Método y aparato para la retirada e infusión de sangre que usa un controlador de presión.

Sistema para controlar el flujo de sangre retirado de un paciente que comprende:

un circuito (107) extracorporal que tiene un paso de sangre que incluye un tubo (104) de retirada de sangre, un disposi-tivo (108) de tratamiento y un tubo (105) de infusión, en el que dicho tubo (104) de retirada es diferente de dicho tubo (105) de infusión,

un sensor (109) de presión acoplado a dicho tubo de retirada y que detecta una presión sanguínea en el tubo de retira-da;

una bomba (108, 113) acoplada al circuito y adaptada para mover la sangre a través del paso de sangre a un caudal controlado, y

un controlador (700) de bomba configurado para recibir una señal de presión sanguínea desde el sensor de presión y para controlar la bomba para regular el caudal controlado, en el que el controlador de bomba incluye un procesador (705) y una memoria que almacena un algoritmo de control de un objetivo de presión de retirada variable en función del caudal, estando configurado dicho controlador para reducir el caudal controlado basándose en una diferencia entre una presión de retirada detectada por el sensor de presión y el objetivo de presión de retirada,

caracterizado porque dicho controlador está configurado para invertir la bomba (108, 113) para infundir sangre al paciente a través del tubo (105) de retirada si el caudal controlado se reduce por debajo de un límite predeterminado.

Metodo y aparato para la retirada e infusion de sangre que usa un controlador de presion.

Campo de la invencion

La invencion se refiere al campo de los controladores de presion para sistemas de bombeo de fluido y, en particular, a 5 controladores de presion para bombas de sangre intravenosa.

Antecedentes de la invencion

Existen varios tratamientos medicos, tales como ultrafiltracion, aferesis y dialisis, que requieren retirar sangre temporalmente de un paciente y devolverla al cuerpo poco despues. Mientras la sangre esta temporalmente fuera del cuerpo, fluye a traves de un "circuito de sangre extracorporal" de tubos, filtros, bombas y/u otros componentes medicos. En al

gunos tratamientos, el flujo de sangre se impulsa mediante la presion sanguinea del paciente y la gravedad, y no se requiere ninguna bomba artificial. En otros tratamientos, bombas de sangre en el circuito extracorporal proporcionan fuerza adicional para mover la sangre a traves del circuito y para controlar el caudal de sangre a traves del circuito. Estas bombas pueden ser peristalticas o bombas de rodillo, que son faciles de esterilizar, se sabe que provocan coagulacion y dano minimos a las celulas sanguineas, y son economicas y fiables.

Normalmente se usan motores CC de escobillas y sin escobillas para hacer girar las bombas peristalticas. Un controlador de motor regula la velocidad de giro de las bombas de sangre. La velocidad de una bomba, expresada en rotaciones por minuto (RPM) , regula el caudal de la sangre a traves del circuito. Cada revolucion de la bomba mueve un volumen conocido de sangre a traves del circuito. Por tanto, el caudal de sangre a traves del circuito puede derivarse facilmente a partir de la velocidad de la bomba. Por consiguiente, la velocidad de la bomba proporciona un indicador relativamente

preciso del flujo de volumen de sangre a traves de un circuito extracorporal.

Los controladores de bomba existentes pueden ser tan sencillos como un potenciometro que regula la tension al motor CC de bomba. La velocidad de la bomba es proporcional a la tension aplicada al motor de bomba. Aumentando la tension, la velocidad de la bomba aumenta y, de manera similar, el flujo de sangre aumenta a traves del circuito extracorporal. Los controladores de bomba existentes mas sofisticados, tales como los que se usan en las maquinas de dialisis

actuales, incluyen un microprocesador que ejecuta un programa de software/ firmware para regular la velocidad de la bomba y, por tanto, el flujo de sangre segun ajustes de bomba/flujo introducidos por un operador. En estos controladores, el microprocesador recibe ordenes de entrada de un operador que selecciona un flujo de sangre deseado usando una interfaz de usuario en la carcasa de controlador. El microprocesador determina la velocidad de motor de bomba necesaria para proporcionar el caudal de sangre seleccionado, y a continuacion emite ordenes al motor de bomba para

que funcione a la velocidad apropiada.

Para mejorar la precision y fiabilidad del flujo de sangre a traves de un circuito extracorporal, los microprocesadores de controlador de bomba existentes reciben senales de realimentacion desde, por ejemplo, tacometros o codificadores opticos que detectan la velocidad real del motor de bomba. De manera similar, se han proporcionado senales de realimentacion mediante sondas de flujo ultrasonicas que miden el flujo de sangre real en el circuito extracorporal. Compa

rando la velocidad de la bomba o caudal deseados con la velocidad de la bomba o caudal medidos, el microprocesador puede ajustar apropiadamente la velocidad de la bomba para corregir cualquier diferencia entre la velocidad o el caudal deseados y reales. Ademas, puede visualizarse un valor de flujo calculado o medido (caudal real) en la consola de bomba para que el operador lo vea para tener una comparacion visual con el ajuste de flujo deseado.

Los controladores de microprocesador para bombas de sangre, en el pasado, se han basado tanto en control de lazo

abierto como cerrado de la velocidad del motor. El control de lazo abierto normalmente consiste en una tension de alimentacion hacia delante constante (basandose en la constante de fuerza contraelectromotriz del motor) . Los sistemas de control de lazo cerrado usan realimentacion de velocidad en forma de un tacometro, codificador o resolutor para mantener un flujo de bomba constante. Un lazo de control de flujo constante permite a un usuario ajustar el caudal de sangre, y el controlador regula la velocidad de la bomba para mantener un flujo de sangre constante, a menos que se

45 produzca un defecto de funcionamiento que requiriera apagar la bomba para proteger al paciente. Los sistemas de control de lazo abierto tienen la desventaja de que un aumento o disminucion del par motor o de la resistencia del motor debido a la temperatura dara como resultado alguna variacion en el flujo de la bomba. Esta variacion generalmente sera pequena cuando el motor es de engranaje. Las variaciones de par motor no son un problema para los sistemas de control de lazo cerrado porque usan la velocidad del motor como realimentacion y ajustan la corriente o tension de suminis

50 tro al motor con el fin de mantener constante la velocidad.

Los controladores de bomba sangre existentes incluyen diversas alarmas y dispositivos cortacorriente que ajustan una enfermera o un tecnico medico (denominados conjuntamente el operador) , y cuyo objetivo es proteger al paciente. En un aparato de dialisis tipico, las presiones de retirada de sangre y de retorno de sangre se miden en tiempo real, de modo que se detectan rapidamente los cambios bruscos de presion. Los cambios bruscos de presion en el circuito de san

55 gre se tratan como indicadores de una oclusion o una desconexion en el circuito. La deteccion de un cambio brusco de presion hace que el controlador detenga la bomba y cese la retirada de sangre. La enfermera u operador ajusta los limi

tes de alarma para las mediciones de presion en tiempo real mucho mas alla de la presion de funcionamiento normal esperada para el flujo de sangre seleccionado, pero dentro de un intervalo de funcionamiento de presion seguro.

Ejemplos de controladores de bomba de sangre existentes se dan a conocer en las patentes estadounidenses n.os

5.536.237 (patente 237) y 4.657.529 (patente 529) . Los controladores dados a conocer en estas patentes afirman optimizar el caudal de sangre a traves de un circuito de sangre basandose en una curva de control de presion frente a caudal. Sin embargo, estas patentes no ensenan a controlar una bomba de sangre basandose en curvas de control para presiones tanto de retirada como de infusion, y no sugieren invertir el flujo de sangre para aliviar una oclusion. Los autores de las patentes 237 y 529 reconocieron que durante la retirada de sangre, el tratamiento suele interrumpirse si la vena se colapsa. Asimismo reconocieron que como resultado de tal colapso la aguja podria pegarse a la pared del vaso sanguineo lo que hace que la recuperacion sea dificil. El remedio propuesto por estos autores es siempre retirar la sangre a un caudal que impide el colapso de la vena aplicando un complejo sistema de identificacion de la capacidad de la vena antes del tratamiento. La patente 237 aborda especificamente la dificultad de generar relaciones de flujo de presion ad hoc para pacientes individuales con baja capacidad de flujo venoso. Sin embargo, la experiencia de los presentes solicitantes es que las propiedades de retirada de acceso venoso en muchos pacientes tienden a cambios frecuentes y a menudo bruscos durante el tratamiento. Por consiguiente, el enfoque avanzado en las patentes 237 y 529 de intentar evitar siempre el colapso de la vena fallara cuando se produce una condicion de colapso de vena y no proporciona ningun remedio para el colapso de vena (aparte de terminar el tratamiento y llamar a una enfermera o a un doctor) .

Las condiciones de presion en un circuito de sangre suelen cambiar debido a cambios de la viscosidad de la sangre (que a su vez afectan a la resistencia de flujo) , y debido a los pequenos coagulos de sangre que se forman cuando la sangre se estanca en la superficie de tubos y canulas. Estos pequenos coagulos ocluyen parcialmente el circuito de sangre, pero no obstruyen totalmente el flujo de sangre a traves del circuito. Estas restricciones de coagulo aumentan la resistencia de flujo y, por tanto, aumentan la magnitud de la presion en el circuito.... [Seguir leyendo]

1. Sistema para controlar el flujo de sangre retirado de un paciente que comprende:

un circuito (107) extracorporal que tiene un paso de sangre que incluye un tubo (104) de retirada de sangre, un dispositivo (108) de tratamiento y un tubo (105) de infusion, en el que dicho tubo (104) de retirada es diferente de dicho tubo 5 (105) de infusion,

un sensor (109) de presion acoplado a dicho tubo de retirada y que detecta una presion sanguinea en el tubo de retirada;

una bomba (108, 113) acoplada al circuito y adaptada para mover la sangre a traves del paso de sangre a un caudal controlado, y

un controlador (700) de bomba configurado para recibir una senal de presion sanguinea desde el sensor de presion y para controlar la bomba para regular el caudal controlado, en el que el controlador de bomba incluye un procesador

(705) y una memoria que almacena un algoritmo de control de un objetivo de presion de retirada variable en funcion del caudal, estando configurado dicho controlador para reducir el caudal controlado basandose en una diferencia entre una presion de retirada detectada por el sensor de presion y el objetivo de presion de retirada,

caracterizado porque dicho controlador esta configurado para invertir la bomba (108, 113) para infundir sangre al paciente a traves del tubo (105) de retirada si el caudal controlado se reduce por debajo de un limite predeterminado.

2. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que el controlador de bomba incluye un controlador de presion de alimentacion hacia delante integral proporcional.

3. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que el dispositivo de tratamiento es un hemofiltro (108) .

4. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que el sensor (109) de presion es un sensor en tiempo real que proporciona senales de presion en tiempo real al controlador de bomba.

5. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que el controlador de bomba esta configurado para controlar alternativamente una presion de retirada y una presion de infusion mediante conmutacion sincronizada.