DE102021111178A1

DE102021111178A1 - Verfahren zum Betreiben einer Fluidpumpe und ophthalmochirurgisches System hiermit

Info

Publication number: DE102021111178A1
Application number: DE102021111178.1A
Authority: DE
Inventors: Alexander Schenk
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-11-03
Also published as: US20220347375A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidpumpe (10) eines ophthalmochirurgischen Systems (100) zum Fördern eines Behandlungsfluids (3), wobei die Fluidpumpe (10) eine Pumpkammer (11) und eine mittels eines elastischen Trennelements (12) hiervon getrennte Antriebskammer (13) aufweist, die mit einem Antriebsfluid (17) beaufschlagt wird, wobei eine Stellung des Trennelements erfasst wird, wobei mit dem Verfahren:- das Antriebsfluid mit einem ersten Antriebsdruck beaufschlagt wird, wobei das Trennelement eine erste Stellung einnimmt,- ein bei der ersten Stellung des Trennelements vorliegender Druck des Behandlungsfluids erfasst wird,- das Antriebsfluid mit einem weiteren Antriebsdruck beaufschlagt wird, bei welchem das Trennelement eine weitere Stellung einnimmt,- die wenigstens eine durch den wenigstens einen weiteren Antriebsdruck bewirkte weitere Stellung des Trennelements und ein bei dieser weiteren Stellung vorliegender weiterer Druck des Behandlungsfluids erfasst werden, und- die bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Drücke des Behandlungsfluids und Antriebsdrücke beim Betreiben der Fluidpumpe berücksichtigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer zum Fördern eines Behandlungsfluids ausgebildeten Fluidpumpe eines ophthalmochirurgischen Systems, mittels der das Behandlungsfluid im Betrieb des Systems gefördert wird, wobei die Fluidpumpe eine Pumpkammer und eine mittels eines elastischen Trennelements von der Pumpkammer getrennte Antriebskammer aufweist, wobei die Antriebskammer mit einem Antriebsfluid beaufschlagt wird und eine Stellung des elastischen Trennelements mittels eines Stellungssensors erfasst wird. Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines ophthalmochirurgischen Systems zur Behandlung eines Auges, wobei das ophthalmochirurgische System eine Konsole zum Aufnehmen eines Behandlungsfluids, eine in die Konsole einsetzbare Kassette zum Fördern des Behandlungsfluids zu einem chirurgischen Instrument zur Behandlung des Auges und wenigstens eine Fluidpumpe zum Fördern des Behandlungsfluids im Betrieb des Systems aufweist, wobei die Fluidpumpe eine Pumpkammer und eine mittels eines elastischen Trennelements von der Pumpkammer getrennte Antriebskammer aufweist, wobei die Antriebskammer mit einem Antriebsfluid beaufschlagt wird und eine Stellung des elastischen Trennelements mittels eines Stellungssensors erfasst wird, wobei die Konsole die Antriebskammer und die Kassette die Pumpkammer mit dem Trennelement aufweist. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein ophthalmochirurgisches System zur Behandlung eines Auges.
Ophthalmochirurgische Systeme, Verfahren zu deren Betrieb sowie Verfahren zum Betreiben von Fluidpumpen sind im Stand der Technik bekannt, sodass es diesbezüglich eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises dem Grunde nach nicht bedarf. Zur Behandlung einer Augenlinsentrübung, in der Medizin auch als grauer Star bezeichnet, sind unterschiedliche chirurgische Techniken bekannt. Am weitesten verbreitet ist die Phakoemulsifikation, bei der eine dünne Hohlnadel in einen Kapselsack, in dem die Augenlinse angeordnet ist, eingeführt und zu Ultraschallschwingungen angeregt wird. Mittels der vibrierenden Hohlnadel kann die Linse emulsifiziert werden, wobei hierbei freigesetzte Linsenpartikel über eine Aspirationsleitung mittels einer Pumpe abgesaugt werden können. Dabei wird ein Spülfluid, auch Irrigationsfluid genannt, zugeführt. Die Linsenpartikel werden zusammen mit dem Fluid als Aspirationsfluid abgesaugt. Sobald die Linse vollständig emulsifiziert und entfernt ist, kann in den dann geleerten Kapselsack eine neue künstliche Linse eingesetzt werden. Hierdurch kann für den behandelten Patienten wieder ein gutes Sehvermögen erreicht werden.
Ein fortschrittliches ophthalmochirurgisches System, welches sich für die Phakoemulsifikation als besonders geeignet herausgestellt hat, offenbart zum Beispiel die DE 10 2016 201 297 B3 . Bei diesem System werden jeweils zwei strömungstechnisch parallelgeschaltete Fluidpumpen für die Irrigation sowie auch für die Aspiration genutzt. Jede der Fuidpumpen weist eine Pumpkammer und eine mittels eines elastischen Trennelements von der Pumpkammer getrennte Antriebskammer auf. Die Antriebskammer wird für den bestimmungsgemäßen Betrieb der Fluidpumpe mit einem Antriebsfluid beaufschlagt, dessen Antriebsdruck zur Ausführung eines jeweiligen Pumphubs variiert wird. Dadurch verändert sich abhängig hiervon eine Stellung des elastischen Trennelements, die sich entsprechend auf die Pumpkammer auswirkt. Die Pumpkammer ist mit dem jeweiligen Behandlungsfluid, beispielsweise dem Irrigationsfluid, dem Aspirationsfluid oder dergleichen, beaufschlagt. Durch geeignetes Steuern eines Einlass- und eines Auslassventils der Fluidpumpe, kann dann die Förderwirkung erreicht werden.
Eine Stellung des elastischen Trennelements wird mittels eines der jeweiligen Fluidpumpe zugeordneten Stellungssensors erfasst. Eine Steuereinrichtung des ophthalmochirurgischen Systems steuert die Funktion der Fluidpumpe zumindest abhängig von einem Sensorsignal des Stellungssensors und einem mittels eines Antriebsdrucksensors bereitgestellten Antriebsdrucksignal. Die Steuereinrichtung kann ergänzend beispielsweise das Einlass- und das Auslassventil entsprechend steuern.
Durch wechselseitiges Betätigen der jeweils zwei parallelgeschalteten Fluidpumpen kann während einer Operation ein Volumenstrom mit sehr geringen Schwankungen erreicht werden. Dadurch kann sich ein nahezu konstanter Augeninnendruck im Kapselsack einstellen. Solange ausreichend Irrigationsfluid zugeführt werden kann, kann das System auch während einer sehr lang andauernden Operation nahezu ohne Unterbrechung des Irrigationsfluidstroms betrieben werden.
Das elastische Trennelement einer jeweiligen der Fluidpumpen wird somit nicht durch einen Stößel oder eine Stange betätigt, sondern vielmehr durch das Antriebsfluid. Dadurch kann eine nahezu ruckfreie und sehr schnelle Betätigung erreicht werden. Zugleich erweist sich die auf diese Weise realisierte Fluidpumpe als sehr wartungsarm und zuverlässig. Das mit der DE 10 2016 201 297 B3 offenbarte ophthalmochirurgische System eignet sich daher besonders auch für eine Verfahrensführung, die eine Reaktion bei einem Verstopfen einer Nadelspitze der Hohlnadel beziehungsweise der Absaugöffnung erfordert. Ein solcher Zustand wird auch als Okklusion bezeichnet. Mit dem in der DE 10 2016 201 297 B3 vorgestellten ophthalmochirurgischen System kann auch diese Situation sehr gut gehandhabt werden, sodass ein Augeninnendruck auch bei solchen Störungen im Betrieb nahezu konstant gehalten werden kann.
Für den bestimmungsgemäßen Betrieb des ophthalmochirurgischen Systems ist es erwünscht, durch Regelung des Drucks des Irrigationsfluids und des Vakuums des Aspirationsfluid den Augeninnendruck, insbesondere im Kapselsack, möglichst konstant zu halten. Hierzu ist es erwünscht, den Druck des Behandlungsfluids möglichst genau zu kennen, damit eine entsprechend genaue Regelung dieses Drucks erreicht werden kann. Bei der zuvor beschriebenen Fluidpumpe hängt der Druck des Behandlungsfluids vom Antriebsdruck des Antriebsfluids ab. Darüber hinaus besteht auch eine Abhängigkeit von Eigenschaften des Trennelements. Aufgrund von Bauteilschwankungen und Toleranzen sowie Alterungseffekten durch Lagerung oder dergleichen treten Abweichungen der Eigenschaften zwischen unterschiedlichen Trennelementen auf. Diese Abweichungen können zum Beispiel eine Abhängigkeit einer durch das Trennelement bewirkten Druckdifferenz von einer jeweiligen Stellung des Trennelements betreffen. Eine solche Abweichung kann über einem gewünschten Genauigkeitsbereich liegen, der für die Regelung des Augeninnendrucks zweckmäßig ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Betreiben eines ophthalmochirurgischen Systems sowie ein ophthalmochirurgisches System dahingehend zu verbessern, dass eine Regelung in Bezug auf die Behandlungsflüssigkeit genauer realisiert werden kann.
Als Lösung werden mit der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer zum Fördern des Behandlungsfluids ausgebildeten Fluidpumpe eines ophthalmochirurgischen Systems, ein Verfahren zum Betreiben eines ophthalmochirurgischen Systems zur Behandlung eines Auges sowie ein ophthalmochirurgisches System zur Behandlung eines Auges gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer zum Fördern eines Behandlungsfluids ausgebildeten Fluidpumpe eines ophthalmochirurgischen Systems wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass das Antriebsfluid mit einem ersten Antriebsdruck beaufschlagt wird, bei welchem das elastische Trennelement eine erste Stellung einnimmt, ein bei der ersten Stellung des Trennelements vorliegender Druck des Behandlungsfluids mittels eines Erfassungssensors des ophthalmochirurgischen Systems erfasst wird, das Antriebsfluid mit wenigstens einem zum ersten Antriebsdruck unterschiedlichen weiteren Antriebsdruck beaufschlagt wird, bei welchem das Trennelement eine zur ersten Stellung unterschiedliche weitere Stellung einnimmt, die wenigstens eine durch den wenigstens einen weiten Antriebsdruck bewirkte weitere Stellung des Trennelements und ein bei dieser weiteren Stellung vorliegender weiterer Druck des Behandlungsfluids erfasst werden, und die bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Drücke des Behandlungsfluids und bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Antriebsdrücke beim Betreiben der Fluidpumpe berücksichtigt werden.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines ophthalmochirurgischen Systems zur Behandlung eines Auges wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass nach einem Einsetzen der Kassette in die Konsole das Verfahren der Erfindung gestartet wird.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes ophthalmochirurgisches System zur Behandlung eines Auges wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass das System zumindest aufweist:

- eine Konsole zur Aufnahme eines Behandlungsfluidbehälters zum Aufnehmen eines Behandlungsfluids,
- eine in die Konsole einsetzbare Kassette zur Steuerung des Behandlungsfluids zu einem chirurgischen Instrument zur Behandlung des Auges,
- wenigstens eine Fluidpumpe zum Fördern des Behandlungsfluids im Betrieb des Systems, wobei die Fluidpumpe eine Pumpkammer und eine mittels eines elastischen Trennelements von der Pumpkammer getrennte Antriebskammer aufweist, wobei die Antriebskammer mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar ist und eine Stellung des elastischen Trennelements mittels eines Stellungssensors des ophthalmochirurgischen Systems erfassbar ist, wobei das ophthalmochirurgische System ausgebildet ist,
- - das Antriebsfluid mit einem ersten Antriebsdruck zu beaufschlagen, bei welchem das elastische Trennelement eine erste Stellung einnimmt,
- - einen bei der ersten Stellung des Trennelements vorliegenden Druck des Behandlungsfluids mittels eines Erfassungssensors des ophthalmochirurgischen Systems zu erfassen,
- - das Antriebsfluid mit wenigstens einem zum ersten Antriebsdruck unterschiedlichen weiteren Antriebsdruck zu beaufschlagen, bei welchem das Trennelement eine zur ersten Stellung unterschiedliche weitere Stellung einnimmt,
- - die wenigstens eine durch den wenigstens einen weiteren Antriebsdruck bewirkte weitere Stellung des Trennelements und einen bei dieser weiteren Stellung vorliegenden weiteren Druck des Behandlungsfluids zu erfassen, und
- - die bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Drücke des Behandlungsfluids und bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Antriebsdrücke beim Betreiben der Fluidpumpe zu berücksichtigen.

Insbesondere ist das ophthalmochirurgische System gemäß der Erfindung dafür geeignet, die erfindungsgemäßen Verfahren durchführen zu können.
Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass die Funktion der Regelung für das Behandlungsfluid verbessert werden kann, wenn die Eigenschaften der Fluidpumpe besser und genauer bekannt sind. Dies bezieht sich insbesondere auf die Eigenschaften des Trennelements. Da die Fluidpumpen in der Regel zum Fördern eines medizinischen Behandlungsfluids dienen, sind häufig aus hygienischen Gründen und aus Gründen der Nachhaltigkeit keine Drucksensoren für das Behandlungsfluid vorgesehen. Eine Aussage über den Druck des Behandlungsfluids kann daher nur indirekt erfolgen, das heißt, abhängig vom Antriebsdruck des Antriebsfluids. Der tatsächliche Druck des Behandlungsfluids wird nicht gemessen. Daher ist es wünschenswert, die spezifischen Eigenschaften des Trennelements berücksichtigen zu können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann erreicht werden, dass die Regelungsfunktion genauer und damit auch zielgerichteter realisiert werden kann.
Zu diesem Zweck werden durch Einstellen von wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Antriebsdrücken des Antriebsfluids wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Stellungen eingenommen. Diese Stellungen können mittels des Stellungssensors erfasst werden. Mittels eines Erfassungssensors des ophthalmochirurgischen Systems kann für diese wenigstens zwei Antriebsdrücke jeweils ein Druck des Behandlungsfluids erfasst werden. Die hierdurch gewonnenen Daten können insbesondere durch die Steuereinrichtung ausgewertet werden, sodass somit ein Verhalten des Trennelements abhängig von einer jeweiligen Stellung bestimmt werden kann. Vorzugsweise bezieht sich das Verhalten darauf, dass das Trennelement gegenüber dem jeweiligen Antriebsdruck abhängig von seiner jeweiligen Stellung einen im Betrag kleineren Druck im Behandlungsfluid zur Folge haben kann.
Die Kenntnis dieser Abhängigkeit erlaubt es, die Regelung für das Behandlungsfluid, beispielsweise das Irrigationsfluid oder das Aspirationsfluid, zu verbessern. Dabei brauchen für die Realisierung der Erfindung keine teuren zusätzlichen Maßnahmen vorgesehen zu werden. So kann der Erfassungssensor zum Beispiel durch ein aus Redundanzgründen erforderliches Element bereitgestellt sein, wie im Folgenden noch erläutert werden wird. Die Erfindung ermöglicht es also, das Verfahren individuell für eine jeweilige Fluidpumpe durchzuführen, auch wenn strömungstechnische Parallelschaltungen mehrerer Fluidpumpen vorliegen, sodass die erfindungsgemäßen Verfahrensführungen und auch das erfindungsgemäße ophthalmochirurgische System einen verbesserten Betrieb ermöglichen.
Das Trennelement, welches die Pumpkammer von der Antriebskammer trennt, kann nach Art einer elastischen Membran, einer Folie oder dergleichen ausgebildet sein. Vorzugsweise kann ein umfänglicher Rand des Trennelements fest in der Fluidpumpe angeordnet beziehungsweise befestigt sein. Dadurch kann das Trennelement die Pumpkammer von der Antriebskammer fluidtechnisch trennen, insbesondere derart, dass eine Sterilität des Behandlungsfluids nicht beeinträchtigt wird.
Beispielsweise ist es möglich, dass die Fluidpumpe zumindest teilweise von der Kassette und zumindest teilweise von der Konsole umfasst ist. Dies erlaubt es, die Kassette lösbar mit der Konsole zu verbinden, wobei im verbundenen Zustand die Fluidpumpe vervollständigt wird. Dadurch kann mit der Kassette ein Austauschteil bereitgestellt werden, welches dazu dienen kann, eine Sterilität des ophthalmochirurgischen Systems für eine jeweilige Operation am Auge, insbesondere in Bezug auf das Behandlungsfluid, sicherstellen zu können. Es ist nämlich dadurch möglich, das Behandlungsfluid nur durch die Kassette führen zu müssen, sodass das Behandlungsfluid die Konsole nicht zu durchströmen braucht. Dadurch kann nach einer jeweiligen Nutzung des ophthalmochirurgischen Systems durch Austauschen der Kassette die Sterilität des ophthalmochirurgischen Systems jederzeit auf einfache Weise wieder hergestellt werden. Natürlich ist hierbei vorzugsweise vorgesehen, dass die Kassette im mit der Konsole verbundenen Zustand fluiddicht mit der Konsole verbunden ist, sodass die jeweilige Antriebskammer der jeweiligen Fluidpumpe fluiddicht an das Trennelement angrenzt, um die Fluidpumpe bestimmungsgemäß betreiben zu können. Beispielsweise kann somit vorgesehen sein, dass die Kassette, insbesondere auch die Fluidpumpe beziehungsweise die kassettenseitigen Elemente der Fluidpumpe, insbesondere das jeweilige Trennelement, aus einem geeigneten Kunststoff oder vergleichbarem Material hergestellt sein können.
Das Antriebsfluid, welches zum Beaufschlagen der Antriebskammer dient, um die Fluidpumpe antreiben zu können, kann zum Beispiel eine Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser, Öl, Mischungen von Flüssigkeiten und/oder dergleichen, sowie auch ein Gas, beispielsweise Luft, Stickstoff, ein Edelgas, Mischungen von Gasen und/oder dergleichen, sowie eine Kombination hiervon vorgesehen sein.
Das Antriebsfluid kann vorzugsweise ausschließlich mittels der Konsole bereitgestellt werden. In der Konsole kann zu diesem Zweck zum Beispiel ein Antriebsdrucksensor vorgesehen sein, mittels welchem der Antriebsdruck des Antriebsfluids erfasst werden kann. Dadurch, dass der Antriebsdrucksensor konsolenseitig vorgesehen sein kann, braucht er, weil er mit dem Behandlungsfluid nicht in Kontakt zu kommen braucht, hinsichtlich der Sterilität keine besonderen Anforderungen zu erfüllen. Dadurch kann der Antriebsdrucksensor bezüglich seiner Erfassungsfunktionalität optimiert ausgewählt sein.
Ferner ist vorzugsweise ein Stellungssensor vorgesehen, der dazu dient, die Stellung des elastischen Trennelements zu erfassen. Der Stellungssensor kann entweder in der Konsole oder in der Kassette vorgesehen sein. Der Stellungssensor kann die Stellung des Trennelements vorzugsweise kontaktlos erfassen. Hierzu kann er zum Beispiel ein induktives, kapazitives oder auch optisches Sensorelement aufweisen. Der Stellungssensor kann drahtlos, beispielsweise über Funk oder auch über eine Kommunikationsleitung mit der Steuereinrichtung des ophthalmochirurgischen Systems kommunizieren. Der Stellungssensor kann zum Beispiel als Transponder, insbesondere als passiver Transponder, ausgebildet sein, wodurch eine kassettenseitige Energieversorgung eingespart oder reduziert werden kann, wenn der Stellungssensor in der Konsole vorgesehen ist.
Im Rahmen der Verfahrensführung ist vorgesehen, dass das Antriebsfluid mit einem ersten Antriebsdruck beaufschlagt wird, bei welchem das elastische Trennelement eine erste Stellung einnimmt. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser Stellung um eine Stellung des Trennelements, bei der eine durch das Trennelement verursachte Druckdifferenz möglichst klein ist. Das heißt, dass in dieser ersten Stellung der Antriebsdruck so gewählt sein kann, dass das Trennelement im Wesentlichen oder nahezu im relaxierten beziehungsweise entspannten Zustand ist. In diesem Zustand des Trennelements kann vorzugsweise eine Druckdifferenz zwischen der Antriebskammer und der Pumpkammer weitgehend vernachlässigt werden. Bei dieser ersten Stellung des Trennelements kann ein vorliegender Druck des Behandlungsfluids mittels eines Erfassungssensors des ophthalmochirurgischen Systems erfasst werden. Dem Grunde nach kann der Erfassungssensor natürlich als Drucksensor oder dergleichen ausgebildet sein, der es erlaubt, den Druck des Behandlungsfluids zuverlässig zu erfassen. Hierzu kann der Erfassungssensor zumindest teilweise kassettenseitig angeordnet sein, damit ein Zugriff auf das Behandlungsfluid möglich ist. Der Erfassungssensor kann daher zumindest teilweise kassettenseitig angeordnet sein. Zumindest teilweise kann er jedoch auch konsolenseitig angeordnet sein, wie im Folgenden noch erläutert wird.
Das Antriebsfluid wird sodann, vorzugsweise anschließend, mit wenigstens einem weiteren, zum ersten unterschiedlichen Antriebsdruck beaufschlagt, bei welchem das Trennelement eine zur ersten Stellung unterschiedliche weitere Stellung einnimmt. Bei diesem zum ersten Antriebsdruck unterschiedlichen weiteren oder zweiten Antriebsdruck wird eine weitere oder zweite Stellung des Trennelements eingenommen. Bei dieser weiteren oder zweiten Stellung wird ein vorliegender weiterer Druck des Behandlungsfluids erfasst, und zwar mittels des Erfassungssensors. Vorzugsweise werden auch die jeweiligen Stellungen des Trennelements mittels des Stellungssensors erfasst.
Die bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Drücke des Behandlungsfluids und bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Antriebsdrücke werden sodann beim Betreiben der Fluidpumpe berücksichtigt. Das Betreiben der Fluidpumpe kann ein Auswerten der erfassten Drücke und Stellungen umfassen, wobei dann spezifische, für die jeweilige Fluidpumpe geltende Abhängigkeiten der vorgenannten Größen bestimmt werden können. Vorzugsweise kann durch das Betreiben eine Abhängigkeit bestimmt werden, bei der eine Druckdifferenz, die das Trennelement bewirkt, von ihrer jeweiligen Stellung dargestellt ist. Diese Abhängigkeit kann dann für die Regelung des ophthalmochirurgischen Systems, insbesondere der wenigstens einen Fluidpumpe, genutzt werden. Das Auswerten kann zumindest teilweise mittels der Steuereinrichtung des ophthalmochirurgischen Systems durchgeführt werden.
Zum Erreichen der ersten Stellung des Trennelements kann das Trennelement vorzugsweise in eine Ruhestellung gebracht werden. Die Ruhestellung kann die relaxierte Stellung des Trennelements sein, bei der sie im Wesentlichen kaum Kraft zwischen der Antriebskammer und der Pumpkammer, das heißt, zwischen dem Antriebsfluid und dem Behandlungsfluid in der jeweiligen Kammer der Fluidpumpe überträgt. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass zum Erreichen wenigstens einer weiteren Stellung des Trennelements das Trennelement maximal ausgelenkt wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, das Verhalten der Fluidpumpe während eines gesamten Pumphubs zu erfassen.
Natürlich ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht darauf beschränkt, lediglich zwei unterschiedliche Antriebsdrücke beziehungsweise Stellungen des Trennelements zu nutzen, zu denen entsprechende Drücke des Behandlungsfluids erfasst werden. Je nach Bedarf und Eigenschaften der Fluidpumpe können hier natürlich auch entsprechend mehrere unterschiedliche Antriebsdrücke beziehungsweise Stellungen des Trennelements vorgesehen sein, zu denen jeweils ein jeweiliger Druck des Behandlungsfluids erfasst wird. Dadurch kann das Betreiben der Fluidpumpe weiter verbessert werden. Die Auswahl der unterschiedlichen Antriebsdrücke beziehungsweise Stellungen des Trennelements braucht nicht äquidistant vorgesehen zu sein. Je nach Bedarf kann eine Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Antriebsdrücken beziehungsweise Stellungen des Trennelements variieren.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass in einem zwischen der Fluidpumpe und einem chirurgischen Instrument ausgebildeten Strömungspfad für das Behandlungsfluid eine steuerbare Verstelleinrichtung angeordnet ist, die bei Erreichen einer der vorgenannten Stellungen durch das Trennelement in einen die Strömung des Behandlungsfluids reduzierenden oder sperrenden Zustand geschaltet wird. Die Verstelleinrichtung kann eine zumindest teilweise separate Einrichtung oder auch zumindest teilweise durch das ophthalmochirurgische System breitgestellt sein. Vorzugsweise wird die Verstelleinrichtung mittels der Steuereinrichtung gesteuert. Die Verstelleinrichtung ermöglicht es, eine Strömung des Behandlungsfluid zu steuern. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Strömung während des Erfassens des Drucks des Behandlungsfluids gedrosselt oder blockiert wird.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, das Erfassen des Drucks des Behandlungsfluids zu verbessern. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei einem Übergang vom ersten Antriebsdruck zum weiteren Antriebsdruck die Verstelleinrichtung in einen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, geöffneten Zustand geschaltet wird, sodass eine entsprechende Änderung der Stellung des Trennelements ermöglicht werden kann, und bei Erreichen des weiteren Antriebsdrucks die Verstelleinrichtung in den die Strömung des Behandlungsfluids reduzierenden beziehungsweise drosselnden oder sperrenden beziehungsweise blockierenden Zustand geschaltet wird, sodass der entsprechende Druck des Behandlungsfluids zuverlässig mittels des Erfassungssensors erfasst werden kann. Die Verstelleinrichtung kann zu diesem Zweck zum Beispiel ein Ventil aufweisen, welches mittels eines geeigneten Antriebs einstellbar ist. Beispielsweise kann das Ventil mittels eines elektrischen Hubmagneten betätigt werden oder dergleichen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Verstelleinrichtung pneumatisch oder hydraulisch angetrieben werden kann. Die Verstelleinrichtung kann auch von der Kassette umfasst sein. Ist beispielsweise in der Kassette eine Fluidpumpe zum Fördern des Irrigationsfluids und eine weitere Fluidpumpe zum Fördern des Aspirationsfluids vorgesehen, können die instrumentenseitigen Strömungswege der beiden Fluidpumpen miteinander strömungstechnisch verbunden sein, sodass zum Betreiben einer der Fluidpumpen die jeweilige andere der Fluidpumpen, insbesondere deren Einlass- beziehungsweise Auslassventil, als Verstelleinrichtung dienen kann. Zu diesem Zweck können zum Beispiel entsprechende Ventile der Fluidpumpen betätigt werden. Die Steuerung der Elemente kann zumindest teilweise mittels der Steuereinrichtung erfolgen.
Das chirurgische Instrument kann zum Behandeln des Auges dienen. Es kann zum Beispiel ein Handstück für die Vornahme einer Phakoemusifikation sein. Das chirurgische Instrument kann beispielsweise als separates Teil an das ophthalmochirurgische System anschließbar oder auch Bestandteil des ophthalmochirurgischen Systems sein. Vorzugsweise ist das chirurgische Instrument mittels der Kassette mit dem Behandlungsfluid versorgbar. Zu diesem Zweck kann das chirurgische Instrument zum Beispiel unmittelbar an die Kassette anschließbar sein. Es kann vorgesehen sein, das als Behandlungsfluid ein Irrigationsfluid zum chirurgischen Instrument zugeführt und/oder ein Aspirationsfluid vom chirurgischen Instrument abgeführt wird.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass zu einer jeweiligen Stellung eine jeweilige Druckdifferenz zwischen dem jeweiligen Antriebsdruck und dem dazu erfassten Druck des Behandlungsfluids ermittelt wird, um eine Abhängigkeit einer durch das elastische Trennelement bewirkten Druckdifferenz zwischen dem jeweiligen Antriebsdruck und dem jeweiligen Druck des Behandlungsfluids von der Stellung zu bestimmen. Dadurch kann eine besonders relevante Abhängigkeit für die Regelung im Rahmen der Kalibrierung der Fluidpumpe bestimmt werden. Zu diesem Zweck kann das zuvor beschriebene Verfahren genutzt werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass in einem zwischen der Fluidpumpe und dem chirurgischen Instrument des ophthalmochirurgischen Systems ausgebildeten Strömungspfad eine das Behandlungsfluid kontaktierende elastische Membran angeordnet ist, die abhängig von einem Druck des Behandlungsfluids eine Kraft auf einen mit der Membran assoziierten Kraftsensor ausübt, um den Erfassungssensor zu bilden, mittels welchem der Druck des Behandlungsfluids erfasst wird. Auf diese Weise kann der Druck des Behandlungsfluids ohne Nutzung eines Drucksensors erfasst werden. Darüber hinaus erlaubt diese Konstruktion des Erfassungssensors, dass der Kraftsensor konsolenseitig und die Membran kassettenseitig angeordnet sein kann, sodass der Kraftsensor mit dem Behandlungsfluid nicht in Kontakt zu kommen braucht. Darüber hinaus kann dadurch die Kassette sehr einfach gestaltet werden, um den Druck des Behandlungsfluids erfassen zu können. Die Membran kann zum Beispiel an einer Fluidleitung für das Behandlungsfluid angeordnet sein, an der auch das chirurgische Instrument angeschlossen werden kann. Dadurch steht die Membran in Kontakt mit dem Behandlungsfluid, sodass eine Auslenkung der Membran vom Druck des Behandlungsfluids abhängig ist. Diese Auslenkung kann mit dem Kraftsensor erfasst werden, der die Membran beispielsweise kontaktiert, sodass auf den Druck des Behandlungsfluids durch Auswerten der erfassten Kraft geschlossen werden kann. Diese Ausgestaltung erweist sich auch deshalb als vorteilhaft, weil die Kassette in der Regel als Einwegteil für eine einmalige Nutzung vorgesehen ist und somit Ressourcen, insbesondere in Bezug auf den Kraftsensor, eingespart werden können.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass bei einem vorgegebenen Antriebsdruck eine erste Kraft mittels des Kraftsensors erfasst wird, der vorgegebene Antriebsdruck um einen vorgegebenen Druckänderungswert verändert wird und mittels des Kraftsensors eine zweite Kraft erfasst wird, wobei der vorgegebene Druckänderungswert kleiner als etwa 50%, vorzugsweise kleiner als etwa 20%, des vorgegebenen Antriebsdrucks ist. Diese Weiterbildung ermöglicht es, den Erfassungssensor, der hier durch die Membran und den Kraftsensor gebildet ist, mit hoher Genauigkeit zu verwenden, sodass er dann wieder für das Betreiben der Fluidpumpe genutzt werden kann. Vorzugsweise ist auch hier vorgesehen, dass das Trennelement im Bereich des relaxierten Zustands ist. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass eine Fluidleitung, an die das chirurgische Instrument anschließbar ist, zu ihrem Ende hin offen ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die entsprechende Fluidleitung mittels des Kraftsensors verschlossen werden kann.
Ausgehend vom vorgegebenen Antriebsdruck kann der um den vorgegebenen Druckänderungswert veränderte Antriebsdruck eingestellt werden, wobei dann mittels des Kraftsensors die sich hiervon abhängig verändernde Kraft erfasst wird. Aus den hierdurch gewonnenen Daten kann dann die Funktion des Kraftsensors bestimmt werden. Auch diese Verfahrensführung kann vorzugsweise zumindest teilweise mittels der Steuereinrichtung durchgeführt werden. Auch wenn sich diese Verfahrensführung besonders dafür eignet, im Bereich des relaxierten Zustands des Trennelements angewendet zu werden, ist diese Verfahrensführung hierauf jedoch nicht beschränkt. Prinzipiell lässt sich diese Verfahrensführung natürlich auch bei nicht-relaxierten Trennelementen durchführen. Dies hat jedoch Auswirkungen auf das Bestimmen der Funktion des den Kraftsensor und die Membran umfassenden Erfassungssensors. Der vorgegebene Druckänderungswert ist vorzugsweise kleiner als etwa 50%, vorzugsweise kleiner als etwa 20%, des angegebenen Antriebsdrucks. Dadurch kann mit geringen Änderungen am Antriebsdruck die Funktion des Erfassungssensors bestimmt werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass das Trennelement während dieser Verfahrensführung den Bereich des relaxierten Zustands nicht verlasen zu braucht. Der Kraftsensor kann zur Realisierung einer Redundanz in Bezug auf das Behandlungsfluid genutzt werden.
Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn zum Zwecke des Betreibens der Druck des Behandlungsfluids mittels des Kraftsensors bestimmt werden kann. Dadurch, dass der Kraftsensor nicht in der Kassette angeordnet zu werden braucht, kann der Kraftsensor also hinsichtlich seiner Krafterfassungsfunktionalität optimiert sein. Er braucht daher keine Anforderungen an die Sterilität zu erfüllen. Durch das Vorsehen der Membran an der Kassette kann dagegen die Sterilität in Bezug auf das Behandlungsfluid gewährleistet werden. Dadurch kann der Druck des Behandlungsfluids steril und zugleich zuverlässig erfasst werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das erfindungsgemäße Verfahren in einem von einem bestimmungsgemäßen Betrieb verschiedenen Betrieb der Fluidpumpe vorgenommen wird. Das Betreiben kann beispielsweise durchgeführt werden, wenn die Fluidpumpe nicht während der Behandlung eines Auges im Einsatz ist. Beispielsweise kann das Verfahren vor Beginn einer bestimmungsgemäßen Nutzung, insbesondere einer Operation am Auge, durchgeführt werden. Das Verfahren kann jedoch auch bei Unterbrechungen der Behandlung oder dergleichen durchgeführt werden. Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Kalibrieren in vorgegebenen Zeitabständen oder bei vorgegebenen Ereignissen wiederholt wird. Ein solches Ereignis kann zum Beispiel ein Wechsel des chirurgischen Instruments oder dergleichen sein.
In Bezug auf ein Verfahren zum Betreiben eines ophthalmochirurgischen Systems zur Behandlung eines Auges wird ferner vorgeschlagen, dass nach dem Einsetzen der Kassette in die Konsole das Verfahren der Erfindung zum Betreiben der Fluidpumpe gestartet wird. Das Starten kann beispielsweise automatisiert mit dem Einsetzen der Kassette erfolgen. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass das Starten des Verfahrens durch eine manuelle Betätigung des Nutzers des ophthalmochirurgischen Systems erfolgt. Natürlich können auch Kombinationen hiervon vorgesehen sein.
Das ophthalmochirurgische System zur Behandlung eines Auges weist zumindest eine Konsole zur Aufnahme eines Behandlungsfluidbehälters zum Aufnehmen eines Behandlungsfluids auf. Der Behandlungsfluidbehälter kann zum Beispiel ein Irrigationsfluidbehälter sein, der ein ausreichend großes Fassungsvermögen für ein Irrigationsfluid hat, sodass auch eine längere Operation ohne Wechsel des Behandlungsfluidbehälters durchgeführt werden kann. Das Gleiche kann dem Grunde nach auch für einen Behandlungsfluidbehälter vorgesehen sein, der zum Aufnehmen des Aspirationsfluids dient. Das ophthalmochirurgische System weist ferner die in die Konsole einsetzbare Kassette zur Steuerung des Behandlungsfluids zum chirurgischen Instrument zur Behandlung des Auges auf. Die Kassette ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Behandlungsfluid mit der Konsole nicht in Kontakt kommt. Die Kassette kann als Einwegbauteil ausgebildet sein, sodass es nach einer Nutzung bei einer Operation an einem Auge für eine darauffolgende Operation ausgetauscht werden kann. Dadurch kann auf einfache Weise eine Sterilität hergestellt werden. Das ophthalmochirurgische System weist ferner wenigstens eine Fluidpumpe zum Fördern des Behandlungsfluids im bestimmungsgemäßen Betrieb des Systems auf. Vorzugsweise ist wenigstens eine Fluidpumpe zum Fördern des Irrigationsfluids und wenigstens eine Pumpe zum Fördern des Aspirationsfluids vorgesehen. Die jeweilige Fluidpumpe weist eine Pumpkammer und eine mittels des elastischen Trennelements von der Pumpkammer getrennte Antriebskammer auf. Die Antriebskammer ist mit dem Antriebsfluid beaufschlagbar, das konsolenseitig der Antriebskammer zugeführt werden kann. Zu diesem Zweck kann eine Antriebsfluidquelle vorgesehen sein, die hinsichtlich des Antriebsdrucks einstellbar ausgebildet ist. Der Antriebsdruck kann mittels eines Antriebsdrucksensors erfasst werden, der ebenfalls konsolenseitig angeordnet sein kann. Durch diese Ausgestaltung der Fluidpumpe ist es möglich, dass das Behandlungsfluid in der Kassette im Wesentlichen getrennt von der Konsole geführt werden kann. Lediglich Anschlüsse für ein Zuführen des Behandlungsfluids zur Fluidpumpe und für ein Abführen des Behandlungsfluids von der Fluidpumpe brauchen an der Kassette vorgesehen zu sein.
Das ophthalmochirurgische System umfasst ferner einen Stellungssensor zum Erfassen der Stellung des elastischen Trennelements. Der Stellungssensor ist vorzugsweise kassettenseitig angeordnet, sodass die Pumpkammer mit dem elastischen Trennelement und dem Stellungssensor eine Einheit in der Kassette bilden kann. Der Stellungssensor kann vorzugsweise drahtlos kommunikationstechnisch mit der Konsole, insbesondere der vorzugsweise in der Konsole angeordneten Steuereinrichtung des ophthalmochirurgischen Systems, gekoppelt sein.
Die Konsole kann darüber hinaus die Steuereinrichtung umfassen, die die erforderlichen Funktionen für den bestimmungsgemäßen Betrieb sowie auch insbesondere für die erfindungsgemäßen Verfahrensführungen realisieren kann. Zu diesem Zweck kann die Steuereinrichtung an die entsprechenden Sensoren und Antriebs- beziehungsweise Steuerelemente angeschlossen sein.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich gleichermaßen auch für das erfindungsgemäße ophthalmochirurgische System sowie das Verfahren zu dessen Betrieb und umgekehrt. Dem Grunde nach können daher Vorrichtungsmerkmale somit auch als Verfahrensmerkmale oder umgekehrt formuliert sein.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Fig. nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
In den Figuren zeigen:

1 Eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen ophthalmochirurgischen Systems,
2 eine schematisch perspektivische Darstellung einer Konsole des Systems gemäß 1,
3 eine schematische Draufsicht auf eine Anschlussseite einer Kassette für das System gemäß 1,
4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems,
5 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms für eine erfindungsgemäße Verfahrensführung,
6 eine schematische Diagrammdarstellung einer im Rahmen des Kalibrierens einer Fluidpumpe gemäß 4 bestimmten Abhängigkeit einer Druckdifferenz an einem Trennelement von einer Stellung der Trennelements, und
7 eine schematische Darstellung einer ersten Fluidpumpe mit einem ersten Erfassungssensor gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen ophthalmochirurgischen Systems.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ophthalmochirurgischen Systems 100. Das System 100 weist eine Konsole 1 auf, an welcher ein Irrigationsfluidbehälter 2 mit einem darin enthaltenen Irrigationsfluid 3 gekoppelt ist. Weiterhin weist das System 100 eine Kassette 4 auf, welche in die Konsole 1 einsetzbar ist. Die Kassette 4 dient neben einer Förderung des Irrigationsfluids 3 zu einem chirurgischen Instrument 5, welches zur Phakoemulsifikation einer Linse 7 eines Auges 6 als Behandlung dient, auch zum Abführen eines hierbei anfallenden Aspirationsfluids aus einem Behandlungsbereich des Auges 6. Das chirurgische Instrument 5 ist vorliegend als Handstück ausgebildet und dient zur Phakoemulsifikation der Linse 7 des Auges 6. 2 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung die Konsole 1 ohne die Kassette 4. 3 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Anschlussseite der Kassette 4 zum Verbinden mit der Konsole 1.
Das System 100 weist ferner einen Irrigationsfluid-Strömungspfad 8 auf, der sich vom Irrigationsfluidbehälter 2 über die Kassette 4 zum chirurgischen Instrument 5 erstreckt. Darüber hinaus weist das System 100 eine erste Fluidpumpe 10 mit einer ersten Pumpkammer 11 und eine mit einem ersten elastischen Trennelement 12 davon getrennten ersten Antriebskammer 13 auf. Das erste elastische Trennelement 12 weist einen Rand 14 auf, mittels dem es fest in der Fluidpumpe 10 angeordnet ist.
Das Irrigationsfluid 3 ist über den Irrigationsfluid-Strömungspfad 8 und einem ersten Einlassventil 15 der ersten Pumpkammer 11 abhängig von einem Ventilzustand des Einlassventils 15 der ersten Pumpkammer 11 zuführbar. Ferner ist es über ein Auslassventil 16 abhängig von dessen Ventilzustand wieder von der Pumpkammer 11 abführbar. Die erste Antriebskammer 13 kann mit einem ersten Antriebsfluid 17 beaufschlagt werden, welches mittels eines in der Konsole 1 angeordneten Proportionalventils 18 zugeführt werden kann. Abhängig von einem Differenzdruck zwischen dem ersten Antriebsfluid 17 in der ersten Antriebskammer 13 und dem Irrigationsfluid 3 als Behandlungsfluid in der ersten Pumpkammer 11 kommt es zu einer elastischen Verformung beziehungsweise Auslenkung des ersten elastischen Trennelements 12. Dabei ist ein Betrag des Drucks in der ersten Antriebskammer 13 größer als ein Betrag des Drucks in der ersten Pumpkammer 11. Wenn das Einlassventil 15 geschlossen und das Auslassventil 16 geöffnet ist, kann das Irrigationsfluid 3 aus der ersten Pumpkammer 11 in einen an das Auslassventil angeschlossenen Teilpfad 83 ausströmen.
Die Stellung des ersten elastischen Trennelements 12 kann mittels eines ersten Stellungssensors 19 erfasst werden, welcher außerhalb der ersten Fluidpumpe 10 zum Beispiel in der Konsole 1 angeordnet ist. Der Erste Stellungssensor 19 kann zum Beispiel als induktiver oder kapazitiver Wegsensor ausgebildet sein.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Antriebskammer 13 in der Konsole 1 und die Pumpkammer 11 mit dem Trennelement 12 in der Kassette 4 angeordnet. Dadurch wird durch Anordnen der Kassette 4 in der Konsole 1 die Fluidpumpe 10 komplettiert.
Aus 1 ist ferner ersichtlich, dass zur Fluidpumpe 10 eine zweite Fluidpumpe 20 strömungstechnisch parallelgeschaltet ist. Die Fluidpumpe 20 ist vorliegend wie die Fluidpumpe 10 ausgebildet. Daher teilt sich der Irrigationsfluid-Strömungspfad 8 in der Kassette 4 in einen ersten Teilpfad 81 und einen zweiten Teilpfad 82 auf. Der erste Teilpfad 81 ist an das erste Einlassventil 15 und der zweite Teilpfad 82 an ein zweites Einlassventil 25 der zweiten Fluidpumpe 20 angeschlossen.
Die zweite Fluidpumpe 20 weist eine zweite Pumpkammer 21 und eine hiervon mittels eines zweiten elastischen Trennelements 22 getrennte zweite Antriebskammer 23 auf. Das Trennelement 22 weist einen zweiten Rand 24 auf, der fest in der zweiten Fluidpumpe 20 montiert ist. Die zweite Antriebskammer 23 kann mit einem zweiten Antriebsfluid 27 über ein in der Konsole 1 angeordnetes zweites Proportionalventil 28 beaufschlagt werden. Eine Stellung des Trennelements 22 kann mittels eines Stellungssensors 29 erfasst werden. Über ein zweites Auslassventil 26 kann das Irrigationsfluid 3 die zweite Pumpkammer 21 in den Teilpfad 84 wieder verlassen. Über die Teilpfade 83, 84, die am jeweiligen ersten beziehungsweise zweiten Auslassventil 16, 26 angeschlossen sind, kann das die jeweilige Fluidpumpe 10, 20 verlassende Irrigationsfluid 3 wieder dem Irrigationsfluid-Strömungspfad 8 zugeführt werden, um dem Instrument 5 zugeführt zu werden.
In einem Bereich der strömungstechnischen Verbindung des Teilpfades 83 mit dem Teilpfad 84, also zum Beispiel in dem nachfolgenden Irrigationsfluid-Strömungspfad 8, ist eine elastische Membran 50 ausgebildet, die das Irrigationsfluid 3 kontaktieren kann. Die Membran 50 ist an der Kassette 4 angeordnet. Die Membran 50 wird von einem Kraftsensor 51 kontaktiert, der seinerseits in der Konsole 1 angeordnet ist. Die Membran 50 bildet in Verbindung mit dem Kraftsensor 51 einen Erfassungssensor 52.
Während des Zerkleinerns der Augenlinse 7 werden kleine Linsenpartikel freigesetzt, die zusammen mit dem zugeführten Irrigationsfluid 3 abgesaugt werden können. Das mit Linsenpartikeln verunreinigte Irrigationsfluid 3 wird dann als Aspirationsfluid bezeichnet und über einen Aspirationsfluid-Strömungspfad 9 zu einem Aspirationsfluid-Sammelbehälter 53 gefördert. Zu diesem Zweck können zwei weitere parallelgeschaltete Fluidpumpen 30, 40 vorgesehen sein, die dem Grunde nach vergleichbar zu den Fluidpumpen 10, 20 für das Irrigationsfluid ausgebildet sind. Zu diesem Zweck ist innerhalb der Kassette 4 vorgesehen, dass der Aspirations-Strömungspfad 9 sich ebenfalls in zwei Teilpfade 91, 92 aufteilt, die über jeweilige Einlassventile 35, 45 an die jeweiligen Fluidpumpen 30, 40 angeschlossen sind, und zwar hier zu den jeweiligen Pumpkammern 31, 41. Auch hier sind die Pumpkammern 31, 41 über jeweilige elastische Trennelemente 32, 42 von jeweiligen Antriebskammern 33, 43 getrennt. Die Trennelemente 32, 42 weisen jeweilige Ränder 34, 44 auf, die fest in der jeweiligen Fluidpumpe 30, 40 montiert sind. Über jeweilige Auslassventile 36, 46 und daran angeschlossene Teilpfade 93, 94 kann das Aspirationsfluid dann über den Aspirationsfluid-Strömungspfad 9 abgeführt werden. Ein drittes Antriebsfluid 37 kann mittels eines dritten Proportionalventils 38 zur dritten Antriebskammer 33 geführt werden. Entsprechend kann ein viertes Antriebsfluid 47 mittels eines vierten Proportionalventils 48 zu einer vierten Antriebskammer 43 geführt werden. Die Proportionalventile 38, 48 sind in der Konsole 1 angeordnet. Die Stellungen der Trennelemente 32, 42 können mittels jeweiliger Stellungssensoren 39, 49 erfasst werden. Die beiden Fluidpumpen 30, 40 werden vorliegend ebenfalls wechselweise wie die Fluidpumpen 10, 20 betrieben.
4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine einzelne Fluidpumpe 10 eines weiteren Ausführungsbeispiels, die dem Grunde nach im Aufbau der Fluidpumpe 10 gemäß 1 entspricht, wie es bereits zum ersten Ausführungsbeispiel erläutert worden ist, weshalb ergänzend auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Im Unterschied zur ersten Ausgestaltung ist der Erfassungssensor 52 bei dieser Ausgestaltung an eine Verstelleinrichtung 54 angeschlossen, die vorliegend durch ein elektrisch betätigbares Sperrventil gebildet ist. Die Verstelleinrichtung 54 ist stromabwärts vor dem chirurgischen Instrument 5 angeordnet.
Anhand von 4 soll im Folgenden die Kalibrierung der Fluidpumpe 10 erläutert werden, die im Übrigen auch für die Fluidpumpen 10 bis 40 der ersten Ausgestaltung gemäß 1 gelten.
Jede der Fluidpumpen 10 bis 40 dient dazu, das jeweilige Behandlungsfluid, welches vorliegend das Irrigationsfluid 3 beziehungsweise das Aspirationsfluid ist, zu fördern. Es hat sich gezeigt, dass die Eigenschaften der Fluidpumpe 10 bis 40 unter anderem von den jeweiligen Trennelementen 12 bis 42 abhängig sind, deren mechanisches Verhalten von Fluidpumpe zu Fluidpumpe stark variieren können. Die Kenntnis der Eigenschaften der Fluidpumpen 10 bis 40 ist jedoch für eine möglichst genaue Regelung der Zufuhr von Irrigationsfluid zum Instrument 5 beziehungsweise dem möglichst genauen Abführen von Aspirationsfluid erforderlich. Eine genaue Regelung soll unter anderem dazu dienen, dass ein Augeninnendruck, insbesondere in einem Kapselsack, während der Behandlung möglichst konstant ist, sodass der Kapselsack, der die zu entfernende Linse aufnimmt, möglichst wenig beansprucht wird. Dies kann durch das Betreiben der jeweiligen der Fluidpumpen 10 bis 40 erreicht werden.
Um die Fluidpumpe 10 gemäß 4 zu betreiben, ist vorliegend eine Verfahrensführung, wie anhand des schematischen Flussdiagramms 60 gemäß 5 vorgesehen. In einem ersten Schritt 61 wird das Antriebsfluid 17 mittels des Proportionalventils 18 innerhalb der Antriebskammer 13 auf einen vorgegebenen ersten Antriebsdruck eingestellt, bei welchem das elastische Trennelement 12 eine erste Stellung einnimmt. Die erste Stellung wird mittels des Stellungssensors 19 erfasst. Ein bei der ersten Stellung des Trennelements 12 vorliegender Druck des Behandlungsfluids, hier des Irrigationsfluids 3, wird in einem zweiten Schritt 62 mittels eines Erfassungssensors 52 des ophthalmochirurgischen Systems 100 erfasst. Daraufhin wird das Antriebsfluid 17 in einem dritten Schritt 63 über das Proportionalventil 18 mit einem zum ersten Antriebsdruck unterschiedlichen weiteren Antriebsdruck beaufschlagt, bei welchem das Trennelement 12 eine zur ersten Stellung unterschiedliche weitere Stellung einnimmt, die ebenfalls mittels des Erfassungssensors 52 erfasst wird. Die durch den weiteren Antriebsdruck bewirkte weitere Stellung des Trennelements 12 und ein bei dieser weiteren Stellung vorliegender weiterer Druck des Behandlungsfluids werden in einem dritten Schritt 64 erfasst. Die hierbei erfassten Daten werden an eine nicht dargestellte Steuereinrichtung des ophthalmochirurgischen Systems 100 übermittelt, die die bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Drücke des Behandlungsfluids und bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Antriebsdrücke beim Betreiben der Fluidpumpe 10 in einem fünften Schritt 65 berücksichtigt.
Je nach Bedarf kann eine Mehrzahl von unterschiedlichen Antriebsdrücken eingestellt werden, um dazu jeweilige Stellungen des Trennelements 12 und jeweilige Drücke des Behandlungsfluids zu erfassen. Vorzugsweise ist eine Stellung des Trennelements 12 eine Ruhestellung. Eine weitere Stellung des Trennelements 12 kann eine Stellung sein, bei der das Trennelement 12 maximal ausgelenkt wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine vollständige Kalibrierung der Fluidpumpe 10 über den gesamten Hubbereich erreicht wird.
Mit der Verstelleinrichtung 54 kann bei Erreichen einer jeweiligen vorgenannten Stellung durch das Trennelement 12 die Strömung des Behandlungsfluids gesperrt werden. Das Sperren der Strömung kann beispielsweise für einen vorgegebenen kleinen Zeitraum von zum Beispiel weniger als etwa 1,5 s, vorzugsweise weniger als etwa 0,9 s, vorgesehen sein, sodass ein Erfassen der jeweiligen Sensorwerte zuverlässig durchgeführt werden kann.
Das Auswerten der Daten kann das Ermitteln einer jeweiligen Druckdifferenz zwischen dem jeweiligen Antriebsdruck und dem dazu erfassten Druck des Behandlungsfluids zu einer jeweiligen Stellung des Trennelements 12 umfassen, um eine Abhängigkeit einer durch das elastische Trennelement 12 bewirkten Druckdifferenz zwischen dem Antriebsdruck und dem jeweiligen Druck des Behandlungsfluids von der Stellung zu bestimmen. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass mathematische Methoden, insbesondere Regressionsmethoden oder auch statistische Auswertungsmethoden berücksichtigt werden, um die Abhängigkeit möglichst zuverlässig und genau bestimmen zu können. Anhand der auf diese Weise bestimmten Abhängigkeit kann dann die Regelung im bestimmungsgemäß Betrieb des ophthalmochirurgischen Systems 100 erfolgen. Ein Beispiel für eine solche Auswertung ist in 6 in einer schematischen Diagrammdarstellung dargestellt. In 6 ist eine Abszisse einer elektrischen Spannung zugeordnet, die der Stellungssensor 19 abhängig von der erfassten Stellung des Trennelements 12 bereitstellt. Eine Ordinate ist der Druckdifferenz am Trennelement 12 zugeordnet. Mit einem Graphen 56 ist die Abhängigkeit der Druckdifferenz von der elektrischen Spannung des Stellungssensors 19 dargestellt. Aus 6 ist ersichtlich, dass die Druckdifferenz bei kleinen Auslenkungen beziehungsweise Stellungen des Trennelements 12 ebenfalls vergleichsweise klein ist. Dies entspricht einer elektrischen Spannung des Stellungssensors 19, die kleiner als etwa 3 V ist. Ab einer elektrischen Spannung von etwa 3 V steigt die Druckdifferenz dagegen deutlich an. Die im Rahmen des Betreibens bestimmte Abhängigkeit kann nun für eine genaue Regelung im bestimmungsgemäßen Betrieb des ophthalmochirurgischen Systems 100 genutzt werden. Die auf diese Weise ermittelte Kurve kann in der Steuereinrichtung gespeichert sein, sodass sie für die Durchführung der Regelungsfunktionalität zur Verfügung steht. Insgesamt kann durch die Erfindung erreicht werden, dass durch das Verfahren eine verbesserte genauere Regelung für das Fördern des Behandlungsfluids realisiert werden kann.
7 zeigt in einer schematischen Darstellung den Stellungssensor 19 gemäß 1 beziehungsweise gemäß 4. Der Stellungssensor 19 ist über eine Kopplung 55 mit dem Trennelement 12 gekoppelt. Die Kopplung 55 kann zum Beispiel unter Nutzung eines elektrischen oder magnetischen Felds erfolgen. Dadurch kann der Stellungssensor 19 abhängig von einer jeweiligen Stellung des Trennelements 12 eine elektrische Spannung als Sensorsignal bereitstellen, wie es bereits anhand von 6 erläutert wurde. Dem Grunde nach kann hier natürlich irgendeine, vorzugsweise kontaktlose, Erfassung der Stellung vorgesehen sein.
Um die Fluidpumpen 10, 20, 30, 40 auch ohne die Verstelleinrichtung 54 in 4 betreiben zu können, kann vorgesehen sein, dass anstelle des chirurgischen Instruments 5 ein strömungstechnischer Kurzschluss angeschlossen wird, der nach den oben genannten Verfahrensschritten wieder entfernt wird. Dadurch können beim Betreiben der Fluidpumpen 10, 20 die Einlassventile 35, 45 im Aspirationsfluid-Strömungspfad 9 die Funktion der Verstelleinrichtung 54 übernehmen. Beim Betreiben der Fluidpumpen 30, 40 können die Auslassventile 16, 26 die Funktion der Verstelleinrichtung 54 übernehmen. Dadurch kann auch für ein komplexes ophthalmochirurgisches System 100, wie es anhand von 1 dargestellt ist, für sämtliche Fluidpumpen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden. Durch den strömungstechnischen Kurzschluss reicht ein einziger Erfassungssensor 52 aus.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass auch der Erfassungssensor 52 kalibriert wird. Dies ist vorliegend auch deshalb besonders günstig, weil die Membran 50 durch den Wechsel der Kassette 4 ebenfalls ausgetauscht wird. Das heißt, die den Erfassungssensor 52 bildende Kombination aus Membran 50 und Kraftsensor 51 wird ebenfalls mit dem Wechsel der Kassette 4 verändert.
Um die sich hieraus ergebenden Veränderungen berücksichtigen zu können, kann vorgesehen sein, dass bei einem vorgegebenen Antriebsdruck eine erste Kraft mittels des Kraftsensors 51 erfasst wird, der vorgegebene Antriebsdruck um einen vorgegebenen Druckänderungswert verändert wird, und mittels des Kraftsensors 51 eine zweite Kraft erfasst wird. Vorzugsweise wird der Druckänderungswert kleiner als 50%, vorzugsweise kleiner als 20%, des vorgegebenen Antriebsdrucks gewählt. Zum Zwecke des Betreibens wird der Druck des Behandlungsfluids mittels des Kraftsensors 51 bestimmt. Beispielsweise kann eine Ausgleichsgrade für den Erfassungssensor 52 bestimmt werden, mittels der eine erfasste Kraft des Kraftsensors 51 einem Antriebsdruck zugeordnet werden kann.
Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.
Bezugszeichenliste

1: Konsole
2: Irrigationsfluidbehälter
3: Irrigationsfluid
4: Kassette
5: chirurgisches Instrument
6: Auge
7: Augenlinse
8: Irrigationsfluid-Strömungspfad
9: Aspirations-Strömungspfad
10: Fluidpumpe
11: Pumpkammer
12: Trennelement
13: Antriebskammer
14: Rand
15: Einlassventil
16: Auslassventil
17: Antriebsfluid
18: Proportionalventil
19: Stellungssensor
20: Fluidpumpe
21: Pumpkammer
22: Trennelement
23: Antriebskammer
24: Rand
25: Einlassventil
26: Auslassventil
27: Antriebsfluid
28: Proportionalventil
29: Stellungssensor
30: Fluidpumpe
31: Pumpkammer
32: Trennelement
33: Antriebskammer
34: Rand
35: Einlassventil
36: Auslassventil
37: Antriebsfluid
38: Proportionalventils
39: Stellungssensor
41: Pumpkammer
42: Trennelement
43: Antriebskammer
44: Rand
45: Einlassventil
46: Auslassventil
47: Antriebsfluid
48: Proportionalventil
49: Stellungssensor
50: Membran
51: Kraftsensor
52: Erfassungssensor
53: Aspirationsfluid-Sammelbehälter
54: Verstelleinrichtung
55: Kopplung
56: Graph
60: Flussdiagramm
61 bis 65: Schritt
81, 82, 83, 84, 91, 92, 93, 94: Teilpfad
100: ophthalmochirurgisches System

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016201297 B3 [0003, 0006]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer zum Fördern eines Behandlungsfluids (3) ausgebildeten Fluidpumpe (10, 20, 30, 40) eines ophthalmochirurgischen Systems (100), mittels der das Behandlungsfluid (3) im Betrieb des Systems (100) gefördert wird, wobei die Fluidpumpe (10, 20, 30, 40) eine Pumpkammer (11, 21, 31, 41) und eine mittels eines elastischen Trennelements (12, 22, 32, 42) von der Pumpkammer (11, 21, 31, 41) getrennte Antriebskammer (13, 23, 33, 43) aufweist, wobei die Antriebskammer (13, 23, 33, 43) mit einem Antriebsfluid (17, 27, 37, 47) beaufschlagt wird und eine Stellung des elastischen Trennelements (12, 22, 32, 42) mittels eines Stellungssensors (19, 29, 39, 49) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass - das Antriebsfluid (17, 27, 37, 47) mit einem ersten Antriebsdruck beaufschlagt wird, bei welchem das elastische Trennelement (12, 22, 32, 42) eine erste Stellung einnimmt (61), - ein bei der ersten Stellung des Trennelements (12, 22, 32, 42) vorliegender Druck des Behandlungsfluids (3) mittels eines Erfassungssensors (52) des ophthalmochirurgischen Systems (100) erfasst wird (62), - das Antriebsfluid (17, 27, 37, 47) mit wenigstens einem zum ersten Antriebsdruck unterschiedlichen weiteren Antriebsdruck (17, 27, 37, 47) beaufschlagt wird, bei welchem das Trennelement (12, 22, 32, 42) eine zur ersten Stellung unterschiedliche weitere Stellung einnimmt (63), - die wenigstens eine durch den wenigstens einen weiteren Antriebsdruck bewirkte weitere Stellung des Trennelements (12, 22, 32, 42) und ein bei dieser weiteren Stellung vorliegender weiterer Druck des Behandlungsfluids (3) erfasst werden (64), und - die bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Drücke des Behandlungsfluids (3) und bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Antriebsdrücke beim Betreiben der Fluidpumpe (10, 20, 30, 40) berücksichtigt werden (65).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erreichen der ersten Stellung des Trennelements (12, 22, 32, 42) das Trennelement (12, 22, 32, 42) in eine Ruhestellung gebracht wird und/oder zum Erreichen wenigstens einer weiteren Stellung des Trennelements (12, 22, 32, 42) das Trennelement (12, 22, 32, 42) maximal ausgelenkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen der Fluidpumpe (10, 20, 30, 40) und einem chirurgischen Instrument (5) ausgebildeten Strömungspfad (8, 9) für das Behandlungsfluid (3) eine steuerbare Verstelleinrichtung (16, 26, 35, 45, 54) angeordnet ist, die bei Erreichen einer der vorgenannten Stellungen durch das Trennelement (12, 22, 32, 42) in einen die Strömung des Behandlungsfluids (3) reduzierenden oder sperrenden Zustand geschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer jeweiligen Stellung eine jeweilige Druckdifferenz zwischen dem jeweiligen Antriebsdruck und dem dazu erfassten Druck des Behandlungsfluids (3) ermittelt wird, um eine Abhängigkeit einer durch das elastische Trennelement (12, 22, 32, 42) bewirkten Druckdifferenz zwischen dem jeweiligen Antriebsdruck und dem jeweiligen Druck des Behandlungsfluids (3) von der Stellung zu bestimmen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen der Fluidpumpe (10, 20, 30, 40) und dem chirurgischen Instrument (5) des ophthalmochirurgischen Systems (100) ausgebildeten Strömungspfad (83, 84, 91, 92) eine das Behandlungsfluid (3) kontaktierende elastische Membran (50) angeordnet ist, die abhängig von einem Druck des Behandlungsfluids (3) eine Kraft auf einen mit der Membran (50) assoziierten Kraftsensor (51) ausübt, um den Erfassungssensor (52) zu bilden, mittels welchem der Druck des Behandlungsfluids (3) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem vorgegebenen Antriebsdruck eine erste Kraft mittels des Kraftsensors (51) erfasst wird, der vorgegebene Antriebsdruck um einen vorgegebenen Druckänderungswert verändert wird, und mittels des Kraftsensors (51) eine zweite Kraft erfasst wird, wobei der vorgegebene Druckänderungswert kleiner als 50%, vorzugsweise kleiner als 20%, des vorgegebenen Antriebsdrucks ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke des Betreibens der Druck des Behandlungsfluids (3) mittels des Kraftsensors (51) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betreibens in einem von einem bestimmungsgemäßen Betrieb verschiedenen Betrieb der Fluidpumpe (10, 20, 30, 40) vorgenommen wird.
Verfahren zum Betreiben eines ophthalmochirurgischen Systems (100) zur Behandlung eines Auges (6), wobei das ophthalmochirurgische System (100) eine Konsole (1) zur Aufnahme eines Behandlungsfluidbehälters (2) zum Aufnehmen eines Behandlungsfluids (3), eine in die Konsole (1) einsetzbare Kassette (4) zum Fördern des Behandlungsfluids (3) zu einem chirurgischen Instrument (5) zur Behandlung des Auges (6) und wenigstens eine Fluidpumpe (10, 20, 30, 40) zum Fördern des Behandlungsfluids (3) im Betrieb des Systems (100) aufweist, wobei die Fluidpumpe (10, 20, 30, 40) eine Pumpkammer (11, 21, 31, 41) und eine mittels eines elastischen Trennelements (12, 22, 32, 42) von der Pumpkammer (11, 21, 31, 41) getrennte Antriebskammer (13, 23, 33, 43) aufweist, wobei die Antriebskammer (13, 23, 33, 43) mit einem Antriebsfluid (17, 27, 37, 47) beaufschlagt wird und eine Stellung des elastischen Trennelements (12, 22, 32, 42) mittels eines Stellungssensors (19, 29, 39, 49) erfasst wird, wobei die Konsole (1) die Antriebskammer (13, 23, 33, 43) und die Kassette (4) die Pumpkammer (11, 21, 31, 41) mit dem Trennelement (12, 22, 32, 42) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Einsetzen der Kassette (4) in die Konsole (1) das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche gestartet wird.
Ophthalmochirurgisches System (100) zur Behandlung eines Auges (6), mit zumindest: - einer Konsole (1) zur Aufnahme eines Behandlungsfluidbehälters (2) zum Aufnehmen eines Behandlungsfluids (3), - einer in die Konsole (1) einsetzbaren Kassette (4) zur Steuerung des Behandlungsfluids (3) zu einem chirurgischen Instrument (5) zur Behandlung des Auges (5), - wenigstens eine Fluidpumpe (10, 20, 30, 40) zum Fördern des Behandlungsfluids (3) im Betrieb des Systems (100), wobei die Fluidpumpe (10, 20, 30, 40) eine Pumpkammer (11, 21, 31, 41) und eine mittels eines elastischen Trennelements (12, 22, 32, 42) von der Pumpkammer (11, 21, 31, 41) getrennte Antriebskammer (13, 23, 33, 43) aufweist, wobei die Antriebskammer (13, 23, 33, 43) mit einem Antriebsfluid (17, 27, 37, 47) beaufschlagbar ist und eine Stellung des elastischen Trennelements (12, 22, 32, 42) mittels eines Stellungssensors (19, 29, 39, 49) des ophthalmochirurgischen Systems (100) erfassbar ist, wobei das ophthalmochirurgische System (100) ausgebildet ist, - das Antriebsfluid (17, 27, 37, 47) mit einem ersten Antriebsdruck zu beaufschlagen, bei welchem das elastische Trennelement eine erste Stellung einnimmt, - einen bei der ersten Stellung des Trennelements (12, 22, 32, 42) vorliegenden Druck des Behandlungsfluids (3) mittels eines Erfassungssensors (52) des ophthalmochirurgischen Systems (100) zu erfassen, - das Antriebsfluid (17, 27, 37, 47) mit wenigstens einem zum ersten Antriebsdruck unterschiedlichen weiteren Antriebsdruck zu beaufschlagen, bei welchem das Trennelement (12, 22, 32, 42) eine zur ersten Stellung unterschiedliche weitere Stellung einnimmt, - die wenigstens eine durch den wenigstens einen weiteren Antriebsdruck bewirkte weitere Stellung des Trennelements (12, 22, 32, 42) und einen bei dieser weiteren Stellung vorliegenden weiteren Druck des Behandlungsfluids (3) zu erfassen, und - die bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Drücke des Behandlungsfluids (3) und bei den jeweiligen Stellungen vorliegenden Antriebsdrücke beim Betreiben der Fluidpumpe (10, 20, 30, 40) zu berücksichtigen.