Método para accionar un motor de bomba de infusión (12) que comprende los pasos de:

determinar una posición en un ciclo de bombeo con un sensor de posición (24); determinar un caudal; y hacer variar un valor de corriente eléctrica para accionar el motor paso a paso de la bomba de infusión en respuesta, al menos en parte, a la posición en el ciclo de bombeo y al caudal, donde la posición en el ciclo de bombeo y el valor de la corriente eléctrica están relacionados entre sí en una base de datos

Campo de la Invención

En general, la presente invención se refiere a un sistema y a un método para controlar la corriente eléctrica suministrada para accionar un motor paso a paso. Más en particular, la invención se refiere a un sistema y a un método para suministrar una corriente eléctrica variable con el fin de accionar un motor paso a paso utilizado dentro de un dispositivo para suministros médicos, por ejemplo en una bomba de infusión.

Antecedentes de la Invención

Un motor paso a paso es un tipo de motor eléctrico que se mueve progresivamente, o por pasos, en lugar de girar suavemente como lo hace un motor eléctrico convencional. Típicamente, el tamaño del incremento se mide en grados y puede variar dependiendo de la aplicación. Por ejemplo, los incrementos pueden ser de 0,9 ó 1,8 grados, con 400 ó 200 incrementos, representando así un círculo completo. Además, la velocidad del motor viene determinada por el retardo temporal entre cada movimiento incremental.

En el interior de un motor paso a paso típico, grupos de bobinas producen campos magnéticos que interactúan con campos magnéticos permanentes. Las bobinas se conectan y desconectan en una secuencia específica de forma que el eje del motor gira el ángulo deseado. El motor típico puede funcionar en ambas direcciones (en el sentido de las agujas del reloj y al revés). Cuando las bobinas de un motor paso a paso reciben corriente, el eje del rotor gira hasta cierta posición y luego se mantiene ahí salvo o hasta que se aporte energía a distintas bobinas. A diferencia de un motor eléctrico convencional, el motor paso a paso resiste el par externo aplicado al eje una vez éste está en reposo con la corriente aplicada. Habitualmente esta resistencia se denomina par de retención.

El par de retención de un motor paso a paso no es constante con la posición, sino que varía a medida que el eje se desplaza de una posición de paso completo a la siguiente. Esta variación está provocada por el par de parada que se suma y resta del par inducido eléctricamente a medida que se desplaza el eje del motor. El par de parada puede aproximarse mediante un par sinusoidal que se repite cada paso completo del motor. La magnitud de la corriente resultante determina el par disponible a partir del motor.

Un motor paso a paso se caracteriza también por el par de carga. Con el fin de evitar una pérdida de paso, para superar el par de carga se debe aplicar una corriente eléctrica suficiente. Sin embargo, el par de carga puede variar considerablemente durante un ciclo de bombeo cuando se utiliza el motor en el interior de una bomba de infusión. La pérdida de paso puede provocar que el motor se cale. Para recuperarse del calado de motor, puede ser necesario que se vuelva a poner en marcha el motor a una velocidad inferior a la que tuvo lugar el calado y luego acelerarlo hasta la velocidad original. Este procedimiento de rearranque requiere una corriente más alta para producir el par. Este par más alto gasta energía.

Como será apreciado por los especialistas en la técnica, la resolución de paso completo del motor paso a paso puede aumentarse mediante la aplicación de corrientes a las bobinas del motor en proporciones tales que el motor se posiciona en algún punto entre las posiciones de parada de paso completo. Así, en un motor paso a paso de dos fases, la activación de ambas bobinas dará como resultado que el motor se posicione a medio camino entre dos posiciones de paso completo adyacentes. Esto se denomina medio paso. Un paso completo se puede subdividir además mediante la aplicación de una corriente que es el seno de la posición requerida hacia una fase y el coseno de la posición requerida hacia la otra fase. Esto se denomina micropaso. El par del motor es función de la suma vectorial de las corrientes aplicadas a cada fase, sin tener en cuenta el tipo de accionamiento.

Por ejemplo en los documentos US 6208107 y US 4855660 se describen motores paso a paso de dos fases controlados que utilizan microcontroladores y tablas para su consulta.

Tal como se ha indicado anteriormente, una de las aplicaciones de un motor paso a paso es controlar una bomba de infusión, tal como una bomba volumétrica o peristáltica. Las bombas de infusión se utilizan para administrar medicamentos líquidos a pacientes de forma automática. El medicamento líquido es suministrado desde una fuente de medicamento y se administra al paciente mediante un catéter u otro dispositivo de inyección.

Un tipo común de bomba volumétrica para fluidos intravenosos produce un flujo peristáltico tal como el que se describe en la patente de Estados Unidos Nº 5.842.841. En el interior de este tipo de bomba, un tubo de plástico que va desde la bolsa o botella en el puesto de goteo hasta la aguja intravenosa (es decir, el ‘conjunto donante' o ‘conjunto de goteo') pasa por una entrada especial en la que se ve ocluido entre una fila de uñas que se desplazan por un mecanismo de leva oprimiendo hacia adelante el punto cerrado.

Sin embargo, el tubo se deforma repetidas veces de forma idéntica, por ello destruyendo con el paso del tiempo sus propiedades de recuperación elástica de forma que éste mantiene un aspecto comprimido. Esta destrucción de las propiedades de recuperación elástica del tubo resulta en un cambio pronunciado con el tiempo del rendimiento volumétrico de la bomba.

Hoy día, existe el deseo de hacer funcionar las bombas de infusión y otros dispositivos médicos utilizando una batería como fuente de energía. Así, la conservación de la energía es una característica importante para hacer funcionar los dispositivos médicos accionados por baterías durante un período de tiempo prolongado.

Sumario de la Invención

La presente invención proporciona un método para accionar el motor de una bomba de infusión según la reivindicación 1 y un sistema según la reivindicación 10.

La presente invención consiste en un sistema y un método para controlar la corriente de entrada al motor paso a paso de una bomba de infusión basado en los requisitos de par predeterminados. El sistema incluye un controlador de motor y una memoria, por ejemplo una memoria no volátil, que contiene los valores del par de carga esperados en todo el ciclo de bombeo. Sensible a los valores del par de carga esperados, el controlador del motor proporciona al motor paso a paso una corriente eléctrica variable para superar el par de carga en cada punto del ciclo de bombeo. Se pueden considerar también otros factores para la variación de la corriente eléctrica. Estos factores incluyen, sin limitarse a los mismos, la temperatura, la presión y el tiempo de operación transcurrido.

Otras características y ventajas de la invención se evidenciarán a partir de la especificación siguiente conjuntamente con las siguientes figuras.

Breve Descripción de las Figuras

Figura 1: esquema eléctrico simplificado en forma de diagrama de bloques de un sistema para controlar la corriente eléctrica suministrada a un motor paso a paso de acuerdo con la presente invención;

Figura 2: diagrama de flujo simplificado que ilustra un método para controlar la corriente eléctrica suministrada a un motor paso a paso de acuerdo con la presente invención;

Figura 3: diagrama de flujo simplificado que ilustra otra realización de un método para controlar la corriente eléctrica suministrada a un motor paso a paso de acuerdo con la presente invención;

Figura 4: diagrama de flujo simplificado que ilustra una modificación del método descrito en la Figura 3; y

Figura 5: diagrama de flujo simplificado que ilustra todavía otra modificación del método descrito en la Figura 3.

Descripción Detallada de la Realización Preferente

Aunque la presente invención es susceptible de múltiples y variadas realizaciones, en las figuras se muestra y se describe detalladamente una realización preferente de la invención, quedando bien entendido que la presente descripción se debe considerar como un ejemplo de los principios de la invención y que no pretende limitar el amplio aspecto de la invención con respecto a la realización ilustrada.

Volviendo a la Figura 1, se describe un esquema eléctrico simplificado en forma de diagrama de bloques de un sistema para controlar la corriente eléctrica suministrada a un motor paso a paso de acuerdo con la presente invención. El sistema 10 incluye un motor paso a paso 12, un actuador... [Seguir leyendo]

1. Método para accionar un motor de bomba de infusión (12) que comprende los pasos de: determinar una posición en un ciclo de bombeo con un sensor de posición (24); determinar un caudal; y hacer variar un valor de corriente eléctrica para accionar el motor paso a paso de la bomba de infusión

en respuesta, al menos en parte, a la posición en el ciclo de bombeo y al caudal, donde la posición en el ciclo de bombeo y el valor de la corriente eléctrica están relacionados entre sí en una base de datos.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además la modificación del valor de la corriente eléctrica con referencia a un voltaje proporcionado por una batería dentro de la bomba de infusión.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la posición en el ciclo de bombeo, el caudal y el valor de la corriente eléctrica son almacenados en una base de datos y porque la posición en el ciclo de bombeo y el caudal se relacionan con el valor de la corriente eléctrica.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende además el paso de modificar el valor de la corriente eléctrica en respuesta a información sobre la temperatura.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende además el paso de modificar el valor de la corriente eléctrica en respuesta a información sobre la presión distal.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende además el paso de modificar el valor de la corriente eléctrica en respuesta a un valor de tiempo transcurrido.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende además el paso de modificar el valor de la corriente eléctrica en respuesta a la edad del motor de la bomba de infusión.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además la etapa de operar a medio paso el motor de la bomba de infusión.

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comprende además el paso de operar a micro paso el motor de la bomba de infusión.

10. Sistema (10) que comprende:

un controlador de motor (16);

un motor paso a paso (12);

un sensor de posición del motor (24) para proporcionar una salida al controlador del motor que es

sensible a cambios en la posición del motor paso a paso (12), teniendo dicho controlador del motor (16) una

salida (30) sensible a la salida del sensor de posición del motor;

un actuador de corriente (14) que tiene una salida de corriente eléctrica sensible a la salida del controlador del motor, siendo sensible dicho motor paso a paso (12) a la salida del controlador del motor; y

una memoria que incluye los valores esperados del par de carga en todo el ciclo de bombeo y los datos correspondientes a la cantidad de corriente eléctrica que debe suministrarse al motor paso a paso en base a la posición del motor.

11. Sistema según la reivindicación 10, caracterizado porque el motor paso a paso (12) está en el interior de una bomba de infusión.

12. Sistema según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la bomba de infusión prevé su operación con la energía de una batería.

13. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque comprende además uno o varios sensores adicionales (20, 22, 24) con salidas, donde la salida del controlador del motor (16) es sensible a las salidas de los sensores.

14. Sistema según la reivindicación 13, caracterizado porque comprende un sensor adicional (20, 22, 24) con una

salida que es sensible a los cambios de temperatura.

15. Sistema según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque comprende un sensor adicional (20, 22, 24) con una salida que es sensible a los cambios de contrapresión.

5 16. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, caracterizado porque la memoria (18) incluye datos correspondientes a la cantidad de corriente eléctrica que debe recibir el motor paso a paso (12) en base a uno

o varios de entre temperatura, contrapresión y duración de operación.

17. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, caracterizado porque la salida del controlador del motor (16) es sensible a los cambios de edad del tubo utilizado para administrar la medicación.

10 18. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17, caracterizado porque la salida del controlador del motor (16) es sensible a los cambios de edad del motor paso a paso (12).

19. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 18, caracterizado porque el controlador (16) y la memoria se encuentran dentro de un microcontrolador.