EP4611831A1 - Ophthalmochirurgisches system und verfahren zum betreiben des ophthalmochirurgischen systems - Google Patents

Ophthalmochirurgisches system und verfahren zum betreiben des ophthalmochirurgischen systems

Info

Publication number
EP4611831A1
EP4611831A1 EP24705393.7A EP24705393A EP4611831A1 EP 4611831 A1 EP4611831 A1 EP 4611831A1 EP 24705393 A EP24705393 A EP 24705393A EP 4611831 A1 EP4611831 A1 EP 4611831A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
fluid
drive
chamber
pump chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24705393.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Kuebler
Susanne Kohlhammer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Meditec AG
Original Assignee
Carl Zeiss Meditec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Meditec AG filed Critical Carl Zeiss Meditec AG
Publication of EP4611831A1 publication Critical patent/EP4611831A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting in contact-lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/00736—Instruments for removal of intra-ocular material or intra-ocular injection, e.g. cataract instruments
    • A61F9/00745—Instruments for removal of intra-ocular material or intra-ocular injection, e.g. cataract instruments using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M3/00—Medical syringes, e.g. enemata; Irrigators
    • A61M3/02—Enemata; Irrigators
    • A61M3/0202—Enemata; Irrigators with electronic control means or interfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting in contact-lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/00736—Instruments for removal of intra-ocular material or intra-ocular injection, e.g. cataract instruments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/71—Suction drainage systems
    • A61M1/73—Suction drainage systems comprising sensors or indicators for physical values
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/71—Suction drainage systems
    • A61M1/74—Suction control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/71—Suction drainage systems
    • A61M1/74—Suction control
    • A61M1/743—Suction control by changing the cross-section of the line, e.g. flow regulating valves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/71—Suction drainage systems
    • A61M1/77—Suction-irrigation systems
    • A61M1/772—Suction-irrigation systems operating alternately
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/71—Suction drainage systems
    • A61M1/77—Suction-irrigation systems
    • A61M1/774—Handpieces specially adapted for providing suction as well as irrigation, either simultaneously or independently
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/80—Suction pumps
    • A61M1/82—Membrane pumps, e.g. bulbs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M3/00—Medical syringes, e.g. enemata; Irrigators
    • A61M3/02—Enemata; Irrigators
    • A61M3/0204—Physical characteristics of the irrigation fluid, e.g. conductivity or turbidity
    • A61M3/0208—Physical characteristics of the irrigation fluid, e.g. conductivity or turbidity before use
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M3/00—Medical syringes, e.g. enemata; Irrigators
    • A61M3/02—Enemata; Irrigators
    • A61M3/0204—Physical characteristics of the irrigation fluid, e.g. conductivity or turbidity
    • A61M3/0212—Physical characteristics of the irrigation fluid, e.g. conductivity or turbidity after use
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M3/00—Medical syringes, e.g. enemata; Irrigators
    • A61M3/02—Enemata; Irrigators
    • A61M3/0204—Physical characteristics of the irrigation fluid, e.g. conductivity or turbidity
    • A61M3/0216—Pressure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M3/00—Medical syringes, e.g. enemata; Irrigators
    • A61M3/02—Enemata; Irrigators
    • A61M3/0233—Enemata; Irrigators characterised by liquid supply means, e.g. from pressurised reservoirs
    • A61M3/0254—Enemata; Irrigators characterised by liquid supply means, e.g. from pressurised reservoirs the liquid being pumped
    • A61M3/0258—Enemata; Irrigators characterised by liquid supply means, e.g. from pressurised reservoirs the liquid being pumped by means of electric pumps
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2217/00—General characteristics of surgical instruments
    • A61B2217/002—Auxiliary appliance
    • A61B2217/005—Auxiliary appliance with suction drainage system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2217/00—General characteristics of surgical instruments
    • A61B2217/002—Auxiliary appliance
    • A61B2217/007—Auxiliary appliance with irrigation system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/02—General characteristics of the apparatus characterised by a particular materials
    • A61M2205/0216—Materials providing elastic properties, e.g. for facilitating deformation and avoid breaking
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3327—Measuring
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3331—Pressure; Flow
    • A61M2205/3337—Controlling, regulating pressure or flow by means of a valve by-passing a pump
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3331—Pressure; Flow
    • A61M2205/3344—Measuring or controlling pressure at the body treatment site
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2210/00—Anatomical parts of the body
    • A61M2210/06—Head
    • A61M2210/0612—Eyes

Definitions

  • the invention relates to an ophthalmic surgical system and a method for operating the ophthalmic surgical system.
  • cataracts There are several surgical techniques for treating clouding of the eye lens, which is known in medicine as cataracts.
  • the most common technique is phacoemulsification, in which a thin hollow needle is inserted into the eye lens and stimulated to produce ultrasonic vibrations.
  • the vibrating hollow needle emulsifies the lens in its immediate vicinity in such a way that the resulting lens particles can be sucked out through a line using a pump.
  • a rinsing fluid irrigation fluid
  • a new artificial lens can be inserted into the empty capsular bag so that a patient treated in this way can regain good vision.
  • fluid pumps can be used as in an ophthalmic surgical system according to DE 10 2016 201 297 B3.
  • fluid pumps are used here. Since there are several fluid pumps that interact with one another and a fluid pump can in principle never be manufactured completely identically to another fluid pump, it is possible that the fluid pumps do not pump the fluid to be pumped with the desired accuracy. Even small deviations in the accuracy of the components used in the fluid pumps can lead to undesirable deviations in the fluid to be pumped, which can make surgical treatment difficult.
  • DE 10 2021 111 178 A1 relates to a method for operating a fluid pump and an ophthalmic surgical system with a fluid pump.
  • the object is solved by the subject matter of the independent patent claim. Advantageous further developments of the invention are the subject matter of the subclaims.
  • the ophthalmic surgical system comprises: a first fluid pump, which has a first pump chamber having a first volume and a first drive chamber separated therefrom by a first elastic separating element and having a second volume, a second fluid pump, which has a second pump chamber having a third volume and a second drive chamber separated therefrom by a second elastic separating element and having a fourth volume, an irrigation fluid line for conducting irrigation fluid to an inlet of the first pump chamber, through the pump chamber to an outlet of the first pump chamber and from there to a first connection which is designed to be coupled to a surgical instrument, an aspiration fluid line for conducting aspiration fluid from a second connection which is designed to be coupled to the surgical instrument, to an inlet of the second pump chamber, through the second pump chamber to an outlet of the second pump chamber, a first drive fluid line for conducting a first drive fluid to the first drive chamber, whereby the second volume is increased by means of a deformation of the first elastic separating element and at the same time the first volume can be reduced, a second drive fluid line for
  • the recording and processing of three or four pressure values and the use of a connecting line that directly connects the irrigation fluid line and the aspiration fluid line with each other enables an accurate assessment of the pressure values that actually occur with a first fluid pump in the irrigation fluid line and a second fluid pump in the aspiration fluid line with little effort. This means that it is no longer necessary for the first fluid pump and the second fluid pump to have almost identical properties, so that the requirements for the manufacture of the fluid pumps and the components coupled to them can be lower than before.
  • the connecting line makes it possible to obtain precise information about the fluid situation in the ophthalmic surgical system without the influence of a surgical instrument or a patient's eye.
  • the system preferably has a control unit which detects signals from the processing unit and is coupled to a first actuator in the first drive fluid line for controlling the first drive fluid and to a second actuator in the second drive fluid line for controlling the second drive fluid.
  • the first actuator enables a precise supply of the first drive fluid into the first drive chamber. This allows the supply of irrigation fluid from the first pump chamber to be precisely controlled. This also applies analogously to the second actuator and the second drive fluid line and second drive chamber and second pump chamber.
  • the processing unit is configured to determine a difference between the first pressure and the second pressure as a function of the first deflection position. With knowledge of such a pressure difference depending on the deflection position, it is possible to precisely set the desired pressure in the irrigation fluid line.
  • the processing unit is configured to process a difference between the fourth pressure and the third pressure depending on the second deflection position. With knowledge of such a pressure difference depending on the deflection position, it is possible to precisely set the desired pressure in the aspiration fluid line.
  • the processing unit is set up to process a difference between the second pressure and the third pressure as a function of a hydraulic resistance of at least part of the irrigation fluid line, the connecting line and at least part of the aspiration fluid line. If the amount of this pressure difference is divided by the amount of the hydraulic resistance in the lines mentioned, this results in an amount for the flow through the irrigation fluid line, connecting line and aspiration fluid line. Knowing the flow in the irrigation fluid line and at the same time in the aspiration fluid line is advantageous in order to be able to determine the required amount of fluid and to allow it to flow, for example during surgical treatment in the event of a leak in the eye.
  • the processing unit is configured to process the flow and a time derivative of the first deflection position.
  • the time derivative of the first deflection position corresponds to a speed in the movement of the first elastic separating element. If the flow and the associated speed of the first elastic separating element are processed, this enables precise control of the amount of irrigation fluid to be supplied by the first fluid pump and the pressure to be applied during a surgical treatment in which a rapid change in the flow or pressure in the irrigation fluid line suddenly occurs.
  • the processing unit may also be configured to process the flow and a time derivative of the second deflection position. If the flow and the associated speed of the second elastic separating element are processed, this enables precise control of the amount of aspiration fluid to be discharged by the second fluid pump and the pressure to be applied during a surgical procedure in which a rapid change in the flow or pressure in the aspiration fluid line suddenly occurs.
  • a method for controlling the ophthalmic surgical system described above comprises the following steps: Closing an outlet valve of the first pumping chamber and an inlet valve of the second pumping chamber,
  • the values determined by the processing unit are passed to a control unit which is coupled to a first actuator in the first drive fluid line for controlling the first drive fluid and to a second actuator in the second drive fluid line for controlling the second drive fluid.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of the ophthalmic surgical system with connectable components
  • Figure 2 is a first schematic diagram showing a signal curve of a first differential pressure as a function of measured values of a first displacement sensor
  • Figure 3 is a second schematic diagram showing a signal curve of a second differential pressure as a function of measured values of a second displacement sensor
  • Figure 4 is a third schematic diagram showing a signal curve of a third differential pressure as a function of measured values of the first displacement sensor; and Figure 5 is a fourth schematic diagram showing a signal curve of the third differential pressure as a function of measured values of the second displacement sensor.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of an ophthalmic surgical system 1.
  • the system 1 has a first fluid pump 2, which has a first pump chamber 3 with a first volume and a first drive chamber 5 with a second volume.
  • the first pump chamber 3 and the first drive chamber 5 are separated from each other by a first elastic separating element 4 such that no exchange of fluid from the first pump chamber 3 to the first drive chamber 5 or vice versa is possible.
  • the first elastic separating element 4 is firmly attached to its edge region in the first fluid pump 2. If the volume of the first pump chamber 3 is equal to the volume of the first drive chamber 5, the first elastic separating element 4 is in the horizontal position. If the first volume is larger than the second volume, the first elastic separating element 4 is in an extended position in which it can, for example, be essentially convex in shape, see Figure 1.
  • the first elastic separating element 4 can have any geometry and can also assume other positions if there is a volume difference between the first pump chamber 3 and the first drive chamber 5. The illustration in Figure 1 is only schematic and not drawn to scale.
  • the first elastic separating element 4 can have a first element in the center area, which is suitable for being detected without contact by means of a first displacement sensor 6.
  • the first displacement sensor 6 can be an inductive or capacitive displacement sensor.
  • the first displacement sensor 6 can be arranged on the edge of the fluid pump 2.
  • the first drive chamber 5 is connected to a first drive fluid line 7.
  • a first drive fluid 8 can be fed from a first drive fluid container 9 into the first drive chamber 5 as a function of a first actuator 10. This process is reversible, so that drive fluid can be fed back from the first drive chamber 5 along the drive fluid line 7 into the first drive fluid container 9.
  • the fluid pressure present in the drive fluid line 7 can be detected as the first pressure p1 by means of a first pressure sensor 11, which is preferably coupled to a connection on the drive fluid line 7.
  • the first pump chamber 3 can be fed with irrigation fluid 21 at its inlet 24.
  • the irrigation fluid 21 is contained in an irrigation fluid container 20, which can be coupled to the system 1 by means of an irrigation fluid line 22 via a third connection 19.
  • the irrigation fluid line 22 is then connected to the inlet 24 of the first fluid pump 2.
  • a supply or a blockage of the irrigation fluid 21 to the first fluid pump 2 can be achieved by means of a first inlet valve 23, wherein the first inlet valve 23 belongs to the first pump chamber 3, but does not have to be directly connected to the first pump chamber 3.
  • Filling the first pump chamber 3 with irrigation fluid 21 requires that a first outlet valve 26 arranged after a first outlet 25 is closed, wherein the first outlet valve 26 belongs to the first pump chamber 3, but does not have to be connected to the first pump chamber 3.
  • the ophthalmic surgical system 1 has a connection on the irrigation fluid line 22 for a second pressure sensor 28 immediately after the first outlet 25 of the first fluid pump 2, wherein the second pressure sensor 28 can detect a second pressure p2 present in the irrigation fluid line 22.
  • the first connection TI is designed to be coupled to a line of a surgical instrument 29 so that in the coupled state the irrigation fluid can flow to the surgical instrument 29 and be used for a surgical treatment.
  • the surgical instrument 29 can have a needle 30 from which irrigation fluid can flow.
  • the irrigation fluid 21 can be used in a phacoemulsification of a lens 32 of an eye 31.
  • lens particles are to be removed from the eye during phacoemulsification, they can be sucked out through the needle 30 along an aspiration fluid line 41.
  • the aspiration fluid line 41 is coupled to the ophthalmic surgical system 1 with a second connection 40, so that the aspiration fluid can reach a second inlet 44 of a second pump chamber 53 of a second fluid pump 52 after passing through an open second inlet valve 42, which is arranged in the aspiration fluid line 41.
  • the second inlet valve 42 is an inlet valve that belongs to the second pump chamber 53, but does not have to be directly connected to the second pump chamber 53.
  • a third pressure p3 in the aspiration fluid line 41 immediately upstream of the second inlet 44 of the second pump chamber 53 can be detected by means of a third pressure sensor 43 which is coupled to a connection on the aspiration fluid line 41 immediately upstream of the second inlet 44.
  • the second fluid pump 52 is constructed analogously to the first fluid pump 2. The second fluid pump
  • the second pump chamber 52 has a second pump chamber 53 and a second drive chamber 55 arranged adjacent thereto, which are separated from one another by a second elastic separating element 54.
  • the second elastic separating element 54 is firmly connected to the second fluid chamber 52 at its edge region.
  • the position of the second elastic separating element 54 can be detected by means of a second displacement sensor 56, which is arranged, for example, at the edge of the second pump chamber 52 or is brought into contact with it.
  • the second drive chamber 55 has a fourth volume.
  • the second drive chamber 55 can be filled or emptied with a second drive fluid 58 from a second drive fluid container 59 along a second drive fluid line 57.
  • the drive fluid flow is controlled by means of a second actuator 60.
  • a fourth pressure p4 can be detected by means of a fourth pressure sensor 61 which is coupled to the drive fluid line 57 by means of a connection.
  • the ophthalmic surgical system 1 further comprises a connecting line 48 which is designed to directly connect the irrigation fluid line 22 to the aspiration fluid line 41.
  • a first end 481 of the connecting line 48 can be connected to the first connection TI and a second end 482 of the connecting line 48 can be connected to the second connection 40, in which case the system 1 is designed such that no fluid can flow to a surgical instrument 29.
  • first end 481 of the connecting line 48 can be arranged between the connection on the irrigation fluid line 22 for the first pressure sensor 28 and the first connection TI, and the second end 482 of the connecting line 48 can be arranged between the second connection 40 and the connection on the aspiration fluid line 41 for the third pressure sensor 43, in which case the system is also set up so that no fluid can flow to the surgical instrument 29.
  • This embodiment is shown in Figure 1. It is also possible for the first end 481 of the connecting line 48 to be coupled to the irrigation fluid line 22 upstream of the first inlet 24 as viewed in the flow direction 90, and the other end 482 of the connecting line 48 to be arranged to the aspiration fluid line 41 downstream of the second outlet 45 as viewed in the flow direction 91. In this case, it must be ensured that no fluid flows downstream of the first outlet 25 in the flow direction 90 and no fluid flows toward the second inlet 44 in the flow direction 91. This can be achieved by closing the first outlet valve 26 and the second inlet valve 42.
  • the connecting line 48 is thus configured to connect the irrigation fluid line 22 to the aspiration fluid line 41, wherein the system 1 is configured to simultaneously prevent a fluidic connection to the surgical instrument 29.
  • the connecting line 48 acts as a direct connecting line or "short circuit line".
  • the system 1 is thus arranged such that between the irrigation fluid line 22 and the aspiration fluid line 41 there is no other direct connecting line in which fluid could flow along a "detour" or a line running parallel thereto.
  • irrigation fluid can flow into a connected surgical instrument 29 and out of the instrument 29 again as aspiration fluid.
  • the system 1 is set up so that no fluid can flow through the connecting line 48.
  • the system 1 is set up so that a flow of fluid through the connecting line 48 is only possible before or after a surgical treatment, but not during a surgical treatment.
  • An irrigation fluid line 22 is understood to mean a fluid line through which fluid can flow from the irrigation fluid container 20 to the third connection 19, from there to the first inlet 24 of the first fluid pump 2, then through the first pump chamber 3, from the first outlet 25 through the first outlet valve 26 to the first connection TI. If a surgical instrument 29 is connected, the irrigation fluid line 22 also includes the line up to the surgical instrument 29 up to an outlet of the surgical instrument 29.
  • An aspiration fluid line is understood to mean a fluid line through which fluid from a surgical instrument 29 possibly connected to the second connection 40 is supplied to the second connection 40, from there to the second inlet valve 42 and to the second inlet of the second pumping chamber 53, through the second pumping chamber 53 to the second outlet 45 to the second outlet valve 46 and from there to the aspiration fluid collection container 47.
  • the surgical system 1 additionally has a processing unit 70.
  • the processing unit 70 is configured to receive and process signals from the first pressure sensor 11 via a first signal line 71 and from the second pressure sensor 28 via a second signal line 72.
  • the processing unit 70 is configured to receive and process signals from the third pressure sensor 43 via a third signal line 73 and signals from the fourth pressure sensor 61 via a fourth signal line 74.
  • the processing unit 70 is configured to receive and process signals from the first displacement sensor 6 via a fifth signal line 75 and signals from the second displacement sensor 56 via a sixth signal line 76.
  • the processing unit 70 is connected to a control unit 80 of the ophthalmic surgical system 1, so that a result of the processing of the signals of the pressure sensors and displacement sensors can be used to control the first actuator 10 via a seventh signal line 81 and the second actuator 61 via an eighth signal line 82.
  • Figure 1 shows the ophthalmic surgical system 1 in which the irrigation fluid container 20 with irrigation fluid 21 and a part of the irrigation fluid line 22 are not coupled to the third connection 19.
  • the aspiration fluid collection container 47 with a part of the aspiration fluid line 41 is not coupled to the fourth connection 49.
  • the surgical handpiece 29 is not coupled to the first connection TI and the second connection 40.
  • the connecting line 48 is coupled with its first end 481 to the irrigation fluid line 22, and the second end 482 of the connecting line 48 is coupled to the aspiration fluid line 49.
  • the irrigation fluid container 20 with irrigation fluid 21 and the part of the irrigation fluid line 22 are coupled to the third connection 19.
  • the aspiration fluid collection container 47 is coupled to the part of the aspiration fluid line 41 with the fourth connection 49.
  • the surgical handpiece 29 is coupled to the first connection TI and the second connection 40.
  • the connecting line 48 is then not coupled with its first end 481 to the irrigation fluid line 22 and/or with its second end 482 to the aspiration fluid line 41.
  • the graphs shown in these figures were determined in the state in which the connecting line 48 connects the irrigation fluid line 22 and the aspiration fluid line 41 to one another and no fluid can flow to a surgical instrument 29.
  • the graphs represent calibration curves which can preferably be recorded before a surgical treatment.
  • the connecting line 48 directly connects the irrigation fluid line 22 to the aspiration fluid line 41 and no surgical handpiece is used, no particles of an emulsified eye lens 32 and other fluid originating from a patient's eye 31 flow in the aspiration fluid line. Instead, the irrigation fluid 21 from the irrigation fluid line 22 flows in the aspiration fluid line 41.
  • Figure 2 shows a first diagram 100 with a first graph 101 under the following conditions:
  • the first inlet valve 23 is closed; the first pump chamber 3 is filled with irrigation fluid 21; the first drive chamber 5 is not filled with any drive fluid 8; the first outlet valve 26 is open; the connecting line 48 connects the irrigation fluid line 22 to the aspiration fluid line 41; no fluid can flow to a surgical instrument; the second inlet valve 42 is open; the second pump chamber 53 contains no fluid; the second drive chamber 55 is completely filled with drive fluid 58; the second outlet valve 46 is closed; the first drive fluid 8 can flow from the first drive fluid container 9 into the first drive fluid line 7; drive fluid 58 can flow from the second drive chamber 55 to the second drive fluid container 59.
  • the first elastic separating element 4 and the second elastic separating element 54 are in a corresponding position, for example both separating elements 4 and 54 are initially convexly shaped, as shown in Figure 1.
  • the respective separating element is therefore symbolically drawn in a convex shape in the left part of the diagrams. In the middle part they are drawn in a relaxed horizontal position and in the right part in a concave position.
  • a difference Ap1 between the first pressure p1 and the second pressure p2 is shown on the ordinate.
  • the distance x1 detected by the first displacement sensor 6 is shown on the abscissa.
  • the left area 102 of the graph 101 shows difference values that are less than zero.
  • the first elastic separating element 4 and the second elastic separating element 54 are in a very strongly deformed convex position and have a high restoring force in the direction of a relaxed position. Only a relatively small amount of the first drive fluid 8 is required to press the irrigation fluid out of the first pump chamber 3 in the direction of the first outlet valve 26.
  • the elastic separating elements 4 and 54 are in an approximately horizontal position and are only slightly or not at all deformed and thus relatively relaxed.
  • the first pressure p1 for the first drive fluid 8 is almost equal to or identical to the second pressure p2 of the irrigation fluid.
  • the difference Ap1 is therefore almost or equal to zero in the central region 103 of the graph 101.
  • a force-displacement characteristic curve for the first elastic separating element 4 can thus be determined. It is useful to record the force-displacement characteristic curve for the entire travel of the elastic separating element 4. This corresponds to the situation that the pump chamber 3 is initially completely filled with irrigation fluid 21 and is completely emptied at the end of the movement of the separating element 4.
  • Figure 3 shows a second diagram 200 with a second graph 201 under the same conditions as those indicated above in Figure 2.
  • the ordinate shows a difference Ap2 between the fourth pressure p4 and the third pressure p3.
  • the abscissa shows the path x2 detected by the second path sensor 56.
  • the left-hand area 202 of the second graph 201 shows difference values that are less than zero.
  • the second elastic separating element 54 is strongly convexly deformed and has a high restoring force in the direction of a relaxed position. Therefore, a relatively low pressure must be applied in the second drive fluid line 57.
  • the fourth pressure p4 is therefore lower in magnitude than the third pressure p3 of the fluid flowing into the second pump chamber 53 at the second inlet 44.
  • the second elastic separating element 54 is in a position that is slightly or not at all deformed.
  • the fourth pressure p4 is almost equal to or is the same as the third pressure p3, so that the difference Ap2 is almost equal to or is equal to zero.
  • the first elastic separating element 4 and the second elastic separating element 54 are two different components. They can be manufactured with great precision, but are not identical. This also applies analogously to the first drive fluid line 7 and the second drive fluid line 57. Likewise, the first pressure sensor 11 and the fourth pressure sensor 43 are two different components that do not provide identical measured values. It is therefore to be expected that, when viewed more precisely, the first graph 101 does not run exactly the same as the second graph 201.
  • Figure 4 shows a third diagram 300 with a third graph 301.
  • the distance x1 detected by the first distance sensor 6 is shown on the abscissa.
  • the second pressure p2 is the pressure in the irrigation fluid line 22 immediately after the first outlet 25 of the first pump chamber 3
  • the third pressure p3 is the pressure in the aspiration fluid line 41 immediately before the second inlet 44 of the second pump chamber 53.
  • the section of the line between the connection of the second pressure sensor 28 to the first end 481 of the connecting line 48, the connecting line 48 to the second end 482 of the connecting line 48 and from there to the connection of the third pressure sensor 43 has a hydraulic resistance that is greater than zero. This causes the third pressure p3 to be slightly is lower than the second pressure p2. This applies to the entire travel of the first elastic separating element 4, so that the third graph 302 shows a differential pressure Ap3 along the entire path x1, which is positive. If this differential pressure Ap3 is divided by the hydraulic resistance R, this corresponds to the fluid flow through the said path.
  • Figure 5 shows a fourth diagram 400 with a fourth graph 401.
  • the distance x2 detected by the second displacement sensor 56 is shown on the abscissa.
  • the only difference from Figure 4 is that the pressure difference is not shown as a function of the first displacement sensor 6, but of the second displacement sensor 56. If this pressure difference is divided by the hydraulic resistance of the path from the connection of the second pressure sensor 28 to the third displacement sensor 43, this corresponds to the fluid flow through this path.
  • the hydraulic resistance R of a section which runs from the connection of the second pressure sensor 28 to the first end 481 of the connecting line 48, the connecting line 48 to the second end 482 of the connecting line 48 and from there to the connection of the third pressure sensor 43 is known and that the fluid flow Q along this section is also known.
  • Processing unit first signal line second signal line third signal line fourth signal line fifth signal line sixth signal line

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein ophthalmochirurgisches System und ein Verfahren zum Betreiben desselben, wobei das System aufweist: eine erste Fluidpumpe mit einer ersten Pumpkammer, einem ersten elastischen Trennelement und einer ersten Antriebskammer, eine zweite Fluidpumpe mit einer zweiten Pumpkammer, einem zweiten elastischen Trennelement und einer zweiten Antriebskammer, eine Irrigationsfluidleitung und eine Aspirationsfluidleitung, eine erste Antriebsfluidleitung zum Leiten eines ersten Antriebsfluids zu der ersten Antriebskammer, eine zweite Antriebsfluidleitung zum Leiten eines zweiten Antriebsfluids zu der zweiten Antriebskammer, einen ersten Wegsensor zum Erfassen einer ersten Auslenkungsposition des ersten elastischen Trennelementes, einen zweiten Wegsensor zum Erfassen einer zweiten Auslenkungsposition des zweiten elastischen Trennelementes, einen ersten Drucksensor zum Erfassen eines ersten Druckes in der ersten Antriebsfluid-Leitung, einen zweiten Drucksensor zum Erfassen eines zweiten Druckes am Ausgang der ersten Pumpkammer und/oder einen dritten Drucksensor zum Erfassen eines dritten Druckes am Eingang der zweiten Pumpkammer, einen vierten Drucksensor zum Erfassen eines vierten Druckes in der zweiten Antriebsfluid-Leitung, eine direkte Verbindungsleitung, welche eingerichtet ist, die Irrigationsfluidleitung mit der Aspirationsfluidleitung zu verbinden, eine Verarbeitungseinheit, welche eingerichtet ist, den ersten Druck, den zweiten Druck und/oder den dritten Druck, den vierten Druck in Abhängigkeit von der ersten Auslenkungsposition und der zweiten Auslenkungsposition zu verarbeiten.

Description

Die Erfindung betrifft ein ophthalmochirurgisches System und ein Verfahren zum Betreiben des ophthalmochirurgischen Systems.
Zur Behandlung einer Augenlinsentrübung, welcher in der Medizin als grauer Star bezeichnet wird, gibt es mehrere chirurgische Techniken. Die am weitesten verbreitete Technik ist die Phakoemulsifikation, bei der eine dünne Hohlnadel in die Augenlinse eingeführt und zu Ultraschallschwingungen angeregt wird. Die vibrierende Hohlnadel emulsifiziert in ihrer nächsten Umgebung die Linse derart, dass die entstehenden Linsenpartikel durch eine Leitung mittels einer Pumpe abgesaugt werden können. Dabei wird ein Spülfluid (Irrigationsfluid) zugeführt, wobei das Absaugen der Linsenpartikel und des Fluides durch eine Aspirationsfluidleitung erfolgt. Ist die Linse vollständig emulsifiziert und entfernt worden, kann in den leeren Kapselsack eine neue künstliche Linse eingesetzt werden, sodass ein derart behandelter Patient wieder ein gutes Sehvermögen erreichen kann.
Um die Zerkleinerung der Augenlinse mit dem Irrigationsfluid in einer gewünschten Menge und mit dem gewünschten Druck und auch das Absaugen von Aspirationsfluid in der gewünschten Menge und dem gewünschten Druck zu ermöglichen, können Fluidpumpen wie bei einem ophthalmochirurgischen System gemäß DE 10 2016 201 297 B3 eingesetzt werden. Dabei sind mehrere Fluidpumpen im Einsatz. Da es sich um mehrere Fluidpumpen handelt, die miteinander Zusammenwirken und eine Fluidpumpe prinzipiell nie vollkommen identisch mit einer anderen Fluidpumpe gefertigt werden kann, ist es möglich, dass die Fluidpumpen das zu fördernde Fluid nicht mit der gewünschten Genauigkeit fördern. Bereits kleine Abweichungen in der Genauigkeit der verwendeten Komponenten der Fluidpumpen können zu unerwünschten Abweichungen bezüglich des zu fördernden Fluides führen, sodass eine chirurgische Behandlung schwierig sein kann.
Die DE 10 2021 111 178 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidpumpe und ein ophthalmochirurgisches System mit einer Fluidpumpe.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein ophthalmochirurgisches System zu schaffen, mit dem zugeführtes Irrigationsfluid und abgeführtes Aspirationsfluid mit geringem Aufwand und dabei mit hoher Genauigkeit steuerbar ist. Ferner ist es eine Aufgabe, ein Verfahren zur Steuerung eines solchen ophthalmochirurgischen Systems zu schaffen, welches mit geringem Aufwand durchführbar ist. Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das ophthalmochirurgisches System weist auf: eine erste Fluidpumpe, welche eine ein erstes Volumen aufweisende erste Pumpkammer und eine mit einem ersten elastischen Trennelement davon getrennte erste Antriebskammer mit einem zweiten Volumen aufweist, eine zweite Fluidpumpe, welche eine ein drittes Volumen aufweisende zweite Pumpkammer und eine mit einem zweiten elastischen Trennelement davon getrennte zweite Antriebskammer mit einem vierten Volumen aufweist, eine Irrigationsfluidleitung zum Leiten von Irrigationsfluid zu einem Eingang der ersten Pumpkammer, durch die Pumpkammer hindurch zu einem Ausgang der ersten Pumpkammer und von dort zu einem ersten Anschluss, welcher eingerichtet ist, mit einem chirurgischen Instrument gekoppelt zu werden, eine Aspirationsfluidleitung zum Leiten von Aspirationsfluid von einem zweiten Anschluss, welcher eingerichtet ist, mit dem chirurgischen Instrument gekoppelt zu werden, zu einem Eingang der zweiten Pumpkammer, durch die zweite Pumpkammer hindurch zu einem Ausgang der zweiten Pumpkammer, eine erste Antriebsfluidleitung zum Leiten eines ersten Antriebsfluids zu der ersten Antriebskammer, wodurch sich mittels einer Verformung des ersten elastischen Trennelementes das zweite Volumen vergrößern und gleichzeitig das erste Volumen verkleinern lässt, eine zweite Antriebsfluidleitung zum Leiten eines zweiten Antriebsfluids zu der zweiten Antriebskammer, wodurch sich mittels einer Verformung des zweiten elastischen Trennelementes das vierte Volumen verkleinern und gleichzeitig das dritte Volumen vergrößern lässt, einen ersten Wegsensor zum Erfassen einer ersten Auslenkungsposition des ersten elastischen Trennelementes, einen zweiten Wegsensor zum Erfassen einer zweiten Auslenkungsposition des zweiten elastischen Trennelementes, einen ersten Drucksensor zum Erfassen eines ersten Druckes in der ersten Antriebsfluidleitung, einen zweiten Drucksensor zum Erfassen eines zweiten Druckes am Ausgang der ersten Pumpkammer, und/oder einen dritten Drucksensor zum Erfassen eines dritten Druckes am Eingang der zweiten Pumpkammer, einen vierten Drucksensor zum Erfassen eines vierten Druckes in der zweiten Antriebsfluidleitung, eine Verbindungsleitung, welche eingerichtet ist, die Irrigationsfluidleitung mit der Aspirationsfluidleitung direkt zu verbinden, eine Verarbeitungseinheit, welche eingerichtet ist, den ersten Druck, den zweiten Druck und/oder den dritten Druck, den vierten Druck jeweils in Abhängigkeit von der ersten Auslenkungsposition und der zweiten Auslenkungsposition zu verarbeiten.
Das Erfassen und Verarbeiten von drei oder vier Druckwerten und der Einsatz einer Verbindungsleitung, welche die Irrigationsfluidleitung und die Aspirationsfluidleitung direkt miteinander verbindet, ermöglicht mit geringem Aufwand eine genaue Bewertung über die sich tatsächlich einstellenden Druckwerte bei einer sich in der Irrigationsfluidleitung befindenden ersten Fluidpumpe und einer sich in der Aspirationsfluidleitung befindenden zweiten Fluidpumpe. Damit ist es nicht mehr erforderlich, dass die erste Fluidpumpe und die zweite Fluidpumpe über nahezu identische Eigenschaften verfügen müssen, sodass die Anforderungen an die Fertigung der Fluidpumpen und der mit ihnen gekoppelten Komponenten geringer ausfallen können als bisher. Die Verbindungsleitung ermöglicht es, dass ohne Einfluss eines chirurgischen Instrumentes und eines Patientenauges eine genaue Information über die fluidische Situation in dem ophthalmochirurgischen System erlangt werden kann.
Bevorzugt weist das System eine Steuerungseinheit auf, welche Signale der Verarbeitungseinheit erfasst und mit einem ersten Stellglied in der ersten Antriebsfluidleitung zum Steuern des ersten Antriebsfluids und mit einem zweiten Stellglied in der zweiten Antriebsfluidleitung zum Steuern des zweiten Antriebsfluids gekoppelt ist. Das erste Stellglied ermöglicht eine genaue Zufuhr von dem ersten Antriebsfluid in die erste Antriebskammer. Damit kann die Zufuhr von Irrigationsfluid aus der ersten Pumpkammer genau gesteuert werden. Dies gilt analog auch für das zweite Stellglied und die zweite Antriebsfluidleitung und zweite Antriebskammer und zweite Pumpkammer.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit eingerichtet ist, eine Differenz des ersten Druckes vom zweiten Druck in Abhängigkeit von der ersten Auslenkungsposition zu verarbeiten. Mit Kenntnis einer solchen Druckdifferenz je nach Auslenkungsposition ist es möglich, den gewünschten Druck in der Irrigationsfluidleitung genau einzustellen.
Bevorzugt ist die Verarbeitungseinheit eingerichtet, eine Differenz des vierten Druckes vom dritten Druck in Abhängigkeit von der zweiten Auslenkungsposition zu verarbeiten. Mit Kenntnis einer solchen Druckdifferenz je nach Auslenkungsposition ist es möglich, den gewünschten Druck in der Aspirationsfluidleitung genau einzustellen.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Verarbeitungseinheit eingerichtet ist, eine Differenz des zweiten Druckes vom dritten Druck in Abhängigkeit von einem hydraulischen Widerstand von mindestens einem Teil der Irrigationsfluidleitung, der Verbindungsleitung und mindestens einem Teil der Aspirationsfluidleitung zu verarbeiten. Wenn der Betrag diese Druckdifferenz durch den Betrag für den hydraulischen Widerstand in den genannten Leitungen dividiert wird, ergibt sich daraus ein Betrag für den Durchfluss durch die Irrigationsfluidleitung, Verbindungsleitung und Aspirationsfluidleitung. Die Kenntnis des Durchflusses in der Irrigationsfluidleitung und zeitgleich in der Aspirationsfluidleitung ist vorteilhaft, um zum Beispiel während einer chirurgischen Behandlung bei einer Leckage am Auge die erforderliche Fluidmenge bestimmen und nachströmen lassen zu können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit eingerichtet, den Durchfluss und eine zeitliche Ableitung der ersten Auslenkungsposition zu verarbeiten. Die zeitliche Ableitung der ersten Auslenkungsposition entspricht einer Geschwindigkeit in der Bewegung des ersten elastischen Trennelementes. Wenn der Durchfluss und die zugehörige Geschwindigkeit des ersten elastischen Trennelementes verarbeitet werden, ermöglicht dies bei einer chirurgischen Behandlung, bei der plötzlich eine schnelle Änderung des Durchflusses oder Druckes in der Irrigationsfluidleitung auftritt, eine genaue Steuerung der von der ersten Fluidpumpe zuzuführenden Menge und des anzulegenden Druckes von Irrigationsfluid.
Die Verarbeitungseinheit kann auch eingerichtet sein, den Durchfluss und eine zeitliche Ableitung der zweiten Auslenkungsposition zu verarbeiten. Wenn der Durchfluss und die zugehörige Geschwindigkeit des zweiten elastischen Trennelementes verarbeitet werden, ermöglicht dies bei einer chirurgischen Behandlung, bei der plötzlich eine schnelle Änderung des Durchflusses oder Druckes in der Aspirationsfluidleitung auftritt, eine genaue Steuerung der von der zweiten Fluidpumpe abzuführenden Menge und des anzulegenden Druckes von Aspirationsfluid.
Gemäß der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Steuerung des vorstehend beschriebenen ophthalmochirurgischen Systems folgende Schritte: Schließen eines Ausgangsventils der ersten Pumpkammer und eines Eingangsventils der zweiten Pumpkammer,
Füllen der ersten Pumpkammer mit Irrigationsfluid
Leeren der ersten Antriebskammer von dem ersten Antriebsfluid
Leeren der zweiten Pumpkammer von Aspirationsfluid
Füllen der zweiten Antriebskammer mit dem zweiten Antriebsfluid
Schließen eines Eingangsventils der ersten Pumpkammer und eines Ausgangsventils der zweiten Pumpkammer,
Zuführen des ersten Antriebsfluids in die erste Antriebskammer,
Verbinden der Irrigationsfluidleitung mit der Aspirationsfluidleitung mittels der Verbindungsleitung
Öffnen des Ausgangsventils der ersten Pumpkammer und des Eingangsventils der zweiten Pumpkammer
Abführen des zweiten Antriebsfluids aus der zweiten Antriebskammer,
Leeren der ersten Pumpkammer von Irrigationsfluid und Füllen der zweiten Pumpkammer mit diesem Irrigationsfluid,
Erfassen von Messwerten der ersten Auslenkungsposition des ersten Wegsensors, der zweiten Auslenkungsposition des zweiten Wegsensors, des ersten Druckes, des zweiten Druckes und/oder des dritten Druckes, des vierten Druckes, Zuführen der Messwerte zu der Verarbeitungseinheit.
Bevorzugt werden die von der Verarbeitungseinheit ermittelten Werte an eine Steuerungseinheit geleitet, welche mit einem ersten Stellglied in der ersten Antriebsfluidleitung zum Steuern des ersten Antriebsfluids und mit einem zweiten Stellglied in der zweiten Antriebsfluidleitung zum Steuern des zweiten Antriebsfluids gekoppelt ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden mit Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen erklärt, in welchen zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des ophthalmochirurgischen Systems mit anschließbaren Komponenten;
Figur 2 ein erstes schematisches Diagramm, welches einen Signalverlauf eines ersten Differenzdruckes in Abhängigkeit von Messwerten eines ersten Wegsensors zeigt;
Figur 3 ein zweites schematisches Diagramm, welches einen Signalverlauf eines zweiten Differenzdruckes in Abhängigkeit von Messwerten eines zweiten Wegsensors zeigt;
Figur 4 ein drittes schematisches Diagramm, welches einen Signalverlauf eines dritten Differenzdruckes in Abhängigkeit von Messwerten des ersten Wegsensors zeigt; und Figur 5 ein viertes schematisches Diagramm, welches einen Signalverlauf des dritten Differenzdruckes in Abhängigkeit von Messwerten des zweiten Wegsensors zeigt.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines ophthalmochirurgischen Systems 1. Das System 1 weist eine erste Fluidpumpe 2 auf, welche eine erste Pumpkammer 3 mit einem ersten Volumen und eine erste Antriebskammer 5 mit einem zweiten Volumen aufweist.
Die erste Pumpkammer 3 und die erste Antriebskammer 5 sind durch ein erstes elastisches Trennelement 4 voneinander so getrennt, dass kein Austausch von Fluid von der ersten Pumpkammer 3 zu der ersten Antriebskammer 5 oder umgekehrt möglich ist.
Das erste elastische Trennelement 4 ist an seinem Randbereich fest in der ersten Fluidpumpe 2 angebracht. Wenn das Volumen der ersten Pumpkammer 3 gleich dem Volumen der ersten Antriebskammer 5 ist, befindet sich das erste elastische Trennelement 4 in der horizontalen Lage. Wenn das erste Volumen größer als das zweite Volumen ist, ist das erste elastische Trennelement 4 in einer ausgedehnten Lage, bei der es z.B. im Wesentlichen konvex ausgeformt sein kann, vgl. Figur 1 . Das erste elastische Trennelement 4 kann eine beliebige Geometrie aufweisen und bei einer Volumendifferenz zwischen der ersten Pumpkammer 3 und der ersten Antriebskammer 5 auch andere Lagen einnehmen. Die Darstellung in Figur 1 ist nur schematisch und nicht maßstäblich gezeichnet.
Das erste elastische Trennelement 4 kann im Zentrumsbereich ein erstes Element aufweisen, welches geeignet ist, mittels eines ersten Wegsensors 6 berührungsfrei erfasst zu werden. Der erste Wegsensor 6 kann ein induktiver oder kapazitiver Wegsensor sein. Der erste Wegsensor 6 kann am Rand der Fluidpumpe 2 angeordnet sein.
Die erste Antriebskammer 5 ist mit einer ersten Antriebsfluidleitung 7 verbunden. Ein erstes Antriebsfluid 8 kann aus einem ersten Antriebsfluidbehälter 9 in Abhängigkeit von einem ersten Stellglied 10 in die erste Antriebskammer 5 zugeführt werden. Dieser Vorgang ist reversibel, sodass aus der ersten Antriebskammer 5 Antriebsfluid entlang der Antriebsfluidleitung 7 in den ersten Antriebsfluidbehälter 9 zurückgeleitet werden kann. Der in der Antriebsfluidleitung 7 vorhandene Fluiddruck kann als erster Druck p1 mittels eines ersten Drucksensors 11 erfasst werden, welcher bevorzugt mit einem Anschluss an der Antriebsfluidleitung 7 gekoppelt ist.
Die erste Pumpkammer 3 kann an ihrem Eingang 24 mit Irrigationsfluid 21 gespeist werden. Das Irrigationsfluid 21 ist in einem Irrigationsfluidbehälter 20 enthalten, welcher mittels einer Irrigationsfluidleitung 22 via eines dritten Anschlusses 19 an das System 1 gekoppelt werden kann. Die Irrigationsfluidleitung 22 ist dann mit dem Eingang 24 der ersten Fluidpumpe 2 verbunden. Eine Zufuhr oder eine Blockade des Irrigationsfluides 21 zur ersten Fluidpumpe 2 kann mittels eines ersten Eingangsventils 23 erreicht werden, wobei das erste Eingangsventil 23 zur ersten Pumpkammer 3 gehört, aber nicht unmittelbar mit der ersten Pumpkammer 3 verbunden sein muss. Das Befüllen der ersten Pumpkammer 3 mit Irrigationsfluid 21 erfordert, dass ein nach einem ersten Ausgang 25 angeordnetes erstes Ausgangsventil 26 geschlossen ist, wobei das erste Ausgangsventil 26 zur ersten Pumpkammer 3 gehört, aber nicht mit der ersten Pumpkammer 3 verbunden sein muss.
Wenn das erste Eingangsventil 23 geschlossen und das erste Ausgangsventil 26 geöffnet ist, kann durch Einströmen des ersten Antriebsfluids 8 in die erste Antriebskammer 5 das Irrigationsfluid 21 aus der ersten Pumpkammer 3 gedrückt und zum ersten Ausgang 25 in die Irrigationsfluidleitung 22 zu einem ersten Anschluss TI ausströmen. Das ophthalmochirurgische System 1 weist unmittelbar nach dem ersten Ausgang 25 der ersten Fluidpumpe 2 einen Anschluss an der Irrigationsfluidleitung 22 für einen zweiten Drucksensor 28 auf, wobei mit dem zweiten Drucksensor 28 ein in der Irrigationsfluidleitung 22 vorhandener zweiter Druck p2 erfasst werden kann. Der erste Anschluss TI ist eingerichtet, mit einer Leitung eines chirurgischen Instrumentes 29 gekoppelt zu werden, sodass im gekoppelten Zustand das Irrigationsfluid zum chirurgischen Instrument 29 strömen und für eine chirurgische Behandlung verwendet werden kann.
Das chirurgische Instrument 29 kann eine Nadel 30 aufweisen, aus welchem Irrigationsfluid auslaufen kann. Das Irrigationsfluid 21 kann bei einer Phakoemulsifikation einer Linse 32 eines Auges 31 verwendet werden.
Sollen bei einer Phakoemulsifikation Linsenpartikel aus dem Auge entfernt werden, lassen sich diese durch die Nadel 30 entlang einer Aspirationsfluidleitung 41 absaugen. Die Aspirationsfluidleitung 41 ist dazu mit einem zweiten Anschluss 40 mit dem ophthalmochirurgischen System 1 gekoppelt, sodass das Aspirationsfluid nach Passieren eines geöffneten zweiten Eingangsventils 42, welches in der Aspirationsfluidleitung 41 angeordnet ist, zu einem zweiten Eingang 44 einer zweiten Pumpkammer 53 einer zweiten Fluidpumpe 52 gelangen kann. Das zweite Eingangsventil 42 ist ein Eingangsventil, das zur zweiten Pumpkammer 53 gehört, aber nicht unmittelbar mit der zweiten Pumpkammer 53 verbunden sein muss. Ein dritter Druck p3 in der Aspirationsfluidleitung 41 unmittelbar vor dem zweiten Eingang 44 der zweiten Pumpkammer 53 kann mittels eines dritten Drucksensors 43 erfasst werden, welcher unmittelbar vor dem zweiten Eingang 44 mit einem Anschluss an der Aspirationsfluidleitung 41 gekoppelt ist. Die zweite Fluidpumpe 52 ist analog zur ersten Fluidpumpe 2 aufgebaut. Die zweite Fluidpumpe
52 weist eine zweite Pumpkammer 53 und eine dazu benachbart angeordnete zweite Antriebskammer 55 auf, welche voneinander durch ein zweites elastisches Trennelement 54 getrennt sind. Das zweite elastische Trennelement 54 ist an seinem Randbereich fest mit der zweiten Fluidkammer 52 verbunden. Die Position des zweiten elastischen Trennelementes 54 kann mittels eines zweiten Wegsensors 56 erfasst werden, welcher zum Beispiel am Rand der zweiten Pumpkammer 52 angeordnet ist oder mit dieser in Kontakt gebracht ist. Die zweite Pumpkammer
53 weist ein drittes Volumen auf, und die zweite Antriebskammer 55 weist ein viertes Volumen auf.
Die zweite Antriebskammer 55 kann mit einem zweiten Antriebsfluid 58 aus einem zweiten Antriebsfluidbehälter 59 entlang einer zweiten Antriebsfluidleitung 57 befüllt oder entleert werden. Die Steuerung der Antriebsfluidströmung erfolgt mittels eines zweiten Stellgliedes 60. Ein vierter Druck p4 kann mittels eines vierten Drucksensors 61 erfasst werden, der mit der Antriebsfluidleitung 57 mittels eines Anschlusses gekoppelt ist.
Wenn Antriebsfluid aus der zweiten Antriebskammer 55 in Richtung zum Antriebsfluidbehälter 59 befördert wird, kann aufgrund des Druckausgleichs Aspirationsfluid in die zweite Pumpkammer 53 einströmen. Wenn ein nach einem zweiten Ausgang 45 der zweiten Fluidpumpe 52 und in der Aspirationsfluidleitung 41 angeordnetes zweites Ausgangsventil 46 geschlossen ist, nimmt das dritte Volumen der zweiten Pumpkammer 53 beim Einströmen von Aspirationsfluid zu, wobei das vierte Volumen der zweiten Antriebskammer gleichzeitig abnimmt. Das zweite Ausgangsventil gehört zur zweiten Pumpkammer 53, muss aber nicht mit der zweiten Pumpkammer 53 direkt verbunden sein. Das zweite elastische Trennelement 54 verformt sich dabei. Wenn das zweite Eingangsventil 42 geschlossen und das zweite Ausgangsventil 46 geöffnet ist, kann durch Befüllen der zweiten Antriebskammer 55 mit Antriebsfluid 58 das in der zweiten Pumpkammer 53 befindliche Aspirationsfluid in die Aspirationsfluidleitung 41 und anschließend in einen Antriebsfluid-Sammelbehälter 47 strömen.
Das ophthalmochirurgische System 1 weist ferner eine Verbindungsleitung 48 auf, welche eingerichtet ist, die Irrigationsfluidleitung 22 mit der Aspirationsfluidleitung 41 direkt zu verbinden. Ein erstes Ende 481 der Verbindungsleitung 48 kann am ersten Anschluss TI und ein zweites Ende 482 der Verbindungsleitung 48 kann am zweiten Anschluss 40 angeschlossen sein, wobei dann das System 1 so eingerichtet ist, dass kein Fluid zu einem chirurgischen Instrument 29 strömen kann. Alternativ dazu kann das erste Ende 481 der Verbindungsleitung 48 zwischen dem Anschluss an der Irrigationsfluidleitung 22 für den ersten Drucksensor 28 und dem ersten Anschluss TI angeordnet sein, und das zweite Ende 482 der Verbindungsleitung 48 kann zwischen dem zweiten Anschluss 40 und dem Anschluss an der Aspirationsfluidleitung 41 für den dritten Drucksensor 43 angeordnet sein, wobei dann ebenfalls das System eingerichtet ist, dass kein Fluid zu dem chirurgischen Instrument 29 strömen kann. Diese Ausführungsform ist in Figur 1 dargestellt. Ebenso ist es möglich, dass das erste Ende 481 der Verbindungsleitung 48 mit der Irrigationsfluidleitung 22 in Strömungsrichtung 90 gesehen vor dem ersten Eingang 24 gekoppelt ist, und das andere Ende 482 der Verbindungsleitung 48 mit der Aspirationsfluidleitung 41 in Strömungsrichtung 91 gesehen nach dem zweiten Ausgang 45 angeordnet ist. In diesem Fall muss sichergestellt sein, dass in Strömungsrichtung 90 kein Fluid nach dem ersten Ausgang 25 strömt und in Strömungsrichtung 91 kein Fluid zum zweiten Eingang 44 hin strömt. Dies kann dadurch erreicht werden, indem das erste Ausgangsventil 26 und das zweite Eingangsventil 42 geschlossen sind.
Die Verbindungsleitung 48 ist somit eingerichtet, die Irrigationsfluidleitung 22 mit der Aspirationsfluidleitung 41 zu verbinden, wobei das System 1 eingerichtet ist, gleichzeitig eine fluidische Verbindung zu dem chirurgischen Instrument 29 zu verhindern.
Die Verbindungsleitung 48 wirkt als eine direkte Verbindungsleitung oder „Kurzschlussleitung". Das System 1 ist somit eingerichtet, dass zwischen der Irrigationsfluidleitung 22 und der Aspirationsfluidleitung 41 keine andere direkte Verbindungsleitung vorhanden ist, in welcher Fluid entlang eines „Umweges" oder einer parallel dazu verlaufenden Leitung strömen könnte.
Während einer ophthalmochirurgischen Behandlung kann Irrigationsfluid in ein angeschlossenes chirurgisches Instrument 29 hinein und als Aspirationsfluid aus dem Instrument 29 wieder heraus strömen. In diesem Fall ist das System 1 eingerichtet, dass kein Fluid durch die Verbindungsleitung 48 hindurchströmen kann. Das System 1 ist eingerichtet, dass ein Durchfluss von Fluid durch die Verbindungsleitung 48 nur vor oder nach einer chirurgischen Behandlung, aber nicht während einer chirurgischen Behandlung möglich ist.
Unter einer Irrigationsfluidleitung 22 wird eine Fluidleitung verstanden, durch welche Fluid von dem Irrigationsfluidbehälter 20 zum dritten Anschluss 19, von dort zum ersten Eingang 24 der ersten Fluidpumpe 2, dann durch die erste Pumpkammer 3, aus dem ersten Ausgang 25 durch das erste Ausgangsventil 26 zum ersten Anschluss TI strömen kann. Wenn ein chirurgisches Instrument 29 angeschlossen ist, beinhaltet die Irrigationsfluidleitung 22 auch die Leitung bis zu dem chirurgischen Instrument 29 bis zu einem Auslass des chirurgischen Instrumentes 29.
Unter einer Aspirationsfluidleitung wird eine Fluidleitung verstanden, durch welche Fluid von einem eventuell an dem zweiten Anschluss 40 angeschlossenen chirurgischen Instrument 29 zu dem zweiten Anschluss 40, von dort zu dem zweiten Eingangsventil 42 und zum zweiten Eingang der zweiten Pumpkammer 53, durch die zweite Pumpkammer 53 hindurch zum zweiten Ausgang 45 bis zum zweiten Ausgangsventil 46 und von dort zum Aspirationsfluid-Sammelbehälter 47 strömen kann.
Das chirurgische System 1 weist zusätzliche eine Verarbeitungseinheit 70 auf. Die Verarbeitungseinheit 70 ist eingerichtet, Signale von dem ersten Drucksensor 11 via einer ersten Signalleitung 71 und von dem zweiten Drucksensor 28 via einer zweiten Signalleitung 72 zu empfangen und zu verarbeiten. Zusätzlich ist die Verarbeitungseinheit 70 eingerichtet, Signale von dem dritten Drucksensor 43 via einer dritten Signalleitung 73 und Signale von dem vierten Drucksensor 61 via einer vierten Signalleitung 74 zu empfangen und zu verarbeiten. Zudem ist die Verarbeitungseinheit 70 eingerichtet, Signale von dem ersten Wegsensor 6 via einer fünften Signalleitung 75 und Signale von dem zweiten Wegsensor 56 via einer sechsten Signalleitung 76 zu empfangen und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit 70 ist mit einer Steuerungseinheit 80 des ophthalmochirurgischen Systems 1 verbunden, sodass ein Ergebnis der Verarbeitung der Signale der Drucksensoren und Wegsensoren verwendet werden kann, um das erste Stellglied 10 via einer siebten Signalleitung 81 und das zweite Stellglied 61 via einer achten Signalleitung 82 anzusteuern.
Figur 1 zeigt das ophthalmochirurgische System 1 , bei dem der Irrigationsfluidbehälter 20 mit Irrigationsfluid 21 und einem Teil der Irrigationsfluidleitung 22 nicht mit dem dritten Anschluss 19 gekoppelt sind. Außerdem ist der Aspirationsfluid-Sammelbehälter 47 mit einem Teil der Aspirationsfluidleitung 41 nicht mit dem vierten Anschluss 49 gekoppelt. Das chirurgische Handstück 29 ist nicht mit dem ersten Anschluss TI und dem zweiten Anschluss 40 gekoppelt. Es ist jedoch die Verbindungsleitung 48 mit ihrem ersten Ende 481 mit der Irrigationsfluidleitung 22 gekoppelt, und das zweite Ende 482 der Verbindungsleitung 48 ist mit der Aspirationsfluidleitung 49 gekoppelt.
Wenn eine chirurgische Behandlung wie eine Phakoemulsifikation durchgeführt werden soll, sind der Irrigationsfluidbehälter 20 mit Irrigationsfluid 21 und dem Teil der Irrigationsfluidleitung 22 mit dem dritten Anschluss 19 gekoppelt. Ebenso ist der Aspirationsfluid-Sammelbehälter 47 mit dem Teil der Aspirationsfluidleitung 41 mit dem vierten Anschluss 49 gekoppelt. Zudem ist das chirurgische Handstück 29 mit dem ersten Anschluss TI und dem zweiten Anschluss 40 gekoppelt. Die Verbindungsleitung 48 ist dann aber nicht mit ihrem ersten Ende 481 mit der Irrigationsfluidleitung 22 und/oder mit ihrem zweiten Ende 482 mit der Aspirationsfluidleitung 41 gekoppelt. Die Verarbeitung der Signale der Drucksensoren und Wegsensoren wird nachfolgend mit Hilfe der Figuren 2 bis 5 erläutert. Die in diesen Figuren gezeigten Graphen sind in dem Zustand ermittelt worden, in dem die Verbindungsleitung 48 die Irrigationsfluidleitung 22 und die Aspirationsfluidleitung 41 miteinander verbindet und kein Fluid zu einem chirurgischen Instrument 29 strömen kann. Die Graphen stellen Kalibrierkurven dar, welche bevorzugt vor einer chirurgischen Behandlung aufgenommen werden können.
Wenn die Verbindungsleitung 48 die Irrigationsfluidleitung 22 mit der Aspirationsfluidleitung 41 direkt verbindet und kein chirurgisches Handstück zum Einsatz kommt, strömen in der Aspirationsfluidleitung keine Partikel einer emulsifizierten Augenlinse 32 und anderes Fluid, welches aus einem Auge 31 eines Patienten stammt. Stattdessen strömt in der Aspirationsfluidleitung 41 dann das Irrigationsfluid 21 aus der Irrigationsfluidleitung 22.
Figur 2 zeigt ein erstes Diagramm 100 mit einem ersten Graphen 101 bei folgenden Bedingungen:
Das erste Eingangsventil 23 ist geschlossen; die erste Pumpkammer 3 ist mit Irrigationsfluid 21 gefüllt; die erste Antriebskammer 5 ist mit keinem Antriebsfluid 8 gefüllt; das erste Ausgangsventil 26 ist geöffnet; die Verbindungsleitung 48 verbindet die Irrigationsfluidleitung 22 mit der Aspirationsfluidleitung 41 ; es kann kein Fluid zu einem chirurgischen Instrument strömen; das zweite Eingangsventil 42 ist geöffnet; die zweite Pumpkammer 53 enthält kein Fluid; die zweite Antriebskammer 55 ist mit Antriebsfluid 58 vollständig gefüllt; das zweite Ausgangsventil 46 ist geschlossen; das erste Antriebsfluid 8 kann vom ersten Antriebsfluidbehälter 9 in die erste Antriebsfluidleitung 7 strömen; aus der zweiten Antriebskammer 55 kann Antriebsfluid 58 zum zweiten Antriebsfluidbehälter 59 strömen.
Das erste elastische Trennelement 4 und das zweite elastische Trennelement 54 befinden sich in einer entsprechenden Lage, zum Beispiel sind beide Trennelemente 4 und 54 anfangs konvex ausgeformt, wir dies in Figur 1 gezeigt ist. In den Figuren 2 bis 5 sind daher im linken Teil der Diagramme symbolisch das jeweilige Trennelement in konvexer Form gezeichnet. Im jeweils mittleren Teil sind sie in entspannter horizontaler Lage und im jeweils rechten Teil in konkaver Lage gezeichnet. In dem Diagramm 100 ist auf der Ordinate eine Differenz Ap1 des ersten Druckes p1 von dem zweiten Druck p2 dargestellt. Auf der Abszisse ist der von dem ersten Wegsensor 6 erfasste Weg x1 dargestellt. Der linke Bereich 102 des Graphen 101 zeigt Differenzwerte, welche kleiner als null sind. Dies kann wie folgt erklärt werden: Das erste elastische Trennelement 4 und das zweite elastische Trennelement 54 sind in einer sehr stark verformten konvexen Lage und besitzen eine hohe Rückstellkraft in Richtung zu einer entspannten Lage. Nur eine relativ geringe Menge von dem ersten Antriebsfluid 8 ist nötig, um das Irrigationsfluid aus der ersten Pumpkammer 3 in Richtung zum ersten Ausgangsventil 26 herauszudrücken. Der erste Druck p1 ist daher etwas geringer als der zweite Druck p2, sodass die Differenz Ap1 = p1 - p2 negativ ist.
In einem mittleren Bereich 103 des Graphen 101 befinden sich die elastischen Trennelemente 4 und 54 in einer ungefähr horizontalen Lage und sind nur wenig oder gar nicht verformt und somit relativ entspannt. In diesem Fall entspricht der erste Druck p1 für das erste Antriebsfluid 8 nahezu oder ist identisch mit dem zweiten Druck p2 des Irrigationsfluids. Die Differenz Ap1 ist daher im mittleren Bereich 103 des Graphen 101 nahezu oder gleich null.
In einem rechten Bereich 104 des ersten Graphen 101 verlaufen die Werte oberhalb der Nulllinie. Es muss relativ viel Druck durch das erste Antriebsfluid 8 auf das erste elastische Trennelement 4 ausgeübt werden, um dieses Trennelement 4 in eine relativ stark konkav verformte Lage zu bringen. In dieser Situation strömt Irrigationsfluid 21 mit geringerem Druck aus dem ersten Ausgang 25 heraus. Die Differenz Ap1 = p1 - p2 ist somit positiv.
Wenn die Druckdifferenz Ap1 mit der projizierten Querschnittsfläche der ersten Pumpkammer 3 multipliziert wird, ergibt sich daraus eine Druckkraft. Mittels des ersten Graphen 101 kann somit eine Kraft-Weg-Kennlinie für das erste elastische Trennelement 4 ermittelt werden. Es ist sinnvoll, die Kraft-Weg-Kennlinie für den gesamten Stellweg des elastischen Trennelementes 4 aufzunehmen. Dies entspricht der Situation, dass anfangs die Pumpkammer 3 vollständig mit Irrigationsfluid 21 gefüllt und am Ende der Bewegung des Trennelementes 4 vollständig entleert ist.
Figur 3 zeigt ein zweites Diagramm 200 mit einem zweiten Graphen 201 unter den gleichen Bedingungen, wie sie oben bei Figur 2 angegeben sind. Auf der Ordinate ist eine Differenz Ap2 des vierten Druckes p4 von dem dritten Druck p3 dargestellt. Auf der Abszisse ist der von dem zweiten Wegsensor 56 erfasste Weg x2 dargestellt. Der linke Bereich 202 des zweiten Graphen 201 zeigt Differenzwerte, welche kleiner als null sind. Das zweite elastische Trennelement 54 ist stark konvex verformt und hat eine hohe Rückstellkraft in Richtung zu einer entspannten Lage. Daher muss in der zweiten Antriebsfluidleitung 57 ein relativ niedriger Druck angelegt werden. Der vierte Druck p4 ist daher im Betrag niedriger als der dritte Druck p3 des am zweiten Eingang 44 in die zweite Pumpkammer 53 einströmenden Fluids. Somit ist Ap2 = p4 - p3 negativ, siehe linker Bereich 202 des Graphen 201.
Im mittleren Bereich 203 des zweiten Graphen 201 befindet sich das zweite elastische Trennelement 54 in einer wenig oder gar nicht verformten Lage. Somit entspricht der vierte Druck p4 nahezu oder ist gleich dem dritten Druck p3, sodass die Differenz Ap2 nahezu oder gleich null ist.
Im rechten Bereich 204 des zweiten Graphen 201 verlaufen die Werte oberhalb der Nulllinie. Auf das zweite elastische Trennelement 54 muss, um dieses in eine konkave Form zu bringen, ein relativ starker Unterdrück in der zweiten Antriebsfluidleitung 57 angelegt werden. Da der dritte Druck p3 ebenfalls ein Unterdrück ist, ist Ap2 = p4 - p3 somit positiv.
Durch Multiplikation der zweiten Druckdifferenz mit der projizierten Querschnittsfläche der zweiten Pumpkammer 53 ergibt sich eine Druckkraft. Somit ist es möglich, eine Kraft-Weg- Kennlinie für das zweite elastische Druckelement 54 zu ermitteln.
Das erste elastische Trennelement 4 und das zweite elastische Trennelement 54 sind zwei unterschiedliche Bauteile. Sie können mit großer Präzision gefertigt sein, sind aber nicht identisch. Dies gilt analog auch für die erste Antriebsfluidleitung 7 und die zweite Antriebsfluidleitung 57. Genauso sind der erste Drucksensor 11 und der vierte Drucksensor 43 zwei unterschiedliche Bauteile, welche nicht identische Messwerte abgeben. Es ist daher zu erwarten, dass bei genauer Darstellung der erste Graph 101 nicht genau gleich zu dem zweiten Graphen 201 verläuft.
Figur 4 zeigt ein drittes Diagramm 300 mit einem dritten Graphen 301 . In dem Diagramm 300 ist auf der Ordinate eine Differenz Ap3 des zweiten Druckes p2 von dem dritten Druck p3 dargestellt, also Ap3 = p2 - p3. Auf der Abszisse ist der von dem ersten Wegsensor 6 erfasste Weg x1 dargestellt.
Der zweite Druck p2 ist der Druck in der Irrigationsfluidleitung 22 unmittelbar nach dem ersten Ausgang 25 der ersten Pumpkammer 3, der dritte Druck p3 ist der Druck in der Aspirationsfluidleitung 41 unmittelbar vor dem zweiten Eingang 44 der zweiten Pumpkammer 53. Die Strecke der Leitung zwischen dem Anschluss des zweiten Drucksensors 28 bis zum ersten Ende 481 der Verbindungsleitung 48, die Verbindungsleitung 48 bis zu dem zweiten Ende 482 der Verbindungsleitung 48 und von dort bis zum Anschluss des dritten Drucksensors 43 weist einen hydraulischen Widerstand auf, der größer als null ist. Dies bewirkt, dass der dritte Druck p3 etwas niedriger als der zweite Druck p2 ist. Dies gilt für den gesamten Stellweg des ersten elastischen Trennelementes 4, sodass der dritte Graph 302 einen Differenzdruck Ap3 entlang der gesamten Wegstrecke x1 zeigt, welcher positiv ist. Wird dieser Differenzdruck Ap3 durch den hydraulischen Widerstand R dividiert, entspricht dies dem Fluid-Durchfluss durch die genannte Strecke.
Figur 5 zeigt ein viertes Diagramm 400 mit einem vierten Graphen 401. Bei diesem Diagramm 400 ist auf der Ordinate die Differenz Ap3 des zweiten Druckes p2 von dem dritten Druck p3 dargestellt, also Ap3 = p2 - p3. Auf der Abszisse ist der von dem zweiten Wegsensor 56 erfasste Weg x2 dargestellt. Der einzige Unterschied zu Figur 4 besteht somit darin, dass die Druckdifferenz nicht in Abhängigkeit vom ersten Wegsensor 6, sondern vom zweiten Wegsensor 56 dargestellt ist. Wenn diese Druckdifferenz durch den hydraulischen Widerstand der Strecke vom Anschluss des zweiten Drucksensors 28 bis zum dritten Wegsensor 43 dividiert wird, entspricht dies dem Fluid-Durchfluss durch diese Strecke.
Es ist möglich, dass der hydraulische Widerstand R einer Strecke, welche von dem Anschluss des zweiten Drucksensors 28 bis zum ersten Ende 481 der Verbindungsleitung 48, die Verbindungsleitung 48 bis zu dem zweiten Ende 482 der Verbindungsleitung 48 und von dort bis zum Anschluss des dritten Drucksensors 43 verläuft, bekannt ist und auch der Fluid-Durchfluss Q entlang dieser Strecke bekannt ist. Dann kann auf entweder den zweiten Drucksensor 28 oder den dritten Drucksensor 43 verzichtet werden. Wenn der zweite Drucksensor 28 vorhanden ist und ein zweiter Druck p2 vorliegt, jedoch kein dritter Drucksensor 43 oder dritter Druck p3 bekannt ist, berechnet sich der dritte Druck zu p3 = p2 - Q * R. Der dritte Druck p3 liegt dann nicht als Messwert, sondern als Rechenwert vor, welcher von der Verarbeitungseinheit 70 ermittelt werden kann. Wenn jedoch der dritte Drucksensor 43 und der zugehörige dritte Druck p3 bekannt ist, hingegen kein zweiter Drucksensor 28 vorhanden ist oder kein zweiter Druck p2 vorliegt, berechnet sich der zweite Druck zu p2 = p3 + Q * R, wobei dieser zweite Druck von der Verarbeitungseinheit 70 ermittelt werden kann.
Mit dem System 1 ist es somit möglich, mit der einmaligen Bewegung des ersten elastischen Trennelementes 4 von einer gefüllten ersten Pumpkammer 3 zu einer entleerten ersten Pumpkammer 3 die Federkennlinie des ersten elastischen Trennelementes 4 und den zugehörigen Durchfluss durch die Irrigationsfluidleitung 22 für eine Kalibrierung zu ermitteln. Dies gilt analog auch für das zweite elastische Trennelement 54. Da diese Kalibrierung für das erste elastische Trennelement 4 und das zweite elastische Trennelement 54 gleichzeitig erfolgen kann, können nach nur einem einmaligen Bewegungsablauf von der gefüllten erste Pumpkammer 3 bis zu der entleerten ersten Pumpkammer 3 bzw. entleerten zweiten Pumpkammer 53 bis gefüllten zweiten Pumpkammer 53 vier Kennlinien ermittelt werden. Dies bedeutet einen deutlichen Zeitgewinn im Vergleich zu herkömmlichen Kalibrierverfahren, bei denen jede Pumpkammer einzeln und zeitlich nacheinander kalibriert werden muss.
Bezugszeichen
1 Ophthalmochirurgisches System
2 erste Fluidpumpe
3 erste Pumpkammer
4 erstes elastisches Trennelement
5 erste Antriebskammer
6 erster Wegsensor
7 erste Antriebsfluidleitung
8 erstes Antriebsfluid
9 erster Antriebsfluidbehälter
10 erstes Stellglied
11 erster Drucksensor
19 dritter Anschluss
20 Irrigationsfluidbehälter
21 Irrigationsfluid
22 Irrigationsfluidleitung
23 erstes Eingangsventil der ersten Pumpkammer
24 erster Eingang der ersten Pumpkammer
25 erster Ausgang der ersten Pumpkammer
26 erstes Ausgangsventil der ersten Pumpkammer
TI erster Anschluss
28 zweiter Drucksensor
29 chirurgisches Instrument
30 Hohlnadel
31 Auge
32 Linse
40 zweiter Anschluss
41 Aspirationsfluidleitung
42 zweites Eingangsventil der zweiten Pumpkammer
43 dritter Drucksensor
44 zweiter Eingang der zweiten Pumpkammer
45 zweiter Ausgang der zweiten Pumpkammer
46 zweites Ausgangsventil der zweiten Pumpkammer
47 Aspirationsfluid-Sammelbehälter
48 Verbindungsleitung erstes Ende der Verbindungsleitung zweites Ende der Verbindungsleitung vierter Anschluss zweite Fluidpumpe zweite Pumpkammer zweites elastisches Trennelement zweite Antriebskammer zweiter Wegsensor zweite Antriebsfluidleitung zweites Antriebsfluid zweiter Antriebsfluidbehälter zweites Stellglied vierter Drucksensor
Verarbeitungseinheit erste Signalleitung zweite Signalleitung dritte Signalleitung vierte Signalleitung fünfte Signalleitung sechste Signalleitung
Steuerungseinheit siebte Signalleitung achte Signalleitung
Strömungsrichtung Strömungsrichtung erstes Diagramm erster Graph linker Bereich des ersten Graphen mittlerer Bereich des ersten Graphen rechter Bereich des ersten Graphen 200 zweites Diagramm
201 zweiter Graph
202 linker Bereich des zweiten Graphen
203 mittlerer Bereich des zweiten Graphen
204 rechter Bereich des zweiten Graphen
300 drittes Diagramm
301 dritter Graph
400 viertes Diagramm
401 vierter Graph
P1 erster Druck
P2 zweiter Druck p3 dritter Druck
P4 vierter Druck
Ap1 erster Differenzdruck
Ap2 zweiter Differenzdruck
Ap3 dritter Differenzdruck
Q Fluiddurchfluss
R hydraulischer Widerstand

Claims

1. Ophthalmochirurgisches System (1), aufweisend: eine erste Fluidpumpe (2), welche eine ein erstes Volumen aufweisende erste Pumpkammer (3) und eine mit einem ersten elastischen Trennelement (4) davon getrennte erste Antriebskammer (5) mit einem zweiten Volumen aufweist, eine zweite Fluidpumpe (52), welche eine ein drittes Volumen aufweisende zweite Pumpkammer (53) und eine mit einem zweiten elastischen Trennelement (54) davon getrennte zweite Antriebskammer (55) mit einem vierten Volumen aufweist, eine Irrigationsfluidleitung (22) zum Leiten von Irrigationsfluid (21) zu einem Eingang (24) der ersten Pumpkammer (3), durch die Pumpkammer (3) hindurch zu einem Ausgang (25) der ersten Pumpkammer (3) und von dort zu einem ersten Anschluss (27), welcher eingerichtet ist, mit einem chirurgischen Instrument (29) gekoppelt zu werden, eine Aspirationsfluidleitung (41) zum Leiten von Aspirationsfluid von einem zweiten Anschluss (40), welcher eingerichtet ist, mit dem chirurgischen Instrument (29) gekoppelt zu werden, zu einem Eingang (44) der zweiten Pumpkammer (53), durch die zweite Pumpkammer (53) hindurch zu einem Ausgang (45) der zweiten Pumpkammer (53), eine erste Antriebsfluidleitung (7) zum Leiten eines ersten Antriebsfluids (8) zu der ersten Antriebskammer (5), wodurch sich mittels einer Verformung des ersten elastischen Trennelementes (4) das zweite Volumen vergrößern und gleichzeitig das erste Volumen verkleinern lässt, eine zweite Antriebsfluidleitung (57) zum Leiten eines zweiten Antriebsfluids (58) zu der zweiten Antriebskammer (59), wodurch sich mittels einer Verformung des zweiten elastischen Trennelementes (54) das vierte Volumen verkleinern und gleichzeitig das dritte Volumen vergrößern lässt, einen ersten Wegsensor (6) zum Erfassen einer ersten Auslenkungsposition (x1) des ersten elastischen Trennelementes (4), einen zweiten Wegsensor (56) zum Erfassen einer zweiten Auslenkungsposition (x2) des zweiten elastischen Trennelementes (54), einen ersten Drucksensor (11) zum Erfassen eines ersten Druckes (p1) in der ersten Antriebsfluidleitung (7), einen zweiten Drucksensor (28) zum Erfassen eines zweiten Druckes (p2) am Ausgang der ersten Pumpkammer (3), und/oder einen dritten Drucksensor (43) zum Erfassen eines dritten Druckes (p3) am Eingang der zweiten Pumpkammer (53), einen vierten Drucksensor (61) zum Erfassen eines vierten Druckes (p4) in der zweiten Antriebsfluidleitung (57), eine Verbindungsleitung (48), welche eingerichtet ist, die Irrigationsfluidleitung (22) mit der Aspirationsfluidleitung (41) direkt zu verbinden, eine Verarbeitungseinheit (70), welche eingerichtet ist, den ersten Druck (p1), den zweiten Druck (p2) und/oder den dritten Druck (p3), den vierten Druck (p4) jeweils in Abhängigkeit von der ersten Auslenkungsposition (x1) und der zweiten Auslenkungsposition (x2) zu verarbeiten.
2. Ophthalmochirurgisches System (1) nach Anspruch 1 , welches eine Steuerungseinheit (80) aufweist, welche Signale der Verarbeitungseinheit (70) erfasst und mit einem ersten Stellglied (10) in der ersten Antriebsfluidleitung (7) zum Steuern des ersten Antriebsfluids (8) und mit einem zweiten Stellglied (60) in der zweiten Antriebsfluidleitung (57) zum Steuern des zweiten Antriebsfluids (58) gekoppelt ist.
3. Ophthalmochirurgisches System (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verarbeitungseinheit (70) eingerichtet ist, eine Differenz des ersten Druckes (p1) vom zweiten Druck (p2) in Abhängigkeit von der ersten Auslenkungsposition zu verarbeiten.
4. Ophthalmochirurgisches System (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verarbeitungseinheit (70) eingerichtet ist, eine Differenz des vierten Druckes (p4) vom dritten Druck (p3) in Abhängigkeit von der zweiten Auslenkungsposition zu verarbeiten.
5. Ophthalmochirurgisches System (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verarbeitungseinheit (70) eingerichtet ist, eine Differenz des zweiten Druckes (p2) vom dritten Druck (p3) in Abhängigkeit von einem hydraulischen Widerstand von mindestens einem Teil der Irrigationsfluidleitung (22), der Verbindungsleitung (48) und mindestens einem Teil der Aspirationsfluidleitung (41) zu verarbeiten.
6. Ophthalmochirurgisches System (1) nach Anspruch 5, wobei die Verarbeitungseinheit (70) eingerichtet ist, den Durchfluss und eine zeitliche Ableitung der ersten Auslenkungsposition (x1) miteinander verarbeiten.
7. Ophthalmochirurgisches System (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Verarbeitungseinheit (70) eingerichtet ist, den Durchfluss und eine zeitliche Ableitung der zweiten Auslenkungsposition (x2) zu verarbeiten.
8. Verfahren zur Steuerung des ophthalmochirurgischen Systems (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit den Schritten:
Schließen eines Ausgangsventils (26) der ersten Pumpkammer (3) und eines Eingangsventils (42) der zweiten Pumpkammer (53),
Füllen der ersten Pumpkammer (3) mit Irrigationsfluid (21),
Leeren der ersten Antriebskammer (5) von dem ersten Antriebsfluid (8),
Leeren der zweiten Pumpkammer (53) von Aspirationsfluid,
Füllen der zweiten Antriebskammer (55) mit dem zweiten Antriebsfluid (58),
Schließen eines Eingangsventils (23) der ersten Pumpkammer (3) und eines Ausgangsventils (46) der zweiten Pumpkammer (53),
Zuführen des ersten Antriebsfluids (8) in die erste Antriebskammer (5),
Verbinden der Irrigationsfluidleitung (22) mit der Aspirationsfluidleitung (41) mittels der Verbindungsleitung (48),
Öffnen des Ausgangsventils (26) der ersten Pumpkammer (3) und des Eingangsventils (42) der zweiten Pumpkammer (53),
Abführen des zweiten Antriebsfluids (58) aus der zweiten Antriebskammer (55),
Leeren der ersten Pumpkammer (3) von Irrigationsfluid (22) und Füllen der zweiten Pumpkammer (53) mit diesem Irrigationsfluid (22),
Erfassen von Messwerten der ersten Auslenkungsposition (x1) des ersten Wegsensors (6), der zweiten Auslenkungsposition (x2) des zweiten Wegsensors (56), des ersten Druckes (p1), des zweiten Druckes (p2) und/oder des dritten Druckes (p3), des vierten Druckes (p4),
Zuführen der Messwerte zu der Verarbeitungseinheit (70).
EP24705393.7A 2023-02-15 2024-02-12 Ophthalmochirurgisches system und verfahren zum betreiben des ophthalmochirurgischen systems Pending EP4611831A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023103654.8A DE102023103654B4 (de) 2023-02-15 2023-02-15 Ophthalmochirurgisches System und Verfahren zum Betreiben des ophthalmochirurgischen Systems
PCT/EP2024/053424 WO2024170467A1 (de) 2023-02-15 2024-02-12 Ophthalmochirurgisches system und verfahren zum betreiben des ophthalmochirurgischen systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4611831A1 true EP4611831A1 (de) 2025-09-10

Family

ID=89942589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24705393.7A Pending EP4611831A1 (de) 2023-02-15 2024-02-12 Ophthalmochirurgisches system und verfahren zum betreiben des ophthalmochirurgischen systems

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20250367031A1 (de)
EP (1) EP4611831A1 (de)
JP (1) JP2026505497A (de)
CN (1) CN120676974A (de)
DE (1) DE102023103654B4 (de)
WO (1) WO2024170467A1 (de)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5910110A (en) * 1995-06-07 1999-06-08 Mentor Ophthalmics, Inc. Controlling pressure in the eye during surgery
JP3935653B2 (ja) * 2000-02-04 2007-06-27 株式会社ニデック 灌流吸引装置
US8858502B2 (en) * 2012-10-10 2014-10-14 Alcon Research, Ltd. Systems and methods for external pressure sensing
US10022268B2 (en) * 2013-12-17 2018-07-17 Medical Instrument Development Laboratories, Inc. Diaphragm-position-controlled, multi-mode ocular fluid management system and method
DE102016201297B3 (de) 2016-01-28 2017-03-30 Carl Zeiss Meditec Ag Ophthalmochirugisches System
US10893978B2 (en) * 2017-12-14 2021-01-19 Alcon Inc. Vitreous cutter pneumatic driver
DE102019216670A1 (de) * 2019-10-29 2021-04-29 Carl Zeiss Meditec Ag Ophthalmochirurgische Steuerungsmodulvorrichtung
DE102021111178B4 (de) 2021-04-30 2025-08-21 Carl Zeiss Meditec Ag Verfahren zum Betreiben einer Fluidpumpe und ophthalmochirurgisches System hiermit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2026505497A (ja) 2026-02-13
US20250367031A1 (en) 2025-12-04
DE102023103654A1 (de) 2024-08-22
DE102023103654B4 (de) 2025-02-20
WO2024170467A1 (de) 2024-08-22
CN120676974A (zh) 2025-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102021111178B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Fluidpumpe und ophthalmochirurgisches System hiermit
DE102009049430B4 (de) Ophthalmochirurgische Messvorrichtung, ophthalmochirurgisches System und zugehöriges Verfahren
DE102016201297B3 (de) Ophthalmochirugisches System
DE69104367T2 (de) Ausgabeverfahren und -vorrichtung, insbesondere für dichtungs-/klebemittel.
EP0409001B1 (de) Vorrichtung zum Injizieren von Flüssigkeiten
EP4051194B1 (de) Ophthalmochirurgische steuerungsmodulvorrichtung
EP0337092A2 (de) Durchflussmessvorrichtung für Fluide
EP2621424B1 (de) Steuerungsvorrichtung für ein ophthalmochirurgisches system
WO2009144003A1 (de) Chirurgisches system
DE102023103654B4 (de) Ophthalmochirurgisches System und Verfahren zum Betreiben des ophthalmochirurgischen Systems
DE102018211347B4 (de) Ophthalmologisches System und Kassette
EP4051193B1 (de) Ophthalmochirurgische einrichtung
DE102019125430B3 (de) Steuerungsvorrichtung für ein ophthalmochirurgisches System, ophthalmochirurgisches System sowie Computerprogrammprodukt
EP4370080B1 (de) Ophthalmochirurgische einrichtung
DE102015202967B4 (de) Durchflussbegrenzer für eine Fluidleitung in einem Phakoemulsifikationssystem
EP3488879A1 (de) Sensoranordnung zum detektieren einer fluidströmung
DE202024101493U1 (de) Steuereinrichtung und Konsole für ein ophthalmochirurgisches System sowie ophthalmochirurgisches System
EP4151187B1 (de) Schlauch für ein medizinisches behandlungssystem sowie medizinisches behandlungssystem
DE102024119785A1 (de) Ophthalmochirurgische Einrichtung
DE102024114618A1 (de) Ophthalmochirurgisches System zur Behandlung eines Auges und Verfahren zum Ermitteln eines Füllstands eines Behandlungsfluids in einem Behandlungsfluidvorratsgefäß eines ophthalmochirurgischen Systems
DE102021210482A1 (de) Ophthalmochirurgische Kassette
EP4404886A1 (de) Verfahren zum betreiben eines ophthalmochirurgischen systems und ophthalmochirurgisches system
CH697759B1 (de) Nadel für eine Vorrichtung zur Phacoemulsifikation.

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250603

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR