MX2014006250A - Prediccion, visualizacion, y control de entrega de medicamentos por medio de bombas de infusion. - Google Patents

Abstract

Los sistemas para predecir un perfil de entrega de medicamento como se describen en este documento incluyen al menos una bomba de medicamento y/o una válvula controlable que produce un flujo de medicamento. La bomba de medicamento y/o válvula controlable dispensan al menos un primer medicamento. El sistema también incluye al menos una bomba de fluido portador y/u otra válvula controlable que produce un flujo de fluido portador, una estructura de unión de flujo configurada para recibir el flujo de medicamento y el flujo de fluido portador para producir un flujo mixto, y una trayectoria de fluido para llevar el flujo mixto entre la estructura de unión de flujo y un punto de entrega. El sistema además incluye un dispositivo de procesamiento configurado para predecir el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega con base en la determinación de una variación de tiempo predicha de concentración de medicamento en el punto de entrega utilizando al menos un modelo del flujo mixto. El modelo incluye una pluralidad de parámetros relacionados con la propagación del flujo mixto a través de la trayectoria de fluido.

Description

PREDICCIÓN, VISUALIZACIÓN, Y CONTROL DE ENTREGA DE MEDICAMENTOS POR MEDIO DE BOMBAS DE INFUSION CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente divulgación se refiere a sistemas de control para bombas de infusión.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un sistema de infusión de medicamento que se utiliza para administrar un medicamento en un paciente por lo general incluye una bomba para dispensar el medicamento y otra bomba para dispensar un fluido portador. El medicamento y el fluido portador se mezclan conjuntamente en una unión tal como un colector y se transportan al paciente a través de una trayectoria de fluido. El volumen de la trayectoria de fluido se denomina como "volumen muerto" (en ocasiones se denomina como "espacio muerto") y constituye un espacio atravesado por el fluido antes de que el medicamento alcance el paciente. El volumen muerto puede provocar una discordancia considerable entre un perfil de entrega que se pretende y un perfil de entrega real de medicamento entregado al paciente. Tal discordancia puede provocar un retraso en la entrega de una dosis que se pretende de medicamento al paciente en un tiempo deseado .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente divulgación describe métodos y sistemas para controlar una o más bombas de infusión de tal forma que se puede controlar un perfil de entrega real de uno o más medicamentos. Un perfil de entrega, como se utiliza en esta solicitud, se refiere a una tasa de entrega de medicamento en un punto de entrega a través de un rango de tiempo. La presente divulgación también describe válvulas controlables que se pueden utilizar ya sea independientemente o en conjunción con una o más bombas de infusión para controlar el perfil de entrega de uno o más medicamentos. Los métodos y sistemas descritos en este documento se basan en algoritmos, algunos de los cuales dependen de modelar de manera predictiva el flujo de uno o más medicamentos y el fluido portador en al menos porciones de una trayectoria de fluido entre las bombas y un punto de entrega. Los modelos predictivos pueden tomar en consideración múltiples parámetros físicos incluyendo la difusión radial (moléculas que se mueven hacia las paredes del tubo o catéter) , difusión axial (moléculas que se mueven a lo largo del eje del flujo), flujo laminar (flujo de fluido a granel suave), propiedades químicas físicas del medicamento particular, y las interacciones de los mismos y pueden por lo tanto hacerse más precisos que los modelos empíricos que se derivan principalmente de reajuste de datos. La salida de las bombas de infusión y/o válvulas controlables se puede ajusfar con base en los perfiles de entrega calculados utilizando uno o más de los modelos predictivos.

En un aspecto, los sistemas para predecir uno o más perfiles de entrega de medicamento incluyen al menos una bomba de medicamento que produce un flujo de medicamento. La bomba de medicamento dispensa al menos un primer medicamento. Los sistemas también incluyen al menos una bomba de fluido portador que produce un flujo de fluido portador, una estructura de unión de flujo configurada para recibir el flujo de medicamento y el flujo de fluido portador para producir un flujo mixto, y una trayectoria de fluido para llevar el flujo mixto entre la estructura de unión de flujo y el punto de entrega. Los sistemas además incluyen un dispositivo de procesamiento configurado para predecir el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega con base en la determinación de una variación de tiempo predicha de concentración de medicamento en el punto de entrega utilizando al menos un modelo de flujo mixto. El modelo incluye una pluralidad de parámetros relacionados con la propagación del flujo mixto a través de la trayectoria de fluido .

En otro aspecto, los métodos para predecir una tasa de entrega de un medicamento en un punto de entrega incluyen recibir, en un dispositivo de procesamiento, uno o más parámetros de operación relacionados con una bomba de medicamento que dispensa un medicamento y una bomba de fluido portador que dispensa un fluido portador. Los métodos también incluyen determinar, por medio del dispositivo de procesamiento, una tasa de entrega del medicamento en el punto de entrega al predecir la variación de tiempo de una concentración del medicamento en el punto de entrega con base al menos en un modelo matemático de un flujo mixto a través de una trayectoria de fluido que termina en el punto de entrega. El flujo mixto incluye el medicamento y el fluido portador, y el modelo incluye dichos uno o más parámetros de operación y una pluralidad de parámetros de flujo relacionados con el modelo matemático del flujo mixto.

En otro aspecto, los sistemas para controlar un perfil de entrega de medicamento incluyen al menos una bomba de medicamento que produce un flujo de medicamento y al menos una bomba de fluido portador que produce un flujo de fluido portador. La bomba de medicamento dispensa al menos un primer medicamento. Los sistemas también incluyen una estructura de unión de flujo configurada para recibir el flujo de medicamento y el flujo de fluido portador para producir un flujo mixto, y una trayectoria de fluido para llevar el flujo mixto entre la estructura de unión de flujo y un punto de entrega. Los sistemas además incluyen un módulo de control configurado para controlar el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega al controlar un caudal de medicamento y un caudal de fluido portador de tal forma que una relación entre el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador se fija sustancialmente a través de un rango de tiempo. El flujo mixto se varía para lograr un perfil de entrega de medicamento particular.

En otro aspecto, los métodos para controlar un perfil de entrega de medicamento incluyen recibir, en un dispositivo de procesamiento, información acerca de un caudal de medicamento relacionado con una bomba de medicamento que dispensa un medicamento e información acerca de un caudal de fluido portador relacionado con una bomba de fluido portador que dispensa un fluido portador. Los métodos también incluyen controlar, por medio de un módulo de control, el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega al ajusfar el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador de tal forma que una relación entre el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador se fija sustancialmente a través de un rango de tiempo.

En otro aspecto, los métodos para predecir una tasa de entrega de un medicamento en un punto de entrega incluyen recibir, en un dispositivo de procesamiento, uno o más parámetros de operación relacionados con un primer contenedor que dispensa un medicamento y un segundo contenedor que dispensa un fluido portador, ambos en una presión predefinida constante. La presión predefinida se puede regular por medio de una válvula de control de presión en linea o una fuerza constante tal como la gravedad. Los métodos también incluyen determinar, por medio del dispositivo de procesamiento, una tasa de entrega de un medicamento en el punto de entrega al predecir la variación de tiempo de una concentración del medicamento en el punto de entrega con base al menos en un modelo matemático de un flujo mixto a través de la trayectoria de fluido que termina en el punto de entrega. El flujo mixto incluye el medicamento y el fluido portador, y el modelo incluye dichos uno o más parámetros de operación y una pluralidad de parámetros de flujo relacionados con el modelo matemático del flujo mixto.

En otro aspecto, los sistemas para controlar un perfil de entrega de medicamento incluyen una primera válvula controlable que produce un flujo de medicamento y una segunda válvula controlable que controla un flujo de fluido portador. Los sistemas también incluyen una estructura de unión de flujo configurada para recibir el flujo de medicamento y el flujo de fluido portador para producir un flujo mixto, y una trayectoria de fluido para llevar el flujo mixto entre la estructura de unión de flujo y el punto de entrega. Los sistemas además incluyen un módulo de control configurado para controlar el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega al controlar la resistencia del flujo bajo caudal de fluido portador de presión constante de tal forma que una relación entre el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador se fija sustancialmente a través de un rango de tiempo. El flujo mixto se varia para lograr un perfil de entrega de medicamento particular.

En otro aspecto, los dispositivos de almacenamiento legibles por computadora tienen instrucciones codificadas en los mismos que, cuando son ejecutadas, provocan que un procesador reciba uno o más parámetros de operación relacionados con una bomba de medicamento que dispensa el medicamento y una bomba de fluido portador que dispensa un fluido portador. Las instrucciones además provocan que un procesador determine una tasa de entrega del medicamento en el punto de entrega al predecir la variación de tiempo de una concentración del medicamento en el punto de entrega con base al menos en un modelo matemático de un flujo mixto a través de una trayectoria de fluido que termina en el punto de entrega. El flujo mixto incluye el medicamento y el fluido portador, y el modelo incluye uno o más parámetros de operación y una pluralidad de metros de flujo relacionados con el modelo matemático del flujo mixto.

En otro aspecto, los dispositivos de almacenamiento legibles por computadora tienen instrucciones codificadas en los mismos que, cuando son ejecutadas, provocan que un procesador reciba información acerca de un caudal de medicamento relacionado con una bomba de medicamento que dispensa un medicamento e información acerca de un caudal de fluido portador relacionado con una bomba de fluido portador que dispensa un fluido portador. Las instrucciones además provocan que un procesador controle un perfil de entrega de medicamento en un punto de entrega al controlar el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador de tal forma que una relación entre el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador se fija sustancialmente a través de un rango de tiempo.

Las implementaciones pueden incluir uno o más de los siguientes aspectos, individualmente o en combinación. Por ejemplo, diferentes implementaciones pueden incluir combinaciones y sub-combinaciones de dos o más de las siguientes características.

Un módulo de control puede estar configurado para controlar el flujo de medicamento y el flujo de fluido portador de tal forma que se logra un perfil de entrega de medicamento particular en un punto futuro en el tiempo. El módulo de control puede estar además configurado para calcular una tasa del flujo de medicamento y una tasa del flujo de fluido portador en un punto dado en el tiempo de tal forma que se logra el perfil de entrega de medicamento particular en el punto futuro en el tiempo. Un dispositivo de pantalla puede mostrar datos del perfil de entrega de medicamento predicho. Se puede configurar al menos una alarma que se activará con la detección de al menos uno de i) un caudal de medicamento actual, ii) un caudal de fluido portador actual o iii) un perfil de entrega de medicamento predicho que está afuera de un rango deseado predefinido o seguro correspondiente asociado con el medicamento. El rango seguro asociado con el medicamento se puede recuperar de una base de datos. Al menos un sensor puede estar configurado para proporcionar datos acerca de un caudal del flujo mixto en una porción particular de la trayectoria de entrega. El módulo de control puede estar configurado para controlar el flujo de medicamento y el flujo de fluido portador de tal forma que se fija sustancialmente una proporción del medicamento y el fluido portador en el flujo mixto, a través de una porción dada de la trayectoria de fluido. El dispositivo de procesamiento puede estar además configurado para predecir el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega con base también en parámetros de entrada del usuario acerca del flujo de medicamento y el flujo portador.

Los parámetros relacionados con la propagación del flujo mixto a través de la trayectoria de fluido pueden incluir parámetros que caracterizan uno o más de i) la difusión radial, ii) la difusión axial, iii) el flujo laminar a través de la trayectoria de fluido o iv) una propiedad física o química del medicamento. En algunas implementaciones , los parámetros relacionados con la propagación del flujo mixto a través de la trayectoria de fluido pueden consistir de una combinación de dos o más parámetros que caracterizan i) la difusión radial, ii) la difusión axial, iii) el flujo laminar a través de la trayectoria de fluido y iv) una propiedad física o química del medicamento. El modelo puede incluir parámetros estructurales que representan características de al menos una de la bomba de medicamento, la bomba de fluido portador, la estructura de unión de flujo, o la trayectoria de fluido. En algunas implementaciones , el modelo puede consistir de una combinación de dos o más parámetros estructurales que representan las características de la bomba de medicamento, la bomba de fluido portador, la estructura de unión de flujo, y la trayectoria de fluido. Los parámetros estructurales pueden incluir un volumen muerto asociado con la trayectoria de fluido. El volumen muerto se puede determinar empíricamente al examinar una serie de volúmenes muertos empíricos candidatos y seleccionar uno que se ajuste mejor a una curva de control en un sentido de mínimos cuadrados. El dispositivo de procesamiento puede además estar configurado para acceder a un dispositivo de almacenamiento que almacena los parámetros estructurales.

El dispositivo de procesamiento puede estar configurado para identificar al menos una de la bomba de medicamento, la bomba de fluido portador, la estructura de unión de flujo, y la trayectoria de fluido con base en un identificador . El identificador puede ser un marcador de identificación de frecuencia de radio (RFID, Radio Frequency Identification) o un código de barras y el dispositivo de procesamiento está acoplado a un lector de marcador de RFID o un lector de código de barras.

Al menos una bomba de medicamento adicional puede dispensar al menos un segundo medicamento y el módulo de control puede estar configurado para controlar el segundo flujo de medicamento de tal forma que se logra un perfil de entrega particular del segundo medicamento en el punto futuro en el tiempo. Al menos uno de la bomba de medicamento o la bomba de fluido portador puede ser una bomba de jeringa o una bomba de infusión. Un dispositivo de pantalla puede mostrar datos acerca de los perfiles de entrega de medicamento predichos del primer y segundo medicamentos.

El módulo de control puede estar además configurado para ajustar una tasa de entrega de medicamento en el punto de entrega dentro del rango de tiempo al controlar simultáneamente el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador. Una concentración de medicamento en el flujo de medicamento se puede fijar sustancialmente a través del rango de tiempo. El módulo de control puede ajustar la tasa de entrega de medicamento para lograr una tasa de entrega de medicamento predicha calculada utilizando al menos un modelo del flujo mixto. El módulo de control puede estar además configurado para ajustar el perfil de entrega de medicamento de tal forma que la entrega de volumen en exceso en el tiempo se reduce sustancialmente mientras se mantiene la entrega de medicamento objetivo dentro de tolerancias admisibles. El modelo puede incluir una pluralidad de parámetros relacionados con la propagación del flujo mixto a través de la trayectoria de fluido.

El módulo de control puede estar además configurado para establecer un caudal de medicamento inicial y un caudal de fluido portador inicial en valores sustancialmente altos dentro de rangos admisibles correspondientes en un inicio del rango de tiempo, y reducir, después que ha pasado una cantidad predeterminada de tiempo, el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador de tal forma que se puede lograr el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega. La cantidad predeterminada de tiempo puede ser sustancialmente igual a un tiempo tomado por el flujo mixto para atravesar la trayectoria de fluido cuando el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador se establecen en el caudal de medicamento inicial y el caudal de fluido portador inicial, respectivamente. Al menos una válvula controlable se puede colocar aguas arriba de la estructura de unión de flujo, en donde el módulo de control controla el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega al controlar un flujo a través de la válvula controlable. Una válvula de presión constante se puede colocar aguas arriba de la válvula controlable, en donde la válvula de presión constante está configurada para mantener una presión constante aguas arriba de la válvula controlable para un fluido que fluye a través de la válvula controlable.

Los métodos y sistemas descritos en este documento proporcionan numerosos beneficios y ventajas (algunos de los cuales se pueden lograr solamente en algunos de sus diferentes aspectos e implementaciones) incluyendo los siguientes. En general, controlar dichas una o más bombas de medicamento y la bomba de fluido portador en conjunción entre ellas, utilizando algoritmos con base en parte en un modelo matemático, facilita el control preciso sobre los cambios en la entrega de medicamento en el punto de entrega. Por ejemplo, los modelos descritos en este documento se pueden utilizar para predecir cuándo y cómo se debe cambiar el perfil de salida en la bomba de infusión de medicamento de tal forma que se logra un perfil de entrega particular en el punto de entrega. El retraso entre una activación de una bomba de infusión de medicamento y el tiempo cuando la cantidad apropiada del medicamento alcanza realmente el punto de entrega se puede reducir significativamente, facilitando de esta manera la entrega rápida de medicamento especialmente en unidades de cuidados intensivos. El control preciso sobre los perfiles de entrega de medicamento, asi como los sistemas de advertencia para detectar condiciones peligrosas, evitan las variaciones de entrega de medicamento que potencialmente ponen en peligro la vida y hacen que las bombas de infusión de medicamento sean más confiables y seguras. Además, el control preciso también habilita la capacidad de minimizar el volumen de fluido entregado, una consideración importante cuando se entregan medicaciones infundidas a pacientes con función de órgano comprometida. Los métodos y sistemas descritos en este documento también se pueden utilizar para predecir los perfiles de entrega de medicamento en el punto de entrega y activar alarmas si el perfil de entrega predicho está fuera de un rango admisible o seguro. Al utilizar una o más válvulas de resistencia, la resistencia de las cuales se puede controlar substancialmente continuamente o continuamente, el flujo se puede controlar de acuerdo con los ajustes deseados bajo presión aguas arriba sustancialmente constante .

A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y científicos que se utilizan en este documento tienen el mismo significado como se entiende comúnmente por alguien experimentado en la materia. Aunque se pueden utilizar los métodos y materiales similares o equivalentes a aquellos descritos en este documento, a continuación se describen métodos y materiales adecuados. Todas las publicaciones, solicitudes de patente, patentes, y otras referencias mencionadas en este documento se incorporan por referencia en su totalidad. En caso de conflicto, la presente especificación, incluyendo las definiciones, regirá. Además, los materiales, métodos, y ejemplos son ilustrativos solamente y no se pretende que sean limitativos.

Otras características y ventajas de la invención serán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada, y a partir de las reivindicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1A es un diagrama de bloques esquemático de un ejemplo de un sistema para controlar la entrega de fluido.

La Figura IB es un diagrama de bloques esquemático de otro ejemplo de un sistema para controlar la entrega de fluido .

La Figura 1C es una gráfica que muestra la relación entre un radio interno de un tubo y un flujo a través del tubo .

La Figura 2 es un diagrama de un ejemplo de una estructura de unión de flujo.

La Figura 3A es un diagrama de flujo de un ejemplo de una secuencia de operaciones para reducir el retraso de inicio de la entrega de medicamento.

La Figura 3B es una gráfica esquemática de un ejemplo de una concentración de un medicamento a lo largo de una trayectoria de fluido.

La Figura 3C es un diagrama de bloques de un circuito de realimentación .

La Figura 4 es un diagrama de flujo de un ejemplo de una secuencia de operaciones para controlar los perfiles de entrega de medicamento.

La Figura 5 es un diagrama esquemático de un sistema de computadora.

Las Figuras 6A-6C son un conjunto de gráficas que ilustran la reducción en ejemplos de retraso de inicio de la entrega de medicamento.

La Figura 7 es un conjunto de gráficas que ilustran control mejorado sobre los ejemplos de fieles de entrega de medicamento .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las invenciones descritas en este documento se pueden implementar en muchas formas. A continuación se describen algunas implementaciones útiles. Las descripciones de implementaciones de las invenciones no son descripciones de las invenciones, las cuales no están limitadas a las implementaciones detalladas descritas en esta sección, pero se describen en términos más amplios en las reivindicaciones.

Descripción General del Sistema La Figura 1A muestra un diagrama de bloques esquemático de un ejemplo de un sistema 100 para controlar la entrega de fluido, p.ej., en sistemas de bomba de infusión. El sistema 100 incluye múltiples bombas de infusión 105a, 105b y 105c (105, en general) que entregan fluidos (p.ej., medicamentos y fluidos portadores) a un objetivo 130. Los fluidos desde las múltiples bombas de infusión 105 se mezclan entre ellos en una estructura de unión de flujo 120 y se transportan a través de la trayectoria de fluido 123 y se entregan en el objetivo 130 en un punto de entrega 125. Las salidas de fluido de las bombas de infusión 105 se pueden controlar por medio de un dispositivo de computación 115, posiblemente en comunicación con un módulo de interfaz 110. Aunque el módulo de interfaz 110 se muestra como una unidad separada en la Figura 1A, en algunas implementaciones , el módulo de interfaz 110 puede residir en una bomba de infusión 105 o dispositivo de computación 150.

Los medicamentos entregados por las bombas de infusión 105 pueden incluir cualquier compuesto o composición que se pueda administrar en el objetivo en una forma liquida. Por ejemplo, los medicamentos pueden incluir medicinas, nutrientes, vitaminas, hormonas, tintes rastreadores, compuestos farmacéuticos, químicos, o cualquier otra sustancia entregada en el objetivo por razones preventivas, terapéuticas, o de diagnóstico. El objetivo 130 puede incluir cualquier ser vivo, por ejemplo un paciente humano, un animal, una planta. En algunas implementaciones, el objetivo 130 puede también incluir artículos no vivientes tales como un aparato (p.ej., una cámara de reacción) cuando se va a entregar una mezcla de fluido en una forma controlada.

La bomba de infusión 105 por lo general se utiliza para introducir fluidos, por ejemplo los medicamentos mencionados anteriormente, en una porción del objetivo. Por ejemplo, la bomba de infusión 105 se puede utilizar para introducir medicamentos en el sistema circulatorio de un paciente. En general, la bomba de infusión 105 administra una cantidad controlada de un fluido a través de un periodo de tiempo. En algunas implementaciones , la bomba de infusión 105 dispensa el fluido en un caudal continuo. En algunas implementaciones, la bomba de infusión 105 dispensa una cantidad predeterminada de fluido repetidamente después de intervalos de tiempo predeterminados. Por ejemplo, la bomba de infusión 105 puede estar configurada para dispensar 0.1 mi de un medicamento dado cada hora, cada minuto, etc. En algunas implementaciones, la bomba de infusión 105 puede estar configurada para dispensar un fluido bajo demanda, por ejemplo como lo ordena un personal de salud o incluso un paciente. En tales casos, la bomba de infusión 105 puede también incluir sistemas de protección contra sobredosis ara proteger contra la dispensación de cantidades potencialmente peligrosas. Por ejemplo, la bomba de infusión 105 puede ser una "bomba inteligente" que está equipada con características de seguridad (p.ej., alarmas y desconexión preventiva) que se activan cuando existe un riesgo de una interacción) de medicamento adversa, o cuando un operador establece | los parámetros de la bomba fuera de los limites de segurjidad especificados .

La bomba de infusión 105 puede también incluir uno o mas puertos para recibir una señal de control que controla una salida de fluido desde la bomba de infusión. Por ejemplo|, la bomba de infusión 105 puede incluir un puerto de bus universal en serie (USB, Universal Serial Bus) para recibir señales de control para un accionador que regula la presión al controlar la salida de fluido. En algunas implementaciones , la bomba de infusión 105 puede constar de un receptor inalámbrico (por ejemplo un receptor Bluetooth un receptor infrarrojo, etc.) para recibir la señal de control. En algunas implementaciones, la bomba de infusión 105 puede estar habilitada con i-Fi de tal forma que la bomba de infusión puede recibir la señal de control a través de una red inalámbrica tal como una red de área local inalámbrica (WLAN, Wireless Local Area Net ork) . En algunas implementaciones, la bomba de infusión 105 puede estar configurada para recibir la señal de control a través de cualquier combinación de redes alámbricas e inalámbricas En algunas implementaciones, una de las bombas de infusión (por ejemplo la bomba de infusión 105c) dispensa un fluido portador que se mezcla con los medicamentos (dispensados desde una o más de otras bombas de infusión) en una estructura de unión de flujo, y el fluido mixto se entrega en el objetivo. En general, la cantidad de volumen de los medicamentos que se entregan es pequeña y por lo tanto el fluido portador constituye una porción significativa del fluido que se entrega en el objetivo. Se pueden utilizar diferentes sustancias tales como materiales poliméricos como el fluido portador. Algunas características del fluido portador pueden incluir una capacidad de carga de medicamento adecuada, solubilidad en agua cuando está cargado con el medicamento, un rango adecuado de molécula o peso, un enlace de portador-medicamento estable en fluidos corporales, biodegradabilidad, no toxicidad, y biocompatibilidad general. En algunas implementaciones, puede ser deseable también que el fluido portador sea no- inmunogénico . Los fluidos portadores pueden transportar medicamentos en diferentes formas. En algunas implementaciones, el fluido portador actúa como una matriz y el medicamento se lleva distribuido uniformemente a través de la matriz. En algunas implementaciones, el fluido portador actúa como un solvente y el medicamento se disuelve dentro del fluido portador. En algunas implementaciones, el medicamento se puede también enlazar químicamente o magnéticamente con las moléculas del fluido portador. Se pueden utilizar diferentes materiales poliméricos , p.ej., polímeros solubles, polímeros biodegradables o bioerosionables , y polímeros mucoadhesivos, como el fluido' portador. Los fluidos portadores típicos en uso clínico común pueden incluir 0.9% cloruro de sodio (Salina Normal) y Dextrosa 5% en agua (D5W) aunque se pueden emplear otros fluidos portadores en algunas implementaciones .

Aunque la Figura 1A muestra solamente dos bombas de infusión 105a y 105b para dispensar medicamentos y solamente una bomba de infusión 105c para dispensar el fluido portador, también son posibles números mayores o menores de bombas de infusión. Por ejemplo, un sistema puede constar de solamente una bomba de infusión para dispensar un medicamento y una bomba de infusión para dispensar el fluido portador. En algunas implementaciones, se puede utilizar un número mayor de bombas de infusión (p.ej., tres o cuatro o incluso más) para dispensar los múltiples medicamentos. En algunas implementaciones, se pueden utilizar múltiples bombas de infusión para dispensar dos o más tipos diferentes de fluido portador.

En general, el fluido portador dispensados desde la bomba de infusión 105c y dichos uno o más medicamentos dispensados desde las otras bombas de infusión (p.ej., 105a y 105b) se mezclan conjuntamente en la estructura de unión de flujo 120. En algunas implementaciones, la estructura de unión de flujo 120 es un colector con una entrada principal 121 para acomodar el flujo de fluido portador y múltiples entradas auxiliares 122 para acomodar los flujos de medicamento. La forma, tamaño, y número de entradas de la estructura de unión de flujo 120 pueden depender del número de bombas de infusión 105 que se utilizan en el sistema. La estructura de unión de flujo 120 que se muestra en la Figura 1A consta de dos entradas auxiliares ocupadas para acomodar medicamentos dispensados desde las bombas de infusión 105a y 105b y una entrada principal 121 para acomodar el fluido portador dispensado desde la bomba de infusión 105c. Sin embargo, para mayor número de bombas de infusión, la estructura de unión de flujo 120 puede tener entradas principales 121 y/o entradas auxiliares 122 adicionales como sea necesario. En algunas implementaciones, la estructura de unión de flujo 120 puede incluir solamente un tipo de entrada en lugar de entradas principales y entradas auxiliares. En algunas implementaciones, la estructura de unión de flujo puede incorporar sensores de flujo/presión para medir y comparar el flujo de fluido real. Tales estructuras de unión de flujo pueden proporcionar datos adicionales que se pueden utilizar para confirmar que los caudales reales y que se pretenden estén en concordancia.

En algunas implementaciones, el sistema 100 incluye un módulo de interfaz 110 que sirve como una interfaz entre el dispositivo de computación 115 y las múltiples bombas de infusión 105. El módulo de interfaz 110 puede constar de un primer conjunto de puertos para comunicarse con el dispositivo de computación 115 y un segundo conjunto de puertos para comunicarse con las bombas de infusión 105. Los puertos para comunicarse con el dispositivo de computación 115 y las bombas de infusión 105 pueden ser sustancialmente diferentes. En algunos casos, el módulo de interfaz 110 puede servir como un puente entre el dispositivo de computación 115 y las bombas de infusión 105. Por ejemplo, si una bomba de infusión 105a está configurada para aceptar solamente entradas a través de un puerto en serie mientras que el dispositivo de computación 115 consta solamente de un puerto USB como un puerto de salida, el módulo de interfaz 110 solamente se puede utilizar para proporcionar comunicaciones entre la bomba de infusión 105a y el dispositivo de computación 115. En este caso, el módulo de interfaz 110 puede incluir un puerto de entrada de USB para aceptar las comunicaciones desde el dispositivo de computación 115 y un puerto de salida en serie para comunicarse con la bomba de infusión 105a. En tal caso, el módulo de interfaz 110 también incluye circuitos que están configurados para reenviar la comunicación recibida en el puerto de entrada de USB al puerto de salida en serie.

En algunas implementaciones , las múltiples bombas de infusión 105 en el sistema 100 pueden tener diferentes puertos de entrada. En tales casos, el módulo de interfaz 110 puede constar de diferentes puertos de salida configurados para comunicarse con diferentes bombas de infusión 105. En general, los puertos de entrada y/o salida del módulo de interfaz 110 pueden incluir, por ejemplo, un puerto en serie, un puerto paralelo, un puerto de USB, una interfaz de IEEE 1394, un puerto de Ethernet, un transmisor inalámbrico, un receptor inalámbrico, un módulo de Bluetooth, un puerto PS/2, un puerto RS-232, o cualquier otro puerto configurado para soportar las conexiones del módulo de interfaz 110 con el dispositivo de computación 115 y/o las bombas de infusión 105. El módulo de interfaz 110 puede también incluir circuitos adicionales para facilitar las comunicaciones entre diferentes tipos de puertos de entrada y salida.

El módulo de interfaz 110 se puede implementar utilizando cualquier combinación de módulos de software y/o hardware. El módulo de interfaz 110 se puede implementar como una unidad independiente o podría estar incorporado dentro de otro dispositivo, p.ej., el dispositivo de computación 115 o la bomba de infusión 105. En algunos casos, el módulo de interfaz 110 puede incluir un dispositivo de procesamiento que permite la implementación de funcionalidades adicionales en el módulo de interfaz 110. Por ejemplo, el módulo de interfaz 110 puede estar configurado para monitorear las bombas de infusión 105 (por ejemplo, en conjunción con diferentes sensores) y provee el dispositivo de computación 115 con realimentación apropiada en el desempeño de las bombas de infusión 105. En tales casos, el dispositivo de procesamiento en el módulo de interfaz 110 puede determinar si cierta información de realimentación se va a transmitir o no de vuelta al dispositivo de computación 115. En algunas implementaciones , el módulo de interfaz 110 puede también facilitar las comunicaciones entre las bombas de infusión 105. En algunas implementaciones, el módulo de interfaz 110 puede también identificar de manera única cada bomba de infusión y datos correspondientes.

El dispositivo de computación 115 puede incluir, por ejemplo, una computadora laptop, una computadora de escritorio, o un dispositivo inalámbrico tal como un teléfono inteligente, un asistente digital personal (PDA, Personal Digital Assistant) , un iPhone, y un dispositivo de tableta tal como un iPad©. El dispositivo de computación 115 puede estar configurado para ejecutar algoritmos que determinan la cantidad de fluidos que serán dispensados desde las bombas de infusión 105. En algunas implementaciones , los algoritmos e implementan por medio de software que puede incluir un conjunto de instrucciones legibles por computadora incorporadas de manera tangible en un dispositivo de almacenamiento legible por computadora. En algunas implementaciones, el dispositivo de almacenamiento legible por computadora puede ser un medio legible por computadora no transitorio, por ejemplo, un disco duro, disco compacto o un dispositivo de memoria. En algunas implementaciones, el dispositivo de computación 115 puede estar configurado para determinar la cantidad de fluidos que serán dispensados desde las bombas de infusión 105 con base en algunas implementaciones, en un modelo matemático que caracteriza el flujo de fluido a lo largo de la trayectoria de fluido 123. Por ejemplo, con base en el modelo matemático del flujo de fluido a lo largo de la trayectoria 123, el dispositivo de computación 115 puede determinar las cantidades de fluido que será dispensado desde las bombas de infusión 105 de tal forma que se logra un perfil de entrega de medicamento particular en el punto de entrega 125. El dispositivo de computación 115 comunica las cantidades determinadas a las bombas de infusión 105 ya sea directamente o por medio del módulo de interfaz 110. El dispositivo de computación 115 puede estar configurado para comunicarse con el módulo de interfaz 110 y/o las bombas de infusión 105 por medio de conexiones alámbricas, una red inalámbrica, o cualquier combinación de las mismas.

En algunas implementaciones , el sistema 100 incluye al menos una pantalla. La pantalla puede ser parte de uno o más del dispositivo de computación 115, el módulo de interfaz 110 o las bombas de infusión 105. En otras implementaciones, la pantalla puede ser también una unidad independiente acoplada a una o más de las bombas de infusión 105, o el módulo de interfaz 110. La pantalla puede también estar configurada para presentar una consola al usuario que muestra no solamente los parámetros numéricos, tipo de medicación, y detalles del sistema, sino también presenta representaciones gráficas en tiempo real de los perfiles de entrega de medicamento proyectados con base en los parámetros introducidos por un usuario. Con base en estos parámetros, el software asociado puede estar configurado para calcular y mostrar gráficamente el perfil de entrega de medicamento que se pretende (los valores seleccionados por el usuario) asi como el curso de tiempo de entrega de medicamento proyectado, por ejemplo, como se determina por el modelo. Cuando es relevante, se pueden superponer los limites de seguridad superior e inferior para las tasas de entrega de medicación en las gráficas, y también se pueden indicar puntos de inflexión clave e intervalos de tiempo. Las visualizaciones gráficas se pueden actualizar en tiempo real para reflejar los cambios en los parámetros tales como el caudal de fluido portador y el caudal de medicamento. En algunas implementaciones , la pantalla puede incluir una pantalla E Ink, pantalla de cristal liquido (LCD, Liquid Crystal Display) o una pantalla de diodo de emisión de luz (LED. Light Emitting Diode) . También se pueden utilizar dispositivos inalámbricos de mano tales como un iPhone® o un iPad® o similares como la pantalla.

En algunas implementaciones, el dispositivo de computación 115 puede estar configurado para monitorear los perfiles de flujo en diferentes partes del sistema 100. Se pueden desplegar uno o más sensores en las diferentes partes para detectar tales perfiles de flujo. Ejemplo, un sensor puede detectar la cantidad real de medicamento dispensado por la bomba de infusión 105a y proporcionar la información al dispositivo de computación 115 por medio de un circuito de realimentación. De manera similar, también se puede desplegar un sensor para detectar la cantidad de fluido portador dispensado por la bomba de infusión 105c. En algunas implementaciones, uno o más sensores pueden detectar diferentes parámetros del fluido mixto en la trayectoria de fluido 123. Tales parámetros pueden incluir, por ejemplo, un caudal o velocidad en un punto particular, cantidad de un medicamento particular en la mezcla, cantidad de fluido portador en la mezcla, etc. Los datos de los sensores se pueden analizar en el dispositivo de computación 115 (o posiblemente el módulo de interfaz 110) y representar gráficamente en una pantalla.

En algunas implementaciones , se puede activar una alarma visual y/o audible si se detectan ciertos parámetros de los perfiles de entrega de medicamento como fuera de un rango normal o seguro. Por ejemplo, si se determina que una cantidad de medicamento predicha (p.ej., por medio de un modelo predictivo) a ser entregada en un tiempo futuro está afuera de un rango permisible, se puede activar una alarma audible y/o visual. En algunas implementaciones, se puede activar una alarma con base en la detección de cuando al menos uno de un caudal de medicamento actual, un caudal de fluido portador actual o un perfil de entrega de medicamento predicho está fuera de un rango predefinido correspondiente. El rango predefinido correspondiente puede estar pre-almacenado (p.ej., en una librería de medicamentos o una base de datos para almacenar parámetros relacionados con medicamentos) y estar disponible para un dispositivo de computación que determina si se debe activar una alarma. La visualización gráfica puede también estar configurada para reflejar visualmente estas alarmas (por ejemplo, con valores intermitentes o con cambios de color) . El software puede también estar configurado para activar una alarma o advertencia con base no solamente en los valores no esperados o inseguros en el momento actual en el tiempo, sino también con base en tales valores que se predice que ocurran en el futuro si se mantienen los ajustes actuales. Además, el software puede estar configurado para monitorear el mal funcionamiento por medio de realimentación de las bombas, tal como el cese no planeado del flujo portador, y proporcionar advertencias en consecuencia. Si la alarma se activa o no se puede determinar por medio del dispositivo de computación 115, el módulo de interfaz 110, o una bomba de infusión 105. Tales alarmas y librerías de medicamento de parámetros de medicamento aceptables con los cuales se compara un perfil de medicamento particular se describen a mayor detalle en el documento de Patente de los Estados Unidos No. 5,681,285, el contenido completo del cual se incorpora en este documento por referencia.

La trayectoria de fluido 123 facilita la propagación de fluidos dispensados desde las bombas de infusión 105 (y se mezclan conjuntamente en la estructura de unión de flujo 120) al objetivo 130. En general, la trayectoria de fluido 123 termina en el punto de entrega 125. Cuando el objetivo 130 es un paciente humano o un animal, el punto de entrega 125 puede facilitar, por ejemplo, la entrega intravenosa, intra-ósea, subcutánea, arterial, intratecal, o epidural del fluido propagado a través de la trayectoria de fluido 123.

La trayectoria de fluido 123 puede incluir uno o más componentes. En algunas implementaciones , la estructura de unión de flujo 120 (p.ej., un colector) se puede considerar como parte de la trayectoria de fluido 123. La trayectoria de fluido 123 puede también incluir, por ejemplo, uno o más de un tubo (p.ej., un tubo intravenoso), un catéter (p.ej., un catéter de acceso vascular), una aguja, una espita, y una junta. En algunas implementaciones, los componentes de la trayectoria de fluido 123 se pueden representar utilizando uno o más parámetros estructurales correspondientes. Los parámetros estructurales pueden incluir, por ejemplo, el número de entradas en un colector, longitud, diámetro o volumen de un catéter, el número de veces en la trayectoria de fluido, y volumen de la trayectoria de fluido 123. En algunas implementaciones, la trayectoria de fluido 123 puede también incluir al menos porciones de una trayectoria de fluido entre una bomba de infusión 105 y la estructura de unión de flujo 120. En algunas implementaciones, el volumen de la trayectoria de fluido 123 se denomina como "volumen muerto". En algunas implementaciones, el término "espacio muerto" se utiliza como término equivalente para "volumen muerto" .

La Figura IB muestra un diagrama de bloques esquemático de otro ejemplo de un sistema 150 para controlar la entrega de fluido. El sistema 150 incluye múltiples fuentes de fluido 152a, 152b, y 152c (152, en general) que entregan fluidos (p.ej., medicamentos y fluidos portadores) a un objetivo 130. Los fluidos desde las múltiples fuentes 152 se mezclan entre ellos en la estructura de unión de flujo 120 y se transportan a lo largo de la trayectoria de fluido 123 y se entregan al objetivo 130 en el punto de entrega 125. Una o más de las fuentes de fluido 152 pueden ser un contenedor (tal como un contenedor de fluido intravenoso (IV)) desde el cual el fluido fluye a la estructura de unión de flujo 120 debido a la gravedad o métodos adicionales de entrega de fluido incluyendo, pero no limitado a, presurización (aplicada internamente o externamente) . Una o más de las fuentes de fluido 152 puede ser una bomba de infusión tal como la bomba de infusión 105 descrita anteriormente con referencia a la Figura 1A. En algunas implementaciones , se puede utilizar una combinación de contenedores y bombas de infusión como la pluralidad de fuentes de fluido 152. Por ejemplo, se puede proporcionar un medicamento desde un contenedor mientras que el fluido portador se proporciona desde una bomba de infusión .

El sistema 150 además incluye una válvula controlable 155 entre una fuente 152 y la estructura de unión de flujo 120. En algunas implementaciones , una válvula controlable 155 se puede colocar entre cada fuente 152 y la estructura de unión de flujo 120. Alternativamente, al menos una de las fuentes 152 puede estar conectada directamente a la estructura de unión de flujo sin una válvula controlable 155 que intervenga. En algunas implementaciones, cuando una válvula controlable 155 se coloca entre una fuente 152 y la estructura de unión de flujo 120, el sistema 150 puede también incluir una válvula de presión constante 160 entre la fuente correspondiente 152 y la válvula controlable 155. Por lo tanto, la válvula de presión constante 160 se ubica "aguas arriba" desde la válvula controlable 155.

La válvula de presión constante puede estar configurada para mantener una presión de aguas arriba constante para un fluido que fluye a través de la válvula controlable 155. En algunas implementaciones, la presión de aguas arriba constante también se puede mantener por medio de la fuente 152. Por ejemplo, si la fuente 152 es una bomba de infusión controlada, la bomba de infusión puede estar configurada para mantener la presión de aguas arriba constante. En algunos casos, la presión constante también se puede mantener por flujo de gravedad, flujo de bomba intravenosa, u otros mecanismos. En algunas implementaciones , la bomba intravenosa se puede utilizar para proporcionar una diferencia de presión en exceso de una capacidad nominal de una válvula de presión constante en linea 160.

La válvula controlable 155 puede estar configurada para ejercer una resistencia controlable al flujo que entra en la estructura de unión de flujo 120. Por ejemplo, la válvula controlable 155 puede estar configurada para restringir el flujo de acuerdo con los ajustes deseados bajo presión de aguas arriba constante. Los ajustes deseados se pueden deducir a partir de principios dinámicos de fluido, por ejemplo, al aplicar la siguiente ecuación: Q = (K -P -r4) / (n -1) (1) donde Q representa el flujo, K es una constante, P representa la diferencia entre la presión aguas arriba y aguas abajo, r es el radio del tubo que conecta la válvula de presión constante y la válvula controlable, n representa la viscosidad del fluido, y 1 es la longitud del tubo.

Debido a que la longitud del tubo es fija, para un fluido de viscosidad sustancialmente constante, el flujo es proporcional a la cuarta potencia del radio. Por lo tanto, el flujo se puede controlar si el radio (o área de sección transversal) del tubo se puede controlar utilizando la válvula controlable 155. Se pueden utilizar diferentes tipos de válvulas controlables 155 en los métodos y sistemas descritos en este documento. En algunas implementaciones , la válvula controlable 155 es una válvula de apriete que puede estar configurada para alterar el área de sección transversal de un tubo en el cual se coloca la válvula. Por ejemplo, la válvula controlable 155 puede incluir una mordaza o abrazadera que puede ejercer fuerza en el tubo para alterar el área de sección transversal del tubo. En algunas implementaciones, un manejo sustancialmente continuo del diámetro interior del área de sección transversal de la tubería 157 puede proporcionar lo necesario para la entrega precisa de los volúmenes de fluido especificados. La resistencia al flujo, en algunos casos, puede ser por porción al a una energía suministrada a las válvulas 155. La energía suministrada puede ser eléctrica, neumática, o de otra forma.

En algunas implementaciones, la válvula controlable 155 puede incluir uno o más accionadores que pueden ser controlados eléctricamente para variar la fuerza ejercida por la válvula en el tubo. Dichos uno o más accionadores pueden incluir, por ejemplo, una aleación de memoria de forma que cambia la forma con base en una magnitud de una corriente eléctrica que pasa a través de la aleación. La cantidad de fuerza ejercida por la válvula controlable 155 se puede controlar al variar, por ejemplo, la corriente a través de la aleación de memoria de forma.

Un ejemplo de una aleación de memoria de forma es Ni-Ti, una aleación de níquel-titanio. También se puede utilizar otra aleación de memoria de forma adecuada tal como cobre-zinc-aluminio-níquel, o cobre-alumi-nio-níquel . Las aleaciones de memoria de forma típicamente se someten a una transformación de una fase termo-elástica martensítica cuando está en una temperatura por debajo de la temperatura de transición de cambio de fase del material a una fase austenítica cuando se calienta mediante la temperatura de transición de cambio de fase. Por debajo de la temperatura de transición de cambio de fase, la aleación se deforma plásticamente, y permanece deformada hasta que se calienta mediante la temperatura de transición de cambio de fase en cuyo punto se revierte a una forma original. La resistividad característica del material de aleación de memoria de forma se puede utilizar para calentarlo a temperaturas por encima de la temperatura de cambio de fase correspondiente. Por ejemplo, mientras la corriente fluye a través de un elemento hecho de una aleación de memoria de forma, el elemento se puede calentar a una temperatura por encima de la temperatura de transición de fase. Esto su vez puede cambiar la forma del elemento. El elemento de aleación de memoria de forma se puede colocar en una válvula controlable 155 de tal forma que el elemento ejerce una fuerza variable en la mordaza o abrazadera de la válvula 155 en diferentes estados de deformidad .

En algunas implementaciones, una o más de las válvulas controlables 155 se pueden controlar por medio de señales eléctricas de control desde el módulo de interfaz 110. Las señales de control se pueden basar en una cantidad deseada de flujo a través de la válvula controlable 155 correspondiente y se pueden determinar utilizando los modelos predictivos descritos en este documento. En algunas implementaciones, los caudales desde las fuentes no son controlados por el módulo de interfaz, en cambio, el flujo es controlado mediante el control de las válvulas controlables 155 bajo una presión constante, lo cual se puede asegurar por la válvula de presión constante 160. En algunas implementaciones, el módulo de interfaz 110 se puede utilizar para controlar una o más fuentes 152 y una o más válvulas controlables 155. Por ejemplo, un flujo de medicamento se puede controlar por medio de una válvula controlable 155, mientras el fluido portador se controla por el control de la salida de la fuente. En algunas implementaciones , la señal de control del módulo de interfaz se puede convertir a una forma diferente (p.ej., una fuerza mecánica o neumática) para manejar el accionador.

La tubería 157 en la cual se coloca la válvula controlable está hecha por lo general de un material flexible (p.ej., silicona) de tal forma que una fuerza ejercida en la tubería 157 puede alterar la sección transversal de la tubería impactando de esta manera una cantidad de fluido que puede fluir a través del área de sección transversal. Sin embargo, otros materiales o estructuras que permiten la alteración de los caudales a través del tubo por medio de una válvula controlable 155 están dentro del alcance de esta divulgación.

Utilizando la ecuación (1), se puede calcular una relación entre el flujo Q y el radio interno r (y consecuentemente el área de sección transversal) para cualquier cambio dado en la presión P, longitud de tubería 1 y viscosidades de fluido n. La Figura 1C muestra una relación entre un radio interno de un tubo y el flujo Q asumiendo una caída de presión constante, longitud de tubería constante, y viscosidad del fluido constante. El ejemplo en la Figura 1C muestra que el caudal se reduce en una tasa no lineal 4 O mientras el radio del tubo se reduce en aproximadamente 10% (0.1X) del radio original (IX) . Debido a que la cantidad de energía consumida para controlar las válvulas controlables es por lo general menor que la cantidad de energía consumida para controlar las fuentes 152, el enfoque de válvula controlable se puede utilizar para aplicaciones de baja energía tales como sistemas de entrega de medicamento portátiles y/u operados por batería. Otros ajustes en los cuales se puede utilizar el sistema 150 incluyen, por ejemplo, unidades de cuidados intensivos, incluyendo aquellas que se especializan en el cuidado de pacientes pediátricos críticamente enfermos, salas de operación para la entrega de anestesia intravenosa, y salas de procedimientos de intervención incluyendo salas de cateterismo cardiaco.

Haciendo ahora referencia a la Figura 2, se ilustra un ejemplo del volumen muerto a través de un colector 205, un ejemplo de una estructura de unión de flujo. El colector 205 incluye cuatro entradas auxiliares 222 y una entrada principal 221. Las entradas auxiliares 222 facilitan las conexiones con los tubos 225 que se originan de las bombas de infusión de medicamento. La entrada principal 221 facilita una conexión con un tubo 230 que se origina de una bomba de infusión de portador. En algunas implementaciones , las bombas de infusión de medicamento y la bomba de infusión de portador pueden ser sustancialmente similares a las bombas de infusión 105 descritas con referencia a la Figura 1A. Un tubo 235 se conecta a la salida 232 del colector 205. El tubo 235 conecta al colector 205 a un catéter 240. En algunas implementaciones, el catéter 240 puede incluir un introductor o vaina de diferentes tamaños, tal como un introductor 9 Fr, una vaina 8 Fr, o una vaina 8.5 Fr . en algunas implementaciones , el catéter puede incluir cualquier catéter venoso central simple o de múltiples puertos estándar (incluyendo catéteres dimensionados para adultos o catéteres dimensionados para pacientes pediátricos), y catéteres de arteria pulmonar. En algunas implementaciones, el catéter puede ser un catéter venoso periférico, o un catéter intra-arterial, intra-óseo, intratecal, epidural, subcutáneo u otro dispositivo de catéter o cánula. En este ejemplo, el volumen muerto es el volumen entre el asterisco 210 y el asterisco 220. El asterisco 210 representa el punto donde un medicamento primero se une al fluido portador y el asterisco 220 denota el punto donde una mezcla de los medicamentos y el fluido portador entra a un objetivo (p.ej., el torrente sanguíneo del paciente). En este ejemplo, el asterisco 220 también representa el punto de entrega 125 descrito con referencia a la Figura 1A.

En general, el volumen muerto constituye un espacio que debe ser atravesado por la mezcla de medicamentos y el fluido portador antes de alcanzar el objetivo 130. En algunas implementaciones, el fluido portador se puede utilizar para acelerar la propagación a través del volumen muerto. Sin embargo, en algunos casos, incluyendo aquellas implementaciones donde los flujos de medicamento y/o portador son bajos, el volumen muerto puede provocar un retraso considerable de un medicamento dispensado por una bomba de infusión en alcanzar el objetivo 130. En algunas implementaciones, el volumen muerto actúa como un depósito para un medicamento que se entrega de forma inadvertida cuando los flujos se alteran. En algunas implementaciones, se puede evitar la discordancia entre el perfil de entrega que se pretende (con base en los medicamentos dispensados en una bomba de infusión correspondiente 105) y el perfil de entrega real en el punto de entrega 125 al controlar algorítmicamente el flujo en la trayectoria de fluido 123, con base, por ejemplo, en un modelo predictivo del flujo. Tales algoritmos pueden tomar en cuenta factores incluyendo, por ejemplo, el volumen muerto, los parámetros de la estructura de unión de flujo 120 (p.ej., un colector), componentes de la trayectoria de fluido 123 (p.ej., un tubo intravenoso, y un catéter intravascular , etc.), alteraciones en los caudales de los medicamentos y el fluido portador, y relaciones entre tales caudales. En algunas implementaciones, el control algorítmico apropiado del flujo en la trayectoria de fluido reduce (o al menos hace determinista) un retraso en la entrega de una dosis de medicamento que se pretende al objetivo 130 en un tiempo deseado.

Modelado del Flujo Mixto El modelado del flujo mixto (esto es, la mezcla de uno o más medicamentos y el fluido portador) puede permitir controlar algorítmicamente el curso del tiempo de la entrega (perfil de entrega) de los medicamentos haciendo de esta manera el uso de los sistemas de infusión de medicamento más seguro y más predecible. En algunas implementaciones, el modelo del flujo mixto se puede utilizar para proporcionar guía, monitoreo, visualización y control de la infusión de medicamento.

En algunas implementaciones, las visualizaciones con base en el modelo pueden mejorar la seguridad de las infusiones de medicamento al proporcionar visualizaciones gráficas de perfiles de entrega de medicamento futuros. Por ejemplo, las representaciones gráficas con base en el modelo pueden mostrar a los clínicos los resultados predichos de sus decisiones acerca de la dosificación del medicamento, los caudales del portador, y la selección de los catéteres de acceso vascular y colectores. En algunas implementaciones , el modelo también se puede utilizar para propósitos de entrenamiento. Por ejemplo, el modelo se puede utilizar como la base de un paquete de software educacional o simulador para clínicos en entrenamiento (enfermeras, médicos, farmacéuticos) en el comportamiento de vida real de los sistemas de infusión de medicamento.

En algunas implementaciones, modelar el flujo mixto incluye caracterizar el flujo utilizando diferentes ecuaciones que se derivan de los principios físicos. Debido a que diferentes parámetros se consideran y se toman en cuenta para el modelo, el modelo también se denomina como un modelo unificado. El modelo unificado toma en cuenta múltiples factores, incluyendo, un ejemplo, la difusión radial (moléculas que se mueven hacia las paredes de una tubería o catéter) , difusión axial (moléculas que se mueven a lo largo del eje de flujo), flujo laminar (flujo de fluido a granel suave), y propiedades físicas químicas de los medicamentos, y las interacciones entre estos y otros factores.

En algunas implementaciones, solamente se puede modelar el flujo de medicamento (o la concentración de medicamento a lo largo de la trayectoria de fluido con el tiempo) para controlar el perfil de entrega del medicamento. Se pueden utilizar diferentes modelos predictivos para modelar el flujo de medicamento, la concentración del medicamento y/o el flujo de fluido mixto. A continuación se describe un ejemplo de un modelo en relación con el modelado del flujo mixto. El modelo descrito se puede extender fácilmente para el modelado de otros flujos tales como el flujo de medicamento o el flujo de fluido portador. También se debe observar que el siguiente modelo se describe para propósitos ilustrativos y no se debe considerar limitativo. Otros modelos predictivos que caracterizan la concentración de medicamento a lo largo de la trayectoria de fluido con el tiempo, el flujo de medicamento, el flujo portador, o flujo mixto están dentro del alcance de la divulgación.

En algunas implementaciones , el flujo mixto se modela utilizando una ecuación de dispersión de Taylor que incluye parámetros para la difusión radial, difusión axial, y flujo laminar. La dispersión de Taylor éticamente tratar la dispersión longitudinal en tubos de flujo, pero también se puede expandir para cualquier tipo de flujo donde haya gradientes de velocidad. En algunas implementaciones, la dispersión de Taylor que se utiliza para modelar el flujo mixto se puede representar como: de dt donde D representa un coeficiente de difusión molecular, u representa una velocidad axial del fluido a través del tubo, x representa una distancia axial a lo largo del tubo, t representa el tiempo, R representa un radio del tubo, y c representa una concentración de una sustancia (p.ej., un tinte o un medicamento) . La pequeña barra sobre los parámetros u y c representa una media o valor promedio. El promedio de la concentración de la sustancia se calcula a través de una sección transversal del tubo. El flujo se asume generalmente como no turbulento y se puede representar utilizando un número de Reynolds bajo. El número de Reynolds es un número adimensional queda una medida de la relación de las fuerzas de inercia con respecto a las fuerzas viscosas y califica la importancia relativa de estos dos tipos de fuerzas para condiciones de flujo dadas.

En algunas implementaciones , la ecuación (2) se puede implementar numéricamente utilizando modelos de diferencia hacia adelante. Bajo una configuración experimental, el modelo que se representa por medio de la ecuación (2) se puede verificar al rastrear un tinte conforme este fluye a través de la vía de fluido por medio de mediciones cuantitativas de espectrofotometria . Los parámetros en el modelo se pueden determinar de diferentes formas. Por ejemplo, el coeficiente de difusión molecular D (la unidad de la cual puede ser cm2/s) se puede recuperar o calcular con base en mediciones conocidas, o se puede estimar experimentalmente con base en las propiedades de las moléculas del medicamento. En tales casos, el valor de D puede variar de un medicamento a otro. En algunas implementaciones , la velocidad axial media del fluido se puede calcular a partir del caudal total y las propiedades de la trayectoria de fluido 123. En algunas implementaciones, las ecuaciones relacionadas con el modelo se resuelven para la concentración de la sustancia (medicamentos, fluido portador, etc.) promediadas a través de la sección transversal de la trayectoria de fluido 123. Las ecuaciones se pueden resolver a través de la longitud de la trayectoria de fluido para un tiempo dado.

En algunas implementaciones, el modelo utiliza un volumen muerto empírico de la trayectoria de fluido 123 en lugar de un volumen muerto medido. El volumen muerto empírico toma en cuenta las irregularidades de la trayectoria de fluido 123 incluyendo, por ejemplo, cambios en el diámetro entre espitas, colectores, tubos, etc., y cambios en los ángulos (p.ej., los puertos de espita se pueden encontrar con los colectores en ángulos rectos) en la trayectoria de fluido 123. El volumen muerto empírico se puede determinar experimentalmente, por ejemplo, al examinar una serie de volúmenes muertos empíricos candidato y seleccionar uno que se ajuste mejor a una curva de control experimental en un sentido de mínimos cuadrados. En algunas implementaciones, también se pueden determinar experimentalmente otros parámetros de modelo. El uso de parámetros determinados empíricamente puede evitar la necesidad de modelado complicado, computacionalmente intenso con base en características físicas precisas de las configuraciones de infusión que pueden variar entre situaciones clínicas. De manera similar, también se pueden estimar o calibrar empíricamente otros parámetros (p.ej., parámetros relacionados con las propiedades de propagación de fluido a través de la trayectoria de fluido 123) utilizando una curva de control apropiada.

En algunas implementaciones, los parámetros, incluyendo los volúmenes muertos empíricos, se pueden almacenar en una librería electrónica que incluye información acerca de los conjuntos de infusión y sus componentes individuales tales como bombas de medicamento, colectores, tubería, catéteres (incluyendo lúmenes individuales de catéteres de múltiples lúmenes), conectores, espitas, etc. Esta librería de componentes del sistema de infusión se puede utilizar en conjunción con el sistema descrito en este documento. Los parámetros físicos que se pueden almacenar en tal librería incluyen el volumen muerto de cada elemento individual, y la información estructural tal como el diámetro interior, longitud, y arquitectura de la trayectoria de fluido. Tal información de la arquitectura puede incluir un número de dobleces de ángulo recto en la trayectoria de fluido (u otros cambios de ángulo de flujo) y cambios en el diámetro de la trayectoria de fluido. La información almacenada puede ser específica para cada elemento físico que se utiliza dentro de una vía de entrega de fluido. La librería electrónica puede estar integrada con el sistema descrito en este documento para su uso en cualquiera de los modos de visualización, predicción, y control. En algunas implementaciones , los detalles de cada elemento físico de vía de fluido disponibles para un clínico dentro de una institución se cargan en una librería de componentes específicos de la institución.

En algunas implementaciones, los catéteres y otros elementos del sistema de infusión se pueden identificar por medio de código de barras, RFID, o tecnología de marcación similar para facilitar la identificación fácil, automatizada o semi-automatizada de los catéteres o los otros elementos del sistema de infusión. Alternativamente, o en conjunción con tales métodos de identificación, los elementos se pueden seleccionar de la librería de componentes del sistema de infusión por medio de, por ejemplo, menos desplazables o desplegables proporcionados como parte de una interfaz de usuario .

En algunas implementaciones , resolver las ecuaciones del modelo unificado produce la concentración del medicamento a lo largo de la trayectoria de fluido 123 desde el punto donde un medicamento se une al torrente portador (p.ej., el punto 210 en la Figura 2) a la punta distal de un catéter intravascular (p.ej., el punto 220 en la Figura 2) en cualquier tiempo dado y predice cómo evolucionará la concentración a lo largo de la trayectoria de fluido 123. El conocimiento de la concentración del medicamento en diferentes porciones de la trayectoria de fluido 123 puede ser útil en la predicción de un curso de tiempo de la entrega de medicamento al objetivo 130. El conocimiento de tal curso de tiempo se puede utilizar para crear algoritmos de control que logran el control preciso de dosificación del medicamento. En algunas implementaciones, las ecuaciones se pueden resolver utilizando métodos de aproximación tales como una aproximación numérica de diferencia hacia adelante. La aproximación numérica de diferencia hacia adelante puede incluir dividir la trayectoria de fluido 123 (que, en algunas implementaciones, puede incluir un colector, un tubo intravenoso y un catéter) en muchos segmentos discretos pequeños. En tales casos, se puede calcular una solución para la concentración de medicamento en cada segmento para cada paso de tiempo incrementar, produciendo de esta manera un estimado preciso de la entrega de medicamento (por ejemplo, en el punto de entrega 125) a través del tiempo. En algunas implementaciones , también se pueden utilizar otros algoritmos de aproximación numérica, incluyendo otros métodos de diferencias finitas tales como aproximaciones numéricas de diferencia hacia atrás o diferencia central, para resolver las ecuaciones.

En algunas implementaciones, el control rápido de los cambios en marcha en la entrega del medicamento se basa en principios físicos que incluyen uno o más de una relación de caudal y concentración de medicamento con respecto a la entrega del medicamento, una relación de la concentración de medicamento en el fluido mixto con respecto a la relación del flujo de medicamento con el flujo portador, la transmisión rápida de alteraciones de flujo con base en la incompresibilidad del fluido y el cumplimiento limitado de los elementos de la trayectoria de fluido del sistema de infusión. En algunos casos, la entrega de medicamento (masa/tiempo) se puede considerar como sustancialmente igual al caudal (volumen/tiempo) por la concentración del medicamento (masa/volumen) . La concentración del medicamento en el fluido mixto es sustancialmente igual a la relación del flujo de fluido de medicamento dividido por el flujo de fluido (mixto) total (la relación siendo un número adimensional ) multiplicado por la concentración original del medicamento en el flujo de medicamento (sin mezclar) . En algunas implementaciones, se pueden hacer alteraciones del flujo de medicamento y el flujo portador en paralelo, de acuerdo con la relación del flujo de medicamento con respecto al flujo de fluido mixto en un valor constante. En algunas implementaciones, este tipo de control facilita mantener una concentración de medicamento constante en el fluido mixto y hacer cambios precisos en la entrega de medicamento como se describe adicionalmente en la siguiente sección. En algunas implementaciones, mantener concentraciones de medicamento mixto constantes se puede hacer en conjunción con algoritmos con base en modelos predictivos u otros algoritmos que no dependen directamente de los modelos predictivos.

En algunas implementaciones, los algoritmos que se basan en mantener una concentración de medicamento mixto constante (como se describió anteriormente) se pueden utilizar en conjunción con algoritmos integrados en modelos predictivos para minimizar la entrega de fluido total mientras se habilitan cambios rápidos y precisos en la entrega del medicamento .

Aplicaciones Los métodos y sistemas descritos en este documento se pueden utilizar en diferentes formas para lograr resultados útiles. Por ejemplo, los modelos predictivos tales como el modelo descrito anteriormente y otros principios descritos anteriormente, incluyendo el mantenimiento de concentración de medicamento mixto constante, se pueden aplicar en diferentes etapas de un proceso de entrega de medicamento en un sistema de entrega de medicamento (p.ej., el sistema 100 descrito con referencia a la Figura 1A) . Algunas aplicaciones tales se describen a continuación como ejemplos.

Reducción de Retraso de Inicio de la Entrega de Medicamento En algunos casos, los retrasos de inicio de la entrega de medicamento se pueden reducir al controlar las bombas de infusión de medicamento utilizando algoritmos con base en un modelo del flujo en la trayectoria de fluido. Tal retraso de inicio se puede manifestar en un retraso entre una activación de una bomba de infusión de medicamento y el tiempo en que la cantidad apropiada del medicamento alcanza realmente el objetivo tal como el torrente sanguíneo del paciente. Tales retrasos pueden tener importancia y consecuencias clínicas altas, particularmente en unidades de cuidados intensivos donde la administración rápida de medicamento podría ser importante y los caudales de infusión de portador y medicamento son por lo general bajos. Reducir el retraso al simplemente aumentar el caudal del fluido portador puede tener resultados indeseables. Por ejemplo, un nivel alto de flujo de fluido portador (si se mantiene) puede en ocasiones llevar a entrega excesiva de volumen a los pacientes. Disminuir el flujo del fluido portador, por otro lado, puede también disminuir la entrega del medicamento.

En algunas implementaciones , las proporciones de flujo de fluido portador y medicamento se pueden mantener en paso fijo (esto es, en una relación constante) para lograr una concentración fija del medicamento a lo largo de la trayectoria de fluido 123. Un control coordinado de la bomba de infusión de fluido portador en conjunción con las bombas de infusión de medicamento (p.ej., las bombas de infusión 105a y 105b en la Figura 1A) puede proporcionar control rápido y sensible por el mantenimiento proporcionalmente entre los medicamentos y el fluido portador en la trayectoria de fluido 123.

En algunas implementaciones, la reducción del retraso de inicio de la entrega de medicamento se puede lograr al ajusfar inicialmente flujos altos de portador y medicamento y mantener esos flujos por un periodo de tiempo dado, p.ej., un tiempo constante (con el tiempo constante definido como el volumen muerto, o el volumen muerto empírico, dividido por el caudal total), después regresar los flujos de portador y medicamento inmediatamente hacia abajo a niveles de estado estables. En algunas implementaciones , esto involucra ajustar inicialmente el flujo portador en la tasa máxima admisible y ajustar el flujo de fluido de medicamento en una tasa que logra una concentración de medicamento en la trayectoria de fluido igual a lo que será la concentración de medicamento cuando el flujo de portador y medicamento se reduzca a niveles de estado estable. Los flujos de portador y medicamento se mantienen inicialmente en niveles altos por un tiempo constante y después se reducen a niveles objetivo. Como se describió en la sección previa, mantener la proporcionalidad entre los flujos de portador y medicamento mantiene la concentración de medicamento constante. En tales implementaciones, puede haber un sub impulso breve de entrega de medicamento mientras los flujos se disminuyen, pero las tasas de entrega de medicamento objetivo se logran relativamente de forma rápida. Esto también proporciona un medio para limitar la entrega de volumen de fluido al paciente .

La Figura 3A muestra un diagrama de flujo 300 que representa un ejemplo de una secuencia de operaciones para reducir el retraso de inicio de la entrega de medicamento. La secuencia de operaciones que se muestra en el diagrama de flujo 300 se puede ejecutar, por ejemplo, en un sistema sustancialmente similar al sistema 100 descrito con referencia a la Figura 1A.

Las operaciones pueden incluir recibir (310) información del sistema en un dispositivo de procesamiento. La información del sistema puede incluir información y parámetros relacionados con un sistema de infusión de medicamento sustancialmente similar al sistema 100 descrito con referencia a la Figura 1A. En algunas implementaciones , la información del sistema incluye parámetros relacionados con uno o más de una estructura de unión de flujo (p.ej., un colector) , una bomba de infusión de medicamento, un catéter intravascular , una tubería intravenosa, etc. Por ejemplo, la información del sistema puede incluir información acerca del diámetro a la sección transversal de un tubo intravenoso, la tasa de salida máxima de una bomba de infusión, una longitud de un catéter intravenoso, un número de entradas de un colector, la posición de espitas en un tubo, y el material de un tubo. La información del sistema se puede utilizar para determinar los parámetros en las ecuaciones que se utilizan en el modelado del flujo en una trayectoria de fluido.

En algunas implementaciones, la información del sistema se introduce manualmente por un usuario (p.ej., un clínico) por medio de un dispositivo de entrada acoplado a un dispositivo de computación (p.ej., el dispositivo de computación 115). En algunas implementaciones , el dispositivo de computación puede estar configurado para acceder a una base de datos que almacena la información del sistema (p.ej., organizada, por ejemplo, como librerías) para diferentes sistemas. Por ejemplo, la información relevante para una bomba de infusión 105 se puede almacenar en la base de datos como una librería enlazada al tipo particular de bomba de infusión. De manera similar, la información acerca de otros componentes del sistema, tales como colectores, tubos, catéteres, etc., también se puede almacenar en la base de datos. La base de datos puede almacenar información, en algunas implementaciones, acerca de las propiedades físicas o químicas de medicamentos infundios individuales. La base de datos puede tan bienestar configurada para almacenar, por ejemplo, una historia visual y/o numérica de parámetros de entrada de la bomba y perfiles calculados de entrega de medicamento .

El dispositivo de computación puede estar configurado para acceder a la base de datos para recuperar información en un dispositivo de componente con la detección y/o identificación de la presencia del dispositivo de componente en el sistema. En algunas implementaciones, el dispositivo de computación identifica el dispositivo de componente con base en una entrada manual del usuario. En algunas implementaciones , el dispositivo de computación puede también estar configurado para identificar automáticamente el dispositivo de componente automáticamente, por ejemplo con la lectura de un marcador de identificación (p.ej., marcador de identificación de frecuencia de radio (RFID) , o un código de barras) del dispositivo de componente. En tales casos, el dispositivo de computación puede comunicarse con un lector de marcador (p.ej., un lector de RFID o un escáner de código de barras) para identificar el dispositivo de componente. El lector de marcador puede identificar un dispositivo de componente y proveer al dispositivo de computación con los parámetros relacionados (p.ej., parámetros estructurales) asociados con el dispositivo de componente. En algunos casos, los parámetros asociados con el dispositivo de componente se pueden recuperar desde una base de datos. Parte de tal información también se puede facilitar por medio de tecnología de comunicación de campo cercano (NFC, Near Field Communication) .

Las operaciones también incluyen recibir (320) información de dosis en un dispositivo de computación. La información de dosis puede ser recibida en el dispositivo de computación manualmente desde un usuario (p.ej., un clínico) o recuperada automáticamente desde una base de datos. La información de dosis puede incluir diferentes parámetros, por ejemplo, una cantidad objetivo de medicamento a ser entregada en el objetivo, un tiempo de entrega de medicamento, un caudal de portador QCf un caudal de medicamento Qd, un caudal total QT, una tasa de entrega de medicamento dd, una tasa de entrega de medicamento objetivo ddtarget, una tasa de estado estable ss, flujo portador máximo admisible Qcraax, un flujo de portador de estado estable objetivo QCSS/ una concentración de medicamento abastecido c^, etc. Algunos de estos parámetros pueden ser calculados a partir de otros parámetros; por ejemplo, el caudal total se puede calcular como la suma del caudal de medicamento Qd y el caudal de fluido portador Qc. En algunas implementaciones, la información de dosis también puede incluir información acerca de los rangos seguros asociados con un medicamento dado. Tal información puede ser utilizada para activación de alarmas por sobredosis.

Las operaciones pueden también incluir determinar (330) parámetros de flujo. Los parámetros de flujo pueden incluir, por ejemplo, caudal de medicamento en un estado estable Qdssr caudal total en estado estable QSSI concentración de flujo mixto en estado estable css, una proporcionalidad constante entre el caudal de portador de estado estable y el caudal de medicamento de estado estable, etc. En algunas implementaciones , los parámetros de flujo inicial se determinan como una combinación de los valores recibidos y calculados. Por ejemplo, el nivel de flujo de portador inicial se puede establecer en el nivel máximo Q,cmax y el flujo de medicamento inicial se puede establecer en una tasa que logra una concentración de medicamento mixto (en la porción más proximal, aguas arriba, del fluido mixto) igual a la concentración de medicamento de estado estable deseada.

En algunas implementaciones, determinar los parámetros de flujo puede incluir determinar la concentración de estado estable css del flujo mixto (esto es, la mezcla de fluido de medicamento y portador) (333). La concentración de estado estable del flujo mixto se puede calcular, por ejemplo, a partir de los valores de Qdss y QTss- Tales cálculos se pueden representar utilizando las siguientes ecuaciones: Qdss - ddtarget / d (3) QTss = Qcss + Qdss (4) Css = (Qdss / QTss ) * Cd (5) Determinar los parámetros del flujo puede también incluir determinar la constante de proporcionalidad p (335).

En algunas implementaciones , la constante de proporcionalidad representa la relación entre el flujo portador de estado estable y el flujo de medicamento de estado estable y está dada por: P = Qcss/ Qdss (6) Las operaciones pueden también incluir iniciar los flujos de fluido de medicamento y de portador (340), de acuerdo con los parámetros de flujo determinados, y la información del sistema y dosis recibida. En algunas implementaciones, el flujo de fluido portador se inicia en la tasa máxima admisible tal que: QC = Q, (7) En algunas implementaciones, el flujo de medicamento se puede iniciar de tal forma que la constante de proporcionalidad se mantiene para el flujo portador máximo admisible. En tales casos, el flujo de medicamento está dado por : Qd = Qcraax / P (8) Las operaciones además incluyen monitorear la concentración del medicamento (350) a lo largo de la trayectoria de fluido en el tiempo utilizando, por ejemplo, el modelo de diferencia hacia adelante con base en la ecuación de dispersión de Taylor (ecuación 2) . Esto puede incluir resolver la concentración de medicamento como una función de la distancia axial x a lo largo de la trayectoria de fluido y el tiempo t. La concentración de medicamento se puede representar por lo tanto como c(x, t) . En algunas implementaciones , se monitorea la tasa de entrega de medicamento dd en el punto de entrega. Representar la longitud efectiva del tubo o trayectoria de fluido como L, la cantidad de medicamento entregado se puede representar como: dd = c(L,t)*QT (9) Las operaciones además incluyen verificar periódicamente (360) si la tasa de entrega de medicamento en el punto de entrega coincide sustancialmente con la tasa de entrega de medicamento objetivo ddtarget- En algunas implementaciones, los intervalos de tiempo se pueden representar, dt. Si la tasa de entrega de medicamento no coincide con la tasa de entrega objetivo, el monitoreo se repite después de otro intervalo de tiempo dt.

Si la tasa de entrega de medicamento dd en el punto de entrega coincide sustancialmente con la tasa de entrega de medicamento objetivo ddtarget, las operaciones pueden incluir ajustar (370) el flujo de medicamento y el flujo portador. En algunas implementaciones , uno o más de Qc y Q¿ se reducen en una forma controlada. Por ejemplo, justo después de que dd alcanza la tasa de entrega de medicamento objetivo ddtarget, Qc y/o Qd pueden todavía estar en los valores iniciales altos. En tales casos, Qc y Qd pueden tener que reducirse mientras se mantiene la tasa de entrega de medicamento objetivo ddtarget así como la proporción del flujo de medicamento y el flujo de fluido portador representada por p. En algunas implementaciones, Qc y Qd se ajustan al controlar las bombas de infusión respectivas.

En algunas implementaciones, Qc y/o Q se ajustan con base en predecir una concentración del medicamento que llegara al punto de entrega después de un tiempo particular. Esto se puede hacer utilizando el modelo de flujo en la trayectoria de fluido. Por ejemplo, se puede utilizar una velocidad actual del fluido mixto (derivada, por ejemplo, de QT y posiblemente la arquitectura de la trayectoria de fluido) para encontrar una posición i que llegaría en el punto de entrega después de un tiempo dt si se mantiene el QT actual. Esta posición se puede determinar, por ejemplo, como: Xl - L - U(tcurrent) dt (10) donde L es la longitud de la trayectoria de fluido que se utiliza en el modelo y u (tcurrent) es la velocidad actual of del fluido mixto. En el caso anterior, la concentración del medicamento esperada después del tiempo dt está por lo tanto dada por c(xi, tCUrrent) que se calcula utilizando el modelo. En algunas implementaciones, la concentración de medicamento calculada se puede utilizar para calcular nuevos caudales que mantendrían la tasa de entrega de medicamento objetivo ddtarget en el punto de entrega. Por ejemplo, los nuevos caudales se pueden calcular como: G riew— ddtarget /c(Xl, tcurreiit) (11) Qdnew = QTnew / ( 1 + p ) (12) Qcnew— QTnsw - Qdnew (13) donde QTnew, Qdnew, y Qcnew, representan el nuevo caudal total, el nuevo caudal de medicamento, y el nuevo caudal de fluido portador, respectivamente. El caudal de fluido portador existente y el caudal de medicamento existente se pueden reemplazar por los nuevos caudales calculados como: Qc=Q,cnew (14) Qd— Qdnew (15) Las operaciones pueden también incluir verificar (380) si la concentración de medicamento en el punto de entrega coincide sustancialmente con la concentración de estado estable css. Esto se puede representar como: c(L,t) = css? (16) algunas implementaciones, la verificación se puede llevar a cabo periódicamente después de los intervalos de tiempo dt. Si no se alcanza la concentración de estado estable, las operaciones pueden incluir ajustar (370) nuevamente el flujo de los fluidos de medicamento y de portador. Si se alcanza la concentración de estado estable, las operaciones pueden incluir mantener (390) los flujos de fluido de medicamento y de portador en los últimos niveles calculados. En tales casos, se cumplen las siguientes condiciones : dd = ddtarget ( 17 ) c(x, t = Cs (18) para toda x a lo largo de la trayectoria de fluido.

En un caso de uso ejemplar de la secuencia de operaciones descritas anteriormente, un clínico puede inicialmente escoger un flujo portador objetivo y un flujo portador máximo admisible, así como la tasa de entrega de medicamento objetivo. La elección del clínico se recibe entonces en el dispositivo de computación que controla las bombas de infusión. También se introducen, detectan o reciben las características del sistema de infusión (colector, catéter intravascular, y cualquier tubería intravenosa que se puede utilizar) , de tal forma que el volumen muerto o el volumen muerto empírico se pueden considerar en los cálculos. Inicialmente, el flujo portador se mantiene en el nivel máximo posible y el flujo de medicamento se establece en un nivel que logra una concentración de medicamento a lo largo de la porción aguas arriba de la trayectoria de fluido idéntica a lo que será la concentración de medicamento final cuando los flujos portador y de medicamento se reducen a niveles de estado estable. Conforme las bombas de infusión arrancan, el medicamento se precipita rápidamente a la trayectoria de fluido hacia el paciente, atravesando el volumen muerto del sistema de infusión. Conforme el medicamento se mueve a lo largo de la trayectoria de fluido, el modelo se utiliza para rastrear el progreso. La Figura 3B muestra una gráfica esquemática ejemplar de la concentración del medicamento a lo largo de la trayectoria de fluido (denominada en la figura como "distancia a lo largo de la trayectoria de fluido") en un momento dado en el tiempo. El punto 395 representa la ubicación donde el medicamento y el fluido portador se juntan, y el punto 396 representa la ubicación donde el flujo mixto entra al torrente sanguíneo del paciente. La curva 392 muestra la difusión del borde inicial del medicamento, que es por lo cual tiene la apariencia de una onda en lugar de una función escalonada.

Continuando con el ejemplo, el modelo hace seguimiento del flujo y concentración de medicamento (entrega de medicamento) que alcanza el paciente (esto es, que alcanza el punto donde termina el catéter de acceso vascular en el torrente sanguíneo) . La tasa de entrega de medicamento (masa/tiempo) se puede representar como el caudal de fluido (volumen/tiempo) por la concentración de medicamento (masa/volumen) . Haciendo referencia nuevamente a la Figura 3B, conforme el borde inicial del frente de onda alcanza el paciente, la entrega de medicamento sube hasta que en cierto punto 393, se logra la entrega de medicamento objetivo. En este punto, los cálculos del modelo se pueden utilizar en una forma de control de "realimentación inteligente" o "adaptable" para anticipar la concentración de medicamento que alcanzaría el paciente un incremento diminuto de tiempo después de que el flujo se mantuviera sin cambios. Con base en este conocimiento de la próxima entrega de medicamento potencial, los flujos de portador y de medicamento se pueden ajusfar para mantener la entrega de medicamento en la tasa objetivo. La proporcionalidad entre el flujo de portador y de medicamento se mantiene de tal forma que la concentración de medicamento a lo largo del reposo de la trayectoria de fluido permanece en el mismo nivel fijo. En cada incremento de tiempo, los flujos de medicamento y de portador se ajustan hacia abajo, siempre manteniendo la concentración de medicamento fija a lo largo del reposo de la trayectoria de fluido, hasta que la concentración de medicamento de meseta llegar al torrente sanguíneo del paciente. En este punto, el flujo de portador y de medicamento están ambos en las tasas de estado estable deseadas, y la entrega de medicamento también está en el estado estable objetivo.

Aunque los cambios al flujo de portador y de medicamento se hacen en las bombas de infusión, estos cambios en el flujo son se transmiten aproximadamente de manera instantánea al "extremo del paciente" de la trayectoria de fluido debido a la naturaleza incompresible del fluido.

En algunas implementaciones , los algoritmos como se describe para controlar el inicio rápido de la entrega de medicamento también proporcionan un medio para limitar la entrega de volumen de fluido al paciente; esto puede ser lo más importante para pacientes que, debido a disfunción del sistema orgánico, pueden no tolerar volumen en exceso. En comparación con los medios convencionales para iniciar el medicamento (introducir un medicamento en el caudal deseado mientras se deja el flujo del fluido portador sin cambios), los algoritmos de inicio rápido, tal como se describe aquí, entregan fluido total adicional mínimo.

Un ejemplo de un circuito de realimentación de algoritmo se muestra esquemáticamente en la Figura 3C. En esta ilustración, la entrada (I) 397 es el flujo de medicamento y de portador, por ejemplo, como se establece en las bombas de infusión. Entre las bombas y el paciente, los factores tales como la difusión y el volumen muerto pueden afectar el curso del tiempo en que el medicamento alcanza el paciente (O) 398. La realimentación obtenida utilizando el modelo descrito anteriormente se puede utilizar para hacer los ajustes apropiados 399 a la entrada 397 como se indica por un 7 O circuito de realimentación en la Figura 3C.

Control de Cambios en los Perfiles de Entrega de Medicamento En algunos casos, las bombas de infusión se pueden ajustar para cambiar un perfil de entrega de medicamento (por ejemplo para cambiar una dosis) que se va a entregar al objetivo. En algunos casos, la disparidad entre la temporización de los cambios a los ajustes de la bomba y el tiempo real en que la dosis de medicamento objetivo alcanzar el objetivo (p.ej., el torrente sanguíneo de un paciente) puede ser significativa. Los métodos y sistemas descritos en este documento también se pueden utilizar para lograr control preciso de los cambios en los perfiles de entrega de medicamento.

En algunas implementaciones , los cambios en marcha en los perfiles de entrega de medicamento (p.ej., aumentos o disminuciones) se pueden lograr casi instantáneamente por medio de ajustes en el flujo total (medicamento más portador) . Tales ajustes se pueden basar en mantener proporcionalidad entre los flujos de portador y de medicamento, y por lo tanto una concentración fija del medicamento a lo largo de la trayectoria de fluido. Por ejemplo, para duplicar la entrega de medicamento, el flujo total se puede aumentar al doble al duplicar cada uno de los flujos de portador y te medicamento. Por lo general, la incompresibilidad del fluido permite que tales cambios en el flujo se reflejen inmediatamente en el extremo del objetivo de la trayectoria de fluido. En algunas implementaciones , debido a que la concentración de medicamento se mantiene constante a lo largo de la trayectoria de fluido, los cambios en los perfiles de entrega de medicamento objetivo (masa/tiempo) se pueden reducir a cambios en el flujo total (volumen/tiempo) , con el modelo siendo utilizado en el cálculo de flujos de medicamento y de portador apropiados.

La Figura 4 muestra un diagrama de flujo 400 que representa una secuencia ejemplar de operaciones para controlar los perfiles de entrega de medicamento. La secuencia de operaciones que se muestran en el diagrama de flujo 400 se puede ejecutar, por ejemplo, en un sistema sustancialmente similar al sistema 100 descrito con referencia a la Figura 1A.

Las operaciones pueden incluir recibir (410) información del sistema en un dispositivo de procesamiento. La información del sistema recibida puede ser sustancialmente similar a la información del sistema descrita anteriormente con referencia a las operaciones 310 en la Figura 3A. La información del sistema puede ser recibida por medio de entradas manuales o automáticas. Por ejemplo, la información del sistema se puede introducir manualmente por un usuario (p.ej., un clínico) por medio de un dispositivo de entrada acoplado a un dispositivo de computación (p.ej., el dispositivo de computación 115) . Alternativamente, la información del sistema también se puede recuperar (p.ej., desde una base de datos) o identificar automáticamente (p.ej., por medio de la lectura de un marcador de RFID, o un código de barras) de un dispositivo de componente.

Las operaciones también incluyen recibir (420) información de dosis. En algunas implementaciones , la información de dosis puede incluir un flujo de fluido portador y flujo de medicamento iniciales (representados como Qco y Qaot respectivamente) . En algunos casos, los flujos iniciales pueden ser los flujos en el estado estable. La información de dosis puede ser recibida desde un usuario (p.ej., un clínico) o recuperada automáticamente. Por ejemplo, los valores de flujo inicial pueden ser recibidos desde las bombas de infusión, o desde uno o más sensores que monitorean los caudales que se dispensan por medio de las bombas. La información de dosis debe también incluir cambios deseados en los perfiles de entrega de medicamento objetivo ddtarget en uno o más puntos de tiempo futuro. Los cambios deseados pueden ser recibidos por adelantado o en tiempo real (esto es, en puntos de tiempo sustancialmente cercanos cuando se desean los cambios). En algunas implementaciones, puede haber una pluralidad de perfiles de entrega de medicamento objetivo correspondientes a diferentes puntos de tiempo futuro. El perfil de entrega de medicamento objetivo inicial se puede representar como ddtargetor y los perfiles de entrega de medicamento objetivo subsecuentes se pueden representar como ddtargeti, ddtaiget2, etc.

Las operaciones también incluyen determinar (430) parámetros iniciales relacionados con el flujo de medicamento y el flujo de fluido portador. Por ejemplo, determinar los parámetros iniciales puede incluir calcular una concentración de medicamento inicial y el factor de proporcionalidad p entre los flujos de portador y de medicamento. En algunas implementaciones , el estado inicial es el estado estable, esto es, los fluidos de medicamento y de portador han estado corriendo previamente lo suficiente para lograr alguna entrega de medicamento de estado estable. Determinar los parámetros iniciales puede también incluir calcular el perfil de entrega de medicamento inicial gue, por ejemplo, se puede calcular como: ddtargetO = QdQ * Cd (19) En algunas implementaciones, los parámetros iniciales pueden también incluir el caudal total en el estado inicial, el cual se puede calcular como la suma de los caudales para el fluido de medicamento y el de portador, como: QTO = QcO + QdO (20) La concentración de medicamento mixto en el estado inicial también se puede calcular, por ejemplo, como: css = (Qdo / QTO ) * Cd (21) La proporcionalidad se puede calcular, por ejemplo, como : P = Qco / Qdo (22) Las operaciones también incluyen recibir (440) nuevo perfil de entrega objetivo. El nuevo perfil de entrega objetivo puede ser recuperado de una lista precargada (p.ej., proporcionada por un usuario con la información de dosis) o recibida en tiempo real. En algunas implementaciones, se pueden recuperar nuevos perfiles de entrega objetivo desde la lista precargada en puntos en el tiempo preestablecidos.

Las operaciones además incluyen determinar (450) nuevos caudales para ajustarse al nuevo perfil de entrega objetivo.

Los nuevos caudales pueden entonces ser utilizados por medio de un dispositivo de computación para ajustar las bombas de infusión en puntos en el tiempo particulares correspondientes a los cambios de perfil de entrega. Por ejemplo, los nuevos caudales correspondientes al perfil de entrega ddta rgeti se pueden utilizar para ajustar las bombas de infusión de tal forma que el perfil de entrega ddtargeti entra en efecto en un tiempo particular ti . En algunas implementaciones , los nuevos caudales se determinan por adelantado de los puntos en el tiempo particulares. En algunas implementaciones, calcular los nuevos caudales se basa en mantener la concentración de medicamento de estado estable Css constante al mantener el factor de proporcionalidad p sin cambios. En algunas implementaciones, el nuevo caudal total QT1 se puede calcular como: QTl = ddtargetl / Css (23) El nuevo flujo de medicamento se puede calcular, por ejemplo, como: Qdi = QTI / ( 1 + p ) (24) El nuevo flujo portador se puede calcular, por ejemplo, como una diferencia entre el nuevo flujo total y el nuevo flujo de medicamento como: Qci-QTi-Qdi (25) Los caudales existentes se pueden entonces reemplazar con los nuevos caudales calculados de tal forma que el nuevo perfil de entrega entra en efecto en un punto en el tiempo particular. Las operaciones también incluyen mantener (460) los nuevos caudales hasta un punto en el tiempo (p.ej., T2) cuando tiene lugar el siguiente perfil de entrega. En algunas implementaciones, la operación 440 se repite en T2 para un perfil de entrega de medicamento ddtarget2 correspondiente, y posiblemente un nuevo flujo total Qr¿>. En algunas implementaciones, la concentración de medicamento mixto css y el factor de proporcionalidad p quedan sin cambios para el nuevo perfil de entrega de medicamento ddtargeti- Mantenimiento del Estado Estable En algunas implementaciones, después de que se ha logrado un perfil de entrega de medicamento objetivo, puede haber un periodo de tiempo durante el cual los flujos de medicamento y de portador se mantienen en niveles particulares y no se anticipan cambios sustanciales por un periodo de tiempo. En algunas implementaciones , los métodos y sistemas descritos en este documento se pueden utilizar para minimizar la cantidad de fluido portador que se entrega al objetivo. Esto se puede hacer, por ejemplo, al disminuir lentamente el caudal de fluido portador a un caudal objetivo especificado durante la fase de mantenimiento. La tasa de disminución en el flujo de fluido portador se puede escoger con base en el modelo para mantener la entrega de medicamentos sustancialmente dentro de un rango particular alrededor de la tasa de entrega objetivo. El rango particular se puede escoger, por ejemplo, por un clínico. En algunas implementaciones, conforme el caudal de fluido portador se ajusta gradualmente hacia abajo, la concentración de medicamento aumenta lentamente a lo largo de la trayectoria de fluido. En tales casos, el flujo de fluido portador objetivo se puede lograr a través de un periodo de tiempo, permitiendo de esta manera la optimización de la entrega de fluido total. El modelo se puede utilizar para rastrear la concentración calculada de medicamento a lo largo de la trayectoria de fluido. En algunos casos, si se vuelve necesario un cambio de entrega de medicamento en cualquier punto durante la fase de mantenimiento (ya sea durante la disminución de la tasa de fluido portador o después de que se haya alcanzado el flujo portador objetivo) , tal cambio se puede hacer como se describió en la sección previa para lograr un nuevo perfil de entrega de medicamento objetivo deseado .

Fase de Cese de Medicamento En general, el cese de la entrega de medicamento se puede lograr sustancialmente de manera similar a una disminución en la entrega de medicamento. En algunas implementaciones , la proporcionalidad p entre los flujos de portador y de medicamento se cambia gradualmente durante la fase de cese de medicamento. Esto permite que se mantenga un flujo portador típicamente pequeño durante la fase de cese, por ejemplo, para mantener el acceso venoso al paciente y entregar medicamento dentro del volumen muerto a una tasa despreciable de entrega al paciente. En algunas implementaciones, el modelo permite el cálculo de la concentración restante de medicamento a lo largo de la trayectoria de fluido durante este periodo de "lavado". Si, por alguna razón, el flujo de portador y/o de medicamento se aumenta durante este tiempo, tal cálculo toma en cuenta el medicamento restante a lo largo de la trayectoria de fluido y asegura que no se entregue un bolus indeseable de medicamento en el objetivo.

Control de Múltiples Medicamentos y Portadores Aunque, las aplicaciones anteriores han sido descritas generalmente con referencia a solamente un flujo de medicamento y un flujo de fluido portador, se puede controlar un número mayor de flujos sin desviarse del alcance de la presente divulgación. En algunas implementaciones , se pueden entregar múltiples medicamentos a través de la misma trayectoria de fluido utilizando un solo flujo de fluido portador. En algunas implementaciones, un almacén de datos apropiado, ejemplo una librería electrónica de múltiples medicamentos, puede proporcionar guía en cuanto a cuáles medicamentos se pueden entregar de manera segura juntos a través de la misma trayectoria de fluido. El almacén de datos, tal como la librería electrónica de múltiples medicamentos, puede ser accesible por medio del dispositivo de computación que controla las bombas de infusión para lograr perfiles de entrega seguros. En caso de que se intente entregar medicamentos no compatibles (p.ej., medicamentos que pueden reaccionar con otro para producir sustancias o medicamentos dañinos que pueden reducir la eficacia uno del otro) juntos, el dispositivo de computación puede estar configurado para activar una alarma o evitar de otra forma la entrega que se pretende con base en la información del almacén de datos. 8 O Además de identificar estos tipos de interacciones de medicamentos-medicamento, en algunas implementaciones, cuando se entregan dos o más medicamentos a través de una trayectoria de fluido con un solo fluido portador, a cada medicamento se le puede asignar una "criticidad" con base en parámetros clínicos. Las tasas de criticidad se pueden relacionar en algunas implementaciones con la media vida del medicamento y potencia (p.ej., grado de capacidad de cambiar los parámetros hemodinámicos para una dosis dada de medicamento vasoactivo) así como el objetivo biológico, entre otros factores. Se pueden asignar las varianzas admisibles para cada medicamento, proporcionando la capacidad de controlar la entrega de un medicamento dado mientras se mantienen los niveles de entrega de los otros medicamentos en fundidos a través de la misma línea dentro de rangos seguros y terapéuticamente deseables. Las varianzas admisibles para medicamentos individuales, así como las tasas de "criticidad", se pueden incorporar en algunas implementaciones en una nueva versión, extendida de la librería de múltiples medicamentos (el almacén de datos mencionado anteriormente) .

Cuando se entregan juntos múltiples medicamentos, p.ej., al mismo paciente, en algunas implementaciones los medicamentos se pueden mezclar conjuntamente en cantidades apropiadas y dispensar desde una sola bomba de infusión de medicamento. En algunas implementaciones , cada uno de los múltiples medicamentos se puede dispensar desde una bomba de infusión de medicamento separada y mezclar conjuntamente en una estructura de unión de flujo tal como un colector. En tales casos, cada una de las múltiples bombas de infusión de medicamento asi como la bomba de infusión de fluido portador se puede controlar en la forma coordinada que se describió anteriormente. Por ejemplo, el modelo se puede utilizar para calcular las concentraciones de cada uno de los medicamentos a lo largo de la trayectoria de fluido en cualquier momento en el tiempo. El modelo también se puede utilizar para calcular el perfil de entrega de cada medicamento en el punto de entrega. Para cada medicamento, todos los demás flujos de medicamento combinados con el flujo portador se pueden tratar como un solo flujo portador combinado, y el modelo se puede aplicar para predecir el perfil de entrega de cada medicamento. En algunas implementaciones, estas predicciones pueden también servir como la base para las visualizaciones como se describe para el caso de medicamento más portador simple en este documento.

Para mejorar el control de la entrega de múltiples medicamentos desde múltiples bombas de infusión de medicamento por medio de una sola trayectoria de fluido (como se describió anteriormente) , en algunas implementaciones, dependiendo de la criticidad y la varianza admisible, los medicamentos individuales se podrían asignar a puertos apropiados en una estructura de unión de flujo tal como un colector. Éste proceso de asignación puede hacer uso de parámetros tales como volumen muerto o volumen muerto empírico recuperado desde una librería electrónica de parámetros establecidos de catéter o infusión. Por ejemplo, un medicamento con criticidad alta se puede asignar a (recomendado para ser administrado por medio de) el puerto de colector que tiene el volumen muerto más pequeño de los puertos disponibles.

En algunas implementaciones, se pueden utilizar diferentes algoritmos para asegurar la optimización de entrega para cada medicamento individual y para los medicamentos en combinación. Además de la asignación de medicamentos a los puertos de colector con base en la criticidad, las varianzas admisibles, y los parámetros establecidos de catéter/infusión, los algoritmos pueden estar diseñados, en algunas implementaciones, para mantener cada medicamento dentro de su varianza admisible mientras se hacen cambios a otros medicamentos. Para múltiples medicamentos entregados a través de una sola trayectoria de fluido, en algunos casos, puede no ser posible mantener todos los medicamentos en niveles deseados de forma determinista cuando se hacen cambios a un subconjunto de esos medicamentos. En estos casos, algunas implementaciones pueden involucrar optimización constreñida, donde se permite algún grado de desvio dentro de varianzas admisibles para cada medicamento, con la meta de mantener tolerancias más estrictas para medicamentos más críticos mientras aún se mantienen los medicamentos menos críticos dentro de rangos seguros y eficaces .

Como un ejemplo de tal control, considerar un caso donde se entregan cuatro medicamentos por medio de un colector de cuatro puertos. Los cuatro medicamentos se unen con un fluido portador y se transmiten como fluido mixto por medio de una sola trayectoria de fluido. Suponer que se desea duplicar la dosis del medicamento más crítico (digamos, medicamento 1) en un tiempo dado. Utilizando los algoritmos descritos previamente, el flujo del medicamento 1 se puede duplicar y el flujo portador se puede también aumentar para mantener la concentración del medicamento 1 en la trayectoria de fluido. Si los flujos del medicamento 2, medicamento 3, y medicamento 4 se mantienen constantes, se pueden utilizar las técnicas previamente descritas para calcular los aumentos temporales en la entrega de los medicamentos 2, 3, y 4 ya que las masas de esos medicamentos ya en la trayectoria de fluido se mueven más rápidamente (debido al flujo mayor) al paciente. Si los niveles máximos de esos medicamentos menos críticos se mantienen dentro de sus varianzas admisibles, esto proporciona una solución para alterar de manera rápida y precisa la entrega del medicamento más crítico. Los flujos se pueden ajusfar adicionalmente después del cambio inicial para minimizar la entrega de volumen en exceso, utilizando los algoritmos descritos previamente.

Para extender este ejemplo, en el caso donde el segundo medicamento más crítico (llamémoslo medicamento 2) se moviera fuera de su rango admisible utilizando el método anterior de cambiar la dosis del medicamento 1, el flujo del medicamento 2 (I/O medicamento 3, medicamento 4, y el fluido portador) se puede alterar de tal forma que el medicamento 1 todavía llega rápidamente a los niveles objetivo, pero permite que el medicamento 2 permanezca dentro de niveles admisibles. Esto entra en el ámbito de optimización constreñida mencionada previamente. En algunas implementaciones , también se podría permitir que el medicamento 1 varíe dentro de tolerancias especificadas para habilitar este tipo de optimización.

Como un segundo ejemplo de control de múltiples medicamentos, considerar el caso donde se desea la rápida iniciación (inicio rápido) de todos los cuatro medicamentos (para la arquitectura de cuatro medicamentos más portador descrita anteriormente) . En tal caso, también aplica el algoritmo de inicio rápido descrito anteriormente para un solo medicamento más portador. Cada uno de los cuatro flujos de medicamento y el flujo portador se establecería inicialmente en un nivel alto, ajusfando inicialmente el flujo portador en la tasa máxima admisible y ajusfando cada flujo de fluido de medicamento en una tasa que logra una concentración de medicamento en la trayectoria de fluido igual a lo que será la concentración de medicamento cuando el flujo de portador y de medicamento se reducen a niveles de estado estable. Después de que los modelos, tales como aquellos descritos previamente, hayan determinado que el medicamento más crítico ha alcanzado la tasa de entrega de medicamento objetivo, se pueden hacer alteraciones de los flujos de medicamento (para cada uno de los cuatro medicamentos entregados al mismo tiempo) y el flujo portador en paralelo, manteniendo la relación del flujo de medicamento con respecto al flujo de fluido mixto en un valor constante para cada uno de los medicamentos.

Los métodos y ejemplos descritos aquí son igualmente válidos para colectores donde los volúmenes muertos difieren entre los puntos de acceso (p.ej., colectores lineales) así como colectores donde hay poca o nula diferencia en los volúmenes muertos para los diferentes puntos de acceso (p.ej., colectores con puertos de acceso alineados en forma radial o en orientación en paralelo) .

En algunas implementaciones , los métodos y sistemas descritos en este documento permiten a los usuarios tomar en cuenta los cambios introducidos por el uso concurrente de las múltiples bombas por ejemplo, las múltiples bombas de infusión se pueden integrar como parte de un sistema general, un control coordinado del cual permite el control más preciso de administración de múltiples medicamentos, por ejemplo, en puntos de transición en terapias.

Ejemplos de Uso En algunas implementaciones, los métodos y sistemas descritos en este documento se pueden utilizar en un modo de "asistencia", donde el software utiliza el modelo para proporcionar una guia en el logro de un perfil de entrega de medicamento objetivo. En tal caso, un clínico puede manipular manualmente los parámetros para las bombas de infusión. Alternativamente, en un modo de "control", el software puede estar configurado para hacer cambios recomendados en los ajustes de bomba para la aprobación del clínico. En algunas implementaciones, el sistema puede operar en un modo de "visualización", donde el sistema se utiliza principalmente para mostrar la entrega de medicamento predicha con base en valores que el clínico ha escogido. En este modo, el clínico opera las bombas de infusión, y el sistema monitorea lo que las bombas están haciendo. Aún en el modo de "visualización", sin embargo, las advertencias visuales y audibles así como la capacidad de ver una visualización gráfica de la entrega de medicamento predicha pueden facilitar la toma de decisiones informada. Proporcionar guía de usuario en la forma de advertencias, recomendaciones, o cambios directos a los ajustes de bomba puede ser importante en casos de involucrar la coordinación de múltiples bombas como parte de la administración clínica general utilizando el sistema.

Para soporte de decisión y propósitos de enseñanza, el sistema puede también operar en un modo "predictivo". En este modo predictivo, los clínicos o aprendices pueden introducir diferentes elecciones de tubería de infusión, colectores, o catéteres de acceso vascular en el software, junto con los ajustes de la bomba. Ellos pueden ver las predicciones resultantes para los perfiles de entrega de medicamento, y explorar diferentes escenarios hipotéticos sin administrar realmente la medicación. Esto explota las capacidades del sistema como una herramienta para la enseñanza.

En algunas implementaciones , al menos porciones del sistema se podrían incorporar en chips integrados, y se podrían integrar por lo tanto con otros dispositivos electrónicos tales como las bombas de infusión. La capacidad del sistema de correr en laptops, computadoras tablet, y otros dispositivos portátiles, puede mejorar la portabilidad, extendiendo de esta manera el uso del sistema a diferentes situaciones clínicas incluyendo, por ejemplo, el cuidado crítico en una escena de emergencia. La portabilidad también puede facilitar la administración segura de terapia de infusión, cuando, por ejemplo, un paciente viaja desde una unidad de cuidados intensivos (ICU, Intensive Care Unit) a una sala de operaciones (OR, Operating Room) o a una sala de radiología, o desde una sala de emergencia (ER, Emergency Room) a la ICU, OR, etc.

En algunas implementaciones , al menos una porción del sistema de control de bomba se puede incrustar en los mecanismos de control de microprocesador de la misma bomba de infusión. Tal bomba de infusión puede servir como una unidad independiente para entregar un medicamento, sin la integración con la salida de otras bombas.

En algunas implementaciones, los métodos y sistemas descritos en este documento se pueden utilizar en la entrega de anestesia intravenosa total (TIVA, Total Intravenous Anesthesia) para pacientes que requieren cirugía. Los sistemas de entrega de anestesia tradicionales han requerido la capacidad de suministrar cantidades medidas de anestésicos de inhalación (p.ej., oxido nitroso, sevoflurano, etc.). Sin embargo, con el desarrollo de los agentes intravenosos de acción corta que tienen propiedades analgésicas (p.ej., remifentanil ) , de sedante/hipnótico (p.ej., propofol), y relajante muscular (p.ej., cisatracurium) , es posible proporcionar anestesia completamente promedio de infusión intravenosa. En algunas implementaciones , los métodos y sistemas descritos en este documento pueden estar configurados para su uso en campo tal como en una situación militar o de trauma/rescate, y en situaciones de ubicación remota tal como en la medicina aeroespacial . El módulo de interfase, dispositivo de procesamiento (p.ej., una laptop o computadora de tableta tosca) y un número pequeño de bombas de infusión, jeringas y tubería se podrían transportar en un contenedor pequeño (p.ej., una mochila) de peso y volumen limitados, y proporcionar todavía la capacidad de controlar la entrega de combinaciones de agentes anestésicos por medio de infusión 'intravenosa en diferentes entornos.

En algunas implementaciones, los métodos y sistemas descritos en este documento permiten el control preciso de medicamento y entrega de fluido en ajustes donde los volúmenes de fluido deben ser limitados por razones clínicas. Por ejemplo, un infante o niño pequeño que se somete a cirugía o tratamiento en una ICU o OR puede no tolerar grandes volúmenes de fluido. Los pacientes adultos criticamente enfermos o pacientes adultos con condiciones médicas avanzadas (p.ej., falla de hígado) pueden ser también intolerantes a los grandes volúmenes de fluido administrados en el curso de tratamiento con medicaciones infundidas. En tales casos, se pueden entregar infusiones controladas con precisión (tiempo y dosis) de medicaciones de sedante, analgésica, anestésica, cardíaca, o vasoactiva utilizando los métodos y sistemas descritos en este documento.

Vista General de un Dispositivo de Computación La Figura 5 es un diagrama esquemático de un sistema de computadora 500. El sistema 500 se puede utilizar para las operaciones descritas en asociación con cualquiera de los métodos implementados por computadora descritos en este documento, de acuerdo con una implementación . El sistema 500 se puede incorporar en diferentes dispositivos de computación tales como una computadora de escritorio 501, servidor 502, y/o una computadora laptop 503. El sistema 500 incluye un procesador 510, una memoria 520, un dispositivo de almacenamiento 530, y un dispositivo de entrada/salida 540. Cada uno de los componentes 510, 520, 530, y 540 se interconectan utilizando un enlace común de sistema 550. El procesador 510 es capaz de procesar instrucciones para su ejecución dentro del sistema 500. En una implementación, el procesador 510 es un procesador una sola tarea. En otra implementación, el procesador 510 es un procesador multitarea. El procesador 510 es capaz de procesar instrucciones almacenadas en la memoria 520 o en el dispositivo de almacenamiento 530 para mostrar información gráfica para una interfaz de usuario en el dispositivo de entrada/salida 540.

La memoria 520 almacena la información dentro del sistema 500. En algunas implementaciones , la memoria 520 es un medio legible por computadora. La memoria 520 puede incluir memoria volátil y/o memoria no volátil.

El dispositivo de almacenamiento 530 es capaz de proporcionar almacenamiento masivo para el sistema 500. En una implementación, el dispositivo de almacenamiento 530 es un medio legible por computadora. En varias implementaciones diferentes, el dispositivo de almacenamiento 530 puede ser un dispositivo de disco floppy, un dispositivo de disco duro, un dispositivo de disco óptico, o un dispositivo de cinta.

El dispositivo de entrada/salida 540 proporciona operaciones de entrada/salida para el sistema 500. En algunas implementaciones, el dispositivo de entrada/salida 540 incluye un teclado y/o dispositivo de cursor. En algunas implementaciones, el dispositivo de entrada/salida 540 incluye una unidad de pantalla para mostrar interfaces gráficas de usuario. En algunas implementaciones, el dispositivo de entrada/salida puede estar configurado para aceptar entradas verbales (p.ej., habladas). Por ejemplo, el clínico puede proporcionar la entrada al hablar en el dispositivo de entrada.

Las características descritas se pueden implementar en circuitos electrónicos digitales o en hardware de computadora, firmware, o en combinaciones de estos. Las características se pueden implementar en un producto de programa de computadora incorporado de manera tangible en un portador de información, p.ej., un dispositivo de almacenamiento legible por máquina, para su ejecución por medio de un procesador programable; y las características se pueden llevar a cabo por medio de un procesador programable que ejecuta un programa de instrucciones para llevar a cabo las funciones de las implementaciones descritas al operar en datos de entrada y generar salida. Las características descritas se pueden implementar en uno o más programas de computadora que son ejecutables en un sistema programable que incluye al menos un procesador programable acoplado para recibir datos e instrucciones desde, y para transmitir datos e instrucciones hacia, un sistema de almacenamiento de datos, al menos un dispositivo de entrada, y al menos un dispositivo de salida. Un programa de computadora incluye un conjunto de instrucciones que se pueden utilizar, directamente o indirectamente, en una computadora para llevar a cabo una cierta actividad o producir un cierto resultado. Un programa de computadora puede estar escrito en cualquier forma de lenguaje de programación, incluyendo lenguajes compilados o interpretados, y se puede desplegar en cualquier forma, incluyendo como un programa independiente o como un módulo, componente, subrutina, u otra unidad adecuada para su uso en un entorno de computación.

Los procesadores adecuados para la ejecución de un programa de instrucciones incluyen, a manera de ejemplo, microprocesadores tanto de propósito general como especial, y el procesador único o uno de múltiples procesadores de cualquier tipo de computadora. De manera general, un procesador recibirá instrucciones y datos de una memoria de sólo lectura o una memoria de acceso aleatorio o ambas. Las computadoras incluyen un procesador para ejecutar instrucciones y una o más memorias para almacenar instrucciones y datos. De manera general, una computadora también incluirá, o estará operativamente acoplada para comunicarse con, uno o más dispositivos de almacenamiento masivo para almacenar archivos de datos; tales dispositivos incluyen discos magnéticos, tales como discos duros internos y discos removibles ; discos magneto-ópticos; y discos ópticos. Los dispositivos de almacenamiento adecuados para incorporar de manera tangible las instrucciones y datos de programa de computadora incluyen todas las formas de memoria no volátil, incluyendo a manera de ejemplo los dispositivos de memoria de semiconductor, tal como EPROM, EEPROM, y dispositivos de memoria flash; discos magnéticos tales como discos duros internos y discos removibles; discos magneto-ópticos; y discos de CD-ROM y DVD-ROM. El procesador y la memoria se pueden suministrar por, o incorporar en, circuitos integrados de aplicación especifica (ASICs, Application-Specific Integrated Circuits).

Para proporcionar lo necesario para la interacción con un usuario, las características se pueden implementar en una computadora que tiene un dispositivo de pantalla tal como un monitor de tubo de rayos catódicos (CRT, Cathode Ray Tube) o pantalla de cristal líquido (LCD, Liquid Crystal Display) para mostrar la información al usuario y un teclado y un dispositivo apuntador tal como un ratón o bola de desplazamiento por medio de los cuales el usuario puede proporcionar entrada a la computadora.

Las características se pueden implementar en un sistema de computadora que incluye un componente de administración {back-end) , tal como un servidor de datos, o que incluye un componente middleware, tal como un servidor de aplicación o un servidor de Internet, o que incluye un componente del lado del usuario (front-end) , tal como una computadora del cliente que tiene una interfaz gráfica de usuario o un navegador de Internet, o cualquier combinación de ellos. Los componentes del sistema se pueden conectar por medio de cualquier forma o medio de comunicación de datos digitales tal como una red de comunicación. Ejemplos de redes de comunicación incluyen, p.ej., una LAN, una AN, y las computadoras y redes que forman Internet.

El sistema de computadora puede incluir clientes y servidores. Un cliente y servidor están generalmente remotos entre ellos y por lo general interactúan a través de una red, tal como la descrita. La relación del cliente y servidor surge en virtud de programas de computadora que corren en las computadoras respectivas y que tienen una relación cliente-servidor entre ellos.

El procesador 510 llevar a cabo las instrucciones relacionadas con un programa de computadora. El procesador 510 puede incluir hardware tal como puertas lógicas, sumadores, multiplicadores y contadores. El procesador 510 puede además incluir una unidad lógica aritmética (ALU, Arithmetic Logic Unit) separada que lleva a cabo las operaciones aritméticas ilógicas.

Ejemplos Los métodos y sistemas descritos en este documento se ilustran adicionalmente utilizando los siguientes resultados, los cuales no limitan el alcance de la invención descrita en las reivindicaciones.

Ej emplo 1 - Reducción en Retraso de Inicio de la Entrega de Medicamento La Figura 6A muestra un conjunto de gráficas ejemplares que ilustran la reducción en el retraso de inicio de la entrega de medicamento debido al uso de los métodos y sistemas descritos en este documento. Las gráficas representan la concentración del medicamento (en mg/ml) en el punto de entrega como funciones del tiempo. En este experimento, la bomba de infusión para el medicamento se prendió en la marca de 6 minutos. Se utilizó Azul de Metileno como el medicamento. Se utilizó un catéter tamaño adulto (Introductor 9 Fr) para estos experimentos. La estructura de unión de flujo fue un colector de espita lineal donde el medicamento entró a la trayectoria de fluido en la posición 3. La gráfica 610 (denominada como "Convencional") representa el caso donde no se utilizó ningún algoritmo para controlar los flujos de medicamento y de portador que se mantuvieron constantes en 3 ml/hr y 10 ml/hr, respectivamente. La gráfica 620 (denominada como "Algoritmo") representa el caso donde se utilizó el modelo descrito anteriormente para controlar las bombas de medicamento y de fluido portador utilizando un volumen muerto medido. La gráfica 630 (denominada como "Algoritmo de Vd Empírico") representa el caso donde se utilizó el modelo descrito anteriormente para controlar las bombas de medicamento y de fluido portador utilizando un volumen muerto empírico. La tasa de estado estable predicha de entrega de medicamento fue de 0.005 mg/ml ó 0.005 mg/min. Como se observa a partir de la gráfica 610, sin utilizar los controles algorítmicos descritos en este documento, el tiempo de inicio del estado estable es de aproximadamente 50 minutos. Sin embargo, el retraso de inicio se redujo significativamente al utilizar el modelo en conjunción con un volumen muerto medido (como se observa a partir de la gráfica 620) o un volumen muerto empírico (como se observa a partir de la gráfica 630) .

La Figura 6B muestra otro conjunto de gráficas ejemplares que ilustran la reducción en el retraso de inicio de entrega de medicamento debido al uso de los métodos y sistemas descritos en este documento. En este caso, el catéter utilizado fue uno de lumen de 16g de línea venosa central de triple lumen. Todos los demás parámetros fueron sustancialmente los mismos a los parámetros correspondientes del experimento descrito con respecto a la Figura 6A. La gráfica 640 (denominada como "Convencional") representa el caso donde no se utilizó ningún algoritmo para controlar los flujos de medicamento y de portador. La gráfica 650 (denominada como "Algoritmo de Vd Empírico") representa el caso donde se utilizó el modelo descrito anteriormente para controlar las bombas de medicamento y de fluido portador utilizando un volumen muerto empírico. Comparando las gráficas 640 y 650, se puede ver gue se reduce significativamente el retraso de inicio en el control de los flujos de portador y de medicamento utilizando los métodos y sistemas descritos en este documento.

La Figura 6C muestra otro conjunto de gráficas ejemplares que ilustran la reducción en el retraso de inicio de entrega de medicamento debido al uso de los métodos y sistemas descritos en este documento. En este caso, se utilizó un catéter de línea venosa central pediátrico 4Fr. La estructura de unión de flujo fue un colector de grupo de espitas donde el medicamento se introdujo en la trayectoria de fluido en la posición 1. El medicamento utilizado fue Azul de Metileno y la bomba de infusión correspondiente se prendió en una marca de 6 minutos. La gráfica 660 (denominada como "Ingenua") representa el caso donde no se utilizó ningún algoritmo para controlar los flujos de medicamento y de portador los cuales se mantuvieron constantes en 0.5 ml/hr y 1.5 ml/hr, respectivamente. La gráfica 670 (denominada como "Algoritmo") representa el caso donde se utilizó el modelo descrito anteriormente para controlar las bombas de medicamento y de fluido portador utilizando un volumen muerto medido. La gráfica 680 (denominada como "Entrega Predicha") representa la tasa de estado estable predicha de entrega de medicamento que se fijó en 0.00085 mg/ml. Al comparar las gráficas 660 y 670, se puede observar que el retraso de inicio se redujo significativamente al controlar los flujos de portador y de medicamento utilizando los métodos y sistemas descritos en este documento.

Ejemplo 2 - Control de los Perfiles de Entrega de Medicamento La Figura 7 muestra un conjunto de gráficas ejemplares que ilustran el control mejorado de los perfiles de entrega de medicamento que se logra utilizando los métodos y sistemas descritos en este documento. Las gráficas representan la concentración del medicamento (en mg/ml) en el punto de entrega como funciones de tiempo para un sujeto adulto. En este experimento, se hicieron cambios de paso rápido del estado estable (representado como la gráfica "Estado Estable predicho" 730) con y sin utilizar el control algorítmico de las bombas de infusión. Los cambios de paso ideal o que se pretende se representan por medio de la linea discontinua 735. Como se indica por la linea discontinua 735, los ajustes de bomba de medicamento se redujeron a la mitad a partir del valor de estado estable en aproximadamente el punto en el tiempo 740 y se duplicaron a partir del valor de estado estable en aproximadamente el punto en el tiempo 750. La bomba de infusión para el medicamento se prendió en la marca de 6 minutos. Se utilizó Azul de Metileno como el medicamento. El catéter utilizado fue uno de lumen de 16g de linea venosa central de triple lumen. La estructura de unión de flujo fue un colector de grupo de espitas donde el medicamento entró en la trayectoria de fluido en la posición 3. La gráfica 720 (denominada como "Convencional") representa el caso donde no se utilizó ningún algoritmo para controlar los flujos de medicamento y de portador los cuales se mantuvieron constantes en 3 ml/hr y 10 ml/hr, respectivamente. La gráfica 710 (denominada como "Algoritmo") representa el caso donde el modelo descrito anteriormente se utilizó para controlar las bombas de medicamento y de fluido portador utilizando un volumen muerto medido. La tasa de estado estable predicha (gráfica 730) de entrega de medicamento fue de 0.005 mg/ml ó 0.005 mg/min. Al comparar las gráficas 710 y 720, se puede observar que los cambios rápidos se pueden controlar mucho mejor utilizando los métodos y sistemas descritos en este documento.

Otras Modalidades Se debe entender que mientras la invención ha sido descrita en conjunción con la descripción detallada de la misma, la descripción anterior se pretende que ilustre y no limite el alcance de la invención, el cual se define por el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, los métodos y sistemas descritos en este documento se pueden utilizar para controlar bombas que no sean las bombas de infusión. Otros aspectos, ventajas, y modificaciones están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (39)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un sistema para predecir un perfil de entrega de medicamento, el sistema comprende: al menos una bomba de medicamento que produce un flujo de medicamento, en donde dicha al menos una bomba de medicamento dispensa al menos un primer medicamento; al menos una bomba de fluido portador que produce un flujo de fluido portador; una estructura de unión de flujo configurada para recibir el flujo de medicamento y el flujo de fluido portador para producir un flujo mixto; una trayectoria de fluido para llevar el flujo mixto entre la estructura de unión de flujo y un punto de entrega; y un dispositivo de procesamiento configurado para predecir el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega con base en la determinación de una variación de tiempo predicha de concentración de medicamento en el punto de entrega utilizando al menos un modelo del flujo mixto, en donde el modelo incluye una pluralidad de parámetros relacionados con la propagación del flujo mixto a través de la trayectoria de fluido.

2. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, además comprende un módulo de control configurado para controlar el flujo de medicamento y el flujo de fluido portador de tal forma que se logra un perfil de entrega de medicamento particular en un punto futuro en el tiempo.

3. El sistema de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el módulo de control está además configurado para calcular una tasa del flujo de medicamento y una tasa del flujo de fluido portador en un punto dado en el tiempo de tal forma que se logra el perfil de entrega de medicamento particular en el punto futuro en el tiempo.

4. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, además comprende un dispositivo de pantalla para mostrar datos acerca del perfil de entrega de medicamento predicho.

5. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, además comprende al menos una alarma configurada para ser activada con la detección de que al menos uno de i) un caudal de medicamento actual, ii) un caudal de portador actual y iii) un perfil de entrega de medicamento predicho está fuera de un rango deseado o seguro predefinido correspondiente asociado con el medicamento.

6. El sistema de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el rango seguro asociado con el medicamento se recupera de una base de datos.

7. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, además comprende al menos un sensor configurado para proporcionar datos acerca de un caudal del flujo mixto en una porción particular de la trayectoria de entrega.

8. El sistema de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el módulo de control está configurado para controlar el flujo de medicamento y el flujo de fluido portador de tal forma que se fija sustancialmente una proporción del medicamento y el fluido portador en el flujo mixto, a través de una porción dada de la trayectoria de fluido .

9. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 y 8, caracterizado porque el dispositivo de procesamiento está además configurado para predecir el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega con base también en los parámetros de entrada del usuario acerca del flujo de medicamento y el flujo portador.

10. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 y 8, caracterizado porque los parámetros relacionados con la propagación del flujo mixto a través de la trayectoria de fluido incluyen parámetros que caracterizan uno o más de i) la difusión radial, ii) la difusión axial, iii el flujo laminar a través de la trayectoria de fluido y iv) una propiedad física o química del medicamento.

11. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 y 8, caracterizado porque el modelo incluye parámetros estructurales que representan características de al menos uno de la bomba de medicamento, la bomba de fluido portador, la estructura de unión de flujo, o la trayectoria de fluido.

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque los parámetros estructurales incluyen un volumen muerto asociado con la trayectoria de fluido.

13. El sistema de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el volumen muerto se determina empíricamente al examinar una serie de volúmenes muertos empíricos candidato y seleccionar uno que se ajusta mejor a una curva de control en un sentido de mínimos cuadrados.

14. El sistema de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el dispositivo de procesamiento está además configurado para acceder a un dispositivo de almacenamiento que almacena los parámetros estructurales.

15. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 y 8, caracterizado porque el dispositivo de procesamiento está configurado para identificar al menos una de la bomba de medicamento, la bomba de fluido portador, la estructura de unión de flujo, y la trayectoria de fluido con base en un identificador .

16. El sistema de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque el identificador es un marcador de identificación de frecuencia de radio (RFID) o un código de barras y el dispositivo de procesamiento está acoplado a un lector de marcador de RFID o un lector de código de barras.

17. El sistema de acuerdo con la reivindicación 2, además comprende al menos una bomba de medicamento adicional que dispensa al menos un segundo medicamento y el módulo de control está configurado para controlar el segundo flujo de medicamento de tal forma que se logra un perfil de entrega particular del segundo medicamento en el punto futuro en el tiempo .

18. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, 8, y 17, caracterizado porque al menos una de la bomba de medicamento y la bomba de fluido portador es una bomba de jeringa o una bomba de infusión.

19. El sistema de acuerdo con la reivindicación 17, además comprende un dispositivo de pantalla para mostrar datos acerca de los perfiles de entrega de medicamento predichos del primer y segundo medicamentos.

20. Un método para predecir una tasa de entrega de un medicamento en un punto de entrega, el método comprende: recibir, en un dispositivo de procesamiento, uno o más parámetros de operación relacionados con una bomba de medicamento que dispensa un medicamento y una bomba de fluido portador que dispensa un fluido portador; y determinar, por medio del dispositivo de procesamiento, una tasa de entrega del medicamento en un punto de entrega al predecir la variación de tiempo de una concentración del medicamento en el punto de entrega con base al menos en un modelo matemático de un flujo mixto a través de una trayectoria de fluido que termina en el punto de entrega, en donde el flujo mixto comprende el medicamento y el fluido portador, y en donde el modelo incluye uno o más parámetros de operación y una pluralidad de parámetros de flujo relacionados con el modelo matemático del flujo mixto.

21. Un sistema para controlar un perfil de entrega de medicamento, el sistema comprende: al menos una bomba de medicamento que produce un flujo de medicamento, en donde dicha al menos una bomba de medicamento dispensa al menos un primer medicamento; al menos una bomba de fluido portador que produce un flujo de fluido portador; una estructura de unión de flujo configurada para recibir el flujo de medicamento y el flujo de fluido portador para producir un flujo mixto; una trayectoria de fluido para llegar el flujo mixto entre la estructura de unión de flujo y un punto de entrega; y un módulo de control configurado para controlar el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega al controlar el caudal de medicamento y un caudal de fluido portador de tal forma que una relación entre el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador es sustancialmente fija a través de un rango de tiempo, y el flujo mixto se varia para lograr un perfil de entrega de medicamento particular .

22. El sistema de acuerdo con la reivindicación 21, además comprende al menos una válvula controlable colocada aguas arriba de la estructura de unión de flujo, y en donde el módulo de control controla el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega al controlar un flujo a través de la válvula controlable.

23. El sistema de acuerdo con la reivindicación 22, además comprende una válvula de presión constante colocada aguas arriba de la válvula controlable, en donde la válvula de presión constante está configurada para mantener una presión constante aguas arriba de la válvula controlable para un fluido que fluye a través de la válvula controlable.

24. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 21-23, caracterizado porque el módulo de control está además configurado para ajusfar la tasa de entrega de medicamento en el punto de entrega dentro del rango de tiempo al controlar simultáneamente el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador.

25. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 21-23, caracterizado porque una concentración de medicamento en el flujo de medicamento es sustancialmente fija a través del rango de tiempo.

26. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 21-23, caracterizado porque el módulo de control ajusta la tasa de entrega de medicamento para lograr una tasa de entrega de medicamento predicha calculada utilizando al menos un modelo del flujo mixto.

27. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 21-23, caracterizado porque el módulo de control está además configurado para ajusfar el perfil de entrega de medicamento de tal forma que se reduce sustancialmente la entrega de volumen en exceso en el tiempo mientras se mantiene la entrega de medicamento objetivo dentro de tolerancias admisibles.

28. El sistema de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizado porque el modelo incluye una pluralidad de parámetros relacionados con la propagación del flujo mixto a través de la trayectoria de fluido.

29. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 21-23, caracterizado porque el módulo de control está además configurado para: establecer un caudal medicamento inicial y un caudal de fluido portador inicial en valores sustancialmente altos dentro de rangos admisibles correspondientes en un inicio del rango de tiempo; y reducir, después de que ha pasado una cantidad predeterminada de tiempo, el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador de tal forma que se logra el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega.

30. El sistema de acuerdo con la reivindicación 29, caracterizado porque la cantidad predeterminada de tiempo es sustancialmente igual a un tiempo tomado por el flujo mixto para atravesar la trayectoria de fluido cuando el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador se establecen en el caudal de medicamento inicial y el caudal de fluido portador inicial, respectivamente.

31. Un método para controlar un perfil de entrega de medicamento, el método comprende: recibir, en un dispositivo de procesamiento, información acerca de un caudal de medicamento relacionado con una bomba de medicamento que dispensa un medicamento e información acerca de un caudal de fluido portador relacionado con una bomba de fluido portador que dispensa un fluido portador; y controlar, por medio de un módulo de control, el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega al ajusfar el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador de tal forma que se fija sustancialmente una relación entre el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador a través de un rango de tiempo.

32. El método de acuerdo con la reivindicación 31, además comprende variar un caudal de un flujo mixto que incluye el medicamento y el fluido portador para lograr un perfil de entrega de medicamento particular.

33. Un dispositivo de almacenamiento legible por computadora que tiene instrucciones codificadas en el mismo las cuales, cuando son ejecutadas, provocan que un procesador : reciba uno o más parámetros de operación relacionados con una bomba de medicamento que dispensa el medicamento y una bomba de fluido portador que dispensa un fluido portador; y determine una tasa de entrega del medicamento en el punto de entrega al predecir la variación de tiempo de una concentración del medicamento en el punto de entrega con base al menos en un modelo matemático de un flujo mixto a través de la trayectoria de fluido que termina en el punto de entrega , en donde el flujo mixto comprende el medicamento y el fluido portador, y en donde el modelo incluye dichos uno o más parámetros de operación y una pluralidad de parámetros de flujo relacionados con el modelo matemático del flujo mixto.

34. Un dispositivo de almacenamiento legible por computadora que tiene instrucciones codificadas en el mismo las cuales, cuando son ejecutadas, provocan que un procesador : reciba información acerca del caudal de medicamento relacionado con una bomba de medicamento que dispensa un medicamento e información acerca de un caudal de fluido portador relacionado con una bomba de fluido portador que dispensa un fluido portador; y controle un perfil de entrega de medicamento en un punto de entrega al controlar el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador de tal forma que se fija sustancialmente una relación entre el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador a través de un rango de tiempo.

35. Un método para predecir la tasa de entrega en un punto de entrega, el método comprende: recibir, en un dispositivo de procesamiento, uno o más parámetros de operación relacionados con un primer contenedor que dispensa un medicamento y un segundo contenedor que dispensa un fluido portador, en donde al menos uno del medicamento y el fluido portador se dispensa en una presión predefinida; y determinar, por medio del dispositivo de procesamiento, una tasa de entrega del medicamento en el punto de entrega al predecir la variación de tiempo de una concentración del medicamento en el punto de entrega con base al menos en un modelo matemático de un flujo mixto a través de una trayectoria de fluido que termina en el punto de entrega, en donde el flujo mixto incluye el medicamento y el fluido portador, y el modelo incluye uno o más parámetros de operación y una pluralidad de parámetros de flujo relacionados con el modelo matemático del flujo mixto.

36. El método de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizado porque la presión predefinida se controla por medio de una válvula de control de presión en linea.

37. El método de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizado porque la presión predefinida se controla por medio de una fuerza sustancialmente constante.

38. El método de acuerdo con la reivindicación 37, caracterizado porque la fuerza sustancialmente constante es proporcionada por la gravedad.

39. Un sistema para controlar un perfil de entrega de medicamento, el sistema comprende: una primera válvula controlable que controla un flujo de un medicamento; una segunda válvula controlable gue controla un flujo de fluido portador; una estructura de unión de flujo configurada para recibir el flujo de medicamento y el flujo de fluido portador para producir un flujo mixto; una trayectoria de fluido para llevar el flujo mixto entre la estructura de unión de flujo y un punto de entrega; y un módulo de control configurado para controlar el perfil de entrega de medicamento en el punto de entrega al controlar un caudal de medicamento y un caudal de fluido portador de tal forma que se fija sustancialmente una relación entre el caudal de medicamento y el caudal de fluido portador a través de un rango de tiempo, y el flujo mixto se varia para lograr un perfil de entrega de medicamento particular.