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Hintergrund
der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft allgemein
das Gebiet der Kataraktchirurgie und insbesondere ein Infusionssteuersystem
für ein
Phakoemulsifikationshandstück.
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Das menschliche Auge funktioniert,
einfach ausgedrückt,
so, daß das
Sehvermögen
durch Transmittieren von Licht durch einen klaren äußeren Abschnitt,
der sogenannten Kornea, und durch Fokussieren des Bildes mittels
der Linse auf die Retina ermöglicht
wird. Die Qualität
des fokussierten Bildes hängt
von vielen Faktoren ab, einschließlich der Größe und der
Form des Auges und des Transparenz der Kornea und der Linse.
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Wenn durch Alter oder durch eine
Erkrankung ein Nachlassen der Transparenz der Linse hervorgerufen
wird, verschlechtert sich die Sehfähigkeit aufgrund des verringerten
Lichts, das zu der Retina transmittiert werden kann. Diese Beeinträchtigung der
Augenlinse ist medizinisch als Katarakt bekannt. Eine akzeptierte
Behandlung für
diesen Zustand ist die chirurgische Entfernung der Linse und die
Ersetzung der Linsenfunktion durch eine künstlich intraokulare Linse
(IOL).
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In den Vereinigten Staaten werden
die Mehrzahl der kataraktösen
Linsen durch eine chirurgische Technik entfernt, die als Phakoemulsifikation
bezeichnet wird. Bei diesem Vorgang wird eine dünne Phakoemulsifikationsschneidspitze
in die erkrankte Linse eingeführt
und unter Ultraschallvibrationen gesetzt. Die vibrierende Schneidspitze
verflüssigt
oder emulgiert die Linse, so daß die
Linse aus dem Auge abgesaugt werden kann. Die erkrankte Linse wird, wenn
sie entfernt ist, durch eine künstliche
Linse ersetzt.
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Eine typische chirurgische Ultraschalleinrichtung,
die für
ophthalmische Vorgänge
geeignet ist, besteht aus einem ultraschallangetriebenen Handstück, einer
angebrachten Schneidspitze und einer Spülhülse und einer elektronischen
Steuerkonsole. Die Handstückbaugruppe
wird an der Steuerkonsole über
ein elektrisches Kabel und flexible Schläuche angebracht. Über das
elektrische Kabel verändert
die Konsole die Stärke
der Leistung, die von dem Handstück
zu der angebrachten Schneidspitze übertragen wird, und die flexiblen
Schläuche
liefern durch die Handstückbaugruppe
ein Spülfluid
zu dem Auge und saugen ein Aspirationsfluid von diesem ab.
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Der operative Teil des Handstücks ist
ein mittig angeordneter, als Hohlraumresonator wirkender Stab oder
ein entsprechendes Horn, der bzw. das auf einem Satz piezoeletrischer
Kristalle angebracht ist. Die Kristalle liefern die erforderliche
Ultraschallvibration, die zum Antreiben sowohl des Horns als auch der
angebrachten Schneidspitze bei der Phakoemulsifikation benötigt wird,
und werden von der Konsole gesteuert. Die Kristall/Horn-Baugruppe
ist in dem hohlen Grundkörper
oder der Schale des Handstücks mit
flexiblen Befestigungen aufgehängt.
Der Handstückgrungkörper endet
in einem Abschnitt mit reduziertem Durchmesser oder in einem Nasenkonus
an dem distalen Ende des Grundkörpers.
Der Nasenkonus weist ein Außengewinde
auf, um die Spülhülse aufzunehmen.
Ebenso ist die Hornbohrung an ihrem distalen Ende mit einem Innengewinde
versehen, um das Außengewinde
der Schneidspitze aufzunehmen. Die Spülhülse besitzt auch eine Bohrung
mit Innengewinde, das auf das Außengewinde des Nasenkonus aufgeschraubt
wird. Die Schneidspitze ist so eingerichtet, daß die Spitze sich nur um einen
vorbestimmten Betrag über
das offene Ende der Spülhülse erstreckt.
Ultraschallhandstücke
und Schneidspitzen sind vollständiger
in den US-Patenten Nrn. 3 589 363, 4 223 676, 4 246 902, 4 493 694,
4 515 583, 4 589 415, 4 609 368, 4 869 715, 4 922 902, 4 989 583, 5
154 694 und 5 359 996 beschrieben.
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In Benutzung werden die Enden der Schneidspitze
und der Spülhülse in eine
kleine Inzision mit einer vorbestimmten Breite in die Kornea, die Sklera
oder an anderen Orten eingeführt.
Die Schneidspitze wird unter Ultraschallvibrationen entlang ihrer
Längsachse
in der Spülhülse durch
das kristallangetriebene Ultraschallhorn versetzt, wodurch das ausgewählte Gewebe
in situ emulgiert wird. Die Hohlbohrung der Schneidspitze steht
in Verbindung mit der Bohrung in dem Horn, das seinerseits über die
Aspirationsleitung des Handstücks
mit der Konsole in Verbindung steht. Eine Unterdruck- oder Vakuumquelle
in der Konsole zieht oder saugt das emulgierte Gewebe aus dem Auge
durch das offene Ende der Schneidspitze, durch die Schneidspitze
und die Hornbohrungen und durch die Aspirationsleitung in eine Sammelvorrichtung.
Die Absaugung des emulgierten Gewebes wird durch eine Salzspüllösung oder
ein Spülmittel
unterstützt,
das in den chirurgischen Ort durch den kleinen ringförmigen Spalt zwischen
der Innenfläche
der Spülhülse und
der Schneidspitze injiziert wird.
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Bei der bevorzugten chirurgischen
Technik wird die Inzision in die hintere Kammer des Auges so klein
wie möglich
gemacht, um das Risiko eines induzierten Astigmatismus zu verringern.
Diese kleinen Inzisionen führen
zu sehr engen Wunden, welche die Spülhülse eng gegen die Vibrationsspitze
andrücken. Die
Reibung zwischen der Spülhülse und
der Vibrationsspitze erzeugt zwar Wärme, das Risiko einer Überhitzung
der Spitze und des Erzeugens einer Gewebeverbrennung wird jedoch
durch den Kühleffekt des
Aspirationsfluids, das in der Spitze strömt, verringert. Wenn die Spitze
mit Gewebe verstopft, kann diese Aspirationsströmung verringert oder gestoppt werden,
wodurch ein Aufheizen der Spitze ermöglicht wird.
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Bei Vorrichtungen aus dem Stand der
Technik wurden Sensoren benutzt, die große Anstiege im Aspirationsunterdruck
detektieren, und Verstopfungen aufgrund des Unterdruckanstiegs vorhersagen. Aufgrund
dieser gemessenen Verstopfung kann die Leistung zu dem Handstück reduziert
werden und/oder die Spül-
und Aspirationsströmung
kann erhöht
werden, vgl. US-Patent
Nrn. 5 591 127, 5 700 240 und 5 766 146 (Barwick, Jr., et al.).
Erhöhte
Unterdruckniveaus in der Aspirationsleitung deuten jedoch nicht
notwendigerweise darauf hin, daß die Strömung des
Kühlfluids
um die Spitze unterbrochen wurde. Selbst mit der engsten Inzision
wird einiges des Spülfluids
zwischen der Wunde und der Außenseite
der Spühlhülse austreten.
Der Wundaustritt sorgt zusätzlich
für einen
Kühlstrom
am Inzisionsort, und gemessene Anstiege des Aspirationsunterdrucks
alleine deuten nicht notwendigerweise darauf hin, daß eine Gefahr
für eine
Gewebeverbrennung besteht. Dadurch kann die Leistung zum Handstück permanent
unterbrochen werden.
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Vorrichtungen aus dem Stand der Technik benutzen
auch gravitationsunterstützte
Verfahren oder unter Druck befindliche Gasquellen, um den chirurgischen
Infusionsdruck und -strom zu steuern. Gravitationsunterstützte Infusionsverfahren,
wie die in 8 dargestellten,
stellen einen Druck und eine Strömung
abhängig
von der Höhe
einer Flüssigkeitssäule zur
Verfügung.
Umso höher
die Säule
ist, desto größer ist
der Druck und die Strömung.
Umso geringer die Säule
ist, desto geringer ist der Druck und die Strömung. Der Chirurg steuert die
Höhe der
Säule durch
Anheben oder Absenken der Infusionsflasche. Unter Druck befindliche
Gasquellen, wie die in 9 dargestellten,
steuern den Infusionsdruck durch Erhöhen oder Verringern des Drucks
in der Infusionsflasche. Die Flasche ist auf einer konstanten Höhe aufgehängt, und
eine Gasdruckpumpe ist mit der Flasche verbunden, vgl. US-Patent
Nrn. 4 813 927, 4 900 301, 5 032 111 und 5 047 099 (Moors, et al.). Gravitationsunterstützte Verfahren
unterliegen Beschränkungen
hinsichtlich der Druckreaktionsrate aufgrund der Beschränkungen
beim An heben und Absenken der Infusionsflasche. Die Verfahren mit
einem unter Druck befindlichen Gas sind hinsichtlich der Reaktionsraten
besser, erfordern jedoch aufwendige Schnorcheleinrichtungen zum
Entlüften,
die den chirurgischen Aufbau verkomplizieren. Beide Verfahren erfordern,
daß die
Luft oder das Gas zur Vermeidung einer Kontamination gefiltert wird,
wodurch die Kosten erhöht
werden und die Sache komplizierter wird.
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US-A-4 184 510 offenbart ein Steuersystem für eine chirurgische
Einrichtung mit einem Handstück,
das dafür
eingerichtet ist, ein Spülfluid
aus einer Quelle an einen Operationsort zu liefern und ein Aspirationsfluid
von diesem abzusaugen, wobei das Steuersystem eine Steuerkonsole
mit einem Steuermodul, welches eine zentrale Prozessoreinheit aufweist,
und ein Spülströmungssensor
in der Steuerkonsole oder in dem Handstück, das in der Lage ist, Daten
des Spülfluidstroms
an die zentrale Prozessoreinheit zu liefern, umfaßt. Dieses
Dokument offenbart die Merkmale, die in dem Oberbegriff des Anspruchs
1 festgelegt sind.
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Es besteht weiterhin ein Bedürfnis an
einer Infusionsquelle für
chirurgische Anwendungen, das ein besseres Verfahren zur Infusion
von Druck und Strömung
ausnutzt.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt
eine Verbesserung gegenüber
dem Stand der Technik dar durch Bereitstellen eines Steuerungssystems
gemäß den nachfolgenden
Ansprüchen.
Es kann ein Infusionssystem zur Verfügung gestellt werden, das einen
flexiblen, zusammenlegbaren Infusionsbehälter aufweist. Der Behälter kann
zwischen Rollen oder mit einer Platte zusammengedrückt werden,
um den Behälter
unter Druck zu setzen. Ein solches System ermöglicht schnelle Druckreaktionsraten,
ohne daß Entlüftungseinrichtungen
oder eine Luftfilterung benötigt
werden. Das System umfaßt
außerdem
einen Spülfluidströmungssensor.
Der Sensor kann in der Steuerkonsole oder in dem Infusionshandstück angeordnet
sein. Die Spülströmungsmessungen,
für die der
Sensor sorgt, ermöglichen
dem Steuersystem, den Spüldruck
und/oder -strom, den Aspirationsdruck und/oder -strom und die Leistung,
mit der das Handstück
versorgt wird, genauer zu verändern,
als Sensoren, die den Aspirationsstrom überwachen.
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Daher ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung ein Steuersystem für
eine chirurgischen Konsole zur Verfügung zu stellen.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, ein Steuersystem für eine chirurgische Konsole
mit der Möglichkeit
einer Spülstrommessung
zur Verfügung
zu stellen.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, ein Steuersystem für eine chirurgische Konsole
zur Verfügung
zu stellen, das für
eine genauere Steuerung der Betriebsparameter des Handstücks sorgt.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, ein Steuersystem für eine chirurgische Konsole
zur Verfügung
zu stellen, die für
eine genauere Steuerung der Infusionsbetriebsparameter sorgt.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, ein Steuersystem für eine chirurgische Konsole
zur Verfügung
zu stellen, die für
eine genauere Steuerung der Aspirationsbetriebsparameter sorgt.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, für
eine schnellere und genauere Steuerung des Infusionsdrucks und -stroms
zu sorgen.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, eine Infusionsströmungsmessung bereitzustellen,
ohne daß externe
Einrichtungen benötigt
werden.
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Diese und andere Vorteile und Ziele
der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung
und den nachfolgenden Ansprüchen deutlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Steuersystems,
das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Steuersystems,
das bei der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann.
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3 ist
ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform eines Steuersystems,
das bei der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann, und zeigt
den Strömungssensor
in dem Instrument und die unter Druck befindliche Infusionssteuerung
der Infusionsquelle.
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4 ist
ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform eines Steuersystems,
das bei der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann, und zeigt
den Strömungssensor
in dem Handstück
und eine unter Druck befindliche Infusionssteuerung der Infusionsquelle.
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5 ist
ein Blockdiagramm eines Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung,
das den Strömungssensor
in dem Instrument zeigt und eine Messung der Luftströmung der
unter Druck befindlichen Infusionsquelle, um den Infusionsfluidstrom
zu berechnen.
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6 ist
ein Blockdiagramm einer sechsten Ausführungsform eines Steuersystems,
das bei der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann, und zeigt
die unter Druck befindliche Infusionsquelle als einen komprimierten
nachgiebigen Beutel und den Infusionsfluidstrom, der aus der Rate
der Infusionsquellenkompression bestimmt wurde.
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7 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb eines Infusionsstromsteuermodus
darstellt, der bei der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann.
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8 ist
eine Darstellung eines gravitationsunterstützten Infusionsverfahrens nach
dem Stand der Technik.
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9 ist
eine Darstellung eines Druckinfusionsverfahrens nach dem Stand der
Technik.
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10 ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
des nachgiebigen Behälters
der vorliegenden Erfindung, der zwischen Walzen komprimiert wird.
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11 ist
ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform des nachgiebigen
Behälters
der vorliegenden Erfindung, der durch eine Druckplatte komprimiert
wird.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Wie man in 1 sieht, umfaßt das Steuersystem 10 zur
Benutzung beim Betrieb eines Handstücks 12 eine Steuerkonsole 14.
Die Steuerkonsole 14 umfaßt allgemein ein Steuermodul
oder eine CPU 16, eine Aspirationspumpe 18, eine
Handstückenergieversorgung 20,
ein Spülströmungssensor 22 und ein
Ventil 24. Die Konsole 14 kann eine beliebige, kommerziell
erhältliche
chirurgische Steuerkonsole sein, wie die chirurgischen Systeme ACCURUS
oder LEGACY® SERIES
TWENTY THOUSAND®,
erhältlich
von Alcon Laboratories, Inc., Fort Worth, Texas. Die CPU 16 kann
ein beliebiger geeigneter Mikroprozessor, eine Mikrosteuerung, ein
Computer oder digitale Logiksteuerung sein. Die Pumpe 18 kann
eine beliebige geeignete Pumpe sein, wie eine Peristaltikpumpe,
eine Schneckenpumpe, eine Membranpumpe oder eine Venturipumpe. Die
Energieversorgung 20 kann ein beliebiger Ultraschallantrieb
sein, wie er in den chirurgischen Systemen ACCURUS® oder
LEGACY SERIES TWENTY THOUSAND®, erhältlich von Alcon Laboratories,
Inc., Fort Worth, Texas, enthalten ist. Der Sensor 22 kann
ein beliebiger kommerziell erhältlicher
Strömungssensor
sein, wie die Modelle Nrn. T101D oder T201D, erhältlich von Transonic Systems,
Inc., Ithaca, New York. Das Ventil 24 kann ein beliebiges
geeignetes Ventil sein, wie ein magnetbetriebenes Quetschventil.
Die Infusionsquelle 26 kann eine beliebige, kommerziell
erhältliche Spüllösung sein.
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In Benutzung ist der Sensor 22 mit
dem Handstück 12 und
der Infusionsfluidquelle 26 über Spülleitungen 30, 32 und 34 verbunden.
Der Sensor 22 mißt
die Strömung
des Spülfluids
aus der Quelle 26 zum Handstück 12 und liefert
diese Informationen an die CPU 16 über ein Kabel 36.
Die Daten betreffend der Spülfluidströmung können von
der CPU 16 benutzt werden, um die Betriebsparameter der
Konsole 14 unter Benutzung von Softwarebefehlen, die aus
dem Stand der Technik gut bekannt sind, zu steuern. Beispielsweise
kann die CPU 16 über
das Kabel 38 das Ventil 24 öffnen und schließen, um
die Menge des Spülfluids,
welches das Handstück
aus der Quelle 26 erreicht, zu variieren. Die CPU 16 kann
auch über
das Kabel 40 die Ausgabe der Energieversorgung 20,
die am Handstück 12 über ein
Kabel 42 angelegt wird, variieren. Die CPU 16 kann
außerdem Daten
verwenden, die von dem Sensor 22 bereitgestellt werden,
um den Betrieb der Pumpe 18 zu variieren, welche das Fluid 12 über die
Leitung 26 aus dem Handstück 12 und über eine
Leitung 48 in dem Sammelbehälter 26 saugt.
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Wie man in 2 sieht, umfaßt ein Steuersystem 110 zur
Benutzung beim Betrieb eines Handstücks 112 eine Steuerkonsole 114.
Die Steuerkonsole 114 umfaßt allgemein ein Steuermodul
oder eine CPU 116, eine Aspirationspumpe 118,
eine Handstückenergieversorgung 120 und
ein Ventil 124. Ein Strömungssensor 122 ist
in dem Handstück 112 enthalten.
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Im Betrieb ist eine Spitze 150 mit
einer Fluidquelle 126 durch einen Sensor 122 über Spülleitungen 130, 132 und 134 verbunden.
Der Sensor 122 mißt
die Strömung
des Spülfluids
aus der Quelle 126 zur Spitze 150 und liefert
die Informationen zur CPU 116 über ein Kabel 136.
Die CPU 116 kann das Ventil 124 über ein
Kabel 138 öffnen
und schließen,
um die Menge des Spülfluids,
das die Spitze 150 aus der Quelle 126 erreicht,
zu variieren. Die CPU 116 kann auch über ein Kabel 140 die
Ausgabe der Energieversorgung 123 variieren, die an das
Handstück 112 über das
Stromkabel 126 angelegt wird. Die CPU 116 kann
auch die Daten verwenden, die von dem Sensor 122 geliefert
werden, um den Betrieb der Pumpe 118 zu variieren, die
das Fluid über
die Leitung 146 aus dem Handstück 112 und über eine
Leitung 148 in einen Sammelbehälter 128 saugt. Die
CPU 116 kann auch die vom Sensor 122 gelieferten
Daten und die anliegende Ausgabe der Energieversorgung 120 verwenden,
um hörbare
Töne für den Betreiber
bereitzustellen.
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Wie man in 3 sieht, umfaßt ein Steuersystem 210 zur
Benutzung beim Betreiben eines Handstücks 212 eine Steuerkonsole 214.
Die Steuerkonsole 214 umfaßt allgemein ein Steuermodul
oder eine CPU 216, eine Aspirationspumpe 218,
eine Handstückenergieversorgung 220,
ein Ventil 224, eine Druckquelle 229 und einen
Drucksensor 227. Ein Strömungssensor 222 ist
mit dem Handstück 212 und
einer Infusionsfluidquelle 226 über Spülleitungen 230, 232 und 234 verbunden.
Die Infusionsquelle 226 kann eine beliebige, kommerziell
erhältliche
Spüllösung sein,
die in Flaschen bereitgestellt wird. Die Druckquelle 229 setzt
die Infusionsquelle 226 über die Leitung 252 unter
Druck und wird von der CPU 216 über ein Kabel 250 gesteuert.
Die Druckquelle 229 kann eine beliebige, kommerziell erhältliche Drucksteuerung
sein, wie jene, die in dem chirurgischen System ACCURUS®, erhältlich von
Alcon Laboratories, Inc., Fort Worth, Texas, integriert ist. Der Drucksensor 227 mißt den Druck
der Infusionsquelle 226 über Leitungen 254 und
wird von der CPU 216 über
ein Kabel 256 überwacht.
Der Drucksensor 227 kann ein beliebiger, kommerziell erhältlicher
Drucksensor sein, wie das Modell MPX5100, erhältlich von Motorola, Inc.,
Phoenix, Arizona.
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In Benutzung mißt der Sensor 222 die
Strömung
des Spülfluids
von der Quelle 226 zum Handstück 212 und
liefert diese Information zu der CPU 216 über ein
Kabel 236. Die Spülfluidströmungsdaten
können
von der CPU 216 benutzt werden, um die Betriebsparameter
der Konsole 214 unter Verwendung von Softwarebefehlen,
die aus dem Stand der Technik gut bekannt sind, zu steuern. Beispielsweise kann
die CPU 216 über
das Kabel 250 die Druckquelle 229 steuern, während die
Daten des Drucksensors 227 über ein Kabel 256 ausgelesen
werden, um den Druck und die Menge des Spülfluids zu variieren, welches
das Handstück 212 aus
der Quelle 226 erreicht. Die CPU 216 kann auch über ein
Kabel 240 die Ausgabe der Energieversorgung 220,
die an das Handstück 212 über ein
Stromkabel 242 angelegt wird, zu variieren. Die CPU 216 kann
auch die Daten verwenden, die von dem Sensor 222 geliefert
werden, um den Betrieb der Pumpe 218 über die Leitungen 244 zu
verändern,
die das Fluid über
die Leitung 246 aus dem Handstück 212 und über eine
Leitung 248 in einen Sammelbehälter 228 saugt. Die
CPU 216 kann auch die Daten, die von dem Sensor 222 geliefert
werden, und die anliegende Ausgabe der Energieversorgung 220 verwenden,
um hörbare Töne für den Betreiber
zur Verfügung
zu stellen.
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Wie man in 4 sieht, umfaßt ein Steuersystem 310 zur
Benutzung beim Betreiben eines Handstücks 312, eine Steuerkonsole 314.
Die Steuerkonsole 314 umfaßt allgemein ein Steuermodul oder
eine CPU 316, eine Aspirationspumpe 318, eine Handstückenergieversorgung 320,
ein Ventil 324, eine Druckquelle 329 und einen
Drucksensor 327. Ein Strömungssensor 322 ist
in dem Handstück 312 enthalten.
Die Infusionsquelle 326 kann eine beliebige, kommerziell
erhältliche
Spüllösung sein,
die in Flaschen bereitgestellt wird. Die Druckquelle 329 kann
eine beliebige, kommerziell erhältliche
Drucksteuerung sein. Der Drucksensor 327 kann ein beliebiger
geeigneter, kommerziell erhältlicher
Drucksensor sein.
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In Benutzung mißt der Sensor 322 die
Strömung
des Spülfluids
von der Quelle 326 zum Handstück 312 und liefert
diese Informationen zu der CPU 316 über ein Kabel 336.
Die Spülfluidströmungsdaten
können
von der CPU 316 benutzt werden, um die Betriebsparameter
der Konsole 314 unter Benutzung von Softwarebefehlen, die
aus dem Stand der Technik gut bekannt sind, zu steuern. Beispielsweise
kann die CPU 316 über
ein Kabel 350 die Druckquelle 329 steuern, während die
Daten des Drucksensors 327 über ein Kabel 356 ausgelesen
werden, um den Druck und die Menge des Spülfluids, welches das Handstück 312 aus
der Quelle 326 erreicht, zu steuern. Die CPU 316 kann
auch über
ein Kabel 340 die Ausgabe der Energieversorgung 320,
die an das Handstück 312 über ein
Stromkabel 342 angelegt wird, variieren. Die CPU 316 kann
auch die Daten, die von dem Sensor 322 geliefert werden,
verwenden, um den Betrieb der Pumpe 318 über ein
Kabel 344 zu variieren, welche das Fluid über eine
Leitung 346 aus dem Handstück 312 und über eine
Leitung 348 in einem Sammelbehälter 328 saugt. Die
CPU 316 kann auch die Daten, die von dem Sensor 322 bereitgestellt
werden, und die anliegende Ausgabe der Energieversorgung 320 verwenden,
um hörbare Töne für den Betreiber
zur Verfügung
zu stellen.
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5 zeigt
die bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, wobei ein Steuersystem 410 zur
Benutzung beim Betreiben eines Handstücks 412 eine Steuerkonsole 414 umfaßt. Die
Steuerkonsole 414 umfaßt
allgemein ein Steuermodul oder ein CPU 416, eine Aspirationspumpe 418,
eine Handstückenergieversorgung 420,
ein Ventil 424, eine Druckquelle 429 und einen
Drucksensor 427. Ein Luftstromsensor 423 ist mit
der Druckquelle 429 und der Infusionsquelle 426 über Leitungen 432 und 452 verbunden.
Der Sensor 423 kann ein beliebiger, kommerziell erhältlicher
Strömungssensor
sein, wie das Modell AWM3100V, erhältlich von Honeywell Micro Switch,
Freeport, Illinois. Die Infusionsquelle 426 kann eine beliebige,
kommerziell erhältliche
Spüllösung sein,
die in Flaschen bereitgestellt wird.
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In Benutzung mißt der Sensor 423 die
Strömung
der Luft in der Infusionsquelle 426 und liefert diese Informationen
an die CPU 416 über
ein Kabel 436. Die Luftstromdaten können von der CPU 416 zusammen
mit den Informationen aus dem Drucksensor 427 benutzt werden,
um die Infusionsströmung
zu dem Handstück über die
Leitung 434 zu berechnen. Diese Infusionsströmungsberechnung
kann benutzt werden, um die Betriebsparameter der Konsole 412 unter
Verwendung von Softwarebefehlen, die im Stand der Technik gut bekannt
sind, zu steuern. Beispielsweise kann die CPU 416 über ein
Kabel 450 die Druckquelle 429 steuern, während die
Daten der Druckquelle 427 über ein Kabel 456 ausgelesen werden,
um den Druck und die Menge des Spülfluids, welches das Handstück 412 aus
der Quelle 426 erreicht, zu variieren. Die CPU 416 kann
auch über
ein Kabel 440 die Ausgabe der Energieversorgung 420, die
an dem Handstück 412 über ein
Stromkabel 442 angelegt wird, variieren. Die CPU 416 kann
auch diese Infusionsströmungsberechnung
benutzen, um den Betrieb der Pumpe 418 über ein Kabel 444 zu
variieren, die das Fluid aus dem Handstück 412 über das
Stromkabel 442 absaugt. Die CPU 416 kann diese
Infusionsströmungsberechnung
auch benutzen, um den Betrieb der Pumpe 418 über das
Kabel 444 zu variieren, welche das Fluid über eine
Leitung 446 aus dem Handstück 412 und über eine
Leitung 448 in einen Sammelbehälter 428 saugt.
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Die CPU 416 kann diese Infusionsströmungsberechnung
und die anliegende Ausgabe der Energieversorgung 420 auch
verwenden, um hörbare
Töne für den Benutzer
bereitzustellen.
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Wie man in 6 sieht, umfaßt in einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein Steuersystem 510 zur Benutzung
beim Betrieb eines Handstücks 512 eine
Steuerkonsole 514. Die Steuerkonsole 514 umfaßt allgemein
ein Steuermodul oder eine CPU 516, eine Aspirationspumpe 518,
eine Handstückenergieversorgung 520,
ein Ventil 524, eine Druckquelle 530 und einen
Drucksensor 527. Die Infusionsquelle 525 kann
eine beliebige, kommerziell erhältliche
Spüllösung sein,
die in Beuteln oder einem kundenspezifischen, nachgiebigen Behälter bereitgestellt
wird. Die Druckquelle 530 ist eine Kompressionsvorrichtung,
welche die Infusionsquelle 525 über einen Mechanismus 553 zusammenquetscht,
um das Fluid unter Druck zu setzen. Die Kompressionsrate der Infusionsquelle
wird von der CPU 516 über
ein Kabel 550 gesteuert.
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In Benutzung berechnet die CPU 516 die
Infusionsströmung
zu dem Handstück über die
Leitung 534 aufgrund der Kompressionsrate der Druckquelle 530 und
den Druckdaten aus dem Drucksensor 527. Diese Infusionsströmungsberechnung
kann benutzt werden, um die Betriebsparameter der Konsole 514 unter
Verwendung von Softwarebefehlen, die aus dem Stand der Technik gut
bekannt sind, zu steuern. Beispielsweise kann die CPU 516 über ein
Kabel 550 die Druckquelle 530 steuern, während die
Daten des Drucksensors 527 über ein Kabel 556 ausgelesen werden,
um den Druck und die Menge des Spülfluids, welches das Handstück 512 aus
der Quelle 525 erreicht, zu variieren. Die CPU 516 kann
auch über
ein Kabel 540 die Ausgabe der Energieversorgung 520, die
an das Handstück 512 über ein
Stromkabel 542 angelegt wird, variieren. Die CPU 516 kann
auch diese Infusionsströmungsberechnung
benutzen, um den Betrieb der Pumpe 518 über ein Kabel 544 zu
variieren, welche das Fluid über
eine Leitung 546 aus dem Handstück 512 und über die
Leitung 548 in einen Sammelbehälter 528 saugt. Die
CPU 516 kann auch diese Infusionsströmungsberechnung und die anliegende
Ausgabe der Energieversorgung 520 benutzen, um hörbare Töne zur den
Betreiber zur Verfügung
zu stellen.
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Wie man in 10 sieht, umfaßt die Druckwelle 530 einen
Kompressionswalzenmechanismus 553, einen Infusionsbehälter 525,
einen Drucksensor 527 und ein Infusions- oder Spülventil 524.
Der Walzenmechanismus 553 umfaßt Kompressionswalzen 554 und
einen Walzenantriebsmotor 555. Der Infusionsbehälter 525 kann
ein nachgiebiger Beutel sein, wie er kommerziell von Charter Medical,
Lakewood, New Jersey zur Infusion an chirurgischen Orten geliefert
wird, oder ein kundenspezifischer Behälter, der für diese Anwendung konstruiert
ist. Der Infusionsbehälter 525 kann
aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein, das ein
Zusammendrücken des
Behälters
ohne eine übermäßige Dehnung
ermöglicht.
Der Infusionsbehälter 525 kann
eine Flasche mit dünnen
Wänden
mit oder ohne gerippten Seiten (nicht gezeigt) sein. Die Druckquelle 527 kann eine
beliebige, kommerziell erhältliche
Einweg-Druckquelle sein, wie das Modell 1290C, das von Hewlett Packard
hergestellt wird, oder ein kundenspezifischer Sensor, der speziell
für diese
Anwendung hergestellt ist. Das Infusionsventil 524 kann ein
beliebiges, kommerziell erhältliches
Quetschventil sein, das üblicherweise
in chirurgischen Instrumenten benutzt wird. Der Kompressionswalzenmechanismus 553 kann
bidirektionale mechanische Walzen 554 und geeignete Befestigungen
enthalten, die speziell dafür
konstruiert sind, den nachgiebigen Behälter 525 in einer
kontrollierten und einheitlichen Weise zu komprimieren, so daß die Kompressionsrate
proportional zur Austriebsrate des Fluids ist.
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In Benutzung wird der nachgiebige
Behälter 525 in
dem Walzenmechanismus 553 eingesetzt und mit der Spülleitung 533 verbunden.
Das Infusionsventil 524 wird geöffnet, und der Walzenmechanismus 553 bewegt
sich zu dem Kompressionsbehälter 525.
Die Bewegung des Walzenmechanismus 554 verringert das verfügbare Volumen
in dem Behälter 525,
wodurch die Infusionsflüssigkeit
in die Spülleitung 533 gedrückt wird.
Die Information aus dem Drucksensor 527 zeigen den Infusionsdruck
an, und der Walzenmechanismus 553 wird so gesteuert, daß ein vorbestimmter
Infusionsdruckmesswert aufrecht erhalten wird. Die Bewegungsrate
des Antriebsmotors 555 ist proportional zu der Flüssigkeitsaustriebsrate,
und die Informationen können
von dem Steuersystem 510 für eine weitere systematische
Steuerung benutzt werden.
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Wie man in 11 sieht, umfaßt eine Druckquelle 530' einen Infusionsbehälter 525', einen Mechanismus 553', einen Drucksensor 527', und ein Ventil 524'. Der Mechanismus 553' umfaßt Kompressionsaktuatoren 103,
eine obere Platte 105, eine untere Platte 107 und
Plattenrückholfedern 106.
Die Kompressionsaktuatoren 103 können entweder mit einem Schneckenantrieb
oder hydraulisch angetrieben werden und sind so konstruiert, daß die Platte 105 in
einer kontrollierten und einheitlichen Weise gedrückt wird,
so daß die
Kompressionsrate proportional zu der Fluidaustriebsrate aus dem
Behälter 525' ist. Die Rückholfedern 106 können beliebige, kommerziell
erhältliche
Federn sein, die benutzt werden, um die Platten in eine vorherige
Position zurückzuholen.
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In Benutzung wird der nachgiebige
Behälter 525' zwischen der
oberen Platte 105 und der unteren Platte 107 angeordnet
und mit der Spülleitung 533 verbunden.
Das Infusionsventil 524' wird
geöffnet und
die Aktuatoren 103 werden so betrieben, daß sich ein
nach unten gerichteter Druck auf die Platte 105 entgegen
den Federn 106 einstellt. Der nach unten gerichtete Druck
auf die Platte 105 quetscht den Behälter 525' zwischen der
oberen Platte 105 und der unteren Platte 107 zusammen,
reduziert dabei das verfügbare
Volumen in dem Behälter 525' und drückt dadurch
die Infusionsflüssigkeit
in die Spülleitung 533'. Die Informationen
von dem Drucksensor 527' zeigen
den Infusionsdruck an, und die Aktuatoren 103 werden so
gesteuert, daß ein
vorbestimmter Infusionsdruckmesswert aufrecht erhalten wird. Die Bewegungsrate
der Aktuatoren 103 ist proportional zu der Flüssigkeitsaustriebsrate,
und die Informationen können
von dem Steuersystem für
eine weitere systematische Steuerung benutzt werden.
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Wenn, wie man in 7 sieht, das Steuersystem der vorliegenden
Erfindung die Infusionsströmung überwacht, überwacht
(702) das System die aktuelle Infusionsströmung und
vergleicht (703) die tatsächliche Strömung mit einer vorbestimmten
Strömungsrate.
Wenn die Infusionsströmung
oberhalb der vorbestimmten Rate liegt, wird von dem System nichts
unternommen (701, 704). Wenn die Infusionsströmung unterhalb
der vorbestimmten Rate liegt, kann das System verschiedene Aktionen
vornehmen, beispielsweise die Änderung
(705) der Leistung, die an das Ultraschallhandstück angelegt
wird, das Bereitstellen (706) eines variablen Tons für den Chirurgen
oder das Ändern
(707) des Aspirationsdrucks.
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Die Beschreibung wird zum Zweck der
Darstellung und Erklärung
gegeben. Es wird für
die betreffenden Fachleute deutlich, daß Änderungen und Modifikationen
an der vorhergehend beschriebenen Erfindung vorgenommen werden könne, ohne
von ihrem Umfang abzuweichen.
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Eine Software zur Steuerung der Betriebsparameter
des chirurgischen Systems, das hierin beschrieben ist, ist in unserem
europäischen
Patent Nr. 1 062 958 beschrieben und beansprucht.