JP2004507321A - 注入制御システム - Google Patents
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Abstract
手術中の眼内圧又は手術中の創傷部位温度を制御する外科用システムの操作方法。
Description
【0001】
本発明の背景
本発明は、広くは白内障手術の技術分野、より詳細には水晶体乳化用ハンドピースのための注入制御システムに関する。
【0002】
簡単に言えば、人間の眼は、角膜と呼ばれる透明な外側部分を通して光を伝達することと、水晶体を用いて画像を網膜上に焦点合わせすることとにより、視覚を提供する機能を有する。焦点合わせされた画像の質は、眼の寸法及び形状並びに角膜及び水晶体の透明度を含む多くの要因に依存する。
【0003】
加齢や疾患によって水晶体の透明度が低下すると、網膜に伝達される光が減少するために視力が低下する。眼の水晶体におけるこの欠陥は、医学的には白内障として知られている。この容態に対する認容された治療法は、外科的に、水晶体を除去して、人工の眼内水晶体(IOL)によって機能する水晶体と置換することである。
【0004】
合衆国においては、白内障水晶体の大多数は、水晶体乳化法と呼ばれる外科技術によって除去される。この処置をする間は、水晶体乳化用の薄い切断チップが、疾患のある水晶体内に挿入されて超音波振動する。振動する切断チップは、水晶体を眼の外へ吸引できるようにするために、水晶体を流動化又は乳化させる。疾患のある水晶体は、除去された後は、人口水晶体に置換される。
【0005】
眼病処置に適した典型的な超音波外科装置は、超音波振動するハンドピース、それに取付けられる切断チップ並びに洗浄用のスリーブ及び電子制御装置を有する。ハンドピース組立品は、ケーブル及びフレキシブルなラインによって制御装置に取付けられる。制御装置は、ケーブルを通じて、取付けられた切断チップにハンドピースによって送られる電力レベルを変化させ、またフレキシブルなラインは、ハンドピース組立品を通して、洗浄液を眼に供給しまた眼から吸引液を抜き出す。
【0006】
ハンドピースの動作部分は、中央に配置された中空の共振する棒(バー)又は角(ホーン)であり、一組の圧電性振動子(piezoelectric crystals)に直接取付けられる。その振動子は、ホーン及び取付けられた切断チップが制御装置に制御されている間及び水晶体乳化を行う間に、ホーン及び切断チップを作動させるために必要な超音波振動を供給する。振動子及びホーンの組立品は、ハンドピースが有する中空の本体又は胴体の内部に、自在取付具により支持される。ハンドピース本体の末端部は、縮径部分又はノーズコーン(nosecone)となっている。ノーズコーンは、洗浄用スリーブを螺着させるための外ねじを有する。同様に、ホーンの穴は、切断チップの外ねじと螺接するための内ねじをその端部に有する。洗浄用スリーブはまた、ノーズコーンの外ねじと螺接する内ねじを備える穴を有する。切断チップは、チップが洗浄用スリーブの開口端部を通り越して予め定めた量だけ突き出るように調節される。超音波ハンドピース及び切断チップは、米国特許3,589,363号、4,223,676号、4,246,902号、4,493,694号、4,515,583号、4,589,415号、4,609,368号、4,869,715号、4,922,902号、4,989,583号、5,154,694号及び5,359,996号に十分に説明されており、それらの全体の内容は本願に関連技術として引用されている。
【0007】
使用中は、切断チップ及び洗浄用スリーブの端部は、角膜、強膜又は他の場所の中にある予め定めた幅の小さな切開部内に挿入される。切断チップは、振動子により作動する超音波ホーンによって、チップの長手方向軸線に沿って洗浄用スリーブ内で超音波振動させられ、そのことによって選択された組織をその場所で乳化させる。切断チップが有する中空の穴は、ホーンの穴と連通して、次にホーンの穴は、ハンドピースから制御装置へ向かう吸引ラインと連通する。制御装置内の減圧又は真空源は、乳化した組織を、切断チップの開口端部、切断チップ及びホーンの穴並びに吸引ラインを通して、眼から抜出し又は吸引し、捕集装置内へ送る。乳化した組織の吸引は、洗浄用スリーブの内表面と切断チップとの間にある小さな環状の間隙を通って外科部位内へ注入される食塩水のフラッシング液すなわち洗浄液によって補助される。
【0008】
乱視を引き起す危険性を低減するために、前眼房内の切開を可能な限り小さく行うことは、好ましい外科技術である。これらの小さな切開は、振動チップに対して洗浄用スリーブをしっかりと締め付ける非常に緊密な創傷になる。洗浄用スリーブと振動チップとの間の摩擦は熱を発生させるが、チップの内側を流れる吸引液の冷却効果によって、チップの過熱及び組織の熱傷を起こす危険性は低減される。チップが組織によって閉塞されているときは、この吸引液の流れは減少又は停止してチップが過熱されることがある。
【0009】
従来技術による装置は、吸引時における真空度の大きな上昇を検出するとともに真空度の上昇による閉塞を予測するセンサーを使用している。この感知された閉塞によって、ハンドピースに与えられる電力の減少並びに洗浄及び吸引流量の増加の少なくとも一方が可能となる。その全体の内容が本願に関連技術として引用されている米国特許5,591,127号、5,700,240号及び5,766,146号(Barwick,Jr.等)を参照のこと。しかし、吸引ライン内の真空度の上昇は、チップ周りの冷却液の流量が遮断されることを必ずしも示さない。最も緊密な切開によってでさえ、創傷と洗浄用スリーブの外側との間から洗浄液がいくらかは漏洩する。この創傷からの漏洩は切開部位をさらに冷却する流れとなるため、吸引時の真空度の上昇を測定することのみでは、角膜に熱傷を起こすためのポテンシャルを必ずしも示さない。従って、ハンドピースに与えられる電力は尚早に中断されることになる。
【0010】
従来技術による装置はまた、外科的な注入圧力及び流量を制御するための、重力による送液方法又は与圧されたガス供給源を使用する。図8に示されるような重力送液注入方法により、液柱の高さに基づく圧力及び流量が得られる。液柱が高くなると、圧力及び流量は増加する。液柱が低くなると、圧力及び流量は低下する。外科医は、注入液の入ったボトルを上げ下げすることによって液柱の高さを調節する。図9に示されるような与圧されたガス供給源は、注入液ボトル内側の圧力を上げ下げすることによって注入圧力を調節する。ボトルは一定の高さに吊下げられ、ガス圧力ポンプがそのボトルに接続される。その全体の内容が本願に関連技術として引用されている米国特許4,813,927号、4,900,301号、5,032,111号及び5,047,009号(Morris等)を参照のこと。重力送液注入方法は、注入液ボトルを上げ下げする必要から生じる圧力の応答速度に限界がある。与圧されたガス供給源は、応答速度は改善されているが、外科手術の準備を複雑にする煩わしい通気チューブ装置を必要とする。いずれの方法も、汚染防止のためにボトル内の空気又はガスを濾過する必要があり、これにより費用と複雑さが増す。
【0011】
故に、注入圧力及び流量を扱うよりよい方法を利用する外科用装置のための注入源が望まれる。
【0012】
本発明の概要
本発明は、種々の注入液圧力センサーを有する外科用注入システムを備えることにより、従来技術を改良したものである。本システムはまた、圧縮可能な注入容器を使用する。注入液圧力センサーにより与えられる情報により、使用者は、手術中の眼内圧及び手術中の創傷部位の温度を予測し制御することができる。
【0013】
従って、本発明の1つの目的は、外科用装置制御システムを提供することである。
【0014】
本発明の他の目的は、洗浄液の圧力を感知できる外科用装置制御システムの操作方法を提供することである。
【0015】
本発明の他の目的は、ハンドピースの操作パラメータをより正確に制御する外科用装置制御システムの操作方法を提供することである。
【0016】
本発明の他の目的は、注入操作パラメータをより正確に制御する外科用装置制御システムの操作方法を提供することである。
【0017】
本発明の他の目的は、吸引操作パラメータをより正確に制御する外科用装置制御システムの操作方法を提供することである。
【0018】
本発明の他の目的は、手術中の眼内圧をより正確に制御する外科用装置制御システムの操作方法を提供することである。
【0019】
本発明の他の目的は、手術中の創傷部位の温度をより正確に制御する外科用装置制御システムの操作方法を提供することである。
【0020】
本発明の他の目的は、注入圧力及び流量のより速くより正確な制御を提供することである。
【0021】
本発明が有するこれら及び他の長所並びに目的は、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【0022】
本発明の詳細な説明
図1に示されるように、本発明の第1の実施形態において、ハンドピース12の操作に使用される制御システム10は、制御装置14を有する。制御装置14は、通常は制御モジュール又はCPU16、吸引ポンプ18、ハンドピース電源20、洗浄液流量センサー22及びバルブ24を有する。制御装置14には、テキサス州フォートワースのアルコン・ラボラトリーズ社より入手できるACCURUS登録商標又はLEGACY SERIES TWENTY THOUSAND登録商標外科用システムのような、全ての市販の外科用制御装置が使用可能である。CPU16には、適当なマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、コンピュータ又はデジタル論理コントローラの全てが使用可能である。ポンプ18には、蠕動ポンプ、スクロールポンプ、ダイアフラムポンプ又はベンチュリポンプのような適当な全てのポンプが使用可能である。電源20には、テキサス州フォートワースのアルコン・ラボラトリーズ社より入手できるACCURUS登録商標又はLEGACY SERIES TWENTY THOUSAND登録商標外科用システムに組み込まれているような、適当な全ての超音波励振器が使用可能である。センサー22には、ニューヨーク州イサーケのトランソニック・システムズ社より入手できるモデル番号T101D又はT201Dのような、市販の全ての流量センサーが使用可能である。バルブ24には、ソレノイド作動ピンチバルブのような適当な全てのバルブが使用可能である。注入液供給源26には、市販の全ての洗浄溶液が使用可能である。
【0023】
使用中は、センサー22は、洗浄ライン30、32及び34を介してハンドピース12及び注入液供給源26に接続される。センサー22は、供給源26からハンドピース12へ向かう洗浄液の流量を測定し、この情報をケーブル36を通じてCPU16に与える。洗浄液流量データは、この技術分野ではよく知られたソフトウェア命令を使用して制御装置14の操作パラメータを制御するために、CPU16に使用されることができる。例えば、CPU16は、ケーブル38を通じてバルブ24を開閉して、供給源26からハンドピース12に至る洗浄液量を変えることができる。CPU16はまた、ケーブル40を通じて、電力ケーブル42を通じてハンドピース12に送られる電源20の出力を変えることができる。CPU16はまた、センサー22により与えられるデータを使用して、ポンプ18の動作を変更することができる。ポンプ18は、ライン46を通じてハンドピース12から液体を吸引し、ライン48を通じてその液体を捕集容器28へ送る。
【0024】
図2に示されるように、本発明の第2の実施形態において、ハンドピース112の操作に使用されるための制御システム110は、制御装置114を有する。制御装置114は、通常は制御モジュール又はCPU116、吸引ポンプ118、ハンドピース電源120及びバルブ124を有する。流量センサー122は、ハンドピース112の内部に収納される。
【0025】
使用中は、チップ150は、センサー122並びに洗浄ライン130、132及び134を介して注入液供給源126に接続される。センサー122は、供給源126からチップ150へ向かう洗浄液の流量を測定し、この情報をケーブル136を通じてCPU116に与える。CPU116は、ケーブル138を通じてバルブ124を開閉して、供給源126からチップ150に至る洗浄液量を変えることができる。CPU116はまた、ケーブル140を通じて、電力ケーブル142を通じてハンドピース112に送られる電源120の出力を変えることができる。CPU116はまた、センサー122により与えられるデータを使用して、ポンプ118の動作を変更することができる。ポンプ118は、ライン146を通じてハンドピース112から液体を吸引し、ライン148を通じてその液体を捕集容器128へ送る。CPU116はまた、センサー122により与えられるデータ及び電源120から供給される出力を使用して、使用者に可聴音を発することができる。
【0026】
図3に示されるように、本発明の第3の実施形態において、ハンドピース212の操作に使用される制御システム210は、制御装置214を有する。制御装置214は、通常は制御モジュール又はCPU216、吸引ポンプ218、ハンドピース電源220、バルブ224、与圧源229及び圧力センサー227を有する。流量センサー222は、洗浄ライン230、232及び234を介してハンドピース212及び注入液供給源226に接続される。注入液供給源226には、ボトルに入った状態で提供される市販の洗浄溶液が使用可能である。与圧源229は、ライン252を通じて注入液供給源226に与圧し、ケーブル250を通じてCPU216によって制御される。与圧源229には、テキサス州フォートワースのアルコン・ラボラトリーズ社より入手できるACCURUS登録商標外科用システムに組み込まれているような、市販の全ての圧力制御器が使用可能である。圧力センサー227は、ライン254を通じて注入液供給源226の圧力を測定し、ケーブル256を通じてCPU216に監視される。圧力センサー227には、アリゾナ州フェニックスのモトローラ社より入手できるモデルMPX5100のような、市販の全ての適当な圧力センサーが使用可能である。
【0027】
使用中は、センサー222は、供給源226からハンドピース212へ送られる洗浄液流量を測定し、その情報をケーブル236を通じてCPU216に与える。洗浄液流量データは、この技術分野ではよく知られたソフトウェア命令を使用して制御装置214の操作パラメータを制御するために、CPU216に使用されることができる。例えば、CPU216は、ケーブル256を通じて圧力センサー227のデータを読み込んでいる間は、ケーブル250を通じて与圧源229を制御して、供給源226からハンドピース212に至る洗浄液量を変えることができる。CPU216はまた、ケーブル240を通じて、電力ケーブル242を通じてハンドピース212に送られる電源220の出力を変えることができる。CPU216はまた、センサー222により与えられるデータを使用して、ライン244を通じてポンプ218の動作を変更することができる。ポンプ218は、ライン246を通じてハンドピース212から液体を吸引し、ライン248を通じてその液体を捕集容器228へ送る。CPU216はまた、センサー222により与えられるデータ及び電源220から供給される出力を使用して、使用者に可聴音を発することができる。
【0028】
図4に示されるように、本発明の第4の実施形態において、ハンドピース312の操作に使用される制御システム310は、制御装置314を有する。制御装置314は、通常は制御モジュール又はCPU316、吸引ポンプ318、ハンドピース電源320、バルブ324、与圧源329及び圧力センサー327を有する。流量センサー322は、ハンドピース312の内部に収納されている。注入液供給源326には、ボトルに入った状態で提供される市販の洗浄溶液が使用可能である。与圧源329には、市販の全ての圧力制御器が使用可能である。圧力センサー227には、市販の全ての適当な圧力センサーが使用可能である。
【0029】
使用中は、センサー322は、供給源326からハンドピース312へ送られる洗浄液流量を測定し、その情報をケーブル336を通じてCPU316に与える。洗浄液流量データは、この技術分野ではよく知られたソフトウェア命令を使用して制御装置314の操作パラメータを制御するために、CPU316に使用されることができる。例えば、CPU316は、ケーブル356を通じて圧力センサー327のデータを読み込んでいる間は、ケーブル350を通じて与圧源329を制御して、供給源326からハンドピース312に至る洗浄液量を変えることができる。CPU316はまた、ケーブル340を通じて、電力ケーブル342を通じてハンドピース312に送られる電源320の出力を変えることができる。CPU316はまた、センサー322により与えられるデータを使用して、ケーブル344を通じてポンプ318の動作を変更することができる。ポンプ318は、ライン346を通じてハンドピース312から液体を吸引し、ライン348を通じてその液体を捕集容器328へ送る。CPU316はまた、センサー322により与えられるデータ及び電源320から供給される出力を使用して、使用者に可聴音を発することができる。
【0030】
図5に示されるように、本発明の第5の実施形態において、ハンドピース412の操作に使用される制御システム410は、制御装置414を有する。制御装置414は、通常は制御モジュール又はCPU416、吸引ポンプ418、ハンドピース電源420、バルブ424、与圧源429及び圧力センサー527を有する。空気流量センサー423は、ライン432及び452を介して与圧源429及び注入液供給源426に接続される。センサー423には、イリノイ州フリーポートのハネウェル社より入手できるモデルAWM3100Vのような、市販の全ての流量センサーが使用可能である。注入液供給源426には、ボトルに入った状態で提供される市販の洗浄溶液が使用可能である。
【0031】
使用中は、センサー423は、供給源426内へ送られる空気流量を測定し、その情報をケーブル436を通じてCPU416に与える。空気流量データは、ライン434を通じてハンドピースに送られる注入液流量を計算するために、圧力センサー427からの情報とともにCPU416によって使用される。この注入液量の計算値は、この技術分野ではよく知られたソフトウェア命令を使用して制御装置414の操作パラメータを制御するために使用されることができる。例えば、CPU416は、ケーブル456を通じて圧力センサー427のデータを読み込んでいる間は、ケーブル450を通じて与圧源429を制御して、供給源426からハンドピース412に至る洗浄液量を変えることができる。CPU416はまた、ケーブル440を通じて、電力ケーブル442を通じてハンドピース412に送られる電源420の出力を変えることができる。CPU416はまた、その注入液流量の計算値を使用して、ケーブル444を通じてポンプ418の動作を変更することができる。ポンプ418は、電力ケーブル442によってハンドピース412から液体を吸引する。CPU416はまた、その注入液量の計算値を使用して、ケーブル444を通じてポンプ418の動作を変更することができる。ポンプ418は、ライン446を通じてハンドピース412から液体を吸引し、ライン448を通じてその液体を捕集容器428へ送る。CPU416はまた、その注入液流量の計算値及び電源420から供給される出力を使用して、使用者に可聴音を発することができる。
【0032】
図6に示されるように、本発明の第6の実施形態において、ハンドピース512の操作に使用される制御システム510は、制御装置514を有する。制御装置514は、通常は制御モジュール又はCPU516、吸引ポンプ518、ハンドピース電源520、バルブ524、与圧源530及び圧力センサー527を有する。注入液供給源525には、バッグ又は慣例の柔軟性容器に入った状態で提供される市販の全ての洗浄溶液が使用可能である。与圧源530は、液体に与圧するために、機構553を通じて注入液供給源525を圧縮する圧縮装置である。注入液供給源の圧縮比は、ケーブル550を通じてCPU516によって制御される。
【0033】
使用中は、CPU516は、与圧源530の圧縮比及び圧力センサー527からの圧力データに基づいて、ライン534を通してハンドピースに送られる注入液流量を計算する。圧力センサー527は、注入液供給源525に対して、直接又は洗浄ライン533若しくは534を通じて連通することができる。この注入液量の計算値は、この技術分野ではよく知られたソフトウェア命令を使用して制御装置514の操作パラメータを制御するために使用されることができる。例えば、CPU516は、ケーブル556を通じて圧力センサー527のデータを読み込んでいる間は、ケーブル550を通じて与圧源530を制御して、供給源525からハンドピース512に至る洗浄液量を変えることができる。CPU516はまた、ケーブル540を通じて、電力ケーブル542を通じてハンドピース512に送られる電源520の出力を変えることができる。CPU516はまた、その注入液流量の計算値を使用して、ケーブル544を通じてポンプ518の動作を変更することができる。ポンプ518は、ライン546を通じてハンドピース512から液体を吸引し、ライン548を通じてその液体を捕集容器528へ送る。CPU516はまた、その注入液流量の計算値及び電源520から供給される出力を使用して、使用者に可聴音を発することができる。
【0034】
図10に示されるように、与圧源530は、ローラー機構553、注入液容器525、圧力センサー527及び注入又は洗浄バルブ524を有する。ローラー機構553は、圧縮ローラー554及びローラー駆動モータ555を有する。注入液容器525には、ニュージャージー州レイクウッドのチャーター・メディカル社より一般入手できるような、ある部位へ外科的に注入するための柔軟性バッグ又はこの用途のための特別な構造を有する慣例容器が使用可能である。注入液容器525は、過度に伸長せずに圧縮させられる容器となるような全ての適当な材料から作製することができる。注入液容器525は、薄い壁面のボトルであってもよく、波状の側面(図示されていない)を有しても有していなくてもよい。圧力センサー527は、ヒューレットパッカード社製のモデル1290Cのような市販の使い捨て可能な全ての圧力センサー又はこの用途のために特別に作製された特注タイプのセンサーが使用可能である。注入バルブ524には、外科用装置に一般に用いられる市販のピンチ式バルブの全てが使用可能である。圧縮ローラー機構553は、双方向の機械的ローラー554と、制御された均一な方法にて柔軟性容器525を圧縮し、その圧縮速度が液体の排出速度に比例するような特別な構造を有する適当な治具とを具備する。
【0035】
使用中は、柔軟性容器525は、ローラー機構553内に配置され、洗浄ライン533に接続される。注入バルブ524は開であり、ローラー機構553は容器525を圧縮するように動く。ローラー機構554の移動は容器525内の有効容積を減少させ、それにより注入液は洗浄ライン533内に強制移動させられる。圧力センサー527からの情報は、注入圧力及びローラー機構553が制御されて予め定めた注入圧力の読込値が維持されていることを示す。駆動モータ555の移動速度は液体排出速度に比例し、その情報は、さらなる系統的制御のために制御システム510により使用される。
【0036】
図11に示されるように、与圧源530’は、注入液容器525’、機構553’、圧力センサー527’及びバルブ524’を有する。機構553’は、圧縮作動器103、上方板105、下方板107及び板戻しばね106を有する。圧縮作動器103は、ウォームギヤと、制御された均一な方法にて板105を押圧し、その押圧速度が容器525’からの液体排出速度に比例するような構造を有する油圧駆動式作動器とのいずれであってもよい。戻しばね106には、板を元の位置に戻すために使用できる全ての市販のばねが使用可能である。
【0037】
使用中は、柔軟性容器525’は、上方板105及び下方板107から圧力を受けるように配置され、洗浄ライン533に接続される。注入バルブ524’は開であり、作動器103は、ばね106に逆らって板105上に下向きの圧力を与える。板105に与えられた下向きの圧力は、上方板105と下方板107との間の容器525’を圧縮し、それにより容器525’内の有効容積が減少して、注入液が洗浄ライン533’内に強制移動させられる。圧力センサー527’からの情報は、注入圧力及び作動器103が制御されて予め定めた注入圧力の読込値が維持されていることを示す。作動器103の移動速度は液体排出速度に比例し、その情報は、さらなる系統的制御のために制御システム510により使用される。
【0038】
図12に示されるように、本発明のもう1つの実施形態において、ハンドピース712の操作に使用される制御システム710は、制御装置714を有する。制御装置714は、通常は制御モジュール又はCPU716、吸引ポンプ718、ハンドピース電源720、バルブ724、与圧源729及び注入液供給源圧力センサー727を有する。洗浄ライン圧力センサー722は、洗浄ライン730、732及び734を通じてハンドピース712及び注入液供給源726に接続される。注入液供給源726には、ボトルに入った状態で提供される市販の全ての洗浄溶液が使用可能である。与圧源729は、ライン752を通じて注入液供給源726に与圧し、ケーブル750を通じてCPU716によって制御される。与圧源729には、テキサス州フォートワースのアルコン・ラボラトリーズ社より入手できるACCURUS登録商標外科用システムに組み込まれているような、市販の全ての圧力制御器が使用可能である。与圧源729はまた、図6、図10及び図11に示される与圧源530又は530’と類似のものであってもよい。圧力センサー727は、ライン754を通じて注入液供給源726の圧力を測定し、ケーブル756を通じてCPU716に監視される。圧力センサー722及び727には、アリゾナ州フェニックスのモトローラ社より入手できるモデルMPX5100のような、市販の全ての適当な流量センサーが使用可能である。この技術分野に熟練した者には、センサー727に加えて又はセンサー727の代わりに空気流量センサー423が使用できて、注入液供給源726内部の圧力は、与圧源530又は530’の動作から与えられ得ることが理解できるであろう。
【0039】
使用中は、センサー722は、洗浄ライン734内にある洗浄液のハンドピース712における(すなわちその内部の)圧力を測定し、その情報をケーブル736を通じてCPU716に与える。洗浄ライン圧力データは、この技術分野ではよく知られたソフトウェア命令を使用して、後に説明するように、制御装置714の操作パラメータを制御するために、CPU716に使用されることができる。例えば、CPU716は、ケーブル756を通じて圧力センサー727のデータを読み込んでいる間は、ケーブル750を通じて与圧源729を制御して、供給源726からハンドピース712に至る洗浄液量を変えることができる。CPU716はまた、ケーブル740を通じて、電力ケーブル742を通じてハンドピース712に送られる電源720の出力を変えることができる。CPU716はまた、センサー722により与えられるデータを使用して、ライン744を通じてポンプ718の動作を変更することができる。ポンプ718は、ライン746を通じてハンドピース712から液体を吸引し、ライン748を通じてその液を捕集容器728へ送る。CPU716はまた、センサー722により与えられるデータ及び電源720から供給される出力を使用して、使用者に可聴音を発することができる。
【0040】
図7に示されるように、本発明によるシステムが注入液量を監視しているときは、システムは現在の注入流量を監視して、実際の流量と予め定めた流量とを比較する。注入流量が予め定めた流量より多いときは、システムは何の処置もしない。注入流量が予め定めた流量より少ないときは、超音波ハンドピースに送られる電力を変えて、外科医に対して変調音を発したり吸引圧力を変えたりするような、様々な処置をシステムが行うことができる。
【0041】
本発明によるシステムはまた、手術中の眼内圧(IOP)及び創傷の温度の少なくとも一方を制御するために使用できる。IOPを制御するために、使用者は所要のIOP値又はIOP値の範囲(IOPset)をCPU716に設定する。センサー722からの注入液ライン圧力情報(Pirr)はCPU716に与えられ、センサー727からの注入液供給源の圧力情報はCPU(Pbot)に与えられる。CPU716は、ハンドピース712からの流出量を次式を用いて特定する。
Flow=(Pbot−Pirr)/Rbot
ここでRbotは、センサー727とセンサー722との間の流体抵抗である。CPU716は、外科手術部位内の現在のIOP(IOPact)を次式を用いて算定する。
IOPact=Pirr−(Flow*Rirr)
ここでRirrは、センサー722と外科手術部位との間の流体抵抗である。CPUはIOPactとIOPsetとを比較し、IOPsetを維持するように与圧源729を調節する。CPU716の論理プロセスは、PIDアルゴリズム、ファジー論理アルゴリズム又は他の適当な全てのアルゴリズムのような様々な方法でプログラム可能である。選択的に、仮に与圧源530又は530’が使われるときは、ハンドピース712からの流出量は注入液供給源726の圧縮速度に比例するため、与圧源530又は530’はハンドピース712からの流出量を監視するために使用されることができ、センサー722は不要となる。
【0042】
本発明によるシステムはまた、創傷部位の温度制御に使用できる。創傷部位の温度を制御するために、使用者は創傷部位温度(Tempmax)及びCPU16、116、216、316又は416に要求される動作を選定する。選択的に、使用者は所要の温度範囲を選定してもよい。センサー22、122、222、322又は423からの注入液流量情報は、CPU16、116、216、316又は416にそれぞれ与えられ、またCPU16、116、216、316又は416は、注入液流量及び超音波パワーの現在及びそれ以前の値に基づいて、現在の創傷部位温度(Tempcur)を計算する。例えば、TempcurがTempmaxに達したときは、使用者は、超音波パワーを下げること、超音波パワーのデューティサイクル又は振幅を変えること、吸引圧力を変えるために注入圧力及び注入液流量の少なくとも一方を変えること又は可聴音を発することを要求できる。使用者は、Tempmaxとして選定した値又はTempcurがTempmaxに達したときの速度に対応して行われる、様々な動作をプログラムできる。CPU16、116、216、316又は416内の論理プロセスは、PIDアルゴリズム、ファジー論理アルゴリズム又は他の適当な全てのアルゴリズムのような様々な方法でプログラム可能である。
【0043】
本発明に関する記述は、図解及び説明のためになされたものである。関連した技術分野に熟練した者には、上述した本発明について、その特許請求の範囲や精神から逸脱することなく変化や修正が可能であることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明に使用できる制御システムの第1の実施形態によるブロック線図である。
【図2】
本発明に使用できる制御システムの第2の実施形態によるブロック線図である。
【図3】
本発明に使用できる制御システムの第3の実施形態によるブロック線図であって、装置内の流量センサー及び注入液供給源の与圧注入制御を示した図である。
【図4】
本発明に使用できる制御システムの第4の実施形態によるブロック線図であって、ハンドピース内の流量センサー及び注入液供給源の与圧注入制御を示した図である。
【図5】
本発明に使用できる制御システムの第5の実施形態によるブロック線図であって、装置内の流量センサー及び注入液流量を計算するための与圧源の空気流量測定を示した図である。
【図6】
本発明に使用できる制御システムの第6の実施形態によるブロック線図であって、圧縮される柔軟性バッグとしての与圧源と、注入液供給源の圧縮速度から計算される注入液の流れとを示した図である。
【図7】
本発明に使用できる注入流量制御モードにおける操作を示したフローチャートである。
【図8】
従来技術である重力送液注入方法を示した図である。
【図9】
従来技術である与圧注入方法を示した図である。
【図10】
本発明による柔軟性容器の1つの実施形態を示したブロック線図であって、容器がローラー間で圧縮される状態を示した図である。
【図11】
本発明による柔軟性容器のもう1つの実施形態を示したブロック線図であって、容器が圧縮板によって圧縮される状態を示した図である。
【図12】
本発明に使用できる制御システムのもう1つの実施形態を示すブロック線図であって、洗浄ライン圧力センサー及び注入液供給源の与圧注入制御装置を有する制御を示す図である。
本発明の背景
本発明は、広くは白内障手術の技術分野、より詳細には水晶体乳化用ハンドピースのための注入制御システムに関する。
【0002】
簡単に言えば、人間の眼は、角膜と呼ばれる透明な外側部分を通して光を伝達することと、水晶体を用いて画像を網膜上に焦点合わせすることとにより、視覚を提供する機能を有する。焦点合わせされた画像の質は、眼の寸法及び形状並びに角膜及び水晶体の透明度を含む多くの要因に依存する。
【0003】
加齢や疾患によって水晶体の透明度が低下すると、網膜に伝達される光が減少するために視力が低下する。眼の水晶体におけるこの欠陥は、医学的には白内障として知られている。この容態に対する認容された治療法は、外科的に、水晶体を除去して、人工の眼内水晶体(IOL)によって機能する水晶体と置換することである。
【0004】
合衆国においては、白内障水晶体の大多数は、水晶体乳化法と呼ばれる外科技術によって除去される。この処置をする間は、水晶体乳化用の薄い切断チップが、疾患のある水晶体内に挿入されて超音波振動する。振動する切断チップは、水晶体を眼の外へ吸引できるようにするために、水晶体を流動化又は乳化させる。疾患のある水晶体は、除去された後は、人口水晶体に置換される。
【0005】
眼病処置に適した典型的な超音波外科装置は、超音波振動するハンドピース、それに取付けられる切断チップ並びに洗浄用のスリーブ及び電子制御装置を有する。ハンドピース組立品は、ケーブル及びフレキシブルなラインによって制御装置に取付けられる。制御装置は、ケーブルを通じて、取付けられた切断チップにハンドピースによって送られる電力レベルを変化させ、またフレキシブルなラインは、ハンドピース組立品を通して、洗浄液を眼に供給しまた眼から吸引液を抜き出す。
【0006】
ハンドピースの動作部分は、中央に配置された中空の共振する棒(バー)又は角(ホーン)であり、一組の圧電性振動子(piezoelectric crystals)に直接取付けられる。その振動子は、ホーン及び取付けられた切断チップが制御装置に制御されている間及び水晶体乳化を行う間に、ホーン及び切断チップを作動させるために必要な超音波振動を供給する。振動子及びホーンの組立品は、ハンドピースが有する中空の本体又は胴体の内部に、自在取付具により支持される。ハンドピース本体の末端部は、縮径部分又はノーズコーン(nosecone)となっている。ノーズコーンは、洗浄用スリーブを螺着させるための外ねじを有する。同様に、ホーンの穴は、切断チップの外ねじと螺接するための内ねじをその端部に有する。洗浄用スリーブはまた、ノーズコーンの外ねじと螺接する内ねじを備える穴を有する。切断チップは、チップが洗浄用スリーブの開口端部を通り越して予め定めた量だけ突き出るように調節される。超音波ハンドピース及び切断チップは、米国特許3,589,363号、4,223,676号、4,246,902号、4,493,694号、4,515,583号、4,589,415号、4,609,368号、4,869,715号、4,922,902号、4,989,583号、5,154,694号及び5,359,996号に十分に説明されており、それらの全体の内容は本願に関連技術として引用されている。
【0007】
使用中は、切断チップ及び洗浄用スリーブの端部は、角膜、強膜又は他の場所の中にある予め定めた幅の小さな切開部内に挿入される。切断チップは、振動子により作動する超音波ホーンによって、チップの長手方向軸線に沿って洗浄用スリーブ内で超音波振動させられ、そのことによって選択された組織をその場所で乳化させる。切断チップが有する中空の穴は、ホーンの穴と連通して、次にホーンの穴は、ハンドピースから制御装置へ向かう吸引ラインと連通する。制御装置内の減圧又は真空源は、乳化した組織を、切断チップの開口端部、切断チップ及びホーンの穴並びに吸引ラインを通して、眼から抜出し又は吸引し、捕集装置内へ送る。乳化した組織の吸引は、洗浄用スリーブの内表面と切断チップとの間にある小さな環状の間隙を通って外科部位内へ注入される食塩水のフラッシング液すなわち洗浄液によって補助される。
【0008】
乱視を引き起す危険性を低減するために、前眼房内の切開を可能な限り小さく行うことは、好ましい外科技術である。これらの小さな切開は、振動チップに対して洗浄用スリーブをしっかりと締め付ける非常に緊密な創傷になる。洗浄用スリーブと振動チップとの間の摩擦は熱を発生させるが、チップの内側を流れる吸引液の冷却効果によって、チップの過熱及び組織の熱傷を起こす危険性は低減される。チップが組織によって閉塞されているときは、この吸引液の流れは減少又は停止してチップが過熱されることがある。
【0009】
従来技術による装置は、吸引時における真空度の大きな上昇を検出するとともに真空度の上昇による閉塞を予測するセンサーを使用している。この感知された閉塞によって、ハンドピースに与えられる電力の減少並びに洗浄及び吸引流量の増加の少なくとも一方が可能となる。その全体の内容が本願に関連技術として引用されている米国特許5,591,127号、5,700,240号及び5,766,146号(Barwick,Jr.等)を参照のこと。しかし、吸引ライン内の真空度の上昇は、チップ周りの冷却液の流量が遮断されることを必ずしも示さない。最も緊密な切開によってでさえ、創傷と洗浄用スリーブの外側との間から洗浄液がいくらかは漏洩する。この創傷からの漏洩は切開部位をさらに冷却する流れとなるため、吸引時の真空度の上昇を測定することのみでは、角膜に熱傷を起こすためのポテンシャルを必ずしも示さない。従って、ハンドピースに与えられる電力は尚早に中断されることになる。
【0010】
従来技術による装置はまた、外科的な注入圧力及び流量を制御するための、重力による送液方法又は与圧されたガス供給源を使用する。図8に示されるような重力送液注入方法により、液柱の高さに基づく圧力及び流量が得られる。液柱が高くなると、圧力及び流量は増加する。液柱が低くなると、圧力及び流量は低下する。外科医は、注入液の入ったボトルを上げ下げすることによって液柱の高さを調節する。図9に示されるような与圧されたガス供給源は、注入液ボトル内側の圧力を上げ下げすることによって注入圧力を調節する。ボトルは一定の高さに吊下げられ、ガス圧力ポンプがそのボトルに接続される。その全体の内容が本願に関連技術として引用されている米国特許4,813,927号、4,900,301号、5,032,111号及び5,047,009号(Morris等)を参照のこと。重力送液注入方法は、注入液ボトルを上げ下げする必要から生じる圧力の応答速度に限界がある。与圧されたガス供給源は、応答速度は改善されているが、外科手術の準備を複雑にする煩わしい通気チューブ装置を必要とする。いずれの方法も、汚染防止のためにボトル内の空気又はガスを濾過する必要があり、これにより費用と複雑さが増す。
【0011】
故に、注入圧力及び流量を扱うよりよい方法を利用する外科用装置のための注入源が望まれる。
【0012】
本発明の概要
本発明は、種々の注入液圧力センサーを有する外科用注入システムを備えることにより、従来技術を改良したものである。本システムはまた、圧縮可能な注入容器を使用する。注入液圧力センサーにより与えられる情報により、使用者は、手術中の眼内圧及び手術中の創傷部位の温度を予測し制御することができる。
【0013】
従って、本発明の1つの目的は、外科用装置制御システムを提供することである。
【0014】
本発明の他の目的は、洗浄液の圧力を感知できる外科用装置制御システムの操作方法を提供することである。
【0015】
本発明の他の目的は、ハンドピースの操作パラメータをより正確に制御する外科用装置制御システムの操作方法を提供することである。
【0016】
本発明の他の目的は、注入操作パラメータをより正確に制御する外科用装置制御システムの操作方法を提供することである。
【0017】
本発明の他の目的は、吸引操作パラメータをより正確に制御する外科用装置制御システムの操作方法を提供することである。
【0018】
本発明の他の目的は、手術中の眼内圧をより正確に制御する外科用装置制御システムの操作方法を提供することである。
【0019】
本発明の他の目的は、手術中の創傷部位の温度をより正確に制御する外科用装置制御システムの操作方法を提供することである。
【0020】
本発明の他の目的は、注入圧力及び流量のより速くより正確な制御を提供することである。
【0021】
本発明が有するこれら及び他の長所並びに目的は、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【0022】
本発明の詳細な説明
図1に示されるように、本発明の第1の実施形態において、ハンドピース12の操作に使用される制御システム10は、制御装置14を有する。制御装置14は、通常は制御モジュール又はCPU16、吸引ポンプ18、ハンドピース電源20、洗浄液流量センサー22及びバルブ24を有する。制御装置14には、テキサス州フォートワースのアルコン・ラボラトリーズ社より入手できるACCURUS登録商標又はLEGACY SERIES TWENTY THOUSAND登録商標外科用システムのような、全ての市販の外科用制御装置が使用可能である。CPU16には、適当なマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、コンピュータ又はデジタル論理コントローラの全てが使用可能である。ポンプ18には、蠕動ポンプ、スクロールポンプ、ダイアフラムポンプ又はベンチュリポンプのような適当な全てのポンプが使用可能である。電源20には、テキサス州フォートワースのアルコン・ラボラトリーズ社より入手できるACCURUS登録商標又はLEGACY SERIES TWENTY THOUSAND登録商標外科用システムに組み込まれているような、適当な全ての超音波励振器が使用可能である。センサー22には、ニューヨーク州イサーケのトランソニック・システムズ社より入手できるモデル番号T101D又はT201Dのような、市販の全ての流量センサーが使用可能である。バルブ24には、ソレノイド作動ピンチバルブのような適当な全てのバルブが使用可能である。注入液供給源26には、市販の全ての洗浄溶液が使用可能である。
【0023】
使用中は、センサー22は、洗浄ライン30、32及び34を介してハンドピース12及び注入液供給源26に接続される。センサー22は、供給源26からハンドピース12へ向かう洗浄液の流量を測定し、この情報をケーブル36を通じてCPU16に与える。洗浄液流量データは、この技術分野ではよく知られたソフトウェア命令を使用して制御装置14の操作パラメータを制御するために、CPU16に使用されることができる。例えば、CPU16は、ケーブル38を通じてバルブ24を開閉して、供給源26からハンドピース12に至る洗浄液量を変えることができる。CPU16はまた、ケーブル40を通じて、電力ケーブル42を通じてハンドピース12に送られる電源20の出力を変えることができる。CPU16はまた、センサー22により与えられるデータを使用して、ポンプ18の動作を変更することができる。ポンプ18は、ライン46を通じてハンドピース12から液体を吸引し、ライン48を通じてその液体を捕集容器28へ送る。
【0024】
図2に示されるように、本発明の第2の実施形態において、ハンドピース112の操作に使用されるための制御システム110は、制御装置114を有する。制御装置114は、通常は制御モジュール又はCPU116、吸引ポンプ118、ハンドピース電源120及びバルブ124を有する。流量センサー122は、ハンドピース112の内部に収納される。
【0025】
使用中は、チップ150は、センサー122並びに洗浄ライン130、132及び134を介して注入液供給源126に接続される。センサー122は、供給源126からチップ150へ向かう洗浄液の流量を測定し、この情報をケーブル136を通じてCPU116に与える。CPU116は、ケーブル138を通じてバルブ124を開閉して、供給源126からチップ150に至る洗浄液量を変えることができる。CPU116はまた、ケーブル140を通じて、電力ケーブル142を通じてハンドピース112に送られる電源120の出力を変えることができる。CPU116はまた、センサー122により与えられるデータを使用して、ポンプ118の動作を変更することができる。ポンプ118は、ライン146を通じてハンドピース112から液体を吸引し、ライン148を通じてその液体を捕集容器128へ送る。CPU116はまた、センサー122により与えられるデータ及び電源120から供給される出力を使用して、使用者に可聴音を発することができる。
【0026】
図3に示されるように、本発明の第3の実施形態において、ハンドピース212の操作に使用される制御システム210は、制御装置214を有する。制御装置214は、通常は制御モジュール又はCPU216、吸引ポンプ218、ハンドピース電源220、バルブ224、与圧源229及び圧力センサー227を有する。流量センサー222は、洗浄ライン230、232及び234を介してハンドピース212及び注入液供給源226に接続される。注入液供給源226には、ボトルに入った状態で提供される市販の洗浄溶液が使用可能である。与圧源229は、ライン252を通じて注入液供給源226に与圧し、ケーブル250を通じてCPU216によって制御される。与圧源229には、テキサス州フォートワースのアルコン・ラボラトリーズ社より入手できるACCURUS登録商標外科用システムに組み込まれているような、市販の全ての圧力制御器が使用可能である。圧力センサー227は、ライン254を通じて注入液供給源226の圧力を測定し、ケーブル256を通じてCPU216に監視される。圧力センサー227には、アリゾナ州フェニックスのモトローラ社より入手できるモデルMPX5100のような、市販の全ての適当な圧力センサーが使用可能である。
【0027】
使用中は、センサー222は、供給源226からハンドピース212へ送られる洗浄液流量を測定し、その情報をケーブル236を通じてCPU216に与える。洗浄液流量データは、この技術分野ではよく知られたソフトウェア命令を使用して制御装置214の操作パラメータを制御するために、CPU216に使用されることができる。例えば、CPU216は、ケーブル256を通じて圧力センサー227のデータを読み込んでいる間は、ケーブル250を通じて与圧源229を制御して、供給源226からハンドピース212に至る洗浄液量を変えることができる。CPU216はまた、ケーブル240を通じて、電力ケーブル242を通じてハンドピース212に送られる電源220の出力を変えることができる。CPU216はまた、センサー222により与えられるデータを使用して、ライン244を通じてポンプ218の動作を変更することができる。ポンプ218は、ライン246を通じてハンドピース212から液体を吸引し、ライン248を通じてその液体を捕集容器228へ送る。CPU216はまた、センサー222により与えられるデータ及び電源220から供給される出力を使用して、使用者に可聴音を発することができる。
【0028】
図4に示されるように、本発明の第4の実施形態において、ハンドピース312の操作に使用される制御システム310は、制御装置314を有する。制御装置314は、通常は制御モジュール又はCPU316、吸引ポンプ318、ハンドピース電源320、バルブ324、与圧源329及び圧力センサー327を有する。流量センサー322は、ハンドピース312の内部に収納されている。注入液供給源326には、ボトルに入った状態で提供される市販の洗浄溶液が使用可能である。与圧源329には、市販の全ての圧力制御器が使用可能である。圧力センサー227には、市販の全ての適当な圧力センサーが使用可能である。
【0029】
使用中は、センサー322は、供給源326からハンドピース312へ送られる洗浄液流量を測定し、その情報をケーブル336を通じてCPU316に与える。洗浄液流量データは、この技術分野ではよく知られたソフトウェア命令を使用して制御装置314の操作パラメータを制御するために、CPU316に使用されることができる。例えば、CPU316は、ケーブル356を通じて圧力センサー327のデータを読み込んでいる間は、ケーブル350を通じて与圧源329を制御して、供給源326からハンドピース312に至る洗浄液量を変えることができる。CPU316はまた、ケーブル340を通じて、電力ケーブル342を通じてハンドピース312に送られる電源320の出力を変えることができる。CPU316はまた、センサー322により与えられるデータを使用して、ケーブル344を通じてポンプ318の動作を変更することができる。ポンプ318は、ライン346を通じてハンドピース312から液体を吸引し、ライン348を通じてその液体を捕集容器328へ送る。CPU316はまた、センサー322により与えられるデータ及び電源320から供給される出力を使用して、使用者に可聴音を発することができる。
【0030】
図5に示されるように、本発明の第5の実施形態において、ハンドピース412の操作に使用される制御システム410は、制御装置414を有する。制御装置414は、通常は制御モジュール又はCPU416、吸引ポンプ418、ハンドピース電源420、バルブ424、与圧源429及び圧力センサー527を有する。空気流量センサー423は、ライン432及び452を介して与圧源429及び注入液供給源426に接続される。センサー423には、イリノイ州フリーポートのハネウェル社より入手できるモデルAWM3100Vのような、市販の全ての流量センサーが使用可能である。注入液供給源426には、ボトルに入った状態で提供される市販の洗浄溶液が使用可能である。
【0031】
使用中は、センサー423は、供給源426内へ送られる空気流量を測定し、その情報をケーブル436を通じてCPU416に与える。空気流量データは、ライン434を通じてハンドピースに送られる注入液流量を計算するために、圧力センサー427からの情報とともにCPU416によって使用される。この注入液量の計算値は、この技術分野ではよく知られたソフトウェア命令を使用して制御装置414の操作パラメータを制御するために使用されることができる。例えば、CPU416は、ケーブル456を通じて圧力センサー427のデータを読み込んでいる間は、ケーブル450を通じて与圧源429を制御して、供給源426からハンドピース412に至る洗浄液量を変えることができる。CPU416はまた、ケーブル440を通じて、電力ケーブル442を通じてハンドピース412に送られる電源420の出力を変えることができる。CPU416はまた、その注入液流量の計算値を使用して、ケーブル444を通じてポンプ418の動作を変更することができる。ポンプ418は、電力ケーブル442によってハンドピース412から液体を吸引する。CPU416はまた、その注入液量の計算値を使用して、ケーブル444を通じてポンプ418の動作を変更することができる。ポンプ418は、ライン446を通じてハンドピース412から液体を吸引し、ライン448を通じてその液体を捕集容器428へ送る。CPU416はまた、その注入液流量の計算値及び電源420から供給される出力を使用して、使用者に可聴音を発することができる。
【0032】
図6に示されるように、本発明の第6の実施形態において、ハンドピース512の操作に使用される制御システム510は、制御装置514を有する。制御装置514は、通常は制御モジュール又はCPU516、吸引ポンプ518、ハンドピース電源520、バルブ524、与圧源530及び圧力センサー527を有する。注入液供給源525には、バッグ又は慣例の柔軟性容器に入った状態で提供される市販の全ての洗浄溶液が使用可能である。与圧源530は、液体に与圧するために、機構553を通じて注入液供給源525を圧縮する圧縮装置である。注入液供給源の圧縮比は、ケーブル550を通じてCPU516によって制御される。
【0033】
使用中は、CPU516は、与圧源530の圧縮比及び圧力センサー527からの圧力データに基づいて、ライン534を通してハンドピースに送られる注入液流量を計算する。圧力センサー527は、注入液供給源525に対して、直接又は洗浄ライン533若しくは534を通じて連通することができる。この注入液量の計算値は、この技術分野ではよく知られたソフトウェア命令を使用して制御装置514の操作パラメータを制御するために使用されることができる。例えば、CPU516は、ケーブル556を通じて圧力センサー527のデータを読み込んでいる間は、ケーブル550を通じて与圧源530を制御して、供給源525からハンドピース512に至る洗浄液量を変えることができる。CPU516はまた、ケーブル540を通じて、電力ケーブル542を通じてハンドピース512に送られる電源520の出力を変えることができる。CPU516はまた、その注入液流量の計算値を使用して、ケーブル544を通じてポンプ518の動作を変更することができる。ポンプ518は、ライン546を通じてハンドピース512から液体を吸引し、ライン548を通じてその液体を捕集容器528へ送る。CPU516はまた、その注入液流量の計算値及び電源520から供給される出力を使用して、使用者に可聴音を発することができる。
【0034】
図10に示されるように、与圧源530は、ローラー機構553、注入液容器525、圧力センサー527及び注入又は洗浄バルブ524を有する。ローラー機構553は、圧縮ローラー554及びローラー駆動モータ555を有する。注入液容器525には、ニュージャージー州レイクウッドのチャーター・メディカル社より一般入手できるような、ある部位へ外科的に注入するための柔軟性バッグ又はこの用途のための特別な構造を有する慣例容器が使用可能である。注入液容器525は、過度に伸長せずに圧縮させられる容器となるような全ての適当な材料から作製することができる。注入液容器525は、薄い壁面のボトルであってもよく、波状の側面(図示されていない)を有しても有していなくてもよい。圧力センサー527は、ヒューレットパッカード社製のモデル1290Cのような市販の使い捨て可能な全ての圧力センサー又はこの用途のために特別に作製された特注タイプのセンサーが使用可能である。注入バルブ524には、外科用装置に一般に用いられる市販のピンチ式バルブの全てが使用可能である。圧縮ローラー機構553は、双方向の機械的ローラー554と、制御された均一な方法にて柔軟性容器525を圧縮し、その圧縮速度が液体の排出速度に比例するような特別な構造を有する適当な治具とを具備する。
【0035】
使用中は、柔軟性容器525は、ローラー機構553内に配置され、洗浄ライン533に接続される。注入バルブ524は開であり、ローラー機構553は容器525を圧縮するように動く。ローラー機構554の移動は容器525内の有効容積を減少させ、それにより注入液は洗浄ライン533内に強制移動させられる。圧力センサー527からの情報は、注入圧力及びローラー機構553が制御されて予め定めた注入圧力の読込値が維持されていることを示す。駆動モータ555の移動速度は液体排出速度に比例し、その情報は、さらなる系統的制御のために制御システム510により使用される。
【0036】
図11に示されるように、与圧源530’は、注入液容器525’、機構553’、圧力センサー527’及びバルブ524’を有する。機構553’は、圧縮作動器103、上方板105、下方板107及び板戻しばね106を有する。圧縮作動器103は、ウォームギヤと、制御された均一な方法にて板105を押圧し、その押圧速度が容器525’からの液体排出速度に比例するような構造を有する油圧駆動式作動器とのいずれであってもよい。戻しばね106には、板を元の位置に戻すために使用できる全ての市販のばねが使用可能である。
【0037】
使用中は、柔軟性容器525’は、上方板105及び下方板107から圧力を受けるように配置され、洗浄ライン533に接続される。注入バルブ524’は開であり、作動器103は、ばね106に逆らって板105上に下向きの圧力を与える。板105に与えられた下向きの圧力は、上方板105と下方板107との間の容器525’を圧縮し、それにより容器525’内の有効容積が減少して、注入液が洗浄ライン533’内に強制移動させられる。圧力センサー527’からの情報は、注入圧力及び作動器103が制御されて予め定めた注入圧力の読込値が維持されていることを示す。作動器103の移動速度は液体排出速度に比例し、その情報は、さらなる系統的制御のために制御システム510により使用される。
【0038】
図12に示されるように、本発明のもう1つの実施形態において、ハンドピース712の操作に使用される制御システム710は、制御装置714を有する。制御装置714は、通常は制御モジュール又はCPU716、吸引ポンプ718、ハンドピース電源720、バルブ724、与圧源729及び注入液供給源圧力センサー727を有する。洗浄ライン圧力センサー722は、洗浄ライン730、732及び734を通じてハンドピース712及び注入液供給源726に接続される。注入液供給源726には、ボトルに入った状態で提供される市販の全ての洗浄溶液が使用可能である。与圧源729は、ライン752を通じて注入液供給源726に与圧し、ケーブル750を通じてCPU716によって制御される。与圧源729には、テキサス州フォートワースのアルコン・ラボラトリーズ社より入手できるACCURUS登録商標外科用システムに組み込まれているような、市販の全ての圧力制御器が使用可能である。与圧源729はまた、図6、図10及び図11に示される与圧源530又は530’と類似のものであってもよい。圧力センサー727は、ライン754を通じて注入液供給源726の圧力を測定し、ケーブル756を通じてCPU716に監視される。圧力センサー722及び727には、アリゾナ州フェニックスのモトローラ社より入手できるモデルMPX5100のような、市販の全ての適当な流量センサーが使用可能である。この技術分野に熟練した者には、センサー727に加えて又はセンサー727の代わりに空気流量センサー423が使用できて、注入液供給源726内部の圧力は、与圧源530又は530’の動作から与えられ得ることが理解できるであろう。
【0039】
使用中は、センサー722は、洗浄ライン734内にある洗浄液のハンドピース712における(すなわちその内部の)圧力を測定し、その情報をケーブル736を通じてCPU716に与える。洗浄ライン圧力データは、この技術分野ではよく知られたソフトウェア命令を使用して、後に説明するように、制御装置714の操作パラメータを制御するために、CPU716に使用されることができる。例えば、CPU716は、ケーブル756を通じて圧力センサー727のデータを読み込んでいる間は、ケーブル750を通じて与圧源729を制御して、供給源726からハンドピース712に至る洗浄液量を変えることができる。CPU716はまた、ケーブル740を通じて、電力ケーブル742を通じてハンドピース712に送られる電源720の出力を変えることができる。CPU716はまた、センサー722により与えられるデータを使用して、ライン744を通じてポンプ718の動作を変更することができる。ポンプ718は、ライン746を通じてハンドピース712から液体を吸引し、ライン748を通じてその液を捕集容器728へ送る。CPU716はまた、センサー722により与えられるデータ及び電源720から供給される出力を使用して、使用者に可聴音を発することができる。
【0040】
図7に示されるように、本発明によるシステムが注入液量を監視しているときは、システムは現在の注入流量を監視して、実際の流量と予め定めた流量とを比較する。注入流量が予め定めた流量より多いときは、システムは何の処置もしない。注入流量が予め定めた流量より少ないときは、超音波ハンドピースに送られる電力を変えて、外科医に対して変調音を発したり吸引圧力を変えたりするような、様々な処置をシステムが行うことができる。
【0041】
本発明によるシステムはまた、手術中の眼内圧(IOP)及び創傷の温度の少なくとも一方を制御するために使用できる。IOPを制御するために、使用者は所要のIOP値又はIOP値の範囲(IOPset)をCPU716に設定する。センサー722からの注入液ライン圧力情報(Pirr)はCPU716に与えられ、センサー727からの注入液供給源の圧力情報はCPU(Pbot)に与えられる。CPU716は、ハンドピース712からの流出量を次式を用いて特定する。
Flow=(Pbot−Pirr)/Rbot
ここでRbotは、センサー727とセンサー722との間の流体抵抗である。CPU716は、外科手術部位内の現在のIOP(IOPact)を次式を用いて算定する。
IOPact=Pirr−(Flow*Rirr)
ここでRirrは、センサー722と外科手術部位との間の流体抵抗である。CPUはIOPactとIOPsetとを比較し、IOPsetを維持するように与圧源729を調節する。CPU716の論理プロセスは、PIDアルゴリズム、ファジー論理アルゴリズム又は他の適当な全てのアルゴリズムのような様々な方法でプログラム可能である。選択的に、仮に与圧源530又は530’が使われるときは、ハンドピース712からの流出量は注入液供給源726の圧縮速度に比例するため、与圧源530又は530’はハンドピース712からの流出量を監視するために使用されることができ、センサー722は不要となる。
【0042】
本発明によるシステムはまた、創傷部位の温度制御に使用できる。創傷部位の温度を制御するために、使用者は創傷部位温度(Tempmax)及びCPU16、116、216、316又は416に要求される動作を選定する。選択的に、使用者は所要の温度範囲を選定してもよい。センサー22、122、222、322又は423からの注入液流量情報は、CPU16、116、216、316又は416にそれぞれ与えられ、またCPU16、116、216、316又は416は、注入液流量及び超音波パワーの現在及びそれ以前の値に基づいて、現在の創傷部位温度(Tempcur)を計算する。例えば、TempcurがTempmaxに達したときは、使用者は、超音波パワーを下げること、超音波パワーのデューティサイクル又は振幅を変えること、吸引圧力を変えるために注入圧力及び注入液流量の少なくとも一方を変えること又は可聴音を発することを要求できる。使用者は、Tempmaxとして選定した値又はTempcurがTempmaxに達したときの速度に対応して行われる、様々な動作をプログラムできる。CPU16、116、216、316又は416内の論理プロセスは、PIDアルゴリズム、ファジー論理アルゴリズム又は他の適当な全てのアルゴリズムのような様々な方法でプログラム可能である。
【0043】
本発明に関する記述は、図解及び説明のためになされたものである。関連した技術分野に熟練した者には、上述した本発明について、その特許請求の範囲や精神から逸脱することなく変化や修正が可能であることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明に使用できる制御システムの第1の実施形態によるブロック線図である。
【図2】
本発明に使用できる制御システムの第2の実施形態によるブロック線図である。
【図3】
本発明に使用できる制御システムの第3の実施形態によるブロック線図であって、装置内の流量センサー及び注入液供給源の与圧注入制御を示した図である。
【図4】
本発明に使用できる制御システムの第4の実施形態によるブロック線図であって、ハンドピース内の流量センサー及び注入液供給源の与圧注入制御を示した図である。
【図5】
本発明に使用できる制御システムの第5の実施形態によるブロック線図であって、装置内の流量センサー及び注入液流量を計算するための与圧源の空気流量測定を示した図である。
【図6】
本発明に使用できる制御システムの第6の実施形態によるブロック線図であって、圧縮される柔軟性バッグとしての与圧源と、注入液供給源の圧縮速度から計算される注入液の流れとを示した図である。
【図7】
本発明に使用できる注入流量制御モードにおける操作を示したフローチャートである。
【図8】
従来技術である重力送液注入方法を示した図である。
【図9】
従来技術である与圧注入方法を示した図である。
【図10】
本発明による柔軟性容器の1つの実施形態を示したブロック線図であって、容器がローラー間で圧縮される状態を示した図である。
【図11】
本発明による柔軟性容器のもう1つの実施形態を示したブロック線図であって、容器が圧縮板によって圧縮される状態を示した図である。
【図12】
本発明に使用できる制御システムのもう1つの実施形態を示すブロック線図であって、洗浄ライン圧力センサー及び注入液供給源の与圧注入制御装置を有する制御を示す図である。
Claims (28)
- 手術中の眼内圧を制御する方法であって、
a.i)制御モジュール、
ii)注入液供給源に与圧するための与圧源、
iii)注入液供給源圧力センサー及び
iv)洗浄ライン圧力センサー
を有する制御装置を用意するステップと、
b.手術中の所要の眼内圧を選定するステップと、
c.前記洗浄ライン圧力センサーから洗浄ライン圧力情報を前記制御モジュールに与えるステップと、
d.前記注入液供給源圧力センサーから注入液供給源圧力情報を前記制御モジュールに与えるステップと、
e.前記制御モジュールに与えられる前記洗浄ライン圧力情報及び前記注入液供給源圧力情報を用いて手術中の眼内圧を計算するステップと、
f.前記計算された手術中の眼内圧を前記選定された手術中の所要の眼内圧と比較するステップと、
g.前記計算された手術中の眼内圧と前記選定された手術中の所要の眼内圧との間の前記比較に基づいて前記与圧源の動作を調節するステップと、
を有する方法。 - 前記制御装置がハンドピース電源をさらに有する請求項1に記載の方法。
- 前記制御モジュールは、前記洗浄ライン圧力センサーによって与えられる前記洗浄ライン圧力情報に基づいて、前記ハンドピース電源の動作を変更することができる請求項2に記載の方法。
- 前記制御モジュールは、前記注入液供給源圧力センサーによって与えられる前記注入液供給源圧力情報に基づいて、前記ハンドピース電源の動作を変更することができる請求項1に記載の方法。
- 前記制御モジュールは、前記洗浄ライン圧力センサーによって与えられる前記洗浄ライン圧力情報に基づいて、又は前記注入液供給源圧力センサーによって与えられる前記注入液供給源圧力情報に基づいて、可聴音を発することができる請求項1に記載の方法。
- 前記注入液供給源は可撓性を有し、前記注入液供給源のための前記与圧源は、前記注入液供給源を圧縮するための機構を有する請求項1に記載の方法。
- 前記注入液供給源を圧縮するための前記機構がローラー機構を有する請求項6に記載の方法。
- 前記注入液供給源を圧縮するための前記機構が圧縮板を有する請求項6に記載の方法。
- 前記制御モジュールは吸引ポンプをさらに有し、前記制御モジュールは、前記制御モジュールに与えられる前記洗浄ライン圧力情報又は前記注入液供給源圧力情報に基づいて、前記吸引ポンプの動作を変更することができる請求項1に記載の方法。
- 手術中の創傷部位の温度を制御する方法であって、
a.i)制御モジュール、
ii)ハンドピース電源及び
iii)注入液流れを測定する手段
を有する制御装置を用意するステップと、
b.手術中の所要の創傷部位温度を選定するステップと、
c.注入液流れ情報を前記制御モジュールに与えるステップと、
d.前記ハンドピース電源からハンドピース電力情報を前記制御モジュールに与えるステップと、
e.現在及びそれ以前の注入液流量及びハンドピース電力の値に基づいて、前記創傷部位における現在温度を計算するステップと、
f.前記創傷部位の前記計算された現在温度と前記選定された手術中の所要の創傷部位温度とを比較するステップと、
g.前記創傷部位の前記計算された現在温度と前記選定された手術中の所要の創傷部位温度との間の前記比較に基づいて、前記ハンドピース電源の動作を調節するステップと、
を有する方法。 - 前記制御モジュールは吸引ポンプをさらに有し、前記制御モジュールは、前記計算された創傷部位の現在温度に基づいて、前記吸引ポンプの動作を変更することができる請求項10に記載の方法。
- 前記制御モジュールが、前記計算された創傷部位の現在温度に基づいて可聴音を発することができる請求項10に記載の方法。
- 前記制御装置が、注入液供給源及び該記注入液供給源のための与圧源をさらに有する請求項10に記載の方法。
- 前記注入液供給源は可撓性を有し、前記与圧源は、前記注入液供給源を圧縮するための機構を有する請求項13に記載の方法。
- 前記注入液供給源を圧縮するための前記機構がローラー機構を有する請求項14に記載の方法。
- 前記注入液供給源を圧縮するための前記機構が圧縮板を有する請求項14に記載の方法を行うシステム。
- 注入液流れを測定する前記手段が注入液供給源を圧縮するための機構を有する請求項10に記載の方法。
- 前記注入液供給源を圧縮するための前記機構がローラー機構を有する請求項17に記載の方法。
- 前記注入液供給源を圧縮するための前記機構が圧縮板を有する前記請求項17に記載の制御システム。
- 手術中の眼内圧を制御する方法であって、
a.i)制御モジュール、
ii)注入液供給源に与圧するための与圧源及び
iii)注入液供給源圧力センサー
を有する制御装置を用意するステップと、
b.手術中の所要の眼内圧を選定するステップと、
c.洗浄ライン液体流れ及び注入液供給源圧力情報を前記制御モジュールに与えるステップと、
d.前記制御モジュールに与えられる前記洗浄ライン液体流れ情報及び前記注入液供給源圧力情報を用いて手術中の眼内圧を計算するステップと、
e.前記計算された手術中の眼内圧を前記選定された手術中の所要の眼内圧と比較するステップと、
f.前記計算された手術中の眼内圧と前記選定された手術中の所要の眼内圧との間の前記比較に基づいて前記与圧源の動作を調節するステップと、
を有する方法。 - 前記制御装置がハンドピース電源をさらに有する請求項20に記載の方法。
- 前記制御モジュールは、前記制御モジュールに与えられる前記洗浄ライン液体流れ情報に基づいて、前記ハンドピース電源の動作を変更することができる請求項21に記載の方法。
- 前記制御モジュールは、前記制御モジュールに与えられる前記注入液供給源圧力情報に基づいて、前記ハンドピース電源の動作を変更することができる請求項21に記載の方法。
- 前記制御モジュールは、前記制御モジュールに与えられる前記洗浄ライン液体流れ情報又は前記注入液供給源圧力情報に基づいて、可聴音を発することができる請求項20に記載の方法。
- 前記注入液供給源は可撓性を有し、前記注入液供給源のための前記与圧源は、前記注入液供給源を圧縮するための機構を有する請求項20に記載の方法。
- 前記注入液供給源を圧縮するための前記機構がローラー機構を有する請求項25に記載の方法。
- 前記注入液供給源を圧縮するための前記機構が圧縮板を有する請求項25に記載の方法。
- 前記制御モジュールは吸引ポンプをさらに有し、前記制御モジュールは、前記制御モジュールに与えられる前記洗浄ライン液体流れ又は前記注入液供給源圧力情報に基づいて、前記吸引ポンプの動作を変更することができる請求項20に記載の方法。
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