KR20220010739A - 일체형 흡인 펌프를 갖는 안과 절단 기구 - Google Patents
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Abstract
눈에서 안과 시술을 수행하기 위한 디바이스는 핸드헬드 부분; 핸드헬드 부분의 원위 단부 영역으로부터 연장되는 세장형 부재; 및 핸드헬드 부분 내의 흡인 펌프를 포함한다. 세장형 부재는 루멘 및 세장형 부재의 원위 단부 영역 근방의 개구를 포함한다. 흡인 펌프는 세장형 부재의 개구와 유체 연통한다. 흡인 펌프는 길이방향 축을 따라 연장되고 복수의 로브형 캠을 갖는 캠샤프트; 길이방향 축에 평행하게 연장되는 배관; 및 캠샤프트의 캠에 의해 구동되어 길이방향 축에 직교하는 평면에서 이동하여 배관을 순차적으로 압축하는 복수의 캠 팔로워를 포함한다. 관련 디바이스, 시스템, 방법이 제공된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 5월 17일자로 출원된 동시 계류 중인 미국 가특허 출원 제62/849,302호, 2019년 6월 28일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/868,688호, 및 2019년 7월 11일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/872,898호에 대해 35 U.S.C. §119(e)에 따른 우선권의 이익을 주장한다. 가출원의 개시내용은 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 기술은 전반적으로 안과 미세 수술 도구 및 시스템, 특히 상호 교환 가능한 방식으로 상이한 일회용 작업 부분과 작동식으로 결합되도록 구성된 재사용 가능한 내구성 구동 부분을 갖는 안과 절단 도구에 관한 것이다.
특정 유형의 종래의 안과 수술은 수정체 조직 및 안구내 렌즈 또는 유리체와 같은 안구내 물체를 분해하여 눈으로부터 추출할 수 있게 해야 한다. 예를 들어, 백내장 수술을 위한 렌즈 추출은 미국에서만 연간 300만 초과의 건이 수행되는 가장 일반적인 수술 절차 중 하나이다. 백내장 수술 중, 수정체 추출에 일반적으로 사용되는 방법은 초음파 에너지를 사용하여 렌즈를 유화시키고 흡인을 사용하여 렌즈 유화물을 눈으로부터 제거하는 수정체 유화(phacoemulsification)이다. 렌즈 단편화 및 추출의 다른 방법은 렌즈를 내부 이식(ab interno) 접근 방식으로 각막 절개부를 통해 추출되기에 충분히 작은 피스로 단편화하는 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 중요하다.
통상적인 수정체 유화 시스템은 핸드피스, 흡인, 및 관주의 전자 기기의 제어를 제공하는 수정체 유화 핸드피스와 작동 통신하는 콘솔을 포함한다. 통상적인 수정체 유화 시술 중에, 파코 팁(phaco tip)은 각막의 작은 절개부를 통해 눈의 전방 세그먼트로 삽입된다. 파코 팁은 진동하는 파코 상단이 렌즈를 유화시키도록 눈의 렌즈와 접촉한다. 그 후, 유화물은 파코 팁의 루멘을 통해 흡인된다.
원격 진공 소스를 사용하는 종래의 파코 디바이스 및 기타 디바이스와 관련된 문제는 흡입 라인이 매우 길고 유연하여 유체 시스템 컴플라이언스(compliance)의 원인이 된다는 것이다. 수정체 유화 기계는 원격 펌프, 통상적으로 연동 펌프, 벤츄리 펌프 또는 이들 둘의 조합을 통합하여 시술 중에 유체 관리를 제공한다. 연동 펌프는 플레이트 또는 롤러 사이의 배관 세그먼트를 순차적으로 압축하여 일정량의 유체 또는 조직을 수술 부위로부터 멀리 이동시키는 기능을 한다. 플레이트 또는 롤러는 언제든지 적어도 하나가 배관을 폐색하도록 배열된다. 배관에서 일시적인 압력 증가가 발생된다. 연동 펌프는 롤러가 튜브를 압축할 때 약간의 유동 변동을 유발할 수 있다. 난류는 바람직하지 않은 움직임인 후낭 바운스와 홍채 플러터를 유발할 수 있다. 압축 가능 물질을 함유하는 길고 유연한 흡입 라인은 흡입이 턴온되고 오프될 때 팁의 응답 시간에 영향을 준다. 이들 원격 펌프는 폐색 후 서지를 받는다.
백내장 수술의 맥락에서, 유리체 절제술은 렌즈 제거 중에 합병증이 발생할 때 사용된다. 예를 들어, 수정체 유화술은 렌즈 후낭(posterior lens capsule)을 관통하여 유리체가 전방 세그먼트로 의도하지 않게 탈출하게 할 위험이 있다. 유리체 절제술은 본질적으로 백내장 수술 중에 수행되는 구조 시술이다. 전방 유리체 절제술의 목표는 전방 챔버로부터 유리체를 제거하고, 진입 절개부로부터 유리체를 제거하며, IOL이 배치될 수 있게 하는 것이다.
유리체는 그 반고체 구조로 인해 특성화하기 어려운 예측할 수 없는 유동 거동을 가지고 있다. 유리체는 대부분이 물로 구성되어 있지만 콜라겐 섬유와 히알루론산도 있다. 유리체는 프로브를 통과하기 전에 절단이 필요하다. 잘게 절단된 유리체는 온전한 겔과 같은 유리체보다 점도가 낮다. 유리체의 흡인 및 제거를 개선하기 위해서는 작은 바이트 크기의 피스가 바람직하다. 대부분의 상업적으로 이용 가능한 전방 유리체는 동축 관주 및 유리체 절단을 위해 설계된다. 국소 난류 및 수화로 인한 유리체 체적 팽창은 동축 관주 및 절단 시스템에서 문제가 될 수 있다. 관주는 또한 관주로부터 유리체를 분리하는 양손 접근법으로 수행할 수 있다. 유리체는 통상적으로 윤부 절개부(limbal incision)를 통해 삽입되지만, 유리체는 또한 미세 유리체 망막 블레이드를 사용하여 평면부(pars plana)을 통해 윤부 후방 3 mm에 형성된 찌름 절개부를 통해 삽입될 수도 있다. 유리체 제거를 시작하기 전에 낮은 수준의 절단(분당 300회 절단(cpm)) 및 흡인을 사용하여 렌즈 단편을 제거할 수 있다. 유리체 제거의 경우, 절단 속도는 높게(500-600 cpm) 설정되고 흡인은 낮음에서 중간이다. 유리체 제거를 위한 높은 절단 속도는 유리체가 커터로 지속적으로 유동하게 한다. 유리체는 흡인 포트가 위로 각막을 향한 상태에서 낭 바로 아래의 피막 파열을 통해 배치된다. 유리체는 낭 바로 후방 수준까지 제거된다.
제1 양태에 따르면, 눈에서 안과 시술을 수행하기 위한 디바이스가 개시된다. 디바이스는 핸드헬드 부분 및 핸드헬드 부분의 원위 단부 영역으로부터 연장되는 세장형 부재를 포함한다. 세장형 부재는 루멘 및 세장형 부재의 원위 단부 영역 근방의 개구를 포함한다. 디바이스는 세장형 부재의 개구와 유체 연통하는 핸드헬드 부분 내에 흡인 펌프를 포함한다. 흡인 펌프는 길이방향 축을 따라 연장되고 복수의 로브형 캠을 갖는 캠샤프트; 길이방향 축에 평행하게 연장되는 배관; 및 캠샤프트의 캠에 의해 구동되어 길이방향 축에 직교하는 평면에서 이동하여 배관을 순차적으로 압축하는 복수의 캠 팔로워를 포함한다.
배관은 캠샤프트의 양쪽에 위치 설정된 한 쌍의 주변 튜브로 분할되는 근위 유로를 포함할 수 있으며, 한 쌍의 주변 튜브는 펌핑 매니폴드의 원위측에 결합되어 세장형 부재의 루멘과 유체 연통하는 원위 유로를 형성한다. 한 쌍의 주변 튜브를 순차적으로 압축하는 복수의 캠 팔로워는 실질적으로 비박동 흡인을 생성할 수 있다. 실질적으로 비박동 흡인은 약 3 cc/분 미만일 수 있다. 실질적으로 비박동 흡인은 3 cc/분 내지 약 10 cc/분일 수 있다. 실질적으로 비박동 흡인은 10 cc/분 초과 내지 최대 약 25 cc/분일 수 있다.
세장형 부재는 핸드헬드 부분에 대해 왕복 운동으로 이동 가능할 수 있다. 세장형 부재는 렌즈 단편화, 렌즈 유화, 또는 전방 유리체 절제술을 위해 구성될 수 있다. 세장형 부재는 약 1.25 mm의 최대 단면 직경을 가질 수 있다. 세장형 부재는 약 3 mm 이하인 최대 단면 직경을 가질 수 있다. 세장형 부재는 20 게이지 내지 27 게이지인 유리체 절제 프로브일 수 있다. 세장형 부재는 핸드헬드 부분의 내부 내에 고정 결합된 외부 튜브 내에서 왕복 활주하도록 구성될 수 있다. 세장형 부재의 원위 팁은 절단 에지를 형성할 수 있다. 외부 튜브는 측벽을 통한 개구를 포함할 수 있다. 세장형 부재는 외부 튜브와 협력하여 2개의 절단부를 생성하도록 구성된 원위 단부 영역 근방의 측면 개구를 더 포함할 수 있다. 세장형 부재는 흡인 펌프와 유체 연통하는 진공 매니폴드의 챔버 내에 위치 설정된 근위 개구를 포함할 수 있다.
세장형 부재는 분당 300회 절단으로 진동하도록 구성될 수 있다. 세장형 부재는 분당 500-600회 절단으로 진동하도록 구성될 수 있다. 세장형 부재는 분당 최대 약 5000회 절단까지 진동하도록 구성될 수 있다. 세장형 부재는 최대 분당 최대 약 7500회 절단까지 진동하도록 구성될 수 있다. 디바이스는 유리체 절제술을 위해 구성된 세장형 부재의 출력을 달성하기 위해 펌프로부터의 입력을 증폭하도록 구성된 기어박스를 더 포함할 수 있다. 기어박스는 유성 기어박스일 수 있다. 디바이스는 캠샤프트와 작동식으로 결합하도록 구성된 구동 메커니즘을 더 포함할 수 있다. 구동 메커니즘은 캠샤프트를 회전시키도록 구성된다. 디바이스는 구동 메커니즘으로부터의 입력을 램프 업시키기 위한 기어링을 더 포함할 수 있다. 흡인 펌프의 캠샤프트는 약 15 cc/분 내지 30 cc/분의 흡인 가능성을 전달하기 위해 고정된 속도로 회전할 수 있다. 구동 메커니즘으로부터의 입력은 약 140 RPM일 수 있고 기어링은 적어도 약 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 최대 약 30:1인 비율을 가질 수 있다. 캠샤프트를 회전시키도록 구성된 구동 메커니즘은 또한 세장형 부재의 진동을 구동할 수 있다. 캠샤프트는 세장형 부재의 왕복 선형 운동으로 캠샤프트의 회전 운동을 변환하도록 구성된 커터 조립체와 작동식으로 인터페이싱할 수 있다. 커터 조립체는 램프 캠(ramp cam) 및 커터 복귀 스프링을 포함할 수 있다. 세장형 부재의 근위 운동은 램프 캠의 함수일 수 있고 세장형 부재의 원위 운동은 커터 복귀 스프링의 함수일 수 있다.
커터 조립체는 병진 자석 디스크 및 회전 자석 디스크를 포함할 수 있다. 병진 자석 디스크는 하나 이상의 자석을 포함할 수 있고 회전 자석 디스크는 하나 이상의 자석을 포함할 수 있다. 회전 자석 디스크 및 병진 자석 디스크의 하나 이상의 자석은 회전 자석 디스크의 하나 이상의 자석이 병진 자석 디스크의 하나 이상의 자석과 정렬하고 정렬 해제하도록 회전함에 따라 국소 자기장을 생성할 수 있다. 병진 자석 디스크는 커터 스플라인에 결합될 수 있고 커터 스플라인은 세장형 부재에 결합되어 병진 자석 디스크, 커터 스플라인, 및 세장형 부재 모두가 함께 축방향으로 병진할 수 있다. 병진 자석 디스크, 커터 스플라인, 및 세장형 부재는 캠샤프트의 회전으로 인해 길이방향 축을 따라 축방향으로 일정 거리만큼 양방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 회전 자석 디스크의 하나 이상의 자석과 병진 자석 디스크의 하나 이상의 자석의 정렬은 자기 인력 또는 자기 척력에 의해 선형 운동을 유발할 수 있다. 회전 자석 디스크는 자석의 극이 교번하도록 서로에 대해 배향된 복수의 자석을 포함할 수 있다. 병진 자석 디스크에 대한 회전 자석 디스크의 회전은 복수의 자석의 극으로 하여금 병진 자석 디스크의 하나 이상의 자석과 교번하는 척력 및 인력을 유발하게 하여 세장형 부재의 진동을 유발할 수 있다. 디바이스는 하나 이상의 자석을 포함하는 제2 회전 자석 디스크를 더 포함할 수 있다. 제2 회전 자석 디스크는 병진 자석 디스크의 원위측에 위치 설정될 수 있다. 제1 및 제2 회전 자석 디스크의 하나 이상의 자석과 병진 자석 디스크의 하나 이상의 자석의 정렬은 절단 튜브의 진동을 유발할 수 있다. 제2 회전 자석 디스크의 하나 이상의 자석은 병진 자석 디스크의 하나 이상의 자석의 척력을 유발하도록 배열된 극을 가질 수 있고 제1 회전 자석 디스크의 하나 이상의 자석은 인력을 유발하도록 배열된 극을 갖는다. 척력과 인력은 더 강한 자기장을 생성하여 병진 자석 디스크가 제1 회전 자석 디스크와 제2 회전 자석 디스크 사이에서 선형으로 이동하게 할 수 있다. 제2 회전 자석 디스크는 원위 하드 스톱을 형성할 수 있고 제1 회전 자석 디스크는 병진 자석 디스크에 대한 근위 하드 스톱을 형성할 수 있다.
디바이스는 세장형 부재의 진동으로부터 캠샤프트의 회전을 물리적으로 결합 해제하도록 구성된 커터 스위치를 포함할 수 있다. 커터 스위치는 핸드헬드 부분에 대한 입력의 활성화 시에 세장형 부재가 진동하는 지의 여부를 제어할 수 있다. 커터 스위치는 커터 조립체의 회전 동안 세장형 부재의 진동을 로킹할 수 있다. 블리드 밸브는 핸드헬드 부분의 입력부에 기능적으로 결합될 수 있다. 블리드 밸브는 세장형 부재의 루멘을 통한 흡인 펌프의 유효 유량을 조절하도록 구성될 수 있다. 입력부는 가압되도록 구성된 트리거일 수 있다. 블리드 밸브의 개방 구성은 세장형 부재의 루멘으로부터 흡인 펌프에 의해 생성된 흡인을 실질적으로 모두 사이펀할 수 있다. 블리드 밸브의 폐쇄된 구성은 흡인 펌프에 의해 생성된 완전한 흡인을 세장형 부재의 루멘을 통해 지향시킬 수 있다. 블리드 밸브는 유체 채널의 밸브 시트에 대해 이동 가능한 나선형 구동 바늘을 갖는 바늘 밸브일 수 있다. 바늘 밸브의 개방 구성은 흡인 펌프를 관주 유체 라인에 연결하여 세장형 부재의 루멘을 통한 흡인을 최소화할 수 있다. 휴지 상태로부터 트리거의 제1 이동량은 흡인 펌프를 활성화시킬 수 있다. 바늘 밸브는 흡인 펌프로부터의 흡인이 절단 튜브의 루멘을 통해 전달되지 않도록 개방 상태로 유지될 수 있다. 휴지 상태로부터 트리거의 제2 추가 이동량은 바늘을 밸브 시트를 향해 압박할 수 있다. 제1 이동량은 0보다 크고 트리거 스트로크의 약 20%보다 작을 수 있다. 제2 추가 이동량은 트리거 스트로크의 적어도 20%일 수 있다.
상호 관련된 구현에서, 눈에서 안과 시술을 수행하기 위한 키트가 제공된다. 키트는 모터 및 회전 가능한 커플러를 갖는 구동 부분을 포함한다. 키트는 눈에서 제1 안과 시술을 수행하고 구동 부분의 회전 가능한 커플러와 작동식으로 결합되도록 구성되는 제1 작업 부분을 포함한다. 제1 작업 부분은 제1 작업 부분의 원위 단부 영역으로부터 연장되는 제1 세장형 부재를 포함한다. 제1 세장형 부재는 루멘 및 제1 세장형 부재의 원위 단부 영역 근방의 개구, 및 제1 세장형 부재의 원위 단부 영역 근방의 개구와 유체 연통하는 제1 작업 부분 내의 피스톤 펌프를 포함하고, 피스톤 펌프는 펄스 흡인을 생성하도록 구성된다. 키트는 눈에서 제2 안과 시술을 수행하기 위해 구동 부분의 회전 가능한 커플러와 작동식으로 결합하도록 구성된 적어도 제2 작업 부분을 포함한다. 제2 작업 부분은 제2 작업 부분의 원위 단부 영역으로부터 연장되는 제2 세장형 부재를 포함한다. 제2 세장형 부재는 루멘 및 제2 세장형 부재의 원위 단부 영역 근방의 개구를 포함한다. 제2 작업 부분은 제2 세장형 부재의 개구와 유체 연통하는 제2 작업 부분 내의 선형 연동 펌프를 포함한다. 선형 연동 펌프는 매끄러운 유동 흡인을 생성하도록 구성된다.
피스톤 펌프는 복수의 피스톤 및 회전 가능한 커플러를 통해 모터에 의해 회전될 수 있는 회전 캠 조립체를 포함할 수 있다. 회전 캠 조립체의 회전은 복수의 피스톤이 제1 세장형 부재의 루멘 내에서 불연속적인 부압의 펄스를 생성하게 할 수 있다. 피스톤 펌프는 최대 약 100 cc/분의 체적 흡인을 생성하도록 구성될 수 있다. 선형 연동 펌프는 길이방향 축을 따라 연장되고 복수의 로브형 캠을 갖는 캠샤프트를 포함할 수 있다. 선형 연동 펌프는 길이방향 축에 평행하게 연장되는 배관 및 배관을 순차적으로 압축하기 위해 길이방향 축에 직교하는 평면에서 이동하도록 캠샤프트의 캠에 의해 구동되는 복수의 캠 팔로워를 포함할 수 있다. 복수의 캠 팔로워는 실질적으로 비박동 흡인을 생성하는 배관을 순차적으로 압축할 수 있다. 실질적으로 비박동 흡인은 최대 약 10 cc/분일 수 있다. 모터는 제1 세장형 부재 및 제2 세장형 부재의 왕복 운동을 구동하도록 구성될 수 있다. 제1 세장형 부재는 렌즈 단편화를 위해 구성될 수 있고 제2 세장형 부재는 전방 유리체 절제술을 위해 구성될 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 도면으로부터 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 1a는 미세 수술 기구와 함께 사용하기 위한 미세 수술 제어 시스템의 블록도이고;
도 1b는 일체화된 흡인 펌프를 갖는 미세 수술 기구의 구현의 블록도이며;
도 1c는 재사용 가능한 구동 부분과 작동식으로 결합하도록 구성된 일체형 흡인 펌프의 다른 구현을 갖는 일회용 작업 부분을 포함하는 미세 수술 기구의 구현의 블록도이고;
도 1d는 멸균 패키지에 미세 수술 기구를 함유하는 키트의 구현을 도시하며;
도 2a는 미세 수술 기구의 구현의 사시도를 도시하고;
도 2b는 서로 분리된 도 2a의 미세 수술 기구의 구동 부분 및 작업 부분의 사시도를 도시하며;
도 2c는 도 2b의 기구의 구동 부분의 부분도를 도시하고;
도 2d는 도 2a의 미세 수술 기구의 구동 부분과 작업 부분 사이의 결합의 부분 단면도를 도시하며;
도 3a는 미세 수술 기구의 작업 부분 내에 일체화되도록 구성된 흡인 펌프의 구현의 사시도를 도시하고;
도 3b는 도 3a의 흡인 펌프의 평면도를 도시하며;
도 3c 및 도 3d는 도 3a의 흡인 펌프의 캠샤프트를 도시하고;
도 4a 내지 도 4d는 도 3a의 흡인 펌프의 단부도를 도시하는 것으로, 캠샤프트가 회전할 때 캠 팔로워의 좌우 운동을 예시하며;
도 5a는 흡인 펌프에 의해 제공되는 흡인 유량의 예를 도시하고;
도 5b는 흡인 펌프에 의해 제공되는 흡인 유량의 다른 예를 도시하며;
도 6a 및 도 6b는 미세 수술 기구의 작업 부분의 다른 구현의 사시도 및 단면도를 각각 도시하고;
도 7a는 눈으로부터 렌즈 재료를 절단하고 흡인하기 위한 미세 수술 기구의 구현의 부분 단면도를 도시하며;
도 7b 및 도 7c는 도 7a에 도시되어 있는 미세 수술 기구의 절단 튜브의 분해도 및 조립도를 각각 도시하고;
도 7d 및 도 7e는 도 7a에 도시되어 있는 미세 수술 도구 구현의 절단 튜브를 진동시키도록 구성된 캠 메커니즘을 도시하며;
도 8a 및 도 8b는 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있는 미세 수술 도구 구현의 절단 튜브를 진동시키도록 구성된 자기 드라이브의 분해도를 도시하고;
도 9a는 흡인 펌프의 캠샤프트와 조립된 도 8a 및 도 8b의 자기 드라이브의 부분 사시도를 예시하며;
도 9b는 도 9a의 흡인 펌프의 캠샤프트에 결합된 기어박스의 단면 단부도를 도시하고;
도 9c는 커터 튜브의 진동을 턴온/턴오프하도록 구성된 커터 스위치를 도시하며;
도 10은 구현에 따른 재사용 가능한 내구성 구동 부분의 구현을 도시하고;
도 11a는 구현에 따른 도 10의 부분에 대한 구동 시스템의 구현을 도시하며;
도 11b는 다른 구현에 따른 도 10의 부분에 대한 구동 시스템의 구현을 도시하고;
도 12는 도 10의 구동 부분과 결합하도록 구성된 절단 및 흡인을 위한 캠 메커니즘을 도시하며;
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.
도 1a는 미세 수술 기구와 함께 사용하기 위한 미세 수술 제어 시스템의 블록도이고;
도 1b는 일체화된 흡인 펌프를 갖는 미세 수술 기구의 구현의 블록도이며;
도 1c는 재사용 가능한 구동 부분과 작동식으로 결합하도록 구성된 일체형 흡인 펌프의 다른 구현을 갖는 일회용 작업 부분을 포함하는 미세 수술 기구의 구현의 블록도이고;
도 1d는 멸균 패키지에 미세 수술 기구를 함유하는 키트의 구현을 도시하며;
도 2a는 미세 수술 기구의 구현의 사시도를 도시하고;
도 2b는 서로 분리된 도 2a의 미세 수술 기구의 구동 부분 및 작업 부분의 사시도를 도시하며;
도 2c는 도 2b의 기구의 구동 부분의 부분도를 도시하고;
도 2d는 도 2a의 미세 수술 기구의 구동 부분과 작업 부분 사이의 결합의 부분 단면도를 도시하며;
도 3a는 미세 수술 기구의 작업 부분 내에 일체화되도록 구성된 흡인 펌프의 구현의 사시도를 도시하고;
도 3b는 도 3a의 흡인 펌프의 평면도를 도시하며;
도 3c 및 도 3d는 도 3a의 흡인 펌프의 캠샤프트를 도시하고;
도 4a 내지 도 4d는 도 3a의 흡인 펌프의 단부도를 도시하는 것으로, 캠샤프트가 회전할 때 캠 팔로워의 좌우 운동을 예시하며;
도 5a는 흡인 펌프에 의해 제공되는 흡인 유량의 예를 도시하고;
도 5b는 흡인 펌프에 의해 제공되는 흡인 유량의 다른 예를 도시하며;
도 6a 및 도 6b는 미세 수술 기구의 작업 부분의 다른 구현의 사시도 및 단면도를 각각 도시하고;
도 7a는 눈으로부터 렌즈 재료를 절단하고 흡인하기 위한 미세 수술 기구의 구현의 부분 단면도를 도시하며;
도 7b 및 도 7c는 도 7a에 도시되어 있는 미세 수술 기구의 절단 튜브의 분해도 및 조립도를 각각 도시하고;
도 7d 및 도 7e는 도 7a에 도시되어 있는 미세 수술 도구 구현의 절단 튜브를 진동시키도록 구성된 캠 메커니즘을 도시하며;
도 8a 및 도 8b는 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있는 미세 수술 도구 구현의 절단 튜브를 진동시키도록 구성된 자기 드라이브의 분해도를 도시하고;
도 9a는 흡인 펌프의 캠샤프트와 조립된 도 8a 및 도 8b의 자기 드라이브의 부분 사시도를 예시하며;
도 9b는 도 9a의 흡인 펌프의 캠샤프트에 결합된 기어박스의 단면 단부도를 도시하고;
도 9c는 커터 튜브의 진동을 턴온/턴오프하도록 구성된 커터 스위치를 도시하며;
도 10은 구현에 따른 재사용 가능한 내구성 구동 부분의 구현을 도시하고;
도 11a는 구현에 따른 도 10의 부분에 대한 구동 시스템의 구현을 도시하며;
도 11b는 다른 구현에 따른 도 10의 부분에 대한 구동 시스템의 구현을 도시하고;
도 12는 도 10의 구동 부분과 결합하도록 구성된 절단 및 흡인을 위한 캠 메커니즘을 도시하며;
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 시스템, 디바이스 및 방법이 본 명세서에 설명되어 있다. 다양한 시스템, 디바이스 및 방법은 눈의 시술 동안 표적 위치에 존재하는 재료의 절단, 단편화, 유화, 흡인 및/또는 관주를 포함하지만 이에 제한되지 않는 안과 시술에 유용한 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성된다. 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.
본 명세서에 사용된 "재료"는 유체(눈에서 또는 눈으로 제공됨), 조직, 또는 수정체 조직, 유리체, 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 재료를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 시스템은 상호 교환 가능한 방식으로 하나 이상의 일회용 작업 부분과 작동식으로 결합하도록 구성된 단일의 재사용 가능한 구동 부분을 포함할 수 있다. 일회용 작업 부분은 렌즈 단편화, 수정체 유화, 유리체 절제술, 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 가능한 구동 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.
본 명세서에 설명된 기구는 진공을 인가하고 유체를 눈에 전달할 뿐만 아니라 수술 부위 내 및 근방에서 더 작은 재료를 절단, 단편화, 유화 또는 달리 제조하도록 구성된다. 안과 시스템은 흔히 풋 페달을 사용하여 제어된다. 사용자는 풋 페달의 위치에 기초하여 핸드피스 기능을 제어할 수 있다. 예로서, 풋 페달이 눌리지 않을 때, 핸드피스는 관주, 흡인 및/또는 절단이 발생하지 않는 아이들, 휴지 위치에 있다. 사용자는 관주를 턴온시키기 위해 제1 위치로 가압하여 풋 페달을 작동할 수 있고, 풋 페달의 제2 추가 누름은 관주에 흡인을 추가할 수 있으며, 풋 페달의 제3 누름 정도는 절단을 활성화할 수 있다. 다양한 위치로 풋 페달을 이동시키면 사용자에게 다양한 수술 기능의 제어가 제공된다.
본 명세서에 설명된 기구는 풋 페달에 의해 제어될 필요는 없다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 기구는 바람직하게는 발 구동식 스로틀보다는 손가락 구동식 스로틀을 포함한다. 본 명세서에 설명된 기구의 기능(즉, 관주, 흡인 및/또는 절단 기능)은 단일 손가락 또는 엄지로 구동될 수 있는 기구의 하우징 상의 입력부를 사용하여 시작될 수 있다. 본 명세서에 설명된 기구는 풋 페달을 필요로 하지 않기 때문에, 사용자는 시술을 수행하기 위해 더 편안하고 자연스럽게(예를 들어, 두 발로 또는 체중을 발에서 발로 이동하면서) 서 있을 수 있다. 본 명세서에 설명된 기구는 팁 절단 동작이 있거나 없는 배경 유동 또는 관주/흡인을 제공할 수 있다. 본 명세서에 설명된 기구는 손가락 구동식 입력부를 구동시킬 때 커터 동작 없이 낮은 수준의 관주 및/또는 흡입을 생성할 수 있다. 기구에 대한 손가락 제어는 외과의가 대부분의 종래 수정체 유화/유리체 절제 시스템에서 사용되는 풋 페달보다 더 편리하고 용이한 방식으로 단기간 동안 시스템을 쉽게 활성화하고 미세하게 제어할 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 움직임 및 제어의 구동을 변환할 수 있다.
본 명세서에 설명된 기구는 기구의 하우징 내에 위치된 진공 소스(예를 들어, 펌프)를 거쳐 절단 튜브를 통해 흡인할 수 있다. 디바이스의 핸드헬드 부분(예를 들어, 원위 절단 팁 근방) 내의 진공 소스는 흡인 유로의 체적을 최소화하여 레이턴시 또는 히스테리시스를 감소시키면서 제어 및 응답성을 개선시킨다. 종래의 시스템은 수 피트 떨어져 있고 길고 압축 가능한 배관에 의해 연결된 원격 콘솔에 위치된 진공 소스에 의존하며 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 진공의 마찰 손실의 원인이 되어 소스에서의 이론적인 진공 설정과 상이한 유효 진공 양을 초래한다. 예를 들어, 600 mmHg로 설정된 원격 진공 소스는 200 mmHg만 치료 부위에 효과적으로 전달할 수 있다. 원격 진공 소스가 있는 종래의 파코 디바이스의 레이턴시 및 히스테리시스는 특히 진공 소스가 더 높은 유량으로 설정된 경우 폐색 후에 큰 서지 체적의 위험을 겪는다. 종래의 시스템의 서지 체적은 원격 진공 소스와 핸드피스 사이에서 연장되는 유연한 흡입 라인을 포함하며, 이는 매우 클 수 있다(예를 들어, 경우에 따라 20 mL 초과). 사용자는 이러한 제어 부족을 완화하고 더 높은 유량에서 서지 체적의 위험 증가를 완화하기 위해 진공 소스를 더 낮은 수준으로 설정하는 경향이 있다. 본 명세서에 설명된 기구는 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 기구가 활성화되도록 할 수 있다. 이는 전체적으로 더 적은 관주 유체가 제거되는 데 기여하고 따라서 더 적은 관주 유체가 전달되면 된다.
본 명세서에 설명된 기구는 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 디바이스는 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 소스만을 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 수정체 유화 기계는 이 체적보다 10x, 20x, 50x 또는 100x 클 수 있는 서지 체적을 가질 수 있다. 본 명세서에 설명된 디바이스는 진공 소스와 목표 치료 부위 사이의 흡인 유로가 비교적 짧기 때문에 서지 체적이 더 작다. 짧은 흡인 유로는 또한 실질적으로 강성이거나 비-유연성일 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 디바이스의 흡인 유로의 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% 초과는 강성일 수 있어 흡인 유로에서 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% 또는 50% 미만의 컴플라이언스를 초래할 수 있다. 본 명세서에 설명된 디바이스의 실질적으로 비-유연성이고 짧은 흡인 유로는 잠재적인 서지 체적을 감소시키고 레이턴시 효과 및 응답성 결여의 원인이 될 수 있는 데드 스페이스를 감소시킨다.
본 명세서에 설명된 기구는 하우징에 대해 왕복 방식으로 진동하거나 활주할 수 있는 절단 튜브를 포함한다. 본 명세서에 사용될 때, "진동시키는" 또는 "진동 움직임"은 패턴에 따라 발생하고 사인파일 필요는 없는 임의의 주기적, 반복적인 움직임을 포함할 수 있다. 진동 움직임은 핸드피스에 대해 앞뒤로 발생하는 왕복 활주 움직임을 포함할 수 있다. 진동 움직임은 길이방향 축을 따라 절단 튜브를 반복적으로 전진 및 후퇴시키는 것을 포함할 수 있다. 반복되는 전진 및 후퇴는 길이방향 축을 따라 발생할 수 있지만 진동 움직임이 취하는 경로는 선형일 필요는 없다. 움직임 경로는 타원형 경로 또는 곡선 경로를 따라 비선형으로(즉, 이동의 적어도 일부 동안 길이방향 축으로부터 멀어지는) 발생할 수 있다. 움직임 경로는 디바이스의 길이방향 축을 중심으로 한 회전, 궤도 또는 비틀림 또는 절단 튜브가 앞뒤로 뿐만 아니라 좌우로 이동하는 3차원 움직임을 비롯한 디바이스의 길이방향 축에 대한 다른 유형의 이동일 수 있다. 진동 움직임은 진동 사이클에서 움직임이 발생하는 곳에 따라 변경될 수 있는 반복적인 패턴의 프로파일을 포함한다. 진동 움직임은 2018년 11월 8일자로 공개된 미국 공개 제2018/0318133호에 설명된 바와 같이 프로파일이 비대칭성일 수 있으며, 이 공개는 본 명세서에 참조로 포함된다.
진동되는 기구의 세장형 구성요소는 본 명세서에서 "샤프트" 또는 "커터" 또는 "절단 튜브" 또는 "세장형 부재"로 지칭될 수 있으며 수정체 유화, 유리체 절제술, 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.
커터의 진동은 종래의 수정체 유화 절단 팁과 유사하게 렌즈 조직을 착암하고 눈으로부터 흡인할 수 있다. 커터는 외부 관형 부재 내에 동축으로 배열된 내부 세장형 부재를 포함할 수 있거나 커터는 중실 로드일 수 있고 내부 루멘을 포함할 필요는 없다. 일부 구현에서, 커터는 바늘 팁을 포함할 수 있는 날카로운 절단 팁 또는 베벨을 갖는다. 커터는 날카로운 바늘 팁을 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. 커터는 내부 루멘 및 조직을 절단하도록 구성된 원위 에지를 가질 수 있다. 원위 에지는 날카로울 수 있는 반면, 튜브로의 개구는 커터의 긴 축에 대해 비스듬히 절단될 수 있거나 커터의 긴 축에 직교하여 절단될 수 있다. 커터의 내부 루멘은 안구 렌즈 재료, 렌즈 단편, 유리체 및/또는 유체와 같은 재료를 눈으로부터 흡인하도록 구성될 수 있다. 따라서, 흡인력은 커터의 내부 루멘을 통해 인가될 수 있다. 그러나, 흡인력은 또한 커터 위로 연장되는 관형 외부 부재의 루멘을 통해 인가될 수 있어, 유체를 수용하고 및/또는 치료 부위에 전달하기 위해 둘 사이의 환형 공간을 통해 흡인이 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.
본 명세서에 설명된 기구는 진동 절단 동작과 핸드피스 내의 흡인 펌핑을 통합한다. 커터의 진동 움직임과 펌프에 의해 생성된 흡인은 모두 핸드피스의 모터에 의해 구동된다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 흡인 및 절단은 모터에 의해 독립적으로 구동될 수 있음으로써 기구의 이러한 기능을 결합 해제할 수 있다.
도 1a는 다양한 안과 수술 절차를 수행할 때 외과의가 사용하기 위한 미세 수술 기구(200)와 함께 사용하도록 구성된 시스템(100)의 박스 다이어그램을 도시한다. 도 1b 및 도 1c는 구현에 따른 기구(200)(때때로, 본 명세서에서 "디바이스" 또는 "도구" 또는 "주변 디바이스" 또는 "핸드피스" 또는 "핸드헬드 유닛"으로서 지칭됨)의 박스 다이어그램을 도시하고 아래에서 더 상세히 설명될 것이다. 미세 수술 기구(200)는 도 1a에 도시되어 있는 시스템(100)과 함께 사용될 수 있고 시스템(100)과 별도로 사용될 수 있으며 완전한 핸드헬드 독립 기구로서 사용될 수 있다.
일부 구현에서, 미세 수술 시스템(100)은 극 조립체(105)에 결합된 유체 시스템(110)을 포함할 수 있다. 극 조립체(105) 및 유체 시스템(110)은 각각 전력 시스템(120)에 의해 급전되는 컴퓨팅 유닛(115)에 의해 제어될 수 있다. 유체 시스템(110)은 관주 유체 소스(130), 미세 수술 기구(200)로 이어지는 관주 라인(155), 미세 수술 기구(200)로부터 폐기물 용기를 향해 나아가는 폐기물 라인(165) 및 폐기물 용기(160)를 포함할 수 있다. 시스템(100)은 유체 시스템(110)의 관주 라인(155)을 기구(200)의 관주 입구에 결합함으로써 미세 수술 기구(200)에 관주를 제공할 수 있다.
일부 상업적으로 이용 가능한 전방 유리체는 동축 관주 및 유리체 절단을 위해 설계되지 않는다. 국소 난류 및 수화로 인한 유리체 체적 팽창은 동축 관주 및 절단 시스템에서 문제가 될 수 있다. 따라서, 일부 구현에서, 관주는 절단을 관주로부터 분리하는 양손 접근법으로 수행될 수 있다. 따라서, 관주 라인(155)은 또한 치료 부위에 관주를 전달하도록 구성된 상이한 기구에 결합될 수 있다.
시스템(100)의 하나 이상의 구성요소는 전력 시스템(120)에 의해 급전되는 컴퓨팅 유닛(115)에 의해 제어될 수 있다. 컴퓨팅 유닛(115)은 제어 프로세서(180), 메모리(190), 통신 모듈(195), 및 하나 이상의 입력/출력(197)을 포함할 수 있다. 제어 프로세서(180), 메모리(190), 통신 모듈(195), 하나 이상의 입력/출력(197), 저장 디바이스 등과 같은 컴퓨팅 유닛(115)의 구성요소는 시스템 버스(185)를 통해 상호 연결될 수 있다. 제어 프로세서(180)는 극 조립체(105), 유체 시스템(110), 및 시스템(100)에 작동식으로 결합된 미세 수술 기구(200) 중 하나 이상과 작동 통신할 수 있다. 제어 프로세서(180)는 또한 하나 이상의 외부 컴퓨팅 디바이스(300)와 작동 통신할 수 있다. 외부 컴퓨팅 디바이스(300)는 데스크탑 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 또는 통신하고 사용자 입력을 수신할 수 있는 다른 디바이스를 포함하지만 이에 제한되지 않고 다양할 수 있다.
메모리(190)는 사용자 입력 데이터를 수신하고 저장하도록 구성된다. 메모리(190)는 데이터를 저장할 수 있고 그 데이터를 제어 프로세서(180)와 같은 시스템(100)의 하나 이상의 다른 구성요소에 전달할 수 있는 임의의 유형의 메모리일 수 있다. 메모리(190)는 플래시 메모리, SRAM, ROM, DRAM, RAM, EPROM, 동적 저장 장치 등 중 하나 이상일 수 있다. 메모리(190)는 기구(200)의 의도된 용도와 관련된 하나 이상의 사용자 정의 프로파일을 저장하도록 구성될 수 있다. 메모리(190)는 사용자 정보, 사용 이력, 측정값 등을 저장하도록 구성될 수 있다.
컴퓨팅 유닛(115)의 통신 모듈(195)은 제어 프로세서(180)와 같은 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소와 작동 통신할 수 있을 뿐만 아니라 하나 이상의 외부 컴퓨팅 디바이스(300)와 같은 하나 이상의 주변 디바이스 및 미세 수술 기구(200)와 작동 통신할 수 있다. 컴퓨팅 유닛(115)의 통신 모듈(195)과 외부 컴퓨팅 디바이스(300) 또는 미세 수술 기구(200) 사이의 연결은 RS22 연결, USB, 파이어와이어 연결, 독점 연결, 또는 정보를 수신하고 및/또는 외부 컴퓨팅 디바이스(300) 및/또는 미세 수술 기구(200)에 전송하도록 구성된 임의의 다른 적절한 유형의 유선 연결과 같은 유선 통신 포트를 포함할 수 있다. 통신 모듈(195)은 또한 정보가 무선 링크를 통해 컴퓨팅 유닛(115)과 외부 컴퓨팅 디바이스(300) 및/또는 미세 수술 기구(200) 사이에 공급되어, 예를 들어 시스템(100)의 작동 및/또는 미세 수술 기구(200)의 제어 프로그래밍에 관한 정보를 실시간으로 외부 컴퓨팅 디바이스(300)에 디스플레이할 수 있도록 무선 통신 포트를 포함할 수 있다. 외부 컴퓨팅 디바이스(300)는, 예를 들어 기구(200)가 시스템(100)과 독립적으로 작동되는 경우 미세 수술 기구(200)와 직접 통신할 수 있음을 이해하여야 한다. 시스템(100)에 대한 임의의 다양한 조절 및 프로그래밍은 외부 컴퓨팅 디바이스(300)를 사용하여 수행될 수 있다. 무선 연결은 Bluetooth, Wi-Fi, 무선 주파수, ZigBee 통신 프로토콜, 적외선 또는 휴대전화 시스템과 같은 임의의 적절한 무선 시스템을 사용할 수 있으며, 수신된 정보의 출처를 확인하기 위해 코딩 또는 인증을 채용할 수도 있다. 무선 연결은 또한 다양한 독점 무선 연결 프로토콜 중 임의의 것일 수 있다.
제어 프로세서(180)는 시스템(100) 내에서 실행하기 위한 명령을 처리할 수 있다. 이러한 실행된 명령은 시스템(100)과 작동 통신하는 시스템 또는 주변 디바이스의 사용과 관련하여 본 명세서에 설명된 프로세스 중 하나 이상을 구현할 수 있다. 제어 프로세서(180)는 단일 스레드 프로세서(single-threaded processor) 또는 다중 스레드 프로세서일 수 있다. 제어 프로세서(180)는 시스템(100)의 작동에 관한 정보의 출력을 사용자에게 제공하기 위해 메모리(190) 및/또는 저장 디바이스에 저장된 명령을 처리할 수 있다. 제어 프로세서(180)는 시스템(100) 뿐만 아니라 시스템(100)에 결합된 미세 수술 기구(200)의 하나 이상의 양태에 대한 제한을 조절하거나 제공하도록 프로그래밍될 수 있는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 제어 프로세서(180)에 의해 실행되는 소프트웨어는 사용 중 임의의 사용자 입력 없이 시스템(100) 또는 시스템(100)에 연결된 미세 수술 기구의 특정 양태를 제공할 수 있다. 구현에서, 조절 또는 프로그래밍은 시스템(100) 내에서 또는 외부 컴퓨터 디바이스(300) 상에서 소프트웨어에 의해 제어되는 제어 프로세서(180)를 통해 이루어질 수 있다. 사용자는 블루투스와 같은 무선 연결을 통해 시스템(100)과 통신하는 외부 컴퓨팅 디바이스(300)를 통해 원격으로 제어기(180)를 프로그래밍할 수 있다. 아래에서 상세히 설명될 시스템(100)의 하나 이상의 양태는 관주 소스(130)의 높이, 관주 유동을 제어하도록 구성된 밸브(150)의 위치 등을 포함하여 프로그래밍될 수 있다.
언급된 바와 같이, 시스템(100)(또는 기구(200))의 컴퓨팅 유닛(115)은, 예컨대 외부 컴퓨팅 디바이스(300)를 통해 원격으로 제어, 조절 및/또는 프로그래밍될 수 있다. 시스템(100)의 컴퓨팅 유닛(115)은 또한 시스템(100) 상의 하나 이상의 입력(197)(뿐만 아니라 기구(200) 상의 하나 이상의 입력(228))을 통해 직접 제어, 조절 및/또는 프로그래밍될 수 있다. 본 명세서에 설명된 디바이스는 하나 이상의 양태가 사용자에 의한 수동 입력에 따라 수동으로 제어 및/또는 조절되거나 하나 이상의 양태를 제어하기 위해 프로그래밍되도록 사용될 수 있다. 제어기는 디바이스의 하나 이상의 양태에 대한 제한을 조절하거나 제공하도록 프로그래밍될 수 있는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 제어기에 의해 실행되는 소프트웨어는 사용 중 임의의 사용자 입력 없이 디바이스의 특정 양태를 제공할 수 있다. 구현에서, 조절 또는 프로그래밍은 디바이스 내에서 또는 직접적으로 또는 시스템(100)을 통해 디바이스와 작동 통신하는 외부 컴퓨터 디바이스(300)에서 소프트웨어에 의해 제어되는 제어기를 통해 이루어질 수 있다. 사용자는 외부 컴퓨팅 디바이스를 통해 원격으로 제어기를 프로그래밍할 수 있으며, 외부 컴퓨팅 디바이스는 블루투스와 같은 무선 연결을 통해 디바이스와 통신한다.
시스템(100)의 입력(197)은 하나 이상의 트리거, 버튼, 슬라이더, 다이얼, 키패드, 스위치, 터치스크린, 풋 페달, 또는 시스템(100)을 활성화, 수정 또는 달리 그 응답을 유발하기 위해 후퇴, 가압, 압착, 활주, 탭핑 또는 달리 구동될 수 있는 다른 입력을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 하나 이상의 입력(197)은 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소 뿐만 아니라 시스템(100)과 작동 통신하는 주변 디바이스를 제어, 조절, 및/또는 프로그래밍하기 위한 음성 커맨드를 수신하도록 구성된 마이크로폰을 포함한다. 시스템의 입력(197)은 미세 수술 기구(200) 상의 하나 이상의 입력(228)과 별개일 수 있고 이에 추가될 수 있으며, 이는 아래에서 더 상세히 설명될 것이다. 시스템(100)(및 기구(200))은 조명, 스피커, 진동 모터, 디스플레이 또는 시각, 오디오 및/또는 촉각 출력에 의해 사용자에게 정보를 전달하도록 구성된 다른 종류의 출력과 같은 하나 이상의 출력을 포함할 수 있다.
다시, 도 1a와 관련하여, 극 조립체(105), 유체 시스템(110), 컴퓨팅 유닛(115), 뿐만 아니라 미세 수술 기구(200) 또는 시스템(100)에 연결된 다른 주변 디바이스 중 하나 이상은 전력 시스템(120)에 의해 급전될 수 있다. 예를 들어, 전력 시스템(120)은, 예컨대 모터 또는 다른 급전된 메커니즘으로 베이스에 대해 극을 신축식으로 조절함으로써 관주 소스(130)의 높이를 조절하기 위해 극 조립체(105)에 전력을 제공할 수 있다. 전력 시스템(120)은 관주 라인(155)을 향한 유체 유동을 제어하도록 구성된 하나 이상의 밸브(150)에 전력을 제공할 수 있다. 전력 시스템(120)은 또한 시스템(100)과 작동 통신하는 미세 수술 기구(200)와 같은 임의의 주변 디바이스에 전력을 제공할 수 있다.
여전히 도 1a와 관련하여 그리고 전술한 바와 같이, 유체 시스템(110)은 관주 유체 소스(130), 하나 이상의 밸브(150), 관주 라인(155), 폐기물 라인(165), 및 폐기물 용기(160)를 포함할 수 있다. 유체 시스템(110)은 관주 유체 소스(130)로부터 관주 유체를 전달하도록 구성된 관주 유체 펌프와 같은 펌프를 임의로 포함할 수 있다. 관주 유체는 관주 유체 소스(130)를 빠져나가 관주 유체 라인(155)을 통해 미세 수술 기구(200)를 향해 이동할 수 있다. 라인(155, 165)은 직접적으로 또는 관주 포트를 통해 기구(200)에 유체적으로 결합될 수 있다.
관주 유체 소스(130), 기구(200), 및/또는 관주 라인(155)은, 직접적으로 또는 관주 포트를 통해 기구(200)에 유체적으로 결합된 관주 라인(155)을 통해 유체 유동의 추가 제어를 제공하도록 구성된 하나 이상의 밸브(150) 및/또는 센서를 임의로 포함할 수 있다. 하나 이상의 밸브(150)는 관주 라인(155)을 단단히 죄어 밸브(150)를 개방할 때 미세 수술 기구(200)를 향한 유체 유동을 방지하거나 관주 소스(130)로부터 미세 수술 기구(200)를 향한 완전한 유체 유동을 허용하도록 구성된 핀치 밸브 또는 핀치 클램프일 수 있다.
밸브(150)는 본 기술 분야에 알려진 바와 같이 수동으로 개방/폐쇄될 수 있다. 밸브(150)는 대안적으로 또는 추가적으로, 컴퓨팅 유닛(115)에 의한 입력 시에, 예를 들어 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 미세 수술 기구(200)의 구동 시에 구동될 수 있다. 다른 밸브 및 클램프 유형이 본 명세서에서 고려된다. 기구(200) 및/또는 폐기물 라인(165)(본 명세서에서 흡인 라인으로 지칭될 수 있음)은 기구(200)로부터의 유체 유동의 추가 제어를 제공하도록 구성된 하나 이상의 밸브 및/또는 센서를 임의로 포함할 수 있다. 하나 이상의 밸브(150)는, 관주 소스(130)가 밸브(150)가 관주 라인(155)을 통한 유동을 제어할 수 있도록 현수되어 있는 곳 근방의 신축 극의 영역 내에 일체화될 수 있다.
도 1b 및 도 1c는 기구(200)(때때로, 본 명세서에서 "디바이스" 또는 "도구" 또는 "주변 디바이스" 또는 "핸드피스" 또는 "핸드헬드 유닛"으로 지칭됨)의 박스 다이어그램을 도시한다. 기구(200)는 기구(200)의 하우징에 있는 흡인 펌프(245)와 같은 진공 소스와 작동 연통하고 하우징에 결합된 절단 튜브(210)와 작동 연통하는 구동 메커니즘(205)을 포함할 수 있다. 절단 튜브(210)는, 예컨대 백내장 시술 동안 눈에서 재료를 절단, 흡인 및/또는 주입하기 위해 눈에 삽입되도록 구성된다. 절단 튜브(210)의 적어도 일부는, 예컨대 렌즈 또는 눈의 기타 조직을 제거하기 위해 하우징에 대해 왕복으로 진동하거나 활주함으로써 이동하도록 구성된다. 이들 각각은 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.
유리체 절제 커터, 수정체 유화 또는 수정체 단편화 핸드피스, 전기 미세 가위, 광섬유 조명 기구, 응고 핸드피스, 및 기타 미세 수술 기구를 포함하는 다수의 미세 수술 기구(200) 중 임의의 것이 앞서 설명된 미세 수술 시스템(100)과 함께 사용하기 위해 본 명세서에서 고려된다. 일부 구현에서, 기구(200)는 2018년 11월 8일자로 공개된 미국 특허 공개 제2018/0318133호에 설명된 것 중 하나 이상이며, 이는 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다. 작동 파라미터는, 예를 들어, 수행되는 특정 시술, 시술의 상이한 스테이지, 외과의의 개인 선호도, 환자 눈의 전방 또는 후방 부분에서 시술이 수행되는 지의 여부 등에 따라 상이할 수 있다.
미세 수술 기구(200)는 도 1a와 관련하여 설명된 시스템(100)과 함께 사용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 미세 수술 기구(200)는 또한 시스템(100)과 별도로 사용될 수 있고 완전한 핸드헬드 독립 기구일 수 있다. 도 1b 및 도 1c는 하우징 내에 통합된 흡인 펌프(245)를 갖는 기구(200)의 구현을 예시한다. 일부 구현에서, 단일 입력(즉, 구동 메커니즘)은 절단 튜브(210)와 흡인 펌프(245) 모두를 구동할 수 있다. 기구(200)의 단일 입력 또는 구동 메커니즘은 절단 튜브(210) 및 흡인 펌프(245)를 독립적으로 제어할 수 있다.
기구(200)의 흡인 펌프(245)의 구성은 달라질 수 있다. 바람직하게는, 흡인 펌프(245)는 핸드피스의 상대적인 인체 공학에 크게 영향을 미치지 않도록 작은 폼 팩터를 갖는다. 흡인 펌프(245)는 피스톤 펌프, 롤러 펌프, 연동 펌프, 선형 연동 펌프, 스크롤 유형 펌프, 벤츄리, 회전 날개, 기어, 나사, 다이아프램, 원심 펌프, 벨로우즈 메커니즘, 인트랩먼트 펌프(entrapment pump), 용적형 펌프, 재생 펌프, 운동량 전달 펌프, 마이크로 펌프 등일 수 있다. 일부 구현에서, 기구(200)의 흡인 펌프(245)는 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있는 바와 같은 선형 연동 펌프이다. 다른 구현에서, 기구(200)의 흡인 펌프(245)는 도 12에 도시되어 있는 바와 같은 피스톤 펌프이다. 기구의 흡인 펌프(245)는 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.
도 1c는 기구(200)가 재사용 가능한 내구성 구동 부분(2010)에 해제 가능하게 결합되도록 구성된 일회용 작업 부분(2005)을 포함할 수 있음을 예시한다. 작업 부분(2005) 및 구동 부분(2010) 각각은 비교적 강성의 경량 재료(들)로 형성된 하우징 부분을 포함할 수 있다. 작업 및 구동 부분(2005, 2010)은 나사부, 스냅-록, 베이어닛 및 유사한 메커니즘과 같은 다양한 메커니즘을 사용하여 함께 결합될 수 있다. 결합 메커니즘은 2개의 하우징 부분을 결합 해제하도록 구성된 해제 버튼을 포함할 수 있다. 작업 부분(2005)과 구동 부분(2010) 사이의 결합은 순수히 기계적일 수 있거나 기계적 및 전자적 결합 둘 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 작업 부분(2005)은 구동 부분(2010)의 부분과 전자적으로 결합하도록 구성된 전자 입력을 가질 수 있다. 대안적으로, 작업 부분(2005)은 구동 부분(2010)과 기계적으로 결합하고 상호 작용하도록 구성된 입력을 가질 수 있다. 부분(2005, 2010) 사이의 결합은 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.
작업 부분(2005)은 일반적으로 눈으로부터의 유체 및 재료와 직접 접촉하도록 구성된 기구(200)의 구성요소, 예를 들어 절단 튜브(210) 뿐만 아니라 관주 라인(155) 및 폐기물 라인(165)에 대한 연결 부위 등을 포함한다(도 1c에 도시되지 않음). 흡인 펌프(245)는 작업 부분(2005) 내에 있을 수 있다. 기구(200)의 내구성 구동 부분(2010)은 일반적으로 유체 경로 외부에 유지되도록 구성된 기구(200)의 구성요소, 예를 들어 구동 메커니즘(205)의 구성요소를 포함한다.
기구(200)는 제어 프로세서(280), 메모리(290), 및/또는 전력 시스템(220) 및 구동 메커니즘(205)과 같은 기구(200)의 하나 이상의 구성요소와 작동 통신하는 통신 모듈(295)을 포함하는 컴퓨팅 유닛(215)을 포함할 수 있다. 제어 프로세서(280), 메모리(290), 통신 모듈(295), 및 하나 이상의 입력/출력(228) 등과 같은 컴퓨팅 유닛(215)의 구성요소는 시스템 버스(285)를 통해 상호 연결될 수 있다. 컴퓨팅 유닛(215) 및 전력 시스템(220)은 기구(200)의 내구성 구동 부분(2010) 내에 수용될 수 있다. 입력(228)은 재사용 가능한 내구성 구동 부분(2010) 또는 작업 부분(2005) 상에 있을 수 있다. 구동 부분(2010)은 재멸균되어 재사용될 수 있지만 작업 부분(2005)은 그렇지 않다. 그러나, 구동 부분(2010)을 포함하는 전체 기구(225)는 또한 일회용일 수 있고 부분(2010)이 사용 후에 폐기되는 것이 재정적으로 실현 가능하도록 더 저렴한 재료에 의해 제조될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 명세서에 설명된 디바이스는 하나 이상의 양태를 제어하도록 프로그래밍될 수 있다. 제어기는 디바이스의 하나 이상의 양태에 대한 제한을 조절하거나 제공하도록 프로그래밍될 수 있는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 따라서, 제어기에 의해 실행되는 소프트웨어는 사용 중 임의의 사용자 입력 없이 디바이스의 특정 양태를 제공할 수 있다. 구현에서, 조절 또는 프로그래밍은 디바이스 내에서 또는 외부 컴퓨터 디바이스에서 소프트웨어에 의해 제어되는 제어기를 통해 이루어질 수 있다. 사용자는 블루투스와 같은 무선 연결을 통해 디바이스와 통신하는 외부 컴퓨팅 디바이스를 통해 원격으로 제어기를 프로그래밍할 수 있다.
전술한 바와 같이, 기구(200)는 전력 시스템(220)을 포함할 수 있다. 전력은 또한 기구(200)가 시스템(100)에 작동식으로 결합될 때 시스템(100)의 전력 시스템(120)에 의해 구동 메커니즘(205)에 공급될 수 있다. 기구(200)는 내구성 구동 부분(2010)의 하우징(226)을 통해 연장되는 케이블(225)을 포함할 수 있다. 케이블(225)은 또한 기구(200)를 벽 소켓에 연결하도록 구성될 수 있다. 구동 메커니즘(205)은 또한 하나 이상의 배터리에 의해 급전될 수 있다. 배터리는 내부적으로 내구성 구동 부분(2010)의 영역 내에 통합되거나, 또는 예컨대 모듈식, 제거 가능한 배터리 팩 내에서 하우징의 영역에 결합될 수 있다. 배터리는 상이한 화학적 조성 또는 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 배터리는 납산, 니켈 카드뮴, 니켈 금속 수소화물, 산화은, 산화수은, 리튬 이온, 리튬 이온 폴리머 또는 기타 리튬 화학 물질을 포함할 수 있다. 디바이스는 또한 재충전을 위해 DC 전력 포트, 유도, 태양 전지 등을 사용하는 재충전 가능한 배터리를 포함할 수 있다. 수술실에서 사용하기 위한 의료 디바이스에 급전하기 위한 본 기술 분야에 알려진 전력 시스템, 예컨대 스프링 전력 또는 임의의 다른 적절한 내부 또는 외부 전원도 본 명세서에서 고려되어야 한다. 일부 구현에서, 하우징의 크기를 증가시킬 수 있는 하우징 상에 또는 하우징 내에 후방 장착된 배터리 대신에, 배터리 팩은 시술 동안 기구(200)를 잡고 있는 사용자의 팔 또는 손목과 같은 다른 곳에 장착될 수 있다. 짧은 케이블 커넥터가 장착된 배터리를 다시 기구(200)에 연결할 수 있어 사용 동안 이 연결 장치만 기구(200)의 하우징으로부터 연장된다.
프로세서(280)는 기구 내에서 실행을 위한 명령을 처리할 수 있다. 이러한 실행된 명령은 기구의 사용과 관련하여 본 명세서에 설명된 프로세스 중 하나 이상을 구현할 수 있다. 프로세서(280)는 단일 스레드 프로세서 또는 다중 스레드 프로세서일 수 있다. 제어 프로세서(280)는 디바이스의 작동에 관한 정보의 출력을 사용자에게 제공하기 위해 메모리(290) 및/또는 저장 디바이스에 저장된 명령을 처리할 수 있다.
메모리(290)는 사용자 입력 데이터를 수신하고 저장하도록 구성될 수 있다. 메모리(290)는 데이터를 저장할 수 있고 그 데이터를 프로세서와 같은 디바이스의 하나 이상의 다른 구성요소에 전달할 수 있는 임의의 유형의 메모리일 수 있다. 메모리(290)는 플래시 메모리, SRAM, ROM, DRAM, RAM, EPROM, 동적 저장 장치 등 중 하나 이상일 수 있다. 메모리(290)는 디바이스의 의도된 용도와 관련된 하나 이상의 사용자 정의 프로파일을 저장하도록 구성될 수 있다. 메모리(290)는 사용자 정보, 사용 이력, 측정값 등을 저장하도록 구성될 수 있다.
기구(200)의 통신 모듈(295)과 시스템(100) 또는 외부 컴퓨팅 디바이스(300) 사이의 연결은 RS22 연결, USB, 파이어와이어 연결, 독점 연결, 또는 정보를 수신하고 및/또는 외부 컴퓨팅 디바이스에 전송하도록 구성된 임의의 다른 적절한 유형의 유선 연결과 같은 유선 통신 포트를 포함할 수 있다. 통신 모듈(295)은 또한 정보가 무선 링크를 통해 디바이스와 외부 컴퓨팅 디바이스 사이에 공급되어, 예를 들어 기구의 작동 및/또는 기구의 제어 프로그래밍에 관한 정보를 실시간으로 외부 컴퓨팅 디바이스(300)에 디스플레이할 수 있도록 무선 통신 포트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 외부 컴퓨팅 디바이스에서 디바이스 모터의 속도 프로파일을 프로그래밍할 수 있다. 디바이스에 대한 임의의 다양한 조절 및 프로그래밍은 외부 컴퓨팅 디바이스(300)를 사용하여 수행될 수 있다. 무선 연결은 Bluetooth, Wi-Fi, 무선 주파수, ZigBee 통신 프로토콜, 적외선 또는 휴대전화 시스템과 같은 임의의 적절한 무선 시스템을 사용할 수 있으며, 수신된 정보의 출처를 확인하기 위해 코딩 또는 인증을 채용할 수도 있다. 무선 연결은 또한 다양한 독점 무선 연결 프로토콜 중 임의의 것일 수 있다. 기구가 통신하는 외부 컴퓨팅 디바이스(300)는 데스크탑 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 또는 통신하고 사용자 입력을 수신할 수 있는 다른 디바이스를 포함하지만 이에 제한되지 않고 다양할 수 있다.
언급된 바와 같이, 미세 수술 기구(200)는 시스템(100)의 하나 이상의 입력(197)과 별도일 수 있는 하나 이상의 사용자 입력(228)을 포함할 수 있다. 기구(200)는 기구 자체에 있는 하나 이상의 사용자 입력(228), 뿐만 아니라 디바이스로부터 떨어져 있는 입력(예를 들어, 시스템(100)에 또는 시스템(100)과 작동 통신하는 외부 컴퓨팅 디바이스(300)에), 또는 둘 모두를 사용하여 구동될 수 있다. 기구(200) 상의 하나 이상의 입력(228)은 다양한 액추에이터, 트리거, 버튼, 슬라이더, 다이얼, 키패드, 스위치, 터치스크린, 풋 페달, 풋스위치, 또는 절단 튜브를 통해 유체를 활성화, 수정 또는 달리 진동, 흡인 및/또는 주입하기 위해 후퇴, 가압, 압착, 활주, 탭핑 또는 달리 구동될 수 있는 다른 입력 중 임의의 것을 포함한다. 바람직한 구현에서, 입력(228)은 구동 정도(즉, 손가락이나 엄지에 의한 누름 또는 활주)에 따라 기구(200)의 단일 기능보다 많은 기능을 활성화하도록 구성된 다방향 트리거이다. 예를 들어, 기구(200)는 관주, 유체 흡인 및 절단을 위해 구성될 수 있다. 하나 이상의 입력(228)은, 구동 메커니즘(205)이 하나 이상의 동작을 램프 업시키게 하는, 예를 들어 모터의 회전을 증가시킴으로써 트리거가 더 많이 구동될수록 절단 튜브(210)의 진동 주파수 또는 펌프(245)의 흡인 압력을 증가시키도록 하는 위치로 사용자에 의해 압박될 수 있다. 풋 페달이나 기구에 연관된 기타 테더링 연결 없이 완전히 핸드헬드인 손가락 구동식 기구는 사용 동안 케이블이나 다른 테더에 걸릴 걱정 없이 사용자에게 더 많은 휴대성, 가요성 및 자유로운 움직임을 제공한다.
기구(200)가 시스템(100)에 작동식으로 결합될 때 기구의 전력 시스템(220) 및/또는 시스템(100)의 전력 시스템(120)에 의해 구동 메커니즘(205)에 전력이 공급될 수 있다. 기구(200)는 기구(200)의 하우징을 통해 연장되는 케이블(225)을 포함할 수 있다(도 2a 내지 도 2c 참조). 케이블(225)은 또한 기구(200)를 벽 소켓에 연결하도록 구성될 수 있다. 기구(200)의 전력 시스템(220)은 하나 이상의 배터리를 포함할 수 있다. 배터리는 기구 하우징의 영역 내에 내부적으로 통합될 수 있거나, 또는 예컨대 모듈식, 제거 가능한 배터리 팩 내에서 하우징의 영역에 결합될 수 있다. 배터리는 상이한 화학적 조성 또는 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 배터리는 납산, 니켈 카드뮴, 니켈 금속 수소화물, 산화은, 산화수은, 리튬 이온, 리튬 이온 폴리머 또는 기타 리튬 화학 물질을 포함할 수 있다. 디바이스는 또한 재충전을 위해 DC 전력 포트, 유도, 태양 전지 등을 사용하는 재충전 가능한 배터리를 포함할 수 있다. 수술실에서 사용하기 위한 의료 디바이스에 급전하기 위한 본 기술 분야에 알려진 전력 시스템, 예컨대 스프링 전력 또는 임의의 다른 적절한 내부 또는 외부 전원도 본 명세서에서 고려되어야 한다. 일부 구현에서, 하우징의 크기를 증가시킬 수 있는 하우징 상에 또는 하우징 내에 후방 장착된 배터리 대신에, 배터리 팩은 시술 동안 기구(200)를 잡고 있는 사용자의 팔 또는 손목과 같은 다른 곳에 장착될 수 있다. 짧은 케이블 커넥터가 장착된 배터리를 다시 기구(200)에 연결할 수 있어 사용 동안 이 연결 장치만 기구(200)의 하우징으로부터 연장된다.
도 1c는 미세 수술 기구(200)가 내구성, 재사용 가능한 구동 부분(2010)에 해제 가능하게 작동식으로 결합되도록 구성된 일회용 작업 부분(2005)을 포함할 수 있음을 도시한다(또한, 도 2a 내지 도 2c 참조). 일회용 작업 부분(2005) 및 재사용 가능한 구동 부분(2010) 각각은 비교적 강성의 경량 재료(들)로 형성된 하우징 부분을 포함할 수 있다. 작업 부분(2005)은 일반적으로 눈으로부터의 유체 및 재료와 직접 접촉하도록 구성된 기구(200)의 구성요소를 포함하고, 기구(200)의 구동 부분(2010)은 일반적으로 유체 경로 외부에 유지되도록 구성된 기구(200)의 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 일회용 작업 부분(2005)은 눈에서 재료를 절단, 흡인 및/또는 주입하기 위해 눈에 삽입되도록 구성된 절단 튜브(210) 및 절단 튜브(210)를 진동시키도록 구성된 커터 조립체(214)를 통합할 수 있다. 흡인 펌프(245) 뿐만 아니라 관주 라인(155) 및 폐기물 라인(165) 등을 위한 연결 부위(도 1a 참조)는 또한 일회용 작업 부분(2005)의 일부일 수 있다. 구동 메커니즘(205), 컴퓨팅 유닛(215), 및 전력 시스템(220)의 하나 이상의 구성요소는 기구(200)의 재사용 가능한 구동 부분(2010)의 일부일 수 있다. 입력(228)은 재사용 가능한 구동 부분(2010) 또는 일회용 작업 부분(2005)에 있을 수 있다. 재사용 가능한 구동 부분(2010)은 재멸균되어 재사용될 수 있지만 일회용 작업 부분(2005)은 그렇지 않다. 그러나, 재사용 가능한 구동 부분(2010)을 포함하는 전체 기구(200)는 또한 일회용일 수 있고 구동 부분(2010)이 사용 후에 폐기되는 것이 재정적으로 실현 가능하도록 더 저렴한 재료에 의해 제조될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
단일 재사용 가능한 구동 부분(2010)은 상호 교환 가능한 방식으로 하나 이상의 일회용 작업 부분(2005)과 작동식으로 결합되도록 구성될 수 있다. 일회용 작업 부분(2005)은 렌즈 단편화, 유화, 유리체 절제술, 낭 폴리싱, 흡인, 관주, 응고, 조명, 시각화, IOL 삽입 등을 포함하는 다양한 유형의 시술을 위해 구성될 수 있다. 따라서, 일회용 작업 부분(2005)은 유리체 절제술, 수정체 유화, 안구내 렌즈 삽입 등을 포함하는 다양한 시술 중 임의의 것에 사용될 수 있다. 기구의 작동 파라미터는, 예를 들어, 재사용 가능한 구동 부분(2010)에 부착된 일회용 작업 부분(2005) 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(2005)의 구성요소는 시술의 유형에 따라 달라질 수 있으며, 수행하도록 구성된 시술에 무관하게 다양한 작업 부분(2005) 각각은 단일 재사용 가능한 구동 부분(2010)에 작동식으로 결합되고 이 부분에 의해 작동될 수 있다. 다양한 일회용 작업 부분(2005)은 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.
도 1c는 구동 부분(2010)에 작동식으로 결합된 작업 부분(2005)의 일 구현을 예시한다. 작업 부분(2005)은 진동 절단 튜브(210)를 통한 매끄러운 유동 흡인이 요망되는 시술에 사용될 수 있다. 간단히 말해서, 작업 부분(2005)은 길이방향 축을 따라 연장되는 캠샤프트(405)를 갖고 복수의 로브형 캠(425)을 갖는 선형 연동 펌프인 흡인 펌프(245)를 포함할 수 있다(예를 들어, 도 3a 및 도 3b 참조). 캠샤프트(405)는 구동 부분(2010)의 구동 메커니즘(205)에 의해 구동될 수 있다. 캠샤프트(405)의 로브형 캠(425)은 배관(415)을 순차적으로 압축하고 생성된 흡인 압력을 눈 내에 위치 설정된 절단 튜브(210)로 변환하도록 구성된 복수의 캠 팔로워(410)를 구동하고 이들의 운동을 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 평행하거나 이를 따라 공간적으로 연장될 수 있다. 배관(415)은 z-축에 대하여 실질적으로 90도 정렬된 축을 따라 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)를 회전시키는 단일 구동 메커니즘(205)은 또한 유리체 절제 프로브일 수 있는 절단 튜브(210)의 진동을 구동할 수 있다. 흡인 펌프(245)는 상이한 유형의 펌프(예를 들어, 박동 흡인을 적용하도록 구성된 피스톤 펌프)일 수 있고 절단 튜브(210)는 상이한 유형의 프로브(예를 들어, 렌즈 단편화 작업 팁)일 수 있음을 이해하여야 한다. 구동 메커니즘(205)으로부터 구동 샤프트(238)에 의해 회전된 캠샤프트(405)는 절단 튜브(210)의 진동을 초래하는 커터 조립체(214)와 인터페이싱할 수 있다. 커터 조립체(214) 및 커터 조립체가 펌프(245)의 캠샤프트(405)와 인터페이싱하는 방식은 달라질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 일부 구현에서, 커터 조립체(214)는 절단 튜브(210)의 왕복 선형 운동을 유발하도록 구성된 캠 메커니즘을 통합한다. 커터 조립체(214)는 캠샤프트(405)의 회전과 절단 튜브(210)에서 원하는 진동의 수 사이에서 필요에 따라 회전 비율을 램프 업시키기 위한 기어링을 포함할 수 있다. 다양한 구성에 대해서 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 1d는 하나 이상의 일회용 작업 부분(2005a, 2005b)과 상호 교환 가능하게 결합되도록 구성된 하나의 재사용 가능한 구동 부분(2010)을 갖는 미세 수술 기구를 포함하는 키트(500)의 구현을 예시한다. 일부 구현에서, 제1 작업 부분(2005a)은 렌즈 단편화를 위해 구성될 수 있고 제2 작업 부분(2005b)은 유리체 절제술을 위해 구성될 수 있다. 제1 작업 부분(2005a)은 2018년 11월 8일자로 공개된 미국 공개 제2018/0318132호 및 2019년 12월 5일자로 공개된 미국 공개 제20190365567에 설명된 바와 같이 비대칭 방식으로 진동하도록 구성된 절단 튜브 및 펄스 흡인을 생성하도록 구성된 피스톤 펌프를 통합할 수 있고, 이들 공개는 본 명세서에 참조로 통합된다. 제2 작업 부분(2005b)은 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 절단 튜브(예를 들어, 유리체 절제 포트를 갖는 것) 및 매끄러운 유동 흡인을 생성하도록 구성된 연동 펌프를 통합할 수 있다. 다양한 실시예에 따라 구동되고 임의의 수의 상이한 펌프 구성을 갖는 임의의 다양한 절단 튜브 구성이 본 명세서에서 고려된다는 것을 이해하여야 한다. 이들 구성이 예로서 제공된다.
작업 부분(2005a)의 원위 단부 영역은 키트(500)에 제공된 하나 이상의 작업 팁과 상호 교환 가능하게 결합하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 키트(500)는 렌즈 제거 작업 팁(520a) 및 낭 폴리싱 작업 팁(520b)을 포함할 수 있다. 렌즈 제거 작업 팁(520a)과 낭 폴리싱 작업 팁(520b)은 시술의 스테이지에 따라 동일한 일회용 작업 부분에서 서로 상호 교환될 수 있다. 키트(500)는 또한 균형 잡힌 식염수 병과 같은 관주 소스 내에 삽입하도록 구성된 스파이크(530)를 갖는 드립 챔버(525)를 포함할 수 있다. 드립 챔버(525)는 관주 배관(555)에 결합될 수 있고, 관주 배관은 차례로 기구(200) 상의 관주 커플링과 결합될 수 있다. 관주 배관(555)에는 관주 배관(555)을 개폐하기 위해 손가락 구동식인 핀치 밸브(558)가 제공될 수 있다. 키트(500)는 또한 기구(200)로부터의 출구를 폐기물 용기(560)에 결합하도록 구성된 폐기물 배관(565)을 갖는 폐기물 용기(560)를 포함할 수 있다. 키트(500)의 모든 구성요소는 단일 멸균 용기(505) 내에서 함께 멸균 포장될 수 있다.
다시, 일회용 작업 부분(2005)에 결합된 재사용 가능한 구동 부분(2010)을 도시하고 있는 도 2a 내지 도 2c를 참조한다. 도 2a는 함께 결합된 2개의 부분(2005, 2010)을 갖는 기구(200)를 도시하고 도 2b는 2개의 부분(2005, 2010)이 서로 분리된 기구(200)를 도시한다. 도 2c는 하우징의 일부가 제거되어 구동 메커니즘(205)의 구성요소가 드러난 기구(200)의 재사용 가능한 구동 부분(2010)을 도시한다. 구현에서, 구동 메커니즘(205)은 기어박스 또는 기어헤드(232)가 있거나 없는 모터(230), 모터 어댑터(236), 및 구동 샤프트(238)를 포함할 수 있다. 구동 샤프트(238)는 구동 샤프트(238)가 모터(230)와 함께 자유롭게 회전할 수 있도록 모터 어댑터(236)를 통해 연장될 수 있다.
모터(230)의 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. 모터(230)는 브러시리스 DC 모터 또는 샤프트를 회전시키기에 적절한 임의의 유형의 모터 또는 드라이버일 수 있다. 모터(230)는 기어헤드(232) 또는 다른 메커니즘을 통한 기어 감속을 통합하는 전기 모터일 수 있다. 원하는 출력 속도를 생성하기 위해 하모닉 드라이브(harmonic drive)가 통합될 수 있다. 구현에서, 적어도 30:1 감속을 달성하도록 구성된 하모닉 드라이브 기어 감속이 통합된다. 구현에서, 기어링이 통합되어 출력 증가를 달성할 수 있다. 예를 들어, 펌프를 구동하는 모터로부터의 입력은 절단에 적절한 진동 속도를 달성하기 위해 기어링을 통해 증가될 수 있다(아래의 도 6a 및 도 6b 참조). 일부 구현에서, 기어링은 단일 모터가 2개의 상이한 샤프트의 회전을 독립적으로 구동하게 한다(아래의 도 10, 도 11a 및 도 11b 참조).
여전히 도 2a 내지 도 2c와 관련하여, 재사용 가능한 구동 부분(2010)은 하나 이상의 일회용 작업 부분(2005)과 상호 교환 가능하게 결합될 수 있다. 일회용 작업 부분(2005) 및 재사용 가능한 구동 부분(2010)은 나사부, 스냅-록, 베이어닛 및 유사한 메커니즘과 같은 다양한 메커니즘을 사용하여 함께 결합될 수 있다. 결합 메커니즘은 2개의 하우징 부분을 결합 해제하도록 구성된 해제 버튼(201)을 포함할 수 있다. 일회용 작업 부분(2005)과 재사용 가능한 구동 부분(2010) 사이의 결합은 순수히 기계적일 수 있거나 기계적 및 전자적 결합 둘 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일회용 작업 부분(2005)은 재사용 가능한 구동 부분(2010)의 부분과 전자적으로 결합하도록 구성된 전자 입력을 가질 수 있다. 대안적으로, 일회용 작업 부분(2005)은 재사용 가능한 구동 부분(2010)과 기계적으로 결합하고 상호 작용하도록 구성된 입력을 가질 수 있다.
다시, 도 2a 및 도 2b와 또한 도 2c 및 도 2d를 참조하면, 베이어닛 모터 어댑터(236)는 복수의 모터 나사(202)를 통해 기어박스(232)에 고정될 수 있다. 구동 부분(2010)의 구동 샤프트(238)는 일회용 작업 부분(2005)의 흡인 펌프(245)가 내구성 구동 부분(2010)의 모터(230)와 기능적으로 정합하도록 일회용 작업 부분(2005)의 근위 단부에 삽입될 수 있다. 구동 샤프트(238)는 구동 부분(2010)의 원위 단부 영역에서 어댑터(236)로부터 원위 방향으로 연장될 수 있다. 구동 부분(2010)은 구동 샤프트(238)의 단부가 작업 부분(2005)의 회전 캠샤프트 커플러(204) 상의 슬롯(203)과 정합하도록 작업 부분(2005)의 근위 단부로 삽입될 수 있다(도 2d 참조). 베이어닛 모터 어댑터(236)의 돌기(206)는 작업 부분(2005)의 후방 매니폴드의 근위 단부에 있는 L자형 슬롯을 통해 활주될 수 있다. 구동 부분(2010)은 돌기(206)가 구동 샤프트(238)를 축방향으로 후방 매니폴드에 로킹하도록 작업 부분(2005)에 대해 길이방향 축을 중심으로(즉, 시계 방향으로) 회전될 수 있다. 베이어닛 모터 어댑터(236) 상의 돌기(206)는 캠샤프트 커플러(204) 상의 슬롯(203)으로 활주될 수 있다. 일단 회전되면, 베이어닛 모터 어댑터(236) 상의 돌기(206)는 구동 부분(2010)과 작업 부분(2005)를 축방향으로 함께 로킹할 수 있다. 해제 버튼(201)은 스프링-하중식이고 작업 부분(2005)의 후방 매니폴드에 부착될 수 있다.
다시 도 2a 및 도 2b와 또한 도 2c 및 도 2d와 관련하여, 작업 부분(2005)은 눈으로부터의 유체 및 재료와 직접 접촉하도록 구성된 기구(200)의 구성요소를 포함할 수 있는 반면, 구동 부분(2010)은 일반적으로 유체 경로 외부에 남아 있도록 구성된 기구(200)의 구성요소, 예를 들어 흡인 펌프 및/또는 절단 요소를 구동하도록 구성된 구성요소를 포함한다. 내구성 구동 부분(2010)의 구동 메커니즘(205)은 일회용 작업 부분(2005)의 핸드피스에 일체화된 흡인 펌프(245)를 구동하도록 구성된다. 동일한 구동 메커니즘(205)은 또한 절단 튜브(210)를 구동할 수 있다. 기구의 기능은 내구성 구동 부분(2010)에 결합된 일회용 작업 부분(2005)의 구성요소에 따라 달라질 수 있다. 일회용 작업 부분(2005) 내의 흡인 펌프(245)의 구성은 일회용 작업 부분(2005)의 원위 단부에 결합된 절단 튜브(210)의 유형(예를 들어, 유리체 프로브 대 렌즈 단편화 프로브)에 따라 달라질 수 있다.
일회용 작업 부분(2005)의 흡인 펌프(245)의 구성은 벨로우즈 메커니즘, 다이아프램 펌프, 벤츄리 펌프, 인트랩먼트 펌프, 용적형 펌프, 재생 펌프, 운동량 전달 펌프, 마이크로 펌프 등을 포함하지만 이에 제한되지 않고 다양할 수 있다.
일부 구현에서, 일회용 작업 부분(2005)은 피스톤 펌프인 흡인 펌프(245)를 포함할 수 있다. 피스톤 펌프는, 예를 들어 2018년 11월 8일자로 공개된 미국 공개 제2018/0318132호(본 명세서에 참조로 포함됨)에 설명된 바와 같이 매끄러운 연속 및/또는 불연속 박동 흡인을 제공하도록 구성될 수 있다. 피스톤 펌프는 피스톤 캠에 의해 구동되는 복수의 피스톤을 가질 수 있으며, 피스톤 캠은 차례로 재사용 가능한 구동 부분(2010)의 구동 메커니즘(205)에 의해 구동된다. 박동 진공은 전방 챔버의 붕괴 위험 없이 절단 튜브를 통해 최대 진공을 인가할 수 있다. 펄스의 피크에 있는 동안, 기구(200)는 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. 펌핑 챔버 내에서 제1 방향으로의 피스톤의 움직임은 눈으로부터의 재료가 절단 튜브의 루멘으로 흡인되도록 진공을 생성한다. 펌핑 챔버 내에서 반대쪽 제2 방향으로 피스톤의 움직임은 펌핑 챔버로부터 그리고 기구 밖으로 재료를 배출한다. 더 높은 유동의 박동 흡인은 렌즈 단편화 동안 유용할 수 있다. 피스톤 펌프를 통합하는 일회용 작업 부분(2005)은 또한 렌즈 단편화에 유용한 진동 작업 팁을 포함할 수 있다. 재사용 가능한 구동 부분(2010)의 구동 메커니즘(205)은 피스톤 펌프 및 작업 부분(2005)의 진동 작업 팁 모두를 구동할 수 있다.
흡인 펌프는 롤러, 연동식, 스크롤형, 나선형, 말굽형, 회전 날개, 기어, 나사, 다이아프램, 원심 펌프 또는 기타 펌프 유형일 수 있다. 일부 구현에서, 일회용 작업 부분(2005)은 연동 펌프인 흡인 펌프(245)를 포함할 수 있다. 연동 펌프는 매끄러운 연속 흡인을 제공하도록 구성될 수 있다. 매끄러운 연속 흡인은 전방 유리체 절제술 동안 유용할 수 있다. 매끄러운 유동의 연동 펌프를 통합한 일회용 작업 부분(2005)은 또한 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 외부 샤프트 내에서 진동하는 내부 샤프트를 갖는 유리체 절제 프로브를 포함할 수 있다. 재사용 가능한 구동 부분(2010)의 구동 메커니즘(205)은 연동 펌프 및 작업 부분(2005)의 유리체 절제 프로브 모두를 구동할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 절단 튜브(210)를 통해 매끄러운 연속 흡인을 제공하도록 구성된 작업 부분(2005) 내의 통합을 위한 흡인 펌프(245)의 구현을 도시한다. 흡인 펌프(245)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(2005) 내에 배치될 수 있다. 캠샤프트(405)는, 예컨대 작업 부분(2005)의 회전 캠샤프트 커플러(204)를 통해 캠샤프트(405)의 근위 단부 영역에서 구동 샤프트(238)에 결합될 수 있다. 펌프 모터(230)가 회전함에 따라, 구동 샤프트(238)는 캠샤프트(405)의 회전을 구동하여 흡인 펌프(245)에 동력을 공급한다. 캠샤프트(405)는 또한, 예컨대 회전하는 캠 팔로워(213)를 통해 캠샤프트(405)의 원위 단부 영역에서 절단 튜브(210)에 결합될 수 있다. 절단 튜브(210)의 운동에 대해서는 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.
2개의 튜브(415)는 펌핑 매니폴드(420)의 중심선(C)의 양쪽에 위치 설정될 수 있다(도 4a 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 3b 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 유로는 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 유로는 원위 절단 튜브(210)의 루멘과 유체 연통할 수 있다.
도 3c 및 도 3d는 도 3a 및 도 3b의 흡인 펌프(245)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, 각각의 튜브가 순차적이고 점진적인 압축을 경험함으로써 유로를 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 운동은 캠샤프트(405)의 길이방향 축(A) 및 튜브(415) 각각의 길이방향 축(T)(도 3b 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, 유로를 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(245)는 배관(415)의 길이방향 축(즉, 도 3b에 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 튜브의 축을 따라 힘을 인가하지 않아 2개의 튜브에 마찰을 거의 또는 전혀 발생시키지 않는다. 챔버 체적은 일정하게 유지되고 펌프(245)는 튜브 길이를 따라 병진하는 압축으로 인해 발생할 수 있는 튜브 고장 또는 펌프 성능 상실의 위험이 더 낮다.
도 4a 내지 도 4d에 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 4a는 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 4b). 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 4c). 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 4d).
캠 팔로워(410)의 좌우 운동은 오프셋 펄스 또는 각각의 튜브(415)의 점증적이고 순차적인 압축을 생성하여, 절단 튜브와 연통하는 원위 유로에서 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 달라질 수 있다. 펌프(245) 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 달라질 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 3b에 도시된 흡인 펌프(245)의 구현은 10개의 캠 로브(425) 및 10개의 캠 팔로워(410)를 포함한다. 이에 의해, 흡인 펌프(245)는 각각의 캠 팔로워(410)가 대향하는 튜브(415)를 압축하도록 좌우로 압박됨에 따라 매끄러운 사인파 종류의 곡선을 생성할 수 있다.
도 5a는 초기에 캠샤프트(405)가 회전하기 시작할 때 펌프(245)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 유로를 통과하는 최소 박동 유동과 실질적으로 일정하다.
펌프(245)는 도 3a 및 도 3b의 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 5b 참조). 온-오프 정사각형 곡선은, 예를 들어 튜브가 더 점진적인 운동을 사용하여 압착 차단되는 나선형 구동 연동 펌프에 비교하여 더 일관된 챔버 길이(즉, 튜브가 캠 팔로워에 의해 폐쇄되는 위치들 사이에서 배관 내의 밀봉된 체적)를 제공할 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 펌프의 구현의 캠 로브는 대체로 디바이스에 대한 원형 경로 및 캠 팔로워(410)에 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 나선형 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 4a 내지 도 4d와 관련하여, 캠 팔로워(410)의 형상은 캠샤프트(405)가 회전할 때 좌우 운동으로 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 4b). 캠 팔로워(410)가 화살표(L')를 따라 이동함에 따라, 제2 압축 구역(437)은 튜브(415a)를 압축한다(도 4d). 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 운동으로 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.
작업 부분(2005) 내의 연동 펌프의 구성은 달라질 수 있으며 선형 연동 펌프일 필요는 없다. 예를 들어, 연동 펌프는 나선형 설계 또는 말굽형 연동 펌프일 수 있다.
백내장 수술의 맥락에서, 유리체 절제술은 렌즈 제거 중에 합병증이 발생하는 경우, 예를 들어 후낭 파열 후 유리체가 전방 세그먼트로 우발적으로 탈출하는 경우에 사용된다. 유리체 절제술은 일반적으로 백내장 수술에서 환영받지 못하는 부분으로 고려된다. 전방 유리체 절제술의 목표는 전방 챔버로부터 유리체를 제거하고, 진입 절개부로부터 유리체를 제거하며, 안구내 렌즈가 삽입되게 하는 것이다. 유리체는 그 반고체 구조로 인해 특성화하기 어려운 예측할 수 없는 유동 거동을 가지고 있다. 유리체는 대부분이 물로 구성되어 있지만 콜라겐 섬유와 히알루론산도 있다. 유리체는 프로브를 통과하기 전에 절단이 필요하다. 잘게 절단된 유리체는 온전한 겔과 같은 유리체보다 점도가 낮다. 유리체의 흡인 및 제거를 개선하기 위해서는 작은 바이트 크기의 피스가 바람직하다.
절단 튜브(210) 및 흡인 펌프(245)는, 예를 들어 유리체 제거의 시작 전에 눈으로부터 렌즈 단편을 제거하기 위해 낮은 수준의 절단(예를 들어, 300 cpm) 및 낮은 수준의 흡인(예를 들어, 약 3 cc/분 미만)을 달성하도록 구동될 수 있다. 절단 튜브(210) 및 흡인 펌프(245)는 유리체 제거를 위해 낮음 내지 중간 정도의 흡인(예를 들어, 3 cc/분 내지 약 10 cc/분)으로 더 높은 수준의 절단(예를 들어, 500-600 cpm)을 달성하고 유리체를 커터로 지속적으로 유동하게 하도록 구동될 수 있다. 절단 튜브(210) 및 흡인 펌프(245)는 유리체 제거를 위해 높은 흡인(예를 들어, 10 cc/분 초과 내지 최대 약 25 cc/분)으로 높은 수준의 절단(예를 들어, 최대 약 7,500 cpm)을 달성하고 유리체가 커터로 지속적으로 유동하게 하도록 구동될 수 있다. 다른 구현에서, 절단 튜브(210) 및 흡인 펌프(245)는, 예를 들어 렌즈 단편화 및 유화에 유용한 비대칭성 절단 및 높은 박동 흡인(예를 들어, 10 cc/분 초과 내지 최대 약 30 cc/분 또는 최대 약 100 cc/분)을 달성하도록 구동될 수 있다. 운동 프로파일과 흡인 프로파일은 수행 중인 시술과 시술 자체의 스테이지에 따라 달라질 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 앞서 설명한 바와 같은 선형 연동 흡인 펌프(245)인 일체형 흡인 펌프(245)를 갖는 미세 수술 기구(200)의 일회용 작업 부분(2005)을 예시한다. 일회용 작업 부분(2005)은 전방 유리체 절제술을 수행하도록 구성될 수 있고 본 명세서에 설명된 임의의 다양한 피처를 통합하는 재사용 가능한 구동 부분(2010)과 결합될 수 있다. 따라서, 단일 재사용 가능한 구동 부분(2010)은 상이한 기능적 능력(예를 들어, 렌즈 단편화, 유리체 절제술, 낭 폴리싱 등)을 갖는 상이한 작업 부분(2005)을 구동할 수 있다.
절단 튜브(210)는 렌즈 단편화, 렌즈 유화, 유리체 절제술, 및 기타 전방 세그먼트 시술에 사용될 수 있도록 다양한 구성 중 임의의 것을 가질 수 있다. 일반적으로, 절단 튜브(210)는 각막 절개부 크기를 최소화하기 위해 눈의 최소 침습 시술에 적절한 최대 단면 직경을 갖는다. 일부 구현에서, 절단 튜브(210)의 최대 단면 직경은 약 1.25 mm이다. 최대 단면 직경은 이 직경보다 작거나 이 직경보다 클 수 있으며, 예를 들어 직경이 약 2 mm 이하, 직경이 약 3 mm 이하, 직경이 최대 약 4 mm 이하, 또는 직경이 최대 약 5 mm일 수 있다. 절단 튜브(210)는 본 기술 분야에 알려진 바와 같이 20 게이지, 23 게이지, 25 게이지, 또는 27 게이지 유리체 절제 프로브일 수 있다.
일부 구현에서, 절단 튜브(210)는 외부 튜브(252) 내에서 왕복 활주하도록 구성된 내부 관형 세장형 부재(250)를 갖는 표준 단두대-형상 유리체 절제 프로브이다(도 7a 내지 도 7c 참조). 외부 튜브(252)는 작업 부분(2005)의 영역에 결합된 고정 관형 요소일 수 있다. 외부 튜브(252)는 리테이너(254)에 의해 작업 부분(2005)의 내부 내에 고정 결합될 수 있다. 리테이너(254)는 리테이너(254)가 외부 튜브(252)의 근위 단부 영역 둘레에 위치 설정되도록 외부 튜브(252)를 관통 수용하도록 구성된 도넛형 요소일 수 있다. 세장형 부재(250)는 또한 관형 요소일 수 있지만, 외부 튜브(252)와 달리 외부 튜브(252)의 루멘 내에서 진동될 수 있도록 이동 가능하다.
세장형 부재(250)의 원위 팁은 절단 에지(256)로 형성될 수 있다(도 7c 참조). 일부 구현에서, 절단 에지(256)는 짧고 날카로운 베벨이다. 세장형 부재(250)의 절단 에지(256)와 외부 튜브(252) 측벽의 개구(258)는 함께 포트(260)를 형성한다. 포트(260)는 외부 튜브(252)에 대한 세장형 부재(250)의 위치에 따라 크기가 달라질 수 있다. 작동 시, 조직은 포트(260)를 통해 절단 튜브(210) 내로 진입할 수 있고 세장형 부재(250)가 외부 튜브(252) 내에서 왕복됨에 따라 절단 에지(256)에 의해 절개될 수 있다. 유리체는 루멘(262)을 통해 흡인을 할 때 포트(260)로 진입한다. 진동하는 내부 세장형 부재(250)는 절단 에지(256)와 개구(264) 사이에 렌즈 재료를 포획하여 세장형 부재(250)가 원위 방향으로 이동할 때 포트(260) 내로 흡인되는 렌즈 재료의 작은 피스를 절단할 수 있다. 세장형 부재(250)가 측면 개구를 갖지 않으면, 세장형 부재(250)가 측면 개구(264)를 지나 원위 방향으로 이동할 때 포트(260)는 완전한 폐쇄를 받을 수 있다. 포트(260)의 이러한 폐쇄는 유동 불안정, 유체 가속 및 망막 정지 마찰을 초래할 수 있다. 따라서, 세장형 부재(250)는 또한 그 원위 단부 영역 근방에 측면 개구(258)를 통합할 수 있다. 이 구성은 증가된 절단 속도 및 전반적으로 더 나은 효율성을 갖는 동시에 망막 정지 마찰 문제를 개선하는 2차원 커터로서 설명된다. 내부 세장형 부재(250)가 외부 튜브(252) 내에서 진동함에 따라, 원위 샤프트 에지(256)는 원위 스트로크에서 포트로 진입하는 유리체를 잘게 절단할 수 있다. 세장형 부재(250)의 근위 스트로크에서, 개구(258)로 진입하는 유리체도 잘게 절단될 수 있다. 이중 포트 2차원 커터는 내부 세장형 부재(250)의 단일 전후 운동으로 달성되는 절단량을 증가시킬 수 있고 포트(260)가 완전히 폐쇄되는 것을 방지할 수 있다.
포트(260)는 눈 조직을 완전히 잘게 절단하고 흡인하기 위해 최적화된 폭을 가질 수 있다. 일부 구현에서, 포트(260)는 0.05"보다 크고 최대 약 0.175" 인 축방향 길이를 가질 수 있다. 포트(260)는 0.015" 내지 0.06"이일 수 있는 폭을 가질 수 있다. 외부 튜브(252)의 원위 팁은 도 7c에 도시된 바와 같이 날카로울 수 있거나 또는 팁이 뭉툭하거나 총알 형상일 수 있다. 포트(260)는 기구를 제거하는 동안 조직을 걸러내는 것을 방지하기 위해 개방 위치에 유지되도록 편향될 수 있다. 달성된 절단율은 본 기술 분야에 알려진 바와 같이, 예를 들어 분당 최대 약 7,500회 절단(cpm)까지 달라질 수 있다. 프로브의 듀티 사이클은, 예를 들어 기구의 핑거 트리거 유형 입력(228) 및 본 명세서에 설명된 다른 입력을 사용하여 제어될 수 있다.
일부 구현에서, 루멘(262)은 세장형 부재(250)를 통해 근위 개구(266)까지 연장된다(도 7a 및 도 7b 참조). 근위 개구(266)는 흡인 펌프(245)로부터의 원위 흡인 라인과 유체 연통하는 진공 매니폴드(270)의 챔버(268) 내에 유지된다. 근위 개구(266)는 세장형 부재(250)의 진동 움직임 동안 이 챔버(268) 내에 유지된다. 절개된 조직을 눈으로부터 루멘(262)을 통해 흡인하기 위해 진공 매니폴드(270) 내의 흡인 펌프(245)에 의해 진공이 인가된다. 절개된 조직은 포트(260)에서 루멘(262)으로 진입하고 근위 개구(266)를 통해 루멘(262)을 빠져나간다.
앞서 설명한 바와 같이, 펌프(245)는 하우징의 길이방향 축을 따라 연장되는 캠샤프트(405)를 포함할 수 있다. 캠샤프트(405)는 구동 부분(2010)의 구동 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 구동될 수 있다. 캠샤프트(405)의 근위 단부 영역은, 예컨대 일회용 작업 부분(2005)의 커플러(204)를 통해 구동 샤프트(238)에 결합될 수 있고 캠샤프트(405)의 원위 단부는 절단 튜브(210)와 작동식으로 결합될 수 있다. 따라서, 흡인 펌프(245)를 구동하는 구동 메커니즘(205)은 또한 절단 튜브(210)의 진동을 구동할 수 있다. 진동 구동 메커니즘은 캠샤프트(405)의 회전 운동을 절단 튜브(210)의 선형 운동으로 변환하기 위해 캠 조립체를 통합할 수 있다.
도 7a 내지 도 7e는 절단 튜브(210)를 진동시키도록 구성된 커터 캠 조립체(214)의 구현을 예시한다. 커터 조립체는 예로서 제공되며 달라질 수 있다. 일부 구현에서, 커터 조립체는 렌즈 단편화를 위해 구성되고 2019년 3월 19일자로 공개된 미국 특허 제10,231,870호에 설명된 바와 같이 비대칭성 운동 프로파일을 달성할 수 있다. 다른 구현에서, 커터 조립체는 전방 유리체 절제술을 위해 구성된다. 커터 조립체(214)는 캠샤프트(420)가 회전할 때 길이방향 축(A)을 따라 축방향으로 이동하도록 구성된 커터 캠 팔로워(213)를 포함할 수 있다. 도 7a는 커터 캠 팔로워(213)와 맞물린 캠샤프트(405)(즉, 펌핑 매니폴드(420)의 원위측)의 원위 단부 영역 및 세장형 부재(250)의 근위 단부에 고정 결합된 커터 캠 팔로워(213)를 도시한다. 캠샤프트(405)의 회전 운동은 커터 캠 팔로워(213)의 선형 운동, 따라서 세장형 부재(250)의 선형 운동으로 변환된다. 도 7d 및 도 7e는 커터 캠 팔로워(213)가 캠샤프트(405)의 원위 단부를 수용하도록 구성된 보어(272)를 근위 단부에 가질 수 있음을 도시한다. 캠샤프트(405)의 원위 단부의 외부 표면은 커터 캠 팔로워(213)의 대응하는 핀 요소(276)를 수용하도록 구성된 채널(274)을 포함할 수 있다. 캠샤프트(405)가 길이방향 축(A)을 중심으로 회전함에 따라, 핀 요소(276)는 캠샤프트(405)의 외부 표면 둘레에서 채널(274)을 통해 이동한다. 채널(274)은 제1 근위 단부 영역으로부터 원위 단부 영역을 향하여 그리고 다시 제1 근위 단부 영역을 향하여 타원형 경로를 따를 수 있다. 핀 요소(276)가 채널(274)을 통해 이동함에 따라, 커터 캠 팔로워(213)는 길이방향 축(A)을 따라 축방향으로 이동하도록 압박된다. 커터 캠 팔로워(213)는 회전의 적어도 일부에 대해 원위 방향으로 이동한다. 그 다음, 커터 캠 팔로워(213)는 회전의 적어도 다른 부분에 대해 근위 방향으로 이동한다. 이와 같이, 캠샤프트(405)의 완전한 회전은 커터 캠 팔로워(213) 및 세장형 부재(250)의 왕복 축방향 이동을 제공한다. 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)의 진동 움직임을 생성하기 위한 다른 구동 메커니즘이 본 명세서에서 고려된다는 것을 이해하여야 한다.
다른 구현에서, 캠 조립체는 비대칭성 또는 대칭성 프로파일을 통합하는 램프 캠을 포함할 수 있다. 기구의 길이방향 축을 따라 병진하도록 구성된 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)는 회전하도록 구성된 램프 캠과 인터페이싱할 수 있다. 일부 구현에서, 램프 캠은 비대칭성 프로파일을 갖는 단순한 톱니 구성을 통합한다. 다른 구현에서, 램프 캠은 대칭적인 고원 및 골부를 갖는 이중 램프 캠을 통합한다. 램프 캠은 커터 복귀 스프링을 통합할 수 있다. 세장형 부재(250)의 후방(근위 운동)은 램프 프로파일의 함수이고 세장형 부재(250)의 전방(원위 운동)은 커터 복귀 스프링의 함수일 수 있다. 세장형 부재(250)는 램프 캠이 진동 움직임을 위해 회전할 때 램프 캠 위에서 앞뒤로 튀어나올 수 있다.
모터의 RPM은 기어박스를 통합하여 증가될 수 있다. 기어링은 입력을 적어도 약 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 최대 약 30:1까지 증가시키는 비율을 가질 수 있다. 예를 들어, 기어링은 140 RPM 입력으로부터 약 700 RPM으로 회전 속도를 증가시키기 위한 단일 스테이지 5:1 유성 기어 드라이브일 수 있다. 기어비는 캠 프로파일 및 2 ms의 속도와 약 4 ms의 드웰을 구동하는 램프 각도에 대한 간격에 의해 구동될 수 있다. 캠은 절단이 외부 튜브에 대해 개방 위치에서 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)를 정지시키는 것을 보장하도록 설계될 수 있다. 진동 구동 메커니즘은 편심 캠, 배럴 캠 또는 나선형 캠을 포함하는 다른 캠 구성을 통합할 수 있음을 이해하여야 한다.
진동 구동 메커니즘은 캠을 통합할 필요가 없고 대신에 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)의 선형 운동을 달성하기 위해 자기력에 따라 달라질 수 있다. 자기 드라이브는 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)의 선형 병진을 위해 푸시-앤-풀 자기 어레이에 따라 달라질 수 있고 스프링의 사용을 피할 수 있다. 자기 드라이브에 의해 달성되는 절단 튜브 진동은 상대적으로 부드럽고 진동과 소음이 매우 적다. 공압 구동 시스템과 유사하게, 자기 드라이브에서 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)의 속도는 회전 속도에 의존하지 않고 강제 구동된다. 140 rpm 입력 속도는 6 Hz의 주파수를 달성할 수 있다.
다시 도 6b와 도 8a 및 도 8b와 관련하여, 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)는 근위 단부에 병진 자석 디스크(1605)를 갖는 커터 스플라인(1209)에 결합될 수 있다. 커터 스플라인(1209) 및 병진 자석 디스크(1605)는 캠샤프트(405)의 운동에 응답하여 근위 및 원위 방향으로 하우징의 길이방향 축을 따라 축방향으로 일정 거리만큼 양방향으로 자유롭게 이동하는 동시에 길이방향 축을 중심으로 회전되는 것이 방지된다. 병진 자석 디스크(1605)는 국소 자기장을 생성하기 위해 병진 자석 디스크(1605)에 근접하게 위치 설정된 회전 자석 디스크(1615)의 하나 이상의 자석과 상호 작용하도록 구성된 하나 이상의 자석을 포함할 수 있다. 회전 자석 디스크(1615)는, 예를 들어 펌프(245)의 캠샤프트(405)의 회전과 함께, 바람직하게는 그 사이에 위치 설정된 기어박스와 함께 회전하도록 구성된다. 회전 자석 디스크(1615)의 하나 이상의 자석은 병진 자석 디스크(1605)의 하나 이상의 자석과 정렬하고 정렬 해제하도록 회전된다. 회전 자석 디스크(1615)의 자석과 병진 자석 디스크(1605)의 자석 사이의 자기력은 병진 자석 디스크(1605)(따라서, 절단 튜브(210))가 하우징에 대해 앞뒤로 진동하게 한다. 진동은 자기 인력 및/또는 자기 척력에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 회전 자석 디스크(1615)는 하우징의 원위 단부를 향해 위치 설정된 양극을 갖는 제1 자석을 가질 수 있다. 회전 자석 디스크(1615)의 원위측 위치에서 하우징 내에 위치 설정된 병진 자석 디스크(1605)는 하우징의 근위 단부를 향해 위치 설정된 음극을 갖는 제2 자석을 가질 수 있다. 회전 자석 디스크(1615)의 제1 자석과 병진 자석 디스크(1605)의 제2 자석은 회전 자석 디스크(1625)의 회전 시 길이방향 축 둘레의 원주의 증분만큼 서로 정렬될 수 있다. 일단 정렬되면, 제1 및 제2 자석은 제1 방향으로 커터 스플라인(1209)의 선형 병진을 달성하도록 자기적으로 끌어당겨질 수 있다. 길이방향 축 둘레의 원주의 다음 증분은 반대쪽 제2 방향으로 커터 스플라인(1209)의 선형 병진을 달성하기 위해 서로 밀어내도록 각각의 자석 디스크(1605, 1615) 상의 자석의 극을 정렬한다. 회전 자석 디스크(1615)가 병진 자석 디스크(1605)에 대해 계속 회전함에 따라, 왕복 선형 운동을 달성하기 위해 자기력이 그 사이에서 교번한다. 따라서, 병진 자석 디스크(1605)에 대한 회전 자석 디스크(1615)의 회전은 회전 자석 디스크(1615)의 복수의 자석의 극이 병진 자석 디스크(1605)의 하나 이상의 자석과 교번하는 척력 및 인력을 유발하게 하여 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)의 진동을 야기한다.
일부 구현에서, 자석 디스크(1605, 1615)의 자기장은 제2 회전 자석 디스크(1625)를 통합함으로써 더 강하게 만들어질 수 있다. 도 6b와 도 8a 및 도 8b는 병진 자석 디스크(1605)의 원위에 위치 설정된 제2 회전 자석 디스크(1625)를 예시한다. 이들 근위 및 원위 회전 자석 디스크(1615, 1625)는 그 사이에 위치 설정된 병진 자석 디스크(1605)의 선형 병진을 달성하기 위해 더 강한 자기장을 생성할 수 있다. 근위 및 원위 회전 자석 디스크(1615, 1625)는 함께 회전하도록 서로에 대해 고정될 수 있다. 병진 자석 디스크(1605)는 근위 및 원위 회전 자석 디스크(1615, 1625) 사이의 공간 내에 위치 설정될 수 있다. 원위 회전 자석 디스크(1625)는 자기장을 증폭하도록 구성된 하나 이상의 자석을 통합할 수 있다. 예를 들어, 근위 자석 디스크(1615)의 자석은 병진 자석 디스크(1605)를 근위 방향으로 근위 자석 디스크(1615)를 향하여 압박하기 위해 병진 자석 디스크(1605)의 자석에 대한 인력 자기장을 생성할 수 있다. 원위 자석 디스크(1625)의 자석은 병진 자석 디스크(1605)를 근위 자석 디스크(1615)를 향해 근위 방향으로 추가로 압박하기 위해 병진 자석 디스크(1605)의 자석에 대한 척력 자기장을 동시에 생성할 수 있다. 따라서, 척력 및 인력 자기장은 서로 협력하여 근위 방향으로 선형 운동을 달성한다. 반대(즉, 원위) 방향으로의 운동을 달성하기 위해, 근위 회전 자석 디스크(1615)의 자석은 병진 자석 디스크(1615)의 자석을 밀어낼 수 있고 원위 회전 자석 디스크(1625)의 자석은 병진 자석 디스크(1605)의 자석을 끌어당길 수 있어 병진 자석 디스크(1605)가 원위 방향으로 이동하는 것을 보장하도록 동시에 원위 푸시 및 원위 풀을 생성한다.
각각의 자석 디스크 상의 자석의 수 및 서로의 상대적인 배열은 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)의 원하는 진동 운동을 달성하기 위해 달라질 수 있다. 도 8a 및 도 8b는 병진 자석 디스크(1605)가 그 자석을 수용하도록 크기 설정된 보어(1607)를 포함할 수 있음을 도시한다. 근위 회전 자석 디스크(1615)는 그 자석을 수용하도록 크기 설정된 복수의 보어(1617)를 포함할 수 있고 원위 회전 자석 디스크(1625)는 그 자석을 수용하도록 크기 설정된 보어(1627)를 포함할 수 있다. 각각의 디스크의 보어(1607, 1617, 1627)는 하우징의 길이방향 축을 따라 실질적으로 정렬되도록 그 둘레 근방에 위치될 수 있다. 원위 회전 자석 디스크(1625)는 병진 자석 디스크(1605)가 배럴 하우징의 벽(1626) 내에서 일정 거리를 앞뒤로 활주할 수 있도록 병진 자석 디스크(1605)를 수용하도록 크기 설정된 배럴 하우징을 생성하는 벽(1626)을 통합할 수 있다. 원위 회전 자석 디스크(1625)의 근위 대면 표면은 병진 자석 디스크(1605)에 대한 원위 단부에 하드 스톱을 생성할 수 있다. 근위 회전 자석 디스크(1615)의 원위 대면 표면은 병진 자석 디스크(1605)에 대한 근위 단부에 하드 스톱을 생성할 수 있다. 하나의 회전 자석 디스크(1615)만을 갖는 구현에서, 커터 스플라인(1209)의 원위 운동을 제한하기 위해 하우징 내에 별개의 원위 하드 스톱 피처가 형성될 수 있다.
진동은 단일 디스크가 교대로 반전된 극을 갖는 자석을 갖도록 교번 방식으로 디스크의 원주방향 둘레에 위치 설정된 복수의 자석을 갖는 회전 디스크를 통합함으로써 달성될 수 있다. 정합 링은 동일한 자석을 포함할 수 있다. 자석의 반대 극이 정렬되면, 인력 자기력이 생성되어 정합 링을 회전하는 디스크를 향해 압박한다. 자석의 동일한 극이 정렬되면, 척력 자기력이 생성되어 정합 링을 회전 디스크로부터 멀어지게 압박한다. 디스크 원주 둘레의 각각의 증분은 정합 링과 회전하는 디스크 사이에 인력 또는 척력 자기장을 생성하는 자석을 정렬한다. 각각의 회전 증분의 경우, 둘 사이에 상이한 힘이 생성된다. 절단 튜브 진동의 속도는 회전하는 디스크의 회전 속도의 함수이다. 디스크는 영구 자석 또는 전자석을 통합할 수 있다. 전자석은 자기력의 선단 에지와 후단 에지를 프로그래밍하도록 제어될 수 있다. 일부 구현에서, 디스크는 연장하는 동안 급격한 변화를 위해 대향 링에 비교하여 전자기력이 급격히 증가하고 후퇴하는 동안 점진적으로 감소하여 절단 튜브 운동에서 비대칭성을 달성하도록 변환 링 상의 자기장을 배향하기 위해 서로에 대해 각형성될 수 있다. 디스크 상의 자석은 서로에 대해 동일 높이인 것과 달리 서로에 대해 약 10도의 오프셋을 가질 수 있다. 회전 링은 전진 스트로크의 선단 에지에서 더 날카로운 밀도의 자기 구배와 조우할 수 있지만, 후단 에지는 선단 에지보다 더 천천히 테이퍼질 수 있다. 회전 증분당 구배는 전방 에지에서 훨씬 더 높을 수 있다.
회전 운동을 축방향 운동으로 변환하기 위해 캠 조립체를 사용하든 자기 드라이브를 사용하든 진동 구동 메커니즘은 캠샤프트(405)의 회전으로부터 출력을 증가시키기 위해 기어링을 통합할 수 있다. 흡인 펌프(245)는 일반적으로 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)의 진동에 필요한 회전 속도와 비교하여 흡인을 구동하기 위한 더 느린 회전 속도를 필요로 한다. 예를 들어, 유리체 절제술에서, 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(210)의 세장형 부재(250) 사이에 위치 설정될 수 있고, 일부 구현에서는 세장형 부재(250)의 진동에서 클러치 메커니즘으로 작용하는 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)와 맞물림 및 맞물림 해제하도록 구성될 수 있다. 기어 트레인은 절단 튜브 진동 속도와 흡인 펌프 회전 속도 사이의 고정된 비율에 영향을 줄 수 있다.
흡인 펌프(245)의 캠샤프트(405)는 약 15-30 cc/분의 흡인 가능성을 전달하기 위해 고정된 속도로 회전할 수 있다. 그러나, 이 회전은 기어링을 사용하여 증가되어 모터로부터의 입력을 원하는 절단 속도의 출력으로 램프 업시킬 수 있다. 예를 들어, 전술한 이중 램프 캠은 140 입력 RPM으로부터 약 700 RPM으로 회전 속도를 증가시키기 위해 단일 스테이지 5:1 유성 기어 드라이브를 포함할 수 있다. 비율은 캠 프로파일 및 2 ms의 속도와 약 4 ms의 드웰을 구동하는 램프 각도에 대한 간격에 의해 구동될 수 있다. 캠샤프트(405)의 회전 입력은 최대 약 5000 CPM을 달성하도록 증가될 수 있다. 기어링은 원하는 입력 속도와 출력에 따라 다양한 비율 중 임의의 것으로 될 수 있다. 더 높은 입력 속도의 경우 기어박스가 제외될 수 있다. 기어박스 비율이 높을수록 자기 드라이브에 통합된 자석의 수를 감소시킬 수도 있다. 기어링은 또한 세장형 부재(250)의 절단을 턴온/턴오프하기 위한 전달 요소로서 사용될 수 있다.
구현에서, 자기 구동 메커니즘은 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)의 원하는 출력(즉, 5000 CPM)을 달성하기 위해 펌프(245)에 대한 구동 모터로부터의 입력을 증폭하는 유성 기어박스(1232)를 포함할 수 있다. 도 9a 및 도 9b는 기어박스(1232)를 예시한다. 기어박스(1232)는 중심축(A)을 중심으로 회전하도록 구성된 유성 캐리어(1242)를 포함할 수 있다. 유성 캐리어(1242)는 캠샤프트(405)에 고정되고 이에 의해 구동될 수 있으며, 캠샤프트는 차례로 구동 부분(도시되지 않음) 내에서 모터의 구동 샤프트에 의해 구동된다. 유성 캐리어(1242)는 복수의 유성 기어(1239)에 결합될 수 있다. 유성 캐리어(1242) 및 유성 기어(1239)는 링 기어(1241) 내에 위치 설정된다. 유성 기어(1239)는 유성 기어(1239)를 둘러싸는 링 기어(1241) 상의 내부 나사부와 맞물릴 뿐만 아니라 유성 기어(1239) 내부에 위치 설정된 태양 기어(1244)와 맞물린다. 링 기어(1241)는 각각의 유성 기어(1239)가 유성 캐리어(1242)의 중심축(A)을 중심으로 유성 캐리어(1242)와 함께 회전할 때 자신의 중심축(A')을 중심으로 회전하게 한다. 유성 기어(1239)의 회전은 내부 태양 기어(1244)가 중심축(A)을 중심으로 회전하게 한다.
내부 태양 기어(1244)의 회전은 위에서 더 상세히 설명된 바와 같이 절단 튜브(210)의 세장형 부재(250)의 진동을 구동한다. 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있는 구현의 태양 기어(1244)는 근위 회전 자석 디스크(1615)의 근위측에 위치 설정되며, 이는 전술 바와 같이 커터 스플라인(1209) 및 이에 따라 절단 튜브(210) 상의 병진 자석 디스크(1605)의 왕복 운동을 유발한다.
캠샤프트(405) 회전과 태양 기어(1244)의 회전 사이의 기어비는 달라질 수 있다. 기어비는 약 5:1 또는 6:1일 수 있지만 기어비는 달라질 수 있다.
근위 회전 자석 디스크(1615)는 병진 자석 디스크(1605)의 대응하는 중앙 보어(1608)와 정합하도록 크기 설정되고 위치 설정된 중앙 스템(1628)을 포함할 수 있다. 스템(1628)과 보어(1608) 사이의 결합은 하나 이상의 O-링에 의해 밀봉될 수 있다(도 6b 참조). 회전 자석 디스크(1615)의 근위 단부로부터 연장되는 내부 태양 기어(1244)는 절단 튜브(210)의 개구로부터 흡인 펌프(245)까지 연장되는 유체 경로를 밀봉하기 위해 하나 이상의 O-링을 갖는 스템을 추가로 통합할 수 있다.
물리적으로 결합되어 있음에도 불구하고, 펌프와 진동은 기능적으로 결합 해제될 수 있다. 작업 부분(2005)은 하우징의 일부에 커터 스위치(1632)를 통합할 수 있다. 커터 스위치(1632)는 트리거(228)가 가압될 때 절단 튜브(210)가 활성화되는 지의 여부를 제어할 수 있다. 커터 스위치(1632)는 트리거(228)의 활성화 시 진동이 발생하지 않도록 진동 메커니즘을 로킹할 수 있다. 사용자는 흡인 중에 기구가 절단하는지 또는 흡인 중에 절단하지 않는 지의 여부를 제어할 수 있다. 도 9c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 커터 스위치(1632)는 외부 그립 피처(들)(1634) 및 중심 구멍(1636)을 갖는 대체로 링-형상의 디스크일 수 있다. 그립 피처(1634)는 사용자가 커터 스위치(1632)와 맞물려 작동할 수 있게 작업 부분(2005)의 하우징 외부로 연장하도록 구성된다. 일 구현에서, 커터 스위치(1632)는 절단 튜브의 진동과 절단 튜브의 진동 없음 사이에서 선택하기 위해 기구의 길이방향 축 둘레에서 회전되도록 구성된다. 그러나, 스위치(1632)의 구동은 달라질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 커터 스플라인(1209)은 커터 스위치(1632)의 중심 구멍(1636)을 통해 연장될 수 있다. 커터 스플라인(1209)은 커터 스위치(1632)의 중심 구멍(1636)을 둘러싸는 램프 피처(1639)에 대응하는 형상을 갖는 램프 피처(1638)를 그 베이스에 포함할 수 있다. 커터 스위치(1632)가 길이방향 축을 중심으로 제1 방향으로 회전될 때, 중심 구멍(1636)의 램프 피처(1639)와 커터 스플라인(1209)의 베이스에 있는 램프 피처(1638)는 커터 스플라인(1209)이 구멍(1636)에 대해 축방향으로 병진할 수 있도록 맞물림 해제된다. 커터 스위치(1632)가 반대쪽 제2 방향으로 길이방향 축 둘레에서 회전될 때, 중심 구멍(1636)의 램프 피처(1639)는 커터 스플라인(1209)의 베이스에서 램프 피처(1638)와 맞물린다. 램프 피처(1638, 1639)의 맞물림은 구멍(1636)에 대해 원위 방향으로 커터 스플라인(1209)의 축방향 병진을 유발한다. 램프 피처가 서로 맞물리면 커터 스플라인(1209)이 커터 스위치(1632)에 대해 고정되고 구멍(1638)에 대해 축방향으로 병진하는 것이 방지되어, 자기 드라이브가 계속 회전하는 동안에도 진동을 효과적으로 차단한다.
본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 모터는 다방향 트리거(228)와 같은 사용자 입력 중 하나 이상으로 턴온/턴오프될 수 있다. 튜브(210)를 통해 전달되는 유효 흡인은 트리거 구동(예를 들어, 손가락 또는 엄지에 의한 누름)의 함수일 수 있다. 예를 들어, 트리거 스트로크의 처음 20%는 모터를 턴온할 수 있다. 트리거 스트로크의 처음 0-10%는 데드 타임일 수 있다. 트리거 스트로크의 처음 10% 후에 최대 약 20%까지, 모터를 턴온하여 진공을 형성할 수 있다. 트리거 스트로크의 20% 후, 달성된 흡인을 제어하기 위해 밸브가 개방될 수 있다. 진공은, 예를 들어 0 - 100% 범위에서 트리거 위치에 따라 변할 수 있다. 절단 모드는 커터 스위치(1632) 또는 다른 선택기로 선택 가능할 수 있다. 유리체 절제술에 대해 달성된 절단 속도는 바람직하게는 약 5000 CPM이며, 이는 사용 동안 일정하다. 일정한 절단 속도는 트리거 스트로크의 20% 후에 활성화될 수 있다.
흡인 펌프는 유체를 절단 튜브(210) 밖으로 역류시키기 위해 반대로 작동될 수 있다. 조직이 부주의하게 포획될 수 있거나 시술 중에 막힘이 발생할 수 있다. 흡인 펌프를 반대로 작동시키는 것은 튜브(210) 밖으로 유체의 역류를 야기할 수 있고 이들 조직을 방출하고 및/또는 막힘을 퍼지하는 데 도움이 될 수 있다. 흡인 펌프를 전방으로 작동시켜 진공을 생성하거나 유체를 팁 밖으로 퍼지하기 위해 반대로 작동시키는 것은 트리거(228)의 위치에 연관될 수 있다. 예를 들어, 시술 동안, 트리거(228)를 눌러 흡인 펌프를 턴온하고 기구 내에 진공이 형성되게 할 수 있다. 해제 시, 트리거(228)는 중립 위치로 복귀할 수 있고 흡인은 턴오프된다. 그 후, 사용자는 트리거(228)를 중립 위치로부터 멀리 상향 압박함으로써 튜브(210)를 수동으로 퍼지하여 흡인 펌프가 반대로 작동하게 하고 유체를 튜브(210)를 통해 원위 개구 밖으로 압박할 수 있다. 기구는 반대로 작동하는 흡인 펌프가 관주 소스로부터의 관주 유체를 튜브(210) 밖으로 전달하도록 관주 소스에 결합될 수 있다.
기구는 (1) 흡인 전용 및 (2) 흡인 및 절단을 포함하여 적어도 2개의 작동 모드를 허용할 수 있다. "흡인 전용"이라는 용어의 사용은 절단이 추가로 수행되는 지의 여부와 관련하여 사용된다. "흡인 전용"은 관주 유체의 전달과 동시에 수행될 수 있음을 이해하여야 한다. 전술한 바와 같이, 기구는 관주-전달 전용 모드에서도 실행할 수 있다. 절단 튜브(210)를 통해 전달되는 흡인은 바이패스 또는 블리드 밸브(1640)에 의해 제어될 수 있다(도 6b 참조). 일부 구현에서, 블리드 밸브(1640)는 흡인 펌프(245)의 원위측 및 커터 조립체의 근위측에 위치 설정될 수 있다. 블리드 밸브(1640)는 절단 튜브(210)의 루멘을 통한 흡인 펌프(245)의 유효 유량을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 펌프를 구동하는 모터는 고정 속도로 작동되어 흡인 펌프(245)가 고정 속도로 작동되게 할 수 있다. 블리드 밸브(1640)는 사용자가 트리거(228)의 구동 시 유효 흡인을 조절하게 한다. 블리드 밸브(1640)는 세장형 부재의 루멘으로부터 흡인 펌프에 의해 생성된 흡인을 실질적으로 모두 사이펀할 수 있다. 블리드 밸브(1640)가 개방되면, 진공 펌프(245)가 관주 유체에 연결(즉, 우회)되어 절단 튜브(210)를 통해 전달되는 흡인이 최소화되거나 전혀 없다. 밸브(1640)가 폐쇄되면, 바이패스가 폐쇄되고 진공 펌프(245)가 절단 튜브(210)에 직접 연결된다. 전체 흡인은 블리드 밸브(1640)가 완전히 폐쇄될 때 절단 튜브(210)의 루멘을 통해 지향된다.
블리드 밸브(1640)는 트리거(228)의 움직임이 밸브(1640)의 위치를 제어하도록 트리거(228)의 구동에 결합될 수 있다. 동축 관주는 진공의 서지를 완화하기 위해 컴플라이언스를 최소화하도록 블리드 밸브(1640)를 통해 라우팅될 수 있다. 예를 들어, 기구가 휴지 상태에 있을 때(즉, 트리거(228)의 구동 없음), 블리드 밸브(1640)는 대기(또는 관주 유체)에 대해 개방되어 어떠한 흡인도 절단 튜브(210)를 통해 흡인되지 않는다. 휴지 상태로부터 멀어지는 트리거(228)의 제1 이동량은 모터(230)를 활성화할 수 있고, 이는 차례로 흡인 펌프(245)를 구동한다. 블리드 밸브(1640)는 모터가 최대 속도로 회전하는 경우에도 절단 튜브(210)를 통해 흡인이 전달되지 않도록 개방된 상태로 유지될 수 있다. 트리거(228)의 추가량 이동은 블리드 밸브(1640)를 폐쇄하기 시작하여 절단 튜브(210)를 통해 전달되는 흡인을 천천히 증가시킬 수 있다. 트리거(228)가 더 많이 구동될수록 블리드 밸브(1640)가 완전 폐쇄 위치에 도달할 때까지 절단 튜브(210)를 통해 전달되는 흡인이 더 커진다. 밸브(1640)는 거의 0에서 100%(650 mm Hg)까지 흡인의 유동 제어를 허용할 수 있다. 일부 구현에서, 0 내지 20%의 트리거 스트로크는 모터(230) 및 흡인을 시작하기 위한 데드 밴드일 수 있으므로, 트리거(228)가 휴지 위치로부터 초기 움직임의 적어도 20%에 도달할 때까지 밸브 움직임이 시작되지 않는다. 트리거 움직임과 흡인률(%) 사이의 관계는 선형이거나 거의 선형일 수 있다.
블리드 밸브(1640)의 구성은 달라질 수 있다. 일부 구현에서, 블리드 밸브(1640)는 바늘 밸브 또는 버터플라이 밸브(즉, 인라인 선형 또는 회전식)일 수 있다. 트리거의 움직임은 밸브(1640)의 움직임으로 축소될 수 있다. 트리거 움직임의 기계적 스케일링은 나선형 캠, 랙 및 피니언 캠, 또는 연결 장치 구동 운동을 통합할 수 있다. 배향은 도 6b에 도시된 바와 같이 디바이스의 길이방향 축과 일렬일 수 있거나 또는 수직 또는 수평으로 직교일 수 있다. 일부 구현에서, 블리드 밸브(1640)는 유체 채널의 밸브 시트에 대해 이동하는 축 정렬된 나선형 캠 구동 바늘을 갖는 바늘 밸브일 수 있다. 밸브 시트의 나사 피치와 각도는 트리거 운동에 대해 원하는 스케일링을 달성하도록 설계할 수 있다. 트리거가 휴지 위치에서 멀리 이동됨에 따라, 바늘은 밸브 시트를 향해 더 압박되어 밸브를 점진적으로 폐쇄한다. 밸브(1640)는 또한 밸브 시트에 더 작은 각도로 더 짧은 길이를 제공하는 회전식 구동 평밸브일 수 있다. 평밸브는 트리거 축과 정렬되어, 예를 들어 트리거의 피봇으로부터 직접 구동될 수 있다. 다른 구현에서, 밸브(1640)는 수직 바늘 랙 및 피니언 밸브일 수 있다. 트리거(228)는 기구의 길이방향 축을 따라 기어 랙을 이동시킬 수 있다. 기어 랙은 유체 채널의 밸브 시트에 대해 유체 밀봉부를 위아래로 압박하기 위해 피니언 기어와 맞물릴 수 있다. 트리거 움직임의 스케일링은 더 낮은 마찰을 통합할 수 있다.
기타 구현
흡인 펌프의 구동은 절단 튜브 운동에 결합될 필요는 없다. 구동 메커니즘(205)은 사용자가, 예를 들어 트리거(228)의 구동 정도에 따라 심리스 방식으로 절단 튜브(210)를 통한 절단과 독립적으로 흡인 펌프(245)를 통해 흡인을 구동하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 기구의 재사용 가능한 구동 부분(2010)은 절단 튜브의 진동으로부터 흡인 펌프(245)의 회전을 결합 해제하도록 구성된 클러치 또는 기어 트레인을 포함할 수 있다.
도 10은 기구(200)와 함께 사용하기 위한 재사용 가능한 구동 부분(2010)을 도시한다. 하우징의 일부가 제거되어 구동 메커니즘(205)의 구성요소가 드러난다. 구현에서, 구동 메커니즘(205)은 기어박스 또는 기어헤드(232)가 있거나 없는 모터(230), 기어헤드(232)와 모터 어댑터(236) 사이에 위치 설정된 기어 트레인(234), 및 외부 구동 샤프트(240)를 통해 연장되는 내부 구동 샤프트(238)을 포함하는 동심 모터 드라이브를 포함할 수 있다. 내부 및 외부 구동 샤프트(238, 240) 각각은 모터 어댑터(236)를 통해 연장될 수 있고 기어헤드(232)의 기어헤드 구동 샤프트(243)에 부착될 수 있다. 샤프트가 모터(230)와 함께 자유롭게 회전하도록 모터 어댑터(236)와 샤프트(238, 240) 사이에 간극이 있을 수 있다. 절단 튜브(210) 및 흡인 펌프(245)의 드라이브는 절단 튜브(210) 또는 흡인 펌프(245)를 각각 구동하는 동심 구동 샤프트(238, 240)의 존재로 인해 결합 해제될 수 있다.
도 10은 기어 트레인(234)이 기어헤드(232)와 모터 어댑터(236) 사이에 위치 설정됨을 도시한다. 구현에서, 기어 트레인(234)은 차동 장치이다. 표준 차동 장치는 모터가 상이한 RPM으로 2개의 샤프트를 구동하게 한다. 표준 차동 장치에는 적어도 하나의 스파이더 기어에 연결된 링 기어가 있다. 스파이더 기어는 2개의 회전축을 따라 이동할 수 있다 - 하나는 링 기어의 축을 따라 그리고 다른 하나는 자신의 회전축을 따라 이동함. 2개의 사이드 기어와 스파이더 기어가 함께 맞물린다. 모터로부터의 동력은 링 기어, 스파이더 기어, 및 2개의 사이드 기어로 유동하여 2개의 샤프트가 회전하게 한다. 링 기어, 스파이더 기어, 및 사이드 기어는 모두 단일의 솔리드 유닛으로서 회전하여 두 샤프트가 동일한 RPM으로 회전할 수 있다. 또한, 스파이더 기어는 자신의 축을 중심으로 회전하여 회전을 조합시킬 수 있다 - 링 기어 축을 중심으로 한 회전 뿐만 아니라 스파이더 기어 자신의 축을 중심으로 한 회전. 스파이더 기어(들)와 맞물리는 사이드 기어는 샤프트가 상이한 RPM으로 이동하게 한다. 표준 차동 장치는 각각의 샤프트에 대해 동력 유동 방향을 90도만큼 회전시키는 것에 의존한다. 본 시스템에서, 차동 기어 트레인(234)은 모터 구동 샤프트의 축(A)으로부터 멀어지게 동력 유동을 회전시키지 않고, 오히려 모터 구동 샤프트의 축(A)를 따라 모터(230)의 동력 유동을 유지한다.
도 11a는 기구(200)의 구동 메커니즘(205)의 차동 기어 트레인(234)의 구현을 도시한다. 기어 캐리어(242)는 기어헤드(232)가 기어헤드 구동 샤프트(243)를 구동하도록 기어헤드 구동 샤프트(243)에 고정되고 이에 의해 구동되며, 이는 차례로 전체 조립체의 길이방향 축(A)을 중심으로 회전하도록 기어 캐리어(242)를 구동시킨다. 기어 캐리어(242)는 기어헤드(232) 및 기어헤드 구동 샤프트(243)와 함께 회전한다. 기어 캐리어(242)는 2개의 축을 중심으로 회전하도록 구성된 2개의 대향하는 피니언(246)에 결합될 수 있다. 피니언(246)은 기어 캐리어(242)가 회전함에 따라 전체 조립체의 길이방향 축(A)을 중심으로 회전할 수 있다. 피니언(246)은 또한 자신의 축(A')을 중심으로 회전할 수 있다. 2개의 피니언(246)은 기어 캐리어(242)와 동심으로 구성된 제1 사이드 기어(248)와 근위 단부에서 맞물린다. 2개의 피니언(246)은 제2 사이드 기어(257)와 원위 단부에서 맞물린다. 내부 구동 샤프트(238)는 제1 사이드 기어(248)에 고정 결합되어 그 사이에 상대 이동이 발생하지 않을 수 있다. 내부 구동 샤프트(238)는 제1 사이드 기어(248)와 함께 회전한다. 내부 구동 샤프트(238)는 외부 구동 샤프트(240)를 통해 동심으로 연장된다. 외부 구동 샤프트(240)는 제2 사이드 기어(257)가 외부 동심 구동 샤프트(240)를 회전시키도록 제2 사이드 기어(257)에 고정 결합될 수 있다. 모터(230)로부터의 동력은 기어헤드(232)를 구동하고, 기어헤드는 차례로 기어헤드 구동 샤프트(243)를 구동하며, 이 샤프트는 차례로 기어 캐리어(242)를 구동하여 차동 기어 트레인(234)에 동력을 공급한다. 기어 캐리어(242)로부터의 동력은 사이드 기어(248, 257) 중 하나 또는 양자 모두를 구동하는 피니언(246)을 구동한다. 구동 메커니즘(205)의 차동 기어 트레인(234)은, 예를 들어 표준 자동차 차동 장치에서 발생하는 것처럼 축(A)에 대해 직각으로 기어헤드 구동 샤프트(243)로부터의 동력을 지향시키지 않는다. 오히려, 내부 구동 샤프트(238)는 외부 구동 샤프트(240)를 통해 동심으로 연장되고 사이드 기어(248)에 고정되고 이에 의해 구동된다. 차동 구동 기어는 기구의 구동 부분 또는 기구의 일회용 부분 내에 통합될 수 있다.
구동 메커니즘(205)은 외부 동심 구동 샤프트(240)의 속도를 제어하는 제2 모터(259)를 더 포함할 수 있다. 제2 모터(259)는 소형의 초저전력 모터일 수 있다. 제2 모터(259)는 회전 인코더를 포함할 수 있다. 제1 모터(230)와 기어헤드 구동 샤프트(243)는 디바이스의 구동 시스템에 대한 모든 동력을 제공할 수 있고 제2 모터(259)는 동심 구동 샤프트(238, 240) 사이에서 그 동력을 차등적으로 분할할 수 있다. 제2 모터(259)의 구성은 달라질 수 있다. 일부 구현에서, 제2 모터(259)는 팬케이크 모터이다. 팬케이크 모터는 구동 샤프트의 회전을 직접 구동할 수 있는 낮은 RPM, 고토크 모터의 예이다. 일 구현에서, 제2 모터(259)는 동심 구동 샤프트(238, 240)를 관통 수용하도록 구성된 내경을 갖는 중앙 보어를 갖는 팬케이크 모터일 수 있다. 제2 모터(259)는 모터(259)의 외부 제2 링 부분의 내경 내에 동심으로 위치 설정된 제1 링 부분을 포함할 수 있다. 모터(259)의 내부 제1 부분은 모터(259)의 외부 제2 부분에 대해 회전할 수 있다. 모터(259)의 내부 제1 부분은 회전할 수 있고 모터(259)의 외부 제2 부분은 정적일 수 있으며, 예를 들어 하우징 또는 모터 브래킷의 영역에 부착될 수 있다. 제2 모터(259)는 통상적으로 원통 형상인 종래의 모터보다 훨씬 더 평탄한 형상비를 가질 수 있다. 평탄한 형상비는 좁은 공간 내에 제2 모터(259)를 위치 설정할 수 있게 한다. 2개의 구동 샤프트(238, 240) 사이에 동력을 분할하기 위해 제2 모터(259)는 상대적으로 높은 토크인 것이 바람직하다. 제2 모터(259)는 또한 기어 감속이 필요 없이 샤프트의 회전을 직접 제어할 수 있도록 낮은 RPM인 것이 바람직하다. 제2 모터(259)의 내부 제1 부분은 외부 구동 샤프트를 직접 구동할 수 있다.
제1 모터(230)는 둘 사이의 구동 트레인을 통해 내부 및 외부 샤프트(238, 240) 모두에 동력을 공급한다. 제2 모터(259)는 사용자가 외부 샤프트(240) 및 내부 샤프트(238)의 RPM을 선택할 수 있게 한다. 양 샤프트를 동일한 속도로 작동시키기 위해, 제2 모터(259)는 기어헤드 구동 샤프트(243)와 동일한 RPM 및 회전 방향으로 회전한다.
소프트웨어를 포함하는 제어 프로세서(280)는 하우징(226) 내의 PCB(255) 상에 있을 수 있다. 소프트웨어는 제2 모터(259)와 인코더를 통해 기어헤드 구동 샤프트(243)의 출력 RPM과 외부 동심 샤프트(240)의 RPM을 제어하도록 프로그래밍되거나 프로그래밍될 수 있다. 따라서, 소프트웨어는 기어헤드 구동 샤프트(243)와 외부 동심 샤프트(240)의 RPM을 지정하여 내부 동심 구동 샤프트(238)의 출력을 간접적으로 제어한다. 그렇게 함으로써, 외부 및 내부 동심 구동 샤프트(238, 240)의 RPM이 독립적으로 지정될 수 있다.
구동 메커니즘(205)의 기어 트레인(234)의 구성이 달라질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 일부 구현에서, 2개의 샤프트를 독립적으로 구동하도록 구성된 구동 메커니즘(205)의 기어 트레인(234)은 유성 기어 트레인이다. 도 11b는 유성 기어 트레인(234)의 구현을 도시한다. 도 11a와 관련하여 전술한 구현에서와 같이, 구동 메커니즘(205)은 동심의 동축 구동 샤프트(238, 240)를 통해 절단 튜브와 독립적으로 펌프를 구동할 수 있다. 도 11b에 도시되어 있는 구동 메커니즘의 기어 트레인(234)은 (1) 흡인 전용 및 (2) 흡인 및 절단을 포함하는 적어도 2개의 작동 모드를 허용할 수 있다. 기어 캐리어(242)는 기어헤드(232)가 기어헤드 구동 샤프트(243)를 구동하도록 기어헤드 구동 샤프트(243)에 고정되고 이에 의해 구동되며, 이는 차례로 전체 조립체의 길이방향 축(A)을 중심으로 회전하도록 기어 캐리어(242)를 구동시킨다. 기어 캐리어(242)는 기어헤드 구동 샤프트(243)와 함께 회전한다. 기어 캐리어(242)는 복수의 유성 기어(239)에 결합될 수 있다. 유성 기어(239)은 기어 캐리어(242)가 회전함에 따라 전체 조립체의 길이방향 축(A)을 중심으로 회전할 수 있다. 유성 기어(239)는 또한 자신의 축(A')을 중심으로 회전할 수 있다. 유성 기어(239)는 유성 기어(239)를 둘러싸는 링 기어(241) 및 유성 기어(239) 내에 위치 설정된 태양 기어(244)와 맞물려 유성 기어(239)가 태양 기어(244) 둘레에서 이동한다. 내부 구동 샤프트(238)는 태양 기어(244)와 내부 구동 샤프트(238) 사이에 상대 이동이 발생하지 않도록 태양 기어(244)에 고정 결합될 수 있다. 내부 구동 샤프트(238)는 태양 기어(244)와 함께 회전한다. 내부 구동 샤프트(238)는 외부 구동 샤프트(240)를 통해 동심으로 연장된다. 외부 구동 샤프트(240)는 기어 캐리어(242)에 고정 결합될 수 있으며, 기어 캐리어는 기어헤드 구동 샤프트(243)에 고정 결합된다. 모터(230)로부터의 동력은 기어헤드(232)를 구동하고, 기어헤드는 차례로 기어헤드 구동 샤프트(243)를 구동하며, 이 샤프트는 차례로 기어 캐리어(242)를 구동하여 기어 트레인(234)에 동력을 공급한다. 기어헤드 구동 샤프트(243)는 외부 구동 샤프트(240)를 직접 구동한다.
제1 모드에서, 도 11b에 도시되어 있는 기어 트레인(234)은 펌프를 작동시킬 수 있지만, 절단 튜브의 절단 진동 운동을 활성화할 수 없다. 따라서 제1 모드는 흡기/흡인 "I/A" 모드일 수 있다. 태양 기어(244) 및 그에 따라 절단 튜브용 내부 구동 샤프트(238)만이 정지 상태로 유지되는 반면 기어 트레인(234)의 다른 부분은 회전한다. 일회용 커터 시스템의 마찰은 태양 기어(244)를 정지 상태로 유지한다. 제2 모드에서, 도 11b에 도시되어 있는 기어 트레인(234)은 펌프를 통한 흡기/흡인 이외에 절단의 활성화를 허용할 수 있다. 링 기어(241)가 정지 상태로 유지되는 동안 태양 기어(244)는 회전한다. 도 11b와 관련하여 전술한 차동 기어 트레인과 달리, 유성 기어 트레인은 외부 구동 샤프트(240)를 구동하기 위해 제2 모터를 포함할 필요가 없으므로 더 콤팩트하고 저렴한 시스템을 제공한다. 예를 들어, 링 기어(241)는 기구 상의 핑거 스로틀과 같은 사용자의 입력을 통해 회전하는 것이 방지될 수 있다. 핑거 스로틀을 누르는 것은 구성요소가 링 기어(241)의 영역에 수동으로 접촉하게 하여 그 회전을 정지시키는 브레이크로서 작용할 수 있다. 링 기어(241)의 회전을 방지하면 기어헤드 구동 샤프트(243)로부터 입력 동력이 링 기어(241)로부터 태양 기어(244)로 전달되게 된다. 이것이 발생하면, 이미 회전하고 있는 외부 구동 샤프트(240)에 더하여 내부 구동 샤프트(238)의 회전으로 인해 절단 튜브가 진동을 시작하도록 동력이 공급된다. 링 기어(241)가 느려질수록, 더 많은 동력이 태양 기어(244)와 내부 구동 샤프트(238)로 향하게 된다.
전술한 바와 같이, 기어 트레인(234)은 절단 및 흡인을 독립적으로 구동하는 것을 허용한다. 도 10과 도 11a 및 도 11b는 제2 모터(259)를 통해 차례로 연장되는 외부 동심 구동 샤프트(240)를 통해 연장되는 내부 동심 구동 샤프트(238)를 도시한다. 내부 구동 샤프트(238)는 외부 구동 샤프트(240)의 원위측으로 더 연장될 수 있고 내부 및 외부 구동 샤프트(238, 240) 모두는 구동 부분(2010)의 하우징(226)의 원위 단부 외부로 연장된다. 구동 부분(2010)의 하우징(226) 외부로 연장되는 내부 및 외부 구동 샤프트(238, 240)의 조합은 작업 부분(2005) 내의 대응하는 피처와 맞물리도록 구성된 동심 모터 커플러(263)를 형성한다. 커플러(263)는 흡인 펌프(245) 및 작업 부분(2005)의 절단 튜브(210)를 구동한다. 일부 구현에서, 내부 구동 샤프트(238)는 절단 튜브(210)의 진동을 통해 절단에 동력을 공급하고 외부 구동 샤프트(240)는 흡인 펌프(245)의 활성화를 거쳐 절단 튜브(210)를 통해 흡인에 동력을 공급한다.
내부 구동 샤프트(238)는 구동 샤프트(238)의 회전 운동을 절단 튜브(210)의 선형 운동으로 변환하도록 구성된 커터 캠(212)에 결합될 수 있다. 외부 구동 샤프트(240)는 외부 구동 샤프트(240)의 회전 운동을 흡인 펌프(245)의 피스톤(247)의 선형 운동으로 변환하여 절단 튜브를 통해 흡인에 동력을 공급하도록 구성된 피스톤 캠(249)에 결합될 수 있다. 구동 부분(2010)의 커플러(263)는 샤프트(238, 240)가 각각의 캠과 정합하도록 작업 부분(2005)의 근위 단부에 삽입될 수 있다.
전술한 바와 같이, 기구(200)의 흡인 펌프(245)는 피스톤 펌프일 수 있고, 세장형 부재의 루멘 내에 부압을 생성하도록 구성된 다양한 메커니즘 중 임의의 것을 통합할 수 있다(도 12 참조). 일부 구현에서, 흡인 펌프(245)는 피스톤 캠(249)에 의해 구동되는 복수의 피스톤(247)을 갖는 피스톤 펌프이며, 피스톤 캠은 차례로 구동 메커니즘(205)에 의해 구동된다. 흡인 펌프(245)는, 예를 들어 2018년 11월 8일자로 공개된 미국 공개 제2018/0318133호(본 명세서에 참조로 포함됨)에 설명된 바와 같이 매끄러운 연속 및/또는 불연속 박동 흡인을 제공하도록 구성될 수 있다. 박동 진공은 전방 챔버의 붕괴 위험 없이 절단 튜브(210)를 통해 최대 진공을 인가할 수 있다. 펄스의 피크에 있는 동안, 기구(200)는 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. 펌핑 챔버 내에서 제1 방향으로의 피스톤(247)의 움직임은 눈으로부터의 재료가 절단 튜브(210)의 루멘으로 흡인되도록 진공을 생성한다. 펌핑 챔버 내에서 반대쪽 제2 방향으로 피스톤(247)의 움직임은 펌핑 챔버로부터 그리고 기구(200) 밖으로 재료를 배출한다.
피스톤(247)은 피스톤 캠(249)에 의해 각각의 펌핑 챔버 내에서 이동될 수 있다(도 12 참조). 도 12는 피스톤(247)의 왕복 선형 운동을 제공하도록 구성된 캠 표면(219)을 도시한다. 피스톤 캠(249)은 피스톤 캠(249)의 회전 시에 캠 표면(219)이 피스톤(247)을 각각의 펌핑 챔버의 원위 단부를 향해 원위 방향으로 압박하도록 피스톤(247)의 근위측에 위치 설정된다. 캠 표면(219)의 기하형상은 각각의 피스톤 챔버에서 피스톤(247)의 상이한 운동 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(219)은 타원형, 편심형, 계란형, 또는 달팽이 형상일 수 있다. 캠(249)의 제1 회전 부분 동안, 근위 피스톤 헤드(253b)는 캠 표면(219)의 경사진 부분을 따라 활주하고 피스톤(247)은 기구(200)의 길이방향 축(A)을 따라 원위 방향으로 이동된다. 캠(249)의 제2 회전 부분 동안, 근위 피스톤 헤드(253b)는 레지에서 종결되는 캠 표면(219)을 지나 활주된다. 피스톤 헤드(253b)가 레지에서 떨어진 경우, 캠(249)에 의해 피스톤(247)에 대한 원위 방향의 힘이 해제된다. 피스톤(247)은 또한 펌핑 챔버 내에서 피스톤(247)의 더 느린 후퇴를 허용하는 캠 표면(219)의 제2 램프로 인해 근위 방향으로 이동할 수 있다.
피스톤(247)의 중심 부분을 둘러싸는 스프링(251)은 피스톤 챔버의 근위 단부 영역을 향해 근위 방향으로 근위 피스톤 헤드(253b)를 압박하도록 편향된다. 스프링(251)은 피스톤(247)이 캠 표면(219)에 의해 원위 방향으로 압박될 때 압축된다. 피스톤 캠(249)의 추가 회전 시에, 근위 피스톤 헤드(253)에 대한 원위 방향의 힘이 제거되고(즉, 레지 또는 제2 램프로 인해) 스프링(251)은 피스톤(247)을 후방으로 압박하여 각각의 펌핑 챔버 내에 진공을 생성한다. 따라서, 피스톤 캠(249)의 완전한 회전은 각각의 피스톤(247)의 축방향 이동을 연속적으로 허용한다. 박동 진공의 경우, 피스톤 헤드(253b)는 캠 표면(219)을 따라 활주하고 제1 속도로 원위 방향으로 연장되고 피스톤 헤드(253b)는 캠 표면(219)으로부터 떨어져 제1 속도보다 훨씬 빠른 제2 속도로 근위 방향으로 후퇴된다. 더 연속적인 유동을 위해, 피스톤 헤드(253b)는 캠 표면(219)의 램프를 따라 더 매끄럽고 중첩하는 방식으로 활주된다.
도 12는 절단 튜브(210)용 캠 메커니즘 뿐만 아니라 흡인 펌프(245)용 캠 메커니즘을 도시한다. 절단 튜브(210)용 캠 메커니즘은 캠 팔로워(213)의 원위측에 위치 설정된 커터 캠(212)을 포함할 수 있다. 흡인 펌프(245)용 캠 메커니즘은 피스톤 캠(249)을 포함할 수 있다. 피스톤 캠(249)은 보어(261)를 획정하는 대체로 원통형 본체를 포함할 수 있다. 보어(261)는 피스톤 캠(249)의 근위 리셉터클(218)로부터 피스톤 캠(249)의 원위 단부 상의 캠 표면(219)을 향해 연장될 수 있다. 피스톤 캠(249)의 원위 단부 상의 캠 표면(219)은 피스톤(247)의 근위 피스톤 헤드(253)와 맞물릴 수 있다. 근위 리셉터클(218)은 작업 부분(2005)의 근위 단부 영역 내에 위치 설정된다.
샤프트(238, 240)는 외부 표면 기하형상을 통해 작업 부분(2005) 내에 결합될 수 있다. 도 10에 가장 잘 도시된 바와 같이, 샤프트(238, 240) 각각은 육각 헤드에서 종결될 수 있다. 작업 부분(2005)은 샤프트(238, 240)의 육각 헤드와 정합하도록 구성된 상보적 기하형상을 갖는 피처를 통합할 수 있다. 도 12는 커터 캠(212) 및 캠 팔로워(213)가 피스톤 캠(249)의 보어(261) 내에 위치 설정될 수 있음을 도시한다. 얇은 벽 튜브(221)는 피스톤 캠(249)과 커터 캠(212) 사이의 보어(261) 내에 위치 설정될 수 있다. 튜브(221)는 튜브(221)의 리셉터클(222)이 피스톤 캠(249)의 리셉터클(218) 바로 원위측에 위치 설정되도록 보어(261) 내에 동축으로 배열된 근위 리셉터클(222)을 포함할 수 있다. 피스톤 캠(249)의 근위 리셉터클(218)은 모터 커플러(263)의 외부 구동 샤프트(240)의 기하형상에 상보적인 기하형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 외부 구동 샤프트(240)는 육각 헤드를 포함할 수 있고 피스톤 캠(249)의 근위 리셉터클(218)은 피스톤 캠(249)이 외부 구동 샤프트(240)와 함께 회전하도록 육각 헤드의 기하형상과 맞물릴 수 있다. 유사하게, 튜브(221)의 근위 리셉터클(222)은 모터 커플러(263)의 내부 구동 샤프트(238)의 기하형상에 상보적인 기하형상을 갖는다. 내부 구동 샤프트(238)는 육각 헤드를 포함할 수 있고 튜브(221)가 내부 구동 샤프트(238)와 회전하도록 튜브(221)의 근위 리셉터클(222)과 맞물릴 수 있다.
커터 캠(212) 및 캠 팔로워(213)는 피스톤 캠(249)과 독립적으로 회전하도록 구성된다. 튜브(221)는 커터 캠(212)에 연결될 수 있지만 피스톤 캠(249)에는 연결되지 않아 피스톤 캠(249)과 커터 캠(212)이 구동 샤프트와의 각각의 결합을 통해 서로 독립적으로 회전하도록 구성된다.
여전히 도 12와 관련하여, 커터 캠(212)은 근위 캠 팔로워(213)의 원위 대면 표면 상의 대응하는 톱니와 맞물리도록 구성된 근위 대면 표면 상의 톱니(211)를 포함할 수 있다. 커터 캠(212)이 회전함에 따라, 톱니(211)는 근위 캠 팔로워(213)의 톱니를 따라 활주된다. 캠 팔로워(213), 커터 스플라인(209) 및 절단 튜브(210)는 원위 커터 캠(212)의 치형부(211)가 캠 팔로워(213) 상의 단차(도 12에서는 보이지 않음)에 도달할 때까지 후방으로 또는 근위 방향(P)으로 푸시된다. 이때, 스프링(216)의 힘은 절단 튜브(210), 커터 스플라인(209), 및 캠 팔로워(213)를 전방 또는 원위 방향(D)으로 압박한다. 커터 쿠션(217)은 커터 스플라인(209)이 원위 위치를 향해 되돌아갈 때 감쇠를 제공하도록 통합될 수 있다. 커터 쿠션(217)은 전방으로 튀어나올 때 커터 스플라인(209)을 감쇠시킴으로써 작동 중에 기구(200)가 만드는 소음을 감소시킬 수 있다. 절단 튜브(210)는 커터 캠(212)과 캠 팔로워(213)가 회전함에 따라 앞뒤로 진동한다.
절단 튜브(210)는 캠 팔로워(213)에 연결될 수 있다. 캠 팔로워(213)는 커터 캠(212)과 맞물리는 캠 표면을 그 원위 단부 상에 가질 수 있다. 캠 팔로워(213)의 근위 단부는 캠 팔로워(213)를 원위 방향으로 푸시하는 스프링(216)에 연결될 수 있다. 커터 캠(212)이 회전함에 따라, 캠 표면은 캠 팔로워(213)가 근위 방향으로 이동하게 하여 스프링(216)을 더 압축한다. 캠 팔로워(213)는 회전의 특정 지점에서 단차로부터 전방으로(즉, 원위 방향으로) 떨어질 수 있다. 이때, 스프링(216)은 캠 표면이 다시 맞물릴 때까지 캠 팔로워(213)를 빠르게 전방으로 푸시한다. 이러한 메커니즘을 통해, 절단 튜브(210)는 적어도 부분적으로 커터 캠(212)의 회전 속도의 함수인 후퇴 속도 프로파일로 후퇴할 수 있다. 커터 캠(212)의 회전 속도는 최대 팁 후퇴 속도가 달리 눈에 캐비테이션을 초래하는 중요한 '캐비테이션 임계 속도' 미만으로 유지되도록 제어될 수 있다. 이어서, 절단 튜브(210)는 적어도 부분적으로 스프링(216)의 힘 및 절단 튜브 조립체의 질량의 함수인 연장 속도 프로파일로 연장될 수 있다. 이러한 방식으로, 평균 후퇴 속도는 느릴 수 있고, 즉 캐비테이션 임계 속도 미만일 수 있지만, 평균 연장 속도는 빠를 수 있고, 즉 통상적인 수정체 유화 팁의 평균 후퇴 속도에 가깝거나 그보다 높을 수 있다. 따라서, 캐비테이션의 유해한 영향을 완전히 피하면서 기계적 잭 해머링의 이점을 달성할 수 있다.
사용 중에, 구동 메커니즘(205)은 후퇴 속도 프로파일로 근위 방향으로 절단 튜브(210)를 후퇴시킬 수 있고 연장 속도 프로파일로 절단 튜브(210)를 원위 방향으로 전진시킬 수 있다. 후퇴 속도 프로파일은 연장 속도 프로파일과 상이할 수 있다. 추가적으로, 절단 튜브(210)의 움직임 프로파일은 진공 프로파일과 공동 작용될 수 있다. 예를 들어, 진공 펄스가 절단 튜브(210)를 통해 인가되는 동안, 절단 튜브(210)는 원위 방향(D)으로 동시에 발사될 수 있다. 절단 튜브(210)가 치료 부위에 대해 전방 및 원위 방향으로 이동하는 것으로 설명되는 경우, 절단 튜브(210)의 진동도 고려된다. 절단 튜브(210)는 종래의 수정체 유화 기계와 유사한 방식으로 진동될 수 있다. 따라서, 진공 펄스가 진공 펄스의 일부 페이즈에서 또는 그 후에 인가되는 동안 절단 튜브(210)가 진동될 수 있고, 진동 및 진공은 시스템이 다시 진동-진공 시퀀스를 시작하기 전에 휴지되도록 턴오프될 수 있다. 절단 튜브(210)의 움직임 및/또는 진동과 절단 튜브(210)를 통해 인가된 진공 사이의 공동 작용은 2018년 11월 8일자로 공개된 미국 공개 제2018/0318133호에 설명되어 있으며, 이 공개는 본 명세서에 참조로 포함된다.
전술한 바와 같이, 디바이스는 손가락 구동식 스로틀 또는 트리거와 같은 다방향 트리거(228)를 포함할 수 있다. 손가락 스로틀을 통해 사용자에 의해 제공된 입력은 스로틀 위치 맵 프로그램에 기초하여 각각의 구동 샤프트에 필요한 속도를 소프트웨어에 알릴 수 있다. 예를 들어, 기구(200)의 트리거(228)는 제1 양을 이동시키도록 구동될 수 있다. 하나 이상의 센서는 입력(228)의 이동이 0%보다 크지만 입력이 이동할 수 있는 총 이동의 특정 양 미만, 예를 들어 약 0% 내지 약 5%임을 평가할 수 있다. 신호가 시스템(100)의 컴퓨팅 유닛(115)으로 전송되어 컴퓨팅 유닛(115)이 관주 시스템의 밸브(150)를 개방하도록 유체 시스템(110)과 통신하게 할 수 있다. 밸브(150)가 개방될 때, 관주 소스(130)로부터의 관주 유체는 관주 라인(155)을 통해 미세 수술 기구(200)를 향해 유동할 수 있다. 이는 라인(155)이 관주 유체로 프라이밍되고 미세 수술 기구(200)가 치료 부위에 관주 유체를 전달할 수 있는 초기 관주 전용 페이즈에 시스템(100)을 위치시킨다. 기구(200)의 입력(228)은 제2 양을 이동시키도록 구동될 수 있다. 하나 이상의 센서는 입력의 이동이 5%보다 크지만 총 이동의 제2 양 미만, 예를 들어 약 6% 내지 최대 약 20%임을 평가할 수 있다. 펌프(245)를 통한 낮은 수준의 흡인은 미세 수술 기구(200)로부터 폐기물 라인(165)을 통해 유체를 흡인하기 시작할 수 있다. 관주 시스템의 밸브(150)는 관주 소스(130)로부터의 관주 유체가 계속해서 눈을 향해 전달되도록, 바람직하게는 눈으로 진입하는 유체 체적이 눈에서 빠져나가는 유체 체적과 실질적으로 동일하도록 개방된 상태로 유지될 수 있다. 이는 미세 수술 기구(200)를 관주 및 흡인 페이즈에 위치시킨다. 배경 I/A 전용 유동은 20% 핑거 트리거 위치에서 약 2 cc/분 내지 최대 약 20 cc/분과 같은 낮은 유량을 가질 수 있다. 기구(200)의 입력(228)은 제3 양을 이동시키도록 구동될 수 있다. 하나 이상의 센서는 입력의 이동이 20%보다 크고 최대 약 100%임을 평가할 수 있다. 흡인 펌프(245)를 통한 미세 수술 기구(200)의 핸드피스 내의 진공은 램프 업될 수 있다. 밸브(150)는 관주 공급이 계속되도록 개방된 상태로 유지될 수 있다. 절단 페이즈의 기계적 진동은 트리거 위치가 임계값(즉, 20% 이동)에 도달하면 시작될 수 있으며 트리거를 더 누르면 더 높은 주파수로 더 증가할 수 있다. 일단 시술이 완료되면, 사용자는 미세 수술 기구(200)의 트리거(228)를 흡인 펌프(245)를 통한 진공이 중단되는 지점에서 다시 0%로 조절할 수 있다. 밸브(150)는 펌프를 비활성화한 후 일정 기간(예를 들어, 약 2초)을 폐쇄함으로써 미세 수술 기구(200)를 향한 관주를 중단할 수 있다.
본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 입력은 펌핑 및 절단 피처가 가스 페달과 같은 입력의 추가 구동으로 점진적으로 램프 업할 수 있도록 시스템의 하나 이상의 구성요소를 활성화할 수 있다. 일반적으로, 입력이 더 많이 구동될수록 더 많은 흡인 진공이 인가된다. 관주 전달은 수동적일 수 있으며 필요에 따라 유체를 전달할 수 있다. 유체가 눈을 빠져나감에 따라, 실질적으로 동일한 속도로 실질적으로 동일한 체적에 의해 대체될 수 있다. 관주 소스는 정수압이 전방 챔버에 대한 양압을 유지하도록 눈 위에 유지될 수 있다. 유체 경로는, 유체가 실질적으로 흡인될 때, 관주 유체가 즉시 대체하도록 실질적으로 밀봉된다.
표 1은 2개의 구동 샤프트를 갖는 기구(200)의 상이한 기능을 달성하기 위한 다중 스테이지 트리거 및 스로틀링의 예를 예시한다. 스로틀 위치 0에서, 트리거가 0% 이동하고, 모터(230)(및 존재하는 경우, 제2 모터(259))가 회전하지 않고 흡인, 관주 및 절단 기능이 모두 오프된다. 모터(230), 내부 구동 샤프트(238) 및 외부 구동 샤프트(240)의 RPM은 모두 0이고 BSS 핀치 밸브(150)는 완전히 폐쇄된다. 스로틀 위치 1에서, 트리거는, 예를 들어 0% 초과 내지 5%와 같은 상한 임계값으로 이동한다. 모터(230, 259)는 여전히 회전하지 않지만 핀치 밸브(150)는 관주 유동을 시작하도록 개방된다. 이 위치는 기구(200)에 관주 전용 기능을 제공한다. 핀치 밸브(150)는 0 이외의 각각의 스로틀 위치에서 개방된 상태를 유지한다. 스로틀 위치 2에서, 트리거는 위치 1의 상한 임계값보다 크게 이동하고, 예를 들어 5% 초과 내지 위치 2에 대한 상한 임계값으로 이동하며, 예를 들어, 20% 이동한다. 모터(230)와 제2 모터(259)는 모두 회전을 시작한다. 모터(230) 및 제2 모터(259)는 기어헤드 구동 샤프트(243)와 동일한 속도로 회전한다. 그 결과, 내부 구동 샤프트(238)(커터 캠(212)에 결합된 샤프트)는 이동하지 않는다. 기구(200)는 관주(밸브(150)가 개방된 상태로 남아 있기 때문에)를 제공하고 흡인(피스톤 캠(249)의 운동으로 인해)은 I/A 모드에 있다. 핑거 스로틀을 더 누르면 속도가 증가하여 흡인 속도가 램프 업된다. 스로틀 위치 3으로 진입하기 위해, 모터(230) RPM이 낮은 수준(예를 들어, 약 10%)으로 떨어지므로 흡인이 낮은 배경 유동 수준(예를 들어, 2-4 cc/분)으로 떨어진다. 외부 샤프트(240)의 RPM은 내부 구동 샤프트(238) RPM이 0으로 유지되도록 기어헤드 구동 샤프트(243)의 RPM과 일치한다. 이러한 낮은 배경 유동은 절단이 일어나기 전에 절단 튜브(210)와 접촉하도록 렌즈 단편을 흡인함으로써 절단을 개선하기 위해 절단 튜브(210)의 원위 단부를 향해 조직을 끌어당기는 데 도움이 될 수 있다. 이 천이는 사용자에게 눈에 띄지 않는다. 스로틀 위치 3에서, 트리거 이동은 위치 2에 대한 상한 임계값(예를 들어, 20%)에 도달하고 이를 초과하며 모터(230)는 RPM을 증가시키기 시작한다. 모터(230)는 스로틀 위치 3에 걸쳐 RPM이 증가한다. 제2 모터(259)는 기어헤드 구동 샤프트(243)에 비교하여 감속한다. 이는 내부 구동 샤프트(238)의 회전을 시작한다. 내부 구동 샤프트(238)는 회전 운동을 절단 튜브(210)의 선형 운동으로 변환하는 커터 캠(212)을 회전시킨다. 이어서, 절단이 일어난다. 핑거 스로틀이 더 눌려짐에 따라(예를 들어, 스로틀이 위치 2의 상한 임계값보다 100%를 향해 더 이동함에 따라), 커터 속도와 흡인 속도가 함께 증가한다.
대안적인 구현에서, 내부 구동 샤프트(238)는 피스톤 캠(249)에 결합되고 외부 구동 샤프트(240)는 커터 캠(212)에 결합된다. 핑거 스로틀의 위치 2에서, 모터(230)는 제2 모터(259)가 정지 상태를 유지하는 동안 회전을 시작할 수 있다. 핑거 스로틀의 위치 3에서, 모터(230)는 계속 회전하고 제2 모터(259)는 천천히 회전하기 시작하여 내부 구동 샤프트(238) 회전을 증가시키고 절단 튜브(210)의 절단 운동을 시작한다. 핑거 스로틀이 위치 3을 지나 더 눌려짐에 따라, 절단 운동의 속도가 증가한다.
기어 트레인(234)은 2개의 구동 샤프트(238, 240)의 독립적인 구동을 달성하기 위해 2개의 모터(230, 259)를 통합할 필요가 없도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 기어 트레인(234)은 도 11b와 관련하여 설명된 바와 같은 유성 기어 트레인(234)일 수 있다. 내부 구동 샤프트(238)(커터 캠(212)에 결합된 샤프트)는 스로틀 위치 3에 도달할 때까지 이동하지 않는다. 스로틀 위치 3은 모터(230)가 RPM을 증가시키고 링 기어(241)의 회전 속도를 중단(즉, 지연)하게 할 수 있다. 링 기어(241)의 임의의 감속은 태양 기어(244)의 회전을 유발하고 따라서 내부 구동 샤프트(238)의 회전을 시작한다. 내부 구동 샤프트(238)는 회전 운동을 절단 튜브(210)의 선형 운동으로 변환하는 커터 캠(212)을 회전시킬 수 있다.
미세 수술 기구(200)의 하나 이상의 양태는 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있다. 사용자는, 예를 들어 흡인 펌프(245)의 속도, 절단 튜브(210)의 진동 속도, 최대 속도의 한계, 다양한 모드(즉, 펄스 모드 또는 버스트 모드 진공)를 디스에이블/에이블하는 것, 모드의 조절 파라미터(즉, 펄스 모드 동안 온 시간 대 오프 시간), 및 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 기구(200)의 다양한 다른 제어 가능한 파라미터와 같은 구동 메커니즘(205)의 하나 이상의 양태를 프로그래밍할 수 있다. 사용자는 또한 기구(200) 또는 시스템(100)을 통하지 않고 기구(200)와 직접 통신하는 외부 컴퓨팅 디바이스(300)를 사용하여 미세 수술 기구(200)를 프로그래밍할 수 있다. 기구(200) 및/또는 시스템(100)은 또한 입력(228)의 구동 시에 특정 동작에 대한 제한을 제공하도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 기구(200)의 구동 메커니즘(205)은 입력(228)의 구동 시에 최소 및/또는 최대 속도를 갖도록 프로그래밍될 수 있거나, 또는 유체 주입 및 흡인의 경우에, 기구(200)는 입력(228)의 구동 시에 최소 및/또는 최대 유체 압력을 갖도록 프로그래밍될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 설명된 기구(200)는 사용자에 의해 뿐만 아니라 입력(228)의 구동 시에 기구(200)의 하나 이상의 양태에 영향을 미치는 사전 프로그래밍된 명령에 의해 조절 가능한 입력을 사용하여 프로그래밍될 수 있다.
제어 프로세서는 디바이스 자체의 입력에 의해 프로그래밍되거나, 예컨대 입력을 갖는 외부 컴퓨팅 디바이스(300)에 의해 원격으로 프로그래밍될 수 있다. 제어 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램 명령에 따라 작동할 수 있다. 절단 튜브(210)의 이동 거리, 절단 튜브(210)의 진동 주파수, 연장 속도 프로파일, 후퇴 속도 프로파일, 또는 절단 튜브(210)의 운동 프로파일의 임의의 다른 양태를 포함하지만 이에 제한되지 않는 기구의 다양한 조절 가능한 기능 중 임의의 것이 이러한 방식으로 프로그래밍될 수 있다. 흡인 펌프(예를 들어, 시스템(100)의 펌프(145) 뿐만 아니라 기구(200)의 흡인 펌프(245))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(210)의 원위 단부 영역에서 인가된 진공을 제어하기 위해 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있다.
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 적어도 하나의 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 조합될 수 있다.
설명 전반에 걸쳐 상대적인 용어의 사용은 상대적인 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 구성의 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 실시예와 관련하여 본 명세서에 설명된 특정 피처는 단일 실시예에서 조합하여 구현될 수도 있다. 역으로, 단일 실시예와 관련하여 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 (63)
- 눈에서 안과 시술을 수행하기 위한 디바이스이며,
핸드헬드 부분;
핸드헬드 부분의 원위 단부 영역으로부터 연장되는 세장형 부재로서, 루멘 및 세장형 부재의 원위 단부 영역 근방의 개구를 포함하는, 세장형 부재; 및
세장형 부재의 개구와 유체 연통하는 핸드헬드 부분 내의 흡인 펌프를 포함하고, 흡인 펌프는:
길이방향 축을 따라 연장되고 복수의 로브형 캠을 갖는 캠샤프트;
길이방향 축에 평행하게 연장되는 배관; 및
캠샤프트의 캠에 의해 구동되어 길이방향 축에 직교하는 평면에서 이동하여 배관을 순차적으로 압축하는 복수의 캠 팔로워를 포함하는, 디바이스. - 제1항에 있어서, 배관은 캠샤프트의 양쪽에 위치 설정된 한 쌍의 주변 튜브로 분할되는 근위 유로를 포함하고, 한 쌍의 주변 튜브는 펌핑 매니폴드의 원위측에 결합되어 세장형 부재의 루멘과 유체 연통하는 원위 유로를 형성하는, 디바이스.
- 제2항에 있어서, 한 쌍의 주변 튜브를 순차적으로 압축하는 복수의 캠 팔로워는 실질적으로 비박동 흡인을 생성하는, 디바이스.
- 제3항에 있어서, 실질적으로 비박동 흡인은 약 3 cc/분 미만인, 디바이스.
- 제3항에 있어서, 실질적으로 비박동 흡인은 3 cc/분 내지 약 10 cc/분인, 디바이스.
- 제3항에 있어서, 실질적으로 비박동 흡인은 10 cc/분 초과 내지 최대 약 25 cc/분인, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 부재는 핸드헬드 부분에 대해 왕복 운동으로 이동 가능한, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 부재는 렌즈 단편화, 렌즈 유화, 또는 전방 유리체 절제술을 위해 구성되는, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 부재는 약 1.25 mm의 최대 단면 직경을 갖는, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 부재는 약 3 mm 이하인 최대 단면 직경을 갖는, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 부재는 20 게이지 내지 27 게이지인 유리체 절제 프로브인, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 부재는 핸드헬드 부분의 내부 내에 고정 결합된 외부 튜브 내에서 왕복 활주하도록 구성되는, 디바이스.
- 제12항에 있어서, 세장형 부재의 원위 팁은 절단 에지를 형성하는, 디바이스.
- 제13항에 있어서, 외부 튜브는 측벽을 통한 개구를 포함하는, 디바이스.
- 제14항에 있어서, 세장형 부재는 외부 튜브와 협력하여 2개의 절단부를 생성하도록 구성된 원위 단부 영역 근방의 측면 개구를 더 포함하는, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 부재는 흡인 펌프와 유체 연통하는 진공 매니폴드의 챔버 내에 위치 설정된 근위 개구를 포함하는, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 부재는 분당 300회 절단으로 진동하도록 구성되는, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 부재는 분당 500-600회 절단으로 진동하도록 구성되는, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 부재는 분당 최대 약 5000회 절단까지 진동하도록 구성되는, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 부재는 분당 최대 약 7500회 절단까지 진동하도록 구성되는, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 유리체 절제술을 위해 구성된 세장형 부재의 출력을 달성하기 위해 펌프로부터의 입력을 증폭하도록 구성된 기어박스를 더 포함하는, 디바이스.
- 제21항에 있어서, 기어박스는 유성 기어박스인, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 캠샤프트와 작동식으로 결합하도록 구성된 구동 메커니즘을 더 포함하고, 구동 메커니즘은 캠샤프트를 회전시키도록 구성되는, 디바이스.
- 제23항에 있어서, 구동 메커니즘으로부터의 입력을 램프 업시키기 위한 기어링을 더 포함하는, 디바이스.
- 제24항에 있어서, 흡인 펌프의 캠샤프트는 약 15 cc/분 내지 30 cc/분의 흡인 가능성을 전달하기 위해 고정된 속도로 회전하는, 디바이스.
- 제24항에 있어서, 구동 메커니즘으로부터의 입력은 약 140 RPM이고 기어링은 적어도 약 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 최대 약 30:1인 비율을 갖는, 디바이스.
- 제23항에 있어서, 캠샤프트를 회전시키도록 구성된 구동 메커니즘은 또한 세장형 부재의 진동을 구동하는, 디바이스.
- 제27항에 있어서, 캠샤프트는 세장형 부재의 왕복 선형 운동으로 캠샤프트의 회전 운동을 변환하도록 구성된 커터 조립체와 작동식으로 인터페이싱하는, 디바이스.
- 제28항에 있어서, 커터 조립체는 램프 캠(ramp cam) 및 커터 복귀 스프링을 포함하는, 디바이스.
- 제29항에 있어서, 세장형 부재의 근위 운동은 램프 캠의 함수이고 세장형 부재의 원위 운동은 커터 복귀 스프링의 함수인, 디바이스.
- 제28항에 있어서, 커터 조립체는 병진 자석 디스크 및 회전 자석 디스크를 포함하는, 디바이스.
- 제31항에 있어서, 병진 자석 디스크는 하나 이상의 자석을 포함하고, 회전 자석 디스크는 하나 이상의 자석을 포함하는, 디바이스.
- 제32항에 있어서, 회전 자석 디스크 및 병진 자석 디스크의 하나 이상의 자석은 회전 자석 디스크의 하나 이상의 자석이 병진 자석 디스크의 하나 이상의 자석과 정렬하고 정렬 해제하도록 회전함에 따라 국소 자기장을 생성하는, 디바이스.
- 제33항에 있어서, 병진 자석 디스크는 커터 스플라인에 결합되고 커터 스플라인은 세장형 부재에 결합되어 병진 자석 디스크, 커터 스플라인, 및 세장형 부재 모두가 함께 축방향으로 병진하는, 디바이스.
- 제34항에 있어서, 병진 자석 디스크, 커터 스플라인, 및 세장형 부재는 캠샤프트의 회전으로 인해 길이방향 축을 따라 축방향으로 일정 거리만큼 양방향으로 이동하도록 구성되는, 디바이스.
- 제32항에 있어서, 회전 자석 디스크의 하나 이상의 자석과 병진 자석 디스크의 하나 이상의 자석의 정렬은 자기 인력 또는 자기 척력에 의해 선형 운동을 유발하는, 디바이스.
- 제32항에 있어서, 회전 자석 디스크는 자석의 극이 교번하도록 서로에 대해 배향된 복수의 자석을 포함하는, 디바이스.
- 제32항에 있어서, 병진 자석 디스크에 대한 회전 자석 디스크의 회전은 복수의 자석의 극으로 하여금 병진 자석 디스크의 하나 이상의 자석과 교번하는 척력 및 인력을 유발하게 하여 세장형 부재의 진동을 유발하는, 디바이스.
- 제32항에 있어서, 하나 이상의 자석을 포함하는 제2 회전 자석 디스크를 더 포함하고, 제2 회전 자석 디스크는 병진 자석 디스크의 원위측에 위치 설정되는, 디바이스.
- 제39항에 있어서, 제1 및 제2 회전 자석 디스크의 하나 이상의 자석과 병진 자석 디스크의 하나 이상의 자석의 정렬은 절단 튜브의 진동을 유발하는, 디바이스.
- 제40항에 있어서, 제2 회전 자석 디스크의 하나 이상의 자석은 병진 자석 디스크의 하나 이상의 자석의 척력을 유발하도록 배열된 극을 갖고 제1 회전 자석 디스크의 하나 이상의 자석은 인력을 유발하도록 배열된 극을 가지며, 척력과 인력은 더 강한 자기장을 생성하여 병진 자석 디스크가 제1 회전 자석 디스크와 제2 회전 자석 디스크 사이에서 선형으로 이동하게 하는, 디바이스.
- 제41항에 있어서, 제2 회전 자석 디스크는 원위 하드 스톱을 형성하고 제1 회전 자석 디스크는 병진 자석 디스크에 대한 근위 하드 스톱을 형성하는, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 부재의 진동으로부터 캠샤프트의 회전을 물리적으로 결합 해제하도록 구성된 커터 스위치를 더 포함하는, 디바이스.
- 제43항에 있어서, 커터 스위치는 핸드헬드 부분에 대한 입력의 활성화 시에 세장형 부재가 진동하는 지의 여부를 제어하는, 디바이스.
- 제43항에 있어서, 커터 스위치는 커터 조립체의 회전 동안 세장형 부재의 진동을 로킹하는, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 핸드헬드 부분의 입력에 기능적으로 결합된 블리드 밸브를 더 포함하고, 블리드 밸브는 세장형 부재의 루멘을 통한 흡인 펌프의 유효 유량을 조절하도록 구성되는, 디바이스.
- 제46항에 있어서, 입력은 가압되도록 구성된 트리거인, 디바이스.
- 제47항에 있어서, 블리드 밸브의 개방 구성은 세장형 부재의 루멘으로부터 흡인 펌프에 의해 생성된 흡인을 실질적으로 모두 사이펀하는, 디바이스.
- 제47항에 있어서, 블리드 밸브의 폐쇄된 구성은 흡인 펌프에 의해 생성된 완전한 흡인을 세장형 부재의 루멘을 통해 지향시키는, 디바이스.
- 제47항에 있어서, 블리드 밸브는 유체 채널의 밸브 시트에 대해 이동 가능한 나선형 구동 바늘을 갖는 바늘 밸브인, 디바이스.
- 제50항에 있어서, 바늘 밸브의 개방 구성은 흡인 펌프를 관주 유체 라인에 연결하여 세장형 부재의 루멘을 통한 흡인을 최소화하는, 디바이스.
- 제51항에 있어서, 휴지 상태로부터 트리거의 제1 이동량은 흡인 펌프를 활성화시키고, 바늘 밸브는 흡인 펌프로부터의 흡인이 절단 튜브의 루멘을 통해 전달되지 않도록 개방 상태로 유지되는, 디바이스.
- 제52항에 있어서, 휴지 상태로부터 트리거의 제2 추가 이동량은 바늘을 밸브 시트를 향해 압박하는, 디바이스.
- 제52항에 있어서, 제1 이동량은 0보다 크고 트리거 스트로크의 약 20%보다 작은, 디바이스.
- 제53항에 있어서, 제2 추가 이동량은 트리거 스트로크의 적어도 20%인, 디바이스.
- 눈에서 안과 시술을 수행하기 위한 키트이며,
모터 및 회전 가능한 커플러를 포함하는 구동 부분;
눈에서 제1 안과 시술을 수행하고 구동 부분의 회전 가능한 커플러와 작동식으로 결합되도록 구성되는 제1 작업 부분으로서, 제1 작업 부분은:
제1 작업 부분의 원위 단부 영역으로부터 연장되는 제1 세장형 부재로서, 루멘 및 제1 세장형 부재의 원위 단부 영역 근방의 개구를 포함하는, 제1 세장형 부재, 및
제1 세장형 부재의 원위 단부 영역 근방의 개구와 유체 연통하는 제1 작업 부분 내의 피스톤 펌프를 포함하고, 피스톤 펌프는 펄스 흡인을 생성하도록 구성되는, 제1 작업 부분; 및
눈에서 제2 안과 시술을 수행하기 위해 구동 부분의 회전 가능한 커플러와 작동식으로 결합하도록 구성된 제2 작업 부분을 포함하고, 제2 작업 부분은:
제2 작업 부분의 원위 단부 영역으로부터 연장되는 제2 세장형 부재로서, 루멘 및 제2 세장형 부재의 원위 단부 영역 근방의 개구를 포함하는, 제2 세장형 부재, 및
제2 세장형 부재의 개구와 유체 연통하는 제2 작업 부분 내의 선형 연동 펌프를 포함하고, 선형 연동 펌프는 매끄러운 유동 흡인을 생성하도록 구성되는, 키트. - 제56항에 있어서, 피스톤 펌프는 복수의 피스톤 및 회전 가능한 커플러를 통해 모터에 의해 회전될 수 있는 회전 캠 조립체를 포함하고, 회전 캠 조립체의 회전은 복수의 피스톤이 제1 세장형 부재의 루멘 내에서 불연속적인 부압의 펄스를 생성하게 하는, 키트.
- 제56항에 있어서, 피스톤 펌프는 최대 약 100 cc/분의 체적 흡인을 생성하도록 구성되는, 키트.
- 제56항에 있어서, 선형 연동 펌프는 길이방향 축을 따라 연장되고 복수의 로브형 캠을 갖는 캠샤프트; 길이방향 축에 평행하게 연장되는 배관; 및 캠샤프트의 캠에 의해 구동되어 길이방향 축에 직교하는 평면에서 이동하여 배관을 순차적으로 압축하는 복수의 캠 팔로워를 포함하는, 키트.
- 제58항에 있어서, 복수의 캠 팔로워는 실질적으로 비박동 흡인을 생성하는 배관을 순차적으로 압축하는, 키트.
- 제60항에 있어서, 실질적으로 비박동 흡인은 최대 약 10 cc/분인, 키트.
- 제56항에 있어서, 모터는 제1 세장형 부재 및 제2 세장형 부재의 왕복 운동을 구동하도록 구성되는, 키트.
- 제56항에 있어서, 제1 세장형 부재는 렌즈 단편화를 위해 구성되고, 제2 세장형 부재는 전방 유리체 절제술을 위해 구성되는, 키트.
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