CN109640901A - 带有蠕动泵的手持式眼科探针及相关联的装置、系统和方法 - Google Patents

带有蠕动泵的手持式眼科探针及相关联的装置、系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明披露了用于眼外科手术系统的系统、设备和方法。眼外科手术系统可以包括手持式探针。所述探针可以包括大小和形状被确定成供使用者抓握的壳体。所述探针可以包括从所述壳体中延伸出来并且大小被确定成用于穿透并治疗患者的眼睛的尖端。所述尖端可以包括被安排成用于将流体运离所述眼睛的抽吸管腔。所述探针可以包括布置在所述壳体内的蠕动泵。所述泵可以包括与可变形导管接触的滚子，所述可变形导管与所述抽吸管腔处于流体连通。所述滚子可以被安排成在与所述导管接触的同时使所述导管变形。所述泵还可以包括滚子驱动器，所述滚子驱动器以使所述滚子沿所述导管移动来促动流体穿过所述导管的方式与所述滚子的外周接触。

Description

带有蠕动泵的手持式眼科探针及相关联的装置、系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年8月30日提交的美国临时申请号62/381,455的权益，所述美国临时申请的内容通过援引并入本文。
技术领域
本披露涉及眼外科手术装置、系统、和方法。更具体地，但并非以限制的方式，本披露涉及具有蠕动泵的手持式探针。
背景技术
人眼通过使光透射透过被称为角膜的透明外部部分、并通过晶状体将图像聚焦至视网膜上来提供视觉。聚焦的图像的品质取决于许多因素，包括眼睛的大小和形状、以及角膜和晶状体的透明度。当衰老或疾病致使晶状体变得不那么透明时，由于可以透射到视网膜的光减少而导致视力变差。眼睛晶状体的这种缺陷在医学上称为白内障。对于这种情况所接受的治疗是外科手术去除晶状体和用人造眼内晶状体(IOL)来代替晶状体功能。
可以使用被称为超声乳化的外科手术技术来去除白内障晶状体。晶状体超声乳化手术中使用的典型外科手术探针包括具有超声驱动的切割针的手持件或手持式探针。在手术过程中，外科医生使切割针的尖端与眼睛的晶状体接触。切割针快速振动，从而使得以尖端接触打碎晶状体。整个手术中，将冲洗流体递送到眼睛中。还将包括晶状体碎片的流体从眼睛中抽吸出来。在一些情形中，切割针包括通过其抽吸流体的抽吸管腔。流体可以从眼睛中被抽吸出来、穿过抽吸管腔、穿过弹性管、并到达排液储器。
抽吸管腔阻塞或闭塞是超声乳化手术过程中的常见现象。当冲洗流体和晶状体碎片通过切割针的抽吸管腔被抽离眼睛的内部时，大于抽吸管腔的直径的组织片可能闭塞或堵塞抽吸管腔，特别是在切割针的尖端处的抽吸管腔开口处。当抽吸管腔被堵塞时，真空压力增强，从而引起弹性管塌陷。当清除闭塞时，令人不希望地大量流体和组织可能从眼睛太快地被洗到抽吸管腔中。这被称为闭塞后浪涌(post-occlusion surge)。闭塞后浪涌在一些情况下可能引起眼睛塌陷和/或晶状体囊撕裂。
发明内容
本披露描述了可以包括手持式探针的眼外科手术系统。所述探针可以包括大小和形状被确定成供使用者抓握的壳体。所述探针还可以包括从所述壳体中延伸出来并且大小被确定成用于穿透并治疗患者的眼睛的尖端。所述尖端可以包括被安排成用于将流体运离所述眼睛的抽吸管腔。所述探针还可以包括布置在所述壳体内的蠕动泵。所述泵可以包括可变形导管，所述可变形导管包括穿其而过延伸的导管管腔。所述导管管腔可以与所述抽吸管腔处于流体连通。所述泵还可以包括与所述可变形导管接触的滚子并包括外周表面。所述滚子可以与所述可变形导管接合以引起可变形管变形。所述泵还可以包括与滚子的外周表面相接触的滚子驱动器。所述滚子可以响应于所述滚子驱动器的移动而能够沿所述可变形导管移动以引起材料在所述导管管腔内沿其移动。
本披露还可以披露可以包括手持式探针的眼外科手术系统。所述手持式探针可以包括大小和形状被确定成供使用者抓握的壳体、从所述壳体中延伸出来并且大小被确定成用于穿透眼睛的尖端、以及布置在所述壳体内的蠕动泵。所述尖端可以包括被安排成用于运送流体的尖端管腔。所述泵可以包括可变形导管，所述可变形导管限定了导管管腔。所述导管管腔可以与所述尖端管腔处于流体连通。所述泵还可以包括与所述可变形导管接触的多个滚子。所述多个滚子可以在所述可变形导管中形成局部变形。所述多个滚子各自可以包括外周表面。所述泵还可以包括与所述多个滚子中的每个滚子的外周表面相接触的滚子驱动器。所述多个滚子可以响应于所述滚子驱动器的移动而能够移动以在所述导管管腔内沿其运输材料。所述探针还可以包括布置在所述壳体内的马达。所述马达可以包括联接至所述滚子驱动器的马达轴。所述滚子驱动器可以是响应于所述马达轴的移动而可移动的。
此外，本披露涉及眼外科手术方法。示例性方法可以包括将外科手术探针的尖端插入患者的眼睛中。所述尖端可以包括被安排成用于将材料运离所述眼睛的抽吸管腔。所述方法还可以包括使多个滚子与可变形导管接触以通过所述多个滚子中的每个滚子引起所述可变形导管的局部变形；使得滚子驱动器与所述多个滚子中的每个滚子的外周表面相接合；并且通过使所述滚子驱动器移动引起所述多个滚子沿所述可变形导管移动来以蠕动方式泵送所述可变形导管的管腔内所容纳的材料，从而将材料从眼睛中抽吸出来。
在不同实现方式中，本披露的不同方面可以包括以下特征中的一个或多个特征。滚子驱动器可以不包括延伸穿过所述滚子的轴。所述蠕动泵可以包括以圆形构形安排的多个滚子。所述多个滚子可以与所述可变形导管接触并被布置在所述可变形导管与所述滚子驱动器之间。所述滚子驱动器可以包括与所述多个滚子接触的表面。所述蠕动泵进一步可以包括限定了通道的轨道壳体。所述通道可以限定所述多个滚子行进所沿的轨道。所述可变形导管可以被定位在所述通道内，并且所述多个滚子可以被安排成在与所述可变形导管和所述滚子驱动器接触的同时沿所述轨道移动。所述轨道可以包括接触表面，所述接触表面通过限制所述多个滚子移入所述通道中来限制所述可变形导管的变形量。所述蠕动泵还可以包括具有多个凹陷的导引构件。所述多个滚子中的每个滚子可以被定位在所述多个凹陷中的一个相应凹陷中。所述探针还可以包括布置在所述壳体内的马达。所述马达可以包括联接至所述滚子驱动器的马达轴。所述马达可以使所述滚子驱动器旋转。滚子可以是球形的。所述可变形导管可以包括朝第一方向运送所述材料的第一段和朝第二方向运送所述材料的第二段。
控制器可以被操作用于将控制信号传输至所述马达以提高和降低所述马达的速度。排液储器可以与所述可变形导管处于流体连通。在所述导管管腔内运输的材料可以被存放在所述排液储器中。所述手持式探针可以是超声乳化探针。
所述滚子驱动器可以联接至布置在所述外科手术探针内的马达，并且所述马达可以包括联接至所述滚子驱动器的马达轴。所述可变形导管可以布置在轨道壳体中形成的通道内，并且可以沿所述通道形成的轨道移动所述多个滚子。
应当理解，以上的一般性描述以及以下附图和详细描述在本质上都是示例性和说明性的，并且旨在提供对本披露的理解而不限制本披露的范围。就此而言，通过以下内容，本披露的附加方面、特征和优点对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
附图说明
附图展示了本文中披露的系统、装置和方法的实现方式，并与说明书一起用来解释本披露的原理。
图1是常规蠕动泵的展示。
图2是示例性眼外科手术系统的展示。
图3是示例性眼外科手术系统的框图。
图4是超声乳化探针的框图。
图5是示例性蠕动泵的一部分的展示。
图6是蠕动泵的示例性方面的展示。
图7是示例性蠕动泵的展示。
图8是图7的蠕动泵的横截面侧视展示。
图9是图7和图8的蠕动泵的轨道壳体的展示。
图10是示例性蠕动泵的横截面侧视展示。
图11是包括示例性蠕动泵的手持式探针的一部分的横截面侧视展示。
图12是图11的手持式探针和蠕动泵的横截面端视展示。
图13是蠕动泵的示例性方面的展示。
图14是展示了图13的蠕动泵的示例性方面的曲线图。
图15是示例性眼外科手术方法的流程图。
参考以下具体实施方式将更好地理解这些附图。
具体实施方式
出于促进对本披露的原理的理解的目的，现在将参考附图中展示的实现方式，并且将使用具体语言来描述它们。然而，应理解，不旨在限制本披露的范围。本披露所涉及的技术领域内的技术人员在正常情况下将完全可设想到对于所描述的装置、器械、方法的任何改变和进一步修改、以及对于本披露的原理的任何进一步应用。具体地，完全可以设想到，参考一个或多个实现方式描述的特征、部件和/或步骤可以与参考本披露的其他实现方式描述的特征、部件和/或步骤相组合。为简单起见，在一些情形中，贯穿这些附图，使用相同的参考号来指代相同或相似的部分。
本披露总体上涉及用于使用蠕动泵从眼睛抽吸材料(如流体、晶状体颗粒)、其他材料(包括其他生物材料)、或其组合的装置、系统、和方法。在一些实现方式中，所述泵被安排成装配在手持式外科手术探针(如超声乳化探针)内。所述泵包括一个或多个与柔性/可变形导管相接触的滚子，抽吸流体流过所述导管。所述泵还包括与滚子的外周或外表面相接触的滚子驱动器。例如，滚子驱动器可以是转板或具有与滚子摩擦接合的表面并使其移动的旋转圆柱体。滚子驱动器使滚子沿导管移动以促使流体流动。下面参照图1讨论常规蠕动泵。
图1示出了常规泵10，所述泵利用滚子12来沿着管40朝方向18移动。滚子12可以由马达驱动。滚子12与管40之间的摩擦引起滚子12绕轴20朝方向16旋转。当滚子12沿着管40朝方向18移动时，轴20朝方向18平移。滚子12接触管40并使其变形，从而在管40内在滚子12的两侧产生高压区和低压区。当滚子12沿着管40朝方向18移动时，高压区和低压区沿管40移动。当滚子12朝方向18移动时，滚子12使材料在管40内朝方向18蠕动式移动。
在这样的泵送机构中，滚子12与滚子12绕其旋转的轴20之间可能发生大的摩擦。克服这种摩擦可能使超声乳化探针的设计和制造变得复杂。可能需要将额外的部件(如轴承14)添加到泵10上以最小化滚子-轴摩擦。可以用具有克服所述摩擦的相对较大的功率输出的马达来操作泵10。然而，这样的马达可能太大、太重、和/或太贵而不能在超声乳化探针中实现。图1中所示类型的蠕动式泵送机构可能涉及到弹性管与接触所述管的部件之间的大的摩擦。因此，探针可能需要额外的润滑部件和/或功率更大的马达来克服摩擦。
然而，与常规系统不同，在此描述的蠕动泵不包括延伸穿过滚子的轴。例如，马达的马达轴可以联接至与轴延伸穿其而过的滚子完全不同的滚子驱动器。
本披露的装置、系统和方法提供了超越常规抽吸泵的许多优点。例如，在此描述的泵的安排因为没有利用轴而使得轴与滚子之间的相互作用产生的摩擦最小化。因为在小比例上摩擦效应可能支配系统动力学特性，所以使摩擦最小化使泵更适合于小型化。可以在外科手术探针内实现较小的泵，这有利地减少了或消除了闭塞后浪涌效应。可以用更小、更轻、和/或更廉价的马达来以更小的摩擦驱动泵。省略掉轴还使得对润滑的需要最小化。在此描述的泵的一些实现方式还利用具有简单几何形状的滚子，这可以允许简单的泵设计。
图2展示了示例性眼外科手术系统100。图3是系统100的框图，示出了操作来执行眼外科手术过程的多个不同子系统。参照图2和图3，示例性系统100包括手持式探针112和控制台101。控制台101包括可移动底座壳体102以及相关联的显示屏幕104，所述显示屏幕显示与系统在外科手术过程中的操作和性能相关的数据。
系统100至少包括多个子系统的一部分。例如，系统100包括脚踏板子系统106、流控技术子系统110、和超声波发生器子系统116，所有这些与计算机系统103协作以执行超声乳化外科手术过程。计算机系统103包括处理器和存储器并且可以布置在壳体102内。脚踏板子系统106包括脚踏板108。流控技术子系统110包括手持式探针，如具有集成抽吸泵的手持式探针112。超声波发生器子系统116向手持式探针112的切割针提供超声波振荡。在一些实现方式中，子系统106、110、116中的一些子系统可以包括可与控制台101分开和/或并未布置在其上的部件或元件。这些子系统可以重叠和协作来执行外科手术过程的多个不同方面。
子系统106、110和116中的一者或多者可以与计算机系统处于电连通。在所展示的实例中，子系统106、110和116与计算机系统103电连通。在一些实现方式中，计算机系统103可以将控制信号传输至子系统106、110和116中的一者或多者以控制与其相关联的探针的操作，例如像探针112。探针112和控制台101可以通过电缆113和一个或多个柔性导管114来相连接。控制台101可以将功率传输至驱动探针112(例如像探针112)的集成抽吸泵的驱动机构。控制台101还可以将功率传输至探针来供应其他驱动机构。例如，控制台101可以提供电功率来操作超声波切割针。在一些实现方式中，一个或多个柔性导管114可以将冲洗流体供应到外科手术部位和运送从眼睛通过探针112抽吸的流体。
图4是示意性地展示了根据示例性实现方式的流控技术子系统110的一部分的框图。流控技术子系统110包括冲洗路径130、抽吸路径140、和探针112。探针112可以包括大小和形状被确定成用于由使用者(如外科医生)抓握和手持使用的壳体150。在一些实现方式中，探针112可以是包括冲洗套筒152和切割针154的超声乳化探针。冲洗套筒152和切割针154可以从壳体150中延伸出来。虽然为了容易理解而在图4中分开示出了冲洗套筒152和切割针154，但冲洗套筒152和切割针154可以是同轴的或在不同实现方式中以其他方式来安排。冲洗套筒152和切割针154的大小可以被确定成用于穿透并治疗患者的眼睛160。
虽然探针112可以在一些实现方式中被表征为超声乳化探针，但应理解探针112可以是独立的抽吸探针。探针112还可以是具有集成泵200和/或马达161的另一种类型的外科手术探针。例如，探针112可以是照明探针、激光探针、和/或玻璃体切割探针。在图4所示的实例中，探针112包括集成泵200和马达161。在其他实现方式中，探针112可以包括除马达以外的其他类型驱动机构。进一步地，在其他实现方式中，探针112可以包括集成泵200或马达161、或包括两者。
在一些超声乳化手术过程中，切割针154的尖端164和冲洗套筒152的末端166可以通过眼睛的外部组织上的小切口插入眼睛160的前段中。为了乳化或以其他方式打碎晶状体，外科医生使得切割针154的尖端164与眼睛160的晶状体发生接触，从而使得振动尖端164将晶状体打成碎片。可以将冲洗流体经由套筒152的冲洗管腔156从冲洗流体源134递送到外科手术部位，例如，递送到眼睛160的前段中。产生的碎片连同在手术过程中提供给眼睛的冲洗溶液一起通过切割针154的内部孔或管腔158被抽吸出眼睛160。抽吸的材料被递送到排液储器144中。
贯穿或在手术的选定的时期期间，可以将冲洗流体泵送到眼睛160中。在某些实现方式中，切割针154可以延伸穿过套筒152的、限定环形通路的冲洗管腔156。冲洗流体可以以环形通路在冲洗套筒152与切割针154之间经过并在冲洗套筒152的末端166处和/或从冲洗套筒152上在末端166附近形成的一个或多个端口或开口出来进入眼睛160。
在所展示的实例中，探针112包括冲洗路径130的多个部件，包括冲洗导管132。在一些情形中，冲洗路径30的一个或多个部件可以是限定了用于输送冲洗流体的管腔的柔性和/或可变形管。在图4所示的实例中，导管132从冲洗流体源134延伸到探针112。导管132的至少一部分布置在壳体150内并与冲洗流体源134和套筒152的冲洗管腔156流体连通。在外科手术过程中，冲洗流体可以从冲洗流体源134流动穿过冲洗导管132和冲洗管腔156并且进入眼睛160。冲洗流体可以是生理盐水或平衡盐溶液。冲洗流体可以维持眼内压并可以通过替换从眼睛160中被抽吸出的流体来防止眼睛160在外科手术过程中塌陷。冲洗流体还可以保护眼组织不受热量影响，如超声波切割针154的振动产生的热量。另外，冲洗流体可以使乳化后的晶状体的碎片悬浮以便从眼睛160中抽吸出来。在一些实现方式中，冲洗流体源134可以与探针112间隔开。例如，一些实现方式包括布置在静脉输液架上的固定或可调高度处的冲洗流体源134。其他实现方式包括布置在控制台101内的冲洗流体源134。
探针112还可以包括抽吸路径140的部件。例如，探针112可以包括抽吸导管142的全部或一部分。抽吸导管142可以呈具有用于输送抽吸材料的管腔的柔性和/或可变形管的形式。导管132、142可以由任何合适的弹性材料形成，包括硅酮或其他类型的聚合物。
如图4所示，导管142从探针112延伸到排液储器144。抽吸导管142的至少一部分可以布置在壳体150内。抽吸导管142与切割针154的抽吸管腔158和排液储器144处于流体连通。抽吸流体从眼睛160流过抽吸管腔158和抽吸导管142并收集在排液储器144中。抽吸流体可以包括冲洗流体(如经由冲洗路径已经被递送到眼睛160的冲洗流体)、来自眼睛160的生物流体、和/或来自眼睛160的生物物质，如乳化后的眼睛晶状体碎片。排液储器144可以与探针112间隔开，并且在一些实现方式中可以例如布置在控制台101内。
泵200可以与抽吸路径140相关联。泵200可以被安排成与抽吸导管142相接口连接以促使抽吸流体流出眼睛160并流向排液储器144。例如，泵200可以是由马达161驱动的蠕动泵。马达161的马达轴可以以机械方式联接至泵200的滚子驱动器，如移动板和/或移动圆柱体。马达轴的旋转引起滚子驱动器相应旋转。关于图5至图15示出和/或描述了马达161和/或泵200、连同马达轴和滚子驱动器的多种不同示例性实现方式。
在一些实现方式中，泵200或另一个泵可以被安排成与冲洗导管132接口连接。例如，泵200可以被安排成与冲洗导管132接口连接以促使冲洗流体从冲洗流体源134流出并流向眼睛160。因此，泵200可以实施在探针112内以将流体引导出眼睛160(沿抽吸导管142)和/或引向眼睛160(沿冲洗导管132)。
流控技术子系统110还可以包括与马达161电连通的控制器170。控制器170可以包括一个或多个处理器和一个或多个存储器装置。在一些实现方式中，所述处理器可以包括能够执行并行或顺序操作的一个或多个处理核心。在其他实现方式中，控制器170可以是一件专用硬件，例如像但不限于专用集成电路(ASIC)。所述一个或多个存储器装置可以包括任何存储器或模块并且可以采用易失性或非易失性存储器，包括但不限于磁介质、光介质、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可移除介质、或任何其他合适的本地或远程存储器部件。所述一个或多个存储器装置可以存储一个或多个程序和/或数据以供一个或多个处理器使用和/或执行。
马达161可以响应于控制器170传输的控制信号来运行。在一些情形中，控制器170可以控制马达161的开/关状态、运行频率、和/或其他参数。例如，控制器170可以将控制信号传输至马达161以提高和降低马达161的速度。因为泵200联接至马达161，马达161的运行进而引起泵200的运行。在一些实现方式中，控制器170可以不同于计算机系统103(图2)。在其他实现方式中，控制器170可以是计算机系统103的一部分，并与马达161通信。
图5展示了示例性蠕动泵500的多个方面。泵500可以是或形成图4中的泵200的一部分。导管540可以形成图4中的导管142的一部分。
泵500包括滚子502和滚子驱动器510。滚子驱动器510使滚子502沿导管540移动。导管540限定管腔542。在所展示的实例中，滚子驱动器510是具有与滚子502接触的表面516的板。具体地，滚子驱动器510的表面516与滚子502的外周表面503接合。在所展示的实例中，滚子驱动器510的表面516总体上是平面的。然而，表面516可以是非平面的。滚子502接触导管540并使其变形。具体地，如图5所示，滚子502挤压导管540，从而使得内表面544本身接触以在导管540内形成局部闭塞。导管540内的流体流可以在与滚子502的接触点处被短暂闭塞。然而，通过与滚子502的接触并使其移动，在导管540内产生高压区和低压区。导管540内产生的压力引起管腔542内的流体朝方向511流动。因此，泵500以蠕动方式泵送材料。
滚子驱动器510可以联接至马达，例如像图3中所示的马达161。然而，在此，滚子502直接由马达161驱动。更精确地说，由于滚子驱动器510被朝方向511驱动，所以滚子502朝方向504旋转并朝方向511平移。因此，与图1所示的常规泵400相比，滚子502不具有延伸穿过滚子502中心的轴且不由其驱动。而是，由马达161驱动的滚子驱动器510接触滚子502的外周表面503。在泵500中省略轴-滚子界面有利地消除了摩擦源并将马达161需要克服来操作泵500的总摩擦量最小化。因此，探针112中包括的、用于操作泵500的泵161可以更轻、更小、和更廉价。
滚子502可以是提供合适的泵送动作的任何形状。在一些实现方式中，滚子502被成形为球形滚珠。在这样的实现方式中，滚子502的外周表面503是弧形表面并与滚子驱动器510的表面516接触。在一些实现方式中，滚子502可以由金属(如不锈钢)形成。在其他实现方式中，滚子502可以由非金属材料形成，如硅酮或其他类型的塑料和/或橡胶。例如，滚子502可以由高硬度硅酮形成。
利用球形滚珠可以有利地简化泵500的制造。以前的蠕动泵要求与弹性管接触的滚子和/或其他部件有复杂的几何形状。例如，以前的蠕动泵利用具有锥形或螺旋螺杆/蜗卷的滚子。具有较简单几何形状的球形滚珠更容易制造、获得、和/或实现在泵500中。
探针112的蠕动泵500可以包括任何数量的滚子。例如，图5中展示了泵500包括单个滚子502。在其他情形中，可以使用两个或更多个滚子502。例如，在一些实现方式中，泵500可以使用两个与18个之间的滚子。然而，范围并不如此受限。而是，泵500中可以使用任何数量的滚子502。例如，图11和图12中所示的示例性泵800利用四个滚子802。图6、图7和图13中所示的示例性泵600、700和900分别包括六个滚子。图10中所示的示例性泵750包括十二个滚子702(在图10的横截面侧视图中示出了四个滚子702，而隐藏了八个滚子702)。
本披露范围内的泵可以具有以各种配置安排的滚子。例如，滚子可以相对于彼此以纵向、轴向/径向、和/或周向间距的任意组合来定位。例如，如图6、图7、图12、和图13分别所示，泵600的滚子602、泵700的滚子702、泵800的滚子802、和泵900的滚子902安排成总体上圆形构形。进一步地，所述滚子可以围绕圆周彼此间隔开，如例如图6中所示。在一些实现方式中，所述滚子可以被安排成使得存在至少一个滚子短暂闭塞导管内的流体流以确保导管中的高压区域与低压区域之间始终存在压力差。如图6中所示，滚子彼此间隔开，从而使得未闭塞的管的一部分位于管的、被相邻滚子挤压、闭塞、或以其他方式变形的两个部分之间。滚子朝希望的方向促动管的这个未闭塞的部分内的流体。
在图5中，导管540被展示为布置成线性配置。滚子驱动器510可以用线性方式朝方向511移动。滚子驱动器510的平移引起滚子502相应地沿导管540朝方向511线性位移。在其他实现方式中，导管可以布置成非线性配置，并且滚子驱动器和(多个)滚子可以沿非线性路径移动。例如，滚子驱动器和(多个)滚子可以被安排成朝一个或多个纵向、轴向/径向、和/或周向方向移动。滚子驱动器和(多个)滚子可以沿同一或不同路径移动。一般而言，(多个)滚子与导管接触、使其变形、和沿其移动。滚子驱动器被安排成与(多个)滚子接触并利于滚子沿导管移动。
图6展示了泵600的一部分，所述泵具有以圆形构形安排在导管640段上的多个滚子602。图6所示的导管640段以总体上圆形或环形方式布置。所述圆形构形可以有利地允许导管640更紧凑地包装在探针的壳体(如示例性探针112的壳体150)内。在所示实例中，泵600使滚子602朝逆时针方向611旋转，由此促使流体朝逆时针方向611穿过导管640段。泵600还可以以顺时针方向运行。材料团(例如，流体或流体混合物)可以通过导管640在相邻滚子602之间的体积中运送。流体朝方向642被泵送到导管640中并朝方向644被泵送出导管640。
泵600包括与滚子602接触的滚子驱动器650。滚子驱动器650朝逆时针方向611旋转，从而使得滚子602也沿导管640朝方向611旋转。当滚子602沿导管朝方向611移动以促使流体穿过导管640时，滚子602与导管640接触并使其变形。
图7至图10展示了示例性泵700。泵700包括滚子702、滚子驱动器710、轨道壳体720、和导引构件730。图7是泵700的展示。图8是泵700的横截面侧视图。图9是轨道壳体720的展示。
泵700包括以圆形构形安排的多个滚子702。滚子驱动器710包括板712和轴714。例如，板712和轴714可以一体形成。在一些实现方式中，板712可以呈轴714上(如轴714的末端上)形成的凸缘的形式。马达161可以联接至轴714以使轴714朝方向711旋转。板712包括图8中所示的表面716，所述表面接触滚子702的外周表面703从而以摩擦方式驱动滚子702。滚子702的外周表面703和板712的表面716彼此接合，从而使得板712的旋转相应地使滚子702旋转，从而引起每个滚子702绕单独轴线A1旋转，每个轴线A1从纵向轴线A2径向向外并垂直于其延伸。共同地，滚子702沿周向路径围绕滚子驱动器710的纵向轴线A2旋转。板712的表面716包括环形槽718，所述环形槽大小和形状被确定为用于接纳或容纳滚子702的相应部分。在一些实现方式中，表面716可以省略环形槽718，但更确切地说包括多个单独凹陷部。每个凹陷部接纳一个滚子702并且具有与滚子702的外周表面703相对应的形状。在其他实现方式中，表面716可以总体上是平面的并且排除了环形槽或单独的凹陷部。
如图9所示，轨道壳体720形成圆形通道726。通道726限定了轨道722，所述轨道形成滚子702移动的路径。轨道722包括边缘724a和724b。在所示实例中，边缘724a和724b由分别形成在通道726的内外边缘上的斜面限定。滚子702沿通道726在边缘724a和724b之间行进，而滚子702的多个部分与边缘724a和724b接触。在一些实现方式中，轨道722的宽度可以小于滚子702的直径。
通道726包括轨道722与末端表面729之间形成的环形间隙727。柔性导管740定位在通道726中形成的环形间隙727内。在一些情形中，间隙727的深度被选择成使得当滚子702沿轨道722移动时，导管740被滚子702完全闭塞。在其他实现方式中，间隙727的深度可以使得当滚子702沿轨道722移动时，防止导管740被滚子702完全闭塞。轨道722和通道726被安排成使得滚子702在接触柔性导管740并使其变形的同时围绕轨道722旋转。
滚子702顶靠边缘724a和724b并在围绕轨道722旋转的同时沿所述边缘滚动并且沿导管740滚动。通过限制滚子702在通道726中的纵向进入量，滚子702与边缘724a和724b之间的接触防止了滚子使导管740变形超过选择的量。这有利地防止了导管740上的所令人不希望地大负载，由此减少导管740磨损和防止导管740撕裂。轨道壳体720还包括导管740穿其而过延伸的端口728，如例如图8中所示。在一些情形中，导管740的两端延伸穿过端口728。在其他实现方式中，轨道壳体720可以包括分开的端口，导管740的相反两端延伸穿过所述端口。
在图8中，导管740被展示为一段不同的管。然而，本披露的范围并不如此受限。在其他实现方式中，导管740可以以其他方式形成。例如，导管740可以集成在或一体形成在轨道壳体720中。在一些实现方式中，弹性材料可以包覆模制在轨道壳体720上并定位在轨道722周围，从而使得包覆模制弹性材料在轨道722周围形成密封。在一些实现方式中，形成导管740的包覆模制弹性材料可以具有凸形横截面形状。在一些实现方式中，弹性材料和通道726的表面限定了流体可以被输送穿过的管腔。流体可以自由地在管腔内流动(例如，没有不同的管)。泵700可以通过随着滚子702沿轨道722移动滚子702压缩弹性材料来促使流体流动。一体形成的导管可以有利地使制造更高效和降低制造成本。导管可以在制造轨道壳体720的同时形成在轨道壳体720内。因此，可以避免将所述不同的管定位在通道726内的额外步骤。
如图7和图8中所示，泵700包括布置在滚子驱动器710与轨道壳体720之间的导引构件730。导引构件730包括纵向延伸穿过导引构件730的多个开口732。开口732的大小被确定成用于接纳相应的滚子702。滚子702被定位在开口732内，从而使得滚子702的多个部分从导引构件730的两个纵向侧突出来。
导引构件730被定向成使得延伸穿过所有滚子702的参考平面包含轴线A1或与其平行并且与纵向轴线A2正交。导引构件730可以被安排成当板712使滚子702沿着导管740旋转时维持滚子702的周向间距、径向定位、和/或轴向定位。就此而言，导引构件730可以通过防止滚子702相对于彼此发生不希望的周向移动、防止滚子702的径向移动、和/或轴向移动来保持滚子702的圆形构形。这可以通过甚至在滚子驱动器710沿导管740驱动滚子702时将滚子702相对于彼此保持在已知的固定位置处来有利地确保导管740内有规律的、定期蠕动流体流。
图10是根据另一个实现方式的另一个示例性泵750的横截面侧视图。泵750包括多个滚子702、滚子驱动器710、轨道壳体720、和导引构件730。滚子702、轨道壳体720、导引构件730和滚子驱动器710可以与以上在泵700的背景下描述的那些类似。然而，滚子驱动器710还包括形成在板712上的表面717，所述板接触多个滚子704的外周表面，如下解释的。泵750此外包括定位在支撑构件780内的所述多个滚子704、和形成在轨道壳体770中的通道776。轨道772由通道776的边缘774a和774b限定。与上述轨道722类似，边缘774a和774b由分别形成在通道776的内外边缘上的斜面限定。滚子驱动器710的旋转将滚子704沿轨道722输送。导管760定位在通道776内。当滚子704沿轨道722移动以压缩导管760时，滚子704与边缘774a和774b接触。滚子704接触导管760并使其变形以使得导管760内形成的管腔的全部或一部分闭塞。轨道772的边缘774a和774b限制准许滚子伸入通道776中的量和滚子704将导管760闭塞的量。
也与导管740类似，导管760可以集成在或一体形成在轨道壳体770中。在一些实现方式中，弹性材料可以包覆模制在轨道壳体770上并定位在轨道772周围，从而使得包覆模制弹性材料在轨道772周围形成密封。在一些实现方式中，形成导管760的包覆模制弹性材料可以具有凸形横截面形状。在一些实现方式中，弹性材料和通道776的表面限定了流体可以被输送穿过的管腔，在一些情形中，限定流体流的管腔，包括通道776。
通道776包括轨道722与末端表面733之间形成的环形间隙731。柔性导管760定位在通道776中形成的环形间隙731内。在一些情形中，间隙731的深度被选择成使得当滚子704沿轨道772移动时，导管760被滚子704完全闭塞。在其他实现方式中，间隙731的深度可以使得当滚子704沿轨道772移动时，防止导管760被滚子704完全闭塞。轨道772和通道776被安排成使得滚子704在接触柔性导管760并使其变形的同时围绕轨道772旋转。
滚子704定位在支撑构件780中形成的凹陷752内。支撑构件780以与导引构件370类似的方式操作，这是在于支撑构件780在板712使滚子704沿着导管760旋转时维持滚子704的周向间距、径向定位、和/或轴向定位。如图10中所示，表面717包括环形槽719，所述环形槽大小和形状被确定为用于接纳或容纳滚子704的相应部分。在其他实现方式中，表面717可以省略环形槽719。
在操作时，滚子驱动器710绕轴线A3相对于轨道壳体720和轨道壳体770两者旋转。板712的表面717接触滚子704的外周表面715，并且表面716接触滚子702的外周表面703。板712的表面717以摩擦方式接合滚子704的外周表面715从而使滚子704旋转。以类似的方式，表面716同样使滚子702旋转。表面716和717位于板712的相反侧。当滚子驱动器710围绕轴线A3旋转时，板712同时驱动这些不同组的滚子702和704以促使流体分别穿过导管740和760。在一些实现方式中，导管740和760可以彼此处于流体连通。因此，导管740和760可以是同一流体路径的不同段。在其他实现方式中，导管740和760可以彼此分开，并因此彼此并不处于流体连通。在一些实现方式中，轨道壳体770可以具有形成在其中的一个或多个端口(其类似于上述端口728)，导管760穿过所述端口。
图11和图12展示了探针112的一部分。探针112包括马达161和具有滚子802及滚子驱动器810的示例性蠕动泵800。图11是沿着图12中的截面线11-11截取的探针112的横截面侧视图。图12是探针112的横截面端视图。
泵800和马达161被布置在探针112的壳体150内。电缆113向马达161提供功率。马达161包括马达轴162。马达轴162联接至泵800的滚子驱动器810，从而使得滚子驱动器810在马达轴162旋转时旋转。在一些实现方式中，滚子驱动器810附接至马达轴162。在所展示的实现方式中，滚子驱动器810是旋转圆柱体。马达轴162被接纳在滚子驱动器810的孔813内。轴162的旋转引起滚子驱动器810相应旋转。
滚子驱动器810具有总体上圆柱形形状。滚子驱动器810的表面816与一个或多个滚子802的外周表面803接触。滚子驱动器810的表面816可以包括滚子802定位在其中的槽818。槽818的大小和形状被确定成用于容纳至少一个滚子802。在所展示的实例中，槽818的大小和形状被确定成用于接纳所有滚子802。在一些实现方式中，使滚子驱动器810所处的位置与包括所有滚子802的中心的参考平面803正交。参考平面803将每个滚子802分成第一半部805和第二半部807。至少槽818的一部分围绕第一半部805的一部分、第二半部807的一部分、或第一半部805和第二半部807两者的一部分延伸。在一些实现方式中，至少滚子驱动器810的远侧部分朝第一方向809、第二方向811、或朝第一和第二方向809和811两者纵向延伸超出滚子802。
泵800包括轨道壳体820。通道826形成在轨道壳体中并限定轨道822。在泵800操作过程中，使滚子802沿轨道822移动。导管840和导管860被布置在通道826的一部分中。轨道822限定圆形路径，并且当滚子802沿轨道822移动时，导管840和导管860被滚子802压缩。轨道822由通道826的有斜面的边缘824a和824b限定。
如图12中所示，导管840和导管860各自以总体上半圆形构形被定位在通道826的相应部分内。虽然示出了两个导管840和导管860，但应理解，在一些情形中，泵800可以与一个导管或多于两个导管一起使用。在一些实现方式中，一个导管可以在通道826内被定位成总体上圆形构形，如例如图6中所示。边缘824a和824b限制滚子802径向移动到通道826内并防止滚子802使导管840和860发生破坏性变形。
在操作时，滚子驱动器810驱动滚子802沿着由围绕壳体150的纵向轴线A4的轨道822限定的圆形路径与边缘824a和824b接触。滚子802周期性地接触并闭塞导管840和860以驱动材料分别穿过所述导管。当滚子802响应于滚子驱动器810的运动而移动时，导管840和860的不同部分与滚子802相接触。
尽管图11分别示出了导管840和860的管腔841和861在滚子802在导管840和860上压过并压缩其时仅被部分闭塞，但本披露的范围并不如此受限。在一些实现方式中，滚子802可以仅部分地压缩导管840和860，从而使得管腔841和861仅部分地受到限制。然而，在其他实现方式中，滚子802可以将导管840和860完全压缩，从而使得管腔和完全闭塞管腔841和861。在又其他实现方式中，导管840和860、和/或通道826或轨道822的大小可以被选择成使得管腔841和861之一完全闭塞，而管腔841和861中的另一者仅部分闭塞。
支撑构件830被定位在滚子驱动器810与轨道壳体820之间。多个凹陷832形成在支撑构件830中、大小和形状被确定成用于接纳滚子802。当滚子驱动器810驱动滚子802绕纵向轴线A4旋转时，支撑构件830限制滚子802的纵向移动(即，滚子802朝第一和第二方向809和811的移动)。
图13展示了示例性蠕动泵900。滚子902安排成圆形构形。滚子驱动器910驱动滚子902朝方向911在圆形路径上旋转。滚子902接触导管940和960，从而引起导管940和960内容纳的材料以上述方式来输送。滚子902可以完全或部分地闭塞导管940和960中形成的管腔。泵900被安排成用于将导管940和960内的流体朝不同方向泵送。例如，滚子902朝方向942促动导管940内的材料(例如，流体)而朝方向964促动导管960内的材料(例如，流体)。Q1进和Q1出分别表示材料经由导管940进入和离开泵900的流速。Q2进和Q2出分别表示材料经由导管960进入和离开泵900的流速。方向964不同于方向962。具体地，在所展示的实例中，方向964与方向962相反。因此，滚子902朝单一方向911的移动可以朝两个方向促动材料。在一些实现方式中，导管940和960可以形成彼此不处于流体连通的单独路径部分。在其他实现方式中，导管940和960可以是同一流体路径的不同段。因此，虽然导管940和960中的材料可以朝不同方向942和962流动，但两个导管940和960中的材料可以是经由抽吸导管(如图3中所示的抽吸导管142)被泵送离开眼睛160的材料。
图14示出了曲线图1000，展示了图13的安排可以如何有利地使泵900的输出的脉动最小化。与曲线图1000相关联的益处适用于在此描述的其他泵。脉动描述了泵900的流体输出由于导管940和960和/或滚子902的配置而发生的增大和减小。曲线1010单独展示了导管940内的流速，而曲线1020单独展示了导管960内的流速。曲线1010和1020对应地包括极小值1011和1021。极小值1011和1021对应地表示导管940和960的、由于与滚子902接触而闭塞的部分。极小值1011和1021对应地反映了流过导管940和960的流速减小。曲线1010和1020还包括极大值1013和1023。在滚子902完全闭塞导管940和960的地方，导管940和960的这些部分实质上没有容纳材料。极大值1013和1023对应地表示导管940和960的、布置在滚子902之间的部分。导管940和960的这些部分容纳由形成在导管940和960内的相应管腔的、在滚子902之间的部分限定的材料体积。导管940和960周期性地输出导管940和960中在相邻滚子902之间的体积内运送的流体团。当将每个导管940和960彼此独立加以考虑时，曲线1010和1020所展示的流速的相对大的变化(极大值与极小值之间的差)可以指示这种周期性流体输出。
泵900的安排通过将导管940和960和滚子902配置成使得导管940和960内的流彼此异相180°来有利地使流速变化最小化。因此，曲线1010和1020中展示的流速的极大值和极小值彼此抵消。在这样的配置下，如曲线1030所展示的，穿过导管940和960的净流速或组合流速的变化(极大值与极小值之间的差)减小，从而与穿过单独导管940和960的流速相比，产生更连续的流动。因此，泵900有利地具有更平顺(即，波动更小)且更连续的流体总输出。虽然图13中展示了两个导管940和960，但应理解，可以在泵900中实现三个或更多个导管段以将流体流的波动进一步减小到甚至更大的程度。
图15是示例性眼外科手术方法1100的流程图。应理解，方法1100的步骤可以按与图15中所示不同的顺序执行，可以在所述步骤之前、过程中、和/或之后提供附加步骤，和/或在一些实现方式中可以替换或消除所述步骤中的一些步骤。方法1100的一个或多个步骤可以在眼外科手术过程中由如外科医生等医疗专业人士实施。
在1110，方法1100包括将外科手术探针的尖端插入患者的眼睛中。例如，外科医生可以将切割针的尖端插入眼睛160的前部中。例如，如图2所示探针112的切割针154的尖端164可以插入患者的眼睛中。切割针可以包括抽吸管腔158，例如像切割针154中形成的抽吸管腔158。在1115，外科医生使尖端与眼睛的晶状体接触。使尖端高速振动(例如，以超声波方式)，从而引起晶状体变碎或乳化。探针还可以包括冲洗套筒，例如像冲洗套筒152。冲洗套筒包括冲洗管腔，例如冲洗管腔156，冲洗流体穿过所述冲洗管腔被递送到眼睛。
方法1100还包括使用布置在外科手术探针内的蠕动泵从眼睛中抽吸流体，如使用在此描述的任何蠕动泵。在1120，泵可以与抽吸导管接口连接，例如像抽吸导管142。抽吸导管可以是例如柔性或可变形的管。抽吸导管可以被放置成与切割针中形成的抽吸管腔(如切割针154中形成的抽吸管腔158)处于流体连通。泵可以包括与抽吸导管接触的一个或多个滚子。所述(多个)滚子被放置成与抽吸导管接触，并且如以上说明的，当滚子驱动器驱动滚子时，(多个)滚子使抽吸导管内形成的管腔闭塞从而以蠕动方式泵送材料。如以上说明的，滚子驱动器可以是转板或旋转圆柱体，并被安排成使(多个)滚子平移、旋转、和/或使其以其他方式移动。抽吸导管用于将流体泵送离开眼睛。
泵操作引起(多个)滚子以在此描述的方式沿抽吸导管移动并压缩所述抽吸导管引起抽吸流体从眼睛中被泵送出去和移除，如在1130处所指示的。抽吸流体可以包括冲洗流体和/或生物材料，如打碎的/乳化后的晶状体颗粒。
本领域的普通技术人员将理解，本披露涵盖的实现方式不限于上述具体示例性实现方式。就此而言，尽管已示出并描述了说明性实现方式，但是上述披露中设想到各种各样的修改、改变、组合和替换。应理解的是，可以对前述内容做出此类改变而不脱离本披露范围。因此，应当理解，所附权利要求应广义地并按照符合本披露的方式加以解释。

Claims (15)

1.一种眼外科手术系统，包括：
手持式探针，所述手持式探针包括：
壳体，所述壳体的尺寸和形状被确定成由使用者抓握；
尖端，所述尖端从所述壳体延伸，并且尺寸被确定成用于穿透并治疗患者的眼睛，所述尖端包括用于将材料运离所述眼睛的抽吸管腔；以及
布置在所述壳体内的蠕动泵，所述蠕动泵包括：
可变形导管，所述可变形导管包括穿过所述可变形导管而延伸的导管管腔，所述导管管腔与所述抽吸管腔处于流体连通；
与所述可变形导管接触并包括外周表面的滚子，所述滚子与所述可变形导管接合，从而使所述可变形管变形；以及
与所述滚子的外周表面接触的滚子驱动器，所述滚子响应于所述滚子驱动器的移动而能够沿所述可变形导管移动，以使得材料在所述导管管腔内沿所述导管管腔移动。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述滚子驱动器不包括延伸穿过所述滚子的轴。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述蠕动泵包括设置成圆形构形的多个滚子，并且其中，所述多个滚子与所述可变形导管接触并被布置在所述可变形导管与所述滚子驱动器之间。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述滚子驱动器包括与所述多个滚子接触的表面。
5.如权利要求3所述的系统，其中，所述滚子驱动器包括槽，所述槽的尺寸和形状被确定成用于容纳所述多个滚子。
6.如权利要求3所述的系统，其中，所述蠕动泵进一步包括限定了通道的轨道壳体，其中，所述通道限定了轨道，所述多个滚子沿着所述轨道行进。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述可变形导管被定位在所述通道内，并且其中，所述多个滚子被设置成在与所述可变形导管和所述滚子驱动器接触的同时沿所述轨道移动。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述轨道包括接触表面，所述接触表面通过限制所述多个滚子移入所述通道中来限制所述可变形导管的变形量。
9.如权利要求3所述的系统，其中，所述蠕动泵进一步包括具有多个凹陷的导引构件，所述多个滚子各自被定位在所述多个凹陷中的一个相应凹陷中。
10.如权利要求1所述的系统，其中，所述探针进一步包括布置在所述壳体内的马达，所述马达具有联接至所述滚子驱动器的马达轴。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述马达使所述滚子驱动器旋转。
12.如权利要求1所述的系统，其中，所述可变形导管包括朝第一方向运送所述材料的第一段和朝第二方向运送所述材料的第二段。
13.一种眼外科手术系统，包括：
手持式探针，所述手持式探针包括：
壳体，所述壳体的尺寸和形状被确定成由使用者抓握；
尖端，所述尖端从所述壳体延伸，并且尺寸被确定成用于穿透眼睛，所述尖端包括用于运送流体的尖端管腔；
布置在所述壳体内的蠕动泵，所述蠕动泵包括：
限定了导管管腔的可变形导管，所述导管管腔与所述尖端管腔处于流体连通；
与所述可变形导管接触的多个滚子，所述多个滚子在所述可变形导管中形成局部变形，所述多个滚子各自包括外周表面；以及
与所述多个滚子中的每个滚子的外周表面相接触的滚子驱动器，所述多个滚子能够响应于所述滚子驱动器的移动而移动，以在所述导管管腔内沿所述导管管腔运输材料；以及
布置在所述壳体内的马达，所述马达包括联接至所述滚子驱动器的马达轴，所述滚子驱动器能够响应于所述马达轴的移动而移动。
14.如权利要求13所述的系统，进一步包括控制器，所述控制器能够操作而用于将控制信号传输至所述马达，以提高和降低所述马达的速度。
15.如权利要求13所述的系统，进一步包括与所述可变形导管处于流体连通的排液储器，其中，在所述导管管腔内运输的材料被存放在所述排液储器中。
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