ES2204994T3 - Dispositivo y procedimiento para la medicion del nivel de un fluido. - Google Patents

Abstract

SE PRESENTA UN APARATO Y UN METODO PARA DETECTAR EL NIVEL DE UN FLUIDO (40) EN PARTICULAR DENTRO DE UN DEPOSITO TRANSPARENTE (10) DE UN INSTRUMENTO QUIRURGICO. EL APARATO Y EL METODO EMPLEAN UNA PLURALIDAD DE FUENTES RADIANTES (53-56) POSICIONADAS VERTICALMENTE FUERA DEL DEPOSITO, CADA FUENTE RADIANTE EMITE UN RAYO DE ENERGIA HACIA EL INTERIOR DEL DEPOSITO SUBSTANCIALMENTE A LO LARGO DE UNA TRAYECTORIA DE TRANSMISION (73-76) QUE ESTA ENTRE 0 Y 41.2 (GRADOS) DE LA HORIZONTAL. SE POSICIONA UNA PLURALIDAD DE RECEPTORES (63-66) VERTICALMENTE FUERA DEL DEPOSITO Y ESTAN CADA UNO DE ELLOS ALINEADOS A LO LARGO DE TRANSMISION (73-76) DE LA FUENTE RADIANTE. UN DEFLECTOR DE LA FUENTE (52) Y UN DEFLECTOR DEL RECEPTOR (62) PUEDEN SUJETARSE A LA FUENTE RADIANTE Y A LOS RECEPTORES (63-66) RESPECTIVAMENTE. LA FUENTE RADIANTE (53-56) EMPLEADA PUEDE SER UN L.E.D EN PARTICULAR UN LED DE INFRARROJOS Y LOS RECEPTORES PUEDEN SER FOTOTRANSISTORES.

Description

Dispositivo y procedimiento para la medición del nivel de un fluido.

Antecedentes de la invención

En general, la presente invención se refiere a un aparato para utilizar el fenómeno de la reflexión total interna de energía radiante para medir el nivel de un fluido en un recipiente con paredes que son al menos parcialmente transparentes a un espectro dado de energía radiante. Más particularmente, la presente invención se refiere a un aparato para medir el nivel de un fluido dentro de una casete quirúrgica que es un componente de un instrumento quirúrgico oftálmico. Los sistemas de instrumentos quirúrgicos oftálmicos convencionales utilizan vacío para aspirar la zona quirúrgica y presión positiva para irrigar la zona. Típicamente, una casete está conectada en serie entre los medios utilizados para generar presión y el instrumento quirúrgico. Se conoce bien la utilización de casetes con instrumentos quirúrgicos para ayudar a controlar los flujos de irrigación y aspiración en una zona quirúrgica. Las patentes U.S. 4.493.695 y 4.627.833 (Cook), 4.395.258 (Wang et al.), 4.713.051 (Steppe et al.), 4.798.850 (DeMeo et al.), 4.758.238, 4.790.816 (Sundblom et al.), y 5.267.956 y 5.364.342 (Beuchat) describen todas ellas casetes quirúrgicas oftálmicas con o sin tubos. El caudal del fluido de aspiración, la velocidad de la bomba, el nivel de vacío, la presión del fluido de irrigación y el caudal del fluido de irrigación son algunos de los parámetros que requieren el control preciso durante la cirugía oftálmica.

Para instrumentos de aspiración, la presión del aire en la casete está por debajo de la presión atmosférica y se ha retirado fluido dentro de la casete de la zona quirúrgica. Para instrumentos de irrigación, la presión del aire en la casete es más alta que la presión atmosférica y el fluido se transportará a la zona quirúrgica. En ambos tipos de instrumentos, la casete actúa como un depósito para el fluido que amortigua variaciones provocadas por los medios de generación de presión.

Para que la casete actúe como un depósito efectivo, el nivel de fluido (y, por tanto, el volumen en vacío) dentro de la casete debe controlarse de tal manera que la casete no se llene ni vacíe completamente. Si el fluido llena la casete en un sistema de aspiración, el fluido podría ser drenado hacia los medios para generar vacío (típicamente un venturi), lo que interferiría de manera inaceptable con el nivel de vacío en el instrumento quirúrgico. Una casete vacía en un sistema de aspiración dará como resultado que sea bombeado aire hacia la bolsa de drenaje, lo que desperdiciaría espacio valioso del depósito dentro de la bolsa. Además, el volumen constante dentro de la casete en un sistema de aspiración hace posible un control más preciso del nivel de vacío dentro del instrumento quirúrgico. El control del nivel de fluido dentro de casetes de sistemas de irrigación es igualmente deseable.

Al menos un sistema convencional, el Series Ten Thousand Ocutome ("STTO") fabricado por Alcon Laboratories, Inc. utiliza el fenómeno de la reflexión interna total de energía radiante para medir el nivel de fluido dentro de una casete quirúrgica. El fenómeno de la reflexión total interna es un fenómeno físico bien conocido en el que la energía radiante que hace contacto con una interfaz entre dos sustancias transmisoras con diferentes índices de refracción en un ángulo de incidencia suficientemente grande (cuando se mide desde una línea normal a la superficie de la interfaz) es reflejada completamente por la interfaz. Para una interfaz entre agua y aire, el ángulo de incidencia en el que la energía radiante es completamente reflejada es aproximadamente 48,8º con respecto a una línea que es normal a la interfaz. Este ángulo es conocido como el ángulo crítico.

El STTO emplea un conjunto de tres diodos de emisión de luz infrarroja ("LEDs") que se sitúan fuera de una pared lateral de la casete en una línea horizontal y apuntan hacia arriba en un ángulo de alrededor de 10º con la horizontal (más de 30º menos que el ángulo de 41,2º con la horizontal que se requiere para la reflexión total interna). Un conjunto correspondiente de tres receptores de fototransistor se sitúa fuera de la pared lateral opuesta de la casete. Cada receptor está situado en el eje central del haz de energía infrarroja que se emite por el correspondiente LED. El conjunto de receptores está angulado hacia abajo a aproximadamente 10º con la horizontal. De esta forma, el conjunto de LED se dirige al conjunto de receptores y viceversa. Las señales recibidas por los receptores se suman continuamente entre sí y se comparan periódicamente con un punto de calibración preestablecido.

Una casete vacía se instala en la consola quirúrgica, y durante la cirugía se drena fluido de la zona quirúrgica y hacia la casete. Se permite elevar el nivel de fluido hasta que la interfaz de fluido/aire bloquea la energía del conjunto de LED. Cuando el conjunto de receptores deja de recibir energía, el sistema hace sonar entonces una alarma que indica que la casete está llena. Si no se termina la operación quirúrgica, se desconecta el vacío y se retira un tapón que permite drenar la casete.

En funcionamiento, el diseño de STTO tiene dificultades para rechazar errores provocados por, entre otras condiciones, burbujas de aire en la pared de la casete, espuma en la superficie del fluido, radiación infrarroja del ambiente y transmisión a través del menisco en la pared de la casete. Este problema es provocado por la forma cónica del haz que emana de cada LED, la disposición horizontal de los conjuntos de LED y receptores, y la suma, antes del análisis por el controlador del sistema, de las señales recibidas por los receptores de fototransistor. Los haces cónicos de los LEDs se solapan en el mismo plano, lo que permite que la energía transmitida desde un LED alcance más de un receptor de fototransistor. Debido a que las energías recibidas por los receptores individuales se suman entre sí antes de que el sistema de control interprete las señales recibidas, no es fácilmente posible detectar la presencia de un LED que no funcione. Además, los haces cónicos de los LEDs proporcionan algo de energía que incide en la interfaz de fluido/aire en un ángulo significativamente mayor que los 10º con la horizontal bajo las cuales el eje central de la energía en la interfaz. Parte de la energía de los LEDs puede incluso incidir en la interfaz en un ángulo que es mayor que el ángulo crítico de una interfaz de agua/aire de 41,2º con la horizontal. Por tanto, en tales casos, parte de la energía del conjunto de LED puede fugarse a través de la interfaz de fluido/aire incluso cuando los ejes centrales de los haces de los LEDs bisequen la interfaz.

En una publicación Feinwerktechnik und Messtechnik 99 (1-2), 31-33 (enero 1991), se describe un sistema que utiliza la difracción de la luz dentro de un fluido para detectar la presencia o ausencia del fluido. De forma similar, el documento JP56155815 utiliza tal difracción de la luz para detectar una interfaz de fango en un fluido sobrenadante. El documento US-A-4773897 describe un sistema en el que la presencia de un fluido ocluye una trayectoria de transmisión, absorbiendo así cualquier señal incidente sobre un receptor dispuesto de forma directamente opuesto a un emisor.

Una técnica de detección óptica de un nivel de un líquido que utiliza reflexión y refracción internas se describe en el documento DE-A-1 904 568. Un receptor de luz se sitúa ligeramente por encima del nivel del emisor de luz, emitiéndose y recibiéndose luz a través de las rendijas horizontales. Cuando una porción del cono de la luz emitida incide en la superficie del líquido en un ángulo que provoca la reflexión interna, se disminuye la luz recibida. Se dice que parte de la disminución procede de que se refleja luz hacia fuera del menisco en los lados del receptáculo, en vez de hacerlo en la superficie del líquido. Además, parte de la disminución del haz recibido es provocada aún por la atenuación debida a la presencia de líquido en la línea directa entre el emisor y el receptor. Esta técnica no parece confiar completamente en los fenómenos de reflexión y refracción interna total en la interfaz de líquido/aire para medir el nivel de fluido.

Sumario de la invención

En consecuencia, la presente invención proporciona un aparato y un método según se detalla en las reivindicaciones adjuntas.

La presente invención resuelve muchas de las deficiencias asociadas con sistemas del tipo utilizado en el STTO. Una realización preferida de la presente invención emplea un conjunto de cuatro LEDs infrarrojos y un conjunto de cuatro receptores de fototransistor, estando cada LED y cada fototransitor montados dentro de un deflector de luz. Los LEDs se sitúan en un conjunto sustancialmente vertical justo en el exterior de una pared lateral de la casete. La línea vertical en la que se disponen los LEDs es sustancialmente paralela a la dirección en la que la interfaz de fluido/aire se mueve dentro de la casete. Los LEDs están orientados hacia arriba en un ángulo de aproximadamente 20º con la horizontal. Un conjunto correspondiente sustancialmente vertical de cuatro receptores de fototransistor está montado en el exterior de la casete enfrente de los LEDs de tal manera que cada uno de los receptores está orientado hacia su correspondiente LED.

La energía de cada LED es probable que incida, si no es bloqueada por la interfaz de fluido/aire, solamente sobre su correspondiente receptor debido a que se deflectan los LEDs y los receptores. Para evitar además que la energía de un LED alcance un receptor distinto de su correspondiente receptor, los LEDs se someten a ciclos de encendido y apagado en una secuencia tal que sólo esté encendido un LED en cada momento. Por tanto, el sistema de control puede analizar por separado la señal recibida por cada receptor para determinar si la energía procedente de cada LED ha pasado a través de la interfaz de fluido/aire. La deflexión en los LEDs y los receptores permite también que los LEDs sean dirigidos hacia arriba a alrededor de 20º con la horizontal en vez del ángulo de 10º con la horizontal del sistema STTO debido a la que la energía de dispersión del haz cónico de los LEDs es menos probable que choque con la interfaz de fluido/aire en un ángulo mayor de 41,2º con la horizontal. Este ángulo nominal de transmisión de 20º proporcionada a cada par LED/receptor inherentemente más margen con el que rechazar señales anómalas provocadas por burbujas de aire dentro de la casete, espuma sobre la superficie del fluido, y el menisco de fluido, entre otras condiciones.

La posición del nivel de fluido sobre una gama de ubicaciones y el régimen de cambio promediado en el tiempo de la posición del nivel de fluido pueden determinarse porque los conjuntos de LED y de receptores están situados en una línea sustancialmente paralela a la dirección en la que cambia el nivel de fluido. Sobre la base de tal información, el controlador puede controlar de forma más precisa el volumen de fluido dentro de la casete. Además, el sistema puede percibir y corregir los fallos que tienen lugar en los conjuntos de LED y receptores. Por ejemplo, si uno de los LEDs deja de transmitir, el sistema puede utilizar la información generada por los tres pares restante de LED/receptores para detectar ese fallo y percibir aún el nivel de fluido en la casete.

Por tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato para detectar ópticamente el nivel de fluido en una casete quirúrgica oftálmica sobre una gama de posibles localizaciones.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un aparato para detectar ópticamente el nivel de fluido en una casete quirúrgica oftálmica sin instrumentación dentro de la casete.

Otro objetivo aún de la presente invención es proporcionar un aparato para detectar ópticamente el nivel de fluido en una casete quirúrgica oftálmica que reduzca la generación de lecturas falsas del detector.

Otros objetivos, características y ventajas de la presente invención, resultarán evidentes con referencia a la descripción detallada, los dibujos y las reivindicaciones que siguen.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva de una casete quirúrgica transparente que puede utilizarse junto con una realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista en sección transversal de la cámara de detección del nivel de fluido de la casete mostrada en la figura 1 cuando la cámara está casi llena de fluido y una representación simplificada de las fuentes radiantes, la energía radiante transmitida y los receptores de una realización de la presente invención.

La figura 3 es la vista en sección transversal de la figura 2, pero con la interfaz de fluido/aire bloqueando la energía radiante emitida por la fuente radiante más superior.

La figura 4 es la vista en sección transversal de la figura 2, pero con la interfaz de fluido/aire bloqueando la energía radiante emitida por la fuente radiante más inferior.

La figura 5 es la vista en sección transversal de la figura 2, pero con la interfaz de fluido/aire situada debajo de sustancialmente toda la energía emitida por las fuentes radiantes.

La figura 6 es una vista detallada de la energía radiante emitida por la fuente radiante más superior de la figura 3.

Descripción detallada de los dibujos

Como se ve mejor en la figura 1, en una realización que puede utilizarse con la presente invención, la casete 10 consta generalmente de un alojamiento 12, un tubo de bomba peristáltica 16, una lumbrera de vacío 32 y tuberías gemelas de aspiración 18. El alojamiento 12 está hecho preferiblemente de plástico transparente y contiene una cámara 20. Cuando se monta en una consola quirúrgica (no mostrada), la casete se orienta como se muestra en la figura 1, con las tuberías de aspiración 18 por encima de la cámara 20 y el tubo 16 de la bomba por debajo de la cámara 20. La presión negativa o vacío se introduce en la cámara 20 a través de la lumbrera de vacío 32. El fluido que se aspira de la zona quirúrgica entra en la cámara 20 a través de las tuberías de aspiración 18. El fluido fluye fuera de la cámara 20 a través del tubo 16 de la bomba y se deposita en una bolsa de drenaje (no mostrada) que puede fijarse al alojamiento 12 mediante el uso de ganchos 26. La cámara 30 de detección del nivel de fluido es una extensión de la cámara 20, de tal forma que el nivel de fluido dentro de la cámara 30 de detección del nivel de fluido se corresponda exactamente con el nivel de fluido de la cámara 20. Un generador de vacío (no mostrado) y una cabeza de rodillo de bomba peristáltica (no mostrada) junto con los sistemas de control apropiados (no mostrados) pueden utilizarse para controlar los flujos de fluido a través del tubo 16 de la bomba y las tuberías de aspiración 18 para variar el nivel de fluido dentro de la cámara 30 de detección del nivel de fluido. Las casetes 10 de diversos tipos pueden instalarse en la consola quirúrgica, dependiendo del tipo de operación quirúrgica a realizar o del cirujano que esté realizando la cirugía de forma que se optimizan las prestaciones de la consola quirúrgica. Sin embargo, cada tipo de casete 10 debe tener la cámara 30 de detección del nivel de fluido de una forma que coincida con el soporte físico de detección del nivel de fluido descrito en la exposición de las figuras 2-5 que sigue inmediatamente a continuación.

La figura 2 muestra la cámara 30 de detección del nivel de fluido con la lumbrera 32. La cámara 30 de detección del nivel de fluido está orientada como se muestra en la figura 1. Un conjunto de LED 50 va montado dentro de la consola quirúrgica (no mostrada). El conjunto de LED 50 en la realización ilustrada comprende generalmente un conjunto deflector de fuente 52 y LEDs 53-56, cada uno de los cuales emite un haz infrarrojo representado, por ejemplo, por un eje de emisión central 57 para el LED 53. Después de pasar a través de la pared 51 de la casete, el eje de emisión central 57 se refracta ligeramente hacia el eje de transmisión central 57''. En la figura 2, el haz infrarrojo emitido por cada uno de los LEDs 53-56 es transmitido a través de la pared 51 de la casete, el fluido 42 y la pared 61 de la casete debido a que la interfaz de fluido/aire 40 está por encima del haz emitido por el LED 53, el LED superior de los LEDS 53-56. Una exposición más detallada del comportamiento de los haces infrarrojos a través de la pared 51 de la casete y en la cámara 30 de detección del nivel de fluido se incluye en conexión con la figura 6. El conjunto de LED 50 está fijado a la consola quirúrgica de tal forma que la pared 51 de la casete esté en estrecha proximidad a los LEDs 53-56 cuando se instale la casete 10 en la consola quirúrgica. Las figuras 2-5 representan una realización de cuatro LEDs de la presente invención pero dos o tres o más de cuatro LEDs (u otras fuentes radiantes adecuadas) pueden incluirse en el conjunto de LED 50 sin apartarse del alcance de la invención. Las figuras 2-5 representan el conjunto deflector de fuente 52 como una sola unidad para los cuatros LEDs 53-56 pero pueden utilizarse también deflectores de fuente independientes para cada uno de los LEDs 53-56. Además, los LEDs 53-56 no necesitan disponerse en una tubería o en el mismo lado de la cámara 30 de detección del nivel de fluido. Los LEDs 53-56 pueden estar desplazados también uno con respecto a otro en direcciones diferentes de la vertical (junto con el desplazamiento requerido en la dirección vertical) y pueden situarse en diferentes lados de la cámara 30 de detección del nivel de fluido. Por supuesto, los receptores 63-66 necesitarán ser recolocados análogamente de manera que puedan recibir energía de sus correspondientes LEDs. Tales posiciones alternativas para los LEDs y los receptores pueden permitir una reducción del espaciamiento vertical entre los pares de LED/receptores, lo que incrementaría la resolución con la que podría medirse la posición de la interfaz de fluido/aire 40. El posicionamiento de los LEDs en diferentes paredes de la casete permitiría que el sistema determinara si la casete estaba inclinada en un ángulo con respecto a su orientación preferida debido a que el ángulo de incidencia en la interfaz de fluido/aire para la energía emitida por los LEDs en una pared sería diferente del ángulo de incidencia para la energía emitida de los LEDs en otra pared si la casete estuviera inclinada.

El conjunto de receptores 60 se muestra situado justo en el exterior de la pared 61 de la casete que es opuesta a la pared 51 de la casete. Los receptores 63-66 son preferiblemente fototransistores que corresponden a los LEDs 53-56, respectivamente. Los receptores 63-66 están montados preferiblemente en el conjunto deflector 62 de los receptores y reciben la energía emitida por los LEDs 53-56, respectivamente. El conjunto deflector 62 de los receptores puede comprender deflectores separados como se describe anteriormente en relación con el conjunto deflector de fuente 52. Las posiciones de los receptores 63-66 pueden variarse de una manera similar a la manera en la que pueden variarse las posiciones de los LEDs 53-56 en tanto los receptores 63-66 estén situados para recibir energía de sus correspondientes LEDs.

Como se utiliza aquí, la "trayectoria de transmisión" para un par de LED/receptor particular significa la trayectoria sobre la cual se desplaza el centro del haz de energía emitida por el LED hasta que es recibido por el receptor. Las trazas 73, 74, 75, 76 de la figura 2 corresponden sustancialmente a las trayectorias de transmisión para los pares LED/receptor 53/63, 54/64, 55/65, 56/66, respectivamente. Las trazas 73, 74, 75, 76 no son líneas perfectamente rectas debido a la refracción que tiene lugar en las interfaces entre: (i) el aire y la pared 51de la casete, (ii) la pared 51 de la casete y el fluido 42 o el aire dentro de la cámara 30 de detección del nivel de fluido, (iii) el fluido 42 o el aire dentro de la cámara 30 de detección del nivel de fluido y la pared 61 de la casete, y (iv) la pared 61 de la casete y el aire. El efecto total de la refracción en estas interfaces requiere que cada receptor correspondiente 63-66 esté situado ligeramente más bajo de lo que se requeriría de otra manera como se muestra por el desplazamiento 70. El desplazamiento total 70 es ligeramente mayor cuando, por ejemplo, la traza 73 pasa a través del fluido 42 que cuando la traza 73 pasa a través del aire dentro de la cámara 30 de detección del nivel de fluido. Para acomodar esta diferencia en los desplazamientos, los receptores 63-66 están situados de preferencia aproximadamente a medio camino entre las posiciones de desplazamiento teóricamente perfectas para la transmisión a través del fluido 42 y el aire.

La figura 3 representa la interfaz de fluido/aire 40 bloqueando la energía emitida por el LED 53 de tal forma que el receptor 63 no recibe esencialmente señal. La figura 4 representa la interfaz de fluido/aire 40 bloqueando la energía emitida por el LED 56 de tal forma que el receptor 66 no recibe señal. Esta es la posición de equilibrio preferida de la interfaz de fluido/aire 40. La figura 5 representa la interfaz de fluido/aire 40 sin bloquear la energía emitida por los LEDs 53-56 de tal manera que todos los receptores 63-66 reciben señales. Se espera esta posición de la interfaz de fluido/aire 40 (o incluso inferior a la mostrada) cuando la casete 10 es instalada en primer lugar en la consola quirúrgica.

La figura 6 es una vista en sección transversal detallada de la cámara 30 de detección del nivel de fluido rodeando inmediatamente al LED 53 cuando la interfaz de fluido/aire 40 está situada para bloquear la energía del LED 53. El LED 53 se dirige hacia arriba de tal manera que el eje de emisión central 57 está en un ángulo \gamma de entre 0º y 41,2º con la horizontal, prefiriéndose aproximadamente entre 5º y 35º con la horizontal, siendo más preferido entre aproximadamente 10º y 30º con la horizontal y siendo lo más preferido alrededor de 20º con la horizontal. El deflector de fuente 52 es suficientemente estrecho para bloquear la transmisión de toda la energía que se emite en un ángulo de más de \alpha de aproximadamente 5º con el eje de emisión central 57. Por tanto, el haz emitido por el LED 53 se define por el rayo limítrofe superior 58 de la emisión y el rayo limítrofe inferior 59 de la emisión, y el ángulo entre los rayos 58 y 59 no es mayor que aproximadamente 10º. Cuando el haz emitido por el LED 53 encuentra la pared 51 de la casete, el haz se refracta hacia abajo aproximadamente 7º como se representa por el rayo limítrofe superior 58', el eje central 57 y el rayo limítrofe inferior 59'. Cuando el haz encuentra el otro lado de la pared 51 de la casete, el haz se refracta hacia arriba aproximadamente 2º como se ilustra por el rayo limítrofe de transmisión superior 58'', el eje de transmisión central 57'' y el rayo limítrofe de transmisión inferior 59''. El ángulo de incidencia resultante \beta en el que el eje de transmisión central 57'' incide en la interfaz de fluido/aire 40 es de aproximadamente 15º. El ángulo de incidencia del rayo de transmisión superior 58'' es de aproximadamente 20º (aproximadamente \beta + \alpha), y el ángulo de incidencia del rayo limítrofe de transmisión inferior 59'' es aproximadamente 10º (aproximadamente, \beta - \alpha). Debido a que todos los ángulos de incidencia son menores que el ángulo crítico de 41,2º (cuando se mide desde la horizontal), casi nada de la energía del LED 53 penetra en la interfaz de fluido/aire 40. El menisco, la espuma en la superficie del fluido 42, la salpicadura del fluido 42, la inclinación de la casete 10 y las burbujas de aire dentro del fluido 42 o sobre las paredes 51 ó 61 de la casete crean todas ellas variaciones locales en las relaciones angulares entre el haz infrarrojo y la interfaz de fluido/aire 40 descritas inmediatamente antes, que pueden dar lugar a que una pequeña cantidad de energía sea transmitida a través de la interfaz 40 de fluido/aire. Sin embargo, la presente invención emplea deflectores de fuente 52, deflectores de receptor 62 y ciertas técnicas de control descritas más completamente a continuación para rechazar estas y otras señales anómalas.

Los deflectores de fuente 52 y los deflectores de receptor 62 evitan que los receptores 63-66 indiquen de forma falsa que han recibido energía de sus correspondientes LEDs. Algunas fuentes de lecturas falsas incluyen la recepción de energía del LED erróneo (diafonía) y de fuentes infrarrojas del ambiente. Algunas fuentes de diafonía son la reflexión o refracción impredecibles de energía emitida desde los LEDs 53-56 provocadas por, entre otras causas, burbujas de aire en el fluido 42 o en las paredes 51 ó 61 de la casete, el miembro del fluido 42 en donde la interfaz de fluido/aire 40 hace contacto con las paredes 51 y 61 de la casete, la espuma sobre la interfaz de fluido/aire 40, la salpicadura de fluido 42 o la inclinación extrema de la casete 10. Las fuentes comunes de infrarrojo del ambiente incluyen unidades de control remoto por infrarrojos y bombillas de luz incandescente. Los deflectores de fuente 52 y los deflectores de receptor 62 evitan efectivamente casi todas las señales falsas por el infrarrojo del ambiente y muchas señales falsas creadas por diafonía.

Sin embargo, para evitar además los errores provocados por diafonía, el sistema de control hace que los LEDs 53, 54, 55 y 56 se sometan secuencialmente a ciclos de encendido y apagado de forma que sólo un LED esté encendido en un momento particular. La cantidad de tiempo que cada LED está encendido se determina por el tiempo requerido para que los receptores 63-66 se enciendan completamente en respuesta a la recepción de energía (aproximadamente un milisegundo en una realización preferida). La cantidad de tiempo que todos los LEDs están apagados (por ejemplo, el tiempo entre el apagado del LED 53 y el encendido del LED 54) viene determinada por el tiempo requerido para que los receptores 63-66 vuelvan a su estado de reposo (apagado) (aproximadamente dos milisegundos en una realización preferida). Aproximadamente cada 100 milisegundos, el sistema de control hace que cada uno de los LEDs 53-56 se realice en ciclos de encendido y apagado inmediatamente antes y después de que se encienda cada uno de los LEDs 53-56, y el sistema de control sondea cada uno de los correspondientes receptores 63-66 respectivamente para determinar si el receptor estaba apagado antes de que LED llegara a encenderse, y luego encendido después de que el LED llegara a encenderse. Este esquema de encender solamente un LED en cada momento y sondear los receptores antes y después de que los LEDs se enciendan, permite al sistema de control rechazar las señales falsas de encendido y apagado recibidas por cualquier receptor particular.

Si el sistema de control determina que un receptor debería haberse encendido pero no fue así, entonces la interfaz de fluido/aire 40 debe haber bloqueado la señal del correspondiente LED. Por tanto, la nueva posición de la interfaz de fluido/aire 40 es conocida dentro de un margen aceptable. Dependiendo de la nueva posición de la interfaz de fluido/aire 40 en comparación con su posición previa, el sistema de control bombea fluido 42 desde la cámara 20 o permite que entre más fluido. La figura 4 representa la posición de equilibrio preferida de la interfaz de fluido/aire 40 de tal forma que interfiera con la energía emitida por el LED 56 y, por tanto, con la recepción de la energía por el receptor 66. Después de conseguir la posición de equilibrio mostrada en la figura 4, el sistema de control desconecta la bomba peristáltica y permite recoger fluido en la cámara 20. Como contraste, si el sistema de control detecta la interfaz de fluido/aire 40 con cualquiera de los pares de LED/receptor 53/63, 54/64 ó 55/65, o si la interfaz de fluido/aire 40 se eleva para permitir el paso de la traza 76 al receptor 66, entonces el sistema de control conecta la bomba peristáltica y drena fluido 42 desde la cámara 20 hasta que se consigue de nuevo la posición de equilibrio.

Cuando se instala primero una casete en la consola quirúrgica, el sistema de control intenta automáticamente bombear fluido desde la cámara 20. Si, después de alrededor de 10 segundos, no se detecta una interfaz de fluido/aire, se supone que la cámara 20 está vacía y se permite que se acumule fluido hasta que se alcanza la posición de equilibrio mostrada en la figura 4. Si, durante este periodo de bombeo descendente inicial, la interfaz de fluido/aire es detectada por el par de LED/receptor 53/63, se supone entonces la cámara 20 ha estado llena y se bombea hacia abajo a la posición de equilibrio. Una vez que se consigue el equilibrio, el sistema de control funciona como se describe inmediatamente más arriba.

En una realización alternativa de la presente invención, los receptores 63-66 pueden situarse de tal forma que reciban energía únicamente cuando la energía es reflejada hacia abajo la interfaz de fluido/aire 40. En tal realización alternativa, los LEDs 53-56 estarán situados como se muestra en las figuras 2-5, pero los receptores 63-66 se moverían más hacia abajo y estarían angulados con sus extremos abiertos que miran hacia arriba en un ángulo de aproximadamente 20º. Por tanto, la interfaz sería detectada por la presencia de una señal recibida en vez de por la ausencia de una señal.

Claims (12)

1. Aparato para medir el nivel de un fluido (42) contenido dentro de un depósito de fluido (30) que tiene paredes (51, 61) transparentes a la energía radiante, en el que una pluralidad de fuentes de energía radiante (53-56) está situada fuera de una pared lateral del depósito, y una pluralidad correspondiente de receptores de energía radiante (63-66) está situada fuera del depósito enfrente de las fuentes de energía radiante respectivas (53-56), en pares, de tal forma que cada uno de los receptores está apuntado a lo largo de una trayectoria de transmisión (73-76) de un haz emitido de energía apuntada hacia arriba a través del depósito, en el que un haz de energía radiante transmitido hacia arriba desde una fuente, si no se deflecta por la interfaz de fluido/aire (40) por reflexión interna total, incide sobre su correspondiente receptor, en el que un sistema de control está adaptado para analizar por separado la ausencia de una señal recibida por cada receptor para determina si la energía de una fuente ha sido bloqueada por la interfaz de fluido/aire, para indicar la posición de la interfaz de fluido/aire, caracterizado porque se deflecta (52, 62) cada fuente de energía radiante (53-56) y cada receptor de energía radiante (63-66) de manera que el haz emitido por cada una de las fuentes de energía radiante incida solamente sobre su correspondiente receptor para evitar diafonía, porque cada una de las fuentes de energía radiante (53-56) está apuntada hacia arriba en un ángulo de aproximadamente 20º con respecto a la horizontal, porque las fuentes de energía (53-56) están espaciadas verticalmente una de otra, y porque los receptores de energía (63-66) están espaciados verticalmente uno de otro.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que el posicionamiento de la pluralidad de fuentes de energía (53-56) se encuentra en una línea vertical en un lado del depósito.

3. Aparato según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que cada uno de los receptores (63-66) está apuntado hacia abajo en dirección a una fuente de energía correspondiente en un ángulo de aproximadamente 20º con respecto a la horizontal.

4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende: (a) un conjunto deflector de fuente (52) dispuesto para bloquear la energía que se emite por su correspondiente fuente radiante (53-56) en un ángulo mayor que alrededor de 5 grados con respecto a dicha trayectoria de transmisión (73-76), y (b) un conjunto deflector de receptor (62) dispuesto para bloquear la energía que es recibida por su correspondiente receptor (63-66) desde un ángulo mayor que alrededor de 5 grados con respecto a dicha trayectoria de transmisión (73-76).

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el sistema de control está adaptado para realizar en ciclos de encendido y apagado de las fuentes radiantes (53-56) en una secuencia tal que sólo una fuente radiante esté encendida en cada momento.

6. Aparato para medir el nivel de un fluido (42) contenido dentro de un depósito de fluido (30) que tiene paredes (51, 61) transparentes a la energía radiante, en el que una pluralidad de fuentes de energía radiante (53, 63) está situada fuera de una pared lateral del depósito, y una correspondiente pluralidad de receptores de energía radiante (63-66) está situada fuera del depósito enfrente de las fuentes de energía radiante respectivas (53-56), en pares, de tal forma que cada uno de los receptores esté apuntado a lo largo de una trayectoria de transmisión (73-76) de un haz emitido de energía apuntada hacia arriba a través del depósito, caracterizado porque se deflectan (52, 62) cada fuente de energía radiante (53-56) y cada receptor de energía radiante (63-66) de manera que el haz emitido por cada una de las fuentes de energía radiante incida solamente sobre su correspondiente receptor con objeto de evitar diafonía, porque cada una de las fuentes de energía radiante (53-56) está apuntada hacia arriba en un ángulo de aproximadamente 20º con respecto a la horizontal, porque las fuentes de energía (53-56) están espaciadas verticalmente una de otra, porque los receptores de energía (63-66) están espaciados verticalmente uno de otro, y porque un haz de energía radiante transmitido hacia arriba desde una fuente, si es deflectado por la interfaz de fluido/aire (40) por reflexión interna total, incide sobre su correspondiente receptor, en el que dicho sistema de control está adaptado para analizar por separado la presencia de una señal recibida por cada receptor para determinar si la energía de una fuente ha sido reflejada por la interfaz de fluido/aire, para indicar la posición de la interfaz de fluido/aire.

7. Aparato según la reivindicación 6, en el que cada uno de los receptores (63-66) está apuntado hacia arriba en un ángulo de aproximadamente 20º con la horizontal, de tal forma que éstos reciban energía únicamente cuando la energía es reflejada hacia abajo por la interfaz de fluido/aire en el depósito.

8. Método para la medición del nivel de un fluido (42) contenido dentro de un depósito de fluido (30) que tiene paredes (51, 61) transparentes a la energía radiante, en el que una pluralidad de fuentes de energía radiante (53-56) está situada fuera de una pared lateral del depósito, y una pluralidad correspondiente de receptores de energía radiante (63-66) está situada fuera del depósito enfrente de las fuentes de energía radiante respectivas (53-56), en pares, de tal forma que cada uno de los receptores está apuntado a lo largo de una trayectoria de transmisión (73-76) de un haz emitido de energía apuntada hacia arriba a través del depósito, en el que un haz de energía radiante transmitida hacia arriba desde una fuente, si no es deflectado por la interfaz de fluido/aire (40) por reflexión interna total, incide sobre su correspondiente receptor, en el que un sistema de control está adaptado para analizar por separado la ausencia de una señal recibida por cada receptor para determinar si la energía de una fuente ha sido bloqueada por la interfaz de fluido/aire, para indicar la posición de la interfaz de fluido/aire, caracterizado por deflectar (52, 62) cada fuente de energía radiante (53-56) y cada receptor de energía radiante (63-66) de forma que el haz emitido por cada una de las fuentes de energía radiante incida únicamente sobre su receptor correspondiente para evitar diafonía, apuntar cada una de las fuentes de energía radiante (53-56) hacia arriba en un ángulo de aproximadamente 20º con respecto a la horizontal, situar las fuentes de energía (53-56) con un espaciamiento vertical entre cada una de ellas, y situar los receptores de energía (63-66) con un espaciamiento vertical entre cada uno de ellos.

9. Método según la reivindicación 8, en el que el posicionamiento de la pluralidad de fuentes de energía (53-56) está en una línea vertical en un lado del depósito.

10. Método según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que cada uno de los receptores (63-66) es apuntado hacia abajo en dirección a una fuente de energía correspondiente en un ángulo de aproximadamente 20º con respecto a la horizontal.

11. Método para la medición del nivel de un fluido (42) contenido dentro de un depósito de fluido (30) que tiene paredes (51, 61) transparentes a la energía radiante, en el que una pluralidad de fuentes de energía radiante (53-56) está situada fuera de una pared lateral del depósito, y una pluralidad correspondiente de receptores de energía radiante (63-66) está situada fuera del depósito enfrente de las fuentes de energía radiante respectivas (53-56), en pares, de tal forma que cada uno de los receptores esté apuntado a lo largo de una trayectoria de transmisión (73-76) de un haz emitido de energía apuntada hacia arriba a través del depósito, caracterizado porque comprende deflectar (52, 62) cada fuente de energía radiante (53-56) y cada receptor de energía radiante (63-66) de forma que el haz emitido por cada una de las fuentes de energía radiante incida únicamente sobre su correspondiente receptor para evitar diafonía, apuntar cada una de las fuentes de energía radiantes (53-56) hacia arriba en un ángulo de aproximadamente 20º con respecto a la horizontal, situar las fuentes de energía (53-56) con un espaciamiento vertical entre cada una de ellas, situar los receptores de energía (63-66) con un espaciamiento vertical entre cada uno de ellos, y transmitir un haz de energía radiante hacia arriba desde una fuente, de tal manera que éste, si se deflecta por la interfaz de fluido/aire (40) por reflexión interna total, incide sobre su correspondiente receptor, en el que dicho sistema de control está adaptado para analizar por separado la presencia de una señal recibida por cada receptor para determinar si la energía de una fuente ha sido reflejada por la interfaz de fluido/aire, para indicar la posición de la interfaz de fluido/aire.

12. Método según la reivindicación 11, en el que cada uno de los receptores (63-66) es apuntado hacia arriba en un ángulo de aproximadamente 20º con respecto a la horizontal, de tal manera que éstos reciban energía únicamente cuando ésta es reflejada hacia abajo por la interfaz de fluido/aire en el depósito.