專利名稱：用于切割角膜的改進自動手術設備和控制組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對眼科手術所用的一種醫(yī)療設備的改進。特別是，本發(fā)明面向一種改進的切割刀片組件，其與一種用于切割患者眼睛角膜的自動手術設備一起使用。本發(fā)明還面一種向控制組件，其與一種自動手術設備一起使用，當手術切割角膜遇到問題時，其可以關閉供應到設備的電源。
相關現有技術的說明大約20年以前，光線穿過眼睛時的折射偏差只能通過眼鏡或隱形眼鏡矯正，它們都對使用者有一些眾所周知的不利因素。之后，在過去幾年里，研究人員開始采用外科手術改變眼鏡的折射狀況，即據患者的情況減小或增大患者眼睛的曲率。理想的結果是，穿過角膜的光線被折射而聚焦在視網膜上，從而使患者能夠清楚地看到近處或遠處的物體。
自動角膜層切除術(ALK)是一種手術技術，其中，先用一滴麻醉劑使眼睛麻醉，之后，一個吸環(huán)被放置在眼睛上以仔細地定位角膜(在本技術領域稱為“定心”)，以便用一個被稱作微角膜刀的非常精細的顯微手術設備切割角膜。微角膜刀通常是一個刀片攜帶設備，其必須用手推動或機械帶動著沿一個切割路徑移過吸環(huán)，同時，切割元件則沿著切割路徑的橫向自動運動。為了對近視患者實施ALK手術，微角膜刀通常要首先切入角膜以切割并抬升起一薄層前部角膜，該薄層的深度在100-200微米之間，直徑約為7毫米。之后，微角膜刀第二次移過角膜，以切除即取下更小部分的角膜，通常直徑約為4至6毫米，該角膜部分被丟棄。接下來，在第一次移過角膜時被切割的前部角膜蓋被放回其原來位置而不需要縫合，以等待愈合。這個手術過程的理想結果是，由于切除了組織而使角膜具有新的曲率，從而構成新的折射表面，以使患者矯正近視狀態(tài)。另一方面，采用ALK手術治療遠視時，需要用微角膜刀深切割移過角膜一次。切割的角膜被放回原來位置，而不必取下任何其它組織。由于這種深切割，眼內壓力會引起角膜重新變得陡峭，從而構成一個新的折射表面，以便矯正患者原來的遠視狀態(tài)。
在矯正眼睛折射偏差的手術方法中，更近一些的進展是引入激光處理。這樣的手術方法稱作角膜基質內激光成形術(LASIK)，該手術可以在不損傷相鄰組織的情況下雕刻角膜，因此目前被認為是最佳的。此外，在計算機的輔助下，醫(yī)生可以對激光器編程，以精確地控制切除組織量，從而使得角膜整形有多種選擇。在LASIK手術中，在通過激光對角膜整形之前，眼睛通常也是被定位于一個環(huán)形裝置中，而且通常也是先用一個微角膜刀切入角膜以抬升起一薄層角膜。
在最近幾年已經認識到，不論是ALK還是LASIK手術，用于切割角膜的微角膜刀既不能產生一個角膜蓋，也不能將將切割的角膜組織從剩下的角膜上完全分離下來。其原因主要有兩個方面第一，存在這種可能，即當角膜蓋被放回到角膜上時，它不能適當地對準在剩下的角膜組織上，這對于患者來說具有一些不利因素；第二，存在這種可能，即角膜蓋在手術過程丟失，而一旦這種情況發(fā)生，其結果對患者來說是災難性的。在為解決這些問題所作主要努力中，其中一點是本發(fā)明人在本申請中所描述的，即開發(fā)和制成一種改進的用于切割角膜的手術設備，其能自動且可靠地使升起并分開的角膜組織上的一個部分“鉸接”在眼睛上，從而形成一個鉸接在眼睛上的升起的角膜層，該角膜層被稱作角膜片F，如

圖1所示。
重要的一點是，現已確定，當角膜片的厚度不小于130微米并不大于160微米時可以產生最佳效果。應當考慮到，在手術中為達到這個結果需要采用極其精密的儀器，因為一微米這樣一個長度單位等于一毫米的千分之一。此外還希望，即使不是必須如此，微角膜刀以這樣的方式切割通過角膜，即能夠以非常精細和平穩(wěn)的方式切割角膜組織。在這個方面，當利用顯微鏡檢驗現有微角膜刀設備在角膜上形成的切口的光滑度時，可以看到切口和角膜組織棱邊會略有不規(guī)則，甚至出現輕微的鋸齒形，這一點是顯要改進的。理想的是，在微角膜刀設備切割通過角膜時，不但能夠切割和升起目前認為最佳的角膜組織顯微薄層，而且所產生的切割角膜組織棱邊非常精細、光滑且?guī)缀鯚o法檢測到，從而明顯提高角膜切口的質量。
此外，現有微角膜刀設備在下面各方面還有改進余地，即對患者眼睛實施手術之前所需對裝置的組裝以及手術之后對裝置或其部件的拆卸、消毒、清洗。具體地講，微角膜刀設備，特別是裝置中的需要刺入并切割角膜的切割刀片，在對眼睛進行手術之前需要處于適當的清潔和消毒狀態(tài)。然而，現有的微角膜刀設備需要對切割刀片的外殼進行操作，以產生進入外殼內部的入口并將切割刀片安裝在外殼里面，而切割刀片本身通常也要被操作，之后，必須再次操作外殼以關閉出入裝置，以便使切割刀片適當就位。然而，為了保持手術所需的適當消毒和清潔狀態(tài)，需要對現有的微角膜刀設備過多的操作，這一點是無益的。此外，在對某些現有微角膜刀設備的出入裝置進行操作時，有些醫(yī)生會無意中導致切割刀片離位，或者更糟糕的是彎折切割刀片，這樣，就需要重新開始對組件進行操作。另外，現有微角膜刀設備中用于夾持切割刀片的機構要用于重復使用。這個因素將使得現有微角膜刀設備所遇到的問題加重，即在手術之后也需要將刀片夾持機構從微角膜刀設備中取出，以便適當地清潔和/或消毒，準備下次使用。這種機構的組裝和拆卸不但令人生厭和費時，而且在保持消毒狀態(tài)和確保適當地重新組裝方面存在困難。
因此，在本技術領域中需要有一種改進的用于切割患者眼睛角膜的微角膜刀設備，其能夠容易地接收并便于適當定位一個切割刀片，而不需要過多的操作。還需要有一種改進的切割刀片組件，其可以容易地插入一個微角膜刀設備，幾乎沒有彎折的危險，同時又為使用者提供牢固且適當就位的信息。任何這種改進的切割刀片應當能夠同樣快速且容易地從微角膜刀設備中取出，并優(yōu)選是一次性的。理想的是，這種改進的切割刀片組件預先被封裝在容器中，從而可以在發(fā)貨之前消毒，并在運貨途中保持消毒狀態(tài)，此外，這種組件還可以容易地從無菌包裝中取出以插入微角膜刀中，同時又保持消毒狀態(tài)。在這個方面，這種改進的切割刀片組件希望包含一個工具，以便于將組件從無菌容器中取出并插入微角膜刀中，同時又保持消毒狀態(tài)。
現有的微角膜刀設備還有另一個顯著的缺陷。例如，在對一個患者的眼睛進行手術時，為將吸環(huán)臨時附著在角膜上所需的抽吸或真空狀態(tài)有時會斷開或中斷。由于這種手術需要需要精確切割，因此在這種狀況下，非常不希望繼續(xù)切割眼睛。迄今為止，現有的微角膜刀在這種狀況下會繼續(xù)切割。因此，非常希望能夠提供一個改進的微角膜刀設備，其帶有一個控制組件，該控制組件能夠探測角膜手術切割過程中遇到的問題，并且在探測到問題時關閉供應到裝置的電源，以使微角膜刀停止切割角膜。此外，如果對患者眼睛的手術進行得很好，而突然出現了斷電，則這種控制組件能夠確保微角膜刀設備在較短的操作時間內繼續(xù)工作而不中斷，從而確保電源連續(xù)供給到裝置和到定位環(huán)上。
發(fā)明概述本發(fā)明的設計是為了滿足切割患者眼睛角膜所用微角膜刀設備領域中的需要。在這方面，本發(fā)明面向一種改進的微角膜刀，其能夠切割并抬升起一個角膜組織顯微薄層，并使所產生的切割角膜組織棱邊非常精細、光滑且?guī)缀鯚o法檢測到。此外，本發(fā)明面向一種改進的微角膜刀切割刀片組件，其能夠快速且容易地安裝到微角膜刀外殼中并從中拆卸下來，而不需要過多的操作。本發(fā)明還面向一種用于微角膜刀設備的控制組件，其能夠探測到角膜手術過程中遇到的問題，并根據具體條件關閉供應到設備的電源，或確保電源和/或真空繼續(xù)供應到設備。
可以看到，本發(fā)明的切割刀片組件中包含一個改進的切割刀片和刀柄。切割刀片包含一個前面部分，其帶有一個鋒利的向前切割刃；一個后面牽引部分，其包含一個后刃；一對側刃，它們在前面部分與后面牽引部分之間伸展并逐漸縮減。切割刀片還包含至少一個孔，優(yōu)選一對孔，它們安置在后面牽引部分上并基本上彼此平齊。優(yōu)選的結構是，切割刀片基本上是平的并由不銹鋼制成，切割刀片的前面部分的總體尺寸大于后面牽引部分。改進的切割刀片組件中的刀柄的成形使得它的一個底側在切割刀片的至少一個孔處緊固在切割刀片上，而且刀柄的一個頂側包含有裝置用于以可運轉的方式被微角膜刀設備的驅動裝置驅動，該裝置可以包含一個成形在刀柄中的凹槽。在優(yōu)選實施例中，刀柄由塑料模塑制成，并在制造過程中壓配到切割刀片的至少一個孔中，從而構成一個整體成形的切割刀片組件。在一個最優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的切割刀片組件還包含一個工具，其便于將切割刀片和刀柄從一個消毒包裝容器中取出并插入微角膜刀裝置中，同時又保持了消毒狀態(tài)。
本發(fā)明的一個首要目的是提供一種改進的微角膜刀和切割刀片組件，它們能夠顯著改進對角膜的切割過程，即能夠切割并抬升起一個角膜組織顯微薄層，并使所產生的切割角膜組織棱邊非常精細、光滑且?guī)缀鯚o法檢測到，而且該角膜組織層能夠在角膜整形之后容易地且更精確地對準放回其在角膜中的原來位置上。
本發(fā)明的另一個首要目的是提供一種微角膜刀設備，其帶有改進的出入裝置，用于確保切割刀片和刀柄中的任何一個或兩個同時能夠容易且快速地安裝，以便對患者實施手術，同時，又便于清潔微角膜刀及其一個或多個內部機構。
本發(fā)明的另一個重要目的是提供一種切割刀片組件，其能夠在準備手術時將一個切割刀片組件容易且快速地插入一個微角膜刀設備中，而不需要過多的操作，從而保持組件和設備的衛(wèi)生狀況，此外，該組件還能夠快速地確定組件是否牢固且適宜地在微角膜刀中就位。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進的切割刀片和刀柄，它們成形為一體，從而能夠容易地從微角膜刀設備中拆卸出來，并且優(yōu)選為一次性的。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種切割刀片組件，其能夠容易地包裝在容器中，從而可以在發(fā)貨之前消毒，并在運貨途中保持消毒狀態(tài)，此外，能夠容易地從無菌包裝容器中取出并插入微角膜刀的切割頭組件中，同時又保持了衛(wèi)生狀況。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種切割刀片組件，其既能夠用于現有微角膜刀設備中，也能夠用于將來開發(fā)出來的設備中。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進的自動微角膜刀設備，其不但能夠容易地用于患者左眼和右眼，還能夠容易地告訴醫(yī)生該設備被組裝并用于哪只眼睛。
本發(fā)明的另一個重要目的是提供一種改進的微角膜刀設備，其帶有一個控制組件，在手術中如果定位環(huán)與眼睛之間的真空密封出現泄漏和/或斷開，該控制組件將不允許繼續(xù)切割角膜。
本發(fā)明的另一個重要目的是提供一種用于微角膜刀設備的控制組件，其能夠探測到切割角膜手術過程中遇到的問題，并且具有備用功能，以確保將電源和/或真空繼續(xù)供應到設備。
本發(fā)明的一個特征是提供了一種用于微角膜刀設備的控制組件，其在高電壓側與低電壓側之間具有整體電氣絕緣，同時又允許在兩側的部件之間進行必需的檢測和相互作用。
本發(fā)明的另一個特征是提供了一種用于微角膜刀設備的控制組件，如果在手術中切割角膜時遇到了很大的阻力，該控制組件能夠防止電機燒毀。
通過考察附圖以及下面對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的詳細解釋，可以使本發(fā)明的這些以及其它目的、特征和優(yōu)點更加容易理解。
附圖簡要說明為了全面了解本發(fā)明的實質，請參考下面通過各參考附圖所作的詳細說明，附圖包括圖1是眼睛角膜的示意圖，其中已經產生了一個角膜片。
圖2是根據本發(fā)明的一個優(yōu)選微角膜刀切割頭組件的優(yōu)選微角膜刀限位和定位裝置以及一個優(yōu)選微角膜刀連接部件的分解透視圖。
圖3是圖2中所示限位和定位裝置的橫截面圖。
圖4是圖2中所示優(yōu)選微角膜刀處于組裝形式并位于患者角膜上時的局部側視圖。
圖5是圖4中所示優(yōu)選微角膜刀的局部橫截面圖。
圖5-A是優(yōu)選微角膜刀處于部分拆卸狀態(tài)時的局部側視圖，微角膜刀中未插切割刀片組件，以顯示改進的出入裝置。
圖6-A是一個優(yōu)選實施例中的根據本發(fā)明的切割刀片組件的側視圖。
圖6-B是圖6-A中所示切割刀片組件的俯視圖。
圖6-C是圖6-A中所示切割刀片組件的底視圖。
圖7是另一個優(yōu)選實施例中的本發(fā)明的切割刀片組件的側視圖。
圖8是一個工具的側視圖，該工具用于將圖6和7中所示切割刀片組件從無菌包裝容器中取出并插入一個微角膜刀中，同時又保持消毒狀態(tài)。
圖9是優(yōu)選微角膜刀設備的驅動裝置的獨立透視圖，并顯示了蝸桿、渦輪和振蕩軸與刀柄上的裝置之間的操作和連接，該刀柄上的裝置的形式為一個凹槽，用于以可運轉的方式被微角膜刀設備的驅動裝置驅動。
圖10-A是優(yōu)選微角膜刀設備用于患者左眼和右眼時的前方示意圖，所示切割頭組件處于初始位置。
圖10-B是圖10-A中所示優(yōu)選微角膜刀的前方示意圖，但所示切割頭組件處于運動停止位置，其中一個角膜片已經形成，角膜片的鉸接部分的定向使得角膜片在手術后與眼睛眨動相協(xié)調。
圖11是根據本發(fā)明的一個優(yōu)選控制組件的局部剖開的透視圖，該控制組件可以與，例如，圖2中所示微角膜刀設備一起使用。
圖12是一個用于根據本發(fā)明的控制組件中的優(yōu)選光耦合器的獨立簡圖。
在各圖中，相同的參考代號表示相同的部件。
優(yōu)選實施例的詳細描述如各圖所示，本發(fā)明面向一種改進的自動微角膜刀設備，其用于平穩(wěn)地切割眼睛的角膜，并總體上以參考代號10表示，還面向該設備中所用的一種切割刀片組件，其總體上以參考代號105表示，以及該設備中所用的一種控制組件，其總體上以參考代號200表示。
本發(fā)明的優(yōu)選和改進的自動微角膜刀設備用于大體上但不完全切割過患者眼睛的角膜，從而抬升起一薄層角膜并產生一個鉸接著的角膜組織片，該自動微角膜刀設備將首先被解釋。如圖2和3所示，優(yōu)選的微角膜刀設備10中包含裝置30，其用于將限位和定位將要實施手術的眼睛。限位和定位裝置30可以由高級不銹鋼制成，并優(yōu)選包含一個定位環(huán)32，定位環(huán)中成形著一個孔33?？?3的尺寸適合于使眼睛的角膜C通過并暴露出來，如圖3所示。如圖中所顯示，定位環(huán)32優(yōu)選具有大致淚滴的形狀。
定位環(huán)32中還包含有裝置用于環(huán)繞著將要實施手術的角膜臨時附著在眼睛的一個部分上。理想的是，臨時附著裝置包含一個吸力裝置。例如，定位環(huán)32優(yōu)選包含一個連接件37，如圖2和3中所示，其與定位環(huán)32的底面之間可以傳遞流體。連接件37用于與一個真空軟管202相連，如圖11所示，真空軟管202可以連接到一個真空泵210，這樣，當抽吸開始后，定位環(huán)32的底面環(huán)繞著將要實施手術的眼睛角膜部分形成一個密封并被限制在該角膜部分上。此外，定位環(huán)32的結構，再加上吸力，會作用在角膜C上的適宜位置上，用以實施手術并在手術中保持該位置。通常，可以采用大約海平面上25英寸水銀柱高的真空。
限位和定位裝置30還包含一個導向裝置40，如圖3中所示。導向裝置40可以直接成形在定位環(huán)32上，從而與定位環(huán)構成一體，或者也可以作為一個分開的部件以可運轉的方式連接在定位環(huán)上。不論采取哪種形式，導向裝置40均安置在定位環(huán)32上以便在角膜的手術切割過程中引導并便于切割頭組件50的運動，如后文中所述。請參考圖3，在這個優(yōu)選實施例中，可以看到，導向裝置40中包含一個溝槽件42，其沿著定位環(huán)32的至少一側的長度伸展，并優(yōu)選位于定位環(huán)32的上表面上。從圖中可以看出，溝槽件42沿弧形或半圓路徑穿過環(huán)32。在這個最優(yōu)選的實施例中，溝槽件42通過兩個獨立元件相連形成，即一個成形的定位環(huán)32上的面向上方并沿弧形伸展的側壁36以及一個與側壁36相連的帶齒軌道43。還請參考圖3，在這個最優(yōu)選的實施例中，可以看到，定位環(huán)32中所包含的面向上方并沿弧形伸展的側壁36包含一個脊38，脊38成形在側壁上表面上并沿著定位環(huán)32至少一側的一部分甚至全部伸展。此外，在這個優(yōu)選實施例中，帶齒軌道43通過配合結構而以可運轉的方式連接著脊38。例如，配合結構可以是一個安置在帶齒軌道43底面的接收槽的形式，并且/或者利用傳統(tǒng)已知的緊固件39’，例如螺釘、鉚釘等，在孔39中穿過定位環(huán)32并伸入帶齒軌道43。在圖3中還顯示出，帶齒軌道43中包含一個唇緣43’，其體積和尺寸使之從側壁36構成的豎直面上伸出。這樣，導向裝置40的形式為大致“C”形溝槽件42，并由側壁36和帶有唇緣43’的帶齒軌道43構成。可以看出，帶齒軌道43可與驅動裝置80(見圖4和9)協(xié)作以驅動切割頭組件50通過定位環(huán)32，如后文中詳細解釋，并可以位于驅動裝置80的內部，或優(yōu)選位于外部。
導向裝置40中還包含一個剛性直立件44，其安置在限位和定位裝置30上并基本上與帶齒軌道43相面對。從圖中還可以看出，在這個定位環(huán)32為淚滴形的優(yōu)選實施例中，剛性直立件44中包含一個支柱件45，其在定位環(huán)32的上表面固定連接在定位環(huán)上，并位于定位環(huán)的一個末端35處或附近。從下面的介紹可以看出，溝槽件42和剛性直立件44使得本發(fā)明的切割頭組件50能夠在兩個位置被引導并牢固接收在定位環(huán)32中，同時又使切割頭組件50能夠以繞著剛性直立件44旋轉運動的方式沿著移過大致弧形路徑平穩(wěn)地滑動移過定位環(huán)32。
現在請參考圖2，可以看到，優(yōu)選的微角膜刀設備中包含一個切割頭組件50。該切割頭組件50的一個主要功能是容納一個切割元件70，例如一個切割刀片，見圖5，該切割元件的一個切割表面以可運轉的方式從切割頭組件中暴露出來。這樣，切割頭組件50中以可運轉的方式安置著切割元件70，隨著切割頭組件50移動通過限制在定位環(huán)32中的角膜，角膜可以被切割元件70精確切割。為此，切割頭組件50中包含一個主外殼51，其容納著切割元件70。此外，主外殼51中包含一個孔58，其結構和布置使得驅動裝置80(見圖4和9)能夠以可運轉的方式連接在該孔中，從而驅動切割頭組件50移過定位環(huán)32，以便有效地切割角膜。此外，由于切割頭組件50必須以平穩(wěn)和受控的方式移過角膜，因此外殼51中包含導軌裝置60，其結構和布置使之可以配合并被引導在定位環(huán)32的溝槽件42中，以便精確地沿著確定的弧形路徑引導切割頭組件50，并因此引導切割元件70。最后，由于本發(fā)明的優(yōu)選微角膜刀設備的一個顯著特征是切割角膜的一部分但不完全割斷，因此裝有止動或制動裝置65，其用于在切割頭組件50完全移過角膜時限制并優(yōu)選完全阻止組件完全切割通過角膜。止動或制動裝置優(yōu)選安置在主外殼51中。這些特征將在后文中詳細解釋。
還請參考圖2，可以看到，優(yōu)選的微角膜刀設備中還包含一個連接件90。連接件90的結構和布置使得切割頭組件50能夠以可移動的方式連接著定位環(huán)32，同時又允許切割頭組件50相對于定位環(huán)32運動。如圖2所示，連接件90包含兩段a)一個限位段92和b)一個旋轉段95。限位段92的結構和布置使之可以配合在主外殼51的一個頂壁表面56’上，限位段上包含向下懸垂的凸緣91、93，用以緊密地接收并抓緊外殼51的一個部分。限位段92上還包含一個孔94，其成形在限位段中并與外殼51上的孔58向對應。這樣，孔94的尺寸和形狀使得驅動裝置80(見圖4和9)的驅動軸能夠從中穿過并插入外殼51的孔58中。這樣，由于驅動裝置80通過限位段92與外殼51咬合，因此在組裝狀態(tài)，連接件90以牢固且可拆卸的方式連接到頭組件50上?，F在轉到連接件90的旋轉段95，其結構和布置使之可以連接到定位環(huán)32的剛性直立件44上，并使得連接件90以及切割頭組件50連接到直立件上，從而繞著支柱件45旋轉運動。優(yōu)選的結構是，旋轉段95中包含一個套筒97，套筒中成形有一個內孔96，該內孔的尺寸使之可以接收支柱件45的大部分高度，以將支柱件俘獲在內部。此外，旋轉段95優(yōu)選包含保持裝置46，見圖3，用以將剛性直立件44保持在套筒97中，還包含咬合裝置98，用以將套筒97保持在剛性直立件44上。如圖2和3中所示，保持裝置46優(yōu)選包含一個位于剛性直立件44上的放大頭部47以及一個環(huán)繞著直立件44頸部的環(huán)形凹槽48或圓錐。如圖所示，咬合裝置98優(yōu)選包含一個螺紋軸，其穿過套筒97的側壁，并且可以通過旋轉手柄99而選擇性地咬合直立件44并使螺紋軸的一個末端伸入環(huán)形凹槽48中，從而防止在手術中旋轉段95從直立件44上取出。因此，可以理解，在組裝狀態(tài)，咬合裝置98和保持裝置46協(xié)作，以允許連接件90和切割頭組件50繞著直立件44旋轉，同時又能防止套筒97從直立件44向上滑脫出來?？梢钥闯?，在組裝狀態(tài)，直立件44還用作附近導向裝置，以確保切割頭組件50能夠被驅動著沿一個弧形路徑以平穩(wěn)和受控的方式移過定位環(huán)32，并因此移過角膜C。
請參考圖2，以詳細解釋優(yōu)選微角膜刀設備的切割頭組件50及其操作方式。如前所述，切割頭組件50的主外殼51包含一個頂表面56’、一個底壁和一個環(huán)繞側壁結構53，該環(huán)繞側壁結構確定出一個前端面52和一個相反安置的后端面54。由于在手術中切割頭組件50被驅動著沿一個弧形路徑移過定位環(huán)32，因此前端面52優(yōu)選確定出一個錐形鼻，用于與溝槽件42的弧形路徑協(xié)作。還如前所述，主外殼用于容納切割元件70，例如一個切割刀片，并以可運轉的方式暴露出切割元件的一個切割表面。為了實現這個目的，主外殼51優(yōu)選在內部確定出一個內腔88，如圖5所示，其用于在手術中接收并容納切割元件70的操作，優(yōu)選容納一個切割刀片組件300的操作，刀片切割組件將在后文中詳細解釋。一個切割開口56成形在外殼51的底部，用于暴露出切割元件70的一個切割表面，如圖5中所示。
此外，為了使得一個用過的切割元件70能夠被取出和更換，外殼51中包含一個出入裝置55。在一個實施例中，如圖5所示，出入裝置55至少在后端面54處局部構成外殼51的底壁，且理想結構是包含一個在后端面54處鉸接在環(huán)繞側壁結構53上的門部件57。門部件57可以在關閉的操作位置和一個打開位置之間移動，在關閉位置可以實施手術，在打開位置可以將一個用過的或弄臟的切割元件70取出并更換上一個新的和消毒過的切割元件。門部件57可以選擇性地通過圖5所示的現有傳統(tǒng)緊固件保持在關閉位置。應當指出，門部件57并不完全跨過切割元件70，以形成一個更堅固、脆性更小的結構，從而在將切割元件插入并關閉就位以用于微角膜刀中時避免彎折切割元件。
然而，本發(fā)明的一個獨特的特征是為微角膜刀設備的切割頭組件50提供了改進的出入裝置，如圖5-A所示，其總體上以參考代號155所示，這樣，在準備手術時，可以將一個新鮮的和消毒的切割元件容易且快速地插入切割頭組件50中，而對切割元件的操縱則最少化，從而保持切割元件的衛(wèi)生狀況。優(yōu)選的結構是，改進的出入裝置155能夠使一個新鮮的切割元件70，理想的是如后文所述的一個由切割刀片和刀柄構成的切割刀片組件300，滑動插入切割頭組件50并容易且適宜地緊固就位于將要在手術中使用的切割頭組件中。為此，改進的出入裝置155優(yōu)選包含一個成形在切割頭組件50上的側入口即出入開口。如圖5-A所示，更優(yōu)選的結構是，切割頭組件50的環(huán)繞側壁結構53上包含一個成形在其中的出入開口156，該出入開口的布置基本上對應于并對準切割頭組件50的內腔88，從而使得切割元件70可以被接收在將要在手術中使用的切割頭組件50中的一個適宜切割位置上。理想的是，出入開口156的結構和布置使之從環(huán)繞側壁結構53的一側伸展至另一側，從而完全穿過切割頭組件50，這樣，切割元件70可以從切割頭組件50的任何一側容易地插入。從前面所述可以看出，改進的出入裝置155的結構和布置還使得用過和弄臟的切割元件70能夠容易且快速地從切割頭組件中取出。還可以看出，雖然切割頭組件50的門部件57也可以移動到一個允許將切割元件70插入切割頭組件50的打開位置，但門部件優(yōu)選在需要時只移動到一個允許對切割頭中安裝的其它內部機構進行清潔的打開位置。
請參考圖5，下面解釋切割元件70。首先，在這個優(yōu)選實施例中，切割元件70安置在主外殼51中并偏離水平面大約20至30度。此外，切割元件70優(yōu)選包含一個刀片，刀片帶有一個鋒利的切割刃71，切割刃的切割尖優(yōu)選從刀片的水平軸線偏離一個角度，該角度一般在大約5至10度之間。為了實現這個優(yōu)選的目的，在一個優(yōu)選實施例中，切割元件70包含一個切割刀片，其以可運轉的方式連接著一個刀柄72。刀柄則以可運轉的方式連接并安置在切割頭組件50的內腔88中并與驅動裝置80連通，見圖9，而驅動裝置則以可運轉的方式連接著切割頭組件50的外殼51，并因此總體上連接到微角膜刀。如前所述，驅動裝置80向刀柄72施加一個振蕩運動，從而引起刀柄72及其連接著的刀片70在切割頭組件50的內腔88中并基本上在切割頭組件的環(huán)繞側壁結構53的相反側壁之間前后移動。這樣，外殼51的內腔88的尺寸不但要能夠容納切割元件，如一個切割刀片70和刀柄72，還要能夠使切割元件在外殼51中作振蕩切割運動。為了使改進的微角膜刀和切割刀片組件切割并抬升起一個角膜組織顯微薄層，并使所產生的切割角膜組織棱邊非常精細、光滑且?guī)缀鯚o法檢測到，在一個優(yōu)選實施例中，驅動裝置80將帶動刀柄72和刀片70以非?？斓乃俣日袷?，該速度比其它設備所能達到的速度高，通常在每分鐘5,000至10,000次，理想速度為每分鐘大約8,500次，從而實現角膜的最佳切割。在這個方面，如后文中所述，驅動裝置優(yōu)選以這樣的速度驅動切割頭組件50通過定位環(huán)30以及保持在定位環(huán)中的眼睛，即切割頭組件50需要大致3至6秒種的施加，理想為大約4至5秒種。微角膜刀的這些優(yōu)選切割速度范圍是為了提供最佳且顯著改進了的角膜組織切割效果。
此外，為了將切割元件70容易且快速地安裝在切割頭組件50并且不需過多操作以保持消毒狀態(tài)，本發(fā)明包含一個切割刀片組件，如圖6-8所示，其總體上以參考代號300表示?？梢钥吹?，本發(fā)明的切割刀片組件包含一個改進的切割刀片310和刀柄320。切割刀片310包含一個前面部分312，其帶有一個鋒利的向前切割刃313；一個后面牽引部分314，其帶有一個后刃315；以及一對側刃316、317，它們在前面部分與后面牽引部分之間伸展并逐漸縮減。在一個優(yōu)選實施例中，后刃315大致平行于前面部分312的向前切割刃313。此外，切割刀片310還包含至少一個孔318，并優(yōu)選包含一對孔318、319，它們理想為圓形并以基本對齊的方式安置在后面牽引部分314上。優(yōu)選的結構是，切割刀片310基本上是平的并由不銹鋼制成，切割刀片的前面部分312的總體尺寸大于后面牽引部分314。在一個實施例中，如圖7所示，改進的切割刀片310’上的伸展于前面部分312與后面牽引部分314之間的側刃316、317帶有圓角。這個特征使得優(yōu)選微角膜刀設備中的切割刀片組件300能夠被操作而沿著一個弧形路徑移過定位環(huán)32。具體地講，圖7所示的切割刀片310’的結構使得，當它在手術中振蕩時，刀片側刃的全部或部分可以總是伸展超出切割頭組件50的環(huán)繞側壁結構53，而不會接觸到定位環(huán)32或與切割頭組件沿弧形路徑移過定位環(huán)的運動相沖突。切割刀片310、310’也可以具有其它形狀以實現這個目的。例如，如圖6-A至6-C所示，在一個更優(yōu)選的實施例中，切割刀片310的前面部分312為大致矩形，而后面牽引部分314為大致梯形，從而使得側刃316、317從前面部分312處的較大寬度尺寸逐漸縮減到后面牽引部分314處的較小寬度尺寸。
切割刀片組件300還包含一個改進的刀柄320。刀柄320的成形使得其底側321在切割刀片310的至少一個孔318處緊固在切割刀片上，而且刀柄320的頂側322帶有裝置325，用于以可運轉的方式被微角膜刀設備的驅動裝置80驅動。在這個優(yōu)選實施例中，裝置325包含一個成形在刀柄中的凹槽326，其理想的形狀為卵形，當然，在不超出本發(fā)明的范圍的前提下，刀片保持架320上也可以成形出一個縫、槽或其它形狀的凹槽。此外，在這個優(yōu)選實施例中，刀柄320由塑料模塑制成，并在制造過程中壓配到切割刀片310的至少一個孔318中，從而構成一個整體成形的切割刀片組件。應當指出，通過將會在手術中弄臟的切割刀片310和刀柄320成形為一體，切割刀片組件300可以更容易地從微角膜刀的切割頭50中取出，而且，由于刀柄320是有塑料制成，因此切割刀片組件300可以是一次性的。優(yōu)選的結構是，刀柄320在其底側321上包含至少一個鎖緊段328，該鎖緊段的結構和布置使之可以穿過成形在切割刀片310上的孔318，從而鎖緊在孔318中。更優(yōu)選的結構是，刀柄包含一對鎖緊段，它們成形為圓形，并緊密接收于成形在刀片310上的優(yōu)選的一對孔318、319中。此外，在這個實施例中，鎖緊段328包含一個凸緣部分329，其用于咬合成形在刀片310上的孔的一個邊緣的至少一部分。
現在請參考圖8，在一個最優(yōu)選的實施例中，可以看到，本發(fā)明的切割刀片組件300還包含一個工具330，該工具便于將切割刀片310和刀柄320從一個消毒包裝容器中取出并插入微角膜刀裝置中，同時又保持了消毒狀態(tài)。優(yōu)選的結構是，該工具為手柄組件360的形式，其連接著刀柄320，并便于將切割刀片組件300引入切割頭組件50上的出入開口156中。在這個優(yōu)選實施例中，手柄組件360包含一個細長莖362，其用于螺紋連接到刀柄上，優(yōu)選沿著刀柄的一個側壁連接，從而便于將切割刀片組件300引入和安裝到切割頭組件50中。如需要，在這個實施例或其它實施例中，手柄組件可以允許細長莖362在手術之后再次與刀柄連接，以將弄臟的切割刀片組件從切割頭組件50中取出。在一個替換性實施例中，手柄組件360可以包含一個細長莖，其與刀柄成形為一體，并且可以在將切割刀片組件引入和安裝到切割頭組件50中后與手柄分離。應當理解，在這個替換性實施例中，手柄組件可以由適宜的塑料制成，從而使之與優(yōu)選的刀柄320成形為一體，而整個切割刀片組件可以容易地包裝在容器中，從而可以在發(fā)貨之前消毒，并在運貨途中保持消毒狀態(tài)。通過這種方式，手柄組件360以及相連的切割刀片組件300可以容易地從無菌包裝中取出，而手柄組件360用于將切割刀片組件300快速且容易地插入微角膜刀的切割頭組件50中，同時又保持了衛(wèi)生狀況。之后，手柄組件360可以從切割刀片組件300上斷裂下來并廢棄或處理。
現在請參考圖5，以解釋優(yōu)選微角膜刀設備的其它特征。在這個優(yōu)選實施例中，切割頭組件50的外殼51中包含深度調節(jié)裝置75，以調節(jié)切割元件70切入角膜的深度。如圖5所示，深度調節(jié)裝置75優(yōu)選安置在主外殼51的前端面52上，并在前端面52附近構成外殼51底壁的至少一部分。優(yōu)選的結構是，深度調節(jié)裝置75包含一個分開的鼻形段76，其通過現有的傳統(tǒng)緊固件74，例如螺釘、螺栓等牢固但可移動連接著外殼51。優(yōu)選的結構是，鼻形段76包含一個咬合段77和一個可變深度板件78。咬合段77優(yōu)選包含一個末端79，其構成一個“V”形形狀并優(yōu)選伸展跨過鼻形段76的寬度。這種結構的尺寸和形狀使之可以被接收并嵌套在一個相應的空穴中，該空穴構成一個倒“V”形并在鄰近于前端面52處成形于外殼51的相反設置的側壁結構53之間。可以理解，這種結構可以使末端79極其穩(wěn)定地嵌套或停留在外殼51中，即使切割頭組件50正在沿著弧形路徑移過定位環(huán)32。此外，如圖所示，可變深度板件78優(yōu)選與咬合段77成形為一體并基本上水平安置。在圖5中，可變深度板件78的深度以“H”表示，該深度由醫(yī)生根據角膜的所需切入深度而預選。本發(fā)明的另一個特征是提供了一組鼻形段76，每個鼻形段分別包含一個具有不同深度“H”的板件78。從圖5中可以看出，當切割頭組件50在手術中沿箭頭“A”的方向前進并被按壓在角膜上時，板件78的深度與切入角膜的深度之間具有反向關系。例如，具有較大深度“H”的板件78將遮住較多的刀片切割刃71，而具有較小深度“H”的板件78將暴露出刀片切割刃上方的較大面積。因此，可以認識到，切割頭組件50中可以更換不同尺寸的深度調節(jié)裝置75，以精確滿足接受手術的患者的需要。理想的是，本發(fā)明提供了兩種不同尺寸的鼻形段76，即一種尺寸用于130微米切割深度，另一種尺寸用于160微米切割深度，這兩個切割深度是目前切入角膜并暴露角膜以便整形的最理想深度。
如前所述，切割頭組件50的外殼51中還包含導軌裝置60。請參考圖2，在這個優(yōu)選實施例中，導軌裝置60安置在外殼51的一個下周邊區(qū)域上，用于配合聯(lián)系并被導向于定位環(huán)32的溝槽件42中，溝槽件42如圖3中所示。例如，在這個優(yōu)選實施例中，導軌裝置60以凸緣62的形式安置在深度調節(jié)裝置75上，并且與可變深度板件78成形為一體且位于同一平面內，見圖2。優(yōu)選的結構是，凸緣62沿垂直方向伸出外殼51的環(huán)繞側壁53所確定的周邊。此外，雖然切割頭組件50是用于接收帶可變深度板件78的鼻形段76，但從可變深度板件上伸出的凸緣62確具有相同的高度，以適應于定位環(huán)32的溝槽件42并有效配合聯(lián)系且被導向于溝槽件中。雖然凸緣62可以只從外殼51的一側伸出，但在這個優(yōu)選實施例中，在可變深度板件78的每側均安置著凸緣62，從而便于本發(fā)明既可以用于患者左眼又可以用于右眼。
還是如前所述，主外殼51上帶有止動或制動裝置65，其用于限制并優(yōu)選完全阻止切割頭組件50移過定位環(huán)32的動作。在這個優(yōu)選實施例中，制動裝置65大致上在后端面54處成形于環(huán)繞側壁結構53上，并包含一個成形于外殼51的側壁結構53與后端面54之間的臺肩66，該臺肩的尺寸足夠大，因而不能通過導向裝置40的溝槽件42，從而阻止切割頭組件50的任何繼續(xù)向前移過定位環(huán)32的運動。當通過唇緣43’而使臺肩66與溝槽件42頂靠咬合時，驅動裝置80將停止，之后又反向運行，以使切割頭組件50沿后退方向運動。如前所述，可以確定，在最近幾年中，在實施角膜手術時，切割下來的角膜層不應完全切斷。本發(fā)明的切割頭組件50的一個獨特特征是，切割角膜C可以形成一個角膜片F，如圖1所示，該角膜片也會被組件50安全地保存下來。為了保存角膜片F，外殼51中包含一個角膜片接收縫59，其成形在外殼51中。如圖2和5所示，角膜片接收縫59大致安置在外殼51的前端面52處，具體地講，是由一個成形在刀片切割刃71緊鄰前方與可變深度板件78的緊鄰后方之間的縫隙構成。這樣，角膜片接收縫59安置在外殼51的一對底面上并向上伸入外殼51中。理想的是，角膜片接收縫59伸入外殼51的兩個相反側壁結構53中。
在這種優(yōu)選微角膜刀設備切割角膜的使用準備過程中a)一個消過毒的改進切割刀片組件300滑動進入其在切割頭組件50中的位置上，以及b)將連接件90安裝在切割頭組件50中，將驅動裝置80連接并咬合切割頭組件。請參考圖2，作為一個附加特征，切割頭組件50可以包含標記67，用于向醫(yī)生顯示該設備將用于切割哪一只眼睛。例如，優(yōu)選采用這樣的標記，如字母“L”作為“左側”或“左眼”的縮寫，而字母“R”作為“右側”或“右眼”的縮寫，或者也可以采用等效詞語、外文縮寫或符號。這個標記優(yōu)選出現于切割頭組件50的主外殼51的兩個相反側壁結構53上，并處于可以被連接件90選擇性隱藏的位置上。具體地講，當連接到切割頭組件50并用于切割右眼時，連接件90向下伸入切割頭組件50的主外殼51的左側，只露出右側，因此位于右側的優(yōu)選“R”標記是可見的。相反，當組裝以切割左眼時，連接件90向下伸入外殼51的右側，從而只留下左側和位于左側的標記可見?？梢钥闯?，這樣可以獲得進一步的安全特征，以確保將設備適宜地對準患者眼睛。
接下來，一旦定位環(huán)32被定心在眼睛上并有適宜的真空將其臨時附著在眼睛上，c)切割頭組件50的導軌裝置60即可以在一個初始即開始位置配合連接到定位環(huán)32的導向裝置40。當電源供應到微角膜刀設備上后，切割頭組件50可以移過定位環(huán)并切割角膜C，直至制動裝置65接觸到定位環(huán)32的溝槽件42，以限制并優(yōu)選阻止組件繼續(xù)向前運動。還可以看出，在這個停止位置，切割元件70沒有完全移過角膜C，而是切割了角膜上的到此點為止的一部分，從而產生了一個角膜片，該角膜片附著在角膜上，并以標記著“F”的區(qū)域表示，如圖10-A和10-B所示。此外，如圖5所示，所產生的角膜片在組件向前運動的作用下被引導著向上進入外殼51的角膜片接收縫59中而被保存起來并保持切割元件70清潔。一旦組件被停止，如圖10-B所示，驅動裝置80將反向運行，以使切割頭組件50沿后退方向運動，這樣不會再切割任何角膜，而且還會安全地將角膜片F從外殼51的角膜片接收縫59中取出。這樣，當切割頭組件50返回到類似于圖10-A所示位置時，其可以從限位裝置30中脫出。之后，可以優(yōu)選通過激光手術方法對角膜片F進行操作，以對角膜整形。一旦手術完成，角膜片將被放回以覆蓋角膜。
本發(fā)明的另一個獨特的特征是，不但可以產生一個角膜片，而且重要的是，角膜片以這樣的方式定位，即手術后眼睛的眨動不會使角膜片錯位。還請參考圖10-A和10-B，優(yōu)選的微角膜刀設備示意顯示于患者的左右眼上。在圖10-A中，工作環(huán)境的參考點與鐘表盤上的一些數字相同。這樣，在圖10-A中，可以看出，相對于患者左眼，切割頭組件50在初始位置時優(yōu)選安置在大致五點鐘的位置。相對于患者右眼，切割頭組件50在初始位置時優(yōu)選安置在大致七點鐘的位置?，F在轉到圖10-B，切割頭組件50已經移動到大致對準十二點鐘的位置，而制動裝置65頂靠咬合著定位環(huán)32的溝槽件42，從而阻止了組件的繼續(xù)向前運動。因此，可以理解，不論手術是施加在患者左眼還是右眼，切割頭組件50優(yōu)選大致對準十二點鐘的位置。從圖10-B中還可以看出，所產生的角膜片F在角膜的一個上方區(qū)域連接著角膜。其結果是，在對角膜的整形手術完成之后，角膜片的方向與眼睛的自然眨動方向基本相同。也就是說，可以相信，患者的向下眨眼動作可能會向下碰到角膜片，從而有助于保持角膜片位于其在角膜上的復原位置上，以避免產生散光。
現在請參考圖9，本發(fā)明所包含的驅動裝置80a)用于驅動切割頭組件50通過前面描述的眼球限位和定位裝置30；以及b)用于引起切割元件70在外殼51中前后振蕩。在一個最優(yōu)選的實施例中，驅動裝置80將驅動切割頭組件50通過眼球限位和定位裝置30以及該裝置中所保持的眼睛，驅動速度可以使切割頭組件沿第一方向運行3至6秒種，并沿第二方向運行同樣的的時間。此外，在一個優(yōu)選的實施例中，驅動裝置80中包含一個電機100，該電機以及驅動裝置中所包含的其它部件將在后文中解釋，電機是電氣控制的，并且更優(yōu)選為不論負載大小均能以恒定且均勻的速度操作的微電機。具體地講，在正常情況下，切割頭組件50在被驅動著移過角膜時所遇到的自然阻力將導致微電機的扭矩負載增大，從而引起電機100的內阻中的電壓降低并因此引起速度降低。盡管某些現有微角膜刀設備中的系統(tǒng)試圖通過采用過功率電機以保持速度降低在10％之內，以避免過度的速度降低，但本發(fā)明的電機100優(yōu)選通過，例如，一個運算放大器監(jiān)測流過電機的電流，并利用這個信息控制供應電壓并保持基本恒定的速度。這種監(jiān)測和補償方法有時稱作IR補償，可以將普通的12V供電模塊在經過上述補償而降壓后，用于額定電壓較低的直流電機，以使切割頭組件50有效地保持恒定速度移過眼睛。
現在請先參考圖4再回到圖9，可以看到，在這個優(yōu)選實施例中，微角膜刀設備的驅動裝置80還包含一個齒輪箱81，一個電機主傳動軸101即伸入該齒輪箱中。一個切割組件主傳動軸即從這個齒輪箱81中以可運轉的方式伸出，具體地講，是從一個約束襯套110中同心伸出，如圖4和5所示。切割組件主傳動軸包含兩個主要部分，即a)圖9中所示的一個螺紋驅動螺絲或“螺桿”115，其為中間部分并穿過約束襯套110；以及b)一個振蕩軸130，也如圖9所示，其為最內側部分并穿過螺桿115。
首先來看約束襯套110，如圖4所示，其為最外側部分，優(yōu)選從齒輪箱81向下伸展，用于配合并優(yōu)選螺紋咬合在成形于主外殼51中的螺紋孔58中。這樣，約束襯套110用于將驅動裝置80鎖緊在切割頭組件50上。此外，可以看出，驅動裝置80可以通過一個頂表面56’進入切割頭組件50，并因此而大致豎直安置。可以相信，同現有的傳統(tǒng)微角膜刀設備相比，這個特征將導致與手術區(qū)域的干涉更少，而且更便于醫(yī)生的精確操作。具體地講，現有微角膜刀設備中的驅動裝置通常水平安置，從而導致醫(yī)生必須對驅動裝置小心處理，如果處理得不適當，則會拖延微角膜刀設備的操作和/或導致施加在微角膜刀上的壓力不同。此外，本發(fā)明的結構可以使其重心基本上保持在眼睛的中心上方，這與舊的系統(tǒng)不同，從而提高了平衡性能并確保切割頭組件不會在使用中偶然從眼睛表面傾倒。
如圖5所示，振蕩軸也是從齒輪箱伸出?，F在請轉到圖9，振蕩軸130通過外殼51上的孔58伸入外殼中，并優(yōu)選作為一個獨立元件同心穿過螺桿115并從螺桿的兩端伸出。振蕩軸130優(yōu)選能夠相對于螺桿115自由旋轉，并包含一個上方驅動部分132，該驅動部分可以焊接到軸130上并且時刻傳動咬合著一個固定在電機主傳動軸101上的主驅動軸102。這樣，電機主傳動軸101的旋轉運動將導致振蕩軸130的相應旋轉。此外，一個振蕩銷135從振蕩軸130上的相反端134上偏心伸出。振蕩銷135優(yōu)選向下施加偏壓，以保持向切割元件70上施加約束壓力，振蕩銷伸入一個成形在優(yōu)選刀柄72的一個上表面中的槽72’中，或伸入其它成形于刀柄上的用于接收振蕩銷并允許振蕩銷傳遞運動的裝置325中。這樣，隨著振蕩銷130的軸向旋轉，振蕩銷135以一個預定的偏離中心的半徑旋轉并交替咬合刀柄72上的槽72’的相反兩側，從而使刀片72及其保持的切割刀片進行交替的振蕩運動。
還請參考圖9，振蕩軸130上還包含一個副驅動部分133。副驅動部分133傳動咬合著齒輪箱81中容納的一個第一內部驅動齒輪103。第一內部驅動齒輪103連接并傳動固定到一個內部驅動軸104上，內部驅動軸104上優(yōu)選包含一個第二內部驅動齒輪105，其與第一內部驅動齒輪103彼此相隔。這樣，隨著振蕩軸130的旋轉，第二內部驅動齒輪105也會旋轉。
還請參考圖9，螺紋驅動螺絲或“螺桿”115傳動連接著第二內部驅動齒輪105并同心穿過約束襯套110而從齒輪箱81的內部伸出。向上伸入齒輪箱81的螺桿115上包含一個驅動頭116，其咬合著第二內部驅動齒輪105。其結果是，隨著內部驅動軸104的旋轉，螺釘115也相應地在切割頭組件50的外殼51中旋轉。此外，一個渦輪120旋轉安置在外殼51中并以可運轉的方式咬合著螺桿115。渦輪120優(yōu)選包含一個擴徑中心部分120，環(huán)繞著中心部分的周邊成形有一組驅動凹槽，用以咬合螺桿115的外部螺紋表面，這樣，當螺桿115繞著一個豎直軸線旋轉時，中心部分122以及整個渦輪120會繞著一個水平軸線旋轉。請注意，螺桿115的螺絲狀螺紋表面可以確保螺桿115在旋轉時不會豎直移動，并且在驅動渦輪120旋轉時不會過度咬合渦輪上的驅動凹槽。一個推進軸125從渦輪的中心部分122的至少一個，但優(yōu)選兩個豎直表面上伸出。帶有附加導軌裝置的推進軸125從主外殼51的側壁結構53中伸出并咬合著定位環(huán)32上的帶齒軌道43，這樣，在渦輪120旋轉時，隨著推進軸125的旋轉，推進軸125會沿著帶齒軌道43運行，并且?guī)忧懈铑^組件50以恒定和確定的步距平穩(wěn)地移過定位環(huán)32。此外，可以看到，當電機主傳動軸101在齒輪箱81中改變了旋轉方向后，蝸桿115以及渦輪120的旋轉方向會改變，從而方向驅動切割頭組件50移過定位環(huán)32。此外，為了便于實現在帶齒軌道43上的運動及其弧形路徑，優(yōu)選使渦輪120的推進軸125部分上包含一個斜齒輪結構，即帶有一組傾斜的螺脊，以便更有效地對準彎曲的帶齒軌道43并在帶齒軌道上運動。
現在請再考慮電機100，其優(yōu)選被一個腳踏板或類似致動裝置控制。在使用腳踏板時，優(yōu)選采用雙功能腳踏板，這樣，一側用于沿前進方向驅動電機主傳動軸101以及切割頭組件50，另一側用于沿后退方向驅動它們。此外，系統(tǒng)可以被設置到一個手動模式，這樣，醫(yī)生自己必須肯定地改變運動方向，或者，可以設置到一個“自動后退”模式，這樣，當切割頭組件50移動到最大距離時會自動沿后退方向運行。然而，不論是哪種情況，電機100都優(yōu)選裝備一個傳感器，例如一個任意類型接近式傳感器，或者象優(yōu)選實施例中那樣，一個傳感器與待機100相連，用以探測諸如遇到機械式停止等情況時出現的電流突然增大現象。具體地講，當切割頭組件50觸及制動裝置65后，其繼續(xù)向前的運動會部分或完全受到阻止，這樣，在在電機100中通常會出現突然的電流增加。一旦探測到這種突然的電流增加，則會根據醫(yī)生的所需設置而發(fā)出信號以關閉電源或反向運動。
如前所述，優(yōu)選的微角膜刀設備可以用于患者兩只眼睛上，見圖10-A和10-B。具體地講，通過將渦輪120穿過外殼51并從外殼51上的另一側環(huán)繞側壁結構53中伸出后，即可將切割頭組件用于患者的另一側眼睛上。為此，由于切割頭組件50具有對稱結構，驅動裝置80不需要從外殼51以及連接裝置90上拆除即可旋轉180度而用于患者另一側眼睛上。
請再次考慮驅動裝置80，應當指出，當對眼睛實施手術時，該驅動裝置必須總體上一起且同步操作。因此，本發(fā)明還面向將驅動裝置80和吸力裝置組合成一個總體控制組件200的一部分。本發(fā)明的控制組件200包含一個便攜外殼205，電源和控制信號從該便攜外殼開始經過一個電纜203通向與切割頭組件50相互作用著的驅動裝置80，而吸力裝置的真空源則從便攜外殼開始通過真空軟管202供應出。吸力裝置和及其真空源將首先被訪問。具體地講，真空源中大致包含一個容納在外殼205中的真空泵210，該真空泵被供應普通電源，例如一個內部或外部模塊和/或電壓，并且可以運轉而產生真空，以在定位環(huán)上產生吸力。除了真空泵210，本發(fā)明的吸力裝置還包含一個真空儲存罐215。真空儲存罐215在控制組件200啟動后可被抽真空并大致保持在一個可運轉級別上。此外，如果真空泵的操作在諸如電能損失時被中斷，則真空儲存罐215可以保持足夠的真空以將定位環(huán)保持在眼睛上，直至切割頭組件50移過眼睛的運動完成。具體地講，控制組件200的結構使得真空儲存罐215優(yōu)選連續(xù)運轉，這樣，當真空泵210的操作因電能損失或其它原因而中斷時，一個止回閥將隔離真空泵210，所需的真空可以由真空儲存罐215保持，因此，切割頭組件能夠完全移過眼睛，而不會因為真空泵210的操作中斷而出現危險且意外的中止。
根據本發(fā)明，真空泵210優(yōu)選被外殼205中的一個計算機化處理控制器220控制。處理控制器220在所有時刻均能完成多個功能，其中包括控制組件200接通和/或處于“準備就緒”模式時起作用。具體地講，當控制組件200首先被接通后，其可以執(zhí)行多個整體檢測并在一個顯示屏幕211上顯示出來，而真空泵210優(yōu)選被控制著首先在真空儲存罐215中產生真空。之后，真空泵優(yōu)選繼續(xù)運行直至產生一個所需的相對于大氣壓的真空。一旦獲得了所需真空，則真空泵的操作循環(huán)進行。例如，一旦所需量級達到了，則真空泵210會關閉，直至真空下降到一個相對于大氣壓的預定點。在這個點處，真空泵210優(yōu)選被處理控制器220再次接通，以使真空狀態(tài)返回所需量級之上。通過這種方式，可以提供備用真空，以便在需要時使用。
在這個優(yōu)選的實施例中，控制組件200保持在“準備就緒”模式，直至使用者想要開始操作或在需要時執(zhí)行附加的檢測。而一旦開始操作，使用者通常要按壓下一個腳踏板216或其它開關，以啟動真空并將控制組件轉換到一個“操作”模式。在進入“操作”模式之前，優(yōu)選開始一個“操作前”模式，其中控制組件200將完成多個內部檢測。與“準備就緒”模式不同的是，一旦進入了“操作”模式，真空泵210將優(yōu)選保持接通，從而確?？偰芴峁┳銐虻恼婵?。此外，為了確保在處理控制器220出現故障的情況下不會中斷切割過程，一旦進入了“操作”模式，真空泵的控制，如后文中詳細描述，將從處理控制器220脫離/中斷并轉換到一個獨立邏輯控制器225，例如在一個實施例中的一個或多個PAL芯片上，從而使得處理控制器220只工作在一個查詢功能狀態(tài)，如查詢電機100和機構的運行情況，并提供警告信息和數據。優(yōu)選的結構是，通過至少一個連接在處理控制器220與邏輯控制器225之間的自鎖開關228實現上述的控制轉換。自鎖開關228在其正常位置用于使處理控制器220至少部分地控制電機100的運轉，但在進入“操作”模式后，自鎖開關將轉換以解除其對處理控制器220的從屬關系，從而使備用電源260可以運轉，而獨立邏輯控制器225將控制電機100的運轉而不會受處理控制器的干擾。優(yōu)選的是，自鎖開關228在“操作”模式下的定位將被保持，直至被使用者肯定地復位。例如，按壓腳踏板216，再次將控制組件復位到其“準備就緒”模式狀態(tài)。
下面還是談論吸力裝置，雖然真空泵210的電源可能需要高電壓，但真空泵與控制組件中的其它高電壓部件需要與電路中的低電壓部分隔離開，因為低電壓部分將要與患者接觸。在這個方面，在某些情況下，真空泵215有時會出現臨時電源消除，因此需要在正常操作之前對某些狀態(tài)復位。例如，在優(yōu)選實施例中，如果在“操作”模式下真空泵215中的電流從大約0.6安培跳躍到大約1.3安培，則控制組件200將基本上識別出并控制泵重新啟動一次。如果泵不能重新啟動，則真空儲存罐將運轉以維持真空，從而確保完成手術。但是，通常泵能夠重新啟動，則真空泵通常將繼續(xù)正常操作。然而，即使真空泵能夠重新啟動，如果仍保持著完全的真空，則真空泵也通常不會重新操作，這就需要在真空泵重新操作之前對真空臨時釋放。然而，真空的釋放由控制組件200低電壓側的控制器啟動的。因此，本發(fā)明優(yōu)選采用一個具有所需絕緣性能的光開關組件240，以啟動臨時釋放真空。具體地講，當上述的通常與泵重新啟動有關的電流跳躍現象出現后，該電流跳躍通常會使得流過一個優(yōu)選0.75歐姆的電阻241的電壓從額定峰值小于0.9伏瞬時增大到額定峰值至少1.25伏，這足以點燃一個光耦合器240’中的一個LED 242。LED 242經過一個電絕緣路徑照亮光耦合器240’中的一個半導體元件243。之后，一個半導體芯片245優(yōu)選通過一個脈沖擴充器啟動并控制一個閥247，以引起為了真空泵210連續(xù)操作所需的真空臨時釋放。因此，在組件的高電壓側和低電壓側之間要保持完全隔離。事實上，在前面所述的“準備就緒”模式下泵的循環(huán)過程中，也要采用這種處理過程。
現在請轉到控制組件200的其它方面，即驅動裝置80，該驅動裝置優(yōu)選被一個電機100提供動力，電機100可以是小功率直流電機、啟動或液壓馬達。電機100足以驅動切割頭組件50移過一個定位環(huán)，例如定位環(huán)32，并優(yōu)選能夠沿前進和后退方向運轉。此外，在正常前進運行中，控制組件200可以探測電流強度的增值是否超過一個預定限制，該限制的量級通常為300毫安，超過該限制通常意味著切割頭組件50的運動停止且電機100和驅動裝置的工作被阻止。切割頭組件50的停止既可能是由于在移過定位環(huán)的路徑上出現了障礙，例如一些眼睫毛或其它顆粒，也可能是因為切割頭組件50在完成切割后遇到機械制動裝置而正常停止。然而，在任何一種情況下，如果電機100在一個連續(xù)時間間隔之內，優(yōu)選大約3秒種內，電流強度的增值至少為300毫安，則電機100會關閉并被切斷動力源，直至使用者復位。在復位時，優(yōu)選只在緊急狀態(tài)，使用者可以臨時撤去腳踏板252上的壓力以便重新啟動，并再次啟動腳踏板，從而使電機100繼續(xù)運動另一個3秒種，在這個期間，對電機100的電源的唯一限制是優(yōu)選為大于400毫安的電流限制。事實上，這個更絕對的400毫安限制在所有時刻均有效，包括前進和后退兩個方向。
除了運動停止可引起的驅動裝置80操作停止之外，當定位環(huán)出現吸力損失時，這種吸力損失可導致定位環(huán)臨時或完全脫離眼睛，控制組件200也優(yōu)選立即關閉電機100且切斷其動力源，并因此關閉驅動裝置。其結果是，如果定位環(huán)從眼睛上松弛下來或沒有適宜地臨時附著在眼睛上，則切割頭組件50將不會繼續(xù)切割。此外，如果出現這樣的關閉，必須在電機100恢復操作之前完全重新開始操作模式，包括正常的一系列系統(tǒng)檢測以及真空的重建。而且，在適宜的恢復時間經過之前，建議不要重新開始。
應當指出，本發(fā)明的真空泵210優(yōu)選帶有一個備用裝置，其形式為真空儲存罐215，當真空泵210因為，例如電壓損失而失效時，真空儲存罐將用于保持真空。同樣，電機100也優(yōu)選帶有一個安置在控制組件200的外殼205中的備用電源260，例如一個或多個鋰電池。備用電源260最優(yōu)選包含在控制組件200中并構成控制組件的一部分，并且在普通供應電能即內部模塊和/或外部電源出現電能損失時，立即向電機100供應操作電源。這樣，即使出現了電源故障，也可以完全切割眼睛。
最后，應注意，在某些情況下，監(jiān)視患者狀況的使用者可能早先已經觀察過用于監(jiān)視其它患者的計算機顯示臺。因此，本發(fā)明的控制組件200中包含一個接口265，例如一個串行接口，通過該接口可以獲得一個計算機接口并將有關控制組件200操作的信息傳輸出來，以方便使用并顯示于較大計算機顯示臺上。一個電絕緣的雙向計算機接口，例如用于傳輸光隔離數據的RS232接口和變壓器隔離的電源優(yōu)選用于與主激光器系統(tǒng)或隔離計算機系統(tǒng)通訊。例如，矯正處理中采用的激光器系統(tǒng)通常包含一個完善的計算機控制裝置。這種激光器計算機控制裝置控制著矯正過程并監(jiān)視著整個操作過程。這樣，通過將控制組件200與激光器計算機控制裝置對接，本發(fā)明的實際操作狀態(tài)可以被等效監(jiān)視和記錄。
由于可以對前面描述的各實施例作出多種修改、改進和改變，因此，可以認為前面所描述和附圖中所顯示的所有方面均是解釋性的而非限制性的。因此，本發(fā)明的范圍將由附屬的權利要求書以及它們的合法等效物確定。
權利要求
1.一種用于大體上切割通過患者眼睛的角膜的手術設備，該設備包含a)一個定位環(huán)，其結構使之可以環(huán)繞著將要切割的角膜臨時附著在眼睛一部分上；b)吸力裝置，其結構使之可以將上述定位環(huán)環(huán)繞著角膜臨時附著在眼睛一部分上，上述吸力裝置中包含一個用于在上述定位環(huán)中產生吸力的真空源；c)一個切割頭組件，其包含一個安置在其中的用于切割角膜的切割元件，上述切割頭組件的結構和布置使之可以被驅動著通過上述定位環(huán)并因此通過患者眼睛；d)驅動裝置，其以可運轉的方式連接著上述切割頭組件，用以引起上述切割頭組件移動通過患者眼睛并引起上述切割元件振蕩運動；以及e)一個控制組件，上述控制組件包含至少上述驅動裝置和上述吸力裝置，上述控制組件的結構使之能夠探測到上述定位環(huán)中的上述吸力損失并立即關閉上述驅動裝置，從而防止上述切割元件不正確地切割角膜。
2.根據權利要求1的手術設備，其中，上述控制組件的上述吸力裝置中包含一個真空泵，其用作上述真空源并在上述定位環(huán)中提供上述吸力，以及一個真空儲存罐，其結構使之可以產生真空，并在上述真空泵停止運轉時用作上述真空源，從而可以在上述定位環(huán)中的上述吸力損失之前使上述切割頭組件完成切割通過定位環(huán)并因此通過患者眼睛的動作。
3.根據權利要求1的手術設備，其中，上述控制組件中還包含一個處理控制器，其結構使之可以調節(jié)上述驅動裝置的功能，當上述吸力裝置的操作開始后，上述處理控制器被中斷而一個獨立邏輯控制器啟動以調節(jié)上述驅動裝置的功能。
4.根據權利要求3的手術設備，其中，一個自鎖開關連接在上述處理控制器與上述獨立邏輯控制器之間，當上述吸力裝置的操作開始后，上述自鎖開關被轉換位置而啟動，以使上述獨立邏輯控制器調節(jié)上述驅動裝置的功能，直至被肯定地復位。
5.根據權利要求1的手術設備，其中，當探測到電流強度的增值超過一個預定限制時，上述控制組件的上述驅動裝置的結構使之可以關閉。
6.根據權利要求5的手術設備，其中，當探測到電流強度的增值超過一個預定限制時，上述控制組件的上述驅動裝置的結構使之可以切斷動力。
7.根據權利要求1的手術設備，其中，上述控制組件中還包含一個光開關組件，其結構使之可以在試圖重新啟動上述吸力裝置時啟動上述吸力裝置的臨時釋放真空，從而使上述控制組件的一個高電壓側與上述控制組件的一個低電壓側完全電絕緣。
8.根據權利要求1的手術設備，其中，上述控制組件的上述驅動裝置中包含一個電機，上述電機連接著一個供電源。
9.根據權利要求8的手術設備，其中，上述驅動裝置中還包含一個備用電源，其結構使之可以在上述供電源所供應的電能出現損失時立即向上述電機供應電能。
10.根據權利要求9的手術設備，其中，上述備用電源與上述控制組件成形為一體。
11.根據權利要求1的手術設備，其中，上述切割頭組件被驅動著沿一個大致弧形路徑移動通過角膜，該路徑的終止方向基本上與眼睛的眨動方向對齊。
全文摘要
一種用于大體上切割通過患者眼睛的角膜的手術設備,該設備中包含一個定位環(huán),其可以環(huán)繞著將要切割的角膜臨時附著在眼睛的一個部分上,并且確定出一個孔,該孔的尺寸使之可以接收并暴露將要被切割的角膜。該手術設備中還包含一個切割頭組件,其可以被引導和驅動著沿一個大致弧形路徑移過定位環(huán)的一個上表面,一個切割元件安置在切割頭組件中并可以橫向振蕩,以便于平穩(wěn)且有效地切割角膜。切割頭組件可以通過一個連接件以可拆卸的方式連接著定位環(huán),從而使得切割頭組件能夠沿大致弧形路徑相對于定位環(huán)移動,同時又保持它們之間充分咬合,以確保獲得平穩(wěn)和恒定的傳動運動。
文檔編號A61F9/00GK1260701SQ98806356
公開日2000年7月19日 申請日期1998年4月24日 優(yōu)先權日1997年4月25日
發(fā)明者約翰·F·海倫坎普, 理查德·J·舍林 申請人:約翰·F·海倫坎普