JP2000005219A - 液化ハンドピ―ス用の制御システム - Google Patents

液化ハンドピ―ス用の制御システム

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JP2000005219A JP11156443A JP15644399A JP2000005219A JP 2000005219 A JP2000005219 A JP 2000005219A JP 11156443 A JP11156443 A JP 11156443A JP 15644399 A JP15644399 A JP 15644399A JP 2000005219 A JP2000005219 A JP 2000005219A
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Thomas G Capetan
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Donald M Cohen
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外科制御盤用の制御システムを提供する。 【解決手段】 液化ハンドピース用の制御システムは外
科制御盤からの出力を用いて高周波増幅器用の制御信号
を発生する。高周波増幅器からの出力はハンドピース加
熱要素を駆動するのに用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は概して白内障手術の
分野に関し、特に白内障除去の液化技術を実行するため
のハンドピース用の制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】簡単に言えば人間の眼球は外側の透明な
いわゆる角膜と呼ばれる部分を介して光を伝え、水晶体
により網膜上に焦点を合わせて像を形成して視力を提供
する。焦点合わせされた像の質の善し悪しは眼球の大き
さ、形状、そして角膜や水晶体の透明度といった多くの
要因に依存する。年老いたり病気になったりしたために
水晶体の透明度が低下した時には網膜に伝えることがで
きる光が少なくなるので視力が弱くなる。この眼球にお
ける水晶体の欠陥は医学的には白内障として知られてい
る。この状態に対しては水晶体を外科的に除去し、人工
の眼内水晶体(intraocular:IOL) で水晶体の機能を交換
するという処置がとられる。
【０００３】米国ではいわゆる水晶体超音波吸引術と呼
ばれる外科技術により水晶体の白内障部分の大部分を除
去する。この処置では水晶体超音波吸引術に用いるため
の薄い切断用先端部材が病気の水晶体内に挿入され、そ
して超音波で振動せしめられる。この振動する切断用先
端部材は水晶体を眼球から吸引できるように水晶体を液
化または乳化する。病気の水晶体は除去されると人工の
水晶体に交換される。眼の処置に適した一般的な超音波
手術用の装置は超音波で駆動せしめられるハンドピース
と、付属の切断用先端部材と、灌注スリーブと、電子制
御盤とからなる。ハンドピース組立体は電気ケーブルと
可撓性チューブとにより電子制御盤に取り付けられる。
電子制御盤はハンドピースにより切断用先端部材に伝達
される電力レベルを電気ケーブルを介して変え、一方、
可撓性チューブはハンドピース組立体を介して灌注流体
を眼球に供給すると共に吸引流体を眼球から取り出す。
【０００４】ハンドピースの作動部分はその中心に配置
された中空の共振バーまたは角状の部材であり、このバ
ーまたは角状部材は一組の圧電性結晶に直接取り付けら
れる。これら圧電性結晶は水晶体超音波吸引術中に角状
部材と付属の切断用先端部材との両方を駆動するのに必
要な要求される超音波振動を供給する。またこれら圧電
性結晶は電子制御盤により制御される。この圧電性結晶
と角状部材との組立体は可撓性を有する取付け部材によ
りハンドピースの中空の本体またはシェル内で懸架され
ている。ハンドピース本体の末端は直径が小さくなる部
分、すなわち円錐形状のノーズとして終端する。円錐形
ノーズの外面には灌注スリーブを受け入れるための外ネ
ジが切られている。同様に切断用先端部材の外ネジを受
容するために角状部材の末端の腔の内面に内ネジが切ら
れている。また灌注スリーブは円錐形ノーズの外ネジに
螺合せしめられる内ネジを切られた腔を有する。切断用
先端部材はそれが灌注スリーブの開口端から予め定めら
れた量だけ突出するように調節せしめられる。超音波ハ
ンドピースおよび切断用先端部材は米国特許第３５８９
３６３号、同第４２２４６７６号、同第４２４６９０２
号、同第４４９３６９４号、同第４５１５５８３号、同
第４５８９４１５号、同第４６０９３６８号、同第４８
６９７１５号、同第４９２２９０２号、同第４９８９５
８３号、同第５１５４６９４号、および同第５３５９９
９６号で詳細に説明されている。
【０００５】使用時においては切断用先端部材と灌注ス
リーブとの端部が角膜、鞏膜またはその他の場所の予め
定められた幅の小さな切り口に挿入される。切断用先端
部材は灌注スリーブ内において圧電性結晶で駆動される
超音波角状部材により当該切断用先端部材の長手軸線に
沿って超音波で振動せしめられ、これにより選択した組
織が乳化される。切断用先端部材の中空の腔は角状部材
の腔に連通し、次いでハンドピースから電子制御盤まで
延びる吸引ラインに連通する。電子制御盤内の減圧源ま
たは真空源は乳化せしめられた組織を眼球から切断用先
端部材の開口端、切断用先端部材、角状部材の腔および
吸引ラインを通って収集装置へと取り出し、または吸引
する。乳化された組織の吸引は灌注スリーブの内面と切
断用先端部材との間の環状の狭い間隙を通って手術箇所
に噴射される塩性灌注溶液または灌注剤により促進せし
められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題および課題を解決するた
めの手段】近年、温水（約４５°Ｃ〜１０５°Ｃ）また
は塩性液体を噴射し、水晶体の硬い神経核を液化または
ゲル化し、この液化された水晶体を眼球から吸引するこ
とを可能とした新しい白内障除去技術が開発された。こ
こでの吸引は加熱された溶液（以下、被加熱溶液）の噴
射と比較的冷たい溶液の噴射とを伴って行われるので被
加熱溶液を素早く冷却し且つ除去することができる。こ
の技術は米国特許第５６１６１２０号（Andrew他）で詳
細に説明されている。しかしながら上記公報に開示され
ている装置は外科用ハンドピースから独立して溶液を加
熱する。さらにハンドピースに流体を供給するためのチ
ューブが２メートルにも達するために被加熱溶液はそれ
がチューブの長さ方向に沿って下流へと移動する間にか
なり冷えてしまうという理由から被加熱溶液の温度を制
御することは困難である。
【０００７】したがって液化技術を実行するのに用いら
れる溶液を内部で加熱できる外科ハンドピース用の制御
システムの必要性が引き続き存在する。
【０００８】本発明は液化ハンドピース用の制御システ
ムを提供することで従来の技術を改良する。この制御シ
ステムは外科制御盤からの出力を用いて高周波増幅器用
の制御信号を発生する。高周波増幅器からの出力はハン
ドピースの加熱要素を駆動するのに用いられる。
【０００９】本発明の目的は外科制御盤用の制御システ
ムを提供することにある。また本発明の別の目的は高周
波増幅器用の制御信号を発生する外科制御盤用の制御シ
ステムを提供することにある。また本発明の更に別の目
的は液化ハンドピース用の駆動信号を提供する外科制御
盤用の制御システムを提供することにある。本発明のこ
れら利点および目的ならびに他の利点および目的は発明
の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のハンドピース、すなわち
手器具１０は概してハンドピース本体１２と作動先端部
材１６とを有する。ハンドピース本体１２は概して外部
にある灌注ルーメンまたは灌注内腔１８と吸引用付属器
具２０とを有する。ハンドピース本体１２は構造的には
従来公知の水晶体超音波吸引術用のハンドピースと同様
であり、プラスチック、チタンまたはステンレス鋼で作
製される。図６に明示したように作動先端部材１６は先
端・蓋スリーブ（以下、単に「スリーブ」と称す。）２
６と、ニードルまたは針２８と、内腔を有するルーメン
３０とを有する。スリーブ２６は市場で入手可能な適切
な水晶体超音波吸引術用の先端・蓋スリーブでよい。ま
たスリーブ２６は複数の内腔を有するチューブとして他
のチューブに内蔵せしめられてもよい。ニードル２８は
水晶体超音波吸引術で用いられる市場で入手可能な中空
の切断用先端部材、例えばテキサス(Texas) 州フォート
ウォース(Fort Worth)のアルコンラバラトリーズ社(Alc
on Laboratories, Inc.)から入手可能なTURBOSONICS 先
端部材である。ルーメン３０はニードル２８内に適合す
る適切な大きさ、例えば２９ゲージの皮下注射針チュー
ブである。
【００１１】図５に明示したようにルーメン３０の末端
は自由であり、ルーメン３０の基端はポンプ室４２に接
続される。ルーメン３０とポンプ室４２とは比較的高い
溶解点を有する適切な手段、例えば銀はんだにより液密
にシールされる。付属部品４４は吸引用の角状部材４６
の腔４８内にルーメン３０を保持する。腔４８は付属器
具２０と連通し、一方、付属器具２０は角状の部材４６
内に支持され、そしてＯリングシール５０によりシール
され、角状部材４６を通って付属器具２０から出る吸引
通路が形成される。角状部材４６はＯリングシール５６
によりハンドピース本体１２内に保持され、これにより
ポート５４において灌注ルーメン１８と連通する灌注ル
ーメン５２が形成される。
【００１２】図７に明示したように本発明の第一実施例
のポンプ室４２は比較的大きなポンプリザーバ（以下、
単に「リザーバ」と称す。）４３を有し、このリザーバ
４３はその両側で電極４５および４７によりシールされ
る。これら電極４５および４７にはそれぞれ絶縁ワイヤ
４９および５１により電力が供給される。使用時におい
ては手術用流体（例えば塩性灌注溶液）がポート５５、
内腔を有するルーメン３４および逆止弁５３を通ってリ
ザーバ４３に流入する。手術用流体には伝導特性がある
ので電流（好ましくは高周波交流）が電極４５および４
７間で伝えられる。電流が手術用流体を通って流れると
手術用流体は沸騰する。手術用流体が沸騰するとこの手
術用流体は素早く膨張し、ポート５７を通ってポンプ室
４２を出てルーメン３０に流入する（逆止弁５３は膨張
する流体がルーメン３４内に流入するのを阻止す
る。）。膨張する気体泡がルーメン３０内の手術用流体
をポンプ室４２の前方下流へと押し出す。その後の複数
の電流パルスにより手術用流体をルーメン３０に沿って
移動する気体泡が逐次的に形成される。ポンプ室４２か
ら得られる流体パルスの大きさ及び圧力は電極４５およ
び４７に送られる電気パルスの長さ、タイミングおよび
／または電力を変え、そしてリザーバ４３の寸法を変え
ると変わる。また手術用流体はポンプ室４２に流入する
前に予め加熱される。手術用流体を予め加熱しておくこ
とでポンプ室４２が必要とする電力が少なくなり、およ
び／または圧力パルスの発生速度が速くなる。
【００１３】本発明のハンドピースの幾つかの実施例を
開示するが適切な力、温度、上昇率および周波数の圧力
パルスを生成するならばいかなるハンドピースをも用い
ることができる。例えば０．０３グラムから３．０グラ
ムの圧力パルス力、１グラム／秒から３０００グラム／
秒の上昇率、および１ヘルツから２００ヘルツの周波
数、最も好ましくは１０ヘルツから１００ヘルツの周波
数を生成するハンドピースを用いることができる。圧力
パルスの力および周波数は除去すべき物質の硬さに応じ
て異なる。例えば発明者は比較的硬い神経核物質を小さ
くし且つ除去するには周波数が比較的低く且つパルス力
が比較的大きいのが最も効率的であり、神経核以外の柔
らかい物質および皮質物質を除去するには周波数が比較
的高く且つパルス力が比較的小さいのが有益であること
を見つけた。注入圧、吸引流量および真空限界は現在の
水晶体超音波吸引術と同様である。
【００１４】図８に明示したようにポンプ室１４２のリ
ザーバ１４３内の流体はリザーバ１４３内部にある加熱
要素１４５を用いて加熱される。加熱要素１４５は例え
ば電源１４７からのエネルギにより作動される直径が
０．０７６２mm（０．００３インチ）のステンレス鋼の
コイルである。ポンプ室１４２から得られる流体パルス
の大きさ及び圧力は制御モジュール１４７により加熱要
素１４５に送られる電気パルスの長さ及びタイミングを
変え、そしてリザーバ１４３の寸法を変えることにより
変わる。
【００１５】図１０に示したようにハンドピース３１０
を作動する際に用いられる一実施例の制御システム３０
０は制御モジュール３４７と、電力利得高周波増幅器
（以下、高周波増幅器）３１２と、関数発生器３１４と
を有する。高周波増幅器３１２には直流電源３１６によ
り電力が供給され、この直流電源３１６は数百ボルト、
一般的には±２００ボルトで作動する絶縁直流電源であ
る。制御モジュール３４７は適切であればマイクロプロ
セッサ、マイクロコントローラ、コンピュータ、または
デジタルロジックコントローラのいずれでもよく、オペ
レータ入力装置３１８からの入力情報を受け取る。関数
発生器３１４はキロヘルツの電気波形を高周波増幅器３
１２に提供し、一般的には腐食を最小限に抑制するのを
助けるために約４５０キロヘルツ以上で作動する。
【００１６】使用時においては制御モデュール３４７は
外科制御盤３２０からの入力信号を受信する。制御盤３
２０は市場で入手可能な外科制御盤、例えばテキサス(T
exas) 州フォートウォース(Fort Worth)のアルコンラバ
ラトリーズ社(Alcon Laboratories, Inc.)から入手可能
なLEGACY（登録商標）SERIES TWENTY THOUSAND（登録商
標）手術システムである。また制御盤３２０は灌注ライ
ン３２２および吸引ライン３２４を介してハンドピース
３１０に接続され、これらライン３２２および３２４を
通る流れは足で動かす足動スイッチ３２６を介してユー
ザーにより制御される。ハンドピース３１０内における
灌注流量および吸引流量の情報はインターフェース３２
８を介して制御盤３２０により制御モデュール３４７に
提供され、このインターフェース３２８は制御盤３２０
上の超音波ハンドピース制御ポートまたはその他の出力
ポートに接続される。制御モデュール３４７は制御盤３
２０により提供される足動スイッチ３２６の情報と、入
力装置３１８からのオペレータの入力情報とを用いて二
つの制御信号３３０および３３２を発生する。信号３３
２はピンチ弁３３４を作動するのに用いられ、ピンチ弁
３３４は流体源３３６からハンドピース３１０へと流れ
る手術用流体を制御する。流体源３３６からの流体は後
述するようにして加熱される。信号３３０は関数発生器
３１４を制御するのに用いられる。関数発生器３１４は
足動スイッチ３２６の位置により決まるオペレータが選
択した周波数および振幅の波形を信号３３０に基づいて
高周波増幅器３１２に提供し、この波形はパルス状の手
術用被加熱圧縮流体を生成するために増幅された電力波
形出力をハンドピース３１０に送るために増幅せしめら
れる。
【００１７】図３、図４および図７に明示した手術用流
体はルーメン３４を介してポンプ室４３に供給され、一
方、図９に示した手術用流体は手術箇所に冷たい手術用
流体を供給するメイン灌注ルーメン２３５から分岐した
灌注流体ルーメン２３４を介してポンプ室２４３に供給
される。図９に示したハンドピースでは吸引ルーメン２
３７がハンドピース１０内部に含まれている。眼球に導
入される熱の量を制限するために様々な方法を採用する
ことができる。例えば眼球に導入される被加熱溶液の総
量がパルスの周波数に応じて変わらないように被加熱溶
液のパルス列のデュ−ティサイクルを変えることができ
る。またパルスの周波数が増大した時にこれに比例して
吸引流量が増大するように吸引流量をパルスの周波数の
関数で変えてもよい。
【００１８】上記説明は図示または説明のためのもので
ある。したがって本発明の範囲または精神を逸脱しない
範囲で上述した本発明に変更または修正を加えることが
可能であることは当業者には明らかである。例えば性能
を高めるために超音波切断用先端部材および／または回
転切断用先端部材と本発明とを組み合わせることは当業
者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハンドピースを左正面上方から見た斜
視図である。
【図２】本発明のハンドピースを右後方上方から見た斜
視図である。
【図３】灌注通路を通る平面に沿った本発明のハンドピ
ースの断面図である。
【図４】吸引通路を通る平面に沿った本発明のハンドピ
ースの断面図である。
【図５】図４の円５を拡大した本発明のハンドピースの
部分断面図である。
【図６】図３の円６を拡大した本発明のハンドピースの
部分断面図である。
【図７】図３および図４の円７を拡大し、抵抗ボイラポ
ンプを示した断面図である。
【図８】本発明で用いられる加熱要素ボイラポンプの略
断面図である。
【図９】本発明のハンドピースの一実施形態の拡大部分
断面図である。
【図１０】本発明のハンドピースで用いられる制御シス
テムのブロック線図である。
【符号の説明】
１０…ハンドピース １２…ハンドピース本体 １６…作動先端 １８…灌注ルーメン ２８…ニードル ３０…ルーメン ４２…ポンプ室 ４３…リザーバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーマッド サレヒ アメリカ合衆国，カリフォルニア 92614, アービン，スプリングブルック ノース 537 (72)発明者 グレン サスマン アメリカ合衆国，カリフォルニア 92630, レイク フォレスト，レインツリー レー ン 21942 (72)発明者 デビッド ソー アメリカ合衆国，カリフォルニア 92656, アリソ ビエジョ，カメオ ドライブ 30 (72)発明者 トマス ジー．キャペタン アメリカ合衆国，テキサス 76109，フォ ート ワース，モッキングバード レーン 3817 (72)発明者 ドナルド エム．コーヘン アメリカ合衆国，カリフォルニア 92614, アービン，ルーサー 17512

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液化ハンドピース用の制御システムであ
    って、ａ）制御信号を発生することができる制御モデュ
    ールと、ｂ）前記制御信号を受信する関数発生器とを具
    備し、該関数発生器は前記制御信号に応答して波形を発
    生することができ、ｃ）前記波形を受け取る増幅器を具
    備し、該増幅器は前記波形を増幅して前記液化ハンドピ
    ースに電力波形を提供することができる制御システム。
  2. 【請求項２】 前記制御モデュールがマイクロプロセッ
    サである請求項１に記載の制御システム。
  3. 【請求項３】 前記関数発生器が約４５０キロヘルツ以
    上で作動する請求項１に記載の制御システム。
  4. 【請求項４】 前記増幅器が高周波増幅器である請求項
    １に記載の制御システム。
  5. 【請求項５】 液化ハンドピース用の制御システムであ
    って、ａ）制御信号を発生することができるマイクロプ
    ロセッサと、ｂ）前記制御信号を受信する関数発生器と
    を具備し、該関数発生器が前記制御信号に応答して波形
    を発生することができ、ｃ）前記波形を受け取る高周波
    増幅器を具備し、該増幅器が前記波形を増幅して前記液
    化ハンドピースに電力波形を提供することができる制御
    システム。
  6. 【請求項６】 前記関数発生器が４５０キロヘルツで作
    動する請求項５に記載の制御システム。
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