JP6797804B2 - 圧力センサ一体型手術用ハンドピース - Google Patents

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Description

本発明は、概して、眼科手術の分野に関し、より詳細には、水晶体超音波乳化吸引術用の超音波ハンドピースに関する。
ヒトの眼は、最も簡単に言えば、角膜と呼ばれる透明な外側部分を通して光を透過させ、水晶体によって網膜上に像を結ぶことにより、視力を提供するように機能する。結ばれた像の品質は、眼球のサイズおよび形状、ならびに角膜および水晶体の透明度を含む多くの要素によって決まる。
年齢または疾患により、水晶体の透明度が低下すると、網膜まで透過させることができる光が減少するために、視力が低下する。こうした眼の水晶体の欠陥は、医学的に白内障として知られる。この状態に対して一般に容認された治療は、水晶体を外科的に除去し、水晶体機能を人工眼内レンズ(IOL)に置き換えることである。
米国では、白内障の水晶体の大部分は、水晶体超音波乳化吸引術と呼ばれる外科的技法によって除去される。この処置の間、罹患した水晶体内に細い水晶体超音波乳化吸引術切断針を挿入し、超音波で振動させる。振動する切断針により水晶体が液化するかまたは乳化し、それにより、水晶体を眼の外に吸引することができる。罹患した水晶体は、除去されると、人工眼内レンズに置き換えられる。
眼科処置に対して好適な、典型的な超音波手術装置は、超音波駆動ハンドピース、取り付けられた切断針、灌注スリーブおよび電子制御卓からなる。ハンドピースアセンブリは、電気ケーブルおよび可撓管によって制御卓に取り付けられる。制御卓は、電気ケーブルを通して、取り付けられた切断針にハンドピースによって伝達される電力レベルを変化させ、可撓管は、ハンドピースアセンブリを通して眼に灌注流体を供給しかつ眼から吸引流体を引き出す。
ハンドピースの作動部分は、一組の圧電結晶に直接取り付けられた、中心に位置する中空共振バーまたはホーンである。結晶は、水晶体超音波乳化吸引術中にホーンおよび取り付けられた切断針の両方を駆動するために必要な、要求される超音波振動を供給し、制御卓によって制御される。結晶/ホーンアセンブリは、可撓性取付具により、ハンドピースの中空本体またはシェル内に吊り下げられる。ハンドピース本体は、その本体の先端部において縮径部分またはノーズコーンで終端する。ノーズコーンは、灌注スリーブを受け入れるように雄ねじになっている。同様に、ホーン穴は、その先端部が、切断針の雄ねじを受け入れるように雌ねじになっている。灌注スリーブはまた、ノーズコーンの雄ねじの上にねじ込まれる雌ねじ穴を有する。切断針は、灌注スリーブの開放端から所定量のみ突出するように調整される。
使用時、切断針および灌注スリーブの端部は、角膜または強膜における所定幅の小さい切開部に挿入される。切断針は、その長手方向軸に沿って、灌注スリーブ内で結晶駆動超音波ホーンによって超音波により振動し、それにより、選択された組織をインサイチュで乳化する。切断針の中空穴は、ホーンの穴と連通し、ホーンの穴は、ハンドピースから制御卓までの吸引ラインと連通する。制御卓内の減圧源または真空源により、眼からの乳化した組織が、切断針の開放端、切断針およびホーン穴ならびに吸引ラインを通って、収集装置内に引き込まれるかまたは吸引される。乳化組織の吸引は、灌注スリーブの内面と切断針との間の小さい環状間隙を通して手術部位に注入される、生理食塩水または灌注液によって促進される。
手術中、制御卓は、灌注および/または吸引を制御し、それにより、眼内の圧力が決まる。眼から流体を吸引し過ぎると、圧力が低下し、前房が浅くなるかまたはつぶれることになる可能性がある。通常、眼内の圧力は、灌注ラインおよび/または吸引ラインにおける圧力を測定することによってモニタリングされる。灌注ラインおよび/または吸引ラインが接続される流体工学カセット内に、1つまたは複数の非侵襲的圧力センサが配置される。眼から遠くに位置するカセット内にこれらの圧力センサを配置することにより、眼内の圧力をモニタリングする際に幾分かの遅延がもたらされる。眼圧をモニタリングする際の遅延を最小限にするように、圧力センサを眼に近接して配置することが望ましい。
本発明の一例では、手術用ハンドピースは、シェル、チャネルおよびセンサハウジングを備える。チャネルは、基端部および先端部を有する。チャネルは、チャネルの基端部がシェルの基端部に位置し、チャネルの先端部がシェルの先端部の近くに位置するように、シェルに結合される。チャネルは、内部を貫通する灌注導管を有する。センサハウジングが、内部を通って延在する灌注路と、センサハウジングの一端におけるシールインタフェースとを有する。センサハウジングのシールインタフェース端部が、チャネルの灌注導管がセンサハウジングの灌注路に流体結合されるように、チャネルの基端部に結合される。センサハウジングは、圧力センサを受け入れる空洞をさらに備える。圧力センサアセンブリは、空洞内に位置し、空洞を流体封止する。圧力センサは、センサハウジングの灌注路内の流体圧力を測定する。圧力センサアセンブリは、フレキシブル回路(フレックス回路)と、フレキシブル回路に結合された回路構成要素と、フレキシブル回路に結合されたワイヤ端子とをさらに備える。圧力センサは、フレキシブル回路に結合される。プラグボルト溶接部が、センサハウジングとシェルの基端部とに結合される。プラグボルト溶接部は、中空内部を有する。圧力センサアセンブリは、プラグボルト溶接部の中空内部に少なくとも部分的に位置する。センサハウジングは、灌注コネクタも備えることができる。センサハウジングのシールインタフェースにシールが位置する。
本発明の別の例では、手術用ハンドピースは、シェル、チャネルおよびセンサハウジングを備える。チャネルは、基端部および先端部を有する。チャネルは、チャネルの基端部がシェルの基端部に位置し、チャネルの先端部がシェルの先端部の近くに位置するように、シェルに結合される。チャネルは、内部を貫通する灌注導管を有する。センサハウジングが、内部を通って延在する灌注路と、センサハウジングの一端におけるシールインタフェースとを有する。センサハウジングのシールインタフェース端部は、チャネルの灌注導管がセンサハウジングの灌注路に流体結合されるように、チャネルの基端部に結合される。圧力センサアセンブリが、フレキシブル回路と、フレキシブル回路に結合された圧力センサとを備える。圧力センサは、センサハウジング内に位置し、灌注路内の流体圧力を測定する。圧力センサは、空洞を流体封止する。圧力センサアセンブリは、フレキシブル回路に結合された回路構成要素と、フレキシブル回路に結合されたワイヤ端子とをさらに備える。中空内部を備えたプラグボルト溶接部が、センサハウジングとシェルの基端部とに結合される。圧力センサアセンブリは、プラグボルト溶接部の中空内部に少なくとも部分的に位置する。センサハウジングは、灌注コネクタをさらに備える。センサハウジングのシールインタフェースにシールが位置する。エンドキャップが、プラグボルト溶接部に結合され、プラグボルト溶接部の中空内部を封止する。ノーズコーンが、シェルの先端部に位置し、チャネルは、ノーズコーンで終端する。
上述した全体的な説明および以下の詳細な説明は、単に例示的でありかつ説明のためのものであり、請求項に係る本発明をさらに説明するように意図されている。以下の説明は、本発明の実施とともに、本発明のさらなる利点および目的を示しかつ示唆するものである。
本明細書に組み込まれかつその一部を構成する添付図面は、本発明のいくつかの実施形態を例示し、説明と合わせて、本発明の原理を説明する役割を果たす。
手術用ハンドピースシステムのブロック図である。 手術用ハンドピースの斜視図である。 手術用ハンドピースの一部の側面図である。 手術用ハンドピースのチャネル部分の斜視図である。 手術用ハンドピースの組立分解図である。 手術用ハンドピース用のセンサハウジングの斜視図である。 手術用ハンドピース用のセンサハウジングの断面図である。 手術用ハンドピース用のセンサアセンブリの斜視図である。
ここで、本発明の例示的な実施形態について詳細に参照し、その例を添付図面に示す。可能な場合はいつでも、図面を通して、同じかまたは同様の部分について言及するために同じ参照番号を使用する。
図1は、超音波ハンドピースシステムを示す。図1において、ハンドピース100は、制御卓140に結合されている。制御卓140は、フットスイッチ150に結合されている。ハンドピース100は、切断針110、ホーン120、一組の圧電結晶130、および圧電結晶130をホーン120に固定するナット135を有する。針インタフェース115が、切断針110をホーン120の縮径部分125に接続する。
針110は、典型的には、超音波によって振動すると水晶体を乳化するように設計されている、チタンまたはステンレス鋼製の細い針である。針110は、典型的には、形状が円筒状であり、約20ゲージ〜30ゲージの小さい直径を有し、眼の前房に挿入されたときに水晶体を除去するのに好適な長さを有している。
ホーン120は、典型的には、医療用に好適な剛性材料(チタン合金等)から作製される。ホーン120は、針インタフェース115に接続される縮径部分125を有する。針インタフェース115は、典型的には、針110を受け入れるねじ切り接続部を有する。このように、針110は、針インタフェース115においてホーン120の上にねじ込まれる。これにより、針110とホーン120との間に剛性接続が提供され、それにより、ホーン120から針110に振動を伝達することができる。
圧電結晶130は、水晶体超音波乳化吸引術中にホーン120および取り付けられた切断針110の両方を駆動する超音波振動を供給する。圧電結晶130は、ナット135によってホーン120に対して固定される。圧電結晶130は、典型的には、複数の結晶セグメントから構成される。圧電結晶130は、制御卓140からの信号によって励起されると、共振して、ホーン120において振動を生成する。
制御卓140は、圧電結晶130を駆動する信号を生成する信号発生器を含む。制御卓140は、信号発生器を制御するために好適なマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、コンピュータまたはデジタルロジックコントローラを有する。動作時、制御卓140は、圧電結晶130を駆動する信号を生成する。圧電結晶130は、励起されると、ホーン120を振動させる。ホーン120に接続された針110もまた振動する。針110は、眼の前房内に挿入され振動すると、白内障の水晶体を乳化するように作用する。
図2は、手術用ハンドピースの斜視図である。図2の例では、ハンドピース200は、基端部および先端部を備えたシェル210を有する。ノーズコーン215が、シェル210の先端部を占有している。シェル210の基端部に、基端側部材であるプラグボルト溶接部220が結合されている。プラグボルト溶接部220には、エンドキャップ225が結合されている。エンドキャップ225には、制御ケーブルコネクタ230が結合されている。エンドキャップ225を通して、吸引コネクタ235が突出している。シェル210には、チャネル240が結合されている。チャネル240は、先端部および基端部を有する。チャネル240の基端部に、センサハウジング250が結合されている。チャネル240の先端部は、ノーズコーン215でまたはその近くでシェル210に結合されている。センサハウジング250には、灌注コネクタ255が結合されている。
図3は、手術用ハンドピースの一部の側面図である。図3の例では、チャネル240はシェル210から分離されている。シェル210は、ハンドピースの外側部分を形成し、手術中、執刀医によって保持される。シェル210は、人間工学的であり、ハンドピースの容易な取扱いおよび操作を促進するような特徴を含むことができる。シェル210は、典型的には、ホーン120、ホーンの縮径部125、圧電結晶130およびナット135を含む、ハンドピースの他の部品を封入する。シェルは、ステンレス鋼等の任意の耐久性のある材料から作製することができる。こうした場合、チャネル140は、典型的には、シェル210に溶接される。チャネル140は、手術中に眼に灌注流体を運ぶ灌注経路の一部を形成する。チャネル140は、灌注流体を運ぶ内部灌注導管を有する。使用時、灌注流体は、チャネル240を通してその基端部からその先端部まで移動する。灌注流体は、開口部を通ってチャネル240の先端部を出る。シェル210の対応する開口部は、チャネル240の先端部の開口部と同一の広がりを有する。このように、灌注流体は、チャネル240を通ってシェル210内に移動する。そこから、灌注流体は、シェル210内の通路(典型的には、シェル210の内面とホーン120の先端部またはホーン120の縮径部125との間)を通過する。そして、灌注流体は、シェル210の先端部から出て、針110を包囲するスリーブを介して眼に運ばれる。
図4は、手術用ハンドピースのチャネル部分の斜視図である。図4では、チャネル240の基端部に灌注導管410が示されている。灌注導管410は、チャネル240の長さを通して延在し、チャネル240の先端部またはその近くの開口部で終端する。
図5は、手術用ハンドピースの組立分解図である。図5の例では、ハンドピース200は、基端部および先端部を備えたシェル210を有する。ノーズコーン215が、シェル210の先端部を占有している。シェル210の基端部にプラグボルト溶接部220が結合されている。プラグボルト溶接部220は中空内部を有する。プラグボルト溶接部220から、吸引導管510が延在している。プラグボルト溶接部220に、エンドキャップ225が結合されている。エンドキャップ225に、制御ケーブルコネクタ230が結合されている。エンドキャップ225を通して、吸引コネクタ235が突出している。シェル210に、チャネル240が結合されている。チャネル240は、先端部および基端部を有する。灌注導管410が、チャネル240の基端部からその先端部まで延在している。チャネル240の基端部に、センサハウジング250が結合されている。チャネル240の基端部とセンサハウジング250との間に、シール520が位置している。チャネル240の先端部は、ノーズコーン215でまたはその近くでシェル210に結合されている。センサハウジング250に、灌注コネクタ255が結合されている。センサアセンブリ550が、センサハウジング250内に嵌まっている。
図5において、センサハウジング250は、センサアセンブリ550用の安全な位置を提供する。センサハウジング250は、プラグボルト溶接部220に確実に結合される。センサアセンブリ550は、センサハウジング550内に位置する。組み立てられるとき、エンドキャップ225は、プラグボルト溶接部220に固定される。プラグボルト溶接部220は、シェル210の基端部に固定される。シール520は、センサハウジング250とチャネル240との間の液密シールを提供する。プラグボルト溶接部220は、センサアセンブリ550に対するワイヤ接続用の空間を提供する中空内部を有する。プラグボルト溶接部220の中空内部内に、センサアセンブリ550のいくつかの部分を配置することができる。
センサアセンブリ550は、センサハウジング250を通って移動している灌注流体の圧力を測定する。灌注流体は、灌注源(典型的には、ボトルまたはバッグ)から可撓管を通ってハンドピース200まで移動する。可撓管の一端は、灌注源に結合され、可撓管の他端は、灌注コネクタ255においてハンドピース200に結合される。この場合、灌注コネクタ255は、ルアーロックコネクタであるが、多数の他のタイプのコネクタを採用することができる。灌注流体は、灌注コネクタ255においてハンドピース200に入り、センサハウジング250の通路を通って移動する。そして、灌注流体は、チャネル240の灌注導管410を通ってノーズコーン215においてまたはその近くでシェル210に入るように移動する。灌注流体は、ノーズコーン215の通路を通り続け、ノーズコーン215の端部においてシェル210から出る。そして、灌注流体は、ノーズコーン215の端部に結合されるスリーブ(図示せず)を通って眼まで運ばれる。このように、手術中に眼内に灌注流体を導入するための連続した通路が設けられる。この連続流路は、ハンドピース200の長さ全体を貫通する。センサアセンブリ550が、眼に非常に近い箇所で灌注流路に沿って位置するため、センサアセンブリ550は、眼内の圧力をより正確に測定する。典型的には、ハンドピース210は、約4インチ〜6インチの長さである。したがって、圧力センサアセンブリ550は、眼から約4インチ〜6インチで流体の圧力を測定する。
現時点で利用可能な手術システムでは、圧力センサは、眼からはるかに離れた距離に位置する。たとえば、通常の白内障システムでは、灌注圧力センサは、手術制御卓に位置する。1本の長い可撓管が、制御卓をハンドピースに接続し、灌注流体を運ぶ。さらに、この可撓管は、通常、ある程度のコンプライアンスを備えるポリマーから作製される。このように、圧力センサは、可撓管の一端に位置する。可撓管の他端は、ハンドピースに接続される。圧力センサと眼との間に位置する可撓管が長いため、圧力センサは、眼内の圧力を正確に測定しない。理解することができるように、眼内の圧力のより正確な読取により、手術中の流体力学の制御がより適切なものとなる。ハンドピース200にセンサアセンブリ550を配置することにより、眼圧のより正確な読取が可能になる。
再び図5の例を参照すると、プラグボルト溶接部は、センサハウジング250の一部およびセンサアセンブリ550を収容する空間を提供する。図8を参照してより理解されるように、センサアセンブリ550から制御ケーブルコネクタ230のケーブルまで圧力読取値を提供するために、プラグボルト溶接部220に配線を配置することができる。
図6は、手術用ハンドピース用のセンサハウジングの斜視図である。図6の例では、センサハウジング250は、灌注コネクタ255、シールインタフェース610および溝620を含む。灌注コネクタ255は、灌注流体を運ぶ1本の可撓管の一端を受け入れる。シールインタフェースは、シール520を受け入れる凹部を有する。この場合、シール520は、その最も単純な形態では、センサハウジング250とチャネル240との間に流体密封シールを提供するワッシャである。センサハウジング250は、溝620においてプラグボルト溶接部220に結合される。この例では、センサハウジング250は、プラグボルト溶接部220の切欠きに滑り込む。溝620は、プラグボルト溶接部220のスロットと係合する。
図7は、手術用ハンドピース用のセンサハウジングの断面図である。図7の例では、センサハウジング250は、灌注コネクタ255と、シールインタフェース610と、圧力センサアセンブリ550(より詳細には、圧力センサ810)を受け入れる空洞710とを含む。図7では、灌注流体路720を破線によって示す。灌注流体路720は、センサハウジング250を通って、灌注コネクタ255がある端部からシールインタフェースがある端部まで延在する。このように、灌注流体路720は、灌注流体がセンサハウジング250を通過することができる連続通路を提供する。空洞710は、灌注流体路720と流体連通している。このように、空洞710内に位置する圧力センサは、灌注流体路720内の流体の圧力を測定することができる。
図8は、手術用ハンドピース用のセンサアセンブリの斜視図である。図8の例では、センサアセンブリ550は、圧力センサ810、フレキシブル回路820、回路構成要素830およびワイヤ端子840を含む。圧力センサ810、回路構成要素830およびワイヤ端子840は、すべて、フレキシブル回路820に実装されている。圧力センサ810は、センサハウジング250の空洞710に嵌まるようなサイズおよび形状である。このように、空洞710は、圧力センサ810を収容するようなサイズおよび形状である。圧力センサ810は、空洞710内に嵌まり、流体密封シールを提供する。この流体密封シールを提供するために、圧力センサ810をポリマーで密封することができる。組み立てられるとき、フレキシブル回路820はプラグボルト溶接部220内に位置する。ワイヤ端子840に結合されたワイヤもまた、プラグボルト溶接部220内に位置し、ケーブルコネクタ230を制御するように延在することができる。
上述したことから、本発明は、白内障手術用の改善された手術用ハンドピースを提供することを理解することができる。本発明は、手術中の改善された圧力測定のための一体型圧力センサを備えたハンドピースを提供する。本明細書では、本発明は例として示され、当業者によってさまざまな変更を行うことができる。本発明の他の実施形態は、本明細書を考慮し、本明細書に開示する発明を実施することにより、当業者には明らかとなろう。明細書および例は単に例示的なものとしてみなされるように意図されており、本発明の真の範囲および趣旨は、以下の特許請求の範囲によって示される。

Claims (17)

  1. 基端部および先端部を有するシェルと、
    基端部および先端部を有するチャネルであって、前記チャネルの前記基端部が前記シェルの前記基端部に位置し、前記チャネルの前記先端部が前記シェルの前記先端部の近くに位置するように、前記シェルに結合され、灌注導管を有するチャネルと、
    センサハウジングを通って延在する灌注路を備えたセンサハウジングであって、前記センサハウジングの一端にシールインタフェースを備え、前記センサハウジングの前記シールインタフェース端部が、前記チャネルの前記灌注導管が前記センサハウジングの前記灌注路に流体結合されるように、前記チャネルの前記基端部に結合されている、センサハウジングと、
    圧力センサを備える圧力センサアセンブリであって、前記圧力センサが、前記センサハウジングの前記灌注路内の流体圧力を測定する、圧力センサアセンブリと、
    前記センサハウジングと前記シェルの前記基端部とに結合された基端側部材であって、中空内部を有する基端側部材と、
    を備える水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  2. 前記センサハウジングが、前記圧力センサを受け入れる空洞をさらに備える、請求項1に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  3. 記圧力センサが前記空洞内に位置する、請求項2に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  4. 前記圧力センサが前記空洞を流体封止する、請求項3に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  5. 前記圧力センサアセンブリが、
    フレキシブル回路と、
    前記フレキシブル回路に結合された回路構成要素と、
    前記フレキシブル回路に結合されたワイヤ端子と、
    をさらに備え、
    前記圧力センサが前記フレキシブル回路に結合されている、請求項3に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  6. 前記圧力センサアセンブリは前記基端側部材の前記中空内部に少なくとも部分的に位置する、請求項1に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  7. 前記センサハウジングが、灌注コネクタをさらに備える、請求項1に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  8. 前記センサハウジングの前記シールインタフェースに位置するシールをさらに備える、請求項1に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  9. 基端部および先端部を有するシェルと、
    基端部および先端部を有するチャネルであって、前記チャネルの前記基端部が前記シェルの前記基端部に位置し、前記チャネルの前記先端部が前記シェルの前記先端部の近くに位置するように、前記シェルに結合され、灌注導管を有するチャネルと、
    センサハウジングを通って延在する灌注路を備えたセンサハウジングであって、前記センサハウジングの一端にシールインタフェースを備え、前記センサハウジングの前記シールインタフェース端部が、前記チャネルの前記灌注導管が前記センサハウジングの前記灌注路に流体結合されるように、前記チャネルの前記基端部に結合され、前記センサハウジングが空洞をさらに備える、センサハウジングと、
    フレキシブル回路、前記フレキシブル回路に結合された圧力センサを備える圧力センサアセンブリであって、前記圧力センサが前記センサハウジングの空洞内に位置し、前記圧力センサが前記灌注路内の流体圧力を測定する、圧力センサアセンブリと、
    前記センサハウジングと前記シェルの前記基端部とに結合された基端側部材であって、中空内部を有する基端側部材と、
    を備える水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  10. 前記圧力センサが、前記空洞を流体封止する、請求項に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  11. 前記圧力センサアセンブリが、
    前記フレキシブル回路に結合された回路構成要素と、
    前記フレキシブル回路に結合されたワイヤ端子と、
    をさらに備える、請求項に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  12. 前記圧力センサアセンブリが、前記基端側部材の前記中空内部に少なくとも部分的に位置する請求項に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  13. 前記センサハウジングが、灌注コネクタをさらに備える、請求項に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  14. 前記センサハウジングの前記シールインタフェースに位置するシールをさらに備える、請求項に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  15. 前記基端側部材に結合されかつ前記基端側部材の前記中空内部を封止するエンドキャップをさらに備える、請求項に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  16. 前記シェルの前記先端部に位置するノーズコーンをさらに備える、請求項に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
  17. 前記チャネルの前記先端部が、前記ノーズコーンで終端する、請求項16に記載の水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピース。
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