DE19502305A1 - Apparatur zum Absaugen von Linsentrümmern bei augenchirurgischen Kataraktoperationen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Apparatur zum Absau­ gen von Linsentrümmern bei augenchirurgischen Katarakt­ operationen, bei denen eine doppellumige Kanüle eines Handstücks durch einen Einschnitt am Rande der Hornhaut eines zu operierenden Auges in dessen Vorderkammer ein­ geführt und dieser Vorderkammer über ein Lumen der Ka­ nüle Spülflüssigkeit zugeleitet sowie dann zusammen mit Linsentrümmern über das andere Lumen der Kanüle wieder abgesaugt wird. Als Absaugpumpen dienen dabei Peristal­ tikpumpen oder pneumatisch betriebene Venturi-Pumpen, zuweilen auch sogenannte Diaphragma-Pumpen.

In der DE-OS 32 34 621 ist eine mit einer Peristaltik­ pumpe ausgerüstete Apparatur der vorgenannten Art und Zweckbestimmung vorbeschrieben, bei der die Saugleistung und/oder das Vakuum über einen Fußschalter stufenlos veränderbar ist. Zwischen der Pumpe und einer diese mit dem einen Lumen einer in die Vorderkammer eines zu ope­ rierenden Auges einführbaren Doppelkanüle verbindenden Aspirationsschlauch ist eine die Saugwirkung der Pumpe auf ein einstellbares Niveau begrenzende Einrichtung in Form einer stufenweise auf unterschiedliche Drücke ein­ stellbaren Druckmeßdose angeordnet. Durch die mittels der Druckmeßdose verwirklichte negative Druckbegrenzung ist sichergestellt, daß beim Absaugen von Spülflüssig­ keit mit den in dieser mitgeführten Linsenteilchen ein vorbestimmtes Vakuum nicht überschritten wird.

Diese Apparatur hat sich bewährt, erscheint aber unbe­ friedigend insofern, als bei der Inbetriebnahme der Apparatur sich das eingestellte Vakuum nur sehr langsam aufbaut und mithin eine gewisse Zeit vergeht, bevor ein Operateur mit dem Ausräumen von Linsentrümmern beginnen kann.

Mit Venturi-Pumpen ausgerüstete Apparate zum Absaugen von Linsentrümmern bei augenchirurgischen Kataraktopera­ tionen zeichnen sich hingegen durch einen sehr schnellen Aufbau eines voreingestellten Vakuums aus, sind aber mit dem Nachteil behaftet, daß Vakuum und Fließgeschwindig­ keit direkt voneinander abhängig sind. Dies hat zur Folge, daß Änderungen der Fließgeschwindigkeit zu unter­ schiedlichen Druckverhältnissen und damit zu Druck­ schwankungen in der Vorderkammer eines zu operierenden Auges führen. Angesichts des wechselnden Bedarfs an Infusionsflüssigkeit in der Vorderkammer muß die Infu­ sionsflüssigkeitsquelle sehr hoch hängen, wodurch der Flüssigkeitsdurchfluß durch die Vorderkammer sehr hoch ist. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der mit Venturi- Pumpen ausgerüsteten Apparate besteht im Druckluftbedarf von ca. 90 Liter/Minute bei ca. 6 bar. Es tritt somit in großer Menge unsterile Luft aus einer derartigen Pumpe aus, die zudem eine höchst unerwünschte Verwirbelung der Raumluft im Operationsraum verursacht.

Durch die Erfindung soll daher eine Apparatur zum Absau­ gen von Linsentrümmern bei augenchirurgischen Katarakt­ operationen geschaffen werden, die bei der Inbetriebnah­ me einen ähnlich schnellen Vakuum-Anstieg wie eine Venturi-Pumpe ermöglicht, ohne mit den für Venturi-Pum­ pen typischen Nachteilen behaftet zu sein.

Diese Aufgabe ist durch eine der vorgenannten Zweckbe­ stimmung dienende Apparatur mit einer über eine Aspira­ tionsleitung mit einem Lumen einer doppellumigen Kanüle eines Handstücks verbundenen Peristaltikpumpe zum Absau­ gen von mit Linsentrümmern aufgeladenen Flüssigkeit, wobei die Flüssigkeit der Vorderkammer eines zu operie­ renden Auges über eine mit dem zweiten Lumen der Kanüle des Handstücks verbundene Schlauchleitung von einer Spülflüssigkeitsquelle zugeführt wird, mit einem zwi­ schen der Peristaltikpumpe und der Doppelkanüle an der Aspirationsleitung anliegenden Belüftungsventil, das zum wahlweisen Einleiten von Luft in den Absaugweg in eine Öffnungsstellung betätigbar ist, mit einer beim Auftre­ ten oder Überschreiten einer vorbestimmten Vakuum-Ände­ rungsgeschwindigkeit beim Abbau eines infolge einer Ver­ stopfung im Absaugweg zwischen der Ansaugöffnung der Doppelkanüle des Handstücks und der Peristaltikpumpe aufgebauten Vakuums ansprechenden und dieses Vakuum durch Betätigen des Belüftungsventils in seine Öffnungs­ stellung infolge der dadurch bedingten Einleitung von Luft in den Absaugweg schlagartig absenkende Vakuum-Ab­ bau-Automatik, die mit einer an der Aspirationsleitung anliegenden Druckmeßdose wirksam verbunden ist, und mit einer Rechnereinheit, die in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Vakuum-Anstiegsgeschwindigkeit die Drehzahl eines Antriebsmotors der Peristaltikpumpen und mithin auch deren Drehzahl steuert.

Während bei bekannten Apparaturen zum Absaugen von Linsentrümmern die Peristaltikpumpe mit gleichbleibender Drehzahl angetrieben und mithin Spülflüssigkeit mit konstanter Fließgeschwindigkeit und demzufolge je Zeit­ einheit gleichbleibender Menge abgesaugt wird, erfolgt bei der Apparatur nach der Erfindung eine Steuerung der Pumpendrehzahl in Abhängigkeit von der voreingestellten Vakuum-Anstiegsgeschwindigkeit derart, daß innerhalb einer wählbaren Zeit das gewünschte Vakuum erreicht wird. Nach dem Erreichen des eingestellten Vakuums wird die Pumpendrehzahl entsprechend der gewünschten Fließge­ schwindigkeit der mit Linsentrümmern aufgeladenen Spül­ flüssigkeit in der Aspirationsleitung reduziert und in der aus der DE-OS 37 13 420 vorbekannten Weise über einen Fußschalter gesteuert.

Eine sinnvolle Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Rechnereinheit einerseits mit einer Eingabeein­ heit zum wählbaren Eingeben einer vorbestimmten Vakuum- Anstiegsgeschwindigkeit sowie eines Vakuum-Sollwertes und andererseits mit einem multifunktionalen Fußschalter wirkverbunden ist, und zwar zur Übermittlung der jewei­ ligen Fußschalterposition über einen Analog-Digitalwand­ ler mit einem Potentiometer des Fußschalters und zur Übermittlung weiterer Fußschalterzustände über digitale Ein-/Ausgänge. In Abhängigkeit von den Zustandsmittei­ lungen des Fußschalters über die digitalen Ein-/Ausgänge steuert die Rechnereinheit bei entsprechender Schalter­ stellung die gewünschten Baugruppen der Steuerelektronik an, wie beispielsweise mit Hilfe einer Treiberstufe ein Magnetventil für die Freigabe der Infusionsflüssigkeits­ zufuhr zu einem Operationsfeld.

Ferner hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Rech­ nereinheit einerseits mit der Druckmeßdose zum Erfassen des jeweiligen Vakuum-Istwertes über einen die Vakuum-Ist­ wertsignale digitalisierenden Analog-Digitalwandler und andererseits mit einer Bargraph-Anzeige zur optischen Dar­ stellung des jeweiligen Vakuum-Istwertes wirkverbunden ist.

Ebenfalls mit Vorteil ist gemäß einer anderen Weiterbil­ dung ein Regelverstärker zum Vergleichen eines Ausgangs­ signals eines der Rechnereinheit nachgeschalteten Digi­ tal-Analogwandlers mit einem von der Druckmeßdose er­ zeugten Vakuum-Istwert-Signals vorgesehen, welcher Re­ gelverstärker seinerseits ein den Antriebsmotor der Pe­ ristaltikpumpe ansteuerndes und der jeweils geforderten Pumpendrehzahl proportionales Ausgangssignal erzeugt.

Desweiteren kann zur Aufbereitung des von der Druckmeß­ dose erzeugten Vakuum-Istwert-Signals ein Meßverstärker zwischen der Druckmeßdose und dem Regelverstärker ange­ ordnet und darüberhinaus kann zwischen dem Regelverstärker und dem Antriebsmotor der Peristaltikpumpe ein Servo­ verstärker vorgesehen sein, der das vom Regelverstärker kommende Signal aufbereitet und mit diesem aufbereiteten Signal den Antriebsmotor ansteuert.

Anhand der beigefügten Zeichnung soll nachstehend eine mit einer Peristaltikpumpe, deren Arbeitscharakteristik ähnlich der einer Venturi-Pumpe ist, ausgerüstete Appa­ ratur zum Absaugen von Linsenteilchen aus der Vorderkam­ mer des Auges eines Probanten erläutert werden. In sche­ matischen Ansichten zeigen:

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau der Apparatur in einem Funktionsschema und

Fig. 2 ein den wählbaren Vakuum-Anstieg bei der Inbe­ triebnahme der Apparatur veranschaulichendes Schaubild.

Die Apparatur 10 zum Absaugen von Linsenteilchen bei Kataraktoperationen ist zum Erzeugen eines Vakuums für das Absaugen von Spülflüssigkeit, die mit Linsenteilchen aufgeladen ist, aus der Vorderkammer eines zu operieren­ den Auges mit einer Peristaltikpumpe 11 ausgerüstet. Die Peristaltikpumpe 11 besitzt einen motorisch angetriebe­ nen Rotationskolben mit wenigstens zwei Nocken, die in untereinander gleichen Winkelabständen in Umfangsrich­ tung gegeneinander versetzt sind und einen sich über einen Umfangswinkel, der größer ist als der Umfangswin­ kel zwischen den benachbarten Nocken des Rotationskol­ bens, um letzteren herum erstreckenden Peristaltik­ schlauch, der seinerseits von einer radialen Umfangsbe­ grenzung umschlossen ist. Beim Umlauf des Rotationskol­ bens werden von dessen Nocken Abschnitte des Peristal­ tikschlauchs an die Umfangsbegrenzung angedrückt und fortschreitend abgequetscht, wobei das in Umlaufrichtung des Rotationskolbens vor der jeweiligen Abquetschstelle im Peristaltikschlauch befindliche Flüssigkeitsvolumen und darin mitgeführter Linsentrümmer in Umfangsrichtung weitergefördert werden. Angetrieben wird die Peristal­ tikpumpe 11 von einem elektrischen Antriebsmotor 12, der mittels einer Steuerelektronik, die unten noch näher beschrieben wird, steuerbar ist.

Abströmseitig erstreckt sich von der Peristaltikpumpe 11 eine Leitung 13 zu einem Sammelbehälter 14 für die Auf­ nahme geförderter Flüssigkeit und darin mitgeführter Linsentrümmer fort. Die Peristaltikpumpe 11 steht ferner über eine aus zwei Leitungsabschnitten 16, 17, die mit­ tels einer Verzweigungsarmatur 18 miteinander verbunden sind, mit einem Handstück 20 in Verbindung. Das Hand­ stück 20 besitzt eine durch einen Einschnitt am Rande der Hornhaut eines zu operierenden Auges in dessen Vor­ derkammer einführbare Doppelkanüle 21. Über die Verzwei­ gungsarmatur 18 und eine Leitung 22 steht die Aspira­ tionsleitung 16, 17 ferner mit einer Druckmeßdose 23 in Verbindung. Auf diese Druckmeßdose 23 wirkt das von der Peristaltikpumpe 11 beim Absaugen von Linsenteilen aus der Vorderkammer eines zu operierenden Auges erzeugte Vakuum. Schließlich steht über eine in der Leitung 22 angeordnete Drei-Wege-Armatur 24 und über eine weitere Leitung 25 ein Belüftungsventil 26, dessen Funktion unten noch zu erläutern ist, mit der Leitung 22 und folglich auch mit der Aspirationsleitung 16, 17 in Verbindung.

Ein Lumen der Doppelkanüle 21 des Handstücks 20 ist mit dem Leitungsabschnitt 17 der Aspirationsleitung verbun­ den, die über die Verzweigungsarmatur 18 mit der Druck­ meßdose 23 in Verbindung steht. Das zweite Lumen der Doppelkanüle 21 des Handstücks 20 ist mittels einer Schlauchleitung 27, die über ein zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung betätigbares Magnetventil 28 geführt ist, mit einer Spülflüssigkeitsquelle 30 verbun­ den. Bei dieser Spülflüssigkeitsquelle 30 kann es sich um eine herkömmliche, in einer vorbestimmten Höhenposi­ tion aufgehängte Infusionsflasche handeln.

Die Apparatur 10 umfaßt ferner eine Vakuum-Abbau-Automa­ tik 32 zum Betätigen des ebenfalls als Magnetventil ausgebildeten Belüftungsventils 26, wenn im Aspirations­ schlauch 16, 17 eine unzulässig große Vakuumänderungsge­ schwindigkeit auftritt. Dies kann beim Lösen von Versto­ pfungen in dem mit dem Aspirationsschlauch 16, 17 ver­ bundenen Lumen der Doppelkanüle 21 des Handstücks 20 der Fall sein. Die Vakuum-Abbau-Automatik 32 steht einerseits über einen Meßverstärker 33 mit der Druckmeßdose 23 und andererseits über digitale Ein-/Ausgänge 34 mit einer Rechnereinheit 35 in Schaltverbindung. Ferner umfaßt die Apparatur 10 einen multifunktionalen Fußschalter 36, der mit einem Potentiometer ausgerüstet und über die digita­ len Ein-/Ausgänge 34 sowie eine Treiberstufe 37 mit dem in der Schlauchleitung 27 zum Zuführen von Spülflüssig­ keit angeordneten Magnetventil 28 wirkverbunden ist.

Der multifunktionale Fußschalter 36 steht ferner über ei­ nen Analog-Digitalwandler 38 mit der Rechnereinheit 35 in Wirkverbindung, die ihrerseits mit einer Taster zum Eingeben eines gewünschten Vakuum-Sollwertes und einer Vakuum-Anstiegszeit aufweisenden Eingabeeinheit 40 ver­ bunden ist.

Die Rechnereinheit steht ferner über einem Analog-Digi­ talwandler 46 mit der Druckmeßdose 23 und einer Bargraph- Anzeige 41 zum Darstellen des jeweiligen Vakuum-Istwertes in Wirkverbindung. Mittels des Analog-Digitalwandlers 46 werden dem jeweils von der Druckmeßdose 23 gemessenen Vakuum-Istwert entsprechende Signale, die von dem der Druckmeßdose 23 zugeordneten Meßverstärker 33 aufberei­ tet werden, der Rechnereinheit 35 zugeleitet und von die­ ser so aufbereitet, daß sie von der Bargraph-Anzeige 41 optisch darstellbar sind.

In Abhängigkeit von an der Eingabeeinheit 40 voreinge­ stellten Werten für den Vakuum-Sollwert und die Vakuum- Anstiegsgeschwindigkeit bilden die Rechnereinheit 35 und ein dieser ausgangsseitig nachgeordneter Digital-Analog­ wandler 42 ein diesen Werten proportionales Signal für die Ansteuerung des Antriebsmotors 12. Dieses Signal wird in einem über den Meßverstärker 33 mit der Druckmeßdose 23 in Signalverbindung stehenden Regelverstärker 44 vergli­ chen. Ein Ausgangssignal des Regelverstärkers 44 steuert über einen Servoverstärker 45 den Antriebsmotor 12 der Peristaltikpumpe 11 an.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform der Apparatur 10 ist das Vakuum stufenlos zwischen 0 und 550 mmHg ein­ stellbar. Es sind insgesamt sechs verschiedene Vakuum- Anstiegsgeschwindigkeiten wählbar. Für einen maximalen Vakuum-Sollwert von 550 mmHg zeigt dies das Schaubild nach Fig. 2. Aus dieser Fig. ist der sägezahnartige An­ stieg des Vakuums über der Zeit ersichtlich, der vom herkömmlichen Peristaltik-Kennlinienverlauf völlig ver­ schieden und der Charakteristik einer Venturi-Pumpe an­ genähert ist.

Wenn die Apparatur 10 mittels eines nicht weiter inte­ ressierenden und auch nicht dargestellten Hauptschalters in Betriebsbereitschaft versetzt worden ist, wird nach dem Einstellen des gewünschten Vakuum-Sollwertes und der gewünschten Vakuum-Anstiegsgeschwindigkeit durch Betäti­ gen des mehrere Schaltstufen aufweisenden Fußschalters 36 in eine erste Schaltstufe zunächst das in der Zuführlei­ tung 27 zwischen der Spülflüssigkeitsquelle 30 und dem Handstück 20 angeordnete Magnetventil 28, das sich bei abgeschaltetem Gerät in der Schließlage befindet und die Zuführleitung 27 sperrt, über die digitalen Ein-/Aus­ gänge 34 und die Treiberstufe 37 in seine Öffnungsstel­ lung geschaltet. Damit ist die Spülflüssigkeitszufuhr zu der Doppelkanüle 21 des Handstücks 20 freigegeben.

Durch Betätigung des Fußschalters in eine zweite Schalt­ stufe wird über den Analog-Digitalwandler 38 und die Rechnereinheit 35 der Antriebsmotor 12 und damit die Peristaltikpumpe 11 in Betrieb gesetzt, und zwar mit einer der eingegebenen Vakuum-Anstiegsgeschwindigkeit entsprechenden Drehzahl. Mit der Drehzahleinstellung des Antriebsmotors 12 ist die Vakuum-Anstiegsgeschwindigkeit vorgegeben. Im Bereich zwischen O und dem vorgegebenen Vakuum-Sollwert ist das momentan gewünschte Vakuum mit Hilfe des in der genannten Schaltstufe linear regelbaren Fußschalters wählbar.

Für gattungsgemäße Apparaturen mit Peristaltikpumpen war bisher typisch, daß sich das Vakuum allmählich aufbaut und erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer das für den Absaugvorgang gewünschte Vakuum und folglich auch die volle Saugleitung erst nach Ablauf dieser vorbestimmten Zeit erreicht wurden. Im Gegensatz dazu ist für die vorstehend beschriebene Apparatur ein ähnlich schneller Vakuumanstieg typisch, wie er bei Ver­ wendung von Venturi-Pumpen erreicht wird. Diesen vor­ wählbaren Vakuum-Anstieg zeigt das Schaubild nach Fig. 2.

Der multifunktionale Fußschalter besitzt eine weitere Schaltstufe zum Umsteuern der Drehrichtung des Antriebs­ motors. Bei Verstopfungen im Absaugsystem, etwa im Be­ reich der Aspirationsöffnung des mit der Aspirations­ leitung 16, 17 verbundenen Lumens der Doppelkanüle 21, ist somit die Drehrichtung des Antriebsmotors und damit der Peristaltikpumpe umsteuerbar mit der Folge, daß ein auf einen Sollwert begrenzter Druckaufbau im Aspirations­ system erfolgt und die Verstopfung freigespült wird.

Claims (6)

1. Apparatur zum Absaugen von Linsentrümmern bei augen­ chirurgischen Kataraktoperationen,

• - mit einer über eine Aspirationsleitung (16, 17) mit einem Lumen einer doppellumigen Kanüle (21) eines Handstücks (20) verbundenen Peristaltikpumpe (11) zum Absaugen von mit Linsentrümmern aufgeladener Spülflüssigkeit, die einem Operationsfeld in der Vorderkammer eines zu operierenden Auges über eine mit dem zweiten Lumen der Doppelkanüle (21) des Handstücks (20) verbundene Schlauchleitung (27) von einer Spülflüssigkeitsquelle (30) zugeführt wird,
• - mit einem zwischen der Peristaltikpumpe (11) und der Doppelkanüle (21) an der Aspirationsleitung (16, 17) anliegenden Belüftungsventil (26) , das zum wahlweisen Einleiten von Luft in den Absaugweg in eine Öffnungsstellung betätigbar ist,
• - mit einer beim Auftreten oder Überschreiten einer vorbestimmten Vakuum-Änderungsgeschwindigkeit beim Abbau eines infolge einer Verstopfung im Absaugweg zwischen der Ansaugöffnung der Doppelkanüle (21) des Handstücks (20) und der Peristaltikpumpe (11) aufgebauten Vakuums ansprechenden und dieses Vakuum durch Betätigen des Belüftungsventils (26) in seine Öffnungsstellung infolge der dadurch bedingten Ein­ leitung von Luft in den Absaugweg schlagartig ab­ senkende Vakuum-Abbau-Automatik (32) , die mit einer an der Aspirationsleitung (16, 17) anliegenden Druck­ meßdose (23) wirkverbunden ist und
• - mit einer Rechnereinheit (35), die in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Vakuum-Anstiegsgeschwindigkeit die Drehzahl eines Antriebsmotors (12) der Peristal­ tikpumpe (11) steuert.

2. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinheit (35) einerseits mit einer Eingabe­ einheit (40) zum wählbaren Eingeben einer vorbestimmten Vakuum-Anstiegsgeschwindigkeit sowie eines Vakuum-Soll­ wertes und andererseits mit einem multifunktionalen Fuß­ schalter (36) wirkverbunden ist, und zwar zur Übermitt­ lung der jeweiligen Fußschalterposition über einen Ana­ log-Digitalwandler mit einem Potentiometer des Fußschal­ ters und zur Übermittlung weiterer Fußschalterzustände über digitale Ein-/Ausgänge (34).

3. Apparatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rechnereinheit (35) einerseits mit der Druck­ meßdose (23) über einen Analog-Digitalwandler (40) zum Digitalisieren der von der Druckmeßdose (23) gelieferten Vakuum-Istwertsignale und andererseits mit einer Bargraph- Anzeige (41) zur optischen Darstellung des jeweiligen Vakuum-Istwerts wirkverbunden ist.

4. Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelverstärker (44) ein Aus­ gangssignal eines der Rechnereinheit (35) nachgeschalte­ ten Digital-Analogwandlers (42) mit einem von der Druck­ meßdose (23) erzeugten Vakuum-Istwert-Signal vergleicht und seinerseits ein den Antriebsmotor (12) der Peristal­ tikpumpe (11) ansteuerndes und der jeweils geforderten Pumpendrehzahl proportionales Ausgangssignal erzeugt.

5. Apparatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbereitung des von der Druckmeßdose (23) erzeug­ ten Vakuum-Istwert-Signals zwischen der Druckmeßdose (23) und dem Regelverstärker (44) ein Meßverstärker (33) an­ geordnet ist.

6. Apparatur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Regelverstärker (44) und dem Antriebsmotor (12) der Peristaltikpumpe (11) ein Servo­ verstärker (45) angeordnet ist.