ES2334398T3 - Sistema para ajustar dinamicamente el funcionamiento de una pieza de mano quirurgica. - Google Patents
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Abstract
Sistema (700, 800, 900, 1000) para controlar la cantidad de energía suministrada a una pieza de mano (10) de un sistema quirúrgico, que comprende: un suministro de potencia (710); un elemento de carga (720), activando el suministro de potencia al elemento de carga; una fuente de tensión (750) a la salida del elemento de carga; un controlador (730); y unos medios para vigilar (610, 905) la tensión de la fuente de tensión; en el que se proporcionan al controlador unos datos procedentes de los medios de vigilancia, estando adaptado el controlador para generar una salida que se proporciona al elemento de carga para ajustar dinámicamente (620, 960) la salida del elemento de carga, de modo que la cantidad de energía proporcionada (630, 965) por la fuente de tensión como una entrada a la pieza de mano se ajuste dinámicamente sobre la base de la salida ajustada del elemento de carga, caracterizado porque el controlador recibe una primera entrada de una primera tensión vigilada en un primer momento (910), recibe una segunda entrada de una segunda tensión vigilada en un segundo momento (930), determina una diferencia entre las tensiones primera y segunda (950), determina (955) a partir de una tabla (1030) una velocidad a la cual aumenta con el tiempo la tensión de la salida del elemento de carga sobre la base de la diferencia determinada, en el que la tabla identifica diferencias determinadas entre los valores digitales y las velocidades correspondientes a las cuales aumenta una tensión de la salida del elemento de carga, y genera una salida sobre la base de la diferencia determinada que ajusta dinámicamente la salida del elemento de carga (960).
Description
Sistema para ajustar dinámicamente el
funcionamiento de una pieza de mano quirúrgica.
La presente invención se refiere en general al
campo de la cirugía oftálmica y, más particularmente, a un sistema
para ajustar dinámicamente la energía suministrada a una pieza de
mano quirúrgica.
El ojo humano funciona para proporcionar visión
transmitiendo luz a través de una porción exterior transparente
denominada córnea y enfocando la imagen por medio de un cristalino
sobre una retina. La calidad de la imagen enfocada depende de
muchos factores, incluyendo el tamaño y forma del ojo y la
transparencia de la córnea y el cristalino. Cuando la edad o una
enfermedad provoca que el cristalino sea menos transparente, se
deteriora la visión debido a la luz disminuida que puede
transmitirse a la retina. Esta deficiencia se conoce médicamente
como catarata. Un tratamiento aceptado para cataratas es retirar
quirúrgicamente la catarata y sustituir el cristalino enfermo por
una lente intraocular artificial (IOL). En Estados Unidos, la
mayoría de los cristalinos con cataratas se retiran utilizando una
técnica quirúrgica denominada facoemulsificación. Durante esta
intervención, se inserta una punta de corte o aguja delgada en el
cristalino enfermo y se le hace vibrar ultrasónicamente. La punta
de corte vibrante licúa o emulsiona el cristalino, que es aspirado
fuera del ojo. El cristalino enfermo, una vez retirado, es
sustituido por una IOL.
Más recientemente, se han introducido
dispositivos de licuefacción basados en chorros de agua, que generan
impulsos de una solución quirúrgica calentada, para cirugía de
cataratas y otras intervenciones y tratamientos oftálmicos. Las
piezas de mano de liquefacción calientan una solución salina
equilibrada y la solución calentada elimina el cristalino con
cataratas. Por ejemplo, la figura 1 ilustra en general una pieza de
mano AquaLase®, disponible en Alcon Laboratories, Forth Worth,
Texas. El dispositivo o conjunto de pieza de mano 10 (en general
"pieza de mano") mostrado en la figura 1 incluye un cuerpo 11,
tal como un cuerpo de pieza de mano de titanio, una punta 12, tal
como una punta de polímero, una manga de irrigación 13, un conducto
de aspiración 14, un conducto de solución 15, por ejemplo para una
solución salina equilibrada, y un conducto de irrigación 16.
La punta 12 está dispuesta en el extremo de la
pieza de mano 10. El manguito de irrigación 12 está situado sobre
la punta 12 para proporcionar un entorno para que la solución de
irrigación se suministre al ojo a través del conducto de irrigación
16. El conducto de aspiración 14 transporta fluido que es extraído
del ojo por un vacío, y el conducto de solución 15 suministra una
solución salina equilibrada calentada que rompe en pedazos la
catarata. El fluido de irrigación es suministrado a través del
conducto de irrigación 16 y arrastra material de catarata que es
retirado o roto por la solución salina equilibrada.
Haciendo referencia a las figuras 2A y 2B, en
uso, el extremo distal de la punta 12 está situado dentro de una
catarata 20 en un ojo 21 y proyecta impulsos de solución calentada
22 a través de la punta 12 y en la catarata 20. Cada impulso 22
puede incluir alrededor de cuatro microlitros de solución 22. La
solución 22 es calentada por elementos de calentamiento 23 dentro
de la pieza de mano 10 cuando la solución 22 pasa entre los
elementos 23 y a través del cuerpo 11 de la pieza de mano. La
cantidad de energía 24 proporcionada a la pieza de mano 10 es un
factor que controla la temperatura de los elementos de calentamiento
23 y el calentamiento de la solución 22. Los impulsos de la
solución calentada 22 impactan en la catarata 20, dando como
resultado una licuefacción durante la cual la catarata 20 es
erosionada o disuelta. El material de catarata 20 puede ser lavado
a continuación y aspirado desde el
ojo 21.
ojo 21.
Las piezas de mano de licuefacción proporcionan
una serie de ventajas con respecto a otros sistemas y piezas de
mano quirúrgicos. Por ejemplo, puesto que las piezas de mano de
licuefacción no implican movimiento ultrasónico, facilitan una
incisión estanca al agua en el ojo y proporcionan diversas ventajas
de seguridad, incluyendo un riesgo reducido de rotura de la cápsula
y una turbulencia reducida en el ojo. Las piezas de mano de
licuefacción funcionan también típicamente a temperaturas reducidas
en comparación con otras piezas de mano (puesto que no tienen
ninguna parte móvil), reduciendo de este modo el esfuerzo térmico
aplicado al ojo. Las piezas de mano de licuefacción pueden ser
también más fáciles de controlar y manipular por un cirujano. Aunque
la licuefacción se ha utilizado con éxito y proporciona diversos
beneficios y soluciones quirúrgicas alternativas, la manera en la
que se suministra energía a la pieza de mano puede mejorarse para
proporcionar control mejorado sobre los impulsos de solución
suministrados a la catarata.
Haciendo referencia a las figuras 3 y 4, una
pieza de mano de licuefacción incluye un mecanismo que es
responsable de controlar el funcionamiento y los parámetros de la
pieza de mano, así como los parámetros de control. El mecanismo
incluye un amplificador o motor 30 que produce energía de "alta
tensión" (HV) 31. La figura 4 ilustra energía HV como una serie
continua de impulsos 31. Un mecanismo de puerta lógica u otro
componente adecuado 32 genera una serie de impulsos de control o de
habilitación de RF (RFEN) 33. Los impulsos de control 33 definen un
periodo activo 34 y un periodo inactivo 35. El periodo activo 34
sirve como una puerta para dejar pasar impulsos 31 desde el motor
HV 30, mientras que no se proporcionan impulsos 31 como salida
durante el periodo inactivo 35, dando como resultado una serie de
impulsos HV 33 que son proporcionados al dispositivo de pieza de
mano de licuefacción 10.
Es importante controlar, mantener y vigilar la
cantidad de energía HV que es generada por el motor 30 y aplicada y
utilizada por la pieza de mano 10 para el funcionamiento óptimo de
la pieza de mano 10. El funcionamiento teórico de la pieza de mano
se basa en una fuente de tensión constante, cuya salida es
proporcionada a un condensador que se carga y descarga
periódicamente para proporcionar energía a la pieza de mano en una
serie de impulsos controlados. Por tanto, haciendo referencia a la
figura 5, se requiere que esté presente energía HV sólo para los
casos en los que se aplica energía a la pieza de mano utilizando los
impulsos RFEN 33 durante una señal de ráfaga o ventana 50. La
combinación de software y soporte hardware proporciona una tensión
virtual constante para la pieza de
mano.
mano.
Con los controles mostrados en las figuras
3-5, los condensadores deben estar completamente
cargados en el momento en que un impulso de control dispare la
descarga de un condensador para proporcionar energía almacenada a
la pieza de mano. Los sistemas conocidos cargan típicamente los
condensadores tan rápidamente como sea posible para asegurar que
los condensadores se carguen suficientemente o proporcionen una
fuente de tensión constante a través de un transformador, que puede
grande y voluminoso, por ejemplo de alrededor de 12'' x 12''.
Además, los condensadores se cargan tan rápidamente como sea
posible puesto que el circuito puede implementarse fácilmente
preestableciendo la velocidad de carga. Sin embargo, como resultado,
al comienzo de un ciclo de recarga de condensador, la carga del
condensador tan rápidamente como sea posible da como resultado un
pico de corriente que puede complicar el diseño del circuito y
reducir las prestaciones del circuito, así como imponer cargas
innecesarias a la fuente de potencia del sistema.
Aunque en el pasado se han utilizado con
efectividad sistemas de control y recarga conocidos para guiar las
piezas de mano de licuefacción, éstos pueden mejorarse utilizando
realimentación para ajustar y adaptar parámetros de funcionamiento
que sean adecuados para diferentes piezas de mano y componentes de
piezas de mano. Los sistemas deberán ser capaces de adaptarse a
diferentes componentes y su funcionamiento en vez de depender de
parámetros de funcionamiento preestablecidos que no pueden
ajustarse. Además, pueden mejorarse los sistemas conocidos
permitiendo ajustes del sistema que reflejen con más precisión el
funcionamiento real de los componentes del sistema. Los sistemas
deberán ser más eficientes reduciendo o eliminando picos de
corriente a favor de transiciones de corriente más graduales. Las
formas de realización de la presente invención cumplen estas
necesidades aún no satisfechas.
El documento
US-A-5331951 describe un sistema
como el que se detalla en el preámbulo de la reivindicación 1.
La presente invención proporciona un sistema
para controlar la cantidad de energía suministrada a una pieza de
mano de un sistema quirúrgico de acuerdo con las reivindicaciones
que siguen. Se describe también un método para ajustar la cantidad
de energía suministrada a una pieza de mano de licuefacción de un
sistema quirúrgico oftálmico que incluye vigilar una fuente de
tensión en una salida de un elemento de carga del sistema quirúrgico
oftálmico, ajustar dinámicamente la salida del elemento de carga
sobre la base de la realimentación de la fuente de tensión vigilada
y ajustar dinámicamente la cantidad de energía proporcionada por la
fuente de tensión como una entrada a la pieza de mano de
licuefacción. El ajuste de energía se basa sobre la salida ajustada
del elemento de carga.
Se describe también un método para controlar la
cantidad de energía suministrada a una pieza de mano de licuefacción
de un sistema quirúrgico oftálmico sobre una base de realimentación
que incluye vigilar una tensión de una fuente de tensión en una
salida de un elemento de carga del sistema quirúrgico oftálmico con
el fin de determinar una primera tensión de la fuente de tensión en
un primer momento y una segunda tensión de la fuente de tensión en
su segundo momento. La primera tensión se convierte pasando de un
primer valor analógico a un primer valor digital. La segunda
tensión se convierte pasando de un segundo valor analógico a un
segundo valor digital. Se determina la diferencia entre los valores
de tensión digitales primero y segundo, y se usa una tabla para
determinar una velocidad a la que cambia una tensión de la salida
del elemento de carga con el tiempo sobre la base de la diferencia
determinada entre los valores de tensión digitales. La tabla
identifica velocidades a las que una tensión de la salida del
elemento de carga aumenta con el tiempo de forma correspondiente a
determinadas diferencias entre los valores digitales. La salida del
elemento de carga se ajusta, a su vez, sobre la base de la
velocidad determinada a partir de la tabla, y la cantidad de energía
proporcionada por la fuente de tensión como una entrada de la pieza
de mano de liquefacción se ajusta sobre la base de la salida
ajustada del elemento de carga.
Se describe también un método para ajustar la
cantidad de energía suministrada a una pieza de mano de licuefacción
de un sistema quirúrgico oftálmico sobre la base de una
realimentación que incluye generar una tabla que relaciona
diferencias entre valores de tensión digitales con dv/dt. Un valor
dv/dt es una velocidad de cambio de una tensión de la salida de un
elemento de carga del sistema quirúrgica oftálmico con el tiempo. Un
valor mínimo de la tabla se basa en un primer impulso perfilado y
el tiempo que se requiere para que el primer impulso perfilado
alcance una tensión predeterminada, y un valor máximo de la tabla se
basa en un segundo impulso perfilado y el tiempo que se requiere
para que el segundo impulso perfilado alcance la tensión
predeterminada. Se vigila la tensión de la fuente de tensión a la
salida del elemento de carga para determinar un primer valor de
tensión de la fuente de tensión en un primer momento y un segundo
valor de tensión de la fuente de tensión en un segundo momento. El
primer valor de tensión es convertido en un primer valor digital y
el segundo valor de tensión es convertido en un segundo valor
digital. Se determina la diferencia entre los valores de tensión
digitales primero y segundo. Utilizando la tabla, se determina un
valor dv/dt correspondiente a la diferencia determinada, y el dv/dt
de la salida del elemento de carga se ajusta dinámicamente basándose
en el valor dv/dt determinado de la tabla. La cantidad de energía
proporcionada por la fuente de tensión como una entrada a la pieza
de mano de licuefacción se ajusta dinámicamente sobre la base de la
salida ajustada del elemento de carga.
En una forma de realización de la invención, un
sistema para controlar la cantidad de energía suministrada a una
pieza de mano de licuefacción de un sistema quirúrgico oftálmico
incluye un suministro de potencia, un elemento de carga, una fuente
de tensión y un controlador. El suministro de potencia activa el
elemento de carga y la fuente de tensión está a la salida del
elemento de carga. La fuente de tensión vigilada y los datos
resultantes son proporcionados al controlador, que genera una salida
que es proporcionada al elemento de carga para ajustar
dinámicamente la salida del elemento de carga, que, a su vez, ajusta
dinámicamente la cantidad de energía proporcionada por la fuente de
tensión como una entrada a la pieza de mano de licuefacción.
Según otra forma de realización alternativa de
la invención, un sistema para controlar la cantidad de energía
suministrada a una pieza de mano de licuefacción de un sistema
quirúrgico oftálmico incluye un suministro de potencia, un elemento
de carga y una fuente de tensión. El suministro de potencia activa
el elemento de carga y la fuente de tensión es vigilada para
determinar un primer valor de tensión en un primer momento y un
segundo valor de tensión en un segundo momento. El controlador
convierte el primer valor de tensión en un primer valor digital y
el segundo valor de tensión en un segundo valor digital. El
controlador determina también una diferencia entre los valores de
tensión digitales primero y segundo y realiza una búsqueda en una
tabla que correlaciona determinadas diferencias y salidas del
elemento de carga. Sobre la base de los datos obtenidos a partir de
la tabla, se ajusta dinámicamente la salida del elemento de carga, y
la cantidad de energía proporcionada por la fuente de tensión como
una entrada a la pieza de mano de licuefacción es ajustada
dinámicamente sobre la base de la salida ajustada del elemento de
carga.
Todavía en otra forma de realización
alternativa, un sistema para controlar la cantidad de energía
suministrada a una pieza de mano de licuefacción de un sistema
quirúrgico oftálmico incluye un suministro de potencia, un elemento
de carga, una fuente de tensión y un controlador. El suministro de
potencia activa el elemento de carga y se vigila la fuente de
tensión. Los datos vigilados son proporcionados al controlador. El
sistema incluye también una tabla que correlaciona valores que
representan la diferencia entre tensiones vigiladas y dv/dt, que es
una velocidad de cambio de la tensión de la salida del elemento de
carga con el tiempo. La tabla está poblada con valores que incluyen
un valor mínimo que se basa en un primer impulso perfilado y el
tiempo que se requiere para que el primer impulso perfilado alcance
una tensión predeterminada. La tabla está poblada también con un
valor máximo que se basa en un segundo impulso perfilado y el tiempo
que se requiere para que el segundo impulso perfilado alcance la
tensión predeterminada. El controlador recibe como entradas de la
fuente de tensión una primera tensión en un primer momento y una
segunda tensión en un segundo momento y convierte estos valores en
valores digitales primero y segundo. El controlador determina una
diferencia entre los valores de tensión digitales primero y segundo
y, utilizando la diferencia determinada, realiza una búsqueda en la
tabla para determinar un valor dv/dt. El resultado de la búsqueda en
la tabla se utiliza para ajustar dinámicamente el elemento de
carga, que, a su vez, ajusta dinámicamente la cantidad de energía
proporcionada por la fuente de tensión como una entrada a la pieza
de mano de licuefacción.
En diversas formas de realización, la fuente de
tensión que es vigilada es un condensador. La cantidad de energía
proporcionada por el condensador a la pieza de mano de licuefacción
se ajusta dinámicamente. Los ajustes incluyen ajustar para
sobreoscilación o suboscilación. La suboscilación tiene lugar cuando
el condensador se carga a un nivel que es menor que un nivel
predeterminado después de un tiempo predeterminado, y la
sobreoscilación tiene lugar cuando el condensador se carga a nivel
que es mayor que un nivel predeterminado después de un tiempo
predeterminado. La energía almacenada por un condensador es
proporcionada a la pieza de mano de licuefacción durante uno o más
impulsos de control y recargada por el elemento de carga entre
impulsos de control. De esta manera, el condensador es cargado y
recargado para proporcionar suficiente energía a la pieza de mano de
licuefacción, lo que puede implicar que se recargue completamente
el condensador. Las formas de realización consiguen ventajosamente
estas mejoras de forma automática sin intervención del usuario.
En diversas formas de realización, el cálculo de
la diferencia entre los valores digitales implica inicialmente la
reducción de la primera tensión y la reducción de la segunda tensión
a niveles inferiores, por ejemplo a un valor comprendido entre
0-5 voltios. Los valores analógicos reducidos
primero y segundo se convierten después en valores digitales, y se
determina la diferencia entre los valores digitales primero y
segundo resultantes y se la usa como realimentación al elemento de
carga.
Asimismo, en diversas formas de realización, se
utiliza una tabla para almacenar determinadas diferencias entre los
valores digitales y las velocidades correspondientes a las que
aumenta una tensión de la salida del elemento de carga. Esta
información se utiliza para controlar y ajustar el elemento de
carga, que, a su vez, ajusta la salida del elemento de carga, la
carga de la fuente de tensión y la energía proporcionada por la
fuente de tensión. La tabla puede programarse previamente o bien
puede generarse automáticamente al encender el sistema quirúrgico
oftálmico. Según una forma de realización, la tabla es generada
produciendo un primer impulso perfilado que se basa en un valor
mínimo de la tabla y un tiempo que se requiere para que el impulso
alcance una tensión predeterminada, y produciendo un segundo impulso
perfilado que se basa en un valor máximo de la tabla y un tiempo
que se requiere para que el impulso alcance la tensión
predeterminada. El segundo impulso perfilado alcanza la tensión
predeterminada más rápidamente que el primer impulso perfilado. Los
valores entre las entradas de la tabla pueden determinarse por
interpolación u otros métodos adecuados. Los valores de la tabla
pueden actualizarse también para reflejar el funcionamiento real del
sistema.
Asimismo, en diversas formas de realización,
puede almacenarse una tabla que correlaciona valores de diferencia
con valores dv/dt en un dispositivo lógico programable de un
controlador.
Haciendo referencia a continuación a los dibujos
en los que números de referencia iguales representan partes
correspondientes en todos ellos y en los que:
La figura 1 ilustra un ejemplo de una pieza de
mano de licuefacción que puede controlarse utilizando formas de
realización de la invención;
La figura 2A ilustra el uso de un ejemplo de una
pieza de mano de licuefacción para retirar una catarata;
La figura 2B ilustra con más detalle el
suministro de una solución a través de una punta de un ejemplo de
una pieza de mano de licuefacción;
La figura 3 es un diagrama de bloques que
ilustra en general un sistema conocido para accionar una pieza de
mano de licuefacción;
La figura 4 ilustra unos patrones de impulsos
conocidos que se utilizan para accionar una pieza de mano de
licuefacción;
La figura 5 ilustra además unos patrones de
impulsos conocidos que se utilizan para accionar una pieza de mano
de licuefacción;
La figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra
un método para ajustar la cantidad de energía suministrada a una
pieza de mano de licuefacción;
La figura 7 es un diagrama de bloques de un
sistema para ajustar la cantidad de energía suministrada a una
pieza de mano de licuefacción utilizando realimentación según una
realización;
La figura 8 es un diagrama de bloques más
detallado de un sistema para ajustar la cantidad de energía
suministrada a una pieza de mano de licuefacción utilizando
realimentación según una realización;
La figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra
un método para ajustar la cantidad de energía suministrada a una
pieza de mano de licuefacción;
La figura 10A es un diagrama de bloques de un
sistema para ajustar la cantidad de energía suministrada a una
pieza de mano de licuefacción utilizando realimentación según otra
forma de realización;
La figura 10B es un diagrama de bloques de un
sistema para ajustar la cantidad de energía suministrada a una
pieza de mano de licuefacción utilizando realimentación según otra
forma de realización;
La figura 11 ilustra una configuración
alternativa del sistema mostrado en las figuras 10A y 10B;
La figura 12 ilustra la relación entre la
tensión a la salida de un elemento de carga en una fuente de tensión
y una entrada de un controlador;
La figura 13 ilustra además, con mayor
resolución, la relación entre la tensión a la salida de un elemento
de carga en una fuente de tensión y una entrada de un
controlador;
La figura 14 ilustra un convertidor
analógico-digital (A/D) que acepta valores
analógicos y emite valores digitales;
La figura 15 ilustra unas tensiones de entrada
analógicas basadas en la salida de un elemento de carga en una
fuente de tensión y representaciones o valores digitales
correspondientes;
La figura 16 ilustra una tabla que correlaciona
diferencias entre representaciones digitales y velocidades de
cambio según una forma de realización;
La figura 17 ilustra velocidades diferentes
reflejadas en una tabla según una forma de realización;
La figura 18 es un diagrama de flujo que ilustra
un método para poblar una tabla utilizando impulsos perfilados;
La figura 19 ilustra dos impulsos perfilados
según una forma de realización;
La figura 20 es una pantalla de visualización
que ilustra además impulsos perfilados según una forma de
realización;
La figura 21 ilustra un impulso de control que
dispara descargas de energía almacenada por un condensador hacia
una pieza de mano de licuefacción y que recarga el condensador según
una realización;
La figura 22 ilustra unos parámetros de impulsos
de control para uso con diversas formas de realización;
La figura 23 ilustra unos ejemplos de
sobreoscilación y suboscilación de recarga con relación a una
tensión de referencia;
La figura 24 ilustra además una
sobreoscilación;
La figura 25 ilustra además el ajuste de un
elemento de recarga para compensar la sobreoscilación utilizando
realimentación según una realización;
La figura 26 ilustra un ejemplo de
suboscilación;
La figura 27 ilustra el ajuste de un elemento de
recarga para compensar la suboscilación utilizando realimentación
según una forma de realización;
La figura 28 ilustra una tabla que relaciona
determinadas diferencias entre los valores digitales y las
velocidades de carga según una forma de realización;
La figura 29 ilustra la actualización dinámica
de entradas de la tabla para reflejar el funcionamiento real del
sistema según una forma de realización; y
La figura 30 ilustra ventajas de las formas de
realización de la invención con relación a sistemas conocidos que
generan picos de corriente.
Las formas de realización de la invención
proporcionan sistemas para ajustar dinámicamente la cantidad de
energía suministrada a una pieza de mano de licuefacción utilizando
realimentación. Se vigila la salida de un elemento de carga, tal
como un cargador de goteo y un regulador o amplificador
(generalmente "elemento de carga"). Por ejemplo, se vigila la
fuente de tensión, tal como un condensador a la salida del elemento
de carga. Los datos vigilados se procesan si fuera necesario y se
proporcionan a un controlador que utiliza los datos de
realimentación para ajustar dinámicamente la salida del elemento de
carga, ajustar la velocidad a la que aumenta con el tiempo la
tensión de la salida del elemento de carga. La salida ajustada
recarga el condensador, que, a su vez, ajusta dinámicamente la
cantidad de energía suministrada a la pieza de mano de
licuefacción. Las formas de realización utilizan ventajosamente
realimentación para rastrear y comparar salidas del elemento de
carga y hacer ajustes según sea necesario para proporcionar un
control más preciso sobre la energía entregada a las piezas de mano
de licuefacción. Las formas de realización proporcionan también un
funcionamiento más eficiente de la pieza de mano con respecto a la
energía. Además, las formas de realización eliminan ventajosamente
la necesidad de cargar fuentes de tensión, tales como condensadores,
tan rápidamente como sea posible o a una velocidad establecida que
no puede ajustarse, puesto que la salida del elemento de carga
puede adaptarse continuamente para proporcionar suficiente carga del
condensador, mientras se reducen o se eliminan los picos de
corriente que resultan de los sistemas conocidos.
Haciendo referencia a la figura 6, se describe
un método 600 para ajustar o controlar la cantidad de energía
suministrada a una pieza de mano o conjunto de pieza de mano de
licuefacción (en general "pieza de mano"). La energía
suministrada a una pieza de mano ajusta los elementos de
calentamiento y así la temperatura de la solución salina
equilibrada (BSS). En la etapa 610, se vigila la salida de un
elemento de carga, por ejemplo en una fuente de tensión, tal como
un condensador, que proporciona energía para calentar los elementos
de calentamiento de la pieza de mano. En la etapa 620, se ajusta el
elemento de carga sobre la base de una realimentación de la fuente
de tensión, de modo que, en la etapa 630, la salida ajustada del
elemento de carga se proporcione a la fuente de tensión para
ajustar o controlar la cantidad de energía proporcionada por la
fuente de tensión y suministrada a la pieza de mano.
La figura 7 ilustra un sistema 700 para ajustar
la energía suministrada a una pieza de mano de licuefacción según
una forma de realización. El sistema 700 incluye un suministro de
potencia 710, un amplificador o elemento de carga y un regulador
(generalmente "elemento de carga" 720), un controlador 730, un
bucle de realimentación 740 y una fuente de tensión 750. Según una
forma de realización, la fuente de tensión es un condensador
(generalmente "condensador 750").
El suministro de potencia 710 puede ser, por
ejemplo, un suministro de potencia CC de 24 voltios u otro
suministro adecuado. La salida 712 del suministro de potencia 710
activa el elemento de carga 720. El elemento de carga 720 incluye
una o más entradas 722 y una o más salidas 724. Por tanto, los
expertos en la materia apreciarán que un elemento de carga 720
puede tener diferentes números de entradas y múltiples salidas. De
este modo, la ilustración general mostrada en la figura 7 no está
destinada a ser limitativa del elemento de carga 720.
Se vigila la tensión del condensador 750 en la
salida 724 del elemento de carga 720. La tensión vigilada es
retroalimentada 740 al controlador 730, que procesa este dato y
genera una salida 734. La salida 734 del controlador es
proporcionada como una entrada 722 al elemento de carga 720, que
ajusta la salida 724 del elemento de carga 720. El bucle de
realimentación 740 puede usarse para ajustar dinámica y
continuamente el elemento de carga, que, a su vez, ajusta dinámica
y continuamente la carga del condensador 750 y la cantidad de
energía 754 proporcionada por el condensador 750 a la pieza de mano
de licuefacción 10. El ajuste de la cantidad de energía
proporcionada a la pieza de mano de licuefacción ajusta los
elementos de calentamiento y la temperatura de la BSS.
La figura 8 ilustra un sistema 800 según otra
realización de la invención. El sistema 800 incluye un suministro
de potencia 710, un elemento de carga 720, un controlador 730, un
bucle de realimentación 740 y un condensador 750 como se describe
con referencia a la figura 7. La salida 724 del elemento de carga
720 es proporcionada al condensador 750, que es cargado por la
salida 724. La figura 8 ilustra también impulsos de control 810 que
son proporcionados a un excitador de puerta de salida o mecanismo de
puerta 820. Los impulsos de control 810 pueden ser generados por el
controlador 730 o por un generador de impulsos externo y son
proporcionados al excitador de puerta para generar una salida 824
que define periodos activos e inactivos, por ejemplo los impulsos
33 mostrados en la figura 4. La energía del condensador 750 es
descargada a través del mecanismo de puerta 820 durante el periodo
activo, a través de una salida RF 830 y a la pieza de mano 10. La
salida 724 del elemento de carga 720 en el condensador 750 es
vigilada y proporcionada como una entrada 732 al controlador 730
como parte del bucle de realimentación 740.
En la forma de realización ilustrada, el
controlador 730 incluye un convertidor analógico a digital (A/D)
840, un registro, memoria u otro dispositivo 850 para contener o
almacenar datos y un dispositivo lógico programable (generalmente
"PLD") 860 u otro dispositivo adecuado. La tensión en el
condensador 750 es vigilada y realimentada 740 a una entrada 732
del controlador 730, es decir, al convertidor A/D 840. El
convertidor A/D 840 genera un valor digital, por ejemplo una
pluralidad de bits correspondiente al valor analógico recibido. El
valor digital puede guardarse transitoriamente en la memoria 850.
Los valores digitales correspondientes a tensiones de condensador
en diferentes momentos son proporcionados al PLD 860, que procesa
los valores digitales para determinar la manera en que deberá
ajustarse el elemento de carga 720.
Más particularmente, la figura 9 describe un
método 900 que incluye la vigilancia de la salida del elemento de
recarga en el condensador u otra fuente de tensión en la etapa 905.
En la etapa 910, se determina una primera tensión en el condensador
en un primer momento. Esta tensión es una alta tensión (HV), por
ejemplo alrededor de 145 voltios a alrededor de 165 voltios, que
puede reducirse a una tensión inferior que sea adecuada como una
entrada a un controlador. De este modo, en la etapa 915, la HV se
reduce a una segunda tensión inferior, por ejemplo una tensión de
nivel TLL, que es adecuada como una entrada al controlador. En la
etapa 920, la primera tensión reducida se convierte de analógica a
digital (por ejemplo, una pluralidad de bits) por el convertidor
A/D, y el valor digital es almacenado en la memoria en la etapa
925.
En la etapa 930 se determina una segunda tensión
de la salida del elemento de carga en la fuente de tensión. La
segunda tensión se reduce en la etapa 935 y se convierte de
analógica a digital en la etapa 940. El valor digital
correspondiente a la segunda tensión puede almacenarse también
transitoriamente en la memoria en la etapa 945. Los expertos en la
materia apreciarán que algunos, ninguno o todos los valores
digitales pueden almacenarse transitoriamente en la memoria.
En la etapa 950 el controlador lee valores
digitales de la memoria y determina la diferencia entre valores
digitales primero y segundo que corresponden a respectivas tensiones
primera y segunda que se vigilaron en el condensador en diferentes
momentos. En la etapa 955, el controlador busca una velocidad a la
que la tensión de la salida del elemento de carga se incrementa con
el tiempo sobre la base de la diferencia determinada. Esta búsqueda
puede basarse en una tabla que correlaciona determinadas diferencias
con velocidades de carga. En la etapa 960, el elemento de carga se
ajusta sobre la base de la búsqueda, provocando así que se ajusten
la salida del elemento de carga y la recarga del condensador. En la
etapa 965 la energía almacenada por el condensador recargado es
proporcionada a la pieza de mano. Este método puede repetirse para
comparar valores digitales segundo y tercero, valores digitales
tercero y cuarto, etc., para el ajuste continuo y dinámico del
sistema.
En la etapa 970, si fuera necesario, los valores
de la tabla pueden actualizarse para reflejar el funcionamiento
real del elemento de carga con el objeto de conseguir la carga
deseada del condensador. Por ejemplo, para una diferencia
determinada dada, la velocidad de carga almacenada en la tabla puede
incrementarse o reducirse sobre la fase del funcionamiento real del
sistema en el caso de que el funcionamiento real del sistema varíe
con respecto a la entrada correspondiente de la tabla. Las
actualizaciones pueden repetirse según sea necesario.
La figura 10A ilustra un sistema 1000 que puede
utilizarse para realizar el método mostrado en la figura 9 y otras
formas de realización del método. El sistema 1000 incluye un
suministro de potencia 710, un elemento de carga 720, un
controlador 730, un bucle de realimentación 740 y una fuente de
tensión 750, tal como un condensador, un excitador de puerta de
salida 820 y una salida RF 830, un convertidor A/D 840, una memoria
850 y un PLD 860 como se expone anteriormente. En la forma de
realización ilustrada, el sistema 1000 incluye un transformador o
elemento 1010 que reduce los niveles de tensión de la salida 724 del
elemento de carga 720 en el condensador 750. Por ejemplo, el
transformador 1010 puede reducir las tensiones del condensador de
alrededor de 0 a alrededor de 200 voltios a una tensión de nivel
inferior de alrededor de 0 a 5 voltios, por ejemplo tensiones de
nivel TLL. El controlador 730 incluye también un procesador o Unidad
Lógica Aritmética (ALU) 1020 que calcula diferencias entre valores
digitales guardados transitoriamente o almacenados en la memoria
850. Los cálculos de diferencia resultantes 1022 son proporcionados
a un PLD 860 que incluye una tabla 1030. La tabla 1030 recoge los
valores de diferencia con velocidades correspondientes a las que la
salida del elemento de carga 724 aumenta con el tiempo. Así,
conociendo la diferencia determinada 1022, la tabla 1030 se utiliza
para determinar una velocidad de carga correspondiente 1032 para
ajustar dinámicamente la salida del elemento de carga 720 y para
ajustar dinámicamente la carga del condensador 750.
La figura 10B ilustra además otra ejecución del
sistema 1000 mostrado en la figura 10A. El sistema se muestra como
presentando tres bloques - un bloque de mecanismo de carga, un
bloque generador de impulsos y un bloque de realimentación. El
bloque de carga incluye el suministro de potencia 710 (y un filtro
711 si fuera necesario), un elemento de carga 720, un PLD 860, una
memoria 850 y un procesador o ALU 1020. La salida del bloque de
carga 724 se utiliza para cargar una fuente HV 750, tal como un
condensador. La salida del condensador 750 se proporciona a un
bloque generador de impulsos. El bloque generador de impulsos
incluye los activadores de puerta de salida 820 y la salida RF 830.
En la forma de realización ilustrada, el PLD genera impulsos de
control 810 que activan los activadores de puerta 820. Así, el PLD
puede considerarse como parte de los bloques de carga y generador
de impulsos en la realización ilustrada.
La tensión en el condensador 750 es vigilada y
realimentada 740 a través de un transformador o reductor de tensión
1010. En la realización ilustrada, el transformador 1010 incluye
tanto amplificador 1011 de baja ganancia/alto vano como un
amplificador 1012 de alta ganancia/bajo vano. Los valores analógicos
reducidos son proporcionados a convertidores A/D 840 (mostrados
como parte del bloque de realimentación en la realización
ilustrada), que proporcionan valores digitales a la memoria 850.
Los valores digitales son proporcionados por la memoria 850 al
procesador 1020, que determina la diferencia entre valores
digitales. La diferencia determinada es proporcionada al PLD, cuya
salida es realimentada al elemento de carga para completar el bucle
de realimentación.
Los expertos en la materia apreciarán que las
formas de realización mostradas en las figuras 10A y 10B se
proporcionan a título ilustrativo y explicativo y que pueden
utilizarse otros elementos y que ciertos elementos pueden formar
parte de bloques diferentes o múltiples. Por ejemplo, la figura 11
es similar a la figura 10 excepto en que en la realización mostrada
en la figura 10 el convertidor A/D 840 y el PLD 860 son componentes
del controlador 730, mientras que en la figura 11 el controlador
730, el convertidor A/D 840 y el PLD 860 son componentes
individuales. Así, pueden ponerse en práctica formas de realización
con diversas configuraciones de hardware independientes y en
combinación, incluyendo las configuraciones mostradas en las figuras
10A, 10B y 11. Se hace referencia al controlador 730 que tiene un
convertidor A/D 840 y un PLD 860 para fines explicativos e
ilustrativos, no limitativos.
La figura 12 es un diagrama que muestra la forma
en que puede reducirse una salida de tensión a un nivel de
0-200 voltios (en el condensador 750) hasta un
nivel de 0-5 voltios que sea adecuado para el
controlador 730. En la forma de realización ilustrada, la relación
de la alta tensión de salida en el condensador 750 a la tensión
inferior en la entrada 732 del controlador 730 es de alrededor de
40/1 (200/5). Puede ser deseable proporcionar mayor resolución para
ciertas tensiones. Por ejemplo, como se muestra en la figura 13,
otra salida del elemento de carga 720 puede vigilar una tensión en
el rango de 150-200 voltios (un rango de 50 voltios)
hasta una tensión correspondiente en el rango de
0-5 voltios, dando como resultado una relación del
rango de alta tensión al rango de tensión inferior que sea de
alrededor de 10/1 (50/5) en vez de alrededor de 40/1 (200/5). En la
realización ilustrada, la pendiente de la línea es negativa
(mientras que en la figura 12 dicha pendiente es positiva).
Las figuras 14 y 15 ilustran con más detalle la
forma en que la tensión reducida en la entrada 732 del controlador
730 se convierte en un valor digital correspondiente con uno o más
bits. La tensión analógica reducida (0-5 voltios)
se proporciona al convertidor A/D 840, que puede parte del
controlador 730 o un componente independiente. El convertidor A/D
840, recibe la tensión analógica y emite un valor digital 1400.
Números diferentes de bits pueden utilizarse para diferentes rangos
de tensión. Además, pueden usarse diferentes números de bits para
diferentes resoluciones, es decir, puede utilizarse un mayor número
de bits para representar tensiones con mayor granularidad.
Haciendo referencia a la figura 15, por ejemplo,
el controlador 730 o el convertidor A/D 840 puede incluir una tabla
que representa una tensión de 0 voltios utilizando una pluralidad de
bits "0" y una tensión de 5 voltios está utilizando una
pluralidad de bits "1". En la realización ilustrada, cada
tensión está representada por 10 bits; sin embargo, otras formas de
realización pueden utilizar diferentes números de bits y diferentes
resoluciones. Una tensión entre 0 y 5 voltios puede determinarse,
según una forma de realización, utilizando interpolación entre 0
voltios (representados por una pluralidad de bits "0") y 5
voltios (representados por una pluralidad de bits "1").
Haciendo referencia a la figura 16, se procesan
los valores digitales determinados 1400 y el resultado se utiliza
para buscar un parámetro de funcionamiento del elemento de carga 720
en una tabla. Según una forma de realización, se calcula la
diferencia (delta V) 1022 entre dos valores digitales 1040, por
ejemplo por una ALU o procesador 1020. Se accede a la tabla 1030
para determinar un parámetro de funcionamiento de elemento de carga
basado en la diferencia determinada. En la forma de realización
ilustrada, el parámetro de funcionamiento es dv/dt 1032 o el cambio
en la tensión del elemento de carga 720 con el tiempo, como se
muestra en la figura 17. En la realización ilustrada, el más bajo
valor de la tabla (0) corresponde al dv/dt más lento 1032 y el
valor más alto de la tabla (255) corresponde al dv/dt más rápido
1032. En el ejemplo ilustrado, el valor de la tabla (0) corresponde
a un valor dv/dt de 1 voltio/segundo y el valor de la tabla (255)
corresponde a un valor dv/dt de 200 voltios/segundo.
Los expertos en la materia apreciarán que la
tabla 1030 puede tener diversos números de entradas para diferentes
resoluciones y para diferentes dispositivos que pueden requerir más
o menos entradas. Por ejemplo, en vez de 256 entradas como se
ilustra, una tabla puede tener 128 entradas o 128 valores dv/dt
diferentes 1032 correspondientes a valores delta v 1022. Además, la
correlación de valores delta v 1022 con velocidades dv/dt 1032 puede
variar. De este modo, según una forma de realización, pueden
usarse, para diferentes sistemas, valores dv/dt 1032 en el rango de
la tabla de 1 v/s a 200 v/s y otros rangos.
Las figuras 18-20 ilustran un
método 1800 para generar una tabla 1030. En la etapa 1810 un
generador de impulsos o PLD genera un primer impulso perfilado.
Haciendo referencia a las figuras 19 y 20, en la forma de
realización ilustrada, el primer impulso perfilado 1900 es la
velocidad de carga dv/dt más lenta, y la velocidad de carga se basa
en el tiempo requerido para que el impulso alcance una tensión de
referencia a modo de ejemplo de 150 voltios. Haciendo referencia de
nuevo a la figura 18, en la etapa 1820, la tabla es poblada con los
datos, de modo que la entrada mínima en la tabla corresponde a la
velocidad de carga mínima según el primer impulso perfilado. Esto
se ilustra además en la figura 19, que indica que el valor de
control de PLD de "0" (valor de tabla de 0) representa la
velocidad de carga más lenta dv/dt.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 18, en
la etapa 1830, un segundo impulso perfilado es generado por un
generador de impulsos o PLD. Haciendo referencia a las figuras 19 y
20, en la realización ilustrada, el segundo impulso perfilado 1910
es la velocidad de carga más rápida dv/dt, y la velocidad de carga
está basada en el tiempo requerido para que el impulso alcance la
tensión de referencia de 150 voltios. Haciendo referencia de nuevo
a la figura 18, en la etapa 1840, la tabla es poblada con datos del
segundo impulso perfilado, de modo que la entrada máxima en la
tabla corresponde a la velocidad de carga máxima según el segundo
impulso perfilado. Esto se ilustra además en la figura 19, que
indica que el valor de control de PLD de "255" (valor máximo
de la tabla de 255) representa la velocidad de carga más rápida
dv/dt. Los expertos en la materia apreciarán que pueden generarse
impulsos perfilados adicionales. Los impulsos perfilados adicionales
pueden poblar porciones intermedias de la tabla, y puede usarse
interpolación (u otro método de cálculo adecuado) puede usarse para
determinar valores dv/dt entre valores de tabla seleccionados
generados por impulsos perfilados.
La tabla 1030 en el PLD 860 se utiliza para
identificar parámetros de funcionamiento particulares del elemento
de carga, tal como dv/dt 1032, basados en la diferencia determinada
1022 entre valores digitales basados en una realimentación desde el
elemento de carga 720 para asegurar que la salida 724 del elemento
de carga 720 se ajuste dinámicamente a fin de conseguir la carga
deseada del condensador 750. Haciendo referencia a la figura 21, la
salida 724 del elemento de carga 720 sube y baja sobre la base de
los impulsos (RFEN), que disparan la descarga de energía almacenada
por el condensador 750 hacia la pieza de mano 10 durante periodos de
impulso activos 34. El funcionamiento deseado del sistema consiste
en hacer que la tensión del elemento de carga aumente con
suficiente rapidez (pero sin provocar picos de corriente, mientras
se imponen cargas reducidas o mínimas a los recursos de potencia
del sistema), de modo que la tensión en el condensador 750 alcance
la tensión de referencia (150V en este ejemplo) antes de que el
siguiente impulso 34 recargue la salida 724 del elemento. Esta
carga inducida por realimentación asegura que el condensador 750 se
cargue suficientemente (pero no demasiado rápidamente o demasiado
lentamente), de modo que la pieza de mano 10 reciba la cantidad
correcta de energía durante cada impulso 34.
Haciendo referencia a la figura 22, en uso, un
cirujano puede ajustar un periodo de ráfagas 50 durante el cual se
disparan impulsos de control 34 proporcionando energía a la pieza de
mano 10, por ejemplo descargando el condensador 750, que es
recargado por la salida 724 del elemento de recarga del elemento de
carga. La duración de los impulsos de control 34 puede ser
seleccionada por el cirujano. El cirujano puede establecer también
el periodo de tiempo entre el comienzo de un primer impulso y el
comienzo de un segundo impulso. Las duraciones de impulso
individuales pueden ser las mismas o pueden ser diferentes, como se
muestra en la figura 23.
Haciendo referencia a la figura 23, los valores
HV del condensador 750 en la salida del condensador 750 del
elemento de carga se miden inmediatamente antes (o al comienzo) de
un impulso de control 34, y al final de un impulso de control 34.
Así, se proporciona energía a la pieza de mano durante PW1, durante
PW2 y durante PW3. Después de cada impulso, el condensador 750 es
recargado por la salida 724 del elemento de recarga del elemento de
carga hasta que llega el siguiente impulso de control 34 para
descargar el condensador 750 y proporcionar energía a la pieza de
mano 10.
Como se muestra en la figura 23, puede variar la
cantidad de energía proporcionada a la pieza de mano durante cada
"liberación de energía". Por ejemplo, comenzando en "tiempo
0", la tensión V0 en el condensador 750 es la tensión de
referencia, que es de 150V en este ejemplo. El impulso de control A,
que tiene una duración o anchura PW1, dispara el condensador 750
para que se descargue, dando como resultado que se proporcione
energía almacenada por el condensador 750 como una entrada a la
pieza de mano de licuefacción 10, que, a su vez, hace que la
tensión en el condensador se reduzca de V0 al comienzo de PW1 a V1
al final de PW1. La reducción de tensión que tiene lugar durante
PW1 se indica por delta V1.
Al final de PW1, el condensador 750 deja de
proporcionar energía a la pieza de mano y se recarga. Idealmente,
el condensador 750 se recarga a la tensión de referencia o 150V o
V2. La velocidad a la que se recarga primero el condensador se
indica como (dv/dt)1. Sin embargo, en la práctica, el
condensador 750 puede no recargarse según el diseño pretendido
debido a, por ejemplo, variaciones en los componentes del elemento
de carga. Así, el condensador 750 puede recargarse más allá de la
tensión de referencia a una tensión V2+, denominada de otra forma
sobreoscilación 2300, o el condensador 750 puede recargarse por
debajo de la tensión de referencia a V2-, denominada de otra forma
suboscilación 2310.
El impulso de control B, que tiene una duración
o anchura PW2, dispara el condensador 750 para que se descargue una
segunda vez, dando como resultado que se proporcione energía
almacenada por el condensador 750 como una entrada a la pieza de
mano de licuefacción 10, que, a su vez, hace que la tensión en el
condensador 750 se reduzca de V2 al comienzo de PW2 a V3 al final
de PW2. La reducción de tensión que tiene lugar durante PW2 se
indica por delta V2. En el ejemplo ilustrado, las caídas de tensión
durante la PW1 y PW2 son diferentes. Al final de PW2, el
condensador 750 cesa de proporcionar energía a la pieza de mano 10
(si no queda ninguna carga almacenada) y se recarga. Idealmente, el
condensador 750 se recarga a la tensión de referencia o 150V o V4.
La velocidad a la que se recarga el condensador 750 la segunda vez
se identifica como (dv/dt)2 1032. Sin embargo, en la
práctica, el condensador 750 puede no recargarse según el diseño
pretendido. Análogamente, el impulso de control C, que tiene una
duración o anchura PW3, dispara el condensador 750 para que se
descargue una tercera vez, dando como resultado que se proporcione
energía almacenada por el condensador 750 como una entrada a la
pieza de mano de licuefacción 10, que, a su vez, hace que la tensión
en el condensador 750 se reduzca desde V4 al comienzo de PW3 a V5
al final de PW3. La reducción de tensión que tiene lugar durante
PW3 se indica por delta V3. En el ejemplo ilustrado, las caídas de
tensión durante PW1, PW2 y PW3 son diferentes. Al final de PW3, el
condensador 750 cesa de proporcionar energía a la pieza de mano 10
(si no queda ninguna carga almacenada) y se recarga de nuevo. La
secuencia de liberación de energía y recarga continúa utilizando
impulsos de control adicionales, liberaciones de energía y recargas,
como se discute anteriormente.
Las figuras 24-29 ilustran la
forma en que la tabla 1030 puede ajustarse sobre la base de una
realimentación desde la salida del elemento de recarga 724 con el
fin de impedir sobreoscilación 2300 y suboscilación 2310. La figura
24 ilustra un ejemplo de sobreoscilación 2300 durante el cual un
valor delta 1022 de la tabla 1030 inicialmente determinó que el
valor dv/dt correspondiente 1032 debería haber sido "X", de
modo que el condensador 750 se recargó a 150 voltios antes del
siguiente impulso de control 34, pero el elemento de carga 720
sobrecargó realmente el condensador 750 a 154 voltios. Así, esto es
un sobreoscilación 2300 de cuatro voltios. Haciendo referencia a la
figura 25, el valor dv/dt 1032 en la tabla 1030 correspondiente a
ese valor delta 1022 particular puede ajustarse hacia abajo para
compensar la sobreoscilación 2300, de modo que la próxima vez que se
reclame el valor delta 1022, el valor dv/dt reducido 1032 se
proporcionará como una entrada 722 al elemento de carga 720 y la
salida 724 del elemento de recarga dará como resultado que el
condensador 750 se recargue a la tensión de referencia. Si el
condensador 750 no se carga a la tensión de referencia, pueden
hacerse ajustes adicionales para compensar cualquier
sobreoscilación o suboscilación subsiguiente.
Análogamente, la figura 26 ilustra un ejemplo de
suboscilación 2310 durante el cual un valor delta 1022 de la tabla
1030 determinó inicialmente que el valor dv/dt correspondiente 1032
debería haber sido "X", de modo que el condensador 750 se
recargó a 150 voltios antes del siguiente impulso de control 34,
pero el elemento de carga 720 realmente descargó el condensador 750
a 148 voltios. Así, esto es una suboscilación 2310 de dos voltios.
Haciendo referencia a la figura 27, el valor dv/dt 1032 de la tabla
1030 correspondiente a ese valor delta 1032 particular puede
ajustarse hacia arriba para compensar la suboscilación 2310, de modo
que la próxima vez que se reclame el valor delta 1022, el valor
dv/dt incrementado 1032 se proporcionará como una entrada 722 al
elemento de carga 720 y la salida 724 del elemento de recarga dará
como resultado que el condensador 750 se recargue a la tensión de
referencia. Además, puede ajustarse cualquier sobreoscilación o
suboscilación subsiguiente con iteraciones de realimentación
adicionales según sea necesario.
Haciendo referencia a la figura 28, la tabla
original 1030 puede actualizarse dinámicamente para reflejar el
funcionamiento real del elemento de carga 720. La tabla 1030 incluye
valores dv/dt actualizados o ajustados 1032 para compensar
cualquier sobreoscilación 2300 y suboscilación 2310 reduciendo e
incrementado respectivamente el valor dv/dt 1032 sobre la base de
una diferencia de tensión determinada 1022 obtenida a partir de una
realimentación desde el elemento de carga 720. Así, haciendo
referencia a la figura 29, el funcionamiento esperado del elemento
de carga se indica por una línea lineal 2900, y por una línea 2910
se muestran desviaciones de este modelo que reflejan el
funcionamiento real del elemento de carga 720. La línea 2910
representa unos valores dv/dt 1032 que corresponden a distintas
diferencias de tensión y pueden formar diversas secciones o
relaciones lineales y no lineales. Los expertos en la materia
apreciarán que el gráfico a título de ejemplo mostrado en la figura
29 se proporciona a título ilustrativo, no limitativo, puesto que el
elemento de carga 720 puede funcionar como se pretende, tener
diferentes números y duraciones de casos de sobreoscilación y tener
diferentes número y duraciones de casos de
suboscilación.
suboscilación.
Las formas de realización proporcionan una serie
de mejoras con respecto a sistemas conocidos que no utilizan
realimentación dinámica. Por ejemplo, haciendo referencia a la
figura 30, los sistemas conocidos que están configurados para
cargar un condensador a la velocidad de carga máxima generan
típicamente picos de corriente 3000 que pueden dar como resultado
un consumo innecesario de potencia y diseños de circuito más
complicados que deben acomodarse a estos excesos. Las formas de
realización mejoran los sistemas conocidos reduciendo o eliminando
el efecto de "pico" al proporcionar un aumento más moderado en
la corriente 3010 y en la potencia.
Aunque se ha hecho referencias en la anterior
descripción a diversas formas de realización, los expertos en la
materia reconocerán que pueden hacerse modificaciones, alteraciones
y sustituciones insustanciales a las formas de realización
descritas sin apartarse, por ello, del alcance de las formas de
realización. Por ejemplo, ciertos componentes de sistema pueden ser
componentes independientes o parte de un controlador y ciertos
componentes de sistema pueden ser parte de un único conjunto o
distribuirse entre múltiples componentes.
Además, la salida del elemento de carga en la
fuente de tensión puede muestrearse a diferentes frecuencias y
durante diversos periodos de tiempo con el fin de proporcionar
diferentes cantidades de realimentación según sea necesario.
Diversos números, duraciones y frecuencias de impulsos de control
pueden utilizarse para disparar la aportación de energía a la pieza
de mano. Adicionalmente, el convertidor A/D puede representar
tensiones analógicas como valores digitales que tengan diferentes
números de bits para proporcionar diferentes resoluciones. Los
valores delta pueden calcularse sobre la base de valores digitales
obtenidos en diversos momentos y basados en valores digitales con
diversos números de bits.
Adicionalmente, la tabla utilizada para
proporcionar realimentación al elemento de carga puede incluir
diversos números de entradas con el fin de proporcionar diferentes
grados de realimentación. De este modo, la tabla puede presentar
128 ó 256 entradas u otros números de entradas según sea necesario.
Las actualizaciones de la tabla pueden realizarse en diversos
momentos. La vigilancia de la salida, la determinación de valores
digitales, la determinación de valores delta, la determinación de
valores dv/dt y la provisión de realimentación a la entrada del
elemento de carga pueden realizarse periódicamente o no.
Claims (19)
1. Sistema (700, 800, 900, 1000) para controlar
la cantidad de energía suministrada a una pieza de mano (10) de un
sistema quirúrgico, que comprende:
- un suministro de potencia (710);
- un elemento de carga (720), activando el suministro de potencia al elemento de carga;
- una fuente de tensión (750) a la salida del elemento de carga;
- un controlador (730); y
- unos medios para vigilar (610, 905) la tensión de la fuente de tensión;
en el que se proporcionan al controlador unos
datos procedentes de los medios de vigilancia, estando adaptado el
controlador para generar una salida que se proporciona al elemento
de carga para ajustar dinámicamente (620, 960) la salida del
elemento de carga, de modo que la cantidad de energía proporcionada
(630, 965) por la fuente de tensión como una entrada a la pieza de
mano se ajuste dinámicamente sobre la base de la salida ajustada
del elemento de carga,
caracterizado porque el controlador
recibe una primera entrada de una primera tensión vigilada en un
primer momento (910), recibe una segunda entrada de una segunda
tensión vigilada en un segundo momento (930), determina una
diferencia entre las tensiones primera y segunda (950), determina
(955) a partir de una tabla (1030) una velocidad a la cual aumenta
con el tiempo la tensión de la salida del elemento de carga sobre la
base de la diferencia determinada, en el que la tabla identifica
diferencias determinadas entre los valores digitales y las
velocidades correspondientes a las cuales aumenta una tensión de la
salida del elemento de carga, y genera una salida sobre la base de
la diferencia determinada que ajusta dinámicamente la salida del
elemento de carga (960).
2. Sistema según la reivindicación 1, en el que
el controlador (730) incluye un microprocesador y un dispositivo
lógico programable (860).
3. Sistema según la reivindicación 1, en el que
los medios de vigilancia están adaptados para vigilar (610, 905)
una tensión de la fuente de tensión (750).
4. Sistema según la reivindicación 3, en el que
la salida del controlador (730) está adaptada para compensar una
suboscilación (2310) que tenga lugar cuando la tensión del elemento
de carga (720) sea menor que una tensión predeterminada después de
un tiempo predeterminado.
5. Sistema según la reivindicación 3, en el que
la salida del controlador (730) está adaptada para compensar una
sobreoscilación (2300) que tenga lugar cuando la tensión de la
salida del elemento de carga (720) sea mayor que una tensión
predeterminada después de un tiempo predeterminado.
6. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que la fuente de tensión (750) es un
condensador.
7. Sistema según la reivindicación 6, en el que
la salida del controlador (730) está adaptada para compensar una
suboscilación (2310) que tenga lugar cuando el condensador sea
cargado a un nivel que es inferior a un nivel predeterminado
después de un tiempo predeterminado.
8. Sistema según la reivindicación 6, en el que
la salida del controlador (730) está adaptada para compensar una
sobreoscilación (2300) que tenga lugar cuando el condensador sea
cargado a un nivel que es mayor que un nivel predeterminado después
de un tiempo predeterminado.
9. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, que comprende además un generador de
impulsos adaptado para emitir un impulso de control (810), en el
que la energía almacenada por la fuente de tensión (750) es
proporcionada como una entrada a la pieza de mano (10) en respuesta
al impulso de control.
10. Sistema según la reivindicación 9, en el que
el generador de impulsos está adaptado para emitir una pluralidad
de impulsos de control (810), y la energía almacenada por la fuente
de tensión (750) es proporcionada como una entrada a la pieza de
mano (10) en respuesta a cada impulso de control, recargándose la
fuente de tensión entre impulsos de control, en el que la velocidad
a la cual se recarga la fuente de tensión es determinada por la
salida ajustada del elemento de carga.
11. Sistema según la reivindicación 10, en el
que se determina la velocidad a la cual aumenta la tensión del
elemento de carga ajustada de modo que la fuente de tensión (750)
sea recargada a un nivel predeterminado antes del siguiente impulso
de control (810).
12. Sistema según la reivindicación 11, en el
que la fuente de tensión (750) se recarga completamente antes del
siguiente impulso de control.
13. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, que comprende además un transformador
(1010) conectado entre la fuente de tensión (750) y una entrada del
controlador (730), en el que el transformador recibe como una
entrada unos datos vigilados procedentes de la fuente de tensión
(750) y genera una salida que es proporcionada como una entrada al
controlador.
14. Sistema según la reivindicación 13, en el
que el transformador (1010) reduce un nivel de los datos de tensión
vigilados desde un primer nivel hasta un segundo nivel.
15. Sistema según la reivindicación 14, en el
que el transformador (1010) reduce el nivel de los datos de tensión
vigilados de 0-200 voltios a 0-5
voltios.
16. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, en el que el controlador (730) está
configurado para convertir los datos vigilados de un valor
analógico a un valor digital (840).
17. Sistema según la reivindicación 1, en el que
la tabla (1030) se genera automáticamente al encender el
sistema.
18. Sistema según la reivindicación 1, en el que
el controlador está adaptado para actualizar automáticamente (970)
la tabla (1030) sobre la base de una realimentación desde la salida
del elemento de carga.
19. Sistema según la reivindicación 1, en el que
la tabla (1030) correlaciona valores que representan la diferencia
entre las tensiones vigiladas y dv/dt, en el que dv/dt es una
velocidad de cambio de la tensión de la salida del elemento de
carga (720), en el que un valor mínimo en la tabla se basa en un
primer impulso perfilado (810) y el tiempo que se requiere para que
el primer impulso perfilado alcance una tensión predeterminada, un
valor máximo en la tabla se basa en un segundo impulso perfilado
(810) y el tiempo que se requiere para que el segundo impulso
perfilado alcance la tensión predeterminada, alcanzando el segundo
impulso perfilado el umbral predeterminado con más rapidez que el
primer impulso perfilado, y en el que el controlador (730) recibe
como entradas de la fuente de tensión (750) una primera tensión en
un primer momento y una segunda tensión en un segundo momento,
convierte la primera tensión en un primer valor digital y la segunda
tensión en un segundo valor digital, determina una diferencia entre
los valores de tensión digitales primero y segundo y realiza una
búsqueda en la tabla para determinar dv/dt sobre la base de la
diferencia determinada.
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