[发明专利]用于动态气动阀驱动器的系统和方法

说明书

优先权

本申请要求2009年12月10日提交的名称为“Systems and Methods for Dynamic Pneumatic Valve Driver”、发明人为Shawn X.Gao和Mark A.Hopkins的美国临时专利申请序列号No.61/285,243的优先权的权益，所述申请以其全文以引用的方式并入本文，如同在本文全面并且完全提出一样。

技术领域

本发明总体涉及气动手术系统。更具体地但并非限制性地，本发明涉及手术系统的气动的产生。

背景技术

玻璃体视网膜手术可包括多个手术过程，进行所述多个手术过程来恢复、保持和提高视力。玻璃体视网膜手术可适于治疗眼睛后部的多种严重病症。玻璃体视网膜手术可治疗例如老年性黄斑变性（AMD）、糖尿病视网膜病变以及糖尿病性玻璃体积血、黄斑裂孔、视网膜剥落、视网膜前膜、巨细胞病毒视网膜炎等病症和很多其他眼科疾病。

玻璃体为填充眼睛中央的通常透明的类凝胶物质。其可占据眼睛体积的大约2/3，在出生前就形成了其形式和形状。影响眼睛后部的一些问题可能需要玻璃体切除或玻璃体手术移除。

可进行玻璃体切除来从眼睛清除血液和碎片，以去除瘢痕组织或减轻作用在视网膜上的牵引力。出血、发炎细胞、碎片和瘢痕组织可能在光通过眼睛到达视网膜时遮挡光，导致视觉模糊。如果玻璃体拉动或牵引视网膜从其正常位置离开，则玻璃体也可能被去除。需要玻璃体切除的最常见眼睛疾病中的一些包括例如视网膜剥落或出血等糖尿病视网膜病变造成的并发症、黄斑裂孔、视网膜剥落、视网膜前膜纤维化、眼睛内部出血（玻璃体积血）、受伤或感染，和与之前眼睛手术相关的一些问题。

视网膜外科医生可使用设计用于提供眼睛后部清晰图像的显微镜和专用透镜进行玻璃体切除。可在巩膜上形成长度仅几毫米的若干小切口。视网膜外科医生可通过所述切口插入微手术器械，例如用于眼睛内部照明的光纤光源、用于在手术过程中保持眼睛形状的输注管和用于切割和去除玻璃体的器械。

在玻璃体切除术中，外科医生可在眼睛中形成三个微小切口，用于三个单独的器械。这些切口可设置在眼睛的睫状体平坦部，所述睫状体平坦部恰好位于虹膜后面，但是在视网膜前面。通过这些切口的器械包括光管、输注端口和玻璃体切割装置。光管为用于眼睛内的显微高强度手电筒的等同物。输注端口可用于置换眼睛中的流体，并且在眼睛中保持适当的压力。玻璃体切除仪或切割装置可像微型切纸机那样工作，通过振荡的显微切割件来以受控方式将玻璃体凝胶去除。这可防止在玻璃体液去除过程中在视网膜上产生大的牵引力。

用于在眼睛后部上进行玻璃体切除术和其他手术的手术机器非常复杂。通常，这样的眼科手术机器包括主控制台，多种不同的工具附接到所述主控制台。所述主控制台可给附接的工具提供动力，并且控制附接的工具的操作。

附接的工具通常包括探针、剪刀、钳子、照明器、玻璃体切除仪和输注管。这些工具中的每一个通常附接到主手术控制台。主手术控制台中的计算机可监测和控制这些工具的操作。这些工具也可从主手术控制台获得其动力。这些工具中的一些可以是电动的，而另一些可以是气动的。

为了给各个工具提供气动动力，主手术控制台可包括气动或空气分配模块。该气动模块可调节和供给压缩空气或气体来给工具提供动力。气动模块可连接到容纳压缩气体的气缸。气动模块可提供适当的气体压力来适当地操作附接的工具。

发明内容

在各个实施例中，用于手术控制台的气动系统阀可由控制器控制，所述控制器构造成调节阀占空比（VDC）（所述VDC用于给阀提供动力），以减小所述阀的输出端处的压力差（例如平均压力差）和期望的压力差（例如期望平均压力差）之间的差值。在一些实施例中，可从连接到所述阀的一个或多个端口的压力传感器检测平均压力差，并且将平均压力差分程传送到所述控制器（例如执行PID控制器（比例积分微分控制器）算法）。所述控制器可比较测量的平均压力差和期望的平均压力差（例如从用户接收到的或根据从用户接收的信息确定的）。然后所述控制器可确定修改的VDC来减小期望的平均压力差和测量的平均压力差之间的差值。在一些实施例中，可进行多次迭代来减小测量的平均压力差和期望的平均压力差之间的差值。

附图说明

参照下面结合附图的描述来更全面地理解本发明，附图中：

图1是根据一个实施例的手术控制台；

图2a是根据一个实施例的具有压力差传感器的气动系统的示意图；