ES2338147T3 - Control de aspiracion. - Google Patents
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Abstract
Aparato para controlar la aspiración en un sistema microquirúrgico (10), que comprende: una fuente de gas presurizado (12); un generador de vacío (22) acoplado fluídicamente a dicha fuente de gas presurizado (12); una cámara de aspiración (26) acoplada fluídicamente a dicha fuente de gas presurizado (12) y dicho generador de vacío (22); una válvula proporcional de vacío (16) acoplada fluídicamente entre dicha fuente de gas presurizada (12) y dicho generador de vacío (22); un transductor de presión (24) acoplado fluídicamente a dicha cámara de aspiración (26); un controlador proporcional (40); un ordenador (38) eléctricamente acoplado a dicha válvula proporcional de vacío (16), dicho transductor de presión (24) y dicho controlador proporcional (40); y caracterizado porque el aparato comprende además: una válvula proporcional de presión (20) acoplada fluídicamente entre dicha fuente de gas presurizado (12) y dicha cámara de aspiración (26); y dicho ordenador (38) está acoplado eléctricamente a dicha válvula proporcional de presión (20); en el que, tras la selección de una presión de succión deseada para dicha cámara de aspiración (26) por medio de dicho controlador proporcional (40), dicho transductor de presión (24) determina una presión de succión real en dicha cámara de aspiración y proporciona a dicho ordenador una señal correspondiente a dicha presión de succión determinada, y dicho ordenador proporciona señales a dicha válvula proporcional de vacío (16) y dicha válvula proporcional de presión (20) para mantener dicha presión de succión real próxima a dicha presión de succión deseada.
Description
Control de aspiración.
La presente invención pertenece en general al
control de la aspiración en sistemas microquirúrgicos y, más
particularmente, al control de la aspiración en sistemas
microquirúrgicos oftálmicas.
Durante la cirugía de incisión pequeña y,
particularmente, durante la cirugía oftálmica, se insertan sondas
pequeñas en el lugar operativo para cortar, retirar o manipular de
otra forma el tejido. Durante estas intervenciones quirúrgicas, se
introduce fluido dentro del ojo, y el fluido de infusión y el tejido
se aspiran a partir del lugar quirúrgico. Los tipos de sistemas de
aspiración utilizados antes de la presente invención se
caracterizaban en general por ser de flujo controlado o de vacío
controlado, dependiendo del tipo de bomba utilizado en el sistema.
Cada tipo de sistema tiene ciertas ventajas.
La patente US nº 5.549.139 describe, por
ejemplo, un sistema de control neumático para proporcionar aire
presurizado y vacío a instrumentos microquirúrgicos oftálmicos. El
documento WO9317729 describe un sistema para controlar el flujo de
fluido en una pieza de mano microquirúrgica. La patente US nº
5.020.535 da a conocer un aparato de accionamiento de pieza de mano
para tijeras quirúrgicas motorizadas en las que la presión de corte
es proporcional a la posición de un sensor de posición accionado
por el pie.
Los sistemas de aspiración controlados por vacío
son maniobrados estableciendo un nivel de vacío deseado que el
sistema busca mantener. El caudal depende de la presión intraocular,
el nivel de vacío y la resistencia al flujo en la trayectoria de
fluido. La información de caudal real no está disponible. Los
sistemas de aspiración controlados por vacío utilizan típicamente
una bomba venturi o de diafragma. Los sistemas de aspiración
controlados por vacío ofrecen las ventajas de tiempos de respuesta
rápidos, control de niveles de vacío decrecientes y buenas
prestaciones fluídicas mientras se aspira aire, tal como durante un
procedimiento de intercambio de aire/fluido. Los inconvenientes de
dichos sistemas son la falta de información de flujo, que da como
resultado flujos elevados transitorios durante la
facoemulsificación o la fragmentación, acoplada con una falta de
detección de oclusión. Los sistemas controlados por vacío son
difíciles de maniobrar en un modo de flujo controlado debido a los
problemas de medición no invasiva del flujo en tiempo real.
Los sistemas de aspiración controlados por flujo
son maniobrados estableciendo un caudal de aspiración deseado para
que el sistema lo mantenga. Los sistemas de aspiración controlados
por flujo utilizan típicamente una bomba peristáltica, una bomba de
caracol o una bomba de paletas. Los sistemas de aspiración
controlados por flujo ofrecen las ventajas de caudales estables y
niveles de vacío automáticamente crecientes bajo oclusión. Los
inconvenientes de dichos sistemas son tiempos de respuestas
relativamente lentos y respuestas de rotura de oclusión no
deseadas, cuando se utilizan componentes dóciles grandes, y el vacío
no puede reducirse linealmente durante la oclusión de la punta. Los
sistemas controlados por flujo son difíciles de maniobrar en un modo
de vacío controlado debido a que los retrasos de tiempo en la
medición del vacío pueden provocar inestabilidad en el bucle de
control, reduciendo las prestaciones dinámicas.
Un sistema quirúrgico oftálmico actualmente
disponible, el sistema MILLENIUM de Storz Instrument Company,
contiene un sistema de aspiración controlado por vacío (que utiliza
una bomba venturi) y un sistema de aspiración controlado por flujo
independiente (que utiliza una bomba de caracol). Las dos bombas no
pueden utilizarse simultáneamente y cada bomba requiere tubos de
aspiración y cartuchos independientes.
Otro sistema quirúrgico oftálmico actualmente
disponible, el sistema ACCURUS® de Alcon Laboratories, Inc.,
contiene una bomba venturi y una bomba peristáltica que funcionan en
serie. La bomba venturi aspira material desde el lugar quirúrgico
hasta una pequeña cámara de recogida. La bomba peristáltica bombea
el material aspirado desde la pequeña cámara de recogida hasta una
bolsa de recogida más grande. La bomba peristáltica no proporciona
vacío de aspiración al lugar quirúrgico. De este modo, el sistema
funciona como un sistema de vacío controlado.
En consecuencia, continúa existiendo la
necesidad de un procedimiento mejorado de controlar la aspiración
en un sistema microquirúrgico.
La presente invención proporciona un sistema
microquirúrgico capaz de controlar la aspiración por medio de un
modo de control de vacío, un modo de control de succión o un modo de
control de flujo.
En un modo de control de succión de la presente
invención, se crea una presión de succión deseada en una cámara de
aspiración utilizando una fuente de gas presurizado y un generador
de vacío. Se aspira fluido desde un dispositivo quirúrgico hasta la
cámara de aspiración. Se determina una presión de succión real en la
cámara de aspiración. Se modifican una presión generada por la
fuente de gas presurizado y un vacío generado por el generador de
vacío, en respuesta a la presión de succión real del paso de
determinación, para mantener la presión de succión real próxima a
la presión de succión deseada.
En un modo de control de flujo de la presente
invención se crea un caudal de succión deseado en una cámara de
aspiración utilizando una fuente de gas presurizado, un generador de
vacío y una bomba. Se aspira fluido desde un dispositivo quirúrgico
hasta la cámara de aspiración. Se determina un nivel real de fluido
en la cámara de aspiración. Se calcula un caudal de succión en
respuesta al nivel real de fluido del paso de determinación. Se
modifican una presión generada por la fuente de gas presurizado y un
vacío generado por el generador de vacío para mantener el caudal de
succión próximo al caudal de succión deseado.
En consecuencia, se proporciona un sistema como
se detalla en la reivindicación 1. Se proporcionan formas de
realización ventajosas en las reivindicaciones subordinadas.
Asimismo, se proporciona un sistema según la reivindicación 7 con
formas de realización ventajosas detalladas en las reivindicaciones
subordinadas a la misma.
Para una comprensión más completa de la presente
invención y para objetos y ventajas adicionales de la misma, se
hace referencia a la siguiente descripción tomada conjuntamente con
el dibujo adjunto, en el cual la figura 1 es un diagrama
esquemático que ilustra el control de aspiración en un sistema
microquirúrgico.
La forma de realización preferida de la presente
invención y sus ventajas se entienden mejor haciendo referencia a
la figura 1 de los dibujos. Un sistema microquirúrgico 10 incluye
una fuente de gas presurizado 12, una válvula de aislamiento 14,
una válvula proporcional de vacío 16, una segunda válvula
proporcional de vacío opcional 18, una válvula proporcional de
presión 20, un generador de vacío 22, un transductor de presión 24,
una cámara de aspiración 26, un sensor de nivel de fluido 28, una
bomba 30, una bolsa de recogida 32, una lumbrera de aspiración 34,
un dispositivo quirúrgico 36, un ordenador o microprocesador 38 y un
dispositivo de control proporcional 40. Los diversos componentes
del sistema 10 están conectados fluídicamente por medio de
conductos de fluido 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56 y 58. Los diversos
componentes del sistema 10 están conectados eléctricamente por
medio de interfaces 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74 y 76. La válvula
14 es preferentemente una válvula de solenoide de
"conexión/desconexión". Las válvulas 16-20 son
preferentemente válvulas de solenoide proporcionales. El generador
de vacío 22 puede ser cualquier dispositivo adecuado para generar
vacío, pero es preferentemente un chip de vacío o un chip
inteligente venturi que genera vacío cuando la válvula de
aislamiento 14 y las válvulas proporcionales de vacío 16 y/o 18
están abiertas y se hace pasar gas desde la fuente de gas
presurizado 12 a través del generador de vacío 22. El transductor de
presión 24 puede ser cualquier dispositivo adecuado para medir
directa o indirectamente la presión y el vacío. El sensor de nivel
de fluido 28 puede ser cualquier dispositivo adecuado para medir el
nivel de un fluido 42 dentro de la cámara de aspiración 26, pero es
preferentemente capaz de medir niveles de fluido de una manera
continua. La bomba 30 puede ser cualquier dispositivo adecuado para
generar vacío, pero es preferentemente una bomba peristáltica, una
bomba de caracol o una bomba de paletas. El microprocesador 38 es
capaz de implementar el control de realimentación y,
preferentemente, el control PID. El controlador proporcional 40
puede ser cualquier dispositivo adecuado para controlar
proporcionalmente el sistema 10 y/o el dispositivo quirúrgico 36,
pero es preferentemente un controlador de pie.
El sistema 10 utiliza preferentemente tres
procedimientos diferentes de controlar la aspiración, que son el
control de vacío, el control de succión y el control de flujo. En el
modo de control de vacío, el microprocesador 38 activa la válvula
de aislamiento 14 por medio de la interfaz 66 y mantiene la válvula
de presión 20 en un estado cerrado por medio de la interfaz 70. El
controlador proporcional 40 y el microprocesador 38 se utilizan
para abrir o cerrar proporcionalmente la válvula proporcional de
vacío 16 (y, opcionalmente, la válvula proporcional de vacío 18
para niveles más altos de vacío) por medio de las interfaces 60, 64
y 68. Un cirujano introduce un nivel de vacío máximo en el
microprocesador 38. Utilizando el controlador proporcional 40, a
continuación el cirujano puede variar proporcionalmente el vacío
deseado, facilitado al dispositivo quirúrgica 36 y la cámara de
aspiración 26 por medio del generador de vacío 22, entre cero y el
valor máximo. Cuando la cámara de aspiración 26 se llena de fluido
42 aspirado por el dispositivo quirúrgico 36, el transductor de
presión 24 mide el vacío real en la cámara de aspiración 26 y
proporciona una señal correspondiente al microprocesador 38 por
medio de la interfaz 72. El microprocesador 38 proporciona a su vez
señales de realimentación a las válvulas 16 y 18 por medio de las
interfaces 64 y 68 con el fin de mantener el vacío en el nivel
deseado indicado por el controlador proporcional 40.
En el modo de control de succión, el
microprocesador 38 activa las válvulas 14, 16, 18 y 20. El sistema
10 está configurado para proporcionar un intervalo de succión al
dispositivo quirúrgico 36 y a la cámara de aspiración 26 desde un
valor positivo pequeño de presión a un valor negativo mayor de
presión (o vacío). Este intervalo es preferentemente de
aproximadamente +150 mm de Hg a aproximadamente -650 mm de Hg.
Utilizando el controlador proporcional 40, un cirujano puede variar
proporcionalmente dentro de este intervalo la succión deseada
proporcionada al dispositivo quirúrgico 36 y la cámara de
aspiración 26 a través de la fuente de gas presurizado 12 y el
generador de vacío 22. Una señal correspondiente a la succión
deseada se proporciona al microprocesador 38 por medio de la
interfaz 60. El transductor de presión 24 proporciona una señal
correspondiente a la presión de succión real en la cámara de
aspiración 26 al microprocesador 38 por medio de la interfaz 72. El
microprocesador 38 proporciona a continuación señales de
realimentación a cualquier combinación de las válvulas 16, 18 y 20
por medio de las interfaces 64, 68 y 70, respectivamente, para
mantener la succión dentro de la cámara de aspiración 26 y el
dispositivo quirúrgico 36 en el nivel deseado. Tal como apreciará un
experto en la materia, el modo de control de succión permite que el
microprocesador 38 cierre las válvulas 16 y 18 y abra la válvula 20
para crear una presión dentro de la cámara de aspiración 26 igual a
la presión intraocular a fin de impedir un flujo pasivo desde el
ojo hasta dentro del dispositivo quirúrgico 36 y la cámara de
aspiración 26.
En el modo de control de flujo, el
microprocesador 38 activa las válvulas 14, 16, 18 y 20. El sistema
10 está configurado para proporcionar un intervalo de flujo al
dispositivo quirúrgico 36 y a la cámara de aspiración 26 desde un
valor de flujo cero hasta un valor máximo de flujo. Utilizando el
controlador proporcional 40, un cirujano puede variar
proporcionalmente dentro de este intervalo el caudal de succión
deseado para el dispositivo quirúrgico 36 y la cámara de aspiración
26. El caudal se calcula utilizando la siguiente ecuación:
Q_{succión} =
Q_{bomba}(N,P) + A
dz/dt,
en la que Q_{succión} es el
caudal de succión, Q_{bomba} es el caudal de la bomba 30, N es la
velocidad de la bomba 30, P es la presión de succión medida por el
transductor de presión 24, A es el área en sección transversal de
la cámara de aspiración 26 y Z es el nivel de fluido 42 en la cámara
de aspiración 26 medido a través del sensor de nivel de fluido 28.
Una señal correspondiente al Q_{succión} deseado se proporciona
al microprocesador 38 por medio de la interfaz 60. El
microprocesador 38 proporciona a la bomba 30 una señal
correspondiente a la velocidad de bomba N por medio de la interfaz
74 en respuesta al Q_{succión} deseado. El sensor de nivel de
fluido 28 proporciona al microprocesador 38 una señal
correspondiente al nivel real de fluido dentro de la cámara de
aspiración 26 por medio de la interfaz
76.
El microprocesador 38 utiliza el modo de control
de succión, tal como se describe anteriormente, para mantener el
Q_{succión} en el nivel deseado. Más en particular, el
microprocesador 38 calcula el Q_{succión} en respuesta al nivel
real de fluido dentro de la cámara de aspiración 26 y proporciona
señales de realimentación a cualquier combinación de las válvulas
16, 18 y 20 por medio de las interfaces 64, 68 y 70,
respectivamente, para mantener el Q_{succión} en el nivel
deseado. Como parte del modo de control de succión, el transductor
de presión 24 proporciona al microprocesador 38 una señal
correspondiente a la presión de succión real P en la cámara de
aspiración 26 por medio de la interfaz 72. Como apreciará un experto
en la materia, el modo de control de flujo permite que el
microprocesador 38 mantenga un nivel constante de fluido 42 en la
cámara de aspiración 26 (dz/dt = 0) para mantener el caudal.
Se cree que el funcionamiento y la construcción
de la presente invención serán evidentes a partir de la descripción
anterior. Aunque los aparatos y procedimientos representados o
descritos anteriormente se han caracterizado como preferidos, en
los mismos pueden realizarse diversos cambios y modificaciones sin
apartarse, por ello, del alcance de la invención definido en las
siguientes reivindicaciones.
Claims (12)
1. Aparato para controlar la aspiración en un
sistema microquirúrgico (10), que comprende:
una fuente de gas presurizado (12);
un generador de vacío (22) acoplado
fluídicamente a dicha fuente de gas presurizado (12);
una cámara de aspiración (26) acoplada
fluídicamente a dicha fuente de gas presurizado (12) y dicho
generador de vacío (22);
una válvula proporcional de vacío (16) acoplada
fluídicamente entre dicha fuente de gas presurizada (12) y dicho
generador de vacío (22);
un transductor de presión (24) acoplado
fluídicamente a dicha cámara de aspiración (26);
un controlador proporcional (40);
un ordenador (38) eléctricamente acoplado a
dicha válvula proporcional de vacío (16), dicho transductor de
presión (24) y dicho controlador proporcional (40); y
caracterizado porque el aparato comprende además:
una válvula proporcional de presión (20)
acoplada fluídicamente entre dicha fuente de gas presurizado (12) y
dicha cámara de aspiración (26); y
dicho ordenador (38) está acoplado
eléctricamente a dicha válvula proporcional de presión (20);
en el que, tras la selección de una presión de
succión deseada para dicha cámara de aspiración (26) por medio de
dicho controlador proporcional (40), dicho transductor de presión
(24) determina una presión de succión real en dicha cámara de
aspiración y proporciona a dicho ordenador una señal correspondiente
a dicha presión de succión determinada, y dicho ordenador
proporciona señales a dicha válvula proporcional de vacío (16) y
dicha válvula proporcional de presión (20) para mantener dicha
presión de succión real próxima a dicha presión de succión
deseada.
2. Aparato según la reivindicación 1, que
comprende además un dispositivo quirúrgico (36) para aspirar tejido
acoplado fluídicamente a dicha cámara de aspiración (26).
3. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dicho generador de vacío (22) es un chip de vacío.
4. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dicho generador de vacío (22) es un chip venturi.
5. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dicho sistema microquirúrgico (10) es un sistema microquirúrgico
oftálmico.
6. Aparato según la reivindicación 1, que se
puede hacer funcionar en un modo de control de flujo y que comprende
además:
un sensor de nivel de fluido (28) acoplado
funcionalmente a dicha cámara de aspiración (26) y acoplado
eléctricamente a dicho ordenador (38);
una bomba (30) acoplada fluídicamente a dicha
cámara de aspiración (26) y acoplada eléctricamente a dicho
ordenador (38);
en el que, tras la selección de un caudal de
succión deseado para dicha cámara de aspiración (26) por medio de
dicho controlador proporcional (40), dicho ordenador (38)
proporciona a dicha bomba (30) una señal correspondiente a una
velocidad de bomba en respuesta a dicho caudal de succión deseado,
dicho sensor de nivel de fluido (28) determina un nivel de fluido
real en dicha cámara de aspiración y proporciona a dicho ordenador
(38) una señal correspondiente a dicho nivel de fluido determinado,
y dicho ordenador (38) calcula un caudal de succión en respuesta a
dicho nivel de fluido determinado y proporciona señales a dicha
válvula proporcional de vacío (16) y dicha válvula proporcional de
presión (20) para mantener dicho caudal de succión próximo a dicho
caudal de succión deseado.
7. Aparato para controlar la aspiración en un
sistema microquirúrgico (10), que comprende:
una fuente de gas presurizado (12);
un generador de vacío (22) acoplado
fluídicamente a dicha fuente de gas presurizado (12);
una cámara de aspiración (26) acoplada
fluídicamente a dicha fuente de gas presurizado (12) y dicho
generador de vacío (22);
una válvula proporcional de vacío (16) acoplada
fluídicamente entre dicha fuente de gas presurizado (12) y dicho
generador de vacío (22);
un sensor de nivel de fluido (28) acoplado
funcionalmente a dicha cámara de aspiración (26);
un controlador proporcional (40);
una bomba (30) acoplada fluídicamente a dicha
cámara de aspiración (26);
un ordenador (38) eléctricamente acoplado a
dicha válvula proporcional de vacío (16), dicho sensor de nivel de
fluido (28), dicha bomba (30) y dicho controlador proporcional (40),
y caracterizado porque el aparato comprende además:
una válvula proporcional de presión (20)
acoplada fluídicamente entre dicha fuente de gas presurizado (12) y
dicha cámara de aspiración (26); y
dicho ordenador (38) está eléctricamente
acoplado a dicha válvula proporcional de presión (20);
en el que, tras la selección de un caudal de
succión deseado para dicha cámara de aspiración (26) por medio de
dicho controlador proporcional (40), dicho sensor de nivel de fluido
(28) determina un nivel de fluido real en dicha cámara de
aspiración y proporciona a dicho ordenador (38) una señal
correspondiente a dicho nivel de fluido determinado, y dicho
ordenador (38) calcula un caudal de succión en respuesta a dicho
nivel de fluido determinado y proporciona señales a dicha válvula
proporcional de vacío (16) y dicha válvula proporcional de presión
(20) para mantener dicho caudal de succión próximo a dicho caudal de
succión deseado.
8. Aparato según la reivindicación 7, que
comprende además un dispositivo quirúrgico (36) para aspirar tejido
acoplado fluídicamente a dicha cámara de aspiración (26).
9. Aparato según la reivindicación 7, en el que
dicho generador de vacío (22) es un chip de vacío.
10. Aparato según la reivindicación 7, en el
que dicho generador de vacío (22) es un chip venturi.
11. Aparato según la reivindicación 7, en el
que dicho sistema microquirúrgico (10) es un sistema microquirúrgico
oftálmico.
12. Aparato según la reivindicación 7, en el
que dicha bomba es una bomba peristáltica.
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| US158238 | 2005-06-21 | ||
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| ES2338147T3 true ES2338147T3 (es) | 2010-05-04 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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