НОРМАЛЬНО ЗАКРЫТЫЙ КЛАПАН В СВОБОДНОМ СОСТОЯНИИ
NORMALLY CLOSED VALVE IN FREE STATE

Область техники
Настоящее изобретение относится к хирургическим системам и способам. Более конкретно, настоящее изобретение относится к конструкции клапана, используемого в хирургических кассетах, применяемых в офтальмологической хирургической системе.
Предпосылки к созданию изобретения
Человеческий глаз может страдать рядом заболеваний, вызывающих как умеренное ухудшение зрения, так и полную его потерю. Хотя с помощью контактных линз и очков можно компенсировать последствия некоторых заболеваний, в других случаях требуется обращение к офтальмологической хирургии. Обычно офтальмологическая хирургия подразделяется на процедуры, касающиеся заднего сегмента глаза, например витреоретинальная хирургия, и процедуры, касающиеся переднего сегмента глаза, например хирургия катаракты. В последнее время разработаны объединенные процедуры, касающиеся переднего и заднего сегментов глаза.
Хирургический инструментарий, используемый в офтальмологической хирургии, может быть специализированным для выполнения процедур, касающихся переднего сегмента, или процедур, касающихся заднего сегмента, или для обоих сегментов глаза. В любом случае при использовании хирургического инструментария часто требуется применение сопутствующих расходных компонентов, например хирургических кассет, пакетов для текучей среды, трубок, приспособлений и других расходных компонентов.
С помощью хирургической кассеты можно выполнять множество различных функций в зависимости от процедур и хирургического инструментария. Например, с помощью хирургической кассеты для операций, связанных с катарактой (например, для выполнения процедур по факоэмульсификации), осуществляют управление процедурами промывания и аспирации потоков, подаваемых в оперируемую зону и удаляемых из нее. С помощью хирургической кассеты можно также обеспечить поддержание пакетов для текучей среды, трубопроводов для обеспечения хирургического инструментария вакуумом/давлением и для выполнения других функций.
Во время выполнения хирургической процедуры, например операции, связанной с катарактой, потоком текучей среды управляют с помощью клапанов, расположенных внутри хирургических кассет. Однако в конструкциях современных кассет используют клапаны, которые подразделяются на «нормально открытые», что означает, что клапаны открыты, если на них не оказывают активного воздействия для их закрывания. С помощью этих нормально открытых клапанов обеспечивают возможность поступления текучей среды в канал аспирации кассеты (и, таким образом, в хирургическую систему) во время установки и извлечения кассеты. Кроме того, при применении нормально открытых клапанов может происходить утечка жидкостей из отверстий кассеты при извлечении кассеты из кассетоприемника, что ограничивает общую чистоту хирургической процедуры. Кроме того, также при некоторых применениях нормально открытые клапаны «не выходят из строя безопасным образом» в ситуации, когда происходит потеря мощности, в результате чего имеет место подача потенциально нежелательного потока текучей среды.
Таким образом существует потребность в конструкции клапана кассеты, с помощью которого можно управлять потоком жидкостей внутри кассеты, в то же время уменьшая влияние недостатков или исключая недостатки известных конструкций клапана кассеты, и можно обеспечить повышенную функциональность, надежность, чистоту и безопасность.
Краткое описание изобретения
Настоящим изобретением созданы варианты исполнения конструкции клапана, в которых клапан является нормально закрытым. Нормально закрытый клапан может содержать круглую уплотняющую поверхность клапана, образованную посредством нижней стороны края эластомерной бобышки клапана и круглым седлом клапана, образованным посредством края сквозного отверстия, сформованного, например, в пластиковой кассете, так что уплотняющая поверхность клапана, седло клапана и сквозное отверстие являются концентричными. Бобышка клапана может быть полой бобышкой грибообразной или конической формы. Если к внутренней поверхности бобышки клапана не прикладывают силу, то текучая среда не может пройти через клапан, так как уплотняющая поверхность клапана прилегает к седлу клапана в результате постоянно действующей в свободном состоянии нагрузки, создаваемой благодаря растяжению бобышки клапана относительно несколько более длинного сквозного отверстия. Когда к внутренней поверхности бобышки клапана прикладывают силу, то уплотняющая поверхность клапана отходит от седла клапана, обеспечивая возможность прохода текучей среды между уплотняющей поверхностью клапана и седлом клапана, а затем между бобышкой клапана и внутренней поверхностью сквозного отверстия.
В предпочтительном варианте исполнения конструкцию клапана можно использовать в струйной кассете, приспособленной к использованию в офтальмологической хирургии.
Варианты исполнения настоящего изобретения обеспечивают преимущества путем исключения нежелательного поступления текучей среды в аспирационный канал кассеты во время установки кассеты, во время настройки кассеты, во время выполнения процедуры и при извлечении кассеты.
Варианты исполнения настоящего изобретения обеспечивают другие преимущества путем предотвращения утечки из аспирационных отверстий кассеты после извлечения, таким образом улучшая общую чистоту хирургической процедуры.
Варианты исполнения настоящего изобретения обеспечивают другие преимущества путем выполнения активного управления для достижения выхода из строя безопасным образом во время условия, когда происходит потеря мощности.
Краткое описание чертежей
Более полное понимание настоящего изобретения и его преимуществ может быть достигнуто при ознакомлении с последующим описанием в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковыми номерами позиций обозначены подобные компоненты и на которых изображено:
на Фиг.1 - схематический вид одного варианта исполнения хирургической установки;
на Фиг.2 - схематический вид одного варианта исполнения хирургической установки;
на Фиг.3 - схематический вид одного варианта исполнения кассетоприемника;
на Фиг.4 - поперечное сечение устройства согласно настоящему изобретению, когда к внутренней поверхности полой бобышки грибообразной формы клапана не приложена сила;
на Фиг.5 - поперечное сечение устройства согласно настоящему изобретению, когда к внутренней поверхности полой бобышки грибообразной формы клапана приложена сила.
Подробное описание изобретения
На чертежах представлены предпочтительные варианты исполнения изобретения, причем на различных чертежах одинаковыми номерами позиций обозначены подобные и соответствующие части.
Примеры исполнения настоящего изобретения содержат клапан, являющийся нормально закрытым, что означает, что при статических постоянных условиях текучая среда не может пройти через клапан. Согласно одному варианту исполнения уплотняющая поверхность клапана может быть краем с нижней стороны эластомерной полой бобышки грибообразной или конической формы клапана, а седлом клапана может быть край сквозного отверстия, выполненного таким образом, чтобы текучая среда не могла пройти через клапан, если к внутренней поверхности бобышки клапана не прикладывают силу. Согласно предпочтительному варианту исполнения клапан надлежит использовать в струйных кассетах, приспособленных к применению в офтальмологической хирургической установке.
На Фиг.1 представлен схематический вид одного варианта исполнения офтальмологической хирургической установки 100. Хирургическая установка 100 может содержать поворотный монитор 110, содержащий сенсорный экран 115. Поворотный монитор 110 можно устанавливать в ряде различных положений по желанию пользователя сенсорным экраном 115. Поворотный монитор 110 можно поворачивать из стороны в сторону, а также вращать и наклонять. Сенсорный экран 115 обеспечен графическим интерфейсом пользователя (“GUT”), посредством которого предоставляют возможность пользователю интерактивного взаимодействия с установкой 100.
Хирургическая установка 100 также содержит соединительную панель 120, используемую для присоединения различных инструментов и расходных компонентов к хирургической установке 100. Соединительная панель 120 может содержать, например, присоединяемый блок для коагулятора, ресивер для сбалансированного солевого раствора, присоединяемые блоки для различных инструментов и систему для управления текучей средой (“FMS”) или кассетоприемник 125. Хирургическая установка 100 может также содержать ряд различных, удобных для пользователя приспособлений, например ножную педаль для управления (например, находящуюся за панелью 130) и другие приспособления. Устройство действует следующим образом: кассету (не показана) можно вставить в кассетоприемник 125 и удерживать на месте с помощью зажимов для уменьшения до минимума перемещения во время использования.
На Фиг.2 представлен схематический вид одного варианта исполнения хирургической кассеты 150. Кассета 150 может представлять собой струйное устройство с закрытой системой, которую можно утилизировать после выполнения хирургической процедуры. Кассета 150 может содержать корпус 155 кассеты и части, которые сопрягают с зажимом (например, обозначенные, в общем, зонами 160 и 165 зажимов), выступающим из корпуса 155 кассеты. Кассета 150 может быть изготовлена из сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола (ABS) или другого подходящего материала. В представленном варианте исполнения кассета 150 состоит из трех основных секций: внутренней секции, или секции 170, связанной с хирургической установкой (интерфейсной секции), которая обращена к хирургической установке при введении кассеты 150 в хирургическую установку 100; средней секции 175 и крышки 179. Различные секции кассеты 150 можно соединять вместе посредством прессовой посадки, с помощью взаимоскрепляемых ушек, химического скрепления, термического скрепления, механических крепежных средств или других механизмов скрепления, известных в данной области. В других вариантах исполнения кассета 150 может быть образована из одной части или множества частей.
Секция 170, связанная с хирургической установкой, может быть обращена к установке во время использования и посредством нее можно обеспечить сопряжение каналов для текучей среды (например, канала 177 для перистальтического насоса, снабженного эластомерной мембраной насоса), клапанов (например, нагнетательных/аспирационных клапанов, обозначенных, в общем, позицией 195) и других приспособлений для управления потоком текучей среды. С помощью кассеты 150 можно также прикреплять пакет для текучей среды (не показан) для сбора текучих сред во время выполнения процедуры. С помощью штырей, расположенных на кассетоприемнике (показаны на Фиг.3 поз. 135), можно манипулировать эластомерными клапанами 195 таким образом, чтобы можно было регулировать поток текучей среды внутри кассеты, исключая выход текучей среды из кассеты, находящейся в контакте с хирургической установкой или кассетоприемником.
Хирургическая кассета 150 согласно различным вариантам исполнения настоящего изобретения содержит камеры для содержания в них текучих сред для аспирации и нагнетания. Например, в корпусе 180 камер могут быть расположены две нагнетательные камеры 181/182. Третья камера 185 может быть расположена внутри кассеты 150 на противоположной стороне кассеты 150 от корпуса 180 камер (например, со стороны кассеты 150, обозначенной позицией 190). Согласно одному варианту исполнения уровень текучей среды в камерах можно определять различными средствами, известными специалистам в данной области.
На Фиг.3 представлен схематический вид одного варианта исполнения кассетоприемника 125 без кассеты. Кассетоприемник 125 может иметь различные конфигурации штырей (обозначенных в общем позицией 135), предназначенных для нажима на эластомерные мембраны клапанов хирургической кассеты 150 и используемых в качестве средств для управления потоком текучей среды внутри кассеты. Кассетоприемник 125 может, кроме того, содержать отверстие для обеспечения возможности контактирования роликов 140 перистальтического насоса с хирургической кассетой 150 во время работы. Один вариант исполнения перистальтического насоса и дополняющей кассеты описан в заявке на патент США № 6293926, зарегистрированный на имя Соренсена, полностью включенной в настоящую заявку путем ссылки.
В варианте исполнения, представленном на Фиг.3, хирургическую кассету 150 удерживают на месте с помощью зажима, снабженного нижней направляющей 142 и верхней направляющей (не показана). Каждая направляющая может содержать зажимные пальцы (например, зажимной палец 144), которые контактируют с кассетой в соответствующих зажимных зонах. Для инициирования высвобождения кассеты из зажима следует нажать выпускную кнопку 146. В зависимости от хирургической установки 100 процесс высвобождения кассеты может содержать несколько стадий, включая сброс давления или отвод текучих сред, вывод из сопряжения зажимов или другие стадии. Конфигурация, представленная на Фиг.3, приведена в качестве примера. Форма кассетоприемника 125, расположение и количество штырей и другие особенности кассетоприемника 125 могут зависеть от хирургической установки 100, от выполняемой хирургической процедуры или от других факторов.
На Фиг.4 представлено поперечное сечение одного варианта исполнения клапана 200 согласно настоящему изобретению в статических условиях. Полая бобышка 210 грибообразной формы клапана расположена внутри сквозного отверстия 225 корпуса 205 (который в предпочтительном варианте исполнения представляет пластиковый корпус хирургической кассеты 150). Круглое седло 220 клапана расположено около края сквозного отверстия 225, а круглое уплотнение 215 клапана расположено около края бобышки 210 грибообразной формы клапана. Клапан 200 может быть выполнен таким образом, чтобы седло 220 клапана, уплотняющая поверхность 215 клапана и сквозное отверстие 225 были концентричными. Длина 217 сквозного отверстия 225 несколько больше длины нерастянутой бобышки 210; таким образом, когда к внутренней поверхности 240 бобышки 210 клапана не прикладывают силу, между уплотняющей поверхностью 215 клапана и седлом 220 клапана поддерживается контакт благодаря постоянной нагрузке, создаваемой за счет растяжения бобышки 210 клапана относительно сквозного отверстия 225 несколько большей длины. В результате этого текучая среда, поступающая в камеру 231 из канала 230, не может пройти между уплотняющей поверхностью 215 клапана и седлом 220 клапана и в канал 235. Благодаря такой конфигурации клапан 200 при статических условиях закрыт и препятствует проходу потока текучей среды.
На Фиг.5 представлено поперечное сечение клапана 200 в положении, когда к внутренней поверхности 240 бобышки 210 клапана прикладывают силу, указанную стрелками 246. Под действием силы 246 происходит перемещение головки бобышки 210 грибообразной формы клапана на расстояние 219 таким образом, что уплотняющая поверхность 215 и седло 220 клапана больше не находятся в контакте. Растяжение полой эластомерной цилиндрической части бобышки 210 клапана также вызывает сужение наружного диаметра бобышки 210 клапана, в результате чего появляется радиальный зазор 245 между наружной стенкой цилиндрической бобышки 210 клапана и внутренней стенкой 270 сквозного отверстия 225. Посредством зазоров 219 и 245 обеспечивается возможность прохода текучей среды, поступающей в камеру 231 из канала 230 и через клапан - в канал 235.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на конкретные варианты исполнения, следует понимать, что варианты исполнения являются иллюстративными и что объем изобретения не ограничен этими вариантами исполнения. Возможно множество вариаций, модификаций, дополнений и усовершенствований вариантов исполнения, описанных выше. Предполагается, что эти вариации, модификации, дополнения и усовершенствования подпадают под объем изобретения, охватываемый формулой изобретения, приведенной ниже.