ES2303293T3 - Util electrico quirurgico, unidad de accionamiento y procedimiento de calibracion correspondiente. - Google Patents
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Abstract
Unidad de accionamiento (10) para un útil eléctrico quirúrgico (50), que comprende - una cápsula (12) metálica obturada herméticamente para su disposición en la zona de una carcasa (52) del útil eléctrico quirúrgico (50), definiendo la cápsula (12) sobre un lado exterior una superficie de apoyo (20) para un dedo; - un sensor de fuerza (28) dispuesto dentro de la cápsula (12), el cual se encuentra en conexión transmisora de fuerza con la superficie de apoyo (20); y - por lo menos un contacto (24) eléctrico que conduce fuera de la cápsula (12).
Description
Útil eléctrico quirúrgico, unidad de
accionamiento y procedimiento de calibración correspondiente.
La presente invención se refiere a una unidad de
accionamiento controlada mediante la fuerza del dedo para un útil
eléctrico quirúrgico. La invención se refiere asimismo a un útil
eléctrico quirúrgico con una unidad de accionamiento de este tipo
así como a un procedimiento de calibración para el útil
eléctrico.
Desde hace ya varios años los útiles eléctricos
quirúrgicos ayudan a los cirujanos durante sus actividades. Como
ejemplos de útiles eléctricos quirúrgicos se pueden mencionar
taladros, sierras para huesos y destornilladores quirúrgicos
accionados por motor eléctrico.
Todo útil eléctrico quirúrgico comprende una
unidad de accionamiento, como por ejemplo un conmutador móvil o un
botón giratorio, para el control de determinadas funcionalidades del
útil. En el caso más sencillo puede tratarse, en el caso de la
unidad de accionamiento, de un conmutador basculante, para conectar
o desconectar discrecionalmente el útil eléctrico. Con frecuencia
se utilizan conmutadores de varias etapas para que un usuario del
útil eléctrico pueda elegir entre diferentes tipos de
funcionamiento. Para el ajuste de una velocidad de giro del útil
eléctrico se utilizan también unidades de accionamiento girable
tales como botones giratorios continuos.
Las unidades de accionamiento mecánicas
convencionales como los conmutadores basculantes o los botones
giratorios son frecuentemente inadecuadas para útiles eléctricos
quirúrgicos, en todo caso en tanto en cuanto que estas tienen que
ser esterilizadas. Esto está relacionado con que estas unidades de
accionamiento comprenden un gran número de componentes mecánicos
móviles, los cuales se pueden obturar mal contra la entrada de
medios de esterilización líquidos o gaseosos. La entrada de un
medio de esterilización en unidades de accionamiento de este tipo
es perjudicial para su capacidad de funcionamiento. Por este motivo,
los útiles eléctricos quirúrgicos dotados con conmutadores
basculantes, botones giratorios o unidades de accionamiento
mecánicas similares o no se pueden esterilizar en absoluto o deben
ser sometidos a mantenimiento después de pocos ciclos de
esterilización.
Con el fin de mejorar o de hacer posible la
capacidad de esterilización de útiles eléctricos quirúrgicos se
sustituyen en los útiles de este tipo las unidades de accionamiento
mecánicas frecuentemente por una combinación de un sensor de fuerza
y un circuito de procesamiento de señales para el sensor de fuerza.
Los sensores de fuerza presentan por regla general una forma
laminar y no poseen elementos mecánicos móviles. Por este motivo
los sensores de fuerza se pueden montar de forma sencilla y obturada
debajo de una sección de carcasa flexible de un útil eléctrico
quirúrgico.
Los útiles eléctricos quirúrgicos con un sensor
de fuerza dispuesto debajo de una sección de carcasa flexible se
conocen por ejemplo gracias a la patente US nº 3.463.990 o US nº
6.037.724. En los útiles eléctricos quirúrgicos de este tipo el
sensor de fuerza está alojado usualmente dentro de un revestimiento
de plástico, el cual protege el sensor de fuerza (así como
frecuentemente también el circuito de procesamiento de señales
correspondiente) frente a un medio de esterilización. En la
práctica se ha demostrado sin embargo que, a pesar del este
revestimiento, ya tras pocos ciclos de esterilización es necesario
un mantenimiento o un cambio de las unidades de accionamiento
basadas en sensor.
La invención se plantea el problema de proponer
una unidad de accionamiento para un útil eléctrico quirúrgico, la
cual resista un gran número de ciclos de esterilización. La
invención se plantea además el problema de proporcionar un útil
eléctrico quirúrgico el cual se pueda esterilizar mejor. Otro
problema que se plantea la invención consiste en proponer un
procedimiento de calibración para el útil eléctrico.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención
se proporciona una unidad de accionamiento para un útil eléctrico
quirúrgico. La unidad de accionamiento comprende una cápsula
metálica obturada herméticamente para su disposición en la zona de
una carcasa de un útil eléctrico quirúrgico, definiendo la cápsula
sobre un lado exterior una superficie de apoyo para un dedo. La
unidad de accionamiento comprende además un sensor de fuerza,
dispuesto en el interior de la cápsula, que se encuentra en
conexión transmisora de fuerza con la superficie de apoyo y por,
por lo menos, un contacto eléctrico que conduce fuera de la
cápsula.
La cápsula puede ser dispuesta dentro, encima o
debajo de la carcasa del útil eléctrico quirúrgico. De forma
adecuada, están realizadas en un metal resistente frente a los
medios de esterilización (o están revestidas con un metal de este
tipo) por lo menos aquellas zonas de la cápsula que están dispuestas
en una zona de la cápsula expuesta con respecto al medio de
esterilización. La cápsula puede estar fabricada con un metal y, en
caso necesario, poseer un revestimiento de plástico o de otro
material. La cápsula puede poseer sin embargo también un núcleo de
un material de trabajo no metálico, el cual está revestido con un
revestimiento de metal.
Para hacer posible al cirujano la localización
de la unidad de accionamiento también cuando la mirada está alejada
del útil eléctrico quirúrgico, la superficie de apoyo puede poseer
una limitación espacial claramente definida. La limitación espacial
es detectable mediante el tacto para el cirujano y facilita con ello
el accionamiento del útil eléctrico quirúrgico.
En lo que se refiere a la estructura del sensor
de fuerza, se puede elegir entre diferentes concepciones. De este
modo es imaginable formar el sensor de fuerza como calibre
extensométrico, como elemento piezoeléctrico, como elemento
semiconductor, etc. El sensor de fuerza puede ser dispuesto sobre
una superficie de apoyo opuesta a la superficie interior de la
cápsula. Si la superficie de apoyo está formada por un lado superior
de una pared de cápsula, el sensor de fuerza puede ser sujeto de
acuerdo con esto directamente sobre un lado inferior de la pared de
cápsula opuesto a la superficie de apoyo. La sujeción del sensor de
fuerza puede tener lugar mediante adhesión u otra forma
cualquiera.
Para el sensor de fuerza está previsto de manera
adecuada un circuito de procesamiento de señales acoplado con el
sensor de fuerza. El circuito de procesamiento de señales puede
estar dispuesto dentro o fuera de la cápsula. De acuerdo con una
primera variante el circuito de procesamiento de señales toma una
señal de sensor y la convierte en una señal de salida continua que
depende de la fuerza de accionamiento. De acuerdo con una segunda
variante el circuito de procesamiento de señales convierte la señal
de sensor en una señal de salida discreta (por ejemplo binaria o de
varios escalones).
La cápsula puede adoptar formas distintas. De
este modo, la cápsula puede tener una forma cilíndrica o en
especial cilíndrica corta (en forma de píldora). De acuerdo con una
forma de realización la cápsula presenta una caperuza metálica en
forma de bote y un suelo de cápsula que cierra la caperuza. En esta
forma de realización, la superficie de apoyo está formada sobre un
lado superior de la caperuza o en el suelo de la cápsula. El suelo
de la cápsula, el cual se opone al lado superior de la caperuza,
puede estar realizado, dependiendo de la exposición con respecto al
medio de esterilización, de un material de trabajo no metálico o
contener un material de trabajo metálico.
Con el fin de posibilitar una toma de señal o
para conducir señales fuera de la cápsula, la cápsula puede poseer
una o varias aberturas, a través de las cuales se extiende el por lo
menos un contacto eléctrico. Las aberturas están formadas
preferentemente en una pared lateral o sobre un lado inferior de la
cápsula y están cerradas herméticamente. Para el cierre de las
aberturas es adecuado el vidrio o un material de trabajo resistente
similar.
La cápsula para el alojamiento del sensor de
fuerza se puede fabricar especialmente según las exigencias del
útil eléctrico quirúrgico correspondiente. Como alternativa
económica a ello puede tratarse también en el caso de la cápsula de
un elemento estándar (tal como, por ejemplo, una carcasa de
transistor estándar).
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
proporciona un útil eléctrico quirúrgico. El útil eléctrico
quirúrgico comprende una carcasa, un motor eléctrico así como por lo
menos una unidad de accionamiento, controlada mediante la fuerza
del dedo y dispuesta en la zona de la carcasa, con un sensor de
fuerza obturado herméticamente. La unidad de accionamiento presenta
una cápsula metálica obturada herméticamente para la disposición en
la zona de la carcasa del útil eléctrico quirúrgico, definiendo la
cápsula, sobre un lado exterior, una superficie de apoyo para un
dedo. Además, presenta un sensor de fuerza dispuesto dentro de la
cápsula, así como un contacto eléctrico que conduce hacia fuera de
la cápsula. El sensor de fuerza se encuentra en conexión transmisora
de fuerza con esta superficie de apoyo.
La pieza insertada de carcasa puede estar
formada por una cápsula metálica obturada herméticamente, dentro de
la cual está dispuesto el sensor de fuerza. La superficie de apoyo
para la introducción de fuerza puede ser prevista en este caso en
forma de un lado exterior de la cápsula. La pieza insertada de
carcasa no tiene que tener sin embargo necesariamente una función
de cápsula para el sensor de fuerza. Más bien la pieza insertada de
carcasa metálica podría tener también una forma esencialmente plana,
adaptada según las necesidades a un abovedamiento de la carcasa,
pudiendo ser necesarias entonces medidas especiales para la
obturación hermética del sensor de fuerza. Este tipo de medidas
pueden contener una conexión obturada herméticamente de la pieza
insertada de carcasa metálica con las zonas de carcasa que se
conectan a la pieza insertada de carcasa. La pieza insertada de
carcasa metálica puede estar realizada en un material compuesto (por
ejemplo de dos o más capas). Al mismo tiempo la pieza insertada de
carcasa comprende por lo menos una capa metálica.
La zona metálica de la pieza insertada de
carcasa, la cual trasmite la fuerza del dedo sobre el sensor de
fuerza, posee de forma adecuada propiedades elásticas (flexibles)
con respecto a la fuerza del dedo que hay que introducir. Con el
fin de conseguir propiedades elásticas la superficie y el espesor de
la zona metálica pueden escogerse de forma adecuada. En caso de un
espesor de material demasiado grande la fuerza del dedo, la cual
hay que aplicar para la consecución de una deformación registrable
por el sensor de fuerza, es muy grande. Por otro lado, en el caso
de un espesor de material menor, existe el peligro de que la fuerza
del dedo conduzca a una deformación no reversible (plástica).
Dependiendo del material metálico elegido el experto en la materia
estará en disposición, teniendo en cuenta el tamaño de las
superficies de apoyo, de elegir un espesor de material adecuado,
situado entre ambas zonas límite. En el caso de materiales metálicos
esterilizables usuales en el comercio (como por ejemplo aceros al
NiCo) los espesores de material típicos en tamaños de superficies
de apoyo típicas para dedos son de aproximadamente 0,05 mm a 1,0 mm,
de forma más adecuada de aproximadamente 0,1 a 0,4 mm.
Para la mejora del manejo del útil eléctrico
quirúrgico la superficie de apoyo puede sobresalir por encima de
una superficie de la carcasa o estar dispuesta empotrada con
respecto a la superficie. Una medida de este tipo facilita al
cirujano la localización mediante el tacto y con ello el empleo del
útil. De manera adicional o alternativa a este la superficie de
apoyo puede poseer una estructuración superficial (por ejemplo, a
modo de un estriado).
Un útil eléctrico individual puede comprender
una, dos o más unidades de accionamiento. De este modo, es
imaginable que esté prevista una primera unidad de accionamiento
para el control del motor eléctrico en una primera dirección de
giro y una segunda unidad de accionamiento para el control del motor
eléctrico en una segunda dirección de giro opuesta a la primera
dirección de giro.
Para el motor eléctrico pueden estar previstos
un circuito de control del motor y para el sensor de fuerza puede
estar previsto un circuito de procesamiento de señales. El circuito
de procesamiento de señales comprende de manera adecuada una
conexión de puente, la cual contiene también el sensor de
fuerza.
En el caso del útil eléctrico quirúrgico puede
tratarse de un taladro quirúrgico, una sierra quirúrgica o un
destornillador (por ejemplo para tornillos para huesos). De acuerdo
con una primera variante, el útil eléctrico tiene una carcasa en
forma de pistola. De acuerdo con una segunda variante el útil
eléctrico presenta una carcasa que se extiende longitudinalmente y
por lo menos aproximadamente cilíndrica, estando dispuesta la por
lo menos una unidad de accionamiento en la sección de carcasa
delantera (es decir, orientada hacia el útil propiamente dicho como
un taladro o una espiga de destornillador).
De acuerdo con un tercer aspecto, se propone la
utilización de una carcasa de transistor estándar metálica (o de
partes de ella) para el encapsulamiento hermético de un sensor de
fuerza para una unidad de accionamiento de un útil eléctrico
quirúrgico. En el caso de la carcasa de transistor estándar puede
tratarse de una carcasa TO8 o de otra carcasa de transistor
cualquiera.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
proporciona un procedimiento para la calibración de un sensor de
fuerza, como el que se puede utilizar en una unidad de accionamiento
según la invención o en un útil eléctrico quirúrgico según la
invención. El procedimiento comprende las etapas del registro de un
suceso predeterminado, la medición de una señal de salida del
sensor de fuerza como respuesta al registro del suceso
predeterminado y la utilización de la señal de salida medida como
señal cero para el siguiente proceso de accionamiento. El
procedimiento se lleva a cabo preferentemente en estado no accionado
(sin carga de fuerza de dedo).
En el caso del suceso predeterminado puede
tratarse de la activación de un suministro de corriente de un
circuito de procesamiento de señales o de la activación del propio
útil eléctrico quirúrgico. Por ejemplo, al conectar el útil
eléctrico o al enchufar un paquete de baterías se pueden llevar a
cabo automáticamente las etapas mencionadas anteriormente. De
acuerdo con una estructuración adicional o alternativa el suceso
predeterminado contiene el transcurso de un intervalo de tiempo
predeterminado, sin que haya tenido lugar un proceso de
accionamiento.
Otros aspectos y ventajas de la invención
resultan de la siguiente descripción de ejemplos de formas de
realización preferidos así como de las figuras, en los que:
la Fig. 1 muestra una vista parcialmente
seccionada esquemática a través de un ejemplo de realización de un
unidad de accionamiento;
la Fig. 2 muestra una vista en sección de una
caperuza de una unidad de accionamiento según la Fig. 1;
la Fig. 3 muestra una pieza de suelo para la
caperuza según la Fig. 2, con contactos, en una representación
parcialmente seccionada;
la Fig. 4 muestra una vista superior sobre un
lado inferior de la pieza de suelo según la Fig. 3 con rotulación
de los contactos;
la Fig. 5 muestra una representación esquemática
de un circuito de procesamiento de señales para la unidad de
accionamiento;
la Fig. 6 muestra una vista lateral de un primer
ejemplo de realización de un útil eléctrico quirúrgico;
la Fig. 7 muestra una vista superior sobre el
útil eléctrico quirúrgico según la Fig. 6;
la Fig. 8 muestra una vista en sección del útil
eléctrico quirúrgico según la Fig. 6;
la Fig. 9 muestra un circuito lógico para su
utilización en un útil eléctrico quirúrgico según las Figs. 6 a
7;
la Fig. 10 muestra una vista en sección parcial
esquemática a través de un segundo ejemplo de realización de una
unidad de accionamiento;
la Fig. 11 muestra una vista en sección de una
caperuza de la unidad de accionamiento según la Fig. 10;
la Fig. 12 muestra una vista superior sobre un
calibre extensométrico que se utiliza en la unidad de accionamiento
según la Fig. 10;
la Fig. 13 muestra una vista en sección, por
secciones, de un segundo ejemplo de realización de un útil eléctrico
quirúrgico; y
la Fig. 14 muestra un diagrama de flujo
esquemático de un ejemplo de realización de un procedimiento de
calibración.
A continuación se explica la invención a partir
de ejemplos de formas de realización preferidos de útiles
eléctricos quirúrgicos y de una unidad de accionamiento prevista
para ello. Los elementos coincidentes están provistos de signos de
referencia coincidentes.
En la Figura 1, está representada una vista en
sección de un primer ejemplo de realización de una unidad de
accionamiento 10 para un útil eléctrico quirúrgico. La unidad de
accionamiento 10 comprende una cápsula 12 obturada herméticamente
con la forma de una carcasa de transistor TO8. La cápsula 12 tiene
una caperuza 14 realizada en acero fino, esencialmente en forma de
bote, la cual en está representada en la Figura 2 en una vista en
sección muy ampliada. La caperuza 14 comprende una sección de
revestimiento 18 cilíndrica así como una sección de tapa 20 formada
de una sola pieza con la sección de revestimiento 18. El diámetro
interior de la sección de revestimiento 18 mide aproximadamente 11
mm (típicamente aproximadamente 5 a 30 mm) y la altura de la
sección de revestimiento 18 aproximadamente 7 mm (típicamente
aproximadamente 2 a 12 mm). La sección de tapa 20 obtura el lado
frontal, superior en las figuras, de la sección de revestimiento 18
y tiene un espesor de material de aproximadamente 0,25 mm. El lado
frontal abierto de la caperuza 14 está cerrado herméticamente
mediante un suelo de caperuza 22. El suelo de caperuza 22 está
realizado en acero al NiCo.
Como se desprende de las Figuras 3 y 4, están
formados en el suelo de caperuza 22 un total de cuatro orificios de
paso 26. A través de cada orificio de paso 26 se extiende un
contacto 24 eléctrico dorado. Para, por un lado, estabilizar los
contactos 24 y, por el otro, garantizar una gran estanqueidad, los
orificios 26 están cerrados herméticamente mediante vidrio.
Dentro de la cápsula 12 están alojados un sensor
de fuerza, en forma de un calibre extensométrico 28, así como un
circuito de procesamiento de señales 30 para el sensor de fuerza 28.
Este contenido se puede tomar de la Figura 1. El sensor de fuerza
28 está acoplado, mediante una conexión 31 eléctrica, con el
circuito de procesamiento de señales 30. El circuito de
procesamiento de señales 30 es contactado eléctricamente por su
parte por los contactos 24 que conducen fuera de la cápsula 12.
La Figura 5 muestra un esquema del circuito de
procesamiento de señales 30. Los componentes esenciales del
circuito de procesamiento de señales 30 son una conexión de puente
de resistencias 32 que compensa la temperatura, así como un
componente de amplificador 34. El sensor de fuerza 28 forma parte de
una conexión de puente 32, la cual comprende, además de tres
resistencias de puente R1, R2 y R3 más, además también resistencias
de ajuste Rabg1, Rabg2. Coincidiendo con los cuatro contactos 24
que conducen fuera de la cápsula 12 (comp. la Fig. 4), el circuito
de procesamiento de señales 30 comprende cuatro conexiones, es decir
una conexión a masa 36, la conexión 38 para la tensión de
alimentación, una conexión 40 para una tensión de referencia así
como una conexión 42 para una señal de salida del componente de
amplificador 34.
La forma de funcionamiento de la unidad de
accionamiento 10 se explica ahora con mayor detalle haciendo
referencia a las Figuras 1 y 5. El lado superior de la tapa de
caperuza 20 actúa como superficie de apoyo para el dedo y permite
la introducción de una fuerza de accionamiento a lo largo de la
flecha 44 en la Figura 1. Si se ejerce sobre la tapa de caperuza 20
una fuerza de accionamiento a lo largo de la flecha 44, la tapa de
caperuza 20 se deforma elásticamente en dirección hacia el interior
de la cápsula 12. Esta deformación de la tapa de caperuza 20 se
transmite sobre el sensor de fuerza 28 el cual, por ejemplo, está
sujeto mediante adhesión sobre el lado inferior de la tapa de
caperuza 20. Dicho con mayor precisión, la deformación da lugar a
una dilatación del sensor de fuerza 28 formado como calibre
extensométrico. Como consecuencia de esta dilatación varía la
resistencia del sensor de fuerza 28. Esta variación de la
resistencia del sensor de fuerza 28 desplaza, por su parte, el
punto de funcionamiento de la conexión de puente 32.
El desplazamiento del punto de funcionamiento es
registrado por el componente de amplificador 34, formado como
amplificador diferencial, y es convertido en una señal diferencial
amplificada. La señal diferencial amplificada se suministra como
señal de salida al circuito de procesamiento de señales 30 en la
conexión 42 para su procesamiento posterior. El nivel de la señal
de salida es proporcional a la deformación del calibre
extensométrico del sensor de fuerza 28 y con ello también
proporcional a la fuerza de accionamiento introducida en la tapa de
caperuza 20. En una forma de realización alternativa, el circuito de
procesamiento de señales está formado de tal manera que la señal de
salida posee dos o más niveles discretos (por ejemplo dependiendo
de la superación de uno o varios umbrales de fuerza).
A continuación se explica, haciendo referencia a
las Figuras 6 a 8, un primer ejemplo de forma de realización de un
útil eléctrico quirúrgico 50 con la forma de un destornillador
accionado por baterías. El útil eléctrico quirúrgico 50 tiene una
carcasa 52 aproximadamente cilíndrica, que extiende
longitudinalmente, en la cual se puede enchufar de forma que se
puede retirar un paquete de baterías 54.
El útil eléctrico quirúrgico 50 comprende en
total dos unidades de accionamiento 10, 10'. Las unidades de
accionamiento 10, 10' están formadas en una zona delantera de la
carcasa 52, alejada del paquete de baterías 54, y tienen la
estructura explicada haciendo referencia a las Figuras 1 a 5. Como
se puede desprender en especial de la Figura 8, las caperuzas de
las unidades de accionamiento 10, 10' se extienden a través de
aberturas previstas para ello en la carcasa 52, de manera que la en
cada caso tapa de carcasa 20, 20' sobresale ligeramente sobre la
carcasa 52. Sería también imaginable que los lados superiores de las
unidades de accionamiento 10, 10' discurriesen en su plano con la
superficie de la carcasa 52 o que estuviesen dispuestas empotradas
con respecto a la superficie.
Como está representado en la Figura 8, están
alojados en el interior de la carcasa 52 un motor 60 conmutado
electrónicamente, una transmisión 62 acoplada con el motor así como,
por el lado de la transmisión, un acoplamiento 64. El acoplamiento
64 permite de forma conocida el acoplamiento con resistencia a la
torsión de una espiga de destornillador 66 intercambiable con la
transmisión 62. Un botón de retención 68, que se extiende asimismo
a través de la carcasa 52, permite un bloqueo mecánico con
resistencia a la torsión del acoplamiento 64. Si está accionado el
botón de retención 68, el útil eléctrico 50 se puede utilizar como
un destornillador convencional (el momento de giro no se genera por
lo tanto mediante el motor 60, sino que se aplica mediante giro
manual de la carcasa 52).
Como se ha explicado anteriormente, el útil
eléctrico quirúrgico 50 comprende en total dos unidades de
accionamiento 10, 10'. Una primera de las dos unidades de
accionamiento 10, 10' controla el motor eléctrico 60 en una primera
dirección de giro ("dirección hacia delante"). La otra unidad
de accionamiento controla el motor eléctrico 60 en una segunda
dirección de giro ("dirección hacia atrás") opuesta a la
primera dirección de giro. La velocidad de giro del motor en la
dirección hacia delante y hacia atrás es en cada caso proporcional a
la fuerza de accionamiento que es introducida en la unidad de
acción 10, 10' correspondiente. Cuanto mayor es la fuerza de
accionamiento, tanto mayor es la velocidad de giro del motor. Para
la regulación de la velocidad de giro está alojado un circuito de
control del motor en una platina 70 sujeta en la parte posterior de
la carcasa 52.
El circuito de control del motor está acoplado
eléctricamente con los circuitos de procesamiento de señales de las
unidades de accionamiento 10, 10'. Entre el circuito de control del
motor y las dos unidades de accionamiento 10, 10' está dispuesto
funcionalmente el circuito lógico 80 representado en la Figura 9. El
circuito lógico 80 da lugar esencialmente a que en caso de
introducción de fuerza simultánea en las dos unidades de
accionamiento 10, 10' no se ajuste ningún estado indefinido. Con
este propósito el circuito lógico posee dos conexiones de entrada
82, 84 las cuales están acopladas en cada caso con una de las dos
unidades de accionamiento 10, 10'. En tanto en cuanto haya una
señal únicamente en una de las dos conexiones de entrada 82, 84, se
envía a través de exactamente una de las dos conexiones de salida
86, 88 una señal de salida amplificada al circuito de control del
motor. A través de la conexión 86 se le suministra al circuito de
control del motor una señal para la primera dirección de giro y a
través de la conexión 88 una señal para la segunda dirección de
giro, opuesta.
Si hay señales de salida en las dos conexiones
de entrada 82, 84 del circuito lógico 80 (es decir, si se introduce
en ambas unidades de accionamiento 10, 10' una fuerza de
accionamiento), la lógica aplicada en el circuito lógico 10 da
lugar a que en ninguna de las dos conexiones de salida 86, 88 pueda
emitirse una señal de salida al circuito de control del motor.
Además, la conexión "Brake" 92 tiene un nivel de señal alto. El
nivel de señal alto en la conexión 92 cortocircuita el motor
eléctrico 60 conmutado electrónicamente, con lo cual el motor
eléctrico 60 es frenado eléctricamente y llega a la parada.
El circuito lógico 80 representado en la Fig. 9
comprende asimismo una conexión de regulación de la velocidad 90. A
través de la conexión de regulación de la velocidad 90 el circuito
de control del motor recibe una respuesta acerca de la velocidad de
giro del motor exigida.
El útil eléctrico quirúrgico 50 descrito
haciendo referencia a las Figuras 6 a 9 resiste un número
extremadamente grande de ciclos de esterilización dentro de un
autoclave. Un motivo para ello son las unidades de accionamiento
10, 10', impermeables para unos medios de esterilización, con los
sensores de fuerza encapsulados cada uno en una envoltura metálica.
Además es ventajoso que, a pesar de la gran resistencia frente a un
medio de esterilización, las unidades de accionamiento 10, 10' no
necesitan ser integradas necesariamente de forma laminar en la
carcasa 52, sino que pueden presentar un resalto por encima de la
carcasa 52. Esto facilita el manejo del útil eléctrico quirúrgico
52 de manera persistente dado que el cirujano puede "notar" sin
problemas las unidades de accionamiento 10, 10'. El útil eléctrico
quirúrgico 52 puede ser por ello accionado también sin contacto
visual.
A continuación se explican, haciendo referencia
a las Figs. 10 a 13, otros ejemplos de realización de una unidad de
accionamiento 10 según la invención así como de un útil eléctrico
quirúrgico 50 según la invención. Los ejemplos de formas de
realización de las Figs. 10 a 13 coinciden en aspectos esenciales
con los ejemplos de realización explicados más arriba. Por este
motivo los elementos correspondientes están dotados con signos de
referencia coincidentes.
La Fig. 10 muestra una vista en sección de un
segundo ejemplo de realización de una unidad de accionamiento 10
encapsulada para un útil eléctrico quirúrgico. Dentro de la cápsula
12 está alojada una platina 94 de un circuito de procesamiento de
señales. El circuito de procesamiento de señales está conectado
eléctricamente con el suelo de la caperuza 22 a través de una
conexión a masa 96. Mientras que en el caso de la caperuza 14 de la
cápsula 12 se trata en cualquier caso de una fabricación especial,
el suelo 22 puede proceder de una carcasa de transistor
TO8.
TO8.
La vista en sección según la Fig. 11 de la
caperuza 14 fabricada con acero fino muestra las diferencias con
respecto al primer ejemplo de realización. Una diferencia
determinante consiste en que la sección de revestimiento 18
cilíndrica posee un espesor de material claramente mayor que la
sección de tapa 20. Mientras que la sección de tapa presenta un
espesor de aproximadamente 0,3 mm, la sección de revestimiento 18
tiene un espesor de por lo menos aproximadamente 0,8 mm o superior.
Una realización de este tipo es ventajosa para limitar, en una
introducción de una fuerza de dedo sobre la sección de tapa 20, las
deformaciones elásticas resultantes sobre la sección de tapa 20.
Dicho con otras palabras, la sección de revestimiento 18 se
comporta, esencialmente, de forma rígida con respecto a las fuerzas
de accionamiento introducidas en la sección de tapa 20. Esto
facilita el montaje obturado herméticamente de la unidad de
accionamiento 10 en la carcasa del útil eléctrico.
La Fig. 12 muestra una vista superior sobre el
sensor de fuerza 28 alojado en la cápsula 12 según la Fig. 10. El
sensor de fuerza 28 comprende una estructura en meandro 97 de un
calibre extensométrico con dos conexiones 98, 98'. En el estado
montado acabado las conexiones 98, 98' están conectadas
eléctricamente con el circuito de procesamiento de señales. Dos
marcas 99 indican el centro de la estructura de meandro 97 y
permiten de este modo un montaje centrado dentro de la cápsula 12.
El montaje puede tener lugar mediante adhesión.
La Fig. 13 muestra una vista en sección parcial
de un útil eléctrico quirúrgico 50 según un segundo ejemplo de
forma de realización. Se pueden reconocer con claridad las dos
unidades de accionamiento 10, 10' las cuales están formadas según
en primer ejemplo de realización explicado en las Figs. 10 a 12. De
acuerdo con la Fig. 13, las secciones de tapa 20, 20' superiores
(es decir las superficies de apoyo) cierran enrasadas con un lado
superior de la carcasa 52 del útil eléctrico 50.
A continuación se explica, haciendo referencia
al diagrama de flujo 100 según la Figura 14, un ejemplo de forma de
realización de un procedimiento de calibración para los sensores de
fuerza 28 del útil eléctrico quirúrgico 50 según las Figuras 6 a 9
y 13. Este procedimiento de calibración se puede utilizar también
completamente solo en útiles eléctricos, los cuales contengan una
unidad de accionamiento 10 según las Figuras 1 a 5 ó 10 a 12. El
procedimiento está almacenado de manera adecuada en forma de un
programa de software en el útil eléctrico correspondiente.
Como está representado en la Fig. 14, el
procedimiento empieza, en un primer paso 102, con que se registra
un suceso predeterminado. En el caso de este suceso predeterminado
puede tratarse del enchufado de un paquete de baterías 54 sobre el
útil eléctrico quirúrgico 50 y la activación del suministro de
tensión, que se inicia con ello. De forma adicional o alternativa a
ello puede tratarse, en el caso del suceso predeterminado, también
del transcurso de un intervalo de tiempo predeterminado (de
típicamente 10 segundos a 60 segundos, es decir por ejemplo de 30
segundos), sin que haya sido activada ninguna de las unidades de
accionamiento 10, 10'.
En un paso 104 siguiente se mide, durante un
intervalo de tiempo corto de típicamente 0,5 segundos a 5 segundos
(por ejemplo durante aproximadamente 1 hora), la señal de salida en
cada sensor de fuerza 28.
En otro paso 106 la señal de salida medida se
coloca como señal cero para el proceso de accionamiento siguiente.
La señal cero, la cual corresponde a un no accionamiento de las
unidades de accionamiento 10, 10', es actualizada por consiguiente
constantemente.
Una actualización constante como ésta de la
señal cero tiene diferentes ventajas, en especial en relación con
las unidades de accionamiento explicadas aquí. Así, se compensan
automáticamente las deformaciones mecánicas permanentes (plásticas)
de la cápsula 12 metálica, como las que pueden aparecer en caso de
golpes o al dejar caer el útil eléctrico 50. Además, se puede
actuar de forma fiable contra fatigas de material así como contra
deformaciones. El útil eléctrico quirúrgico 50 es con ello
permanentemente accionable y regulable. Además. el útil eléctrico
quirúrgico 50 no necesita mantenimiento, dado que las unidades de
accionamiento 10, 10' no comprenden piezas móviles y no requieren
ningún ajuste posterior. Las ventajas que acompañan a esto son
notables sobre todo en el campo quirúrgico.
Evidentemente, el ámbito de aplicación de la
unidad de accionamiento según la invención no está limitado a un
útil eléctrico quirúrgico en forma de un destornillador. Más bien
una unidad de accionamiento según la invención puede encontrar
aplicación también en otros útiles eléctricos quirúrgicos tales como
taladros, sierras, etc.
De este modo, son posibles múltiples
modificaciones y complementos con respecto a la unidad de
accionamiento según la invención y al útil eléctrico quirúrgico
según la invención. El alcance de la invención está limitado
exclusivamente por el ámbito de protección de las siguientes
reivindicaciones.
Claims (18)
1. Unidad de accionamiento (10) para un útil
eléctrico quirúrgico (50), que comprende
- -
- una cápsula (12) metálica obturada herméticamente para su disposición en la zona de una carcasa (52) del útil eléctrico quirúrgico (50), definiendo la cápsula (12) sobre un lado exterior una superficie de apoyo (20) para un dedo;
- -
- un sensor de fuerza (28) dispuesto dentro de la cápsula (12), el cual se encuentra en conexión transmisora de fuerza con la superficie de apoyo (20); y
- -
- por lo menos un contacto (24) eléctrico que conduce fuera de la cápsula (12).
2. Unidad de accionamiento según la
reivindicación 1, caracterizada porque la superficie de apoyo
(20) posee una limitación espacial, que se puede registrar mediante
el tacto.
3. Unidad de accionamiento según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el sensor de
fuerza (28) contiene un calibre extensométrico (97).
4. Unidad de accionamiento según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el sensor de
fuerza (28) es un elemento piezoeléctrico.
5. Unidad de accionamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el sensor de
fuerza (28) está dispuesto sobre una superficie interior de la
cápsula (12) opuesta a la superficie de apoyo (20).
6. Unidad de accionamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque dentro de la
cápsula (12) está alojado un circuito de procesamiento de señales
(30) acoplado con el sensor de fuerza (28).
7. Unidad de accionamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la cápsula (12)
presenta una forma cilíndrica.
8. Unidad de accionamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la cápsula (12)
posee una caperuza (14) metálica en forma de bote y porque existe
un suelo de caperuza (22) que cierra la caperuza (14), estando
formada la superficie de apoyo (20) sobre una superficie de la
caperuza (14).
9. Unidad de accionamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la cápsula (12)
presenta por lo menos una abertura (26), a través de la cual se
extiende el contacto (24) eléctrico, estando cerrada la abertura
(26) herméticamente mediante vidrio.
10. Útil eléctrico quirúrgico (50), que
comprende una carcasa (52), un motor eléctrico (60) así como por lo
menos una unidad de accionamiento (10), controlada mediante la
fuerza del dedo y dispuesta en la zona de la carcasa (52), que
comprende una cápsula (12) metálica obturada herméticamente para su
disposición en la zona de la carcasa (52) del útil eléctrico
quirúrgico (50), un sensor de fuerza (28) dispuesto dentro de la
cápsula (12), y por lo menos un contacto (24) eléctrico que conduce
fuera de la cápsula (12), definiendo la cápsula (12), sobre un lado
exterior, una superficie de apoyo (20) para un dedo y encontrándose
el sensor de fuerza (28) en conexión transmisora de fuerza con la
superficie de apoyo (20).
11. Útil eléctrico quirúrgico según la
reivindicación 10, caracterizado porque la pieza insertada de
carcasa (12) comprende una cápsula (12) obturada herméticamente,
dentro de la cual está dispuesto un sensor de fuerza (28), estando
formada la superficie de apoyo (20) para la introducción de fuerza
por un lado exterior de la cápsula (12).
12. Útil eléctrico quirúrgico según la
reivindicación 10 u 11, caracterizado porque está prevista
una primera unidad de accionamiento (10) para el control del motor
eléctrico (60) en una primera dirección de giro y una segunda
unidad de accionamiento (10') para el control del motor eléctrico
(60) en una segunda dirección de giro opuesta a la primera
dirección de giro.
13. Útil eléctrico quirúrgico según una de las
reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque el circuito
de procesamiento de señales (30) está provisto de una conexión de
puente (32), formando el sensor de fuerza (28) una parte de la
conexión de puente (32).
14. Útil eléctrico quirúrgico según una de las
reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque el útil
eléctrico (50) presenta una carcasa (52) que se extiende
longitudinalmente y es por lo menos aproximadamente cilíndrica y
porque dicha por lo menos una unidad de accionamiento (10) está
dispuesta en la sección de carcasa delantera.
\newpage
15. Utilización de una carcasa de transistor
estándar metálica (12) o de unas piezas (22) de la misma para el
encapsulamiento hermético de un sensor de fuerza (28) para una
unidad de accionamiento (10) de un útil eléctrico quirúrgico
(50).
16. Procedimiento para la calibración del sensor
de fuerza (28) de la unidad de accionamiento (10) según una de las
reivindicaciones 1 a 9 y/o del útil eléctrico quirúrgico (50) según
una de las reivindicaciones 10 a 14, que comprende las etapas
siguientes:
- -
- registrar un suceso predeterminado;
- -
- medir una señal de salida del sensor de fuerza (28) como respuesta al registro del suceso predeterminado; y
- -
- utilizar la señal de salida medida como señal cero para la siguiente operación de accionamiento.
17. Procedimiento según la reivindicación 16,
caracterizado porque el suceso predeterminado es una
activación de un suministro de tensión.
18. Procedimiento según la reivindicación 16 ó
17, caracterizado porque el suceso predeterminado es el
transcurso de un intervalo de tiempo predeterminado, durante el
cual no ha tenido lugar ninguna operación de accionamiento.
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