(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを乳化させるためのカッティングチップを有し、前記カッティングチップを振動させるための圧電素子が設けられているハンドピースと、
固有周波数で常に振動する前記ハンドピースの圧電素子に誘起される電圧に比例する実際値を受信するために前記ハンドピースに電気的に接続された入力端子を有し、前記実際値を規定の目標値と比較して、被制御変量を決定するレギュレータと、
前記被制御変量を受信するために前記レギュレータに接続された入力端子及び前記ハンドピースに接続された出力端子を有する電力増幅器とを具え、
前記レギュレータで前記実際値が受信されると同時に、前記電力増幅器が、電力を前記ハンドピースに出力し前記ハンドピースを駆動することができるため、直接帰還が達成され、その結果ハンドピースはその固有の周波数及び前記被制御変量に従うカッティングチップの振幅で常に振動することができる、
水晶体超音波乳化吸引装置。
【請求項２】
前記レギュレータと前記ハンドピースの間に接続された変圧器を備え、その入力端子が前記ハンドピースに、その出力端子が前記レギュレータに接続されている、請求項１記載の水晶体超音波乳化吸引装置。
【請求項３】
ホワイトノイズと比較して大きいカッティングチップの振動振幅が達成されるように前記圧電素子を電気パルスによって励起することができる、請求項１又は２記載の水晶体超音波乳化吸引装置。
【請求項４】
前記増幅器により供給されるエネルギーを、各振動フェーズの後に休止フェーズが続くように繰り返し完全に遮断することができる、請求項１〜３のいずれかに記載の水晶体超音波乳化吸引装置。
【請求項５】
毎秒ハンドピースの固有周波数の少なくとも１つ、多くとも１パーセントの絶対値に対応する回数の休止フェーズが達成されるように前記装置を動作させることができる、請求項４記載の水晶体超音波乳化吸引装置。
【請求項６】
前記ハンドピースに供給されるエネルギーは一つの振動フェーズから次の振動フェーズへレベル変化し得る、請求項４又は５記載の水晶体超音波乳化吸引装置。
【請求項７】
前記増幅器により供給されるエネルギーは、前記カッティングチップがレンズの乳化に使用できる振幅で振動する第１の振動フェーズの後に、前記カッティングチップがレンズの乳化に使用できない振幅で振動する第２の振動フェーズが続くように調整され得る、請求項１〜３のいずれかに記載の水晶体超音波乳化吸引装置。
【請求項８】
前記カッティングチップを備えた前記ハンドピースは２０〜１００ｋＨｚ、好ましくは４０ｋＨｚの固有周波数を有する、請求項１〜７のいずれかに記載の水晶体超音波乳化吸引装置。
【請求項９】
前記カッティングチップは０〜３．４ワットの機械力を出力するように動作させることができる、請求項１〜８のいずれかに記載の水晶体超音波乳化吸引装置。
【請求項１０】
前記増幅器により供給されるエネルギーを、各振動フェーズの後に休止フェーズが続くように繰返し完全に遮断する、請求項１〜９のいずれかに記載の水晶体超音波乳化吸引装置を動作させる方法。
【請求項１１】
毎秒ハンドピースの固有周波数の少なくとも１つ、多くとも１パーセントの絶対値に対応する回数の休止フェーズが達成されるように前記装置を動作させる、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ハンドピースに供給されるエネルギーは一つの振動フェーズから次の振動フェーズへレベル変化させる、請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
前記増幅器により供給されるエネルギーは、前記カッティングチップがレンズの乳化に使用できる振幅で振動する第１の振動フェーズの後に、前記カッティングチップがレンズの乳化に使用できない振幅で振動する第２の振動フェーズが続くように調整する、請求項１〜９のいずれかに記載の水晶体超音波乳化吸引装置を動作させる方法。
【請求項１４】
前記第２の振動フェーズに必要とされるエネルギーは、前記第１の振動フェーズ中に供給されるエネルギーによってもたらされる残留エネルギーから生成する、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
ホワイトノイズと比較して大きいカッティングチップの振動が達成されるように、前記圧電素子を電気パルスで励起する、請求項１〜９のいずれかに記載の水晶体超音波乳化吸引装置を動作させる方法。
【請求項１６】
請求項１〜９のいずれかに記載の水晶体超音波乳化吸引装置と、注水装置と、吸引装置と、前記水晶体超音波乳化吸引装置、注水装置及び吸引装置を動作させる制御装置とを備える水晶体超音波乳化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズを乳化させる水晶体超音波乳化吸引装置、該水晶体超音波乳化吸引装置を動作させる方法及びこのような水晶体超音波乳化吸引装置を有する水晶体超音波乳化吸引システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、白内障の手術は主として水晶体超音波乳化吸引術によって行われている。この手術は、眼内の曇ったレンズを超音波帯で振動する中空針によって小片に粉砕（乳化）し、前記小片をこの針で吸引する。次に、手術者は、このように粉砕されたレンズの代わりとして人工レンズを挿入する。このような水晶体超音波乳化吸引術を実行する基本モジュールは、前記中空針又は他のカッティングチップを有するハンドピースである。眼内の曇ったレンズを粉砕するのに不可欠の超音波振動は、ハンドピースに圧電セラミック素子を設けることによって発生させることができる。前記圧電セラミック素子に電圧が供給されると、圧電効果が長さの変化をもたらし、圧電セラミックに結合された針を長さ方向に振れさせることができる。
【０００３】
カッティングチップの最大可能な振幅を達成するために、圧電素子はハンドピースの共振周波数の範囲内で動作される。ゼロ負荷状態では、カッティングチップを有するハンドピースの共振周波数は極めて正確に決定することができる。しかし、カッティングチップが乳化すべきレンズと接触すると同時に、質量比が変化し、共振周波数がシフトする。このようなハンドピースをできるだけ共振周波数の範囲内で動作させるために、特許文献１は、圧電素子を動作させるために供給される電圧と流れる電流との間の位相を検出し、方程式Ｐ＝Ｕ＊Ｉ＊ｃｏｓφに基づいてできるだけ高い電力が達成されるように前記位相を調整することを提案している。ファクタｃｏｓφをできるだけ高い絶対値が得られるように調整するためには、ｃｏｓφ＝１又はφ＝０である必要がある。このような状態は共振状態において生じる。しかし、例えばカッティングチップの機械的負荷の変化のために共振周波数がシフトすると、位相角はφ＝０にならず、０と−π／２との間又は０と＋π／２との間の範囲内になる。特許文献１によれば、位相角φが検出されたとき、カッティングチップの励起周波数が固有周波数ω０に一致するように励起周波数が調整される。
【０００４】
共振周波数のシフトの原因は、レンズ破砕による負荷の変化（質量の変化）だけでなく、長時間の手術中におけるハンドピースの発熱及び圧電セラミック素子の経年変化、従って物理的特性の変化も原因である。これらのパラメータは任意の形で重複し得るので、永久に再調整が必要になる。このような方法の利点は、関連する増幅器（ディジタル増幅器）の設計が比較的簡単であること及び位相角の決定が簡単であることにある。しかし、位相角の決定は、電圧及び電流プロファイルを時間をかけて複数の連続する測定点で検出する必要がある。更に、原則として、共振状態を正確に達成することは不可能である。カッティングチップは常に強制振動で動作され、強制振動はハンドピースの固有周波数に決して正確に一致しない。周波数差は小さくし得るが、機械的力は周波数の２乗に比例するため付随する無効電力は比較的大きい。それゆえ、供給された電気エネルギーが機械的エネルギーに最適に変換されず、従ってカッティングチップの最大振幅に変換されない。加えて、質量、発熱、経年変化及び製造公差などの妨害変量は互いに独立でなく、このことは、ハンドピースを非常に注意深く製造したとしても、原理的に、ハンドピースの動作中の動作周波数を固有周波数と同一にすることはできないことを意味する。一般に、これはハンドピースの最適動作に満たないことを意味し、比較的高い割合の無効電力として反映される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，９９７，９３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
よって、本発明の目的は、水晶体超音波乳化吸引プロセス中に生じる無効電力の割合をできるだけ最小にして、以前より知られている水晶体超音波乳化吸引装置よりも高レベルの効率が得られるようにした、水晶体超音波乳化吸引装置及びこのような装置を動作させる方法、更にはこのような装置を有する水晶体超音波乳化吸引システムを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１に記載の装置、請求項１０に記載の方法及び請求項１６に記載のシステムによって達成される。有利な実施例は従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明による水晶体超音波乳化吸引装置は、レンズを乳化させるためのカッティングチップを有し、前記カッティングチップを振動させるための圧電素子が設けられているハンドピースと、固有周波数で常に振動する前記ハンドピースの圧電素子に誘起される電圧に比例する実際値を受信するために前記ハンドピースに電気的に接続された入力端子を有し、前記実際値を規定の目標値と比較し、被制御変量を決定するのに適したレギュレータと、前記被制御変量を受信するために前記レギュレータに接続された入力端子及び前記ハンドピースに接続された出力端子を有する電力増幅器とを具え、前記電力増幅器が、前記実際値を受信すると同時に、電力を前記ハンドピースに出力し前記ハンドピースを駆動することができるため、直接帰還が達成され、その結果ハンドピースはその固有の周波数及び前記被制御変量に従うカッティングチップの振幅で常に振動することができる。
【０００９】
固有周波数で振動するハンドピースの誘起電圧を取り出し増幅することによって、固有周波数で振動するカッティングチップの振幅は増大する。従って、このような装置は、レンズ破砕による質量の変化のような外部影響又は圧電セラミックの発熱のような内部影響により影響されても、自発的に固有周波数で振動する。妨害変量は固有周波数のシフトを生じるだけで、それでもなおシステムは常に固有周波数で振動し続ける。これに関連して、重要なことは、実際値が検出されると同時にハンドピースが駆動され得ることである。従って、検出モードにおいてハンドピースはスイッチオフされない。即ち、実際値の検出中、ハンドピースに目標変量が間断なく常に供給され、従ってハンドピースへの電力出力が得られる。これは、ハンドピースからの出力変量、即ち実際値をレギュレータの入力端子に直接供給することができる直接帰還を達成できることを意味する。スイッチオン状態において、ハンドピースは常に駆動され、この状態では圧電素子に誘起される電圧の実際値が常に検出される。このような調整は、位相角を検出する必要がないため、極めて高速である。無効電力を大幅に減少させることができ、よってより高レベルの効率が達成される。
【００１０】
レギュレータとハンドピースの間に変圧器を配置し、その入力端子をハンドピースに、その出力端子をレギュレータに接続するのが好ましい。この変圧器は高品質の信号伝送を可能にすると同時に、その出力端子の電圧をその入力端子の電圧より著しく低くすることができる。圧電セラミックは多くの場合高電圧範囲（１０００Ｖまで）で動作されるため、このような変圧器の使用はＤＣ絶縁変圧を低電圧範囲で達成することができる。
【００１１】
水晶体超音波乳化吸引装置は、ホワイトノイズと比較して大きいカッティングチップの振動振幅が達成されるように圧電素子を電気パルスによって励起することができる形態にすることもできる。この開発の根拠は、ハンドピースとカッティングチップはエネルギーの供給なしでもそれらの固有周波数で振動するが、振幅は極めて小さい。この場合には、ハンドピースは「ホワイトノイズ」として既知のようにその固有周波数で振動する。調整プロセスの開始時に、誘起される電圧がレギュレータにより容易に調整できるように十分に高い絶対値に到達するように、追加の電気パルスによってカッティングチップの振幅を増大させることができる。
【００１２】
好ましくは、増幅器により供給されるエネルギーは繰り返し完全に遮断して、個々の特定の時間の後に休止フェーズが続くようにすることができる。乳化中に、カッティングチップと接触するレンズや角膜などのその他の部分が超音波振動によって加熱されるため、過大温度が目に損傷を与え得る。場合によっては、角膜熱傷が生じ得る。このような実施例においては最大効率で本発明の水晶体超音波乳化吸引装置に供給されるエネルギーは休止フェーズ中に供給されない。このことは、ハンドピース、カッティングチップ及びそれらを囲む部分を吸引又は注水流体との熱対流及び／又は熱交換によって冷却することができることを意味する。よって、全乳化プロセスの間、目に対して低い熱負荷が達成され、それにもかかわらず乳化が高レベルの効率で実行される。毎秒ハンドピースの固有周波数の少なくとも１つ、多くとも１パーセントの絶対値に対応する回数の休止フェーズが達成されるように装置を動作させることができるようにするのが有利である。例えば、４０ｋＨｚの固有周波数に対しては、最大で毎秒４００の休止フェーズである。
【００１３】
加えて、ハンドピースに供給されるエネルギーは一つの振動フェーズから次の振動フェーズへレベル変化し得るようにするのが有利である。これは、異なる硬度の曇ったレンズは異なる最小エネルギー供給を必要とする点を考慮することができることを意味する。
【００１４】
本発明の別の実施例によれば、増幅器により供給されるエネルギーは、カッティングチップがレンズの乳化に使用できる振幅で振動する第１の振動フェーズの後に、カッティングチップがレンズの乳化に使用できない振幅で振動する第２の振動フェーズが続くように調整することができる。それゆえ、第２の振動フェーズの間、エネルギーの供給は完全には遮断されない。従って、第２の振動フェーズが経過したとき、乳化のための次の振動フェーズに対する振動開始時間を短縮することができる。
【００１５】
カッティングチップを備えたハンドピースは２０〜１００ｋＨｚの固有周波数、特に好ましくは４０ｋＨｚを有し、カッティングチップが乳化中に０〜３．４ワットの機械力を出力するように動作させることができるようにするのが好ましい。
【００１６】
前記目的は、上述した水晶体超音波乳化吸引装置を動作させる方法によっても達成され、この方法においては、増幅器により供給されるエネルギーを繰返し完全に遮断して、各振動フェーズの後に休止フェーズが続くようにする。これは、超音波振動により加熱される部分に対する熱負荷の減少をもたらす。これは、毎秒ハンドピースの固有周波数の少なくとも１つ、多くとも１パーセントの絶対値に対応する回数の休止フェーズが達成されるように装置を動作させる場合に有利である。
【００１７】
本発明による方法の他の実施例によれば、増幅器により供給されるエネルギーを、カッティングチップがレンズの乳化に使用できる振幅で振動する第１の振動フェーズの後に、カッティングチップがレンズの乳化に使用できない振幅で振動する第２の振動フェーズが続くように調整する。その結果として、カッティングチップの振幅を最大値から乳化に足りない値に低下させるのに要する時間が短くなる。同様に、カッティングチップの振幅をこの低い振幅値から最大振幅値に再び急速に増大させるのに要する時間も短くなる。
【００１８】
本発明による方法の一つの発展例によれば、ハンドピースに供給されるエネルギーは一つの振動フェーズから次の振動フェーズへとレベル変化させるのが好ましい。他の実施例によれば、第２の振動フェーズに必要とされるエネルギーは、第１の振動フェーズ中に供給されるエネルギーによってもたらされる残留エネルギーから生成する。
【００１９】
また、ホワイトノイズ状態にある又は低振幅でのみ振動している圧電素子を、ホワイトノイズ又は低振幅振動に比較してそれより大きなカッティングチップの振動が達成されるように、電気パルスで励起するのが有利である。これにより、より良い信号処理を達成することが可能になる。
【００２０】
前記目的は、上述した水晶体超音波乳化吸引装置と、注水装置と、吸引装置と、前記水晶体超音波乳化吸引装置、注水装置及び吸引装置を動作させる制御装置とを備える水晶体超音波乳化システムによっても達成される。
【００２１】
本発明の更なる利点及び模範的実施例は添付図面を参照して以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来技術による水晶体超音波乳化吸引システムの概略図を示す。
【図２】本発明による水晶体超音波乳化吸引装置の概略図を示す。
【図３】カッティングチップの最大及び最小振幅のプロファイルを周波数の関数として示すグラフである。
【図４】本発明による水晶体超音波乳化吸引装置の振動開始及び振動減衰応答を示すグラフである。
【図５】本発明による水晶体超音波乳化吸引装置の動作中の動作プロセスを示すグラフである。
【図６】水晶体超音波乳化吸引装置を動作させる本発明による方法の一実施例に対するグラフを示す。
【図７】水晶体超音波乳化吸引装置を動作させる本発明による方法の他の実施例に対するグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は水晶体超音波乳化吸引術用のシステム１００を概略的に示す。本システムは水晶体超音波乳化吸引装置１を有し、該装置１はハンドピース２と、その中に収容された圧電セラミック素子３と、圧電セラミック素子３に結合されたカッティングチップ４とを備える。圧電セラミック素子３は、圧電素子３の長手方向伸縮を生じさせるのに好適な電源５に接続される。コントローラ６は、時間の関数としての電圧及び電流プロファイル及び関連する位相φを検出し、励起周波数ωをできるだけ低い絶対値の位相差φが与えられるように変化させる。励起周波数ωを変化させるこの信号は電源５に供給され、この電源は圧電セラミック素子３を適切に動作させる。水晶体超音波乳化吸引装置１は注水システム１０及び吸引システム１４に接続される。洗浄システム１０は注水ライン１２を備える注水コンテナ１１を有し、注水量は注水弁１３により制御できる。注水流体はカッティングチップ４を通って手術すべきレンズ７を有する目８へと流れる。カッティングチップ４がレンズ７を超音波振動によって乳化するとき、注水流体及び乳化された粒子が吸引システムにより運び出される。これは吸引システム１６に接続されたライン１５により行われ、ライン１５を通る流れは吸引弁１７により分離される。吸引される流体及び乳化された粒子はその後コンテナ１８に供給される。弁１３及び１７及びポンプ１６はコントローラ装置によって動作される。
【００２４】
本発明による水晶体超音波乳化吸引装置１においては、電圧プロファイルと電流プロファイルとの間の位相シフトφを検出しない。代わりに、固有周波数で振動するハンドピース２の圧電素子に誘起される電圧に比例する実際値を検出し、前記実際値をライン２０でレギュレータ２１に供給する（図２参照）。レギュレータ２１は、実際値を規定の目標値２２、例えばユーザによりフットペダルで規定された振動振幅を表わす電圧と比較し、被制御変量２３を決定するのに適したものであり、その変量を電力増幅器２３に供給する。電力増幅器２４の出力はハンドピースに接続されるため、ハンドピースはその固有の周波数においてカッティングチップの増幅された振動振幅で振動することができる。
【００２５】
この増幅された振動は次に電圧を誘起し、この電圧が上述と同様にして直接帰還によって増幅される。この種の閉制御ループは数回の帰還後にカッティングチップの振幅を増大し、前記カッティングチップは常にその固有周波数で振動する。
【００２６】
短時間後に、振幅は共振災害として知られる事態が起こるほど大きくなり得るため、圧電セラミック素子はもはや振幅を伝達することができなくなり、破損してしまい得る。これを防止するために、適切な電力調整を与える必要がある。そのため、共振災害の惧れがあるとき、電力増幅器の利得係数を１より小さく設定することができる。この場合には、本発明による水晶体超音波乳化吸引装置は、例えば構成要素の発熱、経年変化及びレンズ破砕による質量の変化などの状態の変化にもかかわらず、カッティングチップの振幅が常に一定になる。カッティングチップのチップの振幅は制御変量として使用される誘起電圧に直接比例する。
【００２７】
「IEC NWIP Requirements for lens removal and vitrectomydevices for ophthalmic surgery, 201.12.4.101.7 Hazardous output for ultrasonic average velocity of TIP」に記載されているように、カッティングチップの最大許容速度は２０ｍ／ｓに制限される。それゆえ、振幅に比例する誘起電圧を目標限界値としてレギュレータ２１に対して規定することができる。
【００２８】
休止状態では、ハンドピース２はそのカッティングチップ４とともにその固有周波数で振動し、その振幅は極めて小さい。この状態は「ホワイトノイズ」として知られている状態とみなせる。この極めて小さい振幅に基づいて発生される誘起電圧がレギュレータ２１による更なる処理に対して低すぎる場合には、もっと大きな振幅及び誘起電圧が得られるように、ハンドピースを外部パルスで励起して振動させることができる。しかし、誘起電圧は比較的高いこともあり、もはやレギュレータ２１による更なる処理に適さないこともあり得る。この理由のために、電圧変換をもたらす変圧器２５を設け、高い信号伝送速度が保証されるようにすることもできる。
【００２９】
ハンドピース内における電気−機械エネルギー変換は熱を発生する。このような熱はカッティングチップから角膜及び曇ったレンズに伝達され、例えば角膜に危険（角膜のやけど）を与え得る。それゆえ、可能な最高乳化効率においては、付加的発生される熱を最小値に減少させるのが有利である。これは、本発明による水晶体超音波乳化吸引装置の場合に可能であるように、最初に効率レベルを最適化することによって達成することができる。他の方法に、供給されるエネルギーを全体として故意に低く維持する方法がある。それにもかかわらずレンズの乳化が達成されるように、必要最小限のエネルギーを供給する必要がある。供給エネルギーがしきい値より低い場合には、熱が目に伝わるだけで、乳化は起こらない。このようなしきい値より上では、乳化が起こり、この場合それはレンズの破砕が達成される前の振動周期の数により決まる。従って、本発明による水晶体超音波乳化吸引装置は、カッティングチップを駆動するための基準としてレンズの乳化用に十分に大きな振幅が取られ、エネルギー供給が完全に遮断されるように動作させることができる。それゆえ、振動フェーズの後に休止期間が続く。休止期間においてはホワイトノイズに基づく振動が起こるが、不変の形で起こる。
【００３０】
図３は、本発明の一実施例に対するカッティングチップの時間の関数としての許容振幅を示す。この図は、カッティングチップの最大速度が２０ｍ／ｓであることが考慮されている。カッティングチップが例えば４０ｋＨｚの周波数で動作する場合、最大許容振幅は８０μｍである（曲線３０参照）。４０ｋＨｚの周波数での最小振幅は約２０μｍであり（曲線３１参照）、それより更に低い振幅での動作は低い熱を発生するだけでレンズの乳化を発生することはもうない。カッティングチップが最大振幅Ｓmaxで動作する場合、乳化すべきレンズのレンズ内の最大縦応力σmaxは、
σmax＝ρω2Ｓmax2                                                    （１）
に基づいて計算される。
【００３１】
この場合には、レンズ材料の密度ρは１０００Ｋｇ／ｍ3であるものと仮定し、ωは角速度であり、Ｓmaxはカッティングチップの最大振幅である。ｆ＝ω／２π＝４０ｋＨｚの周波数及びＳmax＝８０μｍの最大振幅においては、最大縦応力σmaxは約０．４ＭＰａである。眼内のレンズの硬度又は破壊抵抗はカッティングチップの適切な振幅を選択するための基準として取ることができる。選択した振幅が眼内のレンズの破壊抵抗に達する又はそれを越える場合、一つのレンズ破片を粉砕するにはカッティングチップの単一の振動で十分である。しかし、眼内のレンズの硬度は大きく変化する可能性があり、カッティングチップの振動が繰り返されるまで粉砕が達成されないほど硬くなることもある。乳化のための最小振幅は、
Ｓmin＝（εＥ／ρω2）1/2                                            （２）
に基づいて計算される。
【００３２】
ここで、Ｓminは最小振幅を示し、εはレンズ材料の膨張率を示し、Ｅはレンズ材料の弾性係数を示す。更に、ρはレンズ材料の密度であり、ωは各周波数である。ε＝０．３、Ｅ＝０．０８４Ｎ／ｍｍ2、ρ＝１０００ｋｇ／ｍ3及びω＝２πｆで、ｆ＝４０ｋＨｚである場合、最小振幅は約２０μｍで得られ、これは最小対最大振幅の比は約２５％であることを意味する。
【００３３】
レンズへ伝達されるカッティングチップの機械的力は次の方程式：
Ｐ＝ρπ4（Ｄ2−ｄ2）ｆ3ｓ3                                          （３）
に基づいて計算することができる。
【００３４】
この場合には、ρはレンズ材料の密度、Ｄは管状カッティングチップの外径、ｄはカッティングチップの内径、ｆはカッティングチップを有するハンドピースの固有周波数、及びｓはカッティングチップの振幅である。使用する数値がρ＝１０００ｋｇ／ｍ3、Ｄ＝１．２ｍｍ、ｄ＝０．６ｍｍ、ｆ＝４０ｋＨｚ及びｓ＝８０μｍである場合、Ｐmax＝３．４Ｗの最大機械力が得られる。約２０μｍの最小振幅（図３参照）のみが供給される場合には、機械力Ｐminはわずか０．０５４Ｗであり、最大絶対値の約１．６％になる。０．０５４Ｗより低い機械力が供給される場合、乳化はもはや起こらないで、レンズが少し熱くなるだけである。３．４Ｗより高い機械力が供給される場合には、カッティングチップの２０ｍ／ｓの最大速度に対して規定された限界値が超過される。
【００３５】
手術者にとって重要なことは、眼内のレンズをできるだけ短い時間内に低い熱負荷で乳化することである。従って、カッティングチップの動作はできるだけ大きな機械的振幅での動作後に上述した要素を冷却するために休止フェーズを与えるようにするのが有利である。最大振幅に到達するまでの振動開始プロセス及び振幅が０値になるまでの振動減衰プロセスが図４にグラフで示されている。カッティングチップは各場合に固有周波数で振動し、振動開始プロセス４０中に振幅は常に増大する（包絡線のプロファイル４１参照）。最大振幅に到達すると、エネルギー供給の遮断の結果として振幅のレベルの急激な減少が生じる（包絡線４２参照）。図４に示す例では、振幅は振動減衰プロセス４３中において約４振動周期後に絶対値０に減少する。振動開始及び振動減衰プロセスに必要な時間はカッティングチップの周波数に依存する。高い周波数においては低い周波数より速く最大振幅に到達する。
【００３６】
最適な乳化のために、振動振幅と振動時間の両方を変化させることができる。図５に示す例では、４振動周期後に最大振幅に到達する（包絡線５０参照）。次に１０の振動周期が続き（符号５１参照）、この１０振動周期中カッティングチップはレンズに作用し得る。この１０振動周期が経過したとき（符号５２参照）、エネルギー供給が遮断されるため、カッティングチップの振幅は急速に減少する（包絡線５３参照）。約４つの後続の振動周期後に、カッティングチップの振幅は絶対値０になる（符合５４参照）。これに関連して、重要なことは、始めから終わりまで振動がカッティングチップを有するハンドピースの固有周波数で実行されることにある。
【００３７】
カッティングチップの振幅が絶対値０に到達したとき、圧電セラミック素子へのエネルギー供給を所定の期間遮断したままにすることができる。このような休止フェーズが経過したとき、振動フェーズを再び続けることができる（図６参照）。最初の振動フェーズ中にカッティングチップの振幅はその最大値まで増大し（包絡線６１参照）、その後複数の振動周期に亘る期間の間この最大値にとどまる（符号６２参照）。次にエネルギー供給が遮断されるため、カッティングチップの振幅は０に減少する（包絡線６３参照）。次に休止フェーズ６４が続き、次に第２の振動フェーズが続く（符号６５参照）。これに関連して、この第２の振動フェーズ６５における振幅は第１の振動フェーズ６２における振幅より低くすることができる。この振動フェーズの後に再び休止フェーズ６６を続けることができ、その後に次の振動フェーズ６７を続けることができる。この振動フェーズ６７中においては、第１の振動フェーズ中及び／又は第２の振動フェーズ中の振幅と異なる振幅を選択することができる。
【００３８】
最大振幅に到達するまでのより速い上昇を達成するために、水晶体超音波乳化吸引装置の動作方法の別の実施例では、水晶体超音波乳化吸引装置を、ハンドピースが完全に休止されないように休止フェーズ６４又は６６中も低い振動振幅で動作させることができる。この期間に供給される力は比較的低く、加熱は無視できる。一例として、エネルギーを戻すことによって残留エネルギーを使用することができる。この方法の利点は、カッティングチップを低振幅の振動から比較的高い振幅の振動へより高速に調整することができる点にある。この場合にも、これらの振動フェーズの間、カッティングチップを有するハンドピースは各場合にその固有周波数で振動する。
【００３９】
水晶体超音波乳化吸引装置の動作方法の他の実施例によれば、短絡回路によって振動減衰時間を短縮する（図７参照）。振動開始状態（符号７１参照）後に、カッティングチップは例えば更に４周期の間振動する（符号７２参照）。エネルギー供給がスイッチオフされるとき（符号７３参照）、依然として存在するエネルギーを目標の方法で放電させてカッティングチップの振動減衰時間７４を図５に示す通常の振動減衰プロセスの場合より短くするる。
【００４０】
水晶体超音波乳化吸引術中に閉塞又は咬合性噴出（occlusal eruption）が生じる場合、固有周波数が短時間の間変化する。このような周波数シフトはこのような事象を検出するために利用することができる。従って、本発明による水晶体超音波乳化吸引装置によればこのようなプロセスを極めて急速に検出することができるため、流体システムのような他のサブシステムを極めて急速に駆動することができる。これにより特に目の中に高レベルの安定性を達成することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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