ES2951492T3

ES2951492T3 - Funcionamiento adaptable de herramienta

Info

Publication number: ES2951492T3
Application number: ES21717014T
Authority: ES
Inventors: Roland-Alois Högerle
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2023-10-23
Anticipated expiration: 2041-04-01
Also published as: WO2021204664A1; CN115443105A; EP4081137B1; US20230149026A1; EP4081137A1; JP2023512339A; DE102020109932A1; CN115443105B

Abstract

La invención se refiere a un aparato médico que tiene un dispositivo de control, estando diseñado el dispositivo de control para almacenar una demanda de corriente objetivo (1) de acuerdo con los requisitos de un accionamiento del aparato médico, y para determinar una demanda de corriente mínima (7) correspondiente a un requisito mínimo del accionamiento del aparato médico durante una operación actual y, basándose en la demanda mínima de corriente (7), adaptar un valor máximo (4) de la demanda actual objetivo (1) para la operación actual del aparato médico , proporcionándose dicho valor máximo (4) para limitar la corriente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Funcionamiento adaptable de herramienta

La invención se refiere a un dispositivo médico, en particular, a un sistema motor quirúrgico.

Antecedentes de la invención

La invención tiene por antecedente la puesta a disposición de un funcionamiento automatizado y controlado de un dispositivo médico. Aquí se incluyen los sistemas motores quirúrgicos, como las piezas de mano y los dispositivos manuales de fresado. A veces, los sistemas motores quirúrgicos disponen de una pieza de mano y un manguito distanciador que se le puede acoplar o montar, lo que ayuda a salvar distancias mayores sin tener que acercar el aparato al paciente. Con el uso, el aparato sufre un desgaste que puede tener varias causas. Esto incluye el deterioro del lubricante y el deterioro de los elementos contenidos en un tren de transmisión del sistema motor quirúrgico. Puede ser necesario proporcionar conceptos que tengan en cuenta el desgaste del dispositivo médico.

El documento EP 0890343 A2 describe un sistema de tratamiento médico que comprende una unidad de control y una línea de suministro conectable a la unidad de control, a través de la cual la unidad de control controla el funcionamiento de una herramienta de tratamiento. Además, el estado de la técnica pertinente es conocido a partir de los documentos WO 2018/194909 A1 y DE 102018 130376 A1.

Breve descripción de la invención

Por lo tanto, es tarea de la invención proporcionar un dispositivo médico para este fin, que proporcione un funcionamiento seguro y controlado incluso bajo desgaste.

Según la invención, esta tarea se resuelve proporcionando un dispositivo médico, en particular, un sistema motor quirúrgico. El dispositivo médico tiene un controlador. El controlador está diseñado para almacenar una demanda de corriente nominal en función de los requisitos de un accionamiento del dispositivo médico. Además, el controlador está adaptado para determinar una demanda de corriente mínima correspondiente a un requisito mínimo del accionamiento del dispositivo médico durante un funcionamiento actual. Además, el controlador está diseñado para, sobre la base de la demanda de energía mínima, ajustar un valor máximo previsto para una limitación de corriente de la demanda de corriente nominal para el funcionamiento actual del dispositivo médico.

De este modo, se puede proporcionar un funcionamiento seguro y controlado bajo desgaste.

Los requisitos aquí expuestos pueden ser requisitos en el sentido de requisitos de par. En este caso, se puede solicitar un par al accionamiento del dispositivo médico a través de un pedal del dispositivo médico. El requisito de par puede ser directamente proporcional a la demanda de corriente. La demanda de corriente puede ser una demanda de corriente total del dispositivo médico que se consume cuando se conecta a una fuente de alimentación en uso. Aquí, la demanda de corriente puede adaptarse a una carga, en el sentido de un requisito de par y al material por procesar, por ejemplo, hueso.

El controlador puede estar diseñado para medir o determinar continuamente la demanda de corriente mínima durante el funcionamiento actual. El controlador puede estar diseñado para ajustar en consecuencia el valor máximo de la demanda de corriente nominal cuando cambia la demanda de corriente mínima.

Así, el valor máximo puede ajustarse de forma adaptativa.

El controlador puede estar situado dentro de una pieza de mano del dispositivo médico. Por ejemplo, en un asa prevista para este fin, diseñada para ser agarrada por un usuario.

La demanda de corriente mínima puede corresponder a un modo de reposo del dispositivo médico durante el funcionamiento actual. Así, un valor mínimo de la demanda de corriente nominal también puede corresponder a un modo de reposo del dispositivo médico durante un primer funcionamiento o durante una primera puesta en servicio o una primera serie de mediciones del dispositivo médico.

En otras palabras, el valor mínimo de la demanda de corriente nominal puede corresponder al modo de reposo del dispositivo médico temporalmente anterior al funcionamiento actual.

De este modo, se pueden comparar diferentes series temporales y ajustar una demanda de corriente máxima en el sentido de una demanda de par máxima.

El funcionamiento actual puede ser un funcionamiento según uno o más usos del dispositivo médico. El funcionamiento actual puede corresponder a un uso actual, por ejemplo, cuando el dispositivo médico está en uso y alimentado activamente.

La demanda de corriente nominal puede asignarse a una combinación específica de elementos que influyen en el par de un tren de transmisión del dispositivo médico, por ejemplo, motor/transmisión/eje/rodamiento de bolas/herramienta. Esta combinación puede establecer la demanda de corriente nominal. La demanda de corriente nominal puede ser una curva o estar representado en forma de curva, por ejemplo, una curva de progresión.

Esto permite establecer o preestablecer una demanda de corriente adaptada a cada tipo de uso.

La demanda de corriente nominal almacenada puede almacenarse como datos en una memoria del controlador. Para ello, el controlador puede disponer de una memoria independiente fuera del dispositivo médico o de la pieza de mano. La memoria también puede estar presente dentro del dispositivo médico o la pieza de mano. La memoria también puede formar parte de un controlador integrado en el sentido de una placa de circuito. La memoria puede proporcionarse en forma de EEPROM y puede estar simplemente alojada en la pieza de mano.

El controlador puede estar diseñado para, cuando la demanda de corriente mínima supere un umbral, activar una señal que contenga información sobre el desgaste del dispositivo médico destinada a un usuario del mismo. La señal puede transmitirse o escribirse en un dispositivo de visualización o una memoria. Esto permite que la información de la señal se transmita al usuario o se registre en la memoria para su uso posterior.

Un método de funcionamiento de un dispositivo médico, preferentemente como se ha descrito anteriormente, comprende almacenar, mediante un controlador del dispositivo médico, una demanda de corriente nominal en función de los requisitos de un accionamiento del dispositivo médico. El método comprende además la determinación, por el controlador, de una demanda de corriente mínima correspondiente a un requisito mínimo del accionamiento del dispositivo médico durante un funcionamiento actual. El método comprende además el ajuste, mediante el controlador, basado en la demanda de corriente mínima, de un valor máximo previsto para la limitación de corriente de la demanda de corriente nominal para el funcionamiento actual del dispositivo médico. El método no en el tenor de las reivindicaciones, pero se considera que facilita la comprensión de la invención.

La demanda de corriente nominal puede corresponder a una condición de fábrica del dispositivo médico. La demanda de corriente nominal almacenada puede haberse medido o determinado durante el funcionamiento inicial del dispositivo médico.

Esto significa que el dispositivo médico está equipado con un controlador que contiene o ha almacenado datos relativos a la demanda de corriente nominal. De este modo, el dispositivo médico puede entregarse a un cliente, que dispondrá de un dispositivo médico controlado. Los datos también pueden recopilarse. Para ello, puede proporcionarse un servidor que almacene información sobre la demanda de corriente y la demanda de corriente nominal. Estos datos pueden proporcionarse junto con la información sobre el desgaste facilitada por el usuario, que puede utilizarse para extraer conclusiones sobre el uso y el estado del dispositivo médico.

En otras palabras, la invención se refiere a la determinación de datos relevantes y a la provisión de datos, por ejemplo, de una inteligencia artificial, para el funcionamiento seguro y controlado automáticamente de herramientas y accionamientos. En este caso, los datos pueden generarse sin sensores adicionales, basándose únicamente en los datos ya disponibles en el controlador para el funcionamiento del motor.

En una o más realizaciones, puede medirse/determinarse o almacenarse una corriente de accionamiento total a lo largo del tiempo. La metodología para ello puede ser la siguiente.

En primer lugar, se puede llevar a cabo una determinación de la curva de corriente de accionamiento total “curva de referencia” (especialmente en condiciones de laboratorio). Para ello, se puede considerar cada combinación individual (motor/transmisión/herramienta) en estado nuevo ideal con tribología óptima (tipo de aceite/cantidad de aceite) hasta la carga de la herramienta respectiva para un arranque máximo de material sin sobrecarga de la herramienta.

A continuación, se determina la corriente de accionamiento total máxima (Imax opt = Mmaxopt: valor máximo de la curva de corriente de accionamiento total = limitación de corriente; este valor corresponde al par máximo admisible en el filo de corte de la herramienta correspondiente).

De este modo, se puede establecer una limitación de la corriente de accionamiento total (con Imax opt). Así, el controlador puede establecer una limitación del par máximo en el filo de corte de la herramienta para la combinación individual. Esta limitación de par de las herramientas respectivas solo es correcta (con este método) cuando se trabaja con accionamientos ideales (como nuevos, lubricación ideal).

Por ejemplo, en caso de desgaste creciente del motor y del engranaje, así como de cantidad de lubricante/lubricante inadecuados, debe añadirse un valor de corrección individual (Icor) a la corriente de accionamiento total máxima (Imax opt). El desgaste creciente, así como una lubricación inadecuada aumentan los pares de funcionamiento del sistema y reducen el par en el filo de corte de la herramienta.

Además, puede proporcionarse una metodología para determinar el valor de corrección del desgaste. Los mínimos de la curva de corriente de accionamiento total (Isys) pueden corresponder al demanda de corriente (demanda de par) del sistema de accionamiento total sin contacto con el hueso (fresa funcionando a la velocidad respectiva (dada, por ejemplo, por una posición de pedal acoplada al dispositivo médico que proporciona el requisito de par) sin contacto con el hueso, par en el filo de corte = 0 Nm).

Durante toda la operación, se pueden determinar los mínimos de la curva de corriente de accionamiento total (Isysist). Un aumento de los valores mínimos (Isysist) en comparación con la curva de referencia (Isysopt) puede ser una medida del estado de desgaste y lubricación del sistema de accionamiento. La diferencia de la medición del valor mínimo respectivo (Isysist) con respecto al valor mínimo de referencia (Isysopt) se añade a la limitación de corriente = valor máximo de la curva de corriente de accionamiento total (Imaxist(t) = Imaxopt(t) Icor(t)).

Si, además, la diferencia entre el mínimo actualmente medido o determinado en el proceso supera un valor especificado (Icormax), se alcanza el nivel de desgaste admisible. Esto puede documentarse e incorporarse al flujo posterior de información (predictiv maintenance, del inglés mantenimiento predictivo).

Además, la medición continua de la corriente de reposo (Isysist) puede aportar más conocimientos y proporcionar datos para una inteligencia artificial.

Por ejemplo, únicamente en un sistema óptimo (estado nuevo, lubricación), el curso de la corriente de reposo (Isysist) puede ser casi constante.

Como ejemplo adicional, en los sistemas nuevos que están “ sobreengrasados” , el valor de una corriente de reposo excesivamente alta (Isysist) puede disminuir durante el funcionamiento.

Además, si el sistema no está suficientemente engrasado, la corriente de reposo (Isysist) puede aumentar considerablemente durante el funcionamiento.

Del mismo modo, se pueden extraer conclusiones sobre el tipo y la forma de la herramienta a partir del aumento de la corriente de reposo (Isysist).

Por último, cabe suponer que se obtendrán conocimientos y correlaciones adicionales a medida que aumente la experiencia con esta técnica de medición.

El experto en la técnica entiende que las explicaciones aquí expuestas pueden implementarse o ser implementadas utilizando circuitos de hardware, medios de software o una combinación de ambos. Los medios informáticos pueden estar relacionados con microprocesadores programados o un ordenador general, un ASIC (del inglés: Application Specific Integrated Circuit; en español: circuito integrado de aplicación específica) y/o DSPs (del inglés: Digital Signal Processors; en español: procesadores digitales de señales).

Por ejemplo, el dispositivo médico, en particular, el controlador, puede implementarse parcialmente como un ordenador, un circuito lógico, una FPGA (Field Programmable Gate Array; en español: matriz de puertas programables en campo), un procesador (por ejemplo, que comprenda un microprocesador, un microcontrolador (pC) o un procesador vectorial)/núcleo (en español: memoria principal, puede estar integrada en el procesador o ser utilizada por el procesador)/CPU (inglés: Central Processing Unit; en español: unidad central de procesamiento; donde son posibles varios núcleos de procesador), una FPU (en inglés: Floating Point Unit; en español: unidad de coma flotante), una NPU (en inglés: Numeric Processing Unit; en español: unidad de procesamiento numérico), una ALU (en inglés: Arithmetic Logical Unit; en español: unidad aritmética lógica), un coprocesador (microprocesador adicional de apoyo a un procesador principal (CPU)), una GPGPU (en inglés: General Purpose Computation on Graphics Processing Unit; en español: cálculo de propósito general en unidad(es) de procesamiento gráfico), un ordenador paralelo (para la ejecución simultánea, entre otros, en varios procesadores principales y/o procesadores gráficos, de operaciones informáticas) o un DSP.

El experto en la técnica entenderá que, aunque los detalles aquí descritos se describen en relación con un método, estos detalles también pueden implementarse en un dispositivo adecuado, un procesador informático o una memoria conectada a un procesador, de manera que la memoria esté provista de uno o más programas que llevan a cabo el método cuando son ejecutados por el procesador. En este contexto, pueden utilizarse métodos como el swapping (en español: intercambio) y paging (en español: paginación de memoria).

Aunque algunos de los aspectos descritos anteriormente se han descrito en relación con el dispositivo médico, estos aspectos también pueden aplicarse al método. Del mismo modo, los aspectos descritos anteriormente en relación con el método pueden aplicarse de manera correspondiente al dispositivo.

En este caso, si se indica que un componente está “ unido” , “conectado” o que “accede” a otro componente, esto puede significar que está directamente conectado a él o que accede directamente a él, pero hay que tener en cuenta que puede haber otro componente intermedio. Si, por el contrario, se dice que un componente está “directamente conectado” a otro componente o que “accede directamente a él” , debe entenderse que no hay otros componentes intermedios.

Breve descripción de las figuras

A continuación, la invención se explicará con más detalle con la ayuda de dibujos. Muestran:

Figura 1 una representación esquemática de una corriente de accionamiento actual y una curva de corriente de referencia; y

Figura 2 una representación esquemática de una corriente de accionamiento actual y una curva de corriente de referencia.

Las figuras únicamente son de naturaleza esquemática y sirven exclusivamente para la comprensión de la invención. Los elementos idénticos están marcados con los mismos signos de referencia. Las características de cada una de las realizaciones pueden intercambiarse entre sí.

Además, en el presente documento pueden utilizarse términos relativos al espacio, como “situado debajo” , “debajo” , “ inferior” , “situado encima” , “superior” , “ izquierdo(a)” , “ a la derecha” , “derecho(a)” y similares, para describir simplemente la relación de un elemento o estructura con otro u otros elementos o estructuras mostrados en las figuras. Los términos relativos al espacio pretenden incluir otras orientaciones del componente en uso o funcionamiento además de la orientación mostrada en las figuras. El componente puede orientarse de forma diferente (girado 90 grados o con una orientación distinta) y los términos espaciales utilizados aquí también pueden interpretarse en consecuencia.

Descripción de las figuras

El dispositivo médico y el método se describen en lo sucesivo haciendo referencia a las realizaciones. A continuación, esto se hará a partir de gráficos.

La Figura 1 muestra una representación esquemática de una corriente de accionamiento actual y una curva de corriente de referencia correspondiente a la corriente de accionamiento correspondiente a un dispositivo médico óptimo. Por dispositivo médico óptimo debe entenderse la minimización del desgaste de los elementos del dispositivo médico y la lubricación óptima del tren de transmisión del dispositivo médico.

La Figura 1 muestra dos curvas de progresión, una de las cuales indica una demanda de corriente nominal en el sentido de una curva 1 de referencia y la otra indica una demanda 2 de corriente actual, que está presente durante un supuesto funcionamiento actual del dispositivo médico, tal como se describe en la presente descripción. La ordenada muestra la corriente de accionamiento total en amperios y la abscisa muestra el tiempo en milisegundos.

A continuación, se analiza la curva 1 de referencia. De izquierda a derecha, los cambios individuales en la curva se pueden ver de tal manera que la corriente alcanza un pico en un punto de encendido y luego vuelve a caer hasta que alcanza una corriente de reposo que está justo por debajo de 1 A. Más a la derecha, el dispositivo médico entra en modo de trabajo, lo que aumenta la demanda de energía. Una vez finalizada la etapa de trabajo, la curva actual pasa a un modo de reposo. En particular, el modo de reposo designa la demanda 6 de corriente nominal mínima. Después del modo de reposo, el aparato médico entra, en caso necesario, en un modo de trabajo, que es superior al primer modo de trabajo y, por lo tanto, la curva 1 de corriente nominal (curva de referencia) vuelve a subir. Debido a los diferentes requisitos durante la etapa de trabajo, la curva 1 de corriente nominal no discurre linealmente, sino que solo tiene una tendencia correspondiente al aumento de la corriente de accionamiento total. Una vez finalizada la etapa de trabajo, el dispositivo médico vuelve al modo de reposo, es decir, a la demanda 6 de corriente nominal mínima. A esta le sigue otra etapa de trabajo que, como muestra la curva de corriente, funciona con mayor intensidad y durante más tiempo, por lo que requiere una demanda de corriente nominal más alta. Aquí alcanza un máximo 5, que corresponde a la demanda 5 de corriente nominal máxima. Cuando finaliza el trabajo y el dispositivo médico se conecta de nuevo a una fuente de alimentación, vuelve al modo de reposo y, por lo tanto, solo requiere la demanda 6 de corriente nominal mínima.

En comparación con la curva 1 de referencia, la demanda 2 de corriente actual se desplaza aquí un paso, a saber, un valor 3 de corrección en la dirección de las ordenadas. El resultado es un desplazamiento hacia arriba de la curva en el sentido de la Figura 1. La demanda de corriente máxima actual ajustada de esta forma aumenta hasta la demanda 4 de corriente máxima, que difiere de la demanda 5 de corriente máxima en el valor 3 de corrección. El valor 3 de corrección resulta de la diferencia de los modos de reposo en el estado actual en comparación con el estado óptimo según la curva 1 de demanda de corriente nominal. Aquí, la demanda 7 de corriente mínima actual y la demanda 6 de corriente mínima nominal se comparan entre sí, o solo se crea una diferencia, que se añade la demanda 5 de corriente nominal máxima. De este modo, se genera la demanda 4 de corriente máxima actual. Además, debe tenerse en cuenta que aquí las etapas de trabajo respectivas se igualan, excepto en que la curva 2 de demanda de corriente actual es un dispositivo médico ya en uso.

Otros detalles y aspectos se mencionan en relación con las realizaciones descritas anteriormente o a continuación. La realización mostrada en la Figura 1 puede tener una o más características adicionales opcionales, correspondientes a uno o más aspectos mencionados, en relación con el concepto propuesto o las realizaciones descritas a continuación, en relación con la Figura 2.

La Figura 2 muestra una representación esquemática de una corriente de accionamiento actual y una curva de corriente de referencia, según una corriente de accionamiento. La diferencia entre la Figura 1 y la Figura 2 es que, en la Figura 1, se utilizó una fresa de mayor diámetro, de 6 mm, mientras que en la Figura 2 se utilizó una fresa de menor diámetro, de 1 mm. La principal diferencia en la consideración de las Figuras 1 y 2 radica en la tendencia de las curvas de corriente; mientras que la Figura 1 muestra fuertes incrementos, la Figura 2 muestra incrementos menos fuertes.

En la Figura 2 también se muestra la corriente de accionamiento total a lo largo del tiempo en ms. En un estado encendido del dispositivo médico, la corriente aumenta bruscamente, casi hasta 4 A. A continuación, la corriente vuelve a descender hasta una demanda de corriente nominal mínima, de acuerdo con un estado de reposo del dispositivo médico. Tras el modo de reposo comienza el modo de trabajo, mostrado por las ondulaciones de la curva de progresión. Las ondulaciones comprenden una demanda 5 de corriente nominal máxima, mientras que la curva de progresión en el modo de reposo comprende una demanda de corriente nominal mínima. Esto permite establecer un límite de corriente en función de la demanda de corriente nominal máxima durante el trabajo. Cuando finaliza el modo de trabajo, el dispositivo médico vuelve al modo de reposo y adopta la demanda 6 de corriente nominal mínima. Este procedimiento corresponde al de la Figura 1. También cabe observar que con el valor 3 de corrección no se cubre la demanda de corriente nominal máxima, sino la demanda 4 de corriente actual máxima. La demanda 4 de corriente máxima es, por tanto, el resultado de sumar el valor 3 de corrección y la demanda 5 de corriente nominal máxima.

En comparación con la Figura 1, la Figura 2 también muestra un máximo 8 de valor de corrección, que está destinado a formar un límite para el valor 3 de corrección. Cuando el valor 3 de corrección supera un valor umbral, que viene dado por el máximo 8 de valor de corrección, pueden producirse varios sucesos. Estos sucesos pueden ser el reenvío de un mensaje a una instancia superior o la comunicación de esta información a un usuario. Esto puede utilizarse para determinar que existe un desgaste excesivo o un engrase excesivo o insuficiente del dispositivo médico o de sus elementos.

Lista de referencias

1 Demanda de corriente nominal (curva de referencia)

2 Demanda de corriente actual

3 Valor de corrección (Icor)

4 Demanda de corriente actual máxima (Imaxist)

5 Demanda de corriente nominal máxima (Imaxopt)

6 Demanda de corriente nominal mínima (Isysopt)

7 Demanda de corriente actual mínima (Isysist)

8 Máximo de valor de corrección (Icor)

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo médico que comprende un controlador, donde el controlador está diseñado para almacenar una demanda (1) de corriente nominal de acuerdo con los requisitos de un accionamiento del dispositivo médico y para determinar una demanda (7) de corriente mínima de acuerdo con un requisito mínimo del accionamiento del dispositivo médico durante un funcionamiento actual, caracterizado por que el controlador también está diseñado para ajustar, basándose en la demanda (7) de corriente mínima, un valor máximo (4) de la demanda (1) de corriente nominal, previsto para la limitación de corriente para el funcionamiento actual del dispositivo médico.

2. Dispositivo médico, según la reivindicación 1, caracterizado por que el controlador está diseñado para medir continuamente la demanda (7) de energía mínima durante el funcionamiento actual y para ajustar el valor máximo (4) de la demanda (1) de energía nominal en consecuencia, en caso de que se produzca un cambio en la demanda (7) de corriente mínima.

3. Dispositivo médico, según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la demanda (7) de corriente mínima corresponde a un modo de reposo del dispositivo médico durante el funcionamiento actual.

4. Dispositivo médico, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que un valor mínimo (6) de la demanda (1) de corriente nominal corresponde a un modo de reposo del dispositivo médico temporalmente anterior al funcionamiento actual.

5. Dispositivo médico, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el funcionamiento actual es un funcionamiento posterior a uno o más usos del dispositivo médico.

6. Dispositivo médico, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la demanda (1) de corriente nominal se asigna a una combinación específica de elementos que influyen en el par de un tren de accionamiento del dispositivo médico.

7. Dispositivo médico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la demanda (1) de corriente nominal almacenada se almacena como datos en una memoria del controlador.

8. Dispositivo médico, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el controlador está diseñado para, cuando la demanda (7) de corriente mínima supera un valor umbral (8), activar una señal que contiene información sobre el desgaste del dispositivo médico, destinada a un usuario del dispositivo médico.