ES2236911T3 - Compensador termico de regulacion del caudal en el conducto de una bomba. - Google Patents
Compensador termico de regulacion del caudal en el conducto de una bomba.Info
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Abstract
Se proporciona una bomba peristáltica con un alojamiento, una cabeza de bomba en el alojamiento y un recorrido de recepción definido a lo largo del alojamiento y de la cabeza de bomba para recibir la tubería. Se proveen dos sensores térmicos separados. Un sensor térmico está situado contiguo a la tubería en una vía de conducción caliente que fluye ente el sensor y la tubería. El otro sensor está situado fuera de la vía de conducción caliente para detectar la temperatura ambiente. La velocidad de operación de la bomba se ajusta en función de las temperaturas detectadas. Esto ajusta la tasa de recuperación de la tubería dependiente de la temperatura desde su configuración deformada peristálticamente hasta su configuración original.
Description
Compensador térmico de regulación del caudal en
el conducto de una bomba.
Esta invención se refiere a un sistema de
administración de líquido y es especialmente adecuada para uso como
parte de un sistema de bomba de infusión diseñado para administrar
fluidos parenterales y entéricos, así como sangre entera o
componentes de glóbulos rojos, usando una amplia variedad de
conjuntos estándar de administración intravenosa y recipientes de
fluido.
Un tipo convencional de sistema de bomba de
infusión emplea una bomba peristáltica en unión con un conjunto de
administración intravenosa. El conjunto consta de tubo
termoplástico flexible a través del que fluye fluido desde un
recipiente suspendido, tal como una bolsa flexible o botella
rígida, a un dispositivo de acceso permanente a vena del paciente,
tal como una aguja o cánula introducida en el paciente. Un tramo del
tubo de conjunto de administración entre el recipiente de fluido y
el paciente está montado en la bomba peristáltica que comprime
secuencialmente secciones adyacentes del tubo para bombear el
fluido mediante acción peristáltica a lo largo del tubo al
paciente.
Los productos médicos líquidos destinados a ser
administrados por vía intravenosa se almacenan típicamente en una
posición central en un hospital u otro centro médico. Algunos
productos líquidos se almacenan típicamente en un refrigerador o
frigorífico para conservar la eficacia del producto o para aumentar
la duración en almacenamiento.
Cuando se saca un producto líquido refrigerado
del almacenamiento y administra a un paciente, el volumen del
líquido dentro del recipiente dispensador o envase permanece
típicamente relativamente frío durante la administración del líquido
al paciente. El conjunto de tubo de administración por el que fluye
también el líquido frío resulta más frío.
El tubo de conjunto de administración
convencional se moldea de un polímero de cloruro de polivinilo, y
la resiliencia de este material disminuye sustancialmente al
disminuir la temperatura. Por otra parte, cuando el tubo de polímero
de cloruro de polivinilo está a temperatura ambiente normal, el
tubo es mucho más flexible y elástico.
DE 38 27 444 describe un método y un dispositivo
para detectar la aparición de un flujo, la dirección del flujo y la
velocidad del flujo en una manguera conectada a un aparato de
infusión a presión. El medio se calienta localmente por medio de un
dispositivo de calentamiento y la temperatura del medio se mide
tanto hacia arriba como hacia abajo usando dos sensores de
temperatura. Estos sensores de temperatura y el dispositivo de
calentamiento están conectados a una unidad de evaluación.
Comparando las dos temperaturas T1 y T2 que se miden con la ayuda de
los sensores de temperatura es posible proporcionar información
sobre la aparición del flujo, la dirección de flujo y la velocidad
de flujo.
Un sistema de control de bomba peristáltica puede
estar diseñado simplemente para proporcionar un caudal seleccionado
al operar a una velocidad constante con el tubo a una temperatura
particular (por ejemplo, temperatura ambiente normal). Cuando dicha
bomba se pone en funcionamiento en un tubo a temperatura ambiente
normal para comprimir y liberar una sección del tubo, el tubo
deformado recupera su configuración original en sección transversal
de forma relativamente rápida. Así, antes de que la misma sección
de tubo sea comprimida de nuevo posteriormente por la bomba
peristáltica, dicha sección de tubo se llenará sustancialmente del
mismo volumen de líquido que el contenido en el tubo durante la
carrera anterior de la bomba. Por lo tanto, una velocidad constante
de carrera de la bomba con relación a la sección de tubo da lugar al
bombeo de un caudal constante de líquido a través de dicha sección
de tubo si no cambia la temperatura del tubo.
Sin embargo, si disminuye la temperatura del
tubo, el tubo resulta más rígido y menos elástico. Esto puede
cambiar las características de bombeo. Considérese la situación en
la que se bombea un líquido frío refrigerado a través del tubo.
Cuando la bomba peristáltica actúa en una sección del tubo frío
para comprimir primero o deformar el tubo a una configuración
cerrada y después libera el tubo, el tubo frío no recuperará su
configuración original en sección transversal tan rápidamente como
si estuviese a temperatura ambiente. En efecto, el tubo puede no
recuperar su configuración original en sección transversal para
cuando la bomba peristáltica comprime de nuevo y cierra esa misma
sección de tubo. Si el tubo frío sólo ha recuperado, por ejemplo,
aproximadamente 75% de su configuración abierta completa en sección
transversal antes de ser comprimido de nuevo por la bomba
peristáltica, dicha sección de tubo contendría sustancialmente
menos líquido que si dicha sección de tubo hubiese recuperado
completamente su configuración original en sección transversal antes
de ser comprimido después por la bomba.
Típicamente, las bombas peristálticas están
destinadas a suministrar líquido a través del tubo de conjunto de
administración a una velocidad regulable, pero constante. La
velocidad se puede ajustar a una velocidad seleccionada en un rango
de velocidades. Si se supone que un paciente recibe, por ejemplo,
10 mililitros por hora de líquido, la bomba peristáltica se puede
regular para que proporcione dicho caudal en base a una velocidad
operativa de la bomba determinada por el fabricante de la bomba con
tubo a una temperatura constante, típicamente una temperatura
ambiente normal. Si la temperatura del tubo difiere de la usada por
el fabricante de la bomba al establecer la relación del sistema de
control de flujo de bomba entre la velocidad operativa de la bomba y
el caudal, el sistema de control no proporcionará el caudal deseado
cuando el tubo esté a una temperatura superior o inferior.
Por consiguiente, sería deseable proporcionar un
sistema mejorado para regular el flujo de fluido mediante una bomba
peristáltica. Tal sistema mejorado deberá acomodar las variaciones
de la temperatura, incluyendo variaciones de la temperatura del
producto líquido administrado al paciente así como variaciones de
temperatura ambiente.
Preferiblemente, la instrumentación de detección
de temperatura utilizada en tal sistema mejorado también deberá
está protegida contra la descargar electrostática para eliminar, o
al menos minimizar, la posibilidad de daño de dichos sensores.
La presente invención proporciona un sistema
mejorado que puede acomodar diseños que tienen los beneficios y
características antes explicados. El sistema es conveniente de
utilizar y es rentable con respecto a su fabricación y operación.
El sistema es especialmente adecuado para uso en una bomba
peristáltica. Sin embargo, el sistema es aplicable a otros tipos de
bombas donde se bombea fluido a través del tubo y la temperatura
del fluido no puede ser detectada directamente.
El sistema opera fácilmente y se puede usar con
una amplia variedad de conjuntos de administración estándar y
recipientes de fluido. El sistema está diseñado para cumplir la
demanda creciente de estandarización hospitalaria, así como la
estandarización sanitaria en lugares alternos, en casa.
El sistema mejorado de la presente invención
realiza la administración segura de fluidos a un paciente. El
sistema es conveniente de operar y es fácil de montar.
Un aspecto de la presente invención se refiere a
una mejora en una bomba peristáltica para bombear fluido a través de
tubo. La mejora incluye un sensor de temperatura adyacente al tubo
para detectar la temperatura del tubo. Si el tubo se enfría porque
se está bombeando un líquido refrigerado a través del tubo, la
disminución resultante del caudal de bombeo (debido a una
recuperación más lenta de la sección transversal del tubo deformado
a su configuración original) se puede correlacionar con una mayor
velocidad operativa de la bomba necesaria para mantener el flujo a
la tasa deseada sustancialmente independiente de las variaciones de
temperatura.
Según otro aspecto de la presente invención, se
facilita un proceso para regular el flujo de fluido a través de
tubo flexible en una bomba peristáltica donde una sección o
longitud del tubo que se ha deformado peristálticamente recupera su
configuración original en sección transversal a una velocidad
dependiente de la temperatura del fluido. El proceso incluye el
paso de detectar la temperatura en una posición en un recorrido de
transferencia de calor que incluye una porción del tubo dentro de la
bomba. Preferiblemente, el recorrido de transferencia de calor se
extiende desde el tubo a un sensor de temperatura. En la
realización preferida, el recorrido de transferencia de calor
incluye materiales interpuestos, tal como un material de protección
contra descargas electrostáticas y un material epoxi que une el
material de protección contra descargas electrostáticas a un sensor
de temperatura.
El proceso incluye el paso adicional de detectar
temperatura ambiente dentro de la bomba en una posición espaciada
del tubo y aislada térmicamente del recorrido de transferencia de
calor. El proceso incluye además el paso de ajustar la velocidad
operativa de la bomba en función de las dos temperaturas
detectadas.
Según otro aspecto de la invención, el proceso
incluye disponer un primer sensor de temperatura en la bomba
peristáltica contra la superficie de una estructura conductora
térmica interpuesta que está situada entre, y en contacto con, la
superficie exterior del tubo y el primer sensor de temperatura. La
temperatura T_{s} de la superficie de la estructura conductora
térmica se determina por el primer sensor de temperatura.
Un segundo sensor de temperatura está dispuesto
en la bomba en una posición espaciada del tubo y la estructura
conductora térmica interpuesta. La temperatura ambiente T_{a} la
determina el segundo sensor de temperatura.
A continuación, la temperatura T_{f} del fluido
en la superficie interior del tubo se calcula según la fórmula
T_{f}=\frac{bT_{a}-T_{s}}{(b-1)}
donde b es una constante
determinada empíricamente igual a
(T_{f}-T_{s})/(T_{f}-T_{a})
calculada a partir de un valor medido de la temperatura T_{s}
cuando ambas temperaturas T_{f} y T_{a} están fijadas a valores
seleccionados.
Posteriormente, el proceso opera la bomba a una
velocidad variable en función de la temperatura calculada
T_{f}.
Según otro aspecto de la invención, el proceso
incluye disponer un lado de un aislante eléctrico conductor térmico
contra la superficie exterior del tubo en la bomba. Un primer
sensor de temperatura está unido al otro lado del aislante eléctrico
con una capa interpuesta de material de unión conductor térmico
para definir un recorrido de transferencia de calor desde el tubo al
primer sensor de temperatura. La temperatura T_{s} en la
interface entre el material de unión y el primer sensor de
temperatura se determina por el primer sensor de temperatura.
Un segundo sensor de temperatura está dispuesto
en la bomba en una posición térmicamente aislada del recorrido de
transferencia de calor. El segundo sensor de temperatura está unido
a un lado de un aislante eléctrico conductor térmico con una capa
interpuesta de material de unión conductor térmico. La temperatura
ambiente T_{a} la determina el segundo sensor de temperatura.
El proceso implica además calcular periódicamente
la temperatura T_{f} del fluido en la superficie interior del
tubo según la fórmula
T_{f}=\frac{bT_{a}-T_{s}}{(b-1)}
donde b es una constante
predeterminada empíricamente igual a
(T_{f}-T_{s})/(T_{f}-T_{a})
calculada a partir de un valor medido de la temperatura T_{s}
donde ambas temperaturas T_{f} y T_{a} están fijadas a valores
seleccionados.
Después, el proceso varía la velocidad operativa
de la bomba inversamente con, y en función de, los cambios de la
temperatura calculada T_{f}.
Según otro aspecto de la presente invención, se
facilita un sistema para detectar indirectamente la temperatura de
fluido que fluye a través de tubo flexible en una bomba. El sistema
incluye un primer aislante eléctrico conductor térmico que tiene
superficies primera y segunda opuestas y que está montado en la
bomba con la primera superficie en contacto con la superficie
exterior del tubo.
El sistema incluye un primer sensor de
temperatura y un primer material de unión conductor térmico que une
el primer sensor de temperatura a la segunda superficie del
aislante eléctrico.
El sistema incluye un primer material aislante
eléctrico y térmico que se extiende desde el material de unión para
encapsular el primer sensor de temperatura. El sistema también
incluye un segundo aislante eléctrico conductor térmico que (1) está
espaciado del tubo, (2) tiene superficies primera y segunda
opuestas, y (3) está montado en la bomba con la primera superficie
expuesta en la bomba a la temperatura ambiente de la bomba.
Se incluye en el sistema un segundo sensor de
temperatura, y un segundo material de unión conductor térmico une
el segundo sensor de temperatura a la segunda superficie del
segundo aislante eléctrico.
El sistema incluye un segundo material aislante
eléctrico y térmico que se extiende desde el segundo material de
unión conductor térmico para encapsular el segundo sensor de
temperatura.
Otro aspecto de la invención incluye una
temperatura detectar sistema del tipo antes descrito junto con una
carcasa especial para a montar en la bomba. La carcasa incluye (1)
un primer bloque receptor que define un primer agujero, y (2) un
segundo bloque receptor que está espaciado del primer bloque
receptor y define un segundo agujero.
El primer aislante eléctrico conductor térmico
incluye una primera placa que define superficies primera y segunda
opuestas. La primera placa está montada en un primer bloque
receptor en el extremo del primer agujero para ocluir el primer
agujero, estando la primera superficie de la primera placa enfrente
del primer agujero y mirando la segunda superficie opuesta de la
primera placa al primer agujero.
El primer sensor de temperatura está dispuesto en
el primer agujero. El primer material de unión conductor térmico
une el primer sensor de temperatura a la segunda superficie de la
primera placa.
El segundo aislante eléctrico conductor térmico
incluye una segunda placa que define superficies opuestas primera y
segunda. La segunda placa está montada en el segundo bloque
receptor en un extremo del segundo agujero para ocluir el segundo
agujero, estando la primera superficie de la segunda placa enfrente
del segundo agujero y mirando la segunda superficie opuesta de la
segunda placa al segundo agujero.
El segundo sensor de temperatura está dispuesto
en el segundo agujero. El segundo material de unión conductor
térmico une el segundo sensor de temperatura a la segunda
superficie de la segunda placa.
Otras numerosas ventajas y características de la
presente invención serán fácilmente evidentes por la siguiente
descripción detallada de la invención, de las reivindicaciones, y
de los dibujos anexos.
En los dibujos anexos que forman parte de la
memoria descriptiva, y en los que se emplean números análogos para
designar partes análogas en todos ellos,
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
conjunto primario de administración intravenosa.
La figura 2 es una vista en perspectiva
fragmentaria de una bomba de infusión que (1) incorpora
características de la presente invención, y (2) está montada en un
soporte de infusión que soporta un recipiente de bolsa flexible
conectado al conjunto de administración que se representa en la
figura 1 y que se ilustra en la figura 2 cargado en la bomba de
infusión.
La figura 3 es una vista en perspectiva
fragmentaria ampliada de la parte delantera de la bomba de infusión
representada en la figura 2, y la figura 3 muestra la puerta en la
posición totalmente abierta y el tubo de conjunto de administración
quitado de la bomba.
La figura 4 es una vista fragmentaria en alzado
del lado derecho de la bomba representada en la figura 3.
La figura 5 es una vista en perspectiva
fragmentaria similar a la figura 3, pero la figura 5 muestra el
tubo de conjunto de administración cargado en la bomba.
La figura 6 es una vista en perspectiva del
conjunto detector de temperatura representado con la estructura
circundante omitida.
La figura 7 es una vista fragmentaria ampliada en
sección transversal tomada en general a lo largo del plano
7-7 en la figura 4.
La figura 8 es una vista fragmentaria ampliada en
sección transversal tomada en general a lo largo del plano
8-8 en la figura 5.
La figura 9 es una vista en perspectiva
despiezada de los componentes incluyendo el conjunto detector de
temperatura representado en la figura 6.
La figura 10 es una vista en perspectiva de la
carcasa del conjunto detector de temperatura.
La figura 11 es una vista fragmentaria muy
ampliada en sección transversal parecida a la figura.
Y la figura 12 es una vista fragmentaria muy
ampliada en sección transversal de la porción de la estructura
representada dentro de la línea de rayas A en la figura 11 y
superpuesta en un gráfico de la temperatura frente a la
distancia.
Aunque esta invención es susceptible de
realización en muchas formas diferentes, esta memoria descriptiva y
los dibujos acompañantes describen solamente una forma específica
como ejemplo de la invención. Sin embargo, no se pretende limitar la
invención a la realización así descrita. El alcance de la invención
se señala en las reivindicaciones anexas.
Para facilidad de descripción, una bomba que
incorpora características de esta invención se describe en una
orientación normal (vertical), y se utilizan términos tal como
superior, inferior, horizontal, etc, con referencia a esta
orientación. Se entenderá, sin embargo, que la bomba de esta
invención puede ser almacenada, transportada, y comercializada en
una orientación distinta de la orientación descrita.
Las figuras que ilustran la bomba muestran
algunos elementos mecánicos que se conocen y serán reconocidos por
los expertos en la técnica. Las descripciones detalladas de tales
elementos no son necesarias para entender la invención, y por
consiguiente, se presentan aquí solamente en el grado necesario para
facilitar una comprensión de las características nuevas de la
presente invención.
La bomba que incorpora características de esta
invención se utiliza con algunos componentes convencionales cuyos
detalles, aunque no ilustrados o descritos plenamente, serán
evidentes a las personas con conocimientos en la técnica y una
comprensión de las funciones necesarias de tales componentes.
El sistema mejorado de la presente invención
realiza la administración de un fluido a un paciente con varios
conjuntos estándar de administración intravenosa, de los que se
ilustra uno en la figura 1 y se designa en general con el número de
referencia 40. El conjunto de administración 40 se emplea
típicamente para administrar fluidos parenterales, fluidos
entéricos, sangre entera, componentes de glóbulos rojos, y análogos
de un recipiente de fluido, tal como una botella o una bolsa
flexible 42 que se representa en la figura 2 soportada en un
soporte de administración intravenosa 44. Una porción del conjunto
de administración 40 es enganchada por una bomba peristáltica 50, y
una porción distal del conjunto de administración 40 hacia abajo de
la bomba 50 se puede conectar a un dispositivo de acceso permanente
a vena del paciente, tal como una aguja o cánula (no ilustrada) que
se introduce en el paciente.
El recipiente 42 puede ser de cualquier diseño
convencional o especial adecuado. El diseño y la estructura
específica detallados del recipiente 42 no forman parte de la
presente invención.
El conjunto de administración 40 puede ser de
cualquier diseño convencional o especial apropiado. El conjunto 40
ilustrado en la figura 1 es un conjunto intravenoso ventilado
primario comercializado en Estados Unidos de América bajo la
designación número 1881 por Abbott Laboratories, 100 Abbott Park
Road, Abbott Park, Illinois 60064-3500, Estados
Unidos de América. El conjunto de administración 40 tiene un extremo
próximo definido por una aguja hueca de perforación 46 que sobresale
de un filtro de aire convencional de retención de bacterias 48 en
el extremo superior de una cámara de goteo 52. Un tramo del tubo
flexible hueco 54 se extiende desde la parte inferior de la cámara
de goteo 52 mediante una pinza de rodillo 56 del tipo comercializado
por Abbott Laboratories bajo la designación CAIR.
En el tubo 54, hacia abajo de la pinza de rodillo
56, se ha dispuesto una pinza deslizante 60 del tipo comercializado
por Abbott Laboratories bajo la designación DUO SLIDE. La pinza DUO
SLIDE 60 se describe con más detalle más adelante.
Se ha dispuesto un lugar de inyección en Y
convencional 62 en el tubo 54 hacia abajo de la pinza deslizante
60. El extremo distal del tubo 54 está provisto de un adaptador
macho convencional 64. El adaptador 64 se diseña para unirlo a un
dispositivo de venipuntura.
Los componentes del conjunto de administración
pueden ser de cualquier diseño especial o convencional adecuado,
cuyos detalles no forman parte de la presente invención a excepción
de que algunas características de una realización preferida de la
invención están diseñadas para acomodar, y cooperar con, tubo
flexible convencional 54.
Como se representa en la figura 2, la bomba 50
incluye una carcasa 70 y una pinza de montaje sobresaliente hacia
atrás 72 por que la bomba 50 se puede montar en el soporte 44. La
pinza 72 incluye un botón de accionamiento manual 73. Un asa
conveniente de transporte 74 sobresale hacia arriba de la parte
superior de la carcasa 70. Se suministra potencia eléctrica a
través de la parte trasera de la bomba mediante un cable de
potencia 71.
La bomba 50 tiene un panel frontal 76 conteniendo
un dispositivo de pantalla de cristal líquido 78 y una chaveta 80.
Junto al panel frontal 76 hay una puerta delantera 90 en la que
está montado un tirador de puerta 94. Como se representa en la
figura 3, la puerta 90 se puede abrir aproximadamente 90º pivotando
inicialmente el tirador 94 desde una orientación sustancialmente
vertical (como se representa en la figura 2) a una orientación
sustancialmente horizontal (como se representa en la figura 3) para
desenganchar la puerta 90 de la carcasa 70, y después basculando la
puerta 90 hacia fuera.
En la figura 3, la bomba abierta 50 se representa
con el tubo 54 quitado para ilustrar mejor los detalles de la
estructura de la bomba. Además, como se ve en la figura 3, la
carcasa 70 incluye una cubierta o envuelta exterior 96 que se
muestra parcialmente en transparencia por líneas de trazos para
revelar detalles interiores. Igualmente, en la figura 3, la puerta
90 tiene una tapa exterior o envuelta 98 que se representa en parte
en transparencia por líneas de trazos para ilustrar mejor detalles
interiores.
Como se representa en las figuras 3, 4, y 5, la
cara abierta de la carcasa de bomba 70 define un trayecto receptor
100 para recibir el tubo de conjunto de administración 54 que se
representa cargado en la carcasa de bomba 70 en la figura 6. El
trayecto receptor 100 se define a lo largo de una cara interior,
delantera, generalmente plana de la carcasa de bomba abierta 70. En
particular, la bomba 50 incluye un bloque o chasis 104 (figuras
3-5) que se puede caracterizar afirmando que define
en general una parte de la carcasa 70 en la que se montan otros
componentes de bomba. El chasis 104 incluye varios cavidades y
agujeros para recibir dichos otros componentes que se montan en el
chasis o que cooperan con el chasis 104 como se describe con
detalle más adelante.
Como se representa en las figuras 3 y 4, el
trayecto receptor 100 en la esquina superior derecha del chasis 104
se orienta en general horizontalmente y abre hacia fuera al lado
derecho de la bomba 50 mediante la envuelta exterior 96. La envuelta
exterior 96 define así una porción de entrada del trayecto receptor
100, y la envuelta exterior 96 se puede caracterizar afirmando
también que en general forma parte de la carcasa de bomba 70.
Aunque no es parte de la presente invención, se
dispone preferiblemente un soporte de pinza deslizante móvil 130
(figuras 3, 4, y 5) en el extremo superior de la bomba para
cooperación con el trayecto receptor 100 y con otras características
en el extremo superior de la bomba. Específicamente, la esquina
superior derecha del chasis 104 define postes sobresalientes hacia
arriba 108 en los que se monta un bloque de inserto o faldilla 110.
La parte delantera de la faldilla 110 define una ranura vertical 114
que comunica con la porción horizontal del trayecto receptor de
tubo 100 como se puede ver en las figuras 3 y 4. La faldilla 110
tiene una ranura que se extiende hacia dentro 118 a lo largo de la
ranura vertical 114, y la ranura 118 define una parte del trayecto
receptor 100 en la cara de la bomba.
La parte inferior de la ranura 118 en la parte
delantera de la faldilla 110 forma porciones inferiores del
trayecto receptor de tubo 100 en ambos lados de la ranura vertical
114. La ranura vertical 114 se extiende hacia arriba a la carcasa 70
encima de la faldilla 110 como se ilustra en las figuras 3 y 4.
El chasis 104 está adaptado para recibir un
soporte 130 para sujetar el tubo pinza deslizante 60. El soporte
130 tiene ranuras transversales 161 y 162 (figura 4) adaptadas para
recibir y sujetar la pinza deslizante 60 en una orientación
generalmente vertical como se ilustra en la figura 5. La pinza
deslizante 60 define un agujero alargado 142 (figura 5) que tiene
una porción inferior estrecha 144 y que tiene una porción superior
ancha (figura 1).
Antes de la introducción del tubo 54 y la pinza
deslizante 60 en la bomba 50, la pinza 60 se dispone inicialmente
en el tubo 54 en una orientación donde el tubo 54 está situado en
la porción estrecha 144 del agujero de pinza 142 para comprimirse a
una configuración cerrada que cierra el flujo a su través. La pinza
deslizante 60 está adaptada para acomodar el siguiente movimiento
hacia abajo con relación al tubo 54, después de introducir la pinza
60 en el soporte 130.
El soporte de pinza deslizante 130 está adaptado
para recibir inicialmente y sujetar la pinza 60 en una posición
elevada o subida como se representa en las figuras 3, 4 y 5 donde
la parte estrecha 144 del agujero de pinza 142 está alrededor del
tubo 54 para comprimir y cerrar el tubo. El soporte 130 está
adaptado para desplazarse posteriormente a una posición bajada (no
representada) donde la parte ancha del agujero de pinza 142 está
alrededor del tubo para permitir el flujo. Los mecanismos para
efectuar el movimiento del soporte 130 entre la posición elevada
superior y la posición bajada se describen más adelante.
El movimiento del soporte 130 hacia abajo de la
posición elevada (ilustrada en la figura 5) a la posición bajada
soporta la pinza deslizante 60 hacia abajo con relación al tubo 54
que se mantiene en el trayecto receptor de tubo en los rebordes 120
encima del soporte 130 y que se coloca en la porción ancha del
agujero de pinza 142.
Cuando la pinza deslizante 60 se introduce por
vez primera completamente en el soporte 130, el tubo 54 se recibe
dentro del canal que define el trayecto receptor 100 en ambos lados
de la ranura vertical 114. El chasis 104 incluye pares de lengüetas
opuestas 170 (figura 5) que sobresalen ligeramente al canal del
trayecto receptor 100 para agarrar el tubo 54 efectuando una
pequeña deformación local del tubo junto a las lengüetas 170. Las
lengüetas 170 son preferiblemente piezas de inserto moldeadas por
separado que se montan en cavidades receptoras apropiadas dentro
del chasis 104. Se ha dispuesto varios pares de lengüetas opuestas
170 a lo largo del trayecto receptor 100 como se representa en las
figuras 3 y 6.
Una cabeza de bomba peristáltica 174 está
dispuesta a lo largo de la porción vertical del trayecto receptor
de tubo 100 como se representa en las figuras 3, 4 y 5. La cabeza
de bomba peristáltica 174 puede tener cualquier configuración
convencional o especial adecuada. La cabeza de bomba peristáltica
174 incluye típicamente una pluralidad de chavetas, tal como las
chavetas 174A-174H, que son enganchadas
secuencialmente y movidas hacia fuera contra el tubo por secciones
excéntricas en un cigüeñal (no visible) que está dispuesto
verticalmente detrás de las chavetas dentro de la carcasa de bomba
70. El cigüeñal se hace girar por un motor paso a paso (no visible).
Una placa (figuras 3 y 5) 186 está montada en la puerta 90 y está
enfrente del tubo 54 junto a la cabeza de bomba 174 cuando la
puerta 90 está cerrada.
Cada chaveta de cabeza de bomba
174A-174H, cuando es desplazada hacia fuera contra
el tubo 54, empuja el tubo 54 contra la chapa 186 (figura 3) en la
puerta cerrada 90. La chapa 186 es empujada hacia la cabeza de
bomba 174 por un muelle (no visible) que actúa entre la puerta y la
chapa 186. Cuando una chaveta 174A-174H es
desplazada hacia fuera para comprimir el tubo 54 cerrándolo contra
la chapa 186, la chaveta adyacente siguiente situada hacia abajo es
desplazada hacia fuera para empujar el fluido contenido dentro del
tubo más hacia abajo en el tubo 54 en una acción peristáltica. El
sistema de bombeo peristáltico, incluyendo los elementos de sistema
de bomba peristáltica antes explicados 174A-174H y
la chapa 186, puede ser de cualquier diseño convencional o especial
adecuado. El diseño detallado y la operación de tales componentes de
sistema de bombeo peristáltico, así como otros componentes de
soporte, sistemas de control, etc, no forman parte de la presente
invención. El tubo 54 se extiende debajo de la cabeza de bomba 174
dentro del canal que define el trayecto receptor de tubo 100. Aunque
no es parte de la presente invención, se dispone preferiblemente
una pinza antiinundación 190 (figuras 3, 4 y 5) debajo de la cabeza
de bomba 174. El tubo 54 se extiende a través de la pinza
antiinundación 190 cerca de la parte inferior de la bomba.
La pinza antiinundación 190 incluye un nervio de
enganche 192 y un botón de presión digital que se extiende
lateralmente 194 (figura 3). Junto al nervio de enganche 192, en un
lado del trayecto receptor de tubo 100, hay un yunque 196 que
sobresale hacia fuera de la superficie frontal del chasis 104. El
tubo 54 se carga normalmente entre el yunque 196 y el nervio de
enganche 192 como se representa en la figura 6 cuando la pinza 190
está abierta.
Una porción de la pinza antiinundación 190 se
extiende detrás del chasis 104 e incluye un mecanismo de retención
elástico, de basculamiento sobre centro, empujado por muelle (no
visible en las figuras). Normalmente, cuando se abre la puerta 90 de
la bomba, el nervio de pinza antiinundación 192 es empujado a la
posición cerrada (no ilustrada) y se debe abrir primero manualmente
para permitir la extracción o carga del tubo 54.
Para abrir la pinza 190 en el trayecto receptor
de tubo 100 entre el yunque 196 y el nervio de enganche de tubo
192, el botón de presión digital 194 se presiona hacia atrás hacia
el chasis 104. Cuando el botón de presión digital 194 se empuja
hacia atrás hasta el punto en el que está sustancialmente paralelo
y adyacente a la superficie del chasis 104 como se representa en
las figuras 3 y 5, el mecanismo de retén elástico de basculamiento
sobre centro detrás del chasis 104 sujeta la pinza antiinundación
190 en la posición abierta incluso después de que el operador
retire el dedo del botón de presión digital 194. Esto establece
espacio libre entre el nervio de enganche 192 y el yunque 196 para
colocar el tubo 54 entre el nervio 192 y el yunque 196.
Cuando la pinza antiinundación está en la
posición totalmente abierta ilustrada por líneas continuas en la
figura 5, una porción del mecanismo de retén (no visible detrás del
chasis 104) es empujado hacia adelante de manera que extienda un
pasador 200 desde un agujero 202 en la cara del chasis 104. Cuando
después se cierra la puerta 90, una porción de la puerta 90
engancha el extremo distal del pasador 200 y lo introduce en el
agujero 202. El movimiento hacia dentro del pasador 200 (mediante su
unión a la pinza antiinundación 190 detrás del chasis 104) hace que
la pinza de inundación 190 pivote hacia fuera justo más allá del
punto sobre centro del mecanismo elástico de basculamiento hacia la
posición cerrada, pero la puerta cerrada 90 tiene una superficie
rebajada de enganche 204 que evita que el botón de presión digital
194 y el nervio 192 se muevan a la posición totalmente cerrada que
comprimiría el tubo cerrado. Esto permite flujo de fluido a través
de la pinza 190 cuando la puerta está cerrada. Sin embargo, cuando
después se abre la puerta 90, el botón de dedo 194 y el nervio 192
se pueden mover libremente completamente a la posición totalmente
cerrada bajo la influencia del mecanismo elástico de basculamiento
para fijar el tubo 54 cerrado.
La pinza antiinundación 190 descrita
anteriormente puede ser de cualquier diseño especial o convencional
adecuado. La incorporación de una pinza antiinundación 190 y el
diseño detallado y su operación, no forman parte de la presente
invención.
Según la presente invención, la bomba 50 incluye
un conjunto sensor de aire 210 debajo de la pinza antiinundación
190 como se ilustra en las figuras 3 y 5. El conjunto sensor de
aire 210 incluye una ranura que define parte del trayecto receptor
de tubo 100. El conjunto sensor de aire 210 acciona una alarma y/o
detiene la bomba 50 si el conjunto 210 determina que el líquido en
el tubo 54 contiene aire (por ejemplo, burbujas) en una cantidad
mayor que una cantidad mínima predeterminada. El conjunto sensor de
aire 210 puede ser de cualquier diseño convencional o especial
adecuado (por ejemplo, incorporando transductores piezoeléctricos
ultrasónicos). El diseño detallado y la operación del conjunto
sensor de aire 210 no forman parte de la presente invención.
La bomba 50 puede incluir otros sensores,
interruptores, alarmas, etc, que puedan ser adecuados o se deseen,
pero tales otros elementos no forman parte de la presente
invención.
Como se ilustra en la figura 3, la superficie
interior de la puerta 90 puede incluir una pluralidad de salientes
172 que se alinean con el canal que define el trayecto receptor de
tubo 100 cuando la puerta 90 está cerrada y que sirven para empujar
el tubo 54 al canal que define el trayecto receptor 100.
El tubo 54 se puede cargar fácilmente en el
trayecto receptor de tubo antes descrito 100 en la bomba 50.
Típicamente, antes de cargar el tubo de conjunto de administración
en la bomba 50, se conecta el recipiente 42 (figura 2) al tubo 54.
Antes de conectar el tubo 54 al recipiente 42, la pinza de rodillo
56 (figura 1) se cierra primero para ocluir el flujo a través del
tubo 54. Entonces queda expuesta la salida en el recipiente 42
(figura 2). La aguja de perforación de conjunto de administración 46
(figura 1) se introduce después en la salida del recipiente 42 con
un movimiento de torsión. El recipiente 42 se cuelga después del
soporte 44, y la cámara de goteo 52 (figura 1) se llena hasta la
marca indicada.
El conjunto de administración 40 se ceba antes de
cargar el tubo 54 en la bomba 50. Con la bomba 50 situada debajo
del recipiente 42, la pinza de rodillo 56 se abre para expulsar
aire del tubo de conjunto de administración 54 mientras la pinza
deslizante 60 situada en el tubo está en una condición abierta para
no ocluir el tubo. A continuación se cierra la pinza de rodillo 56.
El adaptador macho 64 en el extremo distal del tubo de conjunto de
administración 54 se puede unir después a un dispositivo de
venipuntura. Si el dispositivo de venipuntura no es permanente, el
dispositivo se debe cebar antes de hacer la venipuntura.
Se deberá procurar purgar las burbujas de aire
del sistema. Se desplaza aire de la válvula de retención en el
lugar en Y 62 invirtiéndolo y golpeándolo con nitidez mientras
fluye el fluido.
Antes de cargar el tubo 54 en la bomba 50, el
operador deberá verificar que la pinza de rodillo 56 esté entre el
recipiente 42 y la pinza deslizante 60. El operador también deberá
verificar que la pinza de rodillo 56 se cierre y confirmar que no
hay flujo en la cámara de goteo 52. A continuación, la pinza
deslizante 60 se cierra empujando la pinza 60 de manera que el tubo
54 se comprima y cierre en la porción estrecha 144 del agujero de
pinza.
Después, la puerta de bomba 90 se abre elevando
el tirador de puerta 94. La pinza antiinundación 190, que se mueve
automáticamente a la orientación cerrada cuando se abre la puerta
90, se debe mantener abierta empujando el botón de presión digital
194. La pinza 190 permanecerá abierta después de que el operador
retire el dedo debido a la acción del mecanismo elástico de
basculamiento sobre centro con la pinza 190 como se ha descrito
anteriormente.
El tubo de conjunto de administración 54 se
coloca después a lo largo de la cara abierta de la bomba 50. La
pinza deslizante 60 se alinea con las ranuras de soporte. La pinza
deslizante 60, junto con el tubo cerrado 54 dispuesto en ella, se
desplaza hacia dentro para colocar la pinza deslizante 60 dentro de
las ranuras de soporte y dentro de la ranura vertical 114 de la
carcasa. Esto da lugar a que la porción del tubo 54 adyacente a la
pinza deslizante 60 se reciba dentro del canal definido en el
trayecto receptor de tubo 100 encima del soporte 130.
El operador alinea posteriormente la porción
restante del tubo 54 junto a las porciones restantes del trayecto
receptor 100, y el operador carga el tubo 54 dentro del canal del
trayecto receptor 100 desde la parte superior a la inferior de la
bomba (figura 5). Se deberá procurar no estirar el tubo. El tubo 54
se presiona al canal que define el trayecto receptor 100 con la
punta del dedo a la vez que se evita el contacto del tubo con
objetos afilados, tal como las uñas.
La puerta 90 se cierra después sobre el tubo
cargado 54, y el tirador 94 se retiene empujándolo hacia abajo a la
posición totalmente cerrada ilustrada en las figuras 2 y 11. El
interior de la puerta 90 incluye una ranura superior 240 (figuras 3
y 5) y una cavidad o rebaje 242 (figuras 3 y 5) para recibir las
porciones sobresalientes hacia fuera de la pinza deslizante 60 y el
soporte 130, respectivamente, cuando la puerta 90 está cerrada.
A continuación, antes de arrancar la bomba 50, se
deberá abrir la pinza de rodillo 56 encima de la bomba 50, y se
deberá confirmar la falta de flujo a la cámara de goteo 52.
Con referencia a la figura 5 (que muestra el tubo
de conjunto de administración 54 cargado en la bomba 50), se
apreciará que en la forma preferida ilustrada de la bomba, el
trayecto receptor de tubo se define sustancialmente en un plano a lo
largo de la carcasa 70 (carcasa 70 que incluye el chasis 104 y la
faldilla superior 110 que define el canal del trayecto receptor de
tubo 100). El plano en el que está el tubo cargado 54, es
generalmente vertical cuando la bomba está en la orientación
operativa normal.
La puerta 90 está montada preferiblemente en un
eje generalmente vertical para pivotar entre las posiciones abierta
y cerrada. En la realización preferida ilustrada, el eje de pivote
de la puerta 90 es paralelo a la porción del trayecto receptor de
tubo 100 definido a lo largo de la cara de la cabeza de bomba 174.
El eje de pivote de puerta también está desviado hacia adelante del
trayecto receptor de tubo 100.
En particular, el eje de pivote de puerta se
define en el chasis 104, como se representa en las figuras 3 y 5,
por un par de salientes de recepción de pasador de puerta 220. Como
se ilustra en la figura 5, la puerta 90 define dos ranuras 224 para
cada saliente receptor de los salientes de chasis 220. Cada uno de
los salientes de chasis 220 define un agujero receptor de pasador
alineado con agujeros en la puerta 90, tal como un agujero superior
228 visible en la figura 5. Los pasadores, tales como el pasador
superior 230 (visible en la figura 5) y un pasador inferior (no
visible), están dispuestos en los agujeros de los salientes de
chasis 220 y en los agujeros en la puerta 90 para obtener una
conexión que acomoda el movimiento pivotante de la puerta 90.
El tirador de puerta 94 está montado
pivotantemente con un pasador 246 (figura 5) en la puerta 90 para
rotación entre la posición abierta (figura 5) y la posición cerrada
(figura 2). El tirador 94 incluye una ranura de retención 250
(figura 5) y una superficie exterior excéntrica 254 (figura 5).
Como se representa en la figura 5, el chasis de
carcasa 104 define una región de retención rebajada 260 para
recibir la superficie excéntrica 254 del tirador de puerta 94. Un
saliente 262 (figura 5) sobresale hacia fuera del borde del chasis
104 junto a la región de retención 260. Como se representa en la
figura 5, un rodillo de retención 268 está dispuesto en un pasador
270 montado en el saliente 262. Cuando la puerta 90 está cerrada,
el pasador de retención 270 y el rodillo 268 se reciben en la ranura
250 del tirador 94. Cuando se gira el tirador 94 alrededor del
pasador de pivote de tirador 246 (en la dirección hacia la
izquierda según se ve en la figura 5), la ranura de retención de
tirador 250 desliza a lo largo del rodillo 268 hasta que el tirador
94 está en la orientación totalmente cerrada como se representa en
la figura 2. Debido a (1) una curvatura de la ranura de retención
250, y (2) las posiciones relativas del pasador de pivote de tirador
de puerta 246 y el rodillo de pasador de retención 268, la
resiliencia del sistema (especialmente la que puede facilitar la
chapa empujada por muelle 186 en la puerta 90) crea una acción de
retención de basculamiento sobre centro que sujeta el tirador de
puerta 94 en la posición totalmente cerrada para mantener cerrada y
retenida la puerta 90.
Se ha descrito previamente que el soporte 130
(figura 5) se puede mover entre una posición elevada (figura 5) y
una posición bajada (no representada). El movimiento del tirador de
puerta 94 a la posición cerrada retenida (ilustrada en la figura 2)
efectúa el movimiento del soporte 130 entre las posiciones elevada y
bajada por un mecanismo de articulación que se describe a
continuación. En particular, la superficie excéntrica exterior 254
en el tirador de puerta 94 está diseñada para enganchar un elemento
seguidor de excéntrica o manivela 280 (figura 5). La manivela 280
define una superficie de seguidor de excéntrica 282. Como se
representa en la figura 5, la porción de la manivela 280 que define
la superficie de seguidor de excéntrica 282 se extiende a través de
una ranura 283 en una porción del chasis 104 que define la región
de retención rebajada 260. La manivela 280 está montada
pivotantemente en la parte trasera del chasis 104 junto a la región
de retención rebajada 260. Como se puede ver en la figura 5, el
chasis 104 tiene un saliente de montaje 284 que sobresale hacia
atrás, y el saliente 284 define un agujero 286 para recibir un
pasador 290. La manivela 280 está montada pivotantemente en el
pasador 290.
Como se representa en la figura 5, la manivela
280 incluye una ranura 296 y un nervio puente 298. Como se
representa en las figuras 5, un extremo de un muelle de tensión
helicoidal 300 está conectado a la manivela 280, y el otro extremo
del muelle 300 está conectado al chasis (en una posición no visible
en las figuras). El muelle 300 empuja normalmente la manivela 280
en una dirección hacia la izquierda según se ve en la figura 5 para
colocar la superficie de seguidor de excéntrica de manivela 282
hacia fuera en la región de retención rebajada 260 cuando el
tirador de puerta 94 esté en la orientación no retenida o abierta
(figura 5).
Como se representa en la figura 5, la manivela
280 define una ranura 308 que está adaptada para recibir un extremo
de una articulación o brazo 312 que está conectado pivotantemente a
la manivela 280 por medio de un pasador 316.
La articulación o brazo 312 se extiende hacia
arriba, y el extremo superior del brazo 312 (no visible en la
figura 5) se extiende hacia arriba a través de la porción trasera
de la faldilla 110 y está parcialmente conectado pivotantemente a
una porción trasera del soporte 130 que sobresale hacia atrás a
través de una ranura en el chasis 104.
Se apreciará que cuando la puerta 90 está
abierta, el muelle 300 tira de la manivela 280 para pivotar la
manivela 280 hacia la izquierda según se ve en la figura 5. Esto
sujeta el brazo 312 y el soporte 130 en la posición elevada que
acomoda la introducción o extracción de la pinza deslizante 60. Por
otra parte, cuando la puerta 90 está cerrada y el tirador de puerta
94 se retiene cerrado como se explica con detalle anteriormente, la
superficie excéntrica de tirador de puerta 254 engancha la
superficie de seguidor de excéntrica 282 de la manivela 280 y hace
que la manivela 282 pivote hacia la derecha. Esto tira del soporte
130 (y la pinza deslizante 60 dispuesta en él) hacia abajo para
colocar la parte ancha del agujero de pinza 142 alrededor del tubo
54 y permitir el flujo a través del tubo. Después, cuando el
tirador de puerta 94 se desenclava y eleva hacia arriba hacia la
posición ilustrada en la figura 5, el muelle 300 hace de nuevo que
la manivela 280 y el brazo 312 vuelvan al soporte 130 (y la pinza
deslizante 60 soportada en él) a la posición elevada (figuras
5).
Cuando el soporte 130 se vuelve a la posición
elevada (figura 5), se puede extraer la pinza deslizante 60. Se
apreciará que cuando el soporte 130 está en la posición elevada, la
pinza deslizante 60 está orientada en el tubo 54 en el trayecto
receptor de tal manera que el tubo 54 se comprima y cierre en la
porción estrecha 144 del agujero de pinza 142. Por lo tanto,
siempre que se abre la puerta 90 para permitir la extracción de la
pinza deslizante 60, el tubo 54 siempre se comprime y cierra por la
pinza deslizante 60. Así, si el personal médico no cierra la pinza
de rodillo 56 (figura 1) antes de quitar el tubo 54 de la bomba, no
habrá peligro de que fluya fluido libremente al paciente aunque se
abra la pinza inferior 190 y se quite el tubo 54 de la bomba.
Si se desea, la bomba 50 se podría diseñar
alternativamente para evitar que el soporte móvil antes descrito
130 y el mecanismo de articulación efectúen su movimiento. En tal
diseño alternativo, el tubo 54 se cargará en el trayecto receptor
100 sin colocar la pinza deslizante 60 dentro de la bomba. El
soporte antes explicado 130 y el mecanismo de articulación para
mover en la bomba 50 no forman parte de la presente invención.
Como se ha explicado anteriormente en la sección
titulada "Antecedentes de la invención y problemas técnicos que
plantea la técnica anterior", la capacidad de algunos tipos de
bombas peristálticas convencionales de administrar con precisión un
caudal seleccionado depende, entre otras cosas, de la capacidad del
tubo de conjunto de administración 54 de recuperar su configuración
original en sección transversal de forma relativamente rápida.
Cuando una sección del tubo 54 es comprimida por una de las
chavetas de cabeza de bomba peristáltica 174A-174H,
la sección transversal del tubo se aplana y cierra temporalmente.
Cuando la chaveta de cabeza de bomba peristáltica se aleja del tubo
deformado 54, el tubo 54 tiende a retornar a su configuración
original en sección transversal debido a la resiliencia inherente
del material (que es típicamente un polímero de cloruro de
polivinilo). Si la sección de tubo recupera rápidamente
sustancialmente su configuración original en sección transversal, el
tubo recibirá sustancialmente el mismo volumen de líquido que
contenía antes de ser comprimido por la chaveta de cabeza de bomba
peristáltica. Así, cuando la chaveta de cabeza de bomba
peristáltica comprime después de nuevo esa misma sección de tubo
cerrado, se expulsará sustancialmente el mismo volumen de líquido de
dicha sección del tubo. Esto dará lugar a un caudal de líquido
sustancialmente constante a través del tubo como resultado de la
operación de la bomba.
Sin embargo, si disminuye la temperatura del tubo
(como podría suceder si se bombease al paciente un producto líquido
refrigerado), el tubo será menos flexible y menos elástico. Se
reducirá considerablemente la capacidad de la pared del tubo de
volver rápidamente de su configuración deformada cerrada a su
configuración abierta completa en sección transversal. La velocidad
de recuperación disminuirá al disminuir la temperatura. A
temperaturas muy bajas, el tubo puede no volver a su configuración
original en sección transversal incluso a lo largo de un período
largo de tiempo. Dado que las chavetas de cabeza de bomba
peristáltica alternan cíclicamente contra el tubo y se alejan de
él, si el tubo no recupera su configuración original en sección
transversal de forma suficientemente rápida, las chavetas de cabeza
de bomba comprimirán el tubo antes de que el tubo sea capaz de
recuperar su configuración original. Así, cada sección de tubo
contendrá un menor volumen de líquido en comparación con el volumen
de líquido que contendría en la misma sección de tubo si el tubo
pudiese recuperar su configuración original en sección transversal.
El caudal de líquido a través de la bomba disminuirá como resultado
del reducido volumen de líquido dentro del tubo, a no ser que se
incremente la velocidad operativa de la bomba.
Una bomba peristáltica podría estar provista de
un sistema de control simple que asuma que la bomba está bombeando
líquido a través de tubo a temperatura ambiente normal. Tal sistema
de control simple se podría diseñar de manera que el personal
médico pueda seleccionar un caudal deseado establecido por el
sistema de control que opera la bomba a una velocidad
predeterminada que producirá dicho caudal seleccionado a temperatura
ambiente normal. Sin embargo, si la temperatura del producto líquido
bombeado difiere de la temperatura ambiente normal, dicho sistema de
control simple (que tiene una correlación predeterminada entre el
caudal deseado y la velocidad operativa de la bomba a una
temperatura dada) no controlará con precisión el caudal.
Según un aspecto de la presente invención, se
facilita un sistema para detectar indirectamente la temperatura del
líquido durante el funcionamiento de la bomba. Además, el sistema
usa la medición de la temperatura al ajustar la velocidad operativa
de la bomba para proporcionar un control de flujo más exacto. En la
realización preferida, el sistema también tiene en cuenta la
temperatura ambiente. Además, la forma preferida del sistema
incorpora protección contra descargas electrostáticas. El sistema se
incorpora en una estructura que no interfiere con la carga o
descarga del tubo de la bomba realizadas por el operador.
La figura 4 muestra el sistema detector de
temperatura que se designa en general con el número de referencia
400 y que está situado en la porción superior de la carcasa de
bomba 70. La mayor parte del sistema detector de temperatura 400
está montada dentro y detrás del chasis de bomba 104 como se
representa en la figura 7. Para ello, el chasis 104 incluye un
agujero delantero 402 y un agujero delantero 404 que proporcionan
acceso al sistema detector de temperatura desde la porción delantera
interior de la bomba que se cierra con la puerta 90. El agujero 402
incluye (1) una porción delantera definida por el trayecto receptor
de tubo 100, y (2) una porción trasera más ancha hacia dentro del
trayecto receptor de tubo 100. El agujero 404 tiene una
configuración similar, pero el agujero 404 está espaciado
lateralmente del trayecto receptor de tubo 100.
El agujero 402 se extiende desde y detrás del
trayecto receptor 100 de manera que el agujero 402 sea así
adyacente, y esté en comunicación, con el tubo 54 cuando el tubo 54
se cargue en el trayecto receptor de tubo 100. Por otra parte, el
agujero 404 no está expuesto directamente al tubo 54. El agujero
404 funciona como una "ventana" para alojar el flujo de
energía térmica ambiente a (o de) una porción del sistema detector
de temperatura 400.
El sistema detector de temperatura 400 incluye
una carcasa 420 (figuras 6, 9 y 10). La carcasa 420 se moldea
preferiblemente de un material termoplástico como una estructura
unitaria. Sin embargo, la carcasa 420 se puede fabricar como una
estructura de piezas múltiples, si se desea.
La carcasa 420 tiene una porción central 408
(figuras 6 y 7) que define un agujero central 410 para recibir un
tornillo 412. El extremo distal del tornillo 412 sobresale de la
parte delantera de la porción central de carcasa 408 y se recibe a
rosca en un agujero 414 definido dentro de la chasis de carcasa de
bomba 104 (figura 7).
La carcasa 420 incluye un primer bloque receptor
421 que define un primer agujero 431 (figuras 9 y 10). La carcasa
420 también incluye un segundo bloque receptor 422 que define un
segundo agujero 432 (figuras 9 y 10). El segundo bloque receptor 422
está espaciado del primer bloque receptor 421.
La carcasa 420 incluye una única característica
de enchavetado para garantizar que, durante el proceso de
fabricación, la carcasa 420 se monte en la orientación correcta en
el chasis 104. Específicamente, la carcasa 420, como se representa
en la figura 9, incluye un par de brazos separados que se extienden
hacia fuera 423 y 425 debajo del bloque receptor 421. Los brazos
423 y 425 se extienden a ambos lados del recorrido de tubo. Una
lengüeta de retención de tubo 170 sobresale hacia dentro de cada uno
de los brazos 423 y 425. Cada brazo está adaptado para recibirse en
un rebaje o región de acoplamiento del chasis 104 como se
representa en la figura 8. Específicamente, el chasis 104 define una
pared rebajada 427 para recibir el brazo 423, y el chasis 104
define una pared rebajada 429 para recibir el brazo 425.
En el otro lado de la carcasa 420, debajo del
segundo bloque receptor 422, no hay tales brazos. El chasis 104 no
tiene rebajes de recepción de brazo junto al agujero 404 delante
del bloque 422. Así, durante el montaje del aparato, si la carcasa
420 se pone inadvertidamente boca abajo, no encajará dentro de los
agujeros definidos dentro del chasis 104. La carcasa 420 solamente
encajará en el chasis 104 cuando esté en la orientación apropiada
(como se ilustra en las figuras) donde los brazos 423 y 425 se
reciben junto a las paredes de ranura rebajada 427 y 429. Esto
establece una relación enchavetada que evita que la carcasa 420 se
monte en una orientación incorrecta dentro del chasis 104.
El primer bloque receptor 421 define un saliente
rebajado 441 alrededor del primer agujero 431 (figuras 6, 7 y 9).
El segundo bloque receptor 422 define un saliente rebajado 442
alrededor del segundo agujero 432 (figuras 6, 7 y 9).
Una primera placa 461 está montada en el primer
bloque receptor 421 en el saliente 441 en el extremo delantero del
primer agujero 431 (figuras 7 y 9). Una segunda placa 462 está
montada en el segundo bloque receptor 422 en el saliente rebajado
442 en un extremo del segundo agujero 432. Preferiblemente, las
chapas 461 y 462 son idénticas.
La primera placa 461 tiene superficies primera y
segunda opuestas y está montada para ocluir el primer agujero 431
con la primera superficie de la placa 461 enfrente del primer
agujero 431 y con la segunda superficie opuesta de la placa 461
mirando al primer agujero 431. La segunda placa 462 también tiene
superficies primera y segunda opuestas. La segunda placa 462 está
montada dentro del segundo bloque receptor 422 para ocluir el
segundo agujero 432. La primera superficie de la segunda placa 462
está enfrente del segundo agujero 432, y la segunda superficie
opuesta de la segunda placa 462 mira al segundo agujero 432.
Cada chapa 461 y 462 tiene dos funciones.
Primera: cada chapa 461 y 462 es un aislante eléctrico que funciona
como una barrera de protección contra descargas electrostáticas.
Segunda:, cada chapa 461 y 462 es conductor térmico de manera que
sirve para conducir calor a y de la carcasa 430. En la realización
preferida actualmente contemplada, cada chapa 461 y 462 se fabrica
de alúmina (96% AL_{2}O_{3}) que tiene una resistencia
dieléctrica de 15 KV minuto y una conductividad térmica de
24-27 vatios/metro ºK @ 20ºC. Cada chapa 461 y 462
tiene un acabado superficial de la Textura Superficial Estándar
Nacional Americana de 35 micropulgadas o mejor (según la Norma
Nacional Americana ANSI B46.1-1985).
Como se representa en las figuras 7 y 9, el
primer agujero 431 está adaptado para recibir un primer sensor de
temperatura o sensor de temperatura del tubo 471. Igualmente, el
segundo agujero 432 está adaptado para recibir un segundo sensor de
temperatura o sensor de control de temperatura ambiente 472. Cada
sensor de temperatura 471 y 472 puede ser de cualquier tipo
convencional o especial adecuado. Un sensor actualmente contemplado
emplea un chip termistor NT_{C} que es similar al chip utilizado
en el termistor comercializado en Estados Unidos bajo las
designaciones DC95 y EC95 por Thermometrics Company con oficina en
808 U. S. Highway #1, Addison, New Jersey,
108817-4695, Estados Unidos de América. El diseño
electrónico detallado del chip termistor no forma parte de la
presente invención.
Cada sensor de temperatura 471 y 472 está unido a
la segunda superficie de la placa 461 y 462, respectivamente, con
un primer material de unión conductor térmico 474 (figuras 7, 8 y
11). En la realización preferida actualmente contemplada, el
material de unión 474 es un encapsulante epoxi comercializado bajo
la designación STYCAST 2850 FT por Emerson & Cuming, Inc, con
oficina en 77 Dragon Ct., Woburn, MA 01888, Estados Unidos de
América. Este material tiene conductividad térmica relativamente
alta, pero tiene una expansión térmica relativamente baja. Es
relativamente efectivo en aplicaciones de alto voltaje. El material
de unión 474 sirve para mantener firmemente en posición los
sensores de temperatura 471 y 472 y proporcionar buena conducción
térmica de la placa cerámica (461 ó 462) al sensor de temperatura
(471 ó 472).
El sistema también incluye un material aislante
eléctrico y térmico 478 (figuras 8 y 11). El material aislante
eléctrico y térmico 478 se extiende desde el primer material de
unión conductor térmico 474 en la primera placa 461 y encapsula el
primer sensor de temperatura 471. Igualmente, el material aislante
eléctrico y térmico 478 se extiende desde el segundo material de
unión conductor térmico 474 en la segunda placa 462 y encapsula el
segundo sensor de temperatura 472. En una realización preferida
contemplada actualmente, el material aislante 478 es un adhesivo
epoxídico comercializado bajo la designación ECCOBOND® 51 por
Emerson & Cuming, Inc., con oficina en 77 Dragon Ct., Woburn,
MA 01888, Estados Unidos de América.
El material aislante eléctrico y térmico 478
tiene dos funciones. Primera: sirve para aislar cada sensor de
temperatura con respecto al área alrededor de cada sensor que no
está directamente en contacto con el material de unión conductor
térmico 474 en cada placa cerámica (461 ó 462). Esto garantiza que
cada sensor de temperatura 471 y 472 solamente detecte el calor
conducido al sensor en la parte delantera del sensor mediante el
material de unión conductor térmico 474. En segundo lugar, el
material aislante 478 funciona como una barrera de protección
contra descargas electrostáticas.
En vista del hecho de que cada sensor 471 y 472
está situado detrás de una placa barrera de protección contra
descargas electrostáticas (461 ó 462) y está rodeado por el
material de protección contra descargas electrostáticas barrera
aislante 478, cada sensor está bien protegido contra la descarga
electrostática. Se podría producir descarga electrostática cuando
el operador de la bomba está cargando o descargando el tubo 54 y la
mano del operador está cerca de la parte delantera del chasis de
bomba 104 junto a los sensores de temperatura 471 y 472. Las chapas
461 y 462 y el material aislante 478 minimizarán, si no eliminarán,
los efectos nocivos de dicha descarga electrostática cerca de los
sensores de temperatura.
El sistema detector de temperatura antes descrito
400 sirve para proporcionar información a un sistema para controlar
la velocidad operativa del motor de bomba en función de las
temperaturas detectadas por el sistema. El sistema funcionará
efectivamente sin precisar detección directa de la temperatura del
líquido que fluye a través del tubo 54. Se apreciará que los
fluidos intravenosos se envasan y almacenan típicamente de forma
estéril. Por lo general, no hay forma práctica de detectar
directamente la temperatura del producto líquido que está siendo
bombeado por la bomba 50 y administrado por vía intravenosa al
paciente. En efecto, para garantizar la integridad del producto
líquido y minimizar la posibilidad de contaminación, es deseable
evitar insertar sensores u otros instrumentos a través del embalaje
o tubo a contacto con el producto líquido. Por consiguiente,
durante el funcionamiento de la bomba, el sistema detector de
temperatura de la presente invención usa datos de temperatura que se
acumula sin contactar directamente el interior del tubo 54 o el
líquido que contiene.
Inicialmente, el sistema de control para la bomba
50 lo programa el fabricante de la bomba en base a algunos valores
determinados experimentalmente como se explica con detalle más
adelante. Con referencia a la figura 11, el fluido que fluye a
través del tubo 54 se designa por la letra de referencia f. La
temperatura del fluido f dentro del tubo 54 en una posición
interior se designa en general en la figura 11 con T_{f}. Como se
representa en la figura 12, la temperatura del fluido T_{f} existe
en la interface de película entre el fluido f y la superficie
interior de la pared del tubo 54.
La temperatura ambiente dentro de la bomba (con
la puerta 90 cerrada) se designa en general en la figura 11 con
T_{a}. La temperatura ambiente T_{a} es la temperatura del aire
en la bomba cerrada (junto a la superficie exterior de la placa de
sensor de control 462 y junto a la superficie trasera del material
aislante 478 detrás de ambos sensores 471 y 472).
Si la temperatura del fluido T_{f} es más alta
que la temperatura ambiente T_{a} dentro de la bomba, existirá un
gradiente de temperatura cuando sea conducido desde el fluido f a
través de la pared del tubo 54, a través de la placa cerámica 461,
mediante el material de unión 474, y mediante el primer sensor de
temperatura 471. La temperatura caerá cuando el calor fluye a
través de la estructura, y esto se puede ilustrar esquemáticamente
en la figura 12 en un gráfico de temperatura en función de la
distancia de una posición de temperatura ambiente detrás del primer
sensor 471. La posición de temperatura ambiente detrás del primer
sensor 471 se ilustra diagramáticamente en el punto T_{a} en las
figuras 11 y 12. La figura 12 representa un entorno donde la
temperatura del fluido T_{f} es mayor que la temperatura ambiente
T_{a}.
Si el líquido se ha refrigerado de manera que la
temperatura T_{f} sea inferior a la temperatura ambiente
circundante T_{a} dentro de la bomba, el gráfico de los
gradientes de temperatura en la figura 12 se inclinaría en la
dirección del sensor de temperatura 471 hacia abajo con el aumento
de la distancia del sensor de temperatura 471 hacia el fluido f. Si
el calor se aleja del sensor de temperatura 471 o se aproxima al
sensor de temperatura 471 no importa para el análisis aquí
presentado.
Como se representa en la figura 12, existe un
gradiente de temperatura a través de la pared del tubo 54 entre la
temperatura del fluido T_{f} dentro del tubo y una temperatura
inferior T_{f} en el exterior de la pared de tubo en contacto con
la placa cerámica 461.
También hay un gradiente de temperatura a través
de la placa cerámica 461 de manera que la temperatura inferior en
la superficie interior de la placa 461 se puede designar
T_{c}.
Debido a un gradiente de temperatura a través del
material de unión 474, una temperatura inferior T_{s} se puede
designar en la interface entre el material de unión 474 y la
superficie del sensor de temperatura 471 junto al material de unión
474.
También existe un gradiente de temperatura a
través del sensor de temperatura 471 a una posición de menor
temperatura ambiente T_{a} junto al material aislante 478.
El material aislante 478 también rodea el sensor
de control ambiente 472. La placa 462 y el material de unión 474
delante del sensor 472 conducen el calor ambiente desde la cara
frontal interior de la bomba 50 al sensor de control de temperatura
ambiente 472. La temperatura ambiente T_{a} es detectada por el
sensor 472 a través de la placa 462 y el material 474. El gradiente
de temperatura a través de la placa 462 y el material 474 es muy
pequeño. Así, la temperatura real detectada por el sensor 472 está
suficientemente cerca de la temperatura ambiente real T_{a} en el
exterior de la placa 462 de manera que se puede considerar que el
sensor de temperatura 472 detecta la temperatura ambiente T_{a}.
Se ha hallado que esta aproximación a la temperatura ambiente
T_{a} es suficientemente exacta para la temperatura ambiente
normalmente existente en la bomba, y que la medición de la
temperatura por el sensor de control 472 se puede usar
ventajosamente en el sistema de compensación de temperatura del
fluido de la bomba como se describe con detalle más adelante.
La conducción calorífica a través de la
estructura del sistema de detección de temperatura se puede modelar
con algunas aproximaciones. Según la ley de Fourier para la
conducción calorífica de estado estable, la velocidad de conducción
calorífica unidimensional de un fluido a través de una estructura de
capas múltiples (energía por unidad de tiempo), q, se puede
calcular en general como función del área en sección transversal A
de la estructura, la conductividad térmica k de cada capa, la
longitud del recorrido de conducción L a través de cada capa, el
coeficiente de flujo de fluido h en la interface del fluido y la
capa adyacente, y la diferencia de temperatura \DeltaT entre el
fluido y el exterior de la estructura.
Específicamente,
(Ecuación 1)q
= \frac{A(\Delta T)}{\sum\limits_{i}\frac{L_{i}}{k_{i}} +
\sum\limits_{i}\frac{i}{h_{i}}}
Al aplicar la ecuación 1 a la estructura de la
presente invención como se ilustra diagramáticamente en la figura
12, se identifican los parámetros siguientes:
- k_{f} y L_{t}
- son la conductividad térmica y la longitud del recorrido en sección transversal de pared, respectivamente, del tubo 54.
- k_{c} y L_{c}
- son la conductividad térmica y la longitud de recorrido del grosor en sección transversal, respectivamente, de cada placa cerámica idéntica 461 y 462.
- k_{e} y L_{e}
- son la conductividad térmica y la longitud de recorrido en sección transversal, respectivamente, del material de unión conductor térmico 474.
- k_{s} y L_{s}
- son la conductividad térmica y la longitud de recorrido del sensor, respectivamente, a lo largo del recorrido del sensor 471 en la posición de la temperatura ambiente T_{a}.
- h_{f}
- es el coeficiente de película de fluido en la superficie interior del tubo 54.
- T_{f}
- es la temperatura del fluido f dentro del tubo 54.T
- T_{s}
- es la temperatura en la interface entre el sensor de temperatura del tubo 471 y el material de unión conductor térmico 474.
\newpage
- T_{a}
- es la temperatura del aire ambiente dentro de la bomba cerrada.
Se hacen otros supuestos. Específicamente, la
temperatura del aire ambiente T_{a} que rodea el material
aislante 478 se supone que es la misma para el sensor de
temperatura del tubo 471 y el sensor de control de temperatura
ambiente 472. Las conductividades térmicas k_{t}, k_{c},
k_{e} y k_{s} y el coeficiente de película h_{t} se suponen
que son constantes con respecto a temperatura en el rango de
interés. Las longitudes del recorrido de conducción L_{t},
L_{c}, L_{e} y L_{s} se supone que son uniformes a través del
área en sección transversal A de interés, y el área en sección
transversal A se supone que es constante. (Se puede emplear si se
desea el área media logarítmica para tubos redondos).
La velocidad de conducción calorífica del fluido
f a través de la estructura a la posición de temperatura ambiente
T_{a} adyacente al material 478 alrededor del sensor de
temperatura del tubo 471 en la realización ilustrada de la bomba 50
es
(Ecuación
2)q_{1} =
\frac{A(T_{f}-T_{a})}{\frac{L_{t}}{k_{t}}+\frac{L_{c}}{k_{c}}+\frac{L_{e}}{k_{e}}+\frac{L_{s}}{k_{s}}+\frac{I}{h_{f}}}
La velocidad de conducción calorífica del fluido
f a la posición en el sensor de temperatura del tubo 471 donde se
mide la temperatura T_{s} es
(Ecuación
3)q_{2} =
\frac{A(T_{f}-T_{s})}{\frac{L_{t}}{k_{t}}+\frac{L_{c}}{k_{c}}+\frac{L_{e}}{k_{e}}+
\frac{1}{h_{f}}}
Por sustitución en la ecuación 2:
q_{1} = U_{1}A(T_{f} -
T_{a}),
donde
(Ecuación
4)U_{1} =
\frac{1}{\frac{L_{t}}{k_{t}}+\frac{L_{c}}{k_{c}}+\frac{L_{e}}{k_{e}}+\frac{L_{s}
}{k_{s}}+\frac{1}{h_{f}}}
Por sustitución en la ecuación 3:
q_{2} = U_{2}A(T_{f} -
T_{s}),
donde
(Ecuación
5)U_{2} =
\frac{1}{\frac{L_{t}}{k_{t}}+\frac{L_{c}}{k_{c}}+\frac{L_{e}}{k_{e}}+
\frac{1}{h_{f}}}
Dado que la velocidad de conducción calorífica
debe ser igual en estado estable a lo largo del recorrido de
conducción calorífica del fluido f a la posición de la temperatura
ambiente T_{a} en el sensor de temperatura del tubo 471, q_{1} =
q_{2}. Así,
(Ecuación
6)U_{1}A(T_{f}-T_{a})=U_{2}A(T_{f}-T_{s})
Resolviendo la ecuación 6 para
T_{f} se
obtiene:
(Ecuación
7)T_{f} =
\frac{\left(\frac{U_{1}}{U_{2}}T_{a}\right)-T_{s}}{\left(\frac{U_{1}}{U_{2}}-1\right)}
Dado que el coeficiente de película h_{f} y las
conductividades térmicas k_{f}, K_{c}, k_{e} y k_{f} se
puede suponer que son constantes, y dado que las longitudes de
recorrido L_{f}, L_{c}, L_{e} y L_{a} son constantes,
U_{1} y U_{2} son por lo tanto constantes. Así, el cociente
U_{1}/U_{2} es una constante y se puede designar como b donde b
= U_{1}/U_{2}. Sustituyendo b en la ecuación 7 anteriormente se
obtiene:
(Ecuación
8)T_{f} =
\frac{bT_{a}-T_{s}}{(b-1)}
El fabricante de la bomba puede determinar
inicialmente b por experimento donde T_{f} se mide directamente
mientras que T_{s} y T_{a} se determinan a partir del sensor de
temperatura del tubo 471 y el sensor de control de temperatura
ambiente 472, respectivamente. Para ello, la ecuación 8 se resuelve
para b obteniendo:
(Ecuación 9)b
=
\frac{T_{f}-T_{s}}{T_{f}-T_{a}}
Entonces, para determinar experimentalmente b, la
temperatura del fluido T_{f} se puede mantener a un valor
seleccionado medido directamente por un tercer sensor de
temperatura adecuado (no representado en las figuras) que está en
contacto con el fluido f. Manteniendo T_{f} constante, T_{s} y
T_{a} se pueden determinar a partir del sensor de temperatura del
tubo 471 y el sensor de control de temperatura ambiente 472,
respectivamente. El valor de la constante b se puede calcular
posteriormente. Preferiblemente, el fabricante de la bomba calcula
varios valores determinados experimentalmente de b a varias
temperaturas de fluido diferentes T_{f} dentro de un rango de
temperatura que se espera normalmente encontrar para líquidos
refrigerados y líquidos a temperatura ambiente (o más calientes).
Un rango actualmente contemplado para T_{f} es aproximadamente
15-35ºC. Se puede calcular el valor medio de la
constante b determinado en el rango de T_{f}.
El valor medio calculado de la constante b se
puede emplear después en la ecuación 8 anterior para calcular la
temperatura del fluido T_{f} durante el funcionamiento normal de
la bomba (cuando la medición directa de la temperatura del fluido no
es factible). El valor calculado de T_{f} es una aproximación
suficientemente buena de la temperatura real del fluido de manera
que el valor calculado de T_{f} se puede usar como la base para
controlar más exactamente el caudal de la bomba. Para ello, los
sensores de temperatura 471 y 472 se han previsto como parte de un
sistema de control de bomba que comprueba continuamente las señales
de salida del sensor durante el funcionamiento normal de la bomba.
Se ha previsto un sistema microprocesador adecuado para calcular la
temperatura del fluido T_{f} (según la ecuación 8 explicada
anteriormente). La temperatura calculada del fluido T_{f} se usa
después como la base para regular la velocidad operativa de la
bomba. En particular, el caudal para una velocidad operativa
particular de la bomba a una temperatura ambiente estándar es
constante para un diseño de bomba concreto. El cambio de caudal en
función del cambio en la temperatura del fluido de la temperatura
ambiente estándar lo puede determinar fácilmente por experimento el
fabricante de la bomba. Tales datos experimentales pueden ser
utilizados por el fabricante de la bomba para proporcionar al
sistema de control de bomba con un sistema apropiado de variación
de la velocidad del motor de la bomba que acelerará o ralentizará
la velocidad del motor de la bomba para mantener el caudal
establecido por la enfermera u otro profesional médico.
Será fácilmente evidente por la descripción
detallada anterior de la invención y de sus ilustraciones que se
puede hacer numerosas variaciones y modificaciones sin apartarse
del alcance de los nuevos conceptos o principios de esta invención
definida por la materia de las reivindicaciones de patente
anexas.
Claims (11)
1. Una bomba peristáltica (50) adaptada para
recibir un tubo (54), caracterizada la bomba (50) porque
incluye:
un primer sensor de temperatura (471) colocado
junto a una porción de dicho tubo (54) dispuesto dentro de dicha
bomba peristáltica (50), estando construido dicho primer sensor de
temperatura (471) para detectar una temperatura del tubo (54)
dispuesto dentro de dicha bomba peristáltica (50); y
un segundo sensor de temperatura (472) construido
para detectar una temperatura ambiente dentro de dicha bomba
peristáltica (50), estando colocado dicho segundo sensor de
temperatura (472) en una posición térmicamente aislada del tubo (54)
dispuesto dentro de dicha bomba peristáltica (50).
2. La bomba (50) de la reivindicación 1
incluyendo además un sistema para regular una velocidad operativa
de dicha bomba peristáltica (50) en función de dicha temperatura
del tubo (54) dispuesto dentro de dicha bomba peristáltica (50) y
dicha temperatura ambiente.
3. La bomba (50) de la reivindicación 1
incluyendo además un aislante eléctrico (461, 462) dispuesto junto
a dicho primer sensor de temperatura (471), por lo que cuando dicho
tubo (54) está dispuesto dentro de dicha bomba peristáltica (50),
dicho aislante eléctrico (461, 462) está colocado entre dicho
primer sensor de temperatura (471) y el tubo (54) dispuesto dentro
de dicha bomba peristáltica (50).
4. La bomba (50) de la reivindicación 1
incluyendo además un sistema para detectar indirectamente la
temperatura de fluido que fluye a través del tubo (54) en dicha
bomba (50), incluyendo dicho sistema:
(A) un primer aislante eléctrico conductor
térmico (461, 462) que tiene superficies primera y segunda opuestas
y que está montado en dicha bomba (50) con dicha primera superficie
expuesta para contactar la superficie exterior de dicho tubo (54)
cuando dicho tubo (54) está cargado en dicha bomba (50);
(B) un primer material de unión conductor térmico
(474) que une dicho primer sensor de temperatura (471) a dicha
segunda superficie de dicho aislante eléctrico (461, 462);
(C) un primer material aislante eléctrico y
térmico (478) que se extiende desde dicho material de unión (474)
para encapsular dicho primer sensor de temperatura (471);
(D) un segundo aislante eléctrico conductor
térmico (461, 462) que está espaciado de dicho tubo (54), tiene
superficies primera y segunda opuestas, y está montado en dicha
bomba (50) con dicha primera superficie expuesta en dicha bomba (50)
a la temperatura ambiente de la bomba (50);
(E) un segundo material de unión conductor
térmico (474) que une dicho segundo sensor de temperatura (472) a
dicha segunda superficie de dicho segundo aislante eléctrico
conductor térmico (461, 462); y
(F) un segundo material aislante eléctrico y
térmico (478) que se extiende desde dicho segundo material de unión
conductor térmico (474) para encapsular dicho segundo sensor de
temperatura (472).
5. La bomba según la reivindicación 4 en la que
dicho primer aislante eléctrico conductor térmico (461, 462) es
idéntico a dicho segundo aislante eléctrico conductor térmico (461,
462).
6. La bomba según la reivindicación 5 en la que
cada dicho primer y segundo aislante eléctrico conductor térmico
(461, 462) es una placa cerámica.
7. La bomba según la reivindicación 4 en la que
dicho primer material de unión conductor térmico (474) es idéntico
a dicho segundo material de unión conductor térmico.
8. La bomba según la reivindicación 4 en la que
dicho primer material aislante eléctrico y térmico (478) es
idéntico a dicho segundo material aislante eléctrico y térmico
(478).
9. La bomba según la reivindicación 4 incluyendo
además una carcasa termoplástica (70) que define dos agujeros
espaciados para cada recibir uno de dichos sensores de
temperatura.
10. Un proceso para regular el flujo de fluido a
través de tubo flexible (54) en una bomba peristáltica (50) donde
una longitud del tubo (54) que se ha deformado peristálticamente
recupera su configuración original en sección transversal a una
velocidad dependiente de la temperatura del fluido, incluyendo dicho
procedimiento los pasos de:
A: detectar la temperatura en una posición en un
recorrido de transferencia de calor que incluye una porción de
dicho tubo (54) dentro de la bomba (50);
\newpage
B: detectar la temperatura ambiente dentro de la
bomba (50) en una posición espaciada de dicho tubo (54) y aislada
térmicamente de dicho recorrido de transferencia de calor; y
C: regular la velocidad operativa de la bomba
(50) en función de las dos temperaturas detectadas.
11. El proceso según la reivindicación 10 en el
que
el paso A incluye disponer un lado de un aislante
eléctrico conductor térmico (461, 462) contra la superficie
exterior de dicho tubo (54) en dicha bomba (50) y unir un primer
sensor de temperatura (471) al otro lado de dicho aislante
eléctrico (461, 462) con una capa conductora térmica interpuesta de
material de unión para definir dicho recorrido de transferencia de
calor de dicho tubo (54) a dicho primer sensor de temperatura (471),
y determinar la temperatura T_{a} de la superficie del material
de unión en dicho primer sensor de temperatura (471) medida por
dicho primer sensor de temperatura (471);
el paso B incluye disponer un segundo sensor de
temperatura (472) en dicha bomba (50) en una posición térmicamente
aislada de dicho recorrido de transferencia de calor, y determinar
la temperatura ambiente T_{a} medida por dicho segundo sensor de
temperatura (472);
el paso C incluye
(1) calcular periódicamente la temperatura
T_{f} del fluido en la superficie interior del tubo (54) según la
fórmula
T_{f} =
\frac{(bT_{a})-T_{s}}{(b-1)}
donde b es una constante
predeterminada empíricamente igual a (T_{f}
-T_{s})/(T_{f}-T_{a}) calculada a partir de un
valor medido de la temperatura T_{a} cuando ambas temperaturas
T_{f} y T_{a} están fijadas a valores seleccionados;
y
(2) variar la velocidad operativa de la bomba
(50) inversamente con, y en función de, los cambios de la
temperatura calculada T_{f}.
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2002
- 2002-04-03 US US10/115,311 patent/US6869425B2/en not_active Expired - Lifetime
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