JP2001161740A - 水晶体超音波吸引装置の操作方法 - Google Patents

水晶体超音波吸引装置の操作方法

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JP2001161740A JP2000340298A JP2000340298A JP2001161740A JP 2001161740 A JP2001161740 A JP 2001161740A JP 2000340298 A JP2000340298 A JP 2000340298A JP 2000340298 A JP2000340298 A JP 2000340298A JP 2001161740 A JP2001161740 A JP 2001161740A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス化された超音波源を備えた水晶体超音
波吸引装置を操作するに際して、操作者の経験と能力に
よって異なるであろう操作に役立つようにプログラムす
ることができる操作方法を提供する。 【解決手段】 パルス化された超音波源を備えた水晶体
超音波吸引装置の操作方法であって、(a)強度レベル
が第1の所定値を越えるまでは、第1のデューティサイ
クルで上記超音波源を駆動し;(b)強度レベルが、第
1の所定値より大きい第2の所定値を越えるまでは、第
1より大きい第2のデューティサイクルで上記超音波源
を駆動し;(c)強度レベルが、第2の所定値よりさら
に大きい第3の所定値を越えるまでは、第2より大きい
第3のデューティサイクルで上記超音波源を駆動し;そ
して、(d)その後、第3のデューティサイクルより大
きいデューティサイクルで上記超音波源を駆動する、こ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、水晶体超音波吸
引装置の操作方法、例えば、種々の外科手術との関連、
より一般的には医療処置において、供給源から患者への
流体の流れおよび患者からの流体の除去を制御するため
に用いられる水晶体超音波吸引装置の操作方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】患者へのおよび患者からの流体注入又は
抽出系を通しての流体の流れは、電動式又はエア駆動の
カッタおよび水晶体超音波吸引具等の手術具が共通に用
いられる眼のマイクロサージェリィにおける如く、実行
される手術にとってしばしば重大である。これらの器具
は、手術部位に注入するための流体源と注入流体および
手術部位からの屑を排出するための負圧源とを必要とす
る。
【0003】医学的に認められた多数の手法が水晶体除
去に利用されてきており、これらの中で、汎用されてい
る手法は、水晶体超音波吸引、洗浄および吸引である。
この方法は、典型的には出血を減少させるために焼灼さ
れる角膜切開および水晶体レンズを乳化するための超音
波駆動の針を含む手持ちの外科器具の挿入を含む。この
乳化と同時に、乳化された水晶体の洗浄のために流体が
注入され、乳化された水晶体と注入された流体の吸引の
ために真空が与えられる。
【0004】上で記述した水晶体超音波吸引手法は、眼
科学の分野で周知であり、1960年代の後半およびチ
ャールス・ケルマン博士の仕事に遡ぼる。水晶体超音波
吸引法の詳しい議論は、“前区外科学への総合的アプロ
ーチ(An Integrated Approach to Anterior Segment S
urgery)”リー・ティ・ノーマン(Lee T. Norman)、
ダブリュ・アンドリュウ・マックスウエル(W. Andrew
Maxwell)およびジェイムズ・エイ・デイブソン(James
A. Davison)編集、ゴウア・メディカル出版(Gower M
edical Publishing)、ニューヨーク、NY、199
2、ISBN 0−397−44693−4の第11章
“水晶体超音波吸引の機構(The Mechanics of Phacoem
ulsification)”、第12章“水晶体超音波吸引手術
(The Phacoemulsification Procedure)”、第13章
“水晶体超音波吸引による白内障除去(Cataract remov
al by Phacoemulsification)”、および第14章“視
力の外科的リハビリテーションの小瞳孔水晶体超音波吸
引手法(Small pupil Phacoemulsification Techniques
of The Surgical Rehabilitation of Vision)”に見
い出される。これら第11章から第14章はその全体が
本明細書において援用される。
【0005】現在入手できる水晶体超音波吸引システム
は、マサチューセッツ、ノース・アンドーバアのオプテ
ィカル・マイクロ・システムズ・インコーポレイテッド
(Optical Micro Systems,Inc.)により、“DIPLO
MATE”、“DIPLOMATE MMP”、“OP
SYS”および“OPSYS MMP”という商標のも
とに、製造、販売されている。これらのシステムは、可
変速ぜん動ポンプ、真空センサ、調節可能な超音波源お
よび吸引割合、真空および超音波レベルについてオペレ
ータが選択したプリセットを用いたプログラム可能なマ
イクロプロセッサを含む制御ユニットを有する。
【0006】今日使用されている多くの外科器具および
制御では、真空を線形制御するか、又は吸引流体の流れ
を線形制御する。この様式では、手術者が、真空度又は
流れのいずれか一方、しかし両方ではない、を正確に与
える或いは選択した速度に制御することが可能である。
しかしながら、手術中に可変量(真空度、吸引割合、超
音波レベル)の1つの正確な制御がいま1つの量にまし
て要求される時がしばしば存在する。真空度と流れとの
関係を理解している経験を積んだユーザは、許容できる
挙動を得るためにコンソールでプリセットされた可変量
を適当に手動で修正する。しかし、この調整が見逃され
ると、高い真空度と速い流れの組合わせにより、手術部
位において好ましくない流体的激変を惹起し、患者にダ
メージを与える。水晶体外科手術に用いられる手持ちの
手術器具の制御は複雑であることは考慮されるべきであ
る。水晶体超音波吸引装置は、典型的には、白内障レン
ズの超音波吸引を実行するために、電源、ぜん動ポン
プ、電子および付属ハードウエアを含むキャビネットと
接続された、中空の細い針管を含む多機能手持ち手術具
即ちハンドピースとからなる。
【0007】上で述べたような機能を実行するため、ハ
ンドピース器具を利用した手術は、これらの機能の容易
かつ許容できる制御と並びに水晶体超音波吸引手術中に
おいて必要となる少なくともいくつかの機能間での選択
的な移行又は切換え(例えば、洗浄と洗浄プラス吸引)
の可能性を要求するということは考慮されるべきであ
る。
【0008】関連する手持ちの医療器具を操作しながら
のキャビネット搭載の制御手段の調整の困難さを考慮し
て、例えば米国特許第4,983,901号に開示され
ているような制御システムが開発されてきた。この特許
はその明細書および図面を含んでその全体が水晶体超音
波吸引手術において要求される複雑な制御に関する背景
を与える目的および本発明の方法に使用するため利用さ
れ或いは修正される装置を記述するために、本出願にお
いて援用される。
【0009】制御系の複雑さをさらに図示するものとし
て、1992年10月14日に出願された、発明の名称
“ユーザが選択可能な操作範囲を有するフットペダル制
御”と題する米国特許出願第961,138号をも参照
されたい。この特許出願は、本発明の分野における技術
レベルを記述する目的で、その明細書および全ての図面
を含んで本出願において援用される。さらに、水晶体超
音波吸引、洗浄および吸引方法および装置に関連するさ
らなる手続きと問題点は、米国特許第5,154,69
6号において議論されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】水晶体超音波吸引手術
の場合の流体および超音波の制御システムの複雑性を考
慮した場合、手術者は、手術者の経験と能力によって異
なるであろう手術の仕方および特殊なテクニックの両方
の必要性に役立つようにプログラムすることができるシ
ステムを持つことが好ましいということが考慮されるべ
きである。
【0011】
【課題を解決するための手段】このため、本願発明は、
パルス化された超音波源を備えた水晶体超音波吸引装置
の操作方法であって、(a)強度レベルが第1の所定値
を越えるまでは、第1のデューティサイクルで上記超音
波源を駆動し;(b)強度レベルが、第1の所定値より
大きい第2の所定値を越えるまでは、第1より大きい第
2のデューティサイクルで上記超音波源を駆動し;
(c)強度レベルが、第2の所定値よりさらに大きい第
3の所定値を越えるまでは、第2より大きい第3のデュ
ーティサイクルで上記超音波源を駆動し;そして、
(d)その後、第3のデューティサイクルより大きいデ
ューティサイクルで上記超音波源を駆動する、ことを特
徴としたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本実施の形態によれば、外科手術中眼から
の流体の吸引を制御するための方法が提供され、該方法
は眼からの流体の吸引のためハンドピースを眼に対し操
作しうるように配置すること、選択された割合で眼から
流体をハンドピースを通して吸引することおよび吸引
中、ハンドピースの閉塞状態に対応する真空レベルを検
知することを含む。閉塞状態では、ハンドピースを通し
ての流体の吸引は制限され、したがって、本発明によれ
ば、ハンドピースを通しての吸引の選択された割合は、
検知された真空レベルに応じて可変的に制御される。こ
の手法は、水晶体超音波吸引装置を操作するのに応用さ
れるので、吸引の割合は、ハンドピースの閉塞状態に対
応して増大され、或いは減少される。
【0013】医師の選択に依存して、ハンドピースから
閉塞物を除去するのを加速もしくは向上させるために吸
引割合を増大することができる。このことは、勿論、ハ
ンドピースを閉塞している物質の特性にも依存する。即
ち、経験では、医師は吸引割合を増大することによって
ハンドピース内のある閉塞物をより迅速に除去すること
ができる。この方法で、医師は真空度の増加(吸引割合
上昇)の割合を所望の真空レベルとなるように制御する
ことによって達成できる。一方、再び閉塞物質に依存し
て、医師は、例えば、閉塞物質の除去の間眼の安定を維
持するために、吸引割合を低下することを望むかも知れ
ない。
【0014】更に、水晶体超音波吸引装置の操作方法に
関し、本実施の形態によれば、ハンドピースに負荷され
る超音波パワーを閉塞状態に対応するハンドピース内の
検知された真空レベルに応じて可変的に制御しうる。こ
の制御では、閉塞状態が信号として知られたときに、ハ
ンドピースに対する負荷を増加するか、或いはまた、閉
塞状態が検知されたときにハンドピースに与える超音波
パワーを減少させることができる。超音波パワーを増加
させるか減少させるかは、医師のテクニックおよび物質
の特性、例えば除去すべき白内障の剛さに夫々依存す
る。
【0015】本実施の形態では、また、外科手術中、眼
に対する洗浄流体を制御する方法も包含されている。こ
の方法では、ハンドピースは洗浄流体を眼に注入し、眼
から流体を吸引するために眼に対し操作可能な関係に設
置されるとともに、ハンドピースには、選択された圧力
で洗浄流体が供給される。ハンドピースからの流体の吸
引中、ハンドピースの閉塞状態に対応する真空レベルが
検知され、この検知された真空レベルに対応して、洗浄
流体は異なる選択圧力でハンドピースに供給される。
【0016】より詳細には、ハンドピースに洗浄流体を
選択された圧力で供給するステップは複数の洗浄流体供
給手段をハンドピース上方で異なる高さに位置決めする
ことおよびこれら複数の洗浄流体供給手段の1つをハン
ドピースと流体的に連結することを含む。ハンドピース
に対し洗浄流体を異なる選択圧力で供給するステップ
は、上記1つの洗浄流体供給手段のハンドピースとの連
通を停止する一方、いま1つの洗浄流体供給手段を流体
的に連通することを含む。
【0017】水晶体超音波吸引手術に関連して、本実施
の形態は、水晶体超音波吸引用ハンドピース、超音波
源、真空源、洗浄流体源、真空センサを備え、ハンドピ
ースに与える超音波の強度およびハンドピースからの洗
浄流体の吸引を制御する制御ユニットを有する水晶体超
音波吸引装置の操作方法を包含する。操作方法は、水晶
体超音波吸引手術のため、眼に対し、ハンドピースを操
作しうる関係に配置するステップとその後洗浄流体源か
ら洗浄流体をハンドピースに供給し、ハンドピースを通
して眼内に供給するステップを含む。超音波は、水晶体
超音波吸引手術を実行するため、超音波源からハンドピ
ースに供給され、ハンドピースを介して眼から洗浄流体
を選択された割合で吸引するために真空がハンドピース
に付加される。液体吸引ステップの間、閉塞状態に対応
するハンドピース内の真空レベルが検知され、その後、
ハンドピースの閉塞状態に対応して検知されたハンドピ
ース内の真空レベルに応じて、付与される超音波の強度
と洗浄流体の吸引の割合の少なくとも一方が可変的に制
御される。
【0018】水晶体超音波吸引装置は、本実施の形態に
よれば、眼に洗浄流体を注入するとともに眼から流体を
吸引するためのハンドピースを一般に含む。洗浄流体を
ハンドピースに対し複数の圧力で導入するための手段が
設けられるとともに、ハンドピースに流体的に連結され
た可変速ポンプがハンドピースから真空によって洗浄流
体を吸引するために設けられている。ハンドピース内の
真空レベルを検知するためハンドピースと流体的に連結
してセンサが設けられ、ハンドピース内の検知された真
空レベルに応じてハンドピースに導入される洗浄流体の
複数の圧力の1つを選択するために制御ユニットが設け
られる。
【0019】より詳細には、水晶体超音波吸引用ハンド
ピースが備えられ、これに連結されたパワー源がハンド
ピースに超音波を供給するために設けられる。この例で
は、制御ユニットはハンドピース内の検知された真空レ
ベルに応じてポンプの速度、ハンドピースに供給される
超音波およびパワー源によってハンドピースに供給され
る超音波のデューティサイクルの少なくとも1つを変更
する。
【0020】複数の圧力でハンドピースに洗浄流体を導
入するための手段が設けられ、この実施例では制御ユニ
ットはハンドピース内において検知された真空レベルに
応じてハンドピースに導入される洗浄流体の複数の圧力
のうち1つを選択する。より詳細には、洗浄流体を供給
するための手段は、複数の容器と各容器とハンドピース
の間に連結されたバルブとを含む。さらに、複数の容器
をハンドピース上方の異なる高さに配置する手段が設け
られ、制御ユニットがバルブに接続されると、バルブは
各容器とハンドピースの間の流体連結を制御すべく操作
される。
【0021】さらにより詳細には、水晶体超音波吸引装
置は、本実施の形態によれば、ハンドピースの検知され
た真空レベルに応答する制御ユニットを含み、超音波源
によってあるデューティサイクルで超音波がハンドピー
スに負荷される。この例では、制御ユニットは、ハンド
ピースの超音波レベルが第1の所定値を越えるまで超音
波を第1のデューティサイクルで供給し、その後、ハン
ドピースの超音波レベルが第1より大きい第2の所定値
を越えるまで、第1より大きい第2のデューティサイク
ルで超音波を供給するようにハンドピースに接続されて
いる。任意的には、その後、ハンドピースの超音波レベ
ルが、第2より大きい第3の所定値を越えるまで第2よ
り大きい第3のデューティサイクルで超音波を供給し、
その後、第3デューティサイクルより大きいデューティ
サイクルで超音波を供給する。
【0022】図面、とりわけ図1を参照すると、機能ブ
ロックダイヤグラムの型式で、参照番号10で一般的に
示されている水晶体超音波吸引装置が図示されている。
本装置は、図1に点線で示す制御ユニット12を有して
おり、制御ユニットは真空源をなす可変速ぜん動ポンプ
14と、パルス化された超音波パワー源16と、ポンプ
速度コントローラ20に制御出力を与えるマイクロプロ
セッサコンピュータ18と、超音波パワーレベルコント
ローラ22とを含む。真空センサ24はぜん動ポンプ1
4の出力側での真空レベルを表わす入力をコンピュータ
18に出力する。適当な排気がベント26によって行わ
れる。
【0023】装置10の構成部品は、種々のメーカのも
のが適用できる。例えば、パワー源16はALCONの
(Series 10000)を用いることができ、パワーレベルコ
ントローラも同様に(Series 10000)を用いることがで
きる。コンピュータ18はNEC8085を用いること
ができ、ポンプ速度コントローラ20はPittman
GM9434H777を用いることができる。真空セ
ンサ24はSystem SCX100DNを、又ベン
ト26はLDI model 11-12-3-BV-24を用いる
ことができる。
【0024】制御ユニット12は超音波パワーをライン
28で水晶体超音波吸引ハンドピース30(例えばAL
CON model 590−2000−501)に供
給する。洗浄流体源32(例えばALCON mode
l 10000)はライン34を通してハンドピース3
0に流体的に連結されている。洗浄流体と超音波パワー
はハンドピース30によって図式的にブロック36で示
す患者の眼に印加される。眼36の吸引は、ライン38
と40とを通して制御ユニットのぜん動ポンプ14によ
って達成される。コンピュータ18は、前記真空センサ
24からの信号によってぜん動ポンプ14の出力ライン
42の真空レベルをプリセットするように応答する。ハ
ンドピース30の閉塞−非閉塞状態に対応した制御ユニ
ットの作動は図3のフローダイヤグラムに図示されてい
る。
【0025】図3に示すように、ハンドピースの吸引ラ
イン38が閉塞されていれば、真空センサ24によって
検出される真空レベルは高くなるであろう。コンピュー
タ18はオペレータが設定できる吸引割合、真空レベル
および超音波パワーレベルについての限界を有する。図
3に図示されているように、真空センサ24によって検
出された真空レベルが、ハンドピース吸引ライン38の
閉塞の結果として所定のレベルに達すると、コンピュー
タ18はポンプ速度コントローラ20にぜん動ポンプ1
4の速度を変えることを指示し、これによって吸引割合
が変化する。ハンドピース30を閉塞する物質の特性に
依存して、ぜん動ポンプ14の速度は増大されるか、或
いは減少されるということが考慮されるべきである。閉
塞物質が壊れた場合、真空センサ24が、真空レベルの
低下を記録すると、コンピュータ18はぜん動ポンプ1
4の速度を非閉塞作動速度に変える。
【0026】ぜん動ポンプ14の速度を変えることによ
って吸引割合という水晶体超音波吸引パラメータを変え
ることに加えて、超音波パワー源16をハンドピースの
閉塞又は非閉塞状態の関数として変えることができる。
図4は、コンピュータ18とパワーレベルコントローラ
22による超音波パワー源のパワーレベルの制御をフロ
ーダイヤグラムの形式で図示している。図4のフローダ
イヤグラムは図3のフローダイヤグラムに対応している
が水晶体超音波吸引パラメータが超音波パワーレベルに
変更されていることに注目すべきである。
【0027】図5を参照すると、選択されたパワーレベ
ルの関数として可変デューティサイクルを生成する超音
波パワー源16の制御を示すフローダイヤグラムが図示
されている。図5に示すように、かつあくまでも例示に
すぎないが、33%デューティサイクルはパワーレベル
がプリセット閾値、この場合33%、を越えるまで実行
される。この閾値に達した時点で、デューティサイクル
は超音波パワーレベルが50%閾値を越えるまで50%
に増大され、50%閾値に達するとデューティサイクル
は66%に増大される。超音波パワーレベルが66%閾
値を越えると、パワー源は連続運転、つまり100%デ
ューティサイクルで駆動される。図5では、33,50
および66%が図示されているが、他のパーセントレベ
ルを異なるデューティサイクル移行点を規定するために
選択することができる。
【0028】このように、本実施の形態によれば、パル
ス化された超音波源を備えた水晶体超音波吸引装置を操
作するに際して、操作者の経験と能力によって異なるで
あろう操作に役立つようにプログラムすることができ
る。すなわち、水晶体超音波吸引手術の場合の流体およ
び超音波の制御システムの複雑性を考慮した場合、手術
者は、手術者の経験と能力によって異なるであろう手術
の仕方および特殊なテクニックの両方の必要性に役立つ
ようにプログラムすることができる。
【0029】図2に戻ると、本発明にかかる水晶体超音
波吸引装置の他の実施例50が図示されており、図1に
示した装置10の全ての要素は図1に示す要素同定用の
参照番号と同じ番号で統合されている。洗浄流体源32
に加えて、第2の洗浄流体源33が設けられ、これら流
体源32と33はハンドピース30に入るライン34に
ライン32a,33aを介して連結されている。バルブ
35は、ライン35aを介してパワーレベルコントロー
ラ22から送られる信号に応答して、ライン32aと流
体源32およびライン33aと流体源33を交互にハン
ドピース30に連結する。
【0030】図示の如く、洗浄流体源32,33はハン
ドピースの上方において異なる高さに配置されており、
この配置によって洗浄流体をハンドピースに複数の圧力
で導入する手段を構成しており、ここでは、容器33の
流体のヘッドは容器32の流体のヘッドより高くなって
いる。異なる長さのライン44,46を含むハーネス4
2は、支持体48に取付けられた状態において、容器3
2,33をハンドピース30上方の異なる高さに配置す
る手段を提供する。種々の高さでの洗浄流体容器の使用
は、洗浄流体を異なる圧力で供給する手段の代表的なも
のであるが、これとは別に、例えば、別個の循環ループ
(図示せず)を構成する個別のポンプを設け、パワーコ
ントローラ22からの命令により異なる圧力で洗浄流体
をハンドピース30に供給するようにすることができ
る。
【0031】図6を参照して、ハンドピース吸引ライン
38が閉塞されると、真空センサ24によって検知され
る真空レベルは増大する。コンピュータ18は洗浄流体
源32,33のいずれがハンドピース30に連結される
べきかを制御するためのオペレータが設定できる限界値
を有する。図では、2つの洗浄流体源32,33即ち容
器が示されているが、任意の数の容器を用いることがで
きることが考慮されるべきである。図6に示すように、
真空センサ24による真空レベルが吸引ハンドピースラ
イン38の閉塞の結果として、所定のレベルに達する
と、コンピュータはバルブ35を制御し、容器32,3
3の各々とハンドピース30との間の流体接続を制御す
る。
【0032】前述したように、ハンドピース30を閉塞
している物質の性質および医師の必要性およびテクニッ
クに依存して、ハンドピースに供給される洗浄流体の圧
力は増加され、或いは減少される。物質で閉塞される
と、真空センサ24は真空レベルの低下を記録し、バル
ブ35を作動して、非閉塞状態のレベルの圧力を与える
容器32,33に切替える。上で注記した如く、本発明
において、1つ以上の容器を用いることができ、例えば
3個の容器(図示せず)とこれら3つの容器のいずれか
1つの洗浄流体を選択するように相互連結するバルブを
図2の容器系との関係で設けるようにしてもよい。
【0033】以上では、流体の吸引を制御する方法、洗
浄流体を制御する方法、水晶体超音波吸引を操作する方
法並びに水晶体超音波吸引装置を本発明にしたがって、
本発明が有利に用いることができる様子を図示する目的
で記述したが、本発明はこれに限定されるものではな
い。したがって、いずれのおよび全ての修正、変更、当
業者が行う等価な構造は添付のクレームにおいて定義さ
れた本発明の範囲に属すると考えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる水晶体超音波吸引装置の機能
ブロック図である。
【図2】 洗浄流体を1以上の圧力でハンドピースに供
給する装置を含む、本発明にかかる水晶体超音波吸引装
置のいま一つの実施例の機能ブロック図である。
【図3】 吸引割合可変の水晶体超音波吸引装置の閉塞
−非閉塞モードの操作を示すフローチャートである。
【図4】 超音波レベル可変の水晶体超音波吸引装置の
閉塞−非閉塞モードの操作を示すフローチャートであ
る。
【図5】 デューティサイクルパルス可変の水晶体超音
波吸引装置の操作を示すフローチャートである。
【図6】 洗浄割合可変の水晶体超音波吸引装置の閉塞
−非閉塞モードの操作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10,50…水晶体超音波吸引装置 16…超音波パワー源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ・エイチ・リトル アメリカ合衆国73159オクラホマ州、オク ラホマ・シティ、サウス・カントリー・ク ラブ・ドライブ6601番

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルス化された超音波源を備えた水晶体
    超音波吸引装置の操作方法であって、 (a)強度レベルが第1の所定値を越えるまでは、第1
    のデューティサイクルで上記パルス化された超音波源を
    駆動し; (b)強度レベルが、第1の所定値より大きい第2の所
    定値を越えるまでは、第1より大きい第2のデューティ
    サイクルで上記パルス化された超音波源を駆動し; (c)強度レベルが、第2の所定値よりさらに大きい第
    3の所定値を越えるまでは、第2より大きい第3のデュ
    ーティサイクルで上記パルス化された超音波源を駆動
    し;そして (d)その後、第3のデューティサイクルより大きいデ
    ューティサイクルで上記パルス化された超音波源を駆動
    する、ことを特徴とする水晶体超音波吸引装置の操作方
    法。
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