ES2933123T3

ES2933123T3 - Unidad de control para un dispositivo médico

Info

Publication number: ES2933123T3
Application number: ES17762651T
Authority: ES
Inventors: Mordehai Sholev; Liran Elihay; Yuval Blyakhman; Oren Teiblum; Amit Keren
Original assignee: Human Xtensions Ltd
Current assignee: Human Xtensions Ltd
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2023-02-01
Anticipated expiration: 2037-03-09
Also published as: EP3426171B1; KR20180123049A; CN108778163A; JP2019509806A; IL261593A; EP3426171A4; US10993734B2; AU2017231052A1; WO2017154007A1; JP6995055B2; EP3426171A1; BR112018068122A2; MX2018010821A; CA3016514A1; US20190069917A1; CN108778163B; US20210212710A1

Abstract

Se proporciona una unidad de control para un instrumento médico. La unidad de control incluye un alojamiento que tiene una superficie superior curva capaz de acomodar una mano del usuario, pudiendo acoplarse el alojamiento al instrumento médico. La unidad de control incluye además una primera interfaz acoplable con un dedo de la mano para controlar una primera función del instrumento médico y una segunda interfaz acoplable con uno o más dedos de la mano para operar al menos una segunda función del instrumento médico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Unidad de control para un dispositivo médico

Campo y antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a una unidad de control para un dispositivo médico y, más particularmente, a una unidad de control y una interfaz de usuario integrada que permiten la traducción de los movimientos naturales de la mano a una herramienta médica acoplada, como una herramienta laparoscópica, para permitir así un control preciso y fino de la posición y función del dispositivo médico.

Los dispositivos médicos, como endoscopios y catéteres, se usan ampliamente en cirugía mínimamente invasiva para ver o tratar órganos, cavidades, conductos y tejidos. Generalmente, tales dispositivos incluyen un cuerpo de dispositivo alargado que se diseña para entregar y posicionar un instrumento montado distalmente (por ejemplo, bisturí, pinza o cámara/lente de cámara) dentro de una cavidad corporal, vaso o tejido.

Dado que dichos dispositivos se suministran a través de un orificio de suministro que se posiciona a través de una pequeña incisión realizada en la pared de tejido (p. ej., la pared abdominal) y se utilizan en un espacio anatómicamente restringido, es deseable que el dispositivo médico o al menos una parte del mismo sea dirigible o maniobrable dentro del cuerpo utilizando controles posicionados fuera del cuerpo (en el extremo proximal del dispositivo médico). Tal dirección permite que un operador guíe el dispositivo dentro del cuerpo y posicione con precisión el instrumento montado distalmente en un punto de referencia anatómico.

En la técnica anterior se han descrito diversas interfaces para instrumentos endoscópicos, véase, por ejemplo, las solicitudes de patente de EE. UU. N.os 2008/0255420 y 2012/0041450 y la patente de EE. UU. N.° 7.572.253. También los documentos WO 2015/029041 A1 y WO 2008/123936 A1.

Sin embargo, sigue existiendo la necesidad de una unidad de control que tenga una interfaz que permita al cirujano maniobrar y controlar fácil e intuitivamente una herramienta quirúrgica unida.

Compendio de la invención

La reivindicación 1 define la invención y las reivindicaciones dependientes describen realizaciones. Ningún método quirúrgico forma parte de la invención. Según un aspecto de la presente invención, se proporciona una unidad de control para un instrumento médico, la unidad de control comprende: (a) una carcasa que tiene una superficie superior curva capaz de acomodar una mano del usuario, la carcasa se puede acoplar al dispositivo médico instrumento; (b) una primera interfaz unida de manera rotatoria a un extremo de la carcasa, siendo enganchable la primera interfaz con un jeme de la mano y siendo para controlar una primera función del instrumento médico; (c) un elemento de refrenamiento unido a la primera interfaz y capaz de rotar con ella, siendo el elemento de refrenamiento para aplicar fuerza al dorso de la mano cuando se posiciona sobre la superficie superior curva; y (d) una segunda interfaz que se une a la primera interfaz y es enganchable con uno o más dedos de la mano, siendo la segunda interfaz para operar al menos una segunda función del instrumento médico.

Según características adicionales en las realizaciones preferidas que se describen a continuación, la unidad de control comprende además una unidad impulsora.

Según aún otras características en las realizaciones preferidas descritas, la unidad impulsora es separable de la carcasa.

Según aún otras características en las realizaciones preferidas descritas, la unidad impulsora incluye al menos un motor y una fuente de alimentación para permitir que la primera interfaz y la segunda interfaz operen por separado el instrumento médico.

Según aún otras características en las realizaciones preferidas descritas, la segunda interfaz incluye palancas que se pueden accionar simultáneamente mediante el pulgar y el dedo índice de la mano.

Según aún otras características en las realizaciones preferidas descritas, el instrumento médico es un laparoscopio articulado que tiene una pinza y además en donde la primera interfaz controla la articulación del laparoscopio.

Según aún otras características en las realizaciones preferidas descritas, la segunda interfaz controla la pinza.

Según aún otras características en las realizaciones preferidas descritas, la segunda interfaz controla la apertura y el cierre y la rotación de la pinza.

Según aún otras características en las realizaciones preferidas descritas, la unidad de control comprende además un interruptor enganchable por el usuario para activar/desactivar la primera interfaz y/o la segunda interfaz.

Según otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona un dispositivo médico que comprende: (a) una unidad de control que incluye: (i) una carcasa que tiene una superficie superior curva capaz de acomodar una mano del usuario; (ii) una primera interfaz unida de manera rotatoria a un extremo de la carcasa, siendo enganchable la primera interfaz con un jeme de la mano; (iii) un elemento de refrenamiento unido a la primera interfaz y capaz de rotar con ella, siendo el elemento de refrenamiento para aplicar fuerza al dorso de la mano cuando se posiciona sobre la superficie superior curva; y (iv) una segunda interfaz que se une a la primera interfaz y enganchable con uno o más dedos de la mano; y (b) un instrumento médico unido a la carcasa y que se puede operar a través de la primera interfaz y la segunda interfaz.

Según aún otras características en las realizaciones preferidas descritas, el dispositivo médico comprende además una unidad impulsora.

Según aún otras características de las realizaciones preferidas descritas, la unidad impulsora incluye al menos un motor y una fuente de alimentación.

Según aún otras características en las realizaciones preferidas descritas, el al menos un motor engancha una interfaz impulsora para el instrumento médico cuando la unidad impulsora se une a la carcasa.

Según aún otras características en las realizaciones preferidas descritas, la unidad impulsora se comunica eléctricamente con la primera interfaz y la segunda interfaz cuando la unidad impulsora se une a la carcasa.

Según aún otras características en las realizaciones preferidas descritas, el dispositivo médico comprende además un interruptor enganchable por el usuario para activar/desactivar la primera interfaz y/o la segunda interfaz.

La presente invención soluciona con éxito las deficiencias de las configuraciones actualmente conocidas al proporcionar una unidad de control para un instrumento médico. La unidad de control incluye una interfaz de usuario que permite a un usuario controlar simultáneamente el movimiento y la actuación de, por ejemplo, un laparoscopio usando una sola mano.

A menos que se defina de otro modo, todos los términos técnicos y/o científicos utilizados en esta memoria tienen el mismo significado que entienden comúnmente los expertos en la técnica a la que pertenece la invención. Aunque se pueden usar métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en esta memoria en la práctica o ensayo de realizaciones de la invención, a continuación se describen métodos y/o materiales ejemplares que no forman parte de la invención. En caso de conflicto, la invención se define únicamente por las reivindicaciones. Además, los materiales, métodos y ejemplos son solo ilustrativos y no pretenden ser necesariamente limitativos.

Breve descripción de las diferentes vistas de los dibujos

La invención se describe en esta memoria, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos. Con referencia específica ahora a los dibujos en detalle, se destaca que los detalles que se muestran son a modo de ejemplo y con fines de discusión ilustrativa de las realizaciones preferidas de la presente invención únicamente, y se presentan con el fin de proporcionar lo que se cree que es la descripción más útil y fácilmente comprensible de los principios y aspectos conceptuales de la invención. En este sentido, no se intenta mostrar detalles estructurales de la invención con más detalle del necesario para una comprensión fundamental de la invención, siendo útil la descripción tomada con los dibujos para ayudar a la comprensión de la invención, que está definida únicamente por las reivindicaciones.

En los dibujos:

Las FIGS. 1A-D ilustran una realización de la unidad de control de la presente invención unida a un instrumento médico (se muestra un laparoscopio). La FIG. 1A es una vista general de la unidad de control; la FIG. 1B ilustra las regiones de la mano de un cirujano (lado de la palma) que interactúan con la unidad de control. Las FIGS. 1C-D ilustran la unidad de control con la unidad impulsora separada y la cubierta estéril (se muestra separada de la unidad impulsora en la FIG. 1C y unida sobre la unidad impulsora en la FIG. 1D).

Las FIGS. 2A-B ilustran el mecanismo impulsor interno de la unidad de control de la presente invención.

Las FIGS. 3A-C ilustran el mecanismo de unidad de control (FIG. 3A-B) para rotar el extremo efector del instrumento médico (FIG. 3C).

Las FIGS. 4A-E, ilustran el mecanismo de unidad de control (FIG. 4A-D) para abrir y cerrar un extremo de efector de agarre (FIG. 4E).

Las FIGS. 5A-C ilustran el mecanismo de unidad de control (FIG. 5A-C) para articular el vástago de un instrumento médico (FIG. 5B).

Las FIGS. 6A-D ilustran la unidad impulsora separable de la unidad de control de la presente invención.

Las FIGS. 7A-B ilustran el enlace mecánico entre la unidad impulsora, el instrumento médico y las interfaces de la unidad de control de la presente invención.

Las FIGS. 8A-D ilustran el mecanismo de articulación de la interfaz de jeme de la presente unidad de control.

Las FIGS. 9A-D ilustran la interfaz de dedo de la presente unidad de control.

Las FIGS. 10A-E ilustran en detalle el mecanismo accionable con los dedos de la unidad impulsora.

Las FIGS. 11A-C ilustran un prototipo construido según las enseñanzas de la presente invención.

Descripción de las realizaciones preferidas

La presente invención se refiere a una unidad de control que se puede usar para maniobrar y operar un instrumento médico unido. La unidad de control incluye una interfaz que se puede utilizar para controlar el movimiento, la posición y la función de un instrumento médico unido, como un laparoscopio.

Los principios y el funcionamiento de la presente invención pueden comprenderse mejor con referencia a los dibujos y las descripciones adjuntas.

Antes de explicar en detalle al menos una realización de la divulgación debe entenderse que la invención no se limita en su aplicación a los detalles de construcción y la disposición de los componentes expuestos en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. La invención es susceptible de otras realizaciones o de ser puesta en práctica o llevada a cabo de diversas maneras. Además, debe entenderse que la fraseología y la terminología empleadas en esta memoria tienen fines descriptivos y no deben considerarse como limitantes.

En la cirugía laparoscópica, un cirujano tiene que posicionar la parte extrema distal (incluido un extremo de manipulación de tejidos, por ejemplo, una pinza) de un instrumento médico como un laparoscopio dentro de una cavidad corporal (por ejemplo, la cavidad abdominal) y adyacente al tejido tratado. Para posicionar correctamente el laparoscopio, el cirujano tiene que orientar espacialmente todo el laparoscopio mientras controla la desviación de la parte dirigible y acciona el extremo de manipulación del tejido.

Un cirujano normalmente usa una interfaz (mango y palanca que se pueden agarrar) de una herramienta quirúrgica para posicionar, maniobrar, sujetar y operar el dispositivo y el extremo efector en el sitio de tejido de interés. Si bien las interfaces de dispositivos que se utilizan en la actualidad pueden proporcionar dicha funcionalidad, pueden estar limitadas por un compromiso entre la maniobrabilidad y la operabilidad de todo el dispositivo y su extremo efector (instrumento montado en un extremo distal del vástago de laparoscopio) o limitadas por una curva de aprendizaje pronunciada, por lo que requieren tiempo y esfuerzo considerables por parte del cirujano para completar un procedimiento de tratamiento mínimamente invasivo.

Los experimentos realizados por los presentes inventores demostraron que una interfaz que proporciona control con una sola mano sobre todas las funciones de un instrumento médico como un laparoscopio es normalmente difícil de dominar debido a la complejidad de los movimientos y el número de interfaces. Los presentes inventores se propusieron diseñar una unidad de control de una sola mano que fuera fácil de dominar y proporcionara las funciones más necesarias para los cirujanos. Como se describe más adelante, los presentes inventores idearon una unidad de control motorizada, liviana y en miniatura con interfaces intuitivas que permiten al cirujano maniobrar y operar fácilmente un instrumento médico unido, como un laparoscopio, usando una sola mano.

Así, según un aspecto de la presente invención, se proporciona una unidad de control para un instrumento médico.

Como se usa en esta memoria, la frase "instrumento médico" se refiere a cualquier instrumento usado en un procedimiento interno o externo (por ejemplo, cirugía). El instrumento médico puede ser un laparoscopio equipado con una herramienta de agarre, una herramienta de corte y similares, un endoscopio equipado con una cámara y/o canales de suministro/succión o un catéter, cánula y similares.

La interfaz de usuario de la presente invención es particularmente adecuada para su uso con un laparoscopio que tiene una parte distal dirigible (desviable) y un instrumento montado distalmente tal como una pinza o un cortador.

Los laparoscopios se usan ampliamente en cirugía mínimamente invasiva para ver o tratar órganos, cavidades, conductos y tejidos. Generalmente, tales dispositivos incluyen un cuerpo de dispositivo alargado que se diseña para suministrar y posicionar un instrumento montado distalmente (por ejemplo, bisturí, pinza o cámara/lente de cámara) dentro de una cavidad corporal, vaso o tejido.

Dado que dichos dispositivos se suministran a través de un orificio de suministro que se posiciona a través de una pequeña incisión realizada en la pared de tejido (p. ej., la pared abdominal) y se utilizan en un espacio anatómicamente restringido (dentro, por ejemplo, de la cavidad abdominal), es deseable que el dispositivo médico o al menos una parte del mismo puede dirigible o maniobrable dentro del cuerpo usando controles posicionados fuera del cuerpo (en el extremo proximal del dispositivo médico). Tal dirección permite a un operador guiar el dispositivo dentro del cuerpo y posicionar con precisión el instrumento montado distalmente en un punto de referencia anatómico.

En la técnica se conocen numerosos ejemplos de dispositivos dirigibles, véase, por ejemplo, las patentes de EE. UU. N.os 2.498.692; 4.753.223; 6.126.649; 5.873.842; 7.481.793; 6.817.974; 7.682.307 y la publicación de solicitud de patente de EE. UU. N.220090259141.

La desviación de la parte dirigible se realiza normalmente a través de uno o más cables de control que discurren a lo largo del vástago del dispositivo hasta el extremo distal de la parte dirigible.

El extremo proximal de cada cable de control se puede conectar a la unidad de control de tal manera que al tirar del cable se doble el vástago del dispositivo y se desvíe la parte dirigible con respecto al cable tirado.

El extremo efector de dispositivo (instrumento montado distalmente) se controla a través de uno o más cables adicionales que se conectan de manera similar a la unidad de control y son accionados por la interfaz de usuario. Por lo tanto, la unidad de control de un dispositivo dirigible como un laparoscopio dirigible proporciona tres funciones separadas, posicionamiento del vástago de dispositivo con respecto al sitio de acceso al tejido (arriba/abajo derecha/izquierda dentro/fuera, ángulo) desviación de la parte dirigible, y accionamiento del instrumento montado distalmente en el caso de pinza, apertura/cierre y rotación de las mordazas.

La unidad de control de la presente invención incluye una carcasa que tiene una superficie superior curva para acomodar una parte de la palma de la mano del usuario. La carcasa contiene un circuito electrónico para transferir las acciones de control del usuario a una unidad impulsora y un mecanismo impulsor (engranajes, palancas, vástagos, cables, correas, etc.) para transferir una fuerza de impulsión desde la unidad impulsora a un instrumento médico unido.

El circuito electrónico traduce en tiempo real (a través de un microcontrolador) los movimientos de mano/dedo del cirujano a órdenes para motores/accionadores de la unidad impulsora. A continuación, los motores/accionadores impulsan las funciones del instrumento médico unido a través del mecanismo de impulsión.

La unidad de control incluye además una primera interfaz que se une de manera rotatoria a un extremo de la carcasa (también denominada en esta memoria "extremo frontal"). La primera interfaz es enganchable por un jeme de la mano (el hueco del lado de la palma entre el pulgar y el dedo índice) y se diseña para controlar una primera función del instrumento médico.

La unidad de control incluye opcionalmente además un elemento de sujeción que se une a la primera interfaz de manera que rota con ella. El elemento de refrenamiento se diseña para aplicar una fuerza al dorso de la mano cuando la mano se posiciona sobre la superficie superior curva de la carcasa.

La unidad de control incluye además una segunda interfaz que se une a la primera interfaz. La segunda interfaz es enganchable con uno o más dedos de la mano (por ejemplo, el pulgar y el dedo índice) y se diseña para operar al menos una segunda función del instrumento médico.

La interfaz de usuario de la presente unidad de control proporciona control con una sola mano sobre un instrumento médico unido de la siguiente manera:

(i) el vástago del dispositivo médico se puede mover adentro y afuera, arriba y abajo y de lado a lado con respecto a, por ejemplo, un sitio de acceso al tejido a través del movimiento de la mano y el brazo (principalmente al flexionar/extender las articulaciones de la muñeca y el codo y rotar la articulación del hombro);

(ii) una parte dirigible del vástago puede desviarse al inclinar (rotar de lado a lado) la primera interfaz (principalmente al rotar la articulación de la muñeca); y

(iii) un extremo de manipulación de tejido montado distalmente puede accionarse (abrir/cerrar y rotar) mediante el movimiento de los dedos (principalmente sobre las articulaciones interfalángicas y las articulaciones metacarpofalángicas).

La presente unidad de control proporciona varias ventajas cuando se utiliza para posicionar y operar un instrumento médico como un laparoscopio dirigible:

(i) maniobrabilidad mayor y más natural: un laparoscopio se puede operar con menos esfuerzo y sin requerir maniobras extremas del cuerpo y las extremidades;

(ii) control simultáneo sobre tres funciones: posicionamiento espacial del laparoscopio, dirección del vástago y accionamiento del extremo efector;

(iii) operación con una sola mano: todos los movimientos se controlan con una sola mano usando tres regiones de interfaz, la palma/dorso, el jeme y los dedos;

(iv) interfaz compacta e intuitiva con controles operativos intuitivos que son fáciles de dominar; y

(v) se puede utilizar para controlar cualquier instrumento médico unido/integrado.

Con referencia ahora a los dibujos, la FIG. 1A ilustra la presente unidad de control a la que se hace referencia en este documento como unidad de control 10.

La FIG. 1A ilustra la unidad de control 10 que tiene una carcasa 330 con una superficie superior curva 331 diseñada para acomodar una parte de la palma de una mano (mostrada en la FIG. 1B). Se muestra un instrumento médico 30 unido a la carcasa 330 a través del acoplador 320 posicionado en un lado inferior de la carcasa 330. El instrumento médico 30 puede incluir funciones de diatermia proporcionadas desde el enchufe eléctrico 318.

La carcasa 330 (y las interfaces 100 y 150 descritas a continuación) se pueden fabricar a partir de un polímero y/o una aleación usando enfoques de fabricación de mecanizado, impresión 3D y/o fundición/moldeo. La carcasa 330 puede tener entre 10 y 40 mm de ancho, entre 10 y 40 mm de profundidad y entre 60 y 100 mm de altura. La parte superior curva 331 puede tener un radio de curvatura de 10-60 mm.

La primera interfaz 150 (también denominada en este documento interfaz 150) se une de manera rotatoria a un extremo frontal de la carcasa 330 y es capaz de inclinarse de un lado a otro. La interfaz 150 se diseña para ser enganchada por el jeme de una mano (mostrado en la FIG. 1B) de modo que la rotación de la articulación de la muñeca de lado a lado incline la primera interfaz en un arco de 60-120 grados. Un elemento de retención de dorso 200 se une a la primera interfaz 150 y rota con ella y se diseña para refrenar la parte de la palma contra la superficie superior curva 331 de la carcasa 330.

La inclinación de la interfaz 150 hacia un lado da como resultado la desviación correspondiente de la articulación 308 del instrumento médico 30 (vástago 310 de laparoscopio mostrado con pinza 302). La unidad de control 10 puede diseñarse de modo que el grado de desviación de la articulación 308 pueda corresponder directamente al grado de inclinación de la primera interfaz 150 o aumentar/disminuir el grado de desviación con respecto al grado de inclinación.

La unidad de control 10 incluye además una segunda interfaz 100 (también denominada en este documento interfaz 100) que se puede acoplar con las partes de los dedos pulgar e índice de un usuario (que se muestra en la FIG. 1B). La interfaz 100 se une a la interfaz 150 y rota con ella. La interfaz 100 puede accionar el extremo efector de tejido, como la pinza 302, para abrir y cerrar al abrir y cerrar el pulgar y el dedo índice.

La unidad de control 10 incluye un mecanismo impulsor que se puede acoplar a cables de control que recorren la longitud del vástago 310 del dispositivo médico 30. El mecanismo impulsor acciona los cables que a su vez accionan la desviación del vástago y la apertura, cierre y rotación de la pinza.

El mecanismo impulsor se puede impulsar manualmente (por ejemplo, conectado directamente a las interfaces 100 y 150 a través de palancas) o se puede impulsar mediante una unidad impulsora 500 que se puede acoplar de forma retirable a la carcasa 330. La unidad impulsora 500 incluye un motor/accionador y una fuente de alimentación (batería) y se puede reutilizar colocando una funda esterilizable 600 a su alrededor. La carcasa 330, las interfaces 100 y 150 así como el instrumento médico unido 30 pueden ser desechables.

La cubierta 600 (FIG. 1C) se fabrica de un material elástico esterilizable como PC, ABS, PC/ABS y/o fotopolímero termoendurecido. Una vez esterilizada, la cubierta 600 se coloca cuidadosamente sobre la unidad impulsora 500 sin permitir que la unidad impulsora 500 entre en contacto con las superficies externas de la cubierta 600. La unidad impulsora cubierta 500 se acopla luego a la carcasa 330 de la unidad de control 10 y la cubierta 600 se asegura a la carcasa 300 mediante conectores tales como broches, botones, ganchos o similares. La cubierta 600 aísla las partes expuestas de la unidad impulsora 500 del entorno, lo que permite un uso seguro en el quirófano sin temor a la contaminación.

Para desmontar la unidad de control 10, el usuario simplemente suelta los conectores, lo que permite retirar la cubierta 600 y la unidad impulsora 500 de la carcasa 330. La unidad impulsora 500 puede retirarse de la cubierta 600 y reutilizarse con otra cubierta estéril en otro procedimiento.

La FIG. 1C ilustra la carcasa 330, las interfaces 100 y 150 y la unidad impulsora separada 500 y la cubierta estéril 600.

La unidad impulsora 500 puede incluir un paquete de motor, una unidad de control compuesta principalmente por circuitos eléctricos, un paquete de baterías y una pantalla, un altavoz y botones opcionales para el control y la retroalimentación del usuario. Los vástagos del paquete del motor se acoplan a los extremos de impulsión 505, 506, 507 que sobresalen de la carcasa 530.

La FIG. 1D ilustra la interfaz mecánica entre la carcasa 330 y la unidad impulsora 500. Las cavidades 305, 306, 307, que forman parte de un mecanismo impulsor de la carcasa 330, se muestran en la cara posterior de la carcasa 330. Los extremos del vástago impulsor 505, 506, 507 que sobresalen de la carcasa 530 de la unidad impulsora 500 se acoplan a las cavidades 305, 306, 307 del mecanismo impulsor cuando la unidad impulsora 500 se acopla a la carcasa 330.

El vástago 110 del vástago impulsor flexible del mecanismo de interfaz de dedo engancha la cavidad 510 de la unidad impulsora 500. El vástago 110 se conecta a la interfaz de dedo 100 y transfiere el movimiento en la interfaz de dedo 100 (es decir, abrir/cerrar y rotación) a los sensores de una unidad de control de la unidad impulsora 500 para operar el paquete de motor. Cuando la unidad impulsora 500 se conecta a la carcasa 330, los contactos eléctricos 115 y 515 de la unidad impulsora 500 transmiten señales desde el botón de modo 312 (que se muestra en la FIG. 1C) a la unidad impulsora 500.

La FIG. 2A ilustra el mecanismo impulsor dentro de la luz 350 de la carcasa 330. La interfaz 100 se conecta a un extremo frontal de la interfaz 150 a través del tubo 92 y la tuerca 90. El vástago flexible 101 se conecta en su extremo frontal a la interfaz 100 y atraviesa el tubo 92 y el tubo 364 en la parte trasera del mecanismo impulsor. El cabezal de vástago 110 se conecta al vástago flexible 101. Los cables 361, 362 y la polea 360 rotan con el vástago 364, lo que provoca la desviación de una parte dirigible de un vástago de un dispositivo médico adjunto.

El elemento de refreno 200 se conecta a la parte delantera de la interfaz 150 a través de un conector pivotante 205. La interfaz 150 se conecta a la carcasa 330 a través de la superficie rotatoria 151. El botón de modo eléctrico 312 se coloca en la parte inferior de la interfaz 150 con cableado 114 que conecta el botón 312 a los contactos 115.

La FIG. 2B ilustran los mecanismos impulsores para articular un vástago dirigible y accionar una pinza.

En la parte superior de la carcasa 330, el vástago hueco 364 se fija a la polea 360 y el engranaje 368 y el cable 361 se encaminan sobre las poleas 365 y 367. El acoplador 320 conecta la carcasa 330 al vástago 310 del instrumento médico 30 (no mostrado). Los engranajes 340-342 transmiten la rotación desde una cavidad de motor de la unidad impulsora 500 a un mecanismo de rotación de mordazas, mientras que el tornillo sin fin 380 transmite el movimiento rotacional desde otra cavidad de motor a un mecanismo de apertura/cierre de mordazas. La palanca 329 asegura la cubierta estéril 600 cuando la unidad impulsora 500 se acopla a la carcasa 330.

Las FIGS. 3A-C ilustran en detalle el mecanismo de rotación de mordazas. La tuerca hexagonal 334 se fija al vástago 303. La tuerca hexagonal 334 se desliza libremente arriba y abajo a través de la abertura 323 del engranaje 335 que se ubica en el extremo inferior de la carcasa 350; la rotación del engranaje 335 hace rotar la tuerca hexagonal 334.

El engranaje 335 es rotado por el tornillo sin fin 333 que, a su vez, es rotado por los engranajes rectos 331,332, 333. El engranaje recto 333 y el tornillo sin fin 335 se fijan en el mismo vástago y rotan juntos; cuando el vástago 303 rota, las mordazas rotan como se muestra en la FIG. 3C.

Las FIGS. 4A-E ilustran en detalle el mecanismo para accionar la apertura y el cierre de las mordazas de la pinza 302 del dispositivo médico 30. La abrazadera hexagonal 390 sostiene la tuerca hexagonal 334 entre la parte superior 384 y la parte inferior 385. En el área de sujeción entre la parte 384 y la parte 385, la tuerca 334 es redonda y puede rotar con respecto a la abrazadera hexagonal 390, mientras permite que la abrazadera 390 mueva la tuerca 334 adelante y atrás. La parte 384 tiene una rosca interna para aceptar el tornillo 383 que se fija al engranaje 382; la rotación del engranaje 382 hace rotar el tornillo 383. Las partes 384 y 385 tienen superficies planas (idénticas a la superficie 387). La parte 350 de la carcasa 330 tiene superficies planas internas 353 (mostradas en la FIG. 3B) que coinciden con las superficies planas de la abrazadera 390. Estas superficies planas deslizantes 353 de la carcasa 350 y 387 de la abrazadera 390 no permiten que la abrazadera 390 rote. Por lo tanto, cuando se rota el tornillo 384, la abrazadera 390 se mueve adelante y atrás según el sentido de la rotación. Cuando la abrazadera 390 se mueve adelante y atrás, mueve el vástago 303 (FIG. 4E) dando como resultado un movimiento de apertura/cierre de las mordazas.

Las FIGS. 5A-B ilustran en detalle el mecanismo de polea que articula la región 308 (FIG. 1A) del vástago 310.

El engranaje 369 hace rotar el engranaje 368 que se fija al vástago 364. La polea 360 también se fija al vástago 364 de modo que cuando rota el engranaje 368, el vástago 364 rota junto con la polea 360. Los cables 361,362 se conectan a la polea 360, por lo que cuando se hacer rotar la polea 360 en un sentido, se tira de un cable y se suelta el otro cable, lo que da como resultado la desviación del elemento 308 (FIG. 5B).

La FIG. 5C ilustra el enrutamiento de los cables 361 y 362 desde la polea de articulación 360 a través de las poleas de enrutamiento 363, 367 y la polea 372 hacia la abertura 326 del vástago 310.

Las FIGS. 6A-D ilustran en detalle la unidad impulsora 500 de la unidad de control 10. La FIG. 6A es una vista frontal de la unidad impulsora 500 que muestra los extremos de vástago impulsor 505, 506, 507 y el cabezal de sensor de rotación 508 que sobresale de la carcasa 530 de la unidad impulsora 500. El cabezal de sensor de rotación 508 engancha el cabezal de engranaje 308 ubicado en la interfaz 150 para medir la rotación (ángulo de inclinación) de la interfaz 150. La cavidad 591 de los sensores 590 engancha la interfaz 100 permitiendo la medición de los movimientos de los dedos. La pantalla táctil 560 de la unidad impulsora 500 (situada en el lateral de la carcasa 530) permite al usuario obtener información sobre el modo de funcionamiento y el estado de la batería de la unidad impulsora 500 y verificar la configuración de impulsión (velocidad, etc.) introducida por el usuario.

La FIG. 6B muestra el lado trasero de la unidad impulsora 500 con el interruptor de encendido/apagado 561. Las FIGs.

6C-D muestran vistas delantera y trasera de los componentes internos de la unidad impulsora 500. Un paquete de baterías 552 se ubica en la parte inferior de la carcasa de la unidad impulsora 530. El paquete de baterías 552 puede incluir, por ejemplo, 4 baterías tipo CR123 dispuestas en 2 capas en la carcasa del paquete de baterías 550. Los motores 525, 526, 527 (CC, sin escobillas o de tipo paso a paso) se ubican en la parte superior del paquete de baterías 552 y se conectan a los circuitos impulsores de motores (PCB) 522. La unidad de control 570 se ubica encima de la unidad de motores y una unidad de sensor 590 se ubica entre las PCB 532 y 533 que contienen los circuitos eléctricos para recibir y procesar señales de sensores (desde interfaces y motores) para generar señales de recomendación de motor. Las PCB 532 y 533 también incluyen pantalla táctil y componentes de comunicación inalámbrica. La PCB 517 contiene 2 contactos en forma de arco que se acoplan con los contactos 115 de la interfaz.

Las FIGS. 7A-B ilustran la interfaz entre la unidad de control 10, el instrumento médico 30 y la unidad impulsora 500. Una parte del instrumento médico 30, la carcasa 330 de la herramienta quirúrgica y una parte de la interfaz 150 y la carcasa 530 se han eliminado de estas figuras para mayor claridad. La interfaz 100 transfiere mecánicamente el movimiento de apertura/cierre de los dedos a través del vástago flexible 101 y la interfaz 150 es un movimiento de rotación (inclinación de lado a lado) accionado por jeme. El engranaje 220 se acopla al engranaje 221 que se fija a la interfaz 150 y, por lo tanto, la rotación de la interfaz 150 hace rotar el engranaje 221. El engranaje 220 se fija al vástago 222 y rota con el engranaje 222. Una cavidad 308 ubicada en el extremo distal del vástago 222 se puede enganchar para rotar el cabezal de sensor 508 del sensor de rotación 518 con el vástago 222.

Cuando el usuario inclina la interfaz 150 (con movimiento de jeme), se transfiere un movimiento de rotación escalado al sensor de rotación 518. Las señales del sensor de rotación 518 son procesadas por la unidad de control de la unidad impulsora 500 en funcionamiento del motor.

Las FIGS. 8A-C ilustran con más detalle el mecanismo de medición de inclinación de la interfaz 150. El engranaje 220 se acopla al engranaje 221 que se fija a la interfaz 150 a través de la parte interior de la superficie de sujeción 252. La inclinación de la interfaz 150 con el jeme del usuario hace rotar el engranaje 221 que transfiere la rotación al engranaje 220 (que se conecta rotacionalmente a la carcasa 330) para hacer rotar el vástago 222 (mostrado en las FIGS. 8A-B). La interfaz 150 también incluye el tubo central 253 del vástago flexible 101 que transfiere los movimientos de la interfaz 100 a la unidad de control 570 ubicada en la carcasa 530.

La FIG. 8D es una vista en corte de la interfaz 150 que muestra el mecanismo que transfiere la rotación de la interfaz 150 a través del engranaje 221 (que rota con la interfaz 150) al sensor de rotación 518 de la unidad de control 570. Cuando el usuario inclina la interfaz 150, se transfiere un movimiento de rotación al sensor de rotación 518; las señales del sensor de rotación 518 son procesadas por la unidad de control para poner en funcionamiento el motor de la unidad impulsora 500.

Las FIGS. 9A-D ilustran la interfaz de dedo 100 de la unidad de control 10. Las FIGs. 9A-B ilustran el vástago 90 y la tuerca 92 que conectan la interfaz 100 a la interfaz 150. Para usar la interfaz 100 simultáneamente con la interfaz 150, el usuario coloca el jeme de la mano en la interfaz 150 y el pulgar y el dedo índice en las palancas 161. Las alas externas opcionales 162 se pueden usar para asegurar el pulgar y el dedo índice dentro de las palancas 161. El ángulo entre una palanca 161 y un ala 162 se puede ajustar a través de la bisagra 164.

Para cerrar las mordazas de la herramienta 302, un usuario cierra las palancas 161, liberar las palancas 161 permite que el resorte 91 abra las palancas 161 abriendo así las mordazas 302; la carcasa rotatoria 163 alrededor del vástago 90 hace rotar las mordazas 302.

Las FIGS. 9C-D ilustran el mecanismo interno de la interfaz 100. Las palancas internas 161 se fijan a los soportes 166 que rotan alrededor de la bisagra 165. El pasador 169 del vástago central 101 se posiciona a través de los orificios alargados 167 en el extremo de los soportes 166. La rotación de los soportes 166 por las palancas internas 161 conduce al movimiento lineal del vástago 101 (a través del pasador 167). El resorte 91 ubicado en la parte recta 109 del vástago 101 entre la parte distal del vástago 90 y el extremo distal 181 del vástago 10, se estira cuando el usuario aplica una fuerza de cierre en las palancas 161. Cuando se libera esta fuerza de cierre, el resorte 91 se contrae linealmente y el vástago 101 vuelve a su posición original.

Las FIGS. 10A-E ilustran la conexión entre el vástago flexible 101 operado por la interfaz 100 y los sensores de movimiento de la unidad de control 592 de la unidad impulsora 500. Un imán 470 se fija al extremo del vástago flexible 101 (FIG. 10A-B). El conector 518 y un sensor magnético 471 (FIG. 10E) se posicionan paralelos al plano principal del vástago 469 (FIG. 10D-E). El sensor 471 que mide el movimiento lineal del imán 470 es muestreado por la unidad de control de la unidad impulsora 500 que se utiliza para controlar el movimiento de apertura y cierre y la posición de las mordazas a través del motor.

Como se usa en esta memoria, el término "alrededor de" se refiere a ± 10 %.

Objetos adicionales, ventajas y características novedosas de la presente invención resultarán evidentes para un experto en la técnica tras el examen de los siguientes ejemplos, que no pretenden ser limitativos.

Ejemplos

Ahora se hace referencia al siguiente ejemplo, que junto con las descripciones anteriores, ilustran la invención de manera no limitativa.

Diseño de interfaz basado en patrones de selección manual de objetos

En una solicitud de patente previamente presentada (WO2015029041), el solicitante describió una herramienta quirúrgica articulada motorizada que tiene una interfaz de usuario capaz de medir la orientación de la palma de la mano de un usuario en tres ejes con respecto a la carcasa de interfaz. Las medidas de orientación se tradujeron en señales eléctricas y se procesaron en señales de órdenes para accionar la articulación de un vástago de dispositivo médico y el funcionamiento de un extremo efector del mismo.

Tras numerosos estudios realizados con la interfaz de usuario antes mencionada, los presentes inventores observaron que mientras que la interfaz del documento WO2015029041 era muy eficiente en el control de un dispositivo médico unido, el período de aprendizaje requerido para dominar esta interfaz fue relativamente largo para los usuarios sin experiencia.

Con el fin de disminuir sustancialmente el tiempo requerido para dominar una interfaz para un dispositivo quirúrgico, los presentes inventores estudiaron a los usuarios encargados de recoger objetos de una superficie en un esfuerzo por descifrar los patrones de movimientos utilizados para tal actividad. Se colocó un lápiz sobre la superficie de una mesa y se indicó a cada sujeto del estudio que colocara una mano sobre un lápiz y lo levantara lo más rápido posible al escuchar una señal de audio. De los 15 sujetos evaluados, todos demostraron el patrón de levantar el lápiz que se muestra en la FIG. 11A.

Para recoger el lápiz, los sujetos de la prueba rotaron la palma de la mano hasta una orientación paralela a la superficie de la mesa (imágenes de la izquierda), lo que permitió que el pulgar y el dedo índice sujetaran rápidamente el lápiz (imágenes de la derecha).

Los resultados de este estudio indicaron que para acortar el tiempo necesario para dominar el control de un dispositivo médico, la interfaz de usuario del dispositivo debe orientar la mano del usuario de modo que el plano de la mano sea perpendicular al vástago del instrumento médico unido a la interfaz de usuario y no permita que la palma de la mano ruede o se incline con respecto a la carcasa de la interfaz.

Las lecciones aprendidas de este estudio se usaron para desarrollar una interfaz de usuario que mide los movimientos de jeme y de dedos mientras restringe el movimiento de la palma de la mano del usuario con respecto a la carcasa de la interfaz.

Se desarrolló y probó un dispositivo médico prototipo (FIG. 11B-C) en un grupo de usuarios a los que se les indicó que usaran los controles de la interfaz (interfaces primera y segunda descritas anteriormente) para recoger objetos de la superficie de una mesa.

Esta prueba mostró que la eliminación de los movimientos de la palma con respecto a la carcasa de la interfaz acortó considerablemente el tiempo necesario para lograr un control total sobre la articulación del vástago del dispositivo y el funcionamiento del extremo efector. Curiosamente, tras un período de uso de esta nueva interfaz, los usuarios se adaptaron más rápido a manejar interfaces más complejas como la que se describe en el documento WO2015029041.

Se aprecia que ciertas características de la divulgación, que se describen, para mayor claridad, en el contexto de realizaciones separadas, también pueden proporcionarse en combinación en una sola realización. Por el contrario, diversas características de la divulgación, que se describen, por brevedad, en el contexto de una sola realización, también se pueden proporcionar por separado o en cualquier subcombinación adecuada.

Aunque la divulgación se ha descrito junto con realizaciones específicas de la misma, es evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones serán evidentes para los expertos en la técnica. En consecuencia, pretende abarcar todas las alternativas, modificaciones y variaciones que caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. La invención está definida únicamente por las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una unidad de control (10) para un instrumento médico (30), comprendiendo la unidad de control:

(a) una carcasa (330) que tiene una superficie superior curvada (331) capaz de acomodar la palma de la mano del usuario, siendo dicha carcasa unible al instrumento médico;

(b) una primera interfaz (150) unida de manera rotatoria a un extremo de dicha carcasa (330), dicha primera interfaz (150) puede ser enganchada por un jeme de dicha mano y puede rotar por lo tanto con respecto a dicha superficie superior curvada, estando dicha primera interfaz interconectada para controlar una primera función del instrumento médico;

(c) un elemento de refrenamiento (200) unido a dicha primera interfaz (150) y capaz de rotar con ella, siendo dicho elemento de refrenamiento para aplicar fuerza al dorso de dicha mano cuando se posiciona sobre dicha superficie superior curva (331); y

(d) una segunda interfaz (100) que se une a dicha primera interfaz (150) y puede ser enganchada por uno o más dedos de dicha mano, siendo dicha segunda interfaz (100) para hacer funcionar al menos una segunda función del instrumento médico.

2. La unidad de control de la reivindicación 1, que comprende además una unidad impulsora (500).

3. La unidad de control de la reivindicación 2, en donde dicha unidad impulsora (500) es separable de dicha carcasa (330).

4. La unidad de control de la reivindicación 3, en donde dicha unidad impulsora (500) incluye al menos un motor y una fuente de alimentación para permitir que dicha primera interfaz (150) y dicha segunda interfaz (100) hagan funcionar por separado el instrumento médico (30).

5. La unidad de control de la reivindicación 1, en donde dicha segunda interfaz (100) incluye palancas (161) que se pueden funcionar simultáneamente mediante el pulgar y el dedo índice de dicha mano.

6. La unidad de control de la reivindicación 1, en donde dicha segunda interfaz (100) puede inclinarse con respecto a dicha primera interfaz (150).

7. La unidad de control de la reivindicación 1, en donde el instrumento médico (30) es un laparoscopio articulado que tiene una pinza (302) y además en donde dicha primera interfaz (150) se adapta para controlar la articulación de dicho laparoscopio.

8. La unidad de control de la reivindicación 7, en donde dicha segunda interfaz (100) se adapta para controlar dicha pinza (302).

9. La unidad de control de la reivindicación 7, en donde dicha segunda interfaz (100) se adapta para controlar la apertura y el cierre y la rotación de dicha pinza (302).

10. La unidad de control de la reivindicación 1, que comprende además un interruptor enganchable por el usuario (561) para activar/desactivar dicha primera interfaz (150) y/o dicha segunda interfaz (100).