ES2253280T3 - Aparato de compensacion de las diferencias de presion en valvulas de u na bomba de casete de tipo iv. - Google Patents

Abstract

Una bomba (10) empleada para infundir un fluido que fluye desde una fuente (12, 14) a un paciente, incluyendo: (a) una casete desechable (15) que tiene un alojamiento que define un recorrido de fluido desde un orificio de entrada (16) que está adaptado para acoplar en comunicación de fluido con la fuente (12, 14), a un orificio de salida (38) que está adaptado para acoplar en comunicación de fluido con un lugar de infusión en el paciente, e incluyendo un sensor de presión de entrada (24) que produce una señal indicativa de una presión cerca del orificio de entrada (16), y un sensor de presión de salida (34) que produce una señal indicativa de una presión cerca del orificio de salida (38), incluyendo dicho recorrido de fluido: (i) una cámara (30) cubierta por una membrana elastomérica; (ii) una válvula de entrada; y (iii) una válvula de salida; (b) una unidad de accionamiento (19) adaptada para acoplar con la casete desechable; y (c) una unidad de control.

Description

Aparato de compensación de las diferencias de presión en válvulas de una bomba de casete de tipo IV.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a un aparato usado para compensar diferencias de presión entre una entrada y salida de una bomba, y más específicamente, a un aparato para compensar diferencias de presión a través de la entrada y la salida de una bomba de infusión del tipo de casete usada para administrar fluidos medicinales por vía intravascular.

Antecedentes de la invención

El personal médico utiliza varios tipos de bombas para infundir medicamentos al cuerpo del paciente. De éstas, las bombas de infusión de casete son preferidas con frecuencia porque proporcionan velocidad y volumen más exactamente controlados de infusión de medicamento que otros tipos de bombas de infusión. Una bomba de casete emplea una casete de plástico desechable acoplada en una línea de fluido que se extiende entre un depósito de medicamento y el cuerpo del paciente.

En un diseño de la técnica anterior de una bomba de casete de infusión, la casete incluye una envuelta o alojamiento de plástico que tiene una sección delantera unida a una sección trasera. Se encapsula una hoja o membrana elastomérica fina entre las dos secciones. Fluye fluido desde uno de dos orificios de entrada seleccionables a una cámara de bombeo definida por una depresión cóncava en una de las secciones a través de pasos formados en el alojamiento. La casete se introduce en un receptáculo apropiado de un chasis de bomba que incluye un controlador por microprocesador y un accionador accionado por motor. Un émbolo accionado por el motor en el accionador de bomba desplaza la membrana elastomérica para empujar fluido desde la cámara de bombeo hacia un orificio de salida a presión. El chasis de bomba proporciona así la fuerza de accionamiento que bombea fluido a través de la casete. El control de microprocesador es programable para administrar un volumen seleccionado de fluido al paciente a una velocidad de flujo seleccionada. Además, el chasis de bomba puede incluir uno o varios sensores de presión y sensores de burbuja de aire usados para supervisar el proceso de infusión de medicamento como protección contra los problemas potenciales que pueden surgir durante la administración de medicamento.

Están disponibles las bombas de casete de canal único y múltiple. Una bomba de casete multicanal permite administrar selectivamente más de un tipo de fluido medicinal a un paciente usando una sola casete de bomba. Tales bombas se usan frecuentemente en asociación con terapias de administración intravenosa (IV) de medicamento.

Cuando las condiciones de presión de entrada y salida de la bomba son aproximadamente iguales, las bombas de infusión del tipo de casete son bastante exactas. Sin embargo, cuando las presiones en la entrada y salida de la bomba varían sustancialmente, se degrada la exactitud de administración de las bombas de casete. Si la velocidad de administración es relativamente baja, como con frecuencia es el caso en aplicaciones pediátricas, y si la presión diferencial excede de 3 psi, la exactitud se deteriora considerablemente, y se puede producir flujo retrógrado. En flujo retrógrado, pasa fluido desde el sistema vascular del paciente hacia la bomba, lo que puede dar lugar a que se aspire sangre de un paciente del cuerpo del paciente a la línea IV.

Aunque dicho flujo retrógrado se produce solamente brevemente, y la exactitud de la velocidad de administración no se deteriora severamente, el impacto visual de incluso una cantidad pequeña de sangre en una línea IV puede ser sumamente perturbador para cuidadores, pacientes y visitantes. Es más probable que se produzca flujo retrógrado si la fuente de fluido de la bomba está a menos altura que el lugar de entrada de una línea IV al cuerpo del paciente, porque la presión de entrada es entonces menor que la presión de salida debido a la presión de carga.

El efecto que una presión diferencial tiene en la exactitud del caudal de una bomba de casete depende de si la presión en la entrada de la bomba es mayor o menor que la presión en la salida de la bomba. Una presión de entrada más alta de la bomba, que se debe típicamente a una mayor elevación del depósito de fluido con relación a la bomba (es decir, la presión de carga del depósito), hace frecuentemente que el caudal exceda el valor deseado al que se programa la administración de la bomba. A la inversa, una presión de salida más alta de la bomba, que puede ser producida por una línea de fluido parcialmente restringida conectada a la salida de la bomba o por el lugar de entrada al paciente que está más alto que la entrada de la bomba, pueden hacer que el caudal disminuya por debajo del valor deseado.

En un entorno de presión equilibrado, las bombas de casete tienden a actuar como bombas de desplazamiento constante, de manera que cada ciclo de bombeo suministre el mismo volumen de fluido. La velocidad de administración del fluido se controla variando el número de ciclos de bombeo por unidad de tiempo; así, las velocidades de administración más altas requieren ejecutar más ciclos de bombeo durante un intervalo de tiempo dado que las velocidades de administración más bajas. El ciclo de bombeo de la bomba de casete de la técnica anterior antes descrita brevemente corresponde a un émbolo que desvía la membrana elastomérica a la cámara en la que se contiene el volumen constante de fluido, expulsando por ello el fluido de la cámara a través de una válvula de salida. La posición del émbolo es controlada por un microprocesador. Es posible cambiar la presión de administración del volumen constante de fluido a administrar a la línea de fluido que está acoplada al cuerpo del paciente regulando la posición del émbolo al comienzo de cada ciclo de bombeo. Dado que el volumen de fluido administrado durante cada ciclo (y por lo tanto el volumen de la cámara en la que se contiene el fluido) es relativamente pequeño (se administra generalmente aproximadamente 333 \mul de fluido por ciclo), un cambio muy pequeño en la posición inicial del émbolo tendrá un impacto significativo en la presión de la cámara de bombeo, y por ello en la presión de administración.

Claramente, sería deseable proporcionar una bomba de casete en ella que se utilice un ciclo de bombeo de presión compensada para minimizar el efecto de las presiones diferenciales entre la entrada y salida de la bomba. Una bomba de casete que logra este beneficio y que tiene tasas de flujo exactas bajo condiciones de presión variables no se describe en la técnica anterior. Preferiblemente, tal sistema usaría un modelo cinético de presión multicomponente para determinar la compensación de presión requerida debido a una presión diferencial entre la entrada y salida de la bomba de casete. Tal sistema usaría preferiblemente mediciones de presión en tiempo real en la entrada y salida de la bomba para determinar la presión diferencial, y después usaría un algoritmo empíricamente determinado para determinar el grado en que la posición del émbolo se deberá ajustar para aumentar o disminuir la presión de administración. La velocidad de administración se puede optimizar más cambiando la velocidad de los ciclos de bombeo en función del volumen real administrado durante cada ciclo de bombeo. Preferiblemente tal modelo se usaría para compensar la presión de la administración de fluidos medicinales para bombas de casete de canal único o múltiple. Será así evidente que controlar con precisión la administración de fluidos medicinales bajo condiciones de presión variables usando un modelo de compensación de presión proporcionaría ventajas significativas sobre la técnica anterior.

US-A-4840542 describe una bomba de infusión incluyendo una cámara de bombeo definida en una casete, un elemento de bombeo movido por un motor paso a paso y una sola celda de carga para comprobar la fuerza ejercida por el motor paso a paso en un cubo del elemento de bombeo. Se define un recorrido de fluido continuo que se extiende desde una entrada a una salida a través de una cámara de suministro y la cámara de bombeo. También se ha previsto un microprocesador para controlar el sistema, en particular para controlar un motor paso a paso que mueve una válvula de administración (salida) y selecciona, según la velocidad seleccionada por un operador, la velocidad de movimiento del motor paso a paso. Por medio de las lecturas de la celda de carga y de valores umbral de presión programados, el microprocesador es capaz de mantener una presión relativa constante en la cámara de bomba y, si la celda de carga no detecta la captura de una carga completa de fluido a la cámara de bomba, la operación de la bomba se para y se emite una alarma.

US-A-5108367 describe un sistema de infusión en el que se realizan diferentes lecturas de presión dentro de una cámara de presión, que está hacia abajo de una cámara de bombeo. El sistema de infusión incluye además un procesador que se programa para mover el pistón de bombeo según pasos preseleccionados y, al final de cada paso, lee y almacena la lectura de presión de la cámara de presión. El procesador también se establece para comparar la diferencia de las lecturas para determinar si hay aire en la línea y emitir una señal de alarma si el cambio de presión es inferior a un mínimo preseleccionado. Si no hay aire en la línea, el procesador retira el pistón de bombeo de la cámara de bombeo a una distancia seleccionada según las lecturas de presión dentro de la cámara de presión.

US-A-4842584 describe una casete desechable que tiene una cámara de bombeo y una bomba que es controlada por un microprocesador. El microprocesador recibe señales de un sensor de presión que comprueba la presión dentro de una cámara, que está hacia abajo de la cámara de bombeo. Comparando la señal detectada con un valor almacenado, el microprocesador hará sonar una alarma y el accionador de bomba se bloquea.

US-A-5554115 describe un sensor para medir presiones en una bomba de casete próxima y distal a una cámara de bombeo. La bomba de casete incluye un controlador de bomba incluyendo un microcontrolador que lleva a cabo un procedimiento que determina un error de desviación que resulta de la rigidez de la membrana elastomérica que encierra la cámara de bombeo y lo compensa.

US-A-5989222 describe un sistema para detectar la presencia de oclusión en una línea intravenosa que suministra un líquido medicinal a un paciente. Se han previsto sensores de presión próximo y distal que producen señales que se muestrean al menos una vez por segundo para garantizar que los valores de presión máxima no se superen en cada una de las regiones próxima y distal supervisadas por los sensores.

US-A-5292306 describe un sistema de bombeo que incluye una cámara de bombeo cuya presión interna se verifica durante el tiempo por medio de un único sensor de presión y se analiza para averiguar la existencia de oclusiones o bloqueos en el sistema.

Resumen de la invención

Según la presente invención, se define una bomba de presión compensada para mantener una administración exacta de fluido a un paciente cuando existe una presión diferencial entre una entrada y salida de la bomba. La bomba incluye una unidad de accionamiento de fluido que está adaptada para acoplar con una línea de fluido y expulsar fluido de una fuente para infusión al paciente a través de la línea de fluido.

Una unidad de control está acoplada a la unidad de accionamiento de fluido para controlar su operación. Un primer sensor de presión comprueba la presión de entrada a la bomba, y un segundo sensor de presión comprueba la presión de salida de la bomba. Ambos sensores de presión primero y segundo están acoplados eléctricamente a la unidad de control. La unidad de control se programa para determinar una presión diferencial entre la entrada y la salida de la bomba, y la unidad de control usa un algoritmo almacenado en una memoria para determinar un factor de corrección a aplicar para compensar la presión diferencial entre la entrada y la salida, garantizando así la administración exacta del fluido al paciente. Además de corregir las diferencias de presión a través de las válvulas de la bomba, el algoritmo puede incluir un factor de corrección que compensa las diferencias de calibración entre múltiples sensores de presión, así como un factor de corrección que compensa diferencias entre volúmenes deseados de admisión de fluido y volúmenes reales de admisión de fluido, así como diferencias entre volúmenes deseados de administración de fluido y volúmenes reales de administración de fluido.

Preferiblemente, la unidad de control incluye un microprocesador sensible a pasos de programa almacenados en una memoria incluida en la unidad de control. La bomba incluye una interface de usuario acoplada a la unidad de control para que un operador pueda introducir al menos un parámetro para controlar la administración del fluido al paciente, correspondiente a una velocidad de flujo de fluido, un volumen de flujo de fluido, un tiempo de flujo de fluido, y/o una duración de flujo de fluido. También preferiblemente, el factor de corrección cambia una presión de administración del fluido, y/o una duración de tiempo entre ciclos sucesivos de la bomba. El algoritmo usado para determinar el factor de corrección se determina empíricamente. En una realización preferida, la unidad de accionamiento de fluido incluye una membrana elastomérica que recubre una cámara en la bomba. La cámara está en comunicación de fluido con la fuente y el paciente. Un elemento accionado que está acoplado a un motor ejerce una fuerza en la membrana elastomérica, desplazándola a la cámara, haciendo por ello que el fluido sea expulsado de la cámara al paciente. El factor de corrección determinado por el algoritmo se expresa como una posición del elemento accionado con relación a la membrana elastomérica. En esta realización, la posición corregida del elemento accionado con relación a la membrana elastomérica que se determina por el algoritmo corresponde a una posición corregida para el elemento accionado al comienzo de un ciclo de bombeo, es decir, antes de que el elemento accionado ejerza la fuerza en la membrana elastomérica que hace que el fluido sea expulsado de la cámara al paciente.

Cuando la unidad de control determina que la presión en la salida de la bomba es mayor que la presión en la entrada, la unidad de control avanza el elemento accionado a la cámara a una posición determinada por el algoritmo, y cuando la unidad de control determina que la presión en la salida es menor que la presión en la entrada, la unidad de control retira el elemento accionado de la cámara a una posición determinada por el algoritmo. En cualquier caso, el elemento accionado siempre está en contacto con la membrana elastomérica durante cualquier segmento de un ciclo de bombeo.

El algoritmo emplea una primera tabla de consulta en la que se indica un primer valor en función de una presión medida por el sensor que comprueba la presión de entrada, y una segunda tabla de consulta en la que se indica un segundo valor en función de una presión medida por el sensor que comprueba la presión de salida. El factor de corrección se determina combinando el primer valor y el segundo valor obtenidos de las tablas de consulta primera y segunda. Las tablas de consulta se determinan preferiblemente de forma empírica. El algoritmo usa preferiblemente una presión medida por el sensor que comprueba la presión de salida después de que el elemento accionado ha ejercido una fuerza en la membrana elastomérica y el fluido ha sido desplazado y empujado a la línea de fluido hacia el paciente, al determinar el factor de corrección para el ciclo de bombeo siguiente.

Después de que el elemento accionado ha ejercido una fuerza en la membrana elastomérica y el fluido es expulsado de la cámara, la unidad de control usa el algoritmo para determinar el volumen real de fluido suministrado al paciente, y después calcula un factor de corrección que determina cómo el tiempo del ciclo de bombeo siguiente se ha de modificar para mantener una velocidad de administración deseada del fluido al paciente. La bomba incluye preferiblemente una válvula de entrada y una válvula de salida.

El factor de corrección que corresponde a una diferencia entre un volumen deseado de admisión de fluido, y un volumen real de admisión de fluido se determina muestreando una primera presión cerca del orificio de entrada después de que la cámara se ha llenado con el volumen de admisión deseado desplazando el elemento accionado a una primera posición, y moviendo después el elemento accionado a una segunda posición, de tal manera que se disminuya el volumen de la cámara. El sensor de presión de entrada determina una segunda presión cerca del orificio de entrada que excede de la primera presión cerca del orificio de entrada en una cantidad predeterminada. El algoritmo determina el volumen real de admisión de fluido en función de la primera presión cerca del orificio de entrada, la segunda presión cerca del orificio de entrada, la primera posición del elemento accionado, y la segunda posición del elemento accionado; y determina una diferencia entre el volumen deseado de admisión de fluido y el volumen real de admisión de fluido. Preferiblemente, la cantidad predeterminada es aproximadamente 1 psi. La diferencia entre el volumen deseado de admisión de fluido y el volumen real de admisión de fluido se utiliza para incrementar la exactitud de la infusión de fluido añadiendo la diferencia entre el volumen deseado de admisión de fluido y el volumen real de admisión de fluido a un volumen deseado de admisión de fluido de un ciclo de bombeo siguiente. Preferiblemente, las relaciones funcionales entre el volumen de admisión de fluido, la presión próxima, y la posición del elemento accionado se determinan empíricamente. El algoritmo puede compensar las diferencias de calibración entre un sensor de presión de entrada y un sensor de presión de salida. Los pasos empleados para llevar a cabo esta función incluyen abrir la válvula de entrada mientras la válvula de salida está cerrada, llenando así la cámara de bombeo con fluido, y cerrando la válvula de entrada cuando la cámara se ha llenado de un volumen deseado de fluido. El paso siguiente determina una presión cerca del orificio de entrada y una presión cerca del orificio de salida usando los sensores de presión de entrada y salida. Una posición de la membrana elastomérica se regula de tal manera que una presión del fluido dentro de la cámara sea equivalente a la presión cerca del orificio de salida; y después se abre la válvula de salida. A continuación, el sensor de presión de salida se utiliza para determinar si un pico de presión acompaña a la apertura de la válvula de salida (siendo indicativo el pico de presión de una diferencia de calibración entre el sensor de presión de entrada y el sensor de presión de salida). El pico de presión es utilizado por el algoritmo para compensar la diferencia de calibración en el ciclo de bombeo siguiente.

En una realización alternativa, la bomba incluye solamente un sensor de presión en comunicación de fluido con un lado de salida de la bomba, y un primer ciclo de bombeo no está compensado. Se toman dos lecturas de salida de presión durante cada ciclo, una al comienzo del ciclo de la bomba cuando la cámara está llena de fluido, y otro cuando se está terminando la expulsión de fluido de la cámara. En el ciclo de bombeo siguiente, la posición del elemento accionado se regula con relación a la cámara para compensar cualquier presión diferencial entre las dos lecturas tomadas en el ciclo de bombeo previo.

Otro aspecto de la presente invención se dirige a un método que incluye pasos generalmente consistentes con las funciones implementadas por los componentes del aparato descrito anteriormente. Otro aspecto de la presente invención se dirige a un algoritmo que incluye pasos también generalmente consistentes con la descripción expuesta anteriormente.

Breve descripción de las figuras del dibujo

Los aspectos anteriores y muchas de las ventajas concomitantes de esta invención se apreciarán más fácilmente a medida que se entienda mejor por referencia a la descripción detallada siguiente, tomada en unión con los dibujos anexos, donde:

La figura 1 es un diagrama esquemático de bloques de una bomba de casete de presión compensada, multicanal, según la presente invención.

La figura 2A es un diagrama esquemático de bloques de la bomba de casete de presión compensada multicanal de la figura 1, mostrando un émbolo accionado en una posición inicial (no compensada) con relación a una cámara de bombeo cubierta por una membrana elastomérica, como será apropiado cuando no se requiera compensación de presión.

La figura 2B es un diagrama esquemático de bloques de la bomba de casete de presión compensada multicanal de la figura 1, mostrando el émbolo accionado en una posición retirada (compensada) con relación a la cámara de bombeo cubierta por una membrana elastomérica, compensando así una presión próxima que es mayor que una presión
distal.

La figura 2C es un diagrama esquemático de bloques de la bomba de casete de presión compensada multicanal de la figura 1, mostrando el émbolo accionado en una posición avanzada con relación a la cámara de bombeo cubierta por una membrana elastomérica, compensando así una presión próxima que es menor que una presión distal.

La figura 3 es un diagrama de ciclo de válvula para una bomba de canal único de presión compensada, según la presente invención.

La figura 4 es un diagrama de ciclo de válvula para una bomba multicanal de presión compensada, según la presente invención.

La figura 5 es un gráfico que muestra la posición del émbolo accionado en función de la presión distal.

La figura 6 es un gráfico que muestra la posición del émbolo accionado en función de la presión de suspensión distal (la presión próxima calibrada con relación a la presión distal).

La figura 7 es un gráfico que muestra el volumen de la cámara elastomérica de bombeo con el émbolo accionado en la posición de +169 pasos en función de la presión distal.

La figura 8 es un gráfico que muestra el volumen de la cámara elastomérica de bombeo con el émbolo accionado a la posición inicial en función de la presión de suspensión distal.

La figura 9 es un gráfico que muestra el volumen nominal de casete en función de la posición del émbolo accionado.

Y la figura 10 es un gráfico que muestra la posición del émbolo accionado en función de un volumen de admisión deseado.

Descripción de la realización preferida Visión general de la presente invención

La presente invención emplea un algoritmo para compensar una presión diferencial entre la entrada y salida de una bomba de infusión del tipo de casete para mejorar la exactitud de la bomba, en particular a bajas tasas de flujo. Una realización preferida de la presente invención se incorporará en la bomba de infusión PLUM A+^{TM} de Abbott Laboratories, que se usará en unión con su Casete PLUM^{TM}. El algoritmo usado en esta realización se ha determinado empíricamente para estos productos específicos. Sin embargo, se deberá observar que se puede determinar empíricamente un algoritmo similar para otros diseños de casetes de infusión y bombas de infusión. La presente invención no se limita así de ningún modo al diseño específico de la bomba y casete explicadas a continuación.

Los términos "próximo" y "entrada" en el sentido en que se usan aquí en conexión con la descripción siguiente y las reivindicaciones que siguen, se refieren de forma sinónima a la porción de la casete que se acopla en comunicación de fluido con una línea de fluido (o líneas) adaptada para acoplarse a un suministro de fluido o depósito de fluido. Los términos "distal" y "salida" se refieren igualmente de forma sinónima a la porción de la casete que se acopla en comunicación de fluido con una línea de fluido adaptada para conectarse a un paciente.

Dado que la descripción siguiente de una realización preferida de la presente invención se refiere a su uso con la Bomba PLUM A+ y la casete PLUM, algunos aspectos se determinan por sus especificaciones operativas. Por ejemplo, un volumen administrable por ciclo de bombeo en esta realización es de 0-500 \mul, siendo un volumen preferido aproximadamente 333 \mul. La velocidad de administración no compensada es variable de 0-999 ml/h, y la velocidad de administración compensada es variable de 0,1-500 ml/h. El rango de presiones distal y próxima operables es aproximadamente -11,0 psi a 14,0 psi. En general, el muestreo de presión se produce durante aproximadamente 2 ms/muestra, en aproximadamente un período de muestreo de 50 ms. La pluralidad de muestras se promedian para minimizar las variaciones de detección de presión.

Esta realización de la presente invención permite verificar las presiones distal (de salida) y próxima (de entrada) de la casete de bomba, determinando la presión diferencial entre las dos, y ajusta el ciclo de bombeo para compensar esta presión diferencial. El ciclo de bombeo se regula incrementando o disminuyendo la presión del fluido medicinal dentro de la casete de bomba, y si es preciso, cambiando el tiempo del ciclo de la bomba. La presión diferencial se determina de nuevo antes del inicio de cada ciclo de bombeo. Un factor de corrección se determina por el algoritmo, y la presión del fluido medicinal dentro de la casete de bomba se regula consiguientemente. Cuando el fluido sale de la casete de bomba, su presión también se utiliza para determinar el volumen real de fluido suministrado por el ciclo de bombeo corriente. Esta información la utiliza el algoritmo para determinar cómo se deberá cambiar el tiempo del ciclo de bombeo siguiente para lograr un caudal deseado. Preferiblemente, el tiempo se cambia variando la duración de la carrera de administración de la bomba. Este proceso de compensación de presión se repite para cada ciclo. Otros detalles de la realización preferida son los siguientes.

Detalles de una realización preferida

Con referencia a la figura 1 se representa una bomba de casete multicanal de infusión 10 que implementa la presente invención. Una fuente 12 de fluido medicinal A y una fuente 14 de fluido medicinal B están acopladas en comunicación de fluido con un extremo próximo 16 de una casete 15. El flujo de fluido medicinal A a la casete es controlado selectivamente por una válvula de suministro 20, y el flujo de fluido medicinal B es controlado selectivamente por una válvula de suministro 18. Si la casete 15 se ha de utilizar para bombear solamente uno de estos dos fluidos medicinales a un tiempo, solamente se abre la válvula de suministro apropiada 18 o 20 para seleccionar el fluido medicinal a bombear. El fluido medicinal seleccionado (o los fluidos) fluye(n) después a través de un sensor de aire 22 y a una cámara mezcladora 26. El sensor de aire y la cámara mezcladora son características comunes de las bombas de infusión del tipo de casete. La finalidad del sensor de aire es detectar burbujas de aire que puede ser arrastradas en el fluido medicinal A y/o B antes de que el fluido se introduzca en la cámara de bombeo y en el paciente. Las burbujas de aire excedentes que entran en la corriente sanguínea del paciente pueden producir un embolismo de aire con consecuencias potencialmente nocivas. Un sensor de presión próximo (o de entrada) 24 está dispuesto dentro de la cámara mezcladora 26. El fluido o fluidos medicinal(es) seleccionado(s) sale(n) de la cámara mezcladora a través de una válvula de entrada 28, cuando la válvula de entrada está en su posición abierta, y a una cámara de bombeo 30. Se describen detalles de los sensores de presión adecuada para uso con la presente invención y de otros aspectos de la casete en la Patente de Estados Unidos, del mismo cesionario, número 5.554.115, cuya memoria descriptiva y dibujos se incorporan aquí específicamente por referencia.

Las bombas de infusión del tipo de casete son bombas de desplazamiento constante. Por lo tanto, el volumen de fluido medicinal en la cámara 30 es en general el mismo para cada ciclo de bombeo. La presión diferencial entre los lados próximo y distal de la casete se puede compensar incrementando o disminuyendo la presión del volumen constante de fluido dentro de la cámara de bombeo 30, según sea apropiado. Como se ha indicado anteriormente, el volumen de administración preferible del fluido medicinal contenido dentro de la cámara 30 es 333 para esta realización particular. A causa del pequeño volumen de la cámara, solamente se requiere un cambio muy pequeño en el volumen relativo de la cámara 30 para proporcionar un aumento o disminución de la presión del fluido medicinal dentro de la cámara. Un lado de la cámara 30 se cubre con una membrana elastomérica 29. Se expulsa fluido medicinal de la cámara de bombeo 30 (cuando se cierra la válvula de entrada 28 y se abre una válvula de salida 32), por la acción de un émbolo 42 (mostrado esquemáticamente en las figuras 2A-2C) que actúa en la membrana elastomérica, empujando la membrana elastomérica a la cámara para desplazar el fluido que contiene. La regulación de la presión dentro de la cámara 30 se puede realizar fácilmente con un cambio incremental de la posición del émbolo con relación a la cámara antes del comienzo de un ciclo de bombeo. En la realización preferida, la posición del émbolo es variable de -489 pasos a + 220 pasos, donde una posición inicial se define a 0 pasos. Una distancia de carrera nominal para que el émbolo 42 administre 333 \mul de fluido es + 169 pasos.

La válvula de entrada 28 y la válvula de salida 32 se forman en la casete y se cierran cuando varillas (no representadas) movidas por la unidad de accionamiento 19 actúan en la membrana elastomérica para cerrar el flujo a través del paso de fluido de la casete. Los detalles de este mecanismo no se describen aquí, pero son conocidos por los expertos en esta técnica. Cuando la válvula de salida 32 está en su posición abierta, el fluido medicinal expulsado de la cámara fluye a través pasando por un sensor de presión distal 34, a través de un sensor distal de aire 36, y sale de la casete para ser transportado a un paciente 40. La bomba de infusión multicanal 10 también incluye una unidad de control 17 y una unidad de accionamiento 19. La unidad de control 17 incluye preferiblemente un microprocesador y una memoria (no mostrada por separado); sin embargo, se entenderá que la unidad de control puede usar alternativamente otros tipos de dispositivos lógicos para realizar el algoritmo, tal como control lógico cableado, un circuito integrado específico de aplicación, etc. El algoritmo se almacena como una pluralidad de instrucciones en lenguaje de máquina y datos dentro de la memoria. El microprocesador recibe información del sensor de presión distal 34 y del sensor de presión próximo 24, e implementa el algoritmo para determinar si la posición del émbolo se deberá avanzar o retirar para compensar la presión diferencial (véase las figuras 2A-2C). La unidad de accionamiento 19 incluye un primer motor (un motor eléctrico, no mostrado específicamente) que está acoplado con accionamiento al émbolo 42, que expulsa fluido de la cámara 30.

El algoritmo compensa una presión diferencial detectada entre el extremo próximo 16 y un extremo distal 38 de la bomba de casete cambiando primariamente la posición del émbolo con relación a la cámara 30 para incrementar o disminuir la presión dentro de la cámara antes de que se produzca la carrera de bombeo real. El algoritmo también puede cambiar el tiempo del ciclo de la bomba controlando la unidad de accionamiento 19. Otros detalles del algoritmo se explican a continuación.

Las figuras 2A-2C ilustran cómo un cambio en la posición del émbolo con relación a la cámara afecta al volumen de la cámara 30, y así la presión del fluido dentro de la cámara durante un ciclo de bombeo. Por razones de sencillez, solamente el fluido medicinal A se representa en estas figuras. Sin embargo se deberá entender que, alternativamente, la presente invención se puede aplicar a compensar una presión diferencial de fluido medicinal B, o para una combinación de fluido medicinal A y fluido medicinal B que está pasando a través de la bomba de casete multicanal de infusión 10. En la figura 2A, el émbolo 42 se representa en una posición inicial (en la posición del paso 0). Esta posición corresponde al inicio de un ciclo de bombeo en el que no se necesita compensación de presión diferencial. Obsérvese que el émbolo 42 está en contacto con la membrana elástica de la cámara de bombeo 30, produciendo una ligera deflexión de la membrana. Al comienzo de un ciclo de bombeo, el émbolo 42 está en posición extendida a + 169 pasos, la válvula de salida 32 está cerrada, la válvula de entrada 28 está abierta, y la válvula de suministro 20 está en la posición abierta (para la selección solamente de fluido medicinal A). La cámara de bombeo 30 se llena de la cantidad apropiada de fluido medicinal para la bomba de casete, preferiblemente de aproximadamente 333 \mul para esta realización, retirando el émbolo 42.

Cuando el algoritmo determina que para compensar apropiadamente una presión diferencial, la presión de administración se debe reducir (es decir, porque la presión próxima es mayor que la presión distal), el émbolo se retira (mientras que la válvula de entrada 28 y la válvula de salida 32 están cerradas) por el número de pasos determinado por el algoritmo. Obsérvese que la unidad de accionamiento 19 incluye preferiblemente un motor paso a paso (no mostrado por separado), y por lo tanto es apropiado hacer referencia al desplazamiento del émbolo 42 en términos de pasos del motor paso a paso.

La figura 2B muestra el émbolo 42 retirado para compensar esta condición de presión diferencial. La válvula de entrada 28 y la válvula de salida 32 están en su posición cerrada, y será evidente que el volumen de la cámara de bombeo 30 se ha incrementado (con relación a su volumen en la figura 2A) debido a la retracción del émbolo. En consecuencia, la presión dentro de la cámara de bombeo 30 se reduce efectivamente antes de que el émbolo se desplace el número de pasos necesarios para bombear 333 \mul nominales de fluido.

A la inversa, cuando el algoritmo determina que la presión de administración se tiene que aumentar para compensar la presión próxima que es menor que la presión distal, el émbolo se avanza inicialmente a la cámara un incremento determinado según el algoritmo.

La figura 2C muestra claramente que cuando el émbolo está en esta posición avanzada, la cámara de presión 30 tiene un volumen reducido. Por lo tanto, la presión del fluido medicinal dentro de la cámara de bombeo 30 se aumentará bajo estas condiciones.

La figura 3 proporciona detalles de un diagrama de sincronización de ciclo de bombeo para la bomba de casete multicanal 10 en el que solamente se está infundiendo un único suministro de fluido medicinal. Mientras la bomba de infusión está operando de esta manera, la válvula de suministro 20 de fluido medicinal A está en su posición abierta en todo momento, y la válvula de suministro 18 de fluido medicinal B está en su posición cerrada en todo momento. Naturalmente, también es posible que un usuario desee administrar solamente fluido medicinal B, en vez de fluido medicinal A, en cuyo caso las posiciones de las válvulas se alterarían consiguientemente. Como se representa en la figura 3, un ciclo único de la bomba de casete de infusión tiene cuatro partes separadas cuando solamente se está infundiendo un único suministro de fluido medicinal. En la Parte 1 de cada ciclo de bombeo, la válvula de entrada 28 está inicialmente en su posición abierta y después se cierra rápidamente. La válvula de salida 32 está en su posición cerrada, y el émbolo 42 está inicialmente en una posición inicial 44. En este punto, el fluido medicinal A ha llenado la cámara 30, y después de cerrar la válvula de entrada, la cámara se aísla, de manera que todo cambio en la posición de émbolo 42 afectará a la presión del fluido atrapado dentro de la cámara. La posición inicial del émbolo 44 corresponde a la posición deseada del émbolo 42 si las presiones próxima y distal son sustancialmente equivalentes (es decir, cuando no se requiere compensación).

El émbolo 42 permanece en posición inicial 44 hasta que el microprocesador en la unidad de control 17 ha recibido lecturas de presión del sensor de presión próximo 24 y del sensor de presión distal 34. Una vez que el microprocesador en la unidad de control 17 ha recibido estas lecturas de presión, las lecturas de presión son utilizadas por el algoritmo almacenado en la memoria de unidad de control 17 para determinar la presión diferencial entre las dos lecturas, y se determina un factor de corrección. Este factor de corrección se expresa como un cambio de paso en la posición del émbolo 42. En el gráfico ejemplar de tiempo del ciclo de bombeo ilustrado en la figura 3, se supone que el algoritmo ha determinado que el émbolo se ha de retirar para hacer que la presión de administración se reduzca (como se ilustra en la figura 2B). Una vez determinado este factor de corrección, la unidad de control 17 hace que la unidad de accionamiento 19 retire el émbolo el número deseado de pasos a una posición de presión compensada del émbolo 46 (ilustrado en la Parte I de la figura 3).

En esta realización preferida, la extensión máxima del émbolo es +229 pasos de la posición inicial del émbolo, y la posición de retirada mínima es -220 pasos de la posición inicial del émbolo. La carrera de extensión de administración nominal para el émbolo es +169 pasos de la posición inicial del émbolo. Cuando las presiones distal y próxima son iguales, la carrera de extensión nominal del émbolo de 169 pasos administrará los 333 \mul deseados del fluido medicinal seleccionado al paciente.

Preferiblemente, las presiones distal y próxima usadas por el algoritmo para determinar la posición correcta del émbolo serán una media de múltiples lecturas de presión. La relación funcional siguiente convierte una serie de muestras de datos de presión a una presión media y filtra pequeñas variaciones en la presión. La transformada Presión de Filtro Media (P_{Ave}) es:

100

Para la Parte 1, cuando la válvula de entrada 28 se está cerrando, la presión próxima se mide preferiblemente cada paso de motor, y la Presión de Suspensión Próxima se calcula promediando las 8 primeras muestras de datos usando la ecuación (1).

Existe una excepción a la ecuación anterior cuando el sensor de presión se muestrea una vez por paso de motor, que podría diferir 5 ms. Una forma alternativa de filtrar pequeñas variaciones de múltiples lecturas de muestras de presión es utilizar una transformada Presión de Filtro Exponencial. Esta relación funcional convierte una serie de muestras de datos de presión en una presión de filtro exponencial (P_{Filt}). La transformada Presión de Filtro Exponencial es:

(2)P_{Filt}(n) = (1 - \alpha) P_{Filt}(n - 1) + \alpha P_{A\_T}(n)

donde 0 < \alpha < 1,0. El coeficiente \alpha se selecciona en base a una constante de tiempo de asentamiento esperado. En la Parte 1 de la figura 3, las lecturas de presión se introducen en el algoritmo para determinar el ajuste de posición correcta para el émbolo 42. Como se ha indicado anteriormente, el algoritmo se determina empíricamente en base a un tipo particular de casete y bomba a la que se aplica la presente invención. Las figuras 5 y 6 son gráficos que muestran empíricamente relaciones derivadas determinadas específicamente para la bomba y casete descritas anteriormente. Los datos representados en estos gráficos se almacenan preferiblemente como tablas de consulta en la memoria de la unidad de control 17, y así están disponibles para que el microprocesador acceda a ellos para usarlos en unión con el algoritmo y los datos de presión media como se ha explicado anteriormente. Se requieren dos tablas de consulta, puesto que una tabla de consulta expresa la posición del émbolo en función de la presión distal media, y la otra tabla de consulta expresa la posición del émbolo en función de la presión de suspensión distal media (un equivalente calculado de la presión próxima, como se describirá más adelante).

La figura 5 proporciona el número correcto de pasos que el émbolo 42 se ha de mover en base a una lectura de presión distal particular y muestra el émbolo 42 colocado en función de la presión distal. Obsérvese que una lectura de presión distal de 0 psi corresponde a un punto de datos 62, que a su vez corresponde a un ajuste de posición del émbolo de 0 pasos (como cabría esperar, no se requiere compensación para una presión de 0 psi). Con referencia al gráfico de la figura 5, si la lectura de presión distal es 7 psi, la posición del émbolo deberá ser avanzada 7 pasos, como se indica con un punto de datos 64. Igualmente, si la lectura de presión distal es 16 psi, la posición del émbolo deberá ser avanzada ligeramente más de 13 pasos, como se indica con un punto de datos 66.

Como se ha indicado anteriormente, la tabla de consulta basada en la figura 5 se debe usar en unión con la tabla de consulta basada en la figura 6, que muestra la posición del émbolo en función de la Presión de Suspensión Distal, para determinar la posición corregida del émbolo. En el primer ciclo de bombeo, inmediatamente después de energizar la bomba, se utiliza la presión próxima al determinar la corrección. Los ciclos de bomba siguientes usan la Presión de Suspensión Distal más bien que la presión próxima para ello, para evitar el efecto de las diferencias de calibración (o error) entre el sensor de presión próximo 24 y el sensor de presión distal 34. Por ejemplo, en el primer ciclo de bombeo, una lectura de presión distal podría ser 5 psi, y una lectura de presión próxima podría ser 2 psi, produciendo una presión diferencial evidente de 3 psi. El algoritmo usará ambas tablas de consulta (figuras 5 y 6) para determinar la posición correcta del émbolo 42 para compensar esta presión diferencial. Cabría esperar entonces, que después de abrirse la válvula de salida 32, el sensor de presión distal no registraría un pico de presión, puesto que la presión diferencial ha sido compensada. Sin embargo, en la práctica, un pico de presión con frecuencia es detectado por el sensor de presión distal 34, indicando que todavía existe cierta presión diferencial. La causa primaria de este fenómeno es que los sensores de presión distal y próximo están ligeramente fuera de calibración uno con relación a otro. Por ejemplo, un pico de presión de 1 psi indica que la calibración de los sensores de presión distal y próximo difieren en 1 psi. Así, después del ciclo de bombeo inicial, se utiliza la Presión de Suspensión Distal, que incorpora una corrección para el pico de presión visto después de abrir la válvula de salida 32.

Se utilizan las relaciones funcionales siguientes para determinar la Presión de Suspensión Distal (P_{DxSus}) para uso con los datos en la figura 6. La primera relación es la característica de transferencia de la lectura del sensor de presión próximo (_{PxSus}), que se calibra a la Presión de Suspensión Distal (P_{DxSus}), para el ciclo corriente (n).

(3)P_{DxSus}(n) = P_{PxSus}(n) + P_{DxAdj}(n)

En el primer ciclo, la Presión de Suspensión Distal se iguala a la lectura del sensor de presión próximo (P_{PxSus}). Para ciclos de bomba siguientes, P_{DxAdj}(n), que es la Amplitud Máxima Distal, hay que resolver la Ecuación 3 para determinar la Presión de Suspensión Distal. La Amplitud Máxima Distal se puede obtener usando la transformada Amplitud Máxima Distal. Esta relación funcional convierte una serie de muestras de datos de presión en una amplitud máxima representativa. Estas muestras de datos de presión se toman en el sensor de presión distal 34, durante la Parte 2 de la figura 3, y estos valores representan un Pico de Presión Distal 50 que se produce inmediatamente después de abrir la válvula de salida 32. Preferiblemente, este pico es inferior a 0,5 psi en magnitud, en cuyo caso, la exactitud de la velocidad de administración será aceptable. Especialmente durante el primer ciclo de bombeo, cuando las diferencias de calibración entre los sensores de presión distal y próximo no se han corregido, el Pico de Presión Distal 50 con frecuencia es superior a 0,5 psi. La presión base es la media de los primeros pocos puntos de datos en el conjunto usado para establecer la presión de pre-perturbación. La transformada Amplitud Máxima Distal (PDXSPk), para el ciclo corriente (n) es:

(4)P_{Dx\_Spk}(n) = V_{Dx\_Spk}(n) + 0.043 V

101

donde:

V_{Dx\_Spk}(n) es la Presión Máxima Distal medida aproximadamente 100 ms después de abrir la válvula de salida 32;

0,020 V/psig es un pendiente derivada empíricamente de la relación lineal entre el voltaje máximo frente a la presión de desviación del sensor (P_{Px}-P_{Dx}); y

0,043 V es la desviación (en psig) de la relación lineal entre el voltaje máximo frente a la presión de desviación del sensor (P_{Px}-P_{Dx}).

Así, en la figura 6, en el primer ciclo de bombeo, el microprocesador de la unidad de control 17 usa la lectura de presión próxima (promediada por la Ecuación 1 anterior) para determinar la corrección de posición del émbolo 32. En los ciclos siguientes, el microprocesador de la unidad de control 17 usa la Presión de Suspensión Distal calculada por las ecuaciones anteriores. Obsérvese que una lectura de Presión de Suspensión Distal de 0 psi corresponde a un punto de datos 72 en la figura 6, que a su vez corresponde a un ajuste de posición del émbolo de 0 pasos (puesto que, como cabría esperar, no se requiere compensación para una presión de 0 psi). Si la lectura de Presión de Suspensión Distal es -6,5 psi, la posición del émbolo se deberá avanzar 9 pasos, como se indica con un punto de datos 68 en la figura 6. Igualmente si la lectura de Presión de Suspensión Distal es -3 psi, la posición del émbolo se deberá avanzar ligeramente más de 3,5 pasos; como se indica con un punto de datos 70. De nuevo, se deberá observar que la figura 6 se determina empíricamente para la combinación específica de bomba y casete usadas.

Volviendo ahora a la Parte 1 de la figura 3, la posición de presión compensada del émbolo 46 se determina como se explicará mejor a continuación, usando las lecturas de presión promediadas (según la Ecuación 1) del sensor de presión distal 34, la tabla de consulta en base a los datos de la figura 5, lecturas de presión promediadas (según la Ecuación 1) del sensor de presión próximo 24, y la tabla de consulta en base a los datos de la figura 6. Obsérvese que para los ciclos siguientes, las Ecuaciones 2, 3, y 4 se utilizan para determinar la Presión de Suspensión Distal, que incluye un factor de corrección para diferencias de calibración entre los sensores de presión distal y próximo, como se ha descrito anteriormente.

Suponiendo que la lectura de Presión Distal media era -2 psi, la posición de corrección de émbolo correspondiente sería aproximadamente -2,5 pasos, o una retracción de 2,5 pasos de la posición inicial. Esta relación se puede ver claramente con referencia al punto de datos 61 de la figura 5. Además, suponiendo que la lectura de Presión Próxima media era 3 psi, con referencia al punto de datos 74 de la figura 6, la posición de corrección de émbolo correspondiente sería aproximadamente -3,5 pasos, o una retracción de 3,5 pasos de la posición inicial. La combinación de estas dos correcciones da lugar a una corrección de posición de émbolo neta de -6 pasos, o una retracción de 6 pasos. La posición de presión compensada del émbolo 46 en la figura 3 se retira así de la posición inicial esta cantidad. Tal retracción permite que la membrana elastomérica se separe de nuevo de la cámara 30, incrementando así el tamaño de la cámara 30, y disminuyendo la presión del fluido medicinal dentro de la cámara. Cuando la válvula de salida 32 se abre, la presión de administración del fluido medicinal se reduce de lo que habría sido en un ciclo de bombeo no compensado.

Dado que en este ejemplo la presión próxima es mayor que la presión distal, la disminución de la presión de administración es una compensación lógica. La relación entre la posición de émbolo final corregida 46 y las tablas de consulta en base a los datos de las figuras 5 y 6 se puede describir por la ecuación siguiente:

(6)X_{Dx\_EQ}(n) = TAB_{PxEq}(P_{DxSus}) + TAB_{DxEq}(P_{DxDel})

La Parte 2 del tiempo de ciclo de válvula ilustrado en la figura 3 comienza cuando la válvula de salida 32 comienza a abrirse, tiempo en el que el sensor de presión distal 34 registra un Pico de Presión Distal 50. La presión es muestreada preferiblemente a 2 ms/muestra, durante 50 ms. Estas muestras de presión no son promediadas, puesto que se desea la presión máxima, no la presión media. La transformada Amplitud Máxima Distal (P_{DxSpk}) se utiliza (Ecuaciones (4) y (5)) para convertir las muestras de presión distal a un Pico de Presión Distal. El Pico de Presión Distal 50 como se representa en la figura 3 es un pico de presión positiva, pero podría ser igualmente un pico de presión negativa. Como se ha indicado anteriormente, este pico de presión es producido primariamente por diferencias de la calibración de los sensores de presión distal y próximo. Sin embargo, hay otras causas de este pico de presión, incluyendo fluctuaciones de presión dentro de las líneas de fluido que conducen al paciente o de la fuente a la casete. Al comienzo de la Parte 2 el sensor de presión distal 34 registró un Pico de Presión Distal 50 de 1,5 psi, indicando que el sensor de presión distal y el sensor de presión próximo están mal calibrados uno con relación a otro aproximadamente 1,5 psi. Esta información se utiliza durante el ciclo de bombeo siguiente, descrito anteriormente con respecto a la figura 6 y las ecuaciones referentes a la Presión de Suspensión Distal. Como se ha indicado anteriormente, cuando el pico de presión medido en la Parte 2 del ciclo de la bomba es inferior a 0,5 psi, la exactitud de la administración medicinal de fluido será aceptable.

El émbolo 42 se está moviendo en la Parte 2 del ciclo de la bomba ilustrado en la figura 3. La posición del émbolo se avanza a +169 pasos, a una posición 48. Se deberá observar que el movimiento real del émbolo no serán 169 pasos, sino que en cambio serán 169 pasos más el número de pasos que el émbolo se retiró durante la Parte 1 del ciclo de válvula (6 pasos en el ejemplo anterior). Si el émbolo se avanzó en la Parte 1 del ciclo de válvula, la distancia real que se moverá el émbolo será 169 pasos menos el número de pasos que se avanzó el émbolo. La posición del paso +169 48 representa la carrera nominal del émbolo que se requiere para administrar los 333 \mul de fluido medicinal contenido en la cámara 30 cuando las presiones próxima y distal están en equilibrio. Se deberá observar que el tiempo requerido para que el émbolo se mueva desde la posición de presión compensada del émbolo 46 a los +169 pasos de la posición 48 es una función de la presión dentro de la cámara de bombeo en la posición extendida del ciclo anterior (Tab_{EXT\_V}(P_{DxPc}[n-1])), y la presión de la cámara de bombeo en la posición inicial (Tab_{HOM\_V}(P_{DxSus})).

La relación funcional siguiente describe el tiempo requerido, que se indica como un segmento de tiempo 45 en la Parte 2 de la figura 3.

(7)T_{Del} = f\{Tab_{Ext\_V}(P_{DxPC}[n-1]). Tab_{HOM\_V}(P_{Dx\_Sus})\}

Una carrera de extensión de duración más larga del émbolo ralentiza la velocidad de administración (obsérvese que el volumen que se suministra permanece constante a 333 \mul, más o menos pequeñas variaciones). El cambio de tiempo se calcula usando las relaciones funcionales y las tablas de consulta determinadas empíricamente descritas más adelante.

Se necesita un período de Paso de Extensión de émbolo equilibrado para administrar un volumen de carrera de fluido a la vez que se mantiene una velocidad de administración esperada, y la transformada Período de Paso de Equilibrio se define por la ecuación siguiente (consúltese también las figuras 3 y 4, y los segmentos de tiempo 45, 45a, y 45b):

(8)T_{Step} = [T_{Ext}(n-1) - T_{Now} + A] \div [+ 169 \ steps - X_{DxEq}]

(9)A = [333 \ 1 + TAB_{Hom\_V} (P_{DxSus}) + TAB_{Ext\_V} (P_{DxPC}[n - 1])] \div R_{Del}

donde:

T_{Ext}(n-1) es el sello de tiempo cuando terminó la carrera de extensión del émbolo del último ciclo (+169 pasos 48);

T_{Now} es el sello de tiempo de la posición corriente del émbolo, justo antes de la extensión del émbolo;

333 \mul es el volumen de carrera nominal del émbolo a 0 psig;

TAB_{Hom\_V}(P_{DxSus}) es el valor de la tabla de consulta de volumen de error (figura 8) en la posición del émbolo inicial, en función de la presión próxima (calibrada a la presión distal);

TAB_{Ext-V}(P_{DxPC}[n-1]) es el valor de la tabla de consulta de volumen de error (figura 7) en +169 pasos, en función de la presión distal del ciclo anterior;

r_{Del} es la velocidad de administración especificada por el usuario;

+169 pasos es la posición de extensión nominal del émbolo (+169 pasos en la posición 48);

X_{DxEq} es la posición del émbolo, después del equilibrio y justo antes de la extensión; y

el Período de Paso de Extensión del émbolo, T_{Step} es superior a 2 ms.

La velocidad de administración esperada se mantiene manteniendo constante el período de tiempo T_{Ext}(n)-T_{Ext}(n-1). Hay dos tablas de consulta de volumen de error de carrera de extensión del émbolo (TAB_{Hom\_V}, basada en los datos representados en la figura 8, y TAB_{Ext\_V}, basada en los datos representados en la figura 7), que son funciones de la presión en la cámara, y se refieren al segmento de tiempo como se describe en la Ecuación (7). Los datos para estas dos tablas se derivan empíricamente. Las tablas se refieren a presiones diferenciales cuando la válvula de entrada 28 se cierra después de una carrera de admisión (P_{DxSus}), y cuando la válvula de salida 32 se cierra después de la carrera de extensión (P_{DxPC}) del émbolo. Estas dos presiones diferenciales se producen en la posición del émbolo inicial 44 y en los +169 pasos, en la posición 48.

En base a los resultados de las relaciones anteriores, el émbolo 42 se desplaza a la posición de extensión (la posición de +169 pasos) en el segmento de tiempo calculado (segmentos de tiempo 45, 45a, 45b, etc.) como se ha observado anteriormente, las lecturas de presión también se utilizan para calcular parámetros referentes a la carrera de admisión del émbolo 42. Después de la carrera de extensión, se calcula el Volumen Real Administrado. El Volumen Real Administrado se calcula utilizando la relación funcional siguiente:

(10)333 \ 1 + TAB_{Hom\_V} (P_{DxSus}) + TAB_{Ext\_V} (P_{DxPC}[n - 1])

donde:

333 \mul es el volumen de carrera nominal del émbolo a 0 psig;

TAB_{Hom\_V}(P_{DxSus}) es el valor de la tabla de consulta de volumen de error (figura 8) en la posición del émbolo inicial, en función de la presión próxima (calibrada a la presión distal); y

TAB_{Ext\_V}(P_{DxPC}[n-1]) es el valor de la tabla de consulta de volumen de error (figura 7) a +169 pasos, en función de la presión distal del ciclo anterior.

La Ecuación (10) se refiere a la transformada Período de Paso de Equilibrio descrita anteriormente, como se puede ver en la Ecuación (9).

Después de calcular el Volumen Real Administrado como se ha descrito anteriormente, el ciclo de la bomba avanza a la Parte 3, como se representa en la figura 3. La válvula de entrada 28 permanece en su posición cerrada, mientras que la válvula de salida 32 se mueve de su posición abierta a su posición cerrada. El émbolo 42 permanece a los +169 pasos de la posición 48. La unidad de control 17 mide la presión distal usando el sensor de presión distal 34 para determinar la presión final en la cámara de bomba 30 después de cerrarse la válvula de salida. Preferiblemente, esta medición se lleva a cabo verificando la presión distal a cada paso del motor de válvula y determinando la presión final aplicando la transformada Presión de Filtro Media (Ecuación (1)) a las ocho primeras muestras de datos.

La parte 4 comienza con la válvula de entrada 28 pasando de su posición cerrada a su posición abierta. El émbolo se mueve de la extensión de +169 pasos, en la posición 48, a la posición inicial 44. Esta carrera completa es directamente proporcional al volumen de fluido medicinal A que se tiene que aspirar a la cámara 30, que en esta realización preferida es 333 1. Se registra un pico de presión próxima 51 cuando la válvula de entrada 28 se abre; sin embargo, este pico de presión no se usa para cálculos de compensación referentes a la presente invención. El tiempo de la retracción es preferiblemente tan rápido como el motor paso a paso puede mover el émbolo.

Al final de la Parte 4, el primer ciclo de bombeo está completo. La deficiencia en el Volumen Real Administrado (calculado en la Parte 2 como se ha descrito anteriormente) se corrige cambiando el tiempo de los ciclos de la bomba, para compensar cualquier variación entre la velocidad de administración deseada y la velocidad de administración real. Dado que las bombas de infusión del tipo de casete son bombas de desplazamiento constante, la velocidad de administración del fluido medicinal se cambia cambiando el número de ciclos de bomba por unidad de tiempo. Así, la duración del tiempo entre el ciclo de bombeo n y el ciclo de bombeo n+1 es una función de la velocidad de administración deseada que se programó en la unidad de control de la bomba, y el volumen real administrado. Una tasa más alta de administración de fluido medicinal requiere menos tiempo entre sucesivos ciclos de bomba.

Cuando la unidad de control ha determinado que ha pasado la cantidad apropiada de tiempo y ha de comenzar un nuevo ciclo de bombeo, se repite el proceso descrito en general anteriormente para el ciclo de bombeo siguiente. El proceso para el siguiente (segundo) ciclo de bombeo es esencialmente idéntico al descrito para el primer ciclo de bombeo; sin embargo en este segundo ciclo de bombeo, y todos los ciclos siguientes, en lugar de usar la presión medida por el sensor de presión próximo en la Parte 1 como una entrada al algoritmo para determinar la posición de corrección del émbolo, se utiliza la Presión de Suspensión Distal (que corrige las diferencias de calibración entre los sensores de presión distal y próximo), como se describe con detalle anteriormente. Así, las posiciones de presión compensada del émbolo 46a y 46b para los ciclos de bomba segundo y tercero pueden ser diferentes de la posición de presión compensada del émbolo 46, que se determinó durante el primer ciclo de bombeo. Las magnitudes (valores absolutos) de los Picos de Presión Distal 50a y 50b deberán ser muy inferiores a la magnitud del Pico de Presión Distal 50, debido a la corrección aplicada. Además, la magnitud de siguiente pico de presión próxima 51a puede variar del valor para el pico de presión próxima 51 en el primer ciclo de bombeo.

La figura 4 ilustra el ciclo de la bomba para la bomba de casete multicanal 10 representado en la figura 1 usando fluido medicinal A de la fuente 12 y fluido medicinal B de fuente 14. Dado que ahora se aspira fluido medicinal de ambas fuentes de fluido, un ciclo de bombeo completo consta de seis partes en vez del ciclo de bombeo de cuatro partes descrito en conexión con la figura 3. En la Parte 1, la válvula de suministro 20 está en su posición abierta, y la válvula de suministro 18 está en su posición cerrada. La válvula de entrada 28 está inicialmente en su posición abierta y se cierra rápidamente al comienzo de la Parte 1. La válvula de salida 32 está en su posición cerrada y permanece en la posición cerrada en toda la Parte 1. El émbolo 42 está inicialmente en su posición inicial 44. Al comienzo de la Parte 1, el microprocesador de la unidad de control 17 usa el sensor de presión próximo 24 y el sensor de presión distal 34 para medir las presiones en la entrada y la salida de la bomba, respectivamente. En base a estas presiones, el algoritmo determina el ajuste necesario para la posición de émbolo 42 para compensar la presión diferencial, usando las tablas de consulta en base a los datos ilustrados en las figuras 5 y 6, de la misma manera que la descrita anteriormente con respecto a la Parte 1 de la figura 3. Igualmente, durante la Parte 1, el émbolo 42 se mueve a la posición de presión compensada del émbolo 46 en la figura 4, que representa una retracción del émbolo de la cámara. Esta retracción del émbolo indica que la presión próxima se consideró mayor que la presión distal. Si la presión distal ha sido mayor que la presión próxima, el émbolo habría avanzado hacia la cámara, en comparación con la posición inicial 44 del émbolo.

La Parte 2 en el ciclo de la bomba de la figura 4 comienza con la abertura de la válvula de salida 32. Tan pronto como la válvula de salida 32 se abre, el sensor de presión distal 34 detecta el Pico de Presión Distal 50. Como se ha descrito anteriormente, en futuros ciclos de bomba, la presión máxima medida para el ciclo anterior es utilizada por el algoritmo para determinar una corrección de las diferencias de calibración de los sensores de presión distal y próximo, y esta corrección se emplea para determinar la posición del émbolo, es decir, si el émbolo se deberá avanzar o retirar. Al expulsar fluido de la cámara, el émbolo 42 se mueve de la posición de presión compensada avanzada o retirada del émbolo 46 (determinada por el algoritmo) a + 169 pasos (posición 48). La válvula de salida 32 permanece abierta durante toda la Parte 2. El segmento de tiempo 45 se determina usando la relación de la transformada Período de Paso de Equilibrio (Ecuaciones (8) y (9)) descrita anteriormente en referencia a la figura 3. También como se ha descrito anteriormente con referencia a la figura 3, se calcula el Volumen Real Administrado (Ecuación (10)).

Al comienzo de la Parte 3 en el ciclo de la bomba representado en la figura 4, la válvula de salida 32 vuelve a su posición cerrada. El émbolo 42 mantiene su posición extendida a + 169 pasos, en la posición 48. La válvula de suministro 20 permanece en su posición abierta, mientras que la válvula de suministro de fluido medicinal B 18 permanece cerrada, durante ambas Partes 3 y 4. La válvula de entrada 28 permanece en su posición cerrada. La unidad de control 17 mide la presión distal usando el sensor de presión distal 34 para determinar la presión final en la cámara de bomba 30 después de haberse cerrado la válvula de salida. Preferiblemente, esta medición se lleva a cabo verificando la presión distal a cada paso del motor de válvula y determinando la presión final aplicando la transformada Presión de Filtro Media (Ecuación (1)) a las 8 primeras muestras de datos.

Las principales diferencias entre el ciclo de bombeo de cuatro partes descrito en conexión con la figura 3 y el ciclo de bombeo de seis partes de la figura 4 se producen en las Partes 4, 5 y 6 del ciclo de bombeo de seis partes. En la Parte 4, el émbolo 42 no vuelve completamente a la posición inicial 44, sino más bien a una posición intermedia que corresponde a llenar la cámara 30 con un volumen calculado de fluido medicinal A. En la Parte 5, una transformada Elasticidad de Casete (descrita con detalle a continuación) se utiliza en unión con un movimiento del émbolo que da lugar a un cambio de presión de 1,0 psi. Los valores obtenidos se usan en la Parte 6 para calcular los Volúmenes de Admisión Reales para los fluidos medicinales A y B. El émbolo 42 vuelve a la posición inicial 44, y al hacerlo, llena la cámara 30 con el fluido medicinal B. Como se describirá con detalle a continuación, el émbolo 42 siempre vuelve a la posición inicial 44. Es posible que el movimiento del émbolo 42 de la posición intermedia de la Parte 4 (necesario para llenar la cámara 30 con el volumen correcto de fluido medicinal A) a la posición inicial 44 no dé lugar al Volumen de Adminisión Deseado de fluido medicinal B (véase Ecuación (13) descrito más adelante) que se suministra a la cámara de bomba 30. Además, el Volumen de Admisión Real de fluido medicinal A de la Parte 4 puede haber sido diferente del Volumen de Admisión Deseado debido a las condiciones de presión. Así, en la Parte 6, los Volúmenes de Admisión Reales para los fluidos medicinales A y B se determinan para uso con el algoritmo en el ciclo de bombeo siguiente, de manera que las deficiencias en Volúmenes de Admisión Reales para fluidos medicinales A o B se pueden compensar en ciclos de bomba siguientes.

La Parte 4 comienza con la válvula de entrada 28 moviéndose de su posición cerrada a su posición abierta. El émbolo se mueve de la extensión de +169 pasos, en la posición 48, a una posición de admisión 49a de fluido medicinal A. Esta carrera parcial es directamente proporcional al volumen de fluido medicinal A que hay que aspirar a la cámara 30, que se calcula usando la transformada Posición de Referencia del Émbolo como se explica a continuación. Después de que el volumen apropiado de fluido medicinal A ha entrado en la cámara de bomba 30, se cierra la válvula de suministro 20 (de fluido medicinal A). Este paso es diferente del descrito anteriormente en relación al ciclo de bombeo de cuatro partes de la figura 3, porque en el ciclo de bombeo de cuatro partes, la válvula de suministro 20 siempre estaba abierta, mientras que la válvula de suministro 18 (para fluido medicinal B) siempre estaba cerrado. Dado que el ciclo de bombeo de seis partes de la figura 4 implica ambos fluidos medicinales A y B, las válvulas de suministro 18 y 20 se deben abrir y cerrar durante el ciclo de la bomba. Como con el ciclo de bombeo de cuatro partes de fluido único, se registra un pico de presión próxima 51 cuando se abre la válvula de entrada 28. Como se ha descrito anteriormente, este pico de presión no se usa para cálculos de compensación referentes a la presente invención.

Se deberá observar que se puede lograr una mejora de la exactitud de la velocidad de administración al administrar fluido medicinal A y fluido medicinal B si se alterna la secuencia de admisión para los fluidos medicinales. Por ejemplo, si en un primer ciclo de bombeo se introduce fluido medicinal A en la cámara de bomba 30, y después se introduce fluido medicinal B en la cámara de bomba 30, en el ciclo de bombeo siguiente, el fluido medicinal B se introduce preferiblemente en la cámara de bomba 30 en primer lugar, seguido de fluido medicinal A. Alternando la secuencia en la que se introduce un fluido medicinal primeramente en la cámara de bomba 30, se minimizan los errores de velocidad de administración que son una función del orden en el que se introducen fluidos medicinales en la cámara de bomba 30. No importa si la secuencia se alterna cada dos ciclos de bomba, o alguna otra configuración (tal como cada tercer, cuarto o quinto ciclo), a condición de que el fluido medicinal B se introduzca en la cámara de bomba 30 en primer lugar durante sustancialmente el mismo número de ciclos de bomba que el fluido medicinal A.

El tiempo de la retracción del émbolo es preferiblemente tan rápido como el motor paso a paso se puede mover el émbolo. La Posición de Referencia del Émbolo es la posición del émbolo 42 necesaria para lograr un Volumen de Admisión Deseado de fluido medicinal A necesario para el ciclo de bombeo siguiente. El Volumen de Admisión Deseado de fluido medicinal A consta de una admisión nominal deseada y cualquier Volumen de Deficiencia Extendido para fluido medicinal A del ciclo anterior. Cuando se abre la válvula de entrada 28, el sensor de presión próximo 24 verifica un pico de presión 51. Dado que este pico de presión está en el lado próximo de la bomba, no afecta a la velocidad de administración del fluido medicinal al paciente, y por lo tanto no será usado por el algoritmo para compensar una presión diferencial (como el Pico de Presión Distal 50, explicado anteriormente).

La ecuación siguiente se utiliza para determinar la Posición de Referencia del Émbolo (X_{Ref} con relación a + 169 pasos) necesaria para administrar el Volumen de Admisión Deseado (V_{A\_Tgt} y V_{B\_Tgt}), para el ciclo corriente (n). El Volumen de Admisión Deseado consta de una admisión nominal deseada y un Volumen de Deficiencia Extendido (véase las Ecuaciones (14) y (15) siguientes) del ciclo anterior. Hay una tabla de consulta de Pasos de Retracción del émbolo TAB_{Rtrct} (en base a los datos de la figura 10), que es una función del Volumen de Admisión Deseado y se deriva empíricamente. Cuando la primera admisión es de fluido medicinal A de la fuente 12, la transformada Posición de Referencia del Émbolo se determina a partir de las ecuaciones siguientes:

(11)X_{Ref} = + 169 \ steps - TAB_{Rtrct}(V_{A\_Tgt})

(12)V_{A\_Tgt} = \{[(R_{A\_Del}) \div (R_{A\_Del} + R_{B\_Del})](333 \ 1)\} - V_{A\_Cum\_Def} (n-1)

donde:

+ 169 pasos es la posición de extensión nominal del émbolo;

V_{A\_Tgt} es el Volumen de Admisión Deseado de fluido medicinal A.

R_{A\_Del} es la velocidad de administración especificada por el usuario para fluido medicinal A;

R_{B\_Del} es la velocidad de administración especificada por el usuario para fluido medicinal B (en el caso de bombeo multicanal, véase la figura 4);

333 \mul es el volumen de carrera nominal del émbolo a 0 psig; y

V_{A\_Cum\_Def}(n-1) es el Volumen de Deficiencia Acumulado del ciclo anterior para fluido medicinal A.

Cuando el primer admisión es fluido medicinal A, el Volumen de Admisión Deseado para fluido medicinal B se define por la ecuación siguiente (consúltese la figura 4):

(13)V_{B\_Tgt}=333 \ \mu l - V_{A\_Tgt}.

Como se ha observado anteriormente, el microprocesador de la unidad de control 17 determina cualquier deficiencia de volumen para el ciclo de bombeo corriente, y añade la deficiencia al Volumen de Admisión Deseado calculado anteriormente. Las ecuaciones siguientes se utilizan para calcular el Volumen de Deficiencia Extendido del émbolo (V_{A\_Def}) y el Volumen de Deficiencia Acumulado (V_{A\_cum\_Def}):

(14)V_{A\_Cum\_Def}(n) = V_{A\_Cum\_Def}(n-1) + V_{A\_Def}(n)

(15)V_{A\_Def} = (V_{B\_Int} - V_{B\_Tgt}) - (V_{A\_Int} - (V_{A\_Tgt})

donde:

V_{A\_Int} es el Volumen de Admisión Real para fluido medicinal A;

V_{A\_Tgt} es el Volumen de Admisión Deseado para fluido medicinal A;

V_{B\_Int} es el Volumen de Admisión Real para fluido medicinal B; y

V_{B\_Tgt} es el Volumen de Admisión Deseado para fluido medicinal B.

Como se ha indicado anteriormente, la Parte 5 en el ciclo de la bomba de la figura 4 comienza (y la Parte 4 termina) cuando la válvula de suministro 20 se mueve de su posición abierta a su posición cerrada. La válvula de suministro 18 permanece en su posición cerrada, como lo hace la válvula de salida 32. La válvula de entrada 28 permanece en la posición abierta. Se determina una Presión de Referencia Próxima usando el sensor de presión próximo 24 y la transformada Presión de Filtro Media (Ecuación (1)). Preferiblemente, las ocho primeras muestras de presión se promedian. El émbolo 42 se desplaza de la posición de admisión 49a (la Posición de Referencia del Émbolo calculada en la Parte 4 para fluido medicinal A) hasta que el sensor de presión próximo 24 mide una caída de presión 53 de 1 psi en la toma 26. Como se ha indicado anteriormente, este cambio de presión conocido se usará en unión con la transformada Elasticidad de Casete (descrita más adelante) para calcular una Posición CM del Émbolo (posición de admisión 49b, correspondiente al volumen de fluido medicinal B requerido para la máxima exactitud del ciclo de bombeo siguiente). El movimiento del émbolo 42 desde la Posición de Referencia del Émbolo (posición de admisión 49a) a la Posición CM del Émbolo (posición de admisión 49b) no deberá exceder de 84 pasos, o aproximadamente la mitad de una carrera completa de 169 pasos. En condiciones operativas ideales, un movimiento de menos de 10 pasos es suficiente normalmente. Preferiblemente, si el movimiento excede de 84 pasos, sonará una alarma para alertar al usuario de una condición de error. Una causa posible de una condición de error sería una casete con escapes. Entonces se usa el sensor de presión próximo 24 para determinar una Presión CM Próxima, de nuevo usando la transformada Presión de Filtro Media (Ecuación (1)). La Posición de Referencia del Émbolo, la Posición CM del Émbolo, la Presión de Referencia Próxima, y la Presión CM Próxima se usan después para determinar la Elasticidad de Casete usando la transformada Elasticidad de Casete. La Elasticidad de Casete se necesita para determinar el volumen de fluido en la casete en función de la presión y posición del émbolo. Hay una tabla de consulta de Volumen Nominal de Casete (en base a los datos de la figura 9), que es una función de la posición del émbolo y se deriva empíricamente. Esta tabla de consulta se almacena en la memoria de la unidad de control 17 y está disponible para el microprocesador cuando el algoritmo se utiliza para compensar una presión diferencial. La Elasticidad de Casete es una relación del cambio en los Volúmenes Nominales de Casete en dos posiciones de émbolo y el cambio correspondiente en las presiones próximas, como sigue:

(16)C_{Cass} = [TAB_{N\_C\_V}(X_{l}) - TAB_{N\_C\_V}(X_{0})] \div [P_{Px}(0) - P_{Px} (1)]

La Parte 6 del ciclo de la bomba en la figura 4 comienza con la válvula de suministro 18 moviéndose de su posición cerrada a su posición abierta. La válvula de suministro 20 permanece en su posición cerrada, como hace la válvula de salida 32. La válvula de entrada 28 permanece en su posición abierta. El émbolo 42 se mueve de la Posición CM del Émbolo (posición de admisión 49b para fluido medicinal B), a la posición inicial del émbolo 44. Los Volúmenes de Admisión Reales para fluido medicinal A y B se calculan aplicando la transformada Volumen de Admisión Real (descrita más adelante) en función de la Posición de Referencia del Émbolo, la Posición CM del Émbolo, la Presión de Suspensión Distal, la Presión PC Distal, la Presión de Referencia Próxima, la Presión de Suspensión Próxima, y la Elasticidad de Casete. al final de la Parte 6, el microprocesador de la unidad de control 17 determina cualquier deficiencia de volumen para el ciclo de bombeo corriente, y añade la deficiencia al Volumen de Admisión Deseado para el ciclo siguiente (como se ha descrito anteriormente con respecto a la Parte 4 de la figura 3). Se deberá observar que el émbolo 42 siempre vuelve a la posición inicial del émbolo 44. Aunque tal posición da lugar a un Volumen de Admisión Real inferior al óptimo para fluido medicinal B. En general, el Volumen de Admisión Real para fluido medicinal B representará una deficiencia más bien que un excedente de fluido medicinal B. Esta deficiencia se registra y se corregirá en ciclos de bombeo futuros. Cuando la deficiencia es pequeña, es preferible acumular la deficiencia en varios ciclos de bomba y corregir la deficiencia acumulada cuando exceda de una posición de corrección de émbolo correspondiente de 30 pasos. Datos empíricos han indicado que intentar corregir deficiencias más pequeñas da lugar a una exactitud más baja.

Las relaciones funcionales siguientes se utilizan para calcular Volúmenes de Admisión Reales (V_{A\_Int} y V_{B\_Int}), para el ciclo de bombeo corriente (n). Un volumen de admisión consta de tres componentes: admisión nominal, volumen de error debido a inyección de presión distal, y volumen de error debido a Elasticidad de Casete. Habrá una tabla de consulta de Volumen Nominal de Casete, TAB_{N\_C\_V} (basada en los datos de la figura 9), que es una función de la posición de émbolo y se deriva empíricamente. En la posición de extensión del émbolo, hay un volumen de error debido a inyección distal, que se calcula usando la tabla de consulta Volumen de Extensión de la Cámara de Bombeo (basada en los datos de la figura 7) en función de la presión distal diferencial (P_{DxSus}+P_{DxPC}). Cuando el émbolo se desplaza de +169 pasos a X_{Ref}, hay un volumen de error debido a elasticidad de casete en función de la presión próxima diferencial (P_{PxRer}-P_{PxSus}). Cuando la primera admisión es de fluido medicinal A, fuente 12, la transformada Volumen de Admisión Real para esta fuente se define por las ecuaciones siguientes:

(17)V_{A\_Int} = V_{A\_Nom} + V_{Dxinj} + V_{A\_P}

(18)V_{A\_Int} = A + [TAB_{Ext\_V}(P_{DxPC})] + [(P_{PxRef} - P_{PxSus})\text{*}C_{Cass}]

donde:

(19)A = [TAB_{N\_C\_V}(X_{Ref}) - TAB_{N\_C\_V}(+ 169 \ steps)] + [TAB_{Ext\_V}(P_{DxSus})]

(20)C_{Cass} = [TAB_{N\_C\_V}(X_{CM}) - TAB_{N\_C\_V}(X_{Ref})] \div [P_{PxRef} - P_{PxCM}]

y donde:

V_{A-Nom} es el volumen nominal de admisión de fluido medicinal A;

V_{Dxinj} es el volumen de error debido a infusión distal a +169 pasos;

V_{A\_P} es el volumen de error debido a Elasticidad de Casete; y

C_{Cass} es la Elasticidad de Casete entre X_{Ref} y X_{CM}.

Si se emplea bombeo multicanal para infundir ambos fluidos medicinales A y B, se utilizan las relaciones siguientes:

(21)V_{B\_Int} = V_{B\_Nom} - V_{A\_P}

(22)V_{B\_Int} = TAB_{N\_C\_V} (0) - TAB_{N\_C\_V}(X_{Ref})] - [(P_{PxRef} - P_{PxSus})\text{*} C_{Cass}]

donde:

V_{B\_Nom} es el volumen nominal de admisión para fluido medicinal B.

El primer ciclo de bombeo está entonces completo, y cuando el microprocesador de la unidad de control 17 determina que se debería iniciar un nuevo ciclo de bombeo (para satisfacer una tasa programada de suministro de fluido medicinal), se repite el proceso. Para el segundo ciclo, las magnitudes de la compensación de presión en la posición 46a del émbolo, la duración de segmento de tiempo 45a, así como los valores de pico de presión próxima 51 y un Pico de Presión Distal 50a se pueden cambiar con respecto a las magnitudes correspondientes de los elementos en el ciclo de bombeo previo.

Aunque la realización preferida de la invención utiliza un sensor de presión próximo y distal, se contempla que la presente invención también se pueda aplicar para incrementar la exactitud de bombas de casete que tienen solamente un sensor de presión distal. La lectura de presión real realizada por el sensor de presión distal con la válvula de salida de la casete en su posición cerrada se utiliza para una primera lectura de presión distal, y después se toma una segunda lectura de presión distal mientras la válvula de salida esté abierta. Toda presión diferencial entre las lecturas de presión primera y segunda (correspondiente a una presión de cámara y una presión de flujo de salida) es compensada después usando el algoritmo con parámetros y tablas de consulta determinados empíricamente, como se ha descrito anteriormente, para regular la posición del émbolo al comienzo de cada ciclo sucesivo de bomba. En tal sistema, el algoritmo no compensará la presión diferencial en el primer ciclo de bombeo.

Resumen ejemplar de las partes de un ciclo de bombeo de línea doble

Parte 1 del ciclo de bombeo: Equilibrar la cámara de bombeo 30 a la Presión Distal

Paso 1: Mientras se cierra la válvula de entrada 28, medir la presión próxima cada paso y determinar la Presión de Suspensión Próxima aplicando la transformada Presión de Filtro Media (Ecuación (1)), en las ocho primeras muestras de datos.

Paso 2: Calcular la Presión de Suspensión Distal aplicando la transformada Presión Próxima a Distal (Ecuación (3)) al Pico de Presión Distal del ciclo anterior.

Paso 3: Medir la presión distal y determinar la Presión de Administración Distal aplicando la transformada Presión de Filtro Media (Ecuación (1)).

Paso 4: Calcular el número de pasos para equilibrar la presión de cámara de bombeo 30 a la presión distal aplicando la transformada Pasos de Equilibrio Distal (Ecuaciones (8) y (9)) a la Presión Distal de Administración y la Presión de Suspensión Distal (calculadas durante el ciclo de administración anterior).

Paso 5: Mover el émbolo 42 consiguientemente.

Parte 2 del ciclo de bombeo: Determinar el Pico de Presión Distal 50 (a usar en el ciclo siguiente), calcular el Período/segmento de tiempo del Paso de Extensión 45, y mover el émbolo 42 a la posición de +169 pasos 48.

Paso 6: Mientras se abre la válvula de salida 32, muestrear la presión distal a intervalos de 2 ms/muestra durante 50 ms.

Paso 7: Calcular Pico de Presión Distal 50 aplicando la transformada Amplitud Máxima Distal (Ecuaciones (4) y (5)) a las Muestras de Presión Distal.

Paso 8: Calcular Período/segmento de tiempo del Paso de Extensión 45 aplicando la transformada Período de Paso Equilibrado (Ecuaciones (8) y (9)) en función de la posición del émbolo, Presión de Suspensión Distal, y la Presión PC Distal del ciclo anterior.

Paso 9: Mover el émbolo 42 a la posición de +169 pasos 48 en el Período/segmento de tiempo del Paso de Extensión 45.

Paso 10; Calcular y referir el Volumen Real Administrado (Ecuación (10)).

Parte 3 del ciclo de bombeo: Determinar la Presión PC Distal

Paso 11: Iniciar el cierre de la válvula de salida 32, seguido de abrir la válvula de entrada 28. Mientras se cierra la válvula de salida 32, medir la presión distal cada paso y determinar la Presión PC Distal aplicando la transformada Presión de Filtro Media (Ecuación (1)) a las ocho primeras muestras de datos.

Parte 4 del ciclo de bombeo: Determinar la Posición de Referencia del Émbolo e introducir un Volumen de Admisión Deseado calculado de la línea A.

Paso 12: Abrir la válvula de entrada 28.

Paso 13: Calcular la Posición de Referencia del Émbolo 49a necesaria para obtener un Volumen de Admisión Deseado de línea A, aplicando la transformada Posición de Referencia del Émbolo (Ecuaciones (11) y (12)). El Volumen de Admisión Deseado de Línea A incluye un Volumen de Deficiencia Extendido (Ecuaciones (14) y (15)) del ciclo anterior.

Paso 14: Retracción de la posición de +169 pasos 48 a la Posición de Referencia del Émbolo 49a.

Paso 15: Cerrar la válvula de suministro 20 (fluido medicinal de la línea A).

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Parte 5 del ciclo de bombeo: Determinar la Elasticidad de Casete

Paso 16: Determinar la Presión de Referencia Próxima aplicando la transformada Presión de Filtro Media (Ecuación (1)).

Paso 17: Mover el émbolo 42, disminuir la presión próxima en la toma 26 1,0 psi (caída de presión 53). El movimiento no deberá exceder de 84 pasos de Posición de Referencia del Émbolo 49a. Esta posición es Posición CM del Émbolo 49b.

Paso 18: Determinar la Presión CM Próxima aplicando la transformada Presión de Filtro Media (Ecuación (1)).

Paso 19: Calcular la Elasticidad de Casete aplicando la transformada Elasticidad de Casete (Ecuación (16)) en función de Posición de Referencia del Émbolo y Posición CM del Émbolo, Referencia Próxima y Presiones CM Próximas.

Parte 6 del ciclo de bombeo: Introducir fluido de la línea B desde CM de Émbolo a la Posición Inicial del Émbolo.

Paso 20: Abrir la válvula de suministro de fluido medicinal B 18 para la Línea B.

Paso 21: Mover el émbolo 42 a Posición Inicial del Émbolo desde la Posición CM del Émbolo.

Paso 22: Calcular los Volúmenes de Admisión Reales de las líneas A y B aplicando la transformada Volumen de Admisión Real (Ecuaciones (17) a (22)) en función de la Posición de Referencia del Émbolo, Posición CM del Émbolo, Presión de Suspensión Distal, Presión PC Distal, Presión de Referencia Próxima, Presión de Suspensión Próxima, y Elasticidad de Casete. Como se ha indicado anteriormente, la secuencia en la que se introduce primeramente un fluido medicinal en la cámara de bomba 30 se alterna preferiblemente, de manera que el fluido medicinal A se introduzca en la cámara de bomba 30 en primer lugar en aproximadamente tantos ciclos de bomba como el fluido medicinal B se introduce en primer lugar en la cámara de bomba 30.

Como se ha explicado anteriormente, se incorporará una realización preferida de la presente invención en la bomba de infusión PLUM A+^{TM} de Abbott Laboratories, que se usará en unión con su casete PLUM^{TM}; sin embargo, se puede determinar empíricamente un algoritmo similar para otros diseños de casetes de infusión y bombas de infusión. Se contempla que una combinación especialmente eficiente de algoritmo y casete de infusión sería una realización en la que se incorporase un único sensor de presión en la cámara de bombeo propiamente dicha. Un requisito funcional del algoritmo es que la presión dentro de la cámara de bombeo sea conocida en varias partes del ciclo de la bomba. Dado que la casete PLUM^{TM} existente incluye un sensor de presión próximo y un sensor de presión distal, pero no un sensor de presión dentro de la cámara de bombeo, el algoritmo descrito con detalle anteriormente usa las lecturas de presión de las presiones próxima y distal, con las válvulas de bomba en las posiciones apropiadas, para aproximar la presión dentro de la cámara de bombeo en varios momentos en el ciclo de la bomba. Como se ha descrito anteriormente, una corrección puede ser necesaria debido a posibles diferencias de calibración entre los sensores de presión próxima y distal. El uso de un único sensor de presión dentro de la cámara de bombeo eliminaría la necesidad de tal corrección, simplificando así el algoritmo. Dependiendo de los otros requisitos funcionales de la casete de infusión, sensores de presión próxima y distal pueden ser necesarios o no. Así, se contempla que el algoritmo se pueda adaptar para acomodar una casete de infusión con sensores de presión próximo, distal y cámara de bombeo, así como una casete de infusión solamente con un sensor de presión de cámara de bombeo. Aunque la presente invención se ha descrito en conexión con la forma preferida de puesta en práctica, los expertos en la técnica entenderán que se puede hacer en ella muchas modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones que siguen. Por consiguiente, no se pretende que el alcance de la invención se limite de ninguna forma por la descripción anterior, sino que en cambio se determine totalmente por referencia a las reivindicaciones que siguen.

Claims (13)

1. Una bomba (10) empleada para infundir un fluido que fluye desde una fuente (12, 14) a un paciente, incluyendo:

(a)

una casete desechable (15) que tiene un alojamiento que define un recorrido de fluido desde un orificio de entrada (16) que está adaptado para acoplar en comunicación de fluido con la fuente (12, 14), a un orificio de salida (38) que está adaptado para acoplar en comunicación de fluido con un lugar de infusión en el paciente, e incluyendo un sensor de presión de entrada (24) que produce una señal indicativa de una presión cerca del orificio de entrada (16), y un sensor de presión de salida (34) que produce una señal indicativa de una presión cerca del orificio de salida (38), incluyendo dicho recorrido de fluido:

(i)

una cámara (30) cubierta por una membrana elastomérica (29) que, cuando es empujada a la cámara (30), desplaza el fluido de la cámara (30) a través del orificio de salida (38);

(ii)

una válvula de entrada (28) que controla flujo del fluido a la cámara (30) desde el orificio de entrada (16), abriéndose dicha válvula de entrada (28) cuando fluye fluido a la cámara (30) desde el orificio de entrada (16) y cerrándose cuando el fluido se desplaza a través del orificio de salida (38); y

(iii)

una válvula de salida (32) que controla el flujo del fluido desde la cámara (30) hacia el orificio de salida (38), abriéndose dicha válvula de salida (32) cuando el fluido se desplaza a través del orificio de salida (38) y cerrándose cuando el fluido fluye a la cámara (30) desde el orificio de entrada (16);

(b)

una unidad de accionamiento (19) adaptada para acoplar con la casete desechable (15) e incluyendo al menos un primer motor y un émbolo (42), moviendo dicho al menos único primer motor el émbolo (42) con relación a la cámara (30) para deformar la membrana elastomérica, desplazando por lo tanto fluido de la cámara (30) hacia el orificio de salida (38), accionando también dicha unidad de accionamiento (19) la válvula de entrada (28) y la válvula de salida (32) para abrir y cerrar dichas válvulas (28, 32); y

(c)

una unidad de control (17), acoplada para recibir las señales del sensor de presión de entrada (24) y el sensor de presión de salida (34), y acoplada a la unidad de accionamiento (19) para controlar dicho al menos único primer motor y controlando por ello el movimiento del émbolo (42), determinando dicha unidad de control (17) una presión diferencial de las señales producidas por el sensor de presión de entrada (24) y el sensor de presión de salida (34) y regulando una posición inicial del émbolo (42) con relación a la cámara (30) antes de que el émbolo (42) desplace el fluido de la cámara (30), para compensar la presión diferencial, de manera que se mejore sustancialmente la exactitud de la bomba (10) al infundir el fluido al paciente.

2. La bomba de la reivindicación 1, donde el ajuste a la posición inicial del émbolo (42) cambia una presión del fluido en la cámara (30) antes de que la válvula de salida (32) se abra para poder desplazar el fluido de la cámara (30).

3. La bomba de la reivindicación 1, donde en función del ajuste a la posición inicial del émbolo (42), la unidad de control (17) cambia una duración de tiempo para que el fluido sea desplazado de la cámara (30) por el émbolo (42).

4. La bomba de la reivindicación 1, donde el émbolo (42) siempre está en contacto con la membrana elastomérica durante el ciclo de la bomba.

5. La bomba de la reivindicación 1, donde dicha presión diferencial es inferior a 0,5 psi, después de ser compensada.

6. La bomba de la reivindicación 1, donde la unidad de control (17) incluye un procesador acoplado a una memoria en la que se almacenan instrucciones de máquina incluyendo un algoritmo de control, siendo ejecutadas dichas instrucciones de máquina por el procesador y haciendo que determine la presión diferencial y regule la posición inicial del émbolo (42) para compensar la presión diferencial.

7. La bomba de la reivindicación 6, donde el algoritmo de control usa una presión detectada por el sensor de presión de salida (34), después de que la válvula de salida (32) se ha abierto y fluye fluido a través de la válvula de salida (32) al paciente, para determinar una diferencia de calibración entre el sensor de presión de entrada (24) y el sensor de presión de salida (34), y donde dicha diferencia de calibración es utilizada por el algoritmo al regular la posición inicial del émbolo (42) para compensar la presión diferencial durante un ciclo de bombeo siguiente.

8. La bomba de la reivindicación 6, donde los parámetros del algoritmo de control se determinan empíricamente para un diseño específico de la casete desechable (15) y la unidad de accionamiento (19).

9. La bomba de la reivindicación 6, donde cuando la unidad de control determina que la presión diferencial entre el sensor de presión de entrada (24) y el sensor de presión de salida (34) es tal que se indique una mayor presión en el sensor de presión de salida (34) que en el sensor de presión de entrada (24), la unidad de control (17) hace que el émbolo (42) avance hacia la cámara (30) a una posición determinada por el algoritmo, y cuando la unidad de control determina que la presión diferencial entre el sensor de presión de entrada (24) y el sensor de presión de salida (34) es tal que se indique una presión menor en el sensor de presión de salida (34) que en el sensor de presión de entrada (24), la unidad de control (17) hace que el émbolo (42) se retire de la cámara (30) a una posición determinada por el algoritmo.

10. La bomba de la reivindicación 9, donde cuando el émbolo (42) se avanza de su posición inicial a una posición compensada determinada por el algoritmo, dicho avance produce una mayor deformación de la membrana elastomérica, y hace así que disminuya el volumen de la cámara (30) y que aumente la presión dentro de la cámara (30); y donde cuando el émbolo (42) se retira de su posición inicial a una posición compensada determinada por el algoritmo, dicha retracción produce una menor deformación de la membrana elastomérica, y hace así que aumente el volumen de la cámara (30) y que disminuya la presión dentro de la cámara (30).

11. La bomba de la reivindicación 6, donde el algoritmo incorpora una primera tabla de consulta en la que la posición del émbolo es una función de una presión asociada con la entrada, y una segunda tabla de consulta en la que la posición del émbolo es una función de una presión asociada con la salida, y la posición compensada del émbolo se determina combinando el resultado de ambas tablas de consulta.

12. La bomba de la reivindicación 11, donde las tablas de consulta primera y segunda se determinan empíricamente.

13. La bomba de la reivindicación 6, donde después de que el émbolo (42) ha ejercido una fuerza en la membrana elastomérica y desplazado el fluido de la cámara (30) al orificio de salida (38), la unidad de control usa el algoritmo para determinar el volumen real de fluido desplazado de la cámara (30), y para determinar después un factor de corrección para modificar el ciclo de bombeo siguiente para mantener una velocidad de administración deseada del fluido al paciente.