CN105407843B - 循环孔流量调节器系统 - Google Patents

Abstract

循环孔流量调节器系统，在手术中有效抑制阻塞后涌流地控制从体腔中离开的流量，由安装在连接手术探针的抽吸口与真空源的流体路径中的可调节流体孔、将被插入体腔中的探针组成。可通过由控制器驱动的致动器部分的动作改变流体孔横截面积。控制器命令致动器在循环中改变横截面积。孔尺寸变化的各循环都包括横截面积大幅减少的至少一个区段。横截面积大幅减少的各循环的区段可包括孔的瞬间完全闭合。流体孔变化的循环被编程为在快到足以产生基本上稳定的流速，具有最小流量脉动和压力脉动时出现。穿过系统的流速是真空源真空水平的函数，可通过调节真空水平来调整。流速还是横截面积的RMS值的函数且可通过调节每一个循环的波形幅度来调整。

Description

循环孔流量调节器系统

相关申请的交叉引用

本申请要求本发明人提交的以下临时专利申请的权益：

1)2013年6月4日提交的USPTO临时专利申请序列号61830792

2)2013年10月31日提交的USPTO临时专利申请序列号 61897827

技术领域

本发明涉及外科手术，具体地涉及改善的流量调节系统，其可在眼部手术中被有利地使用。

背景技术

各种当代外科手术都需要抽吸流体，流体可能包含固态或半固态组织或其他碎片。在许多情况下，可能需要从体腔中诸如从眼睛的晶状体囊内或关节诸如肩或膝中的空腔内抽吸流体。通常希望在此类外科手术期间在体腔内保持环境压力或超环境压力。例如，人类眼睛的晶状体可产生影响患者视力的白内障病症。在通常被称为超声乳化的手术中有时移除或置换白内障晶状体。超声乳化手术通常用超声驱动的手术探针执行，探针被用来破坏眼睛的晶状体囊内的晶状体。通过联接到手持件并且突出到晶状体囊中的抽吸管路来移除被破坏的晶状体。手持件具有带有尖端的探针，尖端通过角膜中的切口插入。手持件通常包含多个超声换能器，超声换能器将电力转化成尖端的机械振动。尖端的具有开口，开口与抽吸管路流体连通。尖端的远端还可具有套筒，套筒具有与冲洗管路流体连通的开口。冲洗管路通常连接到流体的加压源，加压源可向手术部位提供冲洗流体。尖端的振动将晶状体破坏成小碎片。也可在不使用任何超声功率的情况下使用常规超声手持件或可最终包含冲洗端口的专用抽吸探针来抽吸晶状体碎片，冲洗端口更常被称为冲洗/抽吸并且其存在关于后面所述的流量控制和真空涌流的顾虑。通过尖端上的抽吸开口将晶状体碎片和冲洗流体抽入抽吸管路中。如果可在手术期间在晶状体囊和眼睛的前房内保持超环境压力，超声乳化更可能成功。然而，在清理抽吸管路的远端防止被固态或半固态组织短暂阻塞之后，可产生流体涌流。这种流体涌流，也被称为阻塞后涌流，可导致通过手术探针的远端开口的瞬时抽吸流速可瞬间超过通过冲洗管路的流速，从而导致眼房的不稳定性和最终周围组织的塌陷。这种不稳定性和塌陷可损害眼睛手术的安全性，带有对眼睛的晶状体囊的后方的潜在的不期望的损害，和/或不期望地将内皮细胞远离角膜并且朝向手持件的尖端的远端抽动。另一方面，过高的冲洗流速可不期望地移动内皮细胞远离角膜，或不期望地导致内皮细胞被抽吸出眼睛。通常使用大约350mmHg的真空压力来执行常规超声乳化手术。存在对增加真空压力以有助于更快地抽吸晶状体碎片并且使用更少的辅助能量诸如超声的期望。因为超声可刺激眼睛，所以需要降低超声工作量。此外，在许多白内障手术中飞秒激光辅助白内障手术(FLACS)的最近引入允许激光引起晶状体材料的显著软化，从而使得不必使用超声能量，仅依赖激光软化的晶状体组织材料的抽吸。因此，存在对施加超过500mmHg的真空以改善抽吸的功效从而减少在眼内输送的超声的量，或安全地并且有效地的抽吸超声乳化的、激光软化的晶状体材料或最初柔软的晶状体材料的期望。然而，此更高的真空加剧与阻塞后流体涌入手术探针中相关联的手术风险。还例如，一些整形外科医疗手术产生必须从关节内诸如肩或膝中的空腔移除的颗粒或其他碎片。为了移除此类颗粒，外科医生可将抽吸管联接到手术部位。抽吸管，其从主体牵拉碎片，通常被连接到罐，该罐被连接到与墙上吸入装置连接的吸入管。为了确保手术部位在手术期间正确地扩张，通常将相对大量的冲洗流体引入到身体以持续地冲洗手术部位，并且通常需要输液泵来抵消由医院真空管路产生的高流量。将此种量的冲洗流体引入身体可导致不期望的或过量的冲洗流体溢出到周围组织中。另外，当吸入管路被固态或半固态组织阻塞时可产生阻塞后涌流。此类阻塞后涌流可导致基本上超过冲洗流体的流速的通过医院真空管路的瞬时抽吸流速，并且从而导致低于环境的压力被瞬间施加到周围组织。瞬间低于环境压力条件可导致体腔局部塌缩、对在抽吸管的远端附近的组织造成损害和/或将不期望的组织或流体被抽向抽吸管的远端。外科手术抽吸系统可被设计成允许外科医生通过按下附接到该系统的回流开关或球来暂时反转抽吸流的方向。例如，如果组织被朝向外科医生并不期望被抽引的抽吸管或手持件的远侧尖端(例如外科医生并不希望被远侧尖端损坏的组织)抽引，那么外科医生可这么做。外科医生还可引发回流以清理或移走在抽吸管或手持件的远侧尖端处的阻塞。当代阻塞后涌流限制器可限制抽吸系统内的真空涌流，但仅当由真空泵创造的真空被限制在考虑到涌流限制器的直径和长度的安全水平时进行限制。例如，考虑到眼科中所用的针和管的典型尺寸，将由500mmHg真空产生的流量大于250cc/min，其可不合需要地使眼睛塌缩。因此，使用文丘里泵的现有技术系统必须控制适度的真空水平，例如低于300mmHg，除非使用的是非常小的针孔。此类适度的真空水平显著地限制此类系统中的可用的未阻塞流。因此，此类涌流限制器通常不与蠕动泵一起使用，蠕动泵将响应于抽吸尖端的阻塞来显著地增加压力差。在当代抽吸系统中，响应于阻塞的压力上升的缺乏限制了系统抽吸大型组织颗粒的能力。另外，内嵌式涌流限制器可减小在不存在阻塞时，甚到当外科医生优选更高的流速来将某些组织朝尖端的远端抽引(而不是将尖端的远端向组织移动)时的最大流速。另外，内嵌式涌流限制器可不期望地减小最大回流流速。

因此，希望提供抽吸管路流量调节器系统，其在外科手术期间通过限制系统中的真空涌流来在体腔内保持稳定的环境压力或超环境压力。

例如，希望提供抽吸管路流量调节器系统，其被构造成使得通过抽吸管路流出体腔的流速不极大地(或在长时期内)超过进入体腔的流速。在白内障手术中，例如，抽吸流应足以快速地接合并从眼睛中抽吸晶状体颗粒，然而在阻塞的情况下，在抽吸管路中创造的高真空可在阻塞破坏后暂时产生过高的流量，其可使眼睛塌缩并且产生损害。

还希望提供抽吸管路流量调节器系统，其在限制的或减小的通过冲洗管路的冲洗流体流速的情况下，甚至在使用可用的最高真空水平时安全地起作用。

还希望提供抽吸管路流量调节器系统，其可安全地采用抽吸泵可响应于阻塞来显著地增加相对真空的优点。

还希望提供抽吸管路流量调节器系统，其将在不存在阻塞的情况下允许高抽吸流速，并且在由操作者控制时允许具有回流特征。

还期望提供抽吸管路流量调节器系统，其可允许使用具有改善的安全性和功效的可获得的最大真空水平的优点。

还期望提供抽吸管路流量调节器系统，其允许操作者准确地控制来自手术部位的流速同时保持高真空水平以例如缓慢地但有力地抽吸组织碎片，从而减少补充组织破坏能量诸如超声乳化的使用的需要。

发明内容

公开了循环孔流量调节器系统以在通过手术探针的抽吸开口外科手术抽吸流体和组织碎片期间防止体腔的阻塞后不稳定性。流量调节器系统包括流量调节器阀门部分，其具有带有可调节横截面积的流体孔。流量调节器阀门具有阀室和可移动构件，两个零件协同以通过可移动构件和设置在阀室中的流体通道的入口之间重叠的程度来限定流体孔的尺寸。流量调节器阀门部分被插入流体路径中，流体路径将手术探针的抽吸开口与真空源相连接。致动器部分与流量调节器阀门部分连接，并且可操作来改变流体孔的横截面积。控制器向致动器部分提供命令信号以引起流体孔的横截面积变化的循环，其中每一个循环包括至少一个区段，其中流体孔的横截面积被大幅减少或最终闭合。孔尺寸变化的循环被设定成在足够高以至于通过手术探针产生基本上稳定的流量的频率下出现。流体和组织碎片可被从体腔中利用手术探针抽吸，而不会具有由手术探针抽吸开口的闭塞破坏所导致的流体涌流所导致的不稳定性。流速可通过以常规方式调节真空水平来调整。流速还可通过改变孔调制周期的幅度并且以此方式改变流量调节器系统的阀门部分内部的流体孔的横截面积的RMS值来调节。

附图说明

图1A是现有技术的外科手术抽吸系统的示意图。

图1B是包含本发明的循环孔流量调节系统的外科手术抽吸装置的示意图。

图1C是现有技术的手术手持件的外部方面的透视图。

图1D是暴露连续抽吸路径的来自图1C的手持件的侧视图。

图1E是并入超声乳化手术控制台的本发明的循环孔流量调节器系统的示意图。

图1F是来自图1C的手持件部分的展开图。

图2A是本发明的流量调节器系统的一个优选的旋转轴向实施方案的示意图。

图2B至图2D是来自图2A的流量调节器系统的示意图，其描绘可在操作期间出现的示例性孔横截面。

图3A至图3D是来自图2的流量调节器系统的模型的示意图。

图3E是示出可调节流体孔沿与图2B至图2D中所示的实例中的每一个匹配的流量调节器系统的一个旋转周期的横截面积的图。

图4A至图4K对应于循环孔流量调节器系统的图2中所示的旋转轴向实施方案的手术手持件中的一个实现方式的不同透视图、细节图和剖面图。

图5A至图5C详细示出包含具有设置在手术探针内部的阀门部分的流量调节器系统的另外的旋转实施方案的手术手持件中零件的内部布置。

图5D到图5G示出来自图5A的阀门部分的详细剖面图。

图6A至图6C示出部分地提供本发明的流量调节器系统的阀门部分的构成元件的手术探针的透视图和剖面图。

图7A至图7E描绘提供本发明的流量调节器系统的阀门部分的全部构成元件的手术探针的透视图和剖面图。

图8A至图8J示出包含本发明的流量调节器系统的完整阀门部分的另一个手术探针的透视图和剖面图。

图8K是包含本发明的流量调节器系统的“管内”阀门部分的手术手持件的展开图。

图8L是在比组织破坏致动器离手术探针更远的位置中包含本发明的阀门部分的手持件的内部部件的侧视图。

图8M是包含本发明的流量调节器系统的“探针内”阀门部分的手术手持件的展开图。

图9A和图9B是包含本发明的具有用横截面积的固定RMS值操作的可调节流体路径的实施方案的手持件的侧视图。

图9C是类似于图9A和图9B中所示的还包含允许操作者手动调整横截面积的RMS值的机构的手持件的侧视图。

图10A至图10E是本发明的循环孔流量调节器系统的振动实施方案的示意性表示。

图11A至图11J是表示具有窗口的可移动构件在一个完整的振动周期过程中相对于具有指示在每一个框架上所得的流体孔的横截面积的两个流体通道的阀体的位移的图的序列。

图12是示出在来自从图11 A至图11 J的实例在一个完整的振动周期过程中的孔横截面积的变化的图，其表示针对三个不同的线性振动幅度。

图13A至图13H对应于循环孔流量调节器系统的图10中所示的振动实施方案的手术手持件中的一个实现方式的不同透视图、细节图和剖面图。

图14A至图14D对应于本发明的流量调节器系统在冲洗/抽吸手术手持件中的一个实现方式的不同透视图、细节图和剖面图。

图15是描绘具有在不同频率下操作的本发明的循环孔流量调节器系统的手术探针的抽吸开口处的流量和压力测量值并且示出流量和压力脉动减少超过750CPM并且转换成在大于1500循环/分钟的操作频率下基本上稳定的流量的图。

图16A至图16E示出了流体孔开启和闭合的单个循环。

附图-参考标号

图例数字

60 循环孔流量调节器系统

62 循环孔流量调节器致动器部分

64 循环孔流量调节器阀门部分

68 组织破坏致动器

70 手术手持件

80 手术探针

82 抽吸口

84 探针轴

86 探针衬套

88 手术探针附接螺纹

90 冲洗阀

92 冲洗阀信号电缆

100 流体源

102 冲洗管路

104 冲洗探针

106 冲洗压力传感器

108 冲洗传感器电缆

109 直接流体路径

110 第一流体路径

111 抽吸管

114 可调节真空源

116 废液沉积装置

118 真空控制阀

120 排气阀

130 处理器

132 循环孔流量调节器控制器

134 组织破坏器驱动器

140 抽吸压力传感器

142 致动器电缆

143 流量调节器控制电缆

144 运动传感器电缆

146 组织破坏器驱动器电缆

150 晶状体切除术控制台

160 振动致动器

162 流量调节器振动轴

163 密封件

164 振动叶片

166 阀门部分主体

170 阀门输入端口

172 流体通道

174 第二流体通道

178 阀门狭缝

180 阀门输出

200 具有可调节横截面积的流体孔

204 组织碎片

206 经过的组织碎片

208 保持的组织碎片

240 固定孔RMS手持件

242 手持件壳体

247 凸螺纹

248 凹螺纹

249 致动器壳体

258 螺杆

260 旋转电机

262 旋转电机轴

264 旋转位置传感器

270 线性致动器

272 线性致动器轴

274 轴向位置传感器

276 同轴旋转接头

280 流量调节器旋转轴

282 轴承

284 轴承

290 阀门转子

292 阀门腔室

294 转子盖件

295 边缘

296 转子窗口

400 现有技术手持件

402 手持件外壳

404 冲洗管

406 抽吸管路连接器

500 手术手持件

502 手持件壳体

504 冲洗管

506 抽吸管

508 冲洗套筒

510 超声晶状体切除术探针

512 超声致动器

514 超声运动转换器

520 “管内”阀门部分

522 手持件轴向管

523 圆形间距

524 轴密封件

525 轴密封盖

526 轴密封主体

527 O形环

528 旁路通道

530 流体返回口

600 手术手持件

610 具有部分阀部分和两个流体通道的手术探针

634 流体通道

638 外流通道

710 具有部分阀部分和一个流体通道的手术探针

800 振动驱动循环流量调节器手持件

820 振动“管内”阀门部分

822 振动轴

824 用于“管内”阀门实施方案的活塞

826 活塞窗口

828 活塞环

840 用于“探针内”阀门实施方案的活塞

910 具有完整阀部分和一个流体通道的手术探针

922 轴远侧特征结构

924 手术探针转子

926 转子轴匹配特征结构

928 转子窗口

930 弹簧

932 转子保持结构

950 具有阀门和组织碎片特征结构的手术探针

952 刺突

954 具有内部组织碎片特征结构的阀门转子

956 转子中的组织碎裂肋

970 具有流量调节器系统的冲洗-抽吸手持件

972 抽吸探针

974 I/A手持件远侧壳体

976 I/A手持件近侧壳体

978 抽吸口

具体实施方式

发明详述:

图1A中所示的是现有技术的手术抽吸系统的示意图，其示出直接连接手术探针80的抽吸开口82与可调节真空源114的流体路径 109。图1C示出现有技术的手术手持件400，其具有外壳402、冲洗管404、冲洗套筒104、抽吸管路连接器406和附接在手持件400的远端处的手术探针80。在示出手持件400的隐藏方面的图1D中可以看到，流体路径109以直接管状方式从手术探针80的抽吸开口横贯到抽吸管路连接器406，从而横贯电动机械超声致动器512和超声运动移位器514。在现有技术中，连接抽吸管路连接器406与真空源140的流体路径被包含在单个和直接的抽吸管内。

图1B是包含本发明的循环孔流量调节器系统60的手术抽吸系统的示意图。系统60的阀门部分64被插入抽吸开口82与可调节真空源 114之间的流体路径中。流体路径被分成第一(前调节器)流体路径110 和第二(后调节器)流体路径112，两个流体路径通过阀门64内具有可调节横截面积的流体孔200以流体方式连接。系统60的致动器部分 62操作轴280以改变流体孔200的横截面积。控制器132通过致动器电缆142向致动器部分62提供循环命令以引起流体孔200的横截面积变化的循环。控制器132命令致动器部分62在每一个循环的至少一部分期间大幅减少流体孔200的横截面积，横截面积的大幅减少包括流体孔200的瞬时完全闭合的选项。致动器部分62中的运动传感器可通过运动传感器电缆144向控制器132提供运动反馈信号

图1E中所示的是并入晶状体移除控制台150的手术手持件70中的本发明的循环孔流量调节器系统60的示意图。图1F中所示的是来自图1E的手持件70区域及其部件的放大示意图。冲洗管路102将加压流体源100通过冲洗探针104连接到手术部位。冲洗阀门90可调节流体源100与进入眼睛中的探针104之间的流量。手术探针80具有抽吸口82，其可被插入到手术部位诸如眼睛的前房中。抽吸口82通过中空探针轴84和探针衬套86与位于手术手持件70的循环孔流量调节器系统60的阀门部分64的输入端口170以流体方式连接。衬套86 还将探针80与手持件70内的组织破坏器致动器68相联接，使得组织破坏能量可从组织破坏器致动器68有效地传输到探针80以用于晶状体破坏。第一流体路径110被整合在抽吸口82和流体孔200之间，包括流量调节器系统60的阀门部分64的输入端口170。当使用高真空水平时，第一流体路径110的减少的容积是流量调节器系统60的最佳性能的关键。鉴于该观察结果，流量调节器系统的两个优选的实施方案具有实际上尽可能接近抽吸口82定位的流量调节器系统60的阀门部分64以将第一流体路径110的容积减少到最小。

第一流体路径110被构建有优选地圆形的横截面。直径应等于或大于轴84内流体通道的直径以防止阻塞，对于晶状体切除术探针来说这个直径通常范围在0.3mm与1.5mm之间。流量调节器系统60的阀门部分64的输出端180被联接到抽吸管111，抽吸管111沿一长度行进以联接到外科控制台150内的真空源114。第二流体路径112被整合在流体孔200与真空源114之间，包括输出口180和抽吸管111。真空源114已附接废液沉积装置116。

真空控制阀118被插入第二流体路径112中，以便启用和停用输出口180处可用的真空。阀门118由处理器130控制。排气阀120将第二流体路径的侧向分支连接到环境压力或超环境压力。排气阀120 可由处理器130致动以取消第二流体路径112内的真空并且还允许由操作者所请求的回流操作。冲洗管路压力传感器106可被安装在冲洗管路102中。抽吸管路压力传感器140可被安装在抽吸管路111中。循环孔流量调节器系统控制器132可通过流量调节器控制电缆143接收来自处理器130的指令。冲洗管路压力传感器信号电缆108将传感器106与控制器132相连接。冲洗阀信号电缆92将控制器132与阀门 90相连接。控制器132操作组织破坏器致动器驱动器134。组织破坏器驱动器134通过电缆146向组织破坏器致动器68提供驱动信号。抽吸管路压力传感器140通过电缆148向控制器132提供压力信号。

具体实施方式:

具有轴向可调节转子和“管内”阀门部分的手持件

图2至图8示出本发明的优选实施方案的不同方面。如图2A中所见，本发明的循环孔流量调节器系统60由致动器部分62和具有阀门部分主体166的阀门部分64组成。流量调节器轴280将机械能从致动器部分62传输到阀门部分64。致动器部分62由具有旋转轴262的旋转电机260和具有轴向移位轴272的音圈线性致动器270组成。旋转电机260的速度可在15RPM与15.000RPM之间调节。当使用正确调谐的PID控制器驱动时，音圈致动器270具有50毫秒的加载响应时间。轴280通过同轴旋转接头276从旋转电机轴262接收旋转运动。轴280还通过致动器轴272从线性致动器270接收轴向运动。轴承282和284允许轴280在线性致动器轴272内自由地转动同时限制轴280与272之间的任何显著的轴向间隙。以这种方式，精确的轴向运动可从线性致动器270传输到轴280。旋转位置传感器264可检测电机轴262角位置并且通过电缆144向控制器132提供角位置信号。轴向位置传感器274可检测流量调节器轴280的轴向位置并且通过电缆144向控制器132提供轴的轴向位置信号。轴280机械地连接致动器部分62和阀门部分64。阀门转子290被容纳在阀门部分64的阀体 166内的阀门腔室292内，转子290和腔室292二者均构建有精确匹配的尺寸，以允许转子290在腔室292内的轴向和旋转位移，而没有显著的摩擦并且同时具有最小化的泄漏。

阀门腔室292与阀门输入端口170流体连通。阀门腔室292还通过至少一个流体通道172与输出口180流体连通。阀门转子290可具有与腔室292的表面可滑动地接触的至少一个盖件294和至少一个窗口296，通道172的入口位于该表面。流体孔200的横截面积由盖件294与窗口296之间的叠层配置，二者均为转子290的整体部分和通道172的入口。如图2B至图2D中所示，取决于转子290相对于主体 166的相对轴向位置和旋转位置，盖件294可部分地或完全地阻塞流体通道172。环形箭头"a"示出轴280和转子290的旋转运动。线性箭头"b"示出轴280和转子290的轴向运动。流体孔200由转子290的盖件294与流体通道172的入口之间的相对位置确定。流体孔200的横截面积在盖件294不与流体通道172的入口的任何部分重叠时最大。流体孔200的横截面积在盖件294和/或转子290的一部分与流体通道 172的入口完全重叠时最小，以便在输入端口170与180之间对流量产生实质性限制，从而最终确定无流量状态。当通过具有盖件294的转子290的不同轴向和旋转位置出现通道172的部分阻塞时，流体孔 200尺寸的连续范围是可能的。在图2B中，阀门转子290被轴向地设置到主体166全长的大约3/4中，其可以其他方式在任何旋转位置中完全覆盖流体通道172。三个竖直地设置的环表示转子290的三个不同旋转位置，以举例说明在转子290的一个旋转过程中在所描绘的轴向位置中的三个可能的流体孔200大小。

在齿顶圆中，转子290和盖件294相结合完全闭塞流体通道172，其中流体孔200为基本上闭合的或不存在的。来自图2B的中间圆表示转子290的另一个旋转位置，其中盖件294以大部分窗口296与通道172重叠从而确定流体孔200的中等横截面积的方式最小地呈现。来自图2B的下部圆示出转子290的另一个示例性旋转位置，其确定非常小的流体孔200。窗口296是盖件294的互补性圆筒部分，窗口 296允许流量进入通道172，从而有助于整合流体孔200。在来自图2C 的竖直地布置的圆中表示类似于来自图2B的对应物的转子290旋转位置，在转子290的轴向位置的这种情况下，确定在转子290的任何旋转位置中是阻塞通道172入口面积的约一半，留下通道172入口的另一半不被阻塞，还是由盖件294部分或完全阻塞，这取决于转子290 的旋转位置。在转子290的一个旋转期间可获得的最大孔尺寸在图2C中比在图2B中大。图2D类似于图2B和图2C，除了转子290是以在一个旋转期间可与通道172入口重叠的转子290的唯一部分是盖件 294的方式轴向定位的。随着转子290在这个轴向位置中，流体孔200 可达到在转子290的一个旋转期间的最大可能横截面积，相当于流体通道172入口的全孔面积。

在图3A至图3D中提供了具有相对于主体166呈特定的轴向旋转和轴向位置的转子290的阀门部分64的剖面图，以示出如何通过转子 290的轴向位置和旋转位置二者的组合来确定流体孔200的大小。尽管未必是平面的，但最狭窄的孔面积被测量作为流体孔200的横截面积。图3E是表示在至少一个旋转过程中(度数在X轴示出)在阀门腔室 292内轴向地旋转转子290时流体孔200尺寸对转子290旋转位置的图，与图2B(图上的底部轨迹)、图2C(中部轨迹)和图2D(顶部轨迹) 中所提供的实例近似对应，圆形流体通道172入口的半径＝1mm。

图4A至图4K表示用于从眼睛内移除晶状体的包含本发明的循环孔流量调节器系统60的手术手持件500。壳体502容纳手持件500的内部部件并对其提供支撑。冲洗管路102与冲洗管504流体连通，冲洗管504转而与冲洗探针104以同轴冲洗套筒508的形式相连接。抽吸管506与抽吸管111流体连通。类似于来自图1的探针80，超声操作的晶状体切除术探针510流体地并且机械地附接到手持件500。

如移除壳体502所能看见的，图4B示出手持件500的内部部件。轴向管522已附连超声致动器512和超声运动转换器514。阀门部分 520被安装在管522中，其对应于整合在管522内部的来自图1的阀门部分64(阀门64的“管内”构造)。晶状体切除术探针510通过螺纹88与管522的远端以流体和机械方式可拆卸地连接。管522的近端与轴密封件524相连接。管522内部包含轴向设置的轴280，从而在轴 280的外径与管522的内径之间保留足够用于通过探针510抽吸的流体和组织碎片畅通流通的圆形间距523。轴280在不透水并且不透气的条件下穿过轴密封件524以便通过同轴旋转接头276(图4D)与旋转致动器260的旋转轴262机械地互连。轴262的相对端已附接旋转位置传感器264。旋转位置传感器264是由固定到电机轴262的相对端的径向磁力圆形磁体516和霍尔效应旋转位置传感器518(MelexisMLX90316绝对旋转位置传感器IC)(图4C)组成的。

线性致动器270具有通过轴280同轴地安装的轴272，从而提供轴280相对于轴272的自由旋转，如先前所述不带有显著轴向间隙。线性运动传感器274包含线性变化的差动变压器或LVDT(测量专家系列MHR+/-0.64mm)。轴向传感器274具有围绕轴280同轴安装的中心中空管，以允许轴280相对于传感器274的无接触轴向位移和旋转位移，同时有效地测量轴280的轴向位移。在用于选择轴向传感器274 的许多另选的替代方案中的是线性霍尔效应传感器诸如Melexis MLX90292和线性光学正交编码器。致动器260和270连同传感器264 和274组成循环孔流量调节器系统60的致动器部分62。

图4E和图4H中示出了轴密封件524的细节，示出轴密封主体 526和包含围绕轴280调节的O形环527(未示出)的轴密封盖525。轴密封件524允许轴280相对于管522低阻力不透水并且不透气的旋转和轴向位移。轴密封件524还有助于流体地连接管522的内部和抽吸管506，从而有助于整合流体地连通阀门部分520和真空源114的第二流体路径112。

图4G中的细节G围绕实现在管522内部的“管内”阀门部分520 并且在图4J和图4K中得以更好地说明。图4J示出并入管522的区段中的阀门部分520的细化剖面图。管522在阀门520左侧远端的部分被标记为522a并且有助于组成第一流体路径110。圆柱体阀门腔室292容纳联接到轴280并且被启用以轴向地旋转并轴向移动的匹配转子290，在被致动器260和270驱动时其跟随轴280旋转和轴向移动具有2度的自由度(2DOF)。

探针80的抽吸口82通过探针轴84、探针衬套86并且通过管522 的组成第一流体路径110的远侧部分522a与阀门腔室292呈直接无阻碍的流体连通。流体通道172和对称地设置的第二流体通道174穿过旁路通道528a和528b并且通过返回口530a和530b与管522的近侧内部呈直接无阻碍的流体连通，所有这些流体通道为第二流体路径 112的整体部分。可由蚀刻在管522的内壁上的一个或多个通道在功能上替代通道528和返回口530，从而使用转子290外表面来完成流控结构。

流体孔200限定第一流体路径110与第二流体路径112之间的连接边界。仅当如图2和图3中所示转子290被轴280设置在允许流体孔200的轴向和旋转位置中时，阀门腔室292可与第二流体通道112 流体地连接。尺寸可变的流体孔200是由流体通道172和174的入口与包括转子主体和盖件294的转子290的流体通道阻塞部分之间重叠的程度来确定的。转子290的非阻塞部分被表示为窗口296。图4K是从图4J提取的用于更好地可视化转子290与腔室292之间的旋转关系的剖视图。应当理解，在转子290的单个旋转期间，流体孔200可在最大孔与最小孔尺寸(横截面积)之间变化，从而在穿过装置的潜在流量中产生实质性变化。流体孔200尺寸还可随着转子290的轴向位移在最大孔与最小孔之间变化。这样，转子290的轴向位移和旋转位移的组合可在最小与最大之间改变流体孔200的横截面积。为了更好的理解，“管内”阀门部分520在这些图中被示出为具有大于管522的直径的直径。然而，所有所述的来自阀门520的固定的流体通道可被雕刻或蚀刻在管522内部，而不会影响其具有类似性能的外部直径。图 8K是手持件500的展开图，以便更好地示出阀门部分520内的部件(主要地轴280与转子290)之间的关系。

优选实施方案的操作:

流体孔200横截面积的循环减少以类似于钟内的擒纵机构避免擒纵轮渐进式加速，还类似于可阻止车辆失去控制的发动机制动的方式阻止阻塞后涌流。在阀门64以低频率操作的情况下，流体的离散“薄片”被允许在每一个循环期间穿过流体孔200。增加的操作频率减少这些薄片的体积以及它们之间的时间间隔。在足够高的阀门64孔循环的操作频率下，流体“薄片”合并成连续液流。当使用高真空水平时，第一流体路径110内的气穴连同流体路径电阻符合流体RC电路，其作为压力和流量波的积分器操作，从而使提供的孔减少循环的频率处于足够高的固定水平。这是为什么增加循环的频率基本上消除来自压力和流量波形的脉动的一个原因。在每一个循环期间包括孔尺寸的大幅减少的流体孔横截面积循环有效地限制最大流量并且防止阻塞后涌流。第一流体路径110内的总计气穴泡的总体积是阻塞后涌流的大小的决定因素。第一流体路径110的体积越小，在最大真空水平下的系统中的最终阻塞后涌流的大小越小。

如从图16A至图16E的描绘快照的序列中所示，在流体孔200开启和闭合的单个循环期间，流体中包含的颗粒可被循环机构碎裂而不影响操作。旋转边沿294具有可为锐利的边缘295，以加速组织碎裂。跟随液流穿过流体孔200的组织碎片204可被边缘205以将碎片204 分段的方式接合。组织碎片204的一部分208可被保留在腔室292内，而组织碎片204的另一部分206可穿过流体孔200进入流体通道172。在阀门部分64内的流体孔200在快速速度下的开启和闭合的重复循环允许清除悬浮在流体中的所有组织碎片，而不危害本发明的循环孔流量调节器60的操作。

在操作中，本发明被有利地用以将流体和组织碎片从体腔中移除，诸如从眼睛的前房内移除白内障碎片。手术探针80被插入到眼睛的前房内，晶状体将从前房移除。操作者首先通过用户界面154和脚踏开关152控制来自控制台150的处理器130打开冲洗阀90，以允许冲洗流体通过冲洗探针104进入眼睛。随着冲洗的启用，操作者可控制通过手术探针80的远侧开口82从眼睛内抽吸流体和颗粒。

对于本发明的流量调节器系统的操作来说，流量调节器系统60 的循环孔调制特征是通过供电旋转致动器260启用的，以便以转子290 的旋转产生在每个转子循环中流体通道的横截面积的至少一个大幅减少(如通过转子290在腔室292内的轴向位置所确定的)的方式使得转子290在阀门520内以优选地大于2000RPM的速度连续的旋转。随着转子290在阀门腔室292内连续地旋转，可通过命令线性致动器270 将在阀门腔室292内旋转的转子290轴向地移动到根据标准协议将产生所期望的流速的位置中来调节流量。存在关于转子290在腔室292 内的轴向位置的操作范围，在操作范围中流体孔200的开启和同样基本关闭均存在于转子290的单个旋转内。在腔室292内转子290的过量推进将通过流体通道172入口与旋转转子290的主体的持久重叠来产生流体孔200的持久阻塞(无论转子290处于何处旋转位置)，从而阀门持久地保持呈基本上闭合的状态。转子290在腔室292内过小的位移将确定盖件294在流体通道172入口上过小的暴露，在转子290 的一个旋转的任何部分期间无孔尺寸的显著减少。在这个条件下，流体孔200的瞬时基本阻塞将不会出现在转子290的每一个旋转周期期间，从而阀门保持呈永久性打开位置并且失去加强的流速调节属性。必须通过真空源114的致动和通过真空控制阀118的开启，同时排气阀120保持在关闭位置中来将低环境压力或真空提供到第二流体路径 112中。

描述两个重要关系以更好地理解循环孔流量调节器系统操作：

a)针对给定的转子290轴向位置，通过探针口82循环进入第一流体路径110并且穿过阀门520进入第二流体路径112的未阻塞流量是第二流体路径110内的真空水平的函数。

b)通过探针口82循环进入第一流体路径110并且穿过阀门520 进入第二流体路径112的未阻塞流量是转子290在腔室292内的轴向位置的函数。对于用于转子290和用于包括流体通道入口172的阀门腔室292给定的形状因数，转子290的不同轴向位置确定在转子290的每一个旋转过程中流体孔200的循环变化的尺寸(横截面积)的不同的均方根(RMS)计算结果。针对在第二流体路径110处给定的真空水平，穿过阀门520的流量是RMS孔值的函数。

这样，可以两种主要方式调节穿过本发明的循环空流量调节器系统的未阻塞流速：1)通过确定第二流体路径112内的真空水平和2)通过确定转子290的轴向位置。第二流体路径112内的真空水平和转子 290轴向位置的多个组合可产生进入未阻塞口82的相似流速。然而，在使用低真空和高真空以获得相似的抽吸流速时，操作者将注意到手术探针510的性能的差异。当使用高真空时，组织碎片将被有力地抽吸，甚至在低流速下。当使用低真空时，在复杂的手术操作期间将存在较少的损坏周围组织的机会。

可由操作员通过例如使用脚踏开关152将输入信号提供到处理器 130来调节流速。渐进式压下脚踏开关可指示处理器130命令线性致动器270来改变转子290的轴向位置以增加或降低流速。由真空源114 提供的进入第二流图路径112的真空也可通过向处理器130提供命令来改变。两种参数，转子290的轴向位置和第二流体路径112内的真空水平可被同时调节，以获得所确定的性能曲线。在被本发明的循环流量调节器系统启用时，使用不同真空水平选择所确定的流速的可能性是新颖的并且有价值的。

随着冲洗启用和抽吸启用，操作者可抓持组织碎片并且通过仅最终使用真空力作为唯一晶状体破坏能量的抽吸将它们从眼睛中移除。另选地，当白内障碎片对于简单抽吸来说太硬时，可应用晶状体破坏能量的补充源诸如超声。衬套86将手术探针80和组织破坏致动器68 联接，组织破坏致动器68由轴向超声致动器512和超声运动转换器 514组成。组合起来，致动器512和转换器514可将超声运动传输到手术探针80，从而提供乳化晶状体材料的有效方法。根据由组织破坏驱动器134提供到致动器68的驱动频率，探针80的机械振动的模式可被编程成平行于轴线(纵向)或另选地，沿轴线旋转(扭转)。本发明的循环孔流量调节器系统的显著特征是转子290在腔室292内的运动具有与位移的最终轴重合的旋转和轴向分量，位移可通过组织破坏致动器68被传输到手术探针80。这个特征具有根本的重要性，因为其允许循环流量调节器系统60和组织破坏致动器68的同时操作。

希望使用来自线性位移传感器274的位置反馈信号来操作线性致动器270。在这个构造中，致动器控制器132接收轴280轴向位置信息并且控制线性致动器的操作将转子290定位在所期望的轴向设定点处，以根据来自存储在存储器中的标准程序的数据产生所期望的未阻塞流速。由传感器274提供的位置反馈信号允许使用例如比例积分微分过滤器(PID)来将控制回路引入致动器控制器132中，并且根据由操作者命令的所期望的未阻塞流速设定点准确地并且迅速地调节转子 290相对于阀门腔室292的轴向位置。

在本发明的循环流量调节器的操作的基础模式中，针对给定真空水平的流速是通过确定转子290的轴向位置，同时向转子290提供稳定的旋转以便产生流体孔200横截面积的循环变化来设定的，该循环变化包括在每一个循环期间流体孔200的横截面积的大幅减少的至少一个部分。

在一些情况中，例如当所确定的轴向对准是在旋转盖件294和流体通过通道172和174之间所期望的时，控制转子290的旋转位置可为有利的。例如在回流操作或确保流体孔200永久性地打开期间，如果控制器132或处理器130检测到一些故障，这个功能可为有利的。旋转传感器264可向控制器132提供精确的角位置信号。控制器132 可命令旋转致动器260在所选的角位置处主动停止旋转轴262，在使用允许这个操作的例如无刷DC电机时。

在系统准备期间，可在每一个程序的开始处执行校准程序。校准程序的实例可包括：a)安装现有技术的测试室以将冲洗探针104与抽吸口82流体地连接，b)在阀门90关闭的情况下使用压力传感器106 检测加压流体源100中的静态冲洗压力，c)开启阀门90以允许液流从加压流体源100进入流体路径110和112，d)通过致动真空源114 来提供所确定的真空水平，e)致动旋转致动器260以在所期望的RPM 下稳定地旋转转子290，f)在转子290的轴向位置的一系列步骤调节的过程中执行数据获取序列，然后将转子290的轴向位置、来自传感器106的冲洗压力读数以及来自传感器140的真空读数存储到存储器中，g)计算转子290的轴向位置的所测量的步骤的未阻塞流速，出于这个目的结合冲洗管路102阻力和在静态压力和稳定状态压力之间测量的压降，h)构建待由控制器132使用的，通过调节旋转转子290的轴向位置和来自真空源114的真空水平来将流速调节到由操作员所命令的设定点的转移函数。校准程序还可在不同旋转电机速度下结合阶梯式测量。改变转子290的旋转速度可在一些情况中产生有益效果，例如在端口82内的真空/流量波中更多的脉动可有助于吸引或破坏晶状体碎片的情况下。流量调节器系统60的校准程序还可包括利用组织破坏致动器68在不同功率设定下激活以便为当手术期间两个系统同时操作时可出现的流量漂移作出调整来测定流速。

回流操作：当例如来自探针80的远侧开口82捕获到了组织的不想要的部分时，操作者可通过压下脚踏开关要求回流操作。回流可通过以下方式提供：通过短暂关闭阀门118和打开阀门120同时阀门64 旋转致动器260保持操作来在第二流体路径112内提供瞬时增加压力。可通过在回流期间将转子290定位在期望的轴向位置中来调节回流操作的流速(回流速度)。用于回流操作的另选的方法可考虑以在回流的持续时间期间保持流体孔200持续开启的此种方式来停止转子290。

本发明的循环孔流量调节器系统的操作提供若干优于现有系统的有益效果。尤其相关的是阻塞后涌流被几乎消除，从而减少并发症的风险。可使用最大的高真空水平而没有阻塞后涌流，从而增加抽吸晶状体组织碎片的效率并且减少对补充晶状体破坏能量诸如超声乳化的需求。

另一个相关优点是以下事实：这个系统以可独立于抽吸管真空水平来调节未阻塞流速的方式操作。这允许为慢速但有效的移除晶状体材料设定低流速与高真空，从而改善患者恢复时间和手术室患者流动。

可使用用户界面154面板或脚踏开关152编程和调节抽吸管路真空设置和未阻塞流速设置的不同组合。这些调整可在用户界面设置固定或可对应于例如脚踏开关的压下水平持续变化。如图15中的图中可见，通过增加孔横截面积变化的循环的频率到变得明显(在这个实例中大于2000循环/分钟)的程度渐进式地减少了由本发明的循环孔流量调节器系统产生的在抽吸口82处检测到的压力和流量脉动影响。

阀门520可被定位在管522更近侧的位置中，只要通过设计保持第一流体路径110的低体积。另外，在具有较小要求说明的应用中或当计划使用相对低的真空水平时，可考虑阀门的更近的位置。在图8L 中提供了阀门520的更近的位置的图。

安全考虑：在操作期间，本发明的循环孔流量调节器系统60在高频率下使得流体孔200的尺寸间歇大幅减小。这种操作模式产生通过手术探针80进入抽吸管路的基本上稳定的流量，其可在大约无流量与最大流量之间调节。当将流量调节器系统60和组织破坏器致动器(组织破坏器致动器可产生热量诸如使用超声乳化)结合操作时，必须实施安全措施。低流量对于在超声乳化期间由手术探针产生的角膜烧伤(也称作切口热损伤)来说是已知的风险因素。希望来自调节器60的控制器132与来自控制台150的处理器130进行通信，以避免可被考虑为促进手术并发症诸如角膜烧伤的风险的操作条件。例如，如果这个操作涉及潜在的有害热产生，最小稳定流速可在组织破坏致动器68启动前通过调节器60孔设置确定和通过真空源114设置确定。另外，可能出现故障，其对阀门64内的流动产生不希望的连续显著限制。例如在一个致动器停止操作，从而将转子290永久性地留在流体通道阻挡位置时这个情况可能出现。控制器132可从来自传感器264和274的信号中检测此类情况并且将故障警告信号传输到处理器130或传输到采取措施的操作者，以采取预防措施以避免并发症，诸如切断超声能量。失效保护致动器还可有助于减少永久性流体通道堵塞的风险。例如，电机260可包含离心式机构，其在电机的旋转速度低于安全限制时产生轴262的轴向回缩。在这个情况中，轴262的回缩将转子290通过轴280移动到腔室292内的“安全模式”位置中，其中转子290没有部分可阻挡流体通道174或174，流量调节器阀保持在打开状态。

另外的实施方案(1)

具有轴向可调节转子和“探针内”阀门部分的手持件手术探针包括部分的阀门部分64。

图5A至图5G示出另外的实施方案的方面，其具有本发明的循环流量调节器系统60的阀门部分64，该阀门部分64被并入手术探针610 作为将第一流体路径110减少到用于与最大真空水平一起使用并且仍提供高流量稳定性的最小值的另选方法。在图5A中示出带有附接的手术探针610的手持件600。在图5B中示出移除了壳体502的手持件 600，从而示出类似于在图4中先前描述的设置的流量调节器系统60 的致动器部分62。在图5C中看到组织破坏致动器部分68和管522 二者被移除以暴露下面的轴280和手术探针610的手持件600。在这个实施方案中，轴280以轴280远端可操作地与手术探针610的包含阀门部分64的衬套区域86接触的方式延伸。图5D示出可操作地与管522联接的手术探针610。图5E至图5G示出图5D的细节区域G 的切片视图。转子290结合在轴280的远端处并且附接到管522的探针610被功能地设置在由腔室壁630包围的阀门腔室292内以形成完整的阀门部分64。在这个实施方案中，转子290具有带有两个圆形开口的管状盖件294，该开口形成两个窗口296a和296b(同样见于图8F 中)。探针610结合到流体通道172和174。通道172和174的入口与盖件294中的窗口296a和296b的重叠程度确定流体孔200的横截面积。在图5E中，示出转子290以窗口296a和296b与通道172和174 的入口大体上一致，从而确定接近最大尺寸的流体孔200的此轴向和旋转的方式定位。在图5F中，示出转子290以窗口296a和296b与通道172和174的入口部分地一致，从而确定接近中间尺寸的流体孔 200的此轴向的和旋转的方式定位。在图5F中，示出转子290以窗口 296a和296b与通道172和174的入口不一致，从而确定流体孔200的大幅减少的此轴向的和旋转的方式定位。图6A至图6C示出有结合包括具有单个流体通道172的腔室292的阀门部分64的手术探针710 的另外的细化透视图、顶视图和剖面图。手术探针710提供在衬套区域86内的阀门部分64的固定组成零件。这些零件实质上为由腔室壁730限定的具有一个流体通道172的阀门腔室292。如图6C中所见，阀门排放通道738通常由来自衬套86的切口体积740与管522的内壁 (图5E)结合形成。阀门排放通道738流体地连接流体通道172与管522 内的环形空间523，其都是第二流体通道112的组成部分。衬套边沿632被设置成在二者均被螺纹88的紧密配合压缩的操作期间提供管 522远端和衬套86之间的气密密封。转子290是手持件600的整体部分并且当探针710被可操作地附接到手持件600时被功能地设置在腔室292内。这个实施方案允许在系统60性能由阀门部分64的阀门腔室292的磨损而劣化之前，通过替换手术探针710频繁地替换阀门64 的固定位置。转子290可由耐磨损的材料，诸如陶瓷、不锈钢或钛，以其可耐受经过更长时间的使用的磨损的方式制成。图8M是手持件 600和手术探针610的展开图，以便从以下内容更好的示出零件的互补作用：1)手持件600至少部分地提供致动部分62、轴280和转子290，并且2)手术探针610提供阀门部分64的阀门腔室292，所有零件协同以形成本发明的循环孔流量调节器系统60。

另外的实施方案(2)

具有轴向可调节转子和“探针内”阀门部分的手持件手术探针包括完整的阀门部分64。

在图7A至图7E中示出了另一个另外的实施方案，其中流速调节晶状体切除探针910提供有完整的阀门部分64，其包括具有转子窗口 928的匹配转子924。供应已插入腔室292内的转子924。转子924具有作为转子保持器的圆形结构932，结合由探针910提供的盖件，以将转子保持在位置中。弹簧930被轴向地设置成部分地压缩在阀门腔室292内以朝向可用轴向位移范围的外部端部推动转子924。在旋转和压缩期间，弹簧930可在腔室292内并且还与转子290一起无摩擦滑动。结合到手持件600中的轴280具有远端特征结构922，其被设计成匹配转子924的互补特征结构926，从而产生旋转联锁，其有效地向转子924同轴传输旋转运动用于阀门操作。轴280可穿过转子924 对弹簧930施加受控的推动作用。这样，转子924可旋转并通过轴280 的作用精确地轴向定位，从而按照控制器132所命令的传输旋转和轴向力。流速调节操作类似于先前所述的实施方案。提供使用这个实施方案的本发明的循环流量调节器系统是有利的，在该实施方案中流量调节器系统60的完整的阀门部分64用每一个探针910交换来修复，从而避免由重复使用导致的劣化。

另外的实施方案(3)

具有加强的组织碎片特征结构的“探针内”阀门部分

在图8A至图8J中示出了来自图7的实施方案的变体，其中手术探针950具有完整的阀门部分64，其还包括与阀门腔室292一体的内部刺突952。保持的阀门转子954可额外包含组织碎裂特征结构诸如锋利肋条，从而与探针950的刺突952结合操作，以便在转子954在腔室292内旋转期间压缩和碎裂被离心力吸引到边缘的组织。图8F 中示出了还包括锋利肋条956的常规转子。在阀门腔室292内引入刺突给弹簧930留下了很小的空间。因此，用这个实施方案在轴280和转子954之间提供了更精密的旋转-轴向联锁装置。这个另选的联锁装置允许通过轴280旋转地和轴向地驱动转子954，从而允许轴向牵拉和推动作用连同旋转，而无需弹簧。使用具有加强的组织碎裂能力的这个实施方案可通过进一步减少悬浮的组织碎片的尺寸加强流动稳定性，从而加强阀门运转和流动稳定性，尤其当碎片可能尤其硬的时候。

另外的实施方案(4)

具有循环孔流量调节器系统的冲洗-抽吸(I/A)手持件：

图13A至图13D示出用于装备有本发明的循环孔流量调节器系统的冲洗-抽吸手术手持件970的本发明的一个实施方案。近侧壳体976 包括形成流速控制操作所需的致动器部分62的到少旋转致动器和线性致动器，并且可还包括控制器132(未示出)。较小直径的远侧壳体 974包括与冲洗探针104流体连通的冲洗管路102的远侧部分。壳体 974还包括具有“管内”包括的流量调节器阀门部分520的轴向管522。具有抽吸口978的抽吸探针972被联接到管522的远端。第一流体路径110形成在探针972的抽吸口978和阀门部分520内的流体孔200 之间。这个实施方案可有利地用以替代常规冲洗/抽吸手持件，具有允许使用具有受控的流速的非常高的真空的有益效果。

手持件970可允许通过口978抽吸软到中等密度的晶状体碎片，同时显著减少额外的晶状体破坏能量的使用。相似地，其可被用于更有效地从软化的(例如在使用飞秒激光软化晶状体之后)晶状体中移除晶状体碎片。

另外的实施方案(5)

具有流量调节器系统(其具有固定的横截面积RMS)的手持件：

图9A中所示的是具有壳体242的手术手持件240的侧视图。图 9B示出移除壳体242的手持件240的内部零件。可操作旋转致动器 260以便将轴280围绕其轴线旋转。这个实施方案没有支撑轴280和转子290相对于腔室292的轴向位置的调节的结构。在操作中，这个实施方案产生转子290在腔室292内在产生流体孔200的横截面积的变化的循环的固定轴向位置中的旋转。在转子290的每一个旋转循环期间，存在其中流体孔200的横截面积大幅减少或闭合的循环的至少一个部分。在这个实施方案中，流体孔200的横截面积的RMS值是按照所提供的固定的并且不可调节的。当使用这个实施方案时，可通过改变由真空源114提供的真空水平来调节抽吸流。

图9C中示出了图9A和图9B中所示的实施方案的变型，其中具有凸螺纹247的螺杆258被设置成经过手持件壳体242的凹螺纹248。螺杆258被内部地附接到致动器部分62的包括传感器264和电机260 的壳体249。螺杆258的旋转产生电机260的轴向位移并且间接产生轴280和转子290的轴向位移。操作者可通过旋转螺杆258手动调节转子290在腔室292内的轴向位置，并且以这种方式改变流体孔200 的横截面积RMS值。这个动作改变流量调节器单元的真空-流速关系，从而改变性能。

另选的实施方案(1)

由振动致动器驱动的循环孔流量调节器系统：

图10A是流量调节器60的透视图，其具有阀门部分64和通过轴 162互联的致动器部分。在这个实施方案中，阀门部分64由单个振动致动器160通过传输振动运动的轴162机械地致动。图10C至图10D 是来自图10B的剖面切片视图。阀体166具有输入端口170和输出端口180。输入端口170和输出端口180在主体166内通过两个流体通道172和174流体地连接。狭缝178垂直横贯二者流体通道。狭缝178 内部地接收具有窗口176的振动叶片164。叶片164与轴162机械地连接，以从致动器160接收轴向位移。轴162具有不透水和不透气的密封件163。叶片164中的窗口176被以当致动器160、轴162和叶片 164在居中位置中时，叶片164完全闭塞流体通道172和174二者(图 10C)的方式定位。致动器160的致动通过轴162产生叶片164的近侧位移，将窗口176定位在流体通道174上，从而创造第一流体孔200a(图10D)。致动器160的致动通过轴162产生叶片164的远侧位移，将窗口176定位在流体通道172上，从而创造第二流体孔200b(图10E)。在阀门64的设计中可考虑“前制动”概念，这意味着一个流体孔的横截面积的大幅减少必须在相对的流体孔开始打开之前出现。如在图11A 至图11J中所示，带有窗口176的叶片164围绕居中位置来回振动，在每一个振动的循环期间从图10C在第一200a和第二流体孔200b之间交替经过居中位置两次。类似于旋转实施方案，这个实施方案的运转随着致动器160通电叶片164以快到足以产生稳定流和最小脉动的频率振动出现。振动的通常频率将大于50赫兹。在这个实施方案中，可通过以增加振动的幅度将增加孔尺寸随后增加流速的方式改变叶片 164的振动的幅度来调节流速。流速是流体孔200和孔201横截面积综合的RMS值的函数。对于主实施方案来说，流速也是在第二流体路径112处的真空水平的函数。因此，调节进入手术探针的未阻塞流速的第二方式是增加真孔以增加流速。图12中的曲线图显示在1.5正弦波振动期间沿相位的总孔(孔200a+孔200b的横截面积之和)。实例对应于设计有用于流体通道172、174和用于窗口176的等尺寸的圆形开口的原型阀门。提供有三条轨迹。顶部轨迹对应于最大振动幅度。中部轨迹对应于最大振动幅度的三分之二并且底部轨迹对应于最大振动幅度的三分之一。水平虚线表示在顶部轨迹中的波形的横截面积的 RMS值。

在图13A至图13F中示出的是具有本发明的循环孔流量调节器系统60的实施方案的手持件800，其具有由振动线性致动器组成的致动器部分62。图13B中所示的移除壳体502的手持件800暴露作为单个流量调节器致动器机构的线性致动器270。线性致动器270优选地为音圈致动器。“管内”阀门部分820将振动阀门活塞824容纳在阀门腔室292内。轴822可被构造成旋转稳定的，其具有单个自由度以便同轴地在管522内移动，而不旋转。具有附接的活塞824的轴822的旋转稳定性可有助于活塞824和腔室292之间的对准。活塞824可进一步包含活塞环828用于改善的最小化渗漏。以当轴822在轴向居中位置中时无重叠出现在窗口826和流体通道172和174之间的方式布置至少一个活塞窗口826。在这个位置中，流体孔200的横截面积被大幅减少，从而限制或最终取消流速。致动器270的操作产生线性致动器270的轴的振动，其以窗口826与通道172和174的入口以交替方式重叠的方式传输轴向振动运动到活塞824。这个动作产生流体孔 200(200a+200b)的横截面积的变化的循环，其包括通过中间位置的变化，其中流体孔200的横截面积被大幅减少或闭合。活塞824的振动的循环的频率由控制器132确定，从而驱动制动器270以足够高以产生通过手术探针80的基本上稳定的流速的频率运转。图13C中所示的是来自图13B的切片细化图，其示出位于形成部分流体孔200的此种位置中的具有窗口826的活塞824的快照表示。增加活塞824的振动幅度增加了流体孔200的的横截面积的RMS值，从而增加用于流体路径112中的给定真空的流速。可使用连接到控制器132的线性运动传感器274监控振动的幅度。对于优选实施方案来说，可用如图13A 至图13F中所示的“管内”阀门部分64或用“探针内”阀门部分二者实现循环孔流量调节器60的这种振动形式。图13G示出被设计成与图 13H中所示的手术探针610相匹配的用于“探针内”振动操作的活塞 840。手术探针610被设计有匹配的阀室，以便可操作地接收活塞840。流体通道634和来自探针610的外流通道638与来自图13G的活塞840 的窗口826协同工作，以完成阀门部分64。

另选的实施方案(2)

独立流量调节器系统实施方案：

优选实施方案中所述的循环孔流量调节器系统具有设置在手术控制台150中的带有由流量调节器控制器132驱动的传感器和致动器的致动部分62。尽管这种操作模式允许整合多个变量以改善系统操作，但是其并非本发明的实现方式的绝对要求。包括处理器和数据存储存储器的控制器132可被结合到包括致动器部分62的相同单元中，从而最终仅需要外部电源诸如DC电源来在独立模式中操作。为了操作者控制操作，用户界面诸如脚踏开关152可直接连接到这个独立流量调节器系统单元。为了改善操作控制，该单元可还结合与第二流体路径 112流体连接并且设置在例如流量调节器系统60的阀门部分64中并且连接到控制器132的真空传感器140。流量调节器系统60可独立于手术手持件操作，并且可被设置为内嵌在手术手持件与真空源之间的抽吸路径中。

有益效果：

本发明的循环流量调节器系统允许使用具有可调节流速的高真空从体腔诸如眼睛的内部抽吸流体和组织碎片。这样，可更快、更安全地执行外科手术并且需要更少的辅助性晶状体破坏能量诸如超声或激光。

结论、衍生和范围：

读者将看到，本文所述的循环孔调节流量调节器系统通过控制流速和增加外科手术抽吸管路内的真空的安全使用的范围允许执行更有效并且更安全的外科手术。虽然所提供的描述包括许多特异性，但不应将这些理解为对范围的限制，而是作为其若干实施方案的范例。许多其他的变型是可能的。系统主要设想用于眼部手术，并且更具体地用于晶状体移除手术诸如白内障和屈光晶状体切除手术。流体和组织碎片需要通过手术探针移除的其他外科手术可从本发明的实践中受益，诸如例如内窥镜式关节外科手术。设计可广泛地变化。例如，可使用阀室内的单个或多个孔。多元化的形状可被用于参与形成可变的流体孔的流体通道的入口。可结合不同数量和形状的流体窗口、口和盖件。参与阀门构造的流体通道可被关闭或打开并且在此种情况下通过相邻的零件来使之完整。可使用不同种类的线性和旋转致动器。可使用不同种类的运动传感器，所有这些都不背离本发明的范围。因此，范围不应由所示的实施方案确定，而应由所附权利要求书及其法律等效物确定。

Claims (10)

1.一种循环孔流量调节器系统(60)，其用于在通过手术探针(80)的抽吸开口对流体和组织碎片进行外科手术抽吸期间防止体腔的阻塞后的不稳定性，其包括：

a)流量调节器阀门部分(64)，该流量调节器阀门部分限定了带有可调节横截面积的流体孔(200)，所述流体孔插入连接所述手术探针的所述抽吸开口与真空源的流体路径中，

b)与所述流量调节器阀门部分连接的致动器部分(62)，其可操作来改变所述流体孔(200)的横截面积，

c)控制器(132)，该控制器向所述致动器部分提供循环命令信号，以引起所述流体孔的横截面积变化的循环，所述循环中的每一个包括至少一个区段，在该至少一个区段中所述流体孔的所述横截面积大幅减少或关闭，所述循环在一频率下出现，该频率高至足以产生在所述手术探针的所述抽吸开口处基本上稳定的流量，

由此可使用所述手术探针沿所述流体路径从所述体腔中抽吸所述流体和组织碎片(204)而不会出现由所述手术探针的所述抽吸开口的闭塞破坏所导致的流体涌流进入所述流体路径中所导致的所述体腔的不稳定性；

其特征在于，所述流量调节器阀门部分包括阀门转子(290)，所述阀门转子能够旋转以及在阀门腔室(292)内沿轴向滑动地位移，

所述流量调节器阀门部分(64)包括限定了所述流体孔(200)的转子盖件(294)，所述阀门转子(290)在转动过程中在所述阀门腔室(292)内沿轴向移动，以便改变所述流体孔(200)的横截面积。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述体腔为眼睛的内部。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述流体孔的所述横截面积的RMS值在所述循环期间可由操作者调节。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述阀门转子(290)可操作，以便在所述阀门腔室中的至少一个流体通道(172,174)的入口上以在所述循环中的每一个的区段期间所述至少一个流体通道的所述入口变成基本上闭塞的方式旋转并轴向移位，从而限制流量。

5.如权利要求4所述的系统，其中，所述流量调节器阀门部分(64)被包含在手术手持件(70，600)的抽吸导管中。

6.如权利要求4所述的系统，其中，所述流量调节器阀门部分(64)被部分地组装有由手术探针(80)提供的结构并且通过由手术手持件(70，600)提供的移动构件来操作。

7.如权利要求4所述的系统，其中，所述流量调节器阀门部分(64)被包含在手术探针中并且通过由手术手持件提供的移动构件来操作。

8.如权利要求1所述的系统，其中，所述致动器部分(62)包含选自由以下组成的组的至少一个致动器：通过轴(272,280)而机械地连接到所述阀门部分的旋转致动器、线性致动器(270)、混合旋转-线性致动器、旋转电机(260)、音圈致动器、压电致动器以及气动式致动器。

9.如权利要求1所述的系统，其中，所述致动器部分(62)还包括位置传感器，该位置传感器选自由旋转位置传感器和线性位置传感器组成的组，其用于向所述控制器(132)提供致动器部分轴的位置反馈信号。

10.如权利要求1所述的系统，其中，所述阀门部分(64)还包括组织碎裂装置，以便加强通过所述抽吸流体路径进行的组织碎片清除。