DE102022112103B4

DE102022112103B4 - Konsole eines ophthalmochirurgischen Systems sowie ophthalmochirurgisches System zur Behandlung eines Auges

Info

Publication number: DE102022112103B4
Application number: DE102022112103.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Bolsinger; Caroline Kraft
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2022-05-13
Filing date: 2022-05-13
Publication date: 2024-01-04
Anticipated expiration: 2042-05-14
Also published as: DE102022112103A1; US20230363835A1; CN117045428A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Konsole (1) zum Betreiben eines ophthalmochirurgischen Handstücks (2), das mittels eines Arbeitsfluids angetrieben wird, zu welchem Zweck das Arbeitsfluid abhängig von Schaltzuständen von Arbeitsventilen (4, 5) jeweiligen Arbeitskammern (10, 11) zugeführt wird, wobei die Arbeitsventile (4, 5) mittels einer jeweiligen Antriebseinheit (5, 6) zwischen einem eingeschalteten Schaltzustand und einem ausgeschalteten Schaltzustand umgeschaltet werden, indem die Antriebseinheiten mit jeweiligen elektrischen Schaltsignalen (46, 47) beaufschlagt werden, wobei jedes Arbeitsventil (4, 5) während einer Einschaltzeitverzögerung (16) vom ausgeschalteten Schaltzustand in den eingeschalteten Schaltzustand und während einer Ausschaltzeitverzögerung (17) vom eingeschalteten Schaltzustand in den ausgeschalteten Schaltzustand wechselt.Es wird vorgeschlagen, dass, wenn die Einschaltzeitverzögerung (16) größer als die Ausschaltzeitverzögerung ist, die Schaltsignale (46, 47) zumindest zeitweise während eines Differenzzeitraums (20) zeitgleich das elektrische Einschaltpotential (P1) einnehmen, wobei sich eine zeitliche Länge des Differenzzeitraums (20) abhängig von einer Differenz zwischen der Einschaltzeitverzögerung (16) und der Ausschaltzeitverzögerung der Arbeitsventile (4, 5) ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Konsole eines ophthalmochirurgischen Systems zum Betreiben eines mittels eines Arbeitsfluids antreibbaren ophthalmochirurgischen Handstücks. Die Konsole weist ein erstes Arbeitsventil zum Beaufschlagen einer ersten Arbeitskammer des Handstücks mit dem Arbeitsfluid abhängig von einem Schaltzustand des ersten Arbeitsventils auf, wobei das erste Arbeitsventil eine erste elektrische Antriebseinheit zum Umschalten des ersten Arbeitsventils zwischen einem eingeschalteten Schaltzustand und einem ausgeschalteten Schaltzustand aufweist. Ferner weist die Konsole ein zweites Arbeitsventil zum Beaufschlagen einer zweiten Arbeitskammer des Handstücks mit einem Arbeitsfluid abhängig von einem Schaltzustand des zweiten Arbeitsventils auf, wobei das zweite Arbeitsventil eine zweite elektrische Antriebseinheit zum Umschalten des zweiten Arbeitsventils zwischen einem eingeschalteten Schaltzustand und einem ausgeschalteten Schaltzustand aufweist. Jedes Arbeitsventil wechselt während einer Einschaltzeitverzögerung vom ausgeschalteten Schaltzustand in den eingeschalteten Schaltzustand und während einer Ausschaltzeitverzögerung vom eingeschalteten Schaltzustand in den ausgeschalteten Schaltzustand. Darüber hinaus weist die Konsole eine mit der ersten und der zweiten elektrischen Antriebseinheit elektrisch gekoppelte Steuereinheit auf, die ausgebildet ist, die erste und die zweite elektrische Antriebseinheit mit jeweiligen ersten und zweiten elektrischen Schaltsignalen derart anzusteuern, dass ein jeweiliges der Schaltsignale die jeweilige elektrische Antriebseinheit zeitlich aufeinanderfolgend mit einem elektrischen Einschaltpotential für den eingeschalteten Schaltzustand und einem elektrischen Ausschaltpotential für den ausgeschalteten Schaltzustand beaufschlagt. Dadurch können die Arbeitsventile jeweils wechselweise den eingeschalteten und den ausgeschalteten Schaltzustand einnehmen. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein ophthalmochirurgisches System zur Behandlung eines Auges, mit zumindest einem mittels eines Arbeitsfluids antreibbaren ophthalmochirurgischen Handstück zum Behandeln des Auges. Das Handstück weist eine erste und eine zweite Arbeitskammer sowie einen zwischen der ersten und der zweiten Arbeitskammer bewegbar angeordneten und mit dem Arbeitsfluid der Arbeitskammern beaufschlagbaren Arbeitskolben auf. Ferner weist das ophthalmochirurgische System eine Konsole zum Koppeln und Beaufschlagen der Arbeitskammern des ophthalmochirurgischen Handstücks mit dem Arbeitsfluid und eine Arbeitsfluidquelle zum Bereitstellen des Arbeitsfluids auf.
Gattungsgemäße Verfahren, Konsolen sowie ophthalmochirurgische Systeme sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es dem Grunde nach eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Diese werden häufig für Behandlungen an einem Auge, insbesondere an einem menschlichen Auge, genutzt. Je nach Art und Erfordernis der Behandlung ist das Handstück entsprechend angepasst ausgebildet, beispielsweise für eine Behandlung am Glaskörper des Auges oder auch an der Netzhaut als Vitrektomie-Cutter, als Handstück für eine Phakoemulsifikation oder dergleichen.
Die Handstücke werden für ihren bestimmungsgemäßen Gebrauch mit der Konsole gekoppelt, die für den bestimmungsgemäßen Gebrauch unter anderem Energie und Hilfs- und Betriebsstoffe zur Verfügung stellt. Vitrektomie-Cutter und ihre Funktion sind zum Beispiel erläutert in „Vitreoritinal instruments: Vitrektomie-Cutters, Endoillumination and White-Angel-Viewing Systems“ von Paolo Riccardo Javez de Olivera et al. in „Internal Journal of Retina and Vitreus“, veröffentlicht am 5. Dezember 2016 in Internal Journal of Retina an Vitreus, 2021. Dieses Dokument offenbart beispielsweise einen Vitrektomie-Cutter, der ein mechanisch mittels eines Arbeitskolbens angetriebenes Schneidmesser aufweist. Der Vitrektomie-Cutter weist einen Arbeitszylinder mit einer ersten und einer zweiten Arbeitskammer auf, wobei der Arbeitskolben zwischen der ersten und der zweiten Arbeitskammer bewegbar angeordnet ist und mit dem Arbeitsfluid, welches in der Regel durch ein Fluid, insbesondere Luft, gebildet ist, über die Arbeitskammern beaufschlagt wird. Zu diesem Zweck werden die Arbeitskammern des Vitrektomie-Cutters wechselweise mit dem Arbeitsfluid beaufschlagt, sodass der Arbeitskolben zur Realisierung der Schnittbewegung entsprechend dem Wechsel der Beaufschlagung mit dem Arbeitsfluid hin- und herbewegt wird. In diesem Zusammenhang offenbart ferner die US 8 728 108 B2 Systeme und Verfahren für dynamisch pneumatische Ventilantriebe.
Auch wenn sich der Stand der Technik bewährt hat, besteht weiterhin Verbesserungsbedarf. Besonders bei einer posterioren Vitrektomie ist eine möglichst große Zyklusrate oder auch Schnittrate gewünscht, insbesondere größer als etwa 10.000 Zyklen beziehungsweise Schnitte pro Minute (englisch: cycles per minute beziehungsweise cuts per minute; cpm). Zwar kann mit Vitrektomie-Cuttern, die - wie erläutert - dual pneumatisch betrieben werden, das heißt, zwei Arbeitskammern aufweisen, die auf einen Arbeitskolben einwirken, und welche somit auf dem Prinzip eines doppelwirkenden Zylinders beruhen, eine große Zyklusrate erreicht werden, jedoch muss der Antrieb für einen solchen Vitrektomie-Cutter dafür ausgelegt sein, zwei entsprechende alternierende Drucksignale bereitstellen zu können. Dabei ist zu beachten, dass eine Druckdifferenz zwischen den beiden Arbeitskammern möglichst groß sein soll, weil sich der Arbeitskolben des Vitrektomie-Cutters und damit auch eine Schneide des Schneidwerkzeugs entsprechend diesem Druckunterschied bewegt. Dabei ist es ferner gewünscht, einen Druck im Arbeitsfluid, insbesondere in Bezug auf die Arbeitsfluidquelle, möglichst klein zu halten, weil sich dies auf die Lautstärke des Antriebs und Vibrationen des Vitrektomie-Cutters auswirken kann. Eine maximal mögliche Zyklusrate, die mit dem Vitrektomie-Cutter erreicht werden kann, das heißt, das vollständige Öffnen und Schließen des Vitrektoms, wird unter anderem durch die erreichbare Druckdifferenz in Bezug auf die Arbeitskammern begrenzt. Diese Druckdifferenz ist ferner unter anderem abhängig vom Druck des Arbeitsfluids, Schaltzeitverzögerungen der Arbeitsventile sowie einem Tastverhältnis in Bezug auf das erste und das zweite Schaltsignal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Erreichen einer möglichst großen Druckdifferenz zu verbessern.
Als Lösung werden mit der Erfindung eine Konsole sowie ein ophthalmochirurgisches System gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
In Bezug auf eine gattungsgemäße Konsole wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, in Bezug auf einen jeweiligen Wechsel der Schaltzustände der Arbeitsventile, wenn die Einschaltzeitverzögerung der Arbeitsventile größer als die Ausschaltzeitverzögerung der Arbeitsventile ist, die den Arbeitsventilen zugeordneten Schaltsignale zumindest zeitweise während eines Differenzzeitraums zeitgleich das elektrische Einschaltpotential einnehmen, wobei sich eine zeitliche Länge des Differenzzeitraums abhängig von einer Differenz zwischen der Einschaltzeitverzögerung der Arbeitsventile und der Ausschaltzeitverzögerung der Arbeitsventile ergibt, oder, wenn die Einschaltzeitverzögerung der Arbeitsventile kleiner als die Ausschaltzeitverzögerung der Arbeitsventile ist, die Schaltsignale mindestens während des Differenzzeitraums zeitgleich das elektrische Ausschaltpotential einnehmen.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes ophthalmochirurgisches System wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Konsole gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass es abhängig von den Schaltzeitverzögerungen der Arbeitsventile durch ein zeitliches Überlappen des ersten und des zweiten Schaltsignals in Bezug auf den eingeschalteten beziehungsweise ausgeschalteten Schaltzustand ermöglicht werden kann, einen strömungstechnisch verlängerten eingeschalteten Schaltzustand der Arbeitsventile bei gleicher Zyklusrate zu erreichen, sodass hierdurch die Möglichkeit geschaffen werden kann, Differenzdruck zu vergrößern und/oder den Druck des Arbeitsfluids, insbesondere seitens der Arbeitsfluidquelle, zu reduzieren. Darüber hinaus kann dieses Konzept auch dazu genutzt werden, die Zyklusrate noch weiter zu erhöhen, sodass die Nutzung des Handstücks, insbesondere des Vitrektomie-Cutters, weiter verbessert werden kann. Dabei erlaubt es die Erfindung, diese Vorteile zu erreichen, ohne dass in das Handstück oder die Arbeitsventile mit ihren Antriebseinheiten eingegriffen zu werden braucht. Es sind lediglich Maßnahmen bezüglich der Steuereinheit erforderlich, mit denen erreicht werden kann, dass ein entsprechendes zeitliches Überlappen der Schaltsignale in vorgegebener Weise erreicht werden kann. Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf Arbeitsventile, bei denen die Einschaltzeitverzögerung größer als die Ausschaltzeitverzögerung ist. Durch den Differenzzeitraum kann insbesondere erreicht werden, dass die Arbeitsventile im Wesentlichen nicht zeitgleich den strömungstechnisch eingeschalteten Schaltzustand einnehmen. Der Differenzzeitraum kann daher eine obere Grenze für die zeitliche Überlappung der Einschaltpotentiale der Schaltsignale in Bezug auf einen jeweiligen Wechsel, insbesondere in Bezug auf einen Wechsel eines Hubs des Arbeitskolbens, angeben. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und kann dem Grunde nach auch im umgekehrten Fall eingesetzt werden, das heißt, wenn die Einschaltzeitverzögerung kleiner als die Ausschaltzeitverzögerung ist. In diesem Fall sollen die Schaltsignale der Arbeitsventile zumindest während des Differenzzeitraums zeitgleich das Ausschaltpotential einnehmen. Der Schaltzustand des Arbeitsventils meint vorliegend insbesondere einen strömungstechnischen Schaltzustand, der sich darauf bezieht, ob das Arbeitsventil eine Durchströmung von Arbeitsfluid erlaubt oder nicht. In beiden Fällen kann erreicht werden, dass jedes der Arbeitsventile möglichst lange innerhalb einer Periode beziehungsweise innerhalb eines Schnittzyklusses im strömungstechnisch eingeschalteten Zustand sein können, wobei zugleich erreicht werden kann, dass die Arbeitsventile strömungstechnisch im Wesentlichen nicht zeitgleich im eingeschalteten Schaltzustand sind. Die Arbeitsfluidquelle kann zumindest teilweise durch die Konsole bereitgestellt sein. Die Arbeitsfluidquelle kann zumindest teilweise aber auch als externe Arbeitsfluidquelle ausgebildet sein, die zum Beispiel separat von der Konsole ausgebildet sein kann.
Als Einschaltzeitverzögerung ist insbesondere der Zeitraum gemeint, der mit dem Zeitpunkt beginnt, an dem ein Wechsel des entsprechenden Schaltsignals vom Ausschaltpotential zum Einschaltpotential stattfindet. Dieser Zeitraum endet zu dem Zeitpunkt, an dem infolge des Wechsels des Schaltsignals das Arbeitsventil strömungstechnisch den eingeschalteten Schaltzustand erreicht. Entsprechend gilt für die Ausschaltzeitverzögerung, dass dies insbesondere einen Zeitraum meint, der zu einem Zeitpunkt beginnt, an dem das Schaltsignal vom Einschaltpotential zum Ausschaltpotential wechselt, und zu dem Zeitpunkt endet, an dem das entsprechende zugeordnete Arbeitsventil strömungstechnisch den ausgeschalteten Schaltzustand erreicht. Bei gattungsgemäßen Arbeitsventilen kann die Einschaltzeitverzögerung zum Beispiel in einem Bereich von etwa 1,5 ms bis etwa 7 ms, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 2 ms bis etwa 5 ms, besonders bevorzugt bei etwa 4 ms liegen. Die Ausschaltzeitverzögerung eines derartigen Arbeitsventils kann zum Beispiel in einem Bereich von etwa 0,5 ms bis etwa 3 ms, vorzugsweise bei etwa 2 ms, liegen. Je nach Konstruktion des Arbeitsventils kann dies jedoch auch anders sein. Es sind auch Arbeitsventile denkbar, bei denen die Einschaltzeitverzögerung kleiner als die Ausschaltzeitverzögerung ist. Insgesamt ist die Erfindung vorteilhaft einsetzbar, wenn die Arbeitsventile, die vorzugsweise in der Konsole zum Steuern des Handstücks eingesetzt werden, im Wesentlichen etwa gleich sind. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt und kann gleichermaßen auch zum Einsatz kommen, wenn unterschiedliche Arbeitsventile, insbesondere in Bezug auf die Schaltzeitverzögerungen zum Einsatz kommen. Die Erfindung erlaubt es, die unterschiedlichen Schaltzeitverzögerungen entsprechend zu berücksichtigen und einen entsprechenden Differenzzeitraum zu bestimmen. Der Differenzzeitraum und seine Anwendung können spezifisch, insbesondere individuell, angepasst sein.
Das Arbeitsventil umfasst vorzugsweise die elektrische Antriebseinheit. Die elektrische Antriebseinheit kann dem Grunde nach zwar als separate Einheit in Bezug auf das Arbeitsventil vorgesehen sein und mit diesem entsprechend mechanisch gekoppelt sein, sodass die elektrische Antriebseinheit das Arbeitsventil bezüglich der Einnahme der jeweiligen Schaltstellungen anzusteuern vermag, jedoch ist die elektrische Antriebseinheit vorzugsweise vom Arbeitsventil umfasst und bildet bevorzugt eine Baueinheit mit diesem.
Die elektrische Antriebseinheit ist vorzugsweise als Elektromagnet ausgebildet, der beispielsweise nach Art eines Hubmagneten eine mit einem Strom beaufschlagbare elektrische Spule aufweist, in der axial bewegbar ein vorzugsweise magnetisierbarer Anker angeordnet ist. Der Anker ist mechanisch mit einem Ventilkörper des Arbeitsventils verbunden, sodass der Ventilkörper mittels des Ankers zwischen einer Stellung, in der der Ventilkörper dichtend an einem Ventilsitz des Arbeitsventils anliegt, um den geschlossenen Schaltzustand des Arbeitsventils bereitzustellen, und einen weiteren Zustand, in dem der Ventilkörper entfernt vom Ventilsitz positioniert ist, um den eingeschalteten Schaltzustand des Arbeitsventils bereitzustellen, bewegt werden kann. Der Anker wird aufgrund magnetischer Kraft, gegebenenfalls unter Berücksichtigung einer ergänzenden Federkraft, zwischen den jeweiligen Stellungen bewegt. Zu diesem Zweck wird die elektrische Spule mit dem entsprechenden Schaltsignal angesteuert. Das Schaltsignal ist ein elektrisches Signal, welches einen entsprechenden Stromfluss in der elektrischen Spule hervorruft, sodass der Anker in gewünschter Weise bewegt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung eines Elektromagneten beschränkt. Es können auch andere Antriebseinheiten zum Einsatz kommen, beispielsweise eine piezobasierte Antriebseinheit oder dergleichen. Die Antriebseinheit ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Antriebseinheit könnte auch kapazitiv wirkend ausgebildet sein. Anstelle der elektrischen Potentiale könnte in diesem Fall auch auf einen entsprechenden elektrischen Strom abgestellt werden, mit dem die kapazitiv wirkende Antriebseinheit angesteuert werden würde. Hierfür gelten dem Grunde nach die gleichen Überlegungen, wie sie für die elektrischen Potentiale angegeben sind.
Die Schaltsignale sind in ihrem zeitlichen Verlauf vorzugsweise durch entsprechende Rechtecksignale gebildet. Jedes der beiden Schaltsignale ist an die jeweilige Antriebseinheit hinsichtlich seiner elektrischen Eigenschaften angepasst. Dies betrifft insbesondere das elektrische Einschaltpotential und das elektrische Ausschaltpotential beziehungsweise die entsprechende Potentialdifferenz als elektrische Spannung. Sind die Arbeitsventile und ihre zugehörigen Antriebseinheiten im Wesentlichen gleich ausgebildet, ist in der Regel auch für beide Schaltsignale das Einschaltpotential und das Ausschaltpotential im Wesentlichen gleich. Die elektrische Spannung zwischen dem elektrischen Einschaltpotential und dem elektrischen Ausschaltpotential kann zum Beispiel wenige Volt betragen, beispielsweise etwa 3 V bis etwa 60 V, vorzugsweise etwa 5 V bis etwa 24 V. Die elektrische Spannung kann bedarfsweise jedoch auch größer oder kleiner gewählt sein.
Vorzugsweise ist die elektrische Spannung des Schaltsignals eine pulsierende Gleichspannung. Ist beispielsweise die Einschaltzeitverzögerung der Arbeitsventile größer als die Ausschaltzeitverzögerung, ermöglicht es die Erfindung, den Wechsel des Ausschaltpotentials zum Einschaltpotential des ersten Schaltsignals zeitlich um einen Differenzzeitraum aus den beiden Schaltzeitverzögerungen zeitlich vorzuverlegen, sodass, wenn das zweite Arbeitsventil den ausgeschalteten Schaltzustand strömungstechnisch erreicht, das erste Arbeitsventil den eingeschalteten Schaltzustand strömungstechnisch erreichen kann. Durch den Differenzzeitraum kann vermieden werden, dass sich die strömungstechnisch eingeschalteten Schaltzustände der Arbeitsventile zeitlich überlappen. Die Erfindung ermöglicht es also, die strömungstechnischen Schaltzustände dichter aneinander heranzuführen, sodass die jeweils eingeschalteten strömungstechnischen Schaltzustände der Strömungsventile verlängert werden können. Dies erlaubt es zugleich auch, den Differenzdruck zu erhöhen beziehungsweise die Schnittgeschwindigkeit zu vergrößern.
Dadurch kann sich beispielsweis natürlich eine zeitliche Überlappung der Einschaltpotentiale der beiden Schaltsignale für den Differenzzeitraum ergeben. Die Steuereinheit ist nunmehr entsprechend eingerichtet, sodass sie abhängig von den Schaltzeitverzögerungen die Schaltsignale entsprechend bereitstellt. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass die Schaltzeitverzögerungen der Steuereinheit als Datei zur Verfügung gestellt werden. Diese Datei kann basierend auf Daten erstellt sein, die empirisch für die Arbeitsventile ermittelt worden sind. Darüber hinaus besteht natürlich auch die Möglichkeit, dass die Steuereinheit selbst diese Schaltzeitverzögerungen zumindest teilweise unter Nutzung von weiteren ergänzenden Mitteln wie Sensoren oder dergleichen zu bestimmen vermag.
Die Steuereinheit kann Funktionen insbesondere in Bezug auf die Steuerung der Arbeitsventile übernehmen beziehungsweise bereitstellen, insbesondere in Bezug auf den Betrieb der Antriebseinheiten, und/oder dergleichen. Die Steuereinheit selbst kann als separate Baueinheit vorgesehen sein. Vorzugsweise ist sie jedoch Bestandteil der Konsole und besonders bevorzugt in diese integriert angeordnet. Die Steuereinheit kann dem Grunde nach zumindest teilweise oder auch vollständig als elektronische Hardwareschaltung ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Steuereinheit zumindest teilweise oder vollständig auch durch eine Rechnereinheit gebildet sein, die mittels eines geeigneten Rechnerprogramms gesteuert wird, um die gewünschte Funktionalität bereitstellen zu können.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Arbeitsfluid aus einer jeweiligen der Arbeitskammern im ausgeschalteten Schaltzustand des jeweiligen zugeordneten Arbeitsventils abgelassen wird. Dadurch kann die entsprechende Arbeitskammer von dem Arbeitsfluid entlastet werden, sodass eine entsprechende Bewegung des Arbeitskolbens unterstützt werden kann. Das Ablassen des Arbeitsfluids kann zum Beispiel unter Nutzung eines Vakuums beziehungsweise eines Unterdrucks einer Unterdruckquelle erfolgen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Arbeitsfluid lediglich in die Umgebung abgegeben wird. Dadurch kann das Ablassen des Arbeitsfluids besonders schnell erfolgen, wodurch auch das Bereitstellen eines großen Differenzdrucks weiter unterstützt werden kann. Das Ablassen des Arbeitsfluids kann zum Beispiel mittels einer Drosselvorrichtung oder dergleichen realisiert sein, beispielsweise indem das Arbeitsfluid am Handstück selbst unmittelbar abgelassen werden kann, insbesondere wenn das Arbeitsfluid ein Gas ist.
Vorzugsweise erfolgt das Ablassen des Arbeitsfluids über das jeweilige Arbeitsventil. Das Arbeitsventil kann zu diesem Zweck im ausgeschalteten strömungstechnischen Schaltzustand einen Ablasskanal oder lediglich eine Ablassöffnung bereitstellen, über die das Arbeitsfluid abgelassen werden kann. Das Arbeitsventil kann zu diesem Zweck eine Umschaltfunktionalität bereitstellen, die die Arbeitskammer wechselweise im strömungstechnisch eingeschalteten Schaltzustand mit der Arbeitsfluidquelle und im ausgeschalteten Schaltzustand mit der Öffnung verbindet. Dadurch kann vorzugsweise erreicht werden, dass die Funktion des Ablassens des Arbeitsfluids über die Konsole bereitgestellt werden kann, sodass handstückseitig keine entsprechenden Einrichtungen vorgesehen zu werden brauchen, wodurch die Konstruktion und/oder die Bedienung des Handstücks insbesondere während der bestimmungsgemäßen Nutzung einer Behandlung am Auge, verbessert werden kann. Diese Ausgestaltung eignet sich besonders für einen Einsatz in einem Operationsbereich.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das Ablassen des Arbeitsfluids über ein jeweiliges erstes beziehungsweise zweites Ablassventil erfolgt. Die Ablassventile sind in dieser Ausgestaltung ergänzend zu den Arbeitsventilen vorgesehen und werden vorzugsweise komplementär zu diesen angesteuert. Vorzugsweise ist das Ablassventil im strömungstechnisch eingeschalteten Schaltzustand, wenn das Arbeitsventil im strömungstechnisch ausgeschalteten Schaltzustand ist. Ferner ist das Ablassventil im strömungstechnisch ausgeschalteten Schaltzustand, wenn das Arbeitsventil im strömungstechnisch eingeschalteten Schaltzustand ist. Die Ablassventile können hydraulisch, pneumatisch oder auch elektrisch mittels einer jeweilige Antriebseinheit gesteuert sein. Vorzugsweise sind sie elektrisch steuerbar und insbesondere an die Steuereinheit angeschlossen, sodass sie von der Steuereinheit mit jeweiligen entsprechenden Schaltsignalen angesteuert werden können.
Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die zeitliche Länge des Differenzzeitraums im Wesentlichen unabhängig von einer Frequenz der Schaltsignale bestimmt wird. Durch diese Ausgestaltung kann berücksichtigt werden, dass die jeweiligen Schaltverzögerungen zumindest teilweise von der Frequenz der Schaltsignale beziehungsweise der Betätigungen der Arbeitsventile im Wesentlichen unabhängig sein können. Dadurch braucht der Differenzzeitraum auch bei variabler Frequenz der Schaltsignale beziehungsweise Zyklusrate nicht angepasst zu werden. Besonders bevorzugt kann für diesen Fall vorgesehen sein, dass die Steuereinheit einen Differenzzeitraum einprogrammiert bekommt, der besonders bevorzugt fest eingestellt sein kann. In diesem Fall braucht dann auch keine Datei mit den Schaltzeitverzögerungen der Arbeitsventile bereitgestellt zu werden. Vielmehr reicht es aus, den Differenzzeitraum entsprechend in der Steuereinheit vorzugeben, beispielsweise über eine Eingabe an einer mit der Steuereinheit kommunikationstechnisch koppelbaren Eingabeeinheit, an der zum Beispiel ein Nutzer eine entsprechende Eingabe vornehmen kann oder dergleichen. Dadurch kann die Erfindung besonders einfach realisiert werden. Sind die Schaltverzögerungen hingegen frequenzabhängig, kann dies für das Bestimmen des Differenzzeitraums entsprechend berücksichtigt werden. Der Differenzzeitraum kann dann entsprechend frequenzabhängig sein.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass zum Bestimmen einer jeweiligen Schaltzeitverzögerung eines jeweiligen der Arbeitsventile mittels eines Drucksensors am jeweiligen Arbeitsventil ein handstückseitiger Druck des Arbeitsfluids erfasst wird. Durch diese Weiterbildung ist es möglich, die Schaltzeitverzögerungen der Arbeitsventile zumindest teilweise zu überwachen und - bei Bedarf- abhängig von den ermittelten Schaltzeitverzögerungen die zeitliche Länge des Differenzzeitraums entsprechend anzupassen. Die Steuereinheit kann beispielsweise die Schaltverzögerungen selbst ermitteln. Dadurch kann auf Alterungserscheinungen der Arbeitsventile oder auch auf etwaige Frequenzabhängigkeiten der Schaltzeitverzögerungen der Arbeitsventile entsprechend reagiert werden. Das Durchführen der entsprechenden Messungen erfolgt vorzugsweise außerhalb des bestimmungsgemäßen Betriebs des ophthalmochirurgischen Systems. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass während des bestimmungsgemäßen Betriebs entsprechende Daten erfasst und ausgewertet werden, sodass die Steuereinheit die entsprechenden Schaltsignale bedarfsgerecht auch während des bestimmungsgemäßen Betriebs anzupassen vermag. Dies erlaubt es, eine hochgenaue Einstellung für einen jeweiligen individuellen Betriebszustand zu erreichen. Auch hierdurch kann der Differenzdruck weiter vergrößert werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass mittels eines Stellungssensors wenigstens eine Endstellung eines zwischen der ersten und der zweiten Arbeitskammer bewegbar angeordneten Arbeitskolbens erfasst wird und die Schaltsignale ergänzend abhängig von der wenigstens einen erfassten Endstellung eingestellt werden. Der Stellungssensor ist vorzugsweise im Handstück angeordnet und kann, vorzugsweise kontaktlos, die jeweilige Endstellung des Arbeitskolbens erfassen. Besonders bevorzugt werden zwei gegenüberliegende Endstellungen des Arbeitskolbens erfasst. Das Erfassen kann mittels Licht, elektrischer und/oder magnetischer Felder oder dergleichen erfolgen. Diese Weiterbildung erlaubt es, besonders bei großen Zyklusrate das zuverlässige Erreichen der Endstellungen zu erfassen und, sofern die gewünschte Endstellung nicht erreicht wird, gegebenenfalls den Druck des Arbeitsfluids, insbesondere in Bezug auf die Arbeitsfluidquelle, anzupassen, beispielsweise zu vergrößern. Auch hierdurch kann der Differenzdruck weiter erhöht werden, sodass in Kombination mit der zumindest zeitweise zeitlichen Überlagerung der Einschaltpotentiale der Betrieb des Handstücks, insbesondere des Vitrektomie-Cutters, weiter verbessert werden kann. Der Stellungssensor kann zum Beispiel die Stellung des Kolbens mittels Licht, einem Magnetfeld, einem elektrischen Feld und/oder dergleichen detektieren. Der Stellungssensor ist entsprechend angepasst ausgebildet und vorzugsweise an die Steuereinheit angeschlossen, sodass die Steuereinheit die vom Stellungssensor bereitgestellten Stellungssignale auszuwerten vermag.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Handstück ein Vitrektomie-Cutter ist und ein Druck des Arbeitsfluids abhängig von einer Zyklusrate eingestellt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass der Arbeitsdruck nur dann groß gewählt zu werden braucht, wenn dies für die entsprechende Zyklusrate auch erforderlich ist. Durch die Möglichkeit, den Druck des Arbeitsfluids reduzieren zu können, können während des bestimmungsgemäßen Betriebs auch entsprechend akustische Geräusche und Vibrationen, insbesondere der Konsole und/oder des Vitrektomie-Cutters beziehungsweise dessen Antriebseinheit, reduziert werden. Dadurch kann der bestimmungsgemäße Betrieb des Vitrektomie-Cutters weiter verbessert werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Handstück ein Vitrektomie-Cutter ist und ergänzend ein Tastverhältnis der Schaltsignale für eine vorgegebene beziehungsweise vorgebbare Zyklusrate zumindest abhängig von einer Periodendauer der vorgegebenen beziehungsweise vorgebbaren Zyklusrate, einer Periodendauer einer maximalen Zyklusrate und den Schaltzeitverzögerungen der Arbeitsventile bestimmt wird. Hierdurch kann insgesamt eine verbesserte Verfahrensführung bei der bestimmungsgemäßen Nutzung erreicht werden. Vorzugsweise kann das Tastverhältnis (englisch: duty cycle; DC) wie folgt ermittelt werden: $D C = 0,5 - \frac{T_{m a x} - (T_{o n} + T_{o f f})}{T}$
Hierbei bedeuten T_max die der maximalen Zyklusrate zugeordnete Periodendauer, T_on die Einschaltzeitverzögerung, T_off die Ausschaltzeitverzögerung und T die gewünschte vorgegebene beziehungsweise vorgebbare Periodendauer. Vorzugsweise ist diese Formel dann besonders günstig anwendbar, wenn die beiden Arbeitsventile im Wesentlichen gleich ausgebildet sind.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten gleichermaßen auch für das ophthalmochirurgische System und umgekehrt. Insbesondere können daher Verfahrensmerkmale auch als Vorrichtungsmerkmale formuliert sein und umgekehrt.
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.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden mit Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen erklärt, in welchen zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines ophthalmochirurgischen Systems mit einer Konsole, an die ein Vitrektomie-Cutter angeschlossen ist,
2 eine schematische Blockdarstellung eines Ausschnitts der Konsole des ophthalmochirurgischen Systems gemäß 1, welche eine Drucklufteinheit und eine daran angeschlossene Ventileinheit aufweist,
3 eine schematische Signaldarstellung von Schaltsignalen und Schaltzuständen von Arbeitsventilen der Ventileinheit gemäß 2,
4 eine schematische Signaldarstellung wie 3, bei der sich die Schaltsignale zeitlich teilweise um einen Differenzzeitraum überlappen,
5 eine schematische Diagrammdarstellung eines Tastverhältnisses der Schaltsignale gemäß 2 abhängig von einer Zyklusrate des Vitrektomie-Cutters für einen ersten Luftdruck, und
6 eine schematische Diagrammdarstellung wie 5 für einen zweiten Luftdruck.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein ophthalmochirurgisches System 100 mit einer Konsole 1, an die ein Vitrektomie-Cutter 2 als Handstück angeschlossen ist. Das ophthalmochirurgische System 100 ist ein medizinisches Behandlungssystem welches zur Behandlung eines nicht dargestellten Auges dient. Die Konsole 1 des ophthalmochirurgischen Systems 100 dient zum Anschließen und Betreiben des Vitrektomie-Cutters 2 in einem bestimmungsgemäßen Betrieb, insbesondere während der Behandlung am Auge. Der Vitrektomie-Cutter 2 weist eine Schneideinheit 15 auf, die über eine Antriebsstange 14 des Vitrektomie-Cutters 2 mit einem Antriebskolben 12 des Vitrektomie-Cutters 2 verbunden ist. Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird der Antriebskolben 12 - wie im Folgenden erläutert - hin und her bewegt, sodass über die Antriebsstange 14 auch die Schneideinheit 15 entsprechend betätigt wird, um die gewünschten Schnitte durchführen zu können. Die Funktion des Vitrektomie-Cutters 2 ist dem Fachmann bekannt, weshalb von detaillierten Erläuterungen diesbezüglich vorliegend abgesehen wird.
Der Antriebskolben 12 ist in einem Arbeitszylinder 13 des Vitrektomie-Cutters 2 bewegbar gelagert. Der Antriebskolben 12 teilt einen nicht bezeichneten Innenraum des Arbeitszylinders 13 in eine erste Arbeitskammer 10 und eine zweite Arbeitskammer 11. Während des bestimmungsgemäßen Betriebs werden die Arbeitskammern 10, 11 üblicherweise wechselweise mit Druckluft als Arbeitsfluid beaufschlagt, sodass sich der Antriebskolben 12 innerhalb des Arbeitszylinders 13 hin und her bewegt und somit über die Antriebsstange 14 die Schneideinheit 15 antreiben kann.
Die Konsole 1 weist eine Ventileinheit 3 auf, die fluidtechnisch mit einer Drucklufteinheit 9 zum Bereitstellen von Druckluft als Arbeitsfluid gekoppelt ist. In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Drucklufteinheit 9 von der Konsole 1 umfasst ist. In alternativen Ausgestaltungen kann dies jedoch auch variieren und die Drucklufteinheit 9 zumindest teilweise separat von der Konsole 1 ausgebildet sein.
Die Konsole 1, insbesondere deren Ventileinheit 3, ist ferner über Fluidleitungen 23, 24 an den Vitrektomie-Cutter 2, und hier insbesondere an die Arbeitskammern 10, 11, angeschlossen. Die Ventileinheit 3 vermag somit im angeschlossenen Zustand des Vitrektomie-Cutters 2 die Arbeitskammern 10, 11 entsprechend wechselweise mit Druckluft zu beaufschlagen. Die Fluidleitungen 23, 24 können zumindest teilweise als flexible Leitungen ausgebildet sein. Die Fluidleitungen 23, 24 können darüber hinaus auch Verbindungselemente aufweisen, sodass sie zumindest teilweise lösbar angeordnet sein können. Die Fluidleitungen 23, 24 können einstückig oder auch mehrteilig ausgebildet sein.
Die Ventileinheit 3 ist ferner an eine Steuereinheit 8 der Konsole 1 angeschlossen, die als elektronische Steuereinheit ausgebildet ist und die entsprechende elektrische Schaltsignale, die im Folgenden noch näher erläutert werden, an die Ventileinheit 3 liefert, damit die Ventileinheit 3 in bestimmungsgemäßer Weise über die Fluidleitungen 23, 24 die Arbeitskammern 10, 11 mit Druckluft beaufschlagt. Nicht dargestellt in den Figuren ist, dass weitere Leitungen vorhanden sein können, die zum Beispiel als Fluidleitungen und/oder als elektrische Leitungen ausgebildet sein können, beispielsweise um ein Irrigationsfluid von der Konsole 1 zum Vitrektomie-Cutter 2 zuführen zu können und/oder ein Aspirationsfluid vom Vitrektomie-Cutter 2 zur Konsole 1 abführen zu können. Darüber hinaus können auch weitere Leitungen vorgesehen sein, beispielsweise elektrische Leitungen für Sensorik, weitere Steuerfunktionen des Vitrektomie-Cutters 2 und/oder dergleichen.
2 zeigt nun in einer schematischen Blockdarstellung einen Ausschnitt aus der Konsole 1, welcher die Drucklufteinheit 9 und die Ventileinheit 3 umfasst. Wie aus 2 ersichtlich ist, weist die Ventileinheit 3 ein erstes Arbeitsventil 4 zum Beaufschlagen der ersten Arbeitskammer 10 des Vitrektomie-Cutters 2 mit Druckluft abhängig von einem Schaltzustand des ersten Arbeitsventils 4 auf. Das erste Arbeitsventil 4 weist einen ersten Elektromagneten 6 als elektrische Antriebseinheit zum Umschalten des ersten Arbeitsventils 4 zwischen einem eingeschalteten Schaltzustand S1 und einem ausgeschalteten Schaltzustand S0 auf (3). Die Ventileinheit 3 weist ferner ein zweites Arbeitsventil 5 zum Beaufschlagen der zweiten Arbeitskammer 11 des Vitrektomie-Cutters 2 mit der Druckluft abhängig von einem Schaltzustand des zweiten Arbeitsventils 5 auf. Das zweite Arbeitsventil 5 weist einen zweiten Elektromagneten 7 als elektrische Antriebseinheit zum Umschalten des zweiten Arbeitsventils 5 zwischen einem eingeschalteten Schaltzustand S1 und einem ausgeschalteten Schaltzustand S0 auf ( 3). Jedes der Arbeitsventile 4, 5 wechselt - wie im Folgenden noch anhand von 3 erläutert - während einer Einschaltzeitverzögerung 16 vom ausgeschalteten Schaltzustand (S0) in den eingeschalteten Schaltzustand (S1) und während einer Ausschaltzeitverzögerung 17 vom eingeschalteten Schaltzustand (S1) in den ausgeschalteten Schaltzustand (S0).
Die Steuereinheit 8 ist mit den Elektromagneten 6, 7 elektrisch gekoppelt und ausgebildet, die Elektromagneten 6, 7 mit jeweiligen ersten und zweiten elektrischen Schaltsignalen 18, 19 derart anzusteuern, dass ein jeweiliges der Schaltsignale 18, 19 den jeweiligen Elektromagneten 6, 7 zeitlich aufeinanderfolgend mit einem elektrischen Einschaltpotential P1 für den eingeschalteten Schaltzustand S1 und einem elektrischen Ausschaltpotential P0 für den ausgeschalteten Schaltzustand S0 beaufschlagt, sodass das erste und das zweite Arbeitsventil 4, 5 jeweils wechselweise den jeweiligen Schaltzustand einnehmen können. In einer schematischen Signaldarstellung gemäß 3 ist dies in Diagrammen 31 bis 34 ersichtlich. Hieraus ist zu ersehen, dass die Schaltsignale 18, 19 für die beiden Elektromagneten 6, 7 jeweils wechselweise das Einschaltpotential P1 und das Ausschaltpotential P0 einnehmen. Zu Zeitpunkten t₁, t₅ wird das elektrische Potential der Schaltsignale 18, 19 jeweils gewechselt. Dies ist in 3 in den beiden Diagrammen 31 und 32 gezeigt. Das Diagramm 31 stellt einen zeitlichen Ausschnitt des Schaltsignals 18 für den Elektromagneten 6 und das Diagramm 32 einen entsprechenden zeitlichen Ausschnitt des Schaltsignals 19 für den Elektromagneten 7 dar.
Der Elektromagnet 6 wird so angesteuert, dass er zu einem Zeitpunkt t₁ vom Ausschaltpotential P0 auf das Einschaltpotential P1 wechselt. Dieses Einschaltpotential P1 bleibt bis zu einem Zeitpunkt t₅ bestehen. Zum Zeitpunkt t₅ wird der Elektromagnet 6 wieder angesteuert, sodass er in das Ausschaltpotential P0 wechselt. In diesem Ausschaltpotential P0 verbleibt der Elektromagnet 6, bis er zu einem Zeitpunkt t₉ wieder angesteuert wird und zum Einschaltpotential P1 wechselt. Dieser Verlauf eines Schaltsignals ist in Diagramm 31 mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet.
Analog dazu wird der Elektromagnet 7 im Wesentlichen zeitgleich angesteuert. Der Elektromagnet 7 befindet sich bis zum Zeitpunkt t₁ im Einschaltpotential P1. Zum Zeitpunkt t₁ wird der Elektromagnet 7 angesteuert und wechselt auf das Ausschaltpotential P0. In diesem Ausschaltpotential P0 verbleibt der Elektromagnet 7 bis zum Zeitpunkt t₅, an dem er erneut angesteuert wird und auf das Einschaltpotential P1 wechselt. Dieses Einschaltpotential P1 bleibt bis zum Zeitpunkt t₉ unverändert. Zum Zeitpunkt t₉ wird der Elektromagnet 7 wieder angesteuert und wechselt zum Ausschaltpotential P0. Dieser Verlauf eines Schaltsignals ist in Diagramm 32 mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnet.
Im zeitlich gleichen Maßstab sind in Diagrammen 33 und 34 in 3 zeitlich zugeordnet die strömungstechnischen Schaltzustände S0 und S1 der Arbeitsventile 4, 5 mit jeweiligen Graphen 21, 22 dargestellt. Die Schaltzustände gemäß der Graphen 21, 22 beziehen sich auf strömungstechnische Schaltzustände, wobei ein Wert S1 dem strömungstechnisch eingeschalteten Schaltzustand des jeweiligen Arbeitsventils 4, 5 entspricht, das heißt, dass eine Druckluftströmung freigegeben ist. Der Wert S0 ist dagegen dem strömungstechnisch ausgeschalteten Schaltzustand zugeordnet, bei dem das Arbeitsventil eine Strömung von der Drucklufteinheit 9 zur jeweiligen Arbeitskammer 10, 11 verhindert. Der Graph 21 ist somit dem Arbeitsventil 4 und der Graph 22 dem Arbeitsventil 5 zugeordnet.
Wenn der Elektromagnet 6 gemäß dem Verlauf des Schaltsignals 18 angesteuert wird, ergibt sich für das Arbeitsventil 4 folgender Verlauf, der im Diagramm 33 mit einem Graphen 21 dargestellt ist: Zum Zeitpunkt t₁ wechselt das elektrische Potential am Elektromagneten 6 vom Ausschaltpotential P0 auf das Einschaltpotential P1. Das Arbeitsventil 4 folgt diesem Wechsel jedoch nicht instantan, sondern mit einer Einschaltzeitverzögerung 16, wie im Diagramm 38 gezeigt ist. Dies bedeutet, dass das Arbeitsventil 4 erst zum Zeitpunkt t₃ vom ausgeschalteten Schaltzustand S0 auf den eingeschalteten Schaltzustand S1 wechselt. In diesem Schaltzustand verbleibt das Arbeitsventil 4. Zum Zeitpunkt t₅ ändert sich das Potential am Elektromagneten 6 vom Einschaltpotential P1 zum Ausschaltpotential P0. Das Arbeitsventil 4 kann dieser Ansteuerung aber nicht verzögerungsfrei folgen, sondern ändert seinen Schaltzustand von S1 auf S0 erst zum Zeitpunkt t₆. Somit liegt eine Ausschaltzeitverzögerung vor, wie im Diagramm 38 mit Bezugszeichen 17 dargestellt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass in dieser Ausführungsform die Ausschaltzeitverzögerung 17 kürzer als die Einschaltzeitverzögerung 16 ist. Das Arbeitsventil 4 bleibt vorerst in diesem Schaltzustand S0. Zum Zeitpunkt t₉ wird der Elektromagnet 6 angesteuert, sodass sich das Ausschaltpotential P0 auf das Einschaltpotential P1 ändert. Das Arbeitsventil 4 wechselt seinen Schaltzustand S0 dann bei t₁₁ erneut mit der Einschaltverzögerung 16, um auf den Schaltzustand S1 zu wechseln.
Analog erfolgt dieser Verlauf für das Arbeitsventil 5. Wenn der Elektromagnet 7 gemäß dem Schaltsignal 19 angesteuert wird, ergibt sich für das Arbeitsventil 5 folgender Schaltverlauf, der im Diagramm 34 mit einem Graphen 22 dargestellt ist: Zum Zeitpunkt t₁ wechselt das Schaltsignal des Elektromagneten 7 vom Einschaltpotential P1 auf das Ausschaltpotential P0. Das Arbeitsventil 5 schaltet vom Schaltzustand S1 auf den Schaltzustand S0 jedoch nicht gleichzeitig zum Zeitpunkt t₁, sondern erst verzögert zum Zeitpunkt t₂. Es liegt somit eine Ausschaltzeitverzögerung 17 vor (siehe Diagramm 39). In diesem Schaltzustand S0 verbleibt zunächst das Arbeitsventil 5. Zum Zeitpunkt t₅ ändert sich der Schaltzustand des Elektromagneten 7 vom Ausschaltpotential P0 auf das Einschaltpotential P1. Das Arbeitsventil 5 folgt nicht verzögerungsfrei, sondern ändert seinen Schaltzustand von S0 auf S1 erst zum Zeitpunkt t₇. Es liegt somit eine Einschaltzeitverzögerung 16 vor (siehe Diagramm 39). Das Arbeitsventil 5 bleibt vorerst in diesem Schaltzustand S1. Zum Zeitpunkt t₉ wird der Elektromagnet 7 angesteuert, sodass sich das Einschaltpotential P1 auf das Ausschaltpotential P0 ändert. Das Arbeitsventil 5 wechselt seinen Schaltzustand S1 dann bei t₁₀ mit der Ausschaltzeitverzögerung 17, um wieder auf den Schaltzustand S0 zu wechseln.
In der vorliegenden Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass die Arbeitsventile 4, 5 im jeweils ausgeschalteten Schaltzustand ein Ablassen von Druckluft aus den jeweiligen Arbeitskammern 10, 11 erlauben. In alternativen Ausgestaltungen kann dies jedoch auch anders konstruiert sein. Beispielsweise können zum Ablassen der Druckluft aus den Arbeitskammern 10, 11 separate Ablassventile vorgesehen sein, um ein Ablassen der Druckluft aus den Arbeitskammern 10, 11 ermöglichen zu können.
Wie aus Diagramm 40 der 3 ersichtlich ist, existieren Zeiträume, die sich aufgrund der Schaltzeitverzögerungen der Arbeitsventile 4, 5 ergeben, zu denen beide Arbeitsventile 4, 5 zeitgleich im ausgeschalteten Schaltzustand sind. Diese Situation liegt in vorliegend in einem Zeitraum zwischen t₂ und t₃, in einem Zeitraum zwischen t₆ und t₇ sowie in einem Zeitraum zwischen t₁₀ bis t₁₁ vor. In der vorliegenden Ausgestaltung ergibt sich das deshalb, weil die Einschaltzeitverzögerung 16, also beispielsweise der Zeitraum zwischen t₁ und t₃, größer als die Ausschaltzeitverzögerung 17, also beispielsweise der Zeitraum zwischen t₅ und t₆, ist. Vorliegend ist vorgesehen, dass die Arbeitsventile 4, 5 im Wesentlichen gleich ausgebildet sind. Besonders bei hohen Zyklusrate des Vitrektomie-Cutters 2 erweisen sich die Zeiträume, in denen beide Arbeitsventile 4, 5 zeitgleich im ausgeschalteten Zustand sind, als nachteilig, wie oben bereits erläutert.
Um die Funktionalität des ophthalmochirurgischen Systems 100 zu verbessern, insbesondere in Bezug auf Vibrationen, akustische Geräusche, eine maximal erreichbare Zyklusrate sowie weiteres, setzt die Erfindung hier an, indem die vorgenannten Zeiträume, bei denen beide Arbeitsventile 4, 5 zeitgleich im ausgeschalteten Schaltzustand sind, hinsichtlich ihrer zeitlichen Länge reduziert werden. Die Erfindung erreicht dies dadurch, dass die Steuereinheit 8 ausgebildet ist, wenn - wie vorliegend - die Einschaltzeitverzögerung 16 des jeweiligen der Arbeitsventile 4, 5 größer als die Ausschaltzeitverzögerung 17 des jeweils anderen der Arbeitsventile 4, 5 ist, einen Wechsel eines dem jeweiligen der Arbeitsventile 4, 5 zugeordneten Schaltsignals 18, 19 vom Ausschaltpotential P0 zum Einschaltpotential P1 während eines Differenzzeitraums 20 zu bewirken. Dies ist im Folgenden anhand von 4 schematisch dargestellt, die eine schematische Signaldarstellung wie 3 zeigt. Um die zeitliche Zuordnung in Bezug auf die Darstellung gemäß 3 zu erleichtern, weist Fig. 4 als Referenz ebenfalls die Diagramme 31 und 33 auf. Eine zeitliche Länge des Differenzzeitraums 20 ergibt sich aus einer zeitlichen Differenz zwischen der Einschaltzeitverzögerung 16 des jeweiligen der Arbeitsventile 4, 5 und der Ausschaltzeitverzögerung 17 des jeweils anderen der Arbeitsventile 4, 5. Dies ist aus einem Diagramm 40 der 3 ersichtlich. Danach ergibt sich die zeitliche Länge des Differenzzeitraums zum Beispiel aus einer Differenz der Zeitpunkte t₃ minus t₂, t₇ minus t₆ und so weiter.
In einem Diagramm 41 gemäß 4, welches die gleiche Zeitachse wie das Diagramm 31 aufweist, ist mit einem Graphen 46 ein Schaltsignal für den ersten Elektromagneten 6 dargestellt. Das Schaltsignal gemäß dem Graphen 46 nimmt gegenüber dem ersten Schaltsignal gemäß dem Graphen 18 im Diagramm 31 das Potential P1 um den Differenzzeitraum 20 verlängert ein. Da eine Periodendauer des ersten Schaltsignals konstant bleibt, ist der Zeitraum, in dem das erste Schaltsignal das Potential P0 einnimmt, entsprechend um den Differenzzeitraum 20 verkürzt. Das heißt, das erste Schaltsignal gemäß dem Graphen 46 wechselt bereits zum Zeitpunkt to vom Potential P0 zum Potential P1 und behält dieses Potential bis zum Zeitpunkt t₅ bei. Der Wechsel zu diesem Zeitpunkt entspricht dem Wechsel gemäß dem Graphen 18. Zum Zeitpunkt t₅ wechselt das erste Schaltsignal wieder vom Potential P1 zum Potential P0 und hält dieses Potential bis zum einem Zeitpunkt t₅ bei, zu dem erneut vom Potential P0 zum Potential P1 gewechselt wird. Dies setzt sich zeitlich entsprechend fort.
Entsprechendes ergibt sich für das zugehörige zweite Schaltsignal für den Elektromagneten 7, welches anhand eines Graphen 47 in einem Diagramm 42 der 4 mit der gleichen Zeitachse wie das Diagramm 41 dargestellt ist. Gemäß dem Graphen 47 wechselt das zweite Schaltsignal vom Potential P1 zum Potential P0 zum Zeitpunkt t₁ und hält dieses Potential bis zu einem Zeitpunkt t₄. Zum Zeitpunkt t₄ wechselt das zweite Schaltsignal vom Potential P0 zum Potential P1 und hält dieses Potential bis zu einem Zeitpunkt t₉. Zum Zeitpunkt t₉ wird vom Potential P1 zum Potential P0 gewechselt. Dies setzt sich zeitlich ebenfalls entsprechend fort.
Mit Diagrammen 43 und 44 werden die zugehörigen Schaltzustände der Arbeitsventile 4, 5 mit jeweiligen Graphen 48, 49 dargestellt. Die Diagramme 43 und 44 haben die gleiche Zeitachse, wie die jeweils zugehörigen Diagramme 41 und 42. Unter Berücksichtigung der Schaltzeitverzögerungen 16, 17 der Arbeitsventile 4, 5 ergeben sich die strömungstechnischen Schaltzustände wie folgt: Wie anhand des Graphen 48 ersichtlich ist, wechselt der Schaltzustand des Arbeitsventils 4 zum Zeitpunkt t₂ vom ausgeschalteten Schaltzustand zum eingeschalteten Schaltzustand und verbleibt in diesem Schaltzustand bis zum Zeitpunkt t₆. Zum Zeitpunkt t₆ wechselt der Schaltzustand erneut, und zwar vom eingeschalteten Schaltzustand zum ausgeschalteten Schaltzustand und verbleibt in diesem Schaltzustand bis zu einem Zeitpunkt t₁₀. Zum Zeitpunkt t₁₀ wechselt der Schaltzustand erneut vom ausgeschalteten Schaltzustand zum eingeschalteten Schaltzustand. Dies setzt sich abhängig vom ersten Schaltsignal gemäß dem Graphen 46 zeitlich entsprechend fort.
Wie anhand des Graphen 49 ersichtlich ist, wechselt der Schaltzustand des Arbeitsventils 5 zum Zeitpunkt t₂ vom eingeschalteten Schaltzustand zum ausgeschalteten Schaltzustand und verbleibt in diesem Schaltzustand bis zum Zeitpunkt t₆. Zum Zeitpunkt t₆ wechselt der Schaltzustand erneut, und zwar vom ausgeschalteten Schaltzustand zum eingeschalteten Schaltzustand und verbleibt in diesem Schaltzustand bis zu einem Zeitpunkt t₁₀. Zum Zeitpunkt t₁₀ wechselt der Schaltzustand erneut vom eingeschalteten Schaltzustand zum ausgeschalteten Schaltzustand. Dies setzt sich abhängig vom zweiten Schaltsignal gemäß dem Graphen 47 zeitlich entsprechend fort.
Wie anhand eines Diagramms 45 in 4 ersichtlich ist, ergeben sich für die beiden Schaltsignale gemäß der Graphen 46 und 47 die Differenzzeiträume 20, in denen beide Schaltsignale gleichzeitig das Potential P1 aufweisen, beispielsweise im Differenzzeitraum 20, der durch die Zeitpinkte t₀ und t₁ begrenzt ist, im Differenzzeitraum 20, der durch die Zeitpunkte t₅ und t₆ begrenzt ist, und im Differenzzeitraum 20, der durch die Zeitpunkte t₁₀ und t₁₁ begrenzt ist. Dies setzt sich zeitlich ebenfalls entsprechend fort. Aus den Diagrammen 43 und 44 ergibt sich anhand der Graphen 48 und 49, dass bei voller Ausnutzung der Differenzzeiträume 20 die strömungstechnischen Schaltzustände der Arbeitsventile 4, 5 im Wesentlichen zeitgleich wechseln, und zwar zu den Zeitpunkten t₂, t₆ und t₁₀. Die sich anhand der Diagramme 33 und 34 in 3 ergebenden Schaltzustände, bei denen beide Arbeitsventile 4, 5 zeitgleich im ausgeschalteten Schaltzustand sind, und zwar zum Beispiel im Zeitraum, der durch die Zeitpinkte t₂ und t₃ oder die Zeitpunkte t₆ und t₇ begrenzt ist, können dadurch weitgehend vermieden werden. Der Differenzzeitraum 20 braucht nicht vollständig genutzt zu werden, sodass die Zeiträume, bei denen beide Arbeitsventile 4, 5 zeitgleich im ausgeschalteten Schaltzustand sind, bedarfsweise reduziert werden können. Dem Grunde nach besteht die Möglichkeit, die Zeiträume, bei denen beide Arbeitsventile 4, 5 zeitgleich im ausgeschalteten Schaltzustand sind, durch vollständige Ausnutzung des Differenzzeitraums 20 nahezu null werden zu lassen. Hieraus ist ersichtlich, dass der eingeschaltete Schaltzustand der Arbeitsventile 4, 5 mit der Erfindung unter Nutzung der Differenzzeiträume 20 deutlich verlängert werden kann. Dadurch kann auch eine Druckdifferenz zwischen den Arbeitskammern 10, 11 des Vitrektomie-Cutters 2 im bestimmungsgemäßen Betrieb vergrößert werden. Dies erlaubt es, eine größere maximal erreichbare Zyklusrate erreichen zu können und/oder einen Druck der Drucklufteinheit 9 zu reduzieren, um auf diese Weise zum Beispiel akustische Geräusche und Vibrationen reduzieren zu können. Insgesamt kann somit der bestimmungsgemäße Betrieb des ophthalmochirurgischen Systems 100 verbessert werden.
Ist die Einschaltzeitverzögerung 16 kleiner als die Ausschaltzeitverzögerung 17, kann die Steuereinheit 8 ausgebildet sein, den Wechsel mindestens um den Differenzzeitraum 20 zu verzögern. Auch hierdurch kann eine zuverlässige Funktionalität erreicht werden. Dies ist in den Fig. jedoch nicht dargestellt.
Aus 2 ist ferner ein schematischer Aufbau der Drucklufteinheit 9 ersichtlich. Die Drucklufteinheit 9 weist einen Druckluftanschluss 26 an eine nicht näher dargestellte externe Druckluftquelle auf. An den Druckluftanschluss 26 ist ein Strömungssensor 27 angeschlossen, der eine Strömung von Druckluft erfassen kann und ein entsprechendes Sensorsignal an die Steuereinheit 8 liefert. An den Strömungssensor 27 ist ferner ein Quellendruckregler 28 angeschlossen, der in der vorliegenden Ausgestaltung einen Druck der externen Druckluftquelle auf einen maximalen Betriebsdruck der Konsole 1 beziehungsweise des ophthalmochirurgischen Systems 100 reduziert und die Druckluft zwei Tanks 29 zuführt. An den Tanks 29 ist ferner ein Proportionalventil 30 angeschlossen, über welches die Druckluft der Tanks 29 der Ventileinheit 3 zugeführt werden kann. Auch wenn vorliegend zwei Tanks 29 dargestellt sind, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Dem Grunde nach kann auch lediglich ein Tank 29 vorgesehen sein. Das Proportionalventil 30 ist ebenfalls an die Steuereinheit 8 angeschlossen, sodass ein gewünschter Betriebsdruck beziehungsweise Arbeitsdruck der Druckluft für den Betrieb des ophthalmochirurgischen Systems 100 eingestellt werden kann.
Die 5 und 6 zeigen Beispiele für Tastverhältnisse der Schaltsignale 18, 19 abhängig von einer Zyklusrate. Eine Ordinate ist einem relativen Tastverhältnis in % zugeordnet, wohingegen eine Abszisse der Zyklusrate in Zyklen pro Minute (englisch: cycles per minute; cpm) zugeordnet ist. In 5 beträgt ein Betriebsdruck der Druckluft in der vorliegenden Ausgestaltung etwa 1,5 bar. Mit einem Graphen 35 ist ein maximales Tastverhältnis dargestellt, für den der Vitrektomie-Cutter 2 vollständig geöffnet ist. Mit einem Graphen 36 ist ein kleinstes Tastverhältnis für den Vitrektomie-Cutter 2 dargestellt, bei dem Vitrektomie-Cutter 2 vollständig schließt. Ein vollständiger Schneidzyklus ist somit für Tastverhältnisse zwischen den Graphen 35 und 36 gegeben. Mit einem Graphen 37 ist eine Differenz aus den Graphen 35 und 36 dargestellt. Wie anhand von 5 ersichtlich ist, nimmt der Bereich der auswählbaren Tastverhältnisse für eine bestimmte Zyklusrate mit zunehmender Zyklusrate ab. Bei einer Zyklusrate von etwa 11.500 cpm ist die maximal mögliche Zyklusrate für dieses Ausführungsbeispiel erreicht. Eine Variation des Tastverhältnisses ist hier nicht mehr möglich.
6 zeigt eine entsprechende Darstellung wie 5, wobei jedoch nun der Betriebsdruck etwa 1,8 bar beträgt. Zu erkennen ist, dass die maximal mögliche Zyklusrate selbst bei 12.000 cpm noch nicht erreicht ist. Es ist also selbst bei einer Zyklusrate von 12.000 cpm möglich, das Tastverhältnis noch innerhalb von den vorgenannten Grenzen einzustellen, auch wenn der einstellbare Bereich vorliegend vergleichsweise klein ist und bei 12.000 cpm lediglich etwa 3 bis 4 % beträgt. Daraus ist ersichtlich, dass durch Erhöhen des Betriebsdrucks auch eine Erhöhung der maximal erreichbaren Zyklusrate realisiert werden kann. Durch zusätzliche Anwendung der Erfindung wie zuvor erläutert, kann dies weiter verbessert werden, weil der Differenzdruck durch bessere Ausnutzung der Schalteigenschaften der Arbeitsventile 4, 5 weiter verbessert werden kann.
Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.

Claims

Konsole (1) eines ophthalmochirurgischen Systems (100) zum Betreiben eines mittels eines Arbeitsfluids antreibbaren ophthalmochirurgischen Handstücks (2), mit: - einem ersten Arbeitsventil (4) zum Beaufschlagen einer ersten Arbeitskammer (10) des Handstücks (2) mit dem Arbeitsfluid abhängig von einem Schaltzustand des ersten Arbeitsventils (4), wobei das erste Arbeitsventil (4) eine erste elektrische Antriebseinheit (6) zum Umschalten des ersten Arbeitsventils (4) zwischen einem eingeschalteten Schaltzustand und einem ausgeschalteten Schaltzustand aufweist, - einem zweiten Arbeitsventil (5) zum Beaufschlagen einer zweiten Arbeitskammer (11) des Handstücks (2) mit dem Arbeitsfluid abhängig von einem Schaltzustand des zweiten Arbeitsventils (5), wobei das zweite Arbeitsventil (5) eine zweite elektrische Antriebseinheit (7) zum Umschalten des zweiten Arbeitsventils (5) zwischen einem eingeschalteten Schaltzustand und einem ausgeschalteten Schaltzustand aufweist, - wobei jedes Arbeitsventil (4, 5) während einer Einschaltzeitverzögerung (16) vom ausgeschalteten Schaltzustand in den eingeschalteten Schaltzustand und während einer Ausschaltzeitverzögerung (17) vom eingeschalteten Schaltzustand in den ausgeschalteten Schaltzustand wechselt, - einer mit der ersten und der zweiten elektrischen Antriebseinheit (6, 7) elektrisch gekoppelten Steuereinheit (8), die ausgebildet ist, die erste und die zweite elektrische Antriebseinheit (6, 7) mit jeweiligen ersten und zweiten elektrischen Schaltsignalen (46, 47) derart anzusteuern, dass ein jeweiliges der Schaltsignale (46, 47) die jeweilige elektrische Antriebseinheit (6, 7) zeitlich aufeinanderfolgend mit einem elektrischen Einschaltpotential (P1) für den eingeschalteten Schaltzustand und einem elektrischen Ausschaltpotential (P0) für den ausgeschalteten Schaltzustand beaufschlagt, sodass die Arbeitsventile (4, 5) jeweils wechselweise den eingeschalteten und den ausgeschalteten Schaltzustand einnehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) ausgebildet ist, in Bezug auf einen jeweiligen Wechsel der Schaltzustände der Arbeitsventile (4, 5), wenn die Einschaltzeitverzögerung (16) der Arbeitsventile (4, 5) größer als die Ausschaltzeitverzögerung (17) der Arbeitsventile (4, 5) ist, die den Arbeitsventilen (4, 5) zugeordneten Schaltsignale (46, 47) zumindest zeitweise während eines Differenzzeitraums (20) zeitgleich das elektrische Einschaltpotential (P1) einnehmen, wobei sich eine zeitliche Länge des Differenzzeitraums (20) abhängig von einer Differenz zwischen der Einschaltzeitverzögerung (16) der Arbeitsventile (4, 5) und der Ausschaltzeitverzögerung (17) der Arbeitsventile (4, 5) ergibt, oder, wenn die Einschaltzeitverzögerung (16) der Arbeitsventile (4, 5) kleiner als die Ausschaltzeitverzögerung (17) der Arbeitsventile (4, 5) ist, die Schaltsignale (46, 47) mindestens während des Differenzzeitraums (20) zeitgleich das elektrische Ausschaltpotential (P0) einnehmen.
Konsole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (1) ausgebildet ist, das Arbeitsfluid aus einer jeweiligen der Arbeitskammern (10, 11) im ausgeschalteten Schaltzustand des jeweiligen zugeordneten Arbeitsventils (4, 5) abzulassen.
Konsole nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablassen des Arbeitsfluids über das jeweilige Arbeitsventil (4, 5) erfolgt.
Konsole nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablassen des Arbeitsfluids über ein jeweiliges erstes beziehungsweise zweites Ablassventil erfolgt.
Konsole nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (1) ausgebildet ist, die zeitliche Länge des Differenzzeitraums (20) unabhängig von einer Frequenz der Schaltsignale (46, 47) zu bestimmen.
Konsole nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (1) ausgebildet ist, zum Bestimmen einer jeweiligen Schaltzeitverzögerung (16, 17) eines jeweiligen der Arbeitsventile (4, 5) mittels eines Drucksensors am jeweiligen Arbeitsventil (4, 5) einen handstückseitigen Druck des Arbeitsfluids zu erfassen.
Konsole nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (1) ausgebildet ist, die Schaltsignale (46, 47) ergänzend abhängig von wenigstens einer erfassten Endstellung eines zwischen der ersten und der zweiten Arbeitskammer (10, 11) bewegbar angeordneten Antriebskolbens (12) einzustellen, die mittels eines Stellungssensors erfasst wird.
Konsole nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Handstück (2) ein Vitrektomie-Cutter ist und die Konsole (1) ausgebildet ist, ergänzend ein Tastverhältnis der Schaltsignale (46, 47) für eine vorgegebene Zyklusrate zumindest abhängig von der vorgegebenen Zyklusrate, einer maximalen Zyklusrate und den Schaltzeitverzögerungen (16, 17) der Arbeitsventile (4, 5) zu bestimmen.
Ophthalmochirurgisches System (100) zur Behandlung eines Auges, mit zumindest: - einem mittels eines Arbeitsfluids antreibbaren ophthalmochirurgischen Handstück (2) zum Behandeln des Auges, wobei das Handstück (2) eine erste und eine zweite Arbeitskammer (10, 11) sowie einen zwischen der ersten und der zweiten Arbeitskammer (10, 11) bewegbar angeordneten und mit dem Arbeitsfluid der Arbeitskammern (10, 11) beaufschlagbaren Antriebskolben (12) aufweist, - einer Konsole (1) zum Koppeln und Beaufschlagen der Antriebskammern (10, 11) des ophthalmochirurgischen Handstücks (2) mit dem Arbeitsfluid, und - einer Arbeitsfluidquelle (9) zum Bereitstellen des Arbeitsfluids, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.