En las bombas médicas que se utilizan en el ámbito sanitario, como las bombas de infusión, las bombas de insulina o los equipos de diálisis, es imprescindible contar con un motor que bombee con precisión los medicamentos o la sangre. Como el más mínimo error en el caudal afecta directamente a la seguridad del paciente, se exige que los motores tengan una gran precisión y fiabilidad.Además, con la popularización de la asistencia sanitaria a domicilio y el aumento de la demanda de dispositivos portátiles, cada año son más estrictos los requisitos de miniaturización, silencio y ahorro energético. Por otro lado, cuanto más se reduce el tamaño, más fácil es que surjan compromisos entre el ruido y el rendimiento, por lo que la elección del motor es un factor que determina el rendimiento global del equipo médico.
En este artículo, tras repasar la función de los motores que se incorporan a las bombas médicas y los requisitos de rendimiento que deben cumplir, explicaremos por qué los motores sin núcleo son adecuados para este tipo de bombas. Este contenido te servirá de referencia para ordenar los fundamentos técnicos si eres ingeniero de desarrollo y estás valorando qué motor elegir.
| Supervisado por: Grupo de Ventas de Componentes Electrónicos de C.I. Takiron. Supervisamos este artículo basándonos en la avanzada tecnología y los conocimientos que hemos ido adquiriendo desde nuestra fundación en 1919 como empresa líder en el sector del procesamiento de plásticos.En nuestro departamento, analizamos constantemente las tendencias del mercado y las últimas tecnologías en materia de micromotores ultracompactos y de alta precisión, y nos centramos en ofrecer información de gran valor añadido a los diseñadores y desarrolladores. Como equipo de expertos que conoce a la perfección las características de los productos, te ayudamos a resolver tus retos y a innovar tecnológicamente mediante la difusión de contenidos precisos y prácticos. |
La función de los motores que se usan en las bombas médicas y los principales equipos
Las bombas médicas son un conjunto de dispositivos que sirven para administrar con precisión en el cuerpo del paciente diversos fluidos, como medicamentos, sangre, soluciones nutritivas, hormonas y medios de contraste. La variedad de estos dispositivos es amplia, desde grandes aparatos fijos hasta dispositivos ultracompactos que el paciente lleva siempre consigo, y se eligen diferentes tipos de motores según cada uso.El diseño de los motores, adaptado a la precisión, el bajo nivel de ruido y la durabilidad que exige cada dispositivo, constituye la base que sustenta el rendimiento de las bombas.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Motor que acciona la bomba de infusión y el equipo de diálisis
- Motores para dispositivos portátiles, como las bombas de insulina
- Motores para aparatos de asistencia respiratoria y equipos cardiovasculares
A continuación, vamos a repasar los tipos más comunes de bombas médicas y las funciones que desempeña el motor en cada uno de estos dispositivos.
Motor que acciona la bomba de infusión y el equipo de diálisis
Las bombas de infusión y los equipos de diálisis son dos de las bombas médicas más comunes que se usan en los hospitales. Las bombas de infusión pueden ser de dos tipos: peristálticas y de jeringa, y cada una tiene un sistema de accionamiento del motor diferente. A continuación te explico cuáles son los principales equipos y la función de cada motor.
| Equipos | Sistema de bombeo | Función del motor |
| Bomba de infusión (peristáltica) | Los rodillos comprimen el tubo uno tras otro | Accionamiento por rotación de los rodillos |
| Bomba de jeringa | Empuje del émbolo | Accionamiento lineal a velocidad constante |
| Aparato de diálisis | Circulación de la sangre y del líquido de diálisis | Accionamiento de la bomba de circulación |
En las bombas de infusión peristálticas, el mecanismo consiste en que unos rodillos aprietan el tubo uno tras otro para hacer circular el líquido medicamentoso. Hay dos modos de funcionamiento: el funcionamiento continuo a un caudal constante y el modo bolo, que administra una cantidad fija en poco tiempo; ambos requieren un control preciso de la velocidad.
En los equipos de diálisis, es necesario que la sangre y el líquido de diálisis circulen de forma estable durante el proceso de eliminación de residuos de la sangre, y cualquier variación en el caudal afecta directamente a la seguridad del paciente. En ambos tipos de equipos, se exige que el motor gire de forma estable y con pocas fluctuaciones de par.
Motores para dispositivos portátiles, como las bombas de insulina
En los dispositivos médicos portátiles, como las bombas de insulina, los requisitos que deben cumplir los motores son diferentes a los de los aparatos fijos, ya que los pacientes los llevan puestos y los usan a diario. Las bombas de insulina son dispositivos de administración ultracompactos que los pacientes con diabetes llevan siempre consigo, y el diámetro de los motores que incorporan suele ser de 10 mm o menos.Además, se han dado a conocer casos en los que se han diseñado motores con un diámetro inferior a 5 mm.
Como funcionan con batería, es necesario un diseño eficiente que reduzca al mínimo el consumo de energía. La duración de la batería depende de la corriente que consume el motor, por lo que incluso una pequeña diferencia en la eficiencia afecta al tiempo de uso continuo del dispositivo.Además, se necesita una combinación de motor y sistema de control capaz de gestionar con precisión velocidades de infusión en varias etapas y la administración de bolos. Con la popularización de la asistencia médica a domicilio, el desarrollo de dispositivos portátiles se está acelerando, y se prevé que la demanda de motores más pequeños y de bajo consumo siga aumentando en el futuro.
Motores para aparatos de asistencia respiratoria y equipos cardiovasculares
Los dispositivos de asistencia respiratoria y los aparatos médicos para el sistema circulatorio también llevan motores como fuente de accionamiento de las bombas. La bomba de aire integrada en los dispositivos de asistencia respiratoria es la pieza que se encarga de generar y controlar el flujo de aire.En los colchones de aire para prevenir úlceras por presión y en los dispositivos de asistencia respiratoria para uso doméstico, las bombas de aire deben suministrar presión de aire de forma constante y estable, por lo que se exige que los motores tengan la resistencia necesaria para funcionar durante largos periodos de tiempo y que sean silenciosos para poder utilizarlos junto al paciente.
En el ámbito cardiovascular, se utilizan bombas de diafragma para suministrar presión de vacío o presión positiva a dispositivos de asistencia cardíaca, como las bombas de balón intraaórtico (IABP) o los dispositivos de asistencia ventricular (VAD).Estas bombas de diafragma llevan un motor como fuente de accionamiento, por lo que es imprescindible que funcionen de forma silenciosa, estable y sin interrupciones.
Si se producen irregularidades en la rotación del motor, esto podría afectar a la dinámica circulatoria del paciente, por lo que se trata de una aplicación en la que se exige una fiabilidad especialmente alta, incluso dentro del ámbito de las bombas médicas.
Requisitos de rendimiento que deben cumplir los motores de las bombas médicas
Los motores de las bombas médicas deben cumplir unas condiciones de rendimiento muy estrictas, diferentes a las de los usos industriales. Mientras que, en el caso de los motores para equipos industriales o de ocio, la elección suele basarse principalmente en la potencia y el coste, en las bombas médicas, al ser la fuente de accionamiento directamente relacionada con la vida y la seguridad de los pacientes, se exige un diseño que cumpla varios requisitos de rendimiento a la vez.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Alivia la incomodidad del paciente gracias a su funcionamiento silencioso y a las bajas vibraciones
- Compacto, de bajo consumo y compatible con dispositivos portátiles
- El rendimiento del control de caudal, que determina la precisión en la dosificación del líquido
A continuación, vamos a repasar las tres condiciones de rendimiento que influyen directamente en la seguridad y la comodidad del paciente.
Alivia la incomodidad del paciente gracias a su funcionamiento silencioso y a las bajas vibraciones
Como las bombas médicas se colocan junto a la cama en las habitaciones de hospital o en el entorno doméstico, es necesario que tengan un diseño silencioso que mantenga el ruido del motor por debajo del umbral de percepción del paciente. En las habitaciones de hospital por la noche, incluso el más mínimo ruido del motor puede ser uno de los factores que perturben el sueño de los pacientes.El ruido del motor representa una gran parte del ruido total de la bomba, así que reducir el ruido del motor por sí solo contribuye a que la bomba sea más silenciosa.
En cuanto a las vibraciones, también hay que tener en cuenta lo mismo. Las vibraciones que vienen del motor se amplifican a través de la carcasa de la bomba y se transmiten a los tubos y las tuberías. En especial, el par de cogging que generan los motores con núcleo de hierro es la causa de la irregularidad en el giro y de las vibraciones sutiles.En las bombas médicas, lo mejor son los motores con un diseño que reduzca el efecto de cogging, y se busca un diseño que reduzca las vibraciones y el ruido causados por el accionamiento hasta un nivel que no se note en el equipo. En los equipos que entran en contacto directo con el cuerpo del paciente o que funcionan durante mucho tiempo junto a la cama, usar motores con pocas vibraciones ayuda a mejorar la comodidad y a reducir el estrés.
Compacto, de bajo consumo y compatible con dispositivos portátiles
Con el auge de la asistencia sanitaria a domicilio, se está acelerando el desarrollo de dispositivos médicos portátiles. Incluso en el caso de los equipos de diálisis y los dispositivos de asistencia respiratoria, que antes solían ser fijos y se usaban principalmente en los hospitales, están apareciendo modelos compactos pensados para el uso en casa. A continuación te contamos cuáles son los requisitos que deben cumplir las bombas y los motores médicos más comunes, cuya tendencia hacia la portabilidad va en aumento.
| Equipos | Usos | Principales requisitos para los motores |
| Bomba de nutrición enteral | Administración continua de nutrientes | Compacta y de bajo consumo |
| Bomba de insulina | Administración automática de insulina | Ultracompacta (menos de 10 mm) y de alta eficiencia |
| Bomba de compresión | Prevención de trombosis venosas profundas | Funcionamiento estable y silencioso |
| Bomba para el tratamiento de heridas | Terapia de presión negativa en ambiente cerrado | Funcionamiento prolongado y bajo consumo |
En los dispositivos portátiles que funcionan con batería, la eficiencia energética del motor es uno de los factores que influyen en la duración de la batería.En los casos de aplicación de bombas de nutrición enteral, se está avanzando en un diseño que combina el tamaño reducido con un buen rendimiento de accionamiento mediante motores sin núcleo de unos 20 mm. Como en los dispositivos médicos portátiles el motor influye en el rendimiento, la eficiencia, la vida útil y el coste de la bomba, la capacidad de adaptarse a diseños compactos y de bajo consumo es un requisito clave en el desarrollo de estos dispositivos.
El rendimiento del control de caudal, que determina la precisión en la dosificación del líquido
En las bombas de infusión y de nutrición, incluso un pequeño error en la cantidad de líquido administrado puede afectar a la seguridad del paciente.Uno de los factores que influyen en la precisión del control del caudal es la fluctuación de par del motor. En los motores con una gran fluctuación de par, la velocidad de rotación es irregular y el caudal de la bomba oscila, lo que afecta a la precisión de la dosis administrada. Elegir un motor capaz de mantener un par estable incluso a bajas velocidades es fundamental para un control preciso del caudal.
El diseño para una larga vida útil también es un factor que influye en la fiabilidad del control de caudal. En las bombas de infusión y los equipos de diálisis que funcionan de forma continua, el desgaste de las escobillas o el deterioro de los rodamientos provocan cambios en las características del motor, lo que lleva a una disminución de la precisión del caudal.En los motores con escobillas, el desgaste de las mismas es el principal factor que limita su vida útil, mientras que en los motores sin escobillas lo es el desgaste de los rodamientos. Elegir el tipo de motor adecuado según el entorno de uso y el tiempo de funcionamiento garantiza un control estable del caudal a largo plazo.
Tres razones por las que se eligen los motores sin núcleo para las bombas médicas
Los motores sin núcleo son motores que tienen una estructura en la que el rotor no lleva núcleo de hierro. Las características que se derivan de esta estructura se ajustan a las estrictas condiciones de rendimiento de las bombas médicas, por lo que su uso se está extendiendo.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Permite un control preciso del caudal sin sacudidas
- El rotor de baja inercia permite una respuesta rápida
- Compacto, ocupa poco espacio y es ideal para dispositivos portátiles
A continuación, vamos a explicar cómo las características estructurales de los motores sin núcleo cumplen con los distintos requisitos de rendimiento de las bombas médicas.
Permite un control preciso del caudal sin sacudidas
Las características de rotación sin cogging son la mayor ventaja estructural de los motores sin núcleo.En los motores tradicionales con núcleo de hierro, el par de cogging se produce por la atracción magnética entre el núcleo de hierro del rotor y los imanes permanentes, lo que provoca fluctuaciones periódicas del par durante el giro. Los motores sin núcleo, al tener una estructura de bobina hueca sin núcleo de hierro, apenas generan par de cogging. Estas son las diferencias entre ambos:
| Categoría | Motores con núcleo de hierro | Motores sin núcleo |
| Par de cogging | Se produce por la interferencia magnética entre el núcleo de hierro y el imán | No tiene núcleo de hierro, por lo que casi no se produce |
| Estabilidad de giro a bajas revoluciones | Las fluctuaciones de par pueden provocar irregularidades en la velocidad | Mantiene un giro suave |
| Efectos sobre el control del caudal | Puede producirse una pulsación en el caudal | Permite un bombeo estable a velocidad constante |
Los motores sin núcleo, gracias a su diseño sin núcleo de hierro, presentan una menor fluctuación del par y facilitan un bombeo suave incluso a bajas velocidades. Su estructura es ideal para un control preciso de la bomba, ya que evita las fluctuaciones máximas en el caudal y permite suministrar productos químicos o soluciones nutritivas a una velocidad constante.
El rotor de baja inercia permite una respuesta rápida
La rápida capacidad de respuesta que ofrece el rotor de baja inercia es la segunda razón por la que los motores sin núcleo son adecuados para las bombas médicas. El rotor hueco de estos motores, al carecer de núcleo de hierro, tiene una masa más ligera y un momento de inercia menor.Un rotor con poca inercia alcanza la velocidad de giro deseada nada más recibir corriente y puede desacelerar y detenerse al instante cuando se le da la orden de parada.
Esta respuesta rápida es ideal para operaciones intermitentes bajo demanda, como la administración de bolos.En el modo de bolo, hay que administrar una cantidad fija de medicamento en poco tiempo y luego detener el motor al instante; el problema es que, con motores que tardan en arrancar y parar, es fácil que se produzcan errores en la dosis. Los motores sin núcleo, gracias a su arranque y parada instantáneos, mejoran la precisión de la administración en el funcionamiento bajo demanda.
Compacto, ocupa poco espacio y es ideal para dispositivos portátiles
El hecho de que se puedan diseñar de forma compacta y que ocupen poco espacio es la tercera razón por la que los motores sin núcleo son ideales para los dispositivos médicos portátiles.Gracias a su estructura sin núcleo de hierro, los motores sin núcleo permiten diseñar un cuerpo más compacto que los motores con núcleo de hierro de potencia equivalente. Al no tener el volumen ni la masa del núcleo de hierro, se pueden crear diseños que alcancen una mayor densidad de potencia incluso en espacios limitados.
[Ventajas de diseño que aportan los motores sin núcleo a los dispositivos médicos portátiles]
・Gracias a su diseño sin núcleo de hierro, la inercia del rotor es menor, lo que permite un control preciso y de gran capacidad de respuesta
・Como no se producen oscilaciones, ofrece unas características de par suaves y con pocas vibraciones, lo que contribuye a mejorar el control del caudal y la precisión de posicionamiento
・Destaca por su alta potencia en poco tiempo y ofrece un gran rendimiento dinámico en aplicaciones que requieren un funcionamiento intermitente o una alta capacidad de respuesta
・Aunque el tamaño reducido y el peso ligero no siempre son posibles en todas las condiciones, en aquellas aplicaciones en las que priman la capacidad de respuesta y el rendimiento en funcionamiento intermitente, al aprovechar las características de los motores sin núcleo se puede conseguir el rendimiento necesario con un diseño más compacto.
En C.I. Takiron contamos con una gama de motores sin núcleo con diámetros exteriores de entre 4 mm y 22 mm, que se pueden diseñar según el uso y el espacio de montaje. Gracias a las características de esta estructura sin núcleo, contribuimos a la miniaturización de una amplia gama de bombas médicas portátiles, desde aplicaciones en espacios reducidos con limitaciones hasta equipos de tamaño medio.
Resumen
Hay muchos tipos de bombas médicas, como las bombas de infusión, las bombas de insulina, los equipos de diálisis, los dispositivos de asistencia respiratoria y los equipos cardiovasculares, y en todos ellos es imprescindible un motor que bombee con precisión los medicamentos o la sangre.A los motores se les exigen condiciones de rendimiento muy estrictas, como silencio, bajas vibraciones, tamaño reducido, bajo consumo energético, control de caudal de alta precisión y larga vida útil, por lo que la elección del motor determina el rendimiento de todo el equipo médico.
Gracias a su estructura sin núcleo de hierro, los motores sin núcleo ofrecen un giro suave sin efecto de dentado, una respuesta rápida y un bajo consumo energético gracias a un rotor de baja inercia, además de un diseño pequeño y compacto. Son una opción con ventajas estructurales para cumplir los requisitos que exigen las bombas médicas, como el control preciso del caudal, o para su incorporación en dispositivos portátiles.
Información sobre productos y consultas
Puedes consultar más detalles sobre los micromotores de C.I. Takiron en la siguiente página web.
- Página web del producto: https://cik-ele.com/
- Motores sin núcleo: https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Motores sin escobillas: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Motorreductor: https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Codificador: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Si tienes alguna duda a la hora de elegir un motor pequeño para el desarrollo de tus productos, no dudes en ponerte en contacto con nosotros a través del formulario de consulta. Nuestro equipo técnico analizará el uso y los requisitos que necesitas y te propondrá la solución más adecuada.
- Consultas: https://cik-ele.com/contact/
