KR20210124298A - 일체형 흡인 펌프를 갖는 안과 절단 기구 - Google Patents

일체형 흡인 펌프를 갖는 안과 절단 기구 Download PDF

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KR20210124298A
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브렛 카터
스콧 챔니스
루크 더블유. 클라우슨
니콜라스 쥐. 루이스
매튜 뉴웰
마이클 레이
토마스 엠. 렉터
마이클 피. 샬러
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칼 짜이스 메디텍 캐터랙트 테크놀로지 인크.
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Abstract

눈으로부터 렌즈 재료를 추출하기 위한 디바이스는 근위의 재사용 가능 부분에 해제 가능하게 결합 가능한 원위의 일회용 부분을 포함한다. 일회용 부분은 원위 절단 팁을 갖는 절단 튜브 및 개방된 원위 단부를 갖는 내부 루멘을 포함한다. 일회용 부분은 절단 튜브의 내부 루멘에 유체적으로 결합된 흡인 펌프 및 절단 튜브를 진동시키도록 구성된 절단 튜브 구동 메커니즘을 포함한다. 재사용 가능 부분은 흡인 펌프를 구동하도록 구성된 흡인 펌프 모터 및 펌프 모터를 흡인 펌프에 해제 가능하게 작동식으로 결합하기 위한 커플러를 포함한다. 관련 디바이스, 시스템 및 방법이 개시된다.

Description

일체형 흡인 펌프를 갖는 안과 절단 기구
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 2월 1일자로 출원된 동시 계류 중인 미국 가특허 출원 제62/800,198호, 2019년 3월 8일자로 출원된 제62/815,673호, 및 2019년 6월 28일자로 출원된 제62/868,688호에 대한 35 U.S.C. §119(e)에 따른 우선권의 이익을 주장한다. 가출원의 개시는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 기술은 전반적으로 안과 미세 수술 도구 및 시스템, 특히 일체형 펌핑을 갖는 안과 미세 수술 도구 및 시스템에 관한 것이다.
특정 유형의 종래의 안과 수술은 수정체 조직 및 안구내 렌즈 또는 유리체와 같은 중실 안구내 물체를 피스로 분해하여 눈으로부터 추출할 수 있게 해야 한다. 예를 들어, 백내장 수술을 위한 렌즈 추출은 미국에서만 연간 300만 초과의 건이 수행되는 가장 일반적인 외래 수술 분야 중 하나이다. 백내장 수술 중에, 렌즈 추출에 일반적으로 사용되는 방법은 초음파 에너지를 사용하여 렌즈를 분해한 다음 기구를 통해 렌즈 단편을 제거하는 흡인을 포함하는 수정체 유화(phacoemulsification)이다. 렌즈 단편화 및 추출의 다른 방법은 렌즈를 단편으로 분해한 다음 내부 이식(ab interno) 접근 방식으로 각막 절개부를 통해 추출하도록 후크, 나이프, 또는 레이저와 같은 기구를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 수정체 조직의 안구내, 내부 이식 단편화는 통상적으로 2.8-3.0 mm을 초과하지 않는 안구 절개부로부터 백내장을 제거할 수 있게 하기 위해 백내장 수술에서 매우 중요하다.
통상적인 수정체 유화 시스템은 수정체 유화 핸드피스와 작동 통신하는 콘솔을 포함한다. 콘솔은 통상적으로 전력 공급원, 펌프, 전자 및 관련 하드웨어를 포함한 캐비닛을 포함한다. 콘솔은 핸드피스, 흡인 및 관주의 전자 기기의 제어를 제공한다. 핸드피스는 제1 단부 상의 압전 결정 세트 및 제2 단부 상의 바늘형 절단 튜브에 직접 부착된 공진 바아를 포함한다. 결정은 수정체 유화 중에 공진 바아 및 부착된 절단 튜브를 구동하는 데 필요한 초음파 진동을 공급한다.
통상적인 수정체 유화 시술 중에, 관주 슬리브(irrigation sleeve)의 원위 단부를 지나 연장되는 절단 튜브의 팁은 눈의 외부 조직에 있는 작은 절개부를 통해 눈의 전방 세그먼트로 삽입된다. 절단 튜브의 팁은 진동하는 팁이 렌즈를 단편화하도록 눈의 렌즈와 접촉한다. 단편은 시술 중에 관주 슬리브를 통해 눈에 제공되는 임의의 관주 유체와 함께 절단 튜브의 내부 루멘을 통해 눈 밖으로 흡인되며, 폐기물 용기를 향해 지향된다. 절단 동안, 관주 유체는 절단 튜브 위에 위치 설정된 관주 슬리브를 통해 눈에 (즉, 수동적으로 또는 능동적으로) 전달된다. 관주 유체는 눈 내의 압력 균형을 유지하고 유화된 렌즈를 제거하는 동안 전방 챔버의 붕괴를 방지하도록 의도된다.
원격 진공 소스를 사용하는 종래의 파코(phaco) 디바이스 및 기타 디바이스와 관련된 문제는 흡입 라인이 매우 길고 가요성이어서 유체 시스템 컴플라이언스(compliance)의 원인이 된다는 것이다. 마지막으로, 시스템에는 흔히 시스템의 컴플라이언스에 또한 추가되는 압축성 가스나 기타 물질이 함유되어 있다. 압축성 물질을 함유하는 길고 유연한 흡입 라인은 흡입이 턴온되고 오프될 때 팁의 응답 시간에 영향을 준다. 벤츄리 기반 시스템과 같은 일부 시스템의 또 다른 문제는 폐기 유체 처리 인클로저가 또한 진공 압력에 노출되고, 이와 같이 용기와 그 안의 가스 또는 기타 압축성 물질이 또한 압력 변화에 응답하여 추가로 팁에서 흡입 시작 및 종료 지연의 원인이 되고 일부 시스템의 낮은 응답성의 원인이 된다는 것이다.
예를 들어, 백내장 수술 동안 눈에 관주를 전달하기 위한 종래의 방법 및 디바이스는 또한 상당한 양의 순환 관주 균형 식염수 용액(balanced saline solution)(BSS)을 사용할 수 있다. 예를 들어, BSS의 병 및 백은 250 cc 내지 500 cc 범위에 있을 수 있다. 각막 내피 세포는 눈에 전달되는 초음파 에너지의 양과 전방 챔버를 통해 순환하는 관주 유체의 양을 포함하여 여러 방식으로 손상될 수 있다. 또한, 더 많은 양의 관주 유체가 사용되는 경우, 눈을 통한 유량이 더 높아져 관주 유체의 추가적인 난류가 존재할 수 있으며 각막 내피 세포 손상을 추가로 유발할 수 있다.
제1 양태에 따르면, 눈으로부터 렌즈 재료를 추출하기 위한 디바이스가 개시된다. 디바이스는 근위의 재사용 가능 부분에 해제 가능하게 결합될 수 있는 원위의 일회용 부분을 포함한다. 원위의 일회용 부분은 원위 절단 팁을 갖는 절단 튜브 및 개방된 원위 단부를 갖는 내부 루멘을 포함한다. 절단 튜브는 눈의 전방 챔버를 통해 수정체 낭(capsular bag)으로 연장되도록 크기 설정되고 구성된다. 원위의 일회용 부분은 일회용 부분 내에 수용되고 절단 튜브의 내부 루멘에 유체적으로 결합된 흡인 펌프 및 절단 튜브를 진동시키도록 구성된 절단 튜브 구동 메커니즘을 포함한다. 사용 시, 디바이스는 수정체 낭으로부터 내부 루멘으로 렌즈 재료를 흡인하도록 구성된다. 근위의 재사용 가능 부분은 눈의 외부에 남아 있도록 구성된다. 근위의 재사용 가능 부분은 흡인 펌프를 구동하도록 구성된 흡인 펌프 모터; 및 펌프 모터를 흡인 펌프에 해제 가능하게 작동식으로 결합하기 위한 커플러를 포함한다.
흡인 펌프는 연동 펌프(peristaltic pump)일 수 있다. 연동 펌프는 대칭성 이중 챔버 펌핑 매니폴드를 통해 길이방향으로 연장되는 중앙 캠샤프트를 갖는 선형 연동 펌프일 수 있다. 중앙 캠샤프트는 원위의 일회용 부분의 길이방향 축과 동축으로 정렬되는 회전축을 가질 수 있다. 흡인 펌프 모터는 중앙 캠샤프트를 회전시킨다. 선형 연동 펌프는 펌핑 매니폴드를 통해 연장되는 2개의 튜브를 더 포함할 수 있으며, 2개의 튜브 각각은 중앙 캠샤프트의 회전축과 평행하게 위치 설정되는 길이방향 축을 갖는다. 2개의 튜브 중 제1 튜브는 캠샤프트의 일 측면 상에 위치 설정되고 2개의 튜브 중 제2 튜브는 캠샤프트의 대향하는 제2 측면 상에 위치 설정된다. 선형 연동 펌프는 근위 유동 경로 및 원위 유동 경로를 더 포함할 수 있다. 근위 유동 경로는 펌핑 매니폴드 내의 2개의 튜브와 근위 단부에서 연결된 2개의 유동 경로로 분할될 수 있다. 2개의 튜브는 펌핑 매니폴드의 원위측에서 원위 유동 경로로 결합할 수 있다. 캠샤프트는 2개의 튜브의 순차적이고 점진적인 압축을 생성하여 유체 체적을 원위 유동 경로를 향해 밀어내기 위해 2개의 튜브를 향해 그리고 이 튜브로부터 멀어지게 복수의 캠 팔로워를 구동하도록 적시에 작동하는 복수의 로브형 캠을 더 포함할 수 있다. 복수의 캠 팔로워의 움직임은 캠샤프트의 회전축 및 2개의 튜브의 길이방향 축에 직교하는 평면에 있을 수 있다. 복수의 캠 팔로워는 2개의 튜브를 파형 방식으로 순차적으로 압축할 수 있다. 복수의 캠 팔로워는 2개의 튜브의 길이방향 축의 방향으로 힘을 인가할 수 없으며 2개의 튜브에 마찰을 거의 또는 전혀 발생시키지 않을 수 있다.
디바이스는 근위의 재사용 가능 부분 및 원위의 일회용 부분 중 적어도 하나에 작동식으로 해제 가능하게 결합될 수 있는 외부 진공 소스를 더 포함할 수 있다. 외부 진공 소스는 내부 루멘 내에 연속적인 부압 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 연속적인 부압 레벨은 원위의 일회용 부분의 흡인 펌프에 의해 생성된 부압 레벨보다 낮을 수 있다.
절단 튜브 구동 메커니즘은 기계적 힌지를 통해 절단 튜브의 진동 움직임을 유발할 수 있다. 절단 튜브 구동 메커니즘은 구동력의 인가 지점과 절단 튜브의 원위 절단 팁 사이에 2개 미만의 노드 변곡점을 통합할 수 있다. 절단 튜브 구동 메커니즘은 베이스, 로커 및 피봇 핀을 포함할 수 있고, 로커는 피봇 핀에 의해 베이스에 이동 가능하게 결합되고 피봇 핀의 회전축 주위에서 베이스에 대해 회전하도록 구성된다. 절단 튜브는 로커의 중심을 통해 연장될 수 있고 피봇 핀은 절단 튜브의 길이방향 축을 따라 실질적으로 정렬되어 로커의 지지점을 생성한다.
구동 메커니즘은 압전 스택 및 스프링 스택을 더 포함할 수 있으며, 압전 스택 및 스프링 스택은 절단 튜브의 대향 측면 상에 위치 설정된다. 스프링 스택은 로커의 제1 단부에 대해 상향력을 생성하여 로커의 대향하는 제2 단부를 압전 스택에 대해 하향으로 압박할 수 있다. 압전 스택은 가변 전압 하에 확장되어 피봇 핀의 회전축을 중심으로 로커를 회전시키고 절단 튜브가 적어도 하나의 방향으로 이동하게 할 수 있다. 압전 스택의 수축은 로커의 대향하는 제2 단부를 하향으로 압박하여 수축하는 압전 스택과의 접촉을 유지하도록 로커의 제1 단부에 대해 스프링 스택의 상향력을 허용할 수 있다. 구동 메커니즘은 모터 구동 캠 및 로커에 결합된 캠 팔로워를 더 포함할 수 있다. 구동 메커니즘은 모터 및 모터 샤프트를 더 포함할 수 있고, 모터 샤프트는 모터 샤프트가 회전함에 따라 로커의 움직임을 유발하도록 구성된 오프셋 웨이트를 갖는다. 로커는 직선형 로커일 수 있으며 피봇 핀은 커터 튜브의 길이방향 축을 따라 로커와 정렬된다. 로커는 오프셋 로커일 수 있고 피봇 핀은 커터 튜브의 길이방향 축을 따라 로커의 근위측에 위치 설정된다.
절단 튜브 구동 메커니즘은 길이방향 진동 움직임 및/또는 비틀림 진동 움직임을 발생시키도록 인가된 구동력을 생성할 수 있다. 진동 움직임은 초음파 주파수 범위 또는 초음파보다 작은 주파수 범위에 있을 수 있다. 원위 절단 팁의 진동 주파수는 약 0.5 Hz 내지 5000 Hz일 수 있다.
절단 튜브는 길이의 적어도 일부를 따라 비원형 단면 기하형상을 통합할 수 있다. 비원형 단면 기하형상은 계란형, 타원형, 렌즈꼴, 눈물 방울 또는 다이아몬드 형상을 포함할 수 있다. 절단 튜브는 절단 튜브의 중심축으로부터 측방향으로 연장되는 적어도 제1 테이퍼형 프로파일을 통합할 수 있다. 절단 튜브는 절단 튜브의 일 측면으로부터 연장되는 단일 테이퍼형 프로파일 및 절단 튜브의 대향 측면 상의 원형 프로파일을 형성하는 비대칭성 단면을 가질 수 있다. 절단 튜브는 그 길이를 따라 달라지는 단면 형상을 가질 수 있다. 절단 튜브는 절단 튜브의 최원위 길이에만 비원형 기하형상을 통합할 수 있다. 최원위 길이는 약 1 mm일 수 있다.
근위의 재사용 가능 부분은 흡인 펌프 모터의 속도를 변경하기 위한 스로틀 메커니즘을 더 포함할 수 있으며, 스로틀 메커니즘은 액추에이터에 작동식으로 결합된다. 디바이스는 관주 유체의 소스에 결합 가능한 관주 루멘을 더 포함할 수 있다. 관주 루멘은 절단 튜브를 적어도 부분적으로 둘러싸는 환형 공간을 포함할 수 있다.
상호 관련된 양태에서, 원위 절단 팁 및 내부 루멘을 갖는 절단 튜브 - 절단 튜브는 눈의 전방 챔버를 통해 수정체 낭까지 연장되도록 크기 설정되고 구성됨 -; 및 기계적 힌지를 통해 절단 튜브를 진동시키도록 구성된 절단 튜브 구동 메커니즘을 포함하는, 눈으로부터 렌즈 재료를 추출하기 위한 디바이스가 제공된다. 절단 튜브 구동 메커니즘은 구동력의 인가 지점과 절단 튜브의 원위 절단 튜브 사이에 2개 미만의 노드 변곡점을 통합한다.
절단 튜브 구동 메커니즘은 베이스, 로커 및 피봇 핀을 포함할 수 있고, 로커는 피봇 핀에 의해 베이스에 이동 가능하게 결합되고 피봇 핀의 회전축 주위에서 베이스에 대해 회전하도록 구성된다. 절단 튜브는 로커의 중심을 통해 연장될 수 있고 피봇 핀은 절단 튜브의 길이방향 축을 따라 실질적으로 정렬되어 로커의 지지점을 생성한다. 구동 메커니즘은 압전 스택 및 스프링 스택을 더 포함할 수 있으며, 압전 스택 및 스프링 스택은 절단 튜브의 대향 측면 상에 위치 설정된다. 스프링 스택은 로커의 제1 단부에 대해 상향력을 생성하여 로커의 대향하는 제2 단부를 압전 스택에 대해 하향으로 압박할 수 있다. 압전 스택은 가변 전압 하에 확장되어 피봇 핀의 회전축을 중심으로 로커를 회전시키고 절단 튜브가 적어도 하나의 방향으로 이동하게 할 수 있다. 압전 스택의 수축은 로커의 대향하는 제2 단부를 하향으로 압박하여 수축하는 압전 스택과의 접촉을 유지하도록 로커의 제1 단부에 대해 스프링 스택의 상향력을 허용할 수 있다. 구동 메커니즘은 모터 구동 캠 및 로커에 결합된 캠 팔로워를 더 포함할 수 있다. 구동 메커니즘은 모터 및 모터 샤프트를 더 포함할 수 있고, 모터 샤프트는 모터 샤프트가 회전함에 따라 로커의 움직임을 유발하도록 구성된 오프셋 웨이트를 갖는다. 로커는 직선형 로커일 수 있으며 피봇 핀은 커터 튜브의 길이방향 축을 따라 로커와 정렬된다. 로커는 오프셋 로커일 수 있고 피봇 핀은 커터 튜브의 길이방향 축을 따라 로커의 근위측에 위치 설정된다. 절단 튜브 구동 메커니즘은 길이방향 진동 움직임 및/또는 비틀림 진동 움직임을 발생시키도록 인가된 구동력을 생성할 수 있다. 진동 움직임은 초음파 주파수 범위 또는 초음파보다 작은 주파수 범위에 있을 수 있다. 원위 절단 팁의 진동 주파수는 약 0.5 Hz 내지 5000 Hz일 수 있다.
디바이스는 절단 튜브의 내부 루멘에 유체적으로 결합된 흡인 펌프를 더 포함할 수 있고, 사용 시, 디바이스는 수정체 낭으로부터 내부 루멘으로 렌즈 재료를 흡인하도록 구성된다. 흡인 펌프는 연동 펌프일 수 있다. 연동 펌프는 대칭성 이중 챔버 펌핑 매니폴드를 통해 길이방향으로 연장되는 중앙 캠샤프트를 갖는 선형 연동 펌프일 수 있으며, 중앙 캠샤프트는 원위의 일회용 부분의 길이방향 축과 동축으로 정렬되는 회전축을 갖는다. 캠샤프트는 2개의 튜브의 순차적이고 점진적인 압축을 생성하여 유체 체적을 원위 유동 경로를 향해 밀어내기 위해 펌핑 매니폴드를 통해 연장되는 2개의 튜브를 향해 그리고 이 튜브로부터 멀어지게 복수의 캠 팔로워를 구동하도록 적시에 작동하는 복수의 로브형 캠을 포함할 수 있다. 2개의 튜브 각각은 중앙 캠샤프트의 회전축과 평행하게 위치 설정된 길이방향 축을 포함할 수 있다. 2개의 튜브 중 제1 튜브는 캠샤프트의 일 측면 상에 위치 설정될 수 있고, 2개의 튜브 중 제2 튜브는 캠샤프트의 대향하는 제2 측면 상에 위치 설정될 수 있다. 복수의 캠 팔로워의 움직임은 캠샤프트의 회전축 및 2개의 튜브의 길이방향 축에 직교하는 평면에 있을 수 있다. 복수의 캠 팔로워는 2개의 튜브를 파형 방식으로 순차적으로 압축할 수 있다. 복수의 캠 팔로워는 2개의 튜브의 길이방향 축의 방향으로 힘을 인가할 수 없으며 2개의 튜브에 마찰을 거의 또는 전혀 발생시키지 않을 수 있다.
상호 관련된 양태에서, 원위 절단 팁 및 개방된 원위 단부를 갖는 내부 루멘을 갖는 절단 튜브를 포함하는, 눈으로부터 렌즈 재료를 추출하기 위한 디바이스가 제공되고, 절단 튜브는 눈의 전방 챔버를 통해 수정체 낭까지 연장되도록 크기 설정되고 구성되며, 사용 시, 디바이스는 수정체 낭으로부터 내부 루멘으로 렌즈 재료를 흡인하도록 구성된다. 디바이스는 절단 튜브를 비틀림으로 진동시키도록 구성된 절단 튜브 구동 메커니즘을 포함한다. 절단 튜브는 그 길이의 적어도 일부를 따라 비원형 단면 기하형상을 통합한다.
진동 움직임은 초음파 주파수 범위 또는 초음파보다 작은 주파수 범위에 있을 수 있다. 비원형 단면 기하형상은 계란형, 타원형, 렌즈꼴, 눈물 방울 또는 다이아몬드 형상을 포함할 수 있다. 비원형 단면 기하형상은 절단 튜브의 중심축으로부터 측방향으로 연장되는 적어도 제1 테이퍼형 프로파일을 통합할 수 있다. 비원형 단면 기하형상은 비대칭성일 수 있고 절단 튜브의 일 측면으로부터 연장되는 단일 테이퍼형 프로파일 및 절단 튜브의 대향 측면 상의 원형 프로파일을 통합할 수 있다. 절단 튜브는 절단 튜브의 최원위 길이에만 비원형 단면 기하형상을 통합할 수 있다. 최원위 길이는 약 1 mm일 수 있다.
일부 변형에서, 다음 중 하나 이상이 상기 방법, 장치, 디바이스 및 시스템에서 임의의 실행 가능한 조합으로 임의로 포함될 수 있다. 디바이스, 시스템, 장치 및 방법에 대한 더 많은 세부 사항은 첨부 도면과 아래의 설명에 기재되어 있다. 다른 피처 및 이점은 설명 및 도면에서 명백할 것이다.
이들 및 다른 양태는 이제 다음 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 일반적으로 말해서, 도면은 절대적으로 또는 상대적으로 실척으로 작성되지 않고, 예시적인 것으로 의도된다. 또한, 피처 및 요소의 상대적인 배치는 예시 명확성을 위해 수정될 수 있다.
도 1은 수정체 유화 시스템의 블록도이고;
도 2a는 수정체 유화 핸드피스의 단면도이며;
도 2b는 테이퍼형 프로파일 기하형상을 통합한 절단 튜브의 원위 단부 사시도이고;
도 2c는 도 2b의 절단 튜브의 평면도이며;
도 2d 내지 도 2g는 다양한 기하형상의 테이퍼형 프로파일을 통합한 절단 튜브의 구현의 단면도이고;
도 2h 내지 도 2j는 다양한 외부 및 내부 (관강) 기하형상의 테이퍼형 프로파일을 통합한 절단 튜브의 구현의 단면도이며;
도 2k는 켈만(Kelman) 스타일 절단 튜브의 단면 개략도이고;
도 2l은 테이퍼형 프로파일 기하형상을 통합한 도 2k의 절단 튜브의 원위 단부도이며;
도 2m은 비대칭성 테이퍼형 프로파일 기하형상을 통합한 절단 튜브의 원위 단부 사시도이고;
도 3은 일체형 흡인 펌프를 갖는 핸드피스를 포함하는 구현에 따른 수정체 유화 시스템의 블록도이며;
도 4는 유체계 구성요소를 예시하는 도 3의 수정체 유화 시스템의 블록도이고;
도 5a는 도 3의 핸드피스의 구현을 도시하며;
도 5b는 내구성 부분이 일회용 부분으로부터 제거된 도 5a의 핸드피스를 도시하고;
도 5c는 박동 진공 밸브를 예시하는 도 5b의 핸드피스를 도시하며;
도 6은 렌즈 절단 팁 위에 부착된 관주 슬리브를 갖는 핸드피스의 원위 단부 영역을 도시하고;
도 7a는 관주 슬리브와 팁이 제거된 도 6의 핸드피스의 원위 단부 영역을 도시하며;
도 7b는 도 6의 렌즈 절단 팁을 도시하고;
도 7c는 도 7a의 수정체 유화 핸드피스와 함께 사용하기 위한 낭 폴리싱 너브(bag polishing nub)를 갖는 낭 폴리싱 팁을 도시하며;
도 8a는 도 6의 핸드피스에 부착된 낭 폴리싱 팁 및 낭 폴리싱 보호 슬리브 위에 부착된 관주 슬리브를 도시하고;
도 8b는 핸드피스에 부착된 낭 폴리싱 팁 및 낭 폴리싱 보호 슬리브 위에 부착된 관주 슬리브를 도시하며;
도 8c는 도 8b의 낭 폴리싱 팁의 단면도이고;
도 9a 및 도 9b는 관주 저장조를 갖는 도 7b의 핸드피스의 렌즈 절단 팁을 도시하며;
도 10a는 절단 튜브의 대칭성, 사인파 움직임 프로파일을 도시하고;
도 10b는 절단 튜브의 비대칭성, 비-사인파 움직임 프로파일을 도시하며;
도 10c는 연장 속도 프로파일이 세장형 부재의 수축 속도 프로파일과 동일한 절단 튜브의 대칭성 움직임 프로파일을 도시하고;
도 10d는 연장 속도 프로파일이 절단 튜브의 수축 속도 프로파일과 상이한 절단 튜브의 비대칭성 움직임 프로파일을 도시하며;
도 10e 내지 도 10f는 프로파일이 상이한 절단 튜브의 연장 속도 프로파일 및 수축 속도 프로파일의 추가적인 예를 도시하고;
도 10g는 연장 속도 프로파일(상단 패널)에 대한 절단 튜브(하단 패널)의 원위 팁의 비-사인파 이동을 도시하며;
도 11a는 핸드피스의 피스톤 펌프에 대한 진공 프로파일의 구현을 도시하고;
도 11b 내지 도 11d는 절단 튜브(실선)에 대한 비대칭성, 비-사인파 움직임 프로파일과 피스톤 펌프를 이용하여 절단 튜브(해칭선)를 통한 흡인에 대한 진공 프로파일 사이의 중첩을 도시하며;
도 11e는 절단 튜브(실선)에 대한 비대칭성, 비-사인파 움직임 프로파일과 피스톤 펌프를 이용하여 절단 튜브(해칭선)를 통한 흡인에 대한 진공 프로파일 사이의 중첩을 도시하고;
도 11f는 절단 튜브(실선)에 대한 비대칭성, 비-사인파 움직임 프로파일과 절단 튜브(해칭선)를 통한 흡인에 대한 진공 프로파일 사이의 중첩을 도시하며;
도 11g는 핸드피스의 연동 펌프에 대한 진공 프로파일의 구현을 도시하고;
도 12는 서로 분리된 핸드피스의 구현의 내구성 및 일회용 부분의 사시도를 도시하며;
도 13a 및 도 13b는 미세 수술 제어 시스템과 함께 사용되도록 구성된 눈으로부터 재료를 절단 및 흡인하기 위한 핸드피스의 구현의 측면도를 도시하고;
도 13c 내지 도 13e는 도 13a 및 도 13b의 핸드피스의 회전 캠의 다양한 도면을 도시하며;
도 13f 내지 도 13l은 도 13a 및 도 13b의 디바이스의 다양한 구성요소의 추가 도면이고;
도 14a 및 도 14b는 눈으로부터 재료를 절단하고 흡인하기 위한 핸드피스의 도면을 예시하며;
도 15a는 캠 표면 상의 피스톤 이동을 개략적으로 예시하고;
도 15b 내지 도 15d는 다른 캠 표면 상의 피스톤 이동을 개략적으로 예시하며;
도 16a는 오프셋 로커를 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘의 구현을 예시하고;
도 16b 및 도 16c는 각각 도 16a의 커터 튜브 구동 메커니즘의 측면도 및 단면도이며;
도 16d는 압전 스택과 오프셋 로커 사이에 돔형 인터페이스를 갖는 도 16a의 구현을 예시하고;
도 17a는 직선형 로커를 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘의 구현을 예시하며;
도 17b 및 도 17c는 각각 도 17a의 커터 튜브 구동 메커니즘의 측면도 및 단면도이고;
도 18은 힌지 클램프를 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘의 구현의 사시도이며;
도 19a는 평행한 벨빌 스프링을 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘의 구현을 예시하고;
도 19b 및 도 19c는 각각 도 19a의 커터 튜브 구동 메커니즘의 측면도 및 단면도이며;
도 20a는 커터 튜브 구동 메커니즘의 구현을 예시하고;
도 20b는 도 20a의 커터 튜브 구동 메커니즘의 단면도이며;
도 21a는 모터 구동 캠을 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘의 구현을 예시하고;
도 21b는 베이스가 숨겨진 도 21a의 커터 튜브 구동 메커니즘이며;
도 21c는 도 21a의 캠 메커니즘의 확대도이고;
도 21d는 캠이 숨겨진 도 21c의 캠 메커니즘의 도면이며;
도 22a는 미세 수술 기구의 작업 부분 내에 통합되도록 구성된 흡인 펌프의 구현의 사시도를 도시하고;
도 22b는 도 22a의 흡인 펌프의 평면도를 도시하며;
도 22c 및 도 22d는 도 22a의 흡인 펌프의 캠샤프트를 도시하고;
도 23a 내지 도 23d는 캠샤프트가 회전할 때 캠 팔로워의 좌우 움직임을 예시하는 도 22a의 흡인 펌프의 단부도를 도시하며;
도 24a는 흡인 펌프에 의해 제공되는 흡인 유량의 예를 도시하고;
도 24b는 흡인 펌프에 의해 제공되는 흡인 유량의 다른 예를 도시하며;
도 25a 내지 도 25c는 진동 모터를 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘의 구현을 예시하고;
도 26a 내지 도 26c는 진동 모터를 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘의 다른 구현을 예시하며;
도 27a 및 도 27b는 커터 튜브 구동 메커니즘의 다른 구현을 예시한다.
도면은 단지 예일 뿐이며 실척으로 의도된 것이 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 설명된 디바이스는 반드시 각각의 도면에 도시되지 않은 피처를 포함할 수 있음을 이해하여야 한다.
안구내 수술 동안 렌즈, 유리체 및 기타 조직의 안구내 단편화 및 제거에 유용한 안과 미세 수술 도구를 위한 시스템, 디바이스 및 방법이 본 명세서에 설명되어 있다. 다양한 시스템, 디바이스 및 방법은 눈의 시술 동안 목표 위치에 존재하는 재료의 절단, 단편화, 유화, 흡인 및/또는 관주를 포함하지만 이에 제한되지 않는 안과 시술에 유용한 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성된다.
본 명세서에 사용된 "재료"는 유체(눈에서 또는 눈으로 제공됨), 조직, 또는 수정체 조직, 유리체 조직, 세포와 같은 조직의 단편, 및 눈의 시술(예를 들어, 백내장 시술, 유리체 절제 시술 등) 동안 존재할 수 있는 임의의 기타 유체 또는 조직 또는 기타 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 시스템, 디바이스 및 방법은 진공을 인가하고 유체를 전달하여 눈 내의 압력 균형을 유지하도록 구성된다. 진공을 인가하고 및/또는 유체를 전달하는 본 명세서에 설명된 시스템, 디바이스 및 방법은 또한 수술 부위 내 및 근방에서 더 작은 재료를 절단, 단편화, 유화 또는 달리 제조하도록 구성될 수 있다. 진공이 인가되게 하는 본 명세서에 설명된 시스템, 디바이스 및 방법은 순간적인 역행 유동을 제공하기 위해 산재된 펄스 양압이 있거나 없이 펄스 진공을 사용하여 그 진공을 제공할 수 있다.
본 명세서에 설명된 디바이스의 다양한 피처 및 기능은 조합하여 명시적으로 설명되지 않더라도 본 명세서에 설명된 하나 이상의 디바이스에 적용될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 디바이스의 다양한 피처 및 기능은, 수정체 유화 시스템, 유리체 절제 시스템, 낭 폴리싱 시스템, 및 백내장 수술 또는 유리체 절제 수술 등을 수행하는 데 유용한 기타 도구를 포함하지만 이에 제한되지 않는 수술 부위에서 또는 그 근방에서 조직을 절단, 단편화, 유화 또는 달리 충격을 가하는 데에도 유용한 당업계에 공지된 종래의 디바이스 및 시스템에 적용될 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 수정체 유화 시스템(10)의 기능 블록도이다. 시스템(10)은 흡인 진공 소스를 제공하는 가변 속도 연동 펌프(14), 초음파 전원(16), 및 펌프 속도 제어기(20) 및 초음파 전력 레벨 제어기(22)에 제어 출력을 제공하는 마이크로프로세서 컴퓨터(18)를 포함할 수 있는 제어 유닛(12)을 갖는다. 진공 센서(24)는 연동 펌프(14)의 출력측의 진공 레벨을 나타내는 입력을 컴퓨터(18)에 제공한다. 진공 센서(24)는 또한 핸드피스(30) 내에 있을 수 있다. 적절한 배출이 통기구(26)에 의해 제공된다. 제어 유닛(12)은 수정체 유화 핸드피스(30)에 라인(28)을 통해 초음파 전력을 공급한다. 관주 유체 소스(32)는 라인(34)을 통해 핸드피스(30)에 유체적으로 결합된다. 관주 유체 및 초음파 전력은 핸드피스(30)에 의해 환자의 눈(36)에 인가된다. 눈(36)의 흡인은 라인(38 및 40)을 통해 연동 펌프(14)에 의해 달성된다. 관주 유체 소스(32)로부터의 관주 유체의 전달은 중력을 통해 또는 제어 유닛(12) 내에 추가로 통합된 관주 유체 펌프를 사용하여 제공될 수 있다. 컴퓨터(18)는 진공 센서(24)로부터의 신호를 통해 연동 펌프(14)로부터의 출력 라인(42)의 사전 설정된 진공 레벨에 응답한다.
도 2a는 수정체 유화 핸드피스(30)의 단면도이다. 핸드피스(30)는 루멘(110), 핸드피스 쉘(114), 초음파 혼(ultrasound horn)(116), 및 초음파 결정의 다중 스택을 갖는 튜브일 수 있는 절단 팁(112)을 갖는다. 핸드피스(30)는 초음파 결정(118)의 제1 세트 및 초음파 결정(120)의 제2 세트를 포함할 수 있다. 초음파 결정(118)의 제1 세트는 통상적으로 "비틀림" 움직임으로 지칭되는 것을 생성하도록 절단 튜브(112)의 길이방향 축에 직교하여 배열될 수 있다. 초음파 결정(120)의 제2 세트는 통상적으로 "종방향" 또는 "축방향" 움직임으로 지칭되는 것을 생성하도록 절단 튜브(112)의 길이방향 축과 동축으로 배열될 수 있다. 결정(118)은 비틀림 움직임을 생성하도록 편광된다. 비틀림 움직임은 절단 튜브(112)의 길이방향 축에 대한 다양한 움직임 중 임의의 것을 포함할 수 있지만, 축방향 움직임에 걸쳐 실질적인 좌우 움직임을 포함할 수 있다. 결정(120)은 길이방향 움직임을 생성하도록 편광된다. 길이방향 움직임은 또한 길이방향 축에 대한 절단 튜브(112)의 다양한 움직임 중 임의의 것을 포함할 수 있지만, 좌우에 걸쳐 실질적인 축방향 움직임을 포함할 수 있다. 결정(118, 120)은 또한 길이방향 및 비틀림 움직임 모두를 생성하도록 구성될 수 있다.
초음파 결정은 비틀림 움직임을 생성하기 위해 절단 튜브(112)의 길이방향 축에 직교하여 배열될 필요가 없으며, 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
혼(116)은 아이솔레이터(117)에 의해 쉘(114) 내에 유지된다. 결정(118 및 120)은 쉘(114) 내에 유지되고 후방 실린더(122) 및 볼트(124)에 의해 혼(116)과 접촉한다. 결정(118 및 120)은 초음파 발생기(126)에 의해 생성된 신호에 응답하여 초음파 진동한다. 초음파 발생기(126)는 초음파 핸드피스(30)에 전력을 공급하기 위해 구동 신호를 제공한다.
압전 결정은 일반적으로 입력 전압이 최대 전류 및 최대 진폭에 대응하는 공진 주파수를 갖는다. 이는 전압과 전류가 서로 위상이 같을 때 흔히 발생한다. 본 명세서에 설명되고 초음파 용접기, 초음파 커터, 초음파 세정기 등에서 일반적으로 사용되는 초음파 구동 시스템은 혼(116)을 사용하여 절단 튜브(112)의 이동을 증폭시킨다. 혼 길이는 혼 재료를 통과하여 이동하는 음파의 반 파장의 배수가 되도록 구성될 수 있다. 따라서, 혼(116)의 단부는 최대 진폭으로 이동하는 노드이다. 혼(116)은 흔히 테이퍼링에 의해 튜브(112)의 이동을 증폭하는 방식으로 스텝핑되거나 구성되어 있어, 혼(116)의 원위 단부가 압전 결정(118, 120)에 견고하게 연결된 혼(116)의 근위 단부보다 먼 거리를 이동한다. 혼(116)은 흔히 가장 효율적인 에너지 전달이 달성되도록 압전 결정(118, 120)의 공진과 일치하도록 설계된다.
종래의 수정체 유화 핸드피스의 절단 튜브(112)는 단면이 원형이다. 비틀림 또는 횡방향 움직임(즉, 절단 튜브(112)의 길이방향 축에 대해 실질적으로 좌우 움직임)은 원형 절단 튜브(112)의 저압측(즉, 후단측)에 미세한 캐비테이션 기포(cavitation bubble)를 생성할 수 있는데, 이는 이동 방향이 반전될 때 붕괴된다. 본 명세서에 설명된 절단 튜브(112)는 비틀림 또는 횡방향 절단 움직임 동안 절단 튜브(112)의 실질적으로 좌우 움직임 중에 절단 튜브(112)의 한쪽 또는 양쪽에 캐비테이션 기포의 생성을 완화하도록 구성된 비원형 기하형상을 통합할 수 있다. 비원형 기하형상은 계란형, 타원형, 렌즈꼴, 눈물 방울, 다이아몬드 또는 기타 비원형 기하형상을 포함할 수 있다. 기하형상은 절단 튜브(112)의 중심축으로부터 연장되는 하나 이상의 에어포일 또는 수중익을 포함할 수 있다.
도 2b 및 도 2c는 핸드피스(30)의 절단 튜브(112)가 튜브(112)의 중심축(A)으로부터 측방향으로 연장되는 제1 및 제2 테이퍼 또는 테이퍼형 프로파일(111a, 111b)을 포함할 수 있음을 도시한다. 도 2c는 절단 튜브(112)의 평면도가 그 길이의 적어도 일부를 따라 실질적으로 직사각형일 수 있다는 것을 도시한다. 절단 튜브(112)의 기하형상은 절단 튜브(112)가 좌우로 이동할 때 후단 저압측에서 이러한 캐비테이션 기포의 생성을 완화할 수 있다. 도 2b는 실질적으로 직선형 절단 튜브(112)의 원위 단부도를 도시한다. 도 2c는 우측(화살표 T)을 향한 비틀림 움직임을 받을 때 테이퍼형 프로파일(111a)이 선단 에지를 형성하고 테이퍼형 프로파일(111b)이 후단 에지를 형성하는 것을 예시하는 절단 튜브(112)의 평면도이다. 테이퍼형 프로파일(111a, 111b)은 절단 튜브(112)의 길이방향 축(A)의 대향 측면에서 루멘(113)으로부터 외향 연장된다. 길이방향 축(A)과 테이퍼형 프로파일(111)의 날개 팁 사이의 거리는 약 0.25 mm 내지 약 1.5 mm 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm에서 변할 수 있다. 이와 같이, 테이퍼형 프로파일(111a, 111b) 사이의 단대단 거리(D)(즉, 날개 폭)는 약 0.5 mm 내지 약 3 mm 또는 약 1 mm 내지 2 mm일 수 있다. 날개형 절단 튜브(112)의 형상비는 상대적으로 높거나(도 2e 참조) 상대적으로 낮을 수 있다(도 2f 참조). 날개형 절단 튜브(112)의 형상비는 1.1 내지 4일 수 있다. 날개형 절단 튜브(112)의 단면 기하형상은 시위선(C)에 대해 실질적으로 대칭적인 테이퍼형 프로파일(111a, 111b)을 통합할 수 있다. 대안적으로, 날개형 절단 튜브(112)는 캠버를 통합하거나 시위선(C)에 대해 곡률을 가질 수 있다. 각각의 테이퍼형 프로파일(111)의 날개 팁은 도 2f에 도시된 바와 같이 만곡될 수 있거나 도 2g에 도시된 바와 같이 더 각형일 수 있다. 절단 튜브(112)의 루멘(113)은 도 2b, 도 2d 내지 도 2g에 도시된 바와 같이 실질적으로 원통형일 수 있거나, 도 2h 내지 도 2j에 도시되어 있는 바와 같은 타원형, 렌즈꼴, 계란형, 또는 기타 기하학적 형상과 같은 비원형 기하형상을 가질 수 있다.
일부 구현에서, 본 명세서에 설명된 절단 튜브의 테이퍼형 프로파일은 절단 튜브의 프로파일에 걸쳐 난류의 양을 감소 또는 제거할 수 있고, 이에 의해 원형 프로파일을 갖는 절단 튜브와 비교하여 튜브가 이동할 때 층류의 양을 증가시킬 수 있다. 본 명세서에 설명된 절단 튜브는 난류의 가능성을 추가로 감소시키거나 완화시키기 위해 외부 표면 상의 표면 처리 및/또는 코팅을 통합할 수 있다. 예를 들어, 절단 튜브는 기계적으로 폴리싱되거나 버프되고, 전해 폴리싱되며, 플라즈마 처리되고, PTFE와 같은 물질로 코팅되거나, 또는 임의의 수의 다른 적절한 코팅 또는 방법이 수행될 수 있다. 처리 및/또는 코팅은 절단 튜브의 거칠기를 감소시키고 및/또는 절단 튜브에 대한 유체의 마찰을 감소시켜, 절단 튜브가 유체를 통과할 때 절단 튜브의 일부가 층류를 생성하고 난류를 감소시킬 수 있다.
일부 구현에서, 절단 튜브(112)는 단면이 비대칭일 수 있다(도 2m 참조). 절단 튜브(112)는 절단 튜브(112)의 단지 일 측면으로부터 연장되는 단일 테이퍼형 프로파일(111)을 가질 수 있고 절단 튜브(112)의 다른 측면은 원형 프로파일(108)을 비롯하여 다양한 다른 기하형상 또는 프로파일 중 임의의 것을 가질 수 있다. 본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 절단 튜브(112)의 움직임은 비대칭일 수 있다(예를 들어, 제1 방향으로의 속도 또는 이동 속도는 상이한 제2 방향으로의 속도 또는 이동 속도와 상이할 수 있음). 절단 튜브(112)의 비틀림 또는 좌우 움직임은 이동이 절단 튜브(112)의 기하형상에 대해 최적화되도록(또는 절단 튜브(112)의 기하형상이 이동에 대해 최적화되도록) 비대칭일 수 있다. 예를 들어, 도 2m에 도시된 바와 같이, 절단 튜브(112)의 일 측면은 테이퍼형 프로파일(111)을 갖고 다른 측면은 테이퍼형 프로파일을 갖지 않고 대신에 원형 프로파일(108)을 갖는다. 원형 프로파일(108)이 선단 에지이고 테이퍼형 프로파일(111)이 후단 에지일 때 방향 화살표(F)를 따른 절단 튜브(112)의 이동은 테이퍼형 프로파일(111)이 선단 에지이고 원형 프로파일(108)이 후단 에지일 때 방향 화살표(S)를 따른 절단 튜브(112)의 이동과 비교하여 더 빠를 수 있다. 이러한 방식으로, 절단 튜브(112)의 후단 에지는 절단 튜브(112)가 빠르게 이동할 때 테이퍼형 프로파일 기하형상을 갖는 매끄러운 수중익과 유사할 수 있고 절단 튜브(112)의 후단 에지는 절단 튜브(112)가 느리게 이동할 때 프로파일이 원형일 수 있다. 따라서, 절단 튜브(112)의 움직임과 함께 후단 에지의 기하형상은 여전히 캐비테이션을 완화하면서 렌즈 조직을 분해하는 데 최적화될 수 있다. 절단 튜브(112)의 타격 에지 또는 선단 에지 프로파일은 원형 프로파일 또는 렌즈 피스를 타격하고 분해하는 것을 최적화하는 임의의 프로파일일 수 있고, 후단 에지는, 예를 들어 수중익 또는 테이퍼형 프로파일(111)을 통합함으로써 캐비테이션을 감소시키는 데 최적화될 수 있다. 절단 튜브(112)의 비대칭성 움직임은 각각의 에지가 그 각각의 목적을 위해 최적화되게 한다.
날개형 기하형상은 절단 튜브(112)의 최원위 단부로부터 절단 튜브(112)의 최근위 단부까지 존재할 수 있다. 일부 구현에서, 절단 튜브(112)의 원위 부분만이 날개형 기하형상을 갖는다. 예를 들어, 절단 튜브(112)의 최원위 1 mm만이 날개형일 수 있다. 관주 슬리브는 테이퍼형 프로파일(111)의 형상에 일치하도록 그 원위 단부에서 형상화될 수 있다. 대안적으로, 관주 슬리브는 표준 원형 형상일 수 있지만, 절단 튜브(112)의 원위 단부에서 테이퍼형 프로파일(111)의 영역의 바로 근위측에 위치 설정될 수 있다.
날개형 기하형상을 갖는 절단 튜브(112)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 길이방향 축(A)을 따라 직선형일 수 있거나 그 길이의 적어도 일부를 따라 벤딩되거나 만곡될 수 있다. 일부 구현에서, 절단 튜브(112)는 길이방향 축(A)에 대해 각도(θ)를 형성하는 벤딩부를 갖는 켈만 스타일 팁(도 2k 및 도 2l 참조)을 통합할 수 있다. 벤딩되거나 만곡된 팁의 효과는, 최원위 팁(115)에서의 회전 변위 또는 좌우 절단 움직임이 절단 튜브(112)가 절개부를 통해 연장되는 절단 튜브(112)의 더 근위 영역의 상대적으로 작은 회전 변위와 비교하여 더 크다는 것이다. 절단 튜브(112)가 그 길이방향 축(A)을 중심으로 회전될 때, 절단 튜브(112)의 최원위 팁은 더 큰 거리를 따라 앞뒤로 스위핑한다. 절단 튜브(112)의 스위핑 원위 팁은 도 2l에 가장 잘 도시된 바와 같이 테이퍼형 프로파일(111a, 111b)을 통합할 수 있다.
일부 구현에서, 탭(117) 또는 다른 표면 피처는 최원위 팁(115)으로부터 떨어진 거리에서 절단 튜브(112)의 외부 표면에 결합될 수 있다. 탭(117) 및 절단 튜브(112)는 회전 방식으로만 이동하도록 제한될 수 있다. 압전, 모터, 전자기, 보이스 코일, 또는 힘을 탭(117)에 인가하도록 구성된 다른 구동 메커니즘일 수 있는 커터 튜브 구동 메커니즘(119)은 탭(117), 및 따라서 절단 튜브(112)의 작은 회전 움직임을 유발한다. 절단 튜브(112)는 비틀림으로만 이동하도록 제한될 수 있다. 예로서, 커터 튜브 구동 메커니즘(119)은 탭(117)에 대해 밀어서 스택으로부터 멀어지게 압박하는 압전 결정 스택을 통합할 수 있다. 결정 스택은 탭(117)을 제1 방향으로 밀기 위해 여자될 수 있고 역 에너지는 탭(117)을 반대 방향(도 2l의 화살표 P)으로 다시 이동시킨다. 이 구성에서, 압전 결정 스택과 탭(117)은 서로 고정될 수 있다. 다른 커터 튜브 구동 메커니즘은 아래에서 더 상세히 설명된다. 도 2l에 도시되고 탭(117)을 통합한 절단 튜브(112)는 날개형 기하형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 튜브(112)의 기하형상은 이들 테이퍼형 프로파일(111a, 111b)을 통합할 필요가 없고 원통형일 수 있다.
본 명세서에 설명된 임의의 절단 튜브는 테이퍼형 프로파일(111)을 통합할 수 있어 날개형 기하형상이 비틀림 움직임을 구동하는 데 사용되는 구동 메커니즘(즉, 압전, 보이스 코일, 모터 구동 캠, 또는 기타 구동 메커니즘)에 무관하게 캐비테이션을 완화할 수 있다는 점을 이해해야 한다. 유사하게, 날개형 절단 튜브는 일체형 흡인 펌프 및/또는 핸드피스의 적어도 일부 상의 트리거 또는 핑거 페달을 갖는 핸드피스를 비롯하여 본 명세서에 설명된 다양한 핸드피스 중 임의의 것과 통합될 수 있다.
도 3은 구현에 따른 수정체 유화 시스템(1010)의 기능 블록도이다. 시스템(1010)은 제어 유닛(1012)을 포함할 수 있으며, 제어 유닛은 초음파 전원(1016) 및 제어 출력을 펌프 제어기(1020) 및 초음파 전력 레벨 제어기(1022)에 제공하는 프로세서(1018)를 포함할 수 있다. 제어 유닛(1012)은 라인(1028)을 통해 핸드피스(1030)에 초음파 전력을 공급할 수 있다(예를 들어, 압전 결정을 구동하기 위한 400 V). 핸드피스(1030)는 제어 유닛(1012)에 의해 전력이 공급되는 일체형 흡인 펌프(1014)를 포함할 수 있다. 제어 유닛(1012)은 라인(1028)과 동일하거나 상이한 라인일 수 있는 라인을 통해 핸드피스(1030)의 흡인 펌프(1014)에 전력을 공급할 수 있다(예를 들어, 압전을 위한 것보다 낮은 전압, 모터를 구동하기 위한 5-12 V). 핸드피스(1030)는 핸드피스(1030)가 제어 유닛(1012)과 독립적으로 사용될 수 있도록 전자 기기를 통합할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 관주 유체 소스(1032)는 관주 라인(1034)을 통해 핸드피스(1030)에 유체적으로 결합될 수 있다. 관주 유체 및 초음파 전력은 핸드피스(1030)에 의해 환자의 눈(36)에 인가될 수 있다. 눈(36)의 흡인은 흡인 라인(1038)을 통해 핸드피스(1030)의 흡인 펌프(1014)에 의해 달성될 수 있다. 관주 유체 소스(1032)로부터의 관주 유체의 전달은 중력을 통해 및/또는 제어 유닛(1012) 내의 관주 유체 펌프를 사용하여 제공될 수 있다.
도 4는 시스템(1010)의 유체계를 예시하는 수정체 유화 시스템(1010)의 기능 블록도이다. 시스템(1010)의 유체계는 관주 유체 소스(1032), 관주 유체 라인(1034), 핸드피스(1030) 내의 흡인 펌프(1014), 폐기물 라인(1038)(때로는 본 명세서에서 흡인 라인으로 지칭됨), 및 폐기물 용기(1044)를 포함할 수 있다. 시스템(1010)은 임의로 관주 유체 소스(1032)로부터 관주 유체를 전달하도록 구성된 관주 유체 펌프를 포함할 수 있다. 관주 라인(1034)을 통한 유동을 제어하기 위한 하나 이상의 압력 센서 및/또는 밸브를 임의로 포함할 수 있는 관주 유체 소스(1032)는 직접적으로 또는 관주 포트(1044)를 통해 핸드피스(1030)에 유체적으로 결합된다. 관주 유체는 수정체 유화 시술 동안 관주 유체 소스(1032)를 빠져나와 관주 유체 라인(1034)을 통해 핸드피스(1030)를 향해 이동할 수 있다. 임의적인 관주 유체 저장조(1046)는 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 핸드피스(1030)의 원위 단부 내에 통합될 수 있다. 핸드피스(1030) 및/또는 관주 라인(1034)은 핸드피스(1030)에 대한 유체 유동의 추가 제어를 제공하도록 구성된 하나 이상의 밸브 및/또는 센서를 임의로 포함할 수 있다. 핸드피스(1030) 및/또는 폐기물 라인(1038)은 핸드피스(1030)로부터의 유체 유동의 추가 제어를 제공하도록 구성된 하나 이상의 밸브 및/또는 센서를 임의로 포함할 수 있다. 펌프(1014)는 폐기물 용기(1044)를 향해 재료를 지향시키는 폐기물 라인(1038)을 통해 눈(36)으로부터 유체 및 기타 물질을 흡인할 수 있다.
시스템(1010)은 또한 핸드피스(1030) 내의 흡인 펌프(1014)에 추가하여 제어 유닛(1012)의 영역 내의 원격 흡인 펌프를 포함할 수 있다. 제어 유닛(1012)의 흡인 펌프는 연속, 반연속 및/또는 불연속 박동 흡인을 인가하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(1012)의 흡인 펌프는 지속적인 낮은 레벨의 유량을 인가하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(1012)의 흡인 펌프는 체적 유량 또는 용적식 펌프(예를 들어, 연동, 선형 연동, 피스톤, 스크롤 펌프) 또는 진공 기반 펌프(예를 들어, 벤츄리, 공압, 다이아프램, 또는 회전 날개)를 포함하는 다양한 여러 흡인 펌프 중 임의의 것일 수 있다. 일 구현에서, 제어 유닛(1012)의 흡인 펌프는 핸드피스(1030) 내의 일체형 흡인 펌프(1014)에 의해 제공되는 흡인을 지원하기 위해 제어 유닛(1012) 내에 통합된 저압, 연동 펌프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 사용 부분 동안, 핸드피스(1030)를 통한 흡인은 제어 유닛(1012) 내의 원격 흡인 펌프에 의해 제공될 수 있고, 제2 사용 부분 동안, 핸드피스(1030)를 통한 흡인은 핸드피스(1030) 내의 일체형 흡인 펌프(1014)에 의해 제공될 수 있다. 흡인 지원의 추가 구현은 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 5a 및 도 5b는 펌프 모터(1115)에 의해 구동되는 흡인 펌프(1014)를 갖는 도 3의 핸드피스(1030)의 구현의 단면도이다. 핸드피스(1030)는 깨끗한 각막 절개부를 통해 최소 침습, 내부 이식 접근 방식으로 수행되는 수술(백내장 수술 등)을 위해 구성된다. 핸드피스(1030)는 종래의 파코보다 눈에서 조직을 제거하기 위해 더 적은 에너지, 시간 및 유체를 필요로 한다.
핸드피스(1030)는 커터 튜브 구동 메커니즘에 의해 왕복되는 중공 절단 팁 또는 절단 튜브(1112)를 포함한다. 절단 튜브(1112)는 앞서 설명된 압전 구동 메커니즘 뿐만 아니라 전기, 자기변형, 전자기, 유압, 공압, 기계, 보이스 코일, 또는 당업계에 공지된 다른 유형의 구동 메커니즘을 포함하는 다양한 구동 메커니즘 중 임의의 것에 의해 진동될 수 있다. 절단 튜브(1112)가 압전 구동 메커니즘에 의해 진동되는 것으로 설명되는 경우는 다른 커터 튜브 구동 메커니즘도 고려된다는 것을 이해하여야 한다. 일부 구현에서, 절단 튜브(1112)는 핸드피스(1030)의 내부 내에 수용된 모터를 포함하는 구동 메커니즘에 의해 왕복된다. 모터의 구성은 다양한 회전 모터, 스테퍼 모터, AC 모터, DC 모터, 압전 모터, 보이스 코일 모터, 또는 기타 모터 중 임의의 것을 포함하여 다양할 수 있다. 모터는 원하는 출력 속도를 생성하기 위해 하모닉 드라이브(harmonic drive)와 같은 기어 감속 시스템에 결합될 수 있다.
일 구현에서, 절단 튜브(1112)는 압전 구동 메커니즘에 의해 진동된다. 절단 튜브(1112)는 압전 결정(1120)에 의해 구동되는 혼(1116)에 결합될 수 있다. 결정(1120)은 후방 실린더(1122) 및 볼트(1124)에 의해 혼(1116)과 접촉하여 하우징(1114) 내에 유지될 수 있다. 결정(1120)은 제어 유닛(1012)에 의해 핸드피스(1030)에 전력을 공급하기 위해 구동 신호가 제공될 때 길이방향 및/또는 비틀림 움직임을 생성하도록 편광될 수 있다. 압전 결정(1120)은 천연 압전 기판, 예를 들어 석영 단결정, 압전 세라믹, 예를 들어 리튬 니오베이트, 비화 갈륨, 산화 아연, 질화 알루미늄, 또는 리드 지르코네이트 티타네이트(lead zirconate-titanate)(PZT)일 수 있다. 일부 구현에서, 압전 결정(1120)은 폴리비닐리덴 플루오라이드와 같은 폴리머-필름 압전으로 형성된다. 이러한 플라스틱계 결정 스택은 비용이 낮고 잠재적으로 일회용일 수 있다.
종래의 초음파 혼은 압전 결정에 의해 제공되는 진동 변위 진폭을 증가시키도록 구성된다. 통상적으로, 혼은 근위 단부에서 나사식 스터드를 사용하여 초음파 변환기에 견고하게 연결되고 원위 방향으로 테이퍼진다. 종래의 초음파 혼은 공진이다. 본 명세서에 사용되는 "혼"은 종래의 초음파 혼이 수행하는 것처럼 기능할 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. 즉, 혼은 사용 동안 공진 상태일 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. 본 명세서에 설명된 혼은 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 비공진, 직접 구동 방식으로 사용될 수 있다. 본 명세서에서 "혼"이라는 용어의 사용은 초음파 혼이라는 용어의 통상적인 사용으로 제한하도록 의도되지 않는다.
본 명세서에 설명된 커터 튜브 구동 메커니즘은 압전 스택을 통합할 수 있다. 압전은 다른 구성요소와 오정렬되는 경우 손상 및 균열을 발생시킬 수 있다. 디스크 형상의 압전 스택은 서로 완전히 평행하게 배열될 수 있기 때문에 손상될 가능성이 적다. 그러나, 본 명세서에 설명된 압전 스택은 절단 튜브에 대해 비-동심 방식으로 배열될 수 있고 반드시 완전히 평행하게 배열될 필요는 없는 다양한 구성요소의 움직임을 직접 구동할 수 있다. 즉, 압전 스택과의 인터페이스에 임의의 각도가 존재하면, 점 하중으로 인해 균열이 발생할 수 있다.
압전 스택은 함께 적층된 얇은 압전/전기 변형 세라믹 시트의 다층일 수 있다. 이들 다층은 상대적으로 낮은 구동 전압(100V), 빠른 응답, 높은 생성력, 및 높은 전기기계적 결합을 갖는다. 그러나, 변위는 일반적으로 10 μm 정도이며 일반적으로 절단 튜브 변위를 위해 단독으로는 충분하지 않다. 앞서 설명한 바와 같이, 절단 팁의 움직임은 "비틀림"으로 알려진 것 또는 길이방향, 전후 움직임에 걸쳐 주로 좌우 움직임일 수 있다. 이 팁 움직임은 특히 조밀하고 단단한 렌즈 핵에 대해 보다 효율적인 렌즈 제거 움직임으로 고려된다. 절단 팁 움직임의 방향이나 배향에 무관하게, 압전 구동 메커니즘의 주요 목표는 압전 재료의 작은 움직임을 절단 팁의 충분한 물리적 변위 또는 스트로크로 증폭하는 것이다.
본 명세서에는, 10,000 Hz 미만, 5,000 Hz 미만, 4,000 Hz 미만, 3,000 Hz 미만에서 20 Hz 미만, 15 Hz 미만, 10 Hz 미만, 5 Hz 미만, 약 0.5 Hz 이상인 아음속 주파수 범위에 이르기까지를 비롯한 초음파 미만(즉, 20,000 Hz 미만)인 주파수 범위 내에서 3 미터/초의 최소 팁 속도를 달성하도록 구성된 커터 튜브 구동 메커니즘의 다양한 상호 관련된 구현이 설명되어 있다. 일부 구현에서, 팁 속도 목표는 더 조밀한 재료의 절단을 보장하기 위해 약 5 미터/초이다. 커터 튜브 구동 메커니즘은 이동 가능한 구성요소의 통합으로 인한 손상 가능성을 완화하면서 절단 튜브의 움직임을 증폭할 수 있다. 커터 튜브 구동 메커니즘은 진동 움직임을 생성하기 위해 종래의 힌지를 통해 절단 튜브를 직접 구동하는 압전 스택 또는 모터 구동 캠 또는 진동 모터를 통합할 수 있다. 달성된 진동 움직임은 초음파보다 낮은 주파수 범위에 있을 수 있다. 구동 메커니즘은 구동력 인가 지점과 절단 튜브의 원위 팁 사이에 2개 미만의 노드 변곡점을 통합할 수 있다. 구동력은 길이방향 움직임 뿐만 아니라 좌우("비틀림") 움직임을 생성하도록 인가될 수 있다. 비틀림 움직임이 단일 평면으로 제한될 필요는 없다는 것을 이해하여야 한다. 구동 메커니즘은 또한 "리빙" 힌지를 통해 절단 튜브를 구동하여 진동 움직임을 생성할 수 있다.
도 16a 내지 도 16d는 로커 아암 또는 로커 플레이트에 결합된 종래의 또는 기계적 힌지를 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘(119)의 구현을 예시한다. 로커(1605)는 오프셋 로커(1605)일 수 있다. 커터 튜브 구동 메커니즘(119)은 핸드피스(도시되지 않음)의 내부에 결합되거나 통합되도록 구성된 베이스(1610)를 포함할 수 있다. 로커(1605)는 로커 피봇 핀(1615)을 통해 베이스(1610)에 이동 가능하게 부착될 수 있으며, 피봇 핀은 로커(1605)가 피봇 핀(1615)의 회전축을 중심으로 베이스(1610)에 대해 자유롭게 회전할 수 있게 한다. 압전 스택(1120)은 하부 단부의 베이스(1610) 및 상부 단부의 로커(1605)에 결합될 수 있다. 절단 튜브(1112)는 베이스(1610) 및 로커(1605)의 대체로 중앙 영역을 통해 연장될 수 있다. 압전 스택(1120)은 베이스(1610)의 일 측면에 또는 오프셋되어 위치 설정될 수 있다. 압전 스택(1120)은 이동 가능한 결합을 통해 베이스(1610) 및 로커(1605)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 커터 튜브 구동 메커니즘은 한 쌍의 토글(1620a, 1620b)을 통합할 수 있다. 하부 토글(1620a)은 하부 토글 핀(1622)을 통해 베이스(1610)에 부착될 수 있고 상부 토글(1620b)은 상부 토글 핀(1624)을 통해 로커(1605)에 부착될 수 있다. 토글(1620a, 1620b)은 베이스(1610) 및 로커(1605)에 대해 자유롭게 회전할 수 있다. 이 움직임은 베이스(1610)와 접촉하는 압전 스택(1120)의 근위 단부와 로커(1605)와 접촉하는 압전 스택(1120)의 원위 단부 사이에 다소의 비-평행성이 존재하도록 함으로써, 압전 스택(1120)의 에지에서의 손상을 완화한다. 토글(1620a, 1620b)의 피봇은 오정렬을 허용하고 비-평행 움직임 전달과 유사한 임의의 부정확성을 상쇄한다. 또한, 돔(1621)은 압전 스택(1120)과의 인터페이스 근방에 위치 설정되어 임의의 점 하중을 제거할 수 있다(도 16d 참조).
커터 튜브 구동 메커니즘(119)은 스프링 포스트(1625) 및 스프링 스택(1627)을 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 절단 튜브(1112)는 베이스(1610) 및 로커(1605)의 중앙 영역을 통해 연장될 수 있다. 압전 스택(1120)은 베이스(1610)의 일 측면에 또는 오프셋되어 위치 설정될 수 있다. 스프링 포스트(1625) 및 스프링 스택(1627)은 절단 튜브(1112)가 일 측면에 위치 설정된 압전 스택(1120)과 대향 측면 상의 스프링 사이에 위치 설정되도록 압전 스택(1120)에 대향하여 위치 설정될 수 있다.
스프링 스택(1627)은 스프링 포스트(1625)의 상부 단부 영역 상의 돌기(1638)를 둘러싸는 하나 이상의 벨빌 스프링일 수 있다(도 16c 참조). 스프링 포스트(1625)의 돌기(1638)는 로커(1605)를 통해 구멍(1637) 내로 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 스프링 포스트(1625)는 또한 베이스(1610) 상의 대응하는 구멍과 정합하도록 구성된 하부 돌기(1638)를 포함할 수 있다. 스프링 포스트(1625) 상의 돌기(1638)는 로커(1605) 및 베이스(1610) 상의 구멍(1637) 내에서 축방향으로 자유롭게 활주할 수 있다. 돌기(1638)는 스프링 포스트(1625) 상의 원하는 위치에 수용된 스프링 스택(1627)을 유지할 수 있다.
스프링 스택(1627)의 상부 표면은 로커(1605)의 하부 표면과 맞물리고 스프링 스택(1627)의 하부 표면은 스프링 포스트(1625)의 레지에 맞닿는다. 스프링 스택(1627)은 로커(1605)의 하부 표면에 대해 상향력을 인가할 수 있다. 로커(1605)에 인가되는 힘은 토글(1620a, 1620b)을 통해 압전 스택(1120)의 상부 단부에 예압으로서 전달될 수 있다. 예압은 압전 스택(1120)과 다른 구성 요소 사이에 일정한 접촉이 유지되어 압전 스택(1120)의 움직임이 손실되지 않는 것을 보장한다.
절단 튜브(1112)는 로커(1605)의 보어를 통해 그리고 베이스(1610)의 보어를 통해 연장할 수 있다. 절단 튜브(1112)는 접착제, 용접, 또는 다른 고정 방법을 통해 각각에 고정될 수 있다. 장기간 사용 후 튜브에 균열이 생기는 것을 방지하는 데 도움이 되는 지지 부싱(1630)이 통합될 수 있다. 지지 부싱(1630)은 로커(1605)를 통해 보어와 정렬된 로커(1605)의 상부 표면에 결합될 수 있다. 도 16c는 오프셋 로커(1605)의 측단면도를 도시한다. 튜브(1112)는 보강재 부싱(1635)을 통해 베이스(1610)에 부착된 것으로 도시되어 있다. 보강재 부싱(1635)은 압전 스택(1120)이 활성화될 때 튜브(1112)가 강제되어 베이스(1610)에 대해 벤딩되는 것을 보장할 수 있다.
압전 스택은 교류 전류 또는 DC 가변 전압을 포함한 가변 전압으로 변화될 수 있다. 일 구현에서, 압전 스택(1120)에 인가되는 교류 전류(예를 들어, 100 Hz 내지 20 Khz)는 압전 스택(1120)이 확장 및 수축되게 한다. 압전 스택(1120)이 확장함에 따라, 로커(1605) 및 이에 따라 로커(1605)에 부착된 튜브(1112)는 베이스(1610) 주위에서 벤딩될 수 있다. 압전 스택(1120)이 수축함에 따라, 스프링 스택(1627)은 압전 스택(1120)이 그 시작 길이로 신속하게 복귀하는 것을 보조하고 압전 스택(1120)과 2개의 토글(1620a, 1620b) 사이에 일정한 접촉이 있는 것을 보장할 수 있다. 절단 튜브(1112)는 로커(1605)를 통해 연장되는 벤딩을 받을 수 있다. 또한, 로커(1605) 아래에서의 튜브(1112)의 약간의 벤딩 및 "휘핑(whipping)"으로 인한 추가 움직임이 있을 수 있다. 절단 팁 움직임은 일반적으로 절단 튜브(1112)에 의한 추가적인 "휘핑" 움직임의 존재로 인해 압전 스택(1120)에 대해 예측되는 것보다 훨씬 더 크다. 본 명세서에 설명된 커터 튜브 구동 메커니즘에 통합된 압전 스택(1120)은 임의의 압전 전하 계수, 즉, d33, d31, d15를 사용하도록 기계적으로 구성될 수 있다.
도 17a 내지 도 17c는 로커 아암 또는 로커 플레이트에 결합된 종래의 또는 기계적 힌지를 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘(119)의 상호 관련된 구현을 예시한다. 로커는 직선형 로커(1605)일 수 있다. 직선형 로커(1605)는 로커 피봇 핀(1615)을 통해 베이스(1610)에 이동 가능하게 부착될 수 있으며, 피봇 핀은 로커(1605)가 피봇 핀(1615)의 회전축을 중심으로 베이스(1610)에 대해 자유롭게 회전할 수 있게 한다. 힌지(즉, 도 17a 내지 도 17c에 도시된 로커 피봇 핀(1615))의 위치는 도 16a 내지 도 16c에 도시된 오프셋 로커 구현에서의 힌지의 위치와 비교하여 절단 튜브(1112)의 원위 단부쪽으로 더 향해 있다. 직선형 로커(1605)의 로커 피봇 핀(1615)은 튜브(1112)와 로커(1605)의 길이방향 축을 따라 실질적으로 정렬되어 로커(1605)를 위한 지지점을 생성할 수 있다. 튜브(1112)에 대한 로커 피봇 핀(1615)의 위치는 튜브(1112)의 팁에서 흔들림(wag) 특성을 변경할 수 있고 사용 중에 튜브(1112)에 나타나는 "휘핑" 효과를 변경할 수 있다. 직선형 로커에서, 피봇 핀은 커터 튜브의 길이방향 축을 따라 로커와 실질적으로 정렬된다. 오프셋 로커에서, 피봇 핀은 커터 튜브의 길이방향 축을 따라 로커의 근위측에 위치 설정된다.
압전 스택(1120)은 하부 단부에서 베이스(1610)에 결합되고 상부 단부에서 로커(1605)에 결합될 수 있다. 절단 튜브(1112)는 베이스(1610) 및 로커(1605)의 대체로 중앙 영역을 통해 연장될 수 있다. 압전 스택(1120)은 베이스(1610)의 일 측면에 위치 설정될 수 있다. 압전 스택(1120)은 베이스(1610) 및 로커(1605)에 부착되거나 부착되지 않을 수 있다. 인터페이스는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 압전 스택(1120)에 대한 손상 및 점 하중을 완화하는 하나 이상의 피처를 통합할 수 있다.
커터 튜브 구동 메커니즘(119)은 절단 튜브(1112)가 압전 스택(1120)과 스프링 사이에 위치 설정되도록 스프링 포스트(1625)와, 압전 스택(1120)에 대향하여 위치 설정된 스프링 스택(1627)을 포함할 수 있다. 튜브(1112)는 로커(1605) 및 베이스(1610)를 통과하고 앞서 설명된 바와 같이 로커(1605) 및 베이스(1610)에 부착되거나 부착되지 않을 수 있다. 스프링 스택(1627)은 휴지 상태에 있을 때 압축됨으로써 로커(1605)의 제1 단부에 상향력을 인가하고 로커(1605)의 대향하는 제2 단부에 의해 압전 스택(1120)에 예압력을 인가한다. 압전 스택(1120)이 가변 전압 하에 확장하거나 성장함에 따라, 압전 스택은 베이스(1610) 상의 피봇 핀(1615)의 회전축을 중심으로 로커(1605)를 회전시키고, 이에 의해 적어도 하나의 방향으로 튜브(1112)를 이동시키거나 "흔든다". 압전 스택(1120)이 수축함에 따라, 로커(1605)의 제1 단부에 대해 스프링 스택(1627)에 의해 인가된 상향력은 수축하는 압전 스택(1120)으로 로커(1605)의 대향하는 제2 단부를 하향 압박한다. 로커(1605)는 반대 방향으로 회전하여, 튜브(1112)를 반대 방향으로 흔든다. 스프링 스택(1627)은 로커(1605)가 회전하고 압전 스택(1120)의 단부와의 접촉을 유지하게 할 수 있다.
커터 튜브 구동 메커니즘(119)은 압전 안정기(1665)를 포함할 수 있다. 압전 안정기(1665)는 압전 스택(1120)과 스프링 포스트(1625)가 베이스(1610)와 접촉하는 곳을 둘러싸서 압전 스택(1120)이 작동 중에 제위치를 벗어나 작동하지 않는 것을 보장할 수 있다. 본 명세서에 설명된 임의의 구현은 압전 안정기(1665)를 통합할 수 있다.
도 18은 힌지 클램프를 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘(119)의 상호 관련된 구현을 예시한다. 힌지 클램프는 하부 클램프(1640) 및 상부 클램프(1645)를 포함할 수 있다. 튜브(1112)는 상부 클램프(1645) 및 하부 클램프(1640) 상의 구멍을 통해 삽입될 수 있다. 하부 클램프(1640)는 힌지 핀(1647)을 통해 상부 클램프(1645)에 회전 가능하게 부착될 수 있다. 하부 클램프(1640)는 손잡이(도시되지 않음)에 부착될 수 있다. 압전 스택(1120)은 상부 클램프(1645)와 하부 클램프(1640) 사이에 끼워질 수 있다. 압전 스택(1120)은 다른 곳에서 설명된 바와 같이 클램프(1640, 1645)에 부착되거나 부착되지 않을 수 있다. 설치 동안, 상부 클램프(1645) 및 하부 클램프(1640)에 클램핑력이 인가되어 이들 사이에 위치 설정된 압전 스택(1120)에 예압력을 인가하게 할 수 있다. 예압력이 인가되는 경우, 튜브(1112)가 상부 및 하부 클램프(1645, 1640)에 부착될 수 있어, 클램핑력이 제거될 때, 예압력이 튜브(1112)로 전달되고 압전 스택(1120)에 유지된다. 압전 스택(1120)이 성장함에 따라, 압전 스택은 힌지 핀(1647)을 중심으로 상부 클램프(1645)를 회전시키고 이에 의해 튜브(1112)를 한 방향으로 흔든다. 압전 스택(1120)이 수축함에 따라, 상부 클램프(1645)는 반대 방향으로 회전하여 튜브(1112)를 반대 방향으로 흔든다. 튜브(1112)에 전달된 예압은 상부 클램프(1645)가 수축되고 압전 스택(1120)과의 일정한 접촉을 유지하는 것을 보장한다. 추가적인 클램핑은 압전 스택(1120)과, 예를 들어 힌지 핀(1647)과 대향하는 튜브의 외부 영역에서 상부 및 하부 클램프(1645, 1640)의 일부에 있는 다른 구성요소 사이에 일정한 접촉을 보장할 수 있다.
도 19a 내지 도 19c는 힌지 클램프를 또한 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘(119)의 상호 관련된 구현을 예시한다. 본 명세서에 설명된 다양한 구동 메커니즘은 비록 그 피처가 특정 구현에 대해 명시적으로 설명되지 않을 수도 있지만 본 명세서에 설명된 임의의 다른 구동 메커니즘의 하나 이상의 피처를 통합할 수 있음을 이해하여야 한다. 힌지 클램프는 하부 클램프(1640) 및 상부 클램프(1645)를 포함할 수 있다. 하부 클램프(1640)는 접착제, 용접, 또는 다른 결합 수단을 통해 베이스(1610)에 부착될 수 있다. 상부 클램프(1645)는 상부 클램프(1645)가 힌지 핀(1647)을 중심으로 자유롭게 회전하도록 힌지 핀(1647)을 통해 하부 클램프(1640)에 부착될 수 있다. 압전 스택(1120)은 상부 클램프(1645)와 하부 클램프(1640) 사이에 끼워질 수 있다.
절단 튜브(1112)는 상부 클램프(1645) 및 하부 클램프(1640) 모두를 통과할 수 있다. 절단 튜브(1112)가 기계적으로 결합될 필요는 없지만 절단 튜브(1112)는 접착제, 용접, 또는 다른 부착을 통해 상부 및 하부 클램프에 부착될 수 있다. 지지 부싱(1650)은 튜브(1112) 주위에서 활주되거나 다른 곳에서 설명된 바와 같이 절단 튜브(1112)에 부착될 수 있다.
커터 튜브 구동 메커니즘(119)은 스프링 스택(1627) 및 예압 나사(1655)를 포함할 수 있다. 예압 나사(1655)는 절단 튜브(1112)에 평행하게 배열될 수 있다. 예압 나사(1655)는 상부 클램프(1645) 및 하부 클램프(1640)를 통과하고 하부 클램프(1640) 아래의 예압 너트(1660)에 나사 결합될 수 있다. 벨빌 스프링을 포함할 수 있는 스프링 스택(1627)은 예압 나사(1655)의 헤드와 상부 클램프(1645)의 상부 표면 사이에 포획될 수 있다. 예압 나사(1655)가 설치 중에 하부 클램프(1640) 아래의 예압 너트(1660)로 조여짐에 따라, 나사 헤드는 상부 클램프(1645)에 대해 스프링 스택(1627)을 압축한다. 이는 차례로 상부 및 하부 클램프(1645, 1640) 사이에 위치 설정된 압전 스택(1120)에 예압력을 인가한다.
압전 스택(1120) 및 예압 나사(1655)는, 압전 스택(1120) 및 예압 메커니즘이 절단 튜브(1112)의 위치에 대해 대향 측면에 위치되는 도 16a 내지 도 16c에 도시된 구현과 달리 절단 튜브(1112)의 위치에 대해 동일 측면에 위치 설정될 수 있다. 압전 스택(1120)의 상부 표면은 상부 클램프(1645)의 하부 표면과 맞물릴 수 있고 압전 스택(1120)의 하부 표면은 하부 클램프(1640)의 상부 표면과 맞물릴 수 있어, 압전 스택(1120)은 상부 및 하부 클램프(1645, 1640) 사이에 위치 설정되고 클램핑된다. 압전 스택(1120)은 접착제 또는 다른 기계적 고정을 통해 상부 및 하부 클램프(1645, 1640)에 고정될 수 있다.
압전 스택(1120)이 성장함에 따라, 상부 클램프(1645)는 상향으로 강제될 수 있다. 상부 클램프(1645)는 힌지 핀(1647)을 중심으로 회전하고 예압 나사(1655)의 헤드에 대해 스프링 스택(1627)을 압축한다. 압전 스택(1120)이 수축함에 따라, 스프링 스택(1627)은 힌지 핀(1647)의 축을 중심으로 상부 클램프(1645)를 하향으로 강제하여 압전 스택(1120)의 상부 단부에 대해 일정한 접촉을 유지한다. 예압 나사(1655)는 원하는 하중을 달성하기 위해 제조 중에 예압의 양이 수정되고 조절될 수 있게 한다.
도 20a 및 도 20b는 바이플레인 구성을 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘(119)의 상호 관련된 구현을 예시한다. 구동 메커니즘(119)은 베이스(1610), 상단 플레이트(1670), 및 2개의 개재 압전 스택(1120a, 1120b)을 포함할 수 있다. 2개의 압전 스택(1120a, 1120b)은 상단 플레이트(1670) 및 베이스(1610)에 부착되지 않거나 부착될 수 있다. 도 20b는 2개의 압전 스택(1120a, 1120b)이 압전의 위치를 제어하기 위해 베이스(1610) 상의 포켓에 끼워질 수 있는 것을 도시한다. 구동 메커니즘(119)은 예압 나사(1655) 및 너트(1660)를 추가로 포함할 수 있다. 나사(1655)는 베이스(1610)를 통해 그리고 상단 플레이트(1670)의 하부 표면으로부터 이용가능한 대응하는 나사부로 연장될 수 있다. 예압 나사(1655)가 조여짐에 따라, 상단 플레이트(1670)를 통해 압전 스택(1120a, 1120b)에 예압력이 인가된다. 튜브(1112)는 상단 플레이트(1670) 및 예압 나사(1655)의 중앙 보어(1675)를 통과할 수 있다(도 20b 참조). 튜브(1112)는 상단 플레이트(1670) 및 예압 나사(1655)에 부착되지 않거나 부착될 수 있다. 본 명세서의 다른 곳에서 언급된 바와 같이, 압전 스택은 가변 전압에 따라 변화할 수 있다. 일 구현에서, 2개의 별개의 교류 전류가 압전 스택(1120a, 1120b)에 인가될 수 있다. 교류 전류는 하나의 압전(1120a)이 다른 압전(1120b)이 수축할 때 확장하고 그 반대도 성립하도록 위상이 상이할 수 있다. 이는 상단 플레이트(1670)가 피봇하거나 흔들리게 하여 튜브(1112)가 앞뒤로 흔들리게 할 수 있다. 교류 전류는 또한 튜브(1112)의 단부에 바람직한 효과를 생성하는 임의의 방식으로 서로에 대해 타이밍을 맞출 수 있다.
앞서 설명된 구동 메커니즘은 최소 피크 팁 속도(예를 들어, 적어도 2.5 미터/초, 그러나 약 12 미터/초 미만)로 절단 튜브에 비틀림 움직임을 제공하도록 구성된다. 본 명세서에 설명된 임의의 구현에서, 압전 스택(1120)은 튜브(1112)의 길이방향 축에 평행하게 적층될 수 있거나(즉, 수직 스택), 또는 튜브에 직교하여 적층될 수 있다. 튜브(1112)에 평행하게 또는 직교하여 적층되든, 신장 방향은 튜브(1112)의 길이방향 축을 따른 것일 수 있다. 압전 스택(1120)은, 예를 들어 d33, d31, 및 d15를 포함하는 임의의 압전 전하 계수를 사용하도록 기계적으로 구성될 수 있다.
구동 메커니즘(119)이 압전 구동 메커니즘일 필요는 없다는 것을 이해하여야 한다. 도 21a 내지 도 21d는 최소 팁 속도를 달성할 수 있는 모터 구동 캠을 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘의 구현을 예시한다. 구동 메커니즘(119)은 베이스(1610), 캠(1682)을 회전시키도록 구성된 모터(1680)를 포함할 수 있다. 캠(1682)은 양 단부에 물결 패턴을 통합할 수 있다. 캠(1682)이 회전함에 따라, 캠(1682)의 물결 패턴은 캠 팔로워(1684)를 상하로 구동시킨다. 캠 팔로워(1684)는 캠 팔로워 핀(1681)을 통해 로커(1605)에 결합된다. 캠 팔로워(1684)가 위아래로 이동함에 따라, 캠 팔로워는 로커 힌지 핀(1615)을 중심으로 로커(1605)를 피봇시킨다. 로커(1605)가 앞뒤로 피봇함에 따라, 로커는 절단 튜브(1112)를 앞뒤로 피봇시킬 수 있다. 튜브(1112)에 힘을 분산시키는 데 도움이 되고 로커(1605)가 튜브(1112)를 손상시키는 것을 방지하는 데 도움이 되는 지지 부싱(1650)이 통합될 수 있다. 도 21b는 베이스(1610)가 숨겨진 구동 메커니즘(119)의 측면도이다. 베이스(1610)는 튜브(1112)와 접촉하고 튜브가 앞뒤로 구동될 때 튜브(1112)에 대한 벤딩 지점을 제공할 수 있는 제2 지지 부싱(1650)을 포함할 수 있다.
도 21c는 캠 메커니즘의 확대도를 도시한다. 캠(1682)의 상부 캠 표면(1686)은 캠 팔로워(1684)의 캠 추종 표면(1683)이 캠(1682)의 캠 표면을 따라 매끄럽게 라이딩할 수 있게 하는 반경을 특징으로 할 수 있다. 캠(1682)은 상부 캠 표면(1686) 및 하부 캠 표면(1688)을 특징으로 한다. 상부 및 하부 캠 표면(1686, 1688)의 형상은 상부 및 하부 캠 표면(1686, 1688) 사이의 축방향 거리가 일정하도록 서로 반대일 수 있다. 캠(1682)은 캠 구속부(1694) 상의 캠 구속 슬롯(1692)으로 활주되는 캠 구속 리브(1690)를 특징으로 한다. 캠 구속부(1694)는 베이스(1610)에 고정될 수 있거나 베이스(1610)와 일체로 통합될 수 있다. 캠 구속 슬롯(1692)은 캠이 회전하고 캠 팔로워(1684)에 힘을 인가할 때 캠(1682)이 축방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 도 21d는 캠(1682)이 숨겨진 캠 메커니즘의 확대도를 도시한다. 하부 캠 팔로워 표면(1698)은 캠(1682)의 하부 캠 표면(1688)과 접촉하고 캠 팔로워(1683)를 하향 구동시킨다. 하부 캠 팔로워 표면(1698)은 캠(1682)을 따라 매끄러운 이동을 보장하기 위해 상부 캠 팔로워 표면(1683)과 동일한 반경을 가질 수 있다.
도 25a 내지 도 25c 및 또한 도 26a 내지 도 26c는 진동 모터를 통합한 커터 튜브 구동 메커니즘(119) 및 로커(1605)를 통합한 기계적 힌지의 구현을 예시한다. 구동 메커니즘(119)은 핸드피스(도시되지 않음)에 결합되도록 구성된 베이스(1610)를 포함할 수 있다. 로커(1605)는 로커(1605)가 베이스(1610)에 대해 자유롭게 회전하게 하는 로커 피봇 핀(1615)을 통해 베이스(1610)에 부착될 수 있다. 모터(1680)는, 예를 들어 커플링(1695)에서 베이스(1610)의 상단 표면 상에서 베이스(1610)에 결합될 수 있다. 커플링(1695)은 모터(1680)가 좌우로 피봇하게 하도록 구성된다. 일부 구현에서, 커플링(1695)은 둥근 리지 또는 다른 기하형상일 수 있다. 커플링(1695)은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 다른 이동 가능한 커플링 중 하나일 수 있다. 절단 튜브(1112)는 로커(1605)의 보어를 통해 그리고 베이스(1610)의 보어를 통해 연장할 수 있다. 모터 샤프트(1685)는 로커(1605)의 보어를 통해 연장될 수 있다. 모터 샤프트(1685)는 로커(1605)에 대해 자유롭게 회전할 수 있다. 편심 또는 오프셋 웨이트(1696)는 모터 샤프트(1685)에 부착될 수 있다. 모터 샤프트(1685)가 회전함에 따라, 좌우로 진동하는 웨이트(1696)의 질량은 로커(1605)가 좌우로 움직이거나 흔들리게 한다. 일부 구현에서, 모터(1680)는 로커(1605)에 견고하게 부착되고 로커(1605) 및 커터 튜브(1112)를 흔드는 하우징을 갖는다. 다른 구현에서, 모터 샤프트(1685)는 로커(1605) 및 커터 튜브(1112)에 견고하게 연결된 캠 팔로워를 미는 캠 워블 플레이트에 부착된다. 다른 구현에서, 모터 하우징은, 예를 들어 둥근 리지, 돔, 또는 다른 기하형상을 통해 피봇하도록 허용되고 진동 단부는 로커(1605) 및 커터 튜브(1112)에 견고하게 부착된다. 이는 로커(1605) 및 커터 튜브(1112)의 질량을 감소시킬 수 있다.
도 26a 내지 도 26c는 진동 모터를 통합하고 스프링을 통합하는 커터 튜브 구동 메커니즘(119)의 다른 구현을 예시한다. 이 구현에서, 모터(1680)는 그 하부 단부가 용접, 접착제 또는 다른 메커니즘을 통해 모터 지지부(1697)에 결합될 수 있다. 모터 지지부(1697)는 로커(1605)의 하단으로부터 연장될 수 있다. 자유롭게 회전할 수 있도록 로커(1605)를 통해 연장될 수 있는 모터 샤프트(1685)는, 모터 샤프트(1685)가 회전함에 따라 로커(1605)가 피봇 핀(1615)을 중심으로 앞뒤로 회전하게 하도록 구성된 오프셋 웨이트(1696)에 결합될 수 있다. 이는 튜브(1112)의 팁을 앞뒤로 흔든다. 스프링 스택(1627)을 갖는 스프링 포스트(1625)는 모터(1680)로부터 피봇 핀(1615)의 반대쪽에 위치 설정될 수 있다. 로커(1605)는 반시계 방향으로 회전할 때 스프링 스택(1627)을 압축하고 스프링 스택(1627)은 로커(1605)를 시계 방향으로 다시 압박한다.
상호 관련된 구현에서, 커터 튜브 구동 메커니즘은 모터 구동 캠을 포함할 수 있다. 구동 메커니즘은 휠(1687)의 둘레 근방에 위치 설정된 핀(1689)을 갖는 휠(1687)을 구동하는 소형 모터를 통합할 수 있다(도 27a 참조). 핀(1689)은 원위 절단 팁으로부터 거리를 두고 커터 튜브(1112)에 부착된 피봇 아암(1693)의 슬롯(1691) 내에 위치 설정될 수 있다. 커터 튜브(1112)는 피봇 핀(1615)에 의해 길이방향으로 고정될 수 있지만, 피봇 핀(1615)의 회전축을 중심으로 이동 가능하다. 피봇 핀(1615)의 회전축은 휠(1687)의 회전축과 실질적으로 평행하다. 휠(1687)이 회전함에 따라, 편심으로 위치 설정된 핀(1689)은 피봇 아암(1693)의 슬롯(1691) 내에서 위아래로 이동한다. 피봇 아암(1693)은 차례로 피봇 핀(1615)의 회전축을 중심으로 진동할 수 있어 커터 튜브(1112)의 원위 절단 팁의 대응하는 흔들림을 유발할 수 있다.
도 27b는 커터 튜브 구동 메커니즘의 상호 관련된 구현을 예시한다. 구동 메커니즘은 다시 소형 모터에 의해 구동되는 휠(1687)을 포함할 수 있다. 휠(1687)은 휠(1687)의 둘레 근방에 위치 설정된 편심적으로 위치 설정된 핀(1689)을 포함할 수 있다. 핀(1689)은 원위 절단 팁으로부터 거리를 두고 커터 튜브(1112)에 부착된 피봇 아암(1693)에 링크 아암(1699)에 의해 결합될 수 있다. 커터 튜브(1112)는 피봇 핀(1615)에 의해 길이방향으로 고정될 수 있지만, 피봇 핀(1615)의 회전축을 중심으로 이동 가능하다. 휠(1687)이 회전함에 따라, 핀(1689)은 커터 튜브(1112)가 피봇 핀(1615)의 회전축을 중심으로 좌우로 진동하게 한다.
도 16a 내지 도 16d, 도 18, 도 19a 내지 도 19c, 도 20a 및 도 20b, 도 21b, 및 도 25a 내지 도 25c는 베이스(1610)를 넘어 연장되는 절단 튜브(1112)의 하부(즉, 근위) 단부를 예시한다. 튜브(1112)의 루멘을 통해 재료를 배출하기 위해 튜브(1112)의 근위 단부에 진공이 인가될 수 있다. 진공은 핸드피스의 흡인 펌프(1014)를 통해 인가될 수 있으며, 이는 아래에서 더 상세히 설명될 것이다. 커터 튜브 구동 메커니즘은 핸드피스(1030)의 일회용 부분 내에 통합될 수 있음을 이해하여야 한다.
핸드피스(1030) 내에 또는 핸드피스 상에 통합될 수 있거나 핸드피스에 부착될 수 있는 핸드피스(1030)의 흡인 펌프(1014)는 눈으로부터 흡인 유체 및 재료를 흡인할 수 있다. 언급한 바와 같이, 핸드피스(1030)는, 예를 들어 압전 결정(1120)의 다중 스택 또는 다른 커터 튜브 구동 메커니즘(즉, 보이스 코일, 모터 구동 캠 메커니즘, 편심 웨이트가 있는 진동 모터)에 의해 진동하여 병에 걸린 렌즈를 분해하도록 구성된 중공 절단 팁 또는 절단 튜브(1112)를 포함한다. 눈으로부터의 유체 및 재료는 절단 튜브(1112)를 통해 루멘(1110)으로 진입한다. 절단 튜브(1112)의 내부 루멘(1110)은 폐기물 라인(1038)에 유체적으로 결합된다. 흡인된 재료는 흡인 펌프(1014)에 의해 폐기물 라인(1038)을 통해 폐기물 용기(1044)를 향해 지향될 수 있다. 관주 슬리브(1113)는 관주 라인(1034)으로부터 하나 이상의 관주 개구(1111)(예를 들어, 도 9a에 도시됨)를 통해 눈으로 관주 유체를 제공하기 위해 절단 튜브(1112) 위에 위치 설정될 수 있다.
도 5b 및 또한 도 12에 가장 잘 도시된 바와 같이, 핸드피스(1030)는 내구성, 재사용 가능 부분(1033)에 해제 가능하게 결합되도록 구성된 일회용 부분(1031)을 포함할 수 있다. 일회용 부분(1031)은 눈으로부터의 유체 및 재료와 직접 접촉하도록 구성된 핸드피스(1030)의 구성요소를 포함한다. 핸드피스(1030)의 일회용 부분(1031)은 절단 튜브(1112), 관주 슬리브(1113), 흡인 펌프(1014), 및 관주 라인(1034)과 폐기물 라인(1038)을 핸드피스(1030)에 연결하기 위한 연결 부위를 포함할 수 있다. 관주 라인(1034) 및 폐기물 라인(1038)은 재사용 가능 근위 부분(1033)을 통해 연장될 필요가 없다. 재사용 가능 부분(1033)은 유체 경로 외부에 유지되도록 구성된 핸드피스(1030)의 구성요소를 포함한다. 재사용 가능 부분(1033)은 멸균되어 재사용될 수 있다. 재사용 가능 부분(1033)은 흡인 펌프(1014)를 구동하도록 구성된 구성요소 및 절단 튜브(1112)를 구동하도록 구성된 구성요소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 모터(1115), 혼(1116), 압전 결정(1120) 및 결정(1120)을 수용하기 위한 하우징(1114)은 모두 재사용 가능 부분(1033)의 일부일 수 있다. 재사용 가능 부분(1033)은 또한 일회용일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 절단 튜브(1112)를 위한 구동 메커니즘은 부분(1033)이 시술 후에 또한 폐기되기 위해 재정적으로 실현 가능하도록 더 저렴한 재료로 제조될 수 있다. 폴리머계 압전 재료와 같은 저렴한 재료는 상당한 비용 감소를 가능하게 할 수 있다.
일회용 부분(1031)은 또한 커터 튜브 구동 메커니즘(119)의 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 로커 및 피봇 핀 뿐만 아니라 피봇 핀을 중심으로 로커를 회전시키도록 구성된 하나 이상의 구성요소를 포함하는 커터 튜브 구동 메커니즘은 압전 스택(들)(1120) 및 관련된 커플링, 클램프, 및 예압 구성요소를 포함하는 일회용 부분(1031) 내에 위치 설정될 수 있다. 도 16a-16d, 도 17a-17c, 도 18, 도 19a-19c, 도 20a-20b, 도 21a-21d 뿐만 아니라 도 25a-25c 및 도 26a-26c에 도시된 커터 튜브 구동 메커니즘은 모두 핸드피스의 일회용 부분(1031) 내에 통합될 수 있다.
일회용 부분(1031)과 재사용 가능 부분(1033) 사이의 커플링은 순수하게 기계적일 수 있거나 기계적 및 전자적 커플링 둘 모두를 수반할 수 있다. 예를 들어, 일회용 부분(1031)은 재사용 가능 부분(1033)의 일부와 전자적으로 결합하도록 구성된 전자 입력부를 가질 수 있다. 대안적으로, 일회용 부분(1031)은 재사용 가능 부분(1033)과 기계적으로 결합하고 상호 작용하도록 구성된 입력부를 가질 수 있다. 커터 튜브 구동 메커니즘을 활성화하도록 구성된 전자 기기는 핸드피스의 재사용 가능 부분(1033)에 유지될 수 있어, 결합 시에, 일회용 및 재사용 가능 부분이 커터 튜브 구동 메커니즘과 맞물려 압전 스택 또는 모터 등을 활성화할 수 있다.
핸드피스(1030)의 일회용 부분(1031) 또는 내구성 부분(1033)은 하나 이상의 입력부 또는 액추에이터를 포함할 수 있다. 핸드피스(1030)는 또한 원격으로 구동될 수 있다. 기구는 때때로 본 명세서에서 "디바이스" 또는 "도구" 또는 "주변 디바이스" 또는 "핸드피스" 또는 "핸드헬드 유닛"으로 지칭된다. 본 명세서에서 "핸드피스"라는 용어의 사용은 로봇 아암 또는 로봇 시스템 또는 사용자가 기구의 제어를 조작하기 위해 컴퓨터 콘솔을 사용하는 다른 컴퓨터 보조 수술 시스템에 결합된 핸드피스를 포함할 수 있다. 컴퓨터는 로봇 아암에 의해 환자에 대해 수행되도록 사용자의 이동 및 제어의 구동을 변환할 수 있다.
이들 구성요소 각각 뿐만 아니라 핸드피스(1030)의 일회용 및 내구성, 재사용 가능 부분(1031, 1033) 사이의 커플링은 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.
본 명세서에 설명된 시스템은 상호 교환 가능한 방식으로 하나 이상의 일회용 작업 부분(본 명세서에서 때때로 "일회용 부분"으로 지칭됨)과 작동식으로 결합하도록 구성된 단일의 재사용 가능 드라이버 부분(본 명세서에서 때때로 "내구성 부분"으로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 일회용 작업 부분은 렌즈 단편화, 수정체 유화, 유리체 절제, 낭 폴리싱, 흡인, 관주, 응고, 조명, 시각화, 안구내 렌즈(intraocular lens)(IOL) 삽입 등을 포함하는 다양한 유형의 안과 시술을 위해 구성될 수 있다. 기구의 작동 파라미터는, 예를 들어 재사용 가능 드라이버 부분에 부착된 일회용 작업 부분의 구성에 따라 상이할 수 있다.
본 명세서에 설명된 디바이스의 다양한 피처 및 기능은 조합하여 명시적으로 설명되지 않더라도 본 명세서에 설명된 하나 이상의 디바이스에 적용될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 디바이스의 다양한 피처 및 기능은, 수정체 유화 시스템, 유리체 절제 시스템, 낭 폴리싱 시스템, 및 백내장 수술 또는 유리체 절제 수술 등을 수행하는 데 유용한 기타 도구를 포함하지만 이에 제한되지 않는 수술 부위에서 또는 그 근방에서 조직을 절단, 단편화, 유화 또는 달리 충격을 가하는 데에도 유용한 당업계에 공지된 종래의 디바이스 및 시스템에 적용될 수 있음을 이해하여야 한다.
다시 도 5a 및 도 5b와 관련하여, 절단 튜브(1112)는 핸드피스(1030)의 일회용 및 내구성 부분(1031, 1033)과 결합할 때 일회용 부분(1031)의 원위 단부 영역까지 연장되는 혼(1116)과 결합하도록 구성된 근위 단부(1128)를 갖는 종래의 수정체 유화 바늘일 수 있다. 절단 튜브(1112)는 핸드피스(1030)의 길이방향 축으로부터 약간 떨어져서 만곡되고 베벨 팁을 갖는 것으로 도시되어 있다. 절단 튜브(1112)는 또한 핸드피스(1030)의 원위 단부로부터 실질적으로 직선으로 연장되도록 길이방향 축과 동축일 수 있음을 이해하여야 한다. 다양한 기하형상 및 팁 형상 중 임의의 것이 본 명세서에서 고려된다. 절단 튜브(1112) 및 관주 슬리브(1113)의 적어도 원위 단부 영역은, 예를 들어 백내장 시술 동안 절단, 흡인 및 관주하기 위해 최소 침습 방식으로 눈에 삽입되도록 구성된다.
아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 절단 튜브(1112)는 렌즈 조직을 분해 또는 전단시키고 유화된 렌즈 조직 및 유체를 눈 밖으로 흡인하기 위해 (예를 들어, 길이방향으로, 비틀림으로) 진동하도록 구성된다. 절단 튜브 움직임은 아래에서 더 상세히 설명된다. 본 명세서에 사용될 때, "진동시키는" 또는 "진동 이동"은 패턴에 따라 발생하고 사인파일 필요는 없는 임의의 주기적, 반복적인 이동을 포함할 수 있다. 진동 이동은 앞서 설명한 바와 같이 핸드헬드 유닛에 대해 앞뒤로 발생하는 왕복 활주 이동을 포함할 수 있다. 진동 이동은 길이방향 축을 따라 절단 튜브를 반복적으로 전진 및 수축시키는 것을 포함할 수 있다. 반복되는 전진 및 수축은 길이방향 축을 따라 발생할 수 있지만 진동 이동이 취하는 경로는 선형일 필요는 없다. 이동 경로는 타원형 경로 또는 곡선 경로를 따라 비선형으로(즉, 이동의 적어도 일부 동안 길이방향 축으로부터 멀어지는) 발생할 수 있다. 이동 경로는 디바이스의 길이방향 축을 중심으로 한 회전, 궤도 또는 비틀림 또는 절단 튜브가 앞뒤로 뿐만 아니라 좌우로 이동하는 3차원 이동을 비롯한 디바이스의 길이방향 축에 대한 다른 유형의 이동일 수 있다. 진동 이동은 진동 사이클에서 이동이 발생하는 곳에 따라 변경될 수 있는 반복적인 패턴의 프로파일을 포함한다. 진동 이동은 프로파일이 비대칭일 수 있으며, 이는 아래에서 더 상세히 설명된다.
진동되는 기구의 세장형 구성요소는 본 명세서에서 "샤프트" 또는 "커터" 또는 "절단 튜브" 또는 "세장형 부재"로 지칭될 수 있으며 수정체 유화, 유리체 절제, 낭 폴리싱 또는 기타 기술을 비롯한 다양한 기술을 위해 구성될 수 있다. 커터의 적어도 일부는 관형일 수 있고 이를 통해 연장되는 내부 루멘을 가질 수 있어, 유체가 루멘으로부터의 원위 개구와 근위 개구 사이에서 내부 루멘을 통해 전달 및/또는 흡인될 수 있다.
세장형 절단 튜브(1112)의 다양한 구성 중 임의의 것이 본 명세서에서 고려된다. 절단 튜브(1112)는 내부 및 외부 부재를 가질 수 있거나 절단 튜브(1112)는 재료를 절단하고 흡인하기 위해 핸드피스(1030)에 대해 진동하도록 구성된 단일 관형 요소만을 포함할 수 있다. 절단 튜브(1112)가 외부 관형 부재 내에 동축으로 배열된 내부 세장형 부재를 갖는 것으로 설명되는 경우, 내부 세장형 부재는 중실 로드일 수 있고 내부 루멘을 포함할 필요는 없다. 일부 구현에서, 절단 튜브(1112)는 바늘 팁을 포함할 수 있는 뾰족한 절단 팁 또는 베벨을 갖는다. 핸드피스(1030)는 뾰족한 바늘 팁을 갖는 절단 요소를 포함할 수 있고 외부 관형 부재를 통해 연장되는 중실 요소 및 외부 관형 부재의 루멘을 통해 인가되는 흡인력일 수 있어 유체 및 조직은 내부 및 외부 부재 사이에서 연장되는 환형 간극으로 흡인된다. 절단 튜브(1112)는 내부 루멘(1110) 및 조직을 절단하도록 구성된 원위 에지를 가질 수 있다. 원위 에지는 뾰족할 수 있는 반면, 튜브로의 개구는 세장형 부재의 긴 축에 대해 비스듬히 절단될 수 있거나 세장형 부재의 긴 축에 직교하여 절단될 수 있다. 절단 튜브(1112)의 내부 루멘(1110)은 안구 렌즈 재료, 렌즈 단편, 유리체 및/또는 유체와 같은 재료를 눈으로부터 흡인하도록 구성될 수 있다. 따라서, 절단 튜브(1112)의 내부 루멘(1110)을 통해 흡인력이 인가될 수 있다. 그러나, 흡인력은 또한 절단 튜브(1112) 위로 연장되는 관형 외부 부재의 루멘을 통해 인가될 수 있어 흡인이 둘 사이의 환형 공간을 통해 발생한다. 이러한 구성에서, 관형 외부 부재와 내부 부재 사이의 간극은, 예를 들어 약 0.001" 내지 약 0.100"에서 달라질 수 있다. 일부 구현에서, 흡인력은 루멘을 갖는 내부 세장형 부재 및 외부 관형 부재를 통한 루멘 모두를 통해 인가될 수 있다.
도 6 및 또한 도 9a는 관주 슬리브(1113)의 원위 단부를 넘어 연장되는 절단 튜브(1112)를 도시하는 일회용 부분의 원위 단부 영역을 예시한다. 관주 슬리브(1113)는 관주 유체가 절단 튜브(1112)의 말단 근방의 눈으로 전달될 수 있는 하나 이상의 개구(1111)를 그 원위 단부 근방에 포함할 수 있다. 관주 슬리브(1113)는 절단 튜브(1112) 위로 근위 방향으로 연장될 수 있고 일회용 부분(1031)의 원위 단부 영역과 결합될 수 있다. 일회용 부분(1031)의 원위 단부 영역은 관주 슬리브(1113)를 수용하도록 구성된 노우즈 원추 또는 팁(1132)을 포함할 수 있다. 팁(1132) 및 관주 슬리브(1113)는 각각 핸드피스(1030)에 제거 가능하게 부착될 수 있다. 관주 슬리브(1113)는 실질적으로 가요성인 원위 관형 부분(1117) 및 덜 유연한 근위 결합 부분(1118)을 갖는 표준 관주 슬리브(예를 들어, MST(워싱턴주 레드몬드 소재)에 의한 관주 팁)일 수 있다. 팁(1132)은 관주 슬리브(1113)의 근위 결합 부분(1118) 상의 대응하는 나사부 또는 피처와 맞물리도록 구성된 전방 단부 영역 상의 외부 나사부(1133)(도 9b 참조) 또는 다른 결합 피처를 포함할 수 있다.
팁(1132)은 시술 동안 사용자가 핸드피스(1030)로 수행하고자 하는 다양한 기술 중 임의의 것을 위해 구성될 수 있다. 다양한 팁(1132) 중 임의의 것이 사용자가 수행하고자 하는 눈의 시술에 따라 일회용 부분(1031)의 원위 단부 영역에 가역적으로 결합될 수 있다. 팁(1132)은 수정체 유화, 낭 폴리싱, 유리체 절제, 및 기타 시술을 위해 구성될 수 있다. 팁(1132)은 일회용 부분(1031)에 가역적으로 결합될 수 있다. 도 7a는 팁(1132)이 부착되지 않은 절단 튜브(1112) 및 일회용 부분의 원위 단부 영역을 예시한다. 도 7b는 교환 가능한 팁(1132)의 제1 구현을 예시하고 도 7c는 교환 가능한 팁(1132)의 제2 구현을 예시한다. 교환 가능한 팁(1132)의 근위 단부 영역은 가역 결합 피처(1136) 및 O-링과 같은 밀봉 요소(1138)를 통합할 수 있다. 결합 피처(1136)의 구성은 나사부, 스냅 로킹 장치, 간섭 끼워맞춤, 베이어닛, 또는 팁(1132)이 일회용 부분(1031)에 고정되고 밀봉되게 하도록 구성된 다른 피처를 포함하지만 이에 제한되지 않고 다양할 수 있다.
도 7b에 도시된 교환 가능한 팁(1132)은 수정체 유화 동안 사용되도록 구성된 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)를 포함한다. 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)는 팁(1132)의 원위 단부 영역에 고정 결합되고 그로부터 연장될 수 있다. 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)는 튜브(1112)의 근위 길이의 적어도 일부를 따라 절단 튜브(1112) 위에 동심으로 위치 설정되도록 크기 설정되고 형상화된다. 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)는 수정체 유화를 수행할 때 절단 튜브(1112)의 움직임 동안 절단 튜브(1112)가 각막 절개부를 통해 연장되는 곳에서의 손상으로부터 각막 조직을 보호하도록 구성된다. 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)는 실리콘과 같은 실질적으로 가요성인 재료 또는 강성 플라스틱 압출 또는 금속 하이포튜브와 같은 실질적으로 강성인 재료로 형성될 수 있다. 일부 구현에서, 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)는 절단 튜브(1112)의 외경과 밀접하게 일치하는 내경을 갖는 강성 튜브일 수 있어 둘 사이의 낮은 간극을 초래한다. 절단 튜브(1112)와 렌즈 제거 보호 슬리브(1130) 사이의 낮은 간극은 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)가 작은 외경을 유지하여 각막을 통한 절개부 크기가 최소화되는 동시에 내부 샤프트와 외부 샤프트 사이의 상대적인 활주를 여전히 허용한다는 것을 의미한다. 절단 튜브(1112)는 0.5 mm 내지 1.4 mm의 최대 외부 치수를 가질 수 있다. 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)는 팁(1132)에 견고하게 결합될 수 있거나, 교환 가능하거나, 수축 가능할 수 있다. 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)의 길이는 다양할 수 있지만, 일반적으로 적어도 절개부를 통해 연장되는 절단 튜브(1112)의 영역을 덮는 데 필요한 만큼 길다. 사용자는 진동 절단 튜브(1112)를 덮고, 예를 들어 렌즈 추출 후 수정체 낭 폴리싱 및 피질 조직 제거를 위해 시술 동안 상이한 종류의 팁을 사용할 수 있다. 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)의 더 긴 길이는 진동 절단 튜브(1112)의 스트로크 길이의 절반을 덮을 수 있고, 이에 의해 진동 절단 튜브(1112)의 노출된 스트로크 길이를 감소시킬 수 있다. 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)는 진동 절단 튜브(1112)의 유효 스트로크 길이가 덮여지지 않은 스트로크 길이의 0에서 100%까지 조절될 수 있도록 길이방향으로 위치 설정될 수 있다. 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)는 또한 진동 절단 튜브(1112)가 렌즈 제거 보호 슬리브(1130) 내에서 특정 깊이로 오목하게 유지되도록 위치 설정될 수 있다. 이는 안구 조직이 진동 절단 튜브(1112)와 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 효과적으로 흡입 전용 작동 모드를 초래한다. 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)는 효과적인 절단 튜브 스트로크 길이를 감소시키기 위해 위치 설정될 때 절단 튜브(1112) 팁이 렌즈 제거 보호 슬리브(1130) 내에서 수축됨에 따라 절단 튜브(1112)에서 고착된 조직을 밀어냄으로써 절단 튜브(1112)의 단부에서 조직이 '롤리팝(lollipop)'되는 것을 방지할 수 있다.
교환 가능한 팁(1132) 및/또는 팁(1132)의 슬리브의 색상은 슬리브의 길이와 그것이 어떤 목적에 유용한 지에 관한 정보를 제공할 수 있다. 도 7b는 수정체 유화 동안 각막을 보호하도록 구성된 더 짧은 렌즈 제거 보호 슬리브(1130)를 갖는 렌즈 제거 팁(1132)을 도시한다. 도 7c는 낭 폴리싱 너브(1142)에 결합된 더 긴 낭 폴리싱 보호 슬리브(1131)를 갖는 낭 폴리싱 팁(1132)을 도시한다(도 8a 내지 도 8c 참조). 렌즈 제거 팁(1132)은 청색과 같은 제1 구별 가능한 색상일 수 있고 낭 폴리싱 팁(1132)은 백색과 같은 제2 구별 가능한 색상일 수 있다. 팁을 쉽게 구분할 수 있도록 다른 마커, 표시기, 색상도 고려된다. 도 7c의 낭 폴리싱 팁(1132)의 낭 폴리싱 보호 슬리브(1131)는 절단 튜브(1112)를 수용하기에 충분한 길이를 갖고 있어, 절단 튜브(1112)의 원위 단부는 낭 폴리싱 너브(1142)의 내부 루멘이 완전히 연장된 절단 튜브(1112)의 원위 팁을 넘어 연장된 상태에서 항상 낭 폴리싱 보호 슬리브(1131) 내에 수용됨으로써, 절단 튜브(1112) 작용을 안구 구조로부터 완전히 격리시킨다. 도 8a 내지 도 8c는 일회용 부분(1131)의 원위 단부 영역에 위치 설정된 낭 폴리싱 팁(1132)을 예시한다. 절단 튜브(1112)는 낭 폴리싱 보호 슬리브(1131) 내에 완전히 수용된다. 낭 폴리싱 너브(1142)는 관주 슬리브(1113)의 원위 팁을 넘어 위치 설정된다.
외과의는 일반적으로 렌즈 제거 백내장 후에 낭 폴리싱 단계를 수행한다. 낭 폴리싱 너브(1142)는 임의의 부착된 피질 물질을 방출하도록 수정체 낭의 표면을 따라 서서히 활주된다. 이어서, 방출된 피질 물질은 낭 폴리싱 너브(1142)의 작은 구멍을 통해 흡인된다. 너브(1142)는 그 직경의 적어도 하나의 측면을 관통하는 작은 구멍(1143)을 포함할 수 있다(도 8c 참조). 구멍(들)(1143)은 통합된 구멍(1143)의 전체 수에 따라 벽을 따라 다양한 크기, 형상 및 분포 중 임의의 것을 가질 수 있다. 구멍(1143)은 약 0.002" 내지 약 0.030", 또는 바람직하게는 약 0.008" 내지 약 0.012" 범위의 직경을 가질 수 있다. 일 구현에서, 구멍(1143)은 핸드피스(1030)를 유지하는 사용자의 관점에 대해 하향을 향하거나, 핸드피스(1030)를 유지하는 사용자에 대해 옆으로 또는 상향으로 향할 수 있다. 일부 구현에서, 구멍(1143)은 부분적으로 또는 전체적으로 너브(1142)의 원위면 상에 있을 수 있다. 너브(1142)의 원위면은 반-반구 형상과 같이 실질적으로 원형일 수 있거나 또는 원위면은 실질적으로 평탄할 수 있다. 너브(1142)의 평탄한 표면은 너브(1142)의 정반대 축에 대해 각형성될 수 있다. 낭 폴리싱 보호 슬리브(1131) 또는 너브(1142)와 같은 낭 폴리싱 팁(1132)의 적어도 일부를 따라 릴리프 구멍이 위치 설정될 수 있다. 릴리프 구멍은, 예를 들어 약 0.0001" 내지 약 0.008", 또는 보다 바람직하게는 0.001" 내지 약 0.004" 만큼 구멍(1143)보다 실질적으로 작을 수 있다. 릴리프 구멍은 구멍(1143)이 폐색될 때 바이패스로서 기능할 수 있다. 릴리프 구멍은 또한 구멍(1143)이 폐색될 때 진공이 소멸되게 하고 핸드피스(1030)가 아이들 상태일 때 사용자는 핸드피스(1030) 상의 트리거(1180)를 해제한다. 임의의 축적된 진공은 릴리프 구멍을 통한 유체의 이동을 통해 소멸될 수 있다. 너브(1142)는 피질 조직을 해방시키기 위한 표면 텍스쳐를 포함할 수 있다. 너브(1142)의 형상은 너브(1142)와 수정체 낭 사이의 접촉이 스크러빙 움직임 동안 수정체 낭을 천공할 위험이 없도록 실질적으로 비외상성일 수 있다.
다양한 액세서리 팁 중 임의의 것이 일회용 부분(1031)의 원위 단부에 결합될 수 있음을 이해하여야 한다. 일부 구현에서, 유리체 절제 스타일 절단 슬리브는 단두대 스타일 방식으로 절단하기 위한 측면 개구를 갖는다. 슬리브는, 절단 튜브(1112)가 외부 튜브를 통해 연장되고 외부 튜브 내에서 동축으로 배열되어 절단 튜브(1112)가 외부 튜브 내에서 왕복 활주하도록 절단 튜브(1112) 위에 삽입될 수 있다. 이 스타일의 절단 요소는 더 강성의 렌즈 재료를 자르고 제거하는 데 특히 유용할 수 있다. 외부 튜브는 핸드헬드 부분(1030)의 원위 단부 영역에 결합된 고정 관형 요소일 수 있고 절단 튜브(1112)는 외부 튜브의 루멘 내에서 진동할 수 있도록 이동 가능할 수 있다. 절단 튜브(1112)의 원위 팁은 짧고 뾰족한 베벨과 같은 절단 에지로 형성될 수 있다. 작동 중에, 조직은 측면 개구를 통해 외부 튜브로 진입할 수 있고 절단 튜브(1112)가 외부 튜브 내에서 왕복함에 따라 절단 에지에 의해 절개될 수 있다. 이 유리체 절제 스타일 절단 팁은, 예를 들어 샤프트를 전방 챔버로 삽입하는 동안 측면 개구 위로 활주하기 위한 제거 가능하거나 수축 가능한 외부 덮개를 더 포함할 수 있다. 삽입하는 동안, 샤프트의 절단 영역은 절단 전에 절개부 또는 기타 눈 조직에 걸리는 것을 방지하기 위해 외부 보호 덮개 내에 덮인 상태로 유지될 수 있다. 삽입 후, 작업자가 절단 및/또는 흡인을 시작할 준비가 되면 덮개는 수축되거나 달리 제거될 수 있다. 수축은 사용자에 의해 수동으로 활성화될 수 있거나 절단 및/또는 흡인의 구동 시 디바이스에 의해 자동으로 수축될 수 있다. 절단/흡인이 완료되고 기구가 눈에서 제거될 준비가 된 후, 덮개는 다시 한 번 개구를 덮기 위해 원위 방향으로 전진될 수 있다.
교환 가능한 팁(1132)은 특히 팁(1132)의 슬리브가 강성인 경우 실질적으로 직선형인 절단 튜브(1112)와 함께 사용될 수 있다. 절단 튜브(1112)가 길이방향 축으로부터 멀어지게 만곡되거나 길이방향 축에 대해 각형성된 피처를 통합하는 일부 구현에서, 교환 가능한 팁(1132)의 슬리브는 슬리브가 절단 튜브(1112) 위에 삽입되게 하도록 가요성일 수 있다.
단일 재사용 가능 드라이버 부분(1033)은 상호 교환 가능한 방식으로 하나 이상의 일회용 작업 부분(1031)과 작동식으로 결합되도록 구성될 수 있다. 일회용 작업 부분(1031)은 렌즈 단편화, 유화, 유리체 절제, 낭 폴리싱, 흡인, 관주, 응고, 조명, 시각화, IOL 삽입 등을 포함하는 다양한 유형의 시술을 위해 구성될 수 있다. 따라서, 일회용 작업 부분(1031)은 유리체 절제, 수정체 유화, 안구내 렌즈 삽입 등을 포함하는 다양한 시술 중 임의의 것에 사용될 수 있다. 기구의 작동 파라미터는, 예를 들어, 재사용 가능 드라이버 부분(1033)에 부착된 일회용 작업 부분(1031) 및/또는 수행되는 특정 시술, 시술의 상이한 스테이지, 외과의의 개인 선호도, 환자 눈의 전방 또는 후방 부분에서 시술이 수행되는 지의 여부 등에 따라 상이할 수 있다. 작업 부분(1031)의 구성요소는 시술의 유형에 따라 달라질 수 있으며, 수행하도록 구성된 시술에 무관하게 다양한 작업 부분(1031) 각각은 단일 재사용 가능 드라이버 부분(1033)에 작동식으로 결합되고 이 부분에 의해 작동될 수 있다. 다양한 일회용 작업 부분(1031)은 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.
다시 도 5a 및 도 5b과 관련하여, 관주 유체 라인(1034)은 관주 포트(1144)를 통해 핸드피스(1030)의 일회용 부분(1031)에 연결될 수 있다. 관주 포트(1144)의 위치는 변할 수 있지만, 일반적으로 관주 포트(1144)는, 관주 유체 라인(1034)이 종래의 핸드피스의 경우와 같이 상당한 길이의 핸드피스(1030)에 통합되거나 내장되거나 핸드피스를 통해 연장되지 않도록 관주 유체 라인(1034)에 대해 배열된다. 일 구현에서, 관주 포트(1144)는 관주 슬리브(1113)가 팁(1132)과 결합하는 곳 근방에서 일회용 부분(1031)의 원위 단부 영역 근방에 위치될 수 있다. 관주 포트(1144)는, 관주 소스(1032)로부터의 유체가 관주 슬리브(1113)를 통해 눈에 전달될 수 있도록 달리 가요성인 관주 라인(1034)에 실질적으로 강성 연결을 제공한다. 흡인 포트(1154)의 위치는 또한 변할 수 있다.
관주 소스(1032)는 관주 유체 라인(1034)을 통해 관주 슬리브(1113)에 결합될 수 있다. 관주 슬리브(1113)는 도 8c 또는 도 9a에 도시된 바와 같이 보호 슬리브(1130, 1131)의 적어도 일부 위로 연장될 수 있다. 관주 슬리브(1113)는, 예를 들어 제거 가능한 팁(1132)의 일부로서 핸드피스(1030)로부터 제거되거나 나사부 또는 다른 결합 피처를 통해 팁(1132)으로부터 개별적으로 제거될 수 있다. 도 9a는 외부 나사부(1133)를 갖고 절단 튜브(1112)의 근위 영역에 걸쳐 연장되는 팁(1132)의 전방 단부 상에 나사 결합된 관주 슬리브(1113)를 도시한다.
일부 구현에서, 핸드피스(1030)는 관주 포트(1144)와 관주 슬리브(1113) 사이의 관주 유동 경로와 연통하는 관주 유체 저장조(1046)를 통합할 수 있다. 일 구현에서, 관주 유체 저장조(1046)는 흡인된 유체 체적의 사실상 즉각적인 보충을 허용하는 핸드피스(1030)의 일회용 부분(1031)의 원위 팁 근방에서 팁(1132) 내에 위치된다(도 9b 참조). 저장조(1046)는 관주 유체가 슬리브(1113)를 통해 전달되는 곳 근방에서 관주 라인(1034)으로부터의 유체의 양을 저장하도록 구성될 수 있다. 저장조(1046)는 관주 유체로 채워져, 절단 튜브 폐색 및 결과적인 진공 압력의 증가, 폐색이 해결될 때 제거되는 유체의 갑작스러운 분출 또는 "서지"의 경우에, 저장조(1046)에 저장되어 있는 관주 유체가 제거된 서지 체적을 매우 빠르게 교체하는 데 사용될 수 있다. 저장조(1046)로부터의 유체는 전방 챔버의 붕괴를 피하기 위해 눈 내의 충분한 압력을 유지하도록 부압이 증가할 때 거의 즉시 안구로 당겨질 수 있다. 저장조(1046)는 벌룬 또는 탄성 멤브레인과 같은 유연한 챔버일 수 있거나, 전방 챔버 압력의 감소가 있을 때 저장조(1046) 밖으로 유체를 압박하도록 구성된 다른 유연한 요소를 통합할 수 있다. 일부 구현에서, 저장조(1046)는 눈 내의 압력이 변화함에 따라 저장조(1046) 내의 유체의 체적이 변화하도록 탄성적으로 이동할 수 있는 스프링-하중식 피스톤에 의해 일 단부가 수용된다. 피스톤은 디바이스의 펌핑 메커니즘에 기계적으로 연결되어, 임의의 흡입 펄스가 눈으로의 유체 흡기와 능동적으로 타이밍이 맞춰질 수 있다.
임의의 보호 슬리브, 팁, 또는 관주 슬리브를 포함하는 원위 절단 튜브(1112)는 각막 절개부의 크기를 최소화하도록 눈의 최소 침습 시술에 적절한 최대 단면 직경을 가질 수 있다. 일부 구현에서, 절단 튜브(1112)의 최대 단면 직경은 약 1.25 mm이다. 최대 단면 직경은 이 보다 작거나 이 직경보다 클 수 있으며, 예를 들어 직경이 약 2 mm 이하, 직경이 약 3 mm 이하, 직경이 약 4 mm 이하, 또는 직경이 최대 약 5 mm일 수 있다. 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 절단 튜브(1112)로부터의 원위 개구는 폐색 문제를 완화하기 위해 절단 튜브(1112)를 통해 연장되는 루멘(1110)의 나머지 부분의 내경과 관련하여 더 작은 내경을 가질 수 있다. 일부 구현에서, 절단 튜브(1112)의 공칭 내경과 원위 개구의 내경 사이의 차이는 약 0.003" 내지 약 0.006"일 수 있다. 일부 구현에서, 절단 튜브(1112)는 원위 개구에서 약 0.033"으로 좁아지는 약 0.0375"의 공칭 내경을 가질 수 있다. 절단 튜브(1112)의 공칭 내경은 약 0.012" 내지 약 0.036" 일 수 있다. 따라서, 팁 직경보다 작은 눈 조직 피스는 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)을 통해 흡인될 수 있고, 루멘(1110)의 나머지 부분의 내경이 원위 개구의 내경보다 크기 때문에, 일단 루멘(1110) 내부가 움직일 수 없게 되거나 폐색을 유발할 가능성이 적다.
다시 도 5a 및 도 5b와 관련하여, 수정체 유화 핸드피스(1030)는 핸드피스(1030)의 일회용 부분(1031) 내에 일체형 흡인 펌프(1014)를 포함할 수 있다. 흡인 펌프(1014)는 핸드피스(1030) 내에, 그 위에 또는 달리 그 근방에 위치됨으로써, 펌프(1014)에 의해 제공된 진공 소스와 눈(36) 내의 절단 튜브(1112)의 원위 팁 사이의 흡인 라인(1038)의 길이를 최소화할 수 있다. 핸드피스(1030) 내에(예를 들어, 원위 절단 팁 근방에) 진공 소스를 통합하면 흡인 유동 경로의 체적이 최소화되어 레이턴시 또는 히스테리시스를 감소시키면서 제어 및 응답성이 개선된다. 핸드피스에서 멀리 떨어진 진공 소스를 사용하는 종래의 파코 디바이스 및 기타 디바이스는 치료 부위에 인가되는 느린 응답성과 낮은 유효 진공으로 인해 어려움을 겪는다. 종래의 시스템에는 진공 소스를 핸드피스에 연결하는 길고 유연한 흡입 라인이 있다. 유체 시스템 내의 컴플라이언스는 흡입 소스가 활성화(및 비활성화)될 때 흡입 소스로부터 치료 부위로 흡입이 전달되는 시간을 증가시킬 수 있다. 유체 시스템 내의 컴플라이언스는 또한 치료 부위로 전달되는 진공 손실의 원인이 되어 소스에서의 이론적인 진공 설정과 상이한 유효 진공 양을 초래한다. 또한, 진공 소스와 치료 부위 사이의 유체 라인이 길수록, 마찰 손실이 커져, 치료 부위에서 사용 가능한 진공이 추가로 감소된다. 예를 들어, 600 mmHg로 설정된 원격 진공 소스는 일부 기간 동안 200 mmHg만 치료 부위에 효과적으로 전달할 수 있다. 원격 진공 소스를 갖는 종래의 파코 디바이스의 레이턴시 및 히스테리시스로 인해 이러한 설계는 특히 진공 소스가 더 높은 유량으로 설정된 경우 폐색 후에 흡인되는 유체 체적의 서지에 취약하게 된다. 종래의 시스템의 실제 서지 체적은 원격 진공 소스와 핸드피스 사이에서 연장되는 흡입 라인의 체적 컴플라이언스 정도와 거의 동일하며, 이는 매우 클 수 있다(예를 들어, 경우에 따라 20 mL 초과). 이는 평균적인 환자의 전방 챔버 체적이 0.3 mL 미만인 것을 고려할 때 관리해야 하는 큰 서지 체적이다. 사용자는 더 높은 유량과 관련된 증가된 서지 체적 위험을 완화하기 위해 진공 소스를 더 낮은 레벨로 설정하는 경향이 있다.
본 명세서에 설명된 핸드피스는 치료 부위에 더 큰 효과적인 진공을 인가할 수 있고 압력 변화에 더 빠르게 응답할 수 있으며, 종래의 시스템과 관련된 라인 손실을 피할 수 있다. 본 명세서에 설명된 핸드피스는 더 높은 진공 설정으로 사용되는 경우에도 개선된 응답성과 제어를 갖는다. 원위 개구를 막는 렌즈 피스로 인해 폐색이 발생하면, 진공이 형성되게 된다(예를 들어, 최대 약 500 내지 600 mmHg 이상). 막힘이 통과하여 밀봉부를 파괴하는 경우, 본 명세서에 설명된 디바이스와 관련된 서지는 원격 진공 소스를 갖는 종래의 디바이스와 비교하여 상당히 개선된다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 디바이스의 서지 체적은 약 100 입방 mm, 200 입방 mm, 또는 약 300 입방 mm 이하 만큼 낮을 수 있는 반면, 종래의 파코 기계는 이 체적보다 10x, 20x, 50x 또는 100x 클 수 있는 서지 체적을 가질 수 있다. 본 명세서에 설명된 핸드피스는 진공 소스와 목표 치료 부위 사이의 흡인 유동 경로가 비교적 짧기 때문에 서지 체적이 더 작다. 짧은 흡인 유동 경로는 또한 실질적으로 강성이거 비-유연성일 수 있으며, 이는 서지 체적을 더욱 감소시킨다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 디바이스의 흡인 유동 경로의 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% 초과는 강성일 수 있어 흡인 유동 경로에서 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% 또는 50% 이하의 컴플라이언스를 초래할 수 있다. 본 명세서에 설명된 디바이스의 실질적으로 비-유연성이고 짧은 흡인 유동 경로는 잠재적인 서지 체적을 감소시키고 또한 레이턴시 효과 및 응답성 결여의 원인이 될 수 있는 데드 스페이스를 감소시킨다.
핸드피스(1030) 내의 펌프(1014)의 구성은 변할 수 있다. 바람직하게는, 흡인 펌프(1014)는 핸드피스(1030)의 상대적인 인체 공학에 크게 영향을 미치지 않도록 작은 폼 팩터를 갖는다. 흡인 펌프(1014)는 피스톤 펌프, 롤러 펌프, 연동 펌프, 선형 연동 펌프, 스크롤형 펌프, 벤츄리, 회전 날개, 기어, 나사, 다이아프램, 원심 펌프 또는 기타 펌프일 수 있다. 일 구현에서, 핸드피스(1030)의 흡인 펌프(1014)는 롤러 또는 연동 펌프이다(도 5a 내지 도 5c 참조). 다른 구현에서, 핸드피스(1030)의 흡인 펌프(1014)는 피스톤 펌프이다(도 13a 내지 도 13l 참조). 다른 구현에서, 핸드피스(1040)의 흡인 펌프(1014)는 선형 연동 펌프이다(도 221 내지 도 22d, 도 23a 내지 도 23d, 도 24a 및 도 24b 참조). 흡인 펌프(1014)는 2018년 11월 8일자로 공개된 미국 특허 공개 제2018/0318133호에 설명된 피스톤 펌프일 수 있으며, 이 특허 공개는 본 명세서에 참조로 포함된다.
펌프(1014)는 연속, 반연속 및/또는 박동 흡인을 인가하도록 구성될 수 있다. 핸드피스(1030)는 또한 각각의 소스가 (원한다면, 동시에) 상이한 유량을 인가하도록 프로그래밍될 수 있는 단일 흡인 소스보다 많은 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 핸드피스(1030)는 연속 또는 반연속 유량(저레벨 또는 고레벨 흡인)을 인가하도록 구성된 핸드피스(1030) 내부의 제1 흡인 펌프 및 박동 유량을 인가하도록 구성된 핸드피스 내부의 제2 흡인 펌프를 포함할 수 있다. 상이한 흡인 유형을 달성하기 위해 선택적으로 활성화될 수 있는 단일 펌프에 의해 다양한 유량 및 유동 유형이 적용될 수도 있다.
일 구현에서 그리고 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 핸드피스(1030)의 흡인 펌프(1014)는, 유체 및 재료를 절단 튜브(1112)의 원위 팁으로 흡인하고 폐기물 라인(1038)을 향해 지향시키도록 구성된 핸드피스(1030)의 일회용 부분(1031)의 원위 단부 근방의 하우징(1145) 내에 수용된 롤러 펌프 또는 연동 펌프이다. 흡인 펌프(1014)는 롤러 하우징(1146), 하나 이상의 연동 롤러(1148), 및 일회용 부분(1031)의 하우징(1145)의 내부 표면에 의해 형성될 수 있는 연동 하우징 벽 내에 수용된 유체 배관(1150)을 포함할 수 있다. 유체 배관(1150)은 하우징(1145)의 원위 단부 근방으로부터 하우징(1145)의 근위 단부를 향해 헬리컬 또는 나선형 구성으로 권취될 수 있다. 유체 배관(1150)의 나선 또는 완전한 턴의 수는 달라질 수 있지만, 적어도 1, 2, 3, 4 또는 5회의 턴일 수 있다. 유체 배관(1150)은, 예를 들어 제1 단부에 있는 포트(도시되지 않음)를 통해 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)과 연통하고 제2 단부에서 흡인 포트(1154)와 연통할 수 있다. 폐기물 라인(1038)은 흡인 포트(1154)를 통해 일회용 부분(1031)에 연결될 수 있다. 대안적으로, 폐기물 라인(1038)은 그 자체로 흡인 포트(1154)에 연결될 필요가 없고 롤러 펌프(1014)의 동일한 배관 라인(1150)의 연속일 수 있다. 하나 이상의 연동 롤러(1148)는 내부 연동 하우징 벽(1145)에 대해 유체 배관(1150)을 압축하도록 구성된 반경방향으로 배치된 원통형 핀일 수 있다. 롤러의 수는 1, 2, 3, 4, 5 이상의 롤러(1148)를 포함하여 변할 수 있다. 연동 롤러가 배관(1150)을 따라 롤링함에 따라, 유체는 폐기물 라인(1038)을 향해 압박될 뿐만 아니라 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)으로 흡인된다. 연동 롤러(1148)는 동축 롤러 하우징(1146)과 유체 배관(1150) 사이에 위치 설정될 수 있고, 유체 배관(1150)은 연동 롤러(1148)와 연동 하우징 벽(1145) 사이에 위치 설정될 수 있다. 롤러(1148)는 내부 동축 원통형 롤러 하우징(1146)에 의해 롤링될 수 있고, 이에 따라 흡인 펌프(1014)는 롤링 핀을 갖는 롤러 베어링과 같이 기능한다. 대안적으로, 배관(1150), 핀(1148) 및 롤러 하우징(1146)의 상대 위치는 롤러가 배관보다 더 큰 반경에 존재하여 배관을 내부에 대해 압착하도록 반전될 수 있다. 롤러 하우징(1146)은 핸드피스(1030)의 내구성 부분(1033) 내에서 펌프 모터(1115)에 의해 구동되는 근위 단부를 갖는 원통형 요소일 수 있으며, 이는 아래에서 더 상세히 설명될 것이다. 롤러 하우징(1146)은 일회용 부분(1031)을 내구성 부분(1033)과 결합할 때 펌프 모터(1115)와 결합될 수 있다. 다양한 결합 피처 중 임의의 것이 본 명세서에서 고려된다. 예를 들어, 롤러 하우징(1146)과 펌프 모터(1115)는 도그 클러치 또는 스플라인 또는 2개의 회전 구성요소를 연결하는 다른 유형의 가역적 결합을 통해 함께 결합될 수 있다. 롤러 하우징(1146)의 근위 단부는 모터(1115)의 원위 단부 상의 대응하는 돌출부(또는 리세스) 세트와 맞물리는 규칙적으로 이격된 리세스(또는 돌출부) 세트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 롤러(1148) 및 롤러 하우징(1146)은 일회용 부분 대신에 재사용 가능 부분의 일부일 수 있어 2개의 회전 구성요소를 연결하는 결합 메커니즘의 필요성을 제거하고 일회용 부분 구성요소의 비용을 감소시킨다.
진공은, 예를 들어 하나 이상의 밸브의 구동에 의해 또는 하나 이상의 피스톤의 이동으로 인해 또는 롤러 이동의 패턴에 의해 부압의 분리된 펄스로 핸드피스(1030)의 흡인 펌프(1014)에 의해 인가될 수 있다. 본 명세서의 다른 곳에 설명된 바와 같이, 부압 펄스 및 양압 펄스의 순환은 (예를 들어, 1 Hz 내지 약 10,000 Hz, 또는 100 Hz 내지 약 5,000Hz, 또는 약 500 Hz 내지 약 2000 Hz에서) 매우 작은 체적(예를 들어, 10 uL 내지 약 1 mL)을 변경시킬 수 있다. 부압의 순환은 매우 빠를 수 있거나(예를 들어, 약 5,000 Hz 내지 약 10,000Hz) 빠르지 않을 수 있다(예를 들어, 1 Hz 내지 약 1000 Hz).
연동 펌프는, 예를 들어 피스톤 펌프보다 덜 박동하는 방식으로 부압을 제공할 수 있다. 그러나, 연동 펌프는 다소 불균일한, 반연속 흡인을 생성할 수 있다. 각각의 롤러(1148)가 배관(1150)과 접촉하고 롤링하기 시작함에 따라, 진공 발생이 잠시 일시 중지될 수 있다. 롤러(1148)가 이동함에 따라, 다음 롤러(1148)가 배관(1150) 등과 접촉할 때까지 진공 발생은 비교적 매끄럽다. 따라서, 연동 펌프에 의한 박동은 롤러(1148)의 수 및 롤러(1148)가 배관(1150)과 접촉하는 타이밍에 따라 달성될 수 있다. 대조적으로, 피스톤 펌프는 피스톤이 후방으로 수축할 때 진공에 급격한 스파이크를 생성할 수 있다. 이 급격한 진공 스파이크는, 예를 들어 순차적으로 수축하는 복수의 피스톤을 통합함으로써 박동 흡인을 생성하기 위해 활용될 수 있다.
종래의 수정체 유화 핸드피스(예를 들어, 압전 공진 구동 시스템을 이용하는 핸드피스)는 앞서 설명한 바와 같이 핸드피스 내부 또는 그 위에 흡인 펌프를 통합할 수 있음을 이해하여야 한다. 흡인 펌프는 핸드피스의 원위 단부 근방에, 예를 들어 압전 결정의 전방에 위치 설정될 수 있다. 흡인 펌프는 또한 핸드피스의 근위 단부 근방에, 예를 들어 압전 결정 후방에 위치 설정될 수 있다. 펌프는 핸드피스와 통합되거나 스냅온 또는 모듈 방식으로 핸드피스의 영역에 결합되어 절단 튜브 근방에 흡인력을 생성하고 압축 가능한 배관의 길이를 최소화할 수 있다. 종래의 수정체 유화 핸드피스 상의 흡인 펌프는 연동, 선형 연동, 스크롤, 피스톤, 또는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같은 다른 펌프 유형을 비롯하여 구성이 다양할 수 있다.
박동 흡인은 또한 핸드피스(1030)에서 생성된 진공 압력에 대한 절단 튜브(1112)의 노출을 제어하기 위해 핸드피스(1030)의 밸브를 사용하여 달성될 수 있다. 밸브는 펌프(1014)의 유형에 무관하게 그리고 펌프가 핸드피스(1030) 내에 통합되는지 또는 핸드피스(1030) 외부에 통합되는 지에 무관하게 더 박동적인, 불연속 흡인을 제공하도록 통합될 수 있다. 예를 들어, 콘솔 내에 원격 펌프를 갖는 종래의 수정체 유화 시스템은 생성된 부압에 대한 절단 튜브의 노출을 제어하기 위해 핸드피스(1030)의 절단 튜브 근방에 하나 이상의 밸브를 통합할 수 있다. 하나 이상의 밸브는 핸드피스의 원위 단부(즉, 절단 튜브의 위치) 근방에 또는 근위 단부 근방에 위치 설정된 핸드피스 내에 통합될 수 있다.
밸브는 짧은 펄스로 절단 튜브(1112)를 통해 최대 진공이 인가되도록 한다. 하나 이상의 밸브는 핸드피스(1030)에 결합될 수 있고 흡인 경로의 일부를 따라 위치 설정될 수 있다. 밸브는 흡인 경로를 차단하는 폐쇄 구성으로부터 절단 튜브(1112)의 루멘으로의 흡인 경로를 개방하는 완전히 개방된 위치를 향해 이동 가능할 수 있다. 밸브는 폐쇄 위치와 완전히 개방된 위치 사이의 임의의 위치에 위치 설정될 수 있다. 밸브는 흡인 경로를 개방 및 폐쇄하기 위해 구멍에 대해 이동하도록 구성된 이동 가능 요소일 수 있다. 예를 들어, 밸브는 구멍의 작은 부분을 노출시키는 제1 위치로 이동될 수 있다. 밸브는 구멍의 더 큰 부분을 노출시키는 제2 위치로 이동될 수 있다. 밸브는 절단 튜브(1112) 내의 진공 압력이 목표 최대 압력의 특정 백분율(예를 들어, 목표 760 mmHg의 75% 또는 570 mmHg)에 도달할 때까지 일정 기간 동안 제1 위치로 이동될 수 있다. 목표 진공 압력에 도달하면, 밸브는 흡입 압력의 순환을 달성하기 위해 이동하도록 구동될 수 있다. 제1 페이즈는 원하는 흡입 압력을 설정하는 데 도움이 될 수 있으며 이 압력은 순환적/주기적 또는 변조된 진공 페이즈로 천이된다. 밸브의 움직임은 사용자에 의해 구동될 때 수동으로 달성될 수 있거나 펌프(1014) 또는 절단 튜브(1112)의 움직임이 시작될 때 자동으로 달성될 수 있다. 절단 튜브(1112)를 통한 흡인의 밸브는 핸드피스(1030) 내의 펌프(1014)로부터의 흡인의 인가를 제어하기 위해 또는 핸드피스(1030)로부터 멀리 떨어진 펌프로부터의 흡인의 인가를 제어하기 위해 사용될 수 있음을 이해하여야 한다.
작은 저장조 또는 진공 어큐뮬레이터가 핸드피스(1030)의 영역 내에 통합될 수 있다. 어큐뮬레이터는 일정 기간 동안 핸드피스(1030) 내의 흡인 펌프(1014)에 의해 달성된 진공 레벨을 유지할 수 있다. 핸드피스(1030) 내의 하나 이상의 밸브의 일시적인 개방은 진공 저장조를 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)에 노출시킬 수 있어 흡입의 불연속, 박동 인가를 가능하게 할 수 있다. 일부 구현에서, 밸브는 2018년 5월 3일자로 출원된 미국 공개 제2018/0318132호에 설명된 밸브이며, 이 공개는 본 명세서에 참조로 포함된다. 밸브의 구성 및 배열은 포핏, 볼, 바늘, 리프, 핀칭 또는 진공 제어에 유용한 기타 회전 활주 유형 밸브를 비롯하여 다양할 수 있다.
도 5c는 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)을 진공에 일시적으로 노출시키도록 구성된 핸드피스(1030) 내의 밸브의 구현을 예시한다. 진공은 어큐뮬레이터 또는 진공 시스템 내에서 사용 가능한 임의의 내부 체적 공간 내에 저장될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 롤러 하우징(1146)은 펌프 모터(1115)에 의해 회전하도록 구동되는 원통형 요소일 수 있다. 롤러 하우징(1146)은 롤러 하우징(1146)의 원통형 벽에 있는 하나 이상의 관통 구멍(1149)을 통해 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)과 유체 연통하게 배치되도록 구성되는 내부 보어(1147)를 포함할 수 있다. 롤러 하우징(1146)의 관통 구멍(1149)이 절단 튜브(1112)의 내부 루멘(1110)으로부터의 개구와 정렬될 때, 루멘(1110)은 흡인 펌프(1014)에 의해 생성된 진공에 노출된다. 롤러 하우징(1146)의 벽에 더 많은 관통 구멍(1149)이 있을수록, 하우징(1146)의 회전당 진공 펄스의 수가 더 커진다. 관통 구멍(1149)과 내부 루멘(1110) 사이의 연통은 하나 이상의 O-링 밀봉부(1151)로 밀봉될 수 있다.
또한, 부압 펄스 사이에 양압을 인가하여 짧은 역류와 함께 부압 사이클이 산재될 수 있다. 일부 구현에서, 부압 사이클은 진공이 감소하거나 진공이 없는 짧은 기간에 의해 산재된 짧은 기간의 진공을 포함한다. 일부 구현에서, 부압의 사이클은 짧은 기간의 양압에 의해 산재된 짧은 기간의 진공을 포함하여, 예를 들어 연동 핀의 각각의 롤 사이 또는 피스톤 이동의 각각의 사이클 동안 절단 튜브를 통해 유체의 짧은 역류를 초래한다.
진공 펄스 사이에 양압이 인가되든 아니든, 박동 진공은 약 4 inHg 내지 약 30 inHg, 바람직하게는 매우 적은 압력 손실로 가능한 한 최대 진공에 가까울 수 있는 불연속 부압 펄스를 절단 튜브를 통해 생성한다. 일부 구현에서, 핸드피스(1030)는 순환 주파수에서 절단 튜브(1112)의 내부 루멘을 통해 불연속 부압의 펄스를 생성할 수 있다. 핸드피스(1030)는 또한 동일한 순환 주파수를 갖는 불연속 양압의 펄스를 생성할 수 있다. 따라서, 불연속 부압의 펄스는 불연속 양압의 펄스에 의해 산재된다. 펄스의 순환 주파수는 상대적으로 빠른 주파수, 예를 들어, 적어도 약 0.5 Hz 내지 약 5000 Hz, 또는 1 Hz 내지 4000 Hz, 또는 약 10 Hz 내지 약 2000 Hz일 수 있다. 일부 구현에서, 불연속 부압 펄스의 순환 주파수는 약 1 Hz 내지 약 500 Hz이다. 불연속 부압 펄스는 순환 주파수에서 개구를 통해 내부 루멘으로 제1 양의 재료를 흡인한다. 불연속 양압 펄스는 내부 루멘으로부터 개구를 통해 순환 주파수에서 제2 양의 재료를 방출한다. 사이클당 이동되는 재료의 체적은 다양할 수 있지만, 일반적으로 상대적으로 작고, 예를 들어, 약 0.1 mL 내지 약 1.0 mL, 또는 약 0.5 mL이다. 일부 구현에서, 펄스당 제거되는 유체의 공칭 양은 약 100 마이크로리터, 또는 10 마이크로리터 내지 약 1000 마이크로리터이다. 제2 양의 재료는 이러한 일반적인 유체량 범위 내에서 제1 양의 재료보다 실질적으로 적을 수 있다. 불연속 부압 펄스는 동일한 주파수에서 진공 감소, 진공 없음 또는 양압의 불연속 기간에 의해 산재될 수 있다.
일부 구현에서, 핸드피스(1030)는 임계 진공에 도달하는 지의 여부에 따라 절단 튜브 루멘(1110)을 자동으로 바이패스하는 피처를 통합함으로써 최대 진공을 달성하는 것으로 제한된다. 예를 들어, 블리드 밸브, 션트 또는 기타 바이패스 메커니즘이 통합되어 임계량의 진공이 절단 튜브(1112)의 원위 개구에서 눈으로 인가되는 것을 방지할 수 있다. 흡입을 턴온 또는 턴오프하기 위한 바이패스는 절단 튜브(1112)로의 개구가 폐색되는 경우에도 눈 내에서 생성될 수 있는 최대량의 진공을 제한할 수 있다. 이 바이패스는 그러한 막힘을 제거할 때 서지를 감소하기 위해 절단 튜브 팁의 폐색의 경우에 진공이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 바이패스 메커니즘은 사용자가 최대 진공의 가능성을 원하는 지 또는 인가되는 최대 진공 미만의 것을 원하는 지의 여부를 선택할 수 있도록 조절 가능하거나 선택적일 수 있다. 진공 바이패스의 구현은 도 13l과 관련하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
핸드피스(1030)의 일회용 부분(1031) 또는 내구성 부분(1033)은 하나 이상의 입력부 또는 액추에이터를 포함할 수 있다. 하나 이상의 입력부는, 예를 들어 트리거, 버튼, 슬라이더, 다이얼, 키패드, 스위치, 터치스크린, 또는 핸드피스(1030)를 활성화, 수정 또는 달리 그 응답을 유발하기 위해 수축, 가압, 압착, 활주, 탭핑 또는 달리 구동될 수 있는 다른 입력부를 비롯하여 다양할 수 있다. 일 구현에서, 핸드피스(1030)는 일회용 부분(1031)의 영역 상에 위치 설정된 트리거(1180)를 포함한다(도 6 및 도 12 참조). 하나 이상의 사용자 입력부는 또한 핸드피스(1030)로부터 멀리 떨어져 있거나(예를 들어, 시스템(1010) 상에 또는 시스템(1010)과 작동 통신하는 외부 컴퓨팅 디바이스 상에) 풋 페달과 같은 유선 또는 무선 구동 디바이스에 있을 수 있다.
핸드피스(1030)는 디바이스 및/또는 디바이스와 작동 통신하는 시스템(1010)의 각각의 기능을 활성화하기 위한 별개의 입력부를 포함할 수 있다(즉, 절단, 주입, 연속 또는 반연속 흡인, 펄스 진공 및/또는 펄스들 사이의 역류를 갖는 펄스 진공을 포함한 흡인 등). 대안적으로, 입력부는 단일 기능보다 많은 기능을 활성화하기 위한 다방향 버튼 또는 트리거(1180)일 수 있다. 예를 들면, 핸드피스(1030)는 유체 전달, 유체 흡인, 및 절단을 위해 구성될 수 있다. 트리거(1180)는 관주 전용 기능, 연속 흡인 전용 기능, 관주 플러스 연속 흡인 기능, 또는 관주 플러스 펄스 흡인 플러스 절단 기능 등을 활성화할 수 있다. 일반적으로, 흡인 없는 절단은 바람직하지 않지만, 절단 전용 기능도 본 명세서에서 고려된다. 제한이 아닌 예로서, 사용자는 관주 전용 기능 또는 연속 흡인 전용 기능을 턴온하기 위해 제1 버튼을 활성화하거나 트리거(1180)를 제1 위치에 배치할 수 있다. 제1 버튼이 활성화된 후, 사용자는 관주 플러스 연속 흡인 기능을 턴온하기 위해 제2 버튼을 활성화하거나 트리거(1180)를 제2 위치에 배치할 수 있다. 그 후, 사용자는 관주 플러스 펄스 진공 플러스 절단 기능을 턴온하기 위해 제3 버튼을 활성화하거나 트리거(1180)를 제3 위치에 배치할 수 있다. 그 후, 사용자는 진공이 계속되는 동안 절단을 시작할 수 있다. 일부 구현에서, 제2 트리거 활성화는 제1 트리거 활성화가 발생한 후에만 가능하다. 입력부는 앞서 설명된 바와 같이 진공을 턴온하고 절단 튜브를 진동시키도록 구성된 제1 위치(즉, 진공 플러스 절단 기능) 및 절단 튜브를 통한 진공이 계속되는 동안 절단 튜브의 진동을 일시 중지하도록 구성된 제2 위치를 갖는 다방향 트리거(1180)일 수 있다.
일부 구현에서, 핸드피스(1030)는, 예를 들어 사용자가 우발적으로 포획된 수정체 낭을 해제하기를 원할 때 또는 디바이스가 아이들 상태일 때 시스템 내의 흡입이 소멸되도록 할 수 있다. 배출 메커니즘은 도 12에 도시된 다중 스테이지 트리거(1180)와 같은 핸드피스(1030)의 트리거(1180)에 기능적으로 결합될 수 있다. 트리거(1180)가 아이들 상태일 때, 배출 메커니즘은 디바이스를 능동적으로 배출시킬 수 있으며, 트리거(1180)가 흡인하도록 활성화될 때 배출 메커니즘이 차단될 수 있다. 일부 구현에서, 제1 아이들 구성의 트리거(1180)는 트리거 상의 수동 압력의 해제 시에 흡인이 차단되도록 상향으로 편향될 수 있다. 트리거(1180)의 하향 움직임은 흡인(뿐만 아니라 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 관주 및/또는 진동)을 트리거할 수 있다. 트리거(1180)가 아이들 구성에 있고 상향으로 편향되면, 시스템이 배출된다. 흡인을 활성화하기 위해 트리거가 하향 압박되는 경우, 배출이 턴오프된다.
일부 구현에서, 구동 메커니즘은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 제1 축을 따른 압전의 수축 및 확장을 제1 축에 대체로 직교하는 상이한 축을 따른 절단 튜브(1112)의 움직임으로 변환하기 위해 로커, 클램프, 또는 다른 구성(예를 들어, 도 16a 내지 도 21d, 및 도 25a 내지 도 25c, 도 26a 내지 도 26c 참조)을 통해 절단 튜브(1112)의 좌우 움직임 또는 "흔들림"을 달성할 수 있는 압전 구동 메커니즘 또는 모터 구동 캠 메커니즘 또는 편심 웨이트를 갖는 진동 모터일 수 있다. 이들 커터 튜브 구동 메커니즘은 물론 일회용 부분 내에 위치 설정될 수도 있다.
도 5a 내지 도 5c와 관련하여 위에서 그리고 다시 언급된 바와 같이, 핸드피스(1030)의 재사용 가능, 내구성 부분(1033)은 기어박스 및 구동 메커니즘이 있거나 없는 펌프 모터(1115)를 포함할 수 있다. 구동 메커니즘은 혼(1116), 하우징(1114) 내에 수용된 압전 결정(1120), 및 압전 구동 시스템용 초음파 전력 뿐만 아니라 펌프 모터(1115)용 DC 전력을 제공하기 위해 수정체 유화 시스템(1010)의 제어 유닛(1012)에 연결하도록 구성된 전력 코드(1160)를 포함할 수 있다. 압전 결정(1120)은 길이방향 움직임을 위해 절단 튜브(1112)의 길이방향 축에 동축으로 및/또는 비틀림 움직임을 위해 절단 튜브(1112)의 길이방향 축에 직교하여 배열될 수 있다.
일회용 부분(1031)이 눈 재료와 접촉하도록 구성되는 경우, 내구성 부분(1033)은 눈 외부에 남아 있고 눈으로부터 추출된 재료와 접촉하지 않도록 구성된다. 일회용 부분(1031)의 절단 튜브(1112)는 압전 결정(1120)에 의해 차례로 구동되는 내구성 부분(1033)의 혼(1116)에 결합될 수 있다. 내구성 부분(1033)은 자기 변형, 전기, 전자기, 유압, 공압, 기계, 보이스 코일, 또는 다른 유형의 구동 메커니즘과 같은 압전 이외의 다양한 구동 메커니즘 중 임의의 것을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 커터 튜브 구동 메커니즘은 일회용 부분(1031) 내에 또는 내구성 부분(1033)과 함께 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 이들 구성요소 각각은 아래에서 더 상세히 설명된다.
흡인 펌프(1014)용 모터(1115)는 브러시리스 DC 모터 또는 샤프트 회전에 적절한 임의의 유형의 모터 또는 드라이버일 수 있다. 일 구현에서, 펌프 모터(1115)는 스테이터(1162) 및 로터(1164)를 포함하는 전기 모터일 수 있다. 로터(1164)는 스테이터(1162)와의 상호작용으로 인해 회전하도록 구성된 원통형 로터일 수 있다. 이동 가능 로터(1164)는 도그 클러치 또는 다른 유형의 커플링을 통해 앞서 설명한 바와 같이 동축 롤러 하우징(1146)에 결합될 수 있다. 흡인 펌프(1014)와 펌프 모터(1115) 사이의 연결은 기어박스 또는 다른 메커니즘을 통한 기어 감속을 통합할 수 있다. 일 구현에서, 내구성 부분(1033)은 적어도 30:1 감속을 달성하도록 구성된 하모닉드라이브(HarmonicDrive) 기어 감속을 통합한다. 모터(1115)의 속도는 트리거(1180)에 연결된 전위차계 또는 트리거(1180)의 움직임을 감지하도록 구성된 비접촉 센서에 의해 제어될 수 있다.
일 구현에서, 내구성 부분(1033)은 내구성 부분(3210)의 원위 단부 영역 사이에서 연장되고 전위차계를 활성화하도록 구성된 전위차계 리본을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전위차계 리본의 근위 단부는 리본의 이동이 전위차계의 활성화에 영향을 미치도록 전위차계와 맞물리도록 구성된 절결부 또는 다른 피처를 포함할 수 있다. 트리거(1180)는 트리거(1180)가 복수의 위치 중 하나로 구동될 때 디바이스의 길이방향 축을 따라 이동 가능한 버튼 로드에 연결될 수 있다. 예를 들어, 트리거(1180)가 제1 구동 위치로부터 이동될 때, 트리거는 버튼 로드의 근위 단부가 핸드피스의 근위 내구성 부분으로 제1 거리만큼 연장되도록 버튼 로드를 근위 거리만큼 이동시킬 수 있다. 내구성 부분으로의 버튼 로드의 연장은 내구성 부분에서 연장되는 전위차계 리본의 원위 단부와 상호 작용함으로써 모터의 속도에 영향을 미칠 수 있다. 차례로, 전위차계 리본의 이동은 리본의 절결부와 맞물린 전위차계를 활성화할 수 있다. 전위차계는 차례로 모터의 회전 속도를 변경할 수 있다. 일부 구현에서, 홀 효과 센서와 같은 비접촉 센서를 사용하여 트리거가 눌려진 결과로서 버튼 로드가 이동한 거리를 감지할 수 있다.
여전히 도 5a 내지 도 5c와 관련하여, 모터(1115)는 압전 결정(1120)의 다중 스택을 수용하는 하우징(1114)의 전방 단부에 고정 결합된 모터 하우징(1168)을 포함할 수 있다. 결정(1120)은 후방 실린더(1122) 및 볼트(1124)에 의해 하우징(1114) 내에 유지될 수 있다. 다른 구현에서, 압전 스택은 앞서 설명된 바와 같이 일회용 부분의 일부일 수 있다.
종래의 수정체 유화에서, 압전 결정 스택은 원위 절단 팁에서 약 0.004" 진폭(약 100 μm)을 달성하기 위해 매우 높은 주파수(예를 들어, 40,000 사이클/초)로 구동된다. 종래의 수정체 유화의 압전 결정은 시스템의 공진 주파수에서 구동되므로, 절단 팁에서 사인파, 대칭성 움직임만이 달성될 수 있다. 종래의 압전 스택과 공진 질량은 절단 팁 움직임을 위해 고조파에 의존하므로, 에너지를 크게 증가시키거나 및/또는 상당한 진동을 유발하지 않고는 비대칭성 움직임이 불가능하다.
본 명세서에 설명된 핸드피스(1030)의 경우, 진동 시스템 질량은 절단 튜브(1112)가 초음파보다 낮은 주파수(20 kHz 미만)에서 비공진 방식으로 압전 스택(1120)에 의해 직접(로커 또는 다른 피처와 같은 증폭 구성요소가 있거나 없이) 구동되게 하도록 가능한 최대로 감소될 수 있다. 비공진 방식으로 구동됨에도 불구하고, 절단 튜브(1112)는 달리 예측되는 것보다 절단 튜브(1112)의 더 큰 전체 변위를 초래하는 일부 추가적인 "휘핑" 움직임을 가질 수 있다.
직접 압전 구동은 원하는 경우 수축 속도가 전진 속도보다 느릴 수 있도록 절단 튜브(1112)의 비대칭성 움직임을 획득하게 한다. 이는 절단을 달성하기에 충분히 빠른 전진 속도를 허용하지만, 수축 속도는 캐비테이션 임계값 미만으로 유지된다. 일부 구현에서, 이는 압전 결정 스택(1120)의 주파수를 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 혼(1116)의 길이는 통상적으로 혼(1116)의 원위 단부가 압전 결정 스택(1120)의 단부로부터 적어도 1/2 파장 떨어져 있도록 설계된다. 이 길이를 잠재적으로 감소시킴으로써 혼(1116)의 길이와 크기를 감소시키는 다수의 방법이 있다. 파장에 대한 수학식 λ= c/f, 여기서 λ는 파장, c는 파속, f는 주파수이다. 일부 구현에서, 주파수는 파장을 감소시키고 따라서 혼(1116)의 요구되는 길이를 감소시키기 위해 증가될 수 있다. 본 출원의 다른 곳에서 설명한 바와 같이, 특정 구현은 캐비테이션이 회피될 수 있도록 절단 튜브(1112) 수축 속도를 감소시킨다. 이러한 디바이스 및 방법을 사용하는 것은 캐비테이션의 양을 역으로 증가시키는 일 없이 혼(1116)이 더 작아질 수 있도록 절단 튜브(1112)의 주파수를 증가시킬 기회를 제공한다. 또 다른 구현에서, 절단 팁(1112)의 스트로크 거리는 진동의 주파수가 증가되는 동안 감소될 수 있다. 따라서, 절단 튜브(1112)의 수축 속도는 임계 캐비테이션 유도 레벨 아래로 유지된다. 앞서 설명한 바와 같이 주파수를 증가시킴으로써, 혼(1116)은 더 작아질 수 있다.
백내장은 통상적으로 심각도에 기초하여 1 내지 5의 등급으로 분류된다. 절단 튜브(1112)의 비공진 직접 구동을 위해 구성된 압전 스택(1120)을 통합한 핸드피스(1030)는 1 내지 3 범위의 백내장에 특히 유용할 수 있다. 사용자는 3 초과에서 약 4까지의 더 심한 백내장에 대해 종래의 공진 수정체 유화로 전환하도록 선택할 수 있다. 본 명세서에 설명된 시스템은 초음파와 비초음파 모드 사이를 전환하도록 구성될 수 있다. 모드 간 전환은 핸드피스를 완전히 전환함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 콘솔은 종래의 수정체 유화 핸드피스 뿐만 아니라 비초음파, 직접 구동 핸드피스와 결합하도록 구성될 수 있다. 다른 구현에서, 동일한 핸드피스가 상이한 주파수에서 구동될 수 있다. 예를 들어, 구동 메커니즘은 비대칭성 커터 튜브 움직임을 달성하기 위해 초음파 주파수 또는 비초음파 주파수에서 커터 튜브를 구동하도록 프로그래밍될 수 있는 보이스 코일 유형 구동 메커니즘을 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 핸드피스(1030)의 절단 튜브(1112)의 변위 또는 이동 거리는 변할 수 있다. 절단 튜브(1112)의 팁의 길이방향 진폭 또는 변위는 종래의 수정체 유화 바늘 이상일 수 있다(즉, 100 um 또는 0.004"). 길이방향 진폭은 직접 구동을 통해 그리고 종래의 수정체 유화보다 낮은 주파수(예를 들어, 약 10,000 사이클/초)로 달성될 수 있다. 일 구현에서, 절단 튜브(1112)에 의해 달성된 변위는 약 0.5 Hz 내지 10,000 Hz, 0.5 Hz 내지 5000 Hz, 또는 더 바람직하게는 2000 Hz 내지 5000 Hz, 또는 2,500 Hz 내지 4,000 Hz, 또는 3,000 Hz 내지 3,600 Hz인 원위 팁의 진동 주파수에서 약 0.005 mm 내지 1.0 mm일 수 있다. 일부 구현에서, 주파수는 약 3,200 Hz이다. 이러한 방식으로, 본 명세서에 설명된 디바이스는 초음파가 아니므로 백내장 수술 동안 눈에 유해한 영향과 관련된 열 및 캐비테이션의 발생을 피할 수 있다. 일부 구현에서, 핸드피스(1030)의 절단 튜브(1112)는 종래의 파코 바늘보다 낮은 주파수로 이동되는 동안 더 큰 진폭 또는 변위 거리를 가질 수 있다. 일부 구현에서, 절단 튜브(1112)는 0.012"에서 약 0.019" 이동된다. 진폭은 0.005 mm 내지 약 1.0 mm, 또는 보다 바람직하게는 0.05 mm 내지 약 0.1 mm일 수 있다. 진동 주파수는 30,000 Hz 미만, 25,000 Hz 미만, 20,000 Hz 미만, 15,000 Hz 미만, 또는 10,000Hz 미만 및 약 0.5Hz 이상, 또는 약 1 Hz 이상, 또는 약 2 Hz 이상, 또는 약 5 Hz 이상, 또는 약 10 Hz 이상, 또는 약 25 Hz 이상, 또는 약 50 Hz 이상, 또는 약 100 Hz 이상, 또는 약 250 Hz 이상, 또는 약 500 Hz 이상일 수 있다. 진동 주파수는 약 0.5 Hz 내지 약 30,000Hz, 또는 1 Hz 내지 약 5000 Hz, 또는 약 2 Hz 내지 약 2000 Hz일 수 있다.
본 명세서의 다른 곳에서 언급된 바와 같이, 박동 진공은 핸드피스(1030)의 흡인 펌프(1014)를 사용하여 절단 튜브(1112)를 통해 인가될 수 있다. 진공 펄스의 상대적인 조절과 절단 튜브(1112)의 진동 움직임은 변할 수 있다. 절단 튜브(1112)의 연장의 적어도 일부 동안 진공 펄스가 인가될 수 있다. 절단 튜브(1112)의 수축의 적어도 일부 동안 진공 펄스가 인가될 수 있다. 절단 튜브(1112)의 연장 및 수축 모두의 적어도 일부 동안 진공 펄스가 인가될 수 있다. 일부 구현에서, 진공의 펄스는 절단 튜브(1112)의 연장 전에 시작되고 그 연장 동안 유지될 수 있다. 진공 펄스는 절단 튜브(1112)의 연장이 시작된 후에 시작될 수 있다. 다수의 연장 및 수축 동안 단일 진공 펄스가 인가될 수 있다. 예를 들어, 진공은 절단 튜브(1112)의 적어도 약 1 진동, 적어도 약 2 진동, 적어도 약 5 진동, 적어도 약 10 진동, 적어도 약 20 진동, 적어도 약 30 진동, 적어도 약 40 진동, 적어도 약 50 진동, 최대 약 100 진동 동안 절단 튜브(1112)를 통해 연속적으로 인가될 수 있다. 예로서, 절단 튜브(1112)는 절단 튜브(1112)의 진동 주파수가 약 2000 Hz가 되도록 25 ms 지속되는 단일 진공 펄스 동안 50회 진동할 수 있다.
핸드피스(1030)의 압전 결정 스택(1120)은 종래의 공진 수정체 유화 시스템에서 발견되는 진폭을 달성하기 위해 종래의 공진 구동 수정체 유화(예를 들어, 약 2" 길이)보다 길 수 있다.
다시 도 5a 내지 도 5c와 관련하여, 혼(1116)은 압전 스택(1120)의 원위 단부로부터 연장될 수 있다. 압전 결정(1120)은 혼(1116)을 이동시키고, 이는 차례로 절단 튜브(1112)를 이동시킨다. 핸드피스(1030)의 일회용 및 재사용 가능 부분(1031, 1033)을 결합할 때, 혼(1116)은 일회용 부분(1031)의 흡인 펌프(1014)를 통해 중앙에 삽입될 수 있다. 롤러 하우징(1146), 연동 롤러(1148), 및 배관(1150)은 이에 의해 혼(1116)을 반경방향으로 둘러쌀 수 있다. 혼(1116)의 원위 단부는 롤러 하우징(1146)의 내부 보어(1147)를 통해 그리고 펌프(1014)를 지나 원위 방향으로 연장될 수 있고 절단 튜브(1112)와의 결합을 위해 핸드피스(1030)의 일회용 부분(1031)의 원위 단부 영역 근방에서 이용 가능하다. 재사용 가능 부분(1033)으로부터 제거된 일회용 부분(1031)을 도시하고 있는 도 5c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 혼(1116)은 절단 튜브(1112)의 근위 단부 상의 외부 나사부(1172)를 수용하고 이에 맞물리도록 구성된 내부 나사식 리세스(1170)를 포함할 수 있다. 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)으로부터의 근위 개구는 혼(1116)의 내부 리세스(1170)와 연통할 수 있다. 혼(1116)의 내부 리세스(1170)는 펌프(1014)의 헬리컬 배관(1150)과 연통하도록 구성된 개구 또는 포트(1176)를 포함할 수 있다. 이 포트(1176)는 절단 튜브(1112)의 루멘(1110) 내로 흡인된 유체 및 기타 재료가 펌프(1014)에 진입하고 폐기물 라인(1038)을 향해 압박되게 한다. 롤러 하우징의 관통 구멍(1149)과 혼(1116)의 개구(1176)가 정렬되면 절단 튜브(1112)의 내부 루멘(1110)에 진공이 인가된다. 롤러 하우징(1146)이 회전함에 따라, 관통 구멍(1149)과 혼(1116)의 개구(1176)는 서로 정렬하고 정렬 해제한다. 이 순환은 절단 튜브(1112)를 통한 흡인을 효과적으로 턴온 및 턴오프한다.
혼(1116)은 본 명세서에 설명된 목적을 위해 임의의 적절한 재료 또는 재료의 조합으로 형성될 수 있다. 혼(1116)에 사용되는 재료는 혼 재료의 음속, 및 따라서 팁이 압전 결정(1120)으로부터 적어도 1/2 파장 떨어져 위치되도록 요구되는 혼(1116)의 길이에 영향을 미친다. 혼(1116)은 알루미늄, 스테인리스강, 티타늄, 또는 다른 일반적으로 사용되는 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 티타늄의 음속은 6,070 m/s 정도이다. 일부 실시예에서, 더 낮은 음속을 갖는 기타 재료가 혼 재료에 대해 고려될 수 있다. 예를 들어, 구리는 3,900 m/s 정도의 음속을 갖고 납은 1,300m/s 정도의 음속을 갖는다. 음속이 느릴수록, 혼의 단부가 최대 진폭 노드에 있도록 더 작은 혼(1116)이 필요할 수 있다.
일부 구현에서, 핸드피스(1030)는 공진에 의존하기 보다는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 절단 튜브(1112)를 전후로 직접 구동하거나 절단 튜브(1112)를 좌우로 진동시키도록 구성된 구동 메커니즘을 통합할 수 있다. 압전 스택(1120)은 크기가 감소하거나 증가함으로써 전압의 변화에 응답할 수 있다. 압전 스택(1120)에 전력을 공급하는 전압 프로파일은 원하는 절단 튜브 이동을 생성하기 위해 절단 튜브(1112)의 움직임 프로파일을 생성할 수 있다. 일부 구현에서, 압전 스택(1120)에 전달되는 전압 파형은 대체로 비-사인파 형상일 수 있고 따라서 절단 튜브(1112)는 본 명세서의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 대체로 비-사인파 패턴으로 이동한다. 전압은 압전 스택(1120)이 확장하게 하는 것보다 느리게 압전 스택을 수축시키는 파형을 가질 수 있다. 이는 연장 스트로크보다 수축 스트로크에서 절단 튜브(1112) 더 느리게 이동시킨다. 임의의 수의 움직임 프로파일은 압전 스택(1120)에 공급되는 전압 파형에 기초하여 명령될 수 있다. 예를 들어, 2개 이상의 중첩 전압 사인파 파형이 압전 스택(1120)에 공급되어 비-사인파 파형이 생성되도록 간섭 효과를 생성할 수 있다. 이들 구동 메커니즘은 핸드피스(1030)의 일회용 또는 재사용 가능 부분 내에 통합될 수 있다. 바람직한 구현에서, 구동 메커니즘은 핸드피스(1030)의 일회용 부분 내에 수용된 압전 스택(1120)을 통합한다.
또 다른 구현에서, 비-사인파 움직임 프로파일로 절단 튜브(1112)를 구동하기 위해 메커니즘 및 양식의 조합이 디바이스에 통합된다. 예를 들어, 전자기 코일은 코일을 통한 전류의 인가를 사용하여 페라이트계 또는 자기 코어를 전방으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 코어는 전자기 코일에 의해 전방으로 구동되도록 구성될 수 있지만, 압축된 스프링의 힘을 통해 후방으로(즉, 근위 방향으로) 수축된다. 따라서, 코일을 통해 전류가 증가하는 경우, 코어가 전방으로 구동된다. 전류가 감소되는 경우, 코어가 후방으로 수축한다. 이러한 방식으로, 코어는 절단 튜브(1112)에 연결될 수 있어, 코일의 급격한 전압 증가에 의해 전방으로의 연장이 신속하게 실행될 수 있지만, 수축은 압축된 스프링의 힘에 의해 더 느릴 수 있다.
절단 튜브(1112)는 비대칭성 또는 사인파 움직임 프로파일을 갖도록 구동될 수 있다. 예를 들어, 비틀림 절단 튜브 움직임을 제공하는 일부 구동 메커니즘(예를 들면, 도 16a-16d, 도 17a-17c, 도 18, 도 19a-19c, 도 20a-20b, 도 21a-21d, 도 25a-25c, 도 26a-26c, 도 27a-27b)은 비대칭성 움직임 프로파일을 제공할 필요가 없다.
핸드피스(1030)는 완전한 휴대성, 가요성 및 이동의 자유를 유지하면서 다수의 기능(즉, 관주, 흡인 및 절단 기능)을 모두 수행할 수 있다. 핸드피스(1030)의 기능은 단일 손가락 또는 엄지로 구동될 수 있는 핸드피스(1030) 상의 입력부(트리거(1180))을 사용하여 개시될 수 있다. 핸드피스(1030)는 풋 페달을 필요로 하지 않기 때문에, 사용자는 시술을 수행하기 위해 더 편안하고 자연스럽게(예를 들어, 두 발로 또는 원할 때 발에서 발로 체중을 이동하면서) 서 있을 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 핸드피스(1030)는 핸드피스(1030) 상의 및/또는 시스템(1010)의 제어 유닛과 같이 핸드피스(1030)로부터 멀리 떨어진 하나 이상의 입력부 또는 트리거(1180)를 사용하여 구동될 수 있다. 하나 이상의 입력부는 사용자에 의해 구동 메커니즘이 하나 이상의 움직임을 증가시키게 하는 위치로 압박될 수 있다. 예를 들어, 핸드피스(1030)(풋 페달) 상의 트리거(1180)는 제어 유닛에 연결될 수 있고, 제어 유닛은 차례로 신호를 해석하고 압전 결정 스택(1120)에 적절한 구동 파형을 공급한다.
본 명세서에서 "핸드피스"라는 용어의 사용은 로봇 아암 또는 로봇 시스템 또는 사용자가 기구의 제어를 조작하기 위해 컴퓨터 콘솔을 사용하는 다른 컴퓨터 보조 수술 시스템에 결합된 핸드피스를 포함할 수 있다. 컴퓨터는 로봇 아암에 의해 환자에 대해 수행되도록 사용자의 이동 및 제어의 구동을 변환할 수 있다. 따라서, "손" 또는 "핸드피스"라는 용어가 본 명세서에 사용되는 경우, 손은 외과의 자신의 손 또는 핸드피스를 조작하는 로봇 "손"일 수 있음을 이해하여야 한다.
일회용 부분/내구성 부분 사이의 결합
앞서 설명한 바와 같이, 핸드피스(1030)는 내구성 부분(1033)에 해제 가능하게 결합되도록 구성된 일회용 부분(1031)을 포함할 수 있다. 일회용 부분(1031)은 일반적으로 인간의 유체 및 물질에 노출되도록 구성된 구성요소를 포함하는 반면 내구성 부분(1033)은 그에 결합된 새로운 일회용 부분(1031)과 함께 재사용되도록 의도된다. 핸드피스(1030)의 일회용 및 내구성 부분(1031, 1033)은 나사부, 스냅 로킹 장치, 베이어닛 로킹 장치 등과 같은 다양한 메커니즘을 사용하여 함께 결합될 수 있다.
일부 구현에서, 일회용 부분(1031)의 하우징(1145)의 근위 단부 영역은 내구성 부분(1033)의 적어도 일부가 삽입되고, 예를 들어 베이어닛 로킹 메커니즘(도 5a 내지 도 5c 참조)을 통해 일회용 부분(1031)에 결합될 수 있는 근위 개구를 갖는 챔버를 규정할 수 있다. 예를 들어, 모터 하우징(1168)이 하우징(1145)의 챔버 내에 수용되도록 모터 하우징(1168) 내의 혼(1116) 및 모터(1115)는 일회용 부분(1031)의 하우징(1145)의 근위 개구를 통해 삽입될 수 있다. 이어서, 2개의 부분(1031, 1033)은, 혼(1116)과 모터 하우징(1168)이 챔버 내에 수용되면, 특정 각도를 회전함으로써, 예를 들어 베이어닛 로킹 메커니즘을 통해 서로 로킹 맞물림 상태로 있을 수 있다. 일회용 및 내구성 부분(1031, 1033) 사이의 연결은 순수하게 기계적이거나 기계적 및 전기적 연결 모두일 수 있다. 모터(1115)는 또한 혼(1116) 또는 내구성 부분(1033)의 다른 부분만이 일회용 부분 챔버 내에 삽입되도록 일회용 부분의 챔버 외부에 남아 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 내구성 부분(1033)은 로터(1164)의 전방 단부가 흡인 펌프(1014)의 롤러 하우징(1146)의 근위 단부와 맞물릴 때까지 일회용 부분에 삽입될 수 있다. 2개의 부분은 맞물림을 고정하고 2개의 부분을 함께 로킹하기 위해 서로에 대해 (예를 들어, 시계 방향 또는 반시계 방향으로) 회전될 수 있다. 결합 메커니즘은 2개의 하우징 부분을 결합 해제하도록 구성된 해제 버튼을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 결합은 로킹 이전에 삽입을 위해 각각의 부분의 사용자 정렬을 안내하기 위해 각각의 하우징에 하나 이상의 마킹을 통합할 수 있다. 부분들 간의 로킹 메커니즘은 분리하기 전에 수축되어야 하는 스프링-하중식 핀과 같이 기계적일 수 있다. 일회용 및 내구성 부분 사이의 결합은 핸드피스(1030)를 위한 매끄럽고 연속적인 하우징을 생성한다.
핸드피스(1030)의 일회용 및 내구성 부분(1031, 1033) 사이의 커플링은 사용 동안 핸드피스(1030)가 누설되지 않도록 보장하기 위해 하나 이상의 밀봉 요소를 통합할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 밀봉 요소는 내구성 부분의 혼(1116)이 일회용 부분 내에 삽입되는 경우 누설을 방지하도록 위치 설정된 O-링 유형 밀봉부(1152)일 수 있다. 예를 들어, 제1 O-링(1152)은 혼(1116)의 리세스(1170)로부터 개구의 원위측에 위치 설정될 수 있고 제2 O-링(1152)은 리세스 개구의 근위 단부 상의 혼(1116) 주위에 위치 설정될 수 있다(도 5a 내지 도 5c 참조). 추가적으로, 유연성 밀봉부는 압전 스택 하우징(1114) 외부로 연장되는 곳 근방에서 혼(1116)의 근위 단부 영역 주위에 위치 설정될 수 있다. 다른 구현에서, 절단 팁(1112)은 일회용 부분(1031) 내에 하나 이상의 밀봉부를 포함할 수 있다. 이 구성에서, 수술 부위로부터 유체가 일회용 부분과 내부적으로 접촉하지 않는다. 이는 종래의 파코 핸드피스에 존재하는 교차 오염 가능성을 제거하는 이점이 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 커터 튜브 구동 메커니즘(119)의 일부 구현은 핸드피스(예를 들어, 도 16a 내지 도 16d)의 일회용 부분(1031)의 일부일 수 있는 반면, 커터 튜브 구동 메커니즘(119)의 다른 구현은 핸드피스(1030)의 재사용 가능 내구성 부분(1033)의 일부일 수 있다(도 5a 내지 도 5c 참조). 다양한 구성 중 임의의 것이 본 명세서에서 고려되고 일회용 또는 재사용 가능 부분에서든 핸드피스(1030)의 하나 이상의 구성요소의 위치가 변할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
기타 펌프 구성
앞서 설명한 바와 같이, 핸드피스 내의 흡인 펌프(1014)는 연동 펌프, 선형 연동, 피스톤 펌프, 스크롤형 펌프 등을 비롯하여 다양한 로우 프로파일 흡인 펌프 중 임의의 것일 수 있다. 도 5a 내지 도 5c는 연동 펌프인 흡인 펌프(1014)를 갖는 핸드피스(1030)의 구현을 예시한다. 도 22a 및 도 22b는 선형 연동 펌프인 흡인 펌프(1014)를 갖는 핸드피스의 구현을 예시한다. 도 13a 내지 도 13l은 피스톤 펌프인 흡인 펌프(1014)를 갖는 수정체 유화 시스템의 핸드피스(1030)의 구현의 다양한 도면을 예시한다. 흡인 펌프는 피스톤 매니폴드(2798)의 각각의 펌핑 챔버(2705) 내에서 이동 가능한 하나 이상의 피스톤(2799)을 포함할 수 있다. 피스톤(2799)은 핸드피스(1030)의 내구성 부분(1033) 내에 위치될 수 있는 모터(도시되지 않음)와 같은 구동 메커니즘에 의해 구동된다. 도 13f 내지 도 13h는 진공 매니폴드(2774)의 진공 챔버(2703)가 피스톤 매니폴드(2798) 내의 하나 이상의 펌핑 챔버(2705)와 유체 연통하도록 피스톤 매니폴드(2798)에 결합된 진공 매니폴드(2774)를 도시한다. 모터에 의해 구동되는 하나 이상의 피스톤(2799)은 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)을 통해 재료를 흡인하기 위한 진공 챔버(2703) 뿐만 아니라 펌핑 챔버(2705) 내에 진공을 생성한다.
임의의 수의 피스톤(2799)이 각각의 펌핑 챔버(2705) 내에 위치 설정될 수 있음을 이해하여야 한다. 펌핑 챔버(2705) 내에서 앞뒤로 튀는 다중 피스톤(2799)은 부압 펄스로 절단 튜브(1112)의 루멘의 원위 부분에 전달되는 박동 진공 또는 최대 진공을 생성할 수 있다. 박동 진공은 전방 챔버의 붕괴 위험 없이 절단 튜브(1112)를 통해 최대 진공을 인가할 수 있다. 펄스의 피크에 있는 동안, 시스템은 높은 진공을 생성할 수 있다. 그러나, 펄스가 발생하기 때문에, 평균 흡인 유량은 관주 유입이 펄스 피크에서 이러한 높은 진공 하에서도 적절한 전방 챔버 지지를 유지하기에 충분히 낮을 수 있다.
도 14a는 진공 챔버(2703) 내에 위치 설정된 절단 튜브(1112)의 노치 또는 근위 개구(2788)를 도시한다. 진공은 절단 튜브(1112)를 통해 렌즈 재료를 당길 수 있다. 렌즈 재료는 근위 개구(2788)를 통해 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)을 빠져나가고 진공 매니폴드(2774)의 진공 챔버(2703)에 진입할 수 있다. 렌즈 재료는 절단 튜브(1112)의 근위 개구(2788) 근위측으로 이동하도록 의도되지 않는다. 진공 챔버(2703)는 일방향 밸브(2707)에 의해 조절되는 각각의 개구(2706)를 통해 하나 이상의 펌핑 챔버(2705)와 유체 연통하도록 구성된다(도 13i 참조). 일방향 밸브(2707)의 구성은 덕빌 밸브, 볼 체크 밸브, 리프트 체크 밸브, 스톱 체크 밸브 및 단일 방향으로의 유체 유동을 허용하고 반대 방향으로의 유체 유동을 차단하는 다른 유형의 밸브를 비롯하여 다양할 수 있다. 펌핑 챔버(2705) 내에서 제1 방향으로의(즉, 근위 방향으로 또는 핸드피스의 후방을 향해) 피스톤(2799)의 이동은 절단 튜브(1112)를 둘러싸는 진공 매니폴드(2774) 상의 개구(2706)를 통해 절단 튜브(1112)의 루멘에 공급될 수 있는 진공을 생성한다. 개스킷(3262)은 중앙에서 공동에 의해 규정될 수 있는 진공 챔버(2703)와 배출 챔버(2709)를 분리한다(도 14a 참조). 절단 튜브(1112)의 루멘에 진공을 공급할 때, 눈으로부터의 재료는 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)으로 흡인되고, 진공 챔버(2703)로 비워지며, 일방향 밸브(2707)를 통해 펌핑 챔버(2705)로 당겨진다. 펌핑 챔버(2705) 내에서 제2의 반대 방향으로의(즉, 원위 방향으로 또는 핸드피스의 전방을 향해) 피스톤(2799)의 이동은 압력이 피스톤 매니폴드(2798) 내부에 형성되게 하고 펌핑 챔버(2705)로부터 시스템 밖으로 재료를 배출한다. 재료는 시스템으로부터 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 출구 포트에 결합된 처리 인클로저로 배출될 수 있다.
다시 도 13i와 관련하여, 진공 매니폴드(2774)는 배출 챔버(2709)를 더 포함할 수 있다. 배출 챔버(2709)는 진공 챔버(2703)로부터 밀봉되어 시스템으로 흡인된 재료가 절단 튜브(1112)를 통해 다시 밀려나지 않고 시스템으로부터 퍼지될 수 있다. 챔버(2703, 2709) 사이의 밀봉부는 하나 이상의 O-링(2786)에 의해 제공될 수 있다. 진공 챔버(2703)는 개구(2706) 내에 위치 설정된 각각의 일방향 밸브(2707)를 통해 하나 이상의 펌핑 챔버(2705)와 유체 연통하도록 구성된다. 배출 챔버(2709)는 각각의 밸브(2713)에 의해 조절되는 다른 개구(1038)를 통해 하나 이상의 펌핑 챔버(2705) 각각과 유체 연통한다. 밸브(2713)의 구성은 볼형 체크 밸브를 비롯하여 다양할 수 있다. 각각의 펌핑 챔버(2705) 내에서 제1 방향으로의(예를 들어, 핸드피스(1030)의 근위 단부를 향해) 피스톤(2799)의 이동은 밸브(2707)를 통해 진공 챔버(2703)로부터 펌핑 챔버(2705)로 재료를 흡인한다. 각각의 펌핑 챔버(2705) 내에서 제2의 반대 방향으로의(예를 들어, 핸드피스(1030)의 원위 단부를 향해) 피스톤(2799)의 이동은 피스톤 매니폴드(2798) 내에 압력을 형성한다. 압력은 피스톤 매니폴드(2798)의 밸브(2713)를 개방한다. 폐기물은 폐기물 채널(1038)(예를 들어, 도 14a에 도시된 3개의 개구)을 통해 진공 매니폴드(2774)로 진입할 수 있다. 폐기물은 진공 매니폴드(2774)에서 조합되어 배출 챔버(2709)를 통해 디바이스를 빠져나갈 수 있다. 배출 챔버(2709)는 진공 및 피스톤 매니폴드(2774, 2798)를 통과하는 계란형 채널로서 도 14a에 도시되어 있지만, 다른 형상이 본 명세서에서 고려된다는 것을 이해하여야 한다. 이러한 재료의 퍼지 동안, 하나 이상의 펌핑 챔버(2705)와 진공 챔버(2703) 사이의 일방향 밸브(2707)는 진공 챔버(2703), 루멘(1110) 내로 그리고 절단 튜브(1112) 밖으로 재료의 역류를 방지한다. 그러나, 하나 이상의 펌핑 챔버(2705)와 배출 챔버(2709) 사이의 개구(1038)는 재료가, 적어도 유동이 밸브(2713)에 의해 차단될 때까지 배출 챔버(2709)에 자유롭게 진입하고 궁극적으로 배출 챔버(2709)의 출구 또는 흡인 포트(1154) 밖으로 나가는 것을 허용한다.
다시 도 13j와 관련하여, 근위 방향으로의 피스톤(2799)의 이동은 펌핑 챔버(2705) 내에 진공을 생성한다. 밸브(2713)의 볼(2717)은 펌핑 챔버(2705)와 배출 챔버(2709) 사이의 개구(1038)로부터 멀어지게 스프링(2719)에 의해 근위 방향으로 밀려서 밸브(2713)를 개방한다. 피스톤(2799)이 원위 방향으로 이동하면, 유체 압력이 펌핑 챔버(2705) 내에 형성되어 챔버 내의 유체 압력을 증가시키고 재료를 밸브(2713)의 개구(1038)를 향해 압박한다. 밸브(2713)의 볼(2717)은, 스프링(2719)이 압축되고 볼(2717)이 밸브 개구(1038)에 대해 압박되어 밸브를 폐쇄하도록 스프링(2719)에 대해 원위 방향으로 밀린다. 펌핑 챔버(2705)는 밸브(2713)의 폐쇄 시에 실질적으로 재료가 없다. 일부 구현에서, 밸브(2707)는 덕빌 밸브와 같은 실리콘 밸브와 같이 약간 유연할 수 있다. 볼(2717)은 강성이고 경질 플라스틱 또는 금속 재료와 같이 실질적으로 비-유연성일 수 있다. 유연성 밸브는 역방향 양압이 가해질 때 변형될 수 있는 반면, 비-유연성 밸브는 변형되지 않는다. 진공 챔버(2703)와 펌핑 챔버(2705) 사이의 밸브가 유연성 밸브이고 볼(2717)이 실질적으로 비-유연성인 경우, 피스톤이 원위 방향으로 이동하고 양압을 생성하여 펌핑 챔버(2705)로부터 재료를 배출함에 따라, 양압은 유연성 밸브의 변형 및 절단 튜브(1112) 밖으로 유체의 소량 퍼지 또는 역류를 유발할 수 있다. 이 역류는 피스톤(2799)의 모든 앞뒤로의 사이클에서 발생할 수 있다. 일부 실시예에서, 역류는 펌핑 챔버(2705)의 설계에 의해 추가로 최적화될 수 있다. 펌핑 챔버(2705)에서, 펌핑 챔버(2705)를 배출 챔버(2709)에 연결하는 출구 개구는, 예를 들어 챔버의 측면에 위치될 수 있고 피스톤(2799)이 출구 개구를 넘어 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 이 실시예에서, 피스톤(2799)이 출구 개구를 넘어 원위 방향으로 이동된 후에는, 유체 배출을 위한 다른 경로가 없다. 따라서, 피스톤(2799)이 원위 방향으로 계속 이동함에 따라, 밸브(2713)의 폐쇄 후에 펌핑 챔버(2705) 내에서 한 순간의 양압을 생성하여 절단 튜브(1112)의 원위 단부에서 재료의 짧은 역류를 유발한다.
도 13f 내지 도 13g 및 또한 도 13k 내지 도 13l, 및 도 14b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피스톤(2799) 각각은 피스톤 헤드(2723a, 2723b) 사이에서 연장되는 스프링(2701)에 의해 둘러싸인 세장형 중앙 피스톤 로드(2721)를 포함할 수 있다. 원위 피스톤 헤드(2723a) 및 활주 O-링 밀봉부(2794)는 펌핑 챔버(2705) 내에 위치 설정된다. 피스톤 로드(2721), 스프링(2701), 및 근위 피스톤 헤드(2723b)는 펌핑 챔버(2705)의 근위측에 위치된 피스톤 매니폴드(2798) 내의 피스톤 챔버(2704) 내에 위치 설정된다. 원위 피스톤 헤드(2723a), 활주 밀봉부(2794), 및 피스톤 로드(2721)는 펌핑 챔버(2705) 내에서 활주할 수 있다. 펌핑 챔버(2705)는 피스톤 챔버(2704) 및 스프링(2701)의 외부 치수보다 작은 내부 치수를 갖는다. 따라서, 피스톤(2799)이 펌핑 챔버(2705)의 원위 단부 영역을 향해 이동함에 따라, 스프링(2701)은 근위 피스톤 헤드(2723b)와 펌핑 챔버(2705)의 하부 단부 사이의 피스톤 챔버(2704) 내에서 압축된다. 스프링(2701)은 피스톤(2799)을 펌핑 챔버(2705)의 근위 단부를 향해 근위 방향으로 압박하도록 편향된다.
핸드피스는 직접적으로 또는 모터 커플러를 통해 모터에 작동식으로 결합된 근위 단부를 갖는 회전 캠(2769)을 포함할 수 있다. 회전 캠(2769)은 모터의 회전 움직임을 피스톤(2799)의 선형 움직임으로 전환할 수 있다. 스프링(2701)은 피스톤(2799)을 펌핑 챔버(2705)의 근위 단부를 향해 근위 방향으로 압박하도록 편향된다. 피스톤(2799)의 근위측에 위치 설정된 회전 캠(2769)은 피스톤(2799)을 각각의 펌핑 챔버(2705)의 원위 단부를 향해 원위 방향으로 압박하도록 구성된다. 캠(2769)이 회전함에 따라, 피스톤(2799)의 근위 피스톤 헤드(2723b)에 대해 원위 방향의 힘을 순차적으로 인가한다. 피스톤(2799)의 스프링(2701)이 차례로 순차적으로 압축된다. 캠(2769)의 추가 회전 시에, 근위 피스톤 헤드(2723)에 대한 원위 방향의 힘은 순차적으로 제거되고 스프링(2701)은 피스톤(2799)을 순차적으로 후방으로 압박하여 일방향 밸브(2707)를 통해 각각의 펌핑 챔버(2705) 내에 진공을 생성한다.
도 13c 내지 도 13e에 가장 잘 도시된 바와 같이, 회전 캠(2769)은 모터 커플러(2795)와 결합될 수 있다. 모터 커플러(2795)는 기어 헤드(2752) 및 원위 단부 상의 하나 이상의 돌출부(2796)를 수용하도록 구성된 보어(2789)를 근위 단부에 가질 수 있다. 돌출부(2796)는 캠(2769)의 근위 단부 상의 대응하는 쐐기형 돌출부(2797)와 맞닿아 맞물리도록 구성된다. 캠(2769)은 기어 헤드(2752)가 회전함에 따라 회전한다. 캠(2769)의 원위 단부에는 피스톤(2799)의 왕복 선형 움직임을 제공하도록 구성된 캠 표면(2725)이 있다. 캠 표면(2725)의 기하형상은 각각의 보어에서 피스톤(2799)의 상이한 움직임 프로파일을 제공하고 그에 의해 상이한 진공 프로파일(즉, 매끄러운 연속, 부압의 스파이크가 있는 연속, 또는 불연속 펄스 부압)을 생성하도록 설계될 수 있다. 캠 표면(2725)은 타원형, 편심형, 계란형, 또는 달팽이 형상일 수 있다. 캠(2769)의 제1 회전 부분 동안, 근위 피스톤 헤드(2723b)는 캠 표면(2725)의 경사진 부분을 따라 활주하고 피스톤(2799)은 디바이스의 길이방향 축을 따라 원위 방향으로 이동된다. 캠(2769)의 제2 회전 부분 동안, 근위 피스톤 헤드(2723b)는 레지(2726)에서 종결되는 캠 표면(2725)을 지나 활주된다. 피스톤 헤드(2723b)가 레지(2726)에서 떨어진 경우, 캠(2769)에 의해 피스톤(2799)에 대한 원위 방향의 힘이 해제된다. 피스톤 로드(2721)를 둘러싸는 스프링(2701)은 피스톤 챔버(2704)의 근위 단부 영역을 향해 근위 방향으로 근위 피스톤 헤드(2723b)를 압박한다. 따라서, 캠(2769)의 완전한 회전은 각각의 피스톤(2799)의 축방향 이동을 연속적으로 허용한다. 피스톤 헤드(2723b)는 캠 표면(2725)을 따라 활주하고 제1 속도로 원위 방향으로 연장되고 피스톤 헤드(2723b)는 캠 표면(2725)으로부터 떨어져 제1 속도보다 훨씬 빠른 제2 속도로 근위 방향으로 수축된다. 이 피스톤 이동의 타이밍은 캠 표면(2725)의 기하형상 및 캠 표면(2725)에 대한 레지(2726)의 위치에 기초하여 변할 수 있다. 예를 들어, 다음 피스톤이 수축하여 부압을 생성할 때와 비교하여 하나의 피스톤이 수축하여 챔버 내에 부압을 생성하는 타이밍은 캠 표면(2725)의 기하형상의 함수일 수 있다. 캠 표면(2725)은 각각의 피스톤이 도 13c에 도시된 바와 같이 레지(2726)에 도달할 때 빨리 수축되도록 레지(2726)를 통합할 수 있다. 피스톤은 캠 표면(2725)을 따라 이동할 때 원위 방향에서 제1 속도로 연장된 다음 레지(2726)로부터 떨어질 때 근위 방향에서 더 빠른 제2 속도로 연장된다. 다른 구현에서, 캠 표면(2725)은 제2 경사부에 의해 레지(2726)에 연결된 제1 경사부를 갖는다. 캠 표면(2725)의 제1 경사부는 각각의 피스톤의 점진적인 연장을 허용하고 제2 경사부는 각각의 피스톤의 점진적인 수축을 허용한다. 따라서, 각각의 피스톤은 피스톤이 레지(2726)로부터 떨어지기 전에 일정 거리를 점진적으로 수축되어 나머지 후방 이동을 빠르게 수축시킨다. 흡인력 생성에 수반되는 피스톤의 이동 및 절단 튜브의 이동은 2018년 11월 8일자로 공개된 미국 특허 공개 제2018/0318133호에 설명된 바와 같이 회전 캠 메커니즘으로 인해 연결될 수 있으며, 이 특허 공개는 본 명세서에 참조로 포함된다.
진공 펄스는, 예를 들어 캠 표면(2725)의 레지(2726)로부터 떨어지고 피스톤 스프링(2701)에 의해 펌핑 챔버(2705)의 근위 단부를 향해 근위 방향으로 밀리는 피스톤(2799)에 의해 갑자기 발생하도록 설계될 수 있다. 레지(2726)로 인한 이러한 수축의 타이밍은 보다 박동 진공 프로파일을 달성하기 위해 활용될 수 있다. 박동 진공은, 유량이 공칭 양(예를 들어, 50cc/분) 미만으로 유지되기 때문에 일정한 진공이 인가되는 경우에 달성될 수 있는 것보다 이러한 짧은 시간 버스트 동안 최고 진공 레벨이 더 높을 수 있다는 점에서 렌즈를 분해하고 눈으로부터 렌즈 재료를 제거하는 데 유용할 수 있다. 높은 진공 피크가 생성되지만, 낮은 전체 유량이 유지될 수 있다.
제1 피스톤이 수축하고 다음 피스톤이 수축할 때의 타이밍은 캠 표면(2725)의 기하형상 및 피스톤 챔버 내의 피스톤의 상대 이동의 함수일 수 있다. 진공 펄스는, 제공되는 진공이 진공 펄스 사이에 순간적인 일시 중지로 불연속적이기보다는 실질적으로 연속적이도록 보다 매끄럽게 발생하도록 설계될 수 있다. 일부 구현에서, 제1 피스톤은 수축할 수 있고 제2 피스톤은 제1 피스톤 수축의 체류 기간(도 15a 참조) 이후까지 수축을 시작하지 않아 박동 진공 프로파일을 생성한다. 앞서 설명된 바와 같이, 디바이스는 피스톤(2799)의 왕복 선형 움직임을 제공하도록 구성된 캠 표면(2725)을 갖는 캠(2769)을 포함할 수 있다. 도 15a는 캠(2769)의 캠 표면(2725)을 따른 피스톤(2799a, 2799b, 2799c)의 개략적인 이동을 예시한다. 캠 표면(2725)은 급격한 하락 또는 레지(2726)에서 종결된다. 캠(2769)의 회전 동안, 피스톤(2799a, 2799b, 2799c)은 캠 표면(2725)을 따라 활주되어 원위 방향으로 연장된다. 레지(2726)에 도달하면, 제1 피스톤(2799a)이 레지(2726)로부터 떨어져 근위 방향으로 빠르게 수축함으로써 부압의 스파이크를 생성한다. 캠 표면(2725)의 기하형상은, 다음 피스톤(2799b)이 레지(2726)에 도달하고 수축되어 부압의 제2 스파이크를 생성하기 전에 부압이 없는 체류 시간을 생성한다. 그 결과 일련의 불연속 부압 펄스가 발생한다.
다른 구현에서, 제2 피스톤은 진공 프로파일이 더 매끄럽고 더 연속적이도록 제1 피스톤 수축의 페이즈 동안 수축을 시작할 수 있다. 도 15b 내지 도 15d는 개략적으로 캠 표면(2725)의 기하형상이 레지(2726)에서 종결되기 전에 피스톤 수축에 대해 보다 점진적인 경사를 갖도록 설계된 캠(2769)의 구현을 예시한다. 캠 표면(2725)의 기하형상은 복수의 피스톤(2799) 중 하나가 일정한 속도로 수축(즉, 펌핑 챔버(2705) 내에 부압을 생성)하도록 설계될 수 있다. 도 15b는 레지(2726) 직전의 피스톤 챔버 내에서 근위 이동의 단부 근방에 있는 제1 피스톤(2799a)을 도시한다. 제2 피스톤(2799b)은 제1 피스톤(2799a)이 레지(2726)로부터 떨어지기 전에 점진적인 경사를 따라 수축을 시작하도록 준비가 된다. 도 15c 및 도 15d는 캠(2769)의 추가 회전 및 캠 표면(2725)을 따른 피스톤의 이동을 예시한다. 제2 피스톤(2799b)이 레지(2726)으로부터 떨어지기 전에, 제3 피스톤(2799c)은 캠 표면(2725)의 점진적인 경사를 따라 수축을 시작한다. 피스톤 수축의 이러한 타이밍은, 진공이 흡인되지 않는 순간으로 불연속인 도 15a에 도시된 캠 표면(2725)의 기하형상과 비교하여 실질적으로 연속적인 눈 밖으로 유체의 유량을 생성한다. 그러나, 레지(2726)의 존재는 수축하는 피스톤에 의해 인가되는 연속적인 부압의 상단에 부압의 작은 스파이크를 생성할 수 있다. 제1 피스톤(2799a)은 제1 속도로 캠 표면(2725)을 따라 제1 거리를 수축시켜 제1 부압을 생성한다. 제2 피스톤(2799b)은 제1 피스톤(2799a)이 그 부압을 유지하면서 레지(2726)로부터 떨어지기 전에 캠 표면(2725)을 따라 제1 속도로 수축하기 시작할 수 있다. 그 다음, 제1 피스톤(2799a)이 레지(2726)로부터 떨어져 나머지 거리를 제2의 더 빠른 속도로 수축시킴으로써 부압의 스파이크를 생성한다.
도 13k 내지 도 13l에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피스톤 정지부(2727)는 피스톤 매니폴드(2798)의 근위 단부 영역에 결합될 수 있다. 피스톤 정지부(2727)는 회전 캠(2769)을 둘러싸는 대체로 원통형 요소일 수 있다. 피스톤 정지부(2727)의 원위 단부 영역은 피스톤 매니폴드(2798)에서 피스톤 챔버(2704) 각각의 근위 단부 영역으로 돌출하도록 구성된 하나 이상의 돌출부(2729)를 규정할 수 있다. 돌출부(2729)는 그 각각의 피스톤 챔버(2704)의 최근위 단부 영역에 위치 설정될 때 각각의 피스톤(2799)의 근위 피스톤 헤드(2723b)에 맞닿는다. 예를 들어, 핸드피스(1030)가 3개의 피스톤 챔버(2704)에 위치 설정된 3개의 피스톤(2799)을 포함하는 경우, 피스톤 정지부(2727)는 3개의 피스톤(2799) 각각의 근위 피스톤 헤드(2723b)에 맞닿도록 구성된 3개의 돌출부(2729)를 포함한다. 피스톤 정지부(2727)는 스프링(2701)의 확장 시에 근위 방향으로 피스톤(2799)의 선형 이동에 대한 하드 정지부를 제공하여, 달성될 수 있는 펌핑 챔버(2705)의 전체 체적을 제공한다. 피스톤 챔버(2704) 내의 돌출부(2729)의 상대 위치는 조절 가능할 수 있다. 일부 구현에서, 조절 링(2730)은 피스톤 정지부(2727)의 외부 표면 주위에 위치 설정될 수 있고 핸드헬드 부분(1030)의 하우징에 있는 하나 이상의 윈도우(2731)를 통해 사용자에게 이용될 수 있다(도 13a 및 도 13b 참조). 조절 링(2730)은 피스톤 정지부(2727)의 외부 표면 상의 대응하는 핀(2732)과 맞물리도록 구성된 나사식 내부 표면을 가질 수 있다. 핀(2732)은 피스톤 정지부(2727)가 디바이스의 길이방향 축을 따라 축방향으로 이동하도록 조절 링(2730)의 나사부 내에서 활주하도록 구성된다. 피스톤 정지부(2727)이 피스톤 매니폴드(2798)에 대해 더 멀리 위치 설정되도록 조절됨에 따라, 돌출부(2729)는 피스톤 챔버(2704) 내로 더 연장되고 스프링(2701)의 확장 시에 근위 방향으로 피스톤(2799)의 선형 이동을 제한한다. 이는 차례로 펌핑 챔버(2705)의 크기를 제한한다. 피스톤 정지부(2727)가 피스톤 매니폴드(2798)에 대해 더 근위 방향으로 위치 설정되도록 조절됨에 따라, 돌출부(2729)는 피스톤 챔버(2704)로부터 인출되고 스프링(2701)의 확장 시에 피스톤(2799)의 선형 이동을 근위 방향으로 제한(또는 더 적은 정도로 제한)하지 않는다. 이는 차례로 펌핑 챔버(2705)의 크기를 최대화한다. 피스톤 정지부(2727)는 또한 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 각각의 챔버(2704) 내에서 피스톤에 의해 인가된 진공의 유형을 결정하도록 조절될 수 있다(예를 들어, 매끄러운 연속 진공 또는 박동 진공의 스파이크를 갖는 매끄러운 연속).
일부 구현에서, 진공 소스는 펄스 진공의 인가 동안 각막 및 눈이 효과적으로 위아래로 "튀게" 하는 진공 프로파일을 형성하는 진공의 급격한 상승을 생성할 수 있다. 예를 들어, 피스톤(2799)이 후방으로 튀어 나오면, 피스톤은 "톱니"와 유사한 진공 프로파일(즉, 흡입 - 일시 중지 - 흡입)을 형성하는 진공의 급격한 상승을 생성할 수 있다. 각각의 펌핑 챔버(2705) 내에서 피스톤(2799)의 후방 이동을 제한하면 피스톤이 후방으로 튀어 나올 때마다 생성되는 흡입 충돌 또는 충격의 양을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 피스톤 제한은 각각의 피스톤 이동으로 생성되는 최대 흡입을 제한하여 이 급격한 흡입이 눈에 미칠 수 있는 영향을 감소시킨다. 피스톤(2799)의 각각의 후방 이동으로 생성된 진공은 500 mmHg 초과 최대 약 700 mmHg일 수 있다.
일부 구현에서, 디바이스는 2개의 진공 모드 사이에서 전환될 수 있다. 제1 모드는 피스톤(2799)이 레지(2726)로부터 떨어지기 때문에 부압의 스파이크가 없는 실질적으로 연속적인 진공 모드일 수 있다. 제2 모드는 부압의 스파이크를 갖는 실질적으로 연속적인 진공 모드일 수 있다. 제1 모드인 경우, 피스톤 수축은 챔버 내에서 최대 피스톤 이동의 일부로 제한될 수 있다. 예를 들어, 피스톤 정지부(2727)는 최대 거리보다 더 작은 거리로 그 챔버 내의 피스톤 이동을 제한하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다. 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 디바이스는 피스톤 매니폴드(2798)의 근위 단부 영역에 결합된 피스톤 정지부(2727)를 포함할 수 있다. 피스톤 정지부(2727)는 캠(2769)이 원통형 피스톤 정지부(2727)를 통해 연장하여 피스톤(2799)의 근위 단부와 접촉하도록 캠(2769)을 둘러싸는 대체로 원통형 요소일 수 있다. 피스톤 정지부(2727)는 각각의 피스톤 챔버(2704)의 근위 단부 영역으로 돌출하여 피스톤(2799)의 근위 단부와 접촉하도록 구성된 돌출부(2729)를 포함할 수 있다. 따라서, 캠(2769) 및 피스톤 정지부(2727)의 돌출부(2729) 모두는 피스톤(2799)의 근위 단부, 내부 영역의 캠(2769) 및 외부 영역의 돌출부(2729)와 접촉하도록 구성된다. 피스톤 정지부(2727)의 돌출부(2729)는 근위 방향으로 피스톤(2799)의 선형 이동에 대한 하드 정지부를 제공할 수 있다. 예를 들어, 피스톤 챔버 내에서 최대 피스톤 이동은 5 mm의 거리일 수 있다. 피스톤 정지부(2727)의 돌출부(2729)는 피스톤 챔버 내로 2 mm만큼 전진되어 피스톤(2799)의 근위 수축을 최대 5 mm가 아닌 3 mm의 거리로 제한할 수 있다. 캠(2769)이 회전하고 피스톤(2799)이 캠 표면(2725)을 따라 연장 및 수축함에 따라, 피스톤 정지부(2727)의 돌출부(2729)는 피스톤(2799)이 레지(2726)로부터 떨어지는 것을 효과적으로 방지하여 부압의 스파이크 없이 부드럽고 연속적인 부압을 생성한다. 피스톤 정지부(2727)의 돌출부(2729)가 피스톤 챔버로부터 인출될 때, 피스톤(2799)은 또 다시 최대 거리를 이동할 수 있고 레지(2726)로부터 떨어져 부압의 스파이크를 생성할 수 있다.
일부 구현에서, 핸드피스는 임계 진공에 도달하는 지의 여부에 따라 절단 튜브(1112)를 자동으로 바이패스하는 피처를 통합함으로써 최대 진공을 달성하는 것으로 제한된다. 예를 들어, 블리드 밸브 또는 기타 바이패스 메커니즘이 통합되어 임계량의 진공이 절단 튜브(1112)의 원위 개구에서 눈으로 인가되는 것을 방지할 수 있다. 흡입을 턴온 또는 턴오프하기 위한 바이패스는 절단 튜브(1112)로의 개구가 폐색되는 경우에도 눈 내에서 생성될 수 있는 최대량의 진공을 제한할 수 있다. 이 바이패스는 막힘의 경우에 진공이 형성되는 것을 방지하여 해당 막힘을 제거할 때 더 적은 서지를 생성할 수 있다. 바이패스 메커니즘은 사용자가 최대 진공의 가능성을 원하는 지 또는 인가되는 최대 진공 미만의 것을 원하는 지의 여부를 선택할 수 있도록 조절 가능하거나 선택적일 수 있다.
각각의 피스톤의 각각의 근위 이동으로 달성될 수 있는 최대 진공 압력을 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 최대 진공을 제한하면 수정체 낭과 눈 전체에 대해 추가적인 안전을 제공할 수 있다. 예를 들어, 시스템이 수정체 낭과 전방 챔버의 무결성에 미치는 영향은 원위 팁에 인가된 흡입 정도와 직접적으로 관련될 수 있다. 전체 진공 압력을 제한하면(예를 들어, 달리 달성 가능한 최대 진공의 적어도 약 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 최대 약 50%만큼), 수정체 낭의 파열 또는 전방 챔버의 "트램폴리닝(trampolining)"과 같은 문제를 방지할 수 있다.
도 13l은 각각의 펌핑 챔버(2705)에서 최대 진공 압력을 제한하도록 구성된 진공 바이패스 피처(2708)의 구현을 예시한다. 바이패스 피처(2708)는 다양한 구성 중 임의의 것을 가질 수 있다. 일 구현에서, 바이패스 피처(2708)는 각각의 펌핑 챔버(2705)의 원통형 벽의 작은 길이방향 만입부, 디봇 또는 홈일 수 있다(도 13l 참조). 앞서 설명한 바와 같이, 피스톤(2799)은 피스톤 헤드(2723a, 2723b) 사이에서 연장되는 스프링(2701)에 의해 둘러싸인 세장형 중앙 피스톤 로드(2721)를 포함할 수 있다. 활주하는 O-링 밀봉부(2794)는 펌핑 챔버(2705) 내에서 진공을 유지하는 원위 피스톤 헤드(2723a) 주위에 위치 설정될 수 있다. 도 13l에 도시된 피스톤(2799)은, 근위 피스톤 헤드(2723b)가 피스톤 정지부(2727)에 맞닿도록 근위 이동 경로의 단부 근방에서 원통형 펌핑 챔버(2705)에 위치 설정된다. 피스톤 헤드(2723b)가 피스톤 정지부(2727)에 맞닿아 있을 때, 밀봉부(2794)는 피스톤 이동의 근위 단부 근방에서 바이패스 피처부(2708)와 정렬될 수 있다. 바이패스 피처(2708)는, 피처(2708)의 적어도 일부가 밀봉부(2794)의 원위측에 위치되고 피처(2708)의 적어도 일부가 밀봉부(2794)의 근위측에 위치되도록 원통형 챔버의 길이방향 축을 따른 길이를 가질 수 있다. 밀봉부(2794)의 원위측과 근위측(즉, 챔버(2705)의 고압측 및 저압측)에 바이패스 피처(2708)의 존재는 주변 공기의 양이 피스톤 이동의 근위 단부에서 고압측으로부터 챔버(2705)의 저압측(즉, 밀봉부(2794)의 원위측)으로 순간적으로 누설될 수 있음을 의미한다. 주변 공기의 누출 또는 누설은 피스톤(2799)을 근위 방향으로 수축시킬 때 달리 달성될 진공 압력의 범위를 제한할 수 있다. 흡인 공동의 배출은 주변 공기로 또는 관주 유체 경로로, 폐기 유체 경로로, 또는 유체 또는 공기가 흡인 공동에 진입하게 하는 임의의 다른 공동으로 될 수 있으며 흡인 공동 내에서 달성된 진공 레벨은 감소된다. 배출은 흡인 공동 내의 진공 레벨을 해제할 뿐만 아니라 작동 중에 도달 가능한 최대 진공 레벨을 감소시킬 수 있다. 바이패스 피처(2708)는 홈의 길이, 폭 및/또는 깊이 뿐만 아니라 통합된 홈의 수에 따라 원하는 최대 압력 값을 달성하도록 설계될 수 있다. 바이패스 피처(2708)의 기하형상은 또한 각각의 순차적인 피스톤 수축과 함께 이 진공 압력이 생성되는 속도를 제어할 수 있다.
바이패스 피처(2708)는 앞서 설명된 바와 같이 수동적으로 또는 능동적으로 진공을 대기로 배출할 수 있다. 예를 들어, 바이패스 피처(2708)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 사용자 구동될 수 있다. 바이패스 피처(2708)는 달성될 수 있는 원하는 최대 압력 값에 대한 추가적인 사용자 제어를 제공하기 위해 조절 가능한 및/또는 사용자 선택 가능한 기하형상을 가질 수 있다. 일 구현에서, 바이패스 피처(2708)는 펌핑 챔버(2705)의 벽을 통해 연장되는 작은 구멍일 수 있다. 구멍의 직경, 길이, 및/또는 위치는 달성된 최대 흡입 압력의 바람직한 제어를 달성하기 위해 사용자에 의해 변경 가능하고 선택 가능할 수 있다.
일부 구현에서, 디바이스는 특정 상황에서, 예를 들어 수정체 낭이 우발적으로 포획되거나 렌즈 재료가 절단 튜브(1112)의 원위 단부를 폐색하는 경우에 유용할 수 있는 배출 메커니즘을 통합할 수 있다. 앞서 설명된 바이패스 피처(2708)와 유사하게, 배출 메커니즘은 선택적으로 노출되거나 덮일 수 있는 펌핑 챔버(2705)의 벽을 관통하는 작은 구멍을 포함할 수 있다. 구멍은 사용자가 펌핑 챔버(2705)에 축적된 임의의 진공을 대기로 배출할 수 있게 하는 디바이스의 사용자 인터페이스 상의 버튼 또는 다른 입력부에 의해 구동 가능한 이동 가능 요소에 의해 덮이고 및/또는 노출될 수 있다. 예를 들면, 진공을 배출하면, 예를 들어 수정체 낭과 같은 재료가 절단 튜브(1112)의 팁으로부터 방출되게 된다. 배출 메커니즘의 선택적 활성화는 대기에 노출시키는 구멍을 보통은 덮고 있는 이동 가능 요소를 이동시키는 버튼을 누르는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, 배출 메커니즘의 선택적 활성화는 이동 가능 요소를 이동시켜 보통은 개방된 구멍을 덮게 함으로써 대기로의 배출을 방지하는 버튼을 누르는 것을 포함할 수 있다. 일 구현에서, 버튼은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 디바이스의 다중 스테이지 트리거(1180)에 결합될 수 있다. 예로서, 트리거(1180)가 중립 상태에 있고 디바이스가 휴지 상태에 있을 때, 진공이 배출될 수 있고 시스템 내의 흡입이 소멸된다. 트리거(1180)를 눌러 흡입을 활성화하면, 배출이 차단될 수 있다. 이 예에서, 디바이스의 팁(또는 루멘을 폐색하는 렌즈 피스)으로 흡인된 수정체 낭을 갖는 사용자는 단순히 트리거(1180)를 놓아 조직을 배출하고 해제할 수 있다.
배출 퍼지 메커니즘은 절단 튜브(1112)의 팁을 배출하는 것 외에도 디바이스의 원위 팁 밖으로 소량의 유체의 역행 유동을 추가로 생성할 수 있다. 팁에서의 작은 유체 유동은 폐색을 유발하는 낭 또는 임의의 기타 재료를 완전히 해제하는 데 도움이 될 수 있다. 이 구현에서, 퍼지 메커니즘을 구동시키는 버튼은 눌려질 때 소량의 유체를 관주 출구 밖으로 강제할 수 있는 누를 수 있는 버튼일 수 있다. 이와 같이, 트리거(1180)를 해제하면 펌핑 챔버(2705)에 축적된 진공이 배출될 수 있고 퍼지 버튼을 누르면 수정체 낭을 멀리 추가로 밀어내기 위해 원위 팁 밖으로 유체를 압박할 수 있다.
도 22a 및 도 22b는 절단 튜브(1112)를 통해 매끄럽고 연속적인 흡인을 제공하도록 구성된 일회용 작업 부분(1031) 내에 통합하기 위한 흡인 펌프(1014)의 구현의 사시도 및 평면도를 도시한다. 작업 부분(1031)은 진동 절단 튜브(1112)를 통한 매끄러운 유동 흡인이 요망되는 시술에 사용될 수 있다. 도 22c 및 도 22d는 도 22a의 흡인 펌프(1014)의 캠샤프트(405)를 도시한다.
흡인 펌프(1014)는 대칭성 이중 챔버 펌핑 매니폴드(420), 길이방향 축(A)을 따라 매니폴드(420)를 통해 길이방향으로 연장되는 중앙 캠샤프트(405), 복수의 캠 팔로워(410), 및 한 쌍의 주변 튜브(415)를 갖는 선형 연동 펌프일 수 있다. 펌핑 매니폴드(420)는 근위 매니폴드와 원위 매니폴드 사이의 작업 부분(1031) 내에 배치될 수 있다. 캠샤프트(405)는, 예를 들어 일회용 부분(1031)의 회전 캠샤프트 커플러(2795)를 통해 캠샤프트(405)의 근위 단부 영역에서 구동 샤프트에 결합될 수 있다. 펌프 모터(1115)가 회전함에 따라, 구동 샤프트는 캠샤프트(405)의 회전을 구동하여 흡인 펌프(1014)에 동력을 공급한다. 캠샤프트(405)는 또한, 예를 들어 회전 캠 팔로워를 통해 캠샤프트(405)의 원위 단부 영역에서 절단 튜브(1112)에 결합될 수 있다.
2개의 튜브(415)는 펌핑 매니폴드(420)의 중심선(C)의 양쪽에 위치 설정될 수 있다(도 23a 참조). 2개의 튜브(415)는 실질적으로 직선 방식으로 펌핑 매니폴드(420)를 통해 연장될 수 있어, 각각은 펌핑 매니폴드(420)를 통해 연장되는 캠샤프트(405)의 길이방향 축(A)과 평행하게 위치 설정된 펌핑 매니폴드(420)를 통해 길이방향 축(T)(도 22b 참조)을 형성한다. 2개의 튜브(415) 중 제1 튜브(415a)는 캠샤프트(405)의 일 측면 상에 위치 설정될 수 있고, 2개의 튜브(415) 중 제2 튜브(415b)는 캠샤프트(405)의 대향하는 제2 측면 상에 위치 설정될 수 있다. 근위 유동 경로는 근위 매니폴드(도시되지 않음) 내의 한 쌍의 튜브(415)와 근위 단부에서 연결된 2개의 유동 경로로 분할된다. 2개의 튜브(415)는 펌핑 매니폴드(420)의 원위측에서 원위 매니폴드(도시되지 않음)로 결합될 수 있다. 원위 유동 경로는 원위 절단 튜브(1112)의 루멘과 유체 연통할 수 있다.
도 22c 및 도 22d는 도 22a 및 도 22b의 흡인 펌프(1014)의 캠샤프트(405)를 도시한다. 캠샤프트(405)는 복수의 캠 팔로워(410)를 좌우로 또는 한 쌍의 튜브(415)를 향해 그리고 그로부터 멀어지게 구동하도록 적시에 작동하는 복수의 로브형 캠(425)을 통합할 수 있어, 튜브가 순차적이고 점진적인 압축을 경험함으로써 유동 경로를 따라 유체 체적을 밀어낼 수 있다. 한 쌍의 튜브(415)는 캠샤프트(405)의 길이방향 축(A)(회전축)과 정렬될 수 있다. 캠 팔로워(410)의 좌우 움직임은 캠샤프트(405)의 길이방향 축(A) 및 튜브(415) 각각의 길이방향 축(T)(도 22b 참조)에 직교하는 평면에 있을 수 있다. 예로서, 배관(415)은 펌핑 매니폴드를 통해 캠샤프트(405)의 회전축에 공간적으로 평행하게 또는 그 회전축을 따라 연장될 수 있다. 배관(415)은 캠샤프트(405)의 회전축에 대해 실질적으로 90도인 축을 따라 캠 팔로워(410)에 의해 압축될 수 있다. 예를 들어, 캠 팔로워(410)는 캠샤프트(405)에 대해 수평 위치를 따라 또는 수직 위치를 따라 좌우로 구동될 수 있다. 캠 팔로워(410)와 배관(415)의 상대 각도가 90도보다 크거나 작을 수 있지만, 캠 팔로워(405)는, 유동 경로를 따라 유체 체적을 이동시키는 배관의 길이를 따라 압축 및 롤링하는 롤러를 사용하는 종래의 연동 펌프에서 발생하는 것처럼 배관(415)의 측벽을 따라 축방향으로 병진되지 않는다.
튜브(415) 각각은 캠 팔로워(410)에 의해 파형 방식으로 순차적으로 압축될 수 있다. 압축의 최대 범위는 튜브를 폐쇄하고, 튜브의 길이를 따라 압박되는 이산 체적의 유체를 포획하여 튜브(415)를 통해 이동하는 흡인 유체 유동을 초래한다. 종래의 연동 펌프는 배관의 길이방향 축을 따른 롤러 또는 다른 구성요소의 병진을 수반함으로써 튜브를 통해 유체를 압박할 수 있다. 튜브를 따른 이러한 종류의 선형 병진은 시간 경과에 따라 배관의 측벽에 구멍이나 파열을 생성할 수 있다. 본 명세서에 설명된 흡인 펌프(1014)는 배관(415)의 길이방향 축(즉, 도 22b에 도시된 축(T))을 따른 압축 요소의 병진을 수반할 필요는 없다. 오히려, 각각의 튜브(415)의 압축은 튜브(415)의 길이방향 축(T)에 직교하는 평면에 있다. 이 배열은 튜브가 당겨지거나 신장되는 것을 피하고 측벽에 마찰을 거의 또는 전혀 발생시키지 않는다. 다시 말해서, 복수의 캠 팔로워는 2개의 튜브(415a, 415b)의 길이방향 축(T)의 방향으로 힘을 인가하지 않는다. 챔버 체적은 일정하게 유지되고 펌프(1014)는 튜브 길이를 따라 병진하는 압축으로 인해 발생할 수 있는 튜브 고장 또는 펌프 성능 상실의 위험이 더 낮다.
도 23a 내지 도 23d에 가장 잘 도시된 바와 같이, 복수의 캠 팔로워(410) 각각은 각각의 캠 로브(425)를 수용하도록 구성된 내부 슬롯(430)을 포함할 수 있다. 캠 로브(425)는 캠샤프트(405)가 길이방향 축(A)을 중심으로 회전할 때 내부 슬롯(430)에 대해 그리고 내부 슬롯 내에서 위아래로 이동할 수 있다. 캠 팔로워(410)는 차례로 펌핑 매니폴드(420)의 중심선(C)에 대해 캠 로브(425)에 의해 좌우로 압박된다. 도 23a는 중심선(C)과 정렬된 하나의 캠 팔로워(410)를 도시한다. 캠 로브(425)는 중심선(C)과 실질적으로 정렬되고 캠 팔로워(410)의 슬롯(430)의 상부 단부 영역에 위치 설정된 것으로 도시되어 있다. 캠샤프트(405)가 화살표(A)를 따라 축(A)을 중심으로 제1 각도 회전함에 따라, 캠 팔로워(410)는 화살표(R)의 방향으로 축(C')을 따라 중심선(C)으로부터 멀어지게 압박되고 캠 로브(425)는 캠 팔로워(410)의 슬롯(430)을 통해 하향 이동한다(도 23b). 캠샤프트(405)가 화살표(A)를 따라 축(A)를 중심으로 제2 각도 더 회전함에 따라, 캠 팔로워(410)는 화살표(L)의 방향으로 축(C')을 따라 중심선(C)을 향해 다시 압박되고 캠 로브(425)는 캠 팔로워(410)의 슬롯(430)을 통해 더 하향으로 이동한다(도 23c). 캠샤프트(405)가 화살표(A)를 따라 축(A)을 중심으로 제3 각도 더 회전함에 따라, 캠 로브(425)가 캠 팔로워(410)의 슬롯(430)을 통해 슬롯(430)의 상부 단부 영역을 향해 다시 위로 이동할 때 캠 팔로워(410)는 L'의 방향으로 축(C')을 따라 중심선(C)으로부터 멀어지게 압박된다(도 23d).
캠 팔로워(410)의 좌우 움직임은 각각의 튜브(415)의 점증적이고 순차적인 압축을 생성하여, 절단 튜브와 연통하는 원위 유동 경로에서 생성된 흡인은 매끄러운 또는 실질적으로 비박동 흡인이 된다. 캠샤프트(405)의 기하형상(예를 들어, 피치, 길이) 뿐만 아니라 캠 로브(425) 및 캠 팔로워(410)의 수는 튜브(415)의 길이방향 축(T)을 따라 특정 타이밍을 달성하기 위해 변할 수 있다. 펌프(1014) 내의 캠 팔로워(410)의 수는, 예를 들어 적어도 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개, 최대 약 20개의 캠 팔로워(410)로 변할 수 있다. 캠 로브(425) 및 캠 팔로워(410)의 수는 로브 및 팔로워의 수가 증가함에 따라 완벽한 매끄러운 유동에 더 근접할 수 있다. 예를 들어, 도 22b에 도시된 흡인 펌프(1014)의 구현은 10개의 캠 로브(425) 및 10개의 캠 팔로워(410)를 포함한다. 이에 의해, 흡인 펌프(1014)는 각각의 캠 팔로워(410)가 대향하는 튜브(415)를 압축하도록 좌우로 압박됨에 따라 매끄러운 사인파 종류의 곡선을 생성할 수 있다.
도 24a는 초기에 캠샤프트(405)가 회전하기 시작할 때 펌프(1014)가 활성화 시에 어떻게 워밍업 기간을 받을 수 있는 지를 도시한다. 캠 팔로워(410)는 한 쌍의 튜브(415)를 순차적으로 압축하기 위해 펌핑 매니폴드(420) 내에서 좌우로 압박되고 튜브(415a) 및 튜브(415b)의 유동 라인 내에 부압이 형성된다. 튜브(415a)를 통과하는 유량이 튜브(415b)를 통과하는 유량으로부터 오프셋될 수 있어, 달성된 목표 유량은 원위 유동 경로를 통과하는 최소 박동 유동과 실질적으로 일정하다.
펌프(1014)는 도 22a 및 도 22b의 실시예에 도시된 것보다 더 적은 캠 팔로워(410)를 포함할 수 있다. 이러한 구현에서, 캠샤프트(405)의 타이밍은 오프-온 유형의 정사각형 곡선과 더 유사한 곡선을 생성할 수 있다(도 24b 참조). 온-오프 정사각형 곡선은, 예를 들어 튜브가 더 점진적인 움직임을 사용하여 압착 차단되는 헬리컬 구동 연동 펌프에 비교하여 더 일관된 챔버 길이(즉, 캠 팔로워에 의해 폐쇄되는 위치들 사이에서 배관 내의 밀봉된 체적)를 제공할 수 있다. 도 22a 및 도 22b에 도시된 펌프의 구현의 캠 로브는 대체로 디바이스에 대한 원형 경로 및 캠 팔로워에 대한 선형 경로를 따른다. 캠 팔로워는 양 측면에서 튜브를 압축한다. 한 방향으로 이동함에 따라, 하나의 튜브를 압축하고 반대 방향으로 이동함에 따라 대향 튜브를 압축한다. 그러나, 캠 로브는 이러한 점진적 압축을 이용하여 헬리컬 경로에 의해 구동될 필요가 없다. 오히려, 캠 로브의 레이아웃은, 각각의 캠 로브 사이의 간격이 원하는 타이밍을 달성하기 위해 튜브(415)에 압축을 생성할 수 있도록 서로에 대해 축(T)을 따라 반경방향으로 또는 길이방향으로 위치 설정될 수 있다.
다시 도 23a 내지 도 23d와 관련하여, 캠 팔로워(410)의 형상은 캠샤프트(405)가 회전할 때 좌우 움직임으로 캠 팔로워(410)의 이동을 제공하는 것은 말할 것도 없다. 캠 팔로워(410)의 형상은 한 쌍의 튜브(415)의 효율적인 압축을 제공한다. 각각의 캠 팔로워(410)는 중심선(C)의 제1 측면에 있는 캠 팔로워(410)의 외부 표면 상의 제1 압축 구역(435) 및 중심선(C)의 대향하는 제2 측면에 있는 캠 팔로워(410)의 외부 표면 상의 제2 압축 구역(437)을 통합할 수 있다. 제1 및 제2 압축 구역(435, 437) 각각은 중심선(C')과 실질적으로 정렬되도록 배열될 수 있다. 캠 팔로워(410)가 화살표(R)를 따라 이동함에 따라, 제1 압축 구역(435)은 튜브(415b)를 압축한다(도 23b). 캠 팔로워(410)가 화살표(L')를 따라 이동함에 따라, 제2 압축 구역(437)은 튜브(415a)를 압축한다(도 23d). 각각의 캠 팔로워(410)는 또한 각각의 압축 구역(435, 437)에 대해 2개의 변위 구역(440, 442)을 포함할 수 있다. 튜브(415)가 압축 구역(435, 437)에 의해 압축됨에 따라, 대응하는 2개의 변위 구역(440, 442)은 캠 팔로워(410)의 압축 구역(435, 437)에 의해 압축되는 튜브(415)의 재료를 수용할 수 있다.
한 쌍의 튜브(415)는 길이방향 축(T)을 따라 직선으로 그리고 캠샤프트(405)의 길이방향 축(A)과 평행하게 연장될 수 있다. 한 쌍의 튜브(415)는 펌핑 매니폴드를 통해 캠샤프트(405)의 회전축에 대체로 평행하게 연장된다. 이와 같이, 튜브(415) 상의 압축은 길이방향 축(A)(그리고 또한 축(T))에 직교하는 평면에 있을 수 있는 캠샤프트의 회전 평면에 대해 수평 평면을 따라 좌우 움직임으로 발생한다. 따라서, 이러한 압축은 배관의 측벽을 따라 축방향으로 병진하지 않음으로써, 배관 재료의 마모가 적다는 이점을 제공한다. 또한, 한 쌍의 직선형 튜브(415)의 구성은 캠 팔로워(410)에 추가적인 좌우 힘을 제공할 수 있다. 예를 들어, 하나의 튜브(415a)가 캠 팔로워(410)에 의해 압축될 때, 캠 팔로워(410)에 의해 방금 압축된 대향 튜브(415b)는 원래의 형상으로 되돌아올 수 있다. 스프링 힘은 대향 튜브(415)를 압축하는 데 도움이 될 수 있다. 각각의 튜브(415)는 압축의 반대 방향으로 캠 팔로워(410)를 압박함으로써 상대의 압축을 유발하는 데 도움이 될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 캠샤프트(405)의 근위 단부 영역은, 예를 들어 일회용 부분(1031)의 커플러를 통해 구동 샤프트에 결합될 수 있고 캠샤프트(405)의 원위 단부는 절단 튜브(1112)에 결합될 수 있다. 따라서, 흡인 펌프(1014)를 구동하는 구동 메커니즘은 또한 절단 튜브(1112)의 진동을 구동할 수 있다. 물리적으로 결합되어 있음에도 불구하고, 펌프와 진동은 기능적으로 분리될 수 있다. 펌프(1014)는 구동 메커니즘에 의해 최대 유동 레벨 및 완전 흡인 가능성에서 턴온하도록 구성될 수 있다. 절단 튜브(1112)를 통해 전달되는 흡인은 블리드 밸브에 의해 제어될 수 있다. 블리드 밸브는 대기에 개방되어, 구동 모터가 최대 속도로 회전함에도 불구하고 펌프(1014)가 시작될 때 절단 튜브(1112)를 통해 흡인이 유입되지 않게 된다. 블리드 밸브는 절단 튜브(1112)를 통한 흡인이 천천히 증가하도록 트리거(1180)의 구동 시에 폐쇄하기 시작할 수 있다. 트리거(1180)가 더 많이 구동될수록, 블리드 밸브가 완전 폐쇄 위치에 도달하고 완전 흡인이 루멘을 통해 안내될 때까지 더 많은 흡인이 이루어진다. 밸브는 흡인 펌프(1014)의 원위측에 그리고 커터 조립체의 근위측에 위치 설정될 수 있다.
흡인 펌프(1014)는 일반적으로 절단 튜브(1112)의 진동에 필요한 회전 속도와 비교하여 흡인을 구동하기 위한 더 느린 회전 속도를 필요로 한다. 예를 들어, 유리체 절제에서, 분당 최대 5000회의 절단을 달성하고 650 mmHg 또는 25 cc/분 체적의 진공 능력을 달성하는 것이 바람직할 수 있다. 기구는 원하는 진동 속도에 영향을 미치기 위해 작은 트랜스미션 또는 기어 트레인을 통합할 수 있다. 기어 트레인은 캠샤프트(405)와 절단 튜브(1112) 사이에 위치 설정될 수 있고 튜브(1112)의 진동에서 클러치 메커니즘으로서 작용하는 절단 튜브(1112)와 맞물림 및 맞물림 해제되도록 구성될 수 있다. 기어 트레인은 절단 튜브 진동 속도와 흡인 펌프 회전 속도 사이의 고정된 비율에 영향을 줄 수 있다. 일부 구현에서, 흡인 펌프(1014)는 활성화되어 최대 속도로 작동될 수 있다. 밸브는 절단 튜브(1112)의 루멘을 통한 흡인의 전달을 제어할 수 있다. 입력부(1180)는 절단 튜브(1112)의 절단과 맞물리 맞물림 해제하도록 구동될 수 있다.
캠샤프트(405)의 로브형 캠(425)은 배관(415)을 순차적으로 압축하고 생성된 흡인 압력을 눈 내에 위치 설정된 절단 튜브(1112)로 변환하도록 구성된 복수의 캠 팔로워(410)를 구동하고 이들의 움직임을 야기할 수 있다. 복수의 캠 팔로워(410)는 배관(415)을 순차적으로 압축하기 위해 길이방향 축에 실질적으로 직교하는 평면에서 이동하도록 캠샤프트(405)의 캠에 의해 구동될 수 있다. 예로서, 배관(415)은 z-축, 또는 캠샤프트(405)의 회전 중심에 공간적으로 평행하거나 이를 따라 연장될 수 있다. 배관(415)은 z-축에 대하여 실질적으로 90도 정렬된 축을 따라 상기 캠 팔로워(410)에 의해 압축될 수 있다. 예를 들어, 캠 팔로워(410)는 캠샤프트(405)의 z-축에 대해 수평 위치 또는 x-축을 따라 좌우로 구동될 수 있다. 캠 팔로워(410)는 또한 캠샤프트(405)의 z-축에 대해 수직 위치를 따라 또는 y-축을 따라 구동될 수 있다. 캠 팔로워(410)와 배관(415)의 상대 각도는 물론 90도보다 크거나 작을 수 있다. 그러나, 캠 팔로워(405)는 배관(415)의 측벽을 따라(즉, z-축을 따라) 축방향으로 병진되지 않는다. 캠샤프트(405)는 또한 렌즈 단편화 작업 팁 또는 유리체 절제 프로브일 수 있는 절단 튜브(1112)의 진동을 구동할 수 있다.
일회용 부분(1031) 내의 연동 펌프의 구성은 변할 수 있고 선형 연동 펌프일 필요는 없다. 예를 들어, 연동 펌프는 헬리컬 설계 또는 편자 연동 펌프일 수 있다.
비대칭성 절단 움직임 및 흡인 프로파일
앞서 설명한 바와 같이, 본 명세서에 설명된 핸드피스는 재료를 절단, 흡인 및/또는 눈에 주입하기 위해 최소 침습 방식으로 눈에 삽입되도록 구성된 절단 튜브(1112) 또는 다른 세장형 샤프트를 포함할 수 있다. 세장형 샤프트는 조직 피스를 포획하고 절단하도록 구성된 측면 개구를 갖는 외부 부재를 통해 연장되는 중공의 세장형 부재를 갖는 유리체 절제 스타일 절단 요소로서 구성될 수 있다. 세장형 샤프트는 수정체 유화("파코") 스타일 팁으로서 구성될 수 있으며, 이 팁은 또한 외부 부재가 있거나 없는 이동 가능 절단 튜브를 포함한다. 세장형 샤프트의 진동 이동은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 압전 구동 시스템과 같은 다양한 메커니즘 중 임의의 것을 사용하여 발생할 수 있다. 특정 진동 이동은 종래의 수정체 유화가 각막 내피 세포와 같은 섬세한 눈 조직에 미치는 유해한 영향을 피하는 방식으로 생성될 수 있다.
종래의 수정체 유화는 2개의 주요 동작 방법, 즉 1) 기계적 잭 해머링, 및 2) 캐비테이션을 통합할 수 있다. 잭 해머링의 경우, 팁의 진동 이동은 조직을 고속으로 기계적으로 충격하여 조직을 더 작은 단편으로 분해한다. 캐비테이션은 팁의 고속 진동의 결과로서 가스 기포의 생성을 수반한다. 종래의 수정체 유화에서 팁의 수축 속도는 용해된 가스가 유체에서 빠져나갈 때 가스 기포가 형성되게 하기에 충분히 낮은 압력 구역을 생성할 정도로 충분하다. 팁이 수축으로부터 전진 움직임으로 천이됨에 따라, 이들 기포가 붕괴되고 파열되어 매우 높은 온도(예를 들어, 3000°C)와 압력(예를 들어, 10,000 atm)을 초래한다. 일반적으로 고온과 고압의 조합이 조직 단편을 유화시키는 데 도움이 된다고 고려된다. 캐비테이션이 눈 조직을 분해하는 역할에 대해서는 논쟁의 여지가 있지만, 백내장 수술 중에 주변 눈 조직에 대한 종래의 수정체 유화의 유해한 영향 이면에 있는 주요 동인으로서 캐비테이션이 수행하는 역할은 그렇지 않다. 종래의 수정체 유화 동안 높은 온도, 충격파, 및 눈의 자유 라디칼의 생성은 각막 내피 세포의 건강에 문제가 된다.
본 명세서에 설명된 핸드피스는 종래의 수정체 유화 동안 캐비테이션의 문제를 감소, 감쇠 또는 방지하는 방식으로 절단 튜브를 길이방향으로 진동시키는 구동 메커니즘을 포함할 수 있다. 사용 중에, 구동 메커니즘은 수축 속도 프로파일을 사용하여 근위 방향으로 절단 튜브를 수축시키고 연장 속도 프로파일을 사용하여 절단 튜브를 원위 방향으로 전진시킨다. 수축 속도 프로파일은 연장 속도 프로파일과 상이할 수 있다. 추가적으로, 절단 튜브의 이동 프로파일은 진공 프로파일과 공동 작용될 수 있다. 예를 들어, 진공 펄스가 절단 튜브를 통해(즉, 원위 개구를 통해) 인가되는 동안, 절단 튜브는 원위 방향으로 동시에 발사될 수 있다. 펄스 진공은 핸드헬드 부분(1030) 내에서 내부적으로 생성될 수 있고 및/또는 본 명세서의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 손잡이 내에서 외부적으로 생성되고 밸브 설치될 수 있다. 절단 튜브가 치료 부위에 대해 전방 및 원위 방향으로 이동하는 것으로 설명되는 경우, 절단 튜브의 진동도 고려된다. 절단 튜브는 종래의 수정체 유화 기계와 유사한 방식으로 진동될 수 있다. 따라서, 진공 펄스가 진공 펄스의 일부 페이즈에서 또는 그 후에 인가되는 동안 절단 튜브가 진동될 수 있고, 진동 및 진공은 시스템이 다시 진동-진공 시퀀스를 시작하기 전에 휴지되도록 턴오프될 수 있다. 절단 튜브의 이동 및/또는 진동과 절단 튜브를 통해 인가되는 진공 사이의 조절은 아래에서 더 상세히 설명된다.
최대 팁 수축 속도는 눈에 캐비테이션을 달리 초래하는 임계의 '캐비테이션 임계값 속도' 미만으로 유지될 수 있다. 평균 수축 속도는 느릴 수 있고, 즉 캐비테이션 임계 속도 미만일 수 있지만, 평균 연장 속도는 빠를 수 있고, 즉 통상적인 수정체 유화 팁의 평균 수축 속도에 가깝거나 그보다 높을 수 있다. 따라서, 캐비테이션의 유해한 영향을 완전히 피하면서 기계적 잭 해머링의 이점을 달성할 수 있다.
도 10a 및 도 10c는 팁의 평균 속도가 원위 연장 동안과 근위 수축 동안 실질적으로 동일한 수정체 유화 팁의 통상적인 사인파 움직임 프로파일을 예시한다(도 10a 참조). 수축 속도 프로파일(R)의 최대 팁 속도는 연장 속도 프로파일(E)의 최대 팁 속도와 실질적으로 동일하고, 따라서 움직임 프로파일이 실질적으로 중첩된다(도 10c의 VmaxR,E참조). 도 10c는 연장 및 수축 속도 프로파일이 실질적으로 동일한 움직임 프로파일을 예시한다. 예를 들어, 0.1 mm 진폭을 갖는 40,000 Hz 파코 기계는 시간 T1이 약 0.0125 ms인 약 12.6 미터/초의 Vmax를 가질 수 있다. 도 10b는 수축 속도 프로파일의 평균 팁 속도와 연장 속도 프로파일의 평균 팁 속도가 실질적으로 상이하여 진동 절단 튜브를 위한 전체 비대칭성 이동 프로파일을 제공할 수 있는 대체로 비-사인파 움직임 프로파일을 갖는 진동 절단 튜브(1112)를 도시한다. 진동 절단 팁(1112)은 연장 속도 프로파일(E)의 최대 팁 속도(VmaxE)보다 실질적으로 낮은 수축 속도 프로파일(R)의 최대 팁 속도(VmaxR)를 가지며, 따라서 움직임 프로파일은 실질적으로 중첩되지 않는다(도 10d 참조). 도 10d는 제공된 움직임 프로파일을 예시하는데, 여기서 V maxR 은 실질적으로 낮을 수 있어 최대 수축은 시간 T2에서 완료된다. 따라서, 디바이스는 더 낮은 Vavg를 가질 수 있다.
도 10e 내지 도 10f는 본 명세서에서 고려되는 추가적인 비대칭성 움직임 프로파일을 예시한다. 연장 속도(E)는 압전 구동이 스트로크 한계에 도달하고 수축되기 전에 0으로 떨어질 때까지 절단 튜브(1112)를 전방으로 강제함에 따라 선형적으로 VmaxE로 증가할 수 있다. 절단 튜브(1112)가 수축됨에 따라, 수축 속도(R)는 VmaxR로 증가하며, 여기서 속도 프로파일(R)은 수축 속도가 대략 일정한 시간 동안 안정기를 형성할 수 있다. 수축 페이즈는 연장 페이즈를 완료하는 데 걸린 시간 T1보다 긴 시간 T2에 완료된다. 연장 페이즈와 수축 페이즈 사이에 체류 또는 일시 중지 기간이 존재할 수 있다. VmaxE는 종래의 파코 기계와 대략 동일할 수 있다(예를 들어, 약 8 내지 12 미터/초). VmaxR은 종래의 파코 기계보다 훨씬 낮을 수 있다(예를 들어, 약 0.02 미터/초 미만). 연장 및 수축 속도는 다양할 수 있으며 다수의 비-사인파 팁 움직임 프로파일 중 임의의 것이 본 명세서에서 고려된다는 것을 이해하여야 한다. 일부 구현에서, VmaxE는 약 2 미터/초와 50 미터/초 사이일 수 있고 VmaxR은 약 0.001 미터/초와 2 미터/초 사이일 수 있다. 일부 구현에서, 팁 속도는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 초음파보다 적은 주파수에서 적어도 3 미터/초일 수 있다.
이동 가능한 절단 튜브의 속도 프로파일 및 이동 프로파일은 대체로 사인파일 수 있어, 절단 튜브의 원위 팁의 이동은 압전 결정에 공급된 전압의 주파수 및 여기되는 시스템의 공진에 대응하는 사인파 패턴으로 진동한다. 따라서, 원위 팁의 속도는 이동 프로파일의 도함수로서 사인파 방식으로 진동한다. 도 10g는 연장 및 수축 속도 프로파일(상단 패널)에 대한 절단 튜브(1112)의 원위 팁(하단 패널)의 비-사인파 이동의 구현을 도시한다. 속도 프로파일과 대응하는 이동 프로파일은 모두 비-사인파인 것으로 도시된다. 원위 팁은 연장과 수축 사이클 사이에 체류 시간을 가질 수 있다. t0과 t1 사이에서, 원위 팁은 사인파 또는 임의의 다른 프로파일일 수 있는 속도 프로파일로 전방으로 연장될 수 있다. t1에서, 원위 팁은 t1과 t2 사이의 체류 기간 동안 일시 중지할 수 있다. 체류 기간은 약 0.050 밀리초, 또는 약 0.001 내지 0.025 밀리초일 수 있다. t2에서, 원위 팁은 사인 곡선을 따를 수도 있는 속도 프로파일로 수축할 수 있다. 원위 팁의 이동은 가장 연장된 위치에 체류를 갖는 사인파와 유사하다.
예를 들어, 도 10g에 도시된 바와 같은 비-사인파 패턴은, 체류 시간으로 인해 연장 동안 절단 튜브(1112)의 이동에 의해 변위되는 눈의 유체가 절단 튜브(1112)의 수축이 시작하기 전에 제로 운동량 상태로 복귀되기 때문에 캐비테이션의 가능성을 감소시킬 수 있다. 절단 튜브 움직임의 사인파 패턴은 유체를 원위 팁에서 멀리 밀어낸 다음 유체가 여전히 원위 팁에서 멀리 이동할 수 있는 동안 즉시 수축함으로써, 원위 팁에 대한 유체의 상대 속도로 인해 캐비테이션의 가능성을 증가시킨다. 원위 팁 자체가 수축하기 시작하는 동안 눈의 유체가 운동량에 의해 팁에서 멀리 운반되는 경우 원위 팁에 대한 유체의 상대 속도는 더 높다. 체류 기간은 변위되는 유체가 원위 팁이 수축을 시작하기 전에 제로 운동량 또는 제로 속도 상태를 향해 복귀하게 할 수 있다. 이 구현에서, 연장 속도 프로파일과 수축 속도 프로파일은 유사하거나 동일할 수 있지만, 전체 속도 프로파일과 원위 팁의 이동은 비-사인파이다. 다른 구현이 본 명세서에서 고려된다. 예를 들어, 절단 튜브(1112)는 통상적인 사인파 패턴보다 완전 연장된 위치에 접근함에 따라 더 점진적으로 느려질 수 있다. 절단 튜브(1112)가 수축함에 따라, 프로파일은 더 대칭적인 경로를 따를 것이다. 임의의 수의 기타 비-사인파 패턴이 고려된다.
본 명세서에서 사용된 "비-사인파"라는 용어는 진동 이동의 단순한 사인파 패턴을 따르지 않는 이동 또는 속도 프로파일로서 정의될 수 있음을 이해하여야 한다. 단순한 사인파는 단일 주파수, 단일 위상 편이, 및 단일 진폭에 의해 정의될 수 있다. 특정 복합 프로파일은 사인파를 추가 또는 감산함으로써 생성될 수 있다. 그러나, 이들 복합 프로파일은 또한 추가 또는 감산이 단순한 단일 사인파 패턴을 따르지 않기 때문에 비-사인파로 고려될 수 있다. 비-사인파 절단 튜브 움직임이 본 명세서에서 수축 및 연장으로 지칭되는 경우, 좌우 비틀림 움직임도 고려된다.
구동 메커니즘은 수축 속도 프로파일을 사용하여 근위 방향으로 절단 튜브(1112)를 수축시키고 수축 속도 프로파일이 연장 속도 프로파일과 상이하도록 연장 속도 프로파일을 사용하여 절단 튜브(1112)를 원위 방향으로 전진시킬 수 있다. 수축 속도 프로파일로부터 절단 튜브의 평균 수축 속도는 연장 속도 프로파일로부터 절단 튜브의 평균 연장 속도보다 낮을 수 있다. 따라서, 절단 튜브(1112)에 작동식으로 결합된 구동 메커니즘은 절단 튜브(1112)를 비대칭성으로 진동시키도록 구성된다. 연장 속도 프로파일(E)은 VmaxE를 포함할 수 있고 수축 속도 프로파일(R)은 VmaxR를 포함할 수 있으며, 여기서 VmaxR는 VmaxE보다 작다. 절단 튜브(1112)의 VmaxR는 일반적으로 캐비테이션 기포가 눈에 생성되는 임계 속도 미만으로 유지된다. 본 개시를 임의의 특정 임계 속도로 제한하지 않고, 본 기술 분야의 숙련자는 캐비테이션이 발생하는 이론적인 수축 속도가 일반적으로 약 5 미터/초임을 이해할 것이다. 이와 같이, 절단 튜브(1112)의 VmaxR는 약 5 미터/초 이하로 유지될 수 있다.
캐비테이션을 방지하는 것은 절단 튜브(1112)의 순수한 사인파/공진 진동 움직임의 경우에도 달성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 사인파 공진 진동은 렌즈 조직을 파괴하기에 충분한 속도일 수 있지만, 수축할 때 캐비테이션을 피하기에는 충분히 느리다. 예를 들어, 진동 주파수가 감소될 수 있거나 스트로크 거리가 감소될 수 있다. 일 구현에서, 절단 튜브(1112)의 진폭은 0.016 인치 또는 약 0.4 mm이고 주파수는 사인파/공진 진동 움직임에서 3,900 Hz이다. 이 구성에서 VmaxR/E는 5 m/s 미만으로 유지될 수 있고, 이는 렌즈 조직을 파괴하기에 충분히 빠르고 캐비테이션을 피하기에 충분히 느리다. VmaxR/E는 적어도 약 3 m/s일 수 있지만, 초음파 미만 주파수 범위 내에 유지된다.
종래의 수정체 유화 시스템에 의해 구동되는 절단 튜브의 진동 이동은 이동 중 정상적인 손실로 인해(예를 들어, 마찰 또는 하중이나 기타 환경 요인 하에서 재료 압축의 변동성으로 인해) 어느 정도의 변동성이 있을 수 있다. 이 변동성은 수축 및 연장 중에 달성된 최대 및 평균 속도에 영향을 미쳐 수축 속도 프로파일과 연장 속도 프로파일이 동일하지 않거나 완벽하게 사인파가 아닐 수 있다. 그러나, 구성 요소의 이동 중 이러한 정상적인 변동성은 의도적으로 엔지니어링되거나 발생하도록 설계되지 않았다(즉, 메모리에 저장된 프로그램 명령에 따라 작동하는 제어 프로세서; 또는 순환 페이즈에 따라 상이한 속도를 달성하도록 설계된 제어 프로세서와 작동 가능하게 통신하는 하드웨어). 따라서, 이동 중에 속도의 정상적인 변동성은 비대칭성 움직임 프로파일의 원인이 되거나 이를 초래하는 것으로 고려되지 않는다. 본 명세서에 설명된 비대칭성 움직임 프로파일은 단지 우연한 변동성으로 인한 것이 아니라 각각의 순환 동안 실질적으로 재현할 수 있도록 의도된 의식적으로 엔지니어링되거나 설계된 움직임 프로파일이다.
본 명세서의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 핸드피스(1030)의 흡인 펌프(1014)는 불연속적인 부압의 펄스를 제공하도록 구성될 수 있다. 롤러 또는 피스톤의 이동은 세장형 절단 튜브(1112)의 이동 페이즈에 연결되거나 조절될 수 있는 진공 펄스를 생성한다.
예를 들어, 흡인의 펄스는, 절단 튜브(1112)가 원위 방향으로 이동함에 따라 연장의 적어도 일부 동안 및/또는 절단 튜브(1112)가 근위 방향으로 이동함에 따라 수축의 적어도 일부 동안 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)을 통해 흡인될 수 있다. 도 11a는 펌프(1014)가 복수의 피스톤을 갖는 피스톤 펌프인 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)의 원위 단부 영역을 통해 인가된 박동 진공에 대한 시간 경과에 따른 진공 프로파일의 구현을 예시한다. 복수의 피스톤은 각각의 펌핑 챔버 내에서 순차적으로 이동하여 감소하는 진공 기간에 의해 산재된 진공 증가 기간을 생성하도록 하도록 구성될 수 있다. 박동 흡인은 연동 펌프 또는 기타 펌프 구성과 같은 다른 펌프 구성으로 달성될 수 있음을 이해하여야 한다. 일부 구현에서, 진공의 증가는 진공 프로파일을 제공하는 진공의 감소보다 더 빠르게 발생할 수 있다. 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)을 통해 인가된 박동 진공 프로파일은 부압 기간의 적어도 일부가 이동의 특정 페이즈 동안 인가되도록 절단을 수행하는 절단 튜브(1112)의 움직임 프로파일과 동기화될 수 있다. 도 11b 내지 도 11d는 절단 튜브(1112)를 통해 인가되는 부압(해칭선)의 기간에 대한 절단 튜브(1112)(실선)의 이동을 도시한다. 부압의 기간(즉, 진공 펄스)은 절단 튜브(1112)의 전방 스트로크 또는 원위 연장(E) 전에, 절단 튜브(1112)의 전방 스트로크 또는 원위 연장(E)의 적어도 일부 동안, 원위 연장(E) 후 그리고 근위 수축(R) 전의 체류 시간에, 전 및/또는 절단 튜브(1112)의 근위 수축(R)의 적어도 일부 동안 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 11b는 진공 압력의 제1 펄스가 절단 튜브(1112)의 연장(E) 동안 뿐만 아니라 연장(E) 후 그리고 수축(R) 전의 체류 시간에 발생함을 도시한다. 진공 압력의 제1 펄스는 수축(R) 페이즈 동안 종료되고 진공의 제2 펄스는 동일한 수축 페이즈가 종료되기 전에 시작 및 종료된다. 도 11c는 절단 튜브(1112)의 연장(E) 동안 진공 압력의 제1 펄스가 시작되고 절단 튜브(1112)의 수축(R) 페이즈 동안 뿐만 아니라 절단 튜브의 제2 연장(E) 동안 유지되는 다른 구현을 도시한다. 도 11b는 팁 이동 주파수의 약 2배를 갖는 진공 펄스를 도시하고, 도 11c 및 또한 도 11f는 진공 펄스의 주파수의 약 2배를 갖는 팁 이동을 도시한다. 도 11b 및 도 11c 둘 모두는 연장(E) 및 수축(R)의 일부 동안 발생하는 진공 펄스를 도시한다. 도 11d는 절단 튜브 이동과 부압 인가 사이의 조절의 다른 구현을 도시한다. 절단 튜브의 움직임 프로파일(실선)은 단일 사다리꼴 진공 펄스(해칭선)와 대응할 필요는 없다. 오히려, 절단 튜브의 움직임은 진공의 단일 펄스 동안 다중 연장(E) 및 수축(R)(또는 진동)을 허용할 수 있다. 도 11d 및 도 11f는 진공 펄스가 시작된 후에 절단 튜브 또는 팁 진동의 이동이 시작될 수 있음을 예시한다. 절단 튜브는 각각의 진공 펄스에 대해 다수의 연장 및 수축을 받을 수 있다. 도 11f는 진공의 각각의 펄스에 대한 절단 튜브 연장 및 수축의 2개의 사이클을 도시한다. 절단 튜브는 진공 펄스당 히트 비율이 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 10:1, 20:1, 25:1, 30:1, 35:1, 40:1, 45:1, 50:1 등이 되도록 진공의 각각의 펄스에 대해 수 회(1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 또는 50회) 연장 및 수축할 수 있다. 절단 튜브 또는 팁 진동은 또한 진공 펄스가 시작되기 전에 시작할 수 있다(도 11c 참조). 핸드피스는 진공 펄스만 사용하여 렌즈를 분해하도록 어떠한 절단 튜브의 움직임 없이도 진공 펄스를 인가할 수 있음을 이해하여야 한다. 진공 펄스는 약 1 진공 사이클/초 내지 약 100, 또는 약 5 내지 약 50, 또는 약 10 내지 약 25 진공 사이클/초, 및 그 사이에 있는 임의의 범위 또는 진공 사이클/초의 주파수에서 변할 수 있다.
진공 펄스가 다시 0으로 돌아가면, 절단 튜브의 이동이나 팁 진동이 중단될 수 있다. 그 후, 시스템은 다음 시퀀스가 시작되기 전에 일정 기간 동안 움직임 및 진공 모두에 대해 휴지 기간을 입력할 수 있다. 단일 진공 펄스 내에서 절단 튜브(1112)의 연장 및 수축의 주파수는 변할 수 있다. 예를 들어, 절단 튜브(1112)는 진공의 각각의 펄스에 대해 1, 2, 3, 4, 5 또는 그 이상의 연장/수축 이동, 진공의 각각의 펄스에 대해 최대 약 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 또는 그 이상의 연장/수축 이동을 받을 수 있다. 일 구현에서, 수축 속도는 연장 속도의 절반이다. 즉, 수축 시간은 동일한 거리를 이동하는 데에 연장 시간의 2배가 걸린다. 이 구성의 주파수는 수축 속도가 연장 속도와 동일한 구성의 주파수보다 1/3rd 적다. 예를 들어, 40 kHz, 0.1 mm 파코 시스템의 주파수는 27 kHz이다.
절단 튜브(1112) 진동의 주파수는 상이한 진폭 및 속도 임계값으로 변경될 수 있다. 진폭은 0.005 mm 내지 약 1.0 mm, 또는 보다 바람직하게는 0.05 mm 내지 약 0.1 mm일 수 있다. 진동 주파수는 30,000 Hz 미만, 25,000 Hz 미만, 20,000 Hz 미만, 15,000 Hz 미만, 또는 10,000Hz 미만 및 약 0.5Hz 이상, 또는 약 1 Hz 이상, 또는 약 2 Hz 이상, 또는 약 5 Hz 이상, 또는 약 10 Hz 이상, 또는 약 25 Hz 이상, 또는 약 50 Hz 이상, 또는 약 100 Hz 이상, 또는 약 250 Hz 이상, 또는 약 500 Hz 이상일 수 있다. 절단 튜브 진동의 주파수는 약 0.5 Hz 내지 약 30,000 Hz, 또는 1 Hz 내지 약 5000 Hz, 또는 약 2 Hz 내지 약 2000 Hz일 수 있다.
본 명세서의 다른 곳에서 언급된 바와 같이, 진공 펄스는 절단 튜브(1112)를 통해 인가될 수 있다. 진공 펄스의 상대적인 조절과 절단 튜브(1112)의 움직임은 변할 수 있다. 절단 튜브(1112)의 연장의 적어도 일부 동안 진공 펄스가 인가될 수 있다. 절단 튜브(1112)의 수축의 적어도 일부 동안 진공 펄스가 인가될 수 있다. 절단 튜브(1112)의 연장 및 수축 모두의 적어도 일부 동안 진공 펄스가 인가될 수 있다. 일부 구현에서, 진공의 펄스는 절단 튜브(1112)의 연장 전에 시작되고 그 연장 동안 유지될 수 있다. 진공 펄스는 절단 튜브(1112)의 연장이 시작된 후에 시작될 수 있다. 다수의 연장 및 수축 동안 단일 진공 펄스가 인가될 수 있다. 예를 들어, 진공은 절단 튜브(1112)의 적어도 약 1 진동, 적어도 약 2 진동, 적어도 약 5 진동, 적어도 약 10 진동, 적어도 약 20 진동, 적어도 약 30 진동, 적어도 약 40 진동, 적어도 약 50 진동, 적어도 약 100 진동, 절단 튜브(1112)의 최대 약 500 진동 동안 절단 튜브(1112)를 통해 연속적으로 인가될 수 있다. 약 25 kHz의 진동 주파수에 대한 진공 펄스의 길이는 적어도 약 2 ms, 최대 약 25 ms일 수 있다. 예로서, 절단 튜브(1112)는 절단 튜브(1112)의 진동 주파수가 약 2000 Hz가 되도록 25 ms 지속되는 단일 진공 펄스 동안 50회 진동할 수 있다.
일부 구현에서, 흡인 펌프(1014)는 다중 피스톤을 갖는 피스톤 펌프이다. 복수의 피스톤의 움직임은 박동의 불연속적인 흡인을 제공할 수 있다. 복수의 피스톤의 수축 기간은 매끄러운 연속 흡인을 제공하는 방식으로 중첩될 수 있다(이동 사이에 부압의 스파이크가 있거나 없이). 도 11e는 흡인 펌프(1014)가 복수의 피스톤을 갖는 피스톤 펌프인 경우 절단 튜브(1112)를 통해 인가되는 부압(해칭선)의 기간에 대한 절단 튜브(1112)(실선)의 이동을 도시한다. 제1 피스톤의 수축은 제1 진공 펄스를 생성할 수 있고 제2 피스톤의 수축은 제1 펄스와 중첩하는 제2 진공 펄스를 생성할 수 있다. 제3 피스톤의 수축은 제2 진공 펄스 등과 중첩하는 제3 진공 펄스를 생성할 수 있다. 그 결과 절단 튜브의 연장 및 수축 모두 동안 실질적으로 연속적인 진공 압력이 발생한다. 중첩 펄스 기간 동안 인가된 진공은 펄스가 크게 중첩되지 않는 펄스 진공의 구현과 비교하여 감소된 최대 진공을 가질 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다.
일부 구현에서, 흡인 펌프(1014)는 하나 이상의 롤러를 갖는 연동 펌프이다. 도 11g는 펌프(1014)가 하나 이상의 롤러를 갖는 연동 펌프인 경우 절단 튜브(1112)의 루멘(1110)의 원위 단부 영역을 통해 인가된 박동 진공에 대한 시간 경과에 따른 진공 프로파일의 구현을 도시한다.
임의의 수의 다양한 상대 주파수가 본 명세서에서 고려되고 이들은 상대 속도 프로파일 및 진공 프로파일의 일부 예의 예시임을 이해하여야 한다.
제어 유닛
다시 도 3 및 도 4와 관련하여, 핸드피스(1030)는 수정체 유화 시스템(1010)의 일부이거나 이에 결합되어 관주 및 흡인 지원 뿐만 아니라 핸드피스(1030)의 흡인 펌프(1014) 및 절단 튜브 구동 메커니즘에 대한 동력을 제공할 수 있다. 그러나, 핸드피스(1030)는 수정체 유화 시스템(1010)과 독립적으로 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 시스템(1010)은 제어 유닛(1012)을 포함할 수 있고, 제어 유닛은 초음파 전원(1016) 및 제어 출력을 펌프 제어기(1020) 및 초음파 전력 레벨 제어기(1022)에 제공하는 마이크로프로세서(1018)를 포함할 수 있다.
핸드피스(1030)는 시스템(1010)의 초음파 전원(1016)에 결합된 소켓에 플러그 연결될 수 있다. 핸드피스(1030)의 재사용 가능 부분(1033)의 근위 단부는 압전 스택(1120) 뿐만 아니라 펌프 모터(1115)에 전력을 제공하도록 구성된 전력 코드(1160)를 포함할 수 있다. 펌프 모터(1115)를 위한 전력은 DC 전력일 수 있는 반면 압전 스택(1120)을 위한 전력은 종래의 수정체 유화 시스템과 유사한 초음파 전력일 수 있다.
시스템(1010)의 제어 유닛(1012)은, 예를 들어 외부 컴퓨팅 디바이스 및/또는 핸드피스(1030)를 통해 원격으로 제어, 조절, 및/또는 프로그래밍될 수 있다. 시스템(1010)의 제어 유닛(1012)은 또한 하나 이상의 입력부를 통해 직접 제어, 조절, 및/또는 프로그래밍될 수 있다. 시스템(1010)의 입력부는 하나 이상의 트리거, 버튼, 슬라이더, 다이얼, 키패드, 스위치, 터치스크린, 풋 페달, 또는 시스템(1010)을 활성화, 수정 또는 달리 그 응답을 유발하기 위해 수축, 가압, 압착, 활주, 탭핑 또는 달리 구동될 수 있는 다른 입력부를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 하나 이상의 입력부는 시스템(1010)의 하나 이상의 구성요소 뿐만 아니라 스마트폰 또는 태블릿 애플리케이션과 같이 시스템(1010)과 작동 통신하는 주변 디바이스를 제어, 조절, 및/또는 프로그래밍하기 위한 음성 커맨드를 수신하도록 구성된 마이크로폰을 포함한다.
핸드피스(1030) 및 시스템(1010)의 하나 이상의 양태는 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 구동 메커니즘의 하나 이상의 양태는 절단 튜브(1112)의 이동 거리, 절단 튜브(1112)의 진동 주파수, 최대 연장 속도(VmaxE), 최소 연장 속도(VminE), 최대 수축 속도(VmaxR), 최소 수축 속도(VminR), 평균 연장 속도(VavgE), 평균 수축 속도(VavgR), 또는 움직임 프로파일의 임의의 다른 양태를 포함하지만 이에 제한되지 않는 절단 튜브(1112)의 움직임을 제어하기 위해 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있다. 일부 구현에서, 절단 튜브(1112)가 각각의 사이클에서 이동하는 거리는 그 진동의 진폭 및/또는 주파수가 범위 내에서 선택될 수 있도록 조절 가능하게 프로그래밍될 수 있다. 진폭의 범위는 0.005 mm, 최대 약 0.4 mm일 수 있다. 주파수 범위는 약 0.5 Hz 내지 약 5000 Hz, 또는 약 2 Hz 내지 약 2000 Hz의 범위의 주파수일 수 있다. 진동 주파수는 초음파 미만, 예를 들어 약 20,000 Hz 미만 또는 초음파 범위 내(예를 들어, 약 20,000 Hz 내지 약 120,000 Hz, 최대 기가헤르츠 범위)일 수 있다. 시스템(1010)(및/또는 핸드피스(1030))은 입력부의 구동 시 특정 동작에 대한 제한을 제공하도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 구동 메커니즘은 입력부의 구동 시 최소 및/또는 최대를 갖도록 프로그래밍될 수 있거나, 또는 유체 주입 및 흡인의 경우에, 디바이스는 입력부의 구동 시 최소 및/또는 최대 유체 압력을 갖도록 프로그래밍될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 설명된 디바이스는 사용자에 의해 뿐만 아니라 입력부의 구동 시 디바이스의 하나 이상의 양태에 영향을 미치는 사전 프로그래밍된 명령에 의해 조절 가능한 입력부를 사용하여 프로그래밍될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 시스템(1010)은 추가적으로 핸드피스(1030) 내에 있는 흡인 펌프(1014)에 더하여 제어 유닛(1012) 내의 원격 흡인 펌프를 포함할 수 있다. 핸드피스(1030) 내에 통합된 흡인 펌프(1014)는 비교적 고압 펌프일 수 있다. 원격 흡인 펌프는 폐기물 용기(1044)를 향해 흡인 라인(1038) 내에서 유체 이동을 제공할 수 있는 제어 유닛(1012) 내의 연동 펌프와 같은 저압 펌프일 수 있다. 제거 흡인 펌프는 흡인 라인(1038)을 직접 수용하여 유체를 폐기물 용기(1044)로 지향시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 원격 흡인 펌프는 그 둘레에 롤러를 갖는 회전 펌프 헤드를 포함할 수 있다. 펌프 헤드가 회전함에 따라, 롤러는 흡인 라인(1038)을 다시 눌러 유체가 흡인 라인(1038) 내에서 특정 방향으로(즉, 폐기물 용기(1044)를 향해) 유동하게 한다. 원격 흡인 펌프는 또한 일체형 폐기물 용기(1044)를 갖는 펌프 카트리지를 수용할 수 있다. 핸드피스(1030)의 흡인 펌프(1014)는, 예를 들어 렌즈 재료를 절단하는 동안 시술의 특정 부분에 사용될 수 있고, 제어 유닛(1012)의 원격 흡인 펌프는 절단이 완료된 후에 눈에 남아 있는 작은 입자의 세정에 사용될 수 있다. 원격 흡인 펌프는, 예를 들어 시스템(1010) 상의 입력부에 의해 및/또는 핸드피스(1030)의 구동 시에 수동으로 활성화될 수 있다.
내부 흡인 펌프(1014)(및 임의의 원격 흡인 펌프)의 하나 이상의 양태는 흡인 유량, 최소 진공 압력, 최대 진공 압력, 진공 펄스의 주파수, 또는 진공 프로파일의 임의의 다른 양태를 포함하지만 이에 제한되지 않는 절단 튜브(1112)의 원위 단부 영역에서 인가된 진공을 제어하기 위해 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있다. 일부 구현에서, 흡인의 유량은 약 5-100 ml/min의 범위 내에서 조절 가능하게 프로그래밍될 수 있다.
본 명세서에 설명된 핸드피스는 관주 라인(1034)을 통해 핸드피스(1030)에 유체적으로 결합된 관주 유체 소스(1032)로부터 작업 현장으로 관주를 전달하도록 구성된다. 안과 수술을 위한 종래의 관주 용기는 눈에 전달하도록 이용 가능한 비교적 큰 체적의 관주 유체를 각각 초래하는 250 mL 내지 약 500 mL일 수 있다. 필요한 관주 유체의 체적, 따라서 본 명세서에 설명된 핸드피스(1030)를 사용하는 시술 동안 사용되는 관주 유체 소스(1032)의 크기는 종래의 시스템에 비교하여 크게 감소될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 핸드피스(1030)는 박동 진공 프로파일을 생성하도록 구성된, 원위 절단 팁 근방에 위치 설정된 흡인 펌프(1014), 예를 들어 연동 또는 롤러 펌프, 스크롤 펌프, 피스톤 펌프 등을 갖는다. 유체를 흡인하는 박동 진공의 강도는 펄스를 통합하지 않는 종래의 시스템에서 인가된 진공보다 훨씬 강할 수 있다. 매우 강하고 매우 짧은 펄스는 수정체 조직을 제거하기에 충분하므로 상대적으로 적은 양의 유체만 필요하다. 전방 챔버로부터 흡인되는 유체에 대한 수정체 조직의 비율은 현재 사용되는 기타 디바이스 및 방법보다 본 명세서에 설명된 핸드헬드 디바이스에서 더 높을 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 디바이스를 사용하여 전달되는 유체 체적은 관주가 디바이스의 활성화 시에만 전달되기 때문에 공지된 시스템과 비교하여 상당히 감소될 수 있다. 본 명세서에 설명된 디바이스를 사용하는 시술에 필요한 관주 유체의 총 체적은 종래의 시스템에 비교하여 상당히 적다(예를 들어, 약 10 mL만큼 낮음). 일부 구현에서, 흡인은 핸드헬드 기구 내에 위치된 진공 소스(즉, 핸드피스(1030) 내에 통합된 펌프(1014))에 의해 전달된다. 흡인은 현재 사용되는 디바이스 및 방법보다 더 미세한 제어로 활성화될 수 있다. 예를 들어, 핸드피스(1030)는 외과의가 대부분의 종래의 수정체 유화 기계에서 사용되는 풋 페달보다 더 편리하고 용이한 방식으로 짧은 시간 동안 디바이스를 쉽게 활성화할 수 있게 하는 손가락 제어를 사용할 수 있다. 또한, 진공 소스가 핸드피스(1030) 내에 위치될 수 있기 때문에, 진공 소스가 수 피트 떨어져 있고 배관에 의해 연결된 콘솔에 위치되는 기타 디바이스보다 외과의가 디바이스를 온 및 오프하는 응답 시간이 훨씬 더 빠를 수 있다. 핸드피스(1030)는 비교적 적은 양의 서지 체적을 가지며, 따라서 디바이스를 온 및 오프하는 순환은 최소의 단점을 갖는다. 이러한 피처는 외과의가 수정체 조직을 제거할 준비가 된 짧은 기간 동안만 핸드피스(1030)가 활성화되도록 할 수 있다. 이는 전체적으로 더 적은 관주 유체가 제거되는 데 기여하고 따라서 더 적은 관주 유체가 전달되면 된다.
사람 렌즈의 체적은 약 0.10 mL 내지 0.15 mL이다. 본 명세서에 설명된 디바이스를 사용하는 시술에 필요한 총 관주 유체 체적은 일반적으로 250 mL 미만, 예를 들어 약 10 mL, 25 mL, 50 mL, 75 mL, 100 mL, 125 mL, 150 mL, 200 mL이다. 일반적으로, 본 명세서에 설명된 디바이스의 경우, 시술에 필요한 관주 유체 체적 대 렌즈 유체 체적의 비율은 약 50:1, 75:1, 100:1, 150:1, 200:1 사이, 최대 약 2000:1로 매우 낮게 유지된다. 예로서, 10 mL의 BSS를 사용하는 것은 약 100:1의 비율이다. 대조적으로, 250 mL의 BSS를 사용하는 것은 관주 유체 대 수정체 조직의 약 2500:1의 비율이다.
관주 소스(1032)는 보다 전형적인 시스템의 정맥내(intravenous)(IV) 폴의 통상적인 하나 이상의 피처를 포함하는 시스템(1010)의 폴 조립체로부터 현수될 수 있다. 폴 조립체는 관주 소스(1032)를 매달고 있는 하나 이상의 행거의 높이가 조절될 수 있도록 베이스에 대해 이동 가능하도록 구성된 신축식 폴을 포함할 수 있다. 관주 소스(1032)의 높이는 관주 유체 라인(1034)에 적절한 유체 압력을 생성하도록 계산될 수 있다. 폴 조립체는 관주 소스(1032)의 높이를 조절함으로써, 관주 유체 압력을 변경하고 이에 따라 관주 유체 라인(1034)에서 유체의 유량을 변경하도록 구성된 하나 이상의 버튼, 레버 또는 풋 페달을 통합할 수 있다. 관주 소스(1032)의 높이는 수동으로 및/또는 동력식 조절을 통해 조절될 수 있다. 예를 들어, 폴 조립체는 베이스에 대해 신축식 폴을 이동시키도록 구성된 전동 시스템을 포함할 수 있다. 신축식 폴의 조절은 시술 중 유체 요구에 따라 제어 유닛(1012)에 의한 동력식 자동 조절일 수 있다. 관주 유체 소스(1032)는 폴 조립체 상의 행거 및 소스(1032)로부터 관주 유체 라인(1034)을 통한 유동을 제어하도록 구성된 하나 이상의 밸브에 의해 환자의 높이 위에 현수될 수 있다. 하나 이상의 밸브는 관주 라인(1034)을 단단히 죄어 핸드피스(1030)를 향한 유체 유동을 방지하거나 밸브를 개방할 때 관주 소스(1032)로부터의 유체의 유동을 허용하도록 구성된 핀치 밸브 또는 핀치 클램프를 포함할 수 있다. 밸브는 수동 밸브일 수 있거나 제어 유닛(1012)에 의한 입력 시에 구동될 수 있다.
관주 유체 소스(1032)는 IV 폴로부터 매달릴 필요가 없다는 것을 이해하여야 한다. 관주 유체 소스(1032)의 체적은 수술 부위 근방에 배치될 수 있을 만큼 충분히 작은 크기일 수 있다. 예를 들어, 관주 유체는 중력이 필요하지 않거나 IV 폴로부터 현수될 필요 없이 관주 유동을 제공할 수 있는 주사기형 용기 또는 접을 수 있는 백과 같은 작은 용기로부터 전달될 수 있다. 용기는 짧은 관주 라인 길이로 핸드피스(1030)에 유체적으로 결합될 수 있다. 용기는 핸드피스(1030)를 사용하는 동안 (예를 들어, 손목 밴드 또는 완장을 통해) 사용자의 손목 또는 팔에 또는 환자의 무균 천에 위치 설정될 수 있다. 일 구현에서, 관주 유체 소스(1032)는 250 mL 미만, 예를 들어, 약 25 mL 내지 약 100 mL, 또는 10 mL만큼 적게 최대 약 100 mL인 체적으로 제한될 수 있다.
눈의 수술 부위에 들어나고 빠져나가는 유체의 상대적인 양은 눈의 전방 챔버가 붕괴하지 않도록 균형화된다. 관주 유체 소스(1032)는 핸드피스(1030)의 흡인 펌프(1014)에 의해 제공되는 진공 레벨에 따라 변하지 않는 일정한 압력의 관주 유체를 제공할 수 있다. 최고 진공 상태 동안 눈에서 나오는 흡입 유량은 눈으로 진입하는 관주 유량보다 더 높을 수 있어 결과적으로 눈의 압력이 일시적으로 낮아진다. 관주 유체의 압력 소스는 그 공칭 유량이 피크 진공 펄스에서 최대 흡입 유량보다 더 높도록 상승되어 이러한 낮은 압력 상황을 피할 수 있다. 그러나, 진공이 인가되지 않을 때 시술 동안 눈 내의 압력이 설정된 양보다 더 낮게 유지되도록 관주 유체 소스의 압력을 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 대안적으로, 핸드피스(1030)는, 예를 들어 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 원위 팁 근방의 핸드피스(1030) 내의 관주 유체 저장조로부터의 관주 유체의 빠른 러시 또는 불연속 펄스를 눈으로 전달할 수 있는 메커니즘을 통합할 수 있다. 관주 유체의 각각의 펄스는 흡입 유량이 최대일 때 부압의 각각의 펄스 동안 발생하도록 타이밍될 수 있다. 눈 안의 유체 균형은 더 일정하게 유지될 수 있으며 최고 진공 지점 동안 눈 안의 압력 강하가 최소화된다.
본 명세서에 설명된 주제의 양태는 디지털 전자 회로, 집적 회로, 특별히 설계된 ASIC(application specific integrated circuits), 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 그 조합으로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 구현은 신호, 데이터 및 명령을 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 수신하고 이들에게 신호, 데이터 및 명령을 전송하도록 결합된, 특수 또는 범용일 수 있는 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템에서 실행 가능한 및/또는 해석 가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에서의 구현을 포함할 수 있다.
이러한 컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션 또는 코드라고도 공지됨)은 프로그래밍 가능한 프로세서에 대한 기계 명령을 포함하며, 고레벨 시술 및/또는 객체 지향 프로그래밍 언어, 및/또는 조립체/기계 언어에서 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "기계 판독 가능 매체"는 기계 명령을 기계 판독 가능 신호로서 수신하는 기계 판독 가능 매체를 비롯하여, 기계 명령 및/또는 데이터를 프로그래밍 가능한 프로세서에 제공하는 데 사용되는 임의의 컴퓨터 프로그램 제품, 장치, 및/또는 디바이스(예를 들어, 자기 디스크, 광 디스크, 메모리, 프로그래밍 가능한 로직 디바이스(Programmable Logic Device)(PLD))를 지칭한다. "기계 판독 가능 신호"라는 용어는 기계 명령 및/또는 데이터를 프로그래밍 가능한 프로세서에 제공하는 데 사용되는 임의의 신호를 지칭한다.
다양한 구현에서, 도면을 참조하여 설명이 이루어진다. 그러나, 특정 구현은 이러한 특정 세부 사항 중 하나 이상 없이 실행되거나 다른 공지된 방법 및 구성과 함께 실행될 수 있다. 설명에서, 구현에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 특정 구성, 치수 및 프로세스와 같은 수많은 특정 세부 사항이 기재된다. 다른 경우에, 널리 알려진 프로세스 및 제조 기술은 설명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 특별히 상세히 설명되지 않았다. 본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예", "실시예", "일 구현", "구현" 등에 대한 언급은 설명된 특정 피처, 구조, 구성 또는 특성이 적어도 하나의 실시예 또는 구현에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 위치에서 "일 실시예", "실시예", "일 구현, "구현" 등의 문구의 출현은 반드시 동일한 실시예 또는 구현을 지칭하는 것은 아니다. 게다가, 특정 피처, 구조, 구성, 또는 특성은 하나 이상의 구현에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다.
설명 전반에 걸쳐 상대적인 용어의 사용은 상대 위치나 방향을 나타낼 수 있다. 예를 들어, "원위"는 기준점으로부터 멀어지는 제1 방향을 나타낼 수 있다. 유사하게, "근위"는 제1 방향과 반대되는 제2 방향의 위치를 나타낼 수 있다. 그러나, 이러한 용어는 상대적인 기준 프레임을 설정하기 위해 제공되며, 다양한 구현에서 설명된 특정 구성으로 앵커링 전달 시스템의 사용 또는 배향을 제한하도록 의도되지 않는다.
본 명세서는 많은 세부 사항을 포함하고 있지만, 이들은 청구되는 범위 또는 청구될 수 있는 범위에 대한 제한으로서 해석되어서는 안되고, 오히려 특정 실시예에 특정한 피처의 설명으로서 해석되어야 한다. 별개의 실시예의 문맥에서 본 명세서에 설명된 특정 피처는 단일 실시예에서 조합하여 구현될 수도 있다. 역으로, 단일 실시예의 문맥에서 설명된 다양한 피처는 또한 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 다수의 실시예에서 구현될 수 있다. 더욱이, 피처가 특정 조합으로 작용하는 것으로 위에서 설명될 수 있고 심지어 초기에 그렇게 청구될 수도 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 피처가 일부 경우에 조합에서 제거될 수 있고, 청구된 조합은 하위 조합 또는 하위 조합의 변형에 관한 것일 수 있다. 유사하게, 작업이 도면에 특정 순서로 도시되어 있지만, 이는 바람직한 결과를 달성하기 위해 이러한 작업이 도시된 특정 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 또는 예시된 모든 작업이 수행되는 것을 요구하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 몇 가지 예와 구현만이 개시된다. 설명된 예 및 구현과 다른 구현에 대한 변형, 수정 및 개선이 개시된 것에 기초하여 이루어질 수 있다.
위의 설명과 청구범위에서, "~ 중 적어도 하나" 또는 "~ 중 하나 이상"과 같은 문구는 요소 또는 피처의 연결 목록 다음에 나타날 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 2개 이상의 요소 또는 피처의 목록에서도 나타날 수 있다. 사용되는 문맥에 의해 달리 암시적으로 또는 명시적으로 모순되지 않는 한, 이러한 문구는 나열된 요소 또는 피처의 임의의 것을 개별적으로 의미하도록 또는 기재된 요소 또는 피처의 임의의 것을 다른 기재된 요소 또는 피처의 임의의 것과 조합하여 의미하도록 의도된다. 예를 들어 "A와 B 중 적어도 하나", "A와 B 중 하나 이상" 및 "A 및/또는 B"라는 문구는 각각 "A 단독, B 단독, 또는 A 및 B 함께"를 의미하도록 의도된다. 3개 이상의 항목을 포함하는 목록에 대해서도 유사한 해석이 의도된다. 예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나"; "A, B 및 C 중 하나 이상"; 및 "A, B 및/또는 C"라는 문구는 각각 "A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B 함께, A 및 C 함께, B 및 C 함께, 또는 A 및 B 및 C 함께"를 의미하도록 의도된다.
위의 설명 및 청구범위에서 "~에 기초하여"이라는 용어의 사용은 기재되지 않은 피처 또는 요소가 또한 허용될 수 있도록 "~에 적어도 부분적으로 기초하여"을 의미하도록 의도된다.

Claims (73)

  1. 눈으로부터 렌즈 재료를 추출하기 위한 디바이스로서,
    원위의 일회용 부분 및 근위의 재사용 가능 부분을 포함하고,
    원위의 일회용 부분은 근위의 재사용 가능 부분에 해제 가능하게 결합 가능하고, 원위의 일회용 부분은:
    원위 절단 팁 및 개방된 원위 단부를 갖는 내부 루멘을 포함하는 절단 튜브 - 절단 튜브는 눈의 전방 챔버를 통해 수정체 낭까지 연장되도록 크기 설정되고 구성됨 -;
    일회용 부분 내에 수용되고 절단 튜브의 내부 루멘에 유체적으로 결합된 흡인 펌프; 및
    절단 튜브를 진동시키도록 구성된 절단 튜브 구동 메커니즘을 포함하고,
    사용 시, 디바이스는 수정체 낭으로부터 내부 루멘으로 렌즈 재료를 흡인하도록 구성되고,
    근위의 재사용 가능 부분은 눈의 외부에 유지되도록 구성되고, 근위의 재사용 가능 부분은:
    흡인 펌프를 구동하도록 구성된 흡인 펌프 모터; 및
    펌프 모터를 흡인 펌프에 해제 가능하게 작동식으로 결합하기 위한 커플러를 포함하는, 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 흡인 펌프는 연동 펌프인, 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 연동 펌프는 대칭성 이중 챔버 펌핑 매니폴드를 통해 길이방향으로 연장되는 중앙 캠샤프트를 포함하는 선형 연동 펌프이고, 중앙 캠샤프트는 원위의 일회용 부분의 길이방향 축과 동축으로 정렬되는 회전축을 갖는, 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 흡인 펌프 모터는 중앙 캠샤프트를 회전시키는, 디바이스.
  5. 제3항에 있어서, 선형 연동 펌프는 펌핑 매니폴드를 통해 연장되는 2개의 튜브를 더 포함하며, 2개의 튜브 각각은 중앙 캠샤프트의 회전축과 평행하게 위치 설정되는 길이방향 축을 포함하는, 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 2개의 튜브 중 제1 튜브는 캠샤프트의 일 측면 상에 위치 설정되고 2개의 튜브 중 제2 튜브는 캠샤프트의 대향하는 제2 측면 상에 위치 설정되는, 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 선형 연동 펌프는 근위 유동 경로 및 원위 유동 경로를 더 포함하는, 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 근위 유동 경로는 펌핑 매니폴드 내의 2개의 튜브와 근위 단부에서 연결된 2개의 유동 경로로 분할되는, 디바이스.
  9. 제7항에 있어서, 2개의 튜브는 펌핑 매니폴드의 원위측에서 원위 유동 경로로 결합하는, 디바이스.
  10. 제7항에 있어서, 캠샤프트는 2개의 튜브의 순차적이고 점진적인 압축을 생성하여 유체 체적을 원위 유동 경로를 향해 밀어내기 위해 2개의 튜브를 향해 그리고 이 튜브로부터 멀어지게 복수의 캠 팔로워를 구동하도록 적시에 작동하는 복수의 로브형 캠을 더 포함하는, 디바이스.
  11. 제10항에 있어서, 복수의 캠 팔로워의 움직임은 캠샤프트의 회전축 및 2개의 튜브의 길이방향 축에 직교하는 평면에 있는, 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 복수의 캠 팔로워는 2개의 튜브를 파형 방식으로 순차적으로 압축하는, 디바이스.
  13. 제11항에 있어서, 복수의 캠 팔로워는 2개의 튜브의 길이방향 축의 방향으로 힘을 인가하지 않아 2개의 튜브에 마찰을 거의 또는 전혀 발생시키지 않는, 디바이스.
  14. 제1항에 있어서, 근위의 재사용 가능 부분 및 원위의 일회용 부분 중 적어도 하나에 작동식으로 해제 가능하게 결합될 수 있는 외부 진공 소스를 더 포함하고, 외부 진공 소스는 내부 루멘 내에 연속적인 부압 레벨을 제공하도록 구성되는, 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 연속적인 부압 레벨은 원위의 일회용 부분의 흡인 펌프에 의해 생성된 부압 레벨보다 낮은, 디바이스.
  16. 제1항에 있어서, 절단 튜브 구동 메커니즘은 기계적 힌지를 통해 절단 튜브의 진동 움직임을 유발하는, 디바이스.
  17. 제1항에 있어서, 절단 튜브 구동 메커니즘은 구동력의 인가 지점과 절단 튜브의 원위 절단 팁 사이에 2개 미만의 노드 변곡점을 통합하는, 디바이스.
  18. 제1항에 있어서, 절단 튜브 구동 메커니즘은 베이스, 로커 및 피봇 핀을 포함하고, 로커는 피봇 핀에 의해 베이스에 이동 가능하게 결합되고 피봇 핀의 회전축 주위에서 베이스에 대해 회전하도록 구성되는, 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 절단 튜브는 로커의 중심을 통해 연장되고, 피봇 핀은 절단 튜브의 길이방향 축을 따라 실질적으로 정렬되어 로커의 지지점을 생성하는, 디바이스.
  20. 제18항에 있어서, 구동 메커니즘은 압전 스택 및 스프링 스택을 더 포함하고, 압전 스택 및 스프링 스택은 절단 튜브의 대향 측면 상에 위치 설정되는, 디바이스.
  21. 제20항에 있어서, 스프링 스택은 로커의 제1 단부에 대해 상향력을 생성하여 로커의 대향하는 제2 단부를 압전 스택에 대해 하향으로 압박하는, 디바이스.
  22. 제21항에 있어서, 압전 스택은 가변 전압 하에 확장되어 피봇 핀의 회전축을 중심으로 로커를 회전시키고 절단 튜브가 적어도 하나의 방향으로 이동하게 하는, 디바이스.
  23. 제22항에 있어서, 압전 스택의 수축은 로커의 대향하는 제2 단부를 하향으로 압박하여 수축하는 압전 스택과의 접촉을 유지하도록 로커의 제1 단부에 대해 스프링 스택의 상향력을 허용하는, 디바이스.
  24. 제18항에 있어서, 구동 메커니즘은 모터 구동 캠 및 로커에 결합된 캠 팔로워를 더 포함하는, 디바이스.
  25. 제18항에 있어서, 구동 메커니즘은 모터 및 모터 샤프트를 더 포함하고, 모터 샤프트는 모터 샤프트가 회전함에 따라 로커의 움직임을 유발하도록 구성된 오프셋 웨이트를 갖는, 디바이스.
  26. 제18항에 있어서, 로커는 직선형 로커이고, 피봇 핀은 커터 튜브의 길이방향 축을 따라 로커와 정렬되는, 디바이스.
  27. 제18항에 있어서, 로커는 오프셋 로커이고, 피봇 핀은 커터 튜브의 길이방향 축을 따라 로커의 근위측에 위치 설정되는, 디바이스.
  28. 제1항에 있어서, 절단 튜브 구동 메커니즘은 길이방향 진동 움직임 및/또는 비틀림 진동 움직임을 발생시키도록 인가된 구동력을 생성하는, 디바이스.
  29. 제28항에 있어서, 진동 움직임은 초음파 주파수 범위에 있는, 디바이스.
  30. 제28항에 있어서, 진동 움직임은 초음파보다 낮은 주파수 범위에 있는, 디바이스.
  31. 제28항에 있어서, 원위 절단 팁의 진동 주파수는 약 0.5 Hz 내지 5000 Hz인, 디바이스.
  32. 제1항에 있어서, 절단 튜브는 그 길이의 적어도 일부를 따라 비원형 단면 기하형상을 통합하는, 디바이스.
  33. 제32항에 있어서, 비원형 단면 기하형상은 계란형, 타원형, 렌즈꼴, 눈물 방울 또는 다이아몬드형을 포함하는, 디바이스.
  34. 제1항에 있어서, 절단 튜브는 절단 튜브의 중심축으로부터 측방향으로 연장되는 적어도 제1 테이퍼형 프로파일을 통합하는, 디바이스.
  35. 제1항에 있어서, 절단 튜브는 절단 튜브의 일 측면으로부터 연장되는 단일 테이퍼형 프로파일 및 절단 튜브의 대향 측면 상의 원형 프로파일을 형성하는 비대칭성 단면을 갖는, 디바이스.
  36. 제1항에 있어서, 절단 튜브는 그 길이를 따라 달라지는 단면 형상을 갖는, 디바이스.
  37. 제1항에 있어서, 절단 튜브의 최원위 길이만이 비원형 기하형상을 통합하는, 디바이스.
  38. 제37항에 있어서, 최원위 길이는 약 1 mm인, 디바이스.
  39. 제1항에 있어서, 근위의 재사용 가능 부분은 흡인 펌프 모터의 속도를 변경하기 위한 스로틀 메커니즘을 더 포함하고, 스로틀 메커니즘은 액추에이터에 작동식으로 결합되는, 디바이스.
  40. 제1항에 있어서, 관주 유체의 소스에 결합 가능한 관주 루멘을 더 포함하는, 디바이스.
  41. 제40항에 있어서, 관주 루멘은 절단 튜브를 적어도 부분적으로 둘러싸는 환형 공간을 포함하는, 디바이스.
  42. 눈으로부터 렌즈 재료를 추출하기 위한 디바이스로서,
    원위 절단 팁 및 내부 루멘을 포함하는 절단 튜브 - 절단 튜브는 눈의 전방 챔버를 통해 수정체 낭까지 연장되도록 크기 설정되고 구성됨 -; 및
    기계적 힌지를 통해 절단 튜브를 진동시키도록 구성된 절단 튜브 구동 메커니즘을 포함하고,
    절단 튜브 구동 메커니즘은 구동력의 인가 지점과 절단 튜브의 원위 절단 튜브 사이에 2개 미만의 노드 변곡점을 통합하는, 디바이스.
  43. 제42항에 있어서, 절단 튜브 구동 메커니즘은 베이스, 로커 및 피봇 핀을 포함하고, 로커는 피봇 핀에 의해 베이스에 이동 가능하게 결합되고 피봇 핀의 회전축 주위에서 베이스에 대해 회전하도록 구성되는, 디바이스.
  44. 제43항에 있어서, 절단 튜브는 로커의 중심을 통해 연장되고, 피봇 핀은 절단 튜브의 길이방향 축을 따라 실질적으로 정렬되어 로커의 지지점을 생성하는, 디바이스.
  45. 제43항에 있어서, 구동 메커니즘은 압전 스택 및 스프링 스택을 더 포함하고, 압전 스택 및 스프링 스택은 절단 튜브의 대향 측면 상에 위치 설정되는, 디바이스.
  46. 제45항에 있어서, 스프링 스택은 로커의 제1 단부에 대해 상향력을 생성하여 로커의 대향하는 제2 단부를 압전 스택에 대해 하향으로 압박하는, 디바이스.
  47. 제46항에 있어서, 압전 스택은 가변 전압 하에 확장되어 피봇 핀의 회전축을 중심으로 로커를 회전시키고 절단 튜브가 적어도 하나의 방향으로 이동하게 하는, 디바이스.
  48. 제47항에 있어서, 압전 스택의 수축은 로커의 대향하는 제2 단부를 하향으로 압박하여 수축하는 압전 스택과의 접촉을 유지하도록 로커의 제1 단부에 대해 스프링 스택의 상향력을 허용하는, 디바이스.
  49. 제43항에 있어서, 구동 메커니즘은 모터 구동 캠 및 로커에 결합된 캠 팔로워를 더 포함하는, 디바이스.
  50. 제43항에 있어서, 구동 메커니즘은 모터 및 모터 샤프트를 더 포함하고, 모터 샤프트는 모터 샤프트가 회전함에 따라 로커의 움직임을 유발하도록 구성된 오프셋 웨이트를 갖는, 디바이스.
  51. 제43항에 있어서, 로커는 직선형 로커이고, 피봇 핀은 커터 튜브의 길이방향 축을 따라 로커와 정렬되는, 디바이스.
  52. 제43항에 있어서, 로커는 오프셋 로커이고, 피봇 핀은 커터 튜브의 길이방향 축을 따라 로커의 근위측에 위치 설정되는, 디바이스.
  53. 제42항에 있어서, 절단 튜브 구동 메커니즘은 길이방향 진동 움직임 및/또는 비틀림 진동 움직임을 발생시키도록 인가된 구동력을 생성하는, 디바이스.
  54. 제53항에 있어서, 진동 움직임은 초음파 주파수 범위에 있는, 디바이스.
  55. 제53항에 있어서, 진동 움직임은 초음파보다 낮은 주파수 범위에 있는, 디바이스.
  56. 제53항에 있어서, 원위 절단 팁의 진동 주파수는 약 0.5 Hz 내지 5000 Hz인, 디바이스.
  57. 제42항에 있어서, 절단 튜브의 내부 루멘에 유체적으로 결합된 흡인 펌프를 더 포함하고, 사용 시, 디바이스는 수정체 낭으로부터 내부 루멘으로 렌즈 재료를 흡인하도록 구성되는, 디바이스.
  58. 제57항에 있어서, 흡인 펌프는 연동 펌프인, 디바이스.
  59. 제58항에 있어서, 연동 펌프는 대칭성 이중 챔버 펌핑 매니폴드를 통해 길이방향으로 연장되는 중앙 캠샤프트를 포함하는 선형 연동 펌프이고, 중앙 캠샤프트는 원위의 일회용 부분의 길이방향 축과 동축으로 정렬되는 회전축을 갖는, 디바이스.
  60. 제59항에 있어서, 캠샤프트는 2개의 튜브의 순차적이고 점진적인 압축을 생성하여 유체 체적을 원위 유동 경로를 향해 밀어내기 위해 펌핑 매니폴드를 통해 연장되는 2개의 튜브를 향해 그리고 이들 튜브로부터 멀어지게 복수의 캠 팔로워를 구동하도록 적시에 작동하는 복수의 로브형 캠을 포함하는, 디바이스.
  61. 제60항에 있어서, 2개의 튜브 각각은 중앙 캠샤프트의 회전축과 평행하게 위치 설정된 길이방향 축을 포함하는, 디바이스.
  62. 제61항에 있어서, 2개의 튜브 중 제1 튜브는 캠샤프트의 일 측면 상에 위치 설정되고 2개의 튜브 중 제2 튜브는 캠샤프트의 대향하는 제2 측면 상에 위치 설정되는, 디바이스.
  63. 제62항에 있어서, 복수의 캠 팔로워의 움직임은 캠샤프트의 회전축 및 2개의 튜브의 길이방향 축에 직교하는 평면에 있는, 디바이스.
  64. 제62항에 있어서, 복수의 캠 팔로워는 2개의 튜브를 파형 방식으로 순차적으로 압축하는, 디바이스.
  65. 제62항에 있어서, 복수의 캠 팔로워는 2개의 튜브의 길이방향 축의 방향으로 힘을 인가하지 않아 2개의 튜브에 마찰을 거의 또는 전혀 발생시키지 않는, 디바이스.
  66. 눈으로부터 렌즈 재료를 추출하기 위한 디바이스로서,
    원위 절단 팁 및 개방된 원위 단부를 갖는 내부 루멘을 포함하는 절단 튜브로서, 절단 튜브는 눈의 전방 챔버를 통해 수정체 낭까지 연장되도록 크기 설정되고 구성되며, 사용 시, 디바이스는 수정체 낭으로부터 내부 루멘으로 렌즈 재료를 흡인하도록 구성되는 것인, 절단 튜브; 및
    절단 튜브를 비틀림으로 진동시키도록 구성된 절단 튜브 구동 메커니즘을 포함하고,
    절단 튜브는 그 길이의 적어도 일부를 따라 비원형 단면 기하형상을 통합하는, 디바이스.
  67. 제66항에 있어서, 진동 움직임은 초음파 주파수 범위에 있는, 디바이스.
  68. 제66항에 있어서, 진동 움직임은 초음파보다 낮은 주파수 범위에 있는, 디바이스.
  69. 제66항에 있어서, 비원형 단면 기하형상은 계란형, 타원형, 렌즈꼴, 눈물 방울 또는 다이아몬드형을 포함하는, 디바이스.
  70. 제66항에 있어서, 비원형 단면 기하형상은 절단 튜브의 중심축으로부터 측방향으로 연장되는 적어도 제1 테이퍼형 프로파일을 통합하는, 디바이스.
  71. 제66항에 있어서, 비원형 단면 기하형상은 비대칭성이고 절단 튜브의 일 측면으로부터 연장되는 단일 테이퍼형 프로파일 및 절단 튜브의 대향 측면 상의 원형 프로파일을 통합하는, 디바이스.
  72. 제66항에 있어서, 절단 튜브의 최원위 길이만이 비원형 단면 기하형상을 통합하는, 디바이스.
  73. 제72항에 있어서, 최원위 길이는 약 1 mm인, 디바이스.
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