ES2331616T3 - Deposito colector para uso en un sistema de control de bomba quirurgica. - Google Patents
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Abstract
Un depósito colector (54; 56) para uso en un sistema de bomba quirúrgica, que comprende: un medidor de flujo (34) que comprende un electroimán (60); un cartucho (54) de pared rígida adaptado para conexión a un tubo de aspiración (50) y para recepción de un material aspirado que consta de fluido y tejido aspirados desde un sitio quirúrgico (48); y una pareja de electrodos (36; 64) previstos sobre o junto al cartucho (54); caracterizado porque: los electrodos (36; 64) están posicionados de tal manera que, en funcionamiento, 1. los electrodos (36; 64) están alineados perpendicularmente a electroimán (60), formando de esta manera un medidor de flujo de efecto hall, y 2. los electrodos (36; 64) contactan con el material aspirado que fluye desde el sitio quirúrgico (48) hasta el depósito (54; 66), y en el que los electrodos (36; 64) se pueden conectar eléctricamente al medidor de flujo (34), de tal manera que el medidor de flujo (34) indica un caudal de flujo de dicho material aspirado.
Description
Depósito colector para uso en un sistema de
control de bomba quirúrgica.
La presente invención se refiere a la detección
de un caudal de aspiración en un sistema de bomba quirúrgica. Más
particularmente, la presente invención se refiere a un medidor de
flujo y a un sistema de control para uso con sistemas de bomba
quirúrgica.
El flujo y el caudal de flujo de tejido y de
fluidos a través de un tubo de aspiración son de interés durante
operaciones, incluyendo operaciones oftálmicas. Sin embargo, la
medición directa del caudal de flujo es típicamente impracticable.
Los caudales de flujo son inferidos generalmente para bombas de
desplazamiento positivo, por ejemplo bombas basadas en flujo, que
se basan en la rotación de la bomba u otras mediciones periódicas
indirectas, siendo referidas estas bombas comúnmente también como
bombas peristálticas. Los caudales de flujo para bombas basadas en
venturi no se han medido generalmente ni se ha utilizado una
medición indirecta.
La medición del caudal de flujo de aspiración
quirúrgico puede ser válida porque puede proporcionar un control
seguro del equipo quirúrgico oftálmico. En la mayoría de los
sistemas basado en desplazamiento positivo, se conoce inferir el
flujo a partir de la frecuencia del ciclo, es decir, la tasa de
rotación, de la bomba de aspiración. Sin embargo, esta inferencia
puede no ser válida en situaciones en las que existen diferenciales
de presión variables dentro del sistema de bomba. Las variaciones de
la presión pueden ocurrir como resultado de cambios en el peso de
la botella de fluido de irrigación, cambios en la viscosidad del
material aspirado, y cambios en las condiciones de oclusión en el
extremo distante del tubo de aspiración. Para los sistemas de
aspiración basados en venturi conocidos no han sido posibles
anteriormente mediciones del flujo ni el flujo puede ser inferido
con exactitud a partir del nivel de vacío. Esto es debido a que el
caudal de flujo real varía con la viscosidad del material aspirado
y el estado de oclusión del tubo de aspiración.
En la técnica anterior, es posible medir el
caudal de flujo en el tubo de aspiración con un desplazamiento
positivo o sistema basado en venturi o cualquier otro tipo de
sistema de bomba que utiliza sensores de flujo tradicionales. Estos
sensores de flujo tradicionales incluyen rueda de paletas, alambre
caliente u otros dispositivos que son desviados en la presencia del
flujo de fluido. Sin embargo, estos dispositivos se contaminan o se
cierran por el material aspirado y no se pueden reutilizar en un
paciente diferente, haciendo costoso el uso de tales sensores.
El documento US 4 758 220 describe un sistema
para proporcionar control de funciones múltiples necesarias para
realizar cirugía ocular. Un sistema basado en microprocesador
controla un sistema de generación de vacío que utiliza válvulas
venturis y lineales y un sistema neumático para accionar sondas de
vitrectomía y tijeras neumáticas o bien en una frecuencia variable,
modo de cortes múltiples o un modo de corte proporcional, donde la
presión de corte es proporcional a la posición de un sensor de
posición activado por pedal. La frecuencia de la acción de corte de
la sonda de vitrectomía se puede controlar también y el nivel de
vacío se puede controlar a partir de un sensor de posición activado
por pedal, que se puede utilizar también para conectar o desconectar
un dispositivo de fragmentación. El conmutador de pedal se puede
utilizar también para conectar o desconectar el fluido de
irrigación; y el caudal de flujo se puede controlar desde un control
en el panel delantero. Realizando un cierto movimiento del pedal en
cualquiera de los modos de aspiración, se puede controlar el reflujo
de la línea de aspiración. El nivel de vacío es supervisado y
ajustado continuamente en todas las condiciones de aspiración para
mantenerlo lo más próximo posible al nivel de vacío deseado. Un
sistema de detección de proximidad del cartucho detecta la
presencia de un cartucho y ayuda al usuario a introducir y enganchar
el cartucho. La integridad de vacío del cartucho es verificada
automáticamente por el microprocesador cada vez que se introduce en
la máquina. El microprocesador supervisa también la integridad del
cartucho e inicia una transferencia para vaciar una botella del
cartucho en otra botella para almacenamiento cando la primera
botella está llena. Un sistema de ayuda verifica la exactitud el
aparato de detección del nivel del líquido del cartucho mediante
doble verificación del líquido en la línea que conduce al sistema de
generación de vacío. Si se detecta agua, se inicia una
transferencia de fluido desde una botella del cartucho hacia la
otra.
Por lo tanto, sería deseable tener un sensor de
bajo coste que se pudiera incorporar de forma económica en un
sistema desechable o reutilizable para medir directamente el caudal
de flujo. Tal medición del caudal puede permitir nuevos modos de
operación, particularmente para sistemas basados en vacío. Una
aplicación de este tipo es la emulación de una bomba basada en
flujo por una bomba basada en vacío utilizando un circuito de
control adicional.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un depósito colector para uso en un sistema de bomba
quirúrgica, que comprende:
- un cartucho de pared rígida adaptado para conexión a un tubo de aspiración y para recepción de un material de aspiración que consta de fluido y de tejido aspirado desde un sitio quirúrgico; y
- una pareja de electrodos, caracterizado porque en funcionamiento los electrodos están colocados de tal forma que los electrodos están alineados perpendicularmente a un electroimán, formando de esta manera un medidor de flujo de efecto Hall, de manera que los electrodos contactan con el material de aspiración que fluye desde el sitio quirúrgico hasta el depósito y de manera que los electrodos se pueden conectar eléctricamente a un medidor de flujo, de tal manera que el medidor de flujo indica un caudal de flujo de dicho material de aspiración.
La figura 1 es un diagrama de circuitos de la
técnica anterior de un medidor de flujo de efecto Hall.
La figura 2 es una vista parcial en sección de
un sistema de bomba de acuerdo con la presente invención.
La figura 3 es una vista frontal de un cartucho
quirúrgico insertado en una consola de acuerdo con la presente
invención.
La figura 4 es un cartucho quirúrgico de acuerdo
con un aspecto de la presente invención.
La figura 5 es una ilustración de un tubo de
aspiración para conexión a un cartucho quirúrgico de acuerdo con
una forma de realización alternativa de la presente invención.
Se conocen medidores de flujo de efecto Hall
para detectar el flujo de fluidos conductores. Un medidor de flujo
de efecto Hall de la técnica anterior se muestra en la figura 1. El
medidor de flujo 10 incluye un conducto 12 que incluye electrodos
14 que están en comunicación con el diámetro interior del conducto
12, de tal manera que los electrodos están en contacto con fluidos
conductores 16 que fluyen a través del conducto 12. Un núcleo
magnético 18 está colocado alrededor del conducto 12 para inducir un
campo electromagnético perpendicular a una línea trazada a través
de los electrodos 14. El transformador 20 está conectado al circuito
de excitación 22 y al oscilador 24. las señales de los electrodos
14 son amplificadas por el amplificador 26 y las señales
amplificadas son alimentadas a un desmodulador síncrono 28. una
señal representativa del caudal de flujo del fluido conductor 16 es
emitida al nodo 30.
Los sistemas quirúrgicos oftálmicos se pueden
clasificar en sentido amplio como sistemas basados en flujo o
basados en vacío. Los sistemas de bomba basados en flujo tratan de
mantener un caudal constante o controlado de flujo dentro de rangos
específicos de vacío. Un circuito de reacción o de control se puede
utilizar para asegurar la constancia del sistema de accionamiento
en diferentes condiciones de carga. Puede existir un circuito de
control de reacción adicional entre un sensor de vacío en la línea
de aspiración del motor, para limitar la cantidad de vacío en el
tubo de aspiración.
Los sistemas a base de vacío tienen también
circuitos de control de reacción, donde la señal desde un sensor de
vacío en la trayectoria de aspiración es comparada con el nivel de
vacío preajustado deseado. Entonces se emiten señales de error a un
generador de vacío, tal como un valor proporcional y una cámara
ventura, para incrementar o reducir el nivel de vacío.
En ciertas situaciones, puede ser deseable la
emulación de un sistema de bomba basado en flujo por un sistema de
bomba basado en vacío. Tal emulación no se ha llevado a la práctica
antes que la presente invención, debido a que no han existido
medios prácticos para medir el caudal de flujo en el sistema basado
en vacío.
La solución de la presente invención para
medición del caudal de flujo de aspiración oftálmica utiliza con
preferencia un medidor de caudal electromagnético de efecto hall
aislado, tal como se ha descrito anteriormente en la figura 1. la
presente invención, mostrada en la figura 2, aprovecha el hecho de
que la solución salina que se utiliza comúnmente en cirugía
oftálmica es conductora de electricidad. Por lo tanto, se puede
inducir una tensión Hall a través de un tubo de aspiración si se
aplica un campo magnético. El medidor de flujo 34 (con preferencia
similar al medidor de flujo10 de la figura 19 en el sistema de bomba
quirúrgica oftálmica 32 incluye una fuente de campo magnético o un
imán electromagnético y un medidor 34 en uso es conectado a un
conjunto de electrodo 36 desechable (como se muestra en las figuras
3 a 5). Un conjunto electrónico de control 38 (con preferencia
responde a la salida del un medidor de flujo 34) controla un valor
proporcional o cámara ventura (no mostrada) de una bomba ventura 56
para evaluar una bomba peristáltica manteniendo un caudal de flujo
constante de fluidos y tejidos a través de la trayectoria o tubo 50.
La forma de realización preferida muestra un tubo de aspiración 50,
pero el tubo 50 podría ser otras trayectorias que permiten
transportar fluidos y tejidos fuera del sitio quirúrgico.
La figura 2 muestra, además, una botella de
fluido de irrigación 40 conectada a una línea de irrigación 42, con
flecha 44 que muestra la dirección de avance del fluido salino en la
pieza manual 46. La pieza manual quirúrgica 46 realiza una
operación quirúrgica en el ojo 48. Los fluidos de la botella 40 y el
tejido quirúrgico cortado son aspirados desde el ojo 48 a través de
la trayectoria de aspiración 50 (que es con preferencia un entubado
quirúrgico estándar) en la dirección mostrada por la flecha 52. El
fluido y el tejido aspirados son recibidos por el depósito colector
54 que está contenido dentro de la bomba 56 (con preferencia una
bomba ventura, aunque se utilizar también una bomba peristáltica u
otra bomba). La bomba ventura es con preferencia la misma bomba
vendida con el sistema quirúrgico oftálmico Bausch & Lomb's
Millennium®. La bomba ventura 56 crea un nivel de vacío para
aspirar fluido y tejido desde el sitio quirúrgico en el ojo 48 hasta
el depósito colector 54. El medidor de flujo 34 está conectado
eléctricamente (conexión no mostrada) para controlar el circuito
38, así como está conectado eléctricamente al entubado de aspiración
50 o al depósito colector 54 como se describe adicionalmente a
continuación. El circuito de control 38 está conectado al medidor de
flujo 34 y a la bomba ventura 56 para variar el nivel de vacío de
la bomba 56 y para mantener de esta manera un caudal de flujo
deseado del fluido y para aspirar tejido desde el sitio
quirúrgico.
Con preferencia, el depósito colector 54 es un
cartucho de pared rígida, de manera que el cartucho será operativo
y no se aplastará durante el funcionamiento cuando se aplica un
nivel de vacío por la bomba ventura 56. Además, el depósito
colector 54 es similar a los cartuchos vendidos actualmente por
Bausch & Lomb, excepto como se modifica y describe en esta
invención. Los electrodos 36 no son visibles en la vista de la
figura 2, aunque se pueden ver en formas de realización alternativas
en las figuras 3 a 5.
La figura 3 muestra una vista delantera parcial
de una bomba ventura 56 que incluye un depósito colector 54 para
uso en un sistema de bomba quirúrgica 32. El depósito colector 54 es
con preferencia un cartucho de pared rígida adaptado para conexión
al entubado de aspiración 50 y recibe fluido y tejido aspirados
desde un sitio quirúrgico. El depósito colector 54 incluye también
una pareja de electrodos 36 posicionados de manera que los
electrodos se pueden conectar eléctricamente al medidor de flujo 34.
Durante el funcionamiento, los electrodos 36 están expuestos al
fluido y al tejido, de tal forma que el medidor de flujo 34 indicará
un caudal de flujo del fluido y tejido desde el sitio quirúrgico.
Con preferencia, los electrodos 36 están posicionados de manera
que, en funcionamiento, los electrodos 36 están alineados
perpendicularmente a un electroimán 60, formando de esta manera un
medidor de flujo de efecto Hall. La figura 4 muestra una vista en
alzado lateral de un depósito colector 54, como se ha descrito
anteriormente. Los electrodos 36 pueden ser moldeados en el
depósito 54 o pueden insertarse por cualquier otro método conocido,
pero en cualquier caso, los electrodos deberían formar un sello
suficiente con el depósito 54 para prevenir la fuga de fluidos.
La figura 5 es una forma de realización
alternativa de la presente invención, en la que el entubado
quirúrgico 62 es esencialmente el mismo que el tubo 50, excepto que
el tubo 62 incluye una pareja de electrodos 64 para cooperación con
el electroimán 60 y el circuito del medidor de flujo 34 y se muestra
que se puede conectar con un depósito colector 66. Un entubado
quirúrgico 62 transporta fluido hacia o desde un sitio quirúrgico e
incluye una pareja de electrodos posicionados dentro del entubado,
de tal manera que los electrodos, en funcionamiento, están
expuestos a los fluidos y en el que los electrodos se pueden
conectar eléctricamente a un medidor de flujo para indicar un
caudal de flujo de los fluidos a través del entubado. Con
preferencia, los electrodos 64 están posicionados de tal forma que,
en funcionamiento, los electrodos están perpendiculares a un
electroimán, tal como se muestra en la figura 3, para formar un
medidor de flujo de efecto hall. Los electrodos 64 pueden estar
moldeados en el entubado 62 o pueden ajustarse a presión y deberían
formar una junta hermética al líquido con el entubado 62.
El medidor de flujo 34 proporciona un campo
magnético requerido para producir la tensión de efecto hall. El
circuito de excitación magnético puede estar constituido por un imán
permanente o con preferencia por un electroimán. Se prefiere un
electroimán para que el campo magnético pueda ser oscilado.
Alternativamente, el campo puede ser oscilado por rotación de un
imán cilíndrico fijo (no mostrado). En cualquier configuración, se
requiere un intersticio de aire para que el tubo de aspiración pueda
ser insertado dentro del campo magnético. Los electrodos 64 ó 36
desechables deben estar en contacto con el material aspirado. Estos
electrodos pueden ser moldeados en un tubo de aspiración 60, como
se muestra en la figura 5, en un cartucho 54, como se muestra en
las figuras 3 y 4, o en un bulbo de reflujo 68 de bajo coste. Hay
que indicar también que un medidor de flujo de efecto hall, como se
describe, puede estar conectado a un entubado de irrigación 42 para
proporcionar un caudal de flujo exacto de la solución salina en el
ojo.
Los electrodos de metal 36 ó 60 están en
contacto con la solución salina aspirada resultando una reacción
electro-química, tal como corrosión que, a su vez,
produce señales eléctricas. El uso de un campo magnético
alternativo desde el medidor de flujo de efecto hall induce
tensiones alternas. La amplitud de este campo alterno está
correlacionada entonces con un caudal de flujo. Las tensiones
electroquímicas no asociadas con el caudal de flujo son filtradas y
eliminadas fácilmente debido a que son corrientes constantes.
Por lo tanto, se ha mostrado un medidor de flujo
inventivo para un sistema de bomba quirúrgica oftálmica. Este
medidor de flujo podría utilizarse con bombas basadas en flujo o
bombas basadas en vacío, como se ha descrito anteriormente.
Una aplicación importante de uso del medidor de
flujo 34 en conexión con el sistema de bomba basada en ventura es
la emulación de una bomba de desplazamiento positivo. El caudal de
flujo que sale del medidor 34 se puede utilizar en un circuito de
control de reacción para ajustar el nivel de vacío. Este circuito de
control de reacción es con preferencia parte del circuito de
control 38. Este circuito de control consiste en la medición del
caudal de flujo con el medidor 34 y en la comparación de ese caudal
con el caudal de flujo mandado. Si el caudal de flujo detectado es
menor que el mandado, se incrementa un nivel del generador de vacío
para generar vacío adicional. Esto, a su vez, incrementa el caudal
de flujo. A la inversa, si el caudal de flujo es demasiado alto, el
nivel del generador de vacío se reduce dando como resultado un
caudal reducido. De esta manera, utilizando el diseño del sistema
de control, se pueden emular las características de una bomba
basada en vacío utilizando una bomba ventura 56. Con o sin un
circuito de control de reacción, se prefiere que el caudal de flujo
detectado por el medidor de flujo 34 sea visualizado (no mostrado)
por el sistema de bomba 32.
Una aplicación adicional del sensor de flujo 34
es la detección de la oclusión. Esencialmente, la detección de la
oclusión es simplemente otro esquema de detección del caudal de
flujo, en el que el caudal de flujo detectado se aproxima a cero
(0) cuando el tejido bloquea la punta de un dispositivo quirúrgico o
el tubo de aspiración. Cuando el caudal de flujo se aproxima a cero
(0), resultan condiciones peligrosas, tales como un recalentamiento
del dispositivo quirúrgico u oclusión de la trayectoria de
aspiración y es altamente deseable la detección rápida de tal
condición. Por lo tanto, la detección de un caudal de flujo que se
aproxima a cero (0) podría utilizarse para avisar al usuario
(audible o visualmente) que el sistema tiene una oclusión o después
de la detección, se podría reducir o detener la aspiración. Como
apreciarán los técnicos en la materia, la detección y el aviso de
un caudal de flujo no tiene que estar en cero (0), sino que se
podría producir con cualquier caudal por encima de cero (0), pero
donde el recalentamiento puede ser todavía un problema.
Por lo tanto, se ha mostrado un sistema de bomba
quirúrgica oftálmica inventiva que proporciona un medidor de flujo
de material aspirado de bajo coste. Además, tal sistema se puede
utilizar en otros sistemas de bombas quirúrgicas, tales como bombas
endoscópicas.
Claims (8)
1. Un depósito colector (54; 56) para uso en un
sistema de bomba quirúrgica, que comprende:
- un medidor de flujo (34) que comprende un electroimán (60);
- un cartucho (54) de pared rígida adaptado para conexión a un tubo de aspiración (50) y para recepción de un material aspirado que consta de fluido y tejido aspirados desde un sitio quirúrgico (48); y
- una pareja de electrodos (36; 64) previstos sobre o junto al cartucho (54);
caracterizado porque:
- los electrodos (36; 64) están posicionados de tal manera que, en funcionamiento, 1. los electrodos (36; 64) están alineados perpendicularmente a electroimán (60), formando de esta manera un medidor de flujo de efecto hall, y 2. los electrodos (36; 64) contactan con el material aspirado que fluye desde el sitio quirúrgico (48) hasta el depósito (54; 66), y en el que los electrodos (36; 64) se pueden conectar eléctricamente al medidor de flujo (34), de tal manera que el medidor de flujo (34) indica un caudal de flujo de dicho material aspirado.
2. El depósito colector (54; 66) de la
reivindicación 1, que comprende, además, un circuito de control (38)
conectado al medidor de flujo (34) para visualización de un caudal
de flujo del fluido y tejido aspirados.
3. El depósito colector (54; 66) de la
reivindicación 1 ó 2, en el que la salida del caudal de flujo del
medidor de flujo (34) se utiliza en un circuito de control de
reacción para ajustar un nivel de vacío del sistema de bomba.
4. El depósito colector (54; 66) de una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los
electrodos están en un conjunto de electrodos (36) desechable.
5. El depósito colector (54; 66) de una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el
depósito colector (54) está contenido dentro de una bomba (56),
estando conectada la bomba al tubo de aspiración (50) para bombear
el fluido y el tejido a través del tubo (50).
6. El depósito colector de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los
electrodos están moldeados en el cartucho.
7. El depósito colector de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, previsto en combinación
con un tubo de aspiración (50), estando moldeados los electrodos
(64) en el tubo de aspiración (50).
8. El sistema (32) de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que los electrodos están ajustados a
presión en el entubado de aspiración (62) y forman una junta
hermética a líquido con el entubado (62).
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