CN1299657C - 白内障超声乳化仪 - Google Patents

Abstract

一种用于医疗器械技术领域的白内障超声乳化仪。包括：治疗针头段、节流制冷段、操作手柄、主机，其特征在于，治疗针头段、节流制冷段、操作手柄成一个整体，分别在整体的前端、中端、后端，主机设置在整体后端操作手柄的末端，所述的治疗针头段由治疗针头前段和热电偶组成，治疗针头作超声振动，治疗针头段上焊接有热电偶；所述的节流治疗段包括：治疗针头后段、制冷段保护套、绝热材料、节流毛细管，抬疗针头的后段设置在节流治疗段内中心，节流毛细管裹覆在治疗针头后段外，节流毛细管和制冷段保护套之间填充绝热材料。通过焦耳一汤姆逊技术避免手术中可能对眼内组织的热损伤、手术的切口减小到1mm左右，加快患者手术后的康复速度。

Description

白内障超声乳化仪

技术领域

本发明为一种用于医疗器械技术领域的仪器，特别是一种眼科医疗外科的白内障超声乳化仪。

背景技术

超声乳化仪祛除患者眼中白内障组织的工作原理是：用功率超声信号源驱动超声转能器，将电能转化为高速微小振幅的机械能，对眼球内的白内障组织产生“切割效应”和“空化效应”，使其破碎、乳化之后吸出体外。超声技术应用于临床治疗，已经有近40年的历史，在近一、二十年里，超声治疗设备发展迅速，我国在超声治疗设备的研制方面，处于起步阶段。目前，用白内障超声乳化仪摘除白内障时，需在眼球外侧开一个3mm左右的小切口，治疗针头进入眼内，利用超声波的“切割效应”和“空化效应”将晶体粉碎，通过负压抽吸将乳化后的白内障碎块排出眼外，之后植入人工晶体，使患者得以复明。

经对现有技术的文献检索发现，专利号为：97119026.7，名称为：白内障超声乳化仪，是采用频率为50kHz的超声波对白内障进行治疗的，该项技术自述：整机采用单片机控制液晶显示汉字化人机界面，包括一个高效小型化超声换能器连接一根可更换的二级阶梯变幅和双曲面过度的变幅杆(治疗针头)，一个由开关功率放大电路、频率自动跟踪、恒功率控制组成的超声电源，以及由蠕动泵、电磁阀、真空度测量电路组成的注入抽吸和回流保护系统。该技术高超声能量对角膜造成热损伤的威胁依然存在，且随着超声频率的增加，此威胁表现的更加突出。目前引起角膜热损伤的主要因素包括高能量超声、切口过紧、前房内灌注液循环受阻等。由于超声乳化仪是靠超声振动原理工作，因此在治疗过程中不可避免的要振动发热，尽管此发热量并不是很大，但由于治疗针头体积很小，所以治疗时针头的温度较高，通常远高于人体体温，这就会对患处造成一定的手术创伤，甚至有可能会造成一定程度的热损伤。另外，采用传统的超声乳化仪完成的白内障手术会导致较为严重的角膜散光。随着白内障手术技术日趋完善，术后角膜散光成为影响视力恢复的主要原因。在白内障手术过程中，手术切口的位置、大小、缝线、缝合方法及手术后切口愈合情况等因素都会造成角膜形态的改变，从而角膜曲率半径产生畸变，使角膜各子午线曲率半径不等，这样，入射光线在角膜各子午线上出现不等折射，不能同时在视网膜上聚集，导致患者视物变形、模糊，这就是术后角膜散光。在其他因素一定的情况下，如白内障手术切口位置合适，缝合张力均匀、准确、整齐，切口闭合严密等，能尽量减小切口的大小就显得至关重要，目前白内障手术的切口为3mm左右，更小的手术切口可以减小术后角膜散光的程度，从而提高手术质量，缩短患者的康复时间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种白内障超声乳化仪。使其通过焦耳-汤姆逊(J-T)节流制冷技术合理地控制治疗针头的工作温度，从而避免手术中可能对眼内组织(如角膜、虹膜等)的热损伤、减少手术对患处的创伤，且可以将手术的切口由现在的3mm左右减小到1mm左右；稳定、较低的治疗针头温度及更小的手术切口将进一步减小手术对角膜散光的影响、加快患者手术后的康复速度。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：治疗针头段、节流制冷段、操作手柄、主机，治疗针头段、节流制冷段、操作手柄成一个整体，分别在整体的前端、中端、后端，主机设置在整体后端操作手柄的末端。所述的治疗针头段由治疗针头前段和热电偶组成，治疗针头作超声振动，治疗针头段上焊接有热电偶；所述的节流制冷段包括：治疗针头后段、制冷段保护套、绝热材料、节流毛细管，治疗针头的后段设置在节流制冷段内中心，节流毛细管裹覆在治疗针头后段外，节流毛细管和制冷段保护套之间填充绝热材料。

节流毛细管中流动高压气体，靠高压气体节流产生的焦耳-汤姆逊(J-T)冷效应将治疗针头超声振动产生的热量和眼球传给治疗针头的热量带走。通过镀银或银钎焊保证节流毛细管与治疗针头的良好导热，节流制冷段的外面是起防护作用的制冷段保护套。

在所述治疗针头上靠近操作手柄的部分缠绕节流毛细管。

所述的操作手柄，节流毛细管的进口管、出口管、热电偶的感应导线从操作手柄中穿过。

所述的主机包括一个由液晶显示界面和单片机控制电路组成的控制显示电路、一个由单片机控制电路、温度测量电路、进口压力测量电路、进口压力传感器、出口压力测量电路、出口压力传感器及液晶显示界面组成的温度及压力监测显示电路，一个由单片机控制电路、进口调压阀开度驱动器、进口调压阀、出口调压阀开度驱动器及出口调压阀组成的流量自动调节系统。下面进一步描述控制电路：主机上设有总开关、治疗针头温度设定按钮等，液晶显示上可以显示进口压力、出口压力、治疗针头的温度等参数。热电偶感应到的温度信号通过温度测量电路传给单片机控制电路。进口调压阀开度驱动器在单片机控制电路的控制下，可以调节进口调压阀的开度；出口调压阀开度驱动器在单片机控制电路的控制下，可以调节出口调压阀的开度。当治疗针头的温度偏离了预先的设定温度时，单片机控制电路发出指令，通过进口调压阀开度驱动器和出口调压阀开度驱动器分别调节进口调压阀和出口调压阀的开度，从而控制高压气体的流量，进而将治疗针头的温度控制在预先的设定温度。在进口调压阀的出口处设有进口压力传感器，进口压力传感器将感应到的进口压力信号通过进口压力测量电路传给单片机控制电路；在出口调压阀的出口处设有出口压力传感器，出口压力传感器将感应到的出口压力信号通过出口压力测量电路传给单片机控制电路。主机中各个构件，按高压气体流经的先后顺序，依次为：气源总阀、过滤器、进口调压阀、进口压力传感器、出口压力传感器、出口调压阀。过滤器、进口调压阀、出口调压阀与管路连接的型式为螺纹连接或焊接，进口压力传感器、出口压力传感器与管路连接的型式为焊接。

本发明工作过程：在手术前，医生根据手术的具体情况在主机上设定治疗针头的温度，把高压气源(以高压氮气为例)与主机相连，高压氮气经过滤器、进口调压阀后进入节流毛细管，高压氮气在节流毛细管中节流降压，产生焦耳-汤姆逊冷效应，把治疗针头超声振动产生的热量和眼球传给治疗针头的热量带走，节流后的气体经出口调压阀排出主机。在治疗针头上焊接有热电偶，单片机控制电路根据热电偶感应到的治疗针头的温度信号，控制进口调压阀开度驱动器、出口调压阀开度驱动器，自动调节进口调压阀、出口调压阀的开度，从而调节进入制冷段节流毛细管的高压氮气的流量，把治疗针头的温度控制所需的温度范围。液晶显示界面可以显示治疗针头的温度、节流毛细管的进口压力、出口压力等参数，供医生在手术的过程中随时监视节流制冷系统的运行情况，以便根据手术的具体情况对治疗针头的温度等做出相应的调整。

本发明所述的白内障超声乳化仪与传统的白内障超声乳化仪相比，具有以下优点：(1)温度可控的超声乳化治疗针头完全避免了白内障手术过程中可能对眼内组织的热损伤，医生可根据手术的具体情况设定超声乳化治疗针头的温度，以保证最佳的手术效果。(2)超声乳化治疗针头采用无套设计，既不会因超声乳化过程中隔热套受热变形堵塞切口周围间隙，导致灌注液外漏减少；也不会因隔热套受切口前后唇压迫，阻碍前房内液体灌注。灌注与超声乳化分离，在手术过程中即使超声乳化治疗针头被晶状体核碎块堵塞，也不会引起前房内灌注液循环障碍。这样，在手术过程中，良好的灌注液循环可以在维持眼内组织正常功能等方面起着至关重要的作用。(3)手术切口更小，新型超声乳化治疗针头外径更小，手术切口宽度可减小至1.0mm左右，这样可以进一步减小了术后角膜散光的影响(角膜散光是影响术后裸眼视力恢复的重要原因之一，而影响角膜散光程度最重要的因素是切口宽度)。(4)对角膜神经损伤更小，更小的角膜切口对角膜神经的损伤轻，对手术后角膜知觉的负面影响小。(5)手术操作更简单灵活，由于新型超声乳化治疗针头更轻巧，故其在前房内的操作空间相对增大。

附图说明

图1本发明工作示意图

图2本发明结构示意图

图3本发明治疗针头段结构示意图

图4本发明节流制冷段结构示意图

图5本发明控制电路示意图

其中，治疗针头段1，节流制冷段2，操作手柄3，主机4，进口调压阀5，过滤器6，气源总阀7，高压气源8，出口调压阀9，治疗针头10，热电偶11，制冷段保护套12，绝热材料13，节流毛细管14。

具体实施方式

如图1所示，本发明的治疗针头段1、节流制冷段2、操作手柄3成一个整体，分别在整体的前端、中端、后端，主机4设置在整体后端操作手柄3的末端。治疗针头段1上焊接有热电偶11，节流制冷段2中有节流毛细管14，操作手柄3中有节流毛细管14的进口管、出口管，热电偶11的感应线等，它们从操作手柄3中穿过。主机4是本发明所述的超声乳化仪的控制中心，可以在友好的人机界面上设定制冷针头10的温度等参数，可以通过显示窗口监视节流制冷系统的制冷针头10的温度、进口压力、出口压力等参数。

如图2所示，为本发明结构示意图。本发明主要构件包括治疗针头段1、节流制冷段2、操作手柄3。治疗针头段1、节流制冷段2、操作手柄3成一个整体，分别在整体的前端、中端、后端。操作手柄3用直径为10mm左右，壁厚为0.5mm左右(Φ10×0.5)医用不锈钢管(X2CrNi18-9)制成，形状便于医生手持。治疗针头段1和节流制冷段2、节流制冷段2和操作手柄3的连接型式为焊接。

如图3所示，为本发明治疗针头段结构示意图。治疗针头段1包括治疗针头10和热电偶11，治疗针头10用直径为1.0mm、壁厚为0.1mm(Φ1.0×0.1)医用不锈钢管(X2CrNi18-9)制成，治疗针头一直延伸到节流制冷段2和操作手柄3的交界处。在治疗针头10的后端焊接有热电偶11，热电偶11用于感应治疗针头10的温度。

如图4所示，为本发明节流制冷段结构示意图。节流治疗段2包括：治疗针头10、制冷段保护套12、绝热材料13、节流毛细管14。节流毛细管14是用模具将直径为0.5mm、壁厚为0.08mm(Φ0.5×0.08)的毛细管(X2CrNi18-9)弯曲成螺旋型而成，治疗针头10沿成型的螺旋型毛细管14轴向插入，之后通过镀银或银钎焊实现治疗针头10和毛细管14的永久联接及保证节流毛细管14和治疗针头10之间的良好导热。其特点是将焦耳-汤姆逊(J-T)节流制冷技术运用于本发明所述的超声乳化仪上，即在治疗针头10上靠近操作手柄3的部分缠绕节流毛细管14，其中流动高压气体，靠高压气体节流产生的焦耳-汤姆逊(J-T)冷效应将治疗针头10超声振动产生的热量和眼球传给治疗针头10的热量带走。节流制冷段2的外面是起防护作用(因毛细管内流动的是高压气体，防止意外泄露对人体造成的伤害)的制冷段保护套12，在节流毛细管14和制冷段保护套12之间填充有用于减少冷量散失的绝热材料13。

如图5所示，为本发明控制电路示意图。控制电路在结构上包括在主机中。控制电路包括：一个由单片机控制电路21和液晶显示20界面组成的控制显示电路，一个由单片机控制电路21、温度测量电路22、进口压力测量电路25、出口压力测量电路26、进口压力传感器27、出口压力传感器28及液晶显示20界面组成的温度及压力监测显示电路，一个由单片机控制电路21、进口调压阀开度驱动器23、进口调压阀5、出口调压阀开度驱动器24及出口调压阀9组成的流量自动调节系统。单片机控制电路21上设有总开关、治疗针头10温度设定按钮等，液晶显示20上可以显示进口压力、出口压力、治疗针头10的温度等参数。热电偶11感应到的温度信号通过温度测量电路22传给单片机控制电路21。进口调压阀开度驱动器23在单片机控制电路21的控制下，可以调节进口调压阀5的开度；出口调压阀开度驱动器24在单片机控制电路21的控制下，可以调节出口调压阀9的开度。当治疗针头10的温度偏离了预先的设定温度时，单片机控制电路21发出指令，通过进口调压阀开度驱动器23和出口调压阀开度驱动器24分别调节进口调压阀5和出口调压阀9的开度，从而控制高压气体的流量，进而将治疗针头10的温度控制在预先的设定温度。在进口调压阀5的出口处设有进口压力传感器27，进口压力传感器将感应到的进口压力信号通过进口压力测量电路25传给单片机控制电路21；在出口调压阀9的出口处设有出口压力传感器28，出口压力传感器将感应到的出口压力信号通过出口压力测量电路26传给单片机控制电路21。

Claims (3)

1、一种白内障超声乳化仪，包括：治疗针头段(1)、节流制冷段(2)、操作手柄(3)、主机(4)，其特征在于，治疗针头段(1)、节流制冷段(2)、操作手柄(3)成一个整体，分别在整体的前端、中端、后端，主机(4)设置在整体后端操作手柄(3)的末端，所述的治疗针头段(1)由治疗针头(10)前段和热电偶(11)组成，治疗针头(10)作超声振动，治疗针头段(1)上焊接有热电偶(11)；所述的节流制冷段(2)包括：治疗针头(10)后段、制冷段保护套(12)、绝热材料(13)、节流毛细管(14)，治疗针头(10)的后段设置在节流制冷段(2)内中心，节流毛细管(14)裹覆在治疗针头(10)后段外，节流毛细管(14)和制冷段保护套(12)之间填充绝热材料(13)。

2、如权利要求1所述的白内障超声乳化仪，其特征是，在所述治疗针头(10)上靠近操作手柄(3)的部分缠绕节流毛细管(14)。

3、如权利要求1所述的白内障超声乳化仪，其特征是，所述的操作手柄(3)，节流毛细管(14)的进口管、出口管、热电偶(11)的感应导线从操作手柄(3)中穿过。

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