ES2302450B1 - Pedal de accionamiento, para aplicaciones medicas. - Google Patents
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Abstract
Pedal de accionamiento, para aplicaciones
médicas, del tipo de pedales que incorporan un canal (C1) para el
control del motor de un instrumento quirúrgico (2). El pedal (1)
objeto de la invención además de este canal (C1) incorpora, al
menos, un segundo canal de información (C2) que recibe datos de un
sistema de monitorización de la herramienta (2.1), lo que permite
conocer, en tiempo real, el estado de la herramienta (2.1) en cuanto
a parámetros tales como la velocidad de giro, la potencia
consumida, el sonido producido por la herramienta (2.1) y su grado
de vibración.
La información recibida del sistema de
monitorización de la herramienta (2.1) se transforma en unas
instrucciones, para un dispositivo de control del pedal (1),
realimentando en este último una serie de movimientos y/o fuerzas
que se transmiten al usuario a través del pie.
Description
Pedal de accionamiento, para aplicaciones
médicas.
Es habitual, dentro de las prácticas médicas, el
uso de pedales que permiten un control remoto de la
correspondiente herramienta quirúrgica. Una de las aplicaciones más
usuales es el pedal aplicable al control y accionamiento de
instrumental odontológico, como por ejemplo el pedal con el que el
doctor controla, mediante el pie, la herramienta del torno.
También se utilizan pedales para controlar el
funcionamiento de útiles de mano durante la cirugía oftálmica,
herramientas para el fresado de huesos, en cirugía del oído,
etc.
Este tipo de pedales, a través de una variedad
de actuadores eléctricos, neumáticos y/o mecánicos permiten
controlar el correspondiente instrumento quirúrgico.
A través de la Patente US 4.837.857 se conoce un
pedal médico que proporciona una señal de transmisión óptica, para
su uso en el control del instrumento quirúrgico.
También se conoce, a través del PCT WO03/
023544, un pedal cuyo desplazamiento vertical establece un cambio en la resistencia en unos medios mecánicos de retención; de manera que se proporciona una realimentación sensorial al cirujano o persona que opere con el pedal, indicando un cambio en el modo funcional cuando se mueve el pedal. Es decir que el operador aprecia un cambio en la resistencia del pedal, por ejemplo, cuando por la posición de este último se establece un cambio desde una fase no operativa del instrumento de trabajo a una fase operativa o un cambio funcional dentro de la fase de
trabajo.
023544, un pedal cuyo desplazamiento vertical establece un cambio en la resistencia en unos medios mecánicos de retención; de manera que se proporciona una realimentación sensorial al cirujano o persona que opere con el pedal, indicando un cambio en el modo funcional cuando se mueve el pedal. Es decir que el operador aprecia un cambio en la resistencia del pedal, por ejemplo, cuando por la posición de este último se establece un cambio desde una fase no operativa del instrumento de trabajo a una fase operativa o un cambio funcional dentro de la fase de
trabajo.
Por el PCT WO2004/049955 se conoce un
controlador de pie para microcirugía en cuyo funcionamiento se
utiliza un ordenador para modular la retención del controlador de
pie. Este controlador incluye también un motor de realimentación de
fuerza y un encoder óptico que monitoriza el número de revoluciones
del eje del motor.
En definitiva, en las diferentes realizaciones
conocidas, el pedal no le proporciona al usuario una información
táctil adicional a la que él obtiene en el manejo del
correspondiente instrumento quirúrgico; de manera que situaciones
tales como el grado de desgaste de la herramienta, su modo de
trabajo, su vibración, etc. Deben ser apreciadas por la información
táctil que la herramienta quirúrgica transmite directamente a la
mano de quien la está utilizando y por otras vías como es el sonido
que emite, pero no por el pedal que, a lo sumo incorpora medios
para modificar su grado de dureza, cuando la herramienta está en
una situación operativa o no operativa, como es el caso del PCT
WO03/023544. Es decir, que no se conocen pedales que aporten un
canal de comunicación entre el pedal y el instrumento quirúrgico,
que le permita al pedal proporcionar a quien lo utiliza una
información táctil sobre aspectos del estado y del modo de trabajo
del instrumento quirúrgico, en tiempo real u otros aspectos.
De acuerdo con la presente invención, se propone
un pedal provisto de, al menos, un doble canal de interrelación
entre el pedal propiamente dicho y la herramienta quirúrgica.
De estos dos canales, uno de ellos es la vía
convencional para el control de la herramienta quirúrgica y por
ello podrá ser de cualquiera de las formas ya conocidas, mediante
actuadores neumáticos, eléctricos y/o mecánicos. Es en la
existencia del segundo canal en donde reside la esencia de la
presente invención. En efecto este segundo canal se destina a
provocar una serie de fuerzas sobre el pedal en función del estado
o de la forma de trabajo de la herramienta.
Para ello, se provee al pedal de un sistema de
monitorización de la herramienta quirúrgica, sistema este que es
capaz de obtener la información, en tiempo real, del estado de la
herramienta, en cuanto a parámetros tales como la velocidad de
giro, la potencia consumida; el sonido que produce la herramienta
al actuar sobre el paciente, las vibraciones de la herramienta,
etc.
La información recibida del sistema de
monitorización, se transforma en las correspondientes
instrucciones, para un sistema de control del pedal.
En el caso de tratarse de un pedal de un grado
de libertad, el sistema de control se compone de un motor con su
correspondiente sensor y transmisión.
De acuerdo con las instrucciones recibidas en el
sistema de control desde el sistema de monitorización, aquel se
encarga de provocar una serie de fuerzas sobre el pedal accionado
por el cirujano; de manera que, por ejemplo, si el instrumento
quirúrgico vibra, el pedal vibra y, además, el grado de vibración
del pedal puede ir aumentando o reduciendo en función de que vaya
aumentando o reduciéndose el grado de vibración de dicho
instrumento. Asimismo puede variar el grado de dureza del pedal en
función de cómo vaya evolucionando el trabajo del instrumento
quirúrgico o su estado; de manera que, por ejemplo, en función del
grado de dureza del cuerpo sobre el que trabaje el instrumento
quirúrgico, puede ir aumentando o reduciéndose la dureza del pedal.
También y sólo a modo de ejemplo, al alcanzar un cierto grado de
desgaste que aconseje su sustitución, el pedal se eleva,
produciendo el levantamiento del pie del cirujano.
En definitiva, en función de los valores
obtenidos por el sistema de monitorización se realimentan en el
pedal una serie de movimientos que se traducen en el pie del
usuario en sensaciones tales como más dureza, diferentes tipos de
vibración, levantamientos del pie, etc. Estas sensaciones que se
transmiten al cirujano a través de su pie, le proporcionan una
entrada de información táctil adicional a la que él obtiene
convencionalmente en el manejo de la herramienta quirúrgica con la
mano.
De esta forma, y aplicando, por ejemplo, este
pedal en los trabajos quirúrgicos de fresado de los huesos o en los
tornos de los dentistas, se consigue que, frente a los pedales
convencionales, en los que la información de cómo va procediendo el
fresado es sobretodo táctil, a través de la mano que sujeta la
herramienta, y, en algunos casos, sonora, por los diferentes
sonidos que emite la fresa, en función de su grado de desgaste,
velocidad, etc., con el pedal ahora preconizado se proporciona una
información táctil adicional a través de la realimentación de una
serie de fuerzas y sensaciones en el pie del cirujano o
usuario.
De esta forma el pedal, objeto de la presente
invención conduce a la integración del sentido del tacto en el uso
del pedal; de manera que se consigue aumentar la sensibilidad y la
precisión del cirujano, en el uso del correspondiente instrumento
quirúrgico.
Es más, se ha previsto aumentar este doble canal
de información con nuevos canales de información, como por ejemplo
la monitorización de algún tipo de constante vital del paciente,
etc.
Las figuras 1 y 2 muestran sendos esquemas del
comportamiento de un pedal (1), de acuerdo con la solución ahora
preconizada y provisto de un doble canal de información (C1 y
C2).
La figura 3 muestra una vista en alzado del
pedal (1), según una posible realización práctica, ocupando la
placa de apoyo del pie (1.1) diferentes posiciones.
Las figuras 4 y 5 son sendas vistas en
perspectiva del pedal (1).
Las figuras 6 y 7 son sendas vistas en
perspectiva del pedal (1) con sus componentes representados en fase
de montaje.
La figura 8 muestra una vista en perspectiva y
esquemática de un usuario del pedal (1) en posición sentado.
Las figuras 9 y 10 son las vistas frontal y
lateral correspondientes a la figura 8.
La figura 11 es una vista en perspectiva y
esquemática de un usuario del pedal (1) en posición de
levantado.
Las figuras 12 y 13 son las vistas frontal y
lateral correspondientes a la figura 11.
Las figuras 14 y 15 son sendas vistas en esquema
como las figuras 1 y 2, pero con un tercer canal de información
(C3).
El objeto de la presente invención es un pedal
de accionamiento (1), para aplicaciones médicas. Este pedal (1)
puede denominarse "pedal háptico", entendiendo por
"háptico" a todo el conjunto de sensaciones relacionadas con
el tacto que experimenta un individuo. De acuerdo con la presente
invención, el pedal (1) está provisto de, al menos, un segundo
canal de información táctil (C2), pudiendo incorporar más de dos
canales de información y complementar las sensaciones táctiles con
otras sensaciones.
En la figura 1 se representa un primer esquema
del pedal (1) objeto de la presente invención, en la versión de
doble canal (C1 y C2). Según este esquema, el pie (5) del cirujano
apoya sobre el pedal (1) que dispone de un doble canal de
información (C1 y C2). El canal (C1) permite transmitir desde el
pedal (1) las correspondientes consignas de control del
instrumental quirúrgico (2) que en este caso y como un posible
ejemplo no limitativo de aplicación práctica es una fresa; de
manera que el canal (C1) permite controlar la herramienta de
fresado (2.1) según los medios y prácticas habituales en este tipo
de pedales, mediante actuadores neumáticos, eléctricos y/o
mecánicos.
La novedad de la presente invención radica en la
existencia del segundo canal de información, identificado en esta
figura 1 como (C2). Este segundo canal (C2), recibe información
desde un sistema de monitorización del comportamiento de la
herramienta (2.1), obteniendo en tiempo real información sobre el
estado de la herramienta, en cuanto a parámetros tales como la
velocidad de giro, la potencia consumida, el sonido que produce la
herramienta (2.1) al actuar sobre el paciente, las vibraciones de
la herramienta (2.1),
etc.
etc.
En la figura 1 no se ha representado el sistema
de monitorización de la herramienta (2.1) por tratarse de un
sistema de monitorización convencional; de manera que el pedal (1)
quedará comunicado a través del canal (C2) con dicho sistema de
monitorización que será cualquiera de los existentes en cada
momento en el mercado.
La información recibida del sistema de
monitorización de la herramienta (2.1) se transforma en las
correspondientes instrucciones, para un sistema de control del
pedal (1); de manera que se provocan sobre el pedal (1) una serie
de fuerzas y/o movimientos en función del estado o de la forma de
trabajo de la herramienta (2.1).
De esta forma y por ejemplo, si el instrumento
quirúrgico (2) vibra, el pedal (1) vibra y, además, el grado de
vibración del pedal (1) puede ir aumentando o reduciendo en función
de que vaya aumentando o reduciéndose el grado de vibración de
dicho instrumento (2). Asimismo puede variar el grado de dureza del
pedal (1) en función de cómo vaya evolucionando el trabajo del
instrumento quirúrgico (2) o del estado de la herramienta (2.1); de
manera que, por ejemplo, en función del grado de dureza del cuerpo
sobre el que trabaje la herramienta (2.1), puede ir aumentando o
reduciéndose la dureza del pedal (1). También y sólo a modo de
ejemplo, al alcanzar un cierto grado de desgaste que aconseje su
sustitución de la herramienta (2.1), el pedal (1) se puede elevar,
produciendo el levantamiento del pie (5) del cirujano.
En definitiva, en función de los valores
obtenidos por el sistema de monitorización se realimentan en el
pedal (1) una serie de movimientos y/o esfuerzos que se traducen en
el pie (5) del usuario en sensaciones tales como más dureza,
diferentes tipos de vibración, levantamiento del pie, etc. Estas
sensaciones que se transmiten al cirujano a través de su pie (5),
le proporcionan una entrada de información táctil adicional a la
que él obtiene convencionalmente en el manejo del instrumento
quirúrgico (2) con la mano.
En la figura 1 se representa con la flecha
señalada por la referencia numérica (3) la información táctil que
recibe el cerebro del cirujano proveniente de la mano que maneja el
instrumento quirúrgico (2); mientras que la flecha señalada con la
referencia numérica (4) representa la información táctil que
recibe el cerebro del cirujano proveniente de su pie (5), a través
del canal de información (C2) del pedal (1).
En la figura 2 se representa, en un esquema de
bloques, lo anteriormente descrito. Así el bloque (6) se
corresponde por ejemplo con un sensor convencional del pedal (1)
que permite, en función del grado de inclinación del pedal (1),
transmitir por el canal (C1) una consigna de control hacia la
herramienta de trabajo (2.1) para controlar variables de la
herramienta (2.1), tales como la velocidad de giro de su motor, el
par de funcionamiento, etc. representadas por el bloque (9).
A través del segundo canal de información (C2)
monitorizamos el comportamiento de la herramienta (2.1), a través
de los correspondientes sensores de esta última, representando el
bloque (8) el sistema de monitorización de la herramienta (2.1) que
nos proporciona datos sobre valores tales como la potencia
consumida, las vibraciones, etc.
Estos valores se traducen en el pedal (1) en
sensaciones táctiles tales como pulsaciones, fuerza oposición,
etc., tal y como lo representa el bloque (7); de forma que se
obtiene con este pedal activo de control (1) un control
bidireccional representado esquemáticamente por el bloque (10) en
dicha figura 2.
Las figuras 3 a 5 muestran un posible ejemplo no
limitativo de realización práctica del pedal (1), para el caso en
el que el pedal (1) sea del tipo de un grado de libertad.
El pedal (1) se compone de una placa (1.1) para
el apoyo del pie (5) del cirujano. La placa (1.1) se relaciona, a
través de un eje de pivotamiento (1.2) con una base (1.3) de apoyo
sobre el suelo.
En la parte delantera se sitúa un motor (1.5)
que, por un extremo de su correspondiente eje motriz queda
acoplado a un encoder (1.6) y por el otro extremo de dicho eje
motriz, este va acoplado a una transmisión por cable (1.4), a
través de la cual el motor (1.5) va relacionado con la placa (1.1)
de apoyo del pie
(5).
(5).
En las vistas explosionadas de las figuras 6 y
7, se aprecia como el eje motriz (1.5.1) del motor (1.5) va
acoplado, por un extremo, al encoder (1.6) y, por el otro extremo,
a una polea motriz (1.7) que forma parte del sistema de transmisión
por cable (1.4).
En la polea motriz (1.7) va enrollado el cable
(1.10) (ver figura 7), uno de cuyos extremos se une a un punto fijo
y el otro extremo va enrollado en un tensor (1.9) montado en un
armazón (1.8) solidario a la placa (1.1).
El encoder (1.6), a través del giro del eje
motriz (1.5.1), mide la posición angular del pedal (1). A su vez,
a través de una tarjeta de control y de un amplificador se controla
el motor (1.5), quien, mediante la transmisión por cable (1.4) queda
relacionado con el armazón (1.8). En las figuras adjuntas no se ha
representado a la tarjeta de control y al amplificador de control
del motor (1.5), al tratarse de unos elementos absolutamente
convencionales.
De esta forma, la información que se recibe a
través de la monitorización en la herramienta (2.1) se transforma
en las correspondientes instrucciones para el motor (1.5), el cual,
comunicará, a través de la transmisión por cable (1.4), una serie
de fuerzas sobre el armazón (1.8) y, por consiguiente, sobre la
placa (1.1) de apoyo del pie (5), constituyéndose así un pedal
activo de control (1).
Las figuras 8, 9 y 10 muestran la utilización
del pedal (1) por un usuario que permanece sentado y que maneja un
instrumento quirúrgico (2); mientras que las figuras 11, 12 y 13
son las figuras recíprocas pero con el usuario en posición
levantada.
El pedal (1) objeto de la presente invención
puede tener más de dos canales de información (C1 y C2). En las
figuras 14 y 15 se representa esquemáticamente una realización con
tres canales de información; de manera que, además de los canales
(C1 y C2) ya detallados incorpora un tercer canal identificado con
la referencia alfa-numérica (C3) que proporciona
información sobre una monitorización de algún tipo de constante
vital del paciente, como pueden ser el propio ritmo cardíaco o la
superación de algún tipo de umbral.
En la figura 15 se aprecia como el tercer canal
(C3) recibe información de un sistema de monitorización (8') del
paciente, que proporciona, a través de unos sensores relacionados
con el paciente, una información sobre el ritmo cardíaco,
superación de algún umbral, etc., representando el bloque (8') este
sistema de monitorización que será en cada caso el más conveniente
de los sistemas de monitorización de este tipo que ya existen en el
mercado. La información recibida del sistema de monitorización (8')
es conducida, a través del canal (C3), hacia el pedal (1).
Es de señalar que tal y como ya se ha indicado,
el pedal (1) puede disponer de dos, tres o más canales de
informaciones (C1, C2, C3... Cn) sin que ello altere en nada la
esencia de la invención. Tampoco dicha esencia se vería alterada si
el pedal (1) proporciona, además de las sensaciones táctiles ya
comentadas, otro tipo de sensaciones no táctiles complementarias,
si bien siempre serán aquellas las fundamentales.
Por último y aunque el diseño de este pedal se
ha llevado a cabo para su aplicación fundamental dentro del campo
médico, se han puesto otras posibles aplicaciones en diferentes
campos, tales como el tallado, la escultura, etc.
Claims (3)
1. Pedal de accionamiento para aplicaciones
médicas, del tipo de pedales que incorporan un canal (C1) para el
control del motor de un instrumento quirúrgico (2),
caracterizado porque el pedal (1) además de este canal (C1)
incorpora, al menos, un segundo canal de información (C2) que
recibe datos de un sistema de monitorización (8) de la herramienta
(2.1), lo que permite conocer, en tiempo real, el estado de la
herramienta (2.1) en cuanto a parámetros tales como la velocidad de
giro, la potencia consumida, el sonido producido por la herramienta
(2.1) y su grado de vibración; y porque la información recibida del
sistema de monitorización (8) se transforma en unas instrucciones,
para un dispositivo de control del pedal (1), realimentando en este
último una serie de movimientos y/o fuerzas que se transmiten al
usuario a través del pie, proporcionándole así a dicho usuario una
entrada de información táctil, adicional a la que obtendría
convencionalmente en el manejo del instrumento quirúrgico (2) con
la mano.
2. Pedal de accionamiento para aplicaciones
médicas, en todo de acuerdo con la anterior reivindicación,
caracterizado porque el pedal (1) puede incorporar otros
canales de comunicación, además del canal (C2), para que el pedal
(1) reciba una información complementaria, como puede ser el caso
de un tercer canal (C3) que transmite al pedal (1) la información
recibida desde un sistema de monitorización (8') de algún tipo de
constante vital del paciente.
3. Pedal de accionamiento para aplicaciones
médicas, en todo de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizado porque, cuando el pedal (1) es del tipo de los
de un grado de libertad, dicho pedal (1), según una posible
realización práctica del mismo, incorpora un motor (1.5) acoplado
por un extremo de su eje motriz (1.5.1) a un encoder (1.6), que
mide la posición angular de la placa (1.1) del pedal (1) sobre la
que apoya el pie; mientras que por su otro extremo va acoplado a
una transmisión por cable (1.4), a través de la cual el motor (1.5)
queda relacionado con dicha placa (1.1) de apoyo del pie.
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2007
- 2007-10-24 WO PCT/ES2007/000600 patent/WO2008053056A1/es active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2008053056A1 (es) | 2008-05-08 |
| ES2302450A1 (es) | 2008-07-01 |
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