ES2336145T3 - Sistema de control de un motor electrico para aplicaciones quirurgicas. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control de un motor eléctrico para aplicaciones quirúrgicas que comprende una consola, un micromotor eléctrico, una bandeja inteligente y un pedal, comprendiendo dicha consola: - una tarjeta o sección de suministro de energía electrónica (2), - una tarjeta o sección de control de motor electrónica (3), - una sección o tarjeta de lógica y visualización electrónica (4) que presenta un teclado (43), un visualizador (42) y un microcontrolador (41) adaptado para detectar parámetros de funcionamiento del micromotor por medio de sensores apropiados, y estando dicha consola adaptada para recibir ajustes en la intervención que se va a efectuar y estando adaptada para determinar las condiciones operativas de funcionamiento del motor comprendiendo unos medios configurados para visualizar en el visualizador los valores de resistencia que encuentra la herramienta, caracterizado porque - los sensores están adaptados para medir la posición de giro del motor, la velocidad de giro y la corriente absorbida por el motor, - la consola está adaptada para determinar el tipo de herramienta que se va a utilizar comprendiendo unos medios configurados para visualizar en el visualizador los valores de la resistencia que encuentra la herramienta, - la tarjeta o sección de lógica y visualización electrónica (4) comprende unos medios adaptados para indicar tanto algebraicamente como gráficamente las variaciones de la resistencia que encuentra la herramienta durante las fases de funcionamiento, unos medios adaptados para parametrizar las variaciones de la resistencia y unos medios adaptados para visualizar las variaciones de la resistencia en forma de un valor promedio, un valor pico y un valor integral expresado en Newton/cm.
Description
Sistema de control de un motor eléctrico para
aplicaciones quirúrgicas.
La presente invención se refiere a un sistema de
control de un motor eléctrico para aplicaciones quirúrgicas.
En particular, la presente invención se refiere
a un sistema de control de un motor eléctrico para aplicaciones
quirúrgicas en el campo dental para la inserción y el ajuste de
implantes dentales en un tratamiento de implantes, con funciones
especiales basadas en trabajos científicos.
Los motores quirúrgicos ya existen en la técnica
conocida, realizados a partir de motores sin escobillas y de
inducción adecuadamente accionados por tarjetas de control
electrónico.
La patente US nº 5.689.159 da a conocer un
sistema de control de un motor eléctrico según el preámbulo de la
reivindicación 1.
Un objetivo de la presente invención consiste en
proporcionar un sistema de control para un motor quirúrgico en el
cual el motor se puede programar con relación al tipo de
intervención previamente establecida que puede depender de los
datos sobre la anamnesia del paciente o de los datos preoperatorios
revelados radiológicamente; se puede establecer información sobre
la intervención que se va a efectuar, de modo que el motor funcione
bajo ciertas condiciones dependiendo de las condiciones
establecidas. Además, la electrónica permite que se obtenga
información útil para la programación del motor, en referencia a la
velocidad de giro y la cantidad de corriente absorbida lo cual,
cuando se parametriza correctamente, sugiere el tipo de sustrato de
interés y la resistencia del instrumento o del dispositivo
utilizado y también la interfaz con el conjunto de instrumentos
sugiere la secuencia correcta de los instrumentos que se van a
utilizar. Al mismo tiempo la electrónica indica el tipo correcto de
herramienta (elemento de corte) que se vaya a utilizar para la
intervención. Los datos adquiridos por los programas se supervisan
constantemente y se visualizan en un monitor en forma de números
(valores expresados en Newton) y gráficos que indican el
comportamiento del instrumento a medida que avanza en el sustrato
de interés. Los valores controlados son el número de revoluciones,
el número de revoluciones por minuto y la absorción eléctrica para
mantener constante el valor anterior (expresión de la resistencia
encontrada por el instrumento). Además, una serie de valores
detectados de funcionamiento del motor, tales como por ejemplo la
velocidad de giro, la corriente absorbida, la posición de giro del
motor, pueden determinar las condi-
ciones de funcionamiento del sistema y por lo tanto determinar las características del implante que se va a efectuar.
ciones de funcionamiento del sistema y por lo tanto determinar las características del implante que se va a efectuar.
Estos y otros objetos se consiguen mediante la
presente invención proporcionando un sistema de control de un motor
eléctrico para aplicaciones quirúrgicas, según la reivindicación 1,
a la cual se hace referencia por motivos de brevedad.
Otras características adicionales de la
invención se definen en las reivindicaciones adjuntas en la presente
invención.
Los objetivos y ventajas adicionales de la
presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la
descripción siguiente y de los dibujos adjuntos, proporcionados
únicamente a título ilustrativo y no limitativo, en los que:
- la figura 1 representa un esquema de bloques
de la sección de suministro de energía del sistema de control según
la presente invención;
- la figura 2 representa un esquema de bloques
de la sección de accionamiento del motor del sistema de control
según la presente invención;
- la figura 3 representa un esquema de bloques
de la sección de visualización del sistema de control según la
presente invención;
- la figura 4 representa un esquema de bloques
de la sección de accionamiento de una bomba de flujo de agua del
sistema de control según la presente invención.
Haciendo referencia particularmente a las
figuras anteriores, el sistema según la presente invención comprende
una consola, un micromotor eléctrico, una bandeja inteligente y un
pedal.
Además, la consola comprende una sección o
tarjeta electrónica de suministro de energía 2, una sección o
tarjeta electrónica de control del motor 3, una sección o tarjeta
electrónica de lógica y de visualización 4 y una tarjeta o sección
de accionamiento hidráulico electrónica 5 para una bomba
peristáltica 6 para el líquido refrigerante.
La figura 1 ilustra la sección de suministro de
energía del sistema de control la cual comprende una serie de
componentes empezando a partir de un sistema de suministro de
energía 21 por ejemplo a 230 V de corriente alterna así como la
salida de control 22 de la corriente continua a aproximadamente 40 V
la cual carga el control del motor y en las salidas de carga 23 con
corriente continua a 5 V y 12 V las cuales cargan el circuito de
visualización lógica. En particular, el circuito comprende
preferentemente un conector de entrada 24, un par de fusibles 25,
un conmutador bipolar 26, un filtro 27, una fase de transformador 28
y una etapa de rectificación 29 para cada salida.
La figura 2 ilustra la sección de control del
motor que puede proporcionar una señal de energía la cual acciona
adecuadamente el motor sin escobillas. En particular, la sección
comprende un circuito piloto 31, un conector 32 del circuito piloto
al motor 33 el cual activa un contador de ángulos 34.
La figura 3 ilustra la sección lógica y de
visualización 4 la cual comprende un microcontrol 41 el cual
controla un visualizador 42 y el cual recibe mandatos de un teclado
43. Además, la sección lógica comprende un circuito de control del
motor 44, el cual está asociado con el circuito de accionamiento del
motor de la sección de control y el cual recibe un mandato de
arranque y parada para la activación del motor.
El arranque está provisto por la sección de
control del motor, comunicada con la sección lógica la cual
determina los parámetros establecidos por medio de una comunicación
en serie del tipo maestro-esclavo en la que el
maestro es la sección de control del motor y el esclavo es la
sección lógica. La energía suministrada se regula por medio de
dicho microcontrol.
La sección lógica visualiza y controla el
funcionamiento completo del dispositivo, en particular, una vez
activado, el pedal 46 suministra el consentimiento y los parámetros
establecidos para la máquina y gestiona las funciones
descritas.
La figura 4 ilustra la sección de accionamiento
5 de una bomba de flujo de agua del sistema de control según la
presente invención.
La sección de la bomba permite que el flujo de
agua el cual empieza a partir de una bolsa 51 que contiene una
solución fisiológica, llegue al contador de ángulos 34 de una manera
controlada por medio de un tubo 52 y una bomba 53 y realiza sus
funciones, por ejemplo lavado del área de intervención,
refrigeración del área de intervención y refrigeración de los
elementos de corte. Para permitir que el flujo de agua realice
eficazmente sus funciones, el tubo de conexión entre la bolsa y la
bomba debe estar correctamente montado.
La consola físicamente está constituida por
cuatro elementos, un panel anterior, un panel posterior, una base
plegada en U y una parte superior plegada en U, todos ventajosamente
fabricados de planchas de acero inoxidable. El suministro de
energía y la electrónica de control preferentemente están montados
sobre la base y un manóstato el cual se utiliza para el mandato de
arranque, un conectador utilizado por el pedal multifuncional
opcional, la bomba peristáltica, el conectador del filtro 27
soporte del fusible 25 para la conexión del sistema de suministro
de energía, el conmutador de carga, están alojados en el panel
posterior. El panel anterior soporta ventajosamente la
sección
lógica.
lógica.
A continuación de la presión sobre el pedal,
después de la selección de la función de funcionamiento con los
parámetros establecidos en el teclado, el motor debe girar a la
velocidad y con el momento de torsión establecidos, la bomba
peristáltica debe ser simultáneamente arrancada también y un chorro
de agua es por lo tanto liberado con la intensidad previamente
seleccionada por el operario que regula la velocidad del motor de la
bomba.
Los datos son transmitidos desde el motor los
cuales llegan a la bandeja y visualizan la trayectoria ideal por
medio de los indicadores (luminosos) en relación con el programa
previamente establecido. Los sensores (táctiles o de otro tipo) en
la bandeja perciben la extracción de un instrumento y verifican su
conformidad. Las fases de preparación del túnel del implante
proporcionan al operario y a los programas información sobre las
condiciones (referidas al tipo de hueso identificado) y, a través de
indicaciones comunicadas a la bandeja y a través de visualizador,
siempre pueden sugerir una aproximación clínica diferente.
La bandeja comunica con la consola a través de
un cable de conexión y cada vez que el usuario extrae un elemento
de corte se indica en el visualizador si el elemento de corte que se
va a utilizar es el correcto o no dependiendo de los parámetros
seleccionados. Con relación a esto, el tipo de elemento de corte que
se va a utilizar con respecto al tipo de implante inicialmente
seleccionado por el operario, se indica en el visualizador de la
consola.
Las premisas para el buen funcionamiento de un
sistema de este tipo es un conocimiento del tipo de hueso haciendo
referencia a "su densidad" y la aproximación clínica correcta
que se vaya a adoptar en relación con:
- 1.
- Elección funcional (selección del tiempo de carga)
- 2.
- Anamnesia del paciente (patologías inherentes al tejido óseo)
- 3.
- Valor de la compresión que se va a aplicar al dispositivo durante su aplicación.
\vskip1.000000\baselineskip
El sistema según la presente invención está
provisto de un lector-transmisor que puede leer el
tipo de hueso, por ejemplo la dureza, y de guiar completamente de
forma automática al operario en las diversas fases de preparación
del lugar del implante y el ajuste del implante, estableciendo como
parámetros por ejemplo la longitud del implante, el paso y el
diámetro. De este modo, el sistema puede guiar al usuario en la
selección de las fases de funcionamiento de un modo completamente
automático.
En particular, las secuencias de la intervención
se organizan como se expone a continuación:
- -
- selección del tipo de implante;
- -
- perforación con una perforación avellanada;
- -
- lectura del tipo de hueso con un lector específico;
- -
- roscado con macho o volver a perforar el lugar hasta la fase de ajuste final del implante.
\vskip1.000000\baselineskip
Durante el ajuste del implante, el sistema
visualiza los datos para conocer el tipo de compresión del implante,
en relación con el tipo de hueso y el tipo de estabilidad primaria
del implante y cuando se conoce el tipo del implante que se va a
ajustar durante la fase de roscado, el sistema se detendrá cuando se
haya alcanzado la profundidad establecida en la fase inicial.
En todas las fases de funcionamiento, el sistema
indicará el tipo de instrumento que se debe utilizar y verificará
si el usuario está utilizando el instrumento correcto por medio de
la bandeja quirúrgica inteligente conectada a la consola y por
consiguiente a la tarjeta lógica.
La bandeja quirúrgica comprende una placa base
la cual percibe, por medio de un sensor
electrónico-electromecánico, si los elementos de
corte están presentes e indica la falta de las mismas por medio de
una señal de alarma acústica o visual (por ejemplo un zumbador o
LED) y proporciona esta información al microcontrol. Estableciendo
el tipo de implante que se va a ajustar y conociendo el tipo de
hueso, el sistema indicará el tipo de elemento de corte que se debe
utilizar por medio de indicaciones acústicas o visuales.
En cada fase de funcionamiento, el sistema
indica a la bandeja el tipo de elemento de corte o macho de roscar
que se debe utilizar en las diversas secuencias, lo cual indica si
el elemento de corte extraído es el correcto y siempre indica el
elemento de corte correcto que se debe utilizar. La bandeja consiste
preferentemente en un recipiente de plástico médico y una plancha
de aluminio anodizado adecuada para contener los diversos
componentes del procedi-
miento.
miento.
La detección del instrumento se efectúa
preferentemente por medio de dispositivos capacitivos, dispositivos
ópticos, microconmutadores, sensores. Con estas premisas, es posible
guiar al operario, a través de señales luminosas, en la selección
del instrumento indicado para los procesos sugeridos por los
protocolos operativos específicos para los diferentes tipos de
hueso o implante. También es posible notificar la extracción del
instrumento incorrecto por medio de una señal acústica.
Según la presente invención, el ajuste del
implante está guiado por la medición de la corriente del micromotor,
el tipo de hueso se determina utilizando un macho de roscar
calibrado que rosca el taladro previamente efectuado; la medición
se debe efectuar sin presión alguna por parte del usuario, con el
fin de no influir en el valor del tipo de hueso detectado.
El sistema electrónico mide la corriente
absorbida por el motor durante un tiempo previamente establecido
para eliminar los errores de medición iniciales y un tipo de hueso
corresponde a una cierta medición de la corriente (por ejemplo 200
ma = un hueso del tipo d4, 300 ma = un hueso del tipo d3, 400 ma =
un hueso del tipo d2, 500 ma = un hueso del tipo d1); estos valores
son únicamente indicativos, el sistema de medición del tipo de
hueso no está influido en modo alguno por agentes externos si la
medición se efectúa sin ninguna presión en el motor (el peso del
motor y el tipo de elemento de corte específico son suficientes). La
determinación del tipo de hueso depende de las mediciones
efectuadas en el laboratorio durante un período de años y pruebas
histológicas; más específicamente, el tipo de hueso se determina
mediante el tipo de instrumento (lector específico) y mediante la
electrónica que efectúa la medición.
Además, midiendo la corriente absorbida por el
motor, durante la fase de desenroscado del implante, es posible
conocer si el implante es estable o no, midiendo el momento de
torsión promedio o pico (CORRIENTE MEDIDA EN EL MOTOR); el motor se
debe bloquear tan pronto como exista una indicación de que el
implante se está desplazando de su posición de ajuste y el valor
del momento de torsión alcanzado se indica tanto numéricamente como
mediante visualización gráfica. Con esta supervisión es posible
verificar la estabilidad del implante.
Además, a través de la medición de la corriente
medida en el motor-contador de ángulos y mediante el
cálculo del valor integral para la longitud del implante, se
obtiene un valor numérico (medición INTEGRAL IR) el cual
proporciona una indicación de la estabilidad del implante y la
compresión del hueso (DENSITOMETRÍA).
Además, introduciendo en la consola el paso del
implante y la profundidad a la cual se va a insertar, el sistema
bloquea el motor cuando se alcanza la profundidad previamente
seleccionada, teniendo en cuenta el número de revoluciones del
motor. El control se efectúa supervisando el número de revoluciones
del motor, el paso del implante seleccionado y la longitud
establecida del implante. Con estos tres parámetros del sistema
electrónico es posible conocer la profundidad que ha alcanzado el
implante y se detiene a la longitud establecida previamente.
Además, el sistema tiene también la posibilidad
de perforar, atornillar, roscar con macho, avanzar paso a paso
mediante 1º por revolución para garantizar una precisión adicional
en la fijación del implante y las evaluaciones clínicas.
El sistema electrónico mide la velocidad del
motor y la posición del motor. Por lo tanto, controlando su avance,
es posible permitir que el motor avance pasos previamente
definidos.
Pueden introducirse variaciones y modificaciones
comprendidas en el alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (7)
1. Sistema de control de un motor eléctrico para
aplicaciones quirúrgicas que comprende una consola, un micromotor
eléctrico, una bandeja inteligente y un pedal, comprendiendo dicha
consola:
- -
- una tarjeta o sección de suministro de energía electrónica (2),
- -
- una tarjeta o sección de control de motor electrónica (3),
- -
- una sección o tarjeta de lógica y visualización electrónica (4) que presenta un teclado (43), un visualizador (42) y un microcontrolador (41) adaptado para detectar parámetros de funcionamiento del micromotor por medio de sensores apropiados, y estando dicha consola adaptada para recibir ajustes en la intervención que se va a efectuar y estando adaptada para determinar las condiciones operativas de funcionamiento del motor comprendiendo unos medios configurados para visualizar en el visualizador los valores de resistencia que encuentra la herramienta,
caracterizado porque
- -
- los sensores están adaptados para medir la posición de giro del motor, la velocidad de giro y la corriente absorbida por el motor,
- -
- la consola está adaptada para determinar el tipo de herramienta que se va a utilizar comprendiendo unos medios configurados para visualizar en el visualizador los valores de la resistencia que encuentra la herramienta,
- -
- la tarjeta o sección de lógica y visualización electrónica (4) comprende unos medios adaptados para indicar tanto algebraicamente como gráficamente las variaciones de la resistencia que encuentra la herramienta durante las fases de funcionamiento, unos medios adaptados para parametrizar las variaciones de la resistencia y unos medios adaptados para visualizar las variaciones de la resistencia en forma de un valor promedio, un valor pico y un valor integral expresado en Newton/cm.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Sistema según la reivindicación 1, en el que
dicha bandeja inteligente está conectada a la consola y por lo
tanto a la tarjeta lógica de una manera configurada para verificar
si el usuario está utilizando la herramienta correcta
determinada.
3. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque la bandeja comprende una placa base que
presenta un sensor electrónico/electromecánico adaptado para
detectar la presencia de elementos de corte e instrumentos y está
adaptada para indicar la falta de los mismos por medio de una señal
de aviso acústica y/o visual y está adaptada para suministrar esta
información al microcontrolador.
4. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque la tarjeta de control del motor está
adaptada para determinar el avance del motor a pasos previamente
definidos midiendo la velocidad del motor y la posición del eje de
giro del motor.
5. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende asimismo una tarjeta o sección
de accionamiento hidráulico electrónica (5) para una bomba
peristáltica (6) para el líquido refrigerante.
6. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque comprende unos medios adaptados para
indicar en cada fase de funcionamiento el tipo de elemento de corte
o macho de roscar que se va a utilizar en las diversas secuencias
de la bandeja, que a su vez está adaptada para indicar si el
elemento de corte tomado es el correcto.
7. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende medios adaptados para
interrumpir o enviar una señal de aviso acústica cuando ha sido
alcanzada la profundidad deseada, sobre la base del paso del macho
de roscar o del implante y el número de revoluciones efectuadas por
el motor.
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