DE60123002T2

DE60123002T2 - Ultraschallhandstück

Info

Publication number: DE60123002T2
Application number: DE60123002T
Authority: DE
Inventors: Y. James Irvine CHON
Original assignee: Alcon Inc
Current assignee: Alcon Inc
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: ATE450235T1; BR0107030B1; US6478766B1; CA2382361C; AU7797401A; IL148824A; JP2004504103A; EP1212021A1; CA2382361A1; EP1679053A2; JP4116426B2; DK1212021T3; AU775726B2; DE60123002D1; BR0117279B1; PT1212021E; ATE339171T1; ES2272513T3; US20020138080A1; WO2002007658A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Eine typische chirurgische Ultraschallvorrichtung für ophtalmische Verfahren besteht aus einem mit Ultraschall angetriebenen Handstück, einer daran befestigten hohlen Schneidspitze, einer Bewässerungshülse und einer elektronischen Steuerungskonsole. Die Handstückarordnung ist mit einem elektrischen Kabel und flexiblen Rohren an der Steuerungskonsole befestigt. Die Konsole variiert über das elektrische Kabel den Leistungpegel, der durch das Handstück zur daran befestigten Schneidspitze übertragen wird, und die flexiblen Rohre führen durch die Handstückanordnung ein Bewässerungsfluid zum Auge zu und saugen angesaugtes Fluid vom Auge ab. Ein Beispiel eines bekannten Handstücks ist in US 5 364 405 offenbart, wobei das Handstück einen piezoelektrischen Stapel umfaßt, der mit einem Ultraschallhorn gekoppelt ist, das in einer Außenhülle gehalten wird, eine Hülse, die den piezoelektrischen Stapel umgibt, und ein Vergußmaterial innerhalb der Hülse, die den piezoelektrischen Stapel gegenüber Nässe abzudichten.
Der operative Teil des Handstücks ist zentral angeordnet, wobei ein hohler schwingender Stab oder Horn direkt an einer Gruppe piezoelektrischer Kristalle befestigt ist. Die Kristalle führen die erforderliche Ultraschallschwingung zu, die benötigt wird, um sowohl das Horn als auch die daran befestigte Schneidspitze während der Phakoemulsifikation anzutreiben und werden durch die Konsole gesteuert. Die Kristall-/Hornanordnung ist im hohlen Körper bzw. in der Hülle des Handstücks an ihren Knotenpunkten durch relativ unflexible Einrichtungen aufgehängt. Der Handstückkörper endet in einem Abschnitt mit reduziertem Durchmesser bzw. einem Nasenkonus am distalen Ende des Körpers. Der Nasenkonus ist auf der Außenseite mit einem Gewinde versehen, um die Bewässerungshülse aufzunehmen. Ähnlich ist die Bohrung des Horns auf der Innenseite an ihrem distalen Ende mit einem Gewinde versehen, um das Außengewinde der Schneidspitze aufzunehmen. Die Bewässerungshülse weist ebenso eine auf der Innenseite mit einem Gewinde versehene Bohrung auf, die auf das äußere Gewinde des Nasenkonus geschraubt ist. Die Schneidspitze ist so angepaßt, daß die Spitze lediglich um einen bestimmten Betrag aus dem offenen Ende der Bewässerungshülse vorragt.
Die Enden der Schneidspitze und der Bewässerungshülse werden bei einer Verwendung zur Durchführung einer Phakoemulsifikation in einem schmalen Einschnitt mit einer bestimmten Breite in der Hornhaut, Lederhaut oder an einem anderen Ort im Augengewebe eingeführt, um einen Zugang zur Vorderkammer des Auges zu erlangen. Die Schneidspitze wird mit Ultraschall entlang ihrer Längsachse innerhalb der Bewässerungshüle durch das Kristallangetriebene Ultraschallhorn in Schwingungen versetzt, um dadurch das ausgewählte Gewebe beim Kontakt in Situ zu emulgieren. Die hohle Bohrung der Schneidspitze kommuniziert mit der Bohrung im Horn, die wiederum mit der Ansaugleitung vom Handstück zur Konsole kommuniziert. Eine Vakuum- oder Unterdruckquelle in der Konsole zieht oder saugt das emulgierte Gewebe vom Auge durch das offene Ende der Schneidspitze, die Bohrung der Schneidspitze, die Bohrung des Horns und die Ansaugleitung und in eine Sammelvorrichtung ab. Das Ansaugen von emulgiertem Gewebe wird durch eine salzhaltige Spüllösung oder Bewässerungsmittel unterstützt, die in den Operationsort durch den kleinen ringförmigen Spalt zwischen der inneren Oberfläche der Bewässerungshülse und der äußeren Oberfläche der Schneidspitze injiziert wird.
Ultraschallhandstücke werden der extremen Wärme und dem Druck einer Sterilisation im Auteoklaven ausgesetzt, was die Lebenszeit der piezoelektrischen Elemente verkürzen kann. Frühe Versuche, die Lebensdauer der elektrischen Komponenten von piezoelektrischen Handstücken zu erhöhen, wurden vorwiegend darauf gerichtet, Feuchtigkeit von dem Eindringen in das Handstück abzuhalten, indem die äußere Hülle und/oder die elektrische Verkabelung besser versiegelt wurden. Obgleich diese Versuche die Lebenszeit der Ultraschallhandstücke erheblich erhöht haben, werden weitere Verbesserungen benötigt.
Dementsprechend besteht ein Bedürfnis für ein Ultraschallhandstück, das eine verbesserte Zuverlässigkeit aufweist.
Kurzer Abriß der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt gegenüber Ultraschallvorrichtungen des Stands der Technik eine Verbesserung dar, indem ein Handstück gemäß den folgenden Ansprüchen bereitgestellt wird, das eine Gruppe von longitudinal vibrierenden piezoelektrischen Elementen und zusätzlich einen Elektromotor aufweist, um eine Dreh- oder Oszillationsbewegung an ein Ultraschallhorn abzugeben. Die piezoelektrischen Elemente werden von einer Hochtemperaturkunststoffhülse umgeben und die Hülse wird mit einem Hochtemperaturvergußmaterial ge füllt. Das Vergußmaterial dichtet die piezoelektrischen Elemente gegenüber Feuchtigkeit ab, ohne die Leistung der piezoelektrischen Elemente zu beeinflussen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ultraschallhandstück bereitzustellen, das sowohl eine Längs- als auch eine Torsionsbewegung aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ultraschallhandstück mit gegen Feuchtigkeit versiegelten piezoelektrischen Elementen bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein zuverlässigeres Ultraschallhandstück bereitzustellen.
Andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der Zeichnungen und den Ansprüchen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Ultraschallhandstücks der vorliegenden Erfindung.
2. ist eine Querschnittansicht einer Ausführungsform des Ultraschallhandstücks der vorliegenden Erfindung.
3A & 3B sind perspektivische Ansichten einer Ausführungsform des Ultraschallhandstücks der vorliegenden Erfindung mit entfernten inneren und äußeren Handstückhüllen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Wie am besten in 1 zu erkennen ist, besteht das Handstück 100 der vorliegenden Erfindung im allgemeinen aus einem Handstückkörper 110, einem elektrischen Kabel 112 und einem elektrischen Stecker 20. Das Handstück 110 kombiniert sowohl eine Längsbewegung als auch eine Dreh- oder Oszillationsbewegung, wobei solche Handstücke näher in den US- Patenten Nr. 5,222,959, 5,492,528, 5,827,292 (Anis), 5,722,945, 5,730,718, 5,911,699 (Anis, et al.) und 4,504,264 (Kelman) beschrieben werden. Ein Fachmann erkennt, daß die vorliegende Erfindung zur Verwendung bei Ultraschallhandstücken, die nur eine Längsbewegung aufweisen, geeignet ist.
Wie am besten in 2 zu erkennen ist, beinhaltet der Handstückkörper 110 der vorliegenden Erfindung im allgemeinen eine Nasenkonushülle 5, eine innere Handstückhülle 7, eine äußere Handstückhülle 8 und ein Handstückendstück 17. Der Motor 114 ist in der inneren Hülle 7 mit einer Motorhalterung 3 und einer Dichtung 116 montiert und kann Vorrichtungen, wie beispielsweise einen Torsionsring 2 und einen Torsionsdraht 4 beinhalten, um die Drehbewegung des Motors 114 zu begrenzen. Am distalen Ende der Welle 118 des Motors 114 ist ein Antriebswellenabschnitt 120 des Horns 13 befestigt. Der piezoelektrische Stapel 21 wird über den Antriebswellenabschnitt 120 des Horns 13 aufgenommen und gegen eine Endplatte 122 auf dem Antriebsschaft 120 durch Klemmmuttern 22 und 23 positioniert gehalten. Die vordere Stützwand 1 ist auf die Antriebswelle 120 hinter der Mutter 23 aufgereiht, um die durch den piezoelektrischen Stapel 21 erzeugte Ultraschalleistung vom Motor 114 zu entkoppeln. Strom wird zum piezoelektrischen Stapel durch Elektroden 18 und 19 zugeführt und die gesamte Anordnung kann von einer isolierenden Hülse 39 umgeben sein. Das Ultraschallhorn 13 ist in die Endplatte 122 auf der Antriebswelle 120 eingeführt. Das Horn 13 wird in der inneren Hülle 7 durch eine Federdruckdichtung 35 und durch ein Lager 37, das die Nabe 124 des Horns 13 kontaktiert, gehalten. Der piezoelektrische Stapel 21 wird durch Lager 6 und 41 gehalten. Die innere Hülle 7 wird in der äußeren Hülle 8 durch einen Silikongummi oder Elastomer-O-Ringe 30, 31, 41 und 42 gehalten. Die Nasenkonushülle 5 ist im distalen Ende der äußeren Hülle 8 aufgenommen und durch einen Silikongummi oder Elastomer-O-Ringe 24 und 29 fluiddicht versiegelt. Das Endstück 17 ist im proximalen Ende der äußeren Hülle 8 aufgenommen und mit einem Silikongummi oder Elastomer-O-Ringen 25 und 32 fluiddicht versiegelt. Das proximale Ende 119 der Motorwelle 118 wird im Endstück 17 durch eine Federdruckdichtung 36 und durch einen Spannring 33 gehalten.
Bei einer Verwendung wird der Motor 114 mit Strom versorgt und veranlaßt die Motorwelle 118 zu Drehungen. Die Drehung der Welle 118 bewirkt die Drehung der Antriebswelle 120, des piezoelektrischen Stapels 21 und des Horns 13. Die Drehung des Horns 13 und der Motorwelle 118 bewirkt eine Reibung und einen Abrieb an der Grenzfläche zwischen der Nabe 124 und der Dichtung 35 und dem distalen Ende 119 der Welle 118 und der Dichtung 36.
Diese Reibung kann einen übermäßigen Abrieb an der Nabe 124 und der Welle 118, die vorzugsweise aus Titan hergestellt sind, durch die Dichtungen 35 und 36, die vorzugsweise mit Kohlenstoff/Graphit, einem sehr abrasiven Material, gefüllt sind, zur Folge haben. Wenn ein derartiger Abrieb auftritt, kann der Körper des Handstücks 110 insbesondere in einem Dampfautoklaven nicht mehr fluiddicht abgedichtet sein. Um einen übermäßigen Abrieb der Nabe 124 und der Welle 118 zu verhindern, können die Nabe 124 und das proximale Ende 119 der Welle 118 mit einer beliebigen harten Beschichtung, wie beispielsweise Titannitrid, Zirconnitrid, Chromnitrid oder Borcarbid (auch bekannt als Schwarzer Diamant) plattiert oder beschichtet sein. Es wird jedoch Titannitrid bevorzugt. Während Titannitridbeschichtungen mit einer Dicke von 2-4 Mikrometer aufgebracht werden können, haben die Erfinder festgestellt, daß eine derartige dünne Beschichtung leicht springen kann, wenn sie auf ein relativ weiches Material, wie beispielsweise Titan aufgebracht wird. Es wurde festgestellt, daß eine Titannitridbeschichtung von mehr als 4 Mikrometern und vorzugsweise von zwischen 9-12 Mikrometern die besten Ergebnisse liefert. Beschichtungen von mehr als 4 Mikrometern können jedoch die Oberflächenmorphologie der Beschichtung ändern, woraus ein Sandpapierähnlicher Endzustand resultiert, der für eine Dichtungsoberfläche nicht wünschenswert ist. Die Erfinder konnten feststellen, daß in derartigen Situationen durch Polieren der Oberfläche beispielsweise mit einer Diamantpulverpaste, womit ungefähr ein Mikrometer an Material oder weniger entfernt wird, eine zufriedenstellende Oberfläche erhalten werden kann.
Die 3A und 3B stellen die funktionellen Teile des Handstücks 110 dar, wobei der Nasenkonus 5, die Innenhülle 7 und die Außenhülle 8 entfernt sind. Wie in der 3A zu sehen ist, sind die Endplatte 122, der piezoelektrische Stapel 21, die Spannmuttern 22 und 23 und die Elektroden 18 und 19 innerhalb des Handstücks 110 der Atmosphäre ausgesetzt. Wie man in der 3B sieht, werden der piezoelektrische Stapel 21, die Endplatte 122, die Spannmuttern 22 und 23 und die Elektroden 18 und 19 von einer Schutzhülse 39 bedeckt. Die Hülse 39 ist vorzugsweise aus einem Hochtemperaturkunststoff wie Polyetheretherketon (PEEK) hergestellt und rutschend um die Endplatte 122, den piezoelektrischen Stapel 21, die Spannmuttern 22 und 23 und die Elektroden 18 und 19 befestigt. Den Bereich in der Hülse 39 kann mit einem Hochtemperaturvergußmaterial 141 gefüllt sein, wie ein primerloser Silikonklebstoff (Dow Corning Q3-6611). Der Verfüllungsvorgang kann allgemein ein Erhöhen der Temperatur des Vergußmaterials 141 und dem Aufbau aus Hülse und piezoelektrischen Stapel 139 auf beispielsweise etwa 120°C und ein Einspritzen des Vergußmaterials 141 in den Aufbau aus Hülse und piezoelektrischem Stapel 139 mit einer Spritze umfassen. Die erhöhte Temperatur wird eine kurze Zeit, beispielsweise etwa 5 Minuten, gehalten, um jegliche Luftblasen aus dem Vergußmaterial 141 zu entgasen. Zusätzlich kann Vergußmaterial 141 in den Aufbau aus Hülse und piezoelektrischem Stapel 139 eingespritzt werden, um jeglichen Volumenverlust durch die entweichenden Gase zu ersetzen. Das gesamte Vergußmaterial 141, das den Aufbau aus Hülse und piezoelektrischem Stapel 139 ausfüllt, wird anschließend ausgehärtet, beispielsweise bei etwa 120°C für zwei Stunden. Ein solcher Vergießungsprozeß beeinflußt die Eigenschaft des Handstücks 110 nicht, hilft jedoch dabei, die Zuverlässigkeit und die Langlebigkeit des Handstücks 110 durch Abdichten des piezoelektrischen Stapels 21 und der Elektroden 18 und 19 gegenüber Feuchtigkeit zu erhöhen.
Im Vorhergehenden wurden bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei diese Beschreibungen zum Zwecke der Veranschaulichung und Erläuterung angegeben wurden. Abwandlungen, Änderungen, Modifizierungen und Abweichungen von den oben offenbarten Systemen und Verfahren können angenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Körper eines ophthalmischen, chirurgischen Ultraschall-Handstücks (110), der folgendes aufweist: eine Nasenkonushülle (5), eine Handstückinnenhülle (7), eine Handstückaußenhülle (8), ein Ultraschallhorn (13), einen Motor (114), der innerhalb der Innenhülle (7) durch eine Motorhalterung (3) montiert ist, und eine Dichtung (116), wobei der Motor (114) eine Welle (118) mit einem distalen Ende aufweist, an der ein Antriebswellenabschnitt (120) des Horns (13) angebracht ist, der Antriebswellenabschnitt (120) darüber einen piezoelektrischen Stapel (21) aufweist, der piezoelektrische Stapel (120) gegen eine Endplatte (122) auf der Antriebswelle (120) durch Spannmutter (22, 23) in Position gehalten wird und durch Elektroden (18, 19) mit Energie versorgt wird, wobei der Körper weiterhin ein Frontschott (1) aufweist, das auf die Antriebswelle (120) hinter einer der Spannmuttern (23) aufgeschraubt ist, um die Ultraschallenergie, die von dem Stapel (21) erzeugt wird, von dem Motor (114) zu entkoppeln, und wobei das Horn (13) innerhalb der Innenhülle (7) durch eine federbelastete Dichtung (35) und durch ein Lager (37) in Kontakt mit einer Nabe (124) des Horns (13) gehalten wird, die Innenhülle (7) innerhalb der Außenhülle (8) durch elastische O-Ringe (30, 31, 41, 42) gehalten wird, und die Nasenkonushülle (5) in dem distalen Ende der Außenhülle (8) aufgenommen ist und fluiddicht durch elastische O-Ringe (24, 29) abgedichtet wird, und wobei der piezoelektrische Stapel (21), die Endplatte (122), die Spannmuttern (22, 23) und die Elektroden (18, 19) durch eine Schutzhülse (39) bedeckt sind, und das Innere der Hülse (39) mit einem Vergußmaterial (141) gefüllt ist, wodurch der Stapel (21) und die Elektroden (18, 19) gegenüber Feuchtigkeit abgedichtet sind.
Handstück nach Anspruch 1, bei dem ein distaler Abschnitt der Nabe (124) innerhalb der Schale durch eine erste Dichtung (35) gehalten wird, das Horn dazu bemessen und geformt ist, den piezoelektrischen Stapel aufzunehmen und mit einem distalen Ende der Motorwelle (118) verbunden zu sein, wobei ein proximales Ende (119) der Motorwelle innerhalb der Schale durch eine zweite Dichtung (36) gehalten ist, wobei die erste und die zweite Dichtung (35, 36) dabei das Horn (18) und die Welle (118) innerhalb der äußeren Schale (8) lokalisieren.
Handstück nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Hülse (39) aus einem Hochtemperaturkunststoff wie Polyetheretherketon gebildet ist.
Handstück nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Vergußmaterial (141) ein primerloser Silikonklebstoff ist.
Handstück nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Nabe (124) eine harte Beschichtung aufweist.
Handstück nach Anspruch 5, bei dem die harte Beschichtung Titannitrid ist.
Handstück nach einem der Ansprüche 2 bis 4, das weiterhin eine harte Beschichtung an dem proximalen Ende der Motorwelle aufweist.
Handstück nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die Beschichtung mehr als 4 μm dick ist.
Handstück nach Anspruch 8, bei dem die Beschichtung zwischen etwa 9 μm und 12 μm dick ist.