DE3687457T2

DE3687457T2 - Schnell ansprechende, schlauchlose aspirations-sammelkassette.

Info

Publication number: DE3687457T2
Application number: DE8686906161T
Authority: DE
Inventors: T George; J Sundblom
Original assignee: Alcon Laboratories Inc
Current assignee: Alcon Vision LLC
Priority date: 1985-09-25
Filing date: 1986-09-24
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2006-09-25
Also published as: ATE84226T1; AU600915B2; EP0245304A4; JPH0349458B2; JPS63502006A; AU6474786A; EP0245304A1; EP0245304B1; WO1987001943A1; DE3687457D1

Description

In der modernen chirurgischen Praxis sind viele Verfahren, die zuvor große Einschnitte erfordert haben, durch Techniken verdrängt worden, die mikrochirurgische Werkzeuge verwenden. Diese Werkzeuge werden im allgemeinen an die Operationsstelle durch kleine Einschnitte eingeführt, die weit weniger Operationswunden hervorrufen und die Heilung und Genesung beschleunigen.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt vieler neu entwickelter Operationswerkzeuge betrifft die Anwendung der Vakuum-Aspiration, um Gewebe in einen leistungsgetriebenen Schneidkopf zu ziehen. Es ist bekannt, daß die Leistung des Schneidens und Entfernens von Gewebe mit dem Wirkungsgrad des Schneidkopfes in Beziehung steht und auch mit dem Niveau des Vakuums, das an der zu dem Schneidkopf gehörenden Aspirationsöffnung erzeugt wird. Somit ist klar, daß eine genaue Steuerung des Vakuumniveaus wesentlich ist für die erfolgreiche Arbeitsweise dieses Typs eines Operationsinstrument es.
Bis vor kurzem war es gängige Praxis, Rohrleitungen und Schläuche zu verwenden, die sich zu dem Schneideinstrument erstrecken, um die Aspiration, das Spülfluid und die Antriebskraft für den Schneidekopf bereitzustellen. Die Rohrverbindung wurde üblicherweise von Hand über Quetschventile an der Konsole einer Steuermaschine des Operationsinstruments angebracht, um die Steuerung der Spül- und Aspirationsfunktionen zu erzielen. Diese Vorgehensweise unterlag jedoch menschlichem Irrtum bei der Anordnung der richtigen Röhrenleitung an dem richtigen Quetschventil, und es konnte vorkommen, daß die Röhrenleitung zufällig entfernt wurde. Die Folge solcher Fehler während einer Operation konnten katastrophal sein.
Eine Maßnahme zur Überwindung dieses Problems ist in dem US-Patent Nr. 4,475,904 vom 09. Okt. 1984 für Carl C.T. Wang offenbart. Dieses Gerät ist mit einem Paar Aspirationsbehälter in einem Kassettengehäuse versehen, wobei ein Behälter ein wesentlich kleineres Volumen als der andere besitzt. Die Behälter sind durch Leitungen mit der äußeren Wand der Kassette verbunden, und Ventile, die von der Konsole des Operations-Steuergerätes ausgehen, sind derart ausgelegt, daß sie mit den Leitungen automatisch in Verbindung treten, wenn die Kassette an der Maschine befestigt wird. Auch die Vakuumverbindungen mit der Kassette werden automatisch auf das Einsetzen der Kassette hin hergestellt. Somit wird der Gesichtspunkt menschlichen Irrtums unbedeutender. Genauer gesagt, das Gerät sieht ein schnelles Ansprechen auf Änderungen des Vakuums in Verbindung mit einem kleinen Volumen vor, während auch eine große Speicherkapazität vorgesehen ist.
Jedoch ergeben außen auf einer Maschine befestigte Quetschventile eigene Zuverlässigkeitsprobleme, wie z. B. ein Verstopfen durch Fremdkörper, ein Verkleben und dgl. Darüberhinaus müssen die Röhrenleitungen selbst äußerst elastisch sein, um sich schnell ausweiten zu können, wenn die Quetschventile sich öffnen, so daß die Ansprechzeit des Gesamtgerätes sich nicht verzögert. Wenn ein Röhrenabschnitt durch ein Ventil für längere Zeit gequetscht bleibt, kann eine plastische Verformung eintreten, und der Strömungskanal wird eingeengt, wodurch die Arbeitscharakteristiken des Operationswerkzeuges sich verändern. Auch können Temperaturänderungen die Elastizität der Röhrenleitungen in Mitleidenschaft ziehen.
Weiterhin ist es problematisch, daß Operationen häufig den gleichzeitigen Gebrauch mehrerer Arten von Operationsinstrumenten erfordern. Wie oben erörtert, erfordern Aspiration, Spülung und Art der Leistung für ein Schneidwerkzeug verschiedene Quellen. Die Verwendung von Röhrenleitungen oder Schläuchen ist empfindlich für Probleme, wie vorstehend diskutiert, wobei die verschiedenen Quellen und Werkzeugarten hinzukommen. Es wäre daher vorteilhaft, eine integrierte zentrale Steuerung und eine Rohrleitung für die verschiedenen Quellen und Werkzeuge zu haben.
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Vakuum-Aspirations-Sammelsystem, das alle Vorteile und irrtumsfreien Eigenschaften eines Kassettensystems aufweist, während die mit der Röhrenleitung und Quetschventil-Arbeitsweise verbundenen Probleme gemildert sind. So sieht die Erfindung ein schnelles Ansprechen auf Änderungen beim Anfordern eines Vakuums an der Aspirationsöffnung, eine große Speicherkapazität angesaugter Fluide und Gewebe sowie eine sehr zuverlässige Einrichtung und Arbeitsweise vor.
Erfindungsgemäß besitzt das schnell ansprechende Vakuum-Aspirationssystem für die Anwendung mit einer Aspirationsquelle und einem Aspirations-Operationsinstrument ein entfernbares Kassettengehäuse, das einen Wandabschnitt mit einer ersten Oberfläche besitzt, die beim Gebrauch zur Aspirationsquelle gerichtet ist, zumindest einen abgedichteten Sammelbehälter, der innerhalb des Kassettengehäuses befestigt ist, einen oder mehrere Strömungskanäle, die in der ersten Oberfläche des Wandabschnittes des Kassettengehäuses zur Verbindung des Behälters mit der Vakuumquelle und dem Aspirationswerkzeug ausgebildet sind, und es ist dadurch gekennzeichnet, daß eine federnde Dichtung an der ersten Oberfläche des Wandabschnittes anliegt und die Fluidkanäle abdeckt, und daß eine dem Kassettengehäuse zugeordnete Sicherungsplatte vorgesehen ist, durch die die Dichtung auf den Wandabschnitt schichtartig aufgebracht ist und daß eine oder mehrere, entlang der Strömungskanäle angeordnete Ventilsitze vorgesehen sind, die zum Aufnehmen der Ventilbetätigungseinrichtung durch die Sicherungs- bzw. Halteplatte hindurch ausgebildet sind, wodurch ein Abschnitt der Dichtung in den Ventilsitz gedrückt wird und jegliche Fluidströmung in den Strömungskanälen blockiert wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Aspirations-Kassettengerätes eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Rückansicht des Aspirations-Kassettengerätes gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Aspirations-Kassettengerätes gemäß den Fig. 1 und 2,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Auslegung der hinteren Ebene des Aspirations-Kassettengerätes nach Fig. 1,
Fig. 5 einen Querschnitt des Aufbaus der hinteren Ebene entlang der Linie 5-5 nach Fig. 4,
Fig. 6 einen Querschnitt des Aufbaus der hinteren Ebene entlang der Linie 6-6 nach Fig. 4,
Fig. 7 einen Querschnitt des Aufbaus der hinteren Ebene entlang der Linie 7-7 nach Fig. 4,
Fig. 8 einen Querschnitt des Aufbaus der hinteren Ebene des Kassettengerätes entlang der Linie 8-8 nach Fig. 4,
Fig. 9 einen Teil-Querschnitt des Aufbaus der hinteren Ebene des Kassettengerätes entlang der Linie 9-9 nach Fig. 4,
Fig. 10 einen Querschnitt des Kassettengerätes entlang der Linie 10-10 nach Fig. 8,
Fig. 11 eine Ansicht des Ventilschaftes und des Kolbenaufbaus gemäß der Erfindung,
Fig. 12 eine Detailansicht des Eckaufbaus gemäß der Erfindung in einem Teilschnitt,
Fig. 13 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Ventilaufbaus gemäß der Erfindung nach Fig. 1,
Fig. 14 eine teilweise Draufsicht der Rückwand der Aspirationskassette nach Fig. 1,
Fig. 15 einen Querschnitt entlang der Linie 15-15 nach Fig. 14,
Fig. 16 einen Querschnitt entlang der Linie 16-16 der Fig. 14,
Fig. 17 einen vergrößerten Detailquerschnitt entlang der Linie 17-17 nach Fig. 4,
Fig. 18 eine Detaildraufsicht des Ventilaufbaus gemäß der Erfindung nach Fig. 1,
Fig. 19 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung,
Fig. 20 einen Querschnitt entlang der Linie 20-20 nach Fig. 21,
Fig. 21 einen seitlichen Querschnitt entlang der Linie 21-21 nach Fig. 19,
Fig. 22 einen oberen Querschnitt entlang der Linie 22-22 nach Fig. 20,
Fig. 23 einen oberen Querschnitt entlang der Linie 23-23 nach Fig. 20,
Fig. 24 einen vergrößerten Querschnitt eines Auslaß-Aufbaus gemäß der Erfindung nach Fig. 19, der einen Auslaßbetrieb zeigt, und
Fig. 25 eine schematische Darstellung eines optionalen Hilfs-Fluidbehältersystems, das bei vorliegender Erfindung verwendet werden kann.
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Gerät zum Sammeln eines Ansaugfluids von einem Vakuum-Aspirations-Operationsinstruments oder einer Sonde. Es kann auf Wunsch auch die Zuführung eines Infusionsfluids zu einem Infusions-Operationsinstrument oder einer Sonde steuern. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß das Gerät eine Kassettenanordnung aufweist, die entfernbar mit der Arbeitsmaschine des Operationsinstrumentes durch einfache Steckverbindung verbindbar ist, wodurch sämtliche erforderlichen Verbindungen mit der Maschine hergestellt werden. Auch weist die Kassette alle Ventile auf, die notwendig sind, um die Funktionen der Vakuum-Aspiration oder des Infusionsfluids zu steuern, wodurch die mit den Röhrenleitungsverbindungen, den Quetschventilen und dgl. verbundenen Probleme des Standes der Technik beseitigt werden. Darüber hinaus zeigt die Erfindung eine extrem schnelle Ansprechzeit auf eine Änderung des Niveaus der Vakuumbeaufschlagung, während sie auch eine große Speicherkapazität für das Ansaugfluid und Gewebeteilchen vorsieht. Andere Merkmale der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung offensichtlich.
Ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 18 gezeigt und wird nachfolgend beschrieben. Gemäß den Fig. 1 bis 3 weist die Kassette 21 der vorliegenden Erfindung eine äußere Abschlußwand 22 auf, die in der Gestaltung im wesentlichen rechteckig ist, mit einem schmalen Rahmen 23, der sich um den Umfang der Wand 22 erstreckt. Eine innere Abschlußwand 24 ist parallel und beabstandet bezüglich der Wand 22 und weist eine leicht unregelmäßige rechteckige Ausbildung mit kleinerer Kontur auf. Eine Seitenwand 26 erstreckt sich fortlaufend zwischen den beiden Abschlußwänden und bestimmt mit diesen ein geschlossenes Volumen. Die Seitenwand und die Abschlußwände sind vorzugsweise aus geformtem polymerem Material gebildet und mit einem Klebemittel oder durch Ultraschallschweißen verbunden, so daß sie eine abgedichtete Einheit bilden. An dem unteren Abschnitt der Kassette weist der Rahmen 23 einen Abschnitt 28 auf, der anfragt, so daß er sich nahe der entgegengesetzten Ecken des niederen Randes 27 der Wand 22 von der äußeren Abschlußwand zu der inneren Abschlußwand erstreckt.
Gemäß den Fig. 4, 8 und 10 ist die Kassette 21 mit inneren Wänden versehen, die zusammen mit den äußeren Seitenwänden 26 ein Paar abgedichteter Behälter 30 und 31 bilden. Es ist wesentlich, daß der Behälter 30 kleines Volumen und der Behälter 31 deutlich größeres Volumen aufweisen. Ein System von Strömungskanälen und Ventilen, das durch einen Aufbau mit der Seitenwand 24 gebildet ist, verbindet selektiv die beiden Behälter. Desweiteren ist der kleinere Behälter 30 mit einer gesteuerten veränderbaren Vakuumquelle verbunden, und diese Vakuumquelle ist über den kleineren Behälter 30 mit einem Operationsinstrument oder einer Sonde verbunden, um Fluid und Gewebe davon in den kleineren Behälter abzusaugen. Es sei darauf hingewiesen, daß das kleine Volumen des Behälters 30 dem Vakuumniveau der mit ihm verbundenen Quelle dicht folgt, so daß die von dem Chirurgen geforderte Vakuum-Aspiration nahezu ohne merkliche Zeitverzögerung am das Operationswerkzeug geliefert wird. Weiterhin verbindet das System den größeren Behälter 31 mit einer festen Vakuumquelle und selektiv mit dem kleineren Behälter, so daß der kleinere Behälter geleert werden kann, wann immer er sich füllt oder wann immer der Betrieb des Operationsinstrument auch nur für einen Augenblick beendet wird.
Mit der Abschlußwand 24 ist eine innere Platte 32 verbunden, die parallel dazu angeordnet ist und im wesentlichen die gleiche äußere Kontur hat. Ein Dichtungselement 33 ist ebenfalls mit der gleichen äußeren Kontur versehen und unter Druck zwischen der Wand 24 und der Platte 32 gehalten. Die Dichtung 33 ist aus einem federnden trägen Material, wie z. B. Silikongummi oder dgl. geformt. Mehrere Ausrichtstifte 24 erstrecken sich von der inneren Platte 32 durch entsprechend angeordnete Löcher in der Dichtung, so daß sie in Reibsitz in Öffnungen der Abschlußwand 24 aufgenommen werden. Die Stifte 34 ermöglichen einen genauen Zusammenbau des Gerätes, und die Dichtung ergibt eine drucksichere Vakuumabdichtung. Außerdem weist die innere Platte 32 Strömungskanäle und Ventilkammern auf, die darin integral während des Formungsvorganges ausgebildet werden, so daß die Abschlußwand 24 zusammen mit der inneren Platte und der Dichtung alle erforderlichen Ventile und Strömungskanäle bildet.
Sich distal bzw. von der Abschlußwand 24 weg erstreckend ist ein Vakuumverbindungsnippel 36 vorgesehen, wie in Fig. 8 gezeigt. Der Nippel 36 ist derart angeordnet, daß er mit der Steuermaschine des Operationsinstruments in Wirkverbindung tritt, und ein Durchgang 37 führt von diesem durch die Abschlußwand 24 zu einer Filteröffnung 38. Eine hydrophobe Filtermembran 85 ist in der Öffnung 38 aufgenommen und an ihrem äußeren Rand zwischen der Abschlußwand 34 und der Dichtung 33 festgeklemmt. Von der Filterwand 38 führt ein Durchgang 39 in der inneren Platte 32 direkt zu dem abgedichteten Volumen des kleinen Behälters 30. Das Verbindungselement 36 nimmt das gesteuerte, variable Vakuum von dem Aspirationsgerät auf und überträgt dieses Vakuum direkt auf den kleineren Behälter 30.
Eine Öffnung 41 am unteren Ende des Behälters 30 erstreckt sich zu einem Strömungskanal 42, der in der Platte 32 ausgebildet ist, wie in den Fig. 4 und 8 gezeigt. Der Strömungskanal 42 erstreckt sich schräg in die Nähe einer Ventilkammer 43, die eine zylindrische Aushöhlung aufweist, die in der inneren Platte 32 ausgebildet ist. Der Kanal 42 erstreckt sich um den Umfang der Ventilkammer 43 um mehr als deren halben Umfang und verbindet sich mit einem eingelassenen Strömungsdurchgang 44, wie in Fig. 6 gezeigt. Der Durchgang 44 führt zu einer Öffnung 46, die sich axial in die Ventilkammer 43 erstreckt. Ein Strömungskanal 47 erstreckt sich in die innere Platte 32 und verbindet die Ventilkammer 43 und die zylindrische Kammer 56 tangential, wie in den Fig. 4 und 9 gezeigt.
Ein Ventilschaft-Betätigungsglied 51 erstreckt sich nach außen durch ein Loch in der Abschlußwand 24 und ist mit dem inneren Ende eines Kolbenkopfs 52 verbunden, wie ebenfalls in den Fig. 6 und 11 gezeigt. Das innere Ende des Kolbenkopfes hat einen angesenkten Abschnitt 53, so daß eine Kontur mit sanfter Oberfläche entsteht, die auf die Dichtung 33 drückt. Der Kopf 52 ist im Durchmesser kleiner als die Ventilkammer und der Schaft 51 ist axial zu diesem ausgerichtet. Es sei erwähnt, daß eine Inwärtsbewegung des Schaftes 51 den Kopf 52 derart bewegt, daß er die Dichtung 33 elastisch verformt, wodurch das Dichtungsmaterial veranlaßt wird, die Öffnung 46 zu sperren und eine Fluidströmung durch die Ventilkammer zu verhindern. Vergleiche auch Fig. 13. Die elastische Beschaffenheit des Dichtungsmaterial widersetzt sich der Einwärtsbewegung des Ventilschaftes und stellt sicher, daß das Ventil zu der normalen offenen Position vorgespannt ist, so daß die Fluidströmung gespeichert wird, wenn der Ventilschaft freigegeben wird. Der Ventilschaft wird durch einen Mechanismus der Arbeitsmaschine des Operationsinstruments betätigt, der nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist.
Der Strömungskanal 47 führt zu einer zylindrischen Kammer 56, die in ihrer Ausbildung der Ventilkammer 43 ähnlich ist. Ein weiterer Strömungskanal 47 erstreckt sich von der Kammer 56 aus und führt zu einer Versorgungs- bzw. Zuführröhre 58, die sich zur äußeren Abschlußwand 22 erstreckt (Fig. 8). Ein Rohrleitungsnippel 59 kann am äußeren Ende der Versorgungsröhre 58 angebracht werden, um eine Verbindung zu der Aspirationsröhre eines Operationsinstruments oder einer Sonde herzustellen. Die Strömungskanäle 47 und 57 treten in die Kammer 56 diametral entgegengesetzt ein.
Ein Ventilschaft 51 erstreckt sich durch die Abschlußwand 24 und wirkt als deren Gegenspieler 51, so daß der Dichtungsabschnitt, auf den er einwirkt, verformt und in die Kammer 56 gedrückt wird, wie in Fig. 9 gezeigt. Der Dichtungsabschnitt in der Kammer 56 sperrt jedoch nicht den Fluidstrom durch diese wegen der diametralen Beziehung der eintretenden Strömungskanäle. Vielmehr ist der Kolben 52 vorgesehen, eine Gegendruckwelle oder einen Rückfluß zu erzeugen, wann immer das auf das Operationsinstrument aufgebrachte Vakuum durch das Ventil 43 unterbunden wird.
Zusammenfassend ist die Funktion der bisher beschriebenen Teile also derart, daß das über das Verbindungselement 36 in dem Behälter 30 erzeugte gesteuerte veränderbare Vakuum über den Kanal 42, das Ventil 43, die Kammer 56, den Kanal 57 und die Versorgungsröhre 58 dem Aspirations-Operationsinstrument zugeführt wird. Wenn der Chirurg wünscht, die Schneidaktion des Instruments zu beenden, wird eine Hand- oder Fußsteuerung betätigt, um den Ventilschaft 51 zu aktivieren und das Ventil 43 zu schließen. Auf diese Weise wird jede weitere Vakuumbeaufschlagung des Gewebes in dem Operationsinstrument augenblicklich beendet. Jedoch kann in dem sich von dem Ventil 43 zu dem Operationsinstrument erstreckenden Fluidkanal ein Vakuumzustand erhalten bleiben. Dieses Restvakuum kann derart wirken, daß es Gewebe in dem Schneideinstrument zurückhält; wenn der Chirurg das Instrument von dem Operationsort zurückzieht, kann das Gewebe zerrissen oder beschädigt werden. Diese Wirkung kann besonders ernsthaft bei feinen Augenoperationen und dgl. sein.
Folglich ist die Rückflußbetätigung der Kammer 56 ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung zum Verhindern einer solchen zufälligen Beschädigung. Wann immer das Ventil 43 geschlossen wird, um die Vakuumaspiration zu beenden, wird der Ventilschaft 51 betätigt, so daß die Dichtung 33 in die Kammer 56 getrieben wird, wodurch ein kleiner Betrag des Fluids in der Kammer in den Fluidströmungspfad von dem Operationsinstrument zu dem Ventil 43 verlagert wird. Das Ergebnis ist, daß das Restvakuum verringert wird und jegliches in dem Schneideinstrument zugehaltenes Gewebe freigegeben wird.
Das distale bzw. entfernte Ende des gebogenen Abschnitts des Strömungskanals 43 ist auch durch einen kurzen Kanalabschnitt 61 mit einer Ventilkammer 62 verbunden. Die Ventilkammer 62 ist ähnlich ausgebildet wie die Ventilkammer 43, und ein Ventilschaftbetätigungsglied 51 ist in Längsrichtung bewegbar in der Abschlußwand 24 gehalten und derart angeordnet, daß er wie sein vorstehend beschriebener Gegenspieler 51 wirkt. Die axial versetzte Öffnung 63 der Kammer 62 ist mit einem eingelassenen Strömungskanal 64 verbunden und von da an mit einem Strömungskanal 66, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Der Strömungskanal 66 endet in einer Öffnung 67, die in den großen Behälter 31 mündet. Auf diese Weise wird ein Fluidströmungspfad von dem kleinen Behälter zu dem großen Behälter durch die Kanäle 42 und 61, die Ventilkammer 62, die Kanäle 64 und 66 und die Öffnung 67 gebildet, wobei das Ventil 62 dazwischen gesetzt ist, um den Strömungspfad zu sperren.
Auch erstreckt sich von der Abschlußwand 24 ein weiterer Vakuumverbindungsnippel 68. Wie das Verbindungselement 36 ist das Verbindungselement 68 derart angeordnet, daß es mit einer Öffnung einer Operationsmaschine verbunden ist, und es ist mit einem im wesentlichen konstanten Vakuum durch die Maschine beaufschlagt. Das Verbindungselement 68 ist über einen Durchgang 69 mit einer Filtervertiefung bzw. Filtersenke 71 verbunden, die ebenfalls mit einer hydrophoben Membran 85 abgedeckt ist, und von da aus über einen Strömungskanal 72 mit einer Öffnung 73 in dem großen Behälter 31 (Fig. 4 und 7). Auf diese Art wird das an dem Verbindungselement 68 erzeugte konstante Vakuum direkt an den großen Behälter 31 weitergegeben. Es sei angemerkt, daß der Behälter 31 eine Scheidewand bzw. ein Septum 74 aufweist, das die Vakuumöffnung 73 und die Fluideinlaßöffnung 67 trennt, so daß kein Fluid unachtsamerweise in die Öffnung 43 eintritt. Auch ermöglicht die hydrophobe Membran eine Gasströmung in die Operationsmaschine, aber sie verhindert die Aspiration jeglicher Flüssigkeit in die Operationsmaschine.
Zusammenfassend arbeitet die Kassette des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung derart, daß der gesteuerte, veränderbare Vakuumpegel der Operationsmaschine an dem Verbindungselement 36 erzeugt und direkt zu dem kleinen Volumen des Behälters 30 weitergegeben wird. Um eine Vakuumaspiration für ein an dem Nippel 59 angeschlossenes Operationsinstrument zu bewirken, ist das Ventil 43 offen, so daß eine Vakuumverbindung von dem kleineren Behälter durch den Strömungskanal 42, das Ventil 43, die Kanäle 47 und 57 mit der an das Instrument angeschlossenen Versorgungsröhre ermöglicht wird. Gleichzeitig ist das Ventil 62 geschlossen, so daß der große und der kleine Behälter isoliert sind.
Wann immer der Chirurg wünscht, die Vakuumaspirationswirkung abzukürzen, auch augenblicklich, betätigt die Aufsichtsperson des Chirurgen die Maschine, so daß das Ventil 43 geschlossen wird, wodurch der Aspirationsströmungspfad zu dem Operationsinstrument unterbrochen wird. Gleichzeitig wird der Ventilschaft 51 betätigt, wodurch Fluid in den Aspirationskanal verlagert, und das darin vorhandene Restvakuum verringert wird, wodurch jegliches in das Operationsschneideinstrument gezogenes Gewebe freigegeben wird. Ferner wird gleichzeitig das Ventil 62 geöffnet, wodurch die beiden Behälter über die Kanäle 42 und 47, das Ventil 62 und den Kanal 66 verbunden werden. Der an dem Verbindungselement 68 konstant erzeugte Vakuumpegel bewirkt, daß jegliches Fluid oberhalb der Öffnung 41 des kleinen Behälters schnell in den großen Behälter über den gerade beschriebenen offenen Strömungskanal gezogen wird, so daß der kleine Behälter gelehrt wird.
Der kleine Behälter weist auch ein Paar Elektroden 76 auf, die sich in den oberen Abschnitt des kleinen Behälters erstrecken und mit einem Schaltkreis in der Operationsmaschine verbunden sind, der feststellt, wenn ein Fluid die beiden Elektroden umgibt. Wann immer ein Fluid die beiden Elektroden 76 überbrückt, setzt die Maschine das Operationsinstrument zeitweise außer Betrieb, schließt das Ventil 43, betätigt die Rückflußeinrichtung 56 und öffnet das Ventil 62, so daß der kleine Behälter entleert wird. Dieser Vorgang erfordert eine sehr kurze Zeit zu seiner Beendigung und stellt sicher, daß sich der kleine Behälter nicht auf den Pegel der Öffnung 39 füllt, wodurch eine Fluidaspiration in die Operationsmaschine verhindert wird.
Hinsichtlich Fig. 17 ist anzumerken, daß alle hier beschriebenen Merkmale des Strömungskanals und der Ventilkammer eine erhabene Lippe 79 aufweisen, die sich fortlaufend von der inneren Platte 32 erstreckt und auf die Dichtung 33 drückt. Die Lippe bewirkt eine vakuumdichte Abdichtung mit der Dichtung und ist in einer Einheit mit der Platte 32 geformt.
Die Kassette 21 weist auch einen Führungszapfen 81 auf, der sich nach außen von der Abschlußwand 24 erstreckt, wie in den Fig. 1 bis 3 und 15 bis 16 gezeigt. Der Führungszapfen 81 ist derart angeordnet, daß er von einem komplementären Teil der Operationsmaschine aufgenommen wird und ist vorgesehen, um eine Führung und Sicherung für die Wirkverbindung der Verbindungselement 36 und 68 mit der Maschine herzustellen. Der Zapfen 81 weist einen Sperrschlitz 82 auf, der nahe von dessen Ende beabstandet und derart ausgebildet ist, daß er durch einen Haltemechanismus der Operationsmaschine in Eingriff gebracht wird, um die Kassette an der Maschine in der Arbeitsposition anzubringen.
Die Kassette der vorliegenden Erfindung kann leicht durch die Techniken des Kunststofformens hergestellt und preiswert gefertigt werden. Somit ist die Kassette geeignet für den Einzelgebrauch und danach entfernbar. Ein gestecktes Anschlußteil 84, das sich durch die Außenwand 22 zu dem großen Behälter 31 erstreckt, ist vorgesehen, so daß das angesaugte Fluid und die Gewebeteile für eine pathologische Analyse und dgl. entfernt werden können.
Obwohl die schlauchlose Vakuum-Aspirationssammelkassette der vorliegenden Erfindung vorstehend in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, bei dem ein Paar Behälter benutzt werden, ist es für den Fachmann ersichtlich, daß die Einrichtung für den Strömungsdurchgang, die Ventileinrichtung, die Ventilbetätigungsvorrichtung und andere wichtige Merkmale vorliegender Erfindung für die Verwendung in Kassetten anpaßbar sind, die entweder einen einzigen Behälter oder mehr als zwei Behälter benutzen.
Für den Fachmann ist es auch ersichtlich, daß die Einrichtung für den Strömungsdurchgang, die Ventileinrichtung, die Ventilbetätigungsvorrichtung und andere wichtige Merkmale der vorliegenden Erfindung anpaßbar sind für die Anwendung in Kassetten für die selektive Steuerung von Fluiden, zusätzlich zu unter Vakuum befindlicher Luft, die bei chirurgischen Verfahren verwendet werden. Solche Beispiele beinhalten Infusionsfluid und Druckluft, sind aber nicht darauf beschränkt.
Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist daher in den Fig. 19 bis 24 gezeigt und wird nachfolgend beschrieben.
Unter Bezug auf die Fig. 19 bis 21 weist das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung eine Kassette 100 auf, die im wesentlichen ähnlich in der Gestaltung und der Arbeitsweise ist wie die Kassette 21 der Fig. 1 bis 18. Ein Führungszapfen 102 (s. Fig. 22 und 23) verbindet die Kassette 100 mit der Operationsmaschine, wie der Führungszapfen 81 des ersten Ausführungsbeispiels.
Die Kassette 100 kann wie die Kassette 21 an die Röhrenleitungsführung angeschlossen werden, die sich zu einem Operationsaspirationswerkzeug erstreckt und ist auch mit einer Aspirationsquelle in einer Operationsmaschine verbindbar. Eine Einrichtung für den Strömungsdurchgang, eine Ventileinrichtung und eine Ventilbetätigungsvorrichtung, die im wesentlichen gleich sind wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, erlauben die Steuerung der Aspirationsrichtung zum Aspirationswerkzeug, die Steuerung und die Richtung des Aspirationsfluids und die Abgabe an einen Sammelbehälter 108, der in der Kassette 100 angeordnet ist. Die Kassette 100 weist das zusätzliche wahlfreie Merkmal auf, eine selektive Steuerung des Infusionsfluids zwischen einer Infusionsfluidquelle und einer Führungsleitung zu einem Infusionsfluidoperationswerkzeug zu erlauben.
Die Kassette 100 weist einen Infusionsfluideinlaß 104 und einen Infusionsfluidauslaß 106 auf, die mit einer Infusionsfluidquelle bzw. einem Werkzeug verbindbar sind. Eine Vorrichtung für den Strömungsdurchgang, eine Ventilvorrichtung, eine Ventilbetätigungseinrichtung, die im wesentlichen ähnlich den im Zusammenhang mit dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigten und beschriebenen sind, werden verwendet, um das Infusionsfluid zu dem Infusionsfluidoperationswerkzeug zu steuern.
Die Elemente und die Arbeitsweise der Kassette 100 sind im wesentlichen so wie anhand des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben, so daß Bezug auf diese Beschreibung genommen wird und hier keine Wiederholung erfolgt.
Die Hauptunterschiede zwischen der Kassette 100 und der Kassette 21 werden wie folgt zusammengefaßt. Wie in Fig. 20 gezeigt, ist in dem Kassettengehäuse 110 ein einzelner Fluidsammelbehälter 108 angeordnet. Ein erster Wandabschnitt 112 des Kassettengehäuses 110 erstreckt sich über den Behälter 108. Wie am deutlichsten in Fig. 20 gezeigt, sind eine Anzahl Fluidströmungskanäle in der der Maschine zugekehrten Oberfläche 114 des Wandabschnittes 112 ausgebildet. Ein erster Strömungskanal 116 verbindet die kreisförmige Filtervertiefung 118 mit der Öffnung bzw. dem Anschluß 120. Die Öffnung 120 wiederum steht in Verbindung mit der Bohrung 122, die wiederum in Verbindung mit dem Inneren des Behälters 108 steht. Wie in Fig. 21 gezeigt, steht ein Verbindungsnippel 124 in Fluidverbindung mit der ringförmigen Filtervertiefung 118, die eine hydrophobe Filtermembran 126 enthält. Der Nippel 124 stellt automatisch eine Verbindung mit der Aspirationsquelle der Maschine her, wenn die Kassette 100 mit der Maschine verbunden und in dieser festgelegt wird. Somit erzeugen der erste Strömungskanal 116, die Öffnung 120 und die Bohrung 122 in Verbindung mit der Filtervertiefung 118 und der Öffnung 128 mit dem zugehörigen Verbindungsnippel 124 ein Aspirationsvakuum am Behälter 108.
Ein zweiter Strömungskanal 130 in dem ersten Wandabschnitt 112 erstreckt sich zwischen der segmentierten Vertiefung 132 und der Ventilkammer 134, die die Öffnung 136 umgibt. Die Öffnung 136 wiederum steht in Fluidverbindung mit der Bohrung 138, die eine Verbindung für das Fluid mit dem Behälter 108 bildet. Die segmentierte Vertiefung 132 steht in Fluidverbindung mit der Öffnung 140, zu der ein Aspirationswerkzeugnippel 142 gehört. Der Fluidpfad durch die segmentierte Vertiefung 132, den zweiten Strömungskanal 130 und die Bohrung 138 ergibt einen Pfad für das Fluid und die Teilchen, die von dem Operationswerkzeug in den Sammelbehälter 108 gesaugt werden. Die Ventilkammer 134 arbeitet mit einem Dichtungselement 172 und einem Ventilschaft 176 zusammen in der gleichen Weise, wie vorstehend in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, und ermöglicht das Schließen und Öffnen des Fluidpfades.
Ein dritter Kanal 148 und ein vierter Kanal 150 sind in dem ersten Wandabschnitt 112 ausgebildet. Der dritte Kanal 148 steht an einem Ende mit der Öffnung 152 in Verbindung, der wiederum mit dem Eingangsnippel 154 des Infusionsfluids in Verbindung steht. Das andere Ende des dritten Strömungskanals 148 steht mit dem eingelassenen Strömungskanal 156 in Verbindung, der wiederum mit der Öffnung 158 in der Mitte der Ventilkammer 160 in Verbindung steht. Der vierte Strömungskanal 150 steht an einem Ende mit der Öffnung 162 in Verbindung, die wiederum mit dem Auslaßnippel 164 des Infusionsfluids in Verbindung steht. Das andere Ende des vierten Strömungskanals 150 steht direkt in Verbindung mit der Ventilkammer 160. Die Ventilkammer 160 arbeitet, wie die Ventilkammer 134 und die in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriebenen, mit der Dichtung 172 und dem Ventilschaft 176 zusammen, so daß die Öffnung 158 selektiv gesperrt und der Fluidstrom zwischen dem dritten und dem vierten Kanal 148 und 150 unterbrochen wird. Auf diese Weise kann die Operationsmaschine auch das Infusionsfluid zu einem Infusionsfluidwerkzeug steuern.
Der Aspirationswerkzeugnippel 142, der Infusionsfluideingangsnippel 150 und der Infusionsfluidauslaßnippel 164 erstrecken sich von der Oberfläche 168 des Wandabschnittes 112, der von der Operationsmaschine wegzeigt. Sie erstrecken sich durch geeignete Vorrichtungen in eine Verteilerkappe 170, die sich zu dem und über den ersten Wandabschnitt 112 erstreckt. Schläuche oder Führungsleitungen sind in geeigneter Weise mit den Nippeln nach Wunsch verbunden. Die Fig. 21 bis 23 zeigen, wie die Dichtungsmembran 172 scheibenartig über die Vertiefungen der Strömungskanäle und die Ventilkammern in dem ersten Wandabschnitt 112 mittels einer Rückplatte 174 aufgelegt ist. Die Rückplatte 174 kann an dem ersten Wandabschnitt 112 in ähnlicher Weise festgelegt werden, wie die in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriebene.
Auch ist ersichtlich, daß das zweite Ausführungsbeispiel ein Entlüftungs- und Absperrventil aufweist, um die Aspirationsleitung von dem Operationsaspirationswerkzeug zur Atmosphäre zu entlüften. Das Absperrventil und die Entlüftung können unter Bezugnahme auf die Fig. 20, 23 und 24 beschrieben werden. Ein Entlüftungsnippel 144 umgibt eine Öffnung 140 und erstreckt sich nach außen von der Rückplatte 174. Der Entlüftungsnippel 144 stellt eine Verbindung mit dem Entlüftungsventil in der Maschine her, wenn die Kassette 100 in der Maschine festgelegt ist. Das Entlüftungsventil ist mit der Atmosphäre verbunden, durch die Maschine gesteuert und arbeitet in bekannter Art und Weise.
Die Öffnung 140 hat eine sie umgebende erhabene Lippe 178, die wiederum von einer Vertiefung 180 umgeben ist. Wie aus den Fig. 23 und 24 ersichtlich, sind die Öffnung 140, die Lippe 178 und die Vertiefung 180 mit der segmentierten Vertiefung 132 in dem ersten Wandabschnitt 112 ausgerichtet, jedoch von ihr durch die Dichtung 172 getrennt. Obwohl in der Dichtung 172 kleine Öffnungen vorhanden sind, können ein Fluid und Teilchen, die durch den Aspirationsnippel 142 in den zweiten Strömungskanal 130 wandern und weiter zu dem Behälter 108, nicht in den Nippel 144 eintreten, weil dann, wenn das Entlüftungsventil der Maschine geschlossen ist, die Dichtung 142 in ihrem normalen Zustand eine Abdeckung und eine Abdichtung über der erhabenen Lippe 178 rund um die Öffnung 140 bildet. Die Anordnung der vier kleinen Öffnungen 146 ist aus Fig. 20 ersichtlich. Es sei auch darauf hingewiesen, daß Speichenelemente 182, die sich von dem ersten Wandabschnitt 112 in die segmentierte Vertiefung 132 erstrecken, verhindern, daß die Dichtung 172 den Strömungspfad durch den Nippel 142 des Aspirationswerkzeugs sperrt.
Fig. 24 zeigt, daß dann, wenn die Aspiration zu dem Aspirationswerkzeug unterbrochen ist und das Entlüftungsventil in der Maschine geöffnet ist, der atmosphärische Druck bewirkt, daß die Dichtung 172 sich von der Lippe 178 wegbewegt und die Aspirationsleitung zur Atmosphäre durch die kleinen Öffnungen 146 entlüftet wird. Dies unterstützt die Verminderung des Restvakuums in der Aspirationsleitung.
Die Fig. 25 zeigt eine weitere Modifikation, die bei den erfindungsgemäßen Kassetten vorgenommen werden kann, um einen Hilfsspeicher für in den Sammelbehälter gesaugtes Fluid oder Teilchen vorzusehen, wie der Behälter 31 des ersten beschriebenen Ausführungsbeispiels oder der Behälter 108 des zweiten beschriebenen Ausführungsbeispiels. Fig. 25 zeigt eine Kassette 200 gemäß vorliegender Erfindung mit einem Fluidbehälter 202, der darin angeordnet ist. Eine Öffnung 204 steht in Fluidverbindung mit dem Inneren des Behälters 202. Vorzugsweise ist die Öffnung 204 wenigstens 1,27 cm (1/2'') unter dem oberen Ende des Behälters 202 angeordnet. Ein Stecker 206 ist abdichtend in der Öffnung 204 angeordnet, hat aber ebenfalls eine Öffnung 208, in welcher eine Röhre 210 abdichtend angebracht ist. Das gegenüberliegende Ende der Röhre 210 ist in Fluidverbindung mit einem abgedichteten Hilfsbehältnis bzw. Beutel 212 gebracht. Ein Absperrventil 214 ist an der Leitung 210 angebracht. Das Absperrventil 214 ermöglicht es, daß das Fluid und Teilchen von dem Behälter 202 in den Beutel 212 entleert werden, wenn der Pegel des Fluids und der Teilchen in dem Behälter 202 die Öffnung 208 in dem Stecker 206 erreicht. Eine solche Entleerung erfolgt durch die Schwerkraft. Das Absperrventil 214 verhindert jedoch den Durchgang von Fluidteilchen oder Luft von dem Beutel 212 zurück zu dem Behälter 202, wenn der Behälter 202 unter Vakuum steht.
Solche Absperrventile sind dem Durchschnittsfachmann bekannt und können verschiedene Ausgestaltungen annehmen, wobei von den vorstehend beschriebenen Gegenständen Gebrauch gemacht ist. Ein Beispiel ist ein Membranabsperrventil, das eine Fluidströmung in eine Richtung zuläßt aber in der anderen Richtung verhindert. Ein weiteres Beispiel ist ein "Entenschnabel"-Absperrventil. Andere Arten können verwendet werden, wie es beim Stand der Technik bekannt ist.
Das vorstehend beschriebene Hilfsspeichersystem ist insbesondere nützlich bei ophthalmischen Phaco-Emulgierungsverfahren, aber es ist auch anwendbar bei den meisten, wenn nicht bei allen, ophthalmischen Verfahren.
Es sei festgehalten, daß die vorliegende Erfindung viele Ausführungsformen annehmen kann. Der Umfang der Erfindung ist durch die angefügten Ansprüche bestimmt, und die dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen deren Umfang nicht beschränken.

Claims

1. Schnellansprechendes Vakuum-Aspirationssystem zur Anwendung mit einer Aspirationsquelle und einem Operations-Aspirationsinstrument mit einem entfernbaren Kassettengehäuse (21 oder 110), das einen Wandabschnitt (32 oder 112) mit einer ersten Oberfläche (32 oder 114), die beim Gebrauch zu der Aspirationsquelle gerichtet ist, zumindest einem in dem Kassettengehäuse (21 oder 110) angebrachten abgedichteten Sammelbehälter (30,31 oder 108), einem oder mehreren in der ersten Oberfläche (32 oder 114) des Wandabschnittes (32 oder 112) des Kassettengehäuses (21 oder 110) ausgebildeten Kanälen (47,57,42,44,116 oder 130) zum Verbinden des Behälters (30,31 oder 108) mit der Vakuumquelle und dem Aspirationswerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß eine federnde Dichtung (33 oder 172) an der ersten Oberfläche (32 oder 114) des Wandabschnitts (32 oder 112) anliegt und die Fluidkanäle (47,57,42,44,116 oder 130) abdeckt, eine dem Kassettengehäuse (21 oder 110) zugeordnete Halteplatte (24 oder 174), mit der die Dichtung (33 oder 172) schichtartig auf den Wandabschnitt (32 oder 112) und einem oder mehreren Ventilsitzen (43,46,134 oder 136) aufgebracht ist, die entlang der Strömungskanäle (47,57,42,44,116 oder 130) angeordnet sind und die so ausgebildet sind, daß sie eine Ventilbetätigungsvorrichtung (51,52 oder 176) durch die Halteplatte (24 oder 174) aufnehmen, wodurch ein Abschnitt der Dichtung (33 oder 172) in den Ventilsitz (43,46,134 oder 136) gedrückt ist und jeglicher Fluidstrom in den Strömungskanälen (47,57,42,44,116 oder 130) gesperrt ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kassettengehäuse ein Paar in dem Kassettengehäuse (21) ausgebildete abgedichtete Behälter (30 und 31) aufweist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer (31) des Paares der Behälter (30 und 31) wesentlich größeres Volumen als der andere hat.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (33 oder 172) zum federnden Vorspannen der Ventilbetätigungsvorrichtung (51,52 oder 176) in einer Position, in der der Fluidstrom in den Fluidkanal (47,57,42,44,130 oder 116) nicht gesperrt ist, elastisch verformbar ist.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückflußdruck-Erzeuger (51,52,33,56 oder 144, 172,178,180,182) in dem Kassettengehäuse (21 oder 110) gebildet ist, der so ausgelegt ist, daß er zumindest in einem Abschnitt eines Strömungskanals (47,57,42,44,130 oder 116) einen positiven Druckpuls erzeugt.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflex-Druckerzeuger (51',52',33,56) eine in dem Kassettengehäuse (21) ausgebildeten abgedichtete Kammer (56) aufweist sowie einen sich zur abgedichteten Kammer (56) erstreckenden Einlaß und Auslaß (57 und 47) aufweist.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandabschnitt (32 oder 112) derart angeordnet ist, daß er an die Aspirationsquelle angeordnet und daß ein Schnappelement (81) zum selektiven Verbinden des Wandabschnittes (32 oder 112) mit der Aspirationsquelle vorhanden ist.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung (68,69,71,72,73) zum Verbinden eines der Behälter (31) mit einer konstanten Vakuumquelle aufweist.

9. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung zum Verbinden eines der Behälter (30) mit einer gesteuerten und variablen Vakuumquelle aufweist.