SISTEMA DE ACCIONAMIENTO CON CONTROL PRECISO DE POSICION.

Sistema para accionar un dispositivo de bomba de pulverización (102) que incluye un componente de depósito (120) y un componente de bomba/boquilla (122),

comprendiendo el sistema:

una plataforma de referencia (104) para formar un soporte en el que están montados uno o más componentes del sistema;

un componente de motor (106) unido fijamente a la plataforma de referencia (104) para recibir una entrada de potencia y una entrada de control y producir una salida de accionamiento giratorio desde este;

un componente de transmisión de accionamiento (108) unido fijamente a la plataforma de referencia (104) para recibir la salida de accionamiento giratorio y producir una salida de accionamiento lineal desde este;

un componente de soporte (110) de bomba de pulverización unido de manera amovible a la plataforma de referencia (104) para fijar de manera amovible el dispositivo de bomba de pulverización (102);

un conector de fuerza para conectar la salida de accionamiento lineal al mecanismo de bomba de pulverización, a efectos de aplicar una fuerza en el mecanismo de bomba de pulverización;

un transductor de fuerza (112) para producir una señal de fuerza proporcional a la fuerza aplicada en el mecanismo de bomba de pulverización; y

un controlador de sistema (114) para recibir un conjunto de entradas de prueba que incluye (i) la señal de fuerza, (ii) una o más señales de retroalimentación procedentes del componente de motor (106) y (iii) una entrada de usuario que se corresponde con parámetros de prueba de la bomba de pulverización, y suministrar la entrada de control al componente de motor (106) como una función predeterminada del conjunto de entradas de prueba;

en el que el sistema funciona para accionar el mecanismo de bomba de pulverización según un perfil de accionamiento definido por el conjunto de entradas de prueba

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US02/19629.

Solicitante: PROVERIS SCIENTIFIC CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 142 NORTH ROAD, SUITE 100,SUDBURY, MA 01776.

Inventor/es: FARINA,DINO,J, FALLON,TIMOTHY,M, KALOGRIANITIS,SOCRATIS, TAYLOR,PETER.

Fecha de Publicación: 12 de Mayo de 2010.

Fecha Concesión Europea: 23 de Diciembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

A61M15/00P
B05B11/00P9H

Clasificación PCT:

A61M15/00 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA. › A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE. › A61M DISPOSITIVOS PARA INTRODUCIR AGENTES EN EL CUERPO O PARA DEPOSITARLOS SOBRE EL MISMO (introducción de remedios en o sobre el cuerpo de animales A61D 7/00; medios para la inserción de tampones A61F 13/26; dispositivos para la administración vía oral de alimentos o medicinas A61J; recipientes para la recogida, almacenamiento o administración de sangre o de fluidos médicos A61J 1/05 ); DISPOSITIVOS PARA HACER CIRCULAR LOS AGENTES POR EL CUERPO O PARA SU EXTRACCION (cirugía A61B; aspectos químicos de los artículos quirúrgicos A61L; magnetoterapia utilizando elementos magnéticos colocados dentro del cuerpo A61N 2/10 ); DISPOSITIVOS PARA INDUCIR UN ESTADO DE SUEÑO O LETARGIA O PARA PONERLE FIN. › Inhaladores.
G05D11/00 FISICA. › G05 CONTROL; REGULACION. › G05D SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES NO ELECTRICAS (para la colada continua de metales B22D 11/16; dispositivos obturadores en sí F16K; evaluación de variables no eléctricas, ver las subclases apropiadas de G01; para la regulación de variables eléctricas o magnéticas G05F). › Control del caudal (control de variables químicas o físico-químicas, p. ej. del valor del pH, G05D 21/00; control de la humedad G05D 22/00; control de la viscosidad G05D 24/00).

Clasificación antigua:

G05D11/00 G05D […] › Control del caudal (control de variables químicas o físico-químicas, p. ej. del valor del pH, G05D 21/00; control de la humedad G05D 22/00; control de la viscosidad G05D 24/00).

SISTEMA DE ACCIONAMIENTO CON CONTROL PRECISO DE POSICION.

Fragmento de la descripción:

Sistema de accionamiento con control preciso de posición.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a dispositivos de accionamiento electromecánicos y, de manera más específica, a dispositivos que permiten obtener un accionamiento controlado de forma precisa de mecanismos de bomba de pulverización.

La US Food and Drug Administration (FDA) recomienda plenamente el accionamiento automático de dispositivos de pulverización nasales sujetos a pruebas de bioequivalencia in vitro para disminuir la variabilidad en el suministro de medicamento debida a factores relacionados con el operario (lo cual incluye eliminar la imparcialidad potencial del analista durante el accionamiento) y aumentar la sensibilidad en la detección de diferencias potenciales entre productos medicinales. Asimismo, la FDA recomienda un sistema de accionamiento automático que tenga ajustes o controles para la fuerza de accionamiento, la longitud del recorrido, la velocidad de accionamiento, el tiempo de sujeción, el tiempo de retorno, el tiempo de retraso entre accionamientos sucesivos y el número de accionamientos. La selección de los ajustes adecuados debería ser relevante para obtener un uso apropiado del aerosol nasal o del pulverizador nasal por parte de un paciente cualificado, y debería documentarse basándose en estudios exploratorios en los que la fuerza de accionamiento, el tiempo de accionamiento y otros parámetros relevantes cambian. Este tipo de estudio incluye "Guidance for Industry: Bioavailability and Bioequivalence Studies for Nasal Aerosols and Nasal Sprays for Local Action", de Wallace P. Adams, U.S. Department of Health and Human Services, Food and Drug Administration, Center for Drug Evaluation and Research (CDER), junio de 1999.

Es sabido que la caracterización exhaustiva del rendimiento de la bomba de pulverización en términos de patrón de la pulverización emitida, geometría de la nebulización, y/o distribución del tamaño de las gotas se ve afectada por la manera en la que la bomba de pulverización es accionada. Por ejemplo, es probable que un accionamiento lento provoque una atomización insuficiente, produciendo un flujo en forma de chorro. Es probable que un accionamiento rápido provoque la producción de una pulverización demasiado fina, causando una absorción insuficiente en la mucosa nasal y la inhalación y deposición no deseadas de las gotas en la garganta y los pulmones.

Desde un punto de vista mecánico, es necesario evitar un accionamiento excesivo del dispositivo de bomba de pulverización (forzando el dispositivo de bomba de pulverización más allá de su punto de tope previsto). Si el mecanismo de bomba de pulverización es accionado de manera excesiva, es posible que se produzcan deformaciones permanentes en el delicado orificio de la bomba, las cámaras de turbulencia y/o los mecanismos de cierre, siendo posible que todos estos elementos provoquen una variabilidad mayor de lo previsto en el rendimiento de la bomba de pulverización y en las características del flujo. Asimismo, el hecho de sujetar rígidamente la boquilla de la bomba de pulverización en su posición durante el accionamiento resulta vital para asegurar que la pulverización se desarrolla de manera adecuada y sale de dicha boquilla normalmente, de modo que las mediciones del patrón de la pulverización, la geometría de la nebulización y la distribución del tamaño de las gotas no queden distorsionadas artificialmente debido al movimiento no deseado de la boquilla.

Los dispositivos de accionamiento de bombas de pulverización nasales (NSP y eNSP) de Innova Systems (Pennsauken, NJ) son dispositivos de accionamiento automáticos de bombas de pulverización nasales de la técnica anterior. Ambos modelos utilizan el mismo principio de funcionamiento: se utiliza un cilindro neumático conectado a una placa sólida (placa de contacto) para comprimir la bomba de pulverización contra una placa de soporte y un mecanismo de sujeción desviados elásticamente. Normalmente, estos dispositivos de accionamiento se conectan a una fuente de aire comprimido y a una interfaz informática para permitir que el usuario pueda ajustar la fuerza de accionamiento, la fuerza de contacto, el tiempo de sujeción y el tiempo de dosificación durante el accionamiento. En funcionamiento, estos dispositivos de accionamiento ajustan un regulador de presión de aire, de modo que el cilindro neumático aplica en primer lugar la fuerza de contacto prevista en el lado inferior de la bomba de pulverización. En principio, esta aplicación de la fuerza de contacto se lleva a cabo para minimizar el tiempo de retraso al producir la pulverización y/o para evitar que la placa de compresión impacte contra la bomba de pulverización con una carga dinámica, lo cual podría dañar dicha bomba debido a las grandes fuerzas dinámicas que se alcanzan en el sistema. A continuación, el regulador de presión se ajusta nuevamente, de modo que el cilindro neumático aplica la fuerza de accionamiento prevista (normalmente, mayor que la fuerza de contacto). Esta acción comprime la bomba de pulverización a una velocidad determinada por la eficacia neumática del sistema y la resistencia elástica mecánica de la combinación de bomba de pulverización y fluido. No es posible controlar la velocidad de compresión. En consecuencia, una vez se ajusta el regulador de presión, la placa de contacto se moverá a una velocidad determinada por el sistema, no por el usuario.

La experiencia en la utilización de estos dispositivos de accionamiento ha mostrado las siguientes dificultades y defectos:

1. La ausencia de controles de posición y velocidad provoca un funcionamiento incontrolado en forma de "martillo de aire", que implica un accionamiento sustancialmente excesivo de la bomba de pulverización. Este fenómeno ha provocado una degradación perceptible del rendimiento de la bomba de pulverización con el paso del tiempo y una variación mayor de lo esperado en el contenido de la dosis suministrada. Probablemente, estos problemas se deben al deterioro progresivo de los componentes móviles de la bomba debido a un accionamiento excesivo.
2. La ausencia de un mecanismo de soporte de boquilla provoca movimientos no deseados de dicha boquilla durante su accionamiento. Esto causa la aparición de distorsiones artificiales y de variaciones sustanciales en los datos de prueba asociados al patrón de la pulverización y a la geometría de la nebulización.
3. Las dificultades asociadas con el control neumático provocan la aplicación de una fuerza de contacto oscilante, y esto causa la formación de gotas en la punta de la boquilla antes de la pulverización y variaciones perceptibles en los datos del patrón de la pulverización, la geometría de la nebulización y la distribución del tamaño de las gotas.
4. La dependencia de fuentes de aire comprimido de laboratorio de calidad variable provoca un rendimiento inconsistente en el accionamiento y problemas potenciales de seguridad.
5. La poca fiabilidad del tiempo de activación del accionamiento provoca dificultades para adquirir datos críticos sobre la pulverización respecto al tiempo, tales como el patrón de la pulverización o la geometría de la nebulización.
6. La poca fiabilidad de las mediciones de la fuerza aplicada no permite al usuario tener la confianza de que el dispositivo de accionamiento aplica la fuerza deseada sobre la bomba de pulverización.
7. La ausencia de datos que pueden ser grabados sobre la fuerza aplicada y/o la posición/velocidad dificulta registrar el historial de accionamientos.

El documento WO 92/07600 se considera el estado de la técnica más cercano al objeto de la reivindicación 1. Dicho documento da a conocer un sistema para accionar un dispositivo de bomba de pulverización que incluye un componente de depósito y un componente de bomba/boquilla, comprendiendo el sistema: una plataforma de referencia para formar un soporte en el que están montados uno o más componentes del sistema; un componente de motor unido fijamente a la plataforma de referencia para recibir una entrada de potencia y una entrada de control y producir una salida de accionamiento giratorio desde este; un componente de transmisión de accionamiento unido fijamente a la plataforma de referencia para recibir la salida de accionamiento giratorio y producir una salida de accionamiento lineal desde este; un componente de soporte de bomba de pulverización; un conector de fuerza para conectar la salida de...

Reivindicaciones:

1. Sistema para accionar un dispositivo de bomba de pulverización (102) que incluye un componente de depósito (120) y un componente de bomba/boquilla (122), comprendiendo el sistema:

una plataforma de referencia (104) para formar un soporte en el que están montados uno o más componentes del sistema;
un componente de motor (106) unido fijamente a la plataforma de referencia (104) para recibir una entrada de potencia y una entrada de control y producir una salida de accionamiento giratorio desde este;
un componente de transmisión de accionamiento (108) unido fijamente a la plataforma de referencia (104) para recibir la salida de accionamiento giratorio y producir una salida de accionamiento lineal desde este;
un componente de soporte (110) de bomba de pulverización unido de manera amovible a la plataforma de referencia (104) para fijar de manera amovible el dispositivo de bomba de pulverización (102);
un conector de fuerza para conectar la salida de accionamiento lineal al mecanismo de bomba de pulverización, a efectos de aplicar una fuerza en el mecanismo de bomba de pulverización;
un transductor de fuerza (112) para producir una señal de fuerza proporcional a la fuerza aplicada en el mecanismo de bomba de pulverización; y
un controlador de sistema (114) para recibir un conjunto de entradas de prueba que incluye (i) la señal de fuerza, (ii) una o más señales de retroalimentación procedentes del componente de motor (106) y (iii) una entrada de usuario que se corresponde con parámetros de prueba de la bomba de pulverización, y suministrar la entrada de control al componente de motor (106) como una función predeterminada del conjunto de entradas de prueba;

en el que el sistema funciona para accionar el mecanismo de bomba de pulverización según un perfil de accionamiento definido por el conjunto de entradas de prueba.

2. Sistema, según la reivindicación 1, en el que el componente de motor (106) incluye un servomotor.

3. Sistema, según la reivindicación 2, en el que el servomotor incluye

(i) un controlador de motor para recibir y procesar la entrada de control y para obtener la señal o señales de retroalimentación, y para almacenar el perfil de accionamiento;
(ii) un codificador para controlar la posición angular de la salida de accionamiento giratorio y para producir una señal de posición angular que se corresponde con la posición angular de la salida de accionamiento giratorio;
(iii) un controlador para recibir el perfil de accionamiento procedente del controlador de motor y la entrada de potencia, y para producir una señal de accionamiento desde este;
(iv) un motor eléctrico giratorio para recibir la señal de accionamiento y para producir la salida de accionamiento giratorio desde este.

4. Sistema, según la reivindicación 1, en el que el componente de motor (106) incluye un motor paso a paso.

5. Sistema, según la reivindicación 1, en el que el perfil de accionamiento incluye cualquiera de los siguientes elementos:

a) una posición de reposo del mecanismo de bomba de pulverización;
b) una posición totalmente accionada del dispositivo de bomba de pulverización (102);
c) un perfil de velocidad desde una posición de reposo del dispositivo de bomba de pulverización (102) hasta una posición totalmente accionada del mecanismo de bomba de pulverización, en cuyo caso, opcionalmente, el perfil de velocidad incluye la velocidad con respecto al tiempo;
d) un perfil de fuerza desde una posición de reposo del mecanismo de bomba de pulverización hasta una posición totalmente accionada del mecanismo de bomba de pulverización, en cuyo caso, opcionalmente, el perfil de fuerza incluye la fuerza con respecto al tiempo; y
e) un parámetro de tiempo de sujeción que se corresponde con la cantidad de tiempo que el dispositivo de bomba de pulverización (102) se sujeta en una posición totalmente accionada.

6. Sistema, según la reivindicación 1, en el que el componente de transmisión de accionamientoincluye al menos un dispositivo de tornillo-guía lineal (108).

7. Sistema, según la reivindicación 6, en el que el al menos un dispositivo de tornillo-guía lineal (108) incluye cualquiera de los siguientes elementos:

a) un dispositivo de tornillo-guía lineal (108) con compensación de juego;
b) un recubrimiento antifricción al menos en un componente de tornillo dentro del dispositivo de tornillo-guía lineal (108), en cuyo caso, opcionalmente, el recubrimiento antifricción incluye un material basado en teflón; y
c) soportes de cojinete de bolas para soportar un componente de tornillo dentro del dispositivo de tornillo-guía lineal (108).

8. Sistema, según la reivindicación 1, que incluye además una primera polea unida fijamente a la salida de accionamiento giratorio, una segunda polea unida fijamente a un componente de tornillo dentro del dispositivo de tornillo-guía lineal (108) y una correa de accionamiento para conectar la primera polea a la segunda polea.

9. Sistema, según la reivindicación 8, en el que la primera polea y la segunda polea incluyen cada una una pluralidad de dientes, y la correa de accionamiento incluye una pluralidad de nervaduras, de modo que, durante su funcionamiento, los dientes de la primera polea y los dientes de la segunda polea engranan con las nervaduras de la correa de accionamiento.

10. Sistema, según la reivindicación 1, en el que la salida de accionamiento giratorio está conectada directamente al componente de transmisión de accionamiento (108).

11. Sistema, según la reivindicación 1, en el que el componente de soporte (110) de bomba de pulverización fija de manera amovible el componente de bomba/boquilla (122) y el conector conecta la salida de accionamiento lineal al componente de depósito (120), o fija de manera amovible el componente de depósito (120) y el conector conecta la salida de accionamiento lineal al componente de bomba/boquilla (122).

12. Sistema, según la reivindicación 1, en el que el transductor de fuerza (112) está dispuesto entre el dispositivo de bomba de pulverización (102) y la salida de accionamiento lineal, entre el dispositivo de bomba de pulverización (102) y el componente de soporte (110) de bomba de pulverización o entre el soporte de bomba de pulverización y la plataforma de referencia (104).

13. Sistema, según la reivindicación 1, en el que el controlador de sistema (114) incluye:

(A) un dispositivo de adquisición de datos para muestrear una señal de posición angular que caracteriza la posición angular de la salida de accionamiento giratorio, a efectos de generar una o más muestras digitales que se corresponden con la señal de posición angular;
(B) un sistema informático para (i) recibir el conjunto de entradas de prueba y la muestra o muestras digitales, (ii) generar el perfil de accionamiento y suministrar el perfil de accionamiento al componente de motor (106), (iii) recibir la señal o señales de retroalimentación procedentes del componente de motor (106) y grabar uno o más parámetros físicos del dispositivo de bomba de pulverización (102) durante su accionamiento.

14. Sistema, según la reivindicación 13, en el que el parámetro o parámetros físicos del dispositivo de bomba de pulverización (102) incluyen un perfil de la posición con respecto al tiempo, que describe la posición del componente de boquilla bomba con respecto al componente de depósito (120) en función del tiempo, o un perfil de la fuerza con respecto al tiempo, que describe la fuerza aplicada en el componente de boquilla bomba con respecto al componente de depósito (120) en función del tiempo.

15. Sistema, según la reivindicación 13, en el que el sistema informático está configurado para llevar a cabo un procedimiento de calibración para calcular uno o más valores de compensación, y para utilizar los valores de compensación para modificar el parámetro o parámetros físicos o para modificar la entrada de control del componente de motor (106).

16. Sistema, según la reivindicación 1, en el que el controlador de sistema (114) está configurado para generar un perfil de accionamiento representativo de la mano de una persona que acciona el dispositivo de bomba de pulverización (102).

17. Sistema, según la reivindicación 1, que incluye además medios para inclinar de manera ajustable la plataforma de referencia (104) a efectos de cambiar el ángulo del eje de pulverización asociado al dispositivo de bomba de pulverización (102) con respecto a un plano de referencia externo.

18. Sistema, según la reivindicación 1, en el que el componente de motor (106) está configurado para recibir la señal de fuerza, para comparar la señal de fuerza con un valor umbral predeterminado y para reducir el par asociado a la salida de accionamiento giratorio cuando la señal de fuerza supera el valor umbral predeterminado.

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