ES2355815T3 - Transductor médico de alto rendimiento con una forma ergonómica y método de fabricación. - Google Patents

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Dan Voic
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Abstract

Un conjunto de transductor para un instrumento de cirugía ultrasónico, que comprende: un excitador delantero (14, 22) que tiene un árbol alargado (16, 24) que se extiende en una dirección y un espárrago roscado (30, 32) que se extiende en una dirección opuesta; un elemento transductor electromecánico (12, 20) dispuesto alrededor de dicho espárrago roscado (30, 32); un excitador trasero (34, 36) dispuesto alrededor de dicho espárrago roscado (30, 32) a un lado de dicho elemento transductor electromecánico (12, 20) enfrentado a dicho excitador delantero (14, 22), estando sujeto dicho elemento transductor electromecánico (12, 20) entre dicho excitador delantero (14, 22) y dicho excitador trasero (34, 36); y una masa inercial o amortiguadora (54, 56) conectada a dicho espárrago roscado (30, 32) en un punto espaciado de dicho excitador trasero (34, 36), caracterizado porque dicha masa inercial o amortiguadora (54, 56) está conectada fijamente o rígidamente con dicho espárrago roscado (30, 32) mediante filetes o mediante soldadura de modo que dicho espárrago roscado (30, 32) y dicha masa inercial o amortiguadora (54, 56) son efectivamente un objeto único o unitario para eliminar en consecuencia vibraciones y un fallo prematuro del transductor.

Description

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Esta invención se refiere a un transductor médico-quirúrgico de alto rendimiento con una forma ergonómicamente mejorada. Más particularmente, esta invención se refiere a un dispositivo que transformará señales eléctricas en vibraciones mecánicas para permitir la ablación de tumores y otros 5 tejidos corporales indeseados, al tiempo que permite una línea de observación visual del visor operativo por parte del cirujano.
Durante los últimos 30 años, se han inventado varias herramientas ultrasónicas que se pueden usar para extirpar o cortar tejido en cirugía. Tales dispositivos los dan a conocer Wuchinich y col., en la patente de Estados Unidos n.º 4.223.676, e Idemoto y col., en la patente de Estados Unidos n.º 10 5.188.102.
En la práctica, estos dispositivos quirúrgicos incluyen una sonda hueca de punta roma que vibra a frecuencias entre 20 kHz y 100 kHz, con amplitudes de hasta 300 μm o más. Tales dispositivos extirpan tejido bien produciendo burbujas de cavitación que implosionan y rompen células, compresión de tejidos y tensiones de relajación (denominado en ocasiones el efecto martillo perforador), bien mediante otras 15 fuerzas tales como microflujo de burbujas en la matriz de tejido. El efecto es que el tejido pasa a licuarse y separarse. Entonces éste viene a emulsionar con la solución de irrigación. La emulsión resultante es entonces aspirada del sitio. La escisión masiva de tejido es posible aplicando la energía alrededor y debajo de tumores indeseados para separarlos de la estructura circundante. El cirujano puede extraer entonces el tejido usando herramientas corrientes tales como pinzas. 20
La sonda o tubo se excita mediante un transductor ya sea de tipo piezoeléctrico o magnetoestrictivo, que transforma una señal eléctrica alterna dentro de las frecuencias indicadas en una vibración longitudinal o transversal. Cuando se une la sonda al transductor, ambos pasan a ser un único elemento con resonancias en serie y en paralelo. El proyectista tratará de adecuar las características mecánicas y eléctricas de estos elementos para proporcionar la frecuencia de funcionamiento 25 conveniente. Casi siempre, los elementos tendrán un eje longitudinal que es recto, según se muestra en la Fig. 1. Esto se hace por sencillez y consideraciones económicas. En casi todas las aplicaciones, ya sean médicas o industriales, semejante forma de realización es práctica y útil.
Sin embargo, en aplicaciones tales como cirugía cerebral abierta, semejante forma de realización es poco práctica, puesto que el médico usa un microscopio mientras opera, para ampliar la vista de las 30 delicadas estructuras del cerebro. En este punto, la longitud de la combinación transductor/bocina puede ser desventajosa, puesto que el extremo proximal del transductor entrará en contacto con el cabezal del microscopio y dificultará la capacidad del cirujano para manipular la herramienta a efectos de máxima eficacia.
Con igual relevancia, el diámetro mayor del alojamiento del transductor entorpece el campo de 35 visión del cirujano del sitio de trabajo.
En el pasado, diversos inventores han tratado de resolver el problema acodando o incurvando el elemento de transductor o de sonda para proporcionar una pieza de mano angulosa. Con este procedimiento, el cirujano o cirujana maneja el extremo distal de la combinación con normalidad, en tanto que el transductor se extiende a lo largo de su mano, lejos del cabezal del microscopio, incrementando en 40 consecuencia la capacidad para visualizar el campo de trabajo. La Fig. 2 muestra un conjunto de transductor y sonda ultrasónicos con un acodamiento o una incurvación en el excitador delantero del conjunto de transductor.
Diversos factores han limitado el provecho de un transductor o sonda incurvado. Uno es el hecho de que la incurvación introduce una fuerza vectorial que se manifiesta por sí misma como un movimiento 45 ondulatorio transversal o de flexión. Este movimiento reduce la eficacia de la acción de la punta e incrementa la pérdida de energía en el propio transductor. Como resultado, la temperatura del transductor aumenta, haciendo que la superficie se vuelva demasiado caliente al tacto. Igualmente, las vibraciones transversales conducen a esfuerzos en los elementos vibratorios que, a amplitudes más elevadas, provocan la fatiga del metal y la fractura de la sonda. El vector transversal aumenta en proporción directa 50 al ángulo de curvatura. Por estos problemas de diseño, el proyectista limitará el ángulo de plegado a la vez que reducirá la amplitud máxima de la punta a la que se permitirá que vibre el dispositivo. A modo de ejemplo, un dispositivo obtenible en el comercio aporta una amplitud máxima para una combinación recta de transductor y sonda de 355 μm, al tiempo que ofrece un transductor con un ángulo de 10° para los mismos efectos a sólo 183 μm, o casi el 50 % menos. Ambos remedios reducen la eficacia del 55 procedimiento de trabajo en el sentido de que la extirpación y la extracción de los tumores más duros, más densos, requieren amplitudes más elevadas y más potencia. Asimismo, el pequeño ángulo de plegado sigue dejando que, en la práctica, el extremo proximal del transductor entre en contacto con los microscopios.
El diámetro del cuerpo del transductor también es un factor en la ergonomía del dispositivo. La unidad es tanto más pesada y difícil de manipular cuanto mayores son sus dimensiones.
Al ser encuestados, la mayoría de los cirujanos demandaban un dispositivo que tenga el tamaño de un bolígrafo de escribir grande. Puesto que la potencia eléctrica requerida para extirpar tejido y vencer las pérdidas electromecánicas en la pieza de mano es de hasta 70 vatios, es problemático realizar una 5 pieza de mano más fina, que no se calienta durante el uso, debido al hecho de que la masa de cristal en una pieza de mano piezoeléctrica es reducida. La densidad de potencia se elevará entonces, incrementando la pérdida de potencia y la generación de calor residual. Existen problemas similares para dispositivos magnetoestrictivos, aunque generalmente estos pueden ser más finos para una salida de vataje dada. Sin embargo, puesto que los dispositivos magnetoestrictivos no pueden acomodar fácilmente 10 un orificio central de aspiración (uno que es concéntrico con el eje longitudinal), puede sobrevenir un bloqueo de tejido al aspirar tejido. Esto es una desventaja fundamental.
Otros factores, que son deseables en una forma de realización práctica, serían una vía de paso de fluido sin juntas dentro de la envoltura del transductor para impedir una fuga de líquido en el interior del transductor, que provocaría el fallo de los componentes eléctricos. Asimismo, la envoltura de la unidad 15 debería estar aislada de las vibraciones de sonda y transductor propiamente dichos. Si la envoltura vibrara en consonancia con el transductor, el cirujano o cirujana sentiría las vibraciones en su mano. Esto conduce a una menor realimentación táctil durante la operación, fatiga y, de hecho, podría conducir a daños de la mano con una exposición prolongada.
La patente de Estados Unidos n.º 5.371.429 da a conocer un dispositivo transductor 20 electromecánico según la primera parte de la reivindicación 1, que incluye medios para desacoplar acústicamente entre sí la cubierta y el miembro de transmisión de ondas.
La patente de Estados Unidos n.º 6.051.010 da a conocer un sistema para unir entre sí componentes de transmisión de ultrasonidos sin usar un dispositivo separado de limitación del par.
La patente de Estados Unidos n.º 5.397.293 da a conocer un dispositivo ultrasónico provisto de 25 una funda y amortiguación de movimiento transversal.
La patente de Estados Unidos n.º 4.741.731 da a conocer un transductor ultrasónico ventilado para una pieza de mano quirúrgica.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
La presente invención está definida en la reivindicación 1 y tiene como propósito proporcionar un 30 instrumento de cirugía ultrasónico mejorado que puede ser usado conjuntamente con microscopios.
El instrumento de cirugía ultrasónico mejorado tiene un transductor piezoeléctrico que posee un ángulo eficaz de curvatura mayor de 10 y un flujo central concéntrico sin juntas de paso para fluido interno, que pueden tener fugas y producir el fallo. En esta herramienta para instrumento de cirugía ultrasónico mejorado, las vibraciones quedan aisladas de la envoltura del transductor. 35
La pieza de mano puede tener un diámetro de menos de aproximadamente 2,54 cm (una pulgada).
Un conjunto de transductor para un instrumento de cirugía ultrasónico comprende, de acuerdo con la presente invención, un excitador delantero que tiene un árbol alargado que se extiende en una dirección y un espárrago roscado que se extiende en una dirección opuesta. Alrededor del espárrago 40 roscado se halla dispuesto un elemento transductor electromecánico (por ejemplo, una pluralidad de discos de cristal piezoeléctrico). El conjunto de transductor comprende asimismo un excitador trasero dispuesto alrededor del espárrago roscado a un lado del elemento transductor electromecánico enfrentado al excitador delantero, estando sujeto el elemento transductor electromecánico entre el excitador delantero y el excitador trasero. Una masa inercial o amortiguadora se halla conectada fijamente 45 al espárrago roscado en un punto espaciado del excitador trasero.
Conforme a una característica preferida de la presente invención, la masa inercial o amortiguadora es un tapón terminal de una envoltura del transductor. Sin embargo, es posible como alternativa que la masa inercial o amortiguadora esté ubicada en el interior de una envoltura, en lugar de formar parte de la envoltura. Cuando la masa inercial o amortiguadora es un tapón terminal, éste puede ir 50 conectado a un miembro de envoltura sustancialmente rígido en un ajuste de encaje a presión elástica.
La interconexión fija del espárrago roscado y la masa inercial o amortiguadora se puede efectuar como un ajuste con apriete de un elemento terminal con rosca exterior del espárrago roscado en un avellanado con rosca interior en la masa inercial o amortiguadora. Preferentemente, se aplica un par de torsión a la masa inercial o amortiguadora sobre el elemento terminal roscado hasta que casen un 55 extremo de la misma y un extremo del avellanado.
Conforme a una forma de realización particularmente preferida de la presente invención, el espárrago roscado sobresale una distancia comprendida entre 6,4 y 8,3 cm (2,50 y 3,25 pulgadas) de una cara delantera del transductor electromecánico. Más particularmente, el espárrago roscado sobresale una distancia comprendida entre 6,9 y 7,6 cm (2,7 y 3,0 pulgadas) de la cara delantera del transductor electromecánico. Además de una longitud excepcionalmente larga, el espárrago roscado está dotado de 5 una pared especialmente delgada, por ejemplo, con un espesor entre aproximadamente 0,03 y 0,64 cm (0,010 y 0,25 pulgadas). La delgada pared y la longitud del espárrago roscado permiten que el espárrago roscado obre como un elemento flexible para amortiguar vibraciones del transductor electromecánico.
Cuando el árbol alargado del excitador delantero está curvado a nivel de una región de incurvación para formar una primera porción coaxial al espárrago roscado y una segunda porción con un 10 ángulo respecto al espárrago roscado, el conjunto de transductor comprende además un primer miembro de envoltura sustancialmente rígido dispuesto alrededor del elemento transductor electromecánico y la primera porción del árbol alargado, un segundo miembro de envoltura sustancialmente rígido dispuesto alrededor de la segunda porción del árbol alargado y un miembro de acoplamiento flexible dispuesto alrededor del árbol alargado a nivel de la región de incurvación. El miembro de acoplamiento flexible se 15 conecta por un lado con el primer miembro de envoltura sustancialmente rígido y por el lado opuesto con el segundo miembro de envoltura sustancialmente rígido.
De acuerdo con una característica preferida más de la invención, dispuesto entre el segundo miembro de envoltura sustancialmente rígido y la segunda porción del árbol se halla un anillo estriado. Cuando la segunda porción del árbol alargado está dotada de una masa de amplificación engrosada, el 20 anillo estriado se dispone en engarce con la masa.
De acuerdo con otra forma de realización preferida más de la presente invención, el primer miembro de envoltura sustancialmente rígido está provisto de una púa o elemento de acceso y un respiradero. El respiradero está espaciado en una dirección proximal de la púa o elemento de acceso y está ubicado en un mismo lado del primer miembro de envoltura sustancialmente rígido que la púa o 25 elemento de acceso.
También se describe un procedimiento de fabricación en el que un transductor destinado para un dispositivo médico ultrasónico utiliza un excitador delantero con un espárrago roscado en prolongación hacia atrás que tiene un extremo libre con rosca exterior. En una masa amortiguadora está formado un avellanado roscado de modo que los filetes interiores del avellanado terminen a una distancia 30 predeterminada de un fondo del avellanado. La masa amortiguadora se enrosca sobre el extremo libre roscado del espárrago roscado hasta el fondo de los filetes del espárrago roscado. La masa amortiguadora se somete entonces a un par de apriete suplementario hasta que casen el extremo libre del espárrago roscado y un extremo del avellanado.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS 35
La Fig. 1 es parcialmente una vista en alzado desde un lado y parcialmente una vista en sección transversal de un transductor de acuerdo con la presente invención, que muestra una bocina o sonda ultrasónica acoplada.
La Fig. 2 es parcialmente una vista en alzado desde un lado y parcialmente una vista en sección transversal de otro transductor de acuerdo con la presente invención, que muestra una 40 bocina o sonda acoplada.
La Fig. 3 es una vista en alzado desde un lado del transductor y sonda de la Fig. 2 y una vista en sección transversal de un conjunto de cubierta y funda de acuerdo con la presente invención.
La Fig. 4 es una vista en sección transversal, a escala ampliada, de un tapón terminal de masa 45 inercial con acoplamientos mostrados en las Figs. 2 y 3, de acuerdo con la presente invención.
La Fig. 5 es una vista en sección transversal, a la escala de la Fig. 4, de un tapón terminal alternativo de acuerdo con la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN PREFERIDAS 50
En este documento se da a conocer un transductor piezoeléctrico que incorpora una pluralidad de características que, conjuntamente, manifiestan características deseables en la ejecución de operaciones médicas delicadas. Asimismo, las diversas características pueden tener utilidad en y por sí mismas en distintas aplicaciones.
La terminología empleada para examinar el transductor, un conjunto de instrumentos asociados y 55 un procedimiento de fabricación será la admitida generalmente en la técnica de la ingeniería de los ultrasonidos. El término "conectado fijamente", siempre que se use en el presente documento para
describir el acoplamiento de un espárrago roscado con una masa inercial o amortiguadora, hace referencia a una conexión que es de tal modo que el espárrago roscado y la masa inercial o amortiguadora han sido fabricados como un objeto único o unitario. De este modo, la conexión es rígida y esencialmente irreversible.
La Fig. 1 muestra un transductor piezoeléctrico 8 en una forma recta o enderezada, en tanto que 5 la Fig. 2 muestra otro transductor 10 en una forma angulosa o incurvada. El transductor de la Fig. 1 incluye un apilamiento de cristales piezoeléctricos 12 que tiene un excitador delantero 14 consistente en parte en una varilla 16 y una masa de transformador 18 para amplificar el movimiento longitudinal generado por los cristales piezoeléctricos 12. El transductor de la Fig. 2 comprende de igual modo un apilamiento de cristales piezoeléctricos 20 y un excitador delantero 22 que incluye una varilla o árbol 24 y 10 una masa de amplificación del movimiento 26. La varilla o árbol 24 está dotada de una incurvación 28.
Los excitadores delanteros 14 y 22 se construyen de materiales con gran eficiencia acústica tales como titanio, si bien otros materiales podrían ser contemplados. Cada excitador 14 y 22 es hueco en el sentido de que lleva previsto a todo su largo un taladro (no representado) que pasará a ser la vía de paso aspirante cuando la unidad esté totalmente ensamblada. Los cristales 12 y 20 son de materiales 15 artificiales tales como compuestos de circonato-titanato de plomo (PZT) conformados en una configuración en anillo.
Los cristales 12 rodean un espárrago roscado hueco 30 que sobresale hacia atrás, es decir, en una dirección proximal, del excitador delantero 14, en tanto que los cristales 20 rodean un espárrago roscado hueco 32 que sobresale en una dirección posterior o proximal del excitador delantero 22. Los 20 transductores 8 y 10 incluyen además respectivos excitadores traseros 34 y 36, cada uno de los cuales es una estructura en dos piezas de tungsteno y titanio. Cada dispositivo transductor 8 y 10 está configurado como un transductor de tipo Sándwich de Langevin en el que los cristales 12 ó 20 con electrodos 38 ó 40 se someten a compresión apretando el excitador trasero 34 ó 36 a través de filetes interiores con el espárrago roscado 30 ó 32 del excitador delantero 14 ó 22 a un par de apriete predeterminado o nivel de 25 precarga. Al conectar los electrodos 38 ó 40 eléctricamente en paralelo, se puede ajustar el transductor 8 ó 10 para que vibre cuando se aplica una señal alterna a las conexiones positivo y negativa. Estas características son bien conocidas en la técnica.
Una mejora sobre la técnica anterior es que los espárragos roscados 30 y 32 de los excitadores delanteros 14 y 22 son alargados cada uno de ellos, por ejemplo, en una longitud de 7,34 cm ± 0,25 cm 30 (2,888 pulgadas ± 0,100 pulgadas), partiendo de una cara distal de los cristales 42, 44 y terminan a nivel del extremo proximal en un respectivo elemento roscado 46, 48 que tiene rosca del mismo tamaño que la del respectivo excitador trasero 34, 36, para permitir el montaje de la sección de cristales. Los espárragos roscados 30 y 32 tienen vástagos 50 y 52 de espesor de pared reducido para proporcionar el desacoplamiento de las vibraciones desde el respectivo apilamiento de cristales 12 y 20 hasta un 35 elemento trasero, por ejemplo un tapón terminal de cubierta. Al reducir el espesor de pared de los vástagos de espárrago roscado 50, 52 hasta un punto que permite que la unidad se flexione a compresión y a tracción, se aislará la vibración del respectivo excitador trasero 34, 36 del equilibrio del conjunto. Con el fin de proporcionar el desacople, los espárragos roscados 30, 32 se enroscan y sellan en una respectiva masa amortiguadora trasera 54, 56 que, a causa de los materiales usados (acero inoxidable, 40 titanio, tungsteno) y el volumen previsto, tiene una inercia relativamente significativa que amortigua toda vibración resultante del transductor 8, 10 e impide la transmisión a la envoltura y la vía de paso de líquido. El elemento roscado 46, 48 a nivel del extremo proximal del espárrago roscado 30, 32 debe casar con la rosca hembra de la masa inercial o amortiguadora 54, 56 en un ajuste forzado, con apriete. En la práctica, se ha descubierto que la masa amortiguadora 54, 56 debe estar avellanada para admitir los filetes 45 interiores. Los filetes interiores tienen que terminar a una determinada distancia, por ejemplo aproximadamente 0,16 cm (0,062 pulgadas) del fondo del avellanado, dependiendo del tamaño y la potencia del transductor, así como de la frecuencia de trabajo característica. La masa amortiguadora 54, 56 se enrosca sobre el elemento roscado 46, 48 hasta el fondo de los filetes del espárrago roscado. Entonces se somete la masa amortiguadora 54, 56 a un par de apriete suplementario hasta que casen el 50 extremo del espárrago roscado y el avellanado. De esta manera, se forma una vía de paso de líquido y las partes metálicas actúan como una única pieza. Cualesquiera otros medios tales como un par de apriete inferior o materiales de sellado no proporcionarán el acoplamiento requerido para eliminar vibraciones transversales y un fallo prematuro del transductor.
Cada excitador delantero 14, 22 está conectado a nivel de un lado distal de la respectiva masa 55 de amplificación del movimiento o etapa de ganancia 18, 26 con una bocina o sonda 58, 60. La longitud total del conjunto de transductor 8, 10 y sonda 58, 60 se corresponde con una longitud de onda completa de la frecuencia de trabajo deseada, si bien se podrían contemplar enteros múltiplos de la media longitud de onda mayores o iguales que dos (una onda completa). La sonda 58, 60 se conecta al transductor 8, 10 y a la masa de amplificación del movimiento particular 18, 26 a través de una tuerca 62, 64 y una arandela 60 66, 68 a nivel de un punto nodal de frecuencia, como es el estado actual de la técnica para neuroaspiradores ultrasónicos de este tipo. Se puede contemplar que, con la remodelación de la sonda
58, 60, la conexión se podría realizar también a nivel de un antinodo. Además de la amplificación del movimiento proporcionada por la masa o etapa de ganancia 18, 26, la sonda 58, 60 proporciona una ganancia tal que las amplitudes de la punta distal se aproximan a 400 μm.
La incurvación 28 del transductor 10 es de 6,25 cm (2,46 pulgadas) desde la cara distal del apilamiento de cristales 44. Esta dimensión depende de la relación de ganancia del excitador delantero 22 5 y puede variar para diferentes diámetros y frecuencias. El radio de curvatura de la varilla 24 a nivel de la incurvación 28 es de 1,27 cm (1/2"), el cual, una vez más, ha demostrado ser verdaderamente sensible. Si el radio de plegado es, por ejemplo, de 2,54 cm (1 pulgada), se daría la presencia de vibraciones transversales significativas a nivel de la masa trasera. Radios de dimensiones más pequeñas han solicitado el metal hasta el punto del desgarro o fractura. Cuando se ha construido de esta forma, el 10 transductor 10 ha proporcionado un ángulo de curvatura de 20°.
Se ha descubierto que el diámetro de la varilla o árbol de excitador delantero 24 es óptimo entre un máximo de 0,58 cm (0,230 pulgadas) y un mínimo de 0,52 cm (0,205 pulgadas), a fin de que el árbol proporcione aislamiento tanto para vibraciones longitudinales como transversales a la envoltura trasera. Cuando se conforma la masa inercial trasera 56 para actuar como tapa trasera para una envoltura de 15 transductor 70 (Fig. 3), se puede colocar un miembro de alojamiento de material plástico 72 de la envoltura de transductor por encima del extremo distal del transductor 10 hasta que su extremo proximal case con una protuberancia de posicionamiento 74 (Figs. 2 a 4) de la masa inercial 56. Sellando la interfaz con medios conocidos tales como juntas tóricas 76 o material de sellado, se realiza una obturación estanca a gases y estanca a líquidos que permite esterilizar la unidad en el autoclave. Un 20 anillo nodal delantero 78 del transductor 10 se sella de igual modo mediante una junta tórica 79. La envoltura 70 así formada puede ser asida y manipulada por un cirujano para proyectar la punta de la sonda 60 contra tejido indeseado en un sitio quirúrgico de un paciente. Puesto que la envoltura 70 sólo toca la masa inercial trasera 56 y el anillo nodal delantero 78 del transductor 10, no se acoplan vibraciones a la propia envoltura, satisfaciendo uno de los elementos importantes del diseño. 25
Una modificación que proporciona facilidad de montaje así como reducción del número de piezas, puesto que no se necesitan elementos de fijación, es un montaje de encaje a presión. En esta invención, la masa inercial trasera 54, 56 incluye un reborde en rampa 80, según se ilustra en las Figs. 5 y 6. Una superficie interior de un miembro de envoltura de material plástico o polimérico 82 tiene un saliente interno correspondiente 84. Cuando se hace deslizar el miembro de envoltura 82 sobre la masa inercial 30 trasera 56, el saliente de envoltura 84 entra en contacto con el lado en rampa o inclinado del reborde 80 (no señalado por separado). Según se aplica más fuerza, el miembro de envoltura de material plástico 82 se expande ligeramente para permitir que el saliente 84 engatille sobre el reborde en rampa 80. Puesto que el lado proximal del reborde 80 (no señalado por separado) es perpendicular a la protuberancia 74, el miembro de envoltura 82 queda efectivamente aprisionado. Si se proporciona material de sellado o juntas 35 tóricas, el montaje queda esencialmente terminado sin necesidad de anillos de cierre, tornillos u otros medios de fijación.
Para construir la forma de realización, se han desarrollado otras invenciones dignas de mención para completar el montaje.
En todos los aspiradores quirúrgicos de este tipo, se tiene que suministrar líquido al sitio de 40 operación. Este líquido es generalmente solución salina estéril, aunque esto no es crítico para la invención. El líquido sirve para refrigerar la sonda, proporcionar irrigación y enfriamiento de los tejidos y proporciona un líquido en el que el tejido se puede romper, emulsionar y aspirar posteriormente. En varios diseños de la técnica anterior, la vía de fluido necesaria se proporciona mediante una funda hecha de silicona u otro elastómero, que rodea la sonda y proporciona una vía coaxial para el fluido. 45
Según se representa en la Fig. 3, la envoltura 70 del presente conjunto de instrumento de cirugía incluye un miembro de alojamiento 72 y otro miembro de envoltura polimérico duro 73. El miembro de alojamiento 72 y el miembro de envoltura 73 están conectados rígidamente entre sí y se pueden considerar como un único miembro de envoltura rígido. Según se representa además en la Fig. 3, la envoltura 70 incluye adicionalmente un extensor o funda de material plástico duro 86 que casa con el 50 miembro de envoltura de transductor 73, 82 a través de un conector o acoplamiento flexible 88. Esto permite que la funda de material plástico duro 86 quede situada encima de la sonda 60 (después de acoplarla al transductor 10 a través de una unión roscada) y engatillada sobre los miembros de envoltura 70, 82, proporcionando un sellado estanco a los líquidos. Esto es una mejora sobre la técnica anterior, que requería una envoltura de material plástico enteriza en forma de banana que era una configuración 55 bivalva y era difícil de sellar y dotar de robustez contra el daño por manipulación o caídas. El acoplamiento flexible 88 y la funda 86 proporcionan de este modo notables beneficios.
Se coloca entonces encima de la sonda 60 un conducto de silicio 90 y se engatilla sobre el extremo distal del extensor de material plástico 86 de una manera estándar. Todo el conjunto constituye una mejora sobre la técnica anterior en el sentido de que, en el pasado, se ha usado una funda larga de 60 silicona. Cuando el cirujano asía la funda flexible, se podía acoplar a la mano energía ultrasónica,
induciendo molestias.
Una púa para fluido o elemento de acceso 92 (Fig. 3) está situada dentro de los miembros de envoltura de transductor 70, 82, cerca de su extremo distal. La púa 92 comunica con el interior de los miembros de envoltura 70, 82. Cuando se coloca un tubo flexible para líquido (no representado) sobre la púa 92, se puede bombear líquido al interior de la cavidad formada por los miembros de envoltura 70, 82 5 y el anillo nodal del excitador delantero 78. El líquido se verá entonces obligado a recorrer distalmente la vía de paso anular formada por el excitador delantero del transductor 22, los miembros de envoltura del transductor 70, 82, la sonda 60 y el conducto de silicio 90. El único orificio de salida es entonces el extremo proximal del conducto 90, que linda con el extremo distal de la sonda. El líquido inundará entonces el área alrededor de la sonda y proporcionará las ventajas descritas en este documento. 10
Una mejora adicional es la inclusión de un respiradero 94 espaciado proximalmente de la púa para fluido 92. Este respiradero 94 permite que fluya aire al espacio interior del miembro de envoltura 70, 82. Se ha descubierto que, cuando no se prevé este respiradero, se retiene fluido en la cavidad cuando la bomba deja de funcionar, debido a un vacío que se desarrolla por encima del nivel del líquido, similar al de un enfriador de agua de tipo de gravedad. Con el orificio de purga previsto, el vacío se alivia y el 15 líquido fluye debido a la gravedad. La ventaja es que el líquido no se estanca en el área alrededor del anillo nodal el cual, de dejarse ahí, incrementa la carga sobre el sistema y, como consecuencia, reduce la eficacia del dispositivo. Esto también conduce a un fallo prematuro del producto puesto que la erosión por cavitación provocada por la energía ultrasónica en tal fluido desgasta el metal. Por los motivos aducidos, el respiradero debería estar ubicado en la parte superior del transductor, según se muestra en la Fig. 3. 20
Según se ilustra en la Fig. 3, se prevé un anillo estriado 96 que sirve para ubicar la funda dura 86 concéntricamente alrededor del excitador delantero 22. Este anillo 96 está hecho a partir de un elastómero duro o politetrafluoroetileno que va prensado en la funda 86 o, por el contrario, situado fijamente dentro de ella por medios conocidos. El anillo 96 no sólo mantiene la funda 86 concéntrica con el excitador delantero 22, pues se ha descubierto que suprime las vibraciones transversales por todo el 25 conjunto. Las estrías 98 del anillo 96 permiten el paso de líquido hasta el extremo distal. En la práctica, el diámetro interior del anillo 96 es un ajuste deslizante contra el excitador delantero 22.
En un ejemplo de transductor 10 (Fig. 3) descrito en este documento, la masa amortiguadora 56 es de 13 gramos (0,46 onzas), el vástago 52 del espárrago roscado 34 tiene un espesor de pared de 0,04 cm (0,017 pulgadas) y unos diámetros interior y exterior de 0,20 cm (0,078 pulgadas) y 0,28 cm (0,112 30 pulgadas) respectivamente, la varilla o árbol 24 tiene un diámetro de 0,55 cm (0,215 pulgadas) y la frecuencia de trabajo de régimen es aproximadamente 23 kHz. Este transductor ha demostrado ser una eficaz herramienta cuando se usa para extirpar tejido indeseado del interior del cuerpo. La eficacia del transductor es muy alta en el sentido de que puede proporcionar más de 70 vatios de potencia durante períodos prolongados sin una notable elevación de temperatura, al tiempo que proporciona 400 μm o más 35 a nivel del extremo distal de la punta. El diámetro exterior es de 2,0 cm (0,800"). En definitiva, éste proporciona realmente todas las características deseadas para un dispositivo de este tipo. Por ejemplo, como indicación del modo en que el diseño suprime las vibraciones transversales, la alimentación de líquido no es necesaria para reducir vibraciones. El instrumento se puede poner en marcha sin líquido hasta que el calor generado en la junta entre el excitador delantero 22 y la sonda 60 requiera el líquido 40 con fines de refrigeración.
La designación de referencia 99 en las Figs. 3 a 6 representa un cable eléctrico. Los conductores individuales del cable (no ilustrados) van conectados a electrodos 40.
Si bien la invención se ha descrito atendiendo a formas de realización y aplicaciones particulares, un experto en la materia, a la luz de esta enseñanza, puede generar formas de realización y 45 modificaciones suplementarias sin alejarse del ámbito de la invención reivindicada. Se hace notar, por ejemplo, que la masa inercial a la que va conectado el espárrago roscado en prolongación proximal no precisa ser un tapón terminal de la cubierta del transductor.
Antes bien, la masa inercial puede ser un elemento separado ubicado distalmente del tapón terminal proximal de la envoltura. Asimismo, el acoplamiento de los extremos proximales del espárrago 50 roscado 30, 32 con la masa inercial o amortiguadora 54, 56 se puede conseguir por otros medios tales como soldadura, que garantiza que los espárragos roscados y la masa amortiguadora funcionen conjuntamente como una pieza integral o unitaria. En consecuencia, deberá entenderse que los dibujos y descripciones de este documento están brindados a título de ejemplo para facilitar la comprensión de la invención y no deberán interpretarse como limitativos del alcance de la misma. 55

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un conjunto de transductor para un instrumento de cirugía ultrasónico, que comprende:
    un excitador delantero (14, 22) que tiene un árbol alargado (16, 24) que se extiende en una dirección y un espárrago roscado (30, 32) que se extiende en una dirección opuesta;
    un elemento transductor electromecánico (12, 20) dispuesto alrededor de dicho espárrago 5 roscado (30, 32);
    un excitador trasero (34, 36) dispuesto alrededor de dicho espárrago roscado (30, 32) a un lado de dicho elemento transductor electromecánico (12, 20) enfrentado a dicho excitador delantero (14, 22), estando sujeto dicho elemento transductor electromecánico (12, 20) entre dicho excitador delantero (14, 22) y dicho excitador trasero (34, 36); y 10
    una masa inercial o amortiguadora (54, 56) conectada a dicho espárrago roscado (30, 32) en un punto espaciado de dicho excitador trasero (34, 36), caracterizado porque dicha masa inercial o amortiguadora (54, 56) está conectada fijamente o rígidamente con dicho espárrago roscado (30, 32) mediante filetes o mediante soldadura de modo que dicho espárrago roscado (30, 32) y dicha masa inercial o amortiguadora (54, 56) son efectivamente un objeto único o unitario para eliminar en 15 consecuencia vibraciones y un fallo prematuro del transductor.
  2. 2. El conjunto de transductor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha masa inercial o amortiguadora (54, 56) es un tapón terminal de una envoltura del transductor.
  3. 3. El conjunto de transductor según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha cubierta incluye un miembro de envoltura sustancialmente rígido (70, 73, 82) enclavado a dicho tapón terminal en 20 un ajuste de encaje a presión elástica.
  4. 4. El conjunto de transductor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho espárrago roscado (30, 32) está provisto de un elemento terminal con rosca exterior (46, 48), estando provista dicha masa inercial o amortiguadora de un avellanado con rosca interior, insertándose dicho elemento terminal roscado en dicho avellanado en un ajuste con apriete. 25
  5. 5. El conjunto de transductor según la reivindicación 4, caracterizado porque se aplica un par de torsión a dicha masa inercial o amortiguadora sobre dicho elemento terminal roscado (46, 48) hasta que casen un extremo de la misma y un extremo de dicho avellanado.
  6. 6. El conjunto de transductor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho espárrago roscado (30, 32) sobresale una distancia comprendida entre 6,4 y 8,3 cm (2,50 y 3,25 pulgadas) de una 30 cara delantera (42, 44) de dicho elemento transductor electromecánico.
  7. 7. El conjunto de transductor según la reivindicación 6, caracterizado porque dicho espárrago roscado (30, 32) sobresale una distancia comprendida entre 6,9 y 7,8 cm (2,7 y 3,0 pulgadas) de dicha cara delantera (42, 44) de dicho elemento transductor electromecánico.
  8. 8. El conjunto de transductor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho espárrago 35 roscado (30, 32) tiene una pared de un espesor suficientemente pequeño para permitir a dicho espárrago roscado (30, 32) obrar como un elemento flexible para amortiguar vibraciones de dicho elemento transductor electromecánico (12, 20).
  9. 9. El conjunto de transductor según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho espárrago roscado tiene un espesor de pared entre aproximadamente 0,03 y 0,64 cm (0,010 y 0,25 pulgadas). 40
  10. 10. El conjunto de transductor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho árbol alargado (16, 24) de dicho excitador delantero (22) está curvado a nivel de una región de incurvación para formar una primera porción coaxial a dicho espárrago roscado y una segunda porción con un ángulo respecto a dicho espárrago roscado, siendo dicha primera porción y dicha segunda porción sustancialmente rígidas entre sí, comprendiendo además: 45
    un primer miembro de envoltura sustancialmente rígido (70, 82) dispuesto alrededor de dicho elemento transductor electromecánico y dicha primera porción de dicho árbol alargado;
    un segundo miembro de envoltura sustancialmente rígido (86) dispuesto alrededor de dicha segunda porción de dicho árbol alargado; y
    un miembro de acoplamiento flexible (88) dispuesto alrededor de dicho árbol alargado a nivel de 50 dicha región de incurvación, conectándose dicho miembro de acoplamiento flexible por un lado con dicho primer miembro de envoltura sustancialmente rígido y por un lado opuesto con dicho segundo miembro de envoltura sustancialmente rígido.
  11. 11. El conjunto de transductor según la reivindicación 10, caracterizado porque entre dicho segundo miembro de envoltura sustancialmente rígido y dicha segunda porción de dicho árbol está dispuesto un anillo estriado (96).
  12. 12. El conjunto de transductor según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha segunda porción (26) de dicho árbol alargado está dotada de una masa de amplificación engrosada (26), estando 5 dispuesto dicho anillo estriado en engarce con dicha masa de amplificación.
  13. 13. El conjunto de transductor según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho primer miembro de envoltura sustancialmente rígido (70, 82) está provisto de una púa o elemento de acceso (92) y un respiradero (94).
  14. 14. El conjunto de transductor según la reivindicación 13, caracterizado porque dicho respiradero 10 (94) está espaciado en una dirección proximal de dicha púa o elemento de acceso (92) y está ubicado en un mismo lado de dicho primer miembro de envoltura sustancialmente rígido (70, 82) que dicha púa o elemento de acceso.
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