ES2317858T3 - Reduccion del consumo de energia en un mecanismo de bomba peristaltica. - Google Patents
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Abstract
un árbol de levas (4) arrastrado por dicho medio de arrastre; una pluralidad de levas (8) situadas a intervalos regularmente separados alrededor de la circunferencia de dicho árbol de levas; Una bomba peristáltica (1) que comprende: un medio de arrastre (2) un árbol de levas (4) arrastrado por dicho medio de arrastre; una pluralidad de levas (8) situadas a intervalos regularmente separados alrededor de la circunferencia de dicho árbol de levas; una pluralidad de dedos alargados (10) que cooperan con dichas levas, siendo dichos dedos capaces de al menos parcialmente ocluir un tubo de goteo intravenoso (12) en múltiples puntos a lo largo de dicha trayectoria del tubo; un sistema de compensación del par, que comprende: al menos una leva de compensación (14) del par, situada sobre dicho árbol de levas; al menos un palpador (24) de leva de compensación del par operativamente conectado a dicha leva de compensación del par; y un elemento de acumulación de energía (20) operativamente conectado a dicho palpador de leva de compensación del par, el cual traba con fuerza dicho palpador de leva de compensación del par contra dicha leva de compensación del par; y un sistema de control de recuperación de energía que comprende: un suministro de energía de salida variable, que controla la energía suministrada a dicho medio de arrastre; un transductor para medir el exceso de energía existente en dicho medio de arrastre; y un controlador capaz de ajustar dinámicamente dicho suministro de energía variable mediante el procesamiento del exceso de energía medida y de una energía deseada predeterminada en la que dicho sistema de control de recuperación de energía ajusta de forma óptima la energía suministrada a dicha fuente de energía y dicho sistema de compensación del par reduce el par producido en dicho medio de arrastre, por medio de lo cual la combinación de dicho sistema de control de recuperación de energía y dicho sistema de compensación del par reduce el consumo de energía global de dicha bomba.
Description
Reducción del consumo de energía en un mecanismo
de bomba peristáltica.
La presente invención se refiere en general al
campo de las bombas peristálticas lineales y en particular a un
sistema de compensación del par y a un sistema de recuperación del
control de la energía, utilizado para reducir el consumo de energía
de una bomba peristáltica lineal.
Han venido apareciendo distintos dispositivos
para mejorar la administración de fluidos intravenosos (IV) a los
pacientes de forma controlada y precisa. Un dispositivo del tipo
indicado es la bomba de infusión peristáltica. El mecanismo de
bomba peristáltica típicamente activa una serie de dedos o rodillos
que deforman y ocluyen un tubo de goteo por vía IV deformable de
manera resiliente en múltiples puntos de forma secuencial a lo largo
de la longitud del tubo. Estas oclusiones constituyen un movimiento
ondulatorio que fuerza al fluido IV a discurrir, sometido a presión
positiva, a lo largo del tubo. El caudal y en consecuencia la
dosificación del líquido es controlada mediante el ajuste de la
velocidad el mecanismo de bombeo.
La bomba peristáltica del tipo con dedos
típicamente consta de un motor, un conjunto de engranajes, un árbol
de levas, una pluralidad de levas y una pluralidad de dedos de
palpador de leva como los de la invención del cesionario descritos
en la Patente estadounidense número 5,741,121. La bomba peristáltica
de tipo con dedos está especialmente indicada en aplicaciones
médicas dado que solo el tubo está en contacto con el fluido,
eliminando el riesgo de que la bomba contamine el fluido, o que el
fluido contamine la bomba. Otra ventaja de las aplicaciones médicas
es que las células sanguíneas frágiles no son dañadas por la
bomba.
Una bomba de infusión en algunas ocasiones
necesita funcionar con Corriente Continua (CC), y no con Corriente
Alterna (CA), como por ejemplo en emergencias o cuando se tiene que
usar una batería cuando la energía de la red principal no está
accesible o disponible. En estas situaciones, el consumo de energía
es vital.
Los dedos o palpadores de leva de la bomba
peristáltica de tipo con dedos son típicamente arrastrados haciendo
rotar unas levas con distintos perfiles. Con el fin de mantener un
flujo de fluido constante y preciso y para reducir el consumo de
energía así como para reducir el ruido audible y la vibración del
motor, es deseable que las levas del árbol, roten suavemente a una
velocidad controlada. Cuando los palpadores de leva contactan y
aplican una fuerza sobre las levas, las levas a su vez aplican una
fuerza tangencial sobre el árbol lo que produce un par rotacional
que tiende o bien a facilitar o a impedir la rotación del árbol.
Este par, por consiguiente, provoca variaciones de la carga
presentadas al motor. Dichos cambios de la carga afectan al consumo
de energía del motor y pueden a su vez afectar de manera negativa
al ruido perceptible y a la precisión con la cual la bomba
suministra fluido.
NATWICK (Patentes estadounidenses Nos. 5,357,827
y 5,488,769) da a conocer una bomba de infusión que incorpora una
leva de compensación del par. La finalidad de la leva de
compensación del par de la bomba de NATWICK, es no obstante
facilitar el mantenimiento del motor de la bomba para que funcione a
una cadencia constante y no contribuir al consumo de energía. La
bomba de infusión del sistema NATWICK consta de un motor, un árbol
de levas arrastrado por el motor, una pluralidad de curvas motrices
de leva situadas a intervalos separados uniformemente alrededor de
la circunferencia del árbol de levas. La bomba consta también de una
válvula de agrietamiento de entrada, de un émbolo y de una válvula
de agrietamiento de salida que coopera con dicha curva motriz de la
leva, capaz de al menos parcialmente ocluir un tubo flexible en
múltiples puntos a lo largo de dicha trayectoria del tubo. El
sistema de compensación del par comprende una curva de compensación
del par y un palpador de compensación del par conectado a la curva
de compensación del par. El palpador incluye un rodillo que es
presionado contra la curva motriz mediante la incurvación de un
muelle de metal plano, el cual traba con fuerza dicho rodillo
contra dicha curva motriz de leva de compensación del par.
El documento US 5,215,450 describe un sistema de
bombeo que consta de un tubo extruido con una pared relativamente
delgada y una bomba que aprovecha las características del tubo.
Muchos dispositivos y máquinas de alta velocidad
hacen uso de árboles de arrastre para hacer funcionar diversos
dispositivos de toma de fuerza. Los árboles de arrastre de estas
máquinas experimentan un par variable en cada punto de carga del
par donde un dispositivo de toma de fuerza está conectado al árbol.
En motores de alta velocidad, como por ejemplo en motores de
combustión interna, un par variable puede provocar la torsión
angular del árbol de arrastre lo que conduce a la fatiga y al
desgaste tanto del árbol del arrastre como de los componentes
arrastrados. Es bien conocido el empleo de levas de compensación en
dichas aplicaciones para reducir el par aplicado al árbol motor
(véanse las Patentes estadounidenses Nos. 5,040,500 y 5,544,537). La
finalidad de utilizar levas de compensación en dichas aplicaciones
es prolongar la vida del árbol de levas mediante la reducción de la
vibración y del desgaste, y no reducir el consumo de energía.
De acuerdo con la invención se proporciona una
bomba de infusión peristáltica lineal que incluye un medio de
arrastre, como por ejemplo un motor paso a paso eléctrico, que está
operativamente conectado a un árbol de levas con múltiples levas
situadas sobre éste. Numerosos palpadores de leva están, a su vez,
operativamente conectados a cada leva correspondiente. Una
pluralidad de dedos alargados engranan con los correspondientes
palpadores de leva y son capaces, al menos parcialmente, de ocluir
un tubo de goteo intravenoso en múltiples puntos a lo largo de la
trayectoria del tubo. Como característica de máxima importancia, la
bomba incluye también un sistema de reducción de energía.
En una forma de realización de la invención, el
sistema de reducción de energía comprende un sistema de compensación
del par. El sistema de compensación del par comprende una leva de
compensación del par situada sobre el árbol de levas, en
combinación con un palpador de leva de compensación del par que
coopera con la leva de compensación del par. Un elemento de
acumulación de energía, como por ejemplo un resorte mecánico, traba
con fuerza el palpador de leva de compensación del par contra la
leva de compensación del par para contribuir con el motor mientras
que éste está actuando contra un palpador de leva ascendente. El
sistema de compensación del par, por consiguiente, reduce el par
producido reduciendo el consumo de energía del motor de la
bomba.
En otra forma de realización de la invención, el
sistema de reducción de energía incluye también un sistema de
control de recuperación de energía. El sistema de control de
recuperación de energía, comprende un suministro de energía de
salida variable, que controla la energía suministrada a dicho motor,
un transductor para medir el exceso de energía del sistema y un
controlador. El controlador es capaz de ajustar dinámicamente el
suministro de energía de salida en base al exceso de energía medida
y a una energía deseada predeterminada. La energía deseada
predeterminada se regula mediante un control por software para
establecer una cadencia de bombeo específica determinada por el
usuario de la bomba. El sistema de control de recuperación de
energía ajusta de forma óptima la energía suministrada al medio de
arrastre para reducir el consumo de energía global de la bomba.
De acuerdo con la invención se proporciona
también un procedimiento de reducción del consumo de energía de una
bomba de infusión peristáltica mediante la utilización del sistema
de control de recuperación anteriormente mencionado. El usuario
regula una cadencia de bombeo deseada, a partir de la cual se
determina un valor de energía deseado. Utilizando un sensor o un
transductor, se mide cualquier exceso de energía producida por el
motor ocasionada por la carga del par. El valor del exceso de
energía en combinación con la energía deseada predeterminada se
utiliza por un controlador para constituir un valor de energía nuevo
que es aplicado al suministro de energía variable para ajustar la
energía suministrada al motor.
Para una mejor comprensión de la naturaleza y
objetivos de la invención, debe hacerse referencia a la descripción
detallada subsecuente tomada en combinación con los dibujos que se
acompañan, en los cuales:
La Fig. 1 es una vista lateral esquemática de un
sistema de bombeo de infusión de acuerdo con una forma de
realización de la invención.
La Fig. 2 es una vista en perspectiva de una
leva de compensación, sin carcasa, de acuerdo con una forma de
realización de la invención.
La Fig. 3 es una vista lateral de la leva de
compensación de la Fig. 2.
La Fig. 4 es una vista en perspectiva de la leva
de compensación de la Fig. 2, con la carcasa en posición.
La Fig. 5 es una vista lateral de la leva de
compensación de la Fig. 2, sin los resortes en posición.
La Fig. 6 es una gráfica del par motor con
respecto a la rotación del árbol de levas.
La Fig. 7 es un diagrama de bloques esquemático
de un sistema de control de recuperación de acuerdo con otra forma
de realización de la invención.
Como se ilustra de forma óptima en la Fig. 1, el
sistema de bomba de infusión 1 de la invención comprende un motor
paso a paso 2 que está conectado a un árbol de levas 4 por medio de
un conjunto de engranajes de reducción. El motor paso a paso 2
arrastra el árbol de levas 4 con varias levas 8 situadas sobre él en
distintas posiciones separadas regularmente alrededor de la
circunferencia del árbol 4. Estas levas 8 engranan y están
conectadas con unos dedos de palpador 10 que comprimen diversas
porciones de un tubo de goteo intravenoso (IV) 12 que discurre en
paralelo con el árbol de levas 4. Una bolsa de goteo intravenoso
(IV) 22 contiene un fluido que fluye hasta el paciente a través del
tubo 12. El tubo 12 es situado manualmente dentro del mecanismo por
medio de una placa o puerta de contención 16. El resultado es que el
fluido IV que discurre por el tubo 12 es forzado a través de la
bomba 1 a unas cadencias de flujo controladas de forma precisa que
están directamente relacionadas con la cadencia de paso del motor
paso a paso.
Las Figs. 1 a 5 muestran una forma de
realización de un sistema de compensación del par de acuerdo con la
presente invención. El sistema de compensación del par consta al
menos de una leva adicional, la leva de compensación 14, situada
sobre el árbol de levas 4. La leva de compensación 14 está provista
de lóbulos y valles situados sobre su superficie, los cuales se
corresponden con los lóbulos y los valles opuestos de las otras
levas 8. La leva de compensación 14 está a su vez operativamente
conectada a un palpador de leva de compensación 24, que puede
apreciarse de forma óptima en las Figs. 2 a 5. La leva de
compensación 14 comprime, mediante el palpador de leva de
compensación 24, un resorte mecánico 20 o un elemento de acumulación
de energía similar. Una carcasa 26 cubre el palpador de leva de
compensación 24 y el resorte 20, como puede apreciarse de forma
óptima en la Fig. 4. Cuando el palpador de leva de compensación 24
engrana con el lado trasero de un lóbulo, sobre la superficie de la
leva de compensación, la fuerza del resorte es aplicada al árbol de
levas 4, asistiendo de forma efectiva al motor 2 mientras está en
marcha actuando contra un dedo de palpador ascendente 10. El
resultado es que el motor 2 experimenta unos cambios de amplitud
mucho más bajos en la carga del par. La leva de compensación 14
eleva ligeramente la media global de la carga del par sobre el motor
2 debido a su contribución con una cierta fricción sobre el
sistema. Esta carga media del par incrementada no es sin embargo
significativa en comparación con los beneficios obtenidos por la
leva de compensación 14.
El palpador de leva de compensación 24
proporciona un beneficio adicional en el modo de ráfaga. El modo de
ráfaga se produce cuando una ráfaga de los pasos del motor se
proporciona al motor seguida de un tiempo de retardo variable
durante el cual el motor no se está moviendo y está en situación de
"retenido". Cuando el motor está funcionando entre ráfagas, en
el estado de retenido, un cierto flujo de corriente permanece en
las bobinas del motor para impedir que el motor sea arrastrado
marcha atrás (o marcha alante) por el mecanismo. La leva de
compensación reduce el nivel de la corriente de retención requerida
dado que el par hacia delante y hacia atrás apreciado por el motor
se reduce de manera considerable. La leva de compensación
proporciona también una ventaja cuando está funcionando a ráfagas
en el sentido de que la energía requerida es menor dado que la
carga del par global es menor.
La Fig. 6 muestra los resultados de una prueba
dirigida a ilustrar el sistema de compensación del par de la
invención. El par sobre el árbol motor es representado con respecto
a la rotación del árbol de levas (58 muestras por revolución).
Entre aproximadamente la muestra 90 y la muestra 290, puede
apreciarse que la carga del par en el motor paso a paso fluctúa
fuertemente durante la rotación del árbol de levas. El par sobre el
árbol de levas varía de aproximadamente -7.1 x 10^{-4} a 35 x
10^{-4} Nm. Los niveles de carga del par y las cadencias de
cambio de la carga del par varían con la cadencia de bombeo y con
otros factores tales como la contrapresión acumulada en el tubo
cuando se utilizan agujas con pequeños orificios. Con el fin de
cumplir las exigencias de la carga del par fluctuante y asegurar
que el motor no se bloquee en ninguna situación operativa los
niveles de la corriente del motor paso a paso se fijan típicamente
mediante la selección de un "nivel de energía superior" para
cada cadencia de bombeo. Esto requiere que el "nivel de energía
superior" se fije para el nivel más alto del par al que está
expuesto el motor paso a paso. Este "nivel de energía superior"
fijado se traduce en la aplicación de un exceso de energía al motor
paso a paso durante periodos que tienen un par bajo, lo que lleva a
una pérdida de energía. Mediante la reducción del par global sobre
el sistema, puede seleccionarse un "nivel de energía superior"
para cada cadencia de bombeo, reduciendo con ello el consumo de
energía global. El reglaje de un "nivel de energía superior" en
un modo de ráfaga puede también fijarse a un nivel más bajo.
Aproximadamente entre la muestra 290 y la
muestra 400, se introdujo el sistema de leva de compensación del
par. Los efectos del sistema de leva de compensación del par pueden
apreciarse en cuanto hay una reducción apreciable tanto en la
carga como en la fluctuación del par del árbol motor. Así mismo,
puede apreciarse que el "nivel de energía superior" puede
fijarse en un nivel considerablemente más bajo que el que tendría
que fijarse si no hubiera una leva de compensación del par.
Una ventaja añadida de la leva de compensación,
es que al reducirse la amplitud del perfil de la carga del par de
cresta a cresta, se produce una reducción automática de la cadencia
de cambio de la carga del par. En una forma de realización
alternativa, la leva de compensación está diseñada solamente para
contrarrestar las crestas que producen la misma cadencia de
elevación del par entre las crestas reducidas.
La Fig. 7 muestra un sistema de control de
recuperación de acuerdo con otra forma de realización de la
invención. El sistema de control de recuperación detecta el exceso
de energía del sistema ocasionado por los cambios de la carga sobre
el motor por medio de un sensor del exceso de par del motor. El
sensor introduce una señal en un detector de errores, el cual
compara el exceso de energía real con una energía deseada
predeterminada. La energía deseada predeterminada se regula
mediante un control por software, por ejemplo existente en un
microprocesador, para una cadencia de bombeo específica fijada por
el usuario. El detector de errores a continuación procesa las
señales del exceso de energía y de la energía deseada, e introduce
el resultado en un suministro de energía variable el cual a su vez
ajusta la energía suministrada al motor.
El motor paso a paso utilizado para hace rotar
la leva, puede ser un motor con un número de fases indeterminada,
pero preferentemente es un motor de cinco fases. El voltaje de
salida del suministro de energía del motor, el cual aplica la
energía a las fases del motor paso a paso en secuencia para hacer
que el rotor gire, se ajusta de tal forma que se aplica un mínimo
de energía. El sensor del exceso de par del motor detecta la
magnitud de la corriente medida con respecto a las fases del motor.
A medida que la carga se incrementa sobre el motor, la corriente se
incrementa, dando como resultado una señal de error que es sumada en
el detector de errores con una señal preestablecida procedente de
un microprocesador, lo que da como resultado un exceso de par fijado
añadido a un par óptimo. Una tabla está contenida en la memoria del
microprocesador como una función de la cadencia. Esto se lleva a
cabo de tal forma que siempre habrá más par disponible por el motor
para explicar de algunos cambios de la carga sin que se produzca el
bloqueo. Este exceso de par se determina empíricamente mediante la
medición del par requerido y mediante la utilización de las
desviaciones máximas como exceso de par multiplicadas por un factor
de seguridad, como por ejemplo un factor de seguridad de dos (2). El
procesamiento de la señal de error en esta forma de realización
puede consistir o bien en un clásico proceso PID (proporcional,
integral y diferencial) que utilice o bien partes análogas o
implementadas en el microprocesador, o bien un sistema PI
(proporcional integral), en el que la señal directa es condicionada
y añadida a la integral de la señal de error, transfiriéndose el
resultado al suministro de energía del motor.
En otra forma de realización, la pendiente de la
corriente del motor es dividida en N partes para cada fase y cambio
de pendiente producida por las variaciones de la carga del motor y
se utiliza para crear la señal de exceso de par del motor. Por
ejemplo, siendo N igual a dos, la forma de onda de la corriente se
divide en dos partes, la primera parte de la forma de onda es
comparada con la segunda mitad integrando las señales, invirtiendo
la segunda mitad y sumándolas, dando como resultado una señal de
error que mide el exceso de corriente que se produce cuando el
rotor del motor ha completado su paso.
En otra forma de realización adicional, la bomba
puede actualizar la tabla de exceso del par en base a la
experimentación de episodios de bloqueo del motor. El bloqueo del
motor se detecta utilizando una rueda codificadora, la cual se
utiliza para contar las revoluciones y las partes de revoluciones
del árbol de levas de la bomba. Cuando se detectan pasos que
faltan, la tabla puede ser actualizada para asegurar que no se
produce ninguna situación de bloqueo. Esto se utiliza para
contrarrestar el desgaste, la fricción incrementada debida a la
suciedad o cualquier otra situación que pudiera incrementar el
par.
El suministro de energía variable comprende un
suministro de energía de conmutación del voltaje de salida
variable. El voltaje procedente del suministro de energía variable
es introducido en la circuitería de puente en "H" para
accionar las fases del motor paso a paso de acuerdo con lo
requerido. Una lógica de control genera las señales de fase
requeridas por el motor paso a paso a una cadencia programada por el
usuario. Un resistor de valor bajo está situado entre el motor y la
toma de tierra el cual detecta una corriente del motor. El voltaje
desarrollado a través de este resistor es amplificado y enviado a un
detector de cresta. La salida del detector de cresta es almacenada
en búfer (para la capacidad de excitación) y enviada al detector de
errores. El detector de errores es un amplificador operacional que
responde con una alta ganancia a una diferencia entre la señal de
la corriente del motor detectada de la cresta y la entrada de
control. El resultado de ello (la señal de error) se invierte y se
filtra para proporcionar una señal de error media a la entrada del
voltaje del suministro de energía del motor. El voltaje de
suministro de energía del motor está, por consiguiente,
directamente relacionado con la señal de error media.
Así mismo, unos conmutadores controlados por
software posibilitan que se desactive el bucle de realimentación
para unas cadencias de bombeo muy bajas cuando se utilice el modo de
ráfaga. En el modo de ráfaga, el suministro variable de energía del
motor es directamente controlado por el software a un voltaje fijo
con independencia de la cadencia, dado que lo único que determina
la cadencia de bombeo en el modo de ráfaga es el retardo de tiempo
entre ráfagas. Todas las ráfagas tienen la misma cadencia y el mismo
número de pasos. En la aplicación preferente, si no hubo ningún
tiempo de retardo entre ráfagas, la cadencia de bombeo sería de
aproximadamente 120 mililitros por hora. El modo de ráfaga
generalmente no se utiliza en cadencias por encima de 40 mililitros
por hora.
Así, de acuerdo con la invención, el "nivel
de energía superior" puede fijarse (bajo control del software a
partir de una tabla de consulta o mediante algún otro
procedimiento) en un valor bajo único para cada cadencia de bombeo.
Durante el bombeo, el bucle de control de realimentación ajusta la
energía aplicada al motor de acuerdo con lo requerido para mantener
la constante de salida del exceso de salida con independencia de la
fluctuación de la carga del par.
A cadencias de bombeo más rápidas (por encima de
40 ml / hr en la aplicación preferente) el bucle de realimentación
es activado para ajustar dinámicamente el voltaje de suministro de
energía del motor de acuerdo con lo requerido para mantener las
crestas de corriente del motor esencialmente constantes. El efecto
del cambio de la carga del par es que, para un voltaje de
suministro de energía del motor determinado, la corriente del motor
ascenderá durante cada paso a un ritmo diferente. Cuando la carga
del par es menor, la corriente asciende más rápidamente. Por
consiguiente, el detector de las crestas aprecia esta corriente de
cresta más alta y la respuesta es rebajar el voltaje del motor.
Siendo el resultado neto que la corriente de cresta del motor se
mantiene muy constante bajo situaciones de carga variables. La
corriente de cresta alcanzada es proporcional a la salida del exceso
del par motor más allá de lo requerido por el mecanismo. Por
consiguiente, la entrada de control al bucle (bajo control del
software el cual, en la aplicación preferente, es un valor constante
para cualquier cadencia de bombeo determinada) es un valor
representativo de la cantidad de salida de exceso del par
procedente del motor que proporciona un margen de seguridad contra
el bloqueo del motor. (El motor se bloqueará si la carga del par
excede el par de salida disponible procedente del motor).
El bucle de realimentación necesita un cierto
margen de exceso de energía porque hay un tiempo limitado requerido
para que el bucle detecte un incremento de la carga del par y para
que el suministro de energía del motor responda con un incremento
de su voltaje de salida. Para el funcionamiento del bucle cerrado
los niveles de cresta del par, no son específicamente la causa del
bloqueo, porque si estos niveles de cresta son alcanzados
lentamente, el bucle de realimentación puede responder a lo largo de
una amplia gama de cargas. Es la carga de "cadencia de elevación
del par" lo que provocará el bloqueo. Un paso instantáneo de
carga de par añadida que sea solo ligeramente superior al margen
proporcionado por la entrada de control, provocará el bloqueo si
el bucle no tiene tiempo para responder.
El sistema de reducción de energía, consistente
en una combinación tanto del sistema del control de recuperación
como del sistema de leva de compensación del par, posibilita que la
energía del motor se ajuste con gran precisión, eliminando el
exceso de energía y reduciendo el consumo de energía global. Una
ventaja añadida del sistema de compensación del par es una
reducción considerable tanto del ruido audible de la bomba como de
la vibración.
Las descripciones precedentes de las formas de
realización específicas de la presente invención se han ofrecido
con fines ilustrativos y de descripción. No pretenden ser
exhaustivas o limitar la invención a las concretas formas
divulgadas, siendo evidentemente posibles muchas modificaciones y
variantes a la vista de las enseñanzas expuestas. Las formas de
realización fueron escogidas y descritas con el fin de explicar de
forma óptima los principios de la invención y sus aplicaciones
prácticas, para de esta forma posibilitar que los expertos en la
materia utilicen del mejor modo la invención y las diversas formas
de realización con diversas modificaciones en cuanto estén
indicadas para el uso particular contemplado. Se pretende que el
alcance de la invención quede definido por las reivindicaciones
subsecuentes.
Claims (12)
1. Una bomba peristáltica (1), que
comprende:
- \quad
- un medio de arrastre (2);
- \quad
- un árbol de levas (4) arrastrado por dicho medio de arrastre;
- \quad
- una pluralidad de levas (8) situadas a intervalos regularmente separados alrededor de la circunferencia de dicho árbol de levas;
- \quad
- una pluralidad de dedos alargados (10) que cooperan con dichas levas, siendo dichos dedos capaces de al menos parcialmente ocluir un tubo de goteo intravenoso (12) en múltiples puntos a lo largo de dicha trayectoria del tubo;
- \quad
- un sistema de compensación del par, que comprende:
- al menos una leva de compensación (14) del par, situada sobre dicho árbol de levas;
- al menos un palpador (24) de leva de compensación del par operativamente conectado a dicha leva de compensación del par; y
- un elemento de acumulación de energía (20) operativamente conectado a dicho palpador de leva de compensación del par, el cual traba con fuerza dicho palpador de leva de compensación del par contra dicha leva de compensación del par; y
- \quad
- un sistema de control de recuperación de energía que comprende:
- un suministro de energía de salida variable, que controla la energía suministrada a dicho medio de arrastre;
- un transductor para medir el exceso de energía existente en dicho medio de arrastre; y
- un controlador capaz de ajustar dinámicamente dicho suministro de energía variable mediante el procesamiento del exceso de energía medida y de una energía deseada predeterminada
- en la que dicho sistema de control de recuperación de energía ajusta de forma óptima la energía suministrada a dicha fuente de energía y dicho sistema de compensación del par reduce el par producido en dicho medio de arrastre, por medio de lo cual la combinación de dicho sistema de control de recuperación de energía y dicho sistema de compensación del par reduce el consumo de energía global de dicha bomba.
2. La bomba peristáltica de acuerdo con la
reivindicación 1 en la que dicho medio de arrastre comprende:
- \quad
- un motor (2);
- \quad
- un conjunto de engranajes de reducción (6) conectado a dicho motor; y
- \quad
- un suministro de energía.
3. La bomba peristáltica de acuerdo con la
reivindicación 2 en ala que dicho motor es un motor paso a paso
accionado por corriente continua, capaz de funcionar a una cadencia
rotatoria fija con independencia de la carga.
4. La bomba peristáltica de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 3 en la que dicho elemento de acumulación
de energía es un resorte mecánico (20).
5. La bomba peristáltica de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 4 en la que dicho controlador
comprende:
- \quad
- un detector de una cresta de voltaje dispuesto para controlar la energía utilizada por el motor; y
- \quad
- un detector de errores dispuesto para recibir la señal de voltaje, compararla con un valor predeterminado, y modificar la corriente suministrada al motor por el suministro de corriente de acuerdo con el resultado de la comparación.
6. La bomba peristáltica de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en la que dicho controlador
comprende:
- \quad
- un microprocesador que proporciona una señal preajustada representativa de un nivel de energía deseado predeterminado; y
- \quad
- un detector de errores que compara una señal de error procedente de dicho transductor representativa del exceso de energía de dicho medio de arrastre con la señal preajustada procedente del microprocesador, y proporciona un resultado de la comparación de dicho suministro de energía variable para ajustar la energías suministrada a dicho medio de arrastre.
7. La bomba peristáltica de acuerdo con la
reivindicación 6 en la que:
- \quad
- dicho medio de arrastre incluye una pluralidad de fases del motor y está adaptado para operar a una pluralidad de cadencias de bombeo;
- \quad
- dicho exceso de energía existente en dicho medio de arrastre se corresponde con una magnitud de la corriente medida para las fases del motor; y
- \quad
- dicho microprocesador incluye una memoria adaptada para contener una tabla de señales preajustadas como una función de la cadencia de bombeo.
8. La bomba peristáltica de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en la que dicha energía
deseada predeterminada es regulada por un usuario de dicha bomba
para cada cadencia de bombeo específica.
9. Un procedimiento de control de la bomba de
infusión peristáltica (1), con el fin de reducir dicho consumo de
energía de la bomba, que comprende las etapas de:
- \quad
- la determinación de un valor de energía deseado;
- \quad
- la medición de un valor de exceso de energía ocasionado por la carga del par sobre un medio de arrastre (2);
- \quad
- el procesamiento de dicho valor de energía deseado predeterminado y de dicho valor de exceso de energía para constituir un nuevo valor; y
- \quad
- el ajuste de la energía suministrada a dicho medio de arrastre de acuerdo con dicho nuevo valor para reducir el consumo de energía global de la bomba.
10. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 9, en el que dicho procedimiento comprende también
las etapas de:
- \quad
- la provisión de al menos una leva de compensación (14) del par situada sobre un árbol de levas (4);
- \quad
- la provisión de al menos un palpador (24) de leva de compensación del par operativamente conectado a dicha leva de compensación del par; y
- \quad
- el suministro de un elemento de acumulación de energía (20) operativamente conectado a dicha leva de compensación del par, el cual traba con fuerza dicho palpador de leva de compensación del par contra dicha leva de compensación del par para reducir cualquier par producido por dicho medio de arrastre.
11. El procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 9 o 10 en el que la etapa de la determinación de un
nivel de energía deseado incluye la obtención de un nivel de
energía deseado a partir de una tabla de niveles de energía
deseados contenidos en una memoria.
12. El procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de la reivindicaciones 9 a 11 en el que dicho
procedimiento comprende también las etapas de:
- \quad
- la detección de un bloqueo del medio de arrastre;
- \quad
- la actualización de la tabla de los niveles de energía deseados en base a la aparición de un bloqueo de dicho medio de arrastre.
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