JP7434340B2 - 統合吸引ポンプを有する眼科用切断器具 - Google Patents

統合吸引ポンプを有する眼科用切断器具 Download PDF

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Description

本技術は、一般的に、眼科用の微細手術ツールおよびシステムに関し、特に、統合ポンプを有する眼科用微細手術ツールおよびシステムに関する。
従来のある種の眼科用手術は、眼内レンズおよびガラス体などの、水晶体組織および固体眼球内物を切り裂き、ばらばらにする必要があり、これにより、目から抽出されることができる。たとえば、白内障手術のためのレンズの抽出は、米国単独で例年300万件以上実施されている、最も一般的外来手術分野の一つである。白内障手術の間、レンズ抽出のために最も一般的に使用される方法は、水晶体超音波乳化吸引であり、これは、レンズを切り裂くための超音波エネルギーと、器具を通してレンズ片を取り除くためのその後の吸引とを、用いることを取り入れている。レンズの断片化および抽出の他の方法は、レンズを引き裂き断片化し、その後、内部からのアプローチで角膜の切断を通して抽出するための、フック、ナイフ、またはレーザなどの器具の使用を含んでいてもよい。眼球内、水晶体組織の内部からの断片化は、典型的に2.8~3.0mmを超えない眼球切開からの白内障の除去を許すため、白内障手術においては、極めて重要である。
典型的な水晶体超音波乳化吸引システムは、水晶体超音波乳化吸引ハンドピースと、操作的に連通するコンソールを含む。当該コンソールは、典型的に、電源供給、ポンプ、電子関連ハードウェアを含む、キャビネットを含む。当該コンソールは、ハンドピース、吸引、および洗浄の、電子的な制御を提供する。ハンドピースは、第一端部で、圧電性結晶のセットに直接取り付けられた共振バーを含み、第二の端部で、針状の切断チューブを含む。水晶は、共振バーおよび取り付けられた切断チューブを、水晶体超音波乳化吸引の間、駆動するために必要とされる、超音波振動を供給する。
典型的な水晶体超音波乳化吸引処理の間、洗浄スリーブの遠位端を超えて延設する切断チューブの先端は、目の外側組織内の小切開を通して、目の前部内に挿入される。切断チューブの先端は、目のレンズと接触し、これにより、振動する先端が、レンズを分断する。洗浄スリーブを通して処理の間に目に供給され、廃棄容器に向けて方向づけされた、洗浄液とともに、断片は、切断チューブの内部ルーメンを通して、目から吸引される。カッティングの間、洗浄液は、切断チューブを超えて配置された洗浄スリーブを通して、目に送られる(すなわち、受動的にまたは能動的に)。洗浄液は、目内部の圧力バランスを維持し、乳化したレンズの除去の間、前眼房の崩壊を防ぐように、意図されている。
リモート吸引源を用いた従来の超音波水晶体乳化吸引術装置および他の装置に関連した課題は、吸引ラインが、かなり長く、流体系追従に貢献するように柔軟である、ということである。最後に、当該システムは、システムの追従性にさらに高める、圧縮ガスまたは他の物質を、しばしば含む。圧縮物質を含む、長く、柔軟なラインは、吸引がオンおよびオフするとき、先端での反応時間に影響を及ぼす。ベンチュリベースのシステムなどの、いくつかのシステムにおける更なる他の問題は、廃液処理包囲、容器およびその中のガスまたは他の圧縮材料が、真空圧に晒されることであり、圧力の変化に反応することであり、先端部での吸引の開始と終了が遅れ、一部のシステムでは反応性が低い原因となっている。
たとえば白内障手術の間に、目へ洗浄を送るための従来の方法および装置は、大量の、循環洗浄の平衡塩類溶液(BSS)を使用してもよい。たとえば、BSSのボトルおよびバックは、250ccから500ccの範囲であってもよい。角膜内皮細胞は、目に送られる大量の超音波エネルギー、前眼房を通しえ循環する大量の洗浄液を含む、複数の態様で、損傷を受け得る。さらに、大量の洗浄液が使用されるとき、目を通る流量は、より高くない、したがって、洗浄液の追加の乱流が存在し得り、さらに角膜内皮細胞の損傷を引き起こし得る。
関連出願の相互参照
本出願は、2019年2月1日に出願された共同係属中の米国仮特許出願番号62/800,198、2019年3月8日に出願された62/815,673、および2019年6月28日に出願された62/868,688に対する35 U.S.C. §119(e)に基づく優先権の利益を主張するものである。これらの仮出願の開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
第一の側面によれば、目からレンズ材を抽出するための装置が開示される。当該装置は、近位の再使用可能な部分に、解放可能に結合できる遠位の使い捨て部分を含む。遠位の使い捨て部分は、遠位の切断チップを有する切断チューブと、開いた遠位端を有する内ルーメンとを含む。切断チューブは、眼球の前房を通って、被膜袋まで延びるように、サイズ化され、構成されている。遠位の使い捨て部分は、使い捨て部分内に収容され、切断チューブの内ルーメンに流体的に結合された吸引ポンプと、切断チューブを揺動させるように構成された切断チューブ駆動機構とを含む。使用時には、装置は、被膜袋から内ルーメンにレンズ材料を吸引するように構成されている。近位の再使用可能な部分は、眼球の外側に残るように構成される。近位の再使用可能な部分は、吸引ポンプを駆動するように構成された吸引ポンプモータと、ポンプモータと吸引ポンプとを解除可能に動作可能に結合するカプラと、を含む。
吸引ポンプは、蠕動ポンプとすることができる。蠕動ポンプは、対称的な二重チャンバポンプマニホールドを介して長手方向に延びる中央カムシャフトを有する線形蠕動ポンプであり得る。中央カムシャフトは、遠位の使い捨て部分の長手方向の軸と同軸に整列した回転軸を有することができる。吸引ポンプモータは、中央カムシャフトを回転させる。直線蠕動ポンプは、ポンピングマニホールドを通って延びる2つの管をさらに含むことができ、2つの管のそれぞれは、中央カムシャフトの回転軸と平行に配置される長手方向軸を有する。2つの管のうちの第1の管は、カムシャフトの一方の側に配置され、2つの管のうちの第2の管は、カムシャフトの第2の反対側に配置される。リニア蠕動ポンプは、近位流路と遠位流路とをさらに含むことができる。近位流路は、ポンピングマニホールド内の2つの管と近位端で接続された2つの流路に分割することができる。2つの管は、ポンピングマニホールドの遠位で合流して遠位流路になることができる。カムシャフトは、流体の量を遠位流路に向かって押し出すため、2つのチューブを順次、進行的に圧縮するため、複数のカムフォロワーを2つのチューブに向かって駆動したり、2つのチューブから離れるように駆動するように、時間内に作業する、複数のローブ状のカムをさらに含むことができる。複数のカムフォロアの動きは、カムシャフトの回転軸および2つのチューブの長手方向の軸に垂直な平面内で行われる。複数のカムフォロアは、2つのチューブを波のように順次圧縮することができる。複数のカムフォロアは、2つのチューブの長手方向に力を加えず、2つのチューブにほとんど摩擦を発生させないことができる。
本装置は、近位の再使用可能部分および遠位の使い捨て部分の少なくとも1つに動作可能に結合可能な、外部真空源をさらに含むことができる。外部真空源は、内ルーメン内に連続的な負圧のレベルを提供するように、構成され得る。連続的な負圧のレベルは、遠位の使い捨て部分の吸引ポンプによって生成される負圧のレベルよりも低くすることができる。
切断管駆動機構は、機械的なヒンジを介して切断チューブの振動運動を、引き起こすことができる。切断管駆動機構は、駆動力の印加点と切断管の遠位切断チップとの間に、2つ以下の節の変曲点を組み込むことができる。切断管駆動機構は、ベース、ロッカ、およびピボットピンを含むことができ、ロッカは、ピボットピンによってベースに移動可能に結合され、ピボットピンの回転軸の周りでベースに対して相対的に回転するように構成される。切断チューブは、ロッカの中心を貫通しており、ピボットピンは、ロッカの支点を形成する切断チューブの長手方向の軸に沿って実質的に整列している。
駆動機構は、圧電スタックとスプリングスタックを促進することができ、圧電スタックとスプリングスタックは、切断チューブの反対側に配置される。スプリングスタックは、ロッカの第1の端部に対して上向きの力を発生させ、ロッカの第2の反対側の端部を圧電スタックに対して下向きに促すことができる。切断チューブが少なくとも一方向に移動させるため、電圧の変化下において圧電スタックが拡張し、ピボットピンの回転軸を中心にロッカを回転させることができる。圧電スタックの後退により、ロッカの第1の端部に対するスプリングスタックの上向きの力が、後退した圧電スタックとの接触を維持しながらロッカの第2の反対側の端部を下向きに押すことができます。駆動機構は、ロッカに結合されたモータ駆動のカムおよびカムフォロワをさらに含むことができる。駆動機構は、モータおよびモータシャフトをさらに含むことができ、モータシャフトは、モータシャフトが回転するときに、ロッカの運動を引き起こすように構成された、オフセットウェイトを有する。ロッカは、直線的なロッカであることができ、ピボットピンは、カッターチューブの長手方向の軸に沿ってロッカと整列する。ロッカは、オフセットロッカとすることができ、ピボットピンは、カッターチューブの長手方向の軸に沿ってロッカの近辺に配置される。
切削管駆動機構は、縦方向の振動運動および/またはねじりの振動運動を発生させるために、印加される駆動力を作り出すことができる。振動運動は、超音波の周波数範囲または超音波よりも低い周波数範囲であることができる。遠位切断チップの振動周波数は、約0.5Hzから5000Hzの間であることができる。
切断チューブは、その長さの少なくとも一部に沿って、非円形の断面形状を組み込むことができる。非円形の断面形状は、卵型、楕円形、レントイド、ティアドロップ、またはダイヤモンド形状を含むことができる。切断チューブは、切断チューブの中心軸から横方向に延びる、少なくとも第1のテーパ状プロファイルを、組み込むことができる。切断チューブは、切断チューブの一方の側から延びる単一のテーパ形状と、切断チューブの反対側にある円形の形状とを形成する、非対称な断面を有することができる。切断チューブは、その長さに沿って変化する断面形状を有することができる。切断チューブは、切断チューブの最遠位の長さのみにおいて、非円形の形状を組み込むことができる。最遠端の長さは、約1mmとすることができる。
近位の再使用可能な部分は、吸引ポンプモータの速度を変化させるためのスロットル機構をさらに含むことができ、当該スロットル機構は、アクチュエータに動作可能に結合される。装置は、洗浄液の源に結合可能な洗浄ルーメンを、さらに含むことができる。洗浄ルーメンは、少なくとも部分的に切断チューブを囲む環状の空間を、含むことができる。
相互に関連する局面では、遠位の切断チップと内ルーメンを有する切断チューブを含む、眼からレンズ材料を抽出するための装置が提供される該切断チューブは、眼の前房を通って被膜袋まで延びるように、サイズ化および構成され、切断チューブ駆動機構は、機械的なヒンジを介して該切断チューブを振動させるように、構成される。切断管駆動機構は、駆動力の印加点と切断チューブの遠位切断チューブとの間に、2つ以下の節の変曲点を組み込んでいる。
切断管駆動機構は、ベース、ロッカ、およびピボットピンを含むことができ、ロッカは、ピボットピンによってベースに移動可能に結合され、ピボットピンの回転軸を中心にベースに対して相対的に回転するように構成される。切断チューブ管は、ロッカの中心を通って延びることができ、ピボットピンは、切断チューブの長手方向の軸に沿って実質的に整列しており、ロッカの支点となっている。駆動機構は、圧電スタックとスプリングスタックをさらに含むことができ、圧電スタックとスプリングスタックは、切断チューブの反対側に配置される。スプリングスタックは、ロッカの第1の端部に対して上向きの力を発生させ、ロッカの第2の反対側の端部を、圧電スタックに対して下向きに促すことができる。電圧の変化下において、圧電スタックは拡張することができ、ピボットピンの回転軸を中心にロッカを回転させ、切断チューブを少なくとも一方向に移動させる。圧電スタックの後退により、ロッカの第1の端部に対するスプリングスタックの上向きの力が、後退した圧電スタックとの接触を維持しながら、ロッカの第2の反対側の端部を下向きに押すことができる。駆動機構は、ロッカに結合されたモータ駆動のカムおよびカムフォロワを、さらに含むことができる。駆動機構は、モータとモータシャフトとをさらに含むことができ、モータシャフトは、モータシャフトが回転するときに、ロッカの動きを引き起こすように構成された、オフセットウェイトを有する。ロッカは、ストレートロッカとすることができ、ピボットピンは、切断チューブの長手方向の軸に沿って、ロッカと整列する。ロッカは、オフセットロッカとすることができ、ピボットピンは、切断チューブの長手方向の軸に沿って、ロッカの近辺に配置される。カッターチューブ駆動機構は、長手方向の振動運動および/またはねじり方向の振動運動を発生させるために、印加される駆動力を作り出すことができる。振動運動は、超音波の周波数範囲または超音波よりも小さい周波数範囲であることができる。遠位切断チップの振動周波数は、約0.5Hzから5000Hzの間であることができる。
装置は、切断チューブの内ルーメンに流体的に結合された、吸引ポンプをさらに含むことができ、使用時には、装置は、カプセルバッグから内ルーメンに、レンズ材料を吸引するように構成される。吸引ポンプは、蠕動ポンプとすることができる。蠕動ポンプは、対称的な二重チャンバポンピングマニホールドを通って長手方向に延びる中央カムシャフトを有する線形蠕動ポンプであり得、中央カムシャフトは、遠位の使い捨て部分の長手方向軸と同軸に整列した、回転軸を有する。カムシャフトは、流体量を遠位流路に向かって押し出すため、2つのチューブを順次、進歩的に圧縮するため、複数のカムフォロアを、ポンプマニホールドを通る2つのチューブに向かって、または、2つのチューブから離れるように駆動するように、時間内に作動する、複数のローブ状のカムを含むことができる。2つのチューブのそれぞれは、中央カムシャフトの回転軸と平行に配置された、長手方向の軸を含むことができる。2つのチューブのうち第1の管は、カムシャフトの一方の側に配置することができ、2つのチューブのうち第2の管は、カムシャフトの反対側の第2の側に配置される。複数のカムフォロアの動きは、カムシャフトの回転軸および2つのチューブの長手方向の軸に垂直な、平面内で行うことができる。複数のカムフォロアは、2つのチューブを波のように順次圧縮することができる。また、複数のカムフォロアは、2つのチューブの長手方向に力を加えず、2つのチューブにほとんど摩擦を発生させないことができる。
相互に関連する態様において、遠位切断チップを有する切断チューブと、開放遠位端を有する内ルーメンとを有する、眼からレンズ材料を抽出するための装置が提供され、切断チューブは、眼の前房を通って被膜袋まで延びるように、サイズ化および構成され、使用時には、装置は、被膜袋から内ルーメンに、レンズ材料を吸引するように構成される。当該装置は、切断チューブをねじり振動させるように構成された、切断管駆動機構を含む。切断チューブは、その長さの少なくとも一部に沿って、非円形の断面形状を有している。
振動運動は、超音波の周波数領域でも、超音波よりも低い周波数領域でもよい。非円形の断面形状は、卵型、楕円形、レントイド、ティアドロップ、またはダイヤモンド形状を含むことができる。非円形の断面形状は、切断チューブの中心軸から横方向に延びる少なくとも第1のテーパ形状を、含むことができる。非円形断面形状は、非対称であり、切断チューブの一方の側から延びる単一のテーパ状プロファイルと、切断チューブの反対側の円形プロファイルとを組み込むことができる。切断チューブは、非円形断面形状を、切断チューブの最遠位の長さのみに組み込むことができる。最遠端の長さは、約1mmとすることができる。
いくつかの変形において、上記の方法、装置、デバイス、およびシステムにおいて、以下のうちの1以上を任意に実現可能な組み合わせで含むことができる。デバイス、システム、装置、および方法のより詳細は、添付の図面および以下の説明に記載されている。他の特徴および利点は、説明および図面から明らかになるであろう。
これらの側面およびその他の側面を、以下の図面を参照して詳細に説明する。一般的に言って、図は絶対的または比較的な縮尺ではなく、説明のためのものである。また、特徴や要素の相対的な配置は、説明を明確にする目的で変更されることがある。
水晶体超音波乳化吸引システムのブロック図である。 水晶体超音波乳化吸引ハンドピースの断面図である。 テーパプロファイル形状を組み込む切断チューブの遠位端の斜視図である。 図2Bの切断チューブの平面図である。 テーパプロファイルの変化する形状を組み込む切断チューブの実施の断面図である。 テーパプロファイルの変化する形状を組み込む切断チューブの実施の断面図である。 テーパプロファイルの変化する形状を組み込む切断チューブの実施の断面図である。 テーパプロファイルの変化する形状を組み込む切断チューブの実施の断面図である。 テーパプロファイルの変化する形状と、内(ルーメン)形状とを、組み込む切断チューブの実施の断面図である。 テーパプロファイルの変化する形状と、内(ルーメン)形状とを、組み込む切断チューブの実施の断面図である。 テーパプロファイルの変化する形状と、内(ルーメン)形状とを、組み込む切断チューブの実施の断面図である ケルマンスタイルの切断チューブの断面の略図である。 テーパプロファイル形状を組み込む、図2Kの切断チューブの遠位端を示す。 非対称テーパプロファイル形状を組み込む、切断チューブの遠位端の斜視図である。 統合された吸引ポンプとともにハンドピースを含む実施に係る、水晶体超音波乳化吸引システムのブロック図である。 流体構成要素を例示する図3の水晶体超音波乳化吸引システムのブロック図である。 図3のハンドピースの実施を示す。 使い捨て可能部から除去された耐久性部と共に、図5Aのハンドピースを示す。 拍動真空バルブを例示する図5Bのハンドピースを示す。 レンズ切断チップに渡って取り付けられた洗浄スリーブを有する、ハンドピースの遠位端領域を示す。 洗浄スリーブおよび除去されたチップとともに、図6のハンドピースの遠位端領域を示す。 図6のレンズ切断チップを示す。 図7Aの水晶体超音波乳化吸引ハンドピースとともに、バック研磨ナブを有するバック研磨チップを示す。 図6のハンドピースに取り付けられたバック研磨チップと、バック研磨保護スリーブに渡って取り付けられた洗浄スリーブとを、示す。 ハンドピースに取り付けられたバック研磨チップと、バック研磨保護スリーブに渡って取り付けられた洗浄スリーブとを、示す。 図8Bのバック研磨チップの断面図である。 洗浄タンクを有する図7Bのハンドピースのレンズ切断チップを示す。 洗浄タンクを有する図7Bのハンドピースのレンズ切断チップを示す。 切断チューブの対称的な正弦波動作プロファイルを示す。 切断チューブの非対称的な非正弦波動作プロファイルを示す。 切断チューブの対称的な動作プロファイルを示す、ここで、伸長速度プロファイルは、細長い部材の後退速度プロファイルと同じである。 切断チューブの非対称的な動作プロファイルを示す、ここで、伸長速度プロファイルは、切断チューブの後退速度プロファイルと同じである。 伸長速度プロファイルと切断チューブの後退速度プロファイルとの追加例を示す、ここで、両プロファイルは異なる。 伸長速度プロファイルと切断チューブの後退速度プロファイルとの追加例を示す、ここで、両プロファイルは異なる。 伸長速度プロファイル(トップパネル)に対する、切断チューブ(ボトムパネル)の遠位チップの非正弦波の動作を示す。 ハンドピースのピストンポンプに対する真空プロファイルの実施を示す。 切断チューブに対する非対称非正弦波動作プロファイル(実線)と、切断チューブを通した吸引に対する真空プロファイル(点線)との間における、ピストンポンプとの重複を示す。 切断チューブに対する非対称非正弦波動作プロファイル(実線)と、切断チューブを通した吸引に対する真空プロファイル(点線)との間における、ピストンポンプとの重複を示す。 切断チューブに対する非対称非正弦波動作プロファイル(実線)と、切断チューブを通した吸引に対する真空プロファイル(点線)との間における、ピストンポンプとの重複を示す。 切断チューブに対する非対称非正弦波動作プロファイル(実線)と、切断チューブを通した吸引に対する真空プロファイル(点線)との間における、ピストンポンプとの重複を示す。 切断チューブに対する非対称非正弦波動作プロファイル(実線)と、切断チューブを通した吸引に対する真空プロファイル(点線)との間における、重複を示す。 ハンドピースの蠕動ポンプの真空プロファイルの実施を示す。 互いに分離したハンドピースの実施の耐久性部分と使い捨て部分を示す斜視図である。 顕微手術の制御システムと共に使用するように構成された、目から材料を切断および吸引するためのハンドピースの実施を示す側面図である。 顕微手術の制御システムと共に使用するように構成された、目から材料を切断および吸引するためのハンドピースの実施を示す側面図である。 図13A-13Bのハンドピースの回転カムの変形を示す。 図13A-13Bのハンドピースの回転カムの変形を示す。 図13A-13Bのハンドピースの回転カムの変形を示す。 図13A-13Bの装置の様々な構成要素を追加的に示す。 図13A-13Bの装置の様々な構成要素を追加的に示す。 図13A-13Bの装置の様々な構成要素を追加的に示す。 図13A-13Bの装置の様々な構成要素を追加的に示す。 図13A-13Bの装置の様々な構成要素を追加的に示す。 図13A-13Bの装置の様々な構成要素を追加的に示す。 図13A-13Bの装置の様々な構成要素を追加的に示す。 目から材料を切断および吸引するためのハンドピースの例である。 目から材料を切断および吸引するためのハンドピースの例である。 カム表面におけるピストンの動きを概略的に例示する。 他のカム表面におけるピストンの動き概略的に例示する。 他のカム表面におけるピストンの動き概略的に例示する。 他のカム表面におけるピストンの動き概略的に例示する。 オフセットロッカを組み込んだ切断管駆動機構の実施を例示する。 図16Aの切断管駆動機構の側面図および断面図である。 図16Aの切断管駆動機構の側面図および断面図である。 圧電スタックとオフセットロッカとの間に、ドーム型のインターフェースを有する図116Aの実施を例示する。 ストレートロッカを組み込んだ切断管駆動機構の実施を例示する。 図17Aの切断管駆動機構の側面図および断面図である。 図17Aの切断管駆動機構の側面図および断面図である。 ヒンジクランプを組み込んだ切断管駆動機構の実施を示す斜視図である。 平行皿ばねを組み込んだ切断管駆動機構の実施を例示する。 図19Aの切断管駆動機構の側面図および断面図である。 図19Aの切断管駆動機構の側面図および断面図である。 切断管駆動機構の実施を例示する。 図20Aの切断管駆動機構の断面図である。 モータ駆動カムを組み込んだ切断管駆動機構の実施を例示する。 隠されたベースを有する図21Aの切断管駆動機構である。 図21Aのカム機構の拡大図である。 隠されたカムを有する図21Cのカム機構を示す。 顕微手術器具の作業部内に組み込まれるように構成された、吸引ポンプの実施の斜視図である。 図22Aの吸引ポンプの上面図である。 図22Aの吸引ポンプのカムシャフトを示す。 図22Aの吸引ポンプのカムシャフトを示す。 カムシャフトが回転するときの、カムフォロアの横方向の動きを例示する、図22Aの吸引ポンプの端面図である。 カムシャフトが回転するときの、カムフォロアの横方向の動きを例示する、図22Aの吸引ポンプの端面図である。 カムシャフトが回転するときの、カムフォロアの横方向の動きを例示する、図22Aの吸引ポンプの端面図である。 カムシャフトが回転するときの、カムフォロアの横方向の動きを例示する、図22Aの吸引ポンプの端面図である。 吸引ポンプにより提供される吸引流量の例を示す。 吸引ポンプにより提供される吸引流量の他の例を示す。 振動モータを組み込んだ切断管駆動機構の実施を例示する。 振動モータを組み込んだ切断管駆動機構の実施を例示する。 振動モータを組み込んだ切断管駆動機構の実施を例示する。 振動モータを組み込んだ切断管駆動機構の他の実施を例示する。 振動モータを組み込んだ切断管駆動機構の他の実施を例示する。 振動モータを組み込んだ切断管駆動機構の他の実施を例示する。 切断管駆動機構の他の実施を例示する。 切断管駆動機構の他の実施を例示する。
図面は単なる例示であり、縮尺を意図したものではないことを、理解されるべきである。ここに記載されたデバイスは、各図に必ずしも描かれていない特徴を含むことがあることを、理解されたい。
本明細書では、眼内手術中に水晶体、硝子体、および他の組織の眼内断片化および除去に有用な眼科顕微手術ツールのシステム、装置、および方法について説明する。様々なシステム、装置、および方法は、眼内の処置中に標的位置に存在する物質の切断、断片化、乳化、吸引、および/または、洗浄を含むが、これらに限定されない、眼科処置に有用な1以上の機能を実行するように構成される。
ここで使用する「材料(物質)」には、(眼からの、または眼に提供された)流体、組織、またはレンズ組織、硝子体組織、細胞、および眼の処置(たとえば、白内障処置、硝子体手術処置など)の間に存在する可能性のある、その他の流体または組織またはその他の物質などの、組織の断片が含まれ得る。
ここで記載のシステム、装置、および方法は、眼球内の圧力バランスを維持するために、真空を適用し、流体を送出するように構成される。また、ここに記載されている、真空を適用しおよび/または流体を送出する、システム、装置、および方法は、手術部位およびその近傍において、材料を切断、断片化、乳化、またはその他の方法で小さくするように構成されてもよい。ここに記載されている真空が適用されることを許す、システム、装置、および方法は、瞬間的な逆行性の流れを提供するために、中断されたパルス状の正圧を伴う、または伴わない、パルス状の真空を使用して、その真空を提供することができる。
ここに記載されている装置の様々な特徴や機能は、明示的に組み合わせて記載されていなくても、本明細書に記載されている1以上の装置に適用することができる。また、ここに記載されている装置の様々な特徴および機能は、白内障手術または硝子体手術などを行うのに有用な水晶体超音波乳化吸引システム、硝子体手術システム、バッグ研磨システム、およびその他のツールなどを含むがこれらに限定されない、手術部位またはその近傍で、組織を、切断、断片化、乳化、または衝撃を与えるのに有用な、当技術分野で知られている従来の装置およびシステムにも適用できる、ことを理解すべきである。
図1は、水晶体超音波乳化吸引システム10の機能ブロック図である。システム10は、制御ユニット12を有し、この制御ユニットは、吸引用の真空源を提供する可変速度蠕動ポンプ14と、超音波電源16と、ポンプ速度コントローラ20および超音波電力レベルコントローラ22に制御出力を提供するマイクロプロセッサコンピュータ18とを、含むことができる。真空センサ24は、蠕動ポンプ14の出力側の真空レベルを表す入力をコンピュータ18に提供する。真空センサ24は、ハンドピース30の中にあってもよい。適切な通気は、ベント26によって提供される。制御ユニット12は、ライン28上で超音波電力を、水晶体超音波乳化吸引ハンドピース30に供給する。洗浄流体源32は、ライン34を介して、ハンドピース30に流体的に結合されている。洗浄液と超音波パワーは、ハンドピース30によって、患者の眼36に適用される。眼球36の吸引は、ライン38および40を介して、蠕動ポンプ14によって達成される。洗浄流体源32からの洗浄流体の供給は、重力を介して、または制御ユニット12内に追加的に組み込まれた洗浄流体ポンプを用いて、行うことができる。コンピュータ18は、真空センサ24からの信号を介して、蠕動ポンプ14からの出力ライン42のプリセット真空レベルに応答する。
図2Aは、水晶体超音波乳化吸引ハンドピース30の断面図である。ハンドピース30は、ルーメン110を有する管(チューブ)とすることができる切断先端部(チップ)112と、ハンドピースシェル114と、超音波ホーン116と、超音波結晶のマルチスタックとを有する。ハンドピース30は、第1のセットの超音波結晶の118および第2のセットの超音波結晶120を含むことができる。第1のセットの超音波振動子118は、従来「ねじり」運動と呼ばれるものを生成するように、切断管112の長手方向軸に対して垂直に配置されてもよい。第2のセットの超音波振動子120は、従来から「長手方向」または「軸方向」と呼ばれる運動を生成するように、切断管112の長手方向軸と同軸に配置されてもよい。結晶118は、ねじり運動を生成するために偏向される。ねじり運動は、切断管112の長手方向軸に対する様々な運動のいずれかを含むことができるが、軸方向の運動よりも実質的な横方向の運動を含む。結晶120は、長手方向の運動を生成するために偏向される。長手方向の運動はまた、長手方向軸に対する切断管112の様々な運動のいずれかを含むことができるが、側部から側部にかけての実質的な軸方向の運動を含む。結晶118,120はまた、長手方向およびねじり方向の両方の運動を生成するように構成されてもよい。
超音波結晶は、以下に詳述するねじり運動を生成するために、切断管112の長手方向の軸に対して垂直に配置される必要はない。
ホーン116は、アイソレータ117によって、シェル114内に保持されている。水晶体118および120は、バックシリンダ122およびボルト124によって、シェル114内に保持され、ホーン116と接触している。水晶振動子118および120は、超音波発生器126によって生成された信号に応じて、超音波振動する。超音波発生器126は、超音波ハンドピース30に電力を供給するための駆動信号を提供する。
圧電結晶は一般に、入力電圧が最大電流と最大振幅に対応する共振周波数を持つ。これは、電圧と電流が互いに同相である場合によく起こる。ここで記載され、また、超音波溶接機、超音波カッター、超音波洗浄機などで一般的に使用される、超音波駆動システムは、ホーン116を使用して、切断管112の動きを増幅する。ホーンの長さは、ホーン材を伝わる音波の半波長の倍数になるように、構成してもよい。したがって、ホーン116の端部は、最大の振幅で動くノードとなる。ホーン116は、圧電結晶118,120に固く接続されている、ホーン116の近位端よりも、ホーン116の遠位端が、より大きな距離を移動するように先細りにすることで、チューブ112の動きを増幅するように、段差がつけられたり、構成されたりすることが多い。ホーン116は、最も効率的なエネルギー伝達が達成されるように、圧電結晶118,120の共振と一致するように、設計されることが多い。
従来の水晶体超音波乳化吸引ハンドピースの切断管112は、断面が円形である。ねじりまたは横方向の動き(すなわち、切断管112の長手方向軸に対して実質的に横方向の動き)によって、円形の切断管112の低圧側(すなわち、後続側)に微細なキャビテーション気泡が生成される可能性があり、この気泡は、進行方向が逆転したときに内破する。ここで記載されている切断管112は、ねじりまたは横方向の切断動作中の切断管112の実質的に横方向の動きの間に、切断管1112の一方または両方の側に、キャビテーション気泡が生じるのを緩和するように、構成された非円形の幾何学形状を、組み込むことができる。非円形の形状は、卵型、楕円形、レントイド、ティアドロップ、ダイヤモンド、または他の非円形の形状を、含むことができる。
幾何学的形状は、切断管112の中心軸から延びる1つ以上の翼形またはハイドロフォイルを、含むことができる。
図2B~2Cは、ハンドピース30の切断管112が、管112の中心軸Aから横方向に延びる、第1および第2のテーパまたはテーパ状プロファイル111a,111bを、含むことができることを、示している。図2Cは、切断管112の平面形状が、その長さの少なくとも一部に沿って、実質的に長方形であり得る、ことを示す。切断管112の幾何学的形状は、切断管112が側方に移動する際に、後続の低圧側における、これらのキャビテーション気泡の発生を、緩和することができる。図2Bは、実質的に真っ直ぐな切断管112の遠位端図を、示している。図2Cは、右(矢印T)に向かって、ねじり運動を受けているときに、テーパ状プロファイル111aが、リーディングエッジを形成し、テーパ状プロファイル111bが、トレーリングエッジを形成することを説明する、切断管112の平面図である。テーパ状プロファイル111a,111bは、切断管112の長手方向軸Aの対向する側で、ルーメン113から外側に延びている。テーパ状プロファイル111の長手方向軸Aと翼端との間の距離は、約0.25mmから約1.5mmの間、または約0.5mmから約1.0mmの間で変化することができる。このように、テーパ状プロファイル111a,111bの間の端から端までの距離D(すなわちウィングスパン)は、約0.5mmから約3mmの間、または約1mmから2mmの間とすることができる。翼状切断管112のアスペクト比は、比較的高く(図2E参照)、または比較的低く(図2F参照)することができる。翼状切断管112のアスペクト比は、1.1から4の間とすることができる。翼状切断管112の断面形状は、コード線Cに対して、実質的に対称なテーパ状プロファイル111a,111bを、組み込むことがでる。代替的に、翼状切断管112は、キャンバを組み込むか、またはコード線Cに対して曲率を有することができる。各テーパ状プロファイル111の翼端は、図2Fに示すように、湾曲していてもよく、または図2Gに示すように、より角張っていてもよい。切断管112のルーメン113は、図2B,2D~2Gに示すように、実質的に円筒形であってもよいし、楕円形、レントイド、卵型、または他の幾何学的形状などの、図2H~2Jに示すような、非円形の幾何学的形状を有していてもよい。
いくつかの実施では、ここで記載されている切断管のテーパ状のプロファイルは、切断管のプロファイル上の乱流の量を低減または排除することができ、それにより、円形プロファイルを有する切断管と比較して、管の移動に伴う層流の量を増加させることができる。ここで記載されている切断管は、乱流の可能性をさらに減少させるか、緩和するために、外面に、表面処理および/またはコーティングを、組み込むことができる。例えば、切削管は、機械的に研磨またはバフ研磨電気研磨、プラズマ処理、PTFEのような物質でコーティング、されてもよく、または任意の数の他の適切なコーティングまたは方法であってもよい。処理および/またはコーティングは、切断管の粗さを減少させ、および/または切断管上の流体の摩擦を減少させ、これにより、切断管が流体中および減少した乱流中を移動する際に、切断管の一部が、層流を形成する。
いくつかの実施では、切断管112は、断面が非対称であり得る(図2M参照)。切断管112は、切断管112の一方の側のみから延びる、単一のテーパ状プロファイル111を有してもよく、切断管112の他方の側は、円形プロファイル108を含む、様々な他の幾何学的形状またはプロファイルのいずれかを、有してもよい。ここでより詳細に説明されるように、切断管112の運動は、非対称であってもよい(例えば、第1の方向への運動の速さまたは速度は、第2の異なる方向への運動の速さまたは速度とは、異なり得る)。切断管112のねじりまたは側面から側面への動きは、動きが切断管112の形状に対して最適化される(または、切断管112の形状が、動きに対して最適化される)ように、非対称であってもよい。例えば、図2Mに示すように、切断管112の一方の側は、テーパ状のプロファイル111を有し、他方の側はそうではなく、代わりに円形のプロファイル108を有している。テーパ状プロファイル111が前縁であり、円形プロファイル108が後縁であるときの方向矢印Sに沿った、切断管112の移動と比較して、切断管112の移動は、円形プロファイル108が前縁であり、テーパ状プロファイル111が後縁であるときの方向矢印Fに沿って、より速くてもよい。このようにして、切断管112の後縁は、切断管112が早くで動いているときには、テーパ状プロファイル形状を有する滑らかなハイドロフォイルに似ており、切断管112がゆっくりと動いているときには、切断管112の後縁は、円形になることができる。これにより、キャビテーションを軽減しつつ、水晶体組織を破壊するため、切断管112の動きと一緒に、後縁の形状を最適化することができる。切断管112の打撃エッジまたはリーディングエッジプロファイルは、円形またはレンズ片を打撃してバラバラにすることを最適化する任意のプロファイルであってもよく、一方、後縁は、たとえば、ハイドロフォイルまたはテーパ状プロファイル111を組み込むことにより、キャビテーションを軽減するために最適化することができる。切断管112の非対称的な動きにより、各エッジをそれぞれの目的に合わせて最適化することができる。
翼状形状は、切断管112の最遠位端から切断管112の最近位端まで、存在することができる。いくつかの実施では、切断管112の遠位部分のみが、翼状の形状を有する。例えば、切断管112の最遠位1mmのみが、翼状であってもよい。洗浄スリーブは、その遠位端において、テーパ状プロファイル111の形状に適合するように、形成されてもよい。あるいは、洗浄スリーブは、標準的な円形の形状であってもよいが、切断管112の遠位端において、テーパ状プロファイル111の領域のすぐ近辺に、配置されてもよい。
翼状の形状を有する切断管112は、図2A~2Bに示すように、その長手方向軸Aに沿って、直線状であってもよいし、その長さの少なくとも一部に沿って、曲げられたり、湾曲したりしてもよい。いくつかの実施では、切断管112は、長手方向軸Aに対して角度θを形成する屈曲部を有する、ケルマン式チップ(図2K~2L参照)を組み込んでもよい。曲がったまたは湾曲した先端の効果は、切断管112が切開部を通って延びる切断管112のより近位の領域の比較的小さな回転変位に比べて、最遠位の先端115における回転変位または側方から側方への切断動作が大きくなる、ことである。切断管112がその長手方向軸Aを中心に回転すると、切断管112の最遠位先端部は、より大きな距離に沿って、前後に掃引される。切断管112の掃引遠位先端部は、図2Lに最もよく示されているように、テーパ状プロファイル111a,111bを、組み込むことができる。
いくつかの実施では、タブ117または他の表面特徴を、最遠端の先端115から距離を置いて、切断管112の外面に結合することができる。タブ117および切断管112は、回転的にしか動かないように拘束され得る。圧電、モータ、電磁、ボイスコイル、またはその他の駆動機構であって、タブ117に力を加えて、タブ117、ひいては切断管112の小さな回転運動を引き起こすように構成された、切断管駆動機構119。切断管112を、ねじり方向にのみ動くように、拘束することができる。一例として、切断管駆動機構119は、タブ117を押し付けて、スタックから離れるように促す、圧電結晶スタックを組み込むことができる。水晶スタックは、タブ117を第1の方向に押すようにエネルギーを与えられ、逆のエネルギーで、タブ117を逆方向に戻すことができる(図2Lの矢印P)。この構成において、圧電結晶スタックとタブ117とは、互いに固定されていてもよい。その他の切断管駆動機構については、以下で詳しく説明する。図2Lに示され、タブ117を組み込んだ切断管112は、翼状の形状を有して示されている。管112の形状は、これらのテーパ状プロファイル111a,111bを組み込む必要はなく、円筒状であってもよい。
ここで記載されているいずれの切断管は、ねじり運動を駆動するために使用される駆動機構(すなわち、ピエゾ、ボイスコイル、モータ駆動カム、または他の駆動機構)に関係なく、翼状の形状がキャビテーションを緩和するように、テーパ状のプロファイル111を組み込むことができる、ことを理解すべきである。同様に、翼状の切断管は、ハンドピースの少なくとも一部に、吸引ポンプおよび/またはトリガーやフィンガーペダルを内蔵したハンドピースを含む、ここで記載された様々なハンドピースのいずれかに、組み込むことができる。
図3は、一つの実施による水晶体超音波乳化吸引システム1010の機能ブロック図である。システム1010は、制御ユニット1012を含むことができ、この制御ユニットは、超音波電源1016と、ポンプコントローラ1020および超音波電力レベルコントローラ1022に制御出力を提供するプロセッサ1018とを、含むことができる。制御ユニット1012は、ライン1028上で、超音波電力をハンドピース1030に供給することができる(例えば、圧電結晶を駆動するための400V)。ハンドピース1030は、制御ユニット1012によって電力供給される、一体型吸引ポンプ1014を含むことができる。制御ユニット1012は、ラインを介してハンドピース1030の吸引ポンプ1014に、電力を供給することができ、このラインは、ライン1028と同じまたは異なるラインであることができる(例えば、ピエゾ用よりも低い電圧、モータを駆動するための5~12V)。ハンドピース1030は、ハンドピース1030が、制御ユニット1012から独立して使用できるような、電子機器を組み込むことができる、ことを理解すべきである。洗浄流体源1032は、洗浄ライン10344を介して、ハンドピース1030に流体的に結合することができる。洗浄流体および超音波電力は、ハンドピース1030によって、患者の眼球36に適用されてもよい。眼球36の吸引は、吸引ライン1038を介して、ハンドピース1030内の吸引ポンプ1014によって、達成されてもよい。洗浄流体源1032からの洗浄流体の送出を、重力を介して、および/または、制御ユニット1012内の洗浄流体ポンプを使用して、提供することができる。
図4は、システム1010の流体力学を示す、水晶体超音波乳化吸引システム1010の機能ブロック図である。システム1010の流体力学は、洗浄流体源1032、洗浄流体ライン1034、ハンドピース1030内の吸引ポンプ1014、廃棄物ライン1038(ここでは吸引ラインと呼ぶこともある)、および廃棄物容器1044を含むことができる。システム1010は、任意で、洗浄流体源1032から洗浄流体を送出するように構成された、洗浄流体ポンプを含んでもよい。洗浄流体源1032は、オプションで、洗浄ライン1034を通る流れを制御するための、1つ以上の圧力センサおよび/またはバルブを、含むことができ、直接または洗浄ポート1044を介して、ハンドピース1030に流体的に結合される。洗浄流体は、水晶体超音波乳化吸引処置中に、洗浄流体源1032から出て、洗浄流体ライン1034を介して、ハンドピース1030に向かって移動してもよい。オプションの洗浄流体リザーバ1046は、以下でより詳細に説明されるように、ハンドピース1030の遠位端内に、組み込まれてもよい。以下でより詳細に説明するように、オプションの洗浄流体リザーバ1046を、ハンドピース1030の遠位端内に、組み込んでもよい。ハンドピース1030および/または洗浄ライン1034は、ハンドピース1030への流体の流れの追加的な制御を提供するように構成された、1以上の弁および/またはセンサを任意に含んでもよい。ハンドピース1030および/または廃棄物ライン1038は、ハンドピース1030からの流体の流れの追加的な制御を提供するように構成された、1以上の弁および/またはセンサを任意に含んでもよい。ポンプ1014は、流体および他の材料を眼球36から、廃棄物ライン1038を介して吸引し、材料を廃棄物容器1044に向けて誘導してもよい。
また、システム1010は、ハンドピース1030内の吸引ポンプ1014に加えて、制御ユニット1012の領域内に、遠隔吸引ポンプを含むこともできる。制御ユニット1012内の吸引ポンプは、連続的、半連続的、および/または不連続的な脈動吸引を適用するように、構成することができる。制御ユニット1012内の吸引ポンプは、連続的な低レベルの流量を適用するように、構成することができる。制御ユニット1012内の吸引ポンプは、体積流量または容積式ポンプ(例えば、蠕動式、線形蠕動式、ピストン、スクロールポンプ)、または真空ベースのポンプ(例えば、ベンチュリ、空気圧、ダイヤフラム、またはロータリーベーン)を含む、様々な異なる吸引ポンプのいずれかであり得る。実施において、制御ユニット1012内の吸引ポンプは、ハンドピース1030内の統合された吸引ポンプ1014によって提供される吸引をサポートするために、制御ユニット1012内に統合された、低圧、蠕動ポンプを含むことができる。例えば、第1の部分が役立つ間、ハンドピース1030を介した吸引は、制御ユニット1012内の遠隔吸引ポンプによって提供されてもよく、第2の部分が役立つ間、ハンドピース1030を介した吸引は、ハンドピース1030内の統合吸引ポンプ1014によって提供されてもよい。吸引サポートの追加の実施は、以下でより詳細に説明される。
図5A~5Bは、ポンプモータ1115によって駆動される吸引ポンプ1014を有する、図3のハンドピース1030の実施を示す断面図である。ハンドピース1030は、透明な角膜切開を介して、低侵襲的な内部からのアプローチで行われる、手術(白内障手術など)のために、構成されている。ハンドピース1030は、従来のファコ(phaco)に比べて、眼球から組織を除去するため、のエネルギー、時間、および流体が、少なくて済む。
ハンドピース1030は、切断管駆動機構によって往復動する中空の切削チップまたは切削管1112を含む。切削管1112は、上述した圧電駆動機構に加えて、電気、磁歪、電磁、油圧、空気圧、機械、ボイスコイル、または当技術分野で知られている他のタイプの駆動機構を含む、様々な駆動機構のいずれかによって振動させることができる。切断管1112が圧電駆動機構によって振動するように説明されている場合、他の切断管駆動機構も考慮される、ということを理解されるべきである。いくつかの実施では、切断管1112は、ハンドピース1030の内部に含まれるモータを含む駆動機構によって往復動する。モータの構成は、様々な回転モータ、ステッピングモータ、ACモータ、DCモータ、圧電モータ、ボイスコイルモータ、または他のモータのいずれかを含めて、様々である。また、モータは、所望の出力速度を得るために、ハーモニックドライブなどの減速システムに連結してもよい。
ある実施では、切断管1112は、圧電駆動機構によって発振される。切断管1112は、圧電結晶1120によって駆動されるホーン1116に結合されてもよい。結晶1120は、バックシリンダ1122とボルト1124によって、ホーン1116に接触して、ハウジング1114内に、保持されてもよい。結晶1120は、制御ユニット1012によってハンドピース1030に電力を供給するために駆動信号が提供されたときに、長手方向および/またはねじり方向の動きを生成するように偏向されてもよい。圧電結晶1120は、石英単結晶などの自然圧電基板、ニオブ酸リチウム、ガリウム砒素、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、またはチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)などの圧電セラミックスで、あってもよい。いくつかの実施では、圧電結晶1120は、ポリフッ化ビニリデンなどのポリマーフィルム圧電体で形成されている。そのようなプラスチックベースの結晶スタックは、低コストであり、潜在的に使い捨てであってもよい。
従来の超音波ホーンは、圧電振動子により得られる、振動変位の振幅を増大させるように、構成される。従来の超音波ホーンは、近位端でねじスタッドを用いて、超音波振動子に剛体接続され、遠位端では、テーパ状である。従来の超音波ホーンは、共振している。ここで使用する「ホーン」は、従来の超音波ホーンが行うように、機能することができるが、その必要はない。つまり、ホーンは、使用中に共振することができるが、その必要はない。ここで記載されたホーンは、ここでより詳細に説明されるように、非共振、直接駆動の方法で使用することができる。ここでの「ホーン」という用語の使用は、超音波ホーンという用語の従来の使用に限定することを、意図したものではない。
ここに記載の切断管駆動機構は、圧電スタックを組み込むことができる。圧電素子は、他の部品との位置関係がずれると、損傷や亀裂が生じることがある。円盤状の圧電スタックは、互いに完全に平行に配置することができるため、損傷を受けにくい。しかし、ここで説明する圧電スタックは、切断管に対して、非同心的に配置することができ、必ずしも完全に平行に配置されていない様々な構成要素の動きを、直接的に駆動することができる。つまり、圧電スタックとの界面に何らかの角度が存在すると、点荷重によりクラックが発生する可能性がある。
圧電スタックは、薄い圧電/電歪セラミックシートを積層した、多層体にすることができる。これらの積層体は、比較的低い駆動電圧(100V)、速い応答性、高い生成力、高い電気機械結合を持っている。しかし、その変位量は、通常10ミクロンのオーダであり、一般的に、切削管の変位量としては、十分ではない。前述したように、切削チップの動きは、いわゆる「ねじり」としられているもの、または、長手方向の前後方向の動きよりも、主に左右方向の動きであり得る。この先端の動きは、特に高密度で硬いレンズ核に対して、より効率的なレンズ除去の動きであると考えられる。切削チップの動きの方向や向きに関わらず、圧電駆動機構の主な目的は、圧電材料の小さな動きを、切削チップの十分な物理的変位やストロークに、増幅することある。
ここで記載されているのは、3メートル/秒の最小チップ速度を達成するように構成された、切断管駆動機構の様々な相互に関連する実施であり、10,000Hz未満、5,000Hz未満、4,000Hz未満、3,000Hz未満を含む超音波未満(すなわち、20,000Hz未満)の周波数範囲から、20Hz未満、15Hz未満、10Hz未満、5Hz未満、約0.5Hz未満の亜音波周波数範囲までの範囲である。いくつかの実施では、高密度の材料を確実に切断するために、チップ速度の目標値は、約5メートル/秒である。切断管の駆動機構は、可動部品の組み込みによる損傷の可能性を軽減しつつ、切断管の動きを増幅することができる。切断管駆動機構は、振動運動を発生するために、従来のヒンジを介してカッターチューブを直接駆動する、圧電スタックやモータ駆動のカムや振動モーターを、組み込むことができる。達成される振動運動は、超音波未満の周波数範囲であることができる。駆動機構は、駆動力を加える点と切断管の遠位先端との間に、2つ未満の節の変曲点を、組み込むことができる。駆動力を、縦方向の動きだけでなく、横方向の動き(「ねじり」)を生成するために、適用することができる。ねじり運動は、単一の平面に拘束される必要はない、ことを理解されたい。振動運動を発生するために、駆動機構は、リビングヒンジを介して、切断管を駆動することもできるし、させることができる。
図16A~16Dは、ロッカムまたはロッカプレートに結合された、従来のまたは機械的なヒンジを組み込んだ、切断管駆動機構119の実施を示す。ロッカ1605は、オフセットロッカ1605とすることができる。切断管駆動機構119は、ハンドピース(図示せず)の内部に結合する、またはハンドピースの内部と一体化するように構成された基部1610を含むことができる。ロッカ1605は、ロッカピボットピン1615を介して、ベース1610に移動可能に取り付けられることができ、これにより、ロッカ1605は、ピボットピン1615の回転軸を中心に、ベース1610に対して、自由に回転することができる。圧電スタック1120は、下端で基部1610に結合され、上端でロッカ1605に結合され得る。切断管1112は、ベース1610およびロッカ1605の概ね中央の領域を通って、延びることができる。圧電スタック1120を、基部1610のオフセットまたは片側に、配置することができる。圧電スタック1120は、可動式のカップリングを介して、ベース1610およびロッカ1605に、結合することができる。例えば、切断管駆動機構は、一対のトグル1620a,1620bを組み込むことができる。下側のトグル1620aは、下側のトグルピン1622を介して、ベース1610に取り付けられ、上側のトグル1620bは、上側のトグルピン1624を介して、ロッカ1605に取り付けられ得る。トグル1620a,1620bは、ベース1610およびロッカ1605に対して、自由に回転することができる。この動きにより、ベース1610に接触する圧電スタック1120の近位端と、ロッカ1605に接触する圧電スタック1120の遠位端との間に、ある程度の非平行性が存在することができ、それにより、圧電スタック1120の端部での損傷が、緩和される。トグル1620a,1620bのピボットにより、位置ずれを許容し、平行から非平行への動きの伝達における不正確さを、打ち消すことができる。さらに、圧電スタック1120との界面付近にドーム1621を配置して、点荷重を排除してもよい(図16D参照)。
切断管駆動機構119は、スプリングポスト1625およびスプリングスタック1627を、含むことができる。上述したように、切断管1112は、ベース1610およびロッカ1605の中央領域を通って、延びることができる。圧電スタック1120を、基部1610のオフセットまたは片側に、配置することができる。スプリングポスト1625およびスプリングスタック1627を、切断管1112が、一方の側に配置された圧電スタック1120と反対側のスプリングとの間に配置されるように、圧電スタック1120の反対側に配置することができる。
スプリングスタック1627は、スプリングポスト1625の上端領域において、ボス1638を包囲する、1つ以上のベルビル・スプリングとすることができる(図16C参照)。スプリングポスト1625のボス1638は、ロッカ1605を貫通する穴1637内に、少なくとも部分的に延びることができる。スプリングポスト1625は、ベース1610上の対応する穴と嵌合するように構成された、下側のボス1638を含むこともできる。スプリングポスト1625上のボス1638は、ロッカ1605およびベース1610上の穴1637内で、軸方向に自由にスライドすることができる。ボス1638は、スプリングポスト1625上の所望の位置に、スプリングスタック1627を収めておくことができる。
スプリングスタック1627の上面は、ロッカ1605の下面と係合し、スプリングスタック1627の下面は、スプリングポスト1625のレッジに接している。スプリングスタック1627は、ロッカ1605の下面に対して、上向きの力を加えることができる。ロッカ1605における力は、トグル1620a,1620bを介して、圧電スタック1120の上端に、予荷重として伝達され得る。予荷重は、圧電スタック1120と他の構成部品との間、一定接触が維持されること保証し、圧電スタック1120の動きが、損なわれることはない。
切断管1112は、ロッカ1605のボアおよびベース1610のボアを通って、延びることができる。切断管1112は、接着剤、溶接、または他の固定方法を介して、それぞれに固定することができる。長時間の使用後に、管が割れるのを防止することを助ける、支持ブッシュ1630を組み込むことができる。支持ブッシュ1630を、ロッカ1605を通るボアと整列した、ロッカ1605の上面に、結合することができる。図16Cは、オフセットロッカ1605の側断面図を示す。管1112は、スティフナーブッシュ1635を介してベース1610に取り付けられた状態で、示されている。スティフナーブッシング1635は、圧電スタック1120が作動したときに、管1112が、ベース1610に対して、強制的に曲げられることを、確実にすることができる。
圧電スタックは、交流またはDC可変電圧を含む電圧の変化によって、変化することができる。一実施において、圧電スタック1120に印加される交流電流(例えば、100Hz~20Khz)により、圧電スタック1120が、膨張および収縮する。圧電スタック1120が膨張するので、ロッカ1605、したがってロッカ1605に取り付けられた管1112は、ベース1610を中心に曲がることができる。圧電スタック1120が収縮するので、スプリングスタック1627は、圧電スタック1120がその開始長さに素早く戻るのを補助し、圧電スタック1120と2つのトグル1620a,1620bとの間に、一定の接触があることを、保証することができる。切断管1112は、ロッカ1605を通って延びる場合に、曲げを受けることができる。また、ロッカ1605の下の管1112の一部の曲げ、および「ホイッピング」による追加の動きも、あり得る。切削チップの動きは、一般に、切削管1112による追加の「ホイッピング」運動の存在により、圧電スタック1120について予測されるものよりも、はるかに大きい。ここに記載の切断管駆動機構に組み込まれた圧電スタック1120を、任意の圧電電荷係数、すなわち、d33,d31、d15を使用するように、機械的に構成することができる。
図17A~17Cは、ロッカムまたはロッカプレートに結合された、従来のまたは機械的なヒンジを組み込んだ、切断管駆動機構119の相互に関連する実施を示す。ロッカは、ストレートロッカ1605とすることができる。ストレートロッカ1605は、ロッカピボットピン1615を介して、ベース1610に移動可能に取り付けられることができ、これにより、ロッカ1605は、ピボットピン1615の回転軸を中心に、ベース1610に対して、自由に回転することができる。ヒンジ(すなわち、図17A~17Cに示すロッカピボットピン1615)の位置は、図16A~16Cに示すオフセットロッカ実施におけるヒンジの位置と比較して、切断管1112の遠位端に向かってさらに遠くなっている。ストレートロッカ1605内のロッカピボットピン1615は、管1112およびロッカ1605の長手方向軸に沿って実質的に整列させることができ、ロッカ1605の支点を作る。管1112に対するロッカピボットピン1615の位置は、管1112の先端におけるワグ特性を変化させてもよく、管1112が使用中に示す「ホイップ」効果を変化させてもよい。ストレートロッカでは、ピボットピンは、切断管の長手方向の軸に沿って、ロッカと実質的に整合している。オフセットロッカでは、ピボットピンは、切断管の長手方向の軸に沿って、ロッカの近位に配置されている。
圧電スタック1120は、下端で、ベース1610に結合され、上端で、ロッカ1605に結合されることができる。切断管1112は、ベース1610およびロッカ1605の概ね中央の領域を通って、延びることができる。圧電スタック1120を、ベース1610の一方の側にずれて、配置することができる。圧電スタック1120は、ベース1610およびロッカ1605に取り付けられるか、または取り付けられないことができる。インターフェースは、本明細書の他の箇所に記載されているように、圧電スタック1120への損傷および点荷重を緩和する、1以上の機能を組み込むことができる。
切断管駆動機構119は、切断管1112が、圧電スタック1120とバネとの間に配置されるように、圧電スタック1120に対向して配置された、バネポスト1625およびバネスタック1627を、含むことができる。管1112は、ロッカ1605およびベース1610を貫通し、上述したように、ロッカ1605およびベース1610に取り付けたり、取り外したりすることができる。スプリングスタック1627は、静止状態のときに圧縮され、それによって、ロッカ1605の第1の端部に上向きの力を加え、ロッカ1605の第2の反対側の端部によって、圧電スタック1120に予圧力を加える。圧電スタック1120が、電圧を変化させながら膨張または成長すると、ベース1610上のピボットピン1615の回転軸を中心に、ロッカ1605を回転させ、それによって管1112を、少なくとも一方向に移動させまたは「ゆする」。圧電スタック1120が後退すると、スプリングスタック1627によってロッカ1605の第1の端部に対して加えられた上向きの力が、後退する圧電スタック1120により、ロッカ1605の第2の反対側の端部を下向きに促す。ロッカ1605は逆方向に回転し、管1112を逆方向に振っている。スプリングスタック1627は、ロッカ1605を強制的に回転させ、圧電スタック1120の端部との接触を維持することができる。
切断管駆動機構119は、圧電スタビライザ1665を含むことができる。圧電スタビライザ1665は、圧電スタック1120およびスプリングポスト1625が、ベース1610に接触する場所を取り囲み、圧電スタック1120が、動作中に位置から外れるようなことがないようにすることができる。ここで説明した実施のいずれも、圧電スタビライザ1665を、組み込むことができる。
図18は、ヒンジクランプを組み込んだ切断管駆動機構119の相互に関連する実施を示す。ヒンジクランプは、下部クランプ1640および上部クランプ1645を、含むことができる。管1112を、上部クランプ1645および下部クランプ1640上の穴を通して、挿入することができる。下部クランプ1640は、ヒンジピン1647を介して、上部クランプ1645に回転可能に、取り付けられてもよい。下側クランプ1640は、ハンドル(図示せず)に、取り付けられていてもよい。圧電スタック1120は、上側クランプ1645と下側クランプ1640との間に、収まることができる。圧電スタック1120を、他で説明されているように、クランプ1640,1645に取り付けたり、取り外したりすることができる。取り付け時には、上部クランプ1645および下部クランプ1640にクランプ力を加えて、それらの間に配置された圧電スタック1120に予圧力を加えさせることができる。予圧力を加えた状態で、管1112を上下のクランプ1645,1640に取り付け、クランプ力を解除すると、予圧力が管1112に伝わり、圧電スタック1120に維持されるようにすることができる。圧電スタック1120が成長すると、上クランプ1645をヒンジピン1647を中心に回転させ、それによって、管1112を一方向に振る。圧電スタック1120が後退すると、上側クランプ1645が逆方向に回転し、管1112を逆方向に振ることになる。管1112に担われた予圧は、上部クランプ1645が後退し、圧電スタック1120との一定の接触を維持することを、保証する。追加のクランプは、例えば、ヒンジピン1647に対向する管の外側領域上の上下クランプ1645,1640の一部で、圧電スタック1120と他の構成要素との間における、一定の接触を、確保することができる。
図19A~19Cは、ヒンジクランプをも組み込んだ、切断管駆動機構119の相互に関連する実施を示す。ここに記載された様々な駆動機構は、その特徴が特定の実施について明示的に記載されていなくても、ここに記載された任意の他の駆動機構の1以上の特徴を、組み込むことができることを、理解すべきである。ヒンジクランプは、下部クランプ1640および上部クランプ1645を、含むことができる。下部クランプ1640を、接着剤、溶接、または他の結合手段を介して、ベース1610に取り付けることができる。上部クランプ1645は、上部クランプ1645が、ヒンジピン1647を中心に自由に回転するように、ヒンジピン1647を介して、下部クランプ1640に取り付けられることができる。圧電スタック1120は、上側クランプ1645と下側クランプ1640との間に、収まることができる。
切断管1112は、上部クランプ1645および下部クランプ1640の両方を、通ることができる。切断管1112は、管1112が機械的に結合される必要はないが、接着剤、溶接、または他の取付を介して、上部および下部クランプに、取り付けられることができる。支持ブッシュ1650は、管1112の周りを滑るか、または他で説明したように切断管1112に取り付けられることができる。
切断管駆動機構119は、スプリングスタック1627と予圧ねじ1655とを、含むことができる。予圧ねじ1655を、切断管1112と平行に、配置することができる。予圧ねじ1655は、上部クランプ1645および下部クランプ1640を通って、下部クランプ1640の下の予圧ナット1660に、ねじ込まれ得る。ベルビル・スプリングを含むことができるスプリングスタック1627は、予圧ねじ1655の頭部と上部クランプ1645の上面との間に、捕捉されることができる。取り付けの際に、予圧ねじ1655が、下部クランプ1640の下の予圧ナット1660に締め付けられると、ねじ頭が、ばねスタック1627を、上部クランプ1645に対して、圧縮する。これにより、上下のクランプ1645,1640の間に配置された圧電スタック1120に、予圧力が加わることになる。
圧電スタック1120と予圧機構が、切断管1112の位置に対して反対側に配置されている、図16A~16Cに示す実施とは対照的に、圧電スタック1120と予圧ネジ1655は、切断管1112の位置に対して、同じ側に配置することができる。圧電スタック1120の上面は、上側クランプ1645の下面に係合することができ、圧電スタック1120の下面は、下側クランプ1640の上面に係合することができ、これにより、圧電スタック1120が、上側および下側クランプ1645,1640の間に、配置され、クランプされる。圧電スタック1120を、接着剤または他の機械的な固定を介して、上下のクランプ1645,1640に固定することができる。
圧電スタック1120が成長すると、上部クランプ1645を、上方に押し上げることができる。上部クランプ1645は、ヒンジピン1647を中心に回転し、スプリングスタック1627を、予圧ねじ1655の頭部に対して、圧縮する。圧電スタック1120が後退すると、スプリングスタック1627は、圧電スタック1120の上端に対する一定の接触を維持しながら、ヒンジピン1647の軸を中心に、上部クランプ1645を、下方におしやる。予圧ネジ1655により、製造中に予圧の量をダイヤルで調整し、所望の負荷を実現することができる。
図20A~20Bは、バイプレーン構成を組み込んだ、切断管駆動機構119の相互に関連する実施例を示している。駆動機構119は、ベース1610と、トッププレート1670と、2つの介在する圧電スタック1120a,1120bとを、含むことができる。二つの圧電スタック1120a,1120bは、トッププレート1670およびベース1610に取り付けられていないか、または取り付けられているかで、あり得る。図20Bは、2つの圧電スタック1120a,1120bが、ピエゾの位置を制御するために、ベース1610上のポケットに収まることができる、ことを示している。駆動機構119は、さらに、予圧ネジ1655およびナット1660を、含むことができる。ネジ1655は、ベース1610を通って、トッププレート1670の下面から利用可能な対応するネジ山に延びることができる。予圧ネジ1655が締め付けられると、予圧力は、トッププレート1670を介して、圧電スタック1120a,1120bに印可される。チューブ1112は、トッププレート1670を通り、予圧ねじ1655の中央ボア1675を通ることができる(図20B参照)。管1112は、トッププレート1670および予圧ねじ1655に、取り付けられていないか、または取り付けられていてもよい。本明細書の他の箇所で述べたように、圧電スタックは、電圧を変化させることで、変化することができる。一実施では、2つの別々の交流電流を、圧電スタック1120a,1120bに印加することができる。交流電流は、他方の圧電体1120bが収縮すると、一方の圧電体1120aが膨張するように、またその逆に、位相がずれていてもよい。これにより、天板1670を揺動させることができ、それによって、チューブ1112を、前後に、揺動させる。交流電流は、管1112の端部に望ましい効果をもたらす任意の方法で、互いにタイミングを合わせることができる。
上述の駆動機構は、最小のピーク先端速度(例えば、少なくとも2.5メートル/秒であるが、約12m/秒未満)で、切断管に、ねじり運動を提供するように構成されている。ここに記載された実施のいずれかにおいて、圧電スタック1120を、管1112の長手方向の軸に平行に積み重ねることができ(すなわち、垂直スタック)、または、管に垂直に積み重ねることができる。チューブ1112に平行または垂直に積層しても、伸びる方向は、チューブ1112の長手方向に沿った方向とすることができる。圧電スタック1120は、例としてd33,d31,d15を含む任意の圧電電荷係数を使用するように、機械的に構成することができる。
駆動機構119は、圧電駆動機構である必要はないことを理解すべきである。図21A~21Dは、最小の先端速度を達成することが可能なモータ駆動カムを組み込んだ、切断管駆動機構の実施を示す。駆動機構119は、基部1610と、カム1682を回転させるように構成されたモータ1680と、を含むことができる。カム1682は、両端にウェーブパターンを組み込むことができる。カム1682が回転すると、カム1682のウェーブパターンは、カムフォロワ1684を上下に駆動する。カムフォロワ1684は、カムフォロワーピン1681を介して、ロッカ1605に結合されている。カムフォロワ1684が上下に動くと、ロッカ1605がロッカーヒンジピン1615を中心に揺動する。ロッカ1605が前後に揺動すると、切断管1112を前後に揺動させることができる。管1112における力を分散させるのを助け、ロッカ1605が管1112を損傷するのを防ぐのを助ける、支持ブッシュ1650を組み込むことができる。図21Bは、隠された基部1610を有する駆動機構119の側面図である。ベース1610は、管1112に接触することができ、前後に駆動されるときに管1112に曲げのポイントを提供することができる、第2の支持ブッシュ1650を含むことができる。
図21Cは、カム機構の拡大図である。カムフォロワ1684のカム追従面1683が、カム1682のカム面に沿って滑らかに乗ることができるように、カム1682の上部カム面1686は、半径を特徴付けすることができる。カム1682は、上側カム面1686と下側カム面1688とを、特徴とする。上部および下部カム面1686,1688の形状は、上部および下部カム面1686,1688間の軸方向の距離が一定となるように、互いに反対であり得る。カム1682は、カム拘束具1694上のカム拘束具スロット1692内をスライドする、カム拘束具リブ1690を特徴とする。カム拘束具1694は、ベース1610に固定されることができ、またはベース1610と一体化させることができる。カム拘束スロット1692は、カム1682が回転してカムフォロア1684に力を加える際に、カム1682が軸方向に移動することを防止することができる。図21Dは、隠されたカム1682を有するカム機構の拡大図を示す。下部カムフォロワ面1698は、カム1682の下部カム面1688に接触し、カムフォロワ1683を下方に駆動する。下部カムフォロワ面1698は、カム1682に沿ったスムーズな動きを確保するために、上部カムフォロワ面1683と同じ半径を持つことができる。
図25A~25Cおよび図26A~26Cは、振動モータとロッカ1605を組み込んだ機械的ヒンジとを組み込んだ、切断管駆動機構119の実施を示す。駆動機構119は、ハンドピース(図示せず)に結合するように構成された、ベース1610を含むことができる。ロッカ1605を、ロッカ1605がベース1610に対して自由に回転できるようにするロッカピボットピン1615を介して、ベース1610に取り付けることができる。モータ1680を、カップリング1695において、ベース1610の上面などのベース1610に、結合することができる。カップリング1695は、モータ1680が側方から側方へ枢動することを可能にするように構成される。いくつかの実施では、カップリング1695を、丸みを帯びたリッジまたは他の形状とすることができる。カップリング1695は、本明細書の他の場所で説明される他の可動式カップリングの1つであり得る。切断管1112は、ロッカ1605内のボアを通って、ベース1610内のボアを通って、延びることができる。モータシャフト1685は、ロッカ1605内のボアを通って、延びることができる。モータシャフト1685は、ロッカ1605に対して自由に回転することができる。偏心錘またはオフセットウェイト1696を、モータシャフト1685に取り付けることができる。モータシャフト1685が回転すると、錘1696の質量が側方に振動することにより、ロッカ1605が側方から移動または揺動する。いくつかの実施では、モータ1680は、ロッカ1605に固着され、ロッカ1605および切断管1112を揺らす、ハウジングを有する。他の実施では、モータシャフト1685は、ロッカ1605および切断管1112に固く接続されたカムフォロワを押す、カムウォブルプレートに取り付けられている。別の実施態様では、モータハウジングは、たとえば、丸みを帯びたリッジ、ドーム、または他の幾何学的形状を介して、揺動することが可能であり、振動する端部は、ロッカ1605およびカッターチューブ1112に、剛体的に取り付けられる。これにより、ロッカ1605およびカッターチューブ1112の質量を、低減することができる。
図26A~26Cは、振動モータを内蔵し、ばねを内蔵した切断管駆動機構119の別の実施を示す。この実施では、モータ1680を、溶接、接着剤、または別の機構を介して、その下端において、モータ支持部1697に結合することができる。モータ支持部1697は、ロッカ1605の底部から延びることができる。自由に回転できるようにロッカ1605を通って延びることができるモータシャフト1685は、モータシャフト1685が回転するとロッカ1605が、ピボットピン1615を中心に前後に回転するように構成されたオフセットウェイト1696に結合することができる。これにより、管1112の先端が前後に振られる。ピボットピン1615のモータ1680とは反対側に、スプリングスタック1627を有するスプリングポスト1625を配置することができる。ロッカ1605は、反時計回りに回転する際に、スプリングスタック1627を圧縮し、スプリングスタック1627は、ロッカ1605を時計回りに戻すように促す。
相互に関連する実施では、切断管駆動機構は、モータ駆動のカムを含むことができる。駆動機構は、ホイール1687の外周付近に配置されたピン1689を有するホイール1687を駆動する、小型モータを組み込むことができる(図27A参照)。ピン1689を、遠位切断チップから距離を置いて切断管1112に取り付けられた、ピボットアーム1693のスロット1691内に配置することができる。切断管1112を、ピボットピン1615によって長手方向に固定することができるが、ピボットピン1615の回転軸の周りに移動可能である。ピボットピン1615の回転軸は、ホイール1687の回転軸と実質的に平行である。ホイール1687が回転すると、偏心して配置されたピン1689は、ピボットアーム1693のスロット1691内を上下に移動する。ピボットアーム1693は、転じて、ピボットピン1615の回転軸を中心に揺動して、切断管ブ1112の遠位切断チップの対応する揺動を引き起こすことができる。
図27Bは、切断管駆動機構の相互に関連する実施を示す。駆動機構は、小型モータによって駆動されるホイール1687を再び含むことができる。ホイール1687は、ホイール1687の外周付近に配置された偏心配置ピン1689を含むことができる。ピン1689を、リンクアーム1699によって、遠位の切断先端から距離を置いて切断管1112に取り付けられた、ピボットアーム1693に結合することができる。切断管1112を、ピボットピン1615によって長手方向に固定することができるが、ピボットピン1615の回転軸の周りで移動可能である。ホイール1687が回転すると、ピン1689は、カッターチューブ1112をピボットピン1615の回転軸の周りで横方向に揺動させる。
図16A~16D,18,19A~19C,20A~20B,21B,25A~25Cは、ベース1610を超えて延びる切断管1112の下側(すなわち、近位)の端部を示している。管1112のルーメンを通して材料を退避させるために、管1112の近位端に真空を適用してもよい。真空は、以下でより詳細に説明されるハンドピース内の吸引ポンプ1014を介して適用されてもよい。切断管駆動機構を、ハンドピース1030の使い捨て部分内に組み込むことができる、ことを理解すべきである。
ハンドピース1030内に統合されるか、ハンドピース1030上にあるか、またはハンドピース1030に取り付けられることができる、ハンドピース1030の吸引ポンプ1014は、眼から吸引液および材料を吸引することができる。前述のように、ハンドピース1030は、中空の切断チップまたは切断管1112を含み、この切断管は、病気の水晶体を分解するために、たとえば、多段の圧電結晶1120または別の切断管駆動機構(すなわち、ボイスコイル、モータ駆動のカム機構、偏心錘付きの振動モータ)によって、振動するように構成される。眼球からの液体や物質は、切断管1112を介してルーメン1110に入る。切断管1112のルーメン1110は、廃棄物ライン1038に流体的に結合されている。吸引された物質は、吸引ポンプ1014によって、廃棄物ライン1038を介して廃棄物容器1044に向かって誘導され得る。洗浄スリーブ1113は、洗浄ライン1034から1以上の洗浄開口部1111(例えば、図9Aに示す)を介して、眼球に洗浄流体を供給するために、切断管1112の上に配置され得る。
図5Bおよびまた図12に最もよく示されているように、ハンドピース1030は、耐久性のある再使用可能な部分1033に解放可能に結合されるように構成された、使い捨て部分1031を含むことができる。使い捨て部分1031は、眼球からの流体および物質と直接接触するように構成された、ハンドピース1030の構成要素を含む。洗浄ライン1034および廃棄物ライン1038をハンドピース1030に接続するため、ハンドピース1030の使い捨て部分1031は、切断管1112、洗浄スリーブ1113、吸引ポンプ1014、およびの接続部位を、含むことができる。洗浄ライン1034および廃棄物ライン1038は、再使用可能な近位部分1033を通って延びる必要はない。再使用可能な部分1033は、流体経路の外側に残るように構成されたハンドピース1030の構成要素を含む。再使用可能な部分1033は、滅菌して再使用することができる。再使用可能な部分1033は、吸引ポンプ1014を駆動するように構成された構成要素と、切断管1112を駆動するように構成された1つ以上の構成要素とを、含むことができる。例えば、ポンプモータ1115、ホーン1116、圧電結晶1120、および結晶1120を収容するためのハウジング1114はすべて、再使用可能な部分1033の一部とすることができる。再利用可能な部分1033は、使い捨てにすることもできることを理解すべきである。例えば、切断管1112のための駆動機構は、部分1033が処置後にも処分されることが経済的に実現可能であるように、低コストの材料で製造することができる。ポリマーベースの圧電材料のような低コストの材料は、コストの大幅な削減を可能にすることができる。
使い捨て部分1031は、切断管駆動機構119の1以上の構成要素を含むことができる。例えば、ロッカをおよびピボットピン、ならびにピボットピンの周りでロッカを回転させるように構成された、1以上の構成要素を含む切断管駆動機構は、(複数の)圧電スタック1120および関連するカップリング、クランプ、および予圧構成要素を含めて、使い捨て部分1031内に配置することができる。図16A~16D,17A~17C,16A~16D,17A~17C,18,19A~19C,20A~20B,21A~21D、ならびに25A~25Cおよび26A~26Cはすべてに示された切断管駆動機構、ハンドピースの使い捨て部分1031内に組み込むことができる。
使い捨て部分1031と再使用可能部分1033との間の結合は、純粋に機械的であってもよいし、機械的結合と電子的結合の両方を含んでもよい。例えば、使い捨て部分1031は、再使用可能部分1033の一部と電子的に結合するように構成された電子入力部を有していてもよい。あるいは、使い捨て部分1031は、再使用可能な部分1033と機械的に結合して相互作用するように構成された入力部を有していてもよい。切断管駆動機構を作動させるように構成された電子機器は、結合時に使い捨て部分および再利用可能部分を切断管駆動機構と係合させて圧電スタックまたはモータなどを作動させることができるように、ハンドピースの再利用可能部分1033に残すことができる。
ハンドピース1030の使い捨て部分1031または耐久性部分1033は、1以上の入力部またはアクチュエータを含むことができる。ハンドピース1030は、遠隔操作で作動させることができる。器具は、ここでは、「デバイス」または「ツール」または「周辺機器」または「ハンドピース」または「ハンドヘルドユニット」と呼ばれることがある。本明細書における「ハンドピース」という用語の使用は、ユーザがコンピュータコンソールを使用して器具の制御を操作するロボットアームまたはロボットシステムまたは他のコンピュータ支援外科システムに、結合されたハンドピースを含むことができる。コンピュータは、ユーザの動きと制御装置の作動を翻訳して、ロボットアームによって患者に実行させることができる。
これらの構成要素のそれぞれ、ならびにハンドピース1030の使い捨て部分と耐久性のある再使用可能な部分1031,1033との間の結合については、以下でより詳細に説明する。
ここに記載のシステムは、1つ以上の使い捨て作業部分(本明細書では「使い捨て部分」と呼ぶことがある)と交換可能な方法で動作的に結合するように構成された単一の再使用可能なドライバ部分(本明細書では「耐久部分」と呼ぶことがある)を含むことができる。使い捨て作業部分は、レンズの断片化、超音波乳化術、硝子体手術、バッグ研磨、吸引、洗浄、凝固、照明、視覚化、眼内レンズ(IOL)挿入などを含む、異なるタイプの眼科処置のために構成することができる。器具の動作パラメータは、例えば、再利用可能なドライバ部分に取り付けられた使い捨ての作業部分の構成に応じて異なることがある。
本明細書に記載されている装置の様々な特徴や機能は、明示的に組み合わせて記載されていなくても、本明細書に記載されている1以上の装置に適用することができる。また、本明細書に記載されている装置の様々な特徴および機能は、白内障手術または硝子体手術を行うのに有用な水晶体超音波乳化吸引システム、硝子体手術システム、バッグ研磨システム、およびその他のツールなどを含むがこれらに限定されない、手術部位またはその付近の組織を切断、断片化、乳化、またはその他の方法で衝撃を与えるのにも有用な、当技術分野で知られている従来の装置およびシステムに適用することができることを理解すべきである。
再び図5A~5Bに関して、切断管1112は、ハンドピース1030の使い捨ておよび耐久性部分1031、1033の結合時に、使い捨て部分1031の遠位端領域まで貫通して延びるホーン1116と結合するように構成された近位端1128を有する従来の超音波乳化吸引針であり得る。切断管1112は、ハンドピース1030の長手方向軸線からわずかに離れて湾曲し、ベベルチップを有するものとして示されている。切断管1112は、ハンドピース1030の遠位端から実質的に真っ直ぐに延びるような長手方向軸と同軸にすることもできる、ことを理解されたい。本明細書では、様々な幾何学的形状および先端形状のいずれかが考慮される。切断チューブ1112および洗浄スリーブ1113の少なくとも遠位端領域は、白内障処置中など、切断、吸引、および洗浄を行うために、低侵襲的に眼内に挿入されるように構成されている。
以下でより詳細に説明するように、切断管1112は、水晶体組織をジャックハンマーまたは剪断し、乳化した水晶体組織および流体を眼球から吸引するために、(例えば、長手方向、ねじり方向に)振動するように構成されている。切削管の動きについては、以下でより詳細に説明する。本明細書で使用されるように、「振動させる」または「振動運動」は、パターンに従って発生する任意の周期的な反復運動を含むことができ、正弦波である必要はない。揺動運動は、上述したように、ハンドヘルドユニットに対して前後方向に発生する往復摺動運動を含むことができる。揺動運動は、切断管をその長手方向の軸に沿って、繰り返し前進および後退させることを含むことができる。繰り返される前進および後退は、長手方向の軸に沿って発生することができるが、揺動運動が取る経路は線形である必要はない。動きの経路は、楕円形の経路または曲線の経路に沿って、非線形に(すなわち、動きの少なくとも一部の間、長手方向の軸から離れるように)発生することができる。動きの経路は、装置の長手方向軸の周りの回転、軌道、またはねじり、あるいは、切断管が前後だけでなく左右にも移動する三次元的な動きを含む、装置の長手方向軸に対する他のタイプの動きとすることができる。揺動運動には、揺動のサイクルのどこで運動が発生するかによって変化する、反復パターンのプロファイルが含まれる。揺動運動は、以下で詳しく説明するように、プロファイルが非対称であってもよい。
揺動される器具の細長い構成要素は、本明細書では、「シャフト」または「カッター」または「切断管」または「細長い部材」と呼ばれることがあり、水晶体超音波乳化吸引、硝子体手術、バッグ研磨、または他の技術を含む、異なる技術のために構成することができる。カッターの少なくとも一部は、管状であり、流体がルーメンから遠位開口部と近位開口部との間で内ルーメンを通って送達および/または吸引され得るように、それを通って延びるルーメンを有することができる。
本明細書では、細長い切断管1112の様々な構成のいずれかが考慮される。切断管1112は、内側および外側の部材を有してもよいし、切断管1112は、材料を切断および吸引するために、ハンドピース1030に対して揺動するように構成された、単一の管状要素のみを含んでもよい。切断管1112が、外側管状部材内に同軸に配置された内側の細長い部材を有すると記載されている場合、内側の細長い部材は、中実の棒であってよく、さらに内側の内ルーメンを含む必要はない。いくつかの実施では、切断管1112は、針先を含むことができる、鋭利な切断チップまたはベベルを有する。ハンドピース1030は、鋭利な針先を有する切断要素を含むことができ、外側管状部材を通って延びる固体要素であることができ、流体および組織が内側部材と外側部材との間に延びる環状隙間に引き込まれるように、外側管状部材のルーメンを通って適用される吸引力。切断管1112は、内ルーメン1110と、組織を切断するように構成された遠位端とを有することができる。遠位端は、鋭利にすることができ、一方、管への開口部は、細長い部材の細長い軸に対して斜めに、または細長い部材の細長い軸に対して垂直に切断することができる。切断管1112の内ルーメン1110は、眼用レンズ材料、レンズ片、硝子体、および/または眼からの液体などの材料をその中に吸引するように、構成することができる。したがって、吸引力は、切断管1112の内ルーメン1110を介して、適用することができる。しかし、吸引力は、切断管1112の上に延びる管状の外側部材のルーメンを介して適用することもでき、その場合、両者の間の環状の空間を介して吸引が行われる。そのような構成では、管状の外側部材と内側部材との間のギャップは、例えば、約0.001インチから約0.100インチの間で変化することができる。いくつかの実施態様では、吸引力は、ルーメンを有する内側の細長い部材と、外側の管状部材を介したルーメンの両方を通して、適用することができる。
図6およびまた図9Aは、洗浄スリーブ1113の遠位端を超えて延びる切断管1112を示す、使い捨て部分の遠位端領域を示している。洗浄スリーブ1113は、その遠位端付近に1以上の開口部1111を含むことができ、この開口部1111を介して、洗浄流体が切断チューブ1112の末端付近の眼球内に送出され得る。洗浄スリーブ1113は、切断チューブ1112を越えて近位に延び、使い捨て部分1031の遠位端領域と結合することができる。使い捨て部分1031の遠位端領域は、洗浄スリーブ1113を受容するように構成されたノーズコーンまたは先端部1132を含むことができる。先端部1132および洗浄スリーブ1113はそれぞれ、ハンドピース1030に取り外し可能に取り付けられ得る。洗浄スリーブ1113は、実質的に柔軟な遠位管状部分1117と、コンプライアンスの低い近位結合部分1118とを有する、標準的な洗浄スリーブ(例えば、MST、Redmond、WAによる洗浄チップ)とすることができる。チップ1132は、洗浄スリーブ1113の近位結合部分1118上の対応するねじ山または特徴と係合するように構成された前端領域に、外部ねじ山1133(図9B参照)または他の結合特徴を含むことができる。
先端部1132は、ユーザが処置の間にハンドピース1030を用いて実行することを望む様々な技術のいずれかに合わせて構成され得る。様々な先端部1132のいずれかが、ユーザが行いたい眼球内の処置に応じて、使い捨て部分1031の遠位端領域に可逆的に結合され得る。先端部1132は、水晶体超音波乳化吸引、バッグ研磨、硝子体手術、および他の処置のために構成されてもよい。先端部1132は、使い捨て部分1031に可逆的に結合することができる。図7Aは、チップ1132が取り付けられていない、使い捨て部分および切断管1112の遠位端領域を示す。図7Bは、交換可能なチップ1132の第1の実施を図示し、図7Cは、交換可能なチップ1132の第2の実施を図示する。交換可能な先端部1132の近位端領域は、可逆的な結合特徴部1136と、Oリングなどのシール要素1138とを組み込むことができる。結合特徴部1136の構成は、ねじ山、スナップロック、干渉嵌め、バヨネット、または先端部1132が使い捨て部分1031に取付けられてシールされることを可能にするように構成された他の特徴部を含むが、これらに限定されない様々なものが可能である。
図7Bに示す交換可能な先端部1132は、水晶体超音波乳化吸引中に使用されるように構成されたレンズ除去保護スリーブ1130を含む。レンズ除去保護スリーブ1130は、固定的に結合され、先端部1132の遠位端領域から延びることができる。レンズ除去保護スリーブ1130は、管1112の近位長さの少なくとも一部に沿って、切断管1112の上に同心円状に配置されるような、大きさおよび形状を有する。レンズ除去保護スリーブ1130は、水晶体超音波乳化吸引を行う際の切断管1112の動きの間に、切断管1112が角膜切開部を通って延びるところで、角膜組織を損傷から保護するように構成されている。レンズ除去保護スリーブ1130は、シリコンなどの実質的に可撓性のある材料や、硬質プラスチック押出成形品や金属ハイポチューブなどの実質的に剛性のある材料で形成されてもよい。いくつかの実施では、レンズ除去保護スリーブ1130は、切断管1112の外径と密接に一致し、その結果、両者の間の低いクリアランスをもたらす内径を有する、剛性チューブであり得る。切断管1112とレンズ除去保護スリーブ1130との間の低いクリアランスは、レンズ除去保護スリーブ1130が、内軸と外軸との間の相対的な摺動を可能にしつつ、角膜を通る切開サイズを最小化するような小さな外径を維持する、ことを意味する。切断管1112は、0.5mmと1.4mmとの間の最大外径寸法を有することができる。レンズ除去保護スリーブ1130は、先端部1132に固く結合されていてもよいし、交換可能であってもよいし、格納可能であってもよい。レンズ除去保護スリーブ1130の長さは様々であるが、一般的には、切開部を通って延びる切断管1112の領域を覆うのに必要な長さ以上である。ユーザは、振動する切断管1112をカバーして、例えば、レンズ摘出後のカプセルバッグ(被膜袋)研磨および皮質組織除去のために、処置中に異なる種類のチップを使用することができる。レンズ除去用保護スリーブ1130の長さを長くすることで、振動切削管1112のストローク長の半分を覆うことができ、振動切削管1112の露出したストローク長を短くすることができる。レンズ除去保護スリーブ1130は、振動切削管1112の有効なストローク長を、その覆われていないストローク長のゼロから100%まで調整できるように、長手方向に位置調整可能であることができる。レンズ除去保護スリーブ1130は、振動切削管1112がレンズ除去保護スリーブ1130内で一定の深さで凹んだままになるように、位置決めすることができる。これにより、眼球組織が振動切削管1112に接触することを防止することができ、効果的に吸引のみの動作モードをもたらすことができる。レンズ除去保護スリーブ1130は、有効な切断管のストローク長を短くするように配置されると、切断管1112の先端がレンズ除去保護スリーブ1130内で後退する際に、固着した組織を切断管1112から押し出すことにより、組織が切断管1112の端部で「ロリポップ」するのを防ぐことができる。
交換可能な先端部1132および/または先端部1132のスリーブの色は、スリーブの長さおよびそれがどのような目的に有用であるかに関する情報を、提供することができる。図7Bは、水晶体超音波乳化吸引の間に角膜を保護するように構成された、より短いレンズ除去保護スリーブ1130を有するレンズ除去先端部1132を示す図である。図7Cは、バッグ研磨ナブ1142に結合されたより長いバッグ研磨保護スリーブ1131を有する、バッグ研磨チップ1132を示す(図8A~8Cも参照)。レンズ除去先端部1132は、青色などの第1の区別可能な色であってもよく、バッグ研磨先端部1132は、白色などの第2の区別可能な色であってもよい。先端間を容易に区別するために、他の目印、指標、色なども同様に考えられる。図7Cのバッグ研磨チップ1132のバッグ研磨保護スリーブ1131は、切断管1112の遠位端が常にバッグ研磨保護スリーブ1131内に収容され、バッグ研磨ナブ1142の内ルーメンが完全に伸長した切断管1112の遠位先端を超えて延びるように、切断管1112を受容するのに十分な長さを有し、それによって切断管1112の作用を眼球構造から完全に分離する。図8A~8Cは、使い捨て部分1131の遠位端領域に配置されたバッグ研磨チップ1132を示す。切断管1112は、バッグ研磨保護スリーブ1131内に完全に収容されている。バッグ研磨ナブ1142は、洗浄スリーブ1113の遠位先端を超えて配置されている。
外科医は一般的に、白内障のレンズ除去後に、バッグ研磨のステップを行う。バッグ研磨用ナブ1142を被膜袋の表面に沿って静かに滑らせて、付着した皮質物質を放出する。放出された皮質物質は、次に、バッグ研磨用ナブ1142の小孔から吸引される。ナブ1142は、その直径の少なくとも一方の側を通る小孔1143を含んでもよい(図8C参照)。(複数の)穴1143は、組み込まれた穴1143の全体数に応じて、様々なサイズ、形状、および壁に沿った分布のいずれかを有してもよい。穴1143は、約0.002インチ~約0.030インチ、好ましくは約0.008インチ~約0.012インチの範囲内の直径を有してもよい。実施において、穴1143は、ハンドピース1030を保持しているユーザの視点に対して下向きであってもよく、あるいはハンドピース1030を保持しているユーザに対して横向きまたは上向きであってもよい。いくつかの実施では、穴1143は、ナブ1142の遠位面に部分的または完全にあってもよい。ナブ1142の遠位面は、半半球状など実質的に丸みを帯びていてもよく、または遠位面は実質的に平坦であってもよい。ナブ1142の平坦な面は、ナブ1142の径方向の軸に対して角度がついていてもよい。バッグ研磨保護スリーブ1131やナブ1142などのバッグ研磨チップ1132の少なくとも一部に沿って、逃げ穴が配置されていてもよい。逃げ穴は、穴1143よりも実質的に小さくてもよく、例えば、約0.0001インチ~約0.008インチ、より好ましくは0.001インチ~約0.004インチである。逃げ孔は、孔1143が閉塞しているときに、バイパスとして機能することができる。また、逃げ穴は、穴1143が閉塞され、ハンドピース1030がアイドル状態のときに、ユーザがハンドピース1030のトリガー1180を解放したときに、真空を放散させることができる。蓄積された真空は、逃げ穴を通る流体の移動を介して消散してもよい。ナブ1142は、皮質組織を解放するための表面テクスチャを含んでもよい。ナブ1142の形状は、スクラブ動作中にナブ1142と莢膜袋との間の接触が莢膜袋を穿刺する危険性がないように、実質的に無外傷性であってもよい。
使い捨て部分1031の遠位端には、様々なアクセサリチップのいずれかを結合することができることを理解すべきである。いくつかの実施では、ギロチン様式で切断するための側面開口部を有する硝子切開様式の切断スリーブ。スリーブを、切断管1112が貫通して延び、切断管1112が外側の管内で往復スライドするように外側の管内に同軸的に配置されるように、切断管1112の上に挿入することができる。この様式の切断要素は、より硬いレンズ材料を切り刻んで除去するのに、特に有用である。外側管は、手持ち部分1030の遠位端領域に結合された静止した管状要素とすることができ、切断管1112は、外側管のルーメン内で揺動するように移動可能とすることができる。切断管1112の遠位先端部は、短い鋭利なベベルなどの切断エッジに形成することができる。動作時には、組織が側面開口部から外管内に入り、切断管1112が外管内で往復運動する際に、切断エッジによって解剖されることがある。この硝子体手術様式の切断チップは、例えば、シャフトを前房内に挿入する際に、側部開口部上をスライドさせるための、取り外し可能または格納可能な外側シースをさらに含むことができる。挿入中、シャフトの切断領域は、切断前の切開部または他の眼組織へのひっかかりを防止するために、外側保護シース内に覆われたままとすることができる。挿入後、操作者が切断および/または吸引を開始する準備ができたら、シースを後退させるか、または他の方法で取り外すことができる。後退は、ユーザが手動で起動することができ、また、切断および/または吸引の起動時に装置が自動的に後退させることができる。切断/吸引が完了し、眼球から器具を取り外す準備ができたら、シースを遠位方向に前進させて開口部を再び覆うことができる。
交換可能なチップ1132を、特にチップ1132のスリーブが剛性である場合、実質的に直線である切断管1112と共に、使用することができる。切断管1112が長手方向の軸から離れて湾曲しているか、または長手方向の軸に対して角度のついた特徴を組み込んでいるいくつかの実施では、交換可能なチップ1132のスリーブは、スリーブが切断管1112の上に挿入できるように、柔軟であってもよい。
単一の再使用可能なドライバ部分1033は、1つ以上の使い捨て作業部分1031と交換可能な方法で動作可能に結合するように、構成されることができる。使い捨て作業部分1031は、レンズの断片化、乳化、硝子体切除、バッグ研磨、吸引、洗浄、凝固、照明、可視化、IOL挿入などを含む、異なるタイプの処置のために、構成され得る。したがって、使い捨て作業部1031は、硝子体手術、水晶体超音波乳化吸引、眼内レンズ挿入などを含む、様々な手順のいずれかに対して、使用されることができる。器具の動作パラメータは、例えば、再使用可能なドライバ部分1033に取り付けられた使い捨ての作業部分1031、および/または、実行される特定の手順、手順の異なる段階、外科医の個人的な好み、手順が患者の眼の前部または後部のどちらで実行されているか、などに応じて異なることができる。作業部分1031の構成要素は、処置の種類に応じて異なることができ、実行するように構成されている処置に関わらず、異なる作業部分1031のそれぞれは、単一の再利用可能なドライバ部分1033によって動作可能に結合し、動作させることができる。異なる使い捨ての作業部分1031については、以下でより詳細に説明する。
再び図5A~5Bに関して、洗浄流体ライン1034は、洗浄ポート1144を介して、ハンドピース1030の使い捨て部分1031に、接続することができる。洗浄ポート1144の位置は様々であり得るが、一般に、洗浄ポート1144は、洗浄流体ライン1034が、従来のハンドピースの場合のように、ハンドピース1030のかなりの長さの中に統合されたり、埋め込まれたり、延びたりしないように、洗浄流体ライン1034に対して配置される。一実施において、洗浄ポート1144は、洗浄スリーブ1113が先端部1132と結合するところの近くの、使い捨て部分1031の遠位端領域の近くに、位置することができる。洗浄ポート1144は、洗浄源1032からの流体が洗浄スリーブ1113を介して眼に送出され得るように、他の柔軟な洗浄ライン1034への実質的に硬い接続を提供する。吸引ポート1154の位置も、様々であり得る。
洗浄源1032を、洗浄流体ライン1034を介して、洗浄スリーブ1113に結合することができる。洗浄スリーブ1113は、図8Cまたは9Aに示すように、保護スリーブ1130、1131の少なくとも一部の上に延在することができる。洗浄スリーブ1113は、例えば、取り外し可能な先端部1132の一部として、ハンドピース1030から取り外すことができ、あるいは、ねじ山または他の結合機能を介して、先端部1132から個別に取り外すことができる。図9Aは、外部ねじ山1133を有する先端部1132の前方端部にねじ込まれ、切断管1112の近位領域上に延在する、洗浄スリーブ1113を示す。
いくつかの実施では、ハンドピース1030は、洗浄ポート1144と洗浄スリーブ1113との間の洗浄流路と連通する洗浄流体リザーバ(reservoir)1046を組み込むことができる。実施では、洗浄流体リザーバ1046は、ハンドピース1030の使い捨て部分1031の遠位先端近くの先端部1132内に配置され、吸引された流体量の実質的に即時の補充を可能にする(図9B参照)。リザーバ1046は、洗浄流体がスリーブ1113を介して送出されている場所の近くで、洗浄ライン1034からの流体の量を貯蔵するように、構成されることができる。リザーバ1046は、洗浄流体で充填することができ、これにより、切断管の閉塞およびその結果としての真空圧の上昇の場合に、閉塞が解消したときに除去された流体の突然の突出または「サージ」、リザーバ1046に蓄えられた洗浄流体は、除去されたサージ量を非常に迅速に交換するために、利用可能とすることができる。リザーバ1046からの流体は、前房の崩壊を避けるために眼内の十分な圧力を維持するために、負圧の増加時にほぼ瞬間的に眼内に引き込まれることができる。リザーバ1046は、バルーンまたは弾性膜などのコンプライアントチャンバであるか、または前室圧力の低下があるときにリザーバ1046から流体を促すように構成された別のコンプライアント要素を組み込むことができる。いくつかの実施では、リザーバ1046は、眼球内の圧力が変化すると、リザーバ1046内の流体の体積が変化するように弾性的に動く可能性がある、ばね負荷されたピストンによって、一端が収容される。ピストンは、吸引の任意のパルスが眼球内への流体の注入と積極的にタイミングを合わせるように、装置のポンプ機構に機械的に接続されてもよい。
任意の保護スリーブ、チップ、または洗浄スリーブを含む遠位切断管1112は、角膜切開サイズを最小化するための眼における最小侵襲性処置に適した、最大断面直径を有することができる。いくつかの実施では、切断管1112の最大断面直径は、約1.25mmである。最大断面直径は、これより小さくすることができ、またはこの直径より大きくすることができ、例えば、直径約2mm未満、直径約3mm未満、直径最大約4mm、または直径最大約5mmである。本明細書の他の箇所に記載されているように、切断管1112からの遠位の開口部は、詰まりの問題を緩和するために、切断管1112を通って延びるルーメン1110の残りの部分の内径に関連して、より小さい内径を有することができる。いくつかの実施では、切断管1112の公称内径と遠位開口部の内径との間の差は、約0.003インチと約0.006インチとの間とすることができる。いくつかの実施では、切断管1112は、遠位開口部で約0.033インチに狭まる約0.0375インチの公称内径を有することができる。切断管1112の公称内径は、約0.012インチと約0.036インチとの間であり得る。したがって、先端直径よりも小さい眼組織片は、切断管1112のルーメン1110を介して吸引されることができ、ルーメン1110の残りの部分の内径が遠位開口部の内径よりも大きいので、内ルーメン1110内に一旦入ると、詰まったり、目詰まりを起こしたりする可能性が低い。
再び図5A~5Bに関して言えば、水晶体超音波乳化吸引ハンドピース1030は、ハンドピース1030の使い捨て部分1031内に統合された吸引ポンプ1014を含み得る。吸引ポンプ1014は、ハンドピース1030内、上、または、その近くに配置することができ、それによって、ポンプ1014によって提供される真空源と、眼球36内の切断管1112の遠位先端との間の、吸引ライン1038の長さを最小化することができる。ハンドピース1030内(例えば、遠位切断先端の近く)に真空源を組み込むことにより、吸引流路の体積が最小化され、待ち時間またはヒステリシスを減少させつつ、制御および応答性を向上させることができる。ハンドピースから離れた真空源を使用する従来のファコデバイスおよび他のデバイスは、応答性が遅く、治療部位に適用される有効真空が低いという問題がある。従来のシステムでは、真空源とハンドピースをつなぐ、長く、コンプライアンスな吸引ラインを、有する。流体システム内のコンプライアンスは、吸引源の作動(停止)時に、吸引源から治療部位までに吸引が伝達される時間が増加し得る。流体システム内のコンプライアンスは、治療部位に伝達される真空の損失の原因となり、その結果、有効真空量がソースでの理論的な真空設定と異なることになる。さらに、真空源と治療部位との間の流体ラインが長ければ長いほど、摩擦損失が大きくなり、治療部位で利用できる真空がさらに減少する。例えば、600mmHgに設定された遠隔真空源は、ある期間においては、200mmHgしか効果的に治療部位に伝達されない可能性がある。遠隔真空源を持つ従来のファコデバイスでは、レイテンシーとヒステリシスのために、特に真空源が高流量に設定されている場合、目詰まり後に吸引される流体の量が急増しやすくなります。従来のシステムにおける実際のサージ量は、遠隔真空源とハンドピースとの間に伸びる吸引ラインの容積コンプライアンスの度合いにほぼ等しく、非常に大きい(例えば、20mL以上の場合もある)。これは、平均的な患者が、0.3mL未満の前房容積を有することを考えると、管理すべき大量のサージボリュームである。ユーザは、高流量に伴うサージボリュームのリスク増加を軽減するために、真空源を低レベルに設定する傾向にある。
本明細書に記載されているハンドピースは、従来のシステムに関連するラインロスを回避することで、治療部位により大きな有効真空を適用し、より迅速に圧力変化に対応することができる。本明細書に記載されたハンドピースは、より高い真空設定として使用される場合でも、向上した応答性と制御とを有する。レンズの破片が遠位の開口部を塞ぐことで閉塞が発生すると、真空度が高まる(例えば、約500~600mmHg以上まで)。閉塞物がシールを破って通過すると、本明細書に記載された装置に関連するサージは、遠隔真空源を有する従来の装置と比較して、著しく改善される。例えば、本明細書に記載された装置のサージボリュームは、約100立方mm、200立方mm、または約300立方mm未満と低くすることができ、一方、従来のファコマシンは、このボリュームよりも10倍、20倍、50倍、または100倍大きいサージボリュームを有することができる。本明細書に記載されたハンドピースが、真空源と標的治療部位との間の吸引流路が比較的短いので、サージボリュームはより小さい短い吸引流路はまた、実質的に剛性または非コンプライアンスであってもよく、これによりサージボリュームがさらに小さくなる。例えば、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%よりも大きい、本明細書に記載の装置の吸引流路は、吸引流路のコンプライアンスが10%未満、15%未満、20%未満、25%未満、30%未満、35%未満、40%未満、45%未満、50%未満となるように剛性を高めることができる。本明細書に記載されている装置の実質的に非準拠で短い吸引流路は、潜在的なサージボリュームを減少させ、遅延効果や応答性の欠如の原因となるデッドスペースも減少させる。
ハンドピース1030内のポンプ1014の構成は、様々であり得る。好ましくは、吸引ポンプ1014は、ハンドピース1030の相対的な人間工学に大きな影響を与えないような、小さなフォームファクタを有する。吸引ポンプ1014は、ピストンポンプ、ローラーポンプ、蠕動ポンプ、リニア蠕動ポンプ、スクロール型ポンプ、ベンチュリ、ロータリーベーン、ギア、スクリュー、ダイヤフラム、遠心、または他のポンプであり得る。一実施では、ハンドピース1030の吸引ポンプ1014は、ローラーポンプまたは蠕動ポンプである(図5A~5C参照)。別の実施では、ハンドピース1030の吸引ポンプ1014は、ピストンポンプである(図13A~13Lを参照)。別の実施では、ハンドピース1040の吸引ポンプ1014は、リニア蠕動ポンプである(図221~22D、23A~23D、24A~24Bを参照)。吸引ポンプ1014は、2018年11月8日に公開された米国特許公開第2018/0318133号に記載されたピストンポンプであり得、参照により本明細書に組み込まれる。
ポンプ1014を、連続的、半連続的、および/または脈動性の吸引を適用するように、構成することができる。ハンドピース1030は、複数の吸引源を含むこともでき、各吸引源は、異なる流量を(所望に応じて同時に)適用するようにプログラムされ得る。例えば、ハンドピース1030は、連続的または半連続的な流量(低レベルまたは高レベルの吸引)を適用するように構成されたハンドピース1030の内部の第1の吸引ポンプと、脈動性の流量を適用するように構成されたハンドピースの内部の第2の吸引ポンプとを含むことができる。異なる流量および流量タイプは、異なる吸引タイプを達成するために選択的に作動させることができる、単一のポンプによって適用することもできる。
実施では、図5A~5Cに示すように、ハンドピース1030の吸引ポンプ1014は、流体および材料を切断管1112の遠位先端に引き込み、廃棄物ライン1038に向けて誘導するように構成されたハンドピース1030の使い捨て部分1031の遠位端付近のハウジング1145内に収容されたローラポンプまたは蠕動ポンプである。吸引ポンプ1014は、ローラハウジング1146、1以上の蠕動ローラ1148、および、使い捨て部分1031のハウジング1145の内面によって形成され得る蠕動ハウジング壁内に収容された流体チューブ1150を含むことができる。流体チューブ1150は、ハウジング1145の遠位端付近からハウジング1145の近位端に向かって、らせん状またはスパイラル状の構成で巻かれ得る。流体チューブ1150が作るらせんまたは完全なターンの数は様々であり得るが、少なくとも1、2、3、4、または5ターンであり得る。流体チューブ1150は、第1の端部でポート(図示せず)を介してなど切断管1112のルーメン1110と連通し、第2の端部で吸引ポート1154と連通することができる。廃棄物ライン1038は、吸引ポート1154を介して、使い捨て部分1031に接続することができる。あるいは、廃棄物ライン1038は、それ自体が吸引ポート1154に接続する必要はなく、ローラーポンプ1014の同じ管路1150の続きであってもよい。1以上の蠕動ローラ1148は、流体チューブ1150を、内側の、蠕動ハウジング壁1145に対して圧縮するように構成された、半径方向に配置された円筒形のピンであり得る。ローラの数は、1、2、3、4、5、またはそれ以上のローラ1148を含めて様々である。蠕動ローラがチューブ1150に沿って転がると、流体は、廃棄ライン1038に向かって促されるとともに、切断菅1112のルーメン1110に引き込まれる。蠕動ローラ1148は、同軸ローラハウジング1146と流体チューブ1150との間に配置されてもよく、流体チューブ1150は、蠕動ローラ1148と蠕動ハウジング壁1145との間に配置されてもよい。ローラ1148は、内側の同軸の円筒形ローラハウジング1146によって転がされてもよく、したがって、吸引ポンプ1014は、転がりピンを有するローラーベアリングのように機能する。あるいは、チューブ1150とピン1148とローラハウジング1146との相対的な位置関係を逆にして、ローラがチューブよりも大きな半径で存在し、チューブを内側に絞り込むようにしてもよい。ローラハウジング1146は、以下でより詳細に説明されるハンドピース1030の耐久部分1033内の、ポンプモータ1115によって駆動される、近位端を有する円筒形要素とすることができる。ローラハウジング1146は、使い捨て部分1031と耐久性部分1033との結合時に、ポンプモータ1115と結合することができる。本明細書では、様々な結合機能のいずれかが考慮される。例えば、ローラハウジング1146およびポンプモータ1115は、2つの回転構成要素を接続するドグクラッチまたはスプラインまたは他のタイプの可逆的なカップリングを介して、結合することができる。ローラハウジング1146の近位端は、モータ1115の遠位端上の対応する突起(または凹部)のセットと係合する、一組の規則的に間隔を空けた凹部(または突起)を含むことができる。あるいは、ローラ1148およびローラハウジング1146は、使い捨て部分の代わりに再使用部分の一部であってもよく、それによって、2つの回転構成要素を接続するカップリング機構の必要性がなくなり、使い捨て部分の構成要素コストが削減される。
真空は、ハンドピース1030内の吸引ポンプ1014によって、例えば、1つ以上のバルブの作動によって、または1つ以上のピストンの動きに起因して、またはローラの動きのパターンによって、負圧の切断されたパルスで適用することができる。本明細書の他の箇所に記載されているように、負圧パルスおよび正圧パルスの循環は、様々であり(例えば、1Hzから約10,000Hz、または100Hzから約5,000Hz、または約500Hzから約2000Hz)、非常に小さな体積(例えば、10uLから約1mLまで)であることができる。負圧の循環は、非常に高速(例えば、約5,000Hz~約10,000Hz)でも、それほど高速でなくても(例えば、1Hz~約1000Hz)でもよい。
蠕動ポンプは、例えばピストンポンプに比べて脈動の少ない方法で、負圧を供給してもよい。しかし、蠕動ポンプは、やや不均一な半連続的な吸引を行ってもよい。各ローラ1148がチューブ1150に接触して転がり始めると、真空生成に短い休止時間が生じることがある。ローラ1148が移動すると、次のローラ1148がチューブ1150と接触するまで、真空発生は比較的スムーズに行われるなどの特徴がある。このように、ローラ1148の数と、ローラ1148がチューブ1150に接触するタイミングとに応じて、蠕動ポンプによる脈動を実現することができる。対照的に、ピストンポンプは、ピストンが後方に引っ込むときに、真空の鋭いスパイクを作り出すことができる。この急激な真空のスパイクは、例えば、順次後退する複数のピストンを組み込むことによって、脈動吸引を行うために利用され得る。
従来の水晶体超音波乳化吸引ハンドピース(例えば、圧電共振駆動システムを利用したもの)は、上述のように、ハンドピース内またはハンドピース上に、吸引ポンプを組み込むことができる、ことを理解すべきである。吸引ポンプは、ハンドピースの遠位端の近く、例えば、圧電結晶の前に配置することができる。吸引ポンプは、ハンドピースの近位端付近、例えば、圧電結晶の後方に配置することができる。吸引ポンプは、ハンドピースと一体化したり、ハンドピースの一部の領域にスナップオン方式またはモジュール方式で結合したりすることで、切削管の近くで吸引力を発生させ、圧縮性チューブの長さを最小化することができる。従来の水晶体超音波乳化吸引ハンドピース上の吸引ポンプは、本明細書の他の箇所に記載されているように、蠕動運動、線形蠕動運動、スクロール、ピストン、または他のポンプタイプを含む、様々な構成である。
ハンドピース1030に発生する真空圧に対する切断管1112の露出を制御するために、ハンドピース1030内のバルブを用いて、脈動性のある吸引も実現され得る。バルブは、ポンプ1014の種類にかかわらず、また、ポンプがハンドピース1030に組み込まれているかハンドピース1030の外部にあるかにかかわらず、より脈動性のある不連続な吸引を提供するために、組み込まれることができる。例えば、コンソール内に遠隔ポンプを有する従来の水晶体超音波乳化吸引システムは、発生する負圧への切断管の露出を制御するために、ハンドピース1030の切断管の近くに1以上のバルブを組み込んでもよい。1以上の弁は、ハンドピースの遠位端(すなわち、切断管の位置)の近くまたは近位端の近くに配置された、ハンドピース内に組み込まれてもよい。
バルブは、短いパルスで切断管1112を通して完全な真空を適用することを、可能にする。1以上の弁は、ハンドピース1030に結合され、吸引経路の一部に沿って配置されてもよい。弁は、吸引経路を遮断する閉じた構成から、吸引経路を切断管1112のルーメンに開放する完全に開いた位置に向かって、移動可能であってもよい。弁は、閉位置と全開位置との間の任意の位置に、配置されてもよい。弁は、吸引経路を開閉するために開口部に対して移動するように構成された、可動要素であってもよい。例えば、弁は、開口部の小さな部分を露出させる第1の位置に移動されてもよい。バルブは、開口部のより大きな部分を露出させる第2の位置に移動してもよい。弁は、切断管1112内の真空圧力が目標最大圧力の一定割合(例えば、目標760mmHgの75%または570mmHg)に達するまで、一定期間、第1の位置に移動されてもよい。目標真空圧力に達すると、バルブは、吸引圧力の循環を達成するために動くように作動してもよい。第1段階は、その後、真空のサイクル/周期的または変調された位相に移行される所望の吸引圧力を確立するのに、役立つかもしれない。バルブの動きは、ユーザによる手動での作動により達成されてもよいし、ポンプ1014または切断管1112の動きが開始されると自動的に達成されてもよい。切断管1112を介した吸引のバルブを、ハンドピース1030内のポンプ1014からの吸引の適用を制御するため、またはハンドピース1030から離れたポンプからの吸引の適用を制御するために、使用することができる、ことを理解すべきである。
小さなリザーバまたは真空アキュムレータは、ハンドピース1030の領域内に組み込まれてもよい。アキュムレータは、ハンドピース1030内の吸引ポンプ1014によって達成される真空レベルを、ある期間、維持してもよい。ハンドピース1030内の1以上の弁を瞬間的に開くことで、真空リザーバを切断管1112のルーメン1110に露出させて、吸引の不連続なパルス性の適用を可能にしてもよい。いくつかの実施では、弁は、2018年5月3日に出願された米国公開第2018/0318132号に記載されているようなものであり、これは参照により本明細書に組み込まれている。弁の構成および配置は、ポペット、ボール、ニードル、リーフ、ピンチ、または真空を制御するのに有用な他の回転摺動型の弁を含めて、様々でありえる。
図5Cは、切断管1112のルーメン1110を瞬間的に真空にさらすように構成された、ハンドピース1030内のバルブの実施例を示す。真空は、アキュムレータまたは真空システム内で利用可能な任意の内部容積空間内に、保存されてもよい。上述したように、ローラハウジング1146は、ポンプモータ1115によって回転するように駆動される円筒形の要素であってもよい。ローラハウジング1146は、ローラハウジング1146の円筒形の壁における1つ以上の貫通孔1149を介して、切断管1112のルーメン1110と流体連通するように配置されるように構成された、内側ボア1147を含んでもよい。ローラハウジング1146における貫通孔1149が、切断管1112の内ルーメン1110からの開口部と整列すると、ルーメン1110は、吸引ポンプ1014によって生じる真空にさらされる。ローラハウジング1146の壁における貫通孔1149の数が多いほど、ハウジング1146の1回転あたりの真空パルスの数が多くなる。貫通孔1149と内ルーメン1110との間の通信は、1つ以上のOリングシール1151でシールされてもよい。
さらに、負圧のサイクルを、負圧のパルス間に正圧の適用を介して、短時間の逆流で、まき散らすことができる。いくつかの実施では、負圧のサイクルは、短い真空減少期間または真空なしの期間により散在した短い真空期間を含む。いくつかの実施では、負圧のサイクルは、正圧の短い期間により散在した真空の短い期間を含み、それによって、例えば、蠕動ピンの各ロールの間、またはピストン運動の各サイクルの間に、切断チューブを介して流体の短い逆流が生じる。
真空のパルス間に正圧が印加されるか否かにかかわらず、拍動性真空は、約4inHgから約30inHgまでの間、好ましくは圧力の損失が非常に少ない可能な限り完全な真空に近い、切断管を通る不連続な負圧のパルスを作り出す。いくつかの実施では、ハンドピース1030は、切断管1112の内ルーメンを通る不連続な負圧のパルスを、周期的な周波数で、作成することができる。ハンドピース1030はまた、同じ周期的な周波数を有する不連続な正圧のパルスを作成することができる。したがって、不連続な負圧のパルスは、不連続な正圧のパルスにより、散在される。パルスの周期的な周波数は、例えば、少なくとも約0.5Hzから約5000Hzまでの間、または1Hzから4000Hzまでの間、または約10Hzから約2000Hzまでの間の、比較的速い周波数とすることができる。いくつかの実施では、不連続な負圧のパルスの周期的な周波数は、約1Hzから約500Hzまでの間である。不連続な負圧のパルスは、周期的な周波数において、開口部を通して第1の量の材料を、内ルーメン内に吸引する。不連続な正圧のパルスは、周期的な周波数で、第2の量の物質を、開口部を介して、内ルーメンから排出する。1回のサイクルで移動する材料の量は様々であるが、一般的には比較的小さく、例えば、約0.1mLから約1.0mL、または約0.5mLである。いくつかの実施では、1パルスあたりの除去される流体の公称量は、約100マイクロリットル、または約10マイクロリットルから約1000マイクロリットルの間である。第2の量の材料は、流体量のこの一般的な範囲内で、第1の量の材料よりも実質的に少なくすることができる。不連続な負圧のパルスは、同じ周波数での真空度の低下、真空度なし、または正圧の、不連続な期間によって、散在されることができる。
いくつかの実施では、ハンドピース1030は、閾値の真空に達したかどうかに応じて、切断管ルーメン1110を自動的にバイパスする機能を組み込むことによって、最大の真空を達成することが制限される。例えば、ブリードバルブ、シャント、または他のバイパス機構を組み込んで、閾値量の真空が、切断管1112の遠位開口部で、眼球内に、印加されることを、防ぐことができる。吸引をオンまたはオフにするバイパスは、切断管1112への開口部が詰まっていても、眼球内に発生させることができる真空の最大量を制限することができる。このバイパスは、切断管の先端が閉塞した場合に真空が構築されるのを防ぎ、その閉塞の除去時にサージを減少させることができる。バイパス機構は、ユーザが最大真空の可能性を求めるか、または最大真空よりも小さいものを適用するかどうかを選択できるように、調整可能または選択的にすることができる。真空バイパスの実施は、図13Lに関して以下でより詳細に説明される。
ハンドピース1030の使い捨て部分1031または耐久性部分1033は、1以上の入力部またはアクチュエータを含むことができる。1つ以上の入力部は、ハンドピース1030の応答を活性化、修正、または引き起こすために、引っ込められる、押される、絞られる、スライドさせられる、叩かれる、または作動させられる、トリガ、ボタン、スライダ、ダイヤル、キーパッド、スイッチ、タッチスクリーン、またはその他の入力部などを含む、様々なものが可能である。一実施では、ハンドピース1030は、使い捨て部分1031の領域上に配置されたトリガ1180を含む(図6および図12参照)。1つ以上のユーザ入力部は、ハンドピース1030から離れているか(例えば、システム1010上、またはシステム1010と動作可能な通信を行う外部コンピューティングデバイス上)、または、フットペダルなどの有線または無線の作動装置内にあることができる。
ハンドピース1030は、装置および/または装置と作動的に通信するシステム1010の各機能)を起動するための別個の入力部を含むことができる(すなわち、切断、注入、吸引(連続または半連続吸引を含む)、パルス真空、および/またはパルス間に逆流を伴うパルス真空など)。あるいは、入力部は、1つ以上の機能を起動するためのマルチウェイボタンまたはトリガ1180であってもよい。例えば、ハンドピース1030は、流体送出、流体吸引、および切断のために、構成されることができる。トリガ1180は、洗浄のみの機能、連続吸引のみの機能、洗浄プラス連続吸引の機能、または洗浄プラスパルス吸引プラス切断の機能などを、起動することができる。一般に、吸引を伴わない切断は望まれないが、切断のみの機能も本明細書では考慮される。一例として、また限定するものではないが、ユーザは、洗浄のみの機能または連続吸引のみの機能をオンにするために、第1のボタンを作動させるか、またはトリガ1180を第1の位置に配置することができる。第1ボタンを作動させた後、ユーザは、第2ボタンを作動させるか、トリガ1180を第2位置に配置して、洗浄プラス連続吸引機能をオンにすることができる。次に、ユーザは、第3のボタンを作動させるか、トリガ1180を第3の位置に配置して、洗浄プラスパルス状真空プラス切断機能をオンにすることができる。その後、ユーザは、真空を継続しながら切断を開始することができる。いくつかの実施では、第2のトリガの起動は、第1のトリガの起動が発生した後にのみ可能である。入力部は、真空と切断管の振動の両方をオンにするように構成された第1の位置(すなわち、真空プラス切断機能)と、切断管を介した真空が継続する間、切断管の振動を一時停止するように構成された第2の位置とを有する、上述のマルチウェイトリガ1180とすることができる。
いくつかの実施では、ハンドピース1030は、例えば、ユーザが不用意に捕獲されたカプセル状バッグを解放することを望むとき、または装置がアイドル状態のときに、システム内の吸引が放散することを可能にすることができる。通気機構を、図12に示す多段式トリガ1180など、ハンドピース1030のトリガ1180に、機能的に結合することができる。トリガ1180がアイドル状態であるとき、通気機構は、装置を積極的に通気させることができ、トリガ1180が吸引するために作動するとき、通気機構を遮断することができる。いくつかの実施では、その第1のアイドル構成のトリガ1180は、トリガに対する手動圧力の解放時に吸引が遮断されるように、上方に偏っていることができる。トリガ1180の下向きの動きは、吸引(本明細書の他の部分に記載されているように、潅水および/または振動も含む)を引き起こすことができる。トリガ1180がアイドル構成にあり、上方に偏っているとき、システムは通気する。トリガが下向きに促されて吸引を起動すると、通気はオフになる。
いくつかの実施では、駆動機構は、ロッカ、クランプ、または他の構成を介して切断管1112の左右の動きまたは「ワグ」を達成することができる、本明細書の他の箇所に記載されているような、圧電駆動機構またはモータ駆動のカム機構または偏心重量を有する振動モータとすることができ(例えば、図16A~21D、および25A~25C、26A~26Cを参照)、第1の軸に沿った圧電体の収縮および膨張を、第1の軸に概ね直交する異なる軸に沿った切断管1112の運動に変換することができる。これらの切断管駆動機構を、同様に使い捨て部分内に配置することができる。
上述したように、また、図5A~5Cを再度参照して、ハンドピース1030の再使用可能な耐久性のある部分1033は、ギアボックス付きまたはギアボックスなしのポンプモータ1115と、駆動機構とを含むことができる。駆動機構は、ホーン1116と、ハウジング1114内に収容された圧電結晶1120と、圧電駆動システムに超音波電力を供給するとともにポンプモータ1115にDC電力を供給するために水晶体超音波乳化吸引システム1010の制御ユニット1012に接続するように構成された電源コード1160とを、含むことができる。圧電結晶1120を、長手方向の動きのために切断管1112の長手方向の軸と同軸に、および/または、ねじり方向の動きのために切断管1112の長手方向の軸と垂直に配置することができる。
使い捨て部分1031が目の材料と接触するように構成されている場合、耐久性部分1033は、目の外側に留まり、目から抽出された材料と接触しないように構成されている。使い捨て部分1031の切断管1112は、耐久部分1033のホーン1116に結合してもよく、このホーンは、結果、圧電結晶1120によって駆動される。耐久性のある部分1033は、磁歪、電気、電磁、油圧、空気圧、力学、ボイスコイル、または、圧電以外の様々な駆動機構のいずれかを、含んでもよい、ことを理解すべきである。切断管駆動機構は、使い捨て部分1031内にあっても、耐久性部分1033と共にあってもよい、ことを理解すべきである。これらの構成要素の各々は、以下でより詳細に説明される。
吸引ポンプ1014用のモータ1115は、ブラシレスDCモータ、またはシャフトを回転させるのに適した任意のタイプのモータまたはドライバとすることができる。一実施において、ポンプモータ1115は、ステータ1162およびロータ1164を含む、電気モータであり得る。ロータ1164は、ステータ1162との相互作用により回転するように構成された、円筒形のロータとすることができる。可動式ロータ1164を、ドッグクラッチまたは他のタイプのカップリングを介して、上述の同軸ローラハウジング1146に、結合することができる。吸引ポンプ1014とポンプモータ1115との間の接続は、ギアボックスまたは他の機構を介した、ギアリダクションを組み込んでもよい。ある実施では、耐久部分1033は、少なくとも30:1の減速を達成するように構成されたハーモニックドライブギアリダクションを組み込んでいる。モータ1115の速度は、トリガ1180に連動するポテンショメータ、またはトリガ1180の動きを感知するように構成された非接触センサによって、制御されることができる。
一実施では、耐久部分1033は、耐久部分3210の遠位端領域の間に延在し、ポテンショメータを作動させるように構成された、ポテンショメータリボンを含むことができる。例えば、ポテンショメータリボンの近位端は、リボンの動きがポテンショメータの活性化に影響を与えるように、ポテンショメータと係合するように構成された切り抜きまたは他の特徴を、含むことができる。トリガ1180は、トリガ1180が複数の位置のうちの1つに作動されると、装置の長手方向軸に沿って移動可能なボタンロッドに、連結されることができる。例えば、トリガ1180が第1の作動位置から動かされると、トリガは、ボタンロッドの近位端がハンドピースの近位耐久部分の中に第1の距離だけ延びるように、ボタンロッドを、近位にある距離だけ動かすことができる。耐久性部分へのボタンロッドの延伸は、耐久性部分内で延伸するポテンショメータリボンの遠位端と相互作用することにより、モータの速度に影響を与えることができる。ポテンショメータリボンが動くことで、リボンの切り欠きに係合しているポテンショメータを、結果として、作動させることができる。ポテンショメータは、結果、モータの回転速度を変化させることができる。いくつかの実施では、トリガが押された結果として、ボタンロッドが移動した距離を検知するために、ホール効果センサなどの非接触式センサを、使用することができる。
図5A~5Cに関して、モータ1115は、多段式圧電結晶1120を含むハウジング1114の前方端に固定的に結合される、モータハウジング1168を含むことができる。結晶1120は、バックシリンダ1122およびボルト1124によって、ハウジング1114内に保持されてもよい。他の実施では、圧電スタックは、上述したように、使い捨て部分の一部とすることができる。
従来の水晶体超音波乳化吸引では、圧電結晶スタックを非常に高い周波数(例えば40,000サイクル/秒)で駆動することで、遠位の切削チップで約0.004インチの振幅(約100μm)を実現している。従来の水晶体超音波乳化吸引の圧電結晶は、システムの共振周波数で駆動されるため、切削チップでの正弦波状の対称的な動きしか、実現できなかった。従来の圧電積層体と共振質量は、切削チップの動きを高調波に頼っているため、エネルギーを大幅に増加させたり、大きな振動を引き起こしたりすることなく、非対称の動きを実現することはできない。
本明細書に記載されているハンドピース1030の場合、振動システムの質量を可能な限り低減して、超音波未満(20kHz未満)の周波数で非共振的に圧電スタック1120によって、切断管1112を直接(ロッカなどの増幅部品を使用して、または使用せずに)駆動することができる。非共振方式で駆動されているにもかかわらず、切断管1112は、そうでなければ予測されるよりも切断管1112の全体的な変位が大きくなる、いくつかの追加の「ホイップ」運動を有することができる。
直接的な圧電駆動により、必要に応じて切断管1112の非対称な動きを得ることができ、後退速度を前進速度よりも遅くすることができる。これにより、切断を行うのに十分な速い前進速度を実現しつつ、後退速度をキャビテーションの閾値より下に抑えることができる。いくつかの実施では、これは、圧電結晶スタック1120の周波数を増加させることを含んでもよい。上述したように、ホーン1116の長さは、典型的には、ホーン1116の遠位端が、圧電結晶スタック1120の端部から少なくとも1/2波長離れるように、設計される。この長さを潜在的に減少させ、それによってホーン1116の長さおよびサイズを減少させる、複数の方法がある。波長λ=c/fの方程式は、λが波長であり、cが波速であり、fが周波数である。いくつかの実施では、波長を減少させ、したがってホーン1116の必要な長さを減少させるために、周波数を増加させることができる。本願の他の箇所で説明したように、ある実施は、キャビテーションが回避され得るように、切断管1112の後退速度を低減する。そのような装置および方法を使用することは、キャビテーションの量を不利に増加させることなくホーン1116をより小さくしてもよいように、切断管1112の周波数を増加させる機会を提供する。さらに他の実施では、振動数を増加させながら、切断チップ1112のストローク距離を減少させることができる。したがって、切断管1112の後退速度は、臨界キャビテーションを誘発するレベルより下にとどまる。上述のように周波数を増加させることにより、ホーン1116を小さくすることができる。
白内障は、典型的には、1から5のスケールで重症度に基づいて分類される。切断管1112の非共振直接駆動用に構成された圧電スタック1120を組み込んだハンドピース1030は、1~3の範囲の白内障に特に有用であり得る。ユーザは、3~約4を超える硬い白内障に対しては、従来の共振水晶体超音波乳化吸引に切り替えることを、選択してもよい。本明細書に記載のシステムは、超音波モードと非超音波モードとを切り替えるように構成されてもよい。モード間の切り替えは、ハンドピースを完全に切り替えることで実現できる。例えば、コンソールは、従来の水晶体超音波乳化吸引ハンドピースだけでなく、非超音波の直接駆動ハンドピースと結合するように、構成されてもよい。別の実施では、同じハンドピースを、異なる周波数で駆動してもよい。例えば、駆動機構は、非対称な切断管の動きを実現するために、超音波周波数または非超音波周波数で、切断管を駆動するようにプログラム可能な、ボイスコイルタイプの駆動機構を含んでもよい。
本明細書に記載されたハンドピース1030の切断管1112の変位または移動距離は、変化し得る。切断管1112の先端の長手方向の振幅または変位は、従来の水晶体超音波乳化吸引の針(すなわち、100umまたは0.004インチ)と同等またはそれより大きくすることができる。長手方向の振幅は、直接駆動を介して、従来の水晶体超音波乳化吸引よりも低い周波数(例えば、約10,000サイクル/秒)で、達成されることができる。ある実施において、切断管1112によって達成される変位は、約0.5Hz~10,000Hz、0.5Hz~5000Hz、より好ましくは2000Hz~5000Hz、または2,500Hz~4,000Hz、または3,000Hz~3,600Hzである遠位先端部の振動周波数で、約0.005mm~1.0mmの間とすることができる。いくつかの実施では、周波数は約3,200Hzである。このようにして、本明細書に記載された装置は、超音波ではないだろうから、白内障手術中の眼内での有害な影響に関連する熱やキャビテーションの発生を、回避することができる。いくつかの実施では、ハンドピース1030の切断管1112は、従来のファコ針よりも低い周波数で動かされながら、より大きな振幅または変位距離を有することができる。いくつかの実施では、切断管1112は、0.012インチから約0.019インチ移動される。振幅は、0.005mmから約1.0mmの間、より好ましくは0.05mmから約0.1mmの間とすることができる。振動数は、30,000Hz未満、25,000Hz未満、20,000Hz未満、15,000Hz未満、または10,000Hz未満、および、約0.5Hz、約1Hz、約2Hz、約5Hz、約10Hz、約25Hz、約50Hz、約100Hz、約250Hz、または約500Hzまで下げることができる。発振周波数は、約0.5Hz~約30,000Hz、1Hz~約5000Hz、約2Hz~約2000Hzとすることができます。
本明細書の他の箇所で述べたように、ハンドピース1030の吸引ポンプ1014を使用して、切断管1112を介してパルス性の真空を適用してもよい。真空のパルスと切断管1112の振動運動との相対的な調整は、様々であり得る。真空のパルスは、切断管1112の伸長の少なくとも一部の間に適用されてもよい。真空のパルスは、切断管1112の後退の少なくとも一部分の間に適用されてもよい。真空のパルスは、切断管1112の伸長および後退の両方の少なくとも一部の間に適用されてもよい。いくつかの実施では、真空のパルスは、切断管1112の伸長前に始まり、伸長中に維持されてもよい。真空のパルスは、切断管1112の伸長開始後に開始してもよい。単一の真空のパルスは、複数の伸長および収縮の間に適用されてもよい。例えば、真空は、切断管1112の少なくとも約1回の揺動、少なくとも約2回の揺動、少なくとも約5回の揺動、少なくとも約10回の揺動、少なくとも約20回の揺動、少なくとも約30回の揺動、少なくとも約40回の揺動、少なくとも約50回の揺動、最大約100回の揺動の間、切断管1112を介して連続的に印加されてもよい。一例として、切断管1112は、切断管1112の振動周波数が約2000Hzとなるように、25ms続く単一の真空パルスの間に、50回振動してもよい。
ハンドピース1030内の圧電結晶スタック1120は、従来の共振水晶体超音波乳化吸引システムで見られる振幅を実現するために、従来の共振駆動型の超音波乳化よりも、長くすることができる(例えば、長さ約2インチ)。
再び図5A~5Cを参照して、ホーン1116は、圧電スタック1120の遠位端から延びることができる。圧電結晶1120はホーン1116を動かし、これにより切断管1112が動く。ハンドピース1030の使い捨て部分1031および1033の結合時に、ホーン1116は、使い捨て部分1031の吸引ポンプ1014を介して、中央に挿入されることができる。ローラハウジング1146、蠕動ローラ1148、およびチューブ1150は、それによって、ホーン1116を半径方向に取り囲むことができる。ホーン1116の遠位端は、ローラハウジング1146の内側ボア1147を通って、ポンプ1014を超えて遠位に延びることができ、ハンドピース1030の使い捨て部分1031の遠位端領域の近くで、切断管1112と結合するために、利用可能である。再使用可能部分1033から取り外された使い捨て部分1031を示す図5Cに最もよく示されているように、ホーン1116は、切断管1112の近位端上の外側ねじ山1172を受けて係合するように構成された、内側ねじ山凹部1170を含むことができる。切断管1112のルーメン1110からの近位開口部は、ホーン1116の内側凹部1170と連絡することができる。ホーン1116の内側凹部1170は、ポンプ1014の螺旋状チューブ1150と連絡するように構成された、開口部またはポート1176を含むことができる。このポート1176は、切断管1112のルーメン1110に吸引された流体および他の材料がポンプ1014に入り、廃棄ライン1038に向かって促されることを可能にする。ローラハウジング内の貫通孔1149とホーン1116内の開口部1176の位置合わせに時に、切断管1112の内ルーメン1110に、真空が適用される。ローラハウジング1146が回転すると、貫通孔1149とホーン1116内の開口部1176が、互いに整列したり外れたりする。この循環により、切断管1112を介した吸引を効果的にオンおよびオフすることができる。
ホーン1116は、本明細書に記載されている目的のために、任意の適切な材料または材料の組み合わせで、形成することができる。ホーン1116に使用される材料は、ホーン材料内の音速に影響を与え、したがって、先端が圧電結晶1120から少なくとも半波長離れた位置にあるように、ホーン1116の長さが要求される。ホーン1116は、アルミニウム、ステンレス、チタンなど、一般的に使用される材料で、形成されてもよい。例えば、チタンにおける音速は、6,070m/sのオーダである。いくつかの実施では、音速がより低い他の材料を、ホーン材料として考慮してもよい。例えば、銅は、3,900m/sのオーダの音速を有し、鉛は、1,300m/sのオーダの音速を有する。音速が遅いほど、ホーンの端部が最大振幅ノードになるように、ホーン1116を小さくする必要があるかもしれない。
いくつかの実施では、ハンドピース1030は、共振に頼るのではなく、本明細書の他の箇所に記載されているように、切断管1112を前後に直接駆動したり、切断管1112を左右に振動させたりするように構成された、駆動機構を組み込むことができる。圧電スタック1120は、サイズを減少または増加させることによって、電圧の変化に応答することができる。圧電スタック1120に電力を供給する電圧プロファイルは、所望の切断管の動きを生成するために、切断管1112の動きプロファイルを生成することができる。いくつかの実施では、圧電スタック1120に送られる電圧波形は、概して非正弦波状であることができ、したがって、本明細書の他の場所で説明されるように、切断管1112は、概して非正弦波状のパターンで動く。電圧は、圧電スタック1120を膨張させるよりも、よりゆっくりと収縮させる、波形を有してもよい。これにより、切断管1112は、収縮ストロークでは伸長ストロークよりも、よりゆっくりと移動する。圧電スタック1120に供給される電圧波形に基づいて、任意の数の動作プロファイルは、指令されてもよい。例えば、2つ以上の重なり合った電圧正弦波を、干渉効果を生じる圧電スタック1120に供給して、非正弦波の波形を生成する。これらの駆動機構を、ハンドピース1030の使い捨て部分または再利用可能部分の中に組み込むことができる。好ましい実施では、駆動機構は、ハンドピース1030の使い捨て部分内に含まれる、圧電スタック1120を組み込む。
さらに別の実施では、非正弦波の運動プロファイルで切断管1112を駆動するために、機構と様式の組み合わせは、装置に組み込まれる。例えば、電磁コイルは、コイルを介した電流の印加により、フェライトまたは磁気コアを前方に移動させるように、構成されることができる。コアは、電磁コイルによって前方に駆動されるが、その後、圧縮されたバネの力によって、後方(すなわち近位)に後退するように構成されることができる。したがって、コイルに流れる電流が増加すると、コアは前方に駆動される。電流が減少すると、コアは後方に後退する。このように、コアを切断管1112に接続することで、コイルの電圧の急激な上昇によって前方への伸長を素早く実行することができるが、圧縮されたバネの力によって後退を遅くすることができる。
切断管1112は、非対称または正弦波の運動プロファイルを有するように、駆動されることができる。例えば、ねじれた切断管の動きを提供するいくつかの駆動機構(例えば、図16A~16D、17A~17C、18、19A~19C、20A~20B、21A~21D、25A~25C、26A~26C、27A~27B参照)は、非対称な運動プロファイルを提供する必要はない。
ハンドピース1030は、完全な携帯性、柔軟性、および移動の自由度を維持しながら、複数の機能(すなわち、洗浄、吸引、および切断機能)を実行することができる。ハンドピース1030の機能は、1本の指または親指で作動させることができる、ハンドピース1030における入力部(トリガー1180)を使用して、開始されることができる。ハンドピース1030はフットペダルを必要としないので、ユーザは、より快適に、自然に立って(例えば、二本足で、または好きなように足から足へ体重を移動させて)処置を行うことができる。上述したように、ハンドピース1030は、ハンドピース1030上および/またはシステム1010の制御ユニット上などハンドピース1030から離れた、1以上の入力またはトリガ1180を使用して、作動させることができる。1以上の入力は、駆動機構が1以上の動作を立ち上げる原因となる位置に、ユーザによって促され得る。例えば、ハンドピース1030(またはフットペダル)上のトリガ1180は、制御ユニットに接続することができ、その制御ユニットが順に信号を解釈して、適切な駆動波形を圧電結晶スタック1120に供給する。
本明細書における「ハンドピース」という用語の使用は、ロボットアーム、ロボットシステム、またはユーザがコンピュータコンソールを使用して機器の制御を操作する他のコンピュータ支援外科システム、に結合されるハンドピースを含むことができる。コンピュータは、ユーザの動きや制御の作動を翻訳し、ロボットアームによって患者に実行させることができる。このように、本明細書で「ハンド」または「ハンドピース」という用語が使用されている場合、ハンドは外科医自身の手であっても、ハンドピースを操作するロボットの「手」であってもよい、ことが理解されるべきである。
使い捨て/耐久性部分間の結合
上述したように、ハンドピース1030は、耐久性部分1033に解放可能に結合するように構成された、使い捨て部分1031を含むことができる。使い捨て部分1031は、一般に、人間の流体および物質に曝されるように構成された構成要素を含むのに対し、耐久性部分1033は、それに結合された新しい使い捨て部分1031と共に再使用されることを意図している。ハンドピース1030の使い捨ておよび耐久性部分1031,1033は、ねじ山、スナップロック、バヨネットロックなどの様々な機構を用いて、互いに結合されることができる。
いくつかの実施では、使い捨て部分1031のハウジング1145の近位端領域は、耐久性部分1033の少なくとも一部が挿入され、バヨネットロック機構を介してなど使い捨て部分1031に結合され得る、近位開口部を有するチャンバを画定することができる(図5A~5Cを参照)。例えば、ホーン1116およびモータハウジング1168内のモータ1115は、モータハウジング1168がハウジング1145のチャンバ内に受容されるように、使い捨て部分1031のハウジング1145の近位開口部を介して挿入されてもよい。その後、2つの部分1031、1033は、ホーン1116およびモータハウジング1168がチャンバ内に受容されると、一定の度数を回転させることによって、バヨネットロック機構を介してなど、互いにロックされた係合状態になってもよい。使い捨て部分および耐久性部分1031,1033の間の接続は、純粋に機械的な接続、または機械的および電気的な接続の両方とすることができる。モータ1115は、ホーン1116または耐久性部分1033の別の部分のみが使い捨て部分のチャンバ内に挿入されるように、使い捨て部分のチャンバの外側に残っていてもよい、ことが理解されるべきである。耐久性部分1033は、ロータ1164の前方端が吸引ポンプ1014のローラハウジング1146の近位端と係合するまで、使い捨て部分に挿入されてもよい。係合を固定して2つの部分を一緒にロックするために、2つの部分を互いに相対的に回転させることができる(例えば、時計回りまたは反時計回り)。結合機構は、2つのハウジング部分の結合を解除するように構成された、解除ボタンを含むことができる。いくつかの実施では、カップリングは、ロックの前に、ユーザが挿入のためにそれぞれの部分を整列させるのをガイドするために、それぞれのハウジング上に1つ以上のマーキングを組み込むことができる。部分間のロック機構は、取り外しの前に後退させなければならないバネ付きのピンのような、機械的なものとすることができる。使い捨て部分と耐久性部分との間の結合は、ハンドピース1030のための滑らかで連続したハウジングを、形成する。
ハンドピース1030の使い捨て部分と耐久性部分1031、1033との間の結合は、ハンドピース1030が使用中に漏れないことを確保するために、1つ以上のシール要素を組み込むことができる。例えば、1以上のシール要素は、耐久性部分のホーン1116が使い捨て部分内に挿入されるところでの漏れを防止するように配置された、Oリング型シール1152であってもよい。例えば、第1のOリング1152は、ホーン1116内の凹部1170からの開口部の遠位に位置付けられ、第2のOリング1152は、凹部の開口部の近位端のホーン1116の周りに位置付けられ得る(図5A~5Cを参照)。さらに、コンプライアントシールを、ホーン1116が圧電スタックハウジング1114の外側に延びる付近の近位端領域の周りに配置することができる。別の実施では、切断チップ1112は、使い捨て部分1031内に、1以上のシールを含むことができる。この構成では、手術部位からの流体は、使い捨て内部に接触しない。これは、従来のファコハンドピースに存在する、クロスコンタミネーションの可能性を排除するという利点がある。
上述したように、切断管駆動機構119のいくつかの実施は、ハンドピースの使い捨て部分1031の一部とすることができ(例えば、図16A~16D)、一方、切断管駆動機構119の他の実施は、ハンドピース1030の再使用可能な耐久性部分1033の一部とすることができる(図5A~5C参照)。本明細書では、様々な構成のいずれかが考慮され、使い捨て部分または再使用可能部分のいずれであっても、ハンドピース1030の1以上の構成要素の位置は、変わり得る、ことが理解されるべきである。
他のポンプ構成
上述したように、ハンドピース内の吸引ポンプ1014は、蠕動ポンプ、リニア蠕動、ピストンポンプ、スクロール型ポンプなどを含む、様々な低背の吸引ポンプのいずれかであることができる。図5A~5Cは、蠕動ポンプである吸引ポンプ1014を有する、ハンドピース1030の実施を示す。図22A~22Bは、線形蠕動ポンプである吸引ポンプ1014を有する、ハンドピースの実施を示している。図13A~13Lは、ピストンポンプである吸引ポンプ1014を有する、水晶体超音波乳化吸引システムのハンドピース1030の実施の様々な図を示している。吸引ポンプは、ピストンマニホールド2798のそれぞれのポンピングチャンバ2705内で移動可能な、1以上のピストン2799を含むことができる。ピストン2799は、ハンドピース1030の耐久性部分1033内に配置され得るモータ(図示せず)などの駆動機構によって、駆動される。図13F~13Hは、真空マニホールド2774の真空チャンバ2703が、ピストンマニホールド2798内の1以上のポンピングチャンバ2705と流体連通するように、ピストンマニホールド2798に結合された、真空マニホールド2774を示す。モータによって駆動される1以上のピストン2799は、切断管1112のルーメン1110を通して材料を吸引するために、真空チャンバ2703と同様に、ポンピングチャンバ2705内に真空を生成する。
任意の数のピストン2799をそれぞれのポンピングチャンバ2705内に配置することができる、ことを理解すべきである。それらのポンピングチャンバ2705内で前後にはねる複数のピストン2799は、負圧のパルスで切断管1112のルーメンの遠位部分に送出される、拍動性真空または完全な真空を作り出すことができる。拍動性真空は、前房の崩壊のリスクなしに、切断管1112を介した完全な真空の適用を可能にする。パルスのピーク時には、システムは高い真空を生成することができる。しかし、パルス化されているので、平均吸引流量は、パルスのピークでのこれらの高真空下でも、前房支持を適切に維持するための洗浄流入量として十分に低くすることができる。
図14Aは、真空チャンバ2703内に配置された切断管1112内における、ノッチまたは近位開口部2788を示す。真空は、切断管1112を通してレンズ材料を引っ張ることができる。レンズ材料は、近位開口部2788を介して切断管1112のルーメン1110を出て、真空マニホールド2774の真空チャンバ2703に入ることができる。レンズ材料は、切断管1112の近位開口部2788の近位を移動することを、意図されていない。真空チャンバ2703は、一方向弁2707(図13I参照)によって規制されたそれぞれの開口部2706を介して、1以上のポンピングチャンバ2705と流体連通するように、構成されている。一方向弁2707の構成は、ダックビル弁、ボールチェック弁、リフトチェック弁、ストップチェック弁、および一方向への流体の流れを許容し、反対方向への流体の流れを遮断する、他のタイプの弁を含む、様々なものが可能である。ポンピングチャンバ2705内の第1の方向(すなわち、ハンドピースの近位または後方に向かう方向)へのピストン2799の移動は、切断管1112を取り囲む真空マニホールド2774上の開口部2706を介して切断管1112のルーメンに供給可能な真空を作り出す。ガスケット3262は、中央にある空洞によって定義され得る真空チャンバ2703と、退避チャンバ2709とを分離する(図14A参照)。切断管1112のルーメンに真空を供給すると、目からの材料は、切断管1112のルーメン1110に引き込まれ、真空チャンバ2703に空の状態となり、一方向弁2707を介してポンピングチャンバ2705に引き込まれる。ポンピングチャンバ2705内の第2の反対方向(すなわち、遠位またはハンドピースの前部に向かって)へのピストン2799の移動により、ピストンマニホールド2798内に圧力が蓄積され、ポンピングチャンバ2705から材料が排出され、システムの外に排出される。材料は、本明細書の他の箇所に記載されているように、出口ポートに結合された廃棄筐体にシステムから排出され得る。
再び図13Iに関して、真空マニホールド2774は、さらに避難チャンバ2709を含むことができる。避難チャンバ2709は、システムに引き込まれた材料が、切断管1112を介して押し戻されることなくシステムからパージされ得るように、真空チャンバ2703から密封される。チャンバ2703と2709との間のシールは、1つ以上のOリング2786によって提供されることができる。真空チャンバ2703は、開口部2706内に配置されたそれぞれの一方向弁2707を介して、1以上のポンピングチャンバ2705と流体連通するように、構成されている。避難室2709は、それぞれの弁2713によって規制された他の開口部1038を介して、1以上のポンプ室2705のそれぞれと流、体連通する。バルブ2713の構成は、ボールタイプのチェックバルブを含めて、様々である。それぞれのポンピングチャンバ2705内での第1の方向へのピストン2799の移動(例えば、ハンドピース1030の近位端に向かって)は、真空チャンバ2703から弁2707を介してポンピングチャンバ2705内に、材料を引き込む。それぞれのポンピングチャンバ2705内でのピストン2799の第2の反対方向に移動(例えばハンドピース1030の遠位端に向かって)により、ピストンマニホールド2798内に圧力がかかる。この圧力により、ピストンマニホールド2798内の弁2713が、開く。廃棄物は、廃棄物チャネル1038(例えば、図14Aに示す3つの開口部)を介して、真空マニホールド2774に入ってもよい。廃棄物は、真空マニホールド2774内で結合し、退避チャンバ2709を介して装置から出てもよい。本明細書では他の形状が考慮されることを理解すべきであるけれども、避難チャンバ2709は、図14Aでは、真空およびピストンマニホールド2774、2798を通る楕円形のチャネルとして示されている。材料のこのパージの間、1以上のポンピングチャンバ2705と真空チャンバ2703との間の一方向弁2707は、真空チャンバ2703、ルーメン1110、および切断管1112の外への材料の逆流を防止する。しかしながら、1以上のポンピングチャンバ2705と避難チャンバ2709との間の開口部1038は、少なくとも弁2713によって流れが遮断されるまで、材料が避難チャンバ2709に自由に入り、最終的に避難チャンバ2709の出口または吸引ポート1154から出ることを可能にする。
再び図13Jを参照すると、ピストン2799の近位方向への移動により、ポンピングチャンバ2705内に真空が形成される。弁2713のボール2717は、ばね2719によって、ポンプ室2705と退避室2709との間の開口部1038から離れるように近位方向に押され、それによって弁2713が開く。ピストン2799が遠位方向に移動すると、ポンピングチャンバ2705内に流体圧力が高まり、材料を弁2713の開口部1038に向かって押し出す。バルブ2713のボール2717は、スプリング2719に対して遠位方向に押されて、スプリング2719が圧縮され、ボール2717がバルブの開口部1038に対して促され、それによってバルブが閉じられる。ポンプ室2705は、弁2713の閉鎖時に、物質が実質的にない状態になる。いくつかの実施では、弁2707は、ダックビル弁のようなシリコン弁のように、わずかにコンプライアントであってもよい。ボール2717は、硬質プラスチックまたは金属材料のような剛性で実質的に非コンプライアントであってもよい。コンプライアントバルブは、逆正圧が付与されると変形する可能性があるのに対し、非コンプライアントバルブは、変形しない。真空チャンバ2703とポンピングチャンバ2705との間のバルブがコンプライアントバルブであり、ボール2717が実質的に非コンプライアントであるなら、ピストンが遠位方向に移動し、ポンピングチャンバ2705から材料を退避させるために正圧を発生させているときに、正圧がコンプライアントバルブの変形を引き起こし、切断チューブ1112から少量の流体のパージまたは逆流を引き起こすことができる。この逆流は、ピストン2799の前後のサイクルごとに発生する可能性がある。いくつかの実施では、逆流は、ポンピングチャンバ2705の設計によって、さらに最適化されてもよい。ポンピングチャンバ2705において、ポンピングチャンバ2705を退避チャンバ2709に接続する出口開口部は、例えば、チャンバの側面に配置され、ピストン2799が出口開口部を越えて移動するように構成されてもよい。本実施形態では、ピストン2799が出口開口部を超えて遠位方向に移動した後は、流体を排出するための他のルートはない。したがって、ピストン2799が遠位方向に移動し続けると、弁2713の閉鎖後にポンピングチャンバ2705内に正圧の瞬間が生じ、切断管1112の遠位端で材料の短い逆流が生じる。
図13F~13G、また図13K~13Lおよび図14Bに最もよく示されているように、ピストン2799のそれぞれは、ピストンヘッド2723a、2723bの間に延びる、バネ2701によって囲まれた、細長い中央ピストンロッド2721を含むことができる。遠位ピストンヘッド2723aおよび摺動Oリングシール2794は、ポンピングチャンバ2705内に配置される。ピストンロッド2721、バネ2701、および近位ピストンヘッド2723bは、ポンピングチャンバ2705の近位に位置するピストンマニホールド2798内のピストンチャンバ2704内に、配置される。遠位ピストンヘッド2723a、摺動シール2794、およびピストンロッド2721は、ポンピングチャンバ2705内で摺動可能である。ポンピングチャンバ2705は、ピストンチャンバ2704およびバネ2701の外径寸法よりも小さい、内径寸法を有する。したがって、ピストン2799がポンピングチャンバ2705の遠位端領域に向かって移動すると、スプリング2701は、近位ピストンヘッド2723bとポンピングチャンバ2705の下端との間のピストンチャンバ2704内で、圧縮される。バネ2701は、ピストン2799を、ポンピングチャンバ2705の近位端に向かって近位に付勢するように、バイアスされる。
ハンドピースは、モータに直接またはモータカプラを介して動作可能に結合された近位端を有する、回転カム2769を含むことができる。回転カム2769は、モータの回転運動をピストン2799の直線運動に変換することができる。スプリング2701は、ピストン2799を、ポンピングチャンバ2705の近位端に向かって近位に付勢する、ようにバイアスされている。ピストン2799の近位に配置された回転カム2769は、ピストン2799を、それぞれのポンピングチャンバ2705の遠位端に向かって遠位に付勢する、ように構成されている。カム2769が回転すると、ピストン2799の近位ピストンヘッド2723bに対して遠位方向に向けた力を、順次加える。ピストン2799のスプリング2701は、順次、圧縮される。カム2769がさらに回転すると、近位ピストンヘッド2723に対する遠位方向の力が順次取り除かれ、スプリング2701がピストン2799を順次後方に付勢して、一方向弁2707を介してそれぞれのポンプ室2705内に真空を作り出す。
図13C~13Eに最もよく示されているように、回転カム2769は、モータカプラ2795と結合することができる。モータカプラ2795は、ギアヘッド2752を受け入れるように構成された近位端のボア2789と、遠位端の1以上の突起2796とを有することができる。突起部2796は、カム2769の近位端にある対応する楔形の突起部2797と、一致して係合するように構成される。カム2769は、ギアヘッド2752が回転すると、回転する。カム2769の遠位端は、ピストン2799の往復直線運動を提供するように構成された、カム面2725を有する。カム面2725の形状を、それぞれのボア内でピストン2799の異なる運動プロファイルを提供し、それによって異なる真空プロファイル(すなわち、滑らかな連続、負圧のスパイクを伴う連続、または不連続パルス負圧)を生成するように、設計することができる。カム面2725は、楕円形、偏心形、卵形、またはカタツムリ形とすることができる。カム2769の回転の第1の分数の間、近位ピストンヘッド2723bは、カム表面2725のランプ部分に沿ってスライドし、ピストン2799は、装置の長手方向軸に沿って遠位に移動する。カム2769の回転の第2の分数の間、近位ピストンヘッド2723bは、レッジ2726で終端するカム面2725を越えてスライドする。ピストンヘッド2723bが、レッジ2726から脱落すると、カム2769によるピストン2799に対する遠位方向の力が、解放される。ピストンロッド2721を囲むばね2701は、近位ピストンヘッド2723bを、ピストンチャンバ2704の近位端領域に向かって、近位方向に付勢する。したがって、カム2769の完全な回転は、各ピストン2799の軸方向の移動を連続して可能にする。ピストンヘッド2723bは、カム面2725に沿ってスライドし、第1の速度で遠位方向に伸長し、ピストンヘッド2723bは、カム面2725から脱落し、第1の速度よりもはるかに速い第2の速度で近位方向に後退する。このピストン移動のタイミングは、カム面2725の形状と、カム面2725に対するレッジ2726の位置とに基づいて変化し得る。例えば、次のピストンが後退して負圧を発生させるときに対する、1つのピストンが後退してチャンバ内に負圧を発生させるときのタイミングは、カム面2725の形状の関数とすることができる。カム面2725は、図13Cに示すように、レッジ2726に到達すると、各ピストンが素早く後退するような、レッジ2726を組み込むことができる。ピストンは、カム面2725に沿って移動するときに遠位方向に第1の速度で延び、次いで、レッジ2726から落下するときに近位方向に第2のより速い速度で延びる。他の実施では、カム面2725は、第2のランプによってレッジ2726に接続された、第1のランプを有する。カム面2725の第1のランプは、各ピストンの漸進的な伸長を可能にし、第2のランプは、各ピストンの漸進的な後退を可能にする。したがって、各ピストンは、ピストンがレッジ2726から落下して後方移動の残りの部分を迅速に後退させる前に、距離を徐々に後退させる。吸引力の発生に関与するピストンの動きと、切断管の動きは、参照により本明細書に組み込まれる2018年11月8日発行の米国特許公開第2018/0318133号に記載されているように、回転カム機構により連動することができる。
真空パルスは、例えば、ピストン2799がカム面2725のレッジ2726から落ちて、ピストンばね2701によってポンピングチャンバ2705の近位端に向かって近位に押されることによって、突然発生するように設計することができる。レッジ2726によるこの後退のタイミングは、より脈動性のある真空プロファイルを達成するために、活用されることができる。拍動性真空は、流量が公称量(例えば50cc/分)以下に保たれているため、安定した真空が適用された場合に達成できるよりも、ピーク真空レベルをこれらの短時間のバーストで高くすることができるという点で、レンズを分解し、眼からレンズ材料を除去するのに有益である。真空の高いピークが作られますが、全体的に低い流量を維持することができる。
第一のピストンが後退し、次のピストンが後退するタイミングは、カム面2725の幾何学的形状と、ピストンチャンバ内のピストンの相対的な動きとの関数、とすることができる。真空パルスを、真空パルスの間に瞬間的な休止がある不連続なものではなく、提供される真空が実質的に連続するように、より滑らかに発生するように、設計することができる。いくつかの実施では、第1のピストンが後退し、第2のピストンは、第1のピストンの後退の滞留期間が経過するまで後退を開始しないことがあり(図15A参照)、それにより、パルス性の真空プロファイルを作成する。上述したように、装置は、ピストン2799の往復直線運動を提供するように構成されたカム面2725を有する、カム2769を含むことができる。図15Aは、カム2769のカム面2725に沿った、ピストン2799a,2799b,2799cの動きを、模式的に示している。カム面2725は、鋭いドロップオフまたはレッジ2726で終了する。カム2769の回転中、ピストン2799a,2799b,2799cは、カム面2725に沿ってスライドし、それによって、遠位方向に延びる。導出部2726に到達すると、第1のピストン2799aがレッジ2726から落下し、近位方向に素早く後退し、負圧のスパイクが生じる。カム面2725の形状は、次のピストン2799bがレッジ2726に到達して後退し、2回目の負圧のスパイクが発生する前に、負圧のない滞留時間を生じる。その結果、一連の不連続な負圧のパルスが発生する。
他の実施では、真空プロファイルがより滑らかで連続的になるように、第2のピストンは、第1のピストンの後退の段階の間に、後退を開始してもよい。図15B~15Dは、カム面2725の形状が、レッジ2726で終了する前に、ピストン後退のためのより緩やかな傾斜を有するように設計される、カム2769の実施を概略的に示す。カム面2725の形状は、複数のピストン2799のうちの1つが一定の速度で後退する(すなわち、ポンピングチャンバ2705内に負圧を生じさせる)ように、設計されることができる。図15Bは、第1のピストン2799aが、レッジ2726の直前のピストンチャンバ内での近位移動の終わり近くにある状態を示している。第2のピストン2799bは、第1のピストン2799aがレッジ2726から落下する前に、緩やかな斜面に沿ってその後退を開始する態勢にある。図15Cおよび図15Dは、カム2769のさらなる回転と、カム面2725に沿ったピストンの移動とを示している。第2のピストン2799bがレッジ2726から落下する前に、第3のピストン2799cは、カム面2725の緩やかな傾斜に沿って後退を開始する。ピストン後退のこのタイミングは、真空が引かれない瞬間がある不連続な図15Aに示すカム面2725の形状と比較して、実質的に連続した眼球からの流体の流量を作り出す。しかしながら、レッジ2726の存在は、後退するピストンによって適用される連続的な負圧の上に、負圧の小さなスパイクを作り出すことができる。第1のピストン2799aは、第1の速度でカム面2725に沿って第1の距離を後退させ、それによって第1の負圧を生成する。第2のピストン2799bは、第1のピストン2799aがレッジ2726から落下する前に、カム面2725に沿って第1の速度で後退を開始し、その負圧を維持することができる。その後、第1のピストン2799aがレッジ2726から落ちて残りの距離を第2のより速い速度で後退させ、それによって負圧のスパイクが生じる。
図13K~13Lに最もよく示されているように、ピストンストップ2727は、ピストンマニホールド2798の近位端領域に結合されることができる。ピストンストップ2727は、回転カム2769を取り囲む、略円筒形の要素であり得る。ピストンストップ2727の遠位端領域は、ピストンマニホールド2798内のピストンチャンバ2704のそれぞれの近位端領域に突出するように構成された、1以上の突起2729を規定することができる。突起2729は、それぞれのピストンチャンバ2704の最近位端領域に配置されたときに、それぞれのピストン2799の近位ピストンヘッド2723bに、当接する。例えば、ハンドピース1030が、3つのピストンチャンバ2704に配置された3つのピストン2799を含む場合、ピストンストップ2727は、3つのピストン2799のそれぞれの近位ピストンヘッド2723bに対して当接するように構成された、3つの突起部2729を含む。ピストンストップ2727は、ばね2701の膨張時にピストン2799の近位方向への直線的な移動に対してハードストップを提供し、したがって、達成可能なポンピングチャンバ2705の全体的な容積を提供する。ピストンチャンバ2704内の突起2729の相対的な位置は、調整可能である。いくつかの実施では、調整リング2730は、ピストンストップ2727の外面の周りに配置され、手持ち部分1030のハウジング内の1以上の窓2731を通して、ユーザが利用できるようにすることができる(図13A~13Bを参照)。調整リング2730は、ピストンストップ2727の外面上の対応するピン2732と係合するように構成された、ねじ付きの内面を有することができる。ピン2732は、ピストンストップ2727が装置の長手方向軸に沿って軸方向に移動するように、調整リング2730のねじ山内でスライドするように、構成される。ピストンストップ2727がピストンマニホールド2798に対してさらに遠位に配置されるように調整されると、突起部2729は、ピストンチャンバ2704内にさらに延び、スプリング2701の膨張時にピストン2799の近位方向への直線移動を制限する。これは、ひいては、ポンピングチャンバ2705のサイズを制限する。ピストンストップ2727が、ピストンマニホールド2798に対してより近位に配置されるように調整されると、突起2729は、ピストンチャンバ2704から引き出され、スプリング2701の膨張時にピストン2799の近位方向への直線移動を制限しない(または、より小さい程度に制限する)ようになる。これは、ひいては、ポンピングチャンバ2705のサイズを最大化する。ピストンストップ2727はまた、以下でより詳細に説明されるように、それぞれのチャンバ2704内でピストンによって適用される真空のタイプ(例えば、滑らかな連続真空または脈動真空のスパイクを伴う滑らかな連続)を決定するために調整されることができる。
いくつかの実施では、真空源は、パルス真空の適用中に角膜および眼を効果的に上下に「跳ね」させる真空プロファイルを形成する、真空の急激な上昇を作り出すことができる。例えば、ピストン2799を後方に移動させると、「ノコギリの歯」に似た真空プロファイルを形成する真空の急激な上昇を引き起こすことができる(すなわち、吸引-一時停止-吸引)。それぞれのポンピングチャンバ2705内のピストン2799の後方への移動を制限することで、ピストンが後方に跳ね上げられるたびに生じる、吸引衝撃またはショックの量を、低減することができる。ピストンの制限により、各ピストンの移動で生じる最大の吸引が制限され、この急激な吸引が目に与える影響を低減することができる。ピストン2799が後方に移動するたびに生じる真空は、500mmHgより大きく、最大で約700mmHgとすることができる。
いくつかの実施では、装置は2つの真空モードの間で、切り替えることができる。第1のモードは、ピストン2799がレッジ2726から脱落することによる負圧のスパイクを伴わない、実質的に連続した真空モードとすることができる。第2のモードは、負圧のスパイクを伴う実質的に連続した真空モードとすることができる。第1のモードにあるとき、ピストンの後退は、チャンバ内の最大ピストン移動量の何分の一かに制限することができる。例えば、ピストンストップ2727を選択的に使用して、そのチャンバ内のピストン移動を最大距離よりも小さい距離に制限することができる。本明細書の他の箇所で説明したように、本装置は、ピストンマニホールド2798の近位端領域に結合された、ピストンストップ2727を含むことができる。ピストンストップ2727は、カム2769が円筒形のピストンストップ2727を通って延びてピストン2799の近位端に接触するように、カム2769を囲む略円筒形の要素とすることができる。ピストンストップ2727は、ピストン2799の近位端に接触するために、そのそれぞれのピストンチャンバ2704の近位端領域に突出するように構成された、突起2729を含むことができる。したがって、ピストンストップ2727のカム2769および突起2729の両方は、ピストン2799の近位端に接触するように構成されており、カム2769は内側の領域に、突起2729は外側の領域にある。ピストンストップ2727の突起2729は、近位方向のピストン2799の直線的な移動に対してハードストップを提供することができる。例えば、そのピストンチャンバ内の最大ピストン移動は、5mmの距離とすることができる。ピストンストップ2727の突起2729は、ピストンチャンバ内に2mm前進させることができ、それにより、ピストン2799の近位後退を最大5mmではなく3mmの距離に制限することができる。カム2769が回転し、ピストン2799がカム面2725に沿って伸縮すると、ピストンストップ2727の突起2729は、ピストン2799がレッジ2726から脱落するのを効果的に防止することができ、負圧のスパイクのない滑らかで連続的な負圧を作り出すことができる。ピストンストップ2727の突起2729がピストンチャンバから引き出されると、ピストン2799は再び最大距離を移動することができ、負圧のスパイクを生じさせるレッジ2726から落下することができる。
いくつかの実施では、ハンドピースは、閾値の真空に達したかどうかに応じて、切断管1112を自動的にバイパスする機能を組み込むことによって、最大の真空を達成することが制限される。例えば、ブリードバルブまたは他のバイパス機構を組み込んで、閾値の真空が切断管1112の遠位の開口部で、眼球内に適用されるのを防ぐことができる。吸引をオンまたはオフにするバイパスは、切断管1112への開口部が詰まっていても、眼球内に発生させることができる真空の最大量を制限することができる。このバイパスは、閉塞の場合に真空が構築されるのを防ぎ、その閉塞の除去時に少ないサージを作成することができる。バイパス機構は、最大の真空の可能性を求めるか、または最大の真空よりも小さいものを適用するかどうかをユーザが選択できるように、調整可能または選択的にすることができる。
各ピストンの近位側への移動ごとに達成できる、最大真空圧を制限することが、望ましい。最大真空圧を制限することで、被膜袋および眼球全体に関して追加の安全性を、提供することができる。例えば、システムが被膜袋および前房の完全性に与える影響は、遠位先端部で適用される吸引の程度に直接関連し得る。全体の真空圧を制限することで(例えば、達成可能な最大真空圧の少なくとも2%,3%,4%,5%,10%,15%,20%,25%,最大で約50%)、被膜袋の破れや前房の「トランポリニング」などの問題を防ぐことができる。
図13Lは、各ポンピングチャンバ2705内の最大真空圧力を制限するように構成された、真空バイパス機能2708の実施を示す。バイパス特徴部2708は、様々な構成のいずれかを有することができる。実施において、バイパス特徴2708は、各ポンピングチャンバ2705の円筒形の壁にある小さな長手方向のくぼみ、ディボット、または溝とすることができる(図13L参照)。上述のように、ピストン2799は、ピストンヘッド2723a,2723bの間に延びるバネ2701によって囲まれた、細長い中央ピストンロッド2721を含むことができる。ポンピングチャンバ2705内の真空を維持する遠位ピストンヘッド2723aの周りに、スライド式Oリングシール2794を、配置することができる。図13Lに示すピストン2799は、近位ピストンヘッド2723bがピストンストップ2727に当接するように、その近位移動経路の端部付近で、円筒形ポンピングチャンバ2705内に、配置される。ピストンヘッド2723bがピストンストップ2727に当接すると、シール2794は、ピストン移動の近位端付近でバイパス特徴部2708と整列することができる。バイパス特徴部2708は、特徴部2708の少なくとも一部がシール2794の遠位に位置し、特徴部2708の少なくとも一部がシール2794の近位に位置するような、円筒形チャンバの長手方向の軸に沿った長さを、有することができる。シール2794の遠位側および近位側の両方(すなわち、チャンバ2705の高圧側および低圧側)にバイパス特徴部2708が存在することは、ピストン移動の近位端において、ある量の周囲空気が、高圧側からチャンバ2705の低圧側(すなわち、シール2794の遠位側)に瞬間的に、ブリードできることを意味する。周囲の空気の漏れまたはブリードは、ピストン2799の近位方向への後退時にそうでなければ達成されるであろう、真空圧力の範囲を制限することができる。吸引空洞の通気は、大気へ、洗浄流体経路へ、廃液経路へ、または流体または空気が吸引空洞に入り、吸引空洞内で達成される真空レベルが低下することを可能にする、他の空洞へ、であってもよい。通気は、吸引キャビティ内の真空レベルを解放するとともに、動作中に達成可能な最大真空レベルを低下させることができる。バイパス特徴部2708は、溝の長さ、幅、および/または深さ、ならびに組み込まれた溝の数に応じて、所望の最大圧力値を達成するように、設計することができる。バイパス機能2708の形状は、各逐次的なピストンの後退によって、この真空圧力が生成される速度も制御することができる。
バイパス機能2708は、上述のように受動的に、または能動的に、真空を大気に放出することができる。例えば、バイパス機能2708は、以下でより詳細に説明されるように、ユーザが作動させることができる。バイパス特徴部2708は、達成可能な所望の最大圧力値に対する追加のユーザ制御を提供するために、調整可能および/またはユーザ選択可能な形状を有することができる。一実施では、バイパス特徴部2708は、ポンピングチャンバ2705の壁を通って延びる、小孔とすることができる。穴の直径、長さ、および/または位置は、達成される最大吸引圧力の望ましい制御を達成するように、ユーザによって可変および選択可能であり得る。
いくつかの実施では、装置は、特定の状況、例えば、カプセルバッグが不注意で捕獲された場合、またはレンズ材料が切断管1112の遠位端を閉塞した場合に、有用であるベント機構を組み込むことができる。上述したバイパス機能2708と同様に、通気機構は、ポンピングチャンバ2705の壁を貫通する小孔を含むことができ、これを選択的に露出または覆うことができる。この穴を、ユーザがポンピングチャンバ2705内に蓄積された真空を大気に放出することができるように、装置のユーザインタフェース上のボタンまたは他の入力によって作動可能な可動要素によって覆われ、および/または露出することができる。真空を抜くことで、例えば、カプセルバッグなどの材料を、切断管1112の先端から放出することができる。ベント機構の選択的な起動は、通常は穴を覆っている可動要素を移動させて、穴を大気に露出させる、ボタンを押すことを含むことができる。あるいは、通気機構を選択的に作動させるには、ボタンを押して可動要素を動かし、通常は開いている穴を覆うことで、大気への通気を防ぐことができる。一実施では、ボタンを、本明細書の他の箇所で説明した装置の多段トリガ1180に、結合することができる。一例として、トリガ1180がその中立状態にあり、装置が静止しているとき、真空が排気され、システム内の吸引が消散することができる。トリガ1180が押し下げられて吸引を作動させると、通気を遮断することができる。この例では、装置の先端に吸い込まれたカプセルバッグ(またはルーメンを閉塞しているレンズの一部)を有するユーザは、単にトリガ1180を離してベントし、組織を解放することができる。
通気パージ機構は、切断管1112の先端を通気することに加えて、装置の遠位先端から少量の逆行性流体の流れを、追加的に作り出すことができる。先端部での小さな流体の流れは、バッグやその他の詰まりの原因となる物質を、完全に放出するのに役立つ。この実施では、パージ機構を作動させるボタンは、押下されると少量の流体を洗浄出口から押し進めることができる、押下可能なボタンとすることができる。このように、トリガ1180を解放すると、ポンピングチャンバ2705内に蓄積された真空を排出することができ、パージボタンを押すと、遠位先端部から流体を押し出して、カプセルバッグをさらに押し出すことができる。
図22A~22Bは、切断管1112を介した滑らかで連続的な吸引を提供するように構成された、使い捨ての作業部分1031内に組み込むための吸引ポンプ1014の実施の、透視図および上面図を示す。作業部分1031は、振動する切断管1112を通る滑らかな流れの吸引が望まれる、処置に使用することができる。図22C~22Dは、図22Aの吸引ポンプ1014のカムシャフト405を示す。
吸引ポンプ1014は、対称的な二重チャンバのポンピングマニホールド420と、長手方向軸Aに沿ってマニホールド420を通って長手方向に延在する中央カムシャフト405と、複数のカムフォロア410と、一対の周辺チューブ415とを有する、線形蠕動ポンプとすることができる。ポンピングマニホールド420は、近位マニホールドと遠位マニホールドとの間の作業部1031内に、配置され得る。カムシャフト405は、カムシャフト405の近位端領域で、たとえば、使い捨て部分1031内の回転カムシャフトカプラー2795を介して、駆動軸に結合されることができる。ポンプモータ1115が回転すると、駆動軸がカムシャフト405の回転を駆動し、それによって吸引ポンプ1014に電力を供給する。また、カムシャフト405は、カムシャフト405の遠位端領域で、たとえば回転するカムフォロアを介して、切断管1112に結合されることができる。
二つの管415を、ポンピングマニホールド420の中心線C(図23A参照)の両側に配置することができる。二つの管415は、それぞれが、ポンピングマニホールド420を通って延びるカムシャフト405の長手方向軸Aと平行に配置された、ポンピングマニホールド420を通る長手方向軸T(図22B参照)を形成するように、ポンピングマニホールド420を通って実質的に直線的に延びることができる。二つの管415のうちの第1の管415aは、カムシャフト405の一方の側に配置されることができ、2つの管415のうちの第2の管415bは、カムシャフト405の第2の反対側に配置されることができる。近位流路は、近位マニホールド(図示せず)内の一対の管415と近位端で接続された、2つの流路に分かれる。二つの管415は、ポンピングマニホールド420の遠位で遠位マニホールド(図示せず)に結合することができる。遠位流路は、遠位切断管1112のルーメンと流体連通することができる。
図22C~22Dは、図22A~22Bの吸引ポンプ1014のカムシャフト405を示す。カムシャフト405は、複数のカムフォロア410を、管が順次、段階的な圧縮を経験するように、一対の管415に向かって、または離れて駆動するように時間的に働く複数のローブ状カム425を組み込むことができ、それによって、その流体体積をその流路に沿って押し出すことができる。一対の管415は、カムシャフト405の長手方向の軸A(回転軸)と整列させることができる。カムフォロア410の横方向の動きは、カムシャフト405の長手方向軸Aおよび管415のそれぞれの長手方向軸T(図22B参照)に垂直な、平面内にあることができる。一例として、管415は、ポンピングマニホールドを介して、カムシャフト405の回転軸に空間的に平行に、またはそれに沿って、延在することができる。管415は、カムシャフト405の回転軸に対して実質的に90度の軸に沿って、カムフォロア410によって、圧縮されることができる。例えば、カムフォロア410を、カムシャフト405に対して、水平方向の位置に沿って、または垂直方向の位置に沿って、横方向に駆動することができる。カムフォロア410と管415の相対的な角度は、90度より大きいまたは90度未満とすることができるが、カムフォロア405は、その流体量をその流路に沿って移動させる管の長さに沿って圧縮して転がるローラを使用する従来の蠕動ポンプで生じるように、管415の側壁に沿って軸方向に平行移動しない。
管415のそれぞれは、カムフォロア410によって波状に順次圧縮され得る。圧縮の最大範囲は、管を閉鎖し、管の長さに沿って促される流体の離散的な体積を捕捉し、その結果、管415を通って移動する吸引流体の流れが生じる。従来の蠕動ポンプでは、管の長手方向の軸に沿ってローラまたは他の部品を移動させることで、管を通して流体を送り込むことができる。このような管に沿った直線的な移動は、時間の経過とともに管の側壁に穴や裂け目を生じさせる可能性がある。本明細書で説明する吸引ポンプ1014は、管415の長手方向軸(すなわち、図22Bに示す軸T)に沿った圧縮要素の移動を伴う必要はない。むしろ、各管415の圧縮は、管415の長手方向の軸Tに垂直な平面内にある。この配置により、管の引っ張りや引き伸ばしが回避され、その側壁にはほとんど摩擦が発生しない。言い換えれば、複数のカムフォロアは、2つの管415a,415bの長手方向の軸Tの方向に力を加えない。チャンバの容積は一定に保たれ、ポンプ1014は、管の長さに沿って移動する圧縮に起因し得る、管の故障やポンプ性能のより低いリスクを有する。
図23A~23Dに最もよく示されているように、複数のカムフォロア410のそれぞれは、それぞれのカムローブ425を受け入れるように構成された、内側スロット430を含むことができる。カムローブ425は、カムシャフト405がその長手方向軸線Aを中心に回転すると、内側スロット430に対しておよび内側スロット内において、上下に移動することができる。カムフォロア410は、ポンプマニホールド420の中心線Cに対して、カムローブ425によって、側方に付勢される。図23Aは、中心線Cと整列した1つのカムフォロア410を、示している。カムローブ425は、中心線Cと実質的に整列し、カムフォロア410のスロット430の上端領域に配置された状態で、示されている。カムシャフト405が矢印Aに沿ってその軸Aの周りを第1度回転すると、カムフォロア410は、軸C′に沿って中心線Cから矢印Rの方向に離れるように促され、カムローブ425は、カムフォロア410のスロット430を通って下方に移動する(図23B)。カムシャフト405が矢印Aに沿ってその軸Aの周りをさらに2度回転すると、カムフォロワ410は矢印Lの方向に軸C′に沿って中心線Cに向かって押し戻され、カムローブ425は、カムフォロワ410のスロット430を通ってさらに下方に移動する(図23C)。カムシャフト405が矢印Aに沿ってその軸Aの周りをさらに3度回転すると、カムフォロア410は、カムローブ425がカムフォロア410のスロット430を通ってスロット430の上端領域に向かって戻ってくるように、軸C′に沿って中心線CからL′の方向に向かって促される(図23D)。
カムフォロア410の側方への動きは、切断管と連通する遠位流路内に形成される吸引が、滑らかなまたは実質的に非脈動性の吸引であるように、各管415の漸進的、逐次的な圧縮を作り出すことができる。カムシャフト405の幾何学的形状(例えばピッチ、長さ)だけでなく、カムローブ425およびカムフォロア410の数は、管415の長手方向軸Tに沿った特定のタイミングを達成するために変化し得る。ポンプ1014のカムフォロワ410の数は、例えば、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、最大で約20個のカムフォロワ410まで、変化させることができる。ローブおよびフォロワ410の数が増えるほど、カムローブ425およびカムフォロワ410の数は、完全な滑らかな流れをより近似させることができる。例えば、図22Bに示す吸引ポンプ1014の実施は、10個のカムローブ425および10個のカムフォロア410を含む。吸引ポンプ1014は、それによって、各カムフォロワ410が対向する管415を圧縮するために側方に促されるときに、滑らかな正弦波のような曲線を作り出すことができる。
図24Aは、カムシャフト405が回転を開始すると、最初にどのように、ポンプ1014が起動時にウォームアップ期間を経ることができることを示している。カムフォロア410は、ポンピングマニホールド420内で左右に促されて、一対の管415を順次圧縮し、管415aおよび管415bの流路内の負圧を構築する。管415aを通る流量は、達成される目標流量が遠位流路を通る最小限の脈動性のある流れで実質的に一定となるように、管415bを通る流量からオフセットすることができる。
ポンプ1014は、図22A~22Bの実施形態に示されているよりも、少ないカムフォロア410を含むことができる。そのような実施では、カムシャフト405のタイミングは、よりオフオンタイプのスクエアカーブに近いカーブを作ることができる(図24B参照)。オンオフのスクエアカーブは、例えば、より緩やかな動きを用いて管が圧迫されて閉じられるヘリカル駆動の蠕動ポンプと比較して、より一貫したチャンバ長さ(すなわち、カムフォロアによって閉じられる場所の間のチューブ内の密封容積)を、提供することができる。図22A-22Bに示すポンプの実施のカムローブは、装置全体に対しては円形の経路を辿り、カムフォロワに対しては直線の経路を辿る。カムフォロワは、両側の管を圧縮する。一方向に移動すると、一方の管を圧縮し、反対方向に移動すると、反対側の管を圧縮する。しかし、カムローブは、そのような緩やかな圧縮を伴う螺旋状の経路により、駆動される必要はない。むしろ、カムローブのレイアウトは、各カムローブの間隔が、所望のタイミングを達成するために管415に圧縮を生じさせることができるように、互いに相対的に軸Tに沿って半径方向または長さ方向に、配置されることができる。
再び図23A~23Dに関して、カムフォロア410の形状は、カムシャフト405が回転する際に、カムフォロア410の横方向への移動を提供するだけではない。カムフォロア410の形状は、一対の管415の効率的な圧縮を提供する。各カムフォロワ410は、中心線Cの第1の側のカムフォロワ410の外面に、第1の圧縮ゾーン435を組み込むことができ、中心線Cの第2の反対側のカムフォロワ410の外面に、第2の圧縮ゾーン437を組み込むことができる。第1および第2の圧縮ゾーン435,437の各々は、中心線C′と実質的に整列して配置されることができる。カムフォロワ410が矢印Rに沿って移動すると、第1の圧縮ゾーン435は、管415bを圧縮する(図23B)。カムフォロワ410が矢印L′に沿って移動すると、第2圧縮ゾーン437は、管415aを圧縮する(図23D)。各カムフォロワ410はまた、各圧縮ゾーン435,437に対して、2つの変位ゾーン440,442を含むことができる。管415が、圧縮ゾーン435,437によって圧縮されると、対応する2つの変位ゾーン440,442は、カムフォロワ410の圧縮ゾーン435,437によって圧縮されている、管415の材料を受け取ることができる。
一対の管415は、長手方向軸線Tに沿って直線的に、かつカムシャフト405の長手方向軸線Aと平行に、延びることができる。一対のチューブ415は、ポンピングマニホールドを介して、カムシャフト405の回転軸に略平行に延びる。このように、管415上の圧縮は、カムシャフトの回転平面に対して、水平面に沿った横方向の動きで発生し、この水平面は、長手方向軸A(および軸Tも)に垂直な、平面であることができる。よって、この圧縮は、管の側壁に沿って軸方向に移動することはなく、それにより、管材料の摩耗が少なくなるという利点がある。さらに、一対の直線状の管415の構成は、カムフォロワ410に、追加の横方向の力を提供することができる。例えば、一方の管415aが、カムフォロワ410によって圧縮されているときに、ちょうどカムフォロワ410によって圧縮された対向する管415bが、元の形状に戻るように、バネをかけることができる。このバネの力は、対向するチューブ415の圧縮を、助けることができる。各管415は、カムフォロワ410を圧縮の反対方向に促すことで、相手の圧縮を引き起こすのを助けることができる。
上述したように、カムシャフト405の近位端領域は、たとえば使い捨て部1031のカプラを介して駆動軸に結合することができ、カムシャフト405の遠位端は、切断管1112に結合することができる。したがって、吸引ポンプ1014を駆動する駆動機構は、切断管1112の揺動を駆動することもできる。物理的に結合しているにもかかわらず、ポンプと揺動は、機能的に切り離すことができる。ポンプ1014は、駆動機構によって、最大の流量レベルと完全な吸引力でオンになるように、構成することができる。切断管1112を介して送出される吸引は、ブリード弁によって、制御されることができる。ブリードバルブは、駆動モータが全速力で回転しているにもかかわらず、ポンプ1014の起動時に切断管1112を介して、吸引が行われないように、大気に対して開くことができる。ブリード弁は、トリガ1180の作動時に閉じ始めることができ、切断管1112を通る吸引が、ゆっくりと増加する。トリガ1180が大きく作動するほど、ブリードバルブが完全に閉じた位置に到達して、ルーメンを通して完全な吸引が行われるまで、吸引が大きくなる。この弁は、吸引ポンプ1014の遠位に、切断アセンブリの近位に配置されることができる。
吸引ポンプ1014は、一般に、切断管1112の揺動に必要な回転速度と比較して、吸引を駆動するためのより遅い回転速度を必要とする。例えば、硝子体手術では、毎分最大5000回の切断を達成し、650mmHgまたは25cc/分の体積の真空能力を達成することが、望ましい。器具は、所望の振動速度を実現するために、小型のトランスミッションまたはギアトレインを、組み込むことができる。ギアトレインは、カムシャフト405と切断管1112との間に配置されることができ、管1112の揺動において、クラッチ機構として機能する切断管1112を係合および離脱させるように、構成されることができる。ギアトレインは、切断管の振動速度と吸引ポンプの回転速度との間の固定比を、もたらすことができる。いくつかの実施では、吸引ポンプ1014を起動し、最大速度で動作させることができる。弁は、切断管1112のルーメンを通る吸引の送出を制御することができる。入力部1180は、切断管1112の切断を係合または解除するために、作動させることができる。
カムシャフト405のローブ状のカム425は、管415を順次圧縮し、その発生した吸引圧を眼球内に配置された切断管1112に伝達するように構成された、複数のカムフォロア410を駆動して運動させることができる。複数のカムフォロア410は、カムシャフト405のカムによって駆動されて、長手方向軸に対して実質的に垂直な平面内を移動して、管415を順次圧縮することができる。一例として、管415は、z軸に、または、カムシャフト405の回転中心に、空間的に平行または沿って、延びることができる。管415は、z軸に対して実質的に90度整列した軸に沿って、カムフォロア410によって圧縮されることができる。例えば、カムフォロア410は、カムシャフト405のz軸に対する水平位置またはx軸に沿って、横方向に駆動されることができる。カムフォロア410は、カムシャフト405のz軸に対する垂直方向の位置またはy軸に沿って、駆動されることもできる。カムフォロア410と管415の相対的な角度を、同様に、90度より大きくまたは90度未満とすることができる。しかし、カムフォロア405は、管415の側壁に沿って(すなわち、z軸に沿って)軸方向に平行移動しない。カムフォロア405は、水晶体断片化作業チップまたは硝子体切除用プローブとなり得る、切断管1112の振動を駆動することもできる。
使い捨て部分1031内の蠕動ポンプの構成は様々であり、直線的な蠕動ポンプである必要はない。例えば、蠕動ポンプは、らせん状のデザインまたは馬蹄型の蠕動ポンプとすることができる。
非対称の切削動作と吸引のプロファイル
上述したように、本明細書に記載のハンドピースは、眼球内の材料を切断、吸引、および/または注入するために、最小侵襲的に眼球内に挿入されるように構成された、切断管1112または他の細長いシャフトを含むことができる。細長いシャフトは、組織の断片を捕捉して切断するように構成された側面開口部を有する外側部材を通って延びる、中空の細長い部材を有する硝子体手術様式の切断要素として、構成されることができる。細長いシャフトは、外側部材の有無にかかわらず、可動式の切断管をも含む水晶体超音波乳化吸引(「ファコ」)スタイルのチップとして、構成されることができる。細長いシャフトの振動運動は、本明細書の他の箇所に記載されている圧電駆動システムなどの様々な機構のいずれかを使用して、発生させることができる。従来の水晶体超音波乳化吸引が、角膜内皮細胞などの繊細な目の組織に与える悪影響を回避する方法で、特定の振動運動を作り出すことができる。
従来の水晶体超音波乳化吸引では、主に2つの作用方法を取り入れることができる。1)機械的なジャックハンマリングと、2)キャビテーションである。ジャックハンマリングでは、チップの振動運動によって組織に高速で衝撃を与え、組織をより小さな断片に分解する。キャビテーションは、先端部の高速振動の結果として、気泡の生成も伴う。従来の水晶体超音波乳化吸引におけるチップの後退速度は、液体から溶存ガスが引き出されるので、ガスバブルの形成を引き起こすのに十分な低圧ゾーンを形成するのに十分である。チップが後退から前進に移ると、これらの気泡が崩壊して内破し、非常に高い温度(例えば3000℃)と圧力(例えば10,000atm)が発生する。一般的には、高温・高圧の組み合わせが、組織片の乳化に役立つと考えられている。眼球組織の破壊にキャビテーションが果たす役割については議論の余地があるが、白内障手術の際に従来の水晶体超音波乳化吸引が周囲の眼球組織に及ぼす悪影響の主なドライバとしてキャビテーションが果たす役割については議論の余地がない。従来の水晶体超音波乳化吸引の間の、高温、衝撃波、眼内でのフリーラジカルの生成が、角膜内皮細胞の健康に対して関心ごとなる。
本明細書に記載のハンドピースは、従来の水晶体超音波乳化吸引中のキャビテーションの問題を低減、減衰、または防止する方法で、切断管を長手方向に振動させる駆動機構を含むことができる。使用時には、駆動機構は、後退速度プロファイルで切断管を近位方向に後退させ、伸長速度プロファイルで切断管を遠位方向に前進させる。収縮速度プロファイルは、伸長速度プロファイルと異なることができる。さらに、切断管の移動プロファイルは、真空プロファイルと調整されることができる。例えば、真空のパルスが切断管を通して(すなわち、遠位開口部を通して)適用されている間、切断管は、同時に遠位方向に発射されることができる。パルス状の真空は、本明細書の他の箇所に記載されているように、手持ち部分1030内で内部的に発生させることができ、および/または、ハンドル内で外部的に発生させ、バルブを設けることができる。切断管が治療部位に対して前方および遠位方向に移動するように記載されている場合、切断管の振動も考慮される。切断管は、従来の水晶体超音波乳化吸引機と同様の方法で、振動させることができる。したがって、真空のパルスが適用されている間、切断管を振動させることができ、真空パルスのある段階またはその後、振動と真空のシーケンスを再び開始する前に、システムが休息するように、振動と真空をオフにすることができる。切断管の動きおよび/または振動と、切断管を通して適用される真空との間の調整については、以下でさらに詳しく説明する。
最大先端後退速度は、さもなければ眼球内にキャビテーションが発生するであろう重要な「キャビテーション閾値速度」より低く、保つことができる。平均後退速度は遅く、すなわち、キャビテーション閾値速度より下であるが、平均伸長速度は速く、すなわち、典型的な水晶体超音波乳化吸引チップの平均後退速度に近いか、それより速い。このようにして、機械的なジャックハンマーの利点を達成しつつ、キャビテーションの有害な影響を、完全に回避することができる。
図10Aおよび10Cは、チップの平均速度が、近位後退時と遠位伸長時とで実質的に同じである、水晶体超音波乳化吸引チップの典型的な正弦波運動プロファイルを示す(図10A参照)。引込速度プロファイルRの最大チップ速度は、伸展速度プロファイルEの最大チップ速度と実質的に同じであり、したがって、動作プロファイルは、実質的にオーバーラップする(図10CのVmaxR,Eを参照)。図10Cは、伸長速度プロファイルと後退速度プロファイルが実質的に同じである、動作プロファイルを示している。例えば、0.1mmの振幅を有する40,000Hzのファコマシンは、時間T1が約0.0125msである約12.6m/秒のVmaxを有し得る。図10Bは、後退速度プロファイルの平均チップ速度と伸長速度プロファイルの平均チップ速度とが実質的に異なり、振動切削管の全体的な非対称運動プロファイルを提供することができる、略非正弦波の運動プロファイルを有する振動切削管1112を示す。揺動切削チップ1112は、伸長速度プロファイルEの最大チップ速度(VmaxE)よりも、実質的に低い後退速度プロファイルRの最大チップ速度(VmaxR)を有しており、したがって、動作プロファイルは、実質的に重ならない(図10D参照)。図10Dは、時刻T2で完全な引っ込みが完了するように、VmaxRが実質的に低くてもよい、提供される動作プロファイルを示している。したがって、本装置は、より低いVavgを有してもよい。
図10E~10Fは、本明細書で考慮される、追加の非対称運動プロファイルを示す。伸長速度Eは、圧電駆動装置が切断管1112をそのストローク限界に達するまで前進させ、引っ込められる前にゼロに下がるので、VmaxEまで直線的に増加することができる。切削管1112が後退すると、後退速度RはVmaxRまで増加し、ここで、速度プロファイルRは、プラトーを形成することができ、その間、後退速度はほぼ一定である。引き込み段階は、延長段階を完了するのにかかった時間T1よりも長い時間T2で、完了する。伸展相と後退相の間には、ドエル(dwell)またはポーズ(pause)期間が存在し得る。VmaxEは、従来のファコマシンとほぼ同じにすることができる(例えば、約8~12メートル/秒の間)。VmaxRは、従来のファコマシンよりもはるかに低くすることができる(例えば、約0.02メートル/秒未満)。伸長および収縮の速度は変化することができ、多数の非正弦波のチップ動作プロファイルのいずれかが本明細書で考慮される、ことを理解すべきである。いくつかの実施では、VmaxEは、約2メートル/秒から50メートル/秒の間であり、VmaxRは、約0.001メートル/秒から2メートル/秒の間であり得る。いくつかの実施では、本明細書の他の箇所に記載されているように、超音波未満の周波数で、チップ速度は、少なくとも3メートル/秒とすることができる。
可動式切削管の速度プロファイルおよび動作プロファイルは、切削管の遠位先端部の動きが、圧電結晶への供給電圧の周波数およびそれが励起するシステムの共振に対応する正弦波パターンで振動するように、略正弦波であることができる。そのため、遠位先端の速度も、動作プロファイルの微分値として、正弦波状に振動する。図10Gは、切削管1112の遠位先端の非正弦波状の移動(下パネル)と、その伸長および後退の速度プロファイル(上パネル)との相対的な関係の実施を示す。速度プロファイルおよび対応する動作プロファイルの両方が、非正弦波であることが示されている。遠位先端部は、伸長サイクルと後退サイクルとの間にドエル時間を有することができる。tとtの間に、遠位先端部は、正弦波または他の任意のプロファイルである、速度プロファイルで前方に延びることができる。tにおいて、遠位先端部は、tとtとの間のドエル期間に一時停止することができる。ドエル期間は、約0.050ミリ秒、または約0.001~0.025ミリ秒の間である。tにおいて、遠位先端部は、正弦曲線に従うこともできる、速度プロファイルで後退することができる。遠位先端部の動きは、最も伸長した位置で、ドエルを有する正弦波に似ている。
例えば図10Gに示すような非正弦波パターンは、延長中の切断管1112の動きによって変位した眼球内の流体が、切断管1112の後退が始まる前に、ドエル時間によって、運動量がゼロの状態に戻ることができるため、キャビテーションの可能性を低減することができる。切断管の動きの正弦波パターンは、流体を遠位先端から遠ざけ、その後、流体がまだ遠位先端から離れて移動している可能性がある間にすぐに引っ込み、それにより、遠位先端に対する流体の相対速度に起因するキャビテーションの可能性を高める。遠位先端部に対する流体の相対速度は、遠位先端部自体が後退し始める間に、眼球の流体が、勢いによって先端部から離れていく場合、より高くなる。ドエル期間は、遠位先端部が後退し始める前に、変位している流体が、ゼロの運動量またはゼロの速度の状態に向かって戻ることを、可能にすることができる。この実施では、伸長速度プロファイルおよび後退速度プロファイルは、類似または同一であってもよいが、遠位先端部の全体的な速度プロファイルおよび動きは、非正弦波である。本明細書では、他の実施が考慮されている。例えば、切断管1112は、典型的な正弦波パターンがそうであるよりも、完全に伸びた位置に近づくにつれて、より徐々に減速することができる。切断管1112が後退すると、プロファイルは、より対称的な経路をたどる。任意の数の他の非正弦波パターンが考えられる。
本明細書で使用する「非正弦波」という用語は、単純な正弦波パターンの振動運動に従わない運動または速度プロファイルとして定義できる、ことを理解すべきである。単純な正弦波は、単一の周波数、単一の位相シフト、および単一の振幅によって、定義することができる。特定の複雑なプロファイルは、正弦波を加算または減算することで、生成され得る。しかし、これらの複雑なプロファイルは、その加算または減算が、単純で、単一の正弦波パターンに従わないため、非正弦波とみなされることもある。本明細書では、非正弦波の切断管の動きを伸縮と呼んでいるが、側面から側面へのねじりの動きも考慮されている。
駆動機構は、引き込み速度プロファイルで近位方向に切断管1112を引き込み、引き込み速度プロファイルが伸長速度プロファイルと異なるような、伸長速度プロファイルで遠位方向に切断管1112を前進させることができる。引込速度プロファイルからの切断管の平均引込速度は、伸長速度プロファイルからの切断管の平均伸長速度よりも、低くすることができる。したがって、切断管1112に動作可能に結合された駆動機構は、切断管1112を非対称的に振動させるように構成される。伸長速度プロファイルEは、VmaxEを含むことができ、収縮速度プロファイルRは、VmaxRがVmaxEよりも小さいVmaxRを含むことができる。切断管1112のVmaxRは、一般に、キャビテーション気泡が目に発生するであろう、閾値速度より下に保たれる。本開示を任意の特定の閾値速度に限定することなく、当業者であれば、キャビテーションが発生する理論的な後退速度は、一般に約5メートル/秒である、ことを理解する。このように、切断管1112のVmaxRは、約5メートル/秒より下に維持されてもよい。
キャビテーションの防止は、切断管1112の純粋な正弦波/共振振動運動の場合にも、達成できる、ことを理解すべきである。正弦波共振振動は、水晶体組織を破壊するのに十分な速度であるが、後退する際にキャビテーションを回避するのに十分に遅い。例えば、振動の周波数を下げたり、ストローク距離を短くしたりすることができる。一実施では、切断管1112の振幅は0.016インチまたは約0.4mmであり、周波数は正弦波/共振振動運動で3,900Hzである。この構成におけるVmaxR/Eは、水晶体組織を破壊するのに十分な速さであり、キャビテーションを回避するのに十分な遅さである、5m/sより下に保ってもよい。VmaxR/Eは、少なくとも約3m/sとすることができるが、サブ超音波の周波数範囲にとどまる。
従来の水晶体超音波乳化吸引システムにより駆動される切削管の振動運動は、運動中の通常の損失(例えば、摩擦、負荷や他の環境要因下での材料の圧縮のばらつき)により、ある程度のばらつきがある場合がある。この変動性は、収縮および伸展中に達成される最大速度および平均速度に影響を与える可能性があり、収縮速度プロファイルおよび伸展速度プロファイルは、同一ではなく、または完全な正弦波ではない。しかし、部品の動作中の通常の当該変動は、意図的に、発生することを設計またはデザインされていない(すなわち、メモリに格納されたプログラム命令に従って動作する制御プロセッサ、またはサイクルの段階に応じて異なる速度を達成するように設計された制御プロセッサと動作可能な通信を行うハードウェア)。したがって、運動中の速度の通常の変動は、非対称な運動プロファイルに寄与したり、その結果として生じるとは、考えられない。本明細書に記載されている非対称動作プロファイルは、各サイクリング中に実質的に再現可能であることを意図して、意識的に設計またはデザインされた動作プロファイルであり、単に偶然の変動によるものではない。
本明細書の他の箇所で説明したように、ハンドピース1030の吸引ポンプ1014は、不連続な負圧のパルスを提供するように、構成されることができる。ローラまたはピストンの動きは、細長い切断管1112の動きの段階に調整またはリンクすることができる、真空パルスを作り出す。
例えば、吸引のパルスは、切断管1112が遠位方向に移動する際の伸長の少なくとも一部の間、および/または、切断管1112が近位方向に移動する際の後退の少なくとも一部の間、切断管1112のルーメン1110を介して引き出され得る。図11Aは、ポンプ1014が複数のピストンを有するピストンポンプである場合に、切断管1112のルーメン1110の遠位端領域を介して印加される、脈動性真空の経時的な真空プロファイルの実施を示す。複数のピストンは、それぞれのポンプ室内で順次移動するように構成されていて、真空度が増加する期間と、真空度が減少する期間とが交互に繰り返される。脈動吸引は、たとえば、蠕動ポンプなどの他のポンプ構成や他のポンプ構成によって、実現可能である、ことを理解されたい。いくつかの実施では、真空の増加は、真空プロファイルを提供する真空の減少よりも速く、発生し得る。切断管1112のルーメン1110を介して適用される脈動性真空プロファイルは、負圧の期間の少なくとも一部が、動きのある位相の間に適用されるように、切断を行う切断管1112の動きのプロファイルと同期させることができる。図11B-11Dは、切断管1112を通して適用される負圧の期間(ハッチングされた線)に対する、切断管1112の動き(実線)を示す。負圧の期間(すなわち、真空パルス)は、切断管1112の前進ストロークまたは遠位延伸Eの前、切断管1112の前進ストロークまたは遠位延伸Eの少なくとも一部の間、遠位延伸Eの後で近位後退Rの前のドエル時間、および/または、切断管1112の近位後退Rの少なくとも一部の間に、発生することができる。例えば、図11Bは、真空圧力の第1のパルスが、切断管1112の延長Eの間に発生するとともに、延長Eの後でかつ後退Rの前のドエル時間を示している。真空圧力の第1のパルスは、後退R段階の間に終了し、真空の第2のパルスは、同じ後退段階が終了する前に開始して終了する。図11Cは、真空圧の第1のパルスが、切断管1112の延長Eの間に始まり、切断管1112の後退R相の間に維持されるとともに、切断管の第2の延長Eの間に維持される、別の実施を示す。図11Bは、チップ移動の約2倍の周波数を有する真空パルスを示しており、図11Cおよびまた図11Fは、真空パルスの約2倍の周波数を有するチップ移動を示している。図11Bおよび図11Cの両方は、延長Eおよび後退Rの一部の間に発生する、真空パルスを示している。図11Dは、切断管の動きと負圧の適用との間の調整についての、別の実施を示している。切断管の動作プロファイル(実線)は、単一の台形の真空パルス(ハッチングされた線)に対応する必要はない。むしろ、切断管の動きは、1つの真空パルスの間に、複数の伸長Eおよび収縮R(または振動)を、可能にすることができる。図11Dおよび11Fは、真空パルスが開始された後に、切断管またはチップの振動の動きが開始することができる、ことを示している。切削管は、真空の各パルスに対して、複数の伸長および収縮を受けることができる。図11Fは、真空の各パルスに対する、切断管の伸長および収縮の2サイクルを示している。切断管は、真空パルスごとのヒットの比率が、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、10:1、20:1、25:1、30:1、40:1、45:1、50:1などとなるように、真空の各パルスごとに、複数回(1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、または50回)伸縮することができる。切削管またはチップの振動は、真空パルスが開始される前に、開始することもできる(図11C参照)。 ハンドピースは、レンズを分解するために真空パルスだけを使用するように、切断管の動きを全く伴わずに、真空パルスを印加することができる、ことを理解すべきである。真空パルスは、約1真空サイクル/秒から約100まで、または約5から約50まで、または約10から約25までの真空サイクル/秒、およびその間の任意の範囲または真空サイクル/秒の量で、周波数を変化させることができる。
真空のパルスがゼロに戻ると、切断管の動きやチップの振動を、止めることができる。その後、システムは、次のシーケンスが始まる前の一定期間、動きと真空との両方のための休息期間に入ることができる。真空の単一パルス内での切断管1112の伸長および収縮の頻度は、変化し得る。例えば、切断管1112は、真空の各パルスに対して、約10、15、20、25、30、35、40、45、50、55までの、1、2、3、4、5、またはそれより多い伸展/収縮運動を、受けることができる。ある実施では、引き込みの速度は伸長の速度の半分である。言い換えれば、同じ距離を移動するのに、引き込み時間は、引き伸ばし時間の2倍かかる。この構成の周波数は、引き込み速度が伸長速度と同じである構成の周波数よりも、1/3小さくなる。例えば、40kHz、0.1mmのファコシステムの場合、27kHzの周波数を有する。
切断管1112の振動の周波数は、異なる振幅および速度閾値で、変化することができる。振幅は、0.005mmから約1.0mmの間、より好ましくは0.05mmから約0.1mmの間、とすることができる。揺動の周波数は、30,000Hz未満、25,000Hz未満、20,000Hz未満、15,000Hz未満、または10,000Hz未満で、約0.5Hz以下、約1Hz以下、約2Hz以下、約5Hz以下、約10Hz以下、約25Hz以下、約50Hz以下、約100Hz以下、約250Hz以下、または約500Hz以下とすることができる。切削管の振動数は、約0.5Hz~約30,000Hz、または約1Hz~約5000Hz、または約2Hz~約2000Hzとすることができる。
本明細書の他の箇所で述べたように、真空パルスは、切断管1112を通して適用されてもよい。真空パルスと切断管1112の動きとの相対的な調整は、変化し得る。真空のパルスは、切断管1112の伸長の少なくとも一部の間に、適用されてもよい。真空のパルスは、切断管1112の後退の少なくとも一部分の間に、適用されてもよい。真空のパルスは、切断管1112の伸長および後退の両方の少なくとも一部の間に、適用されてもよい。いくつかの実施では、真空のパルスは、切断管1112の伸長前に始まり、伸長中に維持されてもよい。真空のパルスは、切断管1112の伸長開始後に、開始してもよい。単一の真空のパルスは、複数の伸長および収縮の間に、適用されてもよい。例えば、真空は、切断管1112の少なくとも約1振動、少なくとも約2振動、少なくとも約5振動、少なくとも約10振動、少なくとも約20振動、少なくとも約30振動、少なくとも約40振動、少なくとも約50振動、少なくとも約100振動の間、切断管1112の約500振動まで、切断管1112を介して連続的に適用されてもよい。発振周波数が約25kHzの場合の真空パルスの長さは、少なくとも約2msから約25msまでとすることができる。一例として、切断管1112は、切断管1112の振動周波数が約2000Hzとなるような、25ms続く単一の真空パルスの間に、50回振動することができる。
いくつかの実施では、吸引ポンプ1014は、複数のピストンを有するピストンポンプである。複数のピストンの運動は、脈動性の不連続な吸引を、提供することができる。複数のピストンの後退期間は、(動きの間に負圧のスパイクがあってもなくても)滑らかな連続的な吸引を提供する方法で、重なってもよい。図11Eは、吸引ポンプ1014が複数のピストンを有するピストンポンプである場合の、切断管1112を介して印加される負圧の期間(ハッチングされた線)に対する、切断管1112の動き(実線)を示す。第1のピストンを後退は、真空の第1のパルスを生成することができ、第2のピストンを後退は、第1のパルスと重なる真空の第2のパルスを生成することができる。第3のピストンを後退は、第2の真空パルスと重なる第3の真空パルスが発生する、など。その結果、切断管の伸長時と収縮時の両方で、実質的に連続した真空圧が発生することになる。パルスが重なっている期間に適用される真空は、パルスが大幅に重ならないパルス状の真空の実施に比べて、減少した最大真空を有するが、その必要はない。
いくつかの実施では、吸引ポンプ1014は、1つ以上のローラを有する、蠕動ポンプである。図11Gは、ポンプ1014が1つ以上のローラを有する蠕動ポンプである場合に、切断管1112のルーメン1110の遠位端領域を介して印加される脈動性真空の、経時的な真空プロファイルの実施を示す。
任意の数の様々な相対周波数が考慮されており、これらは相対的な速度プロファイルおよび真空プロファイルのいくつかの例を示したものである、ことを理解すべきである。
制御ユニット
再び図3-4に関して、ハンドピース1030は、水晶体超音波乳化吸引システム1010の一部であるか、または水晶体超音波乳化吸引システム1010に結合されて、洗浄および吸引のサポート、ならびにハンドピース1030内の切断管駆動機構および吸引ポンプ1014のための電力を提供することができる。しかしながら、ハンドピース1030が、水晶体超音波乳化吸引システム1010とは独立して、使用されることができる、ことを理解すべきである。上述したように、システム1010は、制御ユニット1012を含むことができ、この制御ユニットは、超音波電源1016と、ポンプコントローラ1020および超音波電力レベルコントローラ1022に制御出力を提供するマイクロプロセッサ1018とを、含むことができる。
ハンドピース1030は、システム1010の超音波電源1016に結合された、ソケットに差し込まれることができる。ハンドピース1030の再使用可能部分1033の近位端は、ポンプモータ1115と同様に、圧電スタック1120に電力を供給するように構成された、電力コード1160を含むことができる。ポンプモータ1115のための電力は、DC電力とすることができ、一方、圧電スタック1120のための電力は、従来の水晶体超音波乳化吸引システムと同様の超音波電力とすることができる。
システム1010の制御ユニット1012は、外部コンピューティング装置および/またはハンドピース1030を介してなど、リモートで制御、調整、および/またはプログラムされることができる。システム1010の制御ユニット1012は、1以上の入力部を介して、直接制御、調整、および/またはプログラムされることもできる。システム1010の入力部は、1以上のトリガ、ボタン、スライダ、ダイヤル、キーパッド、スイッチ、タッチスクリーン、フットペダル、またはシステム1010の応答を活性化、修正、またはそうでないならで引き起こすために、後退、押下、圧迫、スライド、タップ、またはその他の方法で作動させることができるその他の入力部を含むことができる。いくつかの実施では、1以上の入力部は、システム1010の1以上のコンポーネントを制御、調整、および/またはプログラムするための、音声コマンドを受信するように構成されたマイクロフォン、ならびに、スマートフォンまたはタブレットアプリケーションなど、システム1010と動作可能な通信を行う周辺デバイスを含む。
ハンドピース1030およびシステム1010の1以上の側面は、ユーザによってプログラムされることができる。例えば、駆動機構の1以上の側面は、切断管1112の移動距離、切断管1112の振動周波数、最大伸長速度(VmaxE)、最小伸長速度(VminE)、最大後退速度(VmaxR)、最小後退速度(VminR)、平均伸長速度(VavgE)、平均後退速度(VavgR)、または運動プロファイルの他の側面を含むが、これらに限定されない、切断管1112の運動を制御するために、ユーザによってプログラムされることができる。いくつかの実施では、切断管1112が各サイクルで移動する距離は、その振動の振幅および/または周波数が範囲内で選択可能であるように、調整可能にプログラムされることができる。振幅の範囲は、0.005mmから約0.4mmまでとすることができる。周波数の範囲は、約0.5Hz~約5000Hzの範囲、または約2Hz~約2000Hzの範囲とすることができる。発振周波数は、超音波未満、例えば、約20,000Hz未満、または超音波範囲内(例えば、約20,000Hz、約120,000Hzまで、ギガヘルツの範囲まで)とすることができる。システム1010(および/またはハンドピース1030)は、入力部の作動時に特定の動作に制限を設けるように、プログラムされることができる。例えば、駆動機構は、入力部の作動時に最小および/または最大を有するようにプログラムされることができ、または、流体の注入および吸引の場合には、装置は、入力の作動時に最小および/または最大の流体圧力を有するようにプログラムされることができる。このように、本明細書に記載されている装置は、ユーザにより調整可能な入力と、入力の作動時に装置の1以上の側面に影響を与える事前にプログラムされた命令とを使用して、プログラムされることができます。
上述したように、システム1010は、ハンドピース1030内の吸引ポンプ1014に加えて、制御ユニット1012内に遠隔吸引ポンプを、追加で含むことができる。ハンドピース1030内に組み込まれた吸引ポンプ1014は、比較的高い圧力のポンプとすることができる。遠隔吸引ポンプは、廃棄物容器1044に向かって、吸引ライン1038内の流体移動を提供することができる、制御ユニット1012内の蠕動ポンプのような、低圧ポンプであり得る。除去吸引ポンプは、吸引ライン1038を直接受け入れて、流体を廃棄物容器1044内に向けるように、構成されることができる。例えば、遠隔吸引ポンプは、その周囲にローラを有する回転ポンプヘッドを含むことができる。ポンプヘッドが回転すると、ローラが吸引ライン1038を再び押して、吸引ライン1038内で流体がある方向(すなわち、廃棄物容器1044に向かって)に流れるようにする。遠隔吸引ポンプは、統合された廃棄物容器1044を有するポンプカートリッジを、受け入れることもできる。ハンドピース1030内の吸引ポンプ1014は、処置の特定の部分、例えば、レンズ材料の切断中に、使用されることができ、制御ユニット1012内の遠隔吸引ポンプは、切断が完了した後に、眼内に残っている小粒子の清掃のために、使用されることができる。遠隔吸引ポンプは、システム1010上の入力部によって、および/または、ハンドピース1030の作動時など、手動で作動させることができる。
内部吸引ポンプ1014(および任意の遠隔吸引ポンプ)の1つ以上の態様は、吸引の流量、最小真空圧、最大真空圧、真空パルスの周波数、または真空プロファイルの他の態様を含むが、これらに限定されない、切断管1112の遠位端領域で適用される、真空を制御するために、ユーザによってプログラムされることができる。いくつかの実施では、吸引の流量は、約5~100ml/分の間の範囲内で調整可能にプログラムされ得る。
本明細書に記載のハンドピースは、ハンドピース1030に流体結合された洗浄流体源1032から、洗浄ライン1034を介して、作業現場に、洗浄を提供するように構成されている。眼科手術のための従来の洗浄容器は、それぞれ250mLから約500mLの間であることができ、その結果、眼球への送達に利用可能な洗浄流体の容積が比較的大きくなる。本明細書に記載されたハンドピース1030を用いた処置中に使用される必要な洗浄流体の量、したがって洗浄流体源1032のサイズは、従来のシステムと比較して、劇的に減少させることができる。上述したように、ハンドピース1030は、遠位切断チップの近くに配置された吸引ポンプ1014を有し、例えば、蠕動ポンプまたはローラーポンプ、スクロールポンプ、ピストンポンプなどであり、脈動真空プロファイルを作成するように構成されている。流体を吸引するためのパルス状の真空の強さは、パルスを組み込んでいない従来のシステムで適用される真空よりも、はるかに強いかもしれない。非常に強く、非常に短いパルスは、レンズ状組織を除去するのに十分であり、したがって、比較的少量の流体しか必要としない。前房から吸引される液体に対するレンズ組織の割合は、本明細書に記載されているハンドヘルド装置では、現在使用されている他の装置および方法よりも、高い可能性がある。また、本明細書に記載されている装置を使用して送出される流体量は、装置の起動時にのみ洗浄が行われるため、既知のシステムと比較して、大幅に低減することができる。本明細書に記載されている装置を使用した処置に必要な洗浄液の総量は、従来のシステムと比較して著しく少ない(例えば、約10mLと少ない)。いくつかの実施では、吸引は、ハンドヘルド器具内に配置された真空源(すなわち、ハンドピース1030内に統合されたポンプ1014)によって、提供される。吸引は、現在使用されている装置および方法よりも、より細かい制御で作動させることができる。例えば、ハンドピース1030は、従来のほとんどの水晶体超音波乳化吸引機で使用されるフットペダルよりも、より便利でより簡単な方法で、外科医が、短時間に装置を容易に作動させることができる、指制御を使用することができる。さらに、真空源をハンドピース1030内に配置することができるので、真空源が数フィート離れたコンソール内に配置され、管で接続されている、他の装置におけるよりも、外科医が装置をオンおよびオフに作動させるために、大幅により速い応答時間としてもよい。ハンドピース1030は、比較的少ないサージ量を有しており、したがって、装置のオン/オフを循環させることは、最小限のデメリットを有する。これらの特徴により、外科医がレンズ状組織を除去する準備ができたときに、ハンドピース1030を短時間だけ作動させることができる。これは、除去される洗浄液が全体的に少なくなり、したがって、送出される必要のある洗浄液が少なくなることに寄与する。
人間の水晶体の体積は、約0.10 mL~0.15 mLである。本明細書に記載されている装置を使用した処置に必要な総洗浄液量は、一般的に250mL未満であり、例えば、約10mL、25mL、50mL、75mL、100mL、125mL、150mL、200mLである。一般的に、本明細書に記載されている装置では、処置に必要な洗浄液量とレンズ液量との比率は、約50:1、75:1、100:1、150:1、200:1、最大で約2000:1の間で、非常に低く保たれる。一例として、10mLのBSSを使用すると、約100:1の比率になる。対照的に、250mLのBSSを使用すると、洗浄液とレンズ状組織の比率が約2500:1になる。
洗浄源1032は、より従来のシステムの静脈(IV)ポールの典型的な1以上の特徴を含む、システム1010のポールアセンブリから吊り下げられることができる。ポールアセンブリは、洗浄源1032を吊り下げる1以上のハンガーの高さを調整できるように、ベースに対して移動可能に構成された伸縮ポールを、含むことができる。洗浄源1032の高さは、洗浄流体ライン1034内に、適切な流体圧力を作り出すように、計算されることができる。ポールアセンブリは、洗浄源1032の高さを調整することによって、洗浄流体圧力を変更し、それに対応して、洗浄流体ライン1034内の流体の流量を変更するように構成された、1以上のボタン、レバー、またはフットペダルを、組み込むことができる。洗浄源1032の高さを、手動でおよび/または動力調整を介して、調整することができる。例えば、ポールアセンブリは、ベースに対して伸縮ポールを移動させるように構成された、電動システムを含むことができる。伸縮ポールの調整を、処置中の流体の必要性に応じて、制御ユニット1012による動力自動調整とすることができる。洗浄流体源1032は、ポールアセンブリ上のハンガーと、源1032から洗浄流体ライン1034を通る流れを制御するように構成された1以上の弁とによって、患者のレベルよりも上に吊り下げられることができる。1以上の弁は、洗浄流体ライン1034をしっかりと挟むように構成されたピンチ弁またはピンチクランプを含むことができ、それによって、ハンドピース1030に向かう流体の流れを防止するか、または、弁の開放時に洗浄源1032からの流体の流れを可能にすることができる。弁は、手動弁とすることができ、または制御ユニット1012による入力に応じて作動させることができる。
洗浄流体源1032は、IVポールから吊り下げる必要はない、ことを理解すべきである。 洗浄流体源1032の体積は、手術部位の近くに置くことができるように、十分小さいサイズにすることができる。例えば、洗浄流体を、重力やIVポールからの吊り下げを必要とせずに、洗浄流を提供することができる、シリンジタイプの容器や折り畳み可能なバッグなどの、小型容器から供給することができる。容器は、短い洗浄ラインの長さで、ハンドピース1030に流体的に結合されることができる。容器は、ハンドピース1030の使用中に、ユーザの手首または腕(例えば、リストバンドまたはアームバンドを介して)、または、患者の滅菌ドレープに、配置することができる。実施では、洗浄流体源1032は、250mL未満、例えば、約25mLから約100mLの間、または10mL程度の小ささから約100mLまで、の体積に限定されることができる。
眼の術野に入る流体と出る流体の相対量は、好ましくは、眼の前房が崩壊しないように、バランスをとる。洗浄流体源1032は、ハンドピース1030内の吸引ポンプ1014によって提供される、真空レベルに応じて変化しない、洗浄流体の一定圧力を提供することができる。ピーク真空の間に眼から出る吸引流量は、眼に入る洗浄流量よりも高くなり得、その結果、眼内の圧力が瞬間的に低くなる。この低圧状況を回避するために、洗浄流体の圧力源を、その公称流量がピーク真空パルスにおける最大吸引流量よりも高くなるように、上昇させることができる。しかしながら、真空が適用されていない処置の間、眼内の圧力が設定量よりも低いままであるように、洗浄流体源の圧力を、より低く保つことが好ましい。あるいは、ハンドピース1030は、本明細書の他の箇所に記載されているように、遠位先端付近のハンドピース1030内の洗浄流体リザーバからのように、洗浄流体の迅速な突進または不連続パルスを眼内に供給することができる、機構を組み込むことができる。洗浄流体の各パルスは、吸引流量が最大であるときの負圧の各パルスの間に発生するように、タイミングを合わせることができる。眼球内の流体のバランスは、より一貫性を保つことができ、ピーク真空点の間の眼球内の圧力の低下は、最小限に抑えられる。
本明細書に記載されている主題の側面は、デジタル電子回路、集積回路、特別に設計されたASIC(特定用途向け集積回路)、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、および/または、それらの組み合わせで、実現することができる。これらの様々な実施は、特殊用途または汎用用途の、少なくとも1つのプログラマブルプロセッサを含む、プログラマブルシステム上で実行可能および/または解釈可能な1以上のコンピュータプログラムでの実装を、含まれてもよい。このプロセッサは、信号、データ、および命令を、ストレージシステム、少なくとも1つの入力デバイス、および少なくとも1つの出力デバイスから受信し、信号、データ、および命令をストレージシステム、少なくとも1つの入力デバイス、および少なくとも1つの出力デバイスに送信するように、結合される。
これらのコンピュータプログラム(プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとも呼ばれる)は、プログラマブルなプロセッサのための機械命令を含み、高レベルの手続き型および/またはオブジェクト指向のプログラミング言語、および/またはアセンブリ/マシン言語で、実装されてもよい。ここで使用されているように、「機械可読媒体」という用語は、機械命令および/またはデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される、任意のコンピュータプログラム製品、装置、および/またはデバイス(例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラマブルロジックデバイス(PLD))を指し、機械可読信号として機械命令を受信する機械可読媒体も含む。「機械読み取り可能な信号」という用語は、機械の命令および/またはデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される、あらゆる信号を指す。
様々な実施において、説明は、図を参照してなされている。しかし、特定の実施は、これらの具体的な詳細の1以上を伴わずに、または他の既知の方法および構成と組み合わせて、実施されてもよい。当該説明において、実施の十分な理解を提供するために、具体的な構成、寸法、プロセスなど、多数の具体的な詳細が説明されている。他の例では、よく知られたプロセスおよび製造技術は、説明を不必要に不明瞭にしないために、特に詳細には記載されなかった。本明細書では、「一つの実施形態」、「ある一つの(an)実施形態」、「一つの実施」、「ある一つの(an)実施」などと記載されているが、これは、記載されている特定の特徴、構造、構成、または特性が、少なくとも1つの実施形態または実施に含まれることを意味する。したがって、本明細書の様々な場所で「1つの実施形態」、「ある1つの実施態様」、「1つの実施」、「ある1つの実施態様」などの表現が出てくることは、必ずしも同じ実施形態または実施を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、構成、または特性は、1以上の実装において、任意の適切な方法で組み合わせることができる。
本説明全体での相対的な用語の使用は、相対的な位置または方向を示すかもしれない。例えば、「遠位」は、基準点から離れた、第1の方向を示すかもしれない。同様に、「近位」は、第1の方向とは反対の第2の方向の位置を示すかもしれない。しかし、そのような用語は、相対的な参照枠を確立するために提供されるものであり、アンカーリングデリバリーシステムの使用または配向を、様々な実施に記載された特定の構成に限定することを、意図するものではない。
本明細書には多くの具体的な内容が含まれていますが、これらは、特許請求される内容の範囲または特許請求される可能性のある内容に対する制限として、解釈されるべきではなく、むしろ特定の実施形態に特有の特徴の説明として、解釈されるべきです。別々の実施形態の文脈で本明細書に記載されている特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈で説明されている様々な特徴は、複数の実施形態において別々に、または任意の適切なサブコンビネーションで実施することもできる。さらに、特徴は、特定の組み合わせで作用するものとして上記で説明され、さらに最初にそのようにクレームされることがあるが、クレームされた組み合わせから1つ以上の特徴を、場合によっては組み合わせから抜粋することができ、クレームされた組み合わせは、サブ組み合わせまたはサブ組み合わせの変形に向けられることがある。同様に、図面には操作が特定の順序で描かれているが、これは、望ましい結果を得るために、そのような操作が示された特定の順序で実行されること、または順次実行されること、または図示された操作がすべて実行されることを要求していると、理解すべきではない。いくつかの例と実施のみが、開示されている。開示されている内容に基づいて、説明されている実施例および実施、ならびに他の実施の、変形、修正、および強化を行うことができる。
上記の説明および特許請求の範囲では、「少なくとも1つの」または「1つ以上の」などの語句が、要素または特徴の連結リストに続いて、出現することがある。「および/または」という言葉は、2つ以上の要素または特徴のリストの中に現れることがある。使用されている文脈によって暗黙的または明示的に矛盾しない限り、このようなフレーズは、リストされた要素または特徴のいずれかを個別に意味するか、または、列挙された要素または特徴のいずれかを、他の列挙された要素または特徴のいずれかと、組み合わせて意味することが意図されている。例えば、「AおよびBの少なくとも一つ」、「AおよびBの1以上」、「Aおよび/またはB」、というフレーズは、それぞれ 「A単独、B単独、AとBと一緒」 を意味するように意図されている。3つ以上の項目を含むリストについても、同様の解釈が意図されている。例えば、「A、B、およびCの少なくとも一つ」、「A、B、およびCの1以上」、「A、B、および/またはC」、」というフレーズは、それぞれ 「A単独、B単独、C単独、AとBと一緒、AとCと一緒、BとCと一緒、またはAとBとCと一緒」を意味することを、意図している。
上記および特許請求の範囲での「に基づく」という用語の使用は、「少なくとも部分的に基づく」という意味を意図しており、言及されていない特徴や要素も許容される。

Claims (15)

  1. 眼からレンズ材料を抽出する装置(1030)であって、
    近位の再使用可能な部分(1033)に、解放可能に結合可能な、遠位の使い捨て部分(1031)と、
    前記眼の外側に残るように構成された、前記近位の再使用可能な部分とを、備えており、
    前記遠位の使い捨て部分(1031)は、
    断チップと、内ルーメン(1110)とを含み、前記眼の前房を通ってカプセルバッグまで延びるように、サイズ化および構成された、切断管(1112)と、
    前記遠位の使い捨て部分内に収容され、前記切断管の前記内ルーメンに流体的に結合された、吸引ポンプ(1014)と、
    前記切断管を振動させるように構成された、切断管駆動機構とを、備えており、
    使用時に、前記装置が、前記内ルーメンに、材料を吸引するように構成されており、
    前記近位の再使用可能な部分は、
    前記吸引ポンプを駆動するように構成された、吸引ポンプモータ(1115)と、
    前記吸引ポンプモータを前記吸引ポンプに、解除操作可能に結合する、カプラとを、備え
    前記吸引ポンプは、
    対称的な二重チャンバのポンプマニホールド(420)を通って、長手方向に延びる中央カムシャフト(405)を含む、線形蠕動ポンプであり、
    前記中央カムシャフトは、
    前記遠位の使い捨て部分の長手方向の軸と、同軸に整列した、回転軸を有する、
    装置。
  2. 前記吸引ポンプモータは、
    前記中央カムシャフトを回転させる、
    請求項に記載の装置。
  3. 前記線形蠕動ポンプは、
    前記ポンプマニホールド(420)を通って延びる、2つの管(415)をさらに備え、
    前記2つの管の各々は、
    前記中央カムシャフトの回転軸と平行に配置された、長手方向の軸を備える、
    請求項に記載の装置。
  4. 前記2つの管の第1の管は、
    前記中央カムシャフトの一方側に配置され、
    前記2つの管の第2の管は、
    前記中央カムシャフトの反対側の第2の側に配置されている、
    請求項に記載の装置。
  5. 前記線形蠕動ポンプは、
    近位流路と遠位流路とを、さらに備えている、
    請求項に記載の装置。
  6. 前記近位流路は、
    前記ポンプマニホールド内の前記2つの管と近位端で接続された、2つの流路に分割される、
    請求項に記載の装置。
  7. 前記2つの管は、
    前記ポンマニホールドの遠位で結合し、前記遠位流路となる、
    請求項に記載の装置。
  8. 前記中央カムシャフトは、
    流体量を前記遠位流路に向かって押すため、前記2つの管の順次、段階的な圧縮を生成するため、複数のカムフォロア(410)を前記2つの管(415)、に向かって、または、から遠ざけるように駆動するように、時間的に動作する、複数のローブ状カム(425)を、さらに備えている、
    請求項に記載の装置。
  9. 前記複数のカムフォロアの動きは、
    前記中央カムシャフトの前記回転軸および前記2つの管の前記長手方向の軸に、垂直な平面内にある、
    請求項に記載の装置。
  10. 前記複数のカムフォロアは、
    前記2つの管を波状に順次圧縮する、
    請求項に記載の装置。
  11. 前記複数のカムフォロアは、
    前記2つの管の前記長手方向の軸の方向に力を加えず、前記2つの管にほとんどまたは全く摩擦を発生させない、
    請求項に記載の装置。
  12. 前記近位の再使用可能な部分は、
    前記吸引ポンプモータの速度を変化させる、スロットル機構を、さらに備え、
    前記スロットル機構は、
    アクチュエータ(1180)に動作可能に結合されている、
    請求項1に記載の装置。
  13. 洗浄流体の供給源に結合可能な洗浄ルーメンを、さらに備えている、
    請求項1に記載の装置。
  14. 前記洗浄ルーメンは、
    記切断管(1112)の少なくとも一部を取り囲む洗浄スリーブ(1113)によって形成された、環状の空間を含む、
    請求項13に記載の装置。
  15. 前記切断管は、硝子体切除用プローブまたは水晶体断片化作業チップを含む、請求項1に記載の装置。
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