor óptico (3). En particular, esta ventana (6) se encuentra dispuesta en la cara de la carcasa (5) donde se encuentra el asiento (5.1) de esta misma, según la figura 3. En la figura 3a se muestra en detalle cómo la ventana (6) abarca la disposición de ambos elementos, emisor (3.1) y receptor (3.2), para facilitar el paso de los haces de luz, tanto los emitidos como la luz reflejada de estos mismos, cuando se cruza con una gota en el interior de la cámara de goteo (2) cuando en modo operativo está acoplada al dispositivo (1).
En la figura 4 se muestra una vista superior en perspectiva del dispositivo (1) en modo operativo acoplado a la cámara de goteo (2). En particular, se observa cómo el primer brazo (4.1) de la pinza (4) abraza hacia el asiento (5.1) de la carcasa (5) la cámara de goteo (2). Mientras la cámara de goteo (2) se encuentra fijada a los medios de fijación (4) del dispositivo (1), el segundo brazo (4.2) se encuentra ligeramente distanciado de una pared lateral de la carcasa (5). De esta forma, para poder desacoplar el dispositivo
(1) de la cámara de goteo (2), será necesario presionar el segundo brazo (4.2) hacía dicha pared lateral de la carcasa (5) separando así el primer brazo (4.1) de la cámara de goteo
(2) y dando lugar a su liberación.
Por otro lado, las figuras 5 y 6 muestran una secuencia de movimiento de la pinza (4) del dispositivo (1) pasando de una primer posición de desacople a una segunda posición de acoplamiento o apertura respectivamente. En particular, la figura 5 muestra la pinza (4) en reposo, es decir, sin que se esté ejerciendo presión sobre esta misma. En este caso el primer brazo (4.1) se encuentra dispuesto hacía la carcasa (5) incluso entra en contacto con esta misma en uno de sus extremos opuesto a donde articula sobre la estructura de articulación (4.3). En consecuencia, el segundo brazo (4.2) se encuentra en su posición más alejada respecto de la carcasa (5).
El primer y segundo brazo (4.1, 4.2) de la pinza se puede entender como un único componente que articula en un punto intermedio del mismo a partir del cual se conforman ambos brazos (4.1, 4.2) identificados. Para poder acoplar el dispositivo (1) a la cámara de goteo (2), se ejerce presión sobre el segundo brazo (4.2) de la pinza (4), como se muestra en la figura 6. De esta forma, se produce la apertura del primer brazo (4.1) con respecto a la carcasa (5) dando así lugar al posible acoplamiento entre el dispositivo (1) y la cámara de goteo (2). En esta figura 6 se muestra la posición que tendría el dispositivo (1) y en particular la pinza (4) cuando se encuentre en modo operativo acoplada a la cámara de goteo (2).

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Dispositivo (1) para monitorizar el caudal de fluido en una cámara de goteo (2), el dispositivo (1) comprendiendo: - medios de fijación (4) configurados para fijar la cámara de goteo (2), al menos un sensor óptico (3) por reflexión que comprende: o un emisor (3.1) configurado para emitir un haz de luz hacía una región de interrogación, por la que pasan las gotas en condiciones de uso, situada en el interior de la cámara de goteo cuando la cámara de goteo (2) en modo operativo está fijada mediante los medios de fijación (4), y o un receptor (3.2) configurado para recibir las señales ópticas causadas por la reflexión de la luz emitida en modo operativo por el emisor (3.1) sobre las gotas que pasan por la región de interrogación de la cámara de goteo (2); medios de control y procesamiento (7) al menos en comunicación con el receptor (3.2) y configurados para procesar las señales ópticas medidas por este mismo (3.2) para determinar la cantidad de gotas que pasan por la región de interrogación.
2.- Dispositivo (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que el emisor (3.1) y el receptor (3.2) del sensor óptico (3) se encuentran contenidos en un mismo plano de forma que cuando la cámara de goteo (2) en modo operativo está fijada a través de los medios de fijación (4), ambos emisor (3.1) y receptor (3.2) quedan dispuestos a un mismo lado de dicha cámara de goteo (2).
3.- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el emisor (3.1) y el receptor (3.2) están posicionados de tal manera que están alineados con la dirección de caída de la gota cuando la cámara de goteo (2) está en modo operativo fijada por los medios de fijación (4).
4.- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el receptor (3.2) está posicionado de tal modo que, cuando la cámara de goteo (2) está en modo operativo fijada por los medios de fijación (4), está distanciado, según la dirección de caída de gota, de la superficie libre formada en modo operativo por el líquido acumulado en la cámara de goteo (2).
5.- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el emisor óptico (3.1) se encuentra distanciado del receptor óptico (3.2) una distancia tal que se evita la interferencia cruzada entre la señal óptica emitida y la reflexión sobre el receptor óptico (3.2) de la misma.
6.- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el emisor (3.1) y el receptor (3.2) del sensor óptico (3) tienen una orientación de las direcciones principales de emisión del haz de luz y de recepción del mismo respectivamente convergente en un punto de la región de interrogación.
7.- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el receptor óptico (3.2) está situado, según una dirección axial determinada por la dirección de caída de gotas, entre la superficie libre del líquido acumulado en el interior de la cámara de goteo (2) cuando está en modo operativo y el emisor (3.1) e, inclinado de forma que la lectura se lleva a cabo en un punto de la región de interrogación según la dirección axial más distante de la superficie libre del líquido acumulado que la distancia, también según la dirección axial, entre el receptor (3.2) y dicha superficie libre.
8.- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una carcasa (5) con un asiento de apoyo (5.1) para determinar el correcto posicionamiento de la cámara de goteo (2) cuando en modo operativo está fijada mediante los medios de fijación (4).
9.- Dispositivo (1) según la reivindicación 8, caracterizado por que la carcasa (5) comprende una ventana (6) para el paso de las señales ópticas del sensor óptico (3) de forma que cuando la cámara de goteo (2) está en modo operativo fijada por los medios de fijación (4), la ventana (6) queda interpuesta entre el sensor óptico (3) y la región de interrogación de la cámara de goteo (2).
10.- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de control y procesamiento comprenden un microcontrolador programable adaptado para procesar las señales medidas por el sensor óptico (3) de acuerdo a las siguientes etapas: a) iniciar a cero una variable para contar gotas; b) recibir la señal medida en el sensor óptico (3), c) determinar los pulsos de la señal como candidatos para ser contabilizados como pulsos de respuesta al paso de una gota por la cámara de goteo (2), y d) para cada candidato a ser contabilizado como pulso, éste es aceptado incrementando la variable para contar gotas si supera un valor umbral preestablecido.
11.- Dispositivo (1) según la reivindicación 10, donde en la etapa d) el pulso candidato, para ser aceptado, adicionalmente debe verificar que el pulso candidato anterior está distanciado en el tiempo un intervalo de tiempo preestablecido.
12.- Dispositivo (1) según las reivindicaciones 10 o 11, donde la señal medida por el sensor óptico (3) es almacenada en un buffer temporal y procesada por lotes.
13.- Dispositivo (1) según la reivindicación 12, donde el buffer está implementado de forma circular de tal modo que tras un periodo de tiempo, la escritura de la señal medida en el sensor óptico (3) reescribe la señal con antigüedad superior a dicho periodo de tiempo.
14.- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, donde la señal medida por el sensor óptico (3), antes de la etapa c), es filtrada.
15.- Dispositivo (1) según la reivindicación 14, donde el filtro de la señal es un filtro pasa altos con frecuencia de corte superior a la frecuencia de la corriente de alimentación del dispositivo (1).
16.- Dispositivo (1) según las reivindicaciones 14 o 15, donde adicionalmente la señal es filtrada con un filtro pasa banda con la banda conteniendo la frecuencia fundamental determinada para un rango de ritmos de goteo.
17.- Dispositivo (1) según la reivindicación 16, donde el filtrado mediante un filtro pasa banda se establece:
- aplicando una transformada de Fourier a la señal,
- preservando el rango de frecuencias en la banda del filtro pasa banda y eliminando las amplitudes fuera de dicho rango, y
- posteriormente aplicando la antitransformada de Fourier a la señal filtrada en el espacio frecuencial.
18.- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el emisor (3.1) del sensor óptico (3) está dispuesto de forma que cuando la cámara de goteo (2) en modo operativo está fijada al dispositivo (1) el emisor (3.1) emite la señal óptica en una dirección normal a una pared de la cámara de goteo (2).
19.- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el emisor (3.1) y/o receptor (3.2) comprenden un polarizador del haz de luz.
20.- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el receptor (3.2) comprende un filtro óptico paso banda para un rango de longitudes de onda predeterminados para limitar el rango de longitudes de onda de la luz que llega a dicho receptor (3.2).
21.- Dispositivo (1) según la reivindicación 20, caracterizado por que el filtro óptico paso banda está configurado para una longitud de onda centrada en los 940 nm.
22.- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de fijación (4) son de tipo pinza con una porción curvada adecuada para adaptarse a la cámara de goteo (2).
23.- Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, donde la pinza comprende un primer brazo (4.1) de apoyo para presionar la cámara de goteo (2) contra la carcasa (5) y un segundo brazo (4.2) de apertura que comprende un asiento de presión para el usuario tal que la apertura de la pinza se establece en condiciones de uso por el apoyo por compresión entre el asiento de presión del segundo brazo (4.2) y el lado de la carcasa (5) situado opuesto a la posición de dicho segundo brazo (4.2).
24.- Sistema para monitorizar el caudal de fluido que circula a través de un ducto, el sistema comprendiendo: una cámara de goteo (2) conectada al ducto, y un dispositivo (1) de monitorización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cámara de goteo (2) está fijada al dispositivo (1) por medio de los medios de fijación (4) del dispositivo (1).
25.- Método para monitorizar el caudal de un fluido en una cámara de goteo (2), el método comprendiendo las etapas de: i. proporcionar un dispositivo (1) de monitorización según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, y fijar la cámara de goteo (2) al dispositivo (1) por medio de los medios de fijación (4) de este mismo (1), ii. accionar un sensor óptico (3) por reflexión del dispositivo (1) de medida, y ni. monitorizar el caudal de fluido que circula por el interior de la cámara de goteo
(2) por medio del sensor óptico (3) por reflexión del dispositivo (1).
26.- Método según la reivindicación 25, caracterizado por que la etapa iii) de monitorización comprende determinar, por medio de un microcontrolador programable de los medios de control y procesamiento del dispositivo (1), los pulsos de la señal medida por el sensor óptico (3) como candidatos para ser contabilizados como pulsos de respuesta al paso de una gota por la cámara de goteo (2).
27.- Método según la reivindicación 26, caracterizado por que además comprende verificar si cada pulso candidato está distanciado del pulso candidato anterior en el tiempo un intervalo de tiempo preestablecido.
28.- Método según cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, caracterizado por que la etapa iii) además comprende almacenar la señal generada por el receptor (3.2) del sensor óptico (3) en un buffer temporal y procesar por lotes dicha señal almacenada.
29.- Método según cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, caracterizado por que la etapa iii) además comprende filtrar las señales medidas por el sensor óptico (3).
30.- Método según la reivindicación 29, donde el filtro de la señal es un filtro pasa altos con frecuencia de corte superior a la frecuencia de la corriente de alimentación del dispositivo (1).
31.- Método según las reivindicaciones 29 o 30, donde adicionalmente la señal es filtrada con un filtro eléctrico pasa banda con la banda conteniendo la frecuencia fundamental determinada para un rango de ritmos de goteo.
32.- Método según la reivindicación 31, donde el filtrado mediante un filtro eléctrico pasa banda se establece:
- aplicando una transformada de Fourier a la señal,
- preservando el rango de frecuencias en la banda del filtro pasa banda y eliminando las amplitudes fuera de dicho rango, y
- posteriormente aplicando la antitransformada de Fourier a la señal filtrada en el espacio frecuencial.
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