DE60125806T2

DE60125806T2 - Chirurgische spüleinrichtung

Info

Publication number: DE60125806T2
Application number: DE60125806T
Authority: DE
Inventors: Michael Palm Harbor DELK; Augustus Cranston FELIX
Original assignee: CR Bard Inc
Current assignee: CR Bard Inc
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2021-09-22
Also published as: EP1331954A2; US20040097872A1; US7632248B2; WO2002024252A3; DE60125806D1; EP1331954B1; WO2002024252A2; ES2278785T3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf chirurgische Spülungssysteme und insbesondere auf ein chirurgisches Spülungssystem, das besonders gut für die laparoskopische Chirurgie geeignet ist.
Hintergrund der Erfindung
Die Entwicklung einer minimal invasiven endoskopischen Chirurgie hat zu einer Vermehrung der unterschiedlichen chirurgischen Spülungssysteme geführt. Einige Spülungssysteme wurden für eine besondere Art der Chirurgie entwickelt, z. B. die laparoskopische Chirurgie im Gegensatz zur arthroskopischen oder hysteroskopischen Chirurgie. Andere Spülungssystem wurden entwickelt, die wiederverwendbare und relativ teuere Konsolen umfassen, welche mit einer wegwerfbaren Einheit zusammenwirken, die für eine bestimmte chirurgische Anwendung zugeschnitten ist.
Im Wesentlichen gibt es drei Hauptkriterien für die Herstellung von Spülungssystemen. Zuerst muss das System im Operationssaal leicht einzurichten und zu verwenden sein. Zweitens muss es den notwendigen Druck und die notwendigen Flussraten bereitstellen. Im Fall der laparoskopischen Chirurgie verwenden Chirurgen manchmal einen Spülflüssigkeitsfluss mit einem relativ hohen Druck, um Gewebe zu trennen (Hydro-Dissektion); jedoch kann ein übermäßiger Druck unerwünscht sein, wenn das Ziel lediglich jenes ist, eine Operationsstelle zu spülen. Das dritte Kriterium sind die Kosten, welche aus offensichtlichen Gründen heutzutage eine wichtige Überlegung darstellen.
Die frühen Spülungssysteme waren lediglich Schwerkraft gespeiste Vorrichtungen und später „Beutelspritzen". Eine Beutelspritze übt Druck auf den Beutel aus, der die Spülflüssigkeit enthält. Während die Beutelspritze den Vorteil hat, wegwerfbar und relativ billig zu sein, ist der Mechanismus zum Zusammendrücken des Beutels relativ teuer. Darüber hinaus erfordern herkömmliche Beutelspritzen eine Luftströmung für ihren Betrieb und nicht alle Operationssäle besitzen eine verfügbare Luftzufuhr. Der von einer Beutelspritze bereitgestellte Druck ist angemessen, wird jedoch von der Festigkeit des Beutels begrenzt, der die Spülflüssigkeit enthält. Ein Spülungssystem, das von Davol unter der Marke Endo-Flo hergestellt und vertrieben wird, wird auch verbreitet verwendet. In dem Endo-Flo Spülungssystem wird eine Pumpe durch eine Membran angetrieben, welche von einer Luftströmung in Vibration versetzt wird, um Spülflüssigkeit zu pumpen. Diese Vorrichtung ist relativ billig, erfordert jedoch auch eine Luftquelle, die nicht immer verfügbar ist.
Batteriebetriebene chirurgische Spülvorrichtungen wurden ebenfalls verwendet. Charakteristische Beispiele von batteriebetriebenen Spülungsvorrichtungen sind in den US Patenten Nr. 5,484,402 und 5,807,313 gezeigt. Diese Vorrichtungen sind einfach zu verwenden und erzeugen einen angemessenen Druck, jedoch sind sie in ihrer Herstellung teuer. Eine Anzahl von Vorrichtungen ist ebenso bekannt, in welchen eine wegwerfbare Kartusche oder Kassette mit einer wieder verwendbaren Konsole zusammenarbeitet, wie z. B. in der WO-A-95/23627. Meistens erfordern diese Systeme jedoch relativ teuere Konsolen und sind in der normalen Operationssaalumgebung nicht einfach einzurichten und zu verwenden.
Aufgaben der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes chirurgisches Spülungssystem bereitzustellen, das die drei oben beschriebenen Kriterien erfüllt.
Eine besondere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spülungssystem bereitzustellen, das im Hinblick auf seine Installation praktisch narrensicher ist und zusätzlich relativ billig ist, was die Kapitalaufwendungen für die wiederverwendbare Komponente und die Kosten der wegwerfbaren Komponente betrifft.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung ist im folgenden Anspruch 1 definiert. Die abhängigen Ansprüche sind auf optionale und bevorzugte Merkmale gerichtet. Die Erfindung stellt ein chirurgisches Spülungssystem zur Verfügung, das eine wiederverwendbare Konsole und eine wegwerfbare Pumpeinheit umfasst. Die wegwerfbare Pumpeinheit umfasst ein Pumpen-/Motormodul, ein Handstück, eine Schlauch, der das Pumpen-/Motormodul mit dem Handstück und dem Spülflüssigkeitsbeutel verbindet. Die Konsole ist geeignet, um in eine herkömmliche 110V-Wechselspannungsquelle eingesteckt zu werden und konvertiert den Wechselstrom in eine Gleichspannung, um den Pumpenmotor anzutreiben. Das Einsetzen des Pumpen-/Motormoduls in die Konsole kann den Motor automatisch mit der Gleichspannung in der Konsole verbinden. Sowohl die Konsole als auch die wegwerfbare Pumpeinheit können relativ billig hergestellt werden, und da eine 110V-Wechselspannung in allen Operationssälen bequem verfügbar ist, ist die Spülungsvorrichtung leicht einzurichten und zu verwenden. Die Anordnung kann weiter hohe Gleichspannungen zum Antrieb des Motors bei praktisch keinem Kostenanstieg bereitstellen, was bedeutet, dass es eine einfache Angelegenheit ist, für einen erhöhten Druck zu sorgen, wenn er für die Hydro-Dissektion erwünscht ist.
In den Zeichnungen ist:
1 eine perspektivische Ansicht eines Spülungssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht, die einen wieder verwendbaren Kontroller und eine wegwerfbare Pumpenanordnung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 eine Draufsicht des Kontrollers;
4 eine hintere Ansicht des Kontrollers;
5 eine Seitenansicht des Kontrollers, die an einer IV-Stange angeklemmt ist;
6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 der 3;
7 eine vordere Draufsicht der wegwerfbaren Pumpeinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
8 eine Seitendraufsicht der wegwerfbaren Pumpeinheit; und
9 eine Schnittansicht ähnlich der 6, die die Position des Pumpen-/Motormoduls gestrichelt zeigt;
10 eine explodierte seitliche Draufsicht, teilweise im Schnitt, die die Bestandteile des Pumpen-/Motormoduls zeigt;
11 eine obere Schnittansicht entlang der Linie 11-11 der 10;
12 eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie 12-12 der 11;
13 eine obere Schnittansicht entlang der Linie 13-13 der 9;
14 eine seitliche Schnittansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform eines Einwegventils in der geschlossenen Position zeigt;
14A eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die das Einwegventil in seiner offenen Position zeigt;
15 eine perspektivische Ansicht des Ventilkörpers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
16 eine Schnittansicht entlang der Linie 16-16 der 14A;
17 eine seitliche Ansicht des Ausgangsanschlusses der Pumpe, die eine zweite Ausführungsform einer Strömungsmessvorrichtung zeigt, welche verwendet werden kann, um die Flüssigkeitsströmung zu messen, wenn das Spülungsventil offen ist;
18 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 18-18 der 17;
19 eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie 19-19 der 18;
20 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 20-20, die die Kugel und die Strömungskammer zeigt;
21 ist ein oberer Aufriss der Konsole gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, der eine unterschiedliche Gestaltung der Steuerknöpfe darstellt;
22 ist ein Diagramm, das die verschiedenen Zustände eines Spülungssystems in Übereinstimmung mit der kommerziellen Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
23 ist ein Blockdiagramm, das den Kontrollschaltkreis (Logik) zeigt, der verwendet wird, um den Betrieb der Maschine zu steuern.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt die Hauptkomponenten eines chirurgischen Spülsystems in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Ein Standard-Spülflüssigkeitsbeutel 10 wird auf einer IV-Stange 12 (oder einer anderen Vorrichtung, wie z. B. einem Wagen) auf herkömmliche Weise getragen. Lediglich ein Spülflüssigkeitsbeutel ist dargestellt, obwohl häufig zwei Spülflüssigkeitsbeutel eingesetzt werden. Eine Konsole 14 wird auch auf der IV-Stange 12 getragen. Die Konsole 14 kann über einen Draht 15 mit einer Standard-110V-Wechselstromsteckdose verbunden sein. Die Konsole 14, die wiederverwendbar ist, sorgt für eine physikalische Halterung einer wegwerfbaren Pumpeinheit 16.
Die wegwerfbare Pumpeinheit 16 umfasst ein Pumpen-/Motormodul 17 und zwei Einlassschläuche 18, die in herkömmlichen Dornen 20 enden, so dass die Pumpeinheit mit einem oder zwei Spülflüssigkeitsbeuteln 10 verbunden werden kann. Ein Einwegventil 21 liegt unmittelbar unter jedem der Dornen 20 und hat die Funktion, wie im Folgenden beschrieben wird, Flüssigkeit aus den Spülflüssigkeitsbeuteln zum Modul 17 fließen zu lassen, jedoch den Flüssigkeitsfluss zurück in die Beutel zu verhindern. Eine Klemme 22 ist an jedem Einlassschlauch vorgesehen. Die wegwerfbare Pumpeinheit 16 umfasst auch einen Spülungsauslassschlauch 24, einen Unterdruckschlauch (Saugschlauch) 25 und ein mit den Schläuchen 24, 25 verbundenes Handstück 26. Das Handstück 26 kann herkömmlich sein und umfasst Trompetenventile 28, 30, um auf einen Stab 32 einen Unterdruck anzuwenden oder ihm Spülflüssigkeit zuzuführen, wobei der Stab im Gebrauch an die Operationsstelle verlängert werden kann. Wenn das Ventil 28 herabgedrückt wird, während der Schlauch 25 mit einer Vakuumquelle verbunden ist, wird an der Operationsstelle ein Unterdruck (Saugwirkung) ausgeübt, und wenn das Ventil 30 herabgedrückt wird, wird Spülflüssigkeit zugeführt. Wie umfassender im Folgenden beschrieben wird, enthält das Pumpen-/Motormodul 17 einen Motor, einen Impeller (Flügelrad) und einen Verschluss (in 1-9 nicht gezeigt), die es der Flüssigkeit ermöglichen, aus den Spülflüssigkeitsbeuteln 10 zum Auslassschlauch 24 gepumpt zu werden, wenn das Trompetenventil 30 herabgedrückt ist.
In der bevorzugten Ausführungsform hat die Konsole die Funktion eines Gleichspannungsnetzteils und umfasst einen Transformator (nicht gezeigt), der eine Standard-110V-Wechselspannung in eine niedrige Gleichstromspannung umwandelt, die geeignet ist, einen Gleichstrommotor anzutreiben. Indem der Wert der dem Motor zugeführten Spannung gesteuert wird, kann der Benutzer die Ausflussmenge steuern. Statt ein Transformator-basiertes Netzteil zu verwenden, könnte die Konsole auch wiederaufladbare Batterien und einen Transformator zum Wiederaufladen der Batterien enthalten, oder der Transformator könnte eine separate Einheit sein. Der Motor könnte vom Transformator oder den Batterien angetrieben werden, so dass wenn die Wechselspannung nicht verfügbar oder unpraktisch sein sollte, die Pumpe durch Batterieleistung angetrieben werden könnte.
Wie in 2 gezeigt, ist das Pumpen-/Motorenmodul 17 so geformt, dass es in einen passenden Sitz in der Konsole 14 passt. Wenn das Modul in die Konsole 14 eingelegt wird, stellt die Konsole einen stabilen mechanischen Sitz für das Modul bereit und verbindet auch elektrisch den Motor im Modul mit den Anschlüssen auf der Konsole, die die zum Betreib des Motors erforderliche Gleichspannung bereitstellen.
Das Modul 17 umfasst ein oberes Gehäuse 34A und ein unteres Gehäuse 34B (8). Wie im Folgenden mit Bezug auf 10-12 erläutert werden wird, enthält das obere Gehäuse 34A das Flügelrad und das untere Gehäuse 34B enthält den Motor. Das Gehäuse 34A enthält auch einen Rohrbogen 36 und eine Hülse 38, durch welche Flüssigkeit aus der Pumpe zum Auslassloch 24 strömt. Eine abgeschrägte Kappe 40 erstreckt sie vom oberen Gehäuse 34A und passt bündig in die obere Oberfläche der Konsole 14, wenn das Modul 17 in der Konsole sitzt.
Ein Vorsprung mit der Form einer Rampe 42 erstreckt sich von jeder Seite des unteren Gehäuses 34B und ein elektrischer Kontakt 44 ist aus jeder der Rampen 42 nach außen federgespannt. Die Kontakte 44 sind elektrisch mit den Motoranschlüssen verbunden und, wie unten beschrieben, dazu geeignet, elektrisch mit den Anschlüssen in der Konsole 14 einzugreifen, so dass ein Gleichspannung von der Konsole am Motor im Gehäuse angelegt werden kann.
Von oben betrachtet (siehe 3) ist die Konsole 14 gegabelt, so dass sie einen Hohlraum 52 bildet, in welchen das Modul 17 in lediglich einer Orientierung sitzen kann, wobei der Auslassschlauch 24 sich vom Boden der Konsole erstreckt (siehe 1). Der Hohlraum 52 umfasst einen oberen Sitz 52A und einen unteren Sitz 52B, die das obere Modulgehäuse 34A bzw. das untere Gehäuse 34B halten. Gegenüberliegende Längsvertiefungen 54 sind im unteren Sitz 52B vorgesehen, um die Rampen 42 aufzunehmen. Dies verhindert eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Moduls. Ein Längsdurchtritt 55 ist vorgesehen, um den Rohrbogen 36 und die Hülse 38 aufzunehmen, welche die Flussmessvorrichtung enthalten, wie im Folgenden beschrieben wird. Kreisförmige Anschlüsse 58 erstrecken sich in die Vertiefungen 54, um die in der Konsole 14 erzeugte Gleichspannung mit den Kontakten 44 auf dem Pumpen-/Motormodul 17 zu koppeln und so den Motor mit Strom zu versorgen, wenn das Gehäuse in die Konsole eingesetzt wird. Auflagen 56 auf der Oberseite der Vertiefungen 54 sorgen für eine vertikale Halterung der unteren Oberfläche 60 des oberen Gehäuses 34A. Ein Schlitz 62 in der oberen Oberfläche der Konsole 14 nimmt die obere Kappe 40 des Gehäuses 34 auf.
Gemäß 6 ist jeder der Vertiefungen an ihrem oberen Ende leicht V-förmig, um die Bewegung der Rampen 42 auf dem Pumpen-/Motormodul 17 in die Vertiefungen 54 der Konsole zu erleichtern.
Die Konsole 14 kann an der IV-Stange 12 mit Hilfe einer herkömmlichen Klemme 64 befestigt werden, welche durch einen Knopf 66 angezogen oder gelockert werden kann. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Konsole auch beleuchtete Schnappschalter (gewölbte Schalter) 68, 70, die den Benutzer in die Lage versetzen, die von der Konsole am Motor angelegte Spannung zu wählen. Der Pumpendruck wird durch Ändern der von der Konsole am Pumpen-/Motormodul 34 angelegten Gleichspannung wie oben erläutert geändert. Es ist auch möglich, die Geschwindigkeit des Motors von einer entfernten Stelle aus zu steuern. Um dies zu tun, würde die Steuereinheit ein Portal enthalten, um ein einsteckbares Fernsteuerungsmodul aufzunehmen. Wenn es in die Konsole 14 eingesteckt wird, würde das Modul den Motorgeschwindigkeitssteuerschaltkreis in der Konsole umgehen. Es würde durch elektrische Drähte mit einem Schalter verbunden werden, welcher typischerweise in einem sterilen Gebiet positioniert wäre, z. B. indem der Schalter an einem Überwurf angeklipst wird. Der Chirurg könnte dann die Motorgeschwindigkeit (und somit den Druck) ändern, indem der Schalter im sterilen Gebiet betätigt wird. Die Stromführungsfähigkeit der Drähte und des Schalter kann somit gering sein, da sie mit dem Logikschaltkreis und nicht dem Motor verbunden sind.
Die Details des Pumpen-/Motormoduls 34 sind in den 10-12 gezeigt.
Die Pumpe umfasst ein drehbares Flügelrad 70, das von einem Motor 72 angetrieben wird. Eine wasserdichte Dichtung zwischen dem Flügelrad und dem Motor wird von einer Abdeckung 73 und geeigneten Dichtungen (ohne Bezugszeichen) bereitgestellt. Zwei Einlassschläuche 18 werden in den Oberteil eines Pumpenkopfs 74 eingeführt, in welchem sich das Flügelrad befindet. Der Pumpenkopf enthält auch einen tangentialen Auslass 75, der mit der Einlassseite des Rohrbogens 36 verbunden ist. Die Drehung des Impellers treibt das Wasser aus dem Einlassschlauch 18 durch den tangentialen Auslass 75, den Rohrbogen 36 und die Hülse 38 zum Auslassschlauch 24.
Der Rohrbogen 36 enthält einen Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser oder eine Kammer 76, in der sich ein opaker Schwimmer oder Verschluss 78 als Reaktion auf eine Flüssigkeitsströmung durch den Rohrbogen bewegen kann. Der Verschluss umfasst vier Rippen 80 und eine obere Wölbung 82. Die obere Wölbung verschließt den Flussweg durch den Rohrbogen 36, wenn der Verschluss sich in seiner obersten Position befindet, wie durch gepunktete Linien gezeigt ist. Die gerippte Konstruktion erlaubt den Flüssigkeitsfluss, wenn der Verschluss an seine unterste Position, in durchgezogenen Linien zeigt, am oberen Ende der Hülse 38 getrieben wird.
Der Rohrbogen 36 kann aus Polykarbonat oder jedem anderen Material hergestellt sein, das für optische Energie transparent ist, welche in der bevorzugten Ausführungsform infrarot ist. Der Infrarottransmitter 84A und -empfänger 84B sind im wiederverwendbaren Kontroller auf einer Gabel (nicht gezeigt) in der Konsole 14 auf gegenüberliegenden Seiten des Durchgangs 55 angebracht. Eine Leiterplatine (nicht gezeigt), die die elektrische Schaltung zum Messen einer Unterbrechung des Infrarotstrahls durch den Verschluss und zum Antrieb des Motors enthält, kann physikalisch die Gabel tragen, wobei die Konsolenanschlüsse 58 mit der Leiterplatine verbunden sind. Wenn der Verschluss 78 sich in seiner obersten Position befindet, d. h. wenn keine Flüssigkeit durch den Rohrbogen 36 fließt, tritt der Infrarotstrahl vom Transmitter 84A durch ein transparentes Fenster (nicht gezeigt) in dem die Konsolenoberfläche definierenden Durchgang 55 und durch den transparenten Rohrbogen 36 zum Infrarotempfänger 80B. Wenn das Ventil 30 herabgedrückt wird und die Strömung beginnt, wird der Verschluss nach unten in die in durchgezogenen Linien in 12 gezeigte Position gedrückt, wo er den Infrarotstrahl unterbricht. Die Unterbrechung des Strahl wird von der Schaltung auf der Leiterplatine gemessen, die dann den Stromversorgungskreis des Motors schließt.
In der bevorzugten Ausführungsform ist ein Einwegventil 21 in jeder der Einlassleitungen 18 unmittelbar hinter dem Dorn 20 platziert. Wie im Folgenden erklärt wird, erhöht das Einwegventil die Leistung der Spülvorrichtung auf mehrere Arten, wenn es mit einem optischen Flussdetektor verwendet wird.
Wenn sich kein Ventil in der Einlassleitung befindet, kehrt der Druck im System auf den Flüssigkeitssäulen-Druck zurück und die Flüssigkeit kann in den Spülflüssigkeitsbeutel 10 zurückfließen, wenn der Chirurg das Spülungsventil 30 im Handstück 26 loslässt. Dies bewirkt eine kurze Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, wenn das Spülungsventil 30 danach herabgedrückt wird, und dem Zeitpunkt, zu dem der angetriebene Spülungsstrom die chirurgische Stelle erreicht. Mit dem Einwegventil wird die Flüssigkeit, wenn das Spülventil 30 losgelassen wird, im Pumpsystem (zwischen dem Einwegventil 21 und dem Spülungsventil 30) auf einem Druck über der Flüssigkeitssäulendruck gehalten. Wenn das Spülungsventil 30 herabgedrückt wird, bewegt somit die Freisetzung der gespeicherten Energie den Verschluss 78 schnell, was bewirkt, dass die Pumpe fast unmittelbar anläuft.
Des Weiteren ist es bei endoskopischen Eingriffen, bei denen die Körperhohlräume lang gestreckt sind (z. B. bei der Arthroskopie und Hysteroskopie) erwünscht, die Erstreckung zu halten, wenn die Pumpe beispielsweise aufgrund fehlenden Flusses abgeschaltet wird, z. B. wenn der Ausfluss aus dem Knie oder dem Uterus gestoppt wird. Indem der Druck im Pumpensystem über dem Druck des Flüssigkeitskopfes gehalten wird, wird die Erstreckung aufrechterhalten, wenn der Fluss stoppt.
Ein weiterer Vorteil des Einwegventils 21 ist es, Luftblasen im System daran zu hindern, den Betrieb zu beeinträchtigen. Ohne das Ventil werden Luftblasen im System nach oben zum Spülflüssigkeitsbeutel treiben, wenn der Druck im System bei Loslassen des Spülungsventils 30 sich ausgleicht. Wenn diese Blasen am IR-Sensor 84A, 84B (13) vorbei treiben, können sie unbeabsichtigt den Motor aktivieren. Dies ist aus mehreren Gründen unerwünscht. Zuerst erwartet der Chirurg, dass der Motor abgeschaltet ist, wenn das Spülungsventil nicht herabgedrückt ist. Zweitens verursacht der unnötige Betrieb der Pumpe Lärm und kann zu einer Überhitzung des Motors und zu einer unnötigen Verkürzung der Batterielebensdauer führen (wenn Batteriestrom verwendet wird). Mit dem Einwegventil 21 in der Einlassleitung 18 werden, wenn das Spülungsventil 30 geöffnet wird, jegliche Luftblasen im System im unter Druck stehenden System eingesperrt; daher unterliegen sie keiner Bewegung, welche den Motor veranlassen würde, sich einzuschalten.
Der Aufbau eines bevorzugten Einwegventils 21 ist in 14 bis 16 gezeigt. Das Ventil umfasst ein äußeres zylindrisches Gehäuse 90, das an dessen oberem Ende am Dorn 20 und an seinem unteren Ende am Einlassschlauch 18 angebracht ist. Ein innerer zylindrischer Sitz 92 ist im oberen Abschnitt des Gehäuses 90 befestigt und umfasst eine konische Oberfläche 94, die sich an ihrem Boden nach außen aufweitet und als Sitz für einen Ventilkörper 96 dient.
Der Ventilkörper 96, wie in 15 gezeigt, umfasst eine allgemein zylindrische Basis 98, die an ihrem unteren Ende aufgeweitet ist, sodass ein abdichtender O-Ring 100 auf der Basis gehalten werden kann. Ein Querstück 102 erstreckt sich von der Basis 98 nach oben und umfasst zwei sich nach außen erstreckende Haltelippen 104. Wie in 16 gezeigt, beträgt die Breite des Querstücks 102 weniger als der Durchmesser der Dornleitung 106. Eine Spiralfeder 108 wird zwischen den unteren Oberflächen der Haltelippen 104 und der oberen Oberfläche eines Innenrands 110 komprimiert, aus welchem sich die konische Sitzfläche 94 erstreckt. Die Feder 108 drängt den Ventilkörper 96 zum Dorn 20 hin, was den O-Ring 100 gegen die Sitzfläche 94 vorspannt, um das Ventil zu schließen.
Wenn das Spülungsventil 30 geschlossen ist, befindet sich der Ventilkörper 96 in der in 14 gezeigten Position, d.h. das Ventil 21 ist geschlossen. Wenn der Chirurg das Ventil 30 herabdrückt, beginnt Wasser aufgrund der Schwerkraft durch den Dorn 20 und die Leitung 106 zu fließen. Die vom Wasser auf den Ventilkörper 96 ausgeübte Kraft ist größer als die von der Feder 108 ausgeübte Haltekraft, wodurch der Ventilkörper veranlasst wird, sich in die in 14A gezeigte Position nach unten zu bewegen, in welcher die Spülflüssigkeit am O-Ring 100 vorbei zum Einlassschlauch 18 fließt. Wenn das Spülungsventil 30 gelöst (d.h. geschlossen wird), führt die Feder 108 den Ventilkörper wieder in die in 14 gezeigte Position zurück, was das Ventil schließt und Flüssigkeit daran hindert, nach oben durch den Dorn 20 in den Spülflüssigkeitsbeutel 10 zu fließen. Dies setzt die Flüssigkeit im Pumpsystem unter Druck. Als Ergebnis wird der Motor fast unmittelbar nach dem Herabdrücken des Ventils 30 eingeschaltet und das Vorhandensein der Luftblasen beeinträchtigt den Betrieb des Systems nicht.
Andere Arten von Flussmessvorrichtungen, wie z.B. Druckmessgeräte und magnetische Sensoren, können anstatt des optischen Flusssensors verwendet werden. Der Motor könnte über elektrische Leitern auch direkt mit dem Ventil im Handstück verbunden sein, wobei sich ein geeigneter Schalter im Handstück befindet, um den Stromkreis zu schließen, wenn das Ventil geöffnet wird. Die oben genannten US-Patente Nr. 5,484,402 und 5,807,313 verwenden Handstückschalter, welche mit dem Motor über einen herkömmlichen Draht verbunden sind. In beiden Fällen fließt der zum Antrieb des Motors erforderliche Strom durch den Draht und den Schalter. Gemäß dieser Erfindung, in der ein wieder verwendbarer Kontroller und ein wegwerfbares Pumpenmodul verwendet werden, können der Draht und der Schalter relativ leicht und daher kostengünstig sein, da der durch sie fließende Strom lediglich benötigt wird, um die Steuerungslogik in der Konsole 14 zu betätigen.
Viele Stromversorgungsvorrichtungen können verwendet werden, um den Motor anzutreiben. In einer Ausführungsform wurde ein handelsübliches Netzteil verwendet, das von Condor D. C. Power Supplies, Inc. aus Oxnard, California hergestellt wird (Medical-65 Watt, 24 Volt-Modell GLN 65-24). Diese Vorrichtung besitzt zwei Betriebszustände. Im Hochspannungszustand erzeugt sie 24 Volt; im Niederspannungszustand erzeugt sie das Äquivalent von 18 Volt, welches durch Anlegen der vollen 24 Volt während ungefähr zwei Dritteln der Zeit erreicht wird. Der Benutzer kann durch Berühren der Schalter 68 bzw. 70 entweder die hohe oder die niedrige Spannung wählen. Die Erfindung zieht jede Stromversorgung mit oder ohne die Fähigkeit, eine variable Spannung bereitzustellen, in Betracht.
Ein Sperrschalter kann aus Sicherheitsgründen vorgesehen sein. Z.B. kann ein Schalter (nicht dargestellt), der am Boden des Hohlraums 52 gelegen ist, betätigt werden, wenn das Motor-/Pumpenmodul richtig in die Konsole geladen wird. Wenn der Schalter nicht betätigt wird, wird der Steuerungsschaltkreis es nicht erlauben, dass Strom zu den Anschlüssen 58 im Kontroller 14 übertragen wird.
Die Vorrichtung kann auch ein Merkmal zum automatischen Ausschalten der Pumpe umfassen, wenn der Spülflüssigkeitsbeutel leer läuft. In diesem Zustand wird sich der Verschluss 78 in der „Fluss"- bzw. der untersten Position befinden (12). Ein niedriger Strom, der eine Abwesenheit von Flüssigkeit im Pumpenkopf anzeigt, kann gemessen und verwendet werden, um den Motor abzuschalten. Das System wird beim Initialisieren automatisch zurückgesetzt, wenn Flüssigkeit die Strömungskammer wiederauffüllt und der Verschluss sich in die „Kein Fluss"- bzw. obere Position bewegt.
Im Gebrauch wird das Pumpen-/Motormodul in den Sitzhohlraum im Kontroller geführt und durch einen leichten Druck auf die Oberseite befestigt. Dies verbindet die Konsolenanschlüsse 58 mit den Modulkontakten 44. Die Beutel werden dann durchstochen und die Klemmen an den Einlassschläuchen werden gelöst. Um das System zu initialisieren, wird das Spülungsventil 30 herabgedrückt, bis Spülflüssigkeit die Strömungsschalterkammer 76 füllt. Wenn keine Flüssigkeit fließt, bewegt sich der Verschluss in die „Kein Fluss"-Position (obere Position), was den Infrarotmesskreis „zurücksetzt". Wenn das Ventil 30 wieder herabgedrückt wird, bewegt sich der Verschluss in die „Fluss„-Position, was den Motor einschaltet, um Flüssigkeit durch den Leitungssatz zu pumpen. Das System ist dann initialisiert und einsatzbereit.
Wenn der Vorgang vollendet ist, wird das Pumpen-/Motormodul aus der Konsole entnommen, indem am Boden des Moduls nach oben gedrückt wird.
Zweite Ausführungsform
Eine kommerzielle Version der Spülvorrichtung, die in 1 bis 16 gezeigt ist, schließt Merkmale ein, die unter gewissen Bedingungen vorteilhaft sind, welche in einem Operationssaal angetroffen werden. Diese Bedingungen sind die folgenden.
Zuerst ist es, wenn ein chirurgischer Spülflüssigkeitsbeutel leer läuft, notwendig, den verbrauchten Beutel mit einem vollen Beutel zu ersetzen und die Pumpe neu zu initialisieren. Die Neuinitialisierung kann schwierig sein, da die Flüssigkeit, welche in der Spülungsleitung verbleibt, Luft enthalten kann, was die Initialisierung verhindert. Abhängig von der Höhe der Konsole auf der IV-Stange kann die sich ergebende Druckhöhe des Weiteren nicht ausreichend sein, um die Spülflüssigkeit durch einen nach oben gehenden Zweig eines drapierten Schlauchs zu bewegen.
Als Ergebnis kann die Neuinitialisierung langsam sein oder es kann notwendig sein, die Flüssigkeit durch die Schlauchleitungen zu zwingen, indem z.B. der Spülflüssigkeitsbeutel zusammengedrückt wird.
Zweitens können Luftblasen, die in den Spülschläuchen eingefangen sind, in die Schwimmkugelkammer wandern. Eine Luftblase kann den Infrarotstrahl unterbrechen, der durch die Kammer tritt, und kann somit bewirken, dass der Motor für kurze Zeiträume läuft. Dies kann den Chirurgen stören und als Anzeichen eines intermittierenden Fehlers ausgelegt werden.
Schließlich ist die Pumpe zum Einsatz mit einer Vielzahl von laparoskopischen Spülungssonden konzipiert. Die Durchmesser dieser Sonden unterscheiden sich beträchtlich und können im Fall gewisser bipolarer Sonden zu einem Flüssigkeitsfluss führen, der so verringert ist, dass die Bewegung der Schwimmkugel bei Herabdrücken des Spülungsventils inakzeptabel langsam ist, wodurch eine Verzögerung in der Flüssigkeitszufuhr erzeugt wird. Dies kann den chirurgischen Eingriff verlängern und den Chirurgen stören. Wenn die Flussempfindlichkeit des Systems erhöht wird, indem der Abstand, um den sich die Schwimmkugel bewegen muss, um den Infrarotstrahl zu unterbrechen, verringert wird, wird es leichter, die Pumpe während der Handhabung der Schläuche unbeabsichtigt einzuschalten. Somit besteht ein Bedarf, die Empfindlichkeit der Pumpe so zu optimieren, dass ihr Leistungsverhalten mit restriktiven Spitzen akzeptabel ist und die Wahrscheinlichkeit einer Reaktion auf äußere Einflüsse, abgesehen vom Herabdrücken des Spülungsventils, minimal ist.
Die kommerzielle Ausführungsform der Erfindung stellt Lösungen für jedes der oben genannten Probleme bereit. Zuerst stellt sie als Auswahlmöglichkeit des Benutzers eine Servounterstützung des Neuinitialisierungsvorgangs zur Verfügung, wobei die Pumpe eingeschaltet werden kann, um Luft aus dem wegwerfbaren Modul schnell zu evakuieren.
Zweitens wird in der kommerziellen Ausführungsform ein Schwimmer verwendet, welcher, wenn er den Infrarotstrahl blockiert, den Sensor veranlasst, eine Spannung zu erzeugen, die höher als die Spannung ist, welche erzeugt wird, wenn der Infrarotstrahl von einer Luftblase blockiert wird. Dies versetzt den Sensor in die Lage, zwischen dem Schwimmer und Luft zu unterscheiden, was bedeutet, dass der Motor lediglich auf den Schwimmer allein reagiert.
Da schließlich die Konsole ein wiederverwendbarer Gegenstand ist, ist es wirtschaftlich machbar, eine programmierbare Vorrichtung (IC) in der Konsole vorzusehen, welche den Betrieb der Pumpe in der wegwerfbaren Einheit steuern kann. Der IC kann programmiert werden, um auf eine höhere Sensorausgabe (als Luftimmunitätsspannung bezeichnet) zu reagieren und dann nach einem vorbestimmten Zeitintervall, das ausreichend ist, um die Evakuierung der Luft aus der wegwerfbaren Einheit sicherzustellen, auf eine niedrigere Spannung umzuschalten. Auf diese Weise kann die Reaktionszeit des Systems verbessert werden, ohne die Effekte der Luftblasen in der Schwimmerkammer in Betracht zu ziehen.
Mechanisch ist die kommerzielle Version der Erfindung im Wesentlichen dieselbe wie die in 1 bis 16 gezeigte Vorrichtung. Änderungen wurden an der Flusssensorvorrichtung und dem Tastenblock gemacht, der den Betrieb des Systems steuert. Insofern, als dass Änderungen vorgenommen wurden, sind sie im Folgenden mit Bezug auf 17 bis 21 beschrieben.
17 bis 20 veranschaulichen die Schwimmerkammer und die Kugel, die in der kommerziellen Ausführungsform der Erfindung verwendet werden. Sie funktioniert auf dieselbe Weise, wie der in 11 bis 13 gezeigte Flusssensor, jedoch ist ihr Aufbau verschieden. Sie versetzt den Sensor in die Lage, zwischen einer Unterbrechung des IR-Strahls durch den Schwimmer und durch Luftblasen zu unterscheiden und versieht daher eine wichtige Rolle, indem er die oben erwähnten Probleme vermeidet.
In den 17 bis 20 tritt die Ausgabe der Pumpe durch einen Ellbogen 136, welcher ein äußere Hülse 137 und eine obere und untere Hülse 138A bzw. 138B enthält. Die obere innere Hülse 138A umfasst einen Ring 140 (20), welcher die Nach-oben-Bewegung des Schwimmers, in diesem Fall einer Kugel 178, begrenzt. Die Nach-unten-Bewegung der Kugel wird durch zwei Anschlagselemente 142 begrenzt, welche sich von der unteren inneren Hülse 138B nach oben erstrecken. In 19 und 20 ist die unterste Position der Kugel 178 in durchgezogenen Linien und die oberste Position in gestrichelten Linien gezeigt. Eine Schwimmerkammer 176 kann als der Bereich zwischen dem oberen bzw. dem unteren Anschlag 140 und 142 angesehen werden. Zwei innere Rippen 143 helfen bei der Führung der Kugel.
Die Kugel 178 besteht aus einem Material, das für Infrarotstrahlung undurchlässiger ist als Luft. Z.B. kann die Kugel 178 aus schwarzem Polypropylen hergestellt sein.
Der Rohrbogen 136 umfasst zwei diametral gegenüberliegende Öffnungen 144 (18 und 20), die es dem IR-Strahl erlauben, durch die Schwimmerkammer 176 an der Stelle 146 hindurch zu treten. Wenn dann die Kugel 178 schwimmt (was lediglich geschieht, wenn die Schwimmerkammer mit Wasser gefüllt ist), wird der IR-Strahl nicht blockiert. Wenn die Kugel auf ihre unterste Position herabfällt (was anzeigt, dass entweder die Flüssigkeit fließt oder dass die Schwimmerkammer trocken ist), wird der IR-Strahl blockiert.
Ein ringförmiger Verbinder 150 wird am Boden des Rohrbogens 136 zwischen der inneren Oberfläche des Ellbogens und der äußeren Oberfläche auf der äußeren Hülse 137 angehaftet und wird mit dem Auslassschlauch 24 verbunden. Die in 17 bis 20 gezeigten verschiedenen Teile können aneinander durch geeignete Klebstoffe angehaftet werden, welche herkömmlich für medizinische Vorrichtungen dieser Art verwendet werden.
Neuinitialisierung
Die Neuinitialisierung ist ein ernstes Problem, da die Unfähigkeit, das System zu initialisieren, ein größerer Nachteil sein kann. In der gegenwärtigen Ausführungsform kann die Neuinitialisierung durch die Schwerkraft allein oder durch ein Servo-unterstütztes Initialisierungsmerkmal unter Verwendung einer Taste auf der Konsolentastatur erzielt werden.
21 veranschaulicht die obere Oberfläche der Konsole in der kommerziellen Ausführungsform. Sie umfasst einen Tastenblock mit zwei Tasten, die mit HI und LO markiert sind, welche die Schalter 68 und 70 der ersten Ausführungsform ersetzen. Die HI und LO Tasten dienen demselben Zweck, nämlich entweder eine hohe Spannung oder eine niedrige Spannung, je nach Wahl des Benutzers am Motor anzulegen. In der kommerziellen Ausführungsform befinden sich auf der linken Seite der Konsole zwei visuelle Anzeigen 152 und 154, welche ein Logo und das Wort „Prime" (Initialisierung) darstellen. Jede Anzeige kann mit einer zugehörigen LED (nicht gezeigt) beleuchtet werden, welche wiederum vom Systemkontroller betätigt werden kann. Die HI- und LO-Tasten haben ebenfalls zugehörige LEDs. Die HI-Taste hat auch die Funktion als „Servo-Initialisierung"-Taste, wenn sich das System in einem PRIME-Zustand (Initialisierungszustand) befindet. Dies bedeutet, dass die HI-Taste herabgedrückt werden kann, um den Motor zu starten und so eine Leistungsunterstützung bei der Initialisierung bereitzustellen.
Die anfängliche Initialisierung des Systems kann jedoch aufgrund der vorhandenen Luft in der Spülungsleitung und/oder einer möglichen Bewegung der Schwimmkugel aufgrund einer Handhabung des Kontrollers oder eines Wechselns eines Spülflüssigkeitsbeutels schwierig sein, was zusätzliche Übergänge von einem Zustand zum anderen bewirken kann. Z.B. kann eine springende oder oszillierende Kugel vom System als Anzeichen wahrgenommen werden, dass das System initialisiert wurde und betriebsbereit ist, wenn die Kugel sich unten befindet, obwohl keine Flüssigkeit in das System eingetreten ist. Um dieses Problem zu vermeiden, wird, wie im Folgenden beschrieben, eine vorbestimmte Verzögerung für jeden von der Schwimmerkugel gemachten Übergang gefordert, damit er als „gültig" angesehen wird, d.h. als Übergang der Schwimmerkugel, welche eine Auswirkung auf den Betrieb des Systems haben soll.
Die Vorgänge des Initialisierens und des Neuinitialisierens werden im Folgenden mit Bezug auf 22 beschrieben, welche die verschiedenen Zustände eines Spülungssystems in Übereinstimmung mit der kommerziellen Version der Erfindung zeigt.
Wenn das wegwerfbare Pumpen-/Motormodul in seinen Sitz in der Konsole eingesetzt wird, sucht das Steuerungssystem nach drei Prüfpunkten, bevor der Betrieb des Systems ermöglicht wird. Zuerst wird nach einem geschlossenen magnetischen Annäherungsschalter (nicht gezeigt) gesucht, welcher anzeigt, dass das Pumpen-/Motormodul geeignet in der Konsole installiert wurde. Solche Annäherungsschalter sind wohl bekannt und daher wird der Schalter hier nicht beschrieben oder dargestellt. Wenn der Schalter geschlossen ist, geht das System in den START-Zustand. In diesem Zustand legt das Steuerungssystem eine Spannung an die Kontakte 58 auf der Konsole an. Dann prüft es, um sicherzustellen, dass die „Kugel" den Infrarotstrahl blockiert (ein Anzeichen, dass die wegwerfbare Einheit trocken ist) und prüft die Durchgängigkeit des Motorantriebsschaltkreises, der eine korrekte Installation des Motors anzeigt. Wenn irgendeiner dieser Prüfpunkte nicht erfüllt ist, wird ein Signal bereitgestellt (z.B. ein blinkendes Logo) und das System wird nicht fortfahren. Wenn die Prüfpunkte erfüllt sind, bewegt sich das System nach einer Verzögerung von einer Sekunde zu START 2, bei dem die Logo LED (DAVOL) aufleuchtet, die Initialisierungs-LED (PRIME LED) blinkt und die Konsole einen hörbaren Piepton abgibt.
Wenn die Kugel schwimmt und dadurch anzeigt, dass die Schwimmerkammer gefüllt ist, schaltet das System in einen Bereit-Zustand (READY), in welchem die Logo-LED und sowohl die High- und Low-Tasten-LEDs aufleuchten. Wenn das System sich im Bereit-Zustand (READY) befindet und wenn die Kugel herabfällt (und dadurch anzeigt, dass Flüssigkeit aufgrund des Herabdrückens des Spülungsventils fließt), dann geht das System in den MOTOR AN-Zustand, indem sowohl die Logo als auch die HI- und LO-LEDs aufleuchten und der Motor eingeschaltet ist. Im MOTOR AN-Zustand kehrt das System, wenn die Kugel in die obere Position schwimmt, was durch das Schließen des Spülungsventils verursacht wird, in den Bereit-Zustand (READY) zurück (wobei der Motor aus ist). Wenn der Motor für länger als 15 Sekunden läuft (und dadurch z.B. ein mögliches durchgehendes Laufen aufgrund des schlechten Initialisierens oder Motorversagens anzeigt), kehrt das System in den START 2-Zustand zurück, bei dem der Motor aus ist, die Initialisierungs-LED (PRIME-LED) blinkt und die Konsole piept. Um den Motor wieder anzulassen, muss der Chirurg das Spülungsventil loslassen und dadurch die Kugel veranlassen, in ihre obere Position zurückzukehren (wenn das System richtig initialisiert ist) und das System in den Bereit-Zustand (READY) umzuschalten.
In dem MOTOR AN-Zustand kann ein dritter Übergang auftreten, wenn der Motorstrom niedrig ist. Wenn der Spülflüssigkeitsbeutel keine Flüssigkeit mehr enthält, wird der zum Betrieb der Pumpe erforderliche Strom beträchtlich abfallen. Wenn der Motorstrom sich unterhalb einer vorbestimmten Grenze (z.B. 1,1 Amp) befindet, geht das System in einen Wartezustand (WAIT), bei welchem die Logo-LED aufleuchtet, die Initialisierungs-LED (PRIME) blinkt, die Konsole piept und die HI-LED ebenfalls blinkt. Dieses weist den Benutzer darauf hin, dass eine Initialisierung notwendig ist und dass die Servo-Initialisierung (unten beschrieben) erhältlich ist, indem die blinkende HI-Taste gedrückt wird.
Während der Neuinitialisierung besteht die Möglichkeit, dass sich die Kugel bewegen kann, wenn das Handstück und/oder die Schläuche gehandhabt werden. Um zwischen unbeabsichtigten Kugelbewegungen und beabsichtigten Kugelbewegungen zu unterscheiden, wird ein System von zugelassenen Übergängen festgelegt. In der kommerziellen Ausführungsform erfordert ein zugelassener Übergang, dass die Kugel sich für drei Sekunden unten befindet, für mindestens 0,25 Sekunden oben und dann wieder unten befindet. Wenn somit der Chirurg, durch die blinkende Initialisierungs-LED darauf hingewiesen, das Spülungsventil herabdrückt, um das System zu initialisieren, bewegt sich die Kugel nach unten. Wenn sie drei Sekunden lang unten bleibt, schaltet das System in einen Neuinitialisierungszustand (REPRIME), in welchem dieselben Indikatoren vorgesehen sind. Wenn das Spülungsventil losgelassen wird, schwimmt die Kugel wieder in ihre obere Position. Nach 0,25 Sekunden geht das System in einen Initialisierung 1-Zustand (PRIME 1), wieder mit denselben Indikatoren. Wenn das Spülungsventil wieder herabgedrückt wird, bewegt sich die Kugel nach unten und das System geht dann in einen Initialisierung 2-Zustand (PRIME 2) mit denselben Indikatoren. Wenn das Spülungsventil drei Sekunden lang herabgedrückt bleibt, schaltet das System dann auf den Servo-Initialisierungszustand (POWER PRIME) um, in welchem die Logo- und Initialisierungs-LEDs aufleuchten und der Motor an ist. Wenn das Spülungsventil losgelassen wird und wenn sich Wasser in der Schwimmerkammer befindet, schwimmt die Kugel zu ihrer oberen Position auf und das System geht in den Bereitzustand (READY). Wenn der Motorstrom niedrig ist (z. B. weniger als 1,1 Ampere), kehrt das System in den Wartezustand (WAIT) zurück.
Der Initialisierungsprozess, der eben beschrieben wurde, wird durch die Betätigung des Spülungsventils seitens des Chirurgen gesteuert. Das System wird neu initialisiert, indem das Ventil zweimal herabgedrückt wird. Das System kann auch neu initialisiert werden, indem die Servo-Initialisierungstaste (die blinkende HI-Taste in der kommerziellen Ausführungsform) während des Initialisierungsvorgangs gedrückt wird. Das Drücken der Servo-Initialisierungs-(HI)-Taste für länger als 1,5 Sekunden stellt das System ebenfalls in den Servo-Initialisierungszustand (POWER PRIME), wodurch eine Motorunterstützung für den Initialisierungsvorgang bereitgestellt wird, wenn das Spülungsventil herabgedrückt wird. Dies initialisiert das System schneller als es durch eine Schwerkraftspeisung allein möglich ist. Nachdem das System initialisiert wurde und das Spülungsventil gelöst wurde, schwimmt die Kugel in ihre obere Position auf und das System wird in den Bereitzustand (READY) gestellt. Wenn der Motorstrom im Strominitialisierungszustand (POWER PRIME) sich unterhalb des Grenzwerts (z. B. 1,1 Ampere) befindet, was anzeigt, dass sich im Spülmittelbeutel keine Flüssigkeit mehr befindet, kehrt das System in den Wartezustand (WAIT) zurück.
Es gibt andere Wege, die Neuinitialisierung zu verbessern. Wenn z. B. das Pumpen-/Motormodul richtig in der Konsole installiert ist, kann das System in einen Initialisierungszustand (PRIME) eintreten, in welchem der Motor unmittelbar anfängt, mit einer verringerten Hintergrundspannung (z. B. 5V) für eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 1 Stunde) zu laufen. Zu diesem Zeitpunkt kann die Hintergrundspannung unterbrochen werden und das System wird warten, durch Schwerkraft initialisiert zu werden, bevor es in den Bereitzustand (READY) eintritt. Im Bereitzustand (READY), wird der Motor mit der Hintergrundspannung für eine programmierte Dauer (z. B. 4 Stunden) nach der letzten Benutzung laufen.
Wenn ein niedriger Motorstrom gemessen wird, was einen trockenen Beutel anzeigt, wird das System wieder mit der Hintergrundspannung (5V) eine Stunde lang laufen, was eine extrem lange Zeitdauer zum Wechseln der Beutel gewährt, während automatisch dem Benutzer eine Servounterstützung während der Neuinitialisierung bereitgestellt wird. In diesem Fall würde das Merkmal der servounterstützten Neuinitialisierung automatisch sein. Die mit dieser niedrigen Spannung laufende Pumpe ist kaum hörbar und beschleunigt die Reaktionszeit für Sonden mit eingeschränktem Fluss, wie z. B. die bipolare Spitze.
Luftimmunität
Wie oben erwähnt, ist es wichtig, dass die Pumpe nicht als Reaktion auf eine Luftblase angeschaltet wird. Dies ist ein besonderes Problem während der Neuinitialisierung. Es ist ebenso wichtig, dass das System in der Lage ist relativ schnell zu reagieren, selbst wenn die Sonde dazu neigt, den Fluss der Flüssigkeit zu beschränken (d. h. im Fall einer bipolaren Spitze).
In der kommerziellen Ausführungsform beträgt die Ausgangsspannung des Sensors 3V (die Spannungswerte sind hier natürlich beispielhaft), wenn der Infrarotstrahl vollständig blockiert wird (z. B. durch Stahl). Wenn der Infrarotstrahl von einer Luftblase blockiert wird, beträgt die Ausgangsspannung 2,2V. Zuvor bestand der Verschluss aus einem roten Polypropylenmaterial, welches nicht gänzlich für Infrarotlicht undurchlässig war, und die Sensorausgangsspannung betrug 1,5V, wenn der rote Verschluss den Strahl blockierte. in der kommerziellen Ausführungsform besteht die Kugel aus einem Material, das undurchlässiger für Infrarotlicht ist als Luft, so dass die Ausgabe des Sensors bei Blockieren durch die Kugel größer als die Ausgabe ist, wenn der Infrarotstrahl von Luft blockiert wird. Im Zuge eines Beispiels wird eine schwarze Polypropylenkugel 178 eine Sensorausgabe von 2,8V erzeugen, wenn sie sich im Weg des IR-Strahls befindet. Daher erlaubt die Verwendung einer schwarzen Kugel, dass die An/Aus-Schwelle für den Motor wesentlich über der durch die Luftblase bedingten Sensorspannung (2,2V) festgelegt wird, was bedeutet, dass eine Luftblase nicht in der Lage ist, den Motor einzuschalten, selbst wenn sie den Infrarotstrahl unterbricht.
Die höhere Spannung (2,8V) kann als „Luftimmunitätsspannung" angesehen werden (der Sensor ist gegen Luftblasen immun). Wenn der Schwellenwert für den Spannungsmesser auf die Luftimmunitätsspannung festgelegt wird, wird das System von einer Luftblase nicht aktiviert.
Die Ausgabe des Sensors ist keine Rechteckwelle; d. h., das sie nicht von 0 auf 2,8V springt. Stattdessen gibt es allmählichen Anstieg der Spannung, wenn die Kugel sich dem IR-Strahl annähert. Im Fall von bipolaren Sonden mit verringertem Fluss kann die Reaktionszeit verbessert werden, indem bei einer niedrigeren Schwellenspannung (z. B. 1,5V) gearbeitet wird statt bei der Luftimmunitätsschwelle (2,8V). Der Betrieb an einem niedrigeren Schwellenwert würde jedoch zur Möglichkeit führen, dass das System auf Luftblasen reagiert. Gemäß eines weiteren Merkmals der Erfindung ist der Motor während der Initialisierung lediglich in der Lage, auf eine Spannung zu reagieren, die die Sensorausgabe aufgrund einer Luftblase übertrifft. Nachdem der Motor für einen Zeitraum in Betrieb war, der lang genug ist, um die Entfernung sämtlicher Luft aus der wegwerfbaren Pumpeinheit sicherzustellen, wird die Empfindlichkeit des Systems erhöht, so dass es auf eine geringere Sensorausgabespannung reagieren kann. Insbesondere im Fall von bipolaren Sonden ermöglicht diese erhöhte Empfindlichkeit akzeptable Reaktionszeiten, wenn das Spülungsventil herabgedrückt wird.
Um sich beiden Situationen anzupassen, wird der Systemkontroller so eingestellt, dass wann immer das System aus dem START 2, Initialisierung 2 oder Servo-Initialisierungszustand in den Bereit-Zustand schaltet, wenn der Motor angeschaltet ist (durch Herabdrücken des Spülungsventils) für eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. eine Sekunde) nachdem der Motor angeschaltet wurde, das System lediglich auf die Luftimmunitätsspannung (z. B. 2,8V) reagieren wird. Dies gibt dem System Zeit, jegliche Luftblasen aus der Pumpe (unter der Schwimmerkammer) zu entfernen, so dass danach die niedrigere Schwellenspannung (1,5V) verwendet werden kann, ohne das Problem, dass der IR-Strahl von der Luftblase blockiert werden kann. Die Bezeichnung „AI" in 21, bedeutet, dass diese Luftimmunitätsspannung der Schwellenwert des IR-Sensors für eine Zeitdauer von einer Sekunde nach Einschalten des Motors ist.
Wenn das System für einen längeren Zeitraum, wenn es sich im Bereit-Zustand befindet, unbenutzt bleibt, kann sich mit der Zeit Luft im System ansammeln. Daher wird in der kommerziellen Ausführungsform das Steuerungssystem die Schwellenspannung auf die Luftimmunitätsspannung (2,8V) zurückgesetzt, wann immer das System sich im Bereitzustand befindet, jedoch für einen vorbestimmten Zeitraum, z. B. 2 Minuten, nicht benutzt wurde. Wenn dies auftritt, arbeitet der Sensor mit der Luftimmunitätsspannung, schaltet jedoch auf die niedrigere Sensorschwellenspannung (z. B. 1,5V) um, nachdem der Motor für eine vorbestimmte Zeitdauer gelaufen ist, die ausreichend ist, um Luft aus der Flusskammer zu treiben (z. B. 0,25 Sekunden). Dieser Vorgang wird jedes Mal wiederholt, wenn das System im Bereit-Zustand für den gewählten Zeitraum (2 Minuten) inaktiv ist.
23 ist ein Blockdiagramm des Steuerungsschaltkreises in der Konsole, der den Betrieb des Systems steuert. In 23 wirken der IR-Transmitter 84A und der IR-Empfänger 84B mit einem Sensor 200 zusammen, der auf einer Leiterplatine in der Konsole angebracht ist, um die Unterbrechung des IR-Strahls zu messen. Wie oben erläutert, kann in der kommerziellen Ausführungsform die maximale Ausgabe des Sensors, wenn der IR-Strahl vollständig blockiert ist, 3V sein. Eine Luftblase kann eine Spannung von ungefähr 2,2V erzeugen und die schwarze Kugel 176 eine Ausgabe von 2,8V. Die Ausgabe des Sensors 200 wird einem Mikrokontroller 202 zugeführt, welcher ein programmierbarer integrierter Schaltkreis (IC) sein kann, z. B. ein EPROM. Der Mikrokontroller 202 reagiert auf die Zeitgeberinformation von einer Uhr 204 sowie auf Signale von der HI-/LO-Tastatur 206.
Der Mikrokontroller 202 erzeugt auch Ausgaben, die einen Piepertreiber 208, einen LED-Treiber 210 und einen Motortreiber 212 steuern. Die Konsole enthält auch einen Spannungsregler (nicht gezeigt), der die zum Antrieb des Piepers, der LEDs und des Motors notwendigen Spannungen erzeugt. Repräsentative Spannungen sind in 23 gezeigt.
Im Fall des Motors, können die hohe und niedrige Spannung (z. B. 19V bzw. 23V) mit dem Motor gekoppelt werden, abhängig davon, ob die LO- oder HI-Taste auf der Konsole berührt wird. Der Motorantriebsschaltkreis umfasst auch eine Vorrichtung 214 zur Messung des Motorstroms. Wenn der Motorstrom unter eine vorbestimmte Schwelle abfällt (in dem beschriebenen Beispiel 1,1 Ampere), wird ein Signal zum Mikrokontroller 202 zurückgeführt, der programmiert ist, um das System wie oben beschrieben zu betreiben.

Claims

Chirurgisches Spülungssystem, umfassend eine wieder verwendbare Konsole (14) und eine wegwerfbare Pumpeinheit (16), wobei die Konsole Anschlüsse (58), an denen eine Gleichspannung erzeugt wird, und einen Sitz (52A, B) zum mechanischen Tragen der wegwerfbaren Pumpeinheit umfasst, wobei die Pumpeinheit ein Pumpen/Motormodul (17) umfasst, das eine Pumpe, einen Motor (72) zum Antreiben der Pumpe, ein Gehäuse (34A, B) für die Pumpe und den Motor und elektrisch mit Motor verbundene Kontakte (44) auf dem Gehäuse aufweist, wobei das Gehäuse so geformt ist, dass wenn das Pumpen/Motormodul in den Konsolensitz platziert wird, das Modul mechanisch getragen wird und die Konsolenanschlüsse sich in elektrischem Kontakt mit den mit dem Motor verbundenen Kontakten auf dem Modul befinden.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 1, wobei die wegwerfbare Pumpeinheit einen Strömungseislassschlauch (18) zum Verbinden des Pumpen/Motormoduls mit einer Spülfluidquelle, ein Handstück (26) mit mindestens einem Ventil (28, 30) zum Einleiten des Spülflüssigkeitsflusses und einen Strömungsauslassschlauch (24), der das Modul mit dem Handstück verbindet, umfasst.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 2, weiter eine Strömungsreaktionsvorrichtung (84A, B) in der Konsole umfassend, die auf Flüssigkeitsströmung in dem Strömungsauslassschlauch reagiert, um den Motor zu starten und zu stoppen.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 1, wobei die Konsole eine Vorrichtung zum Umwandeln einer Wechselspannung in Gleichspannung umfasst.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 1, wobei das Pumpen/Motormodul und die Konsole zusammenwirkende Elemente (34, 52) umfassen, die eine seitliche Bewegung des Moduls relativ zur Konsole verhindern.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 1, wobei die Kontakte in den Pumpen/Motormodul durch Federn nach außen aus dem Gehäuse vorgespannt sind.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 1, wobei die Konsole eine Vorrichtung zum Variieren der an die Anschlüsse angelegten Spannung umfasst.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 1, wobei das Pumpen/Motormodul eine Strömungsreaktionsvorrichtung umfasst und die Konsole einen Sensor umfasst, der auf die Strömungsreaktionsvorrichtung reagiert, um den Motor an- und auszuschalten.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 1, wobei die Konsole eine Kontrollschaltkreis zum selektiven Anlegen einer Gleichspannung an die Anschlüsse umfasst, wenn das Pumpen/Motormodul in die Konsole eingesetzt wird.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 1, wobei die Konsole eine Vorrichtung zum Befestigen der Konsole an einer Stange (12) in der Nähe einer Spülflüssigkeitsquelle umfasst.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 2, wobei die Konsole eine Vorrichtung zum Umwandeln einer Wechselspannung in eine Gleichspannung umfasst.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 2, wobei die Konsole eine Vorrichtung zum Variieren der an die Anschlüsse angelegten Spannung umfasst.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 2, wobei das Pumpen/Motormodul eine Strömungsreaktionsvorrichtung umfasst und die Konsole einen Sensor umfasst, der auf die Strömungsreaktionsvorrichtung reagiert, um den Motor an- und auszuschalten.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 2, wobei die Konsole einen Kontrollschaltkreis zum selektiven Anlegen einer Gleichspannung an die Anschlüsse umfasst, wenn die Pumpe/der Motor in die Konsole eingesetzt wird.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 1, wobei die Konsole eine Vorrichtung umfasst, die auf den zum Motor fließenden Strom reagiert, um den Motor auszuschalten, wenn die Stromstärke unter einem bestimmten Niveau liegt.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 1, und wobei die Pumpe einen Einlass und einen Auslass besitzt, wobei das System weiter umfasst: einen Strömungssensor mit einem Schwimmer, der in einer Schwimmerkammer zwischen einer oberen und einer unteren Position im Auslass der Pumpe beweglich ist, Mittel zum Erzeugen eines optischen Strahls, der blockiert wird, wenn der Schwimmer sich in einer ersten Position befindet, und Mittel zum Erzeugen einer Spannung als Reaktion auf die Bewegung des Schwimmers relativ zum optischen Strahl, wobei die Spannung, die erzeugt wird, wenn der optische Strahl durch den Schwimmer beeinflusst wird (hier mit „Luftspannung" bezeichnet) größer als die Spannung ist, die erzeugt wird, wenn der IR-Strahl von einer Luftblase beeinflusst wird.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 16, wobei der Sensor eine Luftimmunitätsspannung erzeugt, wenn der optische Strahl von dem Schwimmer blockiert wird, wobei die Luftimmunitätsspannung größer als die Spannung ist, die vom Sensor erzeugt wird, wenn der optische Strahl von einer Luftblase blockiert wird.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 17, wobei die Konsole einen Kontrollschaltkreis umfasst, der auf die Luftimmunitätsspannung reagiert, um den Motor zum Antreiben der Pumpe zu betätigen.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 18, wobei der Motor weiter auf eine Spannung vom Sensor reagiert, die niedriger als die Luftimmunitätsspannung ist, nachdem der Motor von der Luftimmunitätsspannung für eine vorbestimmte Zeitdauer betätigt wurde.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 18, wobei die Konsole eine motorunterstützte Entlüftungsvorrichtung umfasst, um den Motor anzuschalten, wenn die wegwerfbare Pumpeinheit Luft enthält.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 19, wobei nach einer vorbestimmten Zeitdauer der Motor nur mit Hilfe einer Sensorausgangsspannung angeschaltet werden kann, die größer oder gleich der Luftimmunitätsspannung ist.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 16, weiter eine Vorrichtung umfassend, die auf die von dem Sensor erzeugte Spannung reagiert, wenn der optische Strahl vom Schwimmer, jedoch nicht von einer Luftblase, beeinflusst wird, um den Motor zu betätigen und so die Pumpe anzutreiben.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 22, wobei der Motor auf eine Spannung von dem Sensor reagiert, die niedriger als die Luftimmunitätsspannung ist, nachdem der Motor durch die Luftimmunitätsspannung betätigt wurde.
Chirurgisches Spülsystem nach Anspruch 1, wobei die Konsole eine motorgetriebene Entlüftungsvorrichtung zum Anschalten des Motors umfasst, um so das Entlüften der Pumpe zu erleichtern, wenn die wegwerfbare Pumpeinheit Luft enthält.