BR112012013974B1

BR112012013974B1 - console cirúrgico para uma máquina cirúrgica energizada pneumaticamente e método para ajustar uma válvula de sistema pneumático cirúrgico

Info

Publication number: BR112012013974B1
Application number: BR112012013974-6A
Authority: BR
Inventors: Shawn X. Gao; Mark A. Hopkins
Original assignee: Alcon Research, Llc
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2020-10-13
Also published as: AU2010328590A1; ES2442368T3; EP2509549A1; JP2013513426A; BR112012013974A2; EP2509549B1; CA2781157C; CA2781157A1; JP5711259B2; US8728108B2; CN102652006A; AU2010328590B2; US20110144675A1; WO2011071655A1; CN102652006B; RU2012128873A; RU2556529C2

Abstract

CONSOLE CIRÚRGICO, E MÉTODO PARA AJUSTAS UMA VÁLVULA DE UM SISTEMA PNEUMÁTICO CIRÚRGICO. Em várias configurações, uma válvula de sistema pneumático para um console cirúrgico pode ser controlada por um controlador configurado para ajustar o ciclo de operação de válvula (VDC) da válvula para reduzir a diferença entre a pressão diferencial da válvula e pressão diferencial desejada. Em algumas configurações, as pressões diferenciais médias podem ser detectadas e retransmitidas a partir de um sensor de pressão, acoplado a uma ou mais portas da válvula para o controlador. O controlador pode comparar a pressão diferencial média medida contra a pressão diferencial média desejada (recebida do usuário). O controlador pode, então, determinar o VDC modificado para reduzir a diferença entre a pressão diferencial média desejada e a pressão diferencial média medida. Em algumas configurações, a pressão diferencial média desejada pode ser determinada com base em uma entrada provida pelo usuário do console cirúrgico.

Description

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se geralmente a sistemas cirúrgicos pneumáticos. Mais particularmente, mas de nenhum modo em caráter limitante, a presente invenção refere-se à geração pneumática para sistemas cirúrgicos.

Descrição da Técnica Relacionada

[0002] Procedimentos vítreo-retinianos podem incluir uma variedade de procedimentos realizados para restaurar, preservar, e melhorar a visão. Procedimentos vítreo-retinianos podem ser apropriados para tratar muitas condições sérias de fundo de olho. Procedimentos vítreo- retinianos podem tratar condições de olho, tais como degeneração macular relativa à idade (AMD), retinopatia diabética, hemorragia vítrea diabética, furo macular, descolamento retiniano, membrana epire- tinaniana, retinite CMV, e muitas outras condições oftálmicas.

[0003] O humor vítreo é uma substância em gel normalmente clara, que preenche o centro do olho, ocupando aproximadamente 2/3 do volume do olho, em virtude de sua forma, sendo que o humor vítreo é formado antes mesmo do nascimento. Certos problemas que afetam o fundo do olho podem requerer uma vitrectomia, isto é, a remoção cirúrgica do humor vítreo.

[0004] A vitrectomia pode ser realizada para retirar sangue e partículas dos olhos, remover o tecido de uma cicatrização, ou aliviar a tração da retina. Sangue, células inflamatórias, e tecidos de cicatrização podem distorcer a luz que passa através do olho para a retina, provo-cando uma visão borrada. O humor vítreo também pode ser removido se estiver deslocando a retina de sua posição normal. Algumas condi- ções de olho mais comuns que requerem vitrectomia incluem complicações decorrentes de retinopatia diabética, tal como descolamento ou sangramento retiniano, fato de macular, descolamento retiniano, fibrose da membrana pré-retiniana, sangramento dentro do olho (hemorragia do humor vítreo), ferimentos ou infecções, e certos problemas relativos a cirurgias anteriores do olho.

[0005] O cirurgião de retina pode realizar uma vitrectomia com microscópio e lentes especialmente projetadas para prover uma imagem clara da parte posterior do olho. Diversas incisões minúsculas de poucos milímetros de extensão podem ser feitas na esclera. O cirurgião retiniano pode inserir instrumentos através da incisão, tal como uma fonte de luz de fibra óptica, para iluminar a parte interna do olho, uma linha de infusão para manter a forma do olho durante a cirurgia, e instrumentos para cortar e remover o vítreo. Em uma vitrectomia, o cirurgião faz três minúsculas incisões no olho para três instrumentos sepa-rados. Estas incisões podem ser feitas na parte plana do olho, localizada logo atrás da íris, mas na frente da retina. Os instrumentos que passam através destas incisões podem incluir um tubo de luz, uma linha de infusão, e um dispositivo de corte para vitrectomia. O tubo de luz é equivalente a uma lanterna microscópica de alta intensidade para uso dentro do olho. A linha de infusão pode ser usada para substituir o fluido no olho, e manter a pressão apropriada dentro do mesmo. O vi- trector, isto é, um dispositivo para cortar o vítreo, opera como uma minúscula guilhotina, tendo um cortador microscópico, para remover o gel vítreo de modo controlado. Isto pode evitar uma significativa tração na retina durante a remoção.

[0006] A máquina cirúrgica usada para realizar uma vitrectomia e outras cirurgias na parte posterior do olho é muito complexa. Tipicamente, a máquina cirúrgica oftálmica inclui um console principal, ao qual um número de ferramentas é conectado. O console principal provê energia elétrica às ferramentas conectadas e controla a sua operação.

[0007] As ferramentas conectadas, tipicamente, incluem sondas, tesouras, fórceps, dispositivos de iluminação, vitrectores, e linhas de infusão. Cada uma destas ferramentas é tipicamente conectada ao console cirúrgico principal. Um computador no console cirúrgico principal pode monitorar e controlar a operação destas ferramentas. Estas ferramentas também são energizadas a partir do console cirúrgico principal. Algumas destas ferramentas podem ser elétricas, enquanto outras podem ser pneumáticas.

[0008] Para prover energia pneumática às várias ferramentas, o console cirúrgico principal inclui um módulo pneumático ou de distribuição de ar. Este módulo pneumático pode condicionar e suprir ar ou gás comprimido para energizar as ferramentas. O módulo pneumático pode ser conectado a um cilindro, contendo gás pressurizado. O módulo pneumático pode prover a pressão de gás apropriada para operar as ferramentas conectadas apropriadamente.

Sumário da Invenção

[0009] Em várias configurações, uma válvula do sistema pneumático de um console cirúrgico pode ser controlada por um controlador que é configurado para ajustar um ciclo de operação de válvula (VDC) (o VDC sendo usado para energizar a válvula) para reduzir a diferença entre uma pressão diferencial (isto é, pressão diferencial média) na saída da válvula e uma pressão diferencial desejada. Em algumas configurações, as pressões diferenciais médias podem ser detectadas e retransmitidas de um sensor de pressão acoplado a uma ou mais portas da válvula para o controlador (isto é, implementando um algoritmo controlador PI D (controlador Proporcional-Integral-Derivativo)). O controlador pode comparar a pressão diferencial média medida em relação à pressão diferencial média desejada (isto é, recebida do usuário ou determinada com base nas informações recebidas do usuário). O controlador pode então determinar um VDC modificado para reduzir a diferença entre a pressão diferencial média e a pressão diferencial média medida. Em algumas configurações, múltiplas interações podem ser realizadas para reduzir a diferença entre a pressão diferencial média medida e a pressão diferencial média desejada.

Breve Descrição dos Desenhos

[00010] Para um entendimento mais completo da presente invenção, faz-se referência à descrição que se segue, tomada em conexão com os desenhos anexos, nos quais A figura 1 é um console cirúrgico de acordo com uma configuração; A figura 2a é um diagrama de um sistema pneumático, com um sensor de pressão diferencial, de acordo com uma configuração; A figura 2b é um diagrama de sistema pneumático, com sensores de pressão separados em cada porta, de acordo com uma configuração; A figura 3 ilustra um cortador de vitrectomia, de acordo com uma configuração; A figura 4 ilustra um fluxograma de um método para controlar válvula pneumática, de acordo com uma configuração; A figura 5 ilustra uma configuração de uma tabela de consulta para correlacionar um ciclo de operação de porta com a pressão diferencial média, de acordo com uma configuração; A figura 6 ilustra uma configuração com válvula pneumática, incluindo duas ou mais válvulas.

[00011] Deve ser entendido que a descrição geral acima e a descrição detalhada que se segue têm um caráter meramente exemplar e explicativo, e pretendem prover uma explicação adicional da presente invenção, como reivindicada.

Descrição Detalhada das Configurações

[00012] A Publicação de Pedido de Patente U.S. "Pneumatic System for a Vitrector” Publicação N° 2008/ 0149197, número de série 11/614.768 de Denis Turner, Robert Palini, Argelio Olivera, e Mark Hopkin depositada em 21 de Dezembro de 2006, incorporada nesta, por referência, em sua totalidade, como totalmente e completamente estabelecida nesta.

[00013] A figura 1 ilustra uma configuração de um console cirúrgico 101 para uma máquina cirúrgica oftálmica energizada pneumaticamente. O console cirúrgico 101 pode ser configurado para acionar uma ou mais ferramentas pneumáticas 101. As ferramentas 103 podem incluir, por exemplo, tesouras, vitrectores, fórceps, e módulos de injeção e extração. Outras ferramentas 103 também poderiam ser usadas. Em operação, a máquina cirúrgica oftálmica energizada pneumaticamente da figura 1 pode ajudar o cirurgião a realizar vários procedimentos cirúrgicos oftálmicos, tal como uma vitrectomia. Um gás comprimido, tal como nitrogênio pode prover energia pelo console cirúrgico 101 para energizar as ferramentas 103. O console cirúrgico 101 pode incluir um painel de vídeo 101 para mostrar informações a um usuário (o painel de vídeo pode incorporar uma tela sensível ao toque para receber entradas do usuário). O console cirúrgico 101 também pode incluir um módulo fluídico (para suportar funções de irrigação/ aspiração) e conectores de porta 107 para acoplar ferramentas 103 (isto é, através das linhas pneumáticas para serem conectadas às ferramentas 103).

[00014] A figura 2 é um diagrama esquemático de um sistema pneumático para uma máquina de vitrectomia energizada pneumaticamente. Como visto na figura 2, o sistema pneumático pode incluir uma ou mais válvulas pneumáticas 217 acoplando uma fonte de pressão 209 (isto é, uma fonte de pressão regulada, tal como um cilindro de ar ou tomada de parede para alimentação de ar) à porta de saída A 213 e à porta de saída B 215 (a porta de saída A 213 e a porta de saída B215 podem ser acopladas à ferramenta 103, através de um ou mais conectores de porta 107). Em algumas configurações, a válvula pneumática 217 pode ser controlada pelo controlador 205. Em algumas configurações, a pressão da fonte de pressão 209 também pode ser regulada pelo controlador 205, e por um controlador separado (isto é, dentro do console cirúrgico 101). O controlador 205 pode regular a pressão (para prover um equilíbrio entre pressões mais baixas para reduzir o consumo de ar e pressões mais altas para prover uma taxa de corte mais alta e/ou aumentar a faixa dinâmica das taxas de corte disponíveis). Em algumas configurações, os componentes do sistema pneumático podem ser incorporados a uma tubulação (usinada a partir de um metal, tal como alumínio). A tubulação pode ser selada ao ar, e incluir vários componentes e acoplamentos, e ser capaz de suportar pressões de gás relativamente altas. As tubulações podem ser constituídas de várias peças individuais ou ser formada em uma única peça. Em várias configurações, os componentes do sistema pneumático (isto é, na tubulação) podem ser incorporados ao console cirúrgico 101.

[00015] Em algumas configurações, a válvula pneumática 217 pode ser uma válvula de quatro vias. Outras configurações de válvula também são contempladas. A válvula 217 pode incluir um solenoide, que move a válvula 217, para uma de duas posições (ver figuras 2a-2b), acionado por sinais de controle provindos do controlador 205. Em uma primeira posição, a válvula pneumática 215 provê energia pneumática para a sonda de corte 225, enquanto ventila gás pressurizado pela porta de saída A 213 através do abafador 227. Em uma segunda posição, a válvula 217 pode prover energia pneumática para uma ferramenta 103 (isto é, sonda de corte 225). Assim, quando a válvula pneumática se encontra na primeira posição, a primeira câmara 229 da câmara dupla 223 pode ser carregada, enquanto a segunda câmara 231 pode ser descarregada. Quando a válvula pneumática 217 se encontra na segunda posição, a segunda câmara 231 pode ser carregada, enquanto a primeira câmara 229 pode ser descarregada.

[00016] Como visto na figura 3, a sonda de corte 225 atua como dispositivo de corte. A sonda de corte 225 pode se movimentar de modo reciprocante dentro do tubo externo 103 com a porta de cortador 301 (isto é, a sonda de corte 225 pode ser movida por um diafragma 225, que, por sua vez, oscila, quando o gás pressurizado é dirigido alternadamente para as portas de saída A e B (para as respectivas câmaras da câmara dupla 223)). Em algumas configurações, a sonda de corte 225 pode ser conectada às portas de saída A e B através de tubo 219 (também podem ser usados tubos separados para cada porta). Quando a sonda de corte 225 avança e recua, a sonda de corte 225 pode abrir e fechar alternadamente a porta de corte 301 com a ponta afiada da sonda de corte 225. Cada ciclo da sonda de corte 225 atra-vés do tubo externo 30 pode cortar através de um material, tal como o vítreo, na porta de corte 301, quando a sonda de corte 225 está fechando. Um ciclo de operação de porta (PDC) de 49% indica que a porta de corte 301 está aberta 49% do tempo de ciclo (e fechada 51% do tempo de ciclo - o tempo de ciclo sendo, por exemplo, a quantidade de tempo entre aberturas sucessivas da porta de corte 301).

[00017] Em algumas configurações, o ciclo de operação de válvula (VDC) pode incluir a quantidade de tempo em que a válvula pneumática 217 se encontra nas primeira e segunda posições. Em algumas configurações, a taxa de corte da sonda de corte 225 pode ser contro-lada pelo controlador 205, através da válvula 217. Por exemplo, para prover uma taxa de corte de 2500 cortes por minuto, o controlador 205 pode direcionar a válvula pneumática 217 para prover ar pressurizado alternadamente para a porta A (segundo canal) e porta B (primeiro ca- nal) a uma taxa de aproximadamente 24 ms por ciclo. Para obter a taxa de corte de 2500 cortes por minuto, os dois canais pneumáticos podem ciciar abrir/ fechar a cada 24 ms (2500 cortes/ minuto ou 1 mi- nuto/2500 cortes*60 segundos/ 1 minuto= 0,024 segundos/ corte = 24 ms/ corte) que provê abertura por 12 ms para cada canal. Em algumas configurações, o tempo de transição para efetivamente abrir e fechar os canais pode usar parte do tempo de ciclo. Por exemplo, o segundo canal pneumático (isto é, via porta A 213 da válvula pneumática 217) pode levar 4 ms para abrir (enquanto o primeiro canal pneumático está fechando) e 2 ms para fechar (enquanto o primeiro canal pneumático está abrindo), o para um tempo de transição total por um ciclo de 24 ms de 6 ms. Outros tempos de transição também são contemplados. Por causa do tempo de transição, a válvula pode efetivamente ficar aberta apenas 8 ms (12 ms - 4 ms) para o segundo canal, enquanto fechada para o primeiro canal, e pode ficar fechada por 10 ms (12 ms - 2 ms) para o segundo canal enquanto aberta para o primeiro canal. Esta diferença de 8 ms versus 10 ms entre os tempos de prover ar pressurizado ao segundo canal e primeiro canal pode resultar em uma pressão diferencial desequilibrada nos dois canais. Em algumas configurações, pode ser desejável que as durações de tempo de abrir os dois canais sejam aproximadamente iguais (no caso de 2500 cortes / minuto, devem abrir efetivamente por (24ms - 6 ms)/ 2= 9 ms).

[00018] Se os tempos de transição abrir/ fechar forem constantes para todas válvulas pneumáticas 217, então, o controlador pode ser pré-programado com um ciclo de operação de válvula fixo para durações de tempo de abrir efetivo aproximadamente iguais para ambos canais, com base em uma válvula pneumática standard 217. Por exemplo, o tempo de abrir nominal pode ser ajustado em 13 ms para o segundo canal e 11 ms para o primeiro canal. Assim, neste exemplo, excluindo o tempo de transição, o tempo de abrir efetivo do segundo canal pode ser 13 ms - 4 ms = 9 ms e o tempo de abrir efetivo do primeiro canal pode ser 11 ms - 2 ms = 9 ms (similar ao segundo canal). No entanto, por causa de o tempo de transição variar entre as várias válvulas pneumáticas 217 (por causa de variações de fabricação, res-trições de fluxo, temperatura, envelhecimento, etc. da válvula pneumática 217) um ciclo fixo de operação de válvula pode não conseguir compensar os desequilíbrios. Por exemplo, uma válvula diferente pode levar 3 ms (ao invés de 4 ms) para abrir o segundo canal (enquanto o primeiro canal pneumático está fechando) e 2 ms para fechar o segundo canal (enquanto o primeiro canal pneumático está abrindo). Se o mesmo ciclo de operação de válvula (isto é, um tempo nominal de abrir de 13 ms para o segundo canal, e o tempo nominal de abrir de 11 ms para o primeiro canal) for aplicado a este segundo exemplo de válvula, o tempo de abrir efetivo para o segundo canal pneumático da segunda válvula seria 13 ms - 3 ms= 10 ms, e o tempo de abrir efetivo para o primeiro canal seria 11 ms - 2 ms = 9 ms. Por conseguinte, o ciclo de operação de válvula usado para o exemplo de válvula anterior fez que o segundo canal pneumático permanecesse de abrir um tempo adicional de 1 ms (ou 11% mais) que o primeiro canal pneumático para a válvula do segundo exemplo. A diferença pode resultar um desequilíbrio entre os dois canais pneumáticos, e provocar um desempenho menos desejável. Similarmente, um ciclo de operação de válvula pode não compensar adequadamente o desequilíbrio causado pelas variações de restrição / resistência de fluxo nos dois canais de console para console.

[00019] Em algumas configurações, os efeitos das variações de válvula podem ser dinamicamente compensados, monitorando a forma de onda de pressão (isto é, pressões diferenciais médias 207 detectadas ao longo do tempo de operação da válvula pelo sensor de pressão 211 (figura 2a) ou calculadas pelo controlador usando informações de pressão provindas dos sensores de pressão 212a, 212b (figura 2b)) na saída da válvula 217. As informações de pressão podem incluir, por exemplo, formas de onda detectadas nos sensores de pressão 212a, 212b ou leituras de pressão providas pelos sensores de pressão 212a, 212b (outras informações de pressão também sendo possíveis). Os sensores de pressão 211a, 211b podem incluir um transdutor de pressão, capaz de ler a pressão do gás comprimido, e enviar um sinal elétrico, contendo as informações com respeito à pressão do gás comprimido, ao controlador 205. A forma de onda de pressão (que pode indicar o VDC real) pode ser monitorada (periodicamente ou continuamente monitorada) durante o tempo de operação. As pressões diferenciais médias 207 podem ser usadas pelo controlador 205 para compensar variações de válvula, modificando o VDC da válvula, para reduzir a diferença entre as pressões diferenciais efetivas e a pressão diferencial desejada. Assim, em algumas configurações, uma solução de ciclo fechado pode incluir monitorar a média de uma pressão diferencial na saída da válvula pneumática 217 (pressão diferencial entre a porta A 213 e porta B 215) e usar a pressão diferencial média 207 para determinar informações específicas para controlar o VDC. Em algumas configurações, a pressão diferencial média 207 durante um período de ciclo (1/taxa de corte) pode se relacionar diretamente ao VDC e ser usado pelo controlador 205 para ajustar dinamicamente o VDC do sinal de controle enviado à válvula pneumática 217. Em algumas configurações, uma pressão diferencial efetiva pode não ser calculada, mas, ao invés, o controlador pode comparar as informações de pressão provindas dos sensores de pressão 212a, 212b para ajustar dinamicamente o VDC. Por exemplo, uma comparação das formas de ondas de pressão (ou pressões médias) a partir das portas A e B pode indicar uma diferença que pode ser encontrada ajustando o VDC. Outros ajustes de VDC também são possíveis.

[00020] Inicialmente, uma pressão diferencial desejada (entre a porta A e a porta B) pode ser determinada com base em uma entrada de usuário (isto é, recebida através de uma interface de usuário do console cirúrgico) ou default de sistema armazenado na memória do console cirúrgico 101, antes da operação da válvula. Durante operação da válvula, o controlador 205 pode modificar o ciclo de operação de válvula da válvula 217, com base na pressão diferencial efetiva detectada/ calculada. Por exemplo, o sensor de pressão 211 pode detectar uma diferença de pressão entre a porta A 213 e a porta B 215 e enviar o sinal indicando a diferença de pressão ao controlador 205. Em algumas configurações, o sensor de pressão 211 pode calcular a pressão diferencial média 207 com base na forma de onda de pressão diferencial detectada, ou o sensor de pressão 211 pode retransmitir a forma de onda de pressão detectada ao controlador 205, e o controlador 205 pode determinar a pressão diferencial média 207. Em algumas configurações, a pressão diferencial média 207 pode ser enviada ao controlador 205 como um sinal que o controlador 205 pode interpretar para obter a pressão (por exemplo, ser usado para obter outros valores relativos à pressão). Conquanto na figura 2a seja mostrado apenas um sensor de pressão 211, em algumas configurações (como visto na figura 2b), cada uma de porta A 213 e porta B 215 pode ter sensores de pressão separados (sensores de pressão 212a, 212b) que se comunicam com o controlador 205. Em algumas configurações, o controlador pode receber informações de pressão a partir dos sensores de pressão 212a, 212b, calcular a forma de onda diferencial entre as duas portas, e então determinar a pressão diferencial média a partir da forma de onda diferencial. Em outro exemplo, o controlador pode determinar a variação de cada forma de onda de saída de sensor de pressão a ser usada para controlar o ciclo de operação de válvula da válvula 217 (isto é, o controlador pode comparar as informações de pressão a partir dos sensores de pressão 212ai, 212b, para determinar a diferença média entre as duas pressões de porta). Estas diferenças de pressões diferenciais/ pressões médias podem ser usadas para determinar como ajustar dinamicamente o VDC.

[00021] Em algumas configurações, o controlador 205 pode determinar intervalos de tempo (que correspondem ao ciclo de operação de válvula modificado) para sinalizar a válvula 217 a ficar nas primeira e segunda posições, para obter a pressão diferencial média desejada entre a porta A e a porta B. Aplicando um ciclo de operação de válvula ajustado aos tempos de ciclo para os canais pneumáticos, os canais pneumáticos podem ser atuados durante o tempo de ciclo total para tempos de abrir efetivos específicos. Como notado acima, um ciclo de operação de válvula de 50% pode corresponder a aplicar um sinal (isto é, energizar a válvula para a primeira posição) a aproximadamente mesma quantidade de tempo em que o sinal não é aplicado (isto é, desenergizar a válvula para a segunda posição). Um ajuste de 1% pode resultar em um ciclo de operação de válvula de 51%, que corresponde a aplicação de um sinal para energizar (para a primeira posição) a válvula por aproximadamente 51% do tempo de ciclo total (e 49% do tempo total em que nenhum sinal é aplicado (para colocar a válvula na segunda posição)). O ciclo de operação de válvula mais longo de 51% pode compensar, por exemplo, uma válvula que leva mais tempo para se mover para a primeira posição que para a segunda posição, e/ou um console que tenha uma restrição/ resistência ao fluxo mais alto no canal que conecta a primeira posição da válvula. Em algumas configurações, o ciclo de operação da válvula pode ser ajustado para várias características de console (isto é, para compensar diferentes tempos de transição das várias válvulas e variações de restrição/ resistência ao fluxo de vários consoles).

[00022] Em várias configurações, o controlador 205 pode ser confi-gurado para receber sinais provindos de um sensor de pressão 211 (ou sensores de pressão 212a, 212b) via interface eletrônica (condutores elétricos, tais como fios, barramentos, trilhas elétricas, etc.). O controlador 205 também pode ser configurado para enviar sinais de saída via interface eletrônica para a válvula pneumática 217. Estes sinais de saída permitem que o controlador 205 controle a operação da válvula pneumática 217. O controlador 205 pode incluir um circuito integrado, capaz de realizar funções lógicas. Desta maneira, o controlador 205 pode incorporar a forma de um pacote de circuito integrado standard com pinos de saída e entrada de energia. Em várias configurações, o controlador 205 pode incluir um controlador de válvula ou controlador de um dispositivo alvo. Em algumas configurações, o controlador 205 pode realizar funções de controle específico com respeito a um dispositivo específico, tal como uma válvula. Em algumas configurações, o controlador 205 pode ser um microprocessador. Neste caso, o controlador 205 pode ser programável, de modo que funcione para controlar válvulas, assim como outros componentes do console 101. Em algumas configurações, o controlador 205 não é um microprocessador programável, mas, ao invés, um controlador de aplicação específica, configurado para controlar diferentes válvulas, que desempenham funções diferentes.

[00023] A figura 4 ilustra um fluxograma de uma configuração de um método para controlar dinamicamente a válvula pneumática 217. Os elementos providos no fluxograma têm um caráter meramente ilustrativo. Vários elementos providos podem ser omitidos, elementos adicionais podem ser adicionados, e/ou vários elementos podem ser executados em uma ordem diferente daquela provida abaixo.

[00024] Em 401, um usuário pode selecionar uma taxa de corte e/ou PDC desejada (isto é, com base nas necessidades cirúrgicas). Por exemplo, um usuário pode fornecer uma taxa de corte de 2500 cortes por minuto e PDC de 50%.

[001] Em 403, o PDC desejado pode ser convertido para uma pressão diferencial média desejada (ou outros valores/ pressões diferenciais relacionados à pressão diferencial entre as portas A e B). Em algumas configurações, o PDC desejado pode ser convertido em uma pressão diferencial média desejada com base em uma tabela de consulta preestabelecida (ver figura 5), equação, etc. Em algumas configurações, o usuário pode entrar com a pressão diferencial média desejada na interface no painel de vídeo 103. Em algumas configurações, o PDC e a pressão diferencial média desejada podem ser providos em um valor defaultpor exemplo, 50% PDC de 50%, e pressão diferencial média desejada de 0 psi (libras por polegada quadrada). A pressão diferencial média pode se referir a uma pressão diferencial média entre a porta A e porta B (tomada como uma média ao longo de um tempo da forma de onda de pressão diferencial entre a porta A e a porta B) ou a diferença entre a pressão média da porta A e a pressão média da porta B. Por exemplo, o PDC e as correspondentes pressões diferenciais médias podem ser determinados experimentalmente por um método de tentativa e erro, etc., para uma válvula. Em algumas configurações, outras características podem ser usadas para determinar a pressão diferencial média desejada (isto é, tipo de ferramenta acoplada, etc.).

[00025] Em 405, a válvula pneumática 217 pode ser controlada pelo controlador 205 para operar a ferramenta 103. Em algumas configurações, o controlador 205 pode, inicialmente, controlar a válvula 217, usando um ciclo de operação de válvula default(isto é, 50%). Em al-gumas configurações, o controlador 205 pode receber a pressão diferencial média desejada a partir de um conversor de variação (isto é, um circuito elétrico configurado para converter um sinal eletrônico, indicativo do PDC desejado, na correspondente pressão diferencial média desejada, com base em uma tabela de consulta interna (isto é, ver figura 5)). Em algumas configurações, o controlador 250 pode receber outras características de desempenho desejadas, em adição, ou em lugar de receber a pressão diferencial média desejada (isto é, o controlador pode receber a diferença desejada entre as formas de onda de pressão média da porta A e porta B ou receber a variação desejada da pressão da porta A e pressão da porta B, a partir da pressão média desejada para as duas portas).

[00026] Em 407, as pressões diferenciais médias 207 podem ser retransmitidas do sensor de pressão 211 para o controlador 210 (ou calculadas pelo controlador 205 usando informações de pressão provindas dos sensores de pressão 212a, 212b). Por exemplo, as pressões diferenciais médias 207 podem ser retransmitidas pelos sensores de pressão 212a, 212b a cada 100 ms (ou informações de pressão (isto é, variações de pressão) podem ser retransmitidas pelos sensores de pressão 212a, 212b e a pressão diferencial média 207 pode ser calculada pelo controlador 205). Outros intervalos de tempo também podem ser contemplados (por exemplo, a cada 5 segundos). Em algumas configurações, o sensor de pressão 211 pode calcular a pressão diferencial média com base na forma de onda de pressão diferencial detectada ou o sensor de pressão 211 pode retransmitir a forma de onda de pressão diferencial detectada (que pode incluir uma ou mais pressões diferenciais entre a porta A e a porta B) ao controlador 205, e o controlador 205 pode determinar a pressão diferencial média 207. Em algumas configurações, os sensores de pressão 212a, 212b acoplados às portas A e B podem retransmitir informações de pressão detectada (isto é, variação de pressão, forma de onda de pressão, etc.) ao controlador 205, e o controlador 205 pode determinar a pressão diferencial média para as portas (ou comparar as formas de onda de pressão sem precisar calcular a pressão diferencial média).

[00027] Em 409, o controlador 205 pode comparar a pressão diferencial média medida 207 (isto é, recebida de sensores de pressão ou calculadas usando informações provindas dos sensores de pressão) com a pressão diferencial média desejada (isto é, calculada/ determi-nada a partir de informações providas pelo usuário, ou por ajuste default)e determinar o VDC modificado. O controlador 205 pode determinar o VDC modificado para reduzir a diferença entre a pressão diferencial média desejada e a pressão diferencial média medida. Por exemplo, se pressão na porta A for tomada como pressão positiva e a pressão na porta B for tomada como pressão negativa, então, para uma válvula ideal, a pressão diferencial média medida pode ser 0 psi. Neste exemplo, se a pressão diferencial média medida for positiva (isto é, +2 psi), a pressão diferencial média medida pode indicar que a porta A fica mais tempo aberta que a porta B, durante um dado ciclo (resultando que a porta A é carregada com uma pressão mais alta quando aberta que a pressão com que a porta B é carregada quando aberta). Se a pressão diferencial média desejada for ajustada em 0 psi, o VDC (que indica a porcentagem em tempo que o controlador 205 sinaliza a porta A a ventilar) pode ser aumentado pelo controlador 205 (por exemplo, de 50% para 51%). Em algumas configurações, o controlador 205 para aumentar ou diminuir o VDC de acordo com um ajuste defaultou provida pelo usuário. Em algumas configurações, a quantidade de ajuste VDC em resposta à diferença entre a pressão diferencial média desejada e a pressão diferencial medida pode ser experimentalmente determinada para a válvula 217. Por exemplo, pode ser experimentalmente determinado que o VDC seja aumentado de 1% para cada +1,2 de diferença entre a pressão diferencial média medida e a pressão diferencial média desejada (também sendo contempladas outras razões). Esta informação pode ser armazenada em forma de equação ou tabela acessível ao controlador 205. Em outro exemplo, o controlador 205 pode aumentar o VDC de um incremento provido pelo usuário (tal como 0,5), se a pressão diferencial média for positiva e diminuir o VDC de um incremento provido pelo usuário, se a pressão diferencial média for negativa. Em algumas configurações, o controlador 205 pode ajustar VDC se a pressão diferencial média medida se encontrar dentro de uma faixa provida pelo usuário ou default (isto é, nenhum ajuste será provido, se a pressão diferencial média estiver dentro de 1 psi da pressão diferencial média desejada). Em algumas configurações, o usuário pode prover várias entradas para uso do controlador (isto é, através da tela sensível ao toque 109). Por exemplo, o usuário pode entrar com uma razão de -1% de VDC para cada 1,2% de diferença entre a pressão diferencial média medida e a pressão diferencial média desejada. Em algumas configurações, o controlador pode não calcular efetivamente pressões diferenciais, mas, ao invés, comparar as formas de onda de pressão a partir das portas A e B (isto é, como determinado pelos sensores de pressão 212a, 212b), ou com respeito às formas de onda desejadas para determinar como ajustar o VDC. Por exemplo, se a forma de onda de pressão desejada for na média 2 psi maior que a forma de onda de pressão desejada (isto é, armazenada no sistema), o VDC pode ser ajustado sem precisar calcular a pressão diferencial. Outras técnicas de ajuste de VDC também são contempladas.

[00028] Em 411, o controlador 205, pode usar o VDC modificado para energizar a válvula pneumática 217 (isto é, o tempo para alternar entre as primeira e segunda posições).

[00029] Em 413, o controlador 205 pode repetir os procedimentos de comparar a pressão diferencial média medida 207 contra a pressão diferencial média desejada (ou variáveis/ valores de pressão diferencial relacionadas) e determinar um novo VDC modificado para minimizar a diferença entre a pressão diferencial média medida 207 e a pressão diferencial média desejada. Por exemplo, o controlador 205 pode implementar um algoritmo de controlador PID (Proporcional, Integral, Derivativo) para ajustar o ciclo de operação de válvula para cima ou para baixo, com base na direção da nova pressão diferencial média em relação à pressão diferencial média anterior, receber/ calcular uma novo pressão diferencial média em resposta ao ciclo de operação de válvula modificado, etc. até a diferença entre a pressão diferencial média e a pressão diferencial desejada ser reduzida (para uma faixa provida pelo usuário).

[00030] Em algumas configurações, o sistema de gerenciamento pneumático pode incluir um ou mais processadores. O processador pode incluir um único dispositivo de processamento ou uma pluralidade de dispositivos de processamento. Tal dispositivo de processamento pode ser um microprocessador, um controlador (isto é, controlador 205) (que pode ser um microcontrolador), um processador de sinal digital, um microcomputador, uma unidade de processamento central, um arranjo de porta programável, um dispositivo lógico programável, uma máquina de estado, uma circuitagem lógica, uma circuitagem de controle, um circuito analógico, uma circuitagem digital, e/ou dispositivos que manipulem sinais (analógico e/ou digital) com base em instruções operacionais. Uma memória acoplada ou incorporada ao processador pode ser um único dispositivo de memória ou uma pluralidade de dispositivos de memória. O dispositivo de memória pode ser uma memória apenas de leitura, uma memória de acesso randômico, uma memória volátil, uma memória não-volátil, uma memória estática, uma memória dinâmica, uma memória flash, uma memória cachê, e/ou qualquer dispositivo que armazene informações digitais. Deve ser notado que, quando o processo implementa uma ou mais de suas funções via uma máquina de estado, uma circuitagem analógica, uma circuitagem digital, e/ou uma circuitagem lógica, a memória que armaze- na as correspondentes instruções pode ser incorporada (ou ser externa) à circuitagem que compreende a máquina de estado, circuitagem analógica, circuitagem digital, e/ou circuitagem lógica. A memória pode armazenar e o processador pode executar instruções operacionais correspondentes a pelo menos alguns dos elementos ilustrados e descritos em associação com as figuras.

[00031] Como mostrado na figura 6, conquanto diversas configurações tenham sido descritas nesta com respeito a uma válvula pneumática de quatro vias, deve ser entendido que estas configurações também são aplicáveis a duas ou mais válvulas controladas de modo coordenado para prover gás comprimido à válvula pneumática de quatro vias para prover gás comprimido à ferramenta 103. Por exemplo, a "primeira porta” e a "segunda porta” que foram descritas com respeito à válvula pneumática de quatro vias, ao invés, podem ser acopladas a duas ou mais válvulas separadas (isto é, a primeira porta acoplada à primeira válvula e a segunda porta acoplada a uma segunda válvula). A primeira válvula e a segunda válvula podem ser controladas em conjunto para prover gás comprimido alternadamente à primeira porta e à segunda porta. Em algumas configurações, o sensor de pressão pode ser acoplado a ambas, primeira porta e segunda porta, para determinar a pressão diferencial (ou cada porta pode ser acoplada a um sensor de pressão separado, e pressões separadas podem ser usadas para determinar a pressão média). O ciclo de operação de válvula, então, pode ser usado em relação a duas ou mais válvulas, para ajustar os tempos de abrir e fechar o canal das respectivas portas (controlando as válvulas separadas de acordo com os tempos de abrir e fechar indicados no ciclo de operação de válvula).

[00032] Várias modificações poderão ser feitas às presentes configurações por uma pessoa de capacidade normal na técnica. Outras configurações da presente invenção serão aparentes àqueles habilitados na técnica considerando a presente especificação e a prática da presente invenção descrita nesta. Pretende-se que a presente especificação e exemplos incorporados sejam considerados apenas em caráter exemplar, e que o verdadeiro escopo e espírito da presente invenção serão indicados pelas reivindicações que se seguem e seus equivalentes.

Claims

1. Console cirúrgico (101) para uma máquina cirúrgica energizada pneumaticamente que compreende: uma válvula pneumática (217); pelo menos uma primeira porta (213) e uma segunda porta (215) acopladas à válvula (217), em que a válvula (217) é configurada para prover gás pressurizado alternadamente a cada uma dentre a primeira porta (213) e a segunda porta (215); pelo menos um sensor de pressão (211, 212a, 212b) acoplado a pelo menos uma dentre a primeira porta (213) e a segunda porta (215); e um controlador (205) acoplado à válvula (217) e ao(s) sensores) de pressão (211, 212a, 212b), em que o controlador (205) é operável para controlar tempos de abrir e fechar o canal de válvula, de acordo com o ciclo de operação da válvula; caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para receber dados de pressão a partir do pelo menos um sensor de pressão (211, 212a, 212b) para determinar uma pressão diferencial entre a primeira porta (213) e a segunda porta (215); o controlador (205) sendo configurado para modificar o ciclo de operação de válvula com base nos dados de pressão recebidos por determinação de um ciclo de operação de válvula modificado (409) para reduzir a diferença entre a pressão diferencial determinada e uma pressão diferencial média desejada.

2. Console cirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (205) é configurado para receber dados de pressão a partir de pelo menos um sensor de pressão (211) para uso em determinar uma pressão diferencial medida entre a primeira porta (213) e segunda porta (215), em que o controlador é configurado para modificar o ciclo de operação de válvula com base na diferença entre a pressão diferencial medida e a pressão diferencial média desejada.

3. Console cirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula pneumática (217) compreende duas ou mais válvulas sendo controladas em conjunto para prover gás pressurizado alternadamente à primeira porta (213) e à segunda porta (215), e em que controlar os tempos de abrir/ fechar de canal de válvula de acordo com o ciclo de operação de válvula compreende controlar os tempos de abrir e fechar o canal de válvula de duas e mais válvulas, de acordo com o ciclo de operação de válvula.

4. Console cirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tempo de abrir a válvula corresponde ao tempo de abrir uma primeira porta (213), e em que o tempo de fechar uma válvula corresponde a um tempo de fechar a primeira porta (213), em que fechar a primeira porta coincide com abertura da segunda porta (215), de modo que o ar pressurizado seja direcionado pela válvula quer através de primeira porta ou segunda porta.

5. Console cirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sensor de pressão (212a, 212b) compreende um sensor de pressão diferencial acoplado à primeira porta (213) e à segunda porta (215) para determinar a pressão diferencial entre a primeira porta (213) e a segunda porta (215).

6. Console cirúrgico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o controlador (205) determina uma pressão diferencial média medida entre a primeira porta (213) e a segunda porta (215) e usa a pressão diferencial média medida para modificar o ciclo de operação de válvula pelo menos duas vezes, durante um intervalo de operação contínua da válvula.

7. Console cirúrgico, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o ciclo de operação de porta desejada é recebido a partir de um usuário através de uma interface de usuário do console cirúrgico, e em que o ciclo de operação de porta é convertido em pressão diferencial média através de um circuito conversor de variação (203).

8. Console cirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor de pressão (212a, 212b) compreende um primeiro sensor de pressão acoplado à primeira porta (213) e um segundo sensor de pressão acoplado à segunda porta (215), e em que o controlador (205) é configurado para comparar informações de pressão do primeiro sensor de pressão e do segundo sensor de pressão para modificar o ciclo de operação da válvula.

9. Console cirúrgico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pressão diferencial medida compreende uma pressão diferencial média medida.

10. Console cirúrgico, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a válvula (217) é configurada para acionar uma ferramenta pneumática (103), e em que o console cirúrgico (101) ainda compreende uma ferramenta pneumática acoplada ao console cirúrgico, em que a ferramenta pneumática (103) é um cortador para vitrectomia (225).

11. Console cirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tempo de válvula total é aproximadamente igual ao tempo de abrir a válvula mais o tempo de fechar a válvula para um ciclo de válvula, e em que o ciclo de operação de válvula é uma porcentagem do tempo total da válvula para o controlador (205) sinalizar a válvula a direcionar o gás através da primeira porta (213).

12. Console cirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (205) regula a pressão aplicada à válvula (217) para prover um equilíbrio entre pressões bai- xas para reduzir o consumo de ar, e pressões altas para acelerar taxas de corte, e aumenta a faixa dinâmica das taxas de corte disponíveis.

13. Método para ajustar uma válvula de sistema pneumático cirúrgico (217) caracterizado pelo fato de que compreende: operar um sistema pneumático compreendendo uma válvula pneumática configurada para ciciar entre uma primeira posição e uma segunda posição (405), em que o gás pressurizado é direcionado em uma primeira porta, quando a válvula está na primeira posição, e em que o gás pressurizado é direcionado em uma segunda porta, quando a válvula está na segunda posição. receber informações de pressão de pelo menos um sensor de pressão acoplado a pelo menos uma de primeira porta e segunda porta; usar as informações de pressão recebidas para determinar (407) uma pressão diferencial entre a primeira porta e segunda porta; determinar um ciclo de operação de válvula modificado (409) para reduzir a diferença entre a pressão diferencial determinada e uma pressão diferencial média desejada; e ajustar o tempo de abrir e fechar a válvula (411) de acordo com o ciclo de operação de válvula modificado.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a válvula pneumática (217) compreende duas ou mais válvulas controladas em conjunto para prover gás pressurizado alternadamente para a primeira porta e para a segunda porta, em que primeira posição compreende abrir a primeira válvula das duas ou mais válvulas, e em que a segunda posição compreende abrir uma segunda válvula das duas ou mais válvulas.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sensor de pressão (211) compreende um sensor de pressão diferencial acoplado à primeira porta (213) e à segunda porta (215) para determinar a pressão diferencial entre a primeira porta e a segunda porta.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que que ainda compreende determinar uma pressão diferencial entre a primeira porta (213) e a segunda porta (215) e usar a pressão diferencial para modificar o ciclo de operação de válvula pelo menos duas vezes, durante o intervalo de operação contínua da válvula.

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: receber a pressão diferencial média desejada de um usuário (401); receber o ciclo de operação de porta desejado do usuário através de uma interface de usuário do console cirúrgico (401); e converter o ciclo de operação de porta (403) para uma pressão diferencial média através de um conversor de variação (203).

18. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que receber informações de pressão a partir de pelo menos um sensor compreende receber informações de pressão a partir de um primeiro sensor de pressão acoplado à primeira porta (213) e receber informações de pressão a partir de um segundo sensor de pressão acoplado à segunda porta (215).

19. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que um tempo de válvula total é aproximadamente igual ao tempo de abertura de válvula mais o tempo de fechamento da válvula para um ciclo de válvula, e em que o ciclo de operação da válvula é uma porcentagem do tempo de válvula total para o controlador sinalizar a válvula a direcionar o gás através da primeira porta (213).

20. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a pressão diferencial determinada é uma pressão diferencial média determinada, e em que determinar a pressão diferencial compreende determinar a pressão diferencial média entre a primeira porta (213) e a segunda porta (215) ao longo de um período de tempo.