ES2644757T3

ES2644757T3 - Bobina de equilibrio de gases para proporcionar, en tiempo real, una disolución calibradora de gases

Info

Publication number: ES2644757T3
Application number: ES13842653.1T
Authority: ES
Inventors: Edward J. MULHERN
Original assignee: Nova Biomedical Corp
Current assignee: Nova Biomedical Corp
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2017-11-30
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: BR112015006478B1; CA2886052A1; MX2015002786A; JP6117929B2; CN104662422B; EP2901155A1; US8925366B2; JP2015530594A; CA2886052C; KR20150059169A; MX359720B; KR101891385B1; BR112015006478A2; CN104662422A; WO2014051926A1; US20140083157A1; EP2901155B1; EP2901155A4

Description

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DESCRIPCION

Bobina de equilibrio de gases para proporcionar, en tiempo real, una disolucion calibradora de gases Antecedentes de la invencion

1. Campo de la invencion

La presente invencion se refiere generalmente a patrones de calibracion para electrodos. Particularmente, la presente invencion se refiere a lfquidos de control de gases para control de calidad y/o calibracion de equipos analizadores de gases tales como analizadores de gases en sangre y analizadores de gases en agua.

2. Descripcion de la tecnica anterior

Se usan diversos dispositivos de analisis de fluidos en el ensayo y medida de niveles de gases y/o electrolitos en fluidos. Estos dispositivos se usan, por ejemplo, en aplicaciones medicas y medioambientales para medir los niveles de gases y/o electrolitos en sangre, orina, agua, y otros fluidos.

Los dispositivos de analisis de fluidos deben calibrarse frecuentemente cuando se usan para ensayar muestras de fluidos. Es practica comun utilizar disoluciones de control para verificar la exactitud y fiabilidad de estos dispositivos de analisis. Por ejemplo, los analizadores de gases en sangre incluyen tipicamente electrodos que miden el pH, la presion parcial de dioxido de carbono (pCO2) y la presion parcial de oxfgeno (pO2) de una muestra de sangre. Tales electrodos se calibran tfpicamente antes del uso para medir una muestra de sangre.

La calibracion de un electrodo implica poner en contacto el electrodo con disoluciones o gases patron que tienen concentraciones conocidas de la sustancia que se analiza. El electrodo proporciona una respuesta electrica que se usa para generar una pendiente de calibracion. El electrodo se pone en contacto despues con la muestra a medir, lo que genera una respuesta electrica adicional. La pendiente de calibracion se usa para convertir la respuesta electrica en la concentracion de la sustancia en la muestra. Por ejemplo, los electrodos en los analizadores de gases en sangre se calibran periodicamente porque la respuesta proporcionada por un electrodo para una muestra particular tiende a derivar (es decir, variar) con el paso del tiempo.

Tfpicamente, un recipiente de referencia o calibracion contiene una disolucion de referencia o calibracion que contiene gases, tales como oxfgeno y dioxido de carbono, en disolucion a presiones parciales conocidas. Debido a que estas presiones parciales son conocidas en un grado relativamente preciso, la disolucion de referencia o calibracion puede usarse para calibrar de manera exacta la maquina de analisis de fluidos despues de que se han ensayado muestras de fluidos.

Se han usado disoluciones acuosas tonomedidas de gases envasadas en recipientes sellados como patrones de calibracion para electrodos de oxfgeno y dioxido de carbono. El entorno de fabricacion para las disoluciones tonomedidas de gases requiere un control preciso de la temperatura y la presion para asegurar la exactitud de los patrones de calibracion. Es necesario tambien equilibrar estas disoluciones tonomedidas a una temperatura conocida antes de usarlas para calibrar los electrodos en el analizador.

Se han propuesto otros productos de control de gases en lfquidos que estan basados en componentes de la sangre humana o componentes propuestos para uso como sustitutos de la sangre, tales como emulsiones de fluorocarbonos y compuestos de silicona.

Algunas disoluciones de control/calibracion se han proporcionado en ampollas selladas, hermeticas a los gases, y contienen concentraciones conocidas de oxfgeno y dioxido de carbono disueltos.

Analizadores tales como, por ejemplo, analizadores de gases en sangre usan diversos metodos para envasar fluidos de calibracion para que los niveles de gases disueltos sean estables durante un periodo de tiempo; tfpicamente, la vida util de estos fluidos de calibracion es dieciocho (18) meses o mas. Los materiales de la bolsa/recipiente y los accesorios para acceder al contenido de la bolsa/recipiente se seleccionan para minimizar la difusion de gases hacia dentro o bien hacia fuera de la bolsa/recipiente que depende de diversos factores tales como la presion atmosferica y la temperatura.

La patente de EE.UU. 4.704.893 B describe un dispositivo para equilibrar pequenas cantidades de un reactivo lfquido o una disolucion de ensayo con un lfquido que contiene gas o un gas. Un tubo con una parte helicoidal lleva el lfquido de ensayo y tiene una pared permeable a los gases en la parte helicoidal. La parte helicoidal esta situada en una camara de gases que contiene un gas o un lfquido que contiene un gas. En una realizacion, se coloca un intercambiador de calor delante de la parte helicoidal para controlar la temperatura del reactivo lfquido dentro de la parte helicoidal antes del paso a la camara de gases.

Compendio de la invencion

Las disoluciones de calibracion y/o control de la tecnica anterior sufren diversas desventajas. Por ejemplo, los lfquidos acuosos de control de gases disponibles y preparados en el mercado imitan adecuadamente niveles dados

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de sangre para pH y pCO2 pero no tienen una capacidad amortiguadora del oxfgeno adecuada, ya que son incapaces de disolver una cantidad adecuada de oxfgeno. Tales controles son propensos a la inexactitud en presencia de cantidades relativamente pequenas de contaminacion de ox^geno exterior y tambien pueden indicar falsamente ciertos tipos de malfunciones del instrumento.

Las disoluciones de calibracion/control a base de emulsiones tienen una desventaja donde burbujas en las camaras de medida del equipo analizador crean dificultades de limpieza y causan transferencia de control a muestra. Preparar muestras de control en el momento de la calibracion tiene sus propias desventajas. Esto da lugar a problemas que implican un trabajo extraordinariamente grande, equipos extra caros e incertidumbre, dado que el procedimiento de preparacion es tecnicamente bastante complicado.

Los materiales y accesorios usados en los recipientes para disoluciones de calibracion disenados para minimizar la difusion de gases tambien sufren desventajas. Mantener el oxfgeno a un nivel estable en un envase de calibracion durante periodos de tiempo largos es particularmente desafiante, especialmente cuando las diferencias en equilibrio entre la atmosfera y el reactivo almacenado pueden ser grandes. Ademas, la reactividad del oxfgeno al material de recipiente o a los reactivos es tambien muy desafiante.

Es un objeto de la presente invencion proporcionar un patron de calibracion de gases no preparado previamente y no envasado previamente en un reactivo lfquido y/o disolucion de calibracion/patron para uso en un analizador gas- lfquido.

La presente invencion consigue estos y otros objetivos proporcionando un dispositivo capaz de llevar los valores de gases disueltos en un reactivo lfquido y/o disolucion de calibracion/patron a un nivel controlado en tiempo real con el fin de usar el reactivo o lfquido para fines de calibracion de gases.

A grandes rasgos, la presente invencion emplea un tubo permeable a los gases de paredes finas, largo, envuelto alrededor de un mandril de temperatura controlada, calentado, mantenido a una temperatura elevada tal como, por ejemplo, 37°C; llamado tambien bobina de equilibrio gas-lfquido para proporcionar, en tiempo real, una disolucion calibradora de gases para uso en un analizador gas lfquido. El entorno de gases que rodea inmediatamente el mandril y el tubo es controlado estrechamente tambien con respecto a la temperatura y concentracion de gases. Un ejemplo de un gas facilmente disponible y barato utilizable en la presente invencion es el aire atmosferico. El material del tubo se selecciona para alta permeabilidad a los gases tal como, por ejemplo, alta permeabilidad al oxfgeno. Cuando un reactivo y/o disolucion de calibracion se hace pasar a traves de la bobina a temperatura elevada, el reactivo y/o disolucion de calibracion asume rapidamente un nuevo equilibrio en base a la presion atmosferica, la temperatura y el porcentaje de gas en el espacio que rodea el tubo. Conociendo la presion atmosferica exacta o la presion gaseosa dentro de la camara en la que estan situados el mandril y el tubo, puede calcularse el valor de gas exacto en ese momento y, por tanto, puede usarse para fines de calibracion.

El grosor de la pared del tubo permeable a los gases es un compromiso entre que ser mas fino es mejor para la difusion de los gases, y el colapso de la pared en el vacfo causado por una bomba peristaltica. La combinacion de material, temperatura y vacfo define los parametros para determinar un grosor de pared utilizable. El diametro interno del tubo permeable a los gases es un compromiso entre que ser mas grande es mejor para la perdida de cabezal en el vacfo causado por la bomba peristaltica, y que ser mas pequeno es mejor para el area de superficie expuesta por volumen dado. De todas las variables (es decir, material del tubo, grosor, longitud del tubo, tiempo de residencia de la disolucion en el tubo, temperatura, etc.), la temperatura es el efecto de primer orden. A temperaturas bajas, el equilibrio se consigue muy lentamente, porque la difusion es dependiente de la temperatura. Se ensayaron diversos fluidos con valores de gas tan bajos como 100 mm Hg y tan altos como 220 mm Hg y se llevaron al equilibrio a una temperatura dada. Las temperaturas mas bajas tardaron mucho mas tiempo, pero las temperaturas mas altas fueron rapidas.

En un aspecto, la presente invencion proporciona un dispositivo de equilibrio gas-disolucion de acuerdo con la reivindicacion 1.

En una realizacion de la presente invencion, el gas dentro de la carcasa es oxfgeno atmosferico y la carcasa tiene aberturas para facilitar el equilibrado entre el espacio interno dentro de la carcasa y la atmosfera.

En otra realizacion de la presente invencion, el tubo permeable a los gases esta hecho de un material que tiene una permeabilidad a los gases relativamente alta para el oxfgeno o dioxido de carbono en el intervalo de

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aproximadamente 0,6 x 10' cm. cm cm s' Pa a aproximadamente 10 x 10' cm. cm cm s' Pa a 25°C para una pelfcula de 25 micrometros de grosor. Se apunta que la especificacion de permeabilidad a los gases del material del tubo se usa como un indicador del tipo de tubo utilizable en la presente invencion. Si un material particular tiene un valor de permeabilidad a los gases a 25°C para una pelfcula de 25 micrometros de grosor dentro de o cerca del intervalo especificado, entonces el tubo hecho de ese material particular seria utilizable en la presente invencion. Para los fines de esta memoria descriptiva y reivindicaciones, todos los valores de permeabilidad son valores para una pelfcula de 25 micrometros de grosor a 25°C.

En una realizacion adicional de la presente invencion, el tubo permeable a los gases esta hecho de un material que tiene una permeabilidad al oxfgeno igual a o mayor que aproximadamente 0,6 x 10"13 cm3. cm cm"2 s-1 Pa-1,

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preferiblemente igual a o mayor que aproximadamente 3 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 y, mas preferiblemente igual a o mayor que 7 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1.

En aun una realizacion adicional de la presente invencion, el tubo permeable a los gases esta hecho de un material que tiene una permeabilidad al ox^geno igual a aproximadamente 3 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1.

En aun otra realizacion de la presente invencion, el tubo permeable a los gases esta hecho de un material que tiene una permeabilidad al oxfgeno en el intervalo de aproximadamente 3 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 a aproximadamente 7 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-fPa-1.

En otra realizacion de la presente invencion, el tubo permeable a los gases tiene un grosor de pared en el intervalo de 0,28 mm a 0,36 mm (0,011 pulgadas a 0,014 pulgadas), o en el intervalo de 0,30 mm a 0,33 mm (0,012 pulgadas a 0,013 pulgadas).

En otra realizacion de la presente invencion, el tubo permeable a los gases tiene un grosor de pared suficiente para impedir el colapso de la pared cuando el tubo es sometido a un efecto de vado desde una bomba peristaltica a la vez que proporciona suficiente permeabilidad al oxfgeno para conseguir un equilibrio del oxfgeno de la disolucion con el oxfgeno atmosferico en la salida de disoluciones para una disolucion que pasa a traves del tubo.

En una realizacion adicional de la presente invencion, el tubo permeable a los gases esta hecho de un material que tiene una permeabilidad al dioxido de carbono en el intervalo de aproximadamente 3 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 a aproximadamente 10 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1.

En aun una realizacion adicional de la presente invencion, el tubo permeable a los gases esta hecho de un material que tiene una permeabilidad al dioxido de carbono igual a o mayor que aproximadamente 3 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1, preferiblemente igual a o mayor que aproximadamente 7 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 y, mas preferiblemente igual a o mayor que 10 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1.

En otra realizacion, el mandril termicamente conductor, de temperatura controlada, tiene un calentador resistivo, de pelfcula fina, dispuesto sobre una pared interior del mandril, o una pared exterior del mandril, o ambos. El calentador resistivo tambien puede emplear bobinas de calentamiento dentro de un mandril tubular en lugar de un calentador de pelfcula fina. El mecanismo de calentamiento empleado para calentar el mandril puede usar otros metodos ademas de calentamiento resistivo, tales como, por ejemplo, termoelectricos (es decir, basados en el efecto Peltier), fluidos circulantes calentados que circulan a traves del mandril, y similares.

En aun otra realizacion, el tubo permeable a los gases tiene una longitud en el intervalo de 89 cm a 190 cm (35 pulgadas a 75 pulgadas).

En aun otra realizacion, la bobina tiene un numero predefinido de vueltas en el intervalo de 11 vueltas a 23 vueltas.

En otra realizacion, el tubo permeable a los gases esta hecho de un material seleccionado del grupo que consiste en politetrafluoroetileno (PTFE), etileno propileno fluorado (FEP), copolfmero de perfluoroalcoxi tal como pelfcula de tetrafluoroetileno-perfluoro(eter alcoxivimlico) (PFA), y copolfmero de etileno-tetrafluoroetileno tal como polietilenotetrafluoroetileno (ETFE).

En otro aspecto, la presente invencion proporciona un metodo de acuerdo con la reivindicacion 14.

En una realizacion, el metodo incluye determinar la concentracion de gas de la disolucion calibradora en la salida del tubo permeable a los gases en base a la presion atmosferica entonces conocida, la temperatura del mandril y el porcentaje de gas predefinido.

En otra realizacion, el metodo incluye seleccionar un tubo permeable a los gases que tiene una permeabilidad al oxfaeno en el intervalo de aproximadamente 3 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 a aproximadamente 7 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1.

En aun otra realizacion, el metodo incluye seleccionar tubo permeable a los gases que tiene un grosor de pared suficiente para impedir el colapso de la pared cuando el tubo es sometido a un efecto de vacfo desde una bomba peristaltica a la vez que proporciona suficiente permeabilidad al oxfgeno para conseguir un equilibrio del oxfgeno en disolucion con el oxfgeno atmosferico en la salida para la disolucion calibradora que pasa a traves del tubo.

En otra realizacion, el metodo incluye seleccionar tubo permeable a los gases hecho de un material seleccionado del grupo que consiste en politetrafluoroetileno (PTFE), etileno propileno fluorado (FEP), copolfmero de perfluoroalcoxi tal como pelfcula de tetrafluoroetileno-perfluoro(eter alcoxivimlico) (PFA), y copolfmero de etileno-tetrafluoroetileno tal como polietilenotetrafluoroetileno (ETFE).

Breve descripcion de los dibujos

La FIGURA 1 es una vista trasera, en perspectiva, de una realizacion de la presente invencion que muestra una carcasa que contiene un dispositivo de equilibrado de gases que incluye una bobina de tubo permeable a los gases

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y un mandril.

La FIGURA 2 es una vista delantera en perspectiva de una realizacion de la estructura mostrada en la Fig. 1.

La FIGURA 3 es una vista trasera, en perspectiva, de una realizacion de la cubierta mostrada en la Fig. 1.

La FIGURA 4 es una vista en planta desde el lado izquierdo de la realizacion mostrada en la Fig. 1 con la cubierta retirada.

La FIGURA 5 es una vista en planta desde arriba de la realizacion mostrada en la Fig. 1 con la cubierta retirada.

La FIGURA 6 es una vista en perspectiva de una realizacion de la presente invencion que muestra el mandril, el miembro de calentamiento y la bobina de tubo permeable a los gases.

La FIGURA 7 es una vista en perspectiva de una realizacion de la bobina del dispositivo de equilibrado de gases de la presente invencion mostrado en la Fig. 1.

La FIGURA 8 es una vista en perspectiva de una realizacion del mandril y el miembro de calentamiento de la presente invencion mostrados en la Fig. 1.

La FIGURA 9 es una vista en perspectiva del miembro de calentamiento del dispositivo de equilibrado de gases mostrado en la Fig. 6.

Descripcion detallada de la realizacion preferida

Las realizaciones preferidas de la presente invencion se ilustran en las Figs. 1-9. La Figura 1 muestra una realizacion de un ensamblaje 10 de un ecualizador gas-lfquido de la presente invencion. El ensamblaje 10 del ecualizador gas-lfquido incluye una carcasa 20 que incluye una estructura 22 y una cubierta 30 que forman un espacio 29 interno. Dentro del espacio 29 interno de la carcasa 20 hay un dispositivo 40 de equilibrado de gases. El dispositivo 40 de equilibrado de gases se usa para proporcionar una disolucion de calibracion de gases formada en tiempo real a un analizador de gases en lfquidos. El ensamblaje 10 del ecualizador gas-lfquido tambien incluye una entrada 50 de disoluciones, una salida 52 de disoluciones y un orificio 70 para cables del calentador. En una realizacion de la cubierta 30 que usa oxfgeno atmosferico como gas patron, tal realizacion incluye tipicamente aberturas 28 de ventilacion para permitir el equilibrio del aire entre el espacio 29 interno y la atmosfera.

Volviendo ahora a la Figura 2, se muestra una vista delantera en perspectiva de la estructura 22. La estructura 22 tiene una forma de C generalmente cuando se ve desde el lado con una parte 23 superior de la estructura, una parte 24 inferior de la estructura y una pared 25 de la estructura que se extiende verticalmente entre y se conecta directamente a la parte 23 superior de la estructura y la parte 24 inferior de la estructura. La parte 23 superior de la estructura esta espaciada de y sustancialmente paralela a la parte 24 inferior de la estructura. La parte 23 superior de la estructura y la parte 24 inferior de la estructura soportan y anclan el dispositivo 40 de equilibrado de gases en una posicion relativamente fija. Extendiendose sustancialmente perpendiculares una hacia otra desde la parte 23 superior de la estructura y la parte 24 inferior de la estructura estan las lenguetas 26 de sujecion. Las lenguetas 26 de sujecion se extienden desde un borde 23a y 24a perifericos de la parte 23 superior de la estructura y la parte 24 inferior de la estructura, respectivamente, situados opuestos a la pared 25 de la estructura. Las lenguetas 26 de sujecion son los puntos de union para sujetar la cubierta 30 a la estructura 22. La pared 25 de la estructura tambien incluye opcionalmente al menos una pestana 27 en lados opuestos de la estructura 22. La pestana 27 es transversal a y espaciada de un primer borde 25a lateral de la pared y un segundo borde 25b lateral de la pared. Cada pestana 27 forma un espacio 27a receptor lateral de la cubierta entre el primer borde 25a lateral y el segundo borde 25b lateral, donde la distancia entre una superficie 27b interior de la pestana 27 y los respectivos primer y segundo bordes 25a, 25b laterales es ligeramente mas grande que el grosor de una pared 32 lateral de cubierta de la cubierta 30 (mostrada en las Figs. 1 y 3), lo que ayuda a sujetar la cubierta 30 a la estructura 22. En la realizacion mostrada, cada una de la parte 23 superior de la estructura y la parte 24 inferior de la estructura tiene una abertura 23b superior y una abertura 24b inferior, respectivamente, para recibir un pasador para anclar el dispositivo 40 de equilibrado de gases a la estructura 22. Se contempla que el dispositivo 40 de equilibrado de gases puede ser anclado de otras maneras, tal como usando rafles, broches, ranuras y similares que anclanan los extremos del dispositivo 40 de equilibrado de gases a la parte 23 superior de la estructura y la parte 24 inferior de la estructura para impedir el movimiento del dispositivo 40 de equilibrado de gases. La pared 25 de la estructura tambien puede incluir una pluralidad de aberturas y/o ranuras 28 para alojar los accesorios del tubo y el cable calentador del dispositivo 40 de equilibrado de gases. La estructura 22 esta hecha de un material ngido y tiene resistencia suficiente para soportar y anclar el dispositivo 40 de equilibrado de gases y la cubierta 30. Materiales aceptables incluyen metal, no metal, materiales compuestos de carbono, plasticos, y similares.

La Figura 3 ilustra una realizacion de la cubierta 30. En esta realizacion, la cubierta 30 tiene un par de paredes 32, 34 laterales de la cubierta opuestas y una pared 36 delantera de la cubierta. La pared 36 delantera de la cubierta esta conectada directamente a lo largo de los bordes 36a longitudinales de la cubierta opuestos y paralelos entre las paredes 32, 34 laterales de la cubierta a lo largo de los bordes 32a, 34a de las paredes laterales de la cubierta. Cada una de las paredes 32, 34 laterales de la cubierta tiene una o mas aberturas 32b, 34b de ventilacion a traves

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de las paredes 32, 34 laterales de la cubierta, respectivamente, cuando se usa aire atmosferico para fines de equilibrio gas-disolucion. Preferiblemente, las aberturas 32b, 34b de ventilacion estan espaciadas de los bordes 32c, 34d respectivos para proporcionar un flujo de aire pasivo a fin de mantener el equilibrio entre el aire dentro del espacio 29 interno entre las paredes 32, 34 laterales de la cubierta y la atmosfera. El grosor de las paredes 32, 34 laterales de la cubierta y la pared 36 delantera de la cubierta se selecciona para proporcionar proteccion al dispositivo 40 de equilibrado de gases del dano involuntario. La longitud longitudinal de las paredes 32, 34 laterales de la cubierta y la pared 36 delantera de la cubierta es preferiblemente igual a la distancia entre las superficies 23c, 24c exteriores de la parte 23 superior de la estructura y la parte 24 inferior de la estructura para que los bordes 23a, 24a perifericos de la parte 23 superior de la estructura y la parte 24 inferior de la estructura proporcionen una superficie de soporte para y contra la superficie 31 interior de la cubierta. Los bordes 32e, 34e longitudinales de la pared tienen un grosor que es ligeramente mas pequeno que el espacio 27a receptor lateral de la cubierta de la estructura 22 para que la pestana 27 de la estructura 22 proporcione una superficie opuesta (es decir, la superficie 27b interior) contra una superficie 33 exterior de la pared. Por tanto, los bordes 23a, 24a perifericos de la parte superior e inferior de la estructura impiden que la cubierta 30 se colapse sobre el dispositivo 40 de equilibrado de gases, mientras que la pestana 27 impide que las paredes 32, 34 laterales de la cubierta se separen de los bordes 23a, 24a perifericos de la parte superior e inferior de la estructura. Aunque puede usarse cualquier material para la cubierta 30, el material preferido es un acnlico transparente para que la disolucion que fluye a traves del dispositivo 40 de equilibrado de gases pueda verse.

La Figura 4 es una vista lateral del ensamblaje 10 del ecualizador gas-lfquido con la cubierta 30 retirada. Como se muestra, el dispositivo 40 de equilibrado de gases esta sujeto en un extremo 44 superior y un extremo 45 inferior a la parte 23 superior de la estructura y la parte 24 inferior de la estructura, respectivamente, de la estructura 22 usando un miembro 48 pasador. El dispositivo 40 de equilibrado de gases incluye un mandril 42 termicamente conductor, de temperatura controlada, y una bobina 60 de tubo permeable a los gases envuelto alrededor de una superficie 43 exterior de mandril del mandril 42. La bobina 60 incluye una pluralidad de envueltas 62 de bobina/tubo espaciadas alrededor del mandril 42 de tal modo que una mayona de una superficie exterior del tubo permeable a los gases esta expuesta a la atmosfera gaseosa (es decir, aire u otro gas predefinido) alrededor de la bobina 60. La bobina 60 tiene un primer extremo 64 de la bobina (no mostrado) conectado a la entrada 50 de disoluciones y un segundo extremo 66 de la bobina (no mostrado) conectado a la salida 52 de disoluciones. En esta realizacion de la presente invencion, la entrada 50 de disoluciones y la salida 52 de disoluciones estan caracterizadas como un accesorio estriado, que esta configurado para conectarse a otro tubo resiliente. Opcionalmente, el dispositivo 40 de equilibrado de gases incluye un aislante 46 del mandril en una porcion 47 del extremo superior para facilitar el mantenimiento de la temperatura del mandril 42 de temperatura controlada. El dispositivo 40 de equilibrado de gases tambien puede incluir opcionalmente espaciadores 45a, 45b aislantes dispuestos entre los extremos 44, 45 superior e inferior del mandril 42 y la parte superior e inferior 22, 24 de la estructura, respectivamente. Los espaciadores 45a, 45b aislantes tambien potencian el control de la temperatura reduciendo la conduccion de calor entre el dispositivo 40 de equilibrado de gases y la estructura 22, especialmente cuando la estructura 22 esta hecha de un material termicamente conductor tal como, por ejemplo, metal. Pueden incluirse opcionalmente otros componentes 90 aislantes (como se muestra en la Fig. 1) tales como un bloque aislante de espuma entre el dispositivo 40 de equilibrado de gases y la estructura 22/cubierta 30 para reducir adicionalmente la perdida de calor desde el espacio 29 interno.

Volviendo ahora a la Figura 5, se ilustra una vista desde arriba de la realizacion ilustrada con la estructura 22 retirada y que muestra el dispositivo 40 de equilibrado de gases dispuesto dentro del espacio 29 interno creado por la cubierta 30 y la estructura 22. En esta realizacion, el mandril 42 termicamente conductor, de temperatura controlada, incluye un calentador 80 en la forma de un calentador flexible, de pelmula fina, conectado mtimamente a la superficie 43 exterior del mandril entre la superficie 43 exterior del mandril y la bobina 60. Se contempla que el mandril 42 puede ser solido o tubular y que el calentador 80 tambien puede estar conectado mtimamente a una superficie interior de un mandril 42 tubular o puede incluir bobinas calentadoras o uno o mas modulos termoelectricos dispuestos dentro de un mandril 42 tubular. El calentador 80 tiene una clavija 82 electrica conectada en un extremo al calentador 80 y a un conector 84 electrico en un extremo opuesto. Tambien se contempla que el mecanismo de calentamiento puede usar otros metodos ademas de calentamiento resistivo, tales como, por ejemplo, termoelectricos (es decir, basados en el efecto Peltier), fluidos circulantes calentados, y similares. Un ejemplo de termoelectricos aprovechana las caractensticas particulares de los modulos termoelectricos. Los modulos termoelectricos son bombas de calor con un lado caliente y un lado fno. Este sistema podna usarse para volver a enfriar los fluidos hasta 37°C despues de manejar el equilibrio a temperaturas de 40° a 42°C. Temperaturas mas altas proporcionanan valores de equilibrio de pO2 mas bajos. El fluido calibrador saldna del lado calentado del modulo termoelectrico a algun valor de 100 a 140 mm pO2. El fluido calibrador ina despues a un tubo hermetico a los gases hecho de un material tal como saran o acero inoxidable y sena vuelto a enfriar antes de ir hacia el analizador. Valores mas bajos de 100 a 150 mm podnan ser mas valiosos, dado que estan mas cerca de la zona clmicamente relevante. Una realizacion diferente usana el lado fno para manejar un valor de calibracion alto y el lado caliente para manejar un valor de calibracion bajo.

Como se ve en esta vista, el primer extremo 64 de la bobina esta conectado a la entrada 50 de disoluciones y el segundo extremo 66 de la bobina estan conectado a la salida 52 de disoluciones para proporcionar comunicacion fluida continua a traves de la bobina 60 y la porcion de ensayo de fluidos restante de un analizador lfquido-gas tal

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como, por ejemplo, un analizador de gases en sangre o un analizador de gases en agua. El extremo 44 superior del mandril 42 incluye un pasador 48 que sujeta tipicamente el mandril 42 a la estructura 22 a traves de la parte 23 superior de la estructura. Se usa una disposicion similar para sujetar el extremo 45 inferior a la estructura 22 a traves de la parte 24 inferior de la estructura.

La Figura 6 es una vista en perspectiva del dispositivo 40 de equilibrado de gases. Como puede verse, el calentador 80 esta dispuesto contra la superficie 43 exterior de mandril del mandril 42. La bobina 60 esta enrollada de manera relativamente cenida alrededor del mandril 42 y el calentador 80 sobre una porcion mayoritaria de la superficie 43 exterior del mandril dejando acceso suficiente para la clavija 82 electrica del calentador 80. La bobina 60 tiene una pluralidad de envolturas 62 de la bobina/tubo que estan espaciadas unas de otras como evidencia un borde 81 del calentador longitudinal que se muestra entre cada una de las envolturas 62 de la bobina. El primer extremo 61 de la bobina esta espaciado del extremo 45 inferior del mandril adyacente al mandril 42 para permitir la conexion a una entrada 50 de disoluciones tal como un accesorio estriado.

La Figura 7 muestra solo la bobina 60 con la pluralidad de envolturas 62 de la bobina entre el primer extremo 64 de la bobina y el segundo extremo 66 de la bobina. Como se describio anteriormente, la bobina 60 es un tubo permeable a los gases. El tubo seleccionado tiene tfpicamente una permeabilidad a los gases relativamente alta. El grosor de la pared del tubo se selecciona en base a un equilibrio de la capacidad del tubo de resistir las fuerzas de vacfo impuestas sobre el interior del tubo causadas por una bomba peristaltica, que se usa tfpicamente en analizadores de gases en lfquidos para mover la muestra y las disoluciones patron hacia dentro, hacia fuera y a traves de los modulos de ensayo de fluidos, y la velocidad de la transferencia de gases a traves de la pared del tubo y hacia la disolucion calibradora que pasa a traves de la bobina 60. El numero de envolturas 62 de la bobina requerido es tambien funcion de la permeabilidad a los gases del tubo usado, el grosor de la pared, el caudal de la disolucion a traves de la bobina, y la temperatura del mandril. Por ejemplo, el numero de envolturas 62 de la bobina requerido para asegurar que la disolucion calibradora que pasa a traves de la bobina 60 sea equilibrada totalmente con el nivel de gas dentro del espacio 29 interno antes de salir a traves de la salida 52 de disoluciones es dependiente de un tubo que tenga una permeabilidad a los gases predefinida y un grosor de pared predefinido, donde el mandril esta ajustado a una temperatura predefinida y el caudal de la disolucion calibradora a traves de la bobina 60 es predefinido. Por ejemplo, aumentar el caudal requerina un numero mayor de envolturas 62 de la bobina para conseguir el equilibrado antes de que la disolucion de calibracion salga de la salida 52 de disoluciones. De manera inversa, disminuir el caudal requerina menos envolturas 62 de la bobina. Esto es asf porque la disolucion debe residir dentro de la bobina 60 una cantidad de tiempo suficiente para permitir el equilibrado del gas dentro del espacio 29 interno con el lfquido en la bobina 60 mientras pasa el lfquido a traves de la bobina 60 para que el lfquido que sale de la salida 52 de disoluciones pueda usarse como disolucion de calibracion de gases. Tambien, si se usa un tubo que tiene una permeabilidad a los gases menor, se requieren mas envolturas 62 de la bobina. Este es tambien el caso cuando se vana el grosor del tubo. Cuanto mas gruesa es la pared del tubo, mayor es el numero de envolturas 62 de la bobina, y cuanto mas fina es la pared del tubo, menor es el numero de envolturas 62 de la bobina. El grosor de la pared del tubo esta restringido a un tamano tal que el diametro interno (D.I.) del tubo no se colapse cuando el fluido dentro de la bobina 60 sea expuesto a las fuerzas de vacfo creadas e impuestas por una bomba peristaltica. La temperatura a la que se opera el mandril 42 de temperatura controlada tambien influye en el numero de envolturas 62 de la bobina requeridas. Cuanto mas alta es la temperatura, mas bajo es el numero de envolturas 62 de la bobina, y cuanto mas baja es la temperatura, mas alto es el numero de envolturas 62 de la bobina. Como puede verse, es un equilibrio de las diversas caractensticas del ensamblaje 10 del ecualizador gas- lfquido que dependen de los factores de mas importancia para el usuario, tales como, por ejemplo, rapidez de equilibrado de la disolucion, tamano del ensamblaje, temperatura preferida, etc., una determinacion que puede hacer un experto habitual en la tecnica sin experimentacion excesiva. El material que es utilizable como tubo en la presente invencion es un material que tenga una permeabilidad a los gases igual a o mayor que aproximadamente 0,6 x 10"13 cm3 cm cm-2 s-1 Pa-1 a 25°C para una pelfcula de 25 micrometros del material, preferiblemente igual a o mayor que aproximadamente 3 x 10"13 cm3 cm cm-2 s-1 Pa-1, y mas preferiblemente igual a o mayor que aproximadamente 7 x 10-13 cm3 cm cm-2 s-1 Pa-1.

Los siguientes ejemplos ilustran realizaciones espedficas del ensamblaje 10 del ecualizador gas-lfquido. Los siguientes ejemplos usaron oxfgeno atmosferico (20,9%) para crear una disolucion de calibracion de oxfgeno para un analizador de gases en lfquidos tal como un analizador de gases en sangre. La temperatura del mandril 42 termicamente conductor, de temperatura controlada, se ajusto a 37°C. El caudal de la disolucion a traves de la bobina 42 fue aproximadamente 80 microlitros por segundo. Se registro la presion atmosferica. Esta informacion se uso para calcular el valor exacto de oxfgeno de la disolucion equilibrada que salio de la salida 64 de disoluciones del ensamblaje 10 del ecualizador gas-lfquido.

Ejemplos

Ejemplo 1

Se usaron un mandril 42 termicamente conductor, de temperatura controlada, que tema un diametro externo de aproximadamente 2,54 centfmetros (1 pulgada) y una bobina 60 de tubo de politetrafluoroetileno (PTFE) que tema un diametro interno de la bobina de aproximadamente 2,54 centimetros (1 pulgada) (dado que esta envuelto alrededor del mandril 42). El tubo de PTFE tiene una permeabilidad a los gases para el oxfgeno de 7 x 10-13 cm3. cm

cm-2 s-1 Pa-1 y una permeabilidad a los gases para el dioxido de carbono de 7 x 10-13 cm3.

cm cm-2 s-1 Pa-1 a 25°C

para una pelreula de PTFE de 5 micrometros. La siguiente tabla da los parametros espedficos del tubo permeable a los gases del dispositivo 40 de equilibrado de gases.

Tabla 1

Material del tubo: D.I. del tubo centimetres (pulgadas) Grosor de la pared del tubo centimetres (pulgadas) D.E. del tubo centimetres (pulgadas) Numero de envolturas de la bobina Longitud total del tubo cm (pulg.)*

PTFE: 0,102 (0,04) 0,030 (0,012) 0,162 (0,064) 22,5 182,88±3,81 (72±1,5)

5 *Nota: La longitud total incluye las conexiones a la entrada 64 de disoluciones y la salida 66 de disoluciones

El tamano de volumen diana en la bobina 60 fue 1,5 mililitros. La disolucion de calibracion que sale en la salida 66 de disoluciones se equilibro totalmente con el oxfgeno atmosferico en una disolucion a 37°C y fue utilizable como disolucion de calibracion de oxfgeno para el analizador de gases en lfquidos.

Ejemplo 2

10 Se usaron un mandril 42 termicamente conductor, de temperatura controlada, que tema un diametro externo de aproximadamente 2,54 centimetres (1 pulgada) y una bobina 60 de tubo de etileno fluorado (FEP) que tema un diametro interno de la bobina de aproximadamente 2,54 centimetres (1 pulgada) (dado que esta envuelto alrededor del mandril 42). El tubo de FEP tiene una permeabilidad a los gases para el oxfgeno de 3 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa- 1 y una permeabilidad a los gases para el dioxido de carbono de 10 x 10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 a 25°C para una 15 pelreula de PTFE de 5 micrometros. La siguiente tabla da los parametros espedficos del tubo permeable a los gases del dispositivo 40 de equilibrado de gases.

Tabla 2

FEP: 0,102 (0,04) 0,033 (0,013) 0,168 (0,066) 22,5 182,88±3,81 (72±1,5)

*Nota: La longitud total incluye las conexiones a la entrada 64 de disoluciones y la salida 66 de disoluciones

El tamano de volumen diana en la bobina 60 fue 1,5 mililitros. La disolucion de calibracion que sale en la salida 66 20 de disoluciones se equilibro totalmente con el oxfgeno atmosferico en una disolucion a 37°C y fue utilizable como disolucion de calibracion para el analizador de gases en lfquidos.

Debe entenderse que los valores de permeabilidad a los gases del PTFE y el FEP estan basados en un grosor de pelreula de 25 pm a 25°C.

Se contempla que el espacio 29 interno puede ser equilibrado opcionalmente con una atmosfera que contenga otros 25 gases y/o otros gases a otros niveles de concentracion. En el caso donde no se use aire atmosferico, la carcasa debe ser construida para que sea hermetica al aire, para que un gas o mezcla de gases en el espacio 29 interno y usado para equilibrarse con la disolucion que pasa a traves del tubo 60 permeable a los gases no se contamine con aire de la atmosfera. El experto en la materia se dara cuenta de que la pluralidad de aberturas y/o ranuras 28 necesitanan ser hermeticas al aire, la combinacion de la estructura 22 y la cubierta 30 necesitana ser hermetica al 30 aire, y la cubierta 30 no tendna ninguna abertura 32b, 34b de ventilacion o las aberturas 32b, 34b de ventilacion necesitanan ser taponadas y hermeticas al aire tambien.

Aunque se han descrito en la presente memoria las realizaciones preferidas de la presente invencion, la descripcion anterior es meramente ilustrativa. A los expertos en las tecnicas respectivas se les ocurriran modificaciones adicionales de la invencion descrita en la presente memoria, y se considera que todas las modificaciones tales estan 35 dentro del alcance de la invencion definida por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo (10) de equilibrio gas-disolucion para uso en un analizador de gases en muestras Kquidas, que comprende:

un mecanismo (80) de calentamiento;

una bobina de tubo permeable a los gases que tiene una entrada (64) y una salida (66); y

una carcasa (20) que tiene un espacio (29) interno que contiene la bobina de tubo (60) permeable a los gases y un volumen de gas, en donde la bobina de tubo (60) permeable a los gases tiene una longitud lineal predefinida y el tubo (60) permeable a los gases tiene un grosor de pared predefinido,

caracterizado por que

el dispositivo (10) de equilibrio gas-disolucion comprende ademas un mandril (42) termicamente conductor, de temperatura controlada; en donde el mecanismo (80) de calentamiento esta dispuesto para calentar el mandril (42); la bobina de tubo (60) permeable a los gases esta envuelta alrededor del mandril (42);

el espacio (29) interno de la carcasa (20) contiene tambien el mandril (42) termicamente conductor, de temperatura controlada, y la combinacion del mandril (42) termicamente conductor, de temperatura controlada, la bobina de tubo (60) permeable a los gases y el volumen de gas juntos es capaz de equilibrar un lfquido que pasa a traves de la bobina (60) a un caudal predefinido con el gas dentro del espacio (29) interno para proporcionar una disolucion de calibracion de gases en tiempo real en la salida (66) del tubo para el analizador de gases en lfquidos.
2. El dispositivo de la reivindicacion 1, en donde el volumen de gas es aire atmosferico.
3. El dispositivo de la reivindicacion 1, en donde el tubo (60) permeable a los gases esta hecho de un material que

tiene una permeabilidad a los gases relativamente alta para oxfgeno o dioxido de carbono en el intervalo de

1 13 ^ 2 11 ^ 13 3 2 1 1

aproximadamente 0,6 x 10 cm cm cm s' Pa a aproximadamente 10 x 10 cm cm cm s' Pa.
4. El dispositivo de la reivindicacion 1, en donde el tubo (60) permeable a los gases esta hecho de un material que

tiene una permeabilidad al oxfgeno seleccionada del grupo que consiste en igual a o mayor que aproximadamente
0. 6 x 10'13 cm3 cm cm'2 s'1 Pa'1, igual a o mayor que aproximadamente 3 x 10'13 cm3 cm cm'2 s'1 Pa'1, e igual a o mayor que aproximadamente 7 x 10'13 cm3 cm cm'2 s'1 Pa'1.
5. El dispositivo de la reivindicacion 1, en donde el tubo (60) permeable a los gases esta hecho de un material que tiene una permeabilidad al oxfgeno igual a aproximadamente 3 x 10'13 cm3 cm cm'2 s'1 Pa'1, o igual a

1 13 3^ 21 1 1 133 2 1 1

aproximadamente 7 x 10 cm cm cm s' Pa , o en el intervalo de aproximadamente 3 x 10 cm cm cm s' Pa' a aproximadamente 7 x 10'13 cm3 cm cm'2 s'1 Pa'1.
6. El dispositivo de la reivindicacion 1, en donde el tubo (60) permeable a los gases tiene un grosor de pared en el intervalo de 0,28 mm a 0,36 mm (0,011 pulgadas a 0,014 pulgadas), o en el intervalo de 0,30 mm a 0,33 mm (0,012 pulgadas a 0,013 pulgadas).
7. El dispositivo de la reivindicacion 1, en donde el tubo (60) permeable a los gases tiene un grosor de pared suficiente para impedir el colapso de la pared cuando el tubo es sometido a un efecto de vacfo desde una bomba peristaltica a la vez que proporciona suficiente permeabilidad al oxfgeno para conseguir un equilibrio del oxfgeno de la disolucion con el oxfgeno atmosferico en la salida (66) de disoluciones para una disolucion que pasa a traves del tubo (60).
8. El dispositivo de la reivindicacion 1, en donde el tubo (60) permeable a los gases esta hecho de un material que tiene una permeabilidad al dioxido de carbono seleccionada del grupo que consiste en igual a o mayor que aproximadamente 3 x 10'13 cm3 cm cm'2 s'1 Pa'1, igual a o mayor que aproximadamente 7 x 10'13 cm3 cm cm'2 s'1 Pa'

1, e igual a o mayor que aproximadamente 10 x 10'13 cm3 cm cm'2 s'1 Pa'1.
9. El dispositivo de la reivindicacion 1, en donde el tubo (60) permeable a los gases esta hecho de un material que

tiene una permeabilidad al dioxido de carbono igual a aproximadamente 3 x 10'13 cm3 cm cm'2 s'1 Pa'1, o igual a

1 13 3 2 1 1 13 3 2 1 1

aproximadamente 7 x 10 cm cm cm a Pa, o igual a aproximadamente 10 x 10 cm cm cm a Pa, o en el

1 13 3 '2 11* 133 211

intervalo de aproximadamente 7 x 10 cm cm cm s Pa a aproximadamente 10 x 10 cm cm cm s Pa.
10. El dispositivo de la reivindicacion 1, en donde el mandril (42) termicamente conductor, de temperatura controlada, tiene un calentador (80) de pelfcula fina como mecanismo de calentamiento dispuesto en una pared interior del mandril tubular.
11. El dispositivo de la reivindicacion 1, en donde el tubo (60) permeable a los gases tiene una longitud en el intervalo de 89 cm a 190 cm (35 pulgadas a 75 pulgadas).
12. El dispositivo de la reivindicacion 1, en donde la bobina (60) tiene un numero predefinido de vueltas en el intervalo de 11 vueltas a 23 vueltas.

5 13. El dispositivo de la reivindicacion 1, en donde el tubo (60) permeable a los gases esta hecho de un material

seleccionado del grupo que consiste en politetrafluoroetileno, etileno propileno fluorado, copolfmero de perfluoroalcoxi, y copolfmero de etileno-tetrafluoroetileno, en donde el copolfmero de perfluoroalcoxi es preferiblemente tetrafluoroetileno-perfluoro(eter alcoxivimlico), y/o el copolfmero de etileno-tetrafluoroetileno es preferiblemente polietilenotetrafluoroetileno.

10 14. Un metodo para proporcionar una disolucion calibradora de gases en tiempo real para un analizador de gases en

lfquidos, comprendiendo el metodo:

proporcionar un dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes; y

mover un lfquido a traves de la bobina (60) de tubo permeable a los gases dentro de la carcasa (20) al caudal predefinido formando una disolucion calibradora de gases en tiempo real, que tiene un contenido de gas en 15 equilibrio con el gas dentro del espacio (29) interno.