KR20090031673A - 미세수술 시스템 내 역류 제어 - Google Patents

미세수술 시스템 내 역류 제어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프로그램화될 수 있고, 미리 정해진 역류 프로파일 및 압력 어큐뮬레이터를 통해 역류를 개선할 수 있는 미세수술 시스템에 관한 것이다.

Description

미세수술 시스템 내 역류 제어{REFLUX CONTROL IN MICROSURGICAL SYSTEM}
기술 분야
본 발명은 일반적으로 미세수술 시스템에서 역류를 제어하는 것에 관한 것이고, 더욱 특별하게는 안과 미세수술 시스템에서 역류를 제어하는 것에 관한 것이다.
배경 기술
작은 절개 수술 중에, 특히 눈의 수술 중에, 작은 프로브(probe)는 수술 부위로 삽입되어 조직을 절단, 제거 또는 달리 조작(manipulate)한다. 이 수술 과정 동안, 유체가 눈으로 주입되고, 이 주입 유체 및 조직은 수술 부위로부터 흡인된다. 이 프로브는 작은 구멍을 가지며 이 구멍은 쉽게 조직으로 막히게 된다. 이러한 막힘은 전형적으로 "폐색(occlusion)", "팁 폐색(tip occlusion)", 또는 "포트 폐색(port occlusion)"으로 불린다. 이러한 폐색을 제거하는 방법이 전형적으로 "역류(reflux)"로 지칭된다.
더욱 일반적으로, 역류는 수술 시스템에서의 흡인 흐름의 방향을 뒤집는 능력이다. 역류는 또한 (예를 들어, 혈액 및 다른 조직을 관심 특정 지점으로부터 멀리 이동시킴에 의해) 수술 부위의 구상화(visualization)를 위해 사용될 수 있다.
역류의 전통적 방법은 유체의 배압(back pressure) 펄스를 만드는 것으로서, 이 유체는 흡인 서킷을 통해 프로브의 팁 또는 포트로 이동하여 유폐된(incarcerated) 조직을 제거시킨다. 해머 또는 밸브를 사용하여 실리콘 튜브를 조여(pinch) 양압(positive pressure) 펄스를 만든다. 이 방법은 역류 압력 프로파일을 제어하는 능력이 없다. 그래서, 미세수술 시스템에서 역류를 제어하는 개선된 방법을 위한 필요성이 계속적으로 존재한다.
본 발명의 요약
본 발명은 미세수술(microsurgical) 시스템에서 역류를 제어하기 위한 개선된 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 한 측면에서, 현미수술용 시스템에서의 환류를 제어하는 장치는 가압된 가스 공급원; 흡인 챔버로서, 상기 가압된 가스 공급원에 유체가 소통하도록 커플링되어 있고, 여기서 처리되어 있는 유체를 포함하는, 흡인 챔버; 상기 가압된 가스 공급원 및 상기 흡인 챔버와 유체가 소통하도록 커플링되어 있는 제 1 밸브; 상기 가압된 가스 공급원 및 상기 흡인 챔버와 유체가 소통하도록 커플링되어 있는 제 2 밸브; 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이에 상기 가압된 가스 공급원 및 상기 흡인 챔버와 유체가 소통하도록 커플링되어 있는 어큐뮬레이터(accumulator); 상기 어큐뮬레이터와 유체가 소통하도록 연결되어 있는 압력 변환기(transducer); 및 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 어큐뮬레이터, 및 상기 압력 변환기와 전기가 통하도록 커플링되어 있는 컴퓨터를 포함한다. 이 장치는 컴퓨터가 상기 제 1 밸브를 열린 상태로 그리고 상기 제 2 밸브를 닫힌 상태로 유지하고, 가압된 가스가 상기 가압된 가스 공급원으로부터 상기 제 1 밸브를 통해 흘러 상기 어큐뮬레이터에 사전-충전 역류 압력을 형성하도록 하고, 상기 제 1 밸브를 닫으며, 상기 제 2 밸브를 열어 상기 흡인 챔버로 상기 사전-충전 역류 압력을 방출시키도록 하며, 그리고 상기 제 2 밸브를 다시 닫음에 의해 상기 흡인 챔버에 역류 압력 펄스를 만든다. 본 발명의 또 다른 측면에서, 상기 기재된 장치는 컴퓨터가 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 열린 상태로 유지하고, 압력 변환기가 어큐뮬레이터 내 실제 압력을 측정하고 컴퓨터에 실제 압력에 대응하는 제 1 신호를 제공하고 상기 컴퓨터가 실제 압력을 어큐뮬레이터 내 요구되는 압력과 비교하며, 컴퓨터가 실제 압력의 요구되는 압력과의 비교에 대응하여 비례식 밸브를 조절하도록 제 2 신호를 제공함에 의해, 흡인 챔버에서 정상 상태 역류 압력을 만든다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 더욱 완전한 이해를 위해, 그리고 이의 추가 목적 및 이점을 위해, 동반되어 있는 도면과 함께 주어진 하기 설명이 참조된다. 여기서, 도 1은 미세수술 시스템의 흡인 서킷을 예시하는 개략도이다.
바람직한 구체예의 상세한 설명
본 발명의 바람직한 구체예 및 이의 이점은 도 1을 참조함에 의해 최선으로 이해된다. 미세수술 시스템(10)은 바람직하게 가압된 가스 공급원(12), 비례식 밸브(14), 어큐뮬레이터(16), 차단 밸브(18), 진공 생성기(20), 흡인 챔버(22), 흡인 포트(24), 수술용 장치(26), 압력 변환기(28), 및 컴퓨터 또는 마이크로프로세서(30)를 포함한다. 시스템(10)의 여러 구성 요소는 유체 라인(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 및 46)을 통해 유체가 소통하도록 커플링되어 있다. 시스템(10)의 여러 구성 요소는 인터페이스(48, 50, 52, 54, 56, 및 58)를 통해 전기가 소통하도록 커플링되어 있다. 밸브(14)는 바람직하게 비례식 솔레노이드 밸브이다. 어큐뮬레이터(16)는 바람직하게 약 15 cc의 부피를 가진다. 밸브(18)는 바람직하게 "온/오프" 솔레노이드 밸브이다. 진공 생성기(20)는 진공을 생성하기 위한 임의의 적합한 장치일 수 있지만 바람직하게 진공을 생성시키는 진공 칩 또는 벤츄리 칩이다. 수술용 장치(26)는 조직을 흡인하는 임의의 수술용 장치일 수 있지만 바람직하게 수정체유화 프로브, 유리체 절제 프로브, 또는 흡인 프로브와 같은 안과 수술용 장치이다. 수술용 장치(26)는 유체 라인(44)과 유체가 소통하도록 커플링되어 있는 포트(62)를 가지는 팁(60)을 가진다. 압력 변환기(28)는 압력 및 진공을 간접적으로 또는 직접적으로 측정하기 위한 임의의 적합한 장치일 수 있다. 마이크로프로세서(30)는 피드백 제어를 수행할 수 있고, 바람직하게 PID 제어를 수행할 수 있다.
도 1의 흡인 서킷은 미세수술 시스템(10)에서 역류의 개선된 제어를 가능하게 한다. 수술용 장치(26)의 정상적 작동 중에, 유체 및/또는 조직(63)은 진공 생성기(20)에 의해 공급되는 진공을 통해 흡인 챔버(22)로 포트(62)로부터 흡인된다. 그러나 미세수술 시스템(10)의 역류 작동 중에, 마이크로프로세서(30)는 인터페이스(58)를 통해 신호를 제공하여 진공 생성기(20)를 끈다.
사용자는 인터페이스(50)를 통해 어큐뮬레이터(16)에 요구되는 압력을 위한 세트포인트(setpoint)를 입력할 수 있다. 사용자는 또한 정상 상태 역류 압력 또는 펄스된 역류 압력이 인터페이스(52)를 통해 요구되는지를 입력할 수 있다. 대안적으로, 마이크로프로세서(30)는 어큐뮬레이터(16)를 위한 미리 정해진 역류 압력 프로파일을 제공할 수 있다. 압력 변환기(46)는 어큐뮬레이터(16) 내 실제 압력을 측정하고 인터페이스(48)를 통해 마이크로프로세서(30)로 대응 신호를 제공한다. 마이크로프로세서(30)는 어큐뮬레이터(16)를 위한 현재 요구되는 압력과 압력 변환기(46)에 의해 제공되는 신호를 비교하고, 그 다음에 요구되는 역류 압력에서 또는 그 근처에서 어큐뮬레이터(16)의 측정된 역류 압력을 유지하도록 인터페이스(56)의 신호를 통해 비례식 밸브(14)를 조절한다.
정상 상태 역류 압력이 제어되는(commanded) 때, 마이크로컨트롤러(30)는 인터페이스(54)의 신호를 통해 열린 위치로 차단 밸브(18)를 유지한다. 마이크로컨트롤러(30)는 그 다음에 상기 기재되어 있는 수술용 장치(26)의 어큐뮬레이터(16), 흡인 챔버(22), 및 포트(62) 내 역류 압력을 제어한다. 흡인 포트(24)가 흡인 챔버(22)의 바닥에 위치하기 때문에, 흡인 챔버(22)는 필요한 경우에 지속된 역류를 제공하는 저장소로서 기능한다.
펄스된 역류 압력이 제어되는 때, 마이크로프로세서(30)는 잠시 차단 밸브(18)를 닫는다. 마이크로프로세서(30)는 상기 기재된 어큐뮬레이트(16) 내 실제 압력을 제어하여 "사전-충전(pre-charge)" 역류 압력을 만든다. 마이크로프로세서(30)는 그 다음에 비례식 밸브(14)를 닫고, 차단 밸브(18)를 열어 어큐뮬레이트(16) 내 사전-충전 역류 압력을 방출시키고, 그 다음에 다시 차단 밸브(18)를 닫는다. 이 방식으로, 마이크로프로세서(30)는 수술용 장치(26)의 포트(62) 및 흡인 챔버(22)로 이동하는 압력 펄스를 만든다. 이러한 압력 펄스는 마이크로프로세서(30)에 저장되어 있는 미리-정해진 역류 압력 프로파일에 기초하여 완전히 반복될 수 있고 프로그램화될 수 있다.
어큐뮬레이터(16)는 또한 안전 장치로서 기능한다. 비례식 밸브(14)가 닫히자마자, 흡인 챔버(22) 및 포트(62)로 전달되는 최대 역류 압력은 어큐뮬레이트(16) 및 사전-충전 역류 압력의 부피에 의해 제한된다.
본 발명은 예로서 본원에 예시되어 있고, 여러 변경은 당업자에 의해 가능하다. 예를 들어, 본 발명이 상기에서 눈의 미세수술 시스템에서의 역류 제어에 대해 상기 기재되어 있지만, 다른 미세수술 시스템에서 또한 이용될 수 있다.
본 발명의 작동 및 구조가 상기 기재로부터 명백할 것이다. 상기 도시되고 기재되어 있는 장치 및 방법이 바람직한 것으로 특징적으로 기술되어 있지만, 여러 변화 및 변경은 하기 청구범위에 정의된 본 발명의 범위 및 취지로부터 벗어남이 없이 본원에서 이루어질 수 있다.

Claims (8)

  1. 미세수술(microsurgical) 시스템에서 역류를 제어하기 위한 장치로서,
    가압된 가스 공급원;
    흡인 챔버로서, 상기 가압된 가스 공급원에 유체가 소통하도록 커플링되어 있고, 여기서 처리되어 있는 유체를 포함하는, 흡인 챔버;
    상기 가압된 가스 공급원 및 상기 흡인 챔버와 유체가 소통하도록 커플링되어 있는 제 1 밸브;
    상기 가압된 가스 공급원 및 상기 흡인 챔버와 유체가 소통하도록 커플링되어 있는 제 2 밸브;
    상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이에 상기 가압된 가스 공급원 및 상기 흡인 챔버와 유체가 소통하도록 커플링되어 있는 어큐뮬레이터(accumulator);
    상기 어큐뮬레이터와 유체가 소통하도록 연결되어 있는 압력 변환기(transducer); 및
    상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 어큐뮬레이터, 및 상기 압력 변환기와 전기가 통하도록 커플링되어 있는 컴퓨터를 포함하고,
    이로써, 상기 컴퓨터가 상기 제 1 밸브를 열린 상태로 그리고 상기 제 2 밸브를 닫힌 상태로 유지하고, 가압된 가스가 상기 가압된 가스 공급원으로부터 상기 제 1 밸브를 통해 흘러 상기 어큐뮬레이터에 사전-충전(pre-charge) 역류 압력을 형성하도록 하고, 상기 제 1 밸브를 닫으며, 상기 제 2 밸브를 열어 상기 흡인 챔 버로 상기 사전-충전 역류 압력을 방출시키도록 하며, 그리고 상기 제 2 밸브를 다시 닫음에 의해, 상기 장치가 상기 흡인 챔버에 역류 압력 펄스를 만드는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 밸브가 비례식 밸브임을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 사전-충전 역류 압력의 상기 형성이:
    상기 압력 변환기가 상기 어큐뮬레이터 내 실제 압력을 결정하고, 상기 실제 압력에 상응하는 제 1 신호를 상기 컴퓨터에 제공하며;
    상기 컴퓨터가 상기 어큐뮬레이터 내 요구되는 압력과 상기 실제 압력을 비교하며;
    상기 컴퓨터가 상기 요구되는 압력에 대한 상기 실제 압력의 상기 비교에 응하여 상기 비례식 밸브를 조절하도록 제 2 신호를 제공하는 것을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 컴퓨터가 반복적 방식으로 상기 역류 압력 펄스의 복수의 펄스를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 복수의 역류 압력 펄스의 상기 생성이 상기 컴퓨터에서 미리 정해진 프로파일에 따라 수행됨을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 흡인 챔버에 유체가 흐르도록 커플링되어 있는 열린 포트가 구비된 팁을 가지는 수술용 장치를 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
  7. 미세수술 시스템에서 역류를 제어하기 위한 장치로서,
    가압된 가스 공급원;
    흡인 챔버로서, 상기 가압된 가스 공급원에 유체가 소통하도록 커플링되어 있고, 여기서 처리되어 있는 유체를 포함하는, 흡인 챔버;
    상기 가압된 가스 공급원 및 상기 흡인 챔버와 유체가 소통하도록 커플링되어 있는 제 1 밸브;
    상기 가압된 가스 공급원 및 상기 흡인 챔버와 유체가 소통하도록 커플링되어 있는 제 2 밸브;
    상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이에 상기 가압된 가스 공급원 및 상기 흡인 챔버와 유체가 소통하도록 커플링되어 있는 어큐뮬레이터(accumulator);
    상기 어큐뮬레이터와 유체가 소통하도록 연결되어 있는 압력 변환기(transducer); 및
    상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 어큐뮬레이터, 및 상기 압력 변환기와 전기가 통하도록 커플링되어 있는 컴퓨터를 포함하고,
    이에 의해, 상기 장치가:
    상기 컴퓨터가 열린 상태로 상기 제 1 밸브 및 상기 제 2 밸브를 유지하고;
    상기 압력 변환기가 상기 어큐뮬레이터 내 실제 압력을 결정하고 상기 실제 압력에 상응하는 제 1 신호를 상기 컴퓨터에 제공하며;
    상기 컴퓨터가 상기 어큐뮬레이터 내 요구되는 압력에 대한 상기 실제 압력을 비교하고;
    상기 컴퓨터가 상기 요구되는 압력에 대한 상기 실제 압력의 상기 비교에 응하여 상기 비례식 밸브를 조절하도록 제 2 신호를 제공함에 의해 상기 흡인 챔버에 상기 정상 상태 역류 압력을 생성하는, 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 흡인 챔버에 유체가 소통하도록 커플링되어 있는 열린 포트가 구비된 팁을 가지는 수술용 장치를 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
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