Nonlinear regression for the characterization of peristaltic pumps, an alternative in the control of biological fluids

Abstract

This paper presents a modeling approach to characterize two peristaltic pumps using nonlinear regression. Accuracy tests were performed by varying the height level of the pump with respect to the vessel, and it was found to have no effect on the flow rate. Filling data was recorded for 300 ml considering the voltage applied to the pumps and the filling time. A least squares curve fitting was performed with the recorded data. The exponential model was determined to be the most accurate for the two pumps, and using a simple rule of three, the equation for each desired volume was found. Finally, filling tests were performed to compare the model data with the real data. The coefficient of determination of the model for the first pump was 0.9875 and for the second pump was 0.9956. It can be concluded that the models are accurate, which is also confirmed in the comparative filling tests, where an assertiveness of more than 99% was demonstrated in all the tests performed. It is proposed to extend the studies on the use of this mathematical method as an alternative in the non-invasive control of fluids whose instruments must be handled in a sterile manner.

Este artículo presenta un modelamiento para la caracterización de dos bombas peristálticas utilizando regresión no lineal. Se realizaron pruebas de precisión variando el nivel de altura de la bomba respecto al recipiente y se concluye que esto no influye en la rapidez del flujo. Se tomaron datos de llenado para 300ml teniendo en cuenta el voltaje aplicado a las bombas y el tiempo de llenado. Con los datos registrados se realizó ajuste de curvas por mínimos cuadrados determinando el modelo exponencial como el más acertado para las dos bombas y aplicando regla de tres simple se halló la ecuación para cualquier volumen solicitado. Finalmente se realizaron pruebas de llenado para comparar los datos del modelo con datos reales. El coeficiente de determinación del modelo de la primera bomba fue de 0,9875 y para la segunda fue de 0,9956 concluyendo que los modelos son acertados, lo cual se reitera en las pruebas de llenado comparativas donde se evidencia un asertividad superior a 99% en todas las pruebas realizadas. Se sugiere ampliar las investigaciones en el uso de este método matemático como alternativa en el control no invasivo de fluidos cuyos instrumentos requieran un tratamiento estéril.