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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das allgemeine Gebiet der ophthalmologischen
chirurgischen Vorrichtungen, und im Besonderen betrifft sie das Gebiet
der Vorrichtungen zur Ausführung
der Hornhautresektion und diesbezügliche Verfahren.
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STAND DER
TECHNIK
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Zahlreiche
ophthalmische chirurgische Verfahren, wie etwa zur Korrektur von
Kurzsichtigkeit oder Übersichtigkeit,
erfordern einen oder mehrere Schritte der Resektion der Hornhaut
des Auges. Eine Vielzahl von Vorrichtungen, die als Keratome bezeichnet
werden, wurde über
die letzten Jahrzehnte entwickelt, um eine derartige Hornhautresektion
vorzunehmen. In Bezug auf die Abbildungen der 1, 2a und 2b trennt
ein kennzeichnender Resektionsvorgang den Lappen 6 des
Hornhautgewebes 2 von dem Augapfel 4. Die stärkeren äußeren Schichten
der Epithelzellen 8 werden separiert und abgehoben, um
die nachgiebigeren inneren Schichten 12 der Hornhaut 2 frei
zu legen, wobei die separierten äußeren Schichten
weiter an dem Lappen 6 angebracht bleiben. Wenn die inneren
Schichten 12 der Hornhaut 12 frei gelegt sind,
passen sie sich in gewissem Ausmaß von selber an oder ihre Form kann
durch weitere chirurgische Schritte verändert werden. Zu diesen weiteren
Schritten können
zum Beispiel radiale Keratomieschnitte oder eine folgende Resektion
zählen,
welche das Entfernen einer profilierten Schicht des Hornhautgewebes
umfassen kann. Am Ende der verschiedenen Schritte des chirurgischen
Eingriffs wird der Lappen 6 für gewöhnlich wieder über dem
inneren Hornhautgewebe 12 platziert, um das heilende Gewebe
zu schützen.
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Die
repräsentativen
Keratome, die in dem U.S. Patent US-A-5.496.339, erteilt an Koepnick und in
Re. 35.421 an Ruiz et al beschrieben sind, die auch in den Abbildungen
der 3a und 3b dargestellt
sind, zeigen zahlreiche Standardmerkmale dem Stand der Technik entsprechender
Keratome. Ein Haltering zur Positionierung und zum Halten des gegenständlichen
Augapfels wird für
gewöhnlich
mit einer Vakuumquelle versorgt. Der Vakuumdruck zieht den Augapfel
in den Haltering, so dass die Hornhaut durch den Haltering vorsteht
und gegen die Oberfläche
einer Einrichtung drückt,
nachstehend als Applanationsschuh bezeichnet, die bzw. der vorgesehen ist,
um die vorstehende Hornhaut zurückzuhalten.
In jedem dem Stand der Technik entsprechenden Dokument gilt ein
Applanationsschuh als bedeutend.
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Ein
Applanator behindert jedoch den Zugang zu einem zu operierenden
Auge. Ein Ansatz hinsichtlich dieses Problems ist es, den Applanator
schwenk- bzw. drehbar zu gestalten oder anderweitig aus der Berührung mit
dem Auge ausrückbar,
ohne dass die gesamte chirurgische Vorrichtung aus ihrer Positionierung
an dem Auge ausgerückt
wird.
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Für die Resektion
der Hornhaut muss eine Schneidklinge durch das Hornhautgewebe gezogen werden,
sowohl die Dicke als auch die ausgedehnte Fläche des Hornhautgewebes, das
geschnitten wird, müssen
sorgfältig
kontrolliert werden. Der separierte Abschnitt der Hornhaut bleibt
für gewöhnlich angebracht
entlang einer Kante, so dass ein Lappen 6 gebildet wird,
der leicht nach dem chirurgischen Eingriff wieder über der
Hornhaut platziert werden kann.
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Keratome
müssen
einen Mechanismus aufweisen, durch den die Klinge des Messers geführt wird.
Proximal zu der Schnittstelle weisen dem Stand der Technik entsprechende
Keratome alle Klingen auf, die an Führungen reiben oder Metall,
das an Metall reibt, wie etwa Zahnräder. Leider kann dieses Reiben
zum Erzeugen von Abschälungen
führen,
die in den Ort des chirurgischen Eingriffs eindringen. In Bezug
auf die Abbildung aus 3a weist das Keratom von Ruiz
et al einen komplizierten Mechanismus auf, mit Zahnrädern, bei
denen in der Umgebung des chirurgischen Eingriffs Metall an Metall
reibt. Zum Beispiel läuft
das kleine Zahnrad 834 auf der Schiene 891, die
Bestandteil des Stellrings 890 ist; und ein kontinuierliches
Zahnrad 822, einem exzentrischen Schaft und zugeordneten
Ritzeln, arbeitet direkt oberhalb der Schnittstelle der Klinge (nicht
abgebildet). In der Abbildung aus 3b weist
das Keratom nach Koepnick eine Klinge 954 auf, welche direkt
an den Einsätzen 948 reibt
und in Oberflächen
gleitet, die entlang der Linie 991 definiert sind. Die
Gleitoberflächen
bei 991 sind direkt oberhalb des Saugrings 990 angeordnet,
und die reibende Oberfläche
zwischen der Klinge 954 und dem Einsatz 948 befindet sich
direkt angrenzend an Bereiche des engen Kontakts zwischen dem Hornhautgewebe
und dem Einsatz 948. Somit weisen die beiden dem Stand
der Technik entsprechenden Keratome Reibung zwischen der Schneidklinge
und den anderen Oberflächen
und Reiben von Zahnrädern
sehr nah am Ort des chirurgischen Eingriffs auf.
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Ein
weiterer Nachteil bereits bestehender Keratome ist das Problem der
Erhaltung der für
chirurgische Eingriffe erforderlichen Reinlichkeit. Da sich die
Bestandteile des Keratoms in engem Kontakt mit Gewebe um und an
dem Ort des chirurgischen Eingriffs befinden müssen, ist es erforderlich,
ein hohes Maß der
Reinlichkeit und Sterilität
sicherzustellen. Die verhältnismäßig kompliziertem
Mechanismen, welche dem Stand der Technik entsprechende Keratome
in der Nähe
des Orts des chirurgischen Eingriffs positionieren, wie dies bereits
vorstehend im Text beschrieben worden ist, eignen sich nicht gut
für ein
einfaches Säubern
sowie zum Autoklavieren.
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Das
U.S. Patent US-A-5.989.272 zeigt eine dem Stand der Technik entsprechende
chirurgische Vorrichtung, die eine Führung umfasst, die an dem Motorgehäuse angebracht
ist und sich nicht in einem festen Verhältnis zu der Klinge befindet,
wenn die Klinge oszilliert.
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Somit
wird ein leicht verwendbares Keratom benötigt, um präzise Resektionsoperationen
auszuführen,
während
die chirurgische Reinlichkeit erleichtert wird, indem keine Abschälungen erzeugt
werden, welche den Ort des chirurgischen Eingriffs verunreinigen,
und wobei es sich leicht reinigen, sterilisieren und ersetzen lässt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Keratom gemäß der vorliegenden
Erfindung ermöglicht
es einem Chirurgen der Augenheilkunde, eine Hornhautresektion vorzunehmen,
wobei ein Lappen des Hornhautgewebes für eine spätere erneute Platzierung separiert
wird, ohne dass ein Applanator benötigt wird, und ohne dass Teile
der chirurgischen Vorrichtung in der Nähe des Orts des chirurgischen
Eingriffs reiben.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die chirurgische Vorrichtung vorzugsweise eine chirurgische
Einheit mit Schneidkopfelementen auf, die an einer Antriebseinheit
angebracht sind, und wobei sie ferner eine Steuereinheit und ein
Fußpedal
aufweist. Während
dem chirurgischen Eingriff befinden sich die Schneidkopfelemente
zur Positionierung und zum Schneiden in engem Kontakt mit dem Auge
des Patienten. Das Antriebseinheitelement unterstützt und treibt
die Schneidkopfelemente an. Die Steuereinheit ist die bevorzugte
Quelle für
Energie und Vakuum für die
chirurgische Einheit und liefert Energie und Vakuum gemäß den durch
den Benutzer eingegebenen Einstellungen. Das Fußpedal ermöglicht es dem Benutzer, der
chirurgischen Vorrichtung Anweisungen zu geben, ohne dass dafür die Hände benutzt
werden müssen.
Die chirurgische Einheit ist vorzugsweise ein Handgerät und lässt sich
leicht über
dem Auge des Patienten positionieren.
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Die
bevorzugte chirurgische Einheit weist drei einzelne Elemente auf.
Zwei dieser Elemente sind „Schneidkopf"-Elemente, die sich während dem chirurgischen Eingriff
an der Hornhaut in Kontakt mit dem Auge befinden müssen – eine Stellringeinheit und
eine Klingengabeleinheit. Diese beiden Schneidkopfelemente erstrecken
sich von dem dritten Element, einer Antriebseinheit, so dass die
Interferenzen und das Reiben zwischen den Schneidkopfelementen proximal
zu dem Ort des chirurgischen Eingriffs minimal sind oder gänzlich nicht
auftreten. Vorzugsweise lassen sich die beiden Schneidkopfelemente
leicht entfernen und leicht an dem dritten Element, der Antriebseinheit,
wieder anbringen, ohne dass dafür
Werkzeuge erforderlich sind, so dass der Chirurg die Sterilität sicherstellen
kann, indem er einfach unbenutzte und sterile Ersatzelemente für die Schneidkopfelemente
anbringt.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung hängt
an einer Klingengabeleinheit eine Schneidklinge zwischen dem Stellring
und dem Applanationsschuh und führt
die Schneidklinge in die Nähe
des Applanationsschuhs. Die Dicke des Schnitts wird vorzugsweise
durch eine Führung
gesteuert, die sich in einem geregelten Abstand von der Schneidklinge
angeordnet befindet. Die äußere Schicht
des Hornhautgewebes wird durch die Klinge separiert, während diese
zwischen der Klinge und der Führung
verläuft,
so dass die Dicke der separierten Schicht durch den Abstand zwischen
der Klinge und der Führung
geregelt wird.
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Es
wird durch die Antriebseinheit bewirkt, dass sich die Klingengabeleinheit
bewegt, wodurch während
dem Schneidevorgang der Klingengabeleinheit charakteristische Bewegungen
verliehen werden. Eine Bewegung ist eine laterale Oszillation mit hoher
Geschwindigkeit, und die andere, die gleichzeitig übertragen
wird, ist eine langsame, ruckfreie Vorwärtsbewegung. Der Antriebsarm
treibt die Klingengabeleinheit so lange nach vorne an, wie dies durch
die Steuereinheit vorgegeben wird, bis der Antriebsarm auf einem
verstellbaren Anschlagmechanismus anstößt, wodurch bewirkt wird, dass
eine Kupplung rutscht, und wobei eine weitere Verschiebung des Antriebsarms
nach vorne verhindert wird.
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Die
Klingeneinheit ist vorzugsweise vollständig freihängend und berührt keinen
Teil des Mechanismus, wenn sie sich in der Nähe des Orts des chirurgischen
Eingriffs befindet, außer
indirekt durch den Klingengabel-Eingriffsarm, welcher die Klingeneinheit
stützt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Auges;
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2 eine Hornhaut mit einem angehoben Lappen
des Epithelgewebes;
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2b eine
Darstellung der Veränderung des
Hornhautgewebes, beginnend an den äußersten Schichten;
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3a das
dem Stand der Technik entsprechende Keratom nach Ruiz et al;
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3b das
dem Stand der Technik entsprechende Keratom nach Koepnick;
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4 eine
Steuereinheit mit Verbindungen zu der chirurgischen Einheit und
einem Fußpedal;
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5 die
chirurgische Einheit, wobei die Schneidkopfelemente an der Antriebseinheit
angebracht sind;
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6 das
vordere Ende der Antriebseinheit, wobei die Schneidkopfelemente
davon getrennt sind;
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7 ein
Auge in einem Stellring und eine Klinge, welche einen Hornhautlappen
mit der durch eine Führung
geregelten Dicke schneidet;
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9a eine
Klingengabeleinheit mit einem Nockenhebel, der die Einheit an einem
Klingengabel-Antriebsarm sichert;
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9b eine
Klingengabeleinheit, die mit einer Daumenschraube an dem Klingengabel-Antriebsarm
angebracht ist;
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8a Einzelheiten
des Aufrisses 8a–8a aus 9a,
einschließlich
der Klinge;
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8b Einzelheiten
des Aufrisses 8b-8b aus 9b, einschließlich einer
Edelstahlklinge mit Führung;
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8c eine
alternative Doppelklinge und Führung
in einem 8b-8b ähnlichen
Aufriss;
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8d eine
angewinkelte Klinge und Führung
in einem 8b-8b ähnlichen
Aufriss;
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8e eine
alternative Klinge und Lagerführung
in einem 8b-8b ähnlichen
Aufriss;
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10 den
Stellring, der lösbar
an der Antriebseinheit angebracht ist;
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11 Details
des Stellringrückhalts
an dem Abschnitt 11-11 aus 10;
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12 einen
Querschnitt der chirurgischen Einheit unter Verwendung von motorisch
angetriebener Klingenoszillation; und
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13 alternative
Merkmale der chirurgischen Einheit, um eine feldgesteuerte Klingenoszillation
zu ermöglichen.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend durch Beispiele beschrieben,
zu welchen die beste Ausführungsart
zählt,
wobei die Beschreibung die Erfindung jedoch nicht einschränkt, vielmehr
ist diese separat in den Ansprüchen
definiert.
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In
Bezug auf die Abbildungen der 4 und 5 ist
die vorliegende Erfindung vorzugsweise in drei einzelnen Komponenten
ausgeführt:
der chirurgischen Einheit 100, dem Fußpedal 300 und der Steuereinheit 400.
Die chirurgische Einheit 100 weist drei Teilabschnitte
auf, welche die Antriebseinheit 110 und zwei Schneidkopfelemente
aufweist: die Stellringeinheit 20 und die Klingengabeleinheit 60. Das
Fußpedal 300 überträgt Benutzeranweisungen über das
Kabel 310 zu der Steuereinheit 400, und wobei
die chirurgische Einheit 100 über das elektrische Kabel 410 und
den Vakuumschlauch 412 mit der Steuereinheit 400 verbunden
ist. Jedes dieser Elemente wird nachstehend näher beschrieben.
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Steuereinheit
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Nachstehend
ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Abbildung aus 4 beschrieben.
Die Steuereinheit 500 ist eine mittels Mikroprozessor gesteuerte
Einheit, die es dem Benutzer ermöglicht,
den Betrieb von Stellgliedern in der Antriebseinheit 110 zu ermöglichen
sowie den Vakuumwert zu regeln, der der Stellringeinheit 20 der
chirurgischen Einheit 100 zugeführt wird. Der Benutzer regelt
den Betrieb über zwei
Pedalschalter des Fußpedals 300 in
Verbindung mit drei drehbaren Eingabevorrichtungen 450, 452 und 454 sowie
zwei Druckknöpfe 456 und 458 an dem
Bedienfeld der Steuereinheit 400. Die Betriebsparameter
werden auf dem Bediener für
den Benutzer angezeigt, und zwar über numerische Anzeigen 412, 414 und 416 und
durch eine alphanumerische Anzeige 440 mit mehreren Stellen,
während
ein Lautsprecher 434 akustische Informationen ausgibt.
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Ein
Mikroprozessor auf einer gedruckten Leiterplatte 460 führt Betriebs-Firmware
aus, die in dem neu programmierbaren, nichtflüchtigen Speicher gespeichert
wird und vor Ort neu programmiert werden kann. Die Firmware ermöglicht es
dem Mikroprozessor, das Schließen
des Schalters zu und das Drehen der drehbaren Regler zu lesen. Diese
Elektronik setzt die Handlungen der Bedienungsperson um in Instrumentensteuerspannungen,
die Stellgliedern der Antriebseinheit zugeführt werden und als Voreinstellungen
gespeichert werden können,
die nach Bedarf von der Bedienungsperson abgerufen werden können. Das
Mikroprozessorsystem interpretiert ferner die Sensoren und steuert
die Stellglieder, um das Vakuum auf einem durch den Benutzer eingestellten
Wert zu halten.
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Die
Steuereinheit 400 stellt über das Kabel 410 elektrische
Steuersignale an die chirurgische Einheit 100 bereit. Vakuumdruck
von der Stellringeinheit 20 wird über den Vakuumschlauch 412 von
der Steuereinheit 400 zugeführt. Die Steuereinheit 400 weist
einen Vakuumspeicher 422 auf, in dem durch die Vakuumpumpe 420 Vakuumdruck
erzeugt wird, und wobei dieser über
ein Vakuumauslassventil 426 freigegeben wird, und wobei
der Vakuumdruck von einem Vakuummesswandler 424 erfasst
wird, um eine Rückkopplung
an die Steuerelektronik zu geben. Die elektrische Steuerung der
Stellglieder (nicht abgebildet) in der Antriebseinheit 110 wird
durch elektronische Schalter 436 – 438 bereitgestellt.
Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass in Bezug auf die Variationen,
durch welche die Komponenten der Steuereinheit die Stellglieder
der chirurgischen Einheit und das Vakuum steuern können, keine
Einschränkungen
bestehen.
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Chirurgische
Einheit
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In
Bezug auf die Abbildung aus 5 weist die
chirurgische Einheit 100 eine Antriebseinheit 110 auf,
um die Schneidkopfelemente zu stützen
und anzutreiben, welche das Auge während einem chirurgischen Eingriff
berühren,
einschließlich
der Stellringeinheit 20 und der Klingengabeleinheit 60.
Die chirurgische Einheit 100 wird elektrisch über ein
Kabel 410 versorgt, und Vakuum wird dem Stellring 30 über einen
Vakuumschlauch 412 zugeführt, der an einem Vakuumanschlussschlauch 22 angebracht
ist. Die Klinge 66 schneidet das Hornhautgewebe in einem Lappen
mit einer Dicke, die durch den Abstand zwischen Klinge 66 und
Führung 76 geregelt
wird.
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Die
Abbildung aus 6 zeigt deutlich die Schneidkopfelemente,
die Stellringeinheit 20 und die Klingengabeleinheit 60,
wie diese von dem vorderen Ende 112 der Antriebseinheit 110 getrennt
werden, ohne dass dafür
Werkzeuge benötigt
werden. Da die Schneidkopfelemente normalerweise in direkten Kontakt
mit dem Auge eines Patienten gelangen, wird es bevorzugt, dass sie
an der Antriebseinheit 110 entfernbar und austauschbar
sind, ohne dass dafür
Werkzeuge erforderlich sind, um den Einsatz sauberer und steriler
Elemente zu erleichtern. Aus dem gleichen Grund wird es bevorzugt,
dass diese Schneidkopfelemente entweder sterilisierbar oder steril
entsorgbar sind.
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Die
Stellringstütze 32 weist
vorzugsweise konische Kanten auf, welche mit einer Aufnahmeeinrichtung 106 in
der Antriebseinheit 110 eingreifen, wobei die Rückhalteeinrichtung 34 ebenfalls
mit einer Einrichtung (nicht abgebildet) der Antriebseinheit 110 zusammenpasst.
Der Stellring 30 kann durch eine Daumenschraube 114 zurückgehalten
werden. Die Klingengabel 70 passt mit dem Antriebsarm 140 zusammen,
vorzugsweise unter Verwendung gefederter Kugel-Feststellvorrichtungseinheiten 64 mit
einer gefederten Kugel 62, die mit einer Kerbe 141 des Arms
zusammenpasst. Die drei Elemente 20, 60 und 110 der
chirurgischen Einheit 100 sind jeweils nachstehend im Text
beschrieben.
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Chirurgischer
Schneidvorgang
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Die
Abbildung aus 7 zeigt die Schneidkopfelemente,
welche die Resektion der Hornhaut 2 ausführen. Der
Vakuumdruck, der der Vakuumkammer 36 des Stellrings 30 zugeführt wird,
zieht die Lederhaut 3 und die Hornhaut 2 des Auges 4 nach
oben an eine stabile Position. Der Klingengabel-Antriebsarm 140 (5)
stützt
die Klingengabel 70 und verleit dieser eine kombinierte
Bewegung. Die Klingengabel 70 wird schnell in eine Richtung
gedreht, die parallel zu der Schneidkante der Klinge 66 ist
(in Bezug auf die Abbildung aus 7 ein- und
auswärts), und
wobei sie gleichzeitig langsam vorwärts bewegt wird (in der Abbildung
aus 7 von rechts nach links), während die Klinge 66 in
einem geregelten Abstand zu dem Stellring 30 gehalten wird.
Die an den Zinken 68 der Klingengabel hängende Klinge 66 in Verbindung
mit der Führung 76 trennt
dadurch eine Schicht des Hornhautgewebes 2 ab, so dass
der Lappen 6 gebildet wird. Die Dicke des Lappens 6 wird
primär
durch den Abstand zwischen der Klinge 66 und der Führung 76 bestimmt
und in gewissem Ausmaß durch
die Ausrichtung und Position der Führung und der Klinge. Die Vorwärtsbewegung
der Klingengabel 70 dauert an, bis die Bildung des Lappens 6 vollzogen
ist.
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Klingengabeleinheit
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Die
Abbildung aus 6 zeigt einige Einzelheiten
der Klingengabeleinheit 60. Eine kennzeichnende Klinge 66 und
ein repräsentative
Führung 76 sind
von den Zinken 68 der Klingengabel hängend dargestellt. Der optionale
Federfeststelleinsatz 64 und die Feststellkugel 62 eines
anderen Federfeststelleinsatzes sind ebenfalls dargestellt. Die
Feststellkugel des Einsatzes 64 ruht in der Kerbe 141,
um die Klingengabel 70 lösbar im Verhältnis zu
dem Gabelantriebsarm 140 zu positionieren.
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Die
Abbildung aus 9a zeigt eine Klingengabeleinheit 60,
bei der die Klinge 66 und die Führung 76 an den Zinken 68 der
Klingengabel hängen. Die
Klinge 66 und die Führung 76 sind
in der Abbildung aus 8a im Querschnitt 8a-8a dargestellt, und
Variationen der Klingen- und Führungsanordnung
sind in den Abbildungen der 8b, 8c, 8d und 8e dargestellt.
In der Abbildung aus 9a ist die Klingengabel 70 an
dem Antriebsarm 140 unter Verwendung einer trapezförmigen,
zusammenpassenden Konstruktion angebracht, und wobei die trapezförmige Anbringung
zwischen der Klingengabel 70 und dem Antriebsarm 140 unter
Verwendung eines Verriegelungshebels 144 gesichert wird, der
eine Verriegelungsnocke (nicht abgebildet) durch Drehen um einen
Drehpunkt 146 betätigt.
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Die
Abbildung aus 9b zeigt die Klingengabeleinheit 60,
die alternativ durch eine Daumenschraube 142 an dem Klingengabel-Antriebsarm 140 gesichert
ist. Die gefederte Kugelfeststelleinheit 64 erzeugt und
hält die
Positionierung der Klingengabel 70 im Verhältnis zu
dem Antriebsarm 140. Wie vorstehend hängen die Gabelzinken 68 an
der Klinge 66 und der Führung 76,
wie dies im Querschnitt 8b-8b aus der Abbildung aus 8b dargestellt
ist. Die Abbildungen der 8a, 8c, 8d und 8e zeigen
alternative Beispiele der Klingen- und Führungsanordnungen, die eingesetzt
werden können.
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Die
Klingengabel 70 besteht vorzugsweise aus Titan, wobei aber
auch zahlreiche andere Materialien geeignet sind, darunter Edelstahl.
Für eine
mit Dampf sterilisierbare Klingengabel, eignen sich formbeständige Kunststoffe,
wie etwa Polycarbonat oder Polysulfon, und die Gas- oder Gamma-Sterilisation ist
kompatibel mit weiteren Kunststoffen, wie etwa Polypropylen.
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Die
Klinge 66 besteht vorzugsweise aus Saphir oder ähnlichen
kristallinen Materialien, wobei das Material hart, widerstandsfähig und
vorzugsweise transparent ist, um die beste Sichtbarkeit während des
fortschreitenden Schneideprozesses vorzusehen. Alternativ und im
Besonderen in Bezug auf Einwegausführungen kann die Klinge aus
chirurgischem Edelstahl oder einem anderen geeigneten Material bestehen.
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Die
Gesamtposition der Klinge 66 und der Führung 76 im Verhältnis zu
dem Stellring 30 wird erreicht durch die kombinierte Positionierung
der Klinge 66 und der Führung 76 in
der Klingengabeleinheit 60, und zwar durch die relative
Positionierung des Antriebsarms 140 zu den Befestigungseinrichtungen 100 des
Stellrings (6) sowie durch die Abmessungen
des Stellrings 30. Dieses Verhältnis ist jedoch weniger kritisch
als in vielen Keratomen, da das Verhältnis zwischen der Klinge 66 und
der Führung 76 primär die Dicke
des Hornhautlappens bestimmt.
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Die
Abbildung aus 8a zeigt Einzelheiten des Aufrisses
8a-8a aus 9a, mit einer Führung 76,
die parallel zu der Klinge 66 angeordnet ist. Der Abstand
zwischen der Führung 76 und
der Klinge 66 regelt die Dicke des geschnittenen Hornhautgewebes,
so dass die Schnittdicke sehr präzise
geregelt und auch unter geregelten Bedingungen in der Fertigungseinrichtung
eingestellt werden kann. Die Führung 76 weist
einen Querschnitt auf, der in einer Ebene definiert ist, die senkrecht
zu der Längsachse
der Klinge 66 definiert ist.
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Der
Perimeter des Querschnitts der Führung 76 ist
in vorteilhafter Weise klein, vorzugsweise kleiner als 2 mm oder
kleiner als 6 mm. Ein kleiner Querschnittsperimeter vermittelt mehrere
Vorteile: er reduziert die Interaktion durch Reibung zwischen der Führung und
der Hornhaut, lokalisiert eine Verformung 5 (7)
der Hornhaut, um allgemein Druck auf das Auge zu vermeiden, und
er reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass eingeschlossene Blasen die
Hornhaut verzerren, wodurch unpräzise
Schnitte verursacht werden.
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Die
Abbildung aus 8b zeigt den Aufriss 8b-8b einer
Anordnung aus Klinge und Führung
für die
Klingengabeleinheit 60 aus 9a. Die
Vorderkante der Führung 76 ist
geringfügig
vor (in die Richtung, in welche sich die Schneidekopfelemente von der
Antriebseinheit erstrecken) der Schneidkante der Klinge 66 angeordnet.
Die Abmessung x1 ist der Abstand in Richtung der Klingenbewegung
zwischen der Vorderkante der Klinge 66 und der Vorderkante der
Führung 76.
Die optimale Länge
der Abmessung x1 ist von den Ausrichtungen der Ebene der Klinge 66 abhängig, und
sofern zutreffend, der Führung 76. Die
Abmessung x1 ist vorzugsweise größer als
Null, wie zum Beispiel 0,20 +/– 0,05
mm oder 0,30 +/– 0,05 mm.
Die Abmessung y1 entspricht dem Abstand zwischen der Führung 76 und
der Klinge 66 in eine Richtung, die senkrecht zu der Bewegungsebene
der Klinge 66 verläuft,
wobei sie abhängig
von den Anforderungen des Chirurgen variiert, wobei sie für gewöhnlich nominal
0,150 mm, 0,160 mm, 0,170 mm oder 0,180 mm entspricht, wobei jede
nominale Abmessung innerhalb eines Toleranzbereichs von 0,030 mm
geregelt wird, wobei ein Wert von 0,015 mm darüber hinaus bevorzugt wird.
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Die
Abbildung aus 8c zeigt im Querschnitt ähnlich 8a-8a
(9a) eine Anordnung von Klingen 66 und 67,
die an den Zinken 68 der Klingengabel aufgehängt werden
können.
In diesem Fall verwendet die unter Klinge 66 eine obere
Klinge 67 als eine Führung
für einen
Hornhautgewebelappen, während
die obere Klinge 67 die Führung 76 verwendet,
um die Dicke des zweiten Hornhautgewebelappens zu regeln. Unter
Verwendung dieser Anordnung kann eine Scheibe des Hornhautgewebes
mit einer präzisen
Größe separiert
und danach entfernt werden, um einem Implantat Platz zu bieten,
wobei ein andere Lappen 6 des härteren äußeren Hornhautgewebes verbleibt,
der den Ort des chirurgischen Eingriffs bedeckt.
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Die
Abbildung aus 8d zeigt eine Klinge 66,
die einen kleinen Winkel zu der Bewegungsrichtung aufweist, wobei
der Winkel vorzugsweise ungefähr
25 Grad entspricht. Die Klinge 66 wird von der Schraube 72 und
der Beilegscheibe 74 oder einer anderen geeigneten Befestigungseinrichtung
erfasst. Die Lappendicke wird durch den Abstand zwischen der Klinge 66 und
der Führung 76 geregelt.
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Die
Abbildung aus 8e unterscheidet sich von der
Abbildung aus 8d dahingehend, dass die Führung 76 den
zentralen Kern 75 und das äußere zylindrische Lager 77 umfasst,
das vorzugsweise aus einem robusten, reibungsarmen Material besteht,
wie etwa einem Kunststoff, der TEFLONTM enthält. Wenn
das Lager 77 in einem Ausmaß kürzer ist als der Führungskern 76,
das der maximalen Amplitude der lateralen Oszillation der Klingeneinheit
entspricht, so kann das Lager 77 bei dieser Anordnung nur
sehr leicht, wenn überhaupt,
an dem Hornhautgewebe rutschen bzw. gleiten. Stattdessen kann das Gleiten
bzw. Rutschen an der Grenzfläche
zwischen dem Kern 76 und dem Lager 77 auftreten,
und wobei das Lager 77 auch nur an dem Hornhautgewebe rollen
kann.
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Stellringeinheit
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Die
Abbildung aus 6 zeigt eine Stellringeinheit 20,
mit einem Stellring 30, einem Vakuumverbindungsansatz 24,
einem Vakuumschlauchanschlag 26 und einem Vakuumverbindungsschlauch 22.
Diese Elemente führen
der Einheit 20 Vakuum zu, um das Auge des Patienten an
die entsprechende Position zu ziehen und zu halten.
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Die
Abbildungen der 10 und 11 stellen
Einzelheiten der Stellringeinheit 20 dar. Der Stellring 30 ist
mit einem Vakuum an die Vakuumkammer 36 bereitgestellt,
so dass ein daran platzierter Augapfel angesaugt und gehalten werden
kann. Das Vakuum wird durch den Vakuumverbindungsschlauch 22 zugeführt, wobei
der Vakuumschlauch (nicht abgebildet) über dem Vakuumverbindungsansatz 24 platziert
und durch den Vakuumschlauchanschlag 26 begrenzt wird.
Alternativ kann das Vakuum durch die Ringstütze 32 und die Antriebseinheit 110 geleitet werden,
um den Vakuumverbindungsschlauch 22 überflüssig zu machen, wobei der Vakuumschlauch in
diesem Fall an jeder geeigneten Stelle nur mit der Antriebseinheit 110 verbunden
werden kann, wie zum Beispiel angrenzend an oder gar in dem Regelschlauch 410 (5).
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In
Bezug auf die Abbildung aus 10, die eine
Unteransicht darstellt, und die Abbildung aus 11 im
Querschnitt, weist die Stellringstütze 32 vorzugsweise
eine Rückhalteeinrichtung 34 mit
einer Feststelleinrichtung 35 auf. Die Rückhalteeinrichtung 34 gleitet
in eine übereinstimmende
Aussparung 120 in der Antriebseinheit 110. Die
erfasste Kugel 117 setzt sich in unter dem Druck der erfassten
Feder 115 in der Feststelleinrichtung 35, so dass
die Stellringeinheit 20 ordnungsgemäß positioniert wird. Danach sichert
die Daumenschraube 118 die Rückhalteeinrichtung 34,
wobei diese fest an die Seiten der in dem Kopf 112 der
Antriebseinheit 110 ausgebildete Aussparungen 120 gesetzt
wird. Alternativ kann die Daumenschraube 114 (z.B. 59 von der gegenüber liegenden Seite des Kopfs 112 der
Antriebseinheit zum Sichern der Stellringeinheit 20 eingesetzt
werden.
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Wie
dies in Bezug auf die Klingengabeleinheit 60 beschrieben
ist, kann eine Vielzahl von Materialien für den Stellring 20 verwendet
werden. Die Auswahl ist davon abhängig, ob Sterilität durch
die Wiederverwendung des Elements in Verbindung mit einem Sterilisierungsverfahrens
oder durch den Einsatz von sterilen, einmal verwendbaren Elementen sichergestellt
werden soll. Zu den geeigneten Materialien zählen Metalle, wie etwa Edelstahl,
und Kunststoffe, wie etwa Polycarbonat, Polysulfon, Polypropylen
oder andere Materialien.
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Antriebseinheit
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Die
Abbildungen der 12 und 13 zeigen
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der chirurgischen Einheit 100 und im Besonderen Einzelheiten eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Antriebseinheit 110, die größtenteils durch die Abdeckung 160 der
Antriebseinheit eingeschlossen ist.
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In
Bezug auf die Abbildung aus 12 handelt
es sich bei den primären
Stellgliedern bzw. Betätigungselementen
in der Antriebseinheit 110 um den Bewegungsmotor bzw. den
Fahrmotor 180 und den Oszillationsmotor 170. Der
Bewegungsmotor 180 treibt die Welle 184 über den
Getriebezug 182 an. Die Kupplung 190 koppelt ein
begrenztes Drehmoment mit der Schraube 192.
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Die
Drehbewegung der Schraube 192 wird durch einen Gewindeläufer 194 in
lineare Bewegung umgesetzt.
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Die
Dreheinheit 196 koppelt die Bewegung von dem vorderen Ende
des Läufers 194 zu
dem Klingengabel-Antriebsarm 140, während der Antriebsarm 140 in
einer Drehbewegung um den Drehpunkt der Dreheinheit 196 oszillieren
kann. Der Regelknopf 150 des Klingenbewegungsanschlags
dreht vorzugsweise ein Gewindeelement, das die Bewegung des Klingengabel-Antriebsarms 140 regelbar anhält.
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Der
Antriebsarm 140 weist vorzugsweise Abschnitte seiner oberen
und unteren Oberfläche
auf, die nahezu parallel zueinander gestaltet und mit einem geregelten
Zwischenabstand versehen werden (die oberen und unteren Oberflächen sind
am weitesten von der Mitte des Antriebsarms 140 in die
Richtung entfernt, die parallel zu der Drehachse der Dreheinheit 196 verläuft, wobei
die obere Oberfläche weiter
von dem Stellring 30 entfernt ist). Die oberen und unteren
Oberflächen
des Antriebsarms 140 sind vorzugsweise innerhalb von 0,005
mm über
ihren Bewegungsbereich von 1,5 cm flach und werden gleitfähig erfasst
durch die Lageroberflächen 136 und 138 des
Kopfes 112 der Antriebseinheit. Die Lageroberflächen begrenzen
das Spiel des Antriebsarms 140 von oben nach unten auf
vorzugsweise 0,01 mm oder auf 0,05 mm, was darüber hinaus bevorzugt wird.
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Der
Kopf 112 der Antriebseinheit hält die Stellringeinheit 20 und
den Klingengabel-Antriebsarm 140, so dass die Klingengabeleinheit 60 in
einem bekannten Abstand entfernt von dem Stellring 30 gehalten
wird, wenn sich die Klingengabel bewegt. Der Abstand zwischen der
Klinge 66 und dem Applanationsschuh 50 wird vorzugsweise
innerhalb von +/– 0,5 mm
geregelt, wobei ein Wert von +/– 0,25
mm darüber
hinaus bevorzugt wird.
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Die
Gleiteinrichtung 176 verleit dem Antriebsarm 140 Oszillation,
wobei die Gleiteinrichtung in eine zu der Seite senkrechten Richtung
oszilliert. Die Gleiteinrichtung 176 greift mit den Kanten
der Rille in dem Antriebsarm 140 ein, während die Rille es ermöglicht,
dass sich der Antriebsarm 140 in und aus der Antriebseinheit 110 bewegt.
Die Gleiteinrichtung 176 empfängt Oszillationsantrieb von
dem Oszillationsmotor 170 über die Welle 172 und
den Exzenterbolzen 174. Der Exzenterbolzen 174 läuft in einem Schlitz
in der Gleiteinrichtung 176, der die vertikale Komponente
des Exzenterbolzens 174 absorbiert, jedoch die laterale
Bewegung überträgt.
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Alternative
Ausführungsbeispiele
der Erfindung
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Der
Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass zahlreiche alternative
Ausführungsbeispiele
gemäß dem Umfang
der vorliegenden Erfindung möglich
sind. Einige mögliche
Variationen der Klingengabeleinheit wurden bereits vorstehend in
dem Abschnitt über
die Klingengabeleinheit beschrieben. Variationen in Bezug auf die
anderen Bestandteile sind nachstehend beschrieben, wobei sie jedoch nicht
alle gegebenen Möglichkeiten
wiedergeben, vielmehr dienen sie nur als Beispiele, die eine breite Vielfalt
der Mechanismen darstellen, die gemäß dem Umfang der Erfindung
möglich
sind.
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Die
Abbildung aus 13 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel
einer Einrichtung, die dazu dient, dem Antriebsarm 140 Oszillationsbewegung zu
verleihen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Antriebsarm 140 ferromagnetisches Material 144 auf,
auf welches Magnetfelder einwirken, die durch Spulen 175 erzeugt
werden, die entlang den Seiten des Antriebsarms 140 positioniert sind.
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Die
für die
Ausführung
der Erfindung erforderliche vorhersehbare Positionierung kann durch zahlreiche
physikalische Konfigurationen der Verbindungsgrenzflächen bereitgestellt
werden, welche die Klingengabeleinheit lösbar an dem Klingengabel-Antriebsarm
anbringen. Die zusammenpassenden Bestandteile der Grenzfläche sind
hierin als trapezförmig
oder „Schwalbenschwanz" beschrieben, wobei sie
jedoch jede beliebige Form mit Positionierungsmerkmalen annehmen
können,
darunter eine Sägezahnform,
eine rechteckige, eine exzentrisch ovale, eine Schlüssellochform
oder andere Formen, die zu zahlreich sind, um sie an dieser Stelle
aufführen
zu können.
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Ferner
ist die Einrichtung zur Sicherung der Verbindungsgrenzfläche hierin
entweder als eine Daumenschraube oder ein Nockenverriegelungshebel
dargestellt, wobei jedoch auch zahlreiche andere Möglichkeiten
gegeben sind. Um nur einige wenige Beispiele zu nennen, können die
zusammenpassenden Bestandteile bzw. Bauteile magnetische Anziehungskraft
verwenden, oder gefederte Feststellvorrichtungen oder konische Eingriffselemente,
die in eine Aussparung passen, die zum Teil aus jedem der zusammenpassenden
Teile gebildet wird. Die zusammenpassenden Teile können sogar
unter normalen Bedingungen eingreifen und eine Einrichtung aufweisen,
um die Form eines der Teile vorübergehend zu
verändern,
um den Eingriff zu lösen
und dadurch eine Verbindung oder eine Trennung der Grenzfläche zu ermöglichen.
Verwendet werden kann diesbezüglich
jedes im Fach bekannte Verfahren zur trennbaren Befestigung von
zwei Teilen in einem engen und vorhersehbaren Verhältnis zueinander.
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Verwendet
werden kann jede Klingengabel, an welcher die Klinge und die etwaig
verwendete Führung
aufgehängt
werden können, und
zwar an einer entsprechend geeignet geregelten Position in Bezug
auf die Befestigungsoberfläche
der Verbindungsgrenzfläche.
Die Klinge und die Führung
können
eine Mehrzahl von Formen annehmen und eine Mehrzahl von Materialien
umfassen; wobei hierin nur einige wenige dieser Alternativen beschrieben
sind.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist sterile, einmal verwendbare oder
sterilisierbare, einmal verwendbare Schneidekopfelemente auf. Eine
unbegrenzte Vielzahl von Materialien steht zur Auswahl, die sich
für ein
derartiges Ausführungsbeispiel
eignen, wie dies vorstehend im Text in Bezug auf jedes Schneidekopfelement
beschrieben worden ist. Es ist nicht erforderlich, dass die verschiedenen
Schneidekopfelemente alle nur einmal verwendbar oder mehrfach verwendbar
sind, wobei eine Mischung aus einmal verwendbaren und sterilisierbaren
Arten ebenso geeignet ist.
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Stellglieder
für eine
chirurgische Einheit können
durch jedes bekannte Verfahren angetrieben werden, einschließlich pneumatischer
Antriebsverfahren.
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Die
Befehle von Benutzern bzw. Anwendern können auf jede bekannte Art
und Weise erkannt bzw. aufgenommen werden, einschließlich der
Entgegennahme von Sprachbefehlen sowie dem Erfassen der Sensor-
oder Schalterbetätigung
durch Benutzer, wobei diese Sensoren oder Schalter an der chirurgischen
Einheit oder an einem anderen geeigneten Ort angeordnet sind. Die
auf diese Weise angenommenen Befehle können durch jede beliebige Kombination
aus Regel- bzw. Steuerelementen die Regelung bzw. Steuerung ausüben, darunter
mechanische Einrichtungen, die direkte elektrische Steuerung oder
eine intelligente elektrische Steuerung durch eine Intelligenz,
die durch jede im Fach bekannte Einrichtung bereitgestellt werden
kann. Die Elemente zur Befehlserkennung und Regelung können physikalisch
an jedem zugänglichen
Ort angeordnet werden, und wobei sie als ein Beispiel größtenteils
oder vollständig
in der chirurgischen Einheit platziert werden können.