안과용 의료 장치를 위한 흡인 시스템 document_id A220623065373

인간의 눈의 수정체는 환자의 시력에 악영향을 미치는 백내장 상태에 걸릴 수도 있다. 백내장 수정체는 때때로 통상 수정체유화(phacoemulsification)라고 하는 절차로 제거 및 대체된다. 수정체유화 절차는 수정체를 파손하는데 사용되는 초음파식 구동 핸드피스(hand piece)로 통상 수행된다. 파손된 수정체는 핸드피스에 커플링되는 흡인 라인을 통해 제거된다. 핸드피스는 각막의 절개부를 통해 삽입되는 팁을 갖는다. 핸드피스는 전력을 팁의 기계식 요동 운동으로 전환시키는 다수의 초음파 변환기를 통상 포함한다. 팁의 말단부는 흡인 라인과 유체 연통하는 개구를 갖는다. 팁의 말단부는 또한 관개 라인과 유체 연통하는 개구를 갖는 슬리브를 갖는다. 관개 라인은 수술 부위에 관개용 유체를 제공할 수 있는 병에 통상 연결된다. 팁의 요동 운동은 수정체를 작은 편부로 파손한다. 수정체 편부 및 관개용 유체는 팁의 개구를 통해서 흡인 라인으로 당겨진다. 수정체유화 절차를 수행할 때, 눈의 전방 내에 양압(positive pressure)을 유지하는 것이 필수적이다. 음압(negative pressure)은 각막의 붕괴(collapse)를 야기할 수도 있다. 포지티브 챔버 압력을 유지하도록, 시스템은 흡인 튜브를 통한 유량보다 큰 관개 튜브를 통한 유량을 제공하도록 구성된다. 수술 동안, 특히 핸드피스 팁에서 흡인 시스템이 폐색될 수도 있다는 것이 발견되었다. 폐색은 흡인 라인 내에 진공 압력을 증가시킬 것이다. 압력의 증가는 흡인 시스템을 통해 폐색되는 입자를 끌어 당길 수도 있다. 외과의는 또한 수정체의 폐색하는 편부를 작은 편부로 파손시킬 수도 있다. 폐색이 제거될 때, 전방은 높은 진공 압력에 즉시 노출될 수도 있다. 진공 압력은 각막의 붕괴를 야기할 수도 있다. 폐색은 또한 시스템에 부착된 역류 벌브(bulb)를 가압함으로써 제거될 수 있다. 역류 벌브는 폐색을 일소할 수 있는 유체의 힘을 생성하는 시스템을 통해서 유체의 서지(surge)를 생성한다. 유리히(Urich) 등에 허여된 미국 특허 제6,478,781호는 흡인 시스템에서 압력 서지를 최소화하는데 사용될 수 있는 코일형 튜브를 개시한다. 튜브는 적어도 2.4384 m(8 ft)의 길이와, 진공 서지를 최소화시키는 유체 저항을 생성하는 다수의 코일을 갖는다. 튜브의 인용된 내경은 0.1524 ㎝(0.06 in)로부터 0.254 ㎝(0.1 in)까지 범위이며, 이는 산업 표준이다. 효과적이지만, 코일형 접근법은 진공 서지의 제한된 감소만을 설명할 수 있다. 또한, 코일은 코일형 튜브 내에서 폐색되기 쉽다. 이즐리(Easley)에 허여되고 신텍, 인크(Syntec, Inc.)에 양도된 미국 특허 제6,599,271호는 유동 제한 장치 및 인라인 필터를 갖는 흡인 시스템을 개시한다. 또한, 캘리포니아, 몬로비아의 스타 서지컬(STAAR Surgical)은 유동 제한 장치를 포함하는 제품명 크루즈 컨트롤(CRUISE CONTROL)인 인라인 필터를 판매한다. 유동 제한 장치는 흡인 시스템 내에서 진공 서지를 제한한다. 종래의 수정체유화 절차는 약 250 mmHg의 진공 압력을 사용하여 통상 수행된다. 수정체의 큰 편부를 흡인하는 것을 돕도록 진공 압력을 증가시킬 필요가 있다. 큰 편부를 흡인하는 것은 눈에 수행되어야만 하는 초음파 작업량을 낮춘다. 초음파가 눈을 자극할 수 있기 때문에, 초음파 작업을 낮추는 것이 바람직하다. 따라서, 흡인 능력을 향상시키고 각막에 전달되는 초음파의 양을 감소시키도록 500 mmHg까지 진공을 생성시킬 필요가 있다. 유동 제한 장치로 효과적인 유동 및 진공 서지 클램핑을 달성하기 위해서, 제한 장치의 내경은, 매우 작아야만 하는데 통상 0.00254 cm(0.0010 in)보다 작다. 만약 수정체 입자가 0.00254 cm(0.0010 in)보다 크면, 수술에 사용되는 초음파 유화 또는 점성 유체의 잔여물이 필터를 빠져나가게 되고, 전체 흡인 라인은 폐색될 수 있다. 따라서, 필터 체적은 모든 추출된 수정체 및 점성 유체를 유지하기에 충분하도록 커야만 한다. 필터에 의해 흡인 라인에 부가된 유체의 여분의 양은 흡인을 둔하게 만드는 시스템의 유연성을 증가시킨다. 또한, 진공 서지를 증가시키는 용해된 공기의 증가된 체적이 존재한다. 400 mmHg 이상의 진공 압력은 유동 제한 장치를 갖는 시스템에서 난류 유동을 생성할 것이다. 난류 유동은 필터에 포획되는 기포를 생성시킬 수 있다. 폐색이 일어날 때, 기포는 시스템에서 서지를 발생시키는 유체 스프링을 생성할 수도 있다. 또한, 내부 제한 장치는 역류 사이클 동안 생성되는 유체 힘의 양을 제한하는 초크(choke) 지점을 생성한다. 이는 폐색을 제거하기 위해 역류 벌브를 억압하는 유효성을 제한한다. 상대적으로 높은 진공 압력에서도 유체 서지를 효과적으로 최소화할 수 있고, 초크 지점을 생성하지 않거나 난류 기포를 생성시키지 않는 저가의 흡인 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.