ES2288226T3

ES2288226T3 - Metodo para discriminar las condiciones de operacion en una bomba medica.

Info

Publication number: ES2288226T3
Application number: ES03808982T
Authority: ES
Inventors: Chad E. Bouton; Dale M. Radcliff; Steven R. Nelson; Clark E. Fortney
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2008-01-01
Anticipated expiration: 2023-10-07
Also published as: JP2006514856A; JP2006517423A; JP4738171B2; NO20052872L; CA2501559A1; DE60314436D1; ATE364416T1; DE60320128T2; CA2501559C; MXPA05004072A; CA2501724A1; DE60314436T2; ATE390943T1; MXPA05004073A; WO2004035115A1; DE60320128D1; EP1556104A1; WO2004035116A1; EP1556105B1; ES2304534T3

Abstract

Un método para determinar las condiciones de funcionamiento de una bomba médica (10) que tiene un módulo (12) con una cámara de bombeo (20), que comprende: controlar del ciclo de la bomba con un detector de posición (46); poner en marcha un temporizador de muestreo (27) durante un tiempo de ensayo predeterminado en una parte especificada del ciclo de bombeo; cerrar la cámara de bombeo (20) al flujo durante al menos una parte de la parte especificada del ciclo de bombeo; adquirir una pluralidad de valores de muestra de presión durante una primera parte del tiempo de ensayo desde un único detector de presión (44); calcular y almacenar un valor de referencia de la presión promediando los valores de muestra; repetir las etapas de adquisición de datos del valor de la presión y el cálculo y almacenamiento del valor resultante hasta que haya finalizado el tiempo de ensayo predeterminado; calcular un valor de ensayo promediando los valores resultantes y comparar el valor de ensayo con elvalores umbral predeterminado para determinar la condición de funcionamiento de la bomba.

Description

Método para discriminar las condiciones de operación en una bomba médica.

Referencias cruzadas a solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud Provisional de Estados Unidos Nº 60/418.914, presentada el 16 de octubre de 2002, y de la Solicitud Provisional de Estados Unidos Nº 60/418.986, presentada el 16 de octubre de 2002.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un método para determinar las condiciones de funcionamiento de una bomba médica. Más particularmente, esta invención se refiere a un método para determinar el estado del fluido en dispositivos de bombeo de fluidos por desplazamiento positivo para el suministro de fluidos a un paciente.

El cuidado médico moderno frecuentemente implica el uso de dispositivos de bombeo médicos para suministrar fluidos y/o medicinas fluidas a los pacientes. Las bombas médicas permiten el suministro controlado de fluidos a un paciente y dichas bombas han sustituido ampliamente a los sistemas de flujo por gravedad, principalmente debido a la precisión mucho mayor de la bomba en las velocidades y dosificaciones de suministro y debido a la posibilidad de programas de suministro flexibles aunque controlados. De las bombas médicas modernas, a menudo se prefieren aquellas que incorporan un diafragma o módulo de bombeo debido a que proporcionan una velocidad y volumen controlados con más precisión que otros tipos de bombas.

Un sistema típico de bomba de desplazamiento positivo, incluye un accionador del dispositivo de bombeo y un módulo desechable. El módulo desechable, que se adapta para usarse solo con un único paciente y para un ciclo de suministro de fluido, es típicamente una pequeña unidad de plástico que tiene una entrada y una salida conectadas respectivamente, a través de tubos flexibles, al depósito de suministro del fluido y al paciente receptor del fluido. El módulo incluye una cámara de bombeo, en la que el flujo del fluido a través de la cámara es controlado por un émbolo o pistón activado de forma controlada por el accionador del dispositivo.

Por ejemplo, la cámara del módulo puede tener una pared formada por un diafragma flexible que es movido alternativamente por el émbolo y el accionador para hacer que el fluido se mueva. El dispositivo accionador de la bomba incluye el émbolo o pistón para controlar el flujo del fluido entrante y saliente de la cámara de bombeo en el módulo, y también incluye mecanismos de control para asegurar que el fluido se suministra al paciente a una velocidad pre-ajustada, de una forma predeterminada y solo durante un tiempo particular preseleccionado o una dosificación total.

El fluido entra en el módulo a través de una entrada y se fuerza a través de una salida a presión. El fluido se lleva a la salida cuando el émbolo de la bomba fuerza a la membrana hacia la cámara de bombeo para desplazar el fluido. Durante la carrera de admisión el émbolo de la bomba retrocede, la membrana que cubre la cámara de bombeo retrocede desde su configuración anterior de desplazamiento total y el fluido es lleva entonces al interior de la cámara de bombeo a través de la entrada abierta. En un impulso de bombeo, el émbolo de la bomba fuerza a la membrana de nuevo en la cámara de bombeo para forzar al fluido contenido en su interior a través de la salida. De esta manera, el fluido fluye desde el módulo en una serie de pulsos separados en lugar de como un flujo continuo.

Uno de los requisitos de una bomba médica es que sea capaz de detectar cuándo está funcionando en ciertas situaciones anormales y de alertar al usuario de estos problemas. Específicamente, la bomba debería detectar cuando se bloquea el flujo de fluido, no hay fluido en la línea, no hay módulo en la bomba, si se ha cebado correctamente la bomba y si las válvulas de la bomba están selladas adecuadamente.

Las bombas anteriores que podían suministrar toda esta información usaban al menos dos detectores asociados a la cámara de bombeo o a los tubos para proporcionar entradas al sistema de control. El uso de múltiples detectores requiere más espacio físico en la bomba y potencialmente da como resultado un mayor coste de fabricación unitario.

El documento USP 5.464.392 describe la detección de la presencia de aire en una tubería en relación con una bomba médica que tenga un módulo con una cámara de bombeo, que use un detector de posición y un único detector de presión para recoger una pluralidad de datos de presión y que utilice un procesador para comparar las diferencias en las lecturas para determinar si hay aire en la tubería, para anotar la diferencia en las lecturas en la posición D1 de una RAM y seguir o dar alarma dependiendo de si el cambio en la presión está por debajo de una referencia preseleccionada de presión mínima de conformidad.

Por lo tanto, un objeto principal de esta invención es proporcionar métodos para usar un único detector de presión para discriminar entre las condiciones de funcionamiento en una bomba médica.

Estos y otros objetos serán evidentes para los especialistas en la técnica.

Sumario de la invención

Se describe un método para determinar la condición de funcionamiento de una bomba médica basándose en datos derivados de un detector de presión y de un detector de posición. El detector de presión genera los datos obtenidos detectando la fuerza en el elemento de bombeo. El detector de posición genera los datos de posición siguiendo el ciclo de la bomba y determinando la posición del elemento de bombeo. Los datos de presión y posición de la bomba se procesan. Los datos procesados se comparan con un valor umbral predeterminado para determinar la condición de funcionamiento de la bomba. Los tres tipos principales de condiciones de funcionamiento de interés son los siguientes: condición normal, cuando el líquido está presente y no hay fugas en la cámara de bombeo; condición de fuga, cuando hay líquido presente pero hay una fuga en la cámara de bombeo y condición de bombeo de aire, cuando la cámara contiene algo de aire.

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Descripción de los dibujos

La Figura 1 es un gráfico que muestra datos del ciclo de una bomba ilustrando las condiciones normales, de fuga y de bombeo de aire;

La Figura 2 es una vista ampliada de la Figura 1, tomada a lo largo de las líneas 2-2, mostrando datos del ciclo de una bomba ilustrando las condiciones normales, de fuga y de bombeo de aire;

La Figura 3 es un gráfico que muestra datos del ciclo de una bomba ilustrando condiciones de impulsos normales con diversos niveles de contra-presión;

La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra una realización para determinar las condiciones de funcionamiento de una bomba médica de acuerdo con la presente invención;

La Figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra otra realización para determinar las condiciones de funcionamiento de una bomba médica de acuerdo con la presente invención;

La Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra otra realización para determinar las condiciones de funcionamiento de una bomba médica de acuerdo con la presente invención; y

La Figura 7 es un diagrama esquemático del módulo de la bomba, que ilustra los componentes funcionales de la bomba y del módulo.

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Descripción detallada de las realizaciones de la invención

La presente invención se describirá tal como es aplicable en su realización preferida. No se pretende que la presente invención se limite a su realización preferida. Se pretende que la invención cubra todas las modificaciones y alternativas que puedan incluirse dentro del alcance de la invención tal como se describe en las reivindicaciones que siguen.

Se entenderá por los especialistas en la técnica que el término bomba médica como se usa en este documento incluye, aunque sin limitación, bombas enterales, bombas de infusión parenteral, bombas ambulatorias o cualquier dispositivo de bombeo de desplazamiento positivo para el suministro de fluidos a un paciente.

La Figura 7 es un diagrama esquemático que ilustra los componentes funcionales de la bomba médica 10, que se usa en conexión con un módulo desechable 12 para suministro de un fluido a un paciente. La bomba médica 10 y el módulo 12 se muestran con varios componentes para implementar la presente invención. Los especialistas en la técnica entenderán que la bomba 10 y el módulo 12 incluyen muchos más componentes que los mostrados en la Figura 7. Sin embargo, no es necesario mostrar todos estos componentes para describir una realización ilustrativa de la realización práctica de la presente invención.

Los detalles de la bomba 10 y del módulo 12 que no se analizan a continuación, pueden determinarse por referencia a la solicitud no provisional de cesión común y en trámite junto con la presente titulada MEANS FOR USING SINGLE FORCE SENSOR TO SUPPLY ALL NECESSARY INFORMATION FOR DETERMINATION OF STATUS OF MEDICAL PUMP, que reivindica la prioridad de las Solicitudes Provisionales de Estados Unidos con Nº de serie 60/418.986 y 60/418.914, cuya descripción y dibujos se incorporan específicamente a este documento como referencia en su totalidad. Esta descripción describe en detalle los medios para usar un único detector de presión y un único detector de posición para proporcionar toda la información necesaria para determinar el estado de una bomba médica. Las descripciones y los dibujos de las Solicitudes Provisionales de Estados Unidos con Nº de serie 60/418.986 y 60/418.914 se incorporan también específicamente a este documento como referencia en su totalidad. La solicitud no provisional de cesión común y en trámite junto con la presente de Estados Unidos con Nº de serie 29/166.389 titulada PUMP CASSETTE describe el módulo particular 12 descrito a continuación. Los módulos de bomba y las bombas de módulos en general se conocen bien en la técnica del suministro médico de fluidos, como lo evidencian las Patentes de Estados Unidos de cesión común Nº 4.818.186; 4.842.584 y 5.000.664, cuyas descripciones completas y dibujos se incorporan específicamente a este documento como referencia.

El módulo 12 incluye una carcasa 14 en la que se dispone un puerto de entrada 16 para aceptar el fluido que fluye desde una bolsa IV u otro depósito de fluido (no mostrado). De forma similar, las tuberías de fluido (no mostradas) se acoplan a un puerto de salida 18 en la carcasa 14 hacia el cuerpo de un paciente.

Una cámara de bombeo 20 está conectada en comunicación de flujo de fluido entre el puerto de entrada 16 y el puerto de salida 18. La cámara de bombeo 20 funciona para medir el fluido a través del módulo 12.

Una válvula de entrada 22 se sitúa entre el puerto de entrada 16 y la cámara de bombeo 20.

Similarmente, una válvula de salida 24 se sitúa entre la cámara de bombeo 20 y el puerto de salida 18. La válvula de salida 24 funciona para abrir y cerrar físicamente la comunicación fluida entre la cámara de bombeo 20 y el puerto de salida 18. La cámara de bombeo 20, la válvula de entrada 22 y la válvula de salida 24 están todas funcionalmente asociadas con la bomba 10 para controlar el fluido a través del módulo 12.

Una unidad de procesamiento 26 con un temporizador de ensayo 27 se incluye en la bomba 10 y realiza diversas operaciones descritas en más detalle más adelante. Un dispositivo de visualización/entrada 28 se comunica con la unidad de procesamiento 26 y permite al usuario recibir salidas de la unidad de procesamiento 26 y/o dar entradas a la unidad de procesamiento 26. Los muy especialistas en la técnica entenderán que el dispositivo de visualización/entrada 28 puede proporcionarse como un dispositivo de visualización separado y un dispositivo de entrada
separado.

Una memoria 30 se comunica con la unidad de procesamiento 26 y almacena código y datos necesarios para que la unidad de procesamiento 26 calcule y muestre las condiciones de funcionamiento de la bomba 10. Más específicamente, la memoria 30 almacena un algoritmo codificado 32 formado de acuerdo con la presente invención para procesar los datos y determinar las condiciones de funcionamiento de la bomba 10.

Un motor eléctrico 34 controlado por la unidad de procesamiento 26 activado por una fuente de alimentación (no mostrada) sirve como motor primario para accionar rotatoriamente un árbol 36.

Un elemento de bombeo 38 está asociado funcionalmente con el árbol 36. Cuando se activa, el elemento de bombeo 38 se mueve alternativamente adelante y atrás para periódicamente, en un impulso descendente, hacer que el elemento de bombeo 38 presione sobre la cámara de bombeo 20, moviendo el fluido a través del módulo 12. En un movimiento ascendente, el elemento de bombeo 38 disminuye la presión de la cámara de bombeo 20 y de esa forma extrae fluido del puerto de entrada 16 hacia la cámara de bombeo 20.

Un elemento de control de entrada 40 está asociado funcionalmente con el árbol 36. Cuando se activa, el elemento de control de entrada 40 se mueve alternativamente adelante y atrás para periódicamente, en un impulso descendente, hacer que el elemento de control de entrada 40 presione sobre la válvula de entrada 22, cerrando la cámara de bombeo 20 a la entrada de fluido. En un impulso ascendente, el elemento de control de entrada 40 libera la presión sobre la válvula de entrada 22 y de esa forma permite la circulación del fluido desde el puerto de entrada 16 a la cámara de bombeo 20.

Un elemento de control de salida 42 está asociado funcionalmente con el árbol 36. Cuando se activa, el elemento de control de salida 42 se mueve alternativamente adelante y atrás para periódicamente, en un impulso descendente, hacer que el elemento de control de salida 42 presione sobre la válvula de salida 24, cerrando la cámara de bombeo 20 a la salida de fluido. En un impulso ascendente, el elemento de control de salida 42 libera la presión sobre la válvula de salida 24 y de esa forma permite la circulación del fluido desde la cámara de bombeo 20 al puerto de salida 18. De esta manera, el estado de abertura o cierre de la cámara de bombeo 20 se controla mediante la posición y el movimiento de los elementos de control de entrada y salida 40 y 42.

Un detector de presión 44 se asocia funcionalmente con el elemento de bombeo 38. El detector de presión 44 detecta la fuerza sobre el elemento de bombeo 38 y genera una señal de presión basada en esa fuerza. El detector de presión 44 se comunica con la unidad de procesamiento 26, enviando la señal de presión a la unidad de procesamiento 26 para usarla en la determinación de las condiciones de funcionamiento de la bomba 10.

Un especialista en la técnica entenderá que el detector de presión 44 puede ser un transductor de presión o cualquier otro dispositivo que pueda detectar funcionalmente la presión ejercida sobre la cámara de bombeo 20 por el elemento de bombeo 38.

Un detector de posición 46 sigue el ciclo de bombeo de la bomba 10 determinando la posición del elemento de bombeo 38. El detector de posición 46 puede asociarse funcionalmente con el árbol 36, una leva o un árbol de levas 76 fijado al árbol 36, o al propio elemento de bombeo 38. El detector de posición 46 genera una señal de posición detectando directa o indirectamente la posición del elemento de bombeo 38. Por ejemplo, en una realización el detector de posición 46 es un detector de efecto Hall que tiene un imán (no mostrado) en contacto próximo con el árbol 36. La posición rotacional del árbol 36 puede controlarse para detectar indirectamente la posición del elemento de bombeo 38. El detector de posición 46 se comunica con la unidad de procesamiento 26, enviando la señal de posición a la unidad de procesamiento 26 para usarla para determinar las condiciones de funcionamiento de la bomba 10. Un especialista en la técnica entenderá que el detector de posición 46 como se usa en este documento incluye, aunque sin limitación, indicadores mecánicos tales como indicadores de aguja giratorios, interruptores electrónicos, detectores de efecto Hall y detectores de posición basados en la óptica.

En funcionamiento, al comienzo del ciclo de bombeo, el elemento de control de salida 42 actúa cerrando la válvula de salida 24 de forma que no hay comunicación fluida entre la cámara de bombeo 20 y el puerto de salida 18. La válvula de entrada 22 se abre para permitir que la cámara de bombeo 20 esté en comunicación fluida con el puerto de entrada 16. En la siguiente fase del ciclo de bombeo, el elemento de control de entrada 40 actúa para cerrar la válvula de entrada 22, de forma que cierra la comunicación fluida entre el puerto de entrada 16 y la cámara de bombeo 20. La válvula de salida 24 sigue permaneciendo cerrada. A continuación, el elemento de bombeo 38 comienza un impulso descendente que presiona sobre el elemento de bombeo 38 sobre la cámara de bombeo 20, haciendo que la cámara de bombeo 20 se comprima, por tanto aumentando la presión dentro de la cámara de bombeo 20. El detector de presión 44 lee y transmite este dato de presión a la unidad de procesamiento 26. En condiciones normales la cámara de bombeo 20 se comprime suficientemente y se genera un perfil de presión deseado. En una posición dada del árbol 36 o en un punto del ciclo de bombeo, el elemento de control de salida 42 actúa para abrir la válvula de salida 24 de modo que el fluido fluye de la cámara de bombeo 20 al puerto de salida 18. Entonces se repite el ciclo de bombeo.

La unidad de procesamiento 26 recupera el algoritmo 32 de la condición de funcionamiento desde la memoria 30 y lo aplica a los datos de presión y posición recibidos desde este ciclo de la bomba. Se procesan los datos de presión de la bomba y los datos de posición de la bomba. Los datos procesados se comparan con un valor umbral pre-determinado para determinar la condición de funcionamiento de la bomba. Los tres tipos principales de condiciones de funcionamiento de interés son los siguientes: condición normal, cuando el líquido está presente y no hay fugas en la cámara de bombeo; condición de fuga, cuando hay líquido presente pero hay una fuga en la cámara de bombeo 20 (incluyendo en la válvula de entrada 22 o válvula de salida 24); y condición de bombeo de aire, cuando la cámara contiene algo de aire. Una vez determinada la condición de funcionamiento, la unidad de procesamiento 26 muestra la condición de funcionamiento en la pantalla 28 y/o usa la condición de funcionamiento determinada para ajustar el funcionamiento de la bomba 10.

Un especialista en la técnica entenderá que los valores umbral para cualquiera de los algoritmos descritos en este documento se predeterminan empíricamente a partir de datos experimentales y variarán de un modelo de bomba a otro.

Con referencia a la Figura 1, el detector de posición 46 se usa para desencadenar un evento de captura en el que los datos del detector de presión 44 se capturan para procesarlos y discriminar la condición de funcionamiento. La Figura 1 muestra representaciones temporales de las señales de presión y posición tomadas con una unidad prototipo en el laboratorio. Las señales de posición son de naturaleza digital y toman valores próximos a 3 o a 0 V. Las restantes señales analógicas que suben y bajan más gradualmente son las señales que representan las mediciones del detector de presión 44. Hay un detector de presión 44 en el sistema y las cuatro señales analógicas mostradas representan cuatro ejemplos de condiciones de funcionamiento diferentes que se han superpuesto en el mismo gráfico. Cada una se usará para explicar el funcionamiento de los algoritmos de procesamiento de la señal a describir.

Cuando se recogieron grandes cantidades de datos en diversas condiciones de funcionamiento, se realizaron inmediatamente varias observaciones. Como se muestra en el conjunto de datos mostrado en la Figura 1, la zona de tiempos inicial entre -0,4 s y 0 s no parece ofrecer posibilidades para la discriminación de la señal. Adicionalmente, otras zonas más allá de los 0,2 s tampoco parecen ofrecer diferencias en la señal que se correspondan con las condiciones de funcionamiento de interés. Específicamente, en estas zonas de no-interés, la contrapresión y otros elementos del sistema parecen dominar las características de la señal de presión. En una zona de interés, marcada por la línea 2-2, el sistema está realmente funcionando con la cámara de bombeo 20 cerrada de manera que el detector de presión 44 está detectando una acumulación en la presión durante el impulso de bombeo. Esto permite unas condiciones únicas bajo las que puede ser posible discriminar entre condiciones normales, de fuga y de bombeo de aire.

Con referencia a las Figuras 1 y 2, los datos de la zona de interés de la Figura 1 marcados por la línea 2-2 se muestran con mayor detalle. Los datos del ciclo de bombeo se recogieron en el laboratorio sometiendo una bomba prototipo a una amplia variedad de condiciones de funcionamiento y ambientales para analizar la zona de interés más de cerca. Para desarrollar algoritmos efectivos y robustos, era importante analizar el desplazamiento en el tiempo, los ajustes o compensaciones, y otras variaciones que pueden tener lugar. Las cuatro señales digitales de posición se marcan como A y las cuatro señales de presión se marcan B-E. Las señales de ejemplo de presión B-E se corresponden a los tres tipos de condiciones de funcionamiento previamente mencionados (normal, con fuga y bombeo de aire) y además puede estar presente en el sistema una contrapresión. Los casos numerados en la figura son los
siguientes:

B: Tipo normal, sin contrapresión;

C: Tipo normal, con contrapresión presente relativamente alta;

D: Tipo con fuga, baja contrapresión y

E: Bombeo de aire, baja contrapresión.

Los especialistas en la técnica reconocerán que la magnitud, tiempos y forma de las señales de presión pueden variar de alguna forma dependiendo de la causa o localización de la fuga o fugas, cantidad de aire, o cantidad de contrapresión. Por ejemplo, hay al menos dos casos más de combinaciones no mostradas en la Figura 2. Estos casos son tipos de fugas con alta contrapresión y bombeo de aire con alta contrapresión.

Se recogieron y analizaron datos de muchas otras combinaciones de funcionamiento y la zona de interés (mostrada en la Figura 1 en la línea 2-2 y en la Figura 2) siguió siendo la más viable. En particular, se comprobó que los datos capturados antes del siguiente borde de subida G del detector de posición 46 son un conjunto de datos efectivo. Esto se debe a la amplia cantidad de efectos variados y no correlacionados que produce en la señal de presión la contrapresión en el sistema que tiene lugar tras el borde de subida G. Por tanto, la zona de interés específico (en la línea 2-2) tiene lugar entre el segundo borde de caída F del detector de posición 46 que tiene lugar en el ciclo completo de bombeo y un punto temporal antes del siguiente borde de subida G de esta señal de posición.

Se consideraron y ensayaron numerosos algoritmos antes del desarrollo del conjunto final preferido. Entre estos se incluye un método simple de umbrales y un método en el que se analizaba el borde de caída de la señal de presión (método del borde de caída).

El método de umbrales simples implicaba comparar la señal de presión con umbrales predeterminados. Sin embargo, los desplazamientos variables en las señales del sistema reducen el rendimiento de este método, haciendo que este método sea ineficaz para discriminar entre las condiciones de funcionamiento.

Con referencia a la Figura 3, en el método del borde de caída se calculaba la derivada en el tiempo (o pendiente) de los datos dentro de la zona de interés (en la línea 2-2 de la Figura 1) y se comparaba con umbrales negativos. Con esta aproximación un borde de caída, que normalmente indicaría un impulso normal, conduciría a un cálculo de la derivada en el tiempo que excedería los umbrales negativos. Los bombeos con aire y ciertas condiciones de fuga frecuentemente no contienen este borde de caída característico y no excederían el umbral establecido. Sin embargo, un impulso normal con una contrapresión significativa a menudo no tendrá este borde de caída. Esto puede observarse en la Figura 3, donde algunos tipos normales de impulso presentan los bordes de caída cuando los niveles de contrapresión son bajos y algunos no lo hacen cuando la contrapresión es alta. Esta situación por tanto hace que el método de borde de caída sea ineficaz para discriminar entre las condiciones de funcionamiento.

Se consideraron otros enfoques y variaciones con el mismo espíritu general, pero solo los siguientes enfoques preferidos se describirán con detalle en esta descripción. Se desarrollaron tres realizaciones principales de los algoritmos preferidos y se muestran como sigue:

Clase 1: Algoritmo de Umbral Retardado;

Clase 2: Algoritmo de Integración Ponderada y

Clase 3: Algoritmo de Derivación Integrada por Partes.

Hay diversas variaciones posibles para cada clase de algoritmo. Estas variaciones incluyen cambios en la técnica de ponderación, inhabilitar la ponderación, posición de referencia, y orden de secuencia en la que los datos se analizan. El algoritmo de umbral retardado de Clase 1 es la realización preferida. Sin embargo, los otros algoritmos a describir pueden cumplir igualmente bien en ciertas condiciones. Por tanto, todos los algoritmos son igualmente importantes y se analizarán con igual detalle.

Con referencia a la Figura 4, el funcionamiento general del algoritmo 110 de Clase 1 se muestra en forma de diagrama de flujo. El algoritmo 110 de Clase 1 comienza en el bloque de inicio 112. Un bloque de decisión 114 controla el ciclo de la bomba mediante la señal de posición A para determinar cuando tiene lugar una zona de interés. En este ejemplo, se especifica que la zona de interés comienza cuando se detecta el segundo borde de caída F de la señal de posición A en cada nuevo ciclo de bombeo. Cuando se detecta el segundo borde de caída F en el bloque de decisión 114, el algoritmo 110 de Clase 1 continúa al bloque 116. El bloque 116 pone en marcha el temporizador de ensayo 27 durante un período de muestreo Td predeterminado. Entonces un bloque 118 recoge una pluralidad de valores de muestra de presión a una velocidad de muestreo predeterminada durante una primera parte de tiempo de ensayo y una vez que se han recogido los primeros Na valores de presión de muestra se calcula y almacena un primer valor de presión de referencia promediando estos valores de presión de muestra. Esta referencia se almacena y se usará en posteriores cálculos.

La referencia es una técnica usada en este y otros algoritmos como un proceso que compensa desviaciones observadas en la señal de presión de un ciclo de bombeo al siguiente y entre cada unidad física de bomba. Este proceso supone promediar un número de datos puntuales iniciales en el conjunto de datos de interés y restar este valor promediado de todos los posteriores datos puntuales en el conjunto.

Un bloque 120 adquiere un dato del valor de presión y entonces calcula y almacena un valor resultante de restar el valor de referencia de este valor. Se crea y mantiene una memoria intermedia para almacenar las últimas muestras de valores resultantes Nb (o datos puntuales). Esta memoria intermedia puede ser circular para mejorar la eficacia de procesado. Un bloque de decisión 122 muestra justamente dicha memoria intermedia circular, y repite las etapas adquirir datos del valor de presión y calcular y almacenar el valor resultante hasta que finaliza un periodo de tiempo predeterminado Td. Si el tiempo Td ha transcurrido, entonces la adquisición de datos está completa y tiene lugar el proceso final.

Durante el proceso final, un bloque 124 calcula un valor de ensayo promediando los valores resultantes, y compara este valor de ensayo con un valor umbral predeterminado para determinar la condición de funcionamiento de la bomba. De esta manera, en la última etapa, el algoritmo 110 promedia los datos puntuales Nb en la memoria de almacenamiento y compara este valor promediado con una serie de umbrales predeterminados para determinar la condición de funcionamiento de la bomba (es decir, normal, en fuga, o bombeo de aire).

Con referencia a la Figura 5, el funcionamiento general del algoritmo 130 de Clase 2 de integración ponderada se muestra en forma de diagrama de flujo. Este algoritmo comienza de la misma forma en que lo hace el algoritmo 110 de Clase 1, pero la diferencia estriba en la actualización de la memoria intermedia y las etapas finales.

El algoritmo 130 de Clase 2 comienza en el bloque de inicio 132. Un bloque de decisión 134 controla el ciclo de la bomba mediante la señal de posición A para determinar cuando tiene lugar una zona de interés. En este ejemplo, la zona de interés se especifica como la que comienza cuando se detecta el segundo borde de caída F de la señal de posición A en cada nuevo ciclo de bombeo. Cuando se detecta el segundo borde de caída F en el bloque de decisión 134, el algoritmo 130 de Clase 2 continúa al bloque 136. El bloque 136 pone en marcha el temporizador de ensayo 27 durante un período de muestreo Td predeterminado. Entonces un bloque 138 recoge una variedad de valores de referencia de presión a una velocidad de muestreo predeterminada durante una primera parte de tiempo de ensayo y una vez que los primeros valores de presión de muestra Na se han recogido se calcula y almacena un primer valor de presión de referencia promediando estos valores de presión de muestra. Esta referencia se almacena y se usará en cálculos posteriores.

Un bloque 140 realiza el núcleo de los cálculos del algoritmo 130 durante la actualización de la memoria intermedia para calcular el término de integración. La siguiente ecuación describe el término de integración usado en el bloque 140:

I_{k} = I_{k-1} + (d_{k} - A) W(t)

Donde I_{k} representa el término de integración, I_{k-1} representa el término de integración anterior, d_{k} representa un dato del valor de presión adquirido de nuevo, A representa el valor de referencia, y W(t) representa el valor de ponderación que es función del tiempo (o posición) en el cual se adquiere el nuevo valor. La función W(t) puede ser lineal, polinomial o cualquier otra función del tiempo para permitir resaltar o atenuar varias zonas en el conjunto de datos.

El bloque 140 fija desde cero un primer término previo de integración I_{k-1} cuando el algoritmo comienza por vez primera en cada nuevo ciclo de bombeo. El bloque 140 adquiere el dato del valor de presión y entonces calcula y almacena un nuevo término de integración I_{k} restando el valor de referencia A del valor del dato d_{k} para obtener un resultante, multiplicando el resultante por el valor de ponderación W(t) para obtener un producto y sumar el producto al término de integración anterior I_{k-1}.

Un bloque de decisión 142 repite las etapas de adquisición de valores de datos de presión d_{k} y cálculo y almacenamiento del nuevo término de integración I_{k} hasta que el tiempo de ensayo predeterminado Td finaliza. De esta manera, mientras se adquiera un nuevo valor de datos de presión d_{k} se actualiza un nuevo término de integración I_{k}, hasta que el tiempo de ensayo predeterminado Td transcurre. Si el tiempo Td ha transcurrido, entonces la adquisición de datos está completa y tiene lugar el final del procesamiento.

Durante el procesamiento final, un bloque 144 compara el término de integración I_{k} con un valor umbral predeterminado para determinar la condición de funcionamiento de la bomba (es decir, normal, en fuga, o bombeo de aire).

Con referencia a la Figura 6, el funcionamiento general del algoritmo 150 de Clase 3 de derivación integrada por partes se muestra en forma de diagrama de flujo. El algoritmo 150 de Clase 3 comienza de la misma forma en que lo hace el algoritmo 130 de Clase 2, pero no se usa un cálculo de ajuste y la actualización de la memoria intermedia y las etapas finales son distintas.

El algoritmo 150 de Clase 3 comienza en el bloque de inicio 152. Un bloque de decisión 154 controla el ciclo de la bomba mediante la señal de posición A para determinar cuando tiene lugar una zona de interés. En este ejemplo, la zona de interés se especifica como la que comienza cuando se detecta el segundo borde de caída F de la señal de posición A en cada nuevo ciclo de bombeo. Cuando se detecta el segundo borde de caída F en el bloque de decisión 154, el algoritmo 150 de Clase 3 continúa al bloque 156. El bloque 156 pone en marcha el temporizador de ensayo 27 durante un período de muestreo Td predeterminado.

Un bloque 158 realiza el núcleo de los cálculos de algoritmo 150 durante la actualización de la memoria intermedia para calcular un factor de mérito. La siguiente ecuación describe el cálculo usado en el bloque 150 para el factor de mérito:

FOM_{k} = FOM_{k-1} + (d_{k} - d_{k-q}) W(t)

Donde FOM_{k} representa el factor de mérito, FOM_{k-1} representa el factor de mérito anterior, d_{k} representa un dato del valor de presión adquirido de nuevo, d_{k-q} representa cualquier otro valor de datos de presión en el conjunto, y W(t) representa el valor de ponderación que es función del tiempo (o posición) en el que se adquiere el nuevo dato de valor. La función W(t) puede ser lineal, polinomial o cualquier otra función del tiempo para permitir resaltar o atenuar varias zonas en el conjunto de datos.

El bloque 158 fija desde cero un primer factor previo de mérito I_{k-1} cuando el algoritmo 150 comienza por vez primera en cada nuevo ciclo de bombeo. El bloque 158 adquiere el dato previo del valor de presión d_{k-q} y el nuevo dato del valor de presión d_{k}, donde el dato previo del valor de presión d_{k-q} es valor distinto al nuevo valor. El bloque 158 calcula y almacena un nuevo factor de mérito FOM_{k} restando el dato previo del valor de presión d_{k-q} del nuevo dato del valor de presión d_{k} para obtener un resultante, multiplicando el resultante por el valor de ponderación W(t) para obtener un producto y sumando el producto al factor de mérito anterior FOM_{k-1}.

Un bloque de decisión 160 repite las etapas de adquisición de nuevos valores de datos de presión d_{k} y cálculo y almacenamiento del nuevo factor de mérito FOM_{k} hasta que el tiempo de muestreo predeterminado Td finaliza. De esta manera, mientras se adquiere un nuevo valor de datos de presión d_{k} se actualiza un nuevo factor de mérito FOM_{k}, hasta que el tiempo de muestreo predeterminado Td transcurre. Si el tiempo Td ha transcurrido, entonces la adquisición de datos está completa y tiene lugar el final del procesamiento.

Durante el procesamiento final, un bloque 162 compara el factor de mérito FOM_{k} con valores umbral predeterminados para determinar la condición de funcionamiento de la bomba (es decir, normal, en fuga, o bombeo de aire). Por ejemplo en una realización se ajusta un umbral en 450 de forma que si el Factor de Mérito supera 450 la bomba interpreta que esto es un impulso del fluido normal; por debajo de 450, es un impulso con aire.

Son posibles varias variaciones en cada clase de algoritmo que pueden potenciar el rendimiento. Estas variaciones incluyen cambiar el evento de desencadenamiento, técnicas de ponderación, suprimir la ponderación, posición de referencia, y el orden de secuencia en la que se analizan los datos.

Mientras que en la realización preferida el evento de desencadenamiento es el segundo borde descendente F del detector de posición, puede cambiarse el evento de disparo para reducir lo necesario la sensibilidad a las variaciones del sistema. El evento de desencadenamiento puede ser, por ejemplo, el segundo borde ascendente G en el ciclo de bombeo mostrado en la Figura 1. La fijación del borde ascendente G como evento de desencadenamiento puede reducir el retraso entre el evento de desencadenamiento y la recogida de datos en el algoritmo 110 de Clase 1, por ejemplo. Esto es importante debido al hecho de que el algoritmo 110 de Clase 1 funcionará más satisfactoriamente si los datos recogidos de la señal de presión se correlacionan con cierta posición deseada de la bomba. Ya que no hay disponible un detector de posición o de la velocidad del elemento de bombeo, se usan el temporizador y la velocidad predicha para estimar la posición actual. Acortando el retardo entre el evento de disparo y la recogida de datos clave se reducirán los efectos acumulativos de las variaciones de velocidad en el motor de bombeo y el error estimado de posición, incrementando por tanto la probabilidad de que los datos recogidos correspondan a la posición deseada y anticipada.

Otra variación involucra el suavizado del conjunto de datos. Es posible adquirir todos los datos de interés antes de que comiencen los cálculos del algoritmo. En este caso, los datos pueden suavizarse antes del núcleo de los cálculos. Esto es eficaz cuando la señal de presión contiene ruido no deseable.

La localización de la referencia es otra variable que puede cambiarse para mejorar el rendimiento del sistema. En realizaciones del algoritmo 110 de Clase 1 y del algoritmo 130 de Clase 2 la referencia se calcula usando los primeros datos puntuales Na. Dependiendo de la curvatura y naturaleza del conjunto de datos, puede ser ventajoso calcular esta referencia usando los datos puntuales de alguna otra localización dentro del conjunto de datos. Esto puede acentuar cierta característica cerca del nuevo punto de referencia e incrementar el nivel de discriminación del algoritmo.

Aunque la invención se ha mostrado y descrito en conexión con las realizaciones de la misma, se entenderá que pueden hacerse muchas modificaciones, sustituciones y adiciones que están dentro del amplio alcance de las siguientes reivindicaciones. A partir de lo anterior, puede observarse que la presente invención cumple al menos con todos los objetivos expuestos.

Claims

1. Un método para determinar las condiciones de funcionamiento de una bomba médica (10) que tiene un módulo (12) con una cámara de bombeo (20), que comprende:

controlar del ciclo de la bomba con un detector de posición (46);

poner en marcha un temporizador de muestreo (27) durante un tiempo de ensayo predeterminado en una parte especificada del ciclo de bombeo;

cerrar la cámara de bombeo (20) al flujo durante al menos una parte de la parte especificada del ciclo de bombeo;

adquirir una pluralidad de valores de muestra de presión durante una primera parte del tiempo de ensayo desde un único detector de presión (44);

calcular y almacenar un valor de referencia de la presión promediando los valores de muestra;

repetir las etapas de adquisición de datos del valor de la presión y el cálculo y almacenamiento del valor resultante hasta que haya finalizado el tiempo de ensayo predeterminado;

calcular un valor de ensayo promediando los valores resultantes y

comparar el valor de ensayo con el valores umbral predeterminado para determinar la condición de funcionamiento de la bomba.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la condición de funcionamiento determinada es de tipo normal, de fuga o de bombeo de aire.

3. El método de la reivindicación 1, que comprende además la etapa de suavizar los valores de muestra de presión y los valores de datos de presión antes de la realización de las etapas de cálculo.

4. El método de la reivindicación 1, en el que la parte especificada del ciclo de bombeo se ajusta para reducir la sensibilidad a las variaciones del sistema.

5. El método de la reivindicación 1, en el que la primera parte del tiempo de ensayo se ajusta para acortar el retardo entre las etapas de puesta en marcha del temporizador de ensayo en una parte especificada del ciclo de bombeo y la adquisición de los valores de datos de presión.

6. El método de la reivindicación 1, en el que la parte especificada del ciclo de bombeo y la primera parte del tiempo de ensayo se ajustan para variar el valor de referencia de la presión.

7. El método de la reivindicación 1, en el que partes de los valores de muestra de presión y de datos de presión se ponderan para ajustar el énfasis de estas partes.