DE69734592T2

DE69734592T2 - Mikrochirurgisches system mit einer vielzahl von chirurgischen funktionen

Info

Publication number: DE69734592T2
Application number: DE69734592T
Authority: DE
Inventors: Robert Bruce COCHRAN; Michael Christopher EBERHARDT; A. John PAINTER
Original assignee: Bausch and Lomb Inc
Current assignee: Bausch and Lomb Inc
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: CA2264103A1; CN1148151C; EP1925274A2; AU723523B2; JP2001522257A; EP0949881A4; EP0949881B1; EP0949881A1; BR9711646A; EP1006891A1; AU4093997A; EP1925274A3; DE69731225D1; JP4467645B2; CA2264738A1; DE69728793T2; CN1231589A; CA2264663A1; CN1278259C; WO1998008451A1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinem mikrochirurgische und ophthalmische Systeme und im Besonderen ein Steuersystem zum Betätigen der mikrochirurgischen Instrumente.
Hintergrund der Erfindung
Derzeitige ophthalmische mikrochirurgische Systeme stellen ein chirurgisches Instrument oder mehrere chirurgische Instrumente, das bzw. die an ein Steuerpult angeschlossen ist bzw. sind, bereit. Die Instrumente werden oft elektrisch oder pneumatisch betätigt und das Steuerpult stellt elektrische Steuersignale oder Fluid-Druck-Steuersignale zum Betätigen der Instrumente bereit. Das Steuerpult enthält üblicherweise mehrere verschiedene Typen von Steuerschaltern, die durch Mitarbeiter betätigt werden können, um die Steuersignale, mit denen die chirurgischen Instrumente versorgt werden, zu erzeugen. Oft verwendet der Chirurg eine Fußpedalsteuerung, um die chirurgischen Instrumente fernzusteuern.
Das konventionelle Steuerpult hat Druckknopfschalter und einstellbare Drehknöpfe zum Einstellen der erwünschten Betätigungseigenschaften des Systems. Üblicherweise dient das konventionelle Steuersystem mehreren verschiedenen Funktionen. Üblicherweise weist das typische ophthalmische mikrochirurgische System anteriore und/oder posteriore Segmentfähigkeit auf und kann eine Vielzahl von Funktionen, wie zum Beispiel Irrigation/Aspiration, Vitrektomie, Schneiden mit Mikroscheren, fiberoptische Beleuchtung und Fragmentation/Emulsifikation umfassen.
Während die konventionellen mikrochirurgischen und ophthalmischen Systeme geholfen haben, die Mikrochirurgie und die ophthalmische Chirurgie möglich zu machen, sind diese Systeme nicht ohne Nachteile. Mikrochirurgische und ophthalmische Systeme sind relativ teuer und werden von Krankenhäusern und Kliniken oft erworben, um sie anschließend von vielen Chirurgen verschiedener Fachgebiete gemeinsam nutzen zu las sen. Bei der Augenchirurgie könnten sich beispielsweise einige Chirurgen auf Eingriffe im vorderen Segment spezialisieren, während sich andere Chirurgen auf Eingriffe im hinteren Segment spezialisieren. Wegen der Unterschiede bei diesen Eingriffen wird das System nicht für beide Eingriffe mit den gleichen Betätigungseigenschaften eingerichtet. Wegen der hohen Genauigkeit, die die Augenchirurgie erfordert, können die Ansprecheigenschaften oder das „Betätigungsgefühl" des Systems für Chirurgen, die in verschiedenen Krankenhäusern praktizieren und Geräte verschiedener Herstellermarken und Modelle nutzen, von Bedeutung sein.
Die US-Patente Nr. 4.933.843, 5.157.603, 5.417.246 und 5.455.766, die alle erteilt wurden, legen verbesserte mikrochirurgische Steuersysteme offen. Derartige Systeme stellen beispielsweise eine verbesserte Einheitlichkeit der Leistungseigenschaften bereit, während sie gleichzeitig ausreichende Flexibilität bereitstellen, um damit eine Vielzahl von verschiedenen Eingriffen bewältigen zu können. Die in diesen Patenten gezeigten Systeme verbessern den Stand der Technik dahingehend, dass sie ein programmierbares und universales mikrochirurgisches Steuersystem, das einfach programmiert werden kann, um eine Vielzahl von verschiedenen chirurgischen Eingriffen durchzuführen, und das programmiert werden kann, um die Ansprecheigenschaften aufzuweisen, die für den bestimmten Chirurg erforderlich sind, bereitzustellen. Das Steuersystem ist vorprogrammiert, um eine Vielzahl von verschiedenen Funktionen auszuführen, so dass eine Vielzahl von verschiedenen Eingriffen ausgeführt werden kann. Diese vorprogrammierten Funktionen können durch das Drücken von Frontplattenknöpfen gewählt werden. Zusätzlich zu den vorprogrammierten Funktionen stellen diese Patente die Bereitstellung eines Programmierschlüssels für jeden Chirurgen bereit. Dieser Programmierschlüssel enthält eine mit bestimmten Parametern der Ansprecheigenschaften und bestimmten Parametern des chirurgischen Eingriffs, die von dem Chirurgen ausgewählt wurden, geladene digitale Speicherschaltung. Durch das Einführen des Schlüssels in die Buchse des Bediengerätes des Systems wird das System automatisch eingerichtet, um auf eine bekannte Art und Weise auf jeden Chirurgen anzusprechen.
Für eine optimale Einsatzflexibilität sind die Druckknöpfe und die Potentiometer-Drehknöpfe des Bediengerätes programmierbar, so dass ihre Funktionen und Ansprecheigenschaften geändert werden können, um dem Bedarf des Chirurgen zu entsprechen. Ein elektronischer Anzeigebildschirm zeigt sowohl die aktuelle Funktion jedes programmierbaren Druckknopfes und Drehknopfes als auch andere sachdienliche Informationen an. Der Anzeigebildschirm ist selbstleuchtend, so dass er in abgedunkelten Operationssälen leicht abgelesen werden kann.
Das Dokument WO-A-9613216 legt ein System, das dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, offen.
Obwohl die oben beschriebenen Systeme Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik bereitstellen, sind, um die Leistung zu verbessern, den Betrieb zu vereinfachen, Reparatur und Austausch zu vereinfachen, Zeit und Kosten der Reparatur zu verringern usw., weitere Verbesserungen erforderlich.
Die Erfindung ist ein System zum Steuern einer Vielzahl daran angeschlossener ophthalmischer mikrochirurgischer Instrumente, wie in dem Patentanspruch 1 und den bevorzugten Ausführungsbeispielen in den unabhängigen Patentansprüchen beansprucht.
Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden offensichtlich und im Folgenden detailliert beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Perspektivansicht eines mikrochirurgischen Steuersystems gemäß der Erfindung zur Verwendung mit ophthalmischen mikrochirurgischen Instrumenten und einer Vielzahl von Modulen;
2 ist ein Blockdiagramm des Systems der 1;
3 ist eine Perspektivansicht einer Basiseinheit des Systems der 1;
4 ist eine Perspektivansicht der Basiseinheit ohne die Frontabdeckung;
5 ist eine Vordersicht des Chassis der Basiseinheit;
6 ist eine Draufsicht auf das Chassis der Basiseinheit;
7 ist eine Rückseitenansicht der Basiseinheit;
8 ist eine linke Seitenansicht der Frontabdeckung;
9 ist eine Perspektivansicht eines typischen Moduls des Systems der 1;
10 ist eine Rückseitenansicht des Moduls;
11 ist eine Teildraufsicht auf den Boden des Moduls;
12 ist eine Perspektivansicht einer typischen Basiseinheit und eines Modulaufbaus;
13 ist eine Teilquerschnittsansicht, entnommen in der Ebene entlang der Linie 5B-5B der 7, jedoch mit einem in der Basiseinheit installierten Modul;
14 ist eine Teilquerschnittsansicht, entnommen in der Ebene entlang der Linie 5C-5C der 13;
15 ist ein schematisches Diagramm eines Kommunikationsnetzes gemäß der Erfindung;
16 ist ein schematisches Diagramm einer Abschlussschaltung zum selektiven Abschließen des Netzes der 15;
17 und 18 sind ein Blockdiagramm eines Benutzerschnittstellen-Computers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Systems der 1;
19 ist ein Blockdiagramm einer Kommunikationsnetz-Schaltung für den Benutzerschnittstellen-Computer der 17 und 18;
20 ist ein schematisches Diagramm einer Abschlussschaltung der Netzschaltung der 19 zum selektiven Abschließen des Netzes;
21 ist ein Blockdiagramm des Systems der 1, das den Datenfluss in dem erfindungsgemäßen System darstellt;
22 ist eine beispielhafte Bildschirmanzeige einer numerischen Tastatur gemäß der Erfindung;
23 und 24 sind beispielhafte Ablaufdiagramme, die den Betrieb des Zentralprozessors in dem Benutzerschnittstellen-Computer zum Bestimmen der Betätigungsmodi und der Modus-Sequenzen für das System zeigen;
25 und 26 sind beispielhafte Ablaufdiagramme, die den Betrieb des Zentralprozessors in dem Benutzerschnittstellen-Computer zum Einrichten von Installationsdateien für das System darstellen;
27–30 sind beispielhafte durch den Benutzerschnittstellen-Computer erzeugte Bildschirmanzeigen zum Auswählen eines Betätigungsmodus gemäß der Erfindung;
31 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm, das den Betrieb eines Zentralprozessors in dem Benutzerschnittstellen-Computer zum automatischen Konfigurieren des Systems darstellt;
32 ist ein Blockdiagramm eines Irrigations-, Aspirations- und/oder Vitrektomie-Moduls gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Systems der 1;
33 ist ein Blockdiagramm eines Phakoemulsifikations- und/oder Phakofragmentations-Moduls gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Systems der 1;
34 ist ein Blockdiagramm eines Luft-Fluid-Austausch-, Elektroscheren- und/oder Forceps-Moduls gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Systems der 1;
35 ist ein Blockdiagramm eines bipolaren Koagulations-Moduls gemäß einem bevorzugte Ausführungsbeispiel des Systems der 1;
36 ist ein Blockdiagramm eines Beleuchtungs-Moduls gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Systems der 1;
37 ist ein Blockdiagramm einer peripheren Fußsteuerungsschaltung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Systems der 1;
38 ist ein Blockdiagramm einer peripheren Infusionsstangen-Steuerschaltung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Systems der 1;
39 ist ein Blockdiagramm eines Netzstrom-Moduls gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Systems der 1;
40–42 sind schematische Diagramme, die eine Übertragungs- und Leistungs-Rückwandplatine in der Basiseinheit der 3–8 darstellen;
43–60 sind schematische Diagramme, die das Irrigations-, Aspirations- und/oder Vitrektomie-Modul der 32 darstellen;
61 ist ein schematisches Diagramm, das einen Kassettendetektor zur Verwendung mit dem Irrigations-, Aspirations- und/oder Vitrektomie-Modul der 32 und 43–60 darstellt;
62–88 sind schematische Diagramme, die das Phakoemulsifikations- und/oder Phakofragmentations-Modul der 33 darstellen;
89–103 sind schematische Diagramme, die den Luft-Fluid-Austausch des Elektroscheren- und/oder Forceps-Moduls der 34 darstellen;
104–113 sind schematische Diagramme, die das Bipolarkoagulations-Modul der 19 darstellen;
114–125 sind schematische Diagramme, die das Beleuchtungs-Modul der 36 darstellen;
126–136 sind schematische Diagramme, die die Fußsteuerungsschaltung der 37 darstellen;
137–146 sind schematische Diagramme, die die Infusionsstangen-Steuerschaltung der 38 darstellen;
147 und 148 sind schematische Darstellungen, die einen Druckerfassungssensor zur Verwendung mit einer Scrollpumpe gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel des Irrigations-, Aspirations- und/oder Vitrektomie-Moduls der 32 und 43–60 darstellen, und
149 und 150 sind schematische Diagramme, die das Netzstrom-Modul der 39 zum Bereitstellen von Strom an die Rückwandplatine der 40–42 darstellen.
Verfahren zum Ausführen der Erfindung
Die 1 stellt ein mikrochirurgisches System gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das generell mit 1 gekennzeichnet ist, dar. Wie gezeigt, enthält das System 1 eine Computereinheit 3 mit einer flachen Steuerpultanzeige 5, einer Basiseinheit 7, in die eine Vielzahl von Modulen 13 aufgenommen ist, und Peripheriegeräte, wie zum Beispiel eine Fußsteuerungsanordnung 15 und einen motorisierten Infusionsstangenaufbau 17 (die generell durch ihre jeweiligen Referenzziffern gekennzeichnet sind). Jedes der in der Basiseinheit 7 angeordneten Module 13 steuert wenigstens ein ophthalmisches mikrochirurgisches Instrument 19 zur Verwendung durch einen Chirurgen beim Durchführen von verschiedenen ophthalmischen chirurgischen Eingriffen. Wie in der Technik bekannt, involviert die ophthalmische Mikrochirurgie eine Anzahl verschiedener Instrumente 19 zum Ausführen verschiedener Funktionen. Diese Instrumente 19 umfassen Vitrektomiemesser, Phakoemulsifikations- oder Phakofragmentations-Antriebssysteme, fiberoptische Beleuchtungsinstrumente, Koagulations-Antriebssysteme und andere in der Technik bekannte Instrumente. Um die Leistung der Instrumente 19 während der Operation zu optimieren, unterscheiden sich ihre Betätigungsparameter, beispielsweise dem besonderen durchgeführten Eingriff, den verschiedenen Phasen des Eingriffs oder den persönlichen Präferenzen des Chirurgen entsprechend oder in Abhängigkeit davon, ob der Eingriff in dem anterioren oder posterioren Teil des Auges des Patienten durchgeführt wird, usw.
Wie in der 1 gezeigt, trägt ein Instrumentenwagen, dem generell die Ziffer 21 zugewiesen ist, das System 1. Vorzugsweise enthält der Wagen 21 eine Chirurgie-Instrumentenschale oder eine Mayo-Instrumentenschale 25, die automatisierte Infusi onsstange 17, einen Speicherraum 27 zum Aufnehmen der Fußsteuerungsanordnung 15, von Wegwerfverpackungen und anderen Artikeln, eine Öffnung 33, um eine Erweiterung der Basiseinheit (in der 1 nicht gezeigt) aufzunehmen, und Rollfüße 35. Die Basiseinheit 7 und die Computereinheit 3 sind vorzugsweise auf den Instrumentenwagen 21 aufgesetzt, wie in der 1 gezeigt, und die Mayo-Instrumentenschale 25 ist an einem Gelenkarm (nicht gezeigt), der vorzugsweise oben auf dem Instrumentenwagen 21 befestigt ist, angebracht. Direkt unter der Basiseinheit 7 enthält der Instrumentenwagen 21 außerdem einen Fernsteuerungssender, der generell mit der 39 gekennzeichnet ist, zur Verwendung in dem Fernsteuerungssystem 1.
Erfindungsgemäß nehmen die Module 13 in der Basiseinheit 7 Steuerschaltungen für die verschiedenen mikrochirurgischen Instrumente 19 auf, so dass ein Benutzer in der Lage ist, das System 1 für die optimierte Verwendung durch einen Chirurgen zu konfigurieren. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, enthalten die Module 13 Verbindungen oder Ports, durch die ein mikrochirurgisches Instrument oder mehrere mikrochirurgische Instrumente 19 an diese angeschlossen wird bzw. werden, und nehmen außerdem die erforderliche Steuerschaltung zum Steuern der Betätigung des bestimmten Instrumentes oder der bestimmten Instrumente 19, das bzw. die daran angeschlossen ist bzw. sind, auf. Infolgedessen konfiguriert der Benutzer durch das Einfügen der erwünschten Module 13 in die Basiseinheit 7 das System 1 den bestimmten Präferenzen eines Chirurgen gemäß, um jedes der für einen bestimmten chirurgischen Eingriff erforderlichen Instrumente 19 zu steuern oder um andererseits das System 1 für die Verwendung durch den Chirurgen zu optimieren.
Wie im Folgenden ausführliche beschrieben wird, enthalten die Fußsteuerungsanordnung und die Infusionsstangenanordnung 17 elektronische Schaltkreise, mit denen ihr Betrieb gesteuert wird.
Um die Konfigurierbarkeit durch den Benutzer zu unterstützen, bilden die Computereinheit 3, jedes der Module 13 und die Steuerschaltungen für jedes der Peripheriegeräte, d. h. für die Fußsteuerungsanordnung 15 und die Infusionsstangenanordnung 17, Knoten in einem Computernetz. Das Computernetzwerk stellt die Leistungsverteilung und die Peer-to-Peer-Datenübertragung zwischen den Knoten bereit.
Bezug nehmend auf das Blockdiagramm der 2, enthält die Basiseinheit 7 eine Anzahl von Modulen 13, die verschiedene mikrochirurgische Instrumente 19, die üblicherweise beim Durchführen von ophthalmischen chirurgischen Eingriffen verwendet werden, steuern. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel steuert jedes Modul 13 ein chirurgisches Instrument oder mehrere chirurgische Instrumente 19, das bzw. die daran angeschlossen ist bzw. sind. Ein Leistungsbus und ein Datenübertragungsbus, die jeweils in der Rückwandplatine 101 (die im Einzelnen in den 5 und 40–42 gezeigt ist) sind, verbinden die Module miteinander. Wenn sie in der Basiseinheit 7 aufgenommen sind, greifen die Module 13 über einen Anschluss (zum Beispiel den Anschluss 171 in der 10) an dem hinteren Ende jedes Moduls 13 in die Rückwandplatine ein. Wenn die Module mit der Rückwandplatine 101 in Eingriff sind, stellt die Rückwandplatine 101 sowohl die Leistungsverteilung zwischen den Modulen 13 als auch die Datenübertragung zwischen den Modulen 13 und zwischen den Modulen 13 und der Computereinheit 3 bereit. Gemäß der Erfindung enthalten die Module 13 ebenso ein durch die Basiseinheit 7 aufgenommenes Leistungs-Modul 103, das sowohl an eine externe Wechselstromquelle als auch an die Rückwandplatine 101 angeschlossen ist. Das Leistungs-Modul 103 versorgt die Rückwandplatine 101 mit Leistung und versorgt infolgedessen das System 1 mit Leistung.
Gemäß der Erfindung steuert eine Steuerschaltung 105 (siehe 37 und 126–136) die Fußsteuerungsanordnung 15 und steuert eine Steuerschaltung 107 (siehe 38 und 137–146) die Infusionsstangenanordnung 17. Wie bereits beschrieben, bilden die Computereinheit 3, jedes Modul 13 und die Steuerschaltungen 105 und 107 für die Peripheriegeräte Knoten in einem Computernetzwerk. Das Computernetzwerk stellt zwischen den Knoten Peer-to-Peer-Datenübertragung bereit. Mit anderen Worten, jedes Modul 13 ist in der Lage, direkt mit den anderen Modulen 13, mit den Peripheriegeräten und mit der Computereinheit 3 zu kommunizieren. Auf diese Art und Weise stellt das System sowohl die modulare Steuerung mehrerer verschiedener Instrumente 19 als auch eine Konfigurierbarkeit durch den Benutzer bereit.
Bezug nehmend auf die 3, bildet die Basiseinheit 7 ein Einbaugehäuse mit Abschnitten oder Schlitzen zum Aufnehmen einer Vielzahl von Modulen 13, die elektronisch die Betätigung der beim Durchführen von ophthalmischen chirurgischen Eingriffen von einem Chirurgen verwendeten chirurgischen Instrumente 19 steuern.
Vorzugsweise enthält die Basiseinheit 7 ein Chassis (generell mit 109 gekennzeichnet), eine obere Abdeckung 111 und eine Frontabdeckung oder Blende 113, die zum Einführen und Herausnehmen der Module 13 abgenommen werden kann, wie in der 4 gezeigt. Wenn die Frontabdeckung 113 befestigt ist, hält die hintere Wand 115 der Abdeckung die Module in ihrer Position innerhalb der Basiseinheit 7 und bildet dadurch eine Arretierung zum Arretieren der Module in dem Einbaugehäuse. Die Frontabdeckung 113 wird durch zwei Befestiger (nicht gezeigt), die in die Gewindebohrlöcher 117 in der Front des Chassis 109 geschraubt werden, fixiert. Alternativ wird die Frontabdeckung 113 durch Klammern fixiert. Die obere Abdeckung 111 enthält vier ringförmige Aufnahmen 119 zum Aufnehmen von Füßen des Bodens der Computereinheit 3. Jede dieser Aufnahmen ist konisch, um der Form der Füße der Computereinheit zu entsprechen und um die Füße in den Aufnahmen mittig anzuordnen.
Wie in den 5 und 6 dargestellt, umfasst das Chassis 109 eine integral mit einer Bodenplatte 123 gebildete Rückwand 121. Die Bodenplatte 123 erstreckt sich senkrecht zu der vorderen Ebene (d. h. der Vorderfläche) der Rückwandplatine 101, die mit Befestigern 125 an der Rückwand 121 befestigt ist. Die elektrischen 18-Pin-Buchsensteckanschluss 127 werden auf der Vorderfläche der Rückwandplatine 101 bereitgestellt. Die drei äußersten linken Anschlüsse 127 sind in 3-Zoll-Abständen voneinander beabstandet, wie in der 5 gezeigt, und die restlichen Anschlüsse 127 sind in Intervallen von 1,5 Zoll beabstandet. Jede Steckerbuchse jedes Anschlusses 127 ist mit der gleichartig positionierten Steckerbuchse der anderen Anschlüsse parallel geschaltet, wodurch der Leistungsbus und der Datenübertragungsbus, die zuvor erwähnt wurden, gebildet werden. In der Rückwand 121 werden über der Rückwandplatine 101 Lüftungsschlitze 131 bereitgestellt, um das Entweichen von Luft aus der Basiseinheit 7 zu ermöglichen (5). Unter der Rückwandplatine 101 erstreckt sich eine generell rechteckige Öffnung 133 durch die Hinterwand, um Netzzugang für einen 3-Stift-Anschluss auf der Rückseite des Leistungs-Moduls 103 zu ermöglichen, wie im Folgenden erklärt wird.
Gleichartig ist in der Rückwand 121 eine ringförmige Öffnung zum Aufnehmen einer pneumatischen Schnellanschlusskupplung (nicht gezeigt) auf der Rückseite eines Irrigations-/Aspirations-/Vitrektomie-Moduls (IAV-Modul), beispielsweise Modul 321 in den 32 und 43–60. Dreizehn parallele Schienen, jede generell mit 137 gekennzeich net, sind mit Befestigern 139 an der Bodenplatte 123 angebracht (6). Die Schienen 137 sind gleichmäßig in Intervallen von 1,5 Zoll beabstandet und erstrecken sich senkrecht zu der Vorderseite der Rückwandplatine 101. Eine Schiene oder mehrere Schienen 137 wird bzw. werden verwendet, um die Module 13 auf ihre Position in der Basiseinheit 7 zu führen, so dass diese für die Verbindung mit der Rückwandplatine 101 richtig ausgerichtet sind. Wie in der 14 gezeigt, hat jede der Schienen 137 einen I-förmigen Querschnitt, der obere und untere horizontale Flansche, jeweils 141 und 143, die durch einen vertikalen Steg verbunden sind, umfasst.
Bezug nehmend auf die 5, erstrecken sich von der Bodenwand vier Füße 141 nach unten und sind so bemaßt, dass sie in in dem Wagen 21 geformte Vertiefungen (nicht gezeigt) aufgenommen werden. Wie in der 6 gezeigt, ist in der Bodenplatte 123 ein Gitter 153 bereitgestellt, um zu ermöglichen, dass Luft in die Basiseinheit 7 eintreten kann, um die Module 13 zu kühlen. Die 7 zeigt zwei ringförmige elektrische 9-Pin-Buchsensteckanschluss 157, die auf der Rückseitenfläche der Rückwand 121 befestigt sind. Jeder dieser Anschlüsse 157 ist mit dem Datenübertragungsbus auf der Rückwandplatine 101 parallel geschaltet, um mit Peripheriegeräten, wie zum Beispiel dem Wagen 21 (der die Infusionsstangenanordnung 17 enthält), der Computereinheit 3 oder der Fußsteuerungsanordnung 15 zu kommunizieren. Die Anschlüsse 157 können ebenso verwendet werden, um die Basiseinheit 7 mit einer separaten Erweiterung der Basiseinheit zu verbinden, wie im Folgenden ausführlich erklärt wird. Obwohl innerhalb des Schutzanspruchs der Erfindung andere Anschlüsse vorgesehen sind, sind die Anschlüsse des bevorzugten Ausführungsbeispiels die elektrischen Anschlüsse der Serie 703, die durch die Amphenol Corporation aus Wallingford, Connecticut, vertrieben werden.
Die 9–11 stellen exemplarische Module 13 zum elektronischen Steuern der Betätigung der durch einen Chirurgen beim Durchführen von ophthalmischen chirurgischen Eingriffen verwendeten Instrumente dar. Das in der 9 gezeigte beispielhafte Modul ist das Leistungs-Modul 103 zum Bereitstellen von Leistung für den Leistungsbus der Rückwandplatine 101. Jedes der Module 13 umfasst ein aus Aluminiumblech gebildetes Gehäuse 161 und eine formgepresste Frontabdeckung 163 aus Kunststoff. Wie in der 12 gezeigt, weisen bestimmte Module 13 in ihrer Frontabdeckung 163 einen Port oder mehrere Ports zum Verbinden verschiedener chirurgischer Instrumente (nicht ge zeigt) mit den Ports auf. Das in der 9 dargestellte Leistungs-Modul 103 ist 3,0 Zoll breit. Andere Module haben andere Breiten, die das Vielfache von 1,5 Zoll sind (zum Beispiel 1,5 Zoll oder 4,5 Zoll). Jedes der Module 13 hat eine grüne LED 165 oder eine andere visuelle Anzeige, die an der Frontabdeckung 163 befestigt ist, um anzuzeigen, ob das Modul aktiv ist.
Bezug nehmend auf die 10, enthält jedes Modul 13 einen elektrischen 18-Pin-Stecker 171, der so eingerichtet ist, dass er mit jeder der auf der Rückwandplatine 101 angebrachten Buchsensteckanschluss 127 verbunden werden kann. Der Anschluss 171 ist vertieft in dem Gehäuse 161 angeordnet, um den Anschluss zu schützen und um den innerhalb der Basiseinheit 7 bereitgestellten Raum zu maximieren. Angrenzend an einen Auslasskanal 175 ist in der hinteren Fläche des Modulgehäuses 16 über dem 18-Pin-Stecker ein Kühlventilator 173 zum Ablüften des Gehäuses 161 angeordnet, um die Komponente innerhalb des Moduls 13 zu kühlen.
Bezug nehmend auf die 11, ist in dem Boden der Frontabdeckung 163 eine Vertiefung 177, die mit den Modulen 13 in Eingriff kommt, ausgebildet, um diese in die Basiseinheit 7 und aus dieser gleiten zu lassen. Im Boden des Modulgehäuses 161 ist eine Öffnung 179 bereitgestellt, so dass, wenn der Ventilator 173 aktiv ist, das Eintreten von Luft ermöglicht wird, um die in das Modul 13 aufgenommenen Komponenten zu kühlen. In der Bodenwand 183 jedes Modulgehäuses 161 ist ein Schlitz bzw. sind mehrere Schlitze 181 ausgebildet. Jeder dieser Schlitze 181 erstreckt sich von einer Rückwand des Gehäuses 161 und ist ausgelegt, um eine der Führungsschienen 139 auf der Bodenplatte 123 des Chassis 109 der Basiseinheit aufzunehmen, um das Modul 13 zu führen und seinen Anschluss 171 zu dem entsprechenden Anschluss 127 auf der Rückwandplatine 101 auszurichten. Folglich bilden die Schienen 137 und die Schlitze 181 eine Führung zum Führen jedes der Module 13 in den Baugruppenrahmen, so dass der jeweilige Modulanschluss 127 ausgerichtet ist, um an den Bus angeschlossen zu werden.
Wie in der 14 dargestellt, ist über jedem Schlitz ein Kanal 187 durch Heftschweißung an der Bodenwand 183 des Modulgehäuses 161 befestigt, um zu verhindern, dass Fremdkörper durch die Schlitze 181 in das Gehäuse eindringen und um die elektronischen Komponenten in dem Gehäuse von elektromagnetischen Interferenzen abzu schirmen. Wenn die Module 13 in die Basiseinheit 7 eingeführt werden, wird jede der Basiseinheitsschienen 137 in einem jeweiligen Schlitz 181 und in dem Kanal 187 aufgenommen. Dies erfolgt in der in der 14 gezeigten Art und Weise, d. h. mit dem oberen horizontalen Flansch 141 gleitbar in dem Kanal 187 und mit dem Steg 145 gleitbar in dem Schlitz 181 darunter. Der wechselseitige Eingriff zwischen dem Steg 145 und dem Schlitz 181 und zwischen dem oberen Flansch 141 und der Gehäusebodenwand 183 hält die Module 13 in der Basiseinheit 7 und verhindert, dass sich die Module sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Richtung im Wesentlichen senkrecht zu den Schienen 137 bewegen.
Die Schienen 137 und die Schlitze 181 sind jedoch so bemaßt, dass sie etwas Bewegung (zum Beispiel 1/16 Zoll) zwischen den Modulen 13 und der Basiseinheit 7 zulassen, so dass sich die Pins des Modulanschlusses 171 adäquat zu den Buchsen des Rückwandanschlusses 127 ausrichten können. Die Anschlüsse 127 und 171 sind konisch, um die Pins selbst dann, wenn diese anfänglich in einem bestimmten Grad (beispielsweise 0,1 Zoll) fehlausgerichtet sind, in die Buchsen zu führen. Obwohl die Schienen und die Schlitze bemaßt sind, um etwas Spiel zu ermöglichen, lassen sie nicht mehr Fehlausrichtung als die Anschlüsse tolerieren zu. Deshalb stellen die Schienen 137 und die Schlitze 181 adäquate Bauteiltoleranzen bereit und führen gleichzeitig jedes der Module 13 so in den Baugruppenrahmen, dass der jeweilige Modulanschluss 127 zum Verbinden mit dem Bus ausgerichtet ist.
An jeden Schlitz angrenzende Teile der Bodenwand 183 und des Modulgehäuses 161 können mit dem Oberteil des unteren Flansches 143 einer jeweiligen Schiene 137 in Eingriff gebracht werden, um das Gehäuse 161 von dem Chassis 109 der Basiseinheit zu beabstanden und um den Kontakt von Metall zu Metall zwischen den Modulen 13 und der Basiseinheit 7 zu minimieren. Obwohl in dem in der 13 gezeigten beispielhaften Modul 13 zwei Schlitze vorhanden sind, kann ein Schlitz bzw. können in Abhängigkeit von deren Breite mehrere Schlitze in weiteren Modulen vorhanden sein. Beispielsweise können Module, die 1,5 Zoll breit sind, einen Schlitz 181 haben und Module, die 4,5 Zoll breit sind, können drei Schlitze haben.
Wenn das Modul 13 in der Basiseinheit 7 installiert ist, können sich der Auslasskanal 175 und der Ventilator 173 mit den Lüftungsschlitzen 131 in der Rückwand 121 der Ba siseinheit ausrichten, wie in der 13 gezeigt, um das Modul frei abzulüften, wenn der Ventilator aktiviert ist. Gleichartig richtet sich die Einlassöffnung 179 des Moduls zu dem Gitter 153 aus, um das Eintreten von Luft von außerhalb der Basiseinheit 7 in das Modul 13 zu ermöglichen.
Jedes Modul 13 stellt außerdem einen Überstromschutz bereit, um sicherzustellen, dass ein einzelnes Modulversagen nicht andere Teile des Systems 1 beschädigt.
Wie in den 9 und 12 gezeigt, enthält die Frontabdeckung jedes Moduls 13 schräge Flächen 191, die sich hinter der Vorderseitenfläche 193 entlang den einander gegenüberliegenden Seiten der Vorderseitenfläche erstrecken. Die schrägen Flächen 191 sind in Beziehung zueinander in Richtung auf die Vorderseitenfläche 193 konvergent, so dass, wenn das Modul 13, mit einer schrägen Fläche eines Moduls zu einer schrägen Fläche des anderen Moduls benachbart, neben anderen Modulen in die Basiseinheit 7 eingesetzt ist, die generell planen Vorderseitenflächen durch einen Abstand D seitlich voneinander beabstandet sind. Der seitliche Abstand zwischen den Vorderseitenflächen der Module verringert die Wahrnehmbarkeit von Fehlausrichtungen zwischen den Vorderseitenflächen 193 benachbarter Module. Infolgedessen werden höhere Bauteiltoleranzen zugelassen, ohne dass das Erscheinungsbild des Systems 1 dadurch beeinträchtigt wird.
Wie bereits erklärt, verbinden sich, wenn die Module in der Basiseinheit 7 installiert werden, die Modulanschluss 171 mit den Anschlüssen 127 der Rückwandplatine 101. Wenn die Stecker und die Buchsen verbunden werden, werden die adäquaten Schaltungen innerhalb der Module 13 an den Leistungsbus und an den Datenübertragungsbus in der Rückwandplatine 101 angeschlossen. Unabhängig von der Position des Moduls 13 innerhalb der Basiseinheit 7 werden dieselben Modulschaltungen an dieselben Schaltungen des Leistungsbusses und des Datenübertragungsbusses angeschlossen. Infolgedessen sind die Module 13 untereinander austauschbar und können in jeder Sequenz innerhalb der Basiseinheit 7 angeordnet werden. Weil jedes Modul 13 separat gesteuert wird, können des Weiteren lediglich jene Module, die für einen bestimmten chirurgischen Eingriff gebraucht werden, in der Basiseinheit 7 installiert werden. Deshalb ist der zuvor beschriebene Baugruppenrahmen so ausgelegt, dass er die Module 13 an einer Vielzahl von verschiedenen Positionen entlang dem Leistungsbus und dem Datenübertragungs bus aufnehmen kann, so dass diese selektiv in einer Vielzahl von verschiedenen Sequenzen in dem Baugruppenrahmen eingerichtet werden können.
Das Leistungs-Modul 103 hat jedoch eine zugeordnete Position innerhalb der Basiseinheit 7, so dass es zweckdienlich durch die rechteckige Öffnung 133 in der Hinterwand 121 der Einheit an eine externe Stromquelle angeschlossen werden kann. Weil das Leistungs-Modul 3,0 Zoll breit ist, ist der Abstand zwischen den zwei Anschlüssen ganz links 3,0 Zoll, wie in der 5 gezeigt. Der Abstand zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss von links ermöglicht, wie in der 5 gezeigt, das Einführen entweder eines 3,0 oder 4,5 Zoll breiten Moduls neben dem Leistungs-Modul 103. Wenn ein IAV-Modul (zum Beispiel Modul 321 in den 32 und 43–60) verwendet wird, muss es über die drei Schienen 137 ganz rechts installiert werden, wie in der 5 gezeigt. Wie bereits erwähnt, steht von der Rückseite des IAV-Moduls 321 eine pneumatische Schnellkupplung hervor. Das IAV-Modul 321 kann nur in der Position ganz rechts installiert werden, weil sich die Kupplung durch die ringförmige Öffnung 135 in der Rückwand 121 der Basiseinheit 7 erstreckt. Wenn kein IAV-Modul verwendet wird, kann in der Position ganz rechts jedes andere Modul (außer einem Leistungs-Modul) installiert werden. Bis auf die oben dargestellten Ausnahmen sind die Module 13 untereinander austauschbar und können in jeder erwünschten Reihenfolge installiert werden. Infolgedessen ist die Basiseinheit 7 so konfiguriert, dass die Module 13 in einer Vielzahl von verschiedenen Positionen innerhalb des Baugruppenrahmens aufgenommen werden können und auf diese Art und Weise selektiv in einer Vielzahl von verschiedenen Sequenzen in dem Baugruppenrahmen angeordnet werden können. Alle Module 13 können wegen ihrer baukastenartigen Konstruktion und des lösbaren Eingriffs mit der Rückwandplatine 101 von der Vorderseite ohne die Hilfe eines Werkzeugs schnell in der Basiseinheit 7 installiert oder aus dieser entfernt werden. Diese Einrichtung zum schnellen Installieren und Herausnehmen erleichtert die Wartung und das Ersetzen der Module. Wenn beispielsweise ein bestimmtes Modul 13 reparaturbedürftig ist, kann es leicht herausgenommen und an eine Reparatureinrichtung gesendet werden. Während der Reparatur kann an seiner Stelle ein anderes Modul verwendet werden oder das System 1 kann ohne das betreffende Modul 13 betrieben werden.
Zusätzlich erstreckt sich, wie in der 8 gezeigt, eine Säule 195 von der hinteren Fläche der Frontabdeckung 113 der Basiseinheit 7. Die Säule 195 ist so auf der Frontabde ckung positioniert, dass sie in eine Öffnung 197 (9) in dem Leistungs-Modul 103 eingreift, wenn die Abdeckung auf der Basiseinheit mit den Modulen 13 installiert ist. Ein Sperrschalter (zum Beispiel Sperrschalter 783 in der 39), der hinter der Öffnung 197 in dem Leistungs-Modul 103 angeordnet ist, unterbricht beim Abnehmen der Frontabdeckung 113 des Leistungs-Moduls die Leistungsversorgung zu jedem der Module 13. Infolgedessen kann ein Benutzer nicht mit der Rückwand 101 in Berührung kommen, wenn diese unter Spannung steht.
Des Weiteren wird während des Inbetriebsetzens die bestimmte Konfiguration jedes der Module in dem Baugruppenrahmen geprüft (wie im Folgenden unter Bezugnahme auf die 31 erklärt wird) und die Module können nicht gewechselt werden, ohne dass die Frontabdeckung 113 abgenommen wird. Durch das Unterbrechen des Stroms, wenn die Frontabdeckung 113 abgenommen wird, kann die Konfiguration der Module 13 nicht geändert werden, ohne dass dies erkannt wird.
Bezug nehmend auf die 2, kann das System des Weiteren einen Erweiterungsanschluss 203 (siehe 16) zum Verbinden der Basiseinheit 7 mit einer optionalen Erweiterungsbasiseinheit 207 umfassen. Dadurch kann das Netzwerk erweitert werden. Physikalisch und funktionsgemäß ist die Erweiterungsbasiseinheit 207 im Wesentlichen mit der Basiseinheit 7 identisch. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Benutzer das Netzwerk erweitern und infolgedessen die Betriebsfähigkeiten des Systems 1 erweitern. Dies erfolgt durch das Verbinden des 9-Pin-Anschlusses 157 auf der Rückwand 121 der Basiseinheit 7 mit einem gleichartigen Anschluss auf der Erweiterungsbasiseinheit 207 mit dem Erweiterungsanschluss 203. Die Erweiterungsbasiseinheit 207 enthält ihr eigenes Leistungs-Modul 211. Infolgedessen verbindet der Erweiterungsanschluss 203 die Datenübertragungsbusse der Einheiten, jedoch nicht die Leistungsbusse. Jedoch ist vorgesehen, ohne von dem Schutzanspruch der Erfindung abzuweichen, dass ein einziges Leistungs-Modul beide Einheiten versorgt. Wenn ein einziges Leistungs-Modul verwendet wird, wird die Leistung, durch das Verbinden des Leistungsbusses auf der Rückseite 101 der Basiseinheit 7 mit dem Leistungsbus auf der Rückseite 209 der Erweiterungsbasiseinheit 207, über den Erweiterungsanschluss 203 an die Erweiterungsbasiseinheit 207 bereitgestellt.
Im Folgenden auf die 15 Bezug nehmend, umfasst der Datenübertragungsbus vorzugsweise ein verdrilltes Kabel 215 mit einem ersten Draht 217 und einem zweiten Draht 219. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Computernetzwerk, das jede der Komponenten des Systems 1 verknüpft, des Typs, der von der Echelon Corporation unter dem Handelsnamen LONTALK^® vertrieben wird, und verwendet ein RS485-Übertragungsprotokoll. Das RS485-Übertragungsprotokoll stellt über ein Paar abgestimmter verdrillter Übertragungsleitungen eine Plattform für die Mehrpunkt-Verbindung bereit. Jedes Modul 13 enthält einen RS485-Transceiver 223 zum Empfangen von Daten von dem Datenübertragungsbus und zum Senden von Daten zu dem Datenübertragungsbus und einen Prozessor 225, der an den Transceiver 223 gekoppelt ist. Motorola fertigt einen geeigneten Prozessor 225 (NEURON^® Chip-Modellnr. MC143150 und National Semiconductor fertigt einen geeigneten Transceiver (Chip-Modellnr. 75156).
Der Datenübertragungsbus, die Transceiver 223 und der Prozessor 225 bilden zusammen ein Übertragungsnetzwerk, durch das die Module 13, die Computereinheit 3, die Steuerschaltung 105 der Fußsteuerungsanordnung 15 und die Steuerschaltung 107 des Infusionsstangenaufbaus 17 miteinander kommunizieren. Durch die Verwendung des Netzwerkes stellt das System 1 Peer-to-Peer-Verbindung zwischen diesen Komponenten bereit.
In einem solchen Netzwerk wird der Prozessor 225 in dieser Beschreibung auch als „Neuron" oder „Neuron-Prozessor" bezeichnet (NEURON^® ist ein registriertes Warenzeichen der Echelon Corporation). Jeder Neuron-Prozessor 225 umfasst vorzugsweise drei 8-Bit-Bordprozessoren. Zwei dieser drei Bordprozessoren implementieren ein Nebenübertragungssystem, das auf dem Netzwerk das Senden von Informationen von Knoten zu Knoten ermöglicht. Der dritte Bordprozessor führt ein eingebettetes Anwendungsprogramm aus. Infolgedessen steuern die Neuron-Prozessoren, zusätzlich zu ihrer Funktion als Übertragungsprozessoren, die daran angeschlossenen mikrochirurgischen Instrumente 19. Vorzugsweise empfangen die Neuron-Prozessoren 225 der Module 13 die übertragenen Daten über den Datenübertragungsbus und erzeugen in Reaktion auf die Daten die Steuersignale zum Steuern der mikrochirurgischen Instrumente 19.
Wie gezeigt, schalten sich die Transceiver 223 in den ersten und den zweiten Draht 217 und 219 des verdrillten Kabelpaares 215. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das verdrillte Kabelpaar 215 auf der Rückwandplatine 101 angeordnet (d. h. als Trassen auf der Rückwandplatine 101). Infolgedessen schalten sich die Anschlüsse 171 an dem hinteren Ende der Module 13, wenn sie in die Rückwandplatine 101 eingreifen, in das verdrillte Kabelpaar 215. Wie zuvor unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben, enthält die Rückwandplatine 101 ein Paar zusätzlicher Datenkabelanschluss 157 zum Verbinden der Datenkabel mit der Rückwandplatine 101. Die Datenkabel umfassen ein verdrilltes Kabelpaar und erweitern den Datenübertragungsbus von der Rückwandplatine 101 zu der Computereinheit 3 und zu den Peripheriegeräten. Beispielsweise verläuft ein Kabel von dem Datenkabelanschluss 157 zu der Computereinheit 3 und ein anderes Kabel verläuft von dem anderen Datenkabelanschluss 157 entweder direkt zu der Fußsteuerungsanordnung 15 oder über den Instrumentenwagen 21 zu der Infusionsstangenaufbaus 17 und der Fußsteuerungsanordnung 17.
Gemäß dem RS485-Protokoll muss das verdrillte Kabelpaar 215 durch einen Widerstand, wie zum Beispiel einen 120-Ω-Widerstand, abgeschlossen sein. Die Notwendigkeit eines Abschlusses macht es jedoch schwierig, das Netzwerk zu erweitern. Zweckmäßigerweise stellt die vorliegende Erfindung, um ein leichtes Erweitern des Netzwerkes zu ermöglichen, eine Abschlussschaltung 229, wie in der 16 gezeigt, die an einem Ende des verdrillten Kabelpaares 215 für den selektiven Abschluss des Netzwerks durch einen 120-Ω-Widerstand angeordnet ist, bereit.
Die 16 stellt die Abschlussschaltung 229 für den selektiven Abschluss des Datenübertragungsbusses dar. Wie gezeigt, wird der Datenübertragungsbus (d. h. ein verdrilltes Kabelpaar 215) durch eine RS485-HI-Leitung und eine RS485-LO-Leitung vertreten. Vorzugsweise ist die Abschlussschaltung 229 ein Teil des Erweiterungsanschlusses 203 und ist zwischen den Enden des ersten Drahtes 217 und des zweiten Drahtes 219 des ersten verdrillten Kabelpaares 215 in Reihe geschaltet. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Abschlussschaltung einen normalerweise geschlossenen Schalter 231, der für den Abschluss des Datenübertragungsbusses mit dem 120-Ohm-Widerstand in Reihe geschaltet ist. Um das Netzwerk zu erweitern, verbindet der Benutzer ein Erweiterungskabel 233 mit einem zweiten verdrillten Kabelpaar 235, das mit der Erweiterungs basiseinheit 207 verbunden ist, mit einem Anschluss 203. Wie das erste verdrillte Kabelpaar 215 hat das zweite verdrillte Kabelpaar 235 einen ersten Draht 237 und einen zweiten Draht 239, die zum Verbinden mit der Abschlussschaltung 229 bereitgestellt sind. Gemäß der Erfindung ist das zweite verdrillte Kabelpaar an der Rückseite 209 angeordnet und bildet den Datenübertragungsbus für die Erweiterungseinheit 207. Die Abschlussschaltung 299 enthält außerdem eine Spule 243, die an eine positive Spannungsversorgung angeschlossen ist. Wenn der Benutzer das mit der Erweiterungsbasiseinheit 207 verbundene Erweiterungskabel 233 mit dem Erweiterungsanschluss 203 verbindet, wird die Spule 243 mit Erde kurzgeschlossen. Im Ergebnis aktiviert die positive Spannung die Spule 243, die ihrerseits den normalerweise geschlossenen Schalter 231 öffnet.
Infolgedessen öffnet der Schalter 231, um den Abschluss zu entfernen, wenn die Enden des ersten und des zweiten Drahtes 217 und 219 des ersten verdrillten Kabelpaares 215 an die Enden des ersten und des zweiten Drahtes 237 und 239 des zweiten verdrillten Kabelpaares angeschlossen werden. Der Abschluss findet sich dann auf dem anderen Ende der Erweiterungsbasiseinheit 207. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält entweder das Erweiterungskabel 243 oder die Rückwandplatine 209 der Erweiterungsbasiseinheit 207 ebenso eine Abschlussschaltung 229.
Die 16 zeigt außerdem die mit RESET-HI und RESET-LO gekennzeichneten Leitungen. Vorzugsweise überträgt die Computereinheit 3 über den Datenübertragungsbus an die in der Basiseinheit installierten Module 13 über die Rückwandplatine 101 ein Reset-Signal und zu den in der Erweiterungsbasiseinheit 207 installierten Modulen über die Rückwandplatine 209.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält die Erweiterungsbasiseinheit 207 ihr eigenes Leistungs-Modul 211. Auf diese Art und Weise wird zwischen der Basiseinheit 7 und der Erweiterungsbasiseinheit 7 keine Leistung verteilt. Alternativ kann der Leistungsbus zum Verteilen von Leistung von dem Leistungs-Modul 103 zu jedem Modul des Systems 1, das entweder in der Basiseinheit 7 oder in der Erweiterungsbasiseinheit 207 angeordnet ist, ebenso in den Rückwandplatinen 101 und 209 positioniert sein.
Im Folgenden Bezug nehmend auf das Blockdiagramm der 17 und 18, umfasst die Computereinheit 3 eine eingebettete CPU 245, wenigstens ein Festplattenlaufwerk 247 und eine interne Festplatte 249. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die CPU 245 der Computereinheit 3 eine IBM-kompatible mikroprozessorbasierte Baugruppe, die beispielsweise einen Intel 486^®- oder Pentium^®-Prozessor enthält und eine AT-Hauptplatine nach Industriestandard hat. In einem alternativen Ausführungsbeispiel enthält die Computereinheit 3 zusätzlich zu einem Diskettenlaufwerk 247 ein CD-ROM-Laufwerk 251. Die Computereinheit 3 enthält außerdem eine Flachbildschirmanzeige 5, einen Touchscreen-Bildschirm 255 zur Verwendung mit der flachen Steuerpultanzeige 5 und verschiedenes Multimedia-Hardware-Zubehör, wie zum Beispiel eine Videobaugruppe oder einen Anzeigetreiber 259, eine Tonbaugruppe 261 und Lautsprecher 263.
Zweckmäßigerweise ist jede der Erweiterungsbaugruppen der Computereinheit 3 mit den Standard-PC-Architekturen kompatibel.
Die Computereinheit 3 bildet eine Benutzerschnittstelle, durch die ein Benutzer (wie zum Beispiel ein Chirurg oder ein medizinisch-technischer Assistent) Informationen, die die verschiedenen Betätigungsparameter der mikrochirurgischen Instrumente 19 und der Peripheriegeräte, die die verschiedenen Funktionen, die erforderlich sind, um den chirurgischen Eingriff durchzuführen, bereitstellen, empfangen kann. Außerdem kann der Benutzer über eine durch die Computereinheit 3 bereitgestellte grafische Benutzerschnittstelle Informationen für das System 1 bereitstellen. Zweckmäßigerweise speichert die Festplatte 249 der Computereinheit 3 programmierbare Betätigungsparameter für jedes der mikrochirurgischen Instrumente 19 und für die Peripheriegeräte. Durch das Bereitstellen von Informationen über die Benutzerschnittstelle an die CPU 245, ist der Benutzer zum Neuprogrammieren oder zum Auswählen aus den in der Festplatte 249 gespeicherten Betätigungsparametern in der Lage. Die Computereinheit 3 überträgt anschließend die Betätigungsparameter über die Rückwandplatine 101 und externe Datenkabel und ihr Netzwerk sowohl an die Module 13 als auch an die Fußsteuerungsanordnung 15 und den Infusionsstangenaufbau 17. Auf diese Art und Weise ist der Benutzer in der Lage, die Leistung der Instrumente 19 während des chirurgischen Eingriffs zu optimieren.
In einem Ausführungsbeispiel speichert der Benutzer Daten, die eine Vielzahl von Betätigungsparametern in einem herausnehmbaren Speicher, wie zum Beispiel einer Diskette, zur Verwendung mit dem Plattenlaufwerk 247 der Computereinheit 3, enthalten. In diesem Ausführungsbeispiel definiert die CPU der Computereinheit 3, basierend auf den in dem herausnehmbaren Speicher gespeicherten Daten, eine Reihe von Betätigungsparametern für die mikrochirurgischen Instrumente 19 und die Peripheriegeräte. Beispielsweise umfasst die Gruppe der Betätigungsparameter, die durch die CPU 245 definiert ist, eine individualisierte Gruppe von Betätigungsparametern, die durch den Chirurgen ausgewählt wurden. Gleichermaßen speichert die Festplatte 249 der Computereinheit 3 Standard-Betätigungsparameter, die so eingerichtet sein können, dass sie sich der individualisierten Gruppe der durch den Benutzer bereitgestellten Parameter annähern.
Als ein Beispiel definieren die Betätigungsparameter bei der Verwendung zum Steuern der verschiedenen Instrumente 19 Folgendes oder eines davon: eine linear variable Scheren-Schneidgeschwindigkeit, eine festeingestellte Scheren-Schneidgeschwindigkeit, eine Einzelbetätigung der Scherenschneide, eine Proportionalbetätigung der Schließstufe der Schere, einen Luft-/Fluiddruck, eine Luft-/Fluid-Strömungsgeschwindigkeit, eine bipolare Leistungsstufe, eine festeingestellte bipolare Leistungsstufe, eine Beleuchtungs-Helligkeitsstufe, einen Aspirations-Vakuum-Druckstufe, eine Aspirations-Strömungsgeschwindigkeit, eine linear variable Vitrektomie-Schneidgeschwindigkeit, eine festeingestellte Vitrektomie-Schneidgeschwindigkeit, eine Einzelbetätigungs-Vitrektomie-Cut, eine Phakoemulsifikations-Leistungsstufe, eine Phakofragmentations-Leistungsstufe, eine Phakoemulsifikations-Impulsrate und eine Phakofragmentations-Impulsrate.
Die Steuerschaltungen 105 und 107 der Peripheriegeräte bilden ebenso Knoten auf dem Computernetzwerk und wirken als eine Funktion wenigstens eines Betätigungsparameters. In dem Beispiel oben definieren die Betätigungsparameter ebenso für die Peripheriegeräte Folgendes oder eines davon: eine Vielzahl von Fußsteuerungs-Verstellarretierungen und die Infusionsstangenhöhe.
Im Folgenden auf die 17 und 18 Bezug nehmend, enthält die Computereinheit 3 außerdem einen Infrarot-Empfänger (IR-Empfänger) 267 zum Empfangen der IR- Signale von einer von Hand gehaltenen Fernsteuerung 39. Die IR-Signale sind vorzugsweise Befehle zum Steuern des Betriebs des Systems 1. Beispielsweise ist die Fernsteuerung 39 ein drahtloser IR-Sender, der in Größe und Erscheinung einer Standardfernbedienung für ein Fernsehgerät oder einen Videokassettenrecorder gleicht. Die Einheit stellt einen Betrieb in Visierrichtung bereit und verwendet vorzugsweise ein Sender-/Empfänger-Codierungssystem, um das Risiko von Interferenzen durch andere IR-Sender und/oder Empfänger zu minimieren. Funktionell enthält die Tastatur der Fernsteuerung 39 vorzugsweise Steuertasten zum Ändern der Stufen der Aspirationsleistung, der bipolaren Koagulationsleistung und der Ultraschallleistung (für die Phakoemulsifikation und die Phakofragmentation) wie auch zum Ändern der Infusionsstangenhöhe, zum Ein- und Ausschalten des Beleuchtungsinstrumentes und zum Variieren der Helligkeitsstufe des durch das Lichtinstrument bereitgestellten Lichts. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Fernsteuerung 39 außerdem Steuertasten zum Fortschreiten zum nächsten Modus und zum Zurückkehren zu dem vorhergehenden Modus in einer vordefinierten Sequenz des Betätigungsmodus.
Zusätzlich enthält die Computereinheit 3 eine Netzwerkbaugruppe 271, die speziell für die Verwendung in einem mikrochirurgischen System 1 ausgelegt ist.
Die anwendungsspezifische Netzwerkbaugruppe 271 enthält den Transceiver 223 und einen Neuron-Prozessor 225 zum Verbinden der Computereinheit 3 mit dem Netzwerk. Vorzugsweise wird die Netzwerkbaugruppe 271 verwendet, um die CPU 245 sowohl mit dem Touchscreen-Bildschirm 255 und dem IR-Empfänger 267 als auch mit den chirurgischen Modulen 13, mit der Fußsteuerungsanordnung 15 und mit dem Infusionsstangenaufbau 17 durch eine Schnittstelle zu verbinden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel arbeitet die CPU 245 der Computereinheit 3 mit jedem der Neuron-Prozessoren 225 der einzelnen Steuerschaltungen der Module 13, der Fußsteuerungsanordnung 15 und/oder dem Infusionsstangenaufbau 17 zusammen, um die Software in einer Zwei-Ebenen-Software-Hierarchie auszuführen. Die erste Ebene der Software-Hierarchie ist die Benutzerschnittstelle, die eine Schnittstelle zwischen dem Benutzer (d. h. dem Operationsteam) und dem mikrochirurgischen System 1 der Erfindung bereitstellt. Der hierin verwendete Ausdruck „Benutzerschnittstelle" bezieht sich generell auf die Computereinheit 3 und speziell auf die Routinen, die durch die Computereinheit 3 ausgeführt werden, um eine Reihe von Funktionsbildschirmanzeigen, die den Benutzer in die Lage versetzen, mit dem System 1 über eine Schnittstelle verbunden zu sein, bereitzustellen.
Die Benutzerschnittstelle zeigt sowohl Betätigungsparameter und deren Einstellung als auch andere Einstellungen auf einer flachen Steuerpultanzeige 5 an. Die Benutzerschnittstelle empfängt ebenso Eingaben von dem Touchscreen-Bildschirm 255, der Fußsteuerungsanordnung 15 oder der Fernsteuerung 39, um den Betrieb des Systems 1 auf den aktuellen chirurgischen Eingriff zuzuschneiden. Vorzugsweise ist die Benutzerschnittstelle eine auf Microsoft^® Window basierende Umgebung, die eine hohe grafische Auflösung und eine benutzerfreundliche Bedienung, die Piktogramme, Symbole und dergleichen erzeugt, bereitstellt. Im Ergebnis vereinfacht die Benutzerschnittstelle die Anwendung des Systems 1 und ist zur Verwendung mit dem Touchscreen-Bildschirm 255 besonders gut geeignet.
Die zweite Ebene der Systemsoftware ist eine eingebettete Steuerumgebung, die von den Modulen 13, der Steuerschaltung 105 und der Steuerschaltung 107 verwendet wird. Wie bereits beschrieben, bildet jede Komponente des Systems 1 einen Teil eines Computernetzwerkes, so dass die Benutzerschnittstelle mit der eingebetteten Software über eine vorgegebene Kommunikationsarchitektur, wie zum Beispiel der Kommunikationsarchitektur von Echelon LONTALK^®, kommuniziert.
Die Verwendung des eingebetteten Softwareprogramms durch die Module 13 und durch Peripheriegeräte bewirkt die verteilte Steuerung des Systems 1. Mit anderen Worten arbeitet jedes der Module 13 und jedes der Peripheriegeräte unabhängig von den anderen Modulen 13 und den anderen Peripheriegeräten, während es noch immer durch das Netzwerk verknüpft ist. Infolgedessen wird das Versagen einer der Komponenten die Funktionssicherheit der anderen Komponenten des Systems 1 nicht beeinflussen. Zusätzlich zu der eingebetteten Steuersoftware beinhaltet jedes Modul und jedes Peripheriegerät Built-in-Tests, so dass ein bestimmtes Versagen identifiziert und der Computereinheit 3 gemeldet werden kann und infolgedessen dem Benutzer gemeldet wird. Der Betriebszustand jedes der Module 13 und der der Peripheriegeräte wird während des Betriebs durch die Verwendung einer Watchdog-Timer-Software kontinuierlich geprüft (siehe beispielsweise den Watchdog-Timer in der 32).
Gemäß der Erfindung ist die Computereinheit 3 zur Verwendung in einem Baukastensystem, wie System 1, besonders gut geeignet. Die Festplatte speichert die verschiedenen Programme zum Betreiben des Systems 1, einschließlich der Programme, die normalerweise in den Modulen 13 resident sind. In dem Fall, in dem ein in einem der Module 13 residentes Programm beschädigt ist oder Aktualisierung braucht, kann der Benutzer das adäquate residente Programm von der Festplatte 249 über das Netzwerk auf das Modul 13 herunterladen, wodurch das Neuprogrammieren erleichtert wird. Das Diskettenlaufwerk 247 ermöglicht dem Benutzer außerdem, Softwareaktualisierungen oder die anwendungsspezifische Software zur Verwendung mit den neuen Modulen, basierend auf diesem Produkt, zu installieren. Auf diese Art und Weise folgt die Software des Systems 1 dem Baukastensystem der Hardware.
Zusätzlich kann der Nutzer durch das Verwenden der Diskette das Laden und Transportieren der Einstellungen des Systems 1 zu einem anderen gleichartigen mikrochirurgischen System an einem anderen Ort sparen.
Die Computereinheit 3 verwendet die Tonbaugruppe 261 und die Lautsprecher 263, um Audiosignale oder Warnmeldungen, Alarme oder andere hörbare Hinweise zu erzeugen. Zusätzlich arbeiten die Tonbaugruppe 261 und die Lautsprecher 263 mit der Videobaugruppe 259 und dem CD-ROM-Laufwerk 251 zusammen, um audiovisuelle oder Multimediadarstellungen, wie zum Beispiel Animationen von Online-Diensten, Anleitungen, Funktionsdemonstrationen und dergleichen, in einer Anzahl verschiedenen Sprachen bereitzustellen.
Die flache Steuerpultanzeige 5 und der Touchscreen-Bildschirm 255 sind die primären Einrichtungen, um das System 1 durch eine Schnittstelle mit dem Benutzer zu verbinden. In einem Ausführungsbeispiel ist die flache Steuerpultanzeige eine Aktiv-Matrix-Flüssigkristallanzeige (10,4'' diagonal, VGA-Auflösung, Aktiv-Matrix-LCD, 256 Farben), überlagert von einem Touchscreen-Bildschirm 255. Vorzugsweise ist der Touchscreen-Bildschirm 255 ein analog resistiver Touchscreen-Bildschirm, der chemisch resistent gegen gewöhnliche Sterilisationslösungen und in einer wasserdichten Blende untergebracht ist.
Vorzugsweise enthält die Computereinheit 3 außerdem eine separate Leistungsversorgung 275. Alternativ stellt das Leistungs-Modul 103 der Basiseinheit 7 die Leistung für die Computereinheit 3 bereit.
Die 19 stellt die anwendungsspezifische Netzwerkbaugruppe 271 der Computereinheit 3 dar. Wie dargestellt, enthält die Netzwerkbaugruppe 271 sowohl eine RS485-Anschlussschaltung 277 als auch eine Netzwerkverwaltungs-/Netzwerkkontrollerschaltung 279 und eine Abschlussschaltung 281. Zweckmäßigerweise stellen die Schaltungen 277, 279 und 281 eine Netzwerkschnittstelle für die Computereinheit 3 zum Kommunizieren über den Datenübertragungsbus bereit. Die Netzwerkbaugruppe 271 enthält des Weiteren einen ISA-Bus-Anschluss 283, einen ISA-Bus-Transceiver 285 und eine ISA-Bus-Schnittstellenschaltung 287, wie zum Beispiel eine elektronisch programmierbare logische Einheit (EPLD). Die Schaltungen 283, 285 und 287 stellen eine Schnittstelle zwischen der Netzwerkbaugruppe 271 und der CPU 245 bereit.
Zusätzlich stellt die Netzwerkbaugruppe 271 Schaltverbindungen für den Touchscreen-Bildschirm 255, die flache Steuerpultanzeige 5 und die IR-Fernsteuerung bereit. In diesem Fall enthält die Netzwerkbaugruppe 271 einen Touchscreen-Kontroller/-Codierer, der über einen seriellen Anschluss 291 an die CPU 245 angeschlossen ist und über einen Flexschaltung-Anschluss an die flache Steuerpultanzeige 5 angeschlossen ist. Der Flexschaltung-Anschluss 293 schließt ebenso eine Backlight-Beleuchtungsstärke-Steuerung 295 an die flache Steuerpultanzeige 5 an und schließt den IR-Empfänger 267 an eine IR-Ferngeberschaltung 297 an. Die Netzwerkbaugruppe 271 enthält außerdem einen Beleuchtungsstärke-Steueranschluss 299, der mit einem Geber-Drehknopf (nicht gezeigt) auf der Computereinheit 3, mit dem der Benutzer die Helligkeit der flachen Steuerpultanzeige 5 steuert, zu verwenden ist. In diesem Fall stellt ebenso die Fernsteuerung 39 eine Einrichtung zum Ändern der Anzeigehelligkeit bereit, so dass der an dem Beleuchtungsstärke-Steueranschluss empfangene Eingang durch den IR-Ferngeber 297 zu der Bus-Schnittstellenschaltung 287 weitergeleitet wird. Die Bus-Schnittstellenschaltung 287 stellt die erforderlichen Steuersignale wiederum an die Beleuchtungsstärke-Steuerung 295 zum Ändern der Helligkeit der flachen Steuerpultanzeige 5 bereit.
Wie in der 19 gezeigt, enthält die Netzwerkbaugruppe 271 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung des Weiteren einen Watchdog-Timer und eine Reset-Schaltung 301.
Im Folgenden auf die 20 Bezug nehmend, ist die Abschlussschaltung 281 in einer schematischen Diagrammform gezeigt. Zusätzlich zu der zu dem Erweiterungsanschluss 203 der Basiseinheit 7 gehörigen Abschlussschaltung 229 stellt die Netzwerkbaugruppe 271 eine Abschlussschaltung 281 für den selektiven Abschluss des Computereinheitteils des Datenübertragungsbusses bereit. In diesem Fall umfasst die Abschlussschaltung 281 einen normalerweise geschlossenen Schalter 303, der in Reihe mit einem Widerstand von ungefähr 120 Ohm geschaltet ist. Um das Netzwerk auf dieser Seite zu erweitern (gegenüberliegend dem Ende des Erweiterungsanschlusses 203), schließt der Benutzer ein Erweiterungskabel (nicht gezeigt) von einem Peripheriegerät entweder an eine erste Brücke 305 oder an eine zweite Brücke 307 an. Die Brücken 305 und 307 stellen vorzugsweise Einrichtungen zum Anschließen weiterer Peripheriegeräte an das Netzwerk des Systems 1 bereit. Beispielsweise kann der Benutzer die Fußsteuerungsanordnung 15 oder andere Peripheriegeräte anstelle über den Anschluss 157 über einen den beiden Brücken 305 und 307 zugehörigen Anschluss an das Netzwerk anschließen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung schließen die Erweiterungskabel der Peripheriegeräte, die an das Netzwerk anzuschließen sind, ein Paar von Abschlussschalter-Pins 305 und 307 kurz. In diesem Fall verursacht ein an die Brücke 305 angeschlossenes Erweiterungskabel einen Kurzschluss zwischen dem TERM SWITCH 1A und dem TERM SWITCH 1B. Gleichermaßen verursacht ein an die Brücke 307 angeschlossenes Peripheriegerät-Erweiterungskabel einen Kurzschluss zwischen TERM SWITCH 2A und TERM SWITCH 2B. Wie in der 20 gezeigt, enthält die Abschlussschaltung 281 ebenso eine Spule 309, die an eine positive Spannungsversorgung angeschlossen ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Spule 309 mit Erde kurzgeschlossen und infolgedessen mit Spannung versorgt, wenn sowohl TERM SWITCHes 1A und 1B als auch TERM SWITCHes 2A und 2B kurzgeschlossen sind. Im Ergebnis dessen, dass die Spule 309 mit Spannung versorgt wird, öffnet der normalerweise geschlossene Schalter 303, um den Abschluss zu entfernen. Der Abschluss ist findet sich dann an dem peripheren Ende des Datenübertragungsbusses.
Die 21 stellt den Datenfluss in dem System 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Vorzugsweise steuert jedes in der Basiseinheit 7 installierte Modul 13 ein mikrochirurgisches Instrument 19 oder mehrere mikrochirurgische Instrumente 19, um verschiedene chirurgische Funktionen bereitzustellen. Beispielsweise stellen die Instrumente 19 den intraokularen Druck (IPO), das Scherenschneiden, die Forceps-Steuerung, den Ultraschall (zum Beispiel für Phakoemulsifikation oder Phakofragmentation), die Irrigation, die Aspiration, das Vitrektomie-Schneiden, die Bipolarkoagulation und/oder die Beleuchtung bereit. In einer beispielhaften Installation des Systems 1 umfassen die Module 13 ein Venturi-IAV-Modul 321, ein Scroll-IAV-Modul 323, die beide die Irrigations-, Aspirations- und Vitrektomiefunktionen des Systems 1 steuern. Das Venturi-IAV-Modul 321 ist für die Verwendung mit einer Venturi-Pumpe, wohingegen das Scroll-IAV-Modul 323 für die Verwendung mit einer Rollenpumpe ist. Die Module 13 umfassen ebenso ein Phako-Modul 325, das die Phakoemulsifikations- und Phakofragmentationsfunktion steuert, und ein Scheren-Modul 327, das die Schneidfunktion einer Schere steuert. Zusätzlich steuert das Scheren-Modul 327 auch die Forcepsfunktion und enthält eine Luft-/Fluid-Austausch-Steuerschaltung zum Steuern einer IOP-Funktion. Wie in der 21 gezeigt, umfassen die Module 13 des Weiteren ein Koagulations-Modul 329 zum Steuern einer bipolaren Koagulationsfunktion und ein Beleuchtungs-Modul 331 zum Steuern einer Beleuchtungsfunktion.
Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ebenso die Fußsteuerungsschaltung 105 und die Steuerschaltung 107 der Infusionsstange, die als Peripheriegeräte an das Netzwerk des Systems 1 angeschlossen sind.
Zweckmäßigerweise bilden jeweils sowohl das Venturi-IAV-Modul 321, das Scroll-IAV-Modul 323, das Phako-Modul 325, das Scheren-Modul 327, das Koagulations-Modul 329 und das Beleuchtungs-Modul 331 als auch die Fußsteuerungsschaltung 105 und der Infusionsstangenaufbau 17 Knoten auf dem Netzwerk.
Wie zuvor beschrieben, programmiert der Benutzer entweder die Betätigungsparameter, wählt sie aus einer Gruppe von Standard-Betätigungsparametern aus oder gibt sie direkt über die Benutzerschnittstelle ein, um die Operationsqualität zu optimieren. Wie in dem beispielhaft eingerichteten System in der 21 gezeigt, überträgt die Computerein heit 3 die Betätigungsparameter über die Leitung 335 der Reihe nach an die Module 13. Jedes aktive Modul 13 stellt dann als eine Funktion wenigstens einer der durch den Benutzer eingegebenen oder der Standard-Betätigungsparameter Steuersignale zum Steuern der daran angeschlossenen mikrochirurgisches Instrumente 19 bzw. des daran angeschlossenen mikrochirurgischen Instrumentes 19 bereit. Zusätzlich stellt die Computereinheit 3 eine Ein-/Aus-Kontrolle einer Anzahl von Instrumenten 19 und des Infusionsstangenaufbaus 17 über eine Leitung 337 bereit und empfängt über die Leitung 339 Rückmeldungen über deren Betriebszustand. Die Steuerschaltung 105 der Fußsteuerungsschaltung 15 stellt über die Leitung 341 sowohl die lineare Steuerung (zum Beispiel durch ihr Fußpedal) als auch über die Leitung 343 die diskrete Steuerung (zum Beispiel durch ihren Drucktaster) der verschiedenen Module 13 bereit. Es versteht sich, dass der Datenübertragungsbus der Erfindung die kommunizierten Daten durch die Leitungen 335, 337, 339, 341 und 343 überträgt. Vorzugsweise ist der Datenübertragungsbus ein bidirektionaler Serienbus, der alle Signalarten überträgt. Infolgedessen stellen die Leitungen 335, 337, 339, 341 und 343 den Datenfluss in dem System 1, jedoch nicht den Datenübertragungsbus, dar.
Zusätzlich stellt das Netzwerk des Systems 1 Peer-to-Peer-Übertragung zwischen seinen Knoten bereit. Beispielsweise kann es erwünscht sein, die Benutzerschnittstelle zu deaktivieren, wenn die Fußsteuerungsschaltung 15 arbeitet. Mit anderen Worten wird der Benutzer daran gehindert, die Betätigungsparameter der Instrumente 19 zu ändern, wenn der Chirurg die Fußsteuerungsanordnung 15 benutzt, um die Instrumente 19 fernzusteuern. In diesem Fall kommuniziert die Fußsteuerungsanordnung 15 über das Netzwerk direkt mit der Benutzerschnittstelle und den anderen Modulen 13, so dass eine Peer-to-Peer-Übertragung bereitgestellt ist. Gleichermaßen kann es aus Sicherheitsgründen erwünscht sein, bestimmte Instrumente 19 daran zu hindern, gleichzeitig zu arbeiten. Beispielsweise wird das Phakoemulsifikationsinstrument durch das Instrument für die Bipolarkoagulation deaktiviert, wenn das Letztere verwendet wird, oder umgekehrt. Im Gegensatz dazu ist die Aspirationsfunktion während der Phakoemulsifikation und der Phakofragmentation erforderlich. Infolgedessen werden Informationen in Bezug auf beide Funktionen über das Netzwerk zwischen dem Phako-Modul 325 und entweder dem Venturi-IAV-Modul 321 oder dem Scroll-IAV-Modul 323 übertragen.
Im Folgenden Bezug nehmend auf den Betrieb der Benutzerschnittstelle, ermöglicht eine Anfangsbildschirmanzeige bei Inbetriebnahme dem Benutzer das Auswählen der verschiedenen chirurgischen Funktionen, die entweder für die anterioren oder die posterioren Segmente des Auges des Patienten verfügbar sind, oder das Auswählen des Dienstprogramms zum Programmieren des Systems 1 zum Durchführen weiterer Setup-Funktionen. Wenn der Benutzer entweder den anterioren Teil oder den posterioren Bereich auswählt, zeigt die Computereinheit 3 vorzugsweise ein Chirurgen-Auswahlmenü auf der flachen Steuerpultanzeige 5 an. Erfindungsgemäß speichert die Festplatte 249 eine individualisierte Gruppe von Anfangsbetätigungsparametern für jeden Chirurgen, der auf dem Menü aufgelistet ist. In Reaktion auf die von dem Benutzer getroffene Auswahl richtet die Computereinheit 3 den Operationsbereich mit der adäquaten Gruppe von Anfangsbetätigungsparametern in Abhängigkeit von der Auswahl des Benutzers entweder anterior oder posterior ein. Wenn ein bestimmter Chirurg nicht in dem Menü aufgelistet ist, richtet die Computereinheit 3 den Operationsbereich mit den Standard-Betätigungsparametern entweder anterior oder posterior ein.
Falls erwünscht, kann der Chirurg die Betätigungsparameter, die auf Standardwerte eingestellt sind, ändern.
Des Weiteren zeigt in dem Beispiel die Computereinheit 3 einen Dienstprogrammbildschirm auf der flachen Steuerpultanzeige 5 an, wenn der Benutzer die Dienstprogrammauswahl auf dem Anfangsbildschirm wählt. In diesem Fall richtet die Computereinheit 3 den Betätigungsmodus auf „kein Betätigungsmodus" ein. Das Dienstprogramm ermöglicht dem Benutzer, die verschiedenen Systemeinstellungen zu modifizieren (beispielsweise dem Chirurgen-Auswahlmenü neue Chirurgen hinzuzufügen oder Eintragungen darin zu modifizieren, die vorhergehend gespeicherten Anfangsbetätigungsparameter zu ändern oder neue Anfangsbetätigungsparameter hinzuzufügen und auf die Hilfsinformationen für den Benutzer zuzugreifen).
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung richtet die Benutzerschnittstelle zugewiesene Teile des Touchscreen-Bildschirms 255 für verschiedene Auswahl- und Informationsfenster ein. Beispielsweise werden Primärfenster zum Anzeigen von Aspiration, Phakoemulsifikations- und Phakofragmentations-, Vitrektomie-, Scheren- und linearen Koagulationsfunktionen erzeugt. Anschließend sind für den Benutzer Sekundärfens ter zum Anzeigen der nicht linearen Koagulations-, IOP-, Beleuchtungs-, Infusionsstangen- und Fußsteuerungsanordnungsfunktionen verfügbar.
Vorzugsweise verwendet die Benutzerschnittstelle außerdem eine Gruppe von Auswahl-Tabs (siehe 27), die dem Benutzer ermöglichen, den aktuellen Betriebsmodus des Systems 1 zu wählen, chirurgische Funktionen zu aktivieren oder zu deaktivieren (zum Beispiel die Koagulation), Online-Hilfe anzuzeigen und das System 1 zu verlassen. Falls Bedarf besteht, können die Benutzerauswahl-Tabs außerdem Mehrfachauswahlmöglichkeiten für einen oder mehrere der Auswahlpunkte enthalten und sich ausdehnen, um diese zusätzliche Auswahl anzuzeigen.
Während der Operation kann der Benutzer durch die Verwendung der chirurgischen Funktionsschnittstelle die verschiedenen Betätigungsparameter individualisieren, um den Präferenzen eines bestimmten Chirurgen entgegenzukommen. Im Allgemeinen verwendet die chirurgische Funktionsschnittstelle eine Anzahl von Anzeigen, um die verschiedenen mikrochirurgischen Systemfunktionen darzustellen (zum Beispiel Venturi-Vakuum, Rollen-Vakuum, Vitrektomie, Ultraschall, Koagulation, Scheren-Cut, Beleuchtung usw.), die aktiv sind, anzuzeigen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt die chirurgische Funktionsschnittstelle die aktuellen Betätigungsparameter numerisch oder grafisch an, zeigt die Solleinstellungen des Betriebs an und/oder zeigt den angeschalteten oder den abgeschalteten Zustand der verschiedenen Funktionen an. Die CPU 245 der Computereinheit 3 führt ebenso Routinen zum Erzeugen verschiedener Kontrollpiktogramme zur Verwendung beim Einstellen der verschiedenen Betätigungsparameter und/oder zur Verwendung beim Ein- und Abschalten der Funktionen aus.
Beispielsweise stellt die Schnittstelle beim Ausführen der Venturi-Vakuumfunktion ein Drehfeld oder die Aufwärts-/Abwärtssteuerung zum Inkrementieren oder Dekrementieren des aktuellen Vakuum-Betätigungsparameters bereit. Die Schnittstelle verwendet für die Steuerung einer Anzahl von Funktionen ebenso Schaltflächen. Beispielsweise lässt der Chirurg beim Ausführen der Aspirationsfunktion die Aspirationsleitung etwas ansaugen, bevor er dazu übergeht, zuerst jegliche Luft in der Leitung zu entfernen. Die Priming-Funktion wird auf dem Bildschirm vorzugsweise durch ein Tastenfeld angezeigt. Zusätzlich zu dem Drehfeld und dem Tastenfeld verwendet die Schnittstelle außerdem Progressleisten, in denen die aktuellen Betätigungsparameter in Beziehung zu ihren voreingestellten Mindest- und Höchstwerten gezeigt werden. Wenn beispielsweise die Ultraschallleistungsstufe während der Phakofragmentation bei 20% der Höchstleistungsstufe ist, deckt eine Progressleiste 20% eines Fensters, das an seiner linken Kante mit 0% und an seiner rechten Kante mit 100% gekennzeichnet ist, ab.
Im Folgenden auf die 22 Bezug nehmend, führt die CPU 245 in Reaktion auf die Berührung des Benutzers des Teils des Touchscreen-Bildschirms, der der numerischen Anzeige eines der Betätigungsparameterwerte entspricht, vorzugsweise eine Kalkulatorfunktionsschnittstelle aus. Die Kalkulatorfunktionsschnittstelle veranlasst die flache Steuerpultanzeige 5, vorzugsweise eine numerische Tastatur, die generell mit 347 bezeichnet ist, als einen Teil des Touchscreen-Bildschirms anzuzeigen. Diese wird verwendet, um anstelle des Inkrementierens oder Dekrementierens der ausgewählten Betätigungsparameter durch eine Drehfeldsteuerung die erwünschten Werte der ausgewählten Betätigungsparameter einzugeben. Auf diese Art und Weise kann der Benutzer die numerischen chirurgischen Einstellungen schnell ändern, ohne wiederholt oder kontinuierlich den Aufwärts-Abwärts-Pfeil der Drehfeldsteuerung zu betätigen.
Wie in der 22 zeigt die Schnittstelle den bestimmten Wert, der über die Tastatur 347 eingegeben wurde, in einem Fenster 349 mit einer Legende, die anzeigt, dass der Betätigungsparameter (beispielsweise die Höchstvakuumeinstellung) modifiziert wurde, an. Die Tastatur 347 enthält des Weiteren ein Tastenfeld 351 zum Eingeben der Standardhöchstwerte oder der programmierten Höchstwerte, ein Tastenfeld 353 zum Eingeben der Standardmindestwerte oder der programmierten Mindestwerte und die Tastenfelder 355 und 357 zum jeweiligen Inkrementieren oder Dekrementieren des Wertes. Vorzugsweise ist die Kalkulatorfunktionsschnittstelle beim Durchführen einer aktiven Operation während der Betätigung der Fußsteuerungsanordnung 15 deaktiviert.
Zusätzlich zu der chirurgischen Funktionsschnittstelle stellt die Benutzerschnittstelle Programmierfunktionsschnittstellen bereit, um die mikrochirurgischen Systemfunktionen zur Verwendung bei den Programmierungs-Moduseinstellungen darzustellen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel greift der Benutzer über das zuvor beschriebene Dienstprogrammmenü auf die Programmfunktionsschnittstellen zu. Die Programmierungsschnittstellen zeigen Betätigungseinschaltpunkte und stellen Mittel zum Modifizieren der Betätigungseinschaltpunkte für einen gegebenen Betätigungsmodus, zum Än dern der Funktionen von linear zu festeingestellt oder umgekehrt, zum Umkehren der Funktionen EIN und AUS für einen gegebenen Betätigungsmodus usw. bereit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das System 1 ein modusbasiertes chirurgisches System. Ein Modus ist als eine chirurgische Konfiguration, die die Verwendung eines chirurgischen Instrumentes 19 oder mehrerer chirurgischer Instrumente 19 mit bestimmten Anfangsbetätigungsparametern umfasst, definiert. Jedes der chirurgischen Instrumente 19, das in einem bestimmten Modus aktiv ist, führt eine chirurgische Funktion oder mehrere chirurgische Funktionen aus. Obwohl in gemeinschaftlich erteilten Patenten (beispielsweise in den US-Patenten mit den Nummern 4.933.843, 5.167.603, 5.417.246 und 5.455.766) die Ausdrücke „Modus" und „Funktion" mitunter austauschbar verwendet werden, versteht es sich, dass diese Ausdrücke, wie hierin verwendet, unterschiedlich sind. Beispielsweise ist ein Phakoemulsifikations-Modus dadurch definiert, dass ein Aspirationsinstrument die Vakuumfunktion bereitstellt und ein Phakoemulsifikations-Handpiece die Ultraschall- oder Phakoemulsifikations-Funktion bereitstellt und dass beide Instrumente bestimmte Anfangsbetätigungsparameter aufweisen.
Wie zuvor beschrieben, zeigt die flache Steuerpultanzeige 5 der Computereinheit 3 dem Benutzer Informationen an. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt die flache Steuerpultanzeige 5 diese Informationen in Form von verschiedenen Auswahlmenüs, die für den Benutzer verfügbar sind, auf dem Bildschirm an. Die Menüs können in der Form von Listen, gekennzeichneten Schaltflächen, durch den Benutzer auswählbare Tabs und dergleichen sein. Der Nutzer wählt durch das Berühren eines entsprechenden Teils des Touchscreen-Bildschirms 255 aus den Menüs eine vorhandene Option oder mehrere vorhandene Optionen auf dem Bildschirm aus. Eine derartige Anzeige enthält ein Menü der auswählbaren Modi. Vorzugsweise speichert die Festplatte 249 der Computereinheit 3 die Betätigungsparameter entsprechend vordefinierten chirurgischen Betätigungsmodi in Form einer Sammlung von Setup-Dateien. Wie zuvor beschrieben, stellt jeder Modus einen durchzuführenden chirurgischen Eingriff oder mehrere durchzuführende chirurgische Eingriffe, der bzw. die durch die Betätigung wenigstens eines mikrochirurgischen Instrumentes 19 definiert ist bzw. sind, dar. Jeder Modus bestimmt sowohl welche Instrumente 19 in dem bestimmten Modus zu verwenden sind, als auch die diesen Instrumenten zugehörigen Betätigungsparameter. Zweckmäßigerweise kann der Benutzer die Modi über die Benutzerschnittstelle definieren oder modifizieren.
Die 25 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Computereinheit 3 zum Bereitstellen der Betätigungsmodi gemäß der Erfindung darstellt. Beginnend in dem Schritt 361 identifiziert und initialisiert das System 1 beim Hochfahren zuerst jedes der in der Basiseinheit 7 installierten Module 13. Wenn der Benutzer in dem Schritt 363 eine anfängliche Chirurgenauswahl trifft, ruft die CPU 245 in dem Schritt 365 eine bestimmte Setup-Datei, die dem ausgewählten Chirurgen entspricht, ab. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die abgerufene Setup-Datei eine Modus-Datenbank mit einer Anzahl von Modus-Datensätzen (von denen jeder einen verschiedenen Modus darstellt) und die Betätigungsparameter für die verschiedenen chirurgischen Funktionen, die durch das System 1, das in diesem Modus betrieben wird, auszuführen sind. Die Setup-Datei kann außerdem Anfangswerte für andere Betätigungsparameter, die nicht Teil der Modus-Datensätze sind, enthalten, wie zum Beispiel Audiostufen und andere modusunabhängige Einstellungen. Die abgerufene Setup-Datei enthält außerdem eine Modus-Sequenz-Datenbank, die die Sequenz, in der die bestimmten Modi bereitgestellt werden, festlegt. In dem Schritt 367 vergleicht die Computereinheit 3 die Identifizierungsinformation mit der abgerufenen Setup-Datei, um zu überprüfen, dass die erforderlichen Module 13 zum Ausführen der erwünschten chirurgischen Funktion, die in den Modus-Datensätzen der Modus-Datenbank spezifiziert sind, in dem System 1 vorhanden sind. Falls nicht, generiert die Computereinheit 3 in dem Schritt 369 durch Translatieren oder Ersetzen der Betätigungsparameter durch Betätigungsparameter in der abgerufenen Setup-Datei, so dass diese den tatsächlichen Modulen 13 in der Basiseinheit 7 entsprechen, eine translatierte Setup-Datei. Wenn die erforderlichen Module 13 in dem System 1 vorhanden sind oder wenn die Computereinheit 3 eine translatierte Setup-Datei generiert hat, bestimmt die Computereinheit 3 in dem Schritt 371, dass die Setup-Datei anzuerkennen ist.
Auf diese Art und Weise ruft die CPU 245 eine Gruppe der Betätigungsparameter für das mikrochirurgisch Instrument 19 oder die mikrochirurgischen Instrumente 19, das bzw. die in einem ausgewählten Modus zu verwenden ist bzw. sind, von der Festplatte 249 ab und die chirurgischen Module steuern die daran angeschlossenen mikrochirurgischen Instrumente 19 als eine Funktion der aus dem Speicher abgerufenen Betätigungsparameter.
Erfindungsgemäß definiert die Modus-Schnittstelle ebenso eine Sequenz in der die Modi aktiv sein sollen. Um das Erstellen der Modus-Sequenz zu vereinfachen, enthält das Menü auf dem Bildschirm auch eine Option für entweder das Fortschreiten zu dem nächsten Modus in der Sequenz, die in der Modus-Sequenz-Datenbank definiert ist, oder das Zurückkehren zu einem vorhergehenden Modus in der Sequenz. Dies ermöglicht dem Chirurgen, durch das Berühren einer einzelnen Schaltfläche auf dem Touchscreen-Bildschirm 255 von einem Modus zum anderen überzugehen. Alternativ kann der Chirurg ebenso durch das Drücken eines bestimmten Knopfes auf der Fußsteuerungsanordnung 15 oder durch das Drücken einer bestimmten Taste auf der von Hand gehaltenen Fernsteuerung 39 von einem Modus zum anderen übergehen. In Reaktion auf die Anweisungen durch den Benutzer ruft die CPU 245 in Folge die Gruppe der Betätigungsparameter für die in dem ausgewählten Modus zu verwendenden mikrochirurgischen Instrumente von der Festplatte 249 ab und ruft dann eine weitere Gruppe von Betätigungsparametern, für die entweder in dem nächsten Modus zu verwendenden oder vorhergehend verwendeten mikrochirurgischen Instrumente 19, in Abhängigkeit von den Anweisungen des Benutzers, in vordefinierter Sequenz von der Festplatte 249 ab.
Wenn beispielsweise die Modus-Datenbank der Setup-Datei eines bestimmten Chirurgen Datensätze für verschiedene Modi aufweist, kann die Modus-Sequenz-Datenbank nur eine Sequenz für einige dieser Modi festlegen. Spezieller kann die Modus-Sequenz-Datenbank eine Sequenz festlegen, in der dem ersten in der Modus-Datenbank definierten Modus der dritte Modus, dann der neunte Modus und dann der siebte Modus zu folgen hat. Mit anderen Worten besteht keine Notwendigkeit für eine Eins-zu-eins-Entsprechung zwischen den Modus-Datensätzen in der Modus-Datenbank und den Modi die in der Modus-Sequenz-Datenbank aufgelistet werden.
Die 24 stellt den Sequenzfestlegungsbetrieb der Computereinheit 3 in Form eines Ablaufdiagramms dar. Beginnend in einem Schritt 375 gibt der Benutzer über die Benutzerschnittstelle einen Modus-Sequenzbefehl ein. Beispielsweise kann der Modus-Sequenzbefehl ein Befehl sein, zu dem nächsten Modus in der Sequenz fortzuschreiten, zu dem vorhergehenden Modus in der Sequenz zurückzukehren oder zu dem Modus zu gehen, der zuletzt ausgeführt wurde. In Reaktion auf den Befehl identifiziert die Computereinheit 3 in dem Schritt 377 den Modus-Datensatz aus der Modus-Datenbank, der dem Modus in der vorgegebenen Sequenz entspricht. Auf den Schritt 377 folgend, geht die Computereinheit 3 weiter zu dem Schritt 379, um jedem Modul 13 und den Peripheriegeräten des Systems 1 die erwünschte Modus-Änderung des Benutzers zuzuweisen. Außerdem führt die Computereinheit 3 in dem Schritt 379 bestimmte Sicherheitsroutinen aus. Beispielsweise wird dem Chirurgen nur dann erlaubt, von Modus zu Modus zu wechseln, wenn das Fußpedal der Fußsteuerungsanordnung 15 deaktiviert ist. Eine Ausnahme wird bei der Phakofragmentation, die Scheren- und andere Modi, die auch dann gewählt werden können, wenn das Fußpedal der Fußsteuerungsanordnung 15 aktiviert ist, verwendet, oder wenn die Irrigationsfunktion wirksam ist, um kontinuierlich Irrigation bereitzustellen, zugelassen.
Des Weiteren auf die 24 Bezug nehmend, geht die Computereinheit 3 nach dem Empfangen eines neuen Modus-Auswahlbefehls zu dem Schritt 381. Dem Schritt 379 folgend, programmiert die Computereinheit 3 die Betätigungsparameter der zu verwendenden mikrochirurgischen Instrumente 19 in dem Schritt 383 in den ausgewählten Betätigungsmodus um. In dem Schritt 385 aktiviert oder deaktiviert die Computereinheit 3 die verschiedenen Anzeigekomponenten, so dass die Anzeige auf der flachen Steuerpultanzeige 5 den chirurgischen Funktionen, die in dem ausgewählten Modus verfügbar sind, entspricht. Dem Schritt 385 folgend, aktiviert die Computereinheit 3 in dem Schritt 387 jedes in dem ausgewählten Betätigungsmodus zu verwendende Modul 13 oder Peripheriegerät.
Als ein Beispiel listet die Tabelle 1 unten die beispielhaften Modi und die den in jedem der Modi zu verwendenden Instrumenten 19 zugehörigen Betätigungsparameter auf. Mit anderen Worten listet die Tabelle 1 die Modus-Datensätze einer beispielhaften Modus-Datenbank auf.
Tabelle I Betätigungsmodi-Datenbank
Des Weiteren kann der Chirurg gemäß dem Beispiel der Tabelle 1 eine Modus-Sequenz-Datenbank, die nur einige der neun Modi enthält, über die Benutzerschnittstelle definieren. Beispielsweise definiert die Modus-Sequenz-Datenbank eine Sequenz, die mit dem Modus 1 (Öffnen), gefolgt von dem Modus 3 (Emulsifikation, mittel), gefolgt von dem Modus 9 (Dual) und mit dem Modus 7 (Sterilisieren II) endet.
Wie zuvor in Verbindung mit der 23 beschrieben, vergleicht die Computereinheit 3 die Systemidentifizierungsinformation, die beim Hochfahren in Form einer Hardwaredatenbank aufgebaut wird, mit der abgerufenen Setup-Datei. Durch ein solches Vorgehen ist die Computereinheit 3 in der Lage, zu überprüfen, dass die erforderlichen Module 13 zum Ausführen der erwünschten chirurgischen Funktionen der Modi in der Modus-Datenbank in dem System 1 vorhanden sind. Falls nicht, generiert die Computereinheit 3 durch Translatieren oder durch das Ersetzen der Betätigungsparameter durch Betätigungsparameter in der abgerufenen Setup-Datei, so dass diese den tatsächlichen Modulen 13 in der Basiseinheit 7 entsprechen, eine translatierte Setup-Datei. Die 25 und 26 stellen eine bevorzugte Einrichtung zum Anpassen der Setup-Datei gemäß der Erfindung dar.
Wie in der 25 gezeigt, prüft die Computereinheit 3 in dem Schritt 391 zuerst jeden Modus-Datensatz in der Modus-Datenbank. Während der Initialisierung des Systems 1, die später detailliert beschrieben wird, liest die Computereinheit 3 eine Gruppe von Übertragungsparametern der Hardware entsprechend (d. h. die verschiedenen Module 13 und die Steuerschaltungen 105 und 107) auf dem Netzwerk aus. Wie zuvor beschrieben, führt jeder Neuron-Prozessor 225 der verschiedenen Knoten auf dem Netzwerk eingebettete Programme zum Steuern der verschiedenen mikrochirurgischen Instrumente 19 und Peripheriegeräte aus. Die Übertragungsparameter stellen speziell für jeden Prozessor 225 ein unikales Identifikationskennzeichen dar, das Informationen in Bezug auf den Typ des Gerätes, das gesteuert wird (zum Beispiel Vitrektomie-Handpiece oder Ultraschalleinrichtung), und die Version des Moduls 13 oder des Peripheriegerätes, in der der Prozessor 225 angeordnet ist, umfasst. Das Identifikationskennzeichen enthält außerdem eine spezielle Kennung (zum Beispiel eine Seriennummer), die für das bestimmte Modul 13 oder die Steuerschaltung 105 oder 107 unikal ist. Beispielsweise kann sich die Version eines bestimmten Moduls 13, wenn entweder die Hardware oder die Software aktualisiert wird, ändern.
Erfindungsgemäß repräsentieren die Modus-Datensätze in der Modus-Datenbank jeweils einen verschiedenen Betriebsmodus und die Betätigungsparameter für die verschiedenen durch das System 1 bereitzustellenden chirurgischen Funktionen, die in dem Betrieb arbeiten. Auf diese Art und Weise entsprechen die Betätigungsparameter sowohl in der Funktion als auch in der Version den bestimmten Knoten auf dem Netzwerk.
In dem Schritt 393 bestimmt die Computereinheit 3, ob der Hardwaretyp, der für jedes Instrument oder Peripheriegerät, das in dem Betriebsmodus, der durch den Modus-Datensatz definiert ist, zu verwenden ist, in dem System 1 vorhanden ist. Falls ja, bestimmt die Computereinheit in dem Schritt 395, ob die Versionsinformation für jedes Modul 13 und die Peripheriegerät-Steuerschaltungen 105 und 107 mit der Version, die durch den Modus-Datensatz bestimmt ist, übereinstimmt. Wenn die Versionsinformation richtig ist, geht die Computereinheit 3 zu dem Schritt 391 zurück, um den nächsten Modus-Datensatz in der Modus-Datenbank zu prüfen. Wenn andererseits die Versionsinformation nicht richtig ist, bestimmt die Computereinheit 3 in dem Schritt 397, ob die Versionsinformation für die installierte Hardware mit der durch den Modus-Datensatz spezifizierten Versionsinformation kompatibel ist. Wenn Kompatibilität vorhanden ist, geht die Computereinheit 3 weiter zu dem Schritt 399, in dem es die der aktuellen Hardware des Systems 1 zugehörigen Betätigungsparameter durch die Betätigungsparameter, die in dem Modus-Datensatz dargestellt sind, ersetzt. Wenn die Versionen nicht kompatibel sind, verwirft die Computereinheit 3 den bestimmten Modus in dem Schritt 401. Entweder auf den Schritt 399 oder den Schritt 401 folgend, geht die Computereinheit 3 zu dem Schritt 391 zurück, um den nächsten Modus-Datensatz in der Modus-Datenbank zu prüfen.
In dem Schritt 393 bestimmt die Computereinheit 3, ob die Hardware für jedes Instrument oder Peripheriegerät, das in dem durch den Modus-Datensatz definierten Betriebsmodus zu nutzen ist, in dem System 1 vorhanden ist. Falls nicht, geht die Compu tereinheit 3 zu dem in dem Ablaufdiagramm der 26 gezeigten Schritt 403 weiter. In dem Schritt 403 bestimmt die Computereinheit 3, ob die abwesende Hardware für den Betrieb des Systems 1 in dem bestimmten Modus erforderlich ist. Wenn die abwesende Hardware nicht erforderlich ist, löscht die Computereinheit 3 in dem Schritt 405 den Verweis auf die abwesende Hardware aus dem Modus-Datensatz und geht anschließend zurück zu dem Schritt 391 in der 25, um zu dem nächsten Modus-Datensatz fortzuschreiten. Wenn die abwesende Hardware hingegen gebraucht wird, bestimmt die Computereinheit 3 in dem Schritt 407, ob Ersatzhardware verfügbar ist. Falls nicht, löscht die Computereinheit 3 in dem Schritt 409 den Modus-Datensatz aus der Modus-Datenbank und geht anschließend zu dem Schritt 391 zurück, um zu dem nächsten Modus-Datensatz zu gehen.
Wenn die Ersatzhardware verfügbar ist, geht die Computereinheit 3 zu dem Schritt 411 weiter. In dem Schritt 411 translatiert die Computereinheit 3 die Betätigungsparameter in dem Modus-Datensatz, so dass diese der Ersatzhardware entsprechen. Beispielsweise kann ein bestimmtes Setup des Systems 1 ein Venturi-IAV-Modul 321, jedoch kein Scroll-IAV-Modul 323, enthalten. In diesem Fall würde die Computereinheit 3, wenn ein Modus-Datensatz einen Betriebsmodus, der die Flow-Aspirationsfunktion, die mit dem Venturi-IAV-Modul 321 nicht verfügbar ist, bereitstellt, die Flow-Aspirations-Betätigungsparameter durch Vakuum-Betätigungsparameter, die einer Flow-Aspirationsreaktion annähernd entsprechen, ersetzen.
Folgend auf den Schritt 411, geht die Computereinheit 3 zu dem Schritt 391 zurück. Nach dem Einrichten der Modus-Datensätze der Setup-Datei prüft die Computereinheit 3 die Modus-Sequenz-Datenbank der abgerufenen Setup-Datei. Wenn ein Modus in der Sequenz nicht länger verfügbar ist (d. h., er wurde in dem Schritt 409 gelöscht), löscht die Computereinheit 3 den Modus ebenso aus der Modus-Sequenz-Datenbank. Auf diese Art und Weise richtet die Computereinheit 3 die abgerufene Setup-Datei zur Verwendung mit der bestimmten Konfiguration des Systems 1 ein. Mit anderen Worten generiert die Computereinheit 3 eine translatierte Setup-Datei.
Die oben in der Tabelle 1 gezeigten Modus-Datensätze definieren bestimmte Modi in Hinsicht auf die verschiedenen Eingriffe, die durch den Chirurgen durchgeführt werden. Beispielsweise wählt der Chirurg beim Durchführen des Eingriffs des Öffnens des Auges des Patienten den „Öffnen-Modus". Es ist außerdem vorgesehen, dass die Betriebsmodi des Systems 1 in Hinsicht auf die verschiedenen chirurgischen Funktionen, die während dieser Eingriffe ausgeführt werden, festgelegt werden.
Die Tabellen II und III unten listen beispielhafte Modi im vorderen und im hinteren Bereich in Hinsicht auf die verschiedenen Funktionen auf.
Tabelle II Betätigungsmodi (vorderer Bereich)
Tabelle III Betätigungsmodi (hinterer Bereich)
Die Tabellen IV–IX unten listen beispielhafte Anfangsbetätigungsparameter für die verschiedenen in den Tabellen II und III gezeigten Modi auf.
Tabelle IVa Standardbetätigungsparameter für Irrigations-/Aspirations-Modi
Tabelle IVb Standard-Betätigungsparameter für Irrigartions-/Aspirations-Modi
Die folgenden Fußsteuerungs-Betätigungsparameter gelten für jeden der Irrigations-/Aspirations-Modi:
Koagulationsschalter: steuert Koagulation AN/AUS
Programmierbarer Funktionsschalter: keine Funktion
Neigung: Irrigations-Steuerung für den Pedalhub von 1–100%
Seitenverschiebung nach links: Reflux
Seitenverschiebung nach rechts: keine
Die Betätigungsparameter für die folgenden Funktionen (die in jedem der Irrigations-/Aspirations-Modi anfänglich deaktiviert sind) sind:
Koagulationsleistung: 12%
Infusionsstangenhöhe: 60 cm (40 cm im Modus Kapsel schleifen, 50 cm im Modus viskoelastisches Entfernen)
IOP: 40 mmHg
Leuchte 1: AUS
Leuchte 2: AUS
Tabelle Va Standard-Betätigungsparameter für Phakoemulsifikations-Modi
Tabelle Vb Standard-Betätigungsparameter für Phakoemulsifikations-Modi
Die folgenden Betätigungsparameter gelten für jeden der Phakoemulsifikations-Modi:
Ultraschallleistung: linear
Ultraschall-Mindestleistungsstufe: 0%
Ultraschall-Höchstleistungsstufe: 35%
Die folgenden Fußsteuerungs-Betätigungsparameter gelten für jeden der Phakoemulsifikations-Modi:
Koagulationsschalter: steuert Koagulation AN/AUS
Programmierbarer Funktionsschalter: keine Funktion
Neigung: Irrigations-Steuerung für den Pedalhub von 1–100%
Seitenverschiebung nach links: Reflux
Die Betätigungsparameter für die folgenden Funktionen (die in jedem der Phakoemulsifikations-Modi anfänglich deaktiviert sind) sind:
Koagulationsleistung: 12%
Infusionsstangenhöhe: 60 cm (80 cm in Modus 2 und Modus 4)
IOP: 40 mmHg
Leuchte 1: AUS
Leuchte 2: AUS
Tabelle VIa Standard-Betätigungsparameter für Phakofragmentations-Modi
Tabelle VIb Standard-Betätigungsparameter für Phakofragmentations-Modi
Die folgenden Betätigungsparameter gelten für jeden der Phakofragmentations-Modi:
Ultraschallleistung: linear
Ultraschall-Mindestleistungsstufe: 0%
Ultraschall-Höchstleistungsstufe: 25%
Die folgenden Fußsteuerungs-Betätigungsparameter gelten für jeden der Phakofragmentations-Modi:
Koagulationsschalter: steuert Koagulation AN/AUS
Programmierbarer Funktionsschalter: keine Funktion
Seitenverschiebung nach links: Reflux
Die Betätigungsparameter für die folgenden Funktionen (die in jedem der Phakofragmentations-Modi anfänglich deaktiviert sind) sind:
Koagulationsleistung: 12%
Infusionsstangenhöhe: 75 cm
IOP: 40 mmHg
Leuchte 1: AUS
Leuchte 2: AUS
Tabelle VIIa Standard-Betätigungsparameter für Vitrektomie-Modi (vorderer Bereich)
Tabelle VIIb Standard-Betätigungsparameter für Vitrektomie-Modi (vorderer Bereich)
Die folgenden Fußsteuerungs-Betätigungsparameter gelten für jeden der Vitrektomie-Modi (vorderer Bereich):
Koagulationsschalter: steuert Koagulation AN/AUS
Programmierbarer Funktionsschalter: keine Funktion
Neigung: Irrigations-Steuerung für den Pedalhub von 1–100%
Seitenverschiebung nach links: Reflux
Die Betätigungsparameter für die folgenden Funktionen (die in jedem der Vitrektomie-Modi ((vorderer Bereich)) anfänglich deaktiviert sind) sind:
Koagulationsleistung: 12%
Infusionsstangenhöhe: 75 cm
IOP: 40 mmHg
Leuchte 1: AUS
Leuchte 2: AUS
Tabelle VIIIa Standard-Betätigungsparameter für Vitrektomie-Modi (hinterer Bereich)
Tabelle VIIIb Standard-Betätigungsparameter für Vitrektomie-Modi (vorderer Bereich)
Tabelle VIIIb Standard-Betätigungsparameter für Vitrektomie-Modi (hinterer Bereich)
Die folgenden Fußsteuerungs-Betätigungsparameter gelten für jeden der Vitrektomie-Modi (hinterer Bereich):
Koagulationsschalter: steuert Koagulation AN/AUS
Programmierbarer Funktionsschalter: keine Funktion
Seitenverschiebung nach links: Reflux
Die Betätigungsparameter für die folgenden Funktionen (die in jedem der Vitrektomie-Modi ((hinterer Bereich)) anfänglich deaktiviert sind) sind:
Koagulationsleistung: 12%
Infusionsstangenhöhe: 75 cm (40 cm für einzelnen Schnitt)
IOP: 30 mmHg (40 mmHg für einzelnen Schnitt)
Leuchte 1: AUS
Leuchte 2: AUS
Tabelle IXa Standard-Betätigungsparameter für Scheren-Modi
Tabelle IXb Standard-Betätigungsparameter für Scheren-Modi
Die folgenden Fußsteuerungs-Betätigungsparameter gelten für jeden der Scheren-Modi:
Koagulationsschalter: steuert Koagulation AN/AUS
Programmierbarer Funktionsschalter: keine Funktion
Seitenverschiebung nach links: keine
Seitenverschiebung nach rechts: ohne
Die Betätigungsparameter für die folgenden Funktionen (die in jedem der Scheren-Modi anfänglich deaktiviert sind) sind:
Koagulationsleistung: 12%
Infusionsstangenhöhe: 75 cm
IOP: 30 mmHg
Leuchte 1: AUS
Leuchte 2: AUS
In Bezug auf die funktionsbasierten Modi, die in den Tabellen II–IX gezeigt werden, wählt der Benutzer generell für den vorderen Bereich einen der verschiedenen vordefinierten Modi aus den Benutzerauswahl-Tabs 451 der obersten Ebene, von denen ein Beispiel in der 27 gezeigt wird, aus. Vorzugweise sind die Tabs 451 auf dem Touchscreen-Bildschirm 255 unten angeordnet.
Nur ein Modus kann zu einer Zeit aktiv sein, so dass die Computereinheit 3 automatisch die aktuellen Betriebsmodi deselektiert, wenn der Benutzer eines der Benutzerauswahl-Tabs auswählt. In einem Beispiel der Modusauswahl berührt der Benutzer ein Phako-Modus-Tab 417 für die verfügbaren Phakoemulsifikations-Modi. Im Folgenden Bezug auf die 28 und 29 nehmend, zeigt die flache Steuerpultanzeige 5 anfänglich nur die ersten vier Modi an (d. h. Formen, Segmententfernung, Formen (dual) und Segmententfernung (dual)), wenn der Benutzer die Phako-Modi-Benutzerauswahl-Tabs 417 berührt. In Reaktion darauf, dass der Benutzer ein Tab 419, das ein Pfeilsymbol enthält, berührt, generiert die Computereinheit 3 ein zusätzliches Menü der verfügbaren Phako-Modi (d. h. festeingestelltes Vakuum, lineares Vakuum, festeingestellter Flow und linearer Flow) zum Anzeigen auf der flachen Steuerpultanzeige 5. Beispielsweise berührt der Benutzer ein Tab 421, um den Phako-Modus lineares Vakuum aus dem Menü zu wählen. Die 30 zeigt eine beispielhafte Bildschirmanzeige für den Phako-Modus lineares Vakuum. Wie gezeigt, sind die Vakuum-, die Ultraschall- (d. h. die Phakoemulsifikationsfunktion) und die Koagulationsfunktion in diesem Modus verfügbar und aktiv.
Wie zuvor beschrieben, identifiziert und initialisiert die Computereinheit 3, um gemäß den verschiedenen Betriebsmodi des mikrochirurgischen Systems zu arbeiten, zuerst jeden der Knoten auf dem Netzwerk (zum Beispiel die in der Basiseinheit 7 installierten Module 13 und jeweils die Steuerschaltungen 105 und 107 für die Fußsteuerungsanordnung 15 und den Infusionsstangenaufbau 17). In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel führt die CPU 245 der Computereinheit 3 die Software, die eine Systemmaschine mit drei Betriebskomponenten bildet, aus: Initialisierung des Hochfahrens, Netzwerkverwaltung und Netzwerkverbindung. Die Initialisierungskomponente der Systemmaschine erzeugt und startet das Netzwerk. Die Netzwerkverwaltungskomponente stellt die Anbindung bzw. das Lösen der Netzwerkvariablen für die Module 13, um die vom Benutzer gewählten Modi zu implementieren, und das Überwachen der Module 13 in Bezug auf Funktionalität bereit und verarbeitet von dem Netzwerk eingehende Nachrichten. Die Netzwerkverbindungskomponente verarbeitet die Konfigurationsdatei und Änderungen des Modus und das Auftreten von Fehlern. Die 31 stellt den Betrieb der Computereinheit 3 beim Ausführen der Initialisierungskomponente der Systemmaschine beim Hochfahren des Systems 1 dar. Generell identifiziert die Systemmaschine jeden der Knoten auf dem Netzwerk und erzeugt für den Neuron-Prozessor 255 jedes Knotens ein Programmierungsobjekt, das die lokalen Netzwerkvariablen, durch die die Benutzerschnittstelle auf den Knoten zugreift, enthält.
Bei einem Schritt 427 beginnend, initialisiert die Systemmaschine eine in der Festplatte 249 der Computereinheit 3 gespeicherte Netzwerkdatenbank. Wie zuvor beschrieben, führt jeder Neuron-Prozessor 225 der verschiedenen Knoten auf dem Netzwerk eingebettete Programme zum Steuern der verschiedenen mikrochirurgischen Instrumente 19 und der Peripheriegeräte aus. Die Übertragungsparameter repräsentieren speziell für jeden Prozessor 225 ein unikales Identifikationskennzeichen, das Informationen in Bezug auf den Typ des Gerätes, das gesteuert wird (zum Beispiel Vitrektomie-Handpiece oder Ultraschalleinrichtung) und die Version des Moduls 13 oder des Peripheriegerätes, in der der Prozessor 225 angeordnet ist, umfasst. Das Identifikationskennzeichen enthält außerdem eine spezielle Kennung (zum Beispiel eine Seriennummer), die für das bestimmte Modul 13 oder die Steuerschaltung 105 oder 107 unikal ist. Beispielsweise kann sich die Version eines bestimmten Moduls 13, wenn entweder die Hardware oder die Software aktualisiert wird, ändern. Die Netzwerkdatenbank enthält vorhergehend installierte Knoten in Form eines bestimmten Moduls 13 oder einer Kennung der Steuerschaltung 105 und 107, Namen für die Knoten, die den verschiedenen Arten von Vorrichtungen und den Namen für die verschiedenen Programme, die diesen Knoten entsprechen, entsprechen. Mit anderen Worten, die Netzwerkdatenbank kann Informationen in Bezug auf ein System, das die verschiedenen Typen von Modulen 13 und Peripheriegeräten, die bereits verfügbar auf dem Netzwerk installiert sind, enthalten.
In dem Schritt 429 liest die Systemmaschine eine Gruppe von Kommunikationsparametern, die der Hardware entsprechen (d. h. die verschiedenen Module 13 und die Steuer schaltungen 105 und 107), die aktuell auf dem Netzwerk vorhanden sind, und erzeugt ein Knotenobjekt als Software, um den Zugriff auf das bestimmte Modul 13 oder das Peripheriegerät bereitzustellen. Fortschreitend zu dem Schritt 431 beginnt die Systemmaschine mit dem ersten Modul 13 oder den Steuerschaltungen 105 und 107, für die bereits ein Knoten in der Netzwerkdatenbank installiert ist, und erzeugt in dem Schritt 433 ein Vorrichtungsobjekt als Software, um diesen Knoten zu repräsentieren.
Folgend entweder auf den Schritt 441 oder den Schritt 443 geht die Systemmaschine weiter zu dem Schritt 445, um zu bestimmen, ob weitere Module 13 oder Peripheriegerät-Steuerschaltungen 105 und 107 auf dem Netzwerk vorhanden sind, die noch keine bereits installierten Knoten in der Netzwerkdatenbank aufweisen. Falls solche vorhanden sind, geht die Systemmaschine zurück zu dem Schritt 437, andernfalls geht die Systemmaschine weiter zu dem Schritt 447.
In dem Schritt 447 entfernt die Systemmaschine alle verbleibenden Knoten, die in der Netzwerkdatenbank installiert sind, für die auf dem Netzwerk keine Hardware vorhanden ist. Auf den Schritt 449 folgend, macht die Systemmaschine, in dem Fall, in dem mehr als ein Modul 13 oder mehr als eine der Steuerschaltungen 105 und 107 des gleichen Typs auf dem Netzwerk vorhanden sind, das erste Vorrichtungsobjekt für jeden Typ aktiv. Mit anderen Worten gibt die Systemmaschine einem der mehreren oder doppelt vorhandenen Module 13 oder Peripheriegerät-Steuerschaltungen 105 und 107 Priorität.
Infolgedessen detektiert und initialisiert das System 1 automatisch das neue Modul 13 und konfiguriert sowohl die Kommunikationsparameter als auch die Benutzerschnittstelle um, wenn seit der vorhergehenden Sequenz des Hochfahrens ein neues Modul 13 zu der Konfiguration hinzugefügt wurde, unabhängig davon, ob es im Vergleich mit jenen Modulen, die vorhergehend installiert wurden, derselbe oder ein verschiedener Typ von Modul 13 ist. Durch ein solches Vorgehen, verfügt der Benutzer jetzt über Zugriff auf das neue Modul 13 und kann jedes chirurgische Instrument 19, das diesem Modul 13 zugehörig ist, steuern. Gleichermaßen erfasst das System 1, wenn seit der letzten Sequenz des Hochfahrens ein bestimmtes Modul 13 aus dem Netzwerk herausgenommen wurde, automatisch die Abwesenheit des Moduls und entfernt alle zugehörigen Kommunikationsparameter und Benutzerschnittstellenfunktionen. Des Weiteren ermöglicht die Computereinheit 3 beim Ausführen des automatischen Umkonfigurierens, dass mehr als ein Modul 13 desselben Typs in dem System 1 installiert wird. Die Computereinheit 3 bestimmt primäre und sekundäre Prioritäten, wie sie für die Identifizierung und Steuerung über eine Benutzerschnittstelle erforderlich sind. Die Computereinheit 3 ermittelt außerdem nicht zugelassene Systemkonfigurationen und weist den Benutzer über die Benutzerschnittstelle an, angemessene Maßnahmen zu ergreifen.
Auf diese Art und Weise initialisiert die Computereinheit 3 das System 1 beim Hochfahren durch das Konfigurieren der Neuron-Prozessoren 225 und durch das Erzeugen der erforderlichen lokalen Netzwerkvariablen zur Verwendung durch die Benutzerschnittstelle, um auf das Netzwerk zuzugreifen, prüft, dass das System 1 bestimmte betriebliche Minimalanforderungen erfüllt, und führt alle erforderlichen Netzwerkanbindungen durch. Die Computereinheit 3 benachrichtigt die Benutzerschnittstelle über alle Änderungen der Konfiguration seit der letzten Konfiguration, einschließlich des Hinzufügens/Entfernens von Modulen 13 oder Peripheriegeräten zu/von dem System 1. Nach dem Initialisieren des Hochfahrens geht die Steuerung des Systems 1 auf die Benutzerschnittstelle über. In einem alternativen Ausführungsbeispiel identifiziert die Computereinheit 3 beim Hochfahren zusätzlich die Positionen bestimmter Module 13 innerhalb der Basiseinheit 7.
Im Folgenden Bezug nehmend auf die einzelnen Komponenten, die generell in der beispielhaften Systemkonfiguration in der 21 gezeigt werden, steuert jedes in der Basiseinheit 7 installierte Modul 13 ein mikrochirurgisches Instrument 19 oder mehrere mikrochirurgische Instrumente 19 zum Bereitstellen verschiedener chirurgischer Funktionen. Beispielsweise enthalten die Module 13 das Venturi-IAV-Modul 321, das Scroll-IAV-Modul 323, das Phako-Modul 325, das Scheren-Modul 325, das Koagulations-Modul 327 und das Beleuchtungs-Modul 331 (in den 4A–4D ebenso als Beleuchtungs-Modul 13A bezeichnet). Das System 1 enthält außerdem die Fußsteuerungsanordnung 15 und den Infusionsstangenaufbau 17 als an das Netzwerk des Systems 1 angeschlossene Peripheriegeräte.
Die 32 zeigt das Venturi-IAV-Modul 321 in Form eines Blockdiagramms (detailliert in den 43–60 gezeigt). Wie in der 32 gezeigt, hat das Modul 321 eine Neuron-Schaltung 455, die über den Netzwerkanschluss 171 an dem hinteren Ende des Moduls 321, das an der Rückwandplatine 101 angeschlossen ist, an das Netzwerk angeschlossen ist. Die Neuron-Schaltung 455 enthält einen RS485-Transceiver 223 zum Empfangen und Senden von Daten über den Datenübertragungsbus. Der Neuron-Prozessor 225, der mit dem Transceiver 223 gekoppelt ist, stellt die Netzwerkübertragungssteuerung für das Modul 321 bereit. Der Neuron-Prozessor 225 führt außerdem eingebettete Anwendungsprogramme zum Steuern der Irrigations-, Aspirations- und der Vitrektomiefunktion des Systems 1 aus. In diesem Fall enthält die Neuron-Schaltung 455 einen Speicher 457 (beispielsweise einen Flash-EEPROM) zum Speichern der Anwendungsprogramme für das IAV-Modul 321. Zusätzlich speichert der Speicher 457 die Konfigurations- und Identifizierungsdaten zur Verwendung beim Initialisieren des Moduls 321 auf dem Netzwerk.
Zweckmäßigerweise ist die CPU 245 in der Lage, den Speicher 457 in Reaktion auf durch den Benutzer bereitgestellte Informationen über den Datenübertragungsbus umzuprogrammieren. Die Neuron-Schaltung 455 enthält außerdem eine Taktschaltung 459 (beispielsweise einen Kristalloszillator), der einen Taktgeber zum Arbeiten für die Neuron-Schaltung 455 bereitstellt. Das Venturi-IAV-Modul 321 enthält des Weiteren eine Status-LED 461, wie zum Beispiel eine grüne LED, auf der Frontplatte des Moduls 321 zum Anzeigen, dass das Modul aktiv ist, und eine Leistungsregulierungsschaltung 463 zum Erzeugen einer 5-V-Spannungsversorgung zur Verwendung durch den Schaltkreis. Obwohl dieser in der 32 nicht gezeigt ist, enthält die Neuron-Schaltung 455 außerdem einen weiteren RS485-Transceiver zum Empfangen eines Reset-Signals von der Computereinheit 3.
Im Allgemeinen kann der Neuron-Prozessor 255 mit Koprozessoren verwendet werden, wenn eine größere Verarbeitungsfähigkeit als die durch den Prozessor 225 bereitgestellte erforderlich ist. In diesen Fällen können die bestimmten Module 13 einen Koprozessor, der die durch den Neuron-Prozessor 225 erzeugten Steuersignale empfängt und auf diese reagiert, zum Erzeugen zusätzlicher Steuersignale, um während des Durchführens der chirurgischen Eingriffe einen geschlossenen Regelkreis bereitzustellen, enthalten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das IAV-Modul 321 eine Koprozessorschaltung 465, die mit einer programmierbaren Logikschaltung, wie zum Beispiel einer elektronisch programmierbaren logischen Einheit (EPLD) 467 zusammenarbeitet. Die Koprozessorschaltung 465 enthält vorzugsweise einen Koprozessor 469 (beispielsweise einen Intel-386EX-Prozessor) und einen zugehörigen Speicher 471 (beispielsweise einen Flash-EPROM und einen statischen RAM), eine Takt schaltung 473 (beispielsweise einen Kristalloszillator) zum Bereitstellen der Taktsignale, die durch die Koprozessorschaltung 465 verwendet werden, und einen Watchdog-Timer 475.
Weiterhin Bezug auf die 32 nehmend, erzeugt der Koprozessor 469 der Koprozessorschaltung 465 ein Aspirations-Steuersignal als eine Funktion eines Aspirationsstufe-Betätigungsparameters und stellt dieses an einen Digital-zu-analog-Konverter 483 bereit. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel stellt der D/A-Konverter 483 eine Parallelschnittstelle, durch die der Koprozessor 469 einen Luftstrom durch die Venturi-Pumpe des Moduls steuert, bereit. Ein Aspirations-Treiber 485 empfängt den Analogausgang des D-/A-Konverters 483 und treibt in Reaktion darauf ein Aspirations-Servoventil 487 an. Das Öffnen und Schließen des Aspirations-Servoventils 487 bestimmt den Luftstrom durch die Venturi und infolgedessen die Vakuumstufe. Das Venturi-IAV-Modul 321 unterstützt vorzugsweise den Betrieb eines einzelnen Ansaugstutzens, der von der innerhalb des Moduls angeordneten Venturi-Pumpe getrieben wird. Die Venturi-Pumpe erfordert einen externen Gas-/Lufteinlass mit Drücken zwischen beispielsweise 80 bis 100 Pfund pro Quadratzoll Gauge. Das Modul 321 enthält des Weiteren ein Druckentlastungsventil (nicht gezeigt), um Überdruckzustände zu verhindern. Zweckmäßigerweise stellt der Steuerschaltkreis des Moduls 321 sowohl festeingestellte als auch lineare Steuerung der Aspirations-Vakuumstufe bereit. Die Aspirations-Vakuumstufe kann beispielsweise in dem Bereich von 0 mmHg bis zu 550 mmHg liegen und kann jeweils um 1 mmHg inkrementiert werden. Der Benutzer stellt alle Aspirationsparameter über einen Touchscreen-Bildschirm 255, die Fernsteuerung 39 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 ein und steuert die Aspirationsfunktion über die Fußsteuerungsanordnung 15.
Das Irrigations-Teil des Venturi-IAV-Moduls 321 unterstützt durch Schwerkraft zugeführte Irrigation. Beispielsweise trägt der Infusionsstangenaufbau 17 einen Beutel mit einer Kochsalzlösung, die der Chirurg nutzt, um das Auge des Patienten während der Operation zu spülen. Das Modul 321 enthält eine Gruppe von Magnetventilen 493, von denen eines ein Quetschventil 495, das, wenn es geschlossen ist, verhindert, dass jedwedes Fluid in das System 1 eindringt, ist. Entweder der Touchscreen-Bildschirm 255 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 stellt für den Benutzer mit einer festeingestellten EIN/AUS-Steuerung (Öffnungs-/Schließsteuerung) die Irrigationsfunktion des Venturi-IAV-Moduls 321 bereit. Der Neuron-Prozessor 225 arbeitet mit dem Koprozessor 469 und mit einem Steuerregister 496 der EPLD 467 zusammen, um ein Treibersignal zum Befehlen einer Gruppe von Magnettreibern 497 bereitzustellen. Die Magnettreiber 497 wiederum veranlassen die Magnetventile 493 um eine erwünschte Größe zu öffnen oder zu schließen.
Vorzugsweise enthält das IAV-Modul 321 eine Gruppe pneumatischer Druckgeber 501, die ein Feedback in Bezug auf die aktuellen Aspirations- oder Irrigationsdrücke bereitstellen. Beispielsweise erfasst ein Druckgeber 503 die Aspirationsdruckstufe und ein Leitungsdruckgeber 505 erfasst die Irrigationsdruckstufen. Eine dem Leitungsdruckgeber 505 zugehörige Differenzverstärkerschaltung 507 verstärkt dessen Drucksignale bevor diese weiterverarbeitet werden.
Vorzugsweise enthält der Aspirationsgeber einen internen Verstärker. Ein A/D-Umwandler 511 empfängt die verstärkten Drucksignale und wandelt die analogen Drucksignale in digitale Werte, die durch die Koprozessorschaltung 465 verarbeitet werden, um. Auf diese Art und Weise stellt das IAV-Modul 321 einen geschlossenen Regelkreis der Aspirations- und Irrigationsfunktion bereit.
Mikrochirurgische ophthalmische Systeme wenden üblicherweise ein vakuumbetriebenes Aspirationssystem mit einer herausnehmbaren Fluid-Sammelkassette an. Eine derartige Kassette ist beispielsweise in dem gemeinschaftlich erteilten US-Patent Nr. 4.773.897 beschrieben und dargestellt. Das Aspirations-Fluid wird durch das Verbinden des Sauginstrumentes mit der Kassette, die unter Vakuum oder Unterdruck steht, in eine Kassette gezogen. Der Chirurg, der den mikrochirurgischen ophthalmischen Eingriff ausführt, hat die Kontrolle, um das Absaugen von der Kassette zu dem mikrochirurgischen Instrument zu blockieren oder zuzulassen, beispielsweise über die Fußsteuerungsanordnung 15, die dem Chirurgen ermöglicht, das Ansaugen durch das Aktivieren eines keilförmigen Magnetkolbens, wie er unter der Referenznummer 182 in dem zuvor erwähnten Patent gezeigt wird, oder durch das Aspirations-Servoventil 487, wie in der 32 gezeigt, genau zu steuern.
Die Magnete 493 der Module 321 enthalten außerdem ein Kassetten-Fangventil 515 und ein Kassetten-Quetschventil 517. Der Kolben (nicht gezeigt) des Kassetten-Fangventils 515 hält die Kassette in dem Modul 321 in der Position. Das Kassetten-Quetschventil 517 schließt die Aspirationsleitung, wenn die Aspirationsfunktion nicht ak tiv ist, um das Rückfließen von Fluid von der Kassette oder der Aspirationsleitung zu dem Auge des Patienten zu verhindern.
Zusätzlich ist einer der Magneten 493 in dem Venturi-IAV-Modul 327 ein Reflux-Magnetventil 519 zum Treiben eines Reflux-Kolbens, wie der an der 184 in dem zuvor erwähnten Patent gezeigte. Bei Betätigung quetscht der Reflux-Kolben eine der Kassette zugehörige Reflux-Kammer, um eine kleine Menge von Fluid in dem Aspirationsschlauch zurück in den Durchlass zu zwingen und somit sicherzustellen, dass der Schlauch frei bleibt und nicht blockiert wird. In Abhängigkeit von dem Eingriff, der ausgeführt wird, ist eine verschiedene Menge an Reflux erforderlich, wenn beispielsweise ein Eingriff in dem vorderen oder in dem hinteren Bereich ausgeführt wird. Es ist wichtig, dass die Kassette, die für einen Eingriff im hinteren Bereich verwendet wird, eine Kassette ist, die viel weniger einer Menge an Reflux als eine Kassette, die für die Verwendung für einen Eingriff im vorderen Bereich vorgesehen ist, bereitstellt. Ein zweckmäßiges Merkmal des Systems 1 erfasst und unterscheidet automatisch zwischen einer posterioren oder Mikro-Reflux-Kassette und einer anterioren Kassette. Dieses Merkmal hindert den Benutzer, unabsichtlich die falsche Kassette für einen gegebenen Eingriff zu installieren und zu verwenden.
Gemäß dieser Erfindung zeigt, wenn eine Kassette, die für die Verwendung während eines Eingriffs im vorderen Bereich ausgelegt ist, in ein IAV-Modul 321, das für einen Eingriff im hinteren Bereich verwendet wird, eingeführt wird, die Benutzerschnittstelle diesen Fehler sichtbar und/oder hörbar an und verhindert, dass das System 1 mit einer nicht zulässigen Kassette installiert aktiviert wird.
Um die Kassetten entsprechend dem Eingriff, mit dem diese zu verwenden sind, zu identifizieren, trägt jede Kassette eine bestimmte Farbe. Vorzugsweise ist die die Farbkennzeichnung, die von jeder Kassette getragen wird, tragende Einrichtung ein Steckelement oder ein Einsatz, wie beispielsweise an der 150 in dem zuvor erwähnten Patent dargestellt. Generell ist die die Farbkennzeichnung tragende Einrichtung I-förmig und sitzt kraftschlüssig in einer Vertiefung in der Kassette, wie an der 130 in dem zuvor erwähnten Patent gezeigt. Diese abnehmbaren, die Farbe tragenden Einrichtungen, beispielsweise eine gelb, die andere blau, können auf den Kassetten, die ansonsten identisch sein können, einfach aufgebracht und von diesen abgenommen werden.
Wenn eine Kassette in das Modul 321 eingeführt wird, wird die die Farbe tragende Einrichtung angrenzend an einen Sensor zum Erfassen des Vorhandenseins einer Kassette, der ein das Vorhandensein einer Kassette anzeigendes Signal erzeugt, positioniert. Vorzugsweise wird der Sensor zum Erfassen des Vorhandenseins einer Kassette als ein fotoelektrischer Farbsensor ausgeführt (zum Beispiel eine IR-Lichtquelle in einem fotoelektrischen Schaltkreis, wie beispielsweise die, die durch Tri-Tronics Co. Inc. aus Tempa, Florida unter der Modellnummer F4 vertrieben wird). Die gelbe Farbe wird das Infrarotlicht reflektieren und die blaue Farbe wird es absorbieren und infolgedessen eine Kassette für einen bestimmten Eingriff von einer anderen Kassette für einen verschiedenen Eingriff unterscheiden. Infolgedessen erfasst der Sensor zum Erfassen der Anwesenheit einer Kassette das Vorhandensein der Kassette als eine Funktion der Farbe der die Farbe tragenden Einrichtung.
Die 61 stellt eine bevorzugte Schaltung, die ein durch den Sensor zur Erfassung der Anwesenheit einer Kassette 525 erzeugtes Signal für die Kommunikation mit der Computereinheit 3 empfängt, dar. Wenn die Kassettenfarbe nicht mit dem bestimmten durch den Chirurgen ausgewählten Eingriff übereinstimmt, zeigt ein sichtbares und/oder hörbares Signal dem Benutzer dies über die Benutzerschnittstelle an. In Reaktion auf diese Information verhindert die Computereinheit 3 außerdem, dass ein ophthalmischer Eingriff ausgeführt wird, bis der Benutzer die richtige Kassette installiert. In dem Ausführungsbeispiel der 32 stellt der Sensor zum Erfassen der Anwesenheit einer Kassette 525 ein Signal zum Informieren des Benutzers über die inkorrekte Kassette an die Computereinheit 3 dadurch bereit, dass er zuerst ein Signal an das Zustandsregister 527 der EPLD 467 bereitstellt. Die EPLD 467 und die Koprozessorschaltung 465 stellen wiederum das Signal an die Neuron-Schaltung 455 zur Rückübertragung an die Computereinheit 3 bereit.
Zusätzlich zu dem Feedback in Bezug auf die bestimmten Aspirations- und Irrigationsstufen enthält das Modul 321 außerdem einen Sensor für den Pegelstand der Kassette 529 zum Erzeugen eines Beinahe-voll- und eines Voll-Signals zum Benachrichtigen des Benutzers, wenn die Kassette gewechselt werden sollte.
Eine für den Benutzer über die Benutzerschnittstelle verfügbare Priming-Funktion ermöglicht dem Benutzer das Priming des chirurgischen Handpieces durch das Öffnen und Schließen des Irrigations-Quetschventils 495 und durch das Entfernen von Luft aus der Aspirationsleitung. Diese Funktion ermöglicht dem Benutzer durch das Auswählen einer Auswerfoption außerdem das Auswerfen der Aspirations-Sammelkassette.
Wie zuvor beschrieben, steuert das IAV-Modul 321 außerdem die Vitrektomiefunktion des Systems 1. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das Venturi-IAV-Modul 321 einen Vitrektomieanschluss, an den ein Vitrektomie-Cutter angeschlossen ist. Vorzugsweise steuert das Modul 321 den Vitrektomie-Cutter so, dass er drei Arten der Schneidarbeit bereitstellt: lineare Schneidrate, festeingestellte Schneidrate und Einzelschnitt. Vorzugsweise liegt das lineare Schneiden in einem Bereich von 30 bis 750 Schnitten pro Minute und kann um einen Schnitt pro Minute inkrementiert werden. Der Benutzer stellt die Schneidrate über den Touchscreen-Bildschirm 255, die Fernsteuerung 39 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 ein. Der Benutzer kann ebenso die festeingestellte Schneidrate programmieren, um 30 bis 750 Schnitte pro Minute, die um einen Schnitt pro Minute inkrementiert werden können, bereitzustellen. In diesen Fällen stellt der Benutzer die festeingestellte Schneidrate über den Touchscreen-Bildschirm 255, die Fernsteuerung 39 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 ein und ändert die festeingestellte Schneidrate über die Fußsteuerungsanordnung 15. Der Einzelschnitt wir mit festeingestellter EIN/AUS-Steuerung bereitgestellt. Wenn ein Einzelschnitt aktiviert wird (EIN), wird der Vitrektomie-Cutter einmal mit einer einzelnen Betätigung öffnen/schließen. Der Benutzer wählt den Einzelschnitt über den Touchscreen-Bildschirm 255, die Fernsteuerung 39 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 und aktiviert den Schnitt über die Fußsteuerungsanordnung 15. Der an das Venturi-IAV-Modul 321 angeschlossene Vitrektomie-Cutter wird durch einen externen Luft-/Gas-Port, der außerdem verwendet wird, um die Venturi-Pumpe anzutreiben, angetrieben.
Wie in der 32 gezeigt, enthält die EPLD 467 vorzugsweise eine Vitrektomie-Zeitsteuerung 533 zum Durchführen der Zeitsteuerungsfunktionen, die zum Einstellen der Vitrektomie-Cutterrate erforderlich sind.
Die Magnettreiber 497 treiben einen Vitrektomie-Magneten 535 als eine Funktion des Zeitsteuerungssignals von der Vitrektomie-Zeitsteuerung 533 zum Steuern des Vitrektomie-Schneidens.
Vorzugsweise enthält das System 1 zusätzlich zu dem IAV-Modul 321 (oder anstelle des IAV-Moduls 321) ein Scroll-IAV-Modul 323. Obwohl dem Venturi-IAV-Modul 321 gleichartig, verwendet das Scroll-IAV-Modul 323 eine Rollenpumpe (nicht gezeigt) anstelle der Venturi-Pumpe, um die Irrigations- und Aspirationsfunktion bereitzustellen. Erfindungsgemäß kann die Rollenpumpe des Scroll-IAV-Moduls 323 als ein Venturi-Aspirationssystem (d. h. Flow-Kontrolle) wirken.
In diesem Fall arbeitet das Modul 323 in Verbindung mit einer Einweg-Rollenkassette, die die Rollenpumpe, Quetschventilöffnungen zum Steuern der Irrigation, der Aspiration, des Belüftens und der Kalibrierung, eine Messmembran und einen Sammelbehälter enthält. Die Rollenkassette enthält an dem Vorderteil des Kassettengehäuses ebenso die Irrigationsleitung, die Aspirationsleitung und den Sammelbehälter. Der Benutzer lädt die Kassette in einen einfahrbaren Einschub, der auf dem Vorderteil des Moduls 323 angeordnet ist. Sobald geladen, kommt die Kassette über den Touchscreen-Bildschirm 255 mit den Antriebs- und Steuerungssystemen des Moduls 323 in und außer Eingriff. Mit anderen Worten zieht das Scroll-IAV-Modul 323 die Kassette zurück (oder bringt diese in Eingriff) oder fährt die Kassette aus und löst die Kassette aus dem Eingriff, wenn die entsprechenden Befehle über einen Eintrag auf dem Touchscreen-Bildschirm 255 eingegeben werden.
Der Aspirationsteil der Scroll-IAV-Moduls 323 treibt einen einzelnen Aspirationsanschluss, der entweder die Vakuum- oder die Fluidsteuerung der Aspiration bereitstellt. Vorzugsweise stellt die Vakuum-Aspirationsfunktion Vakuumstufen von 0 mmHg bis zu 550 mmHg in 1-mmHg-Inkrementierungen und die Flow-Aspirationsfunktion stellt Durchflussraten von 1 cc/min bis zu 60 cc/min in 1-cc/min-Inkrementierungen bereit. Der Benutzer stellt die Aspirations-Betätigungsparameter über den Touchscreen-Bildschirm 255, die Fernsteuerung 39 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 ein.
Der Irrigationsteil des Scroll-IAV-Moduls 323 unterstützt, gleichartig wie das Venturi-IAV-Modul 321, durch Schwerkraft zugeführte Irrigation. Im Gegensatz zu dem Venturi-IAV- Modul 321 enthält das Modul 323 jedoch kein Quetschventil 495. Stattdessen stellt das Scroll-IAV-Modul 323 die Irrigations-Steuerung über die Einweg-Rollenkassette in Kombination mit einem Magnetkolben im Innern des Moduls 323 bereit. Wie bei dem Modul 321 hat der Benutzer über den Touchscreen-Bildschirm 255 oder über die Fußsteuerungsanordnung 15 die Kontrolle der Irrigation eines Scroll-IAV-Moduls 323 in Bezug auf festeingestellt, EIN/AUS (öffnen/schließen).
Gleichartig wie das Venturi-IAV-Modul 321 unterstützt das Scroll-IAV-Modul 323 ebenso die Vitrektomiefunktion des Systems 1. Jedoch treibt den Vitrektomie-Cutter anstelle des externen Luft-/Gaseinlasses des Venturi-IAV-Moduls 321 eine im Innern des Moduls 323 angeordnete pneumatische Pumpe.
Die 147 und 148 stellen in Form eines schematischen Diagramms eine bevorzugte Schaltung zum Erfassen von Druck zur Verwendung mit dem Scroll-IAV-Modul 323 dar.
Im Folgenden Bezug nehmend auf die 33, ist das Phakoemulsifikations- und das Phakofragmentations-Modul (Phako) 325 (in den 26A–26T detailliert gezeigt) ein unabhängiges Modul, das beispielsweise bis zu 35 Watt an Phako-Leistung in 5000 Ohm bei einer Frequenz von 29 ± 2 kHz an einen Phako-Ausgangsanschluss 537, an den ein Phakoemulsifikations- und/oder Phakofragmentations-Handpiece angeschlossen ist, liefert.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt das Phako-Modul 325 sowohl linearen als auch gepulsten Betrieb bereit. Die lineare Phako-Funktion stellt kontinuierlich Phako-Leistung, die der Benutzer in dem Bereich von 0% bis zu 100% mit einem Minimum von 1-%-Inkrementierungen programmieren kann, bereit. Der Chirurg aktiviert die Lineare Phako-Leistung durch das Niederdrücken des mittleren Fußpedals der Fußsteuerungsanordnung 15 mit der geringsten programmierten Phako-Leistungsstufe und erhöht anschließend als eine Funktion des linearen Fußpedalhubs auf die höchste programmierte Leistungsstufe. In diesem Fall läuft die lineare Phako-Leistung von null mit einer festeingestellten linearen Rate hoch. Vorzugsweise stellt der Benutzer die Leistungsstufen über den Touchscreen-Bildschirm 255, die Fernsteuerung 39 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 ein und steuert die lineare Phako-Funktion über die Fußsteuerungsanord nung 15. Im Gegensatz zu dem linearen Betrieb stellt die gepulste Phako-Funktion Leistung für programmierte finite Zeiträume (beispielsweise periodisch) ein. Das Modul 325 stellt für den Benutzer festeingestellte EIN/AUS-Leistungskontrolle bereit, die der Benutzer dann von 1% bis maximal 100% in 1%-Inkrementierungen einstellen kann. Der Benutzer kann dann die gepulste Leistungssteuerung programmieren, um zwischen 1 Impuls und 20 Impulsen pro Sekunde in 1-Impuls-pro-Sekunde-Inkrementierungen bereitzustellen. Der Benutzer stellt die Ausgangsleistungsstufe und die Impulsrate über den Touchscreen-Bildschirm 255 ein und steuert diese mit der Fußsteuerungsanordnung 15.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das Phako-Modul 325 eine Neuron-Schaltung 541, die über den Netzwerkanschluss 171 an dem hinteren Ende des Moduls 325, das an die Rückwandplatine angeschlossen ist, an das Netzwerk angeschlossen ist. Die Neuron-Schaltung 541 enthält einen RS485-Transceiver 223 zum Empfangen und zum Senden von Übertragungsdaten über den Datenübertragungsbus. Der Neuron-Prozessor 225, der mit dem Transceiver 223 gekoppelt ist, stellt die Netzwerksübertragungssteuerung für das Modul 325 bereit. Der Neuron-Prozessor 225 führt außerdem in einem Speicher 543 (beispielsweise einem Flash-EEPROM) gespeicherte eingebettete Anwendungsprogramme zum Steuern der Phakoemulsifikations- und der Phakofragmentationsfunktion des Systems 1 aus. Der Speicher 543 speichert ebenso die Konfigurations- und Identifizierungsdaten, die beim Initialisieren des Moduls 325 auf dem Netzwerk verwendet werden.
Zweckmäßigerweise ist die CPU 245 in der Lage, den Speicher 543 über den Datenübertragungsbus in Reaktion auf durch den Benutzer bereitgestellte Informationen umzuprogrammieren. Die Neuron-Schaltung 541 enthält außerdem eine Taktschaltung 545 (beispielsweise einen Kristalloszillator), die einen Taktgeber zum Arbeiten für den Neuron 225 bereitstellt. Das Phako-Modul 325 enthält des Weiteren eine Spannungs-Referenzschaltung 546 zum Erzeugen einer ±5-V-Spannungsversorgung und 4-V-Spannungsversorgung zur Verwendung durch den Schaltkreis. Obwohl dieser in der 33 nicht gezeigt ist, enthält die Neuron-Schaltung 541 außerdem einen weiteren RS485-Transceiver zum Empfangen eines Reset-Signals von der Computereinheit 3 und eine Status-LED 461 auf der Frontplatte des Moduls 325 zum Anzeigen, dass das Modul aktiv ist.
Wie in der 33 gezeigt, enthält das Phako-Modul 325 außerdem eine Koprozessorschaltung 547 die mit einer programmierbaren Logikschaltung, die mit einer EPLD 549 zusammenarbeitet, zusammenarbeitet. Die Koprozessorschaltung 547 enthält vorzugsweise einen Koprozessor 551 (beispielsweise einen Intel-386EX-Prozessor) und einen zugehörigen Speicher 553 (beispielsweise einen Flash-EEPROM und einen statischen RAM), eine Taktschaltung 555 (beispielsweise einen Kristalloszillator) und einen Watchdog-Timer 557. Die EPLD 549 hat eine Impuls-Zeitsteuerung 559 zum Bereitstellen eines Taktsignals, das auf einen Frequenzgenerator 561 (beispielsweise ein Sinuswellengenerator) angewendet wird. Der Koprozessor 551 der Koprozessorschaltung 554 arbeitet mit der EPLD zusammen, um Steuersignale für den Frequenzgenerator 561 zum Erzeugen einer programmierbaren Frequenz für die gepulste Phako-Leistung bereitzustellen. Eine Phako-Treiberschaltung 563 verwendet die durch den Frequenzgenerator 561 generierte programmierbare Frequenz, um einen Phako-Ausgang zu treiben.
Zweckmäßigerweise enthält das Phako-Modul 325 außerdem einen Verstärkungsregler 565 zum Aufrechterhalten der Schienenspannung zu dem Phako-Treiber, beispielsweise bei 3 Volt höher als die befohlene Spannungsstufe. Dies verhindert übermäßige Leistungsdissipation in dem Phako-Treiber 563.
Das Phako-Modul 325 enthält außerdem eine Monitorschaltung 567 zum Überwachen nicht nur der Verstärkungsspannung, sondern auch der Phase der Phako-Leistung. Für optimale Phako-Funktionen ist erwünscht, dass die Phase des Stroms und der Spannung selbst dann auf der Resonanzfrequenz des Handpieces verbleibt, während sich dessen Belastung ändert. Die Monitorschaltung 567 stellt außerdem einen Überstrom-Detektor zum Verhindern des Eintretens von Überstromzuständen in dem Phako-Modul 325 bereit.
Erfindungsgemäß enthält das Phako-Modul ebenso einen Tastkopfschaltung 571 zum Detektieren der Anwesenheit des an den Phako-Ausgang 537 angeschlossenen Handpieces.
Die Koprozessorschaltung 547 und die EPLD 549 kombinieren den Ausgang der Tastkopfschaltung 571 zum Detektieren der Anwesenheit des Handpieces mit durch von der Monitorschaltung 567 erzeugten Abschaltsignalen, um eine Relaissteuerung 575 zu treiben.
In Bezug auf die 34 stellt das Scheren-Modul 327 (detailliert in den 89 bis 103 gezeigt) nicht nur die Scherenfunktion für das System 1 bereit, sondern auch die Luft-/Fluid-Austauschfunktion und die Forcepsfunktion. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel unterstützt das Modul 327 einen elektrisch betriebenen Port 579, den das Modul 327 in Bezug auf den durch den Benutzer ausgewählten Betriebsmodus und die Betätigungsparameter des an den Port 579 angeschlossenen Scheren-/Forceps-Handpieces steuert.
Das Scheren-Modul 327 stellt vorzugsweise die Scheren-/Forcepsfunktion mit einer linearen Schneidrate, einer festeingestellten Schneidrate, einer Einzelbetätigung und einer Proportionalbetätigung bereit. Beispielsweise kann der Benutzer das Scheren-Modul 327 programmieren, um eine lineare Schneidrate zwischen 30 und 300 Schnitten pro Minute in Inkrementierungen von einem Schnitt pro Minute über den Touchscreen-Bildschirm 255 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 bereitzustellen. In diesem Fall steuert der Chirurg die tatsächliche Schneidrate über die Fußsteuerungsanordnung 15. Der Benutzer kann das Modul 327 über den Touchscreen-Bildschirm 255 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 ebenso programmieren, um in Inkrementierungen von einem Schnitt pro Minute eine festeingestellte Schneidrate zwischen 30 und 300 Schnitten pro Minute bereitzustellen, wobei die Fußsteuerungsanordnung 15 die EIN/AUS-Steuerung bereitstellt. Wie bei den anderen Betätigungsparametern kann der Benutzer das Modul 327 ebenso programmieren, um einen Einzelschnitt oder einen individuellen Scheren-/Forcepszyklus bereitzustellen. Vorzugsweise aktiviert der Chirurg den Einzelschnitt über die Fußsteuerungsanordnung 15. Die Proportionalbetätigungsfunktion schließt das Handpiece der Schere um einen bestimmten Prozentsatz. Beispielsweise kann der Benutzer das Scheren-Modul 327 programmieren, um eine Proportionalbetätigung von 0% bis zu 100% des Schließens in Inkrementierungen von 25-%-Schließung bereitzustellen, wobei der Touchscreen-Bildschirm 255 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 die lineare Steuerung für den Benutzer bereitstellen.
Wie bei den anderen Modulen, schließt das Scheren-Modul 327 über den Netzwerkanschluss 171 an dem hinteren Ende des Moduls 327, das an die Rückwandplatine 101 angeschlossen ist, eine Neuron-Schaltung 583 an das Netzwerk an. Die Neuron-Schaltung 541 enthält einen RS485-Transceiver 223 zum Empfangen und zum Senden von Übertragungsdaten über den an den Neuron-Prozessor gekoppelten Datenübertragungsbus. Der Neuron-Prozessor 225 führt außerdem in einem Speicher 585 (beispielsweise einem Flash-EEPROM) gespeicherte eingebettete Anwendungsprogramme zum Steuern der Scheren-/Forceps- und der Luft-/Fluid-Austausch-Funktionen des Systems 1 aus. Der Speicher 585 speichert ebenso die Konfigurations- und Identifizierungsdaten, die beim Initialisieren des Moduls 327 auf dem Netzwerk verwendet werden.
Zweckmäßigerweise ist die CPU 245 in der Lage, den Speicher 585 über den Datenübertragungsbus in Reaktion auf durch den Benutzer bereitgestellte Informationen umzuprogrammieren. Die Neuron-Schaltung 583 enthält außerdem eine Taktschaltung 589 und eine Watchdog-Timer-Schaltung 587. Obwohl in der 34 nicht gezeigt, enthält die Neuron-Schaltung 585 ebenso einen weiteren RS485-Transceiver zum Empfangen eines Reset-Signals von der Computereinheit 3.
Gleichartig wie einige der anderen Module 13 enthält das Scheren-Modul 327 eine EPLD 595 zur Verwendung mit dem Neuron-Prozessor 225 der Neuron-Schaltung 585 zum Steuern des Scheren-/Forceps-Handpieces als eine Funktion der durch den Benutzer eingegebenen Betätigungsparameter. Speziell ist die EPLD 595 ein Treiberwähler zum Wählen entweder eines Magnettreibers 597 oder eines Gleichstrommotortreibers 599 zum Treiben des Handpiece-Ports 579. Auf diese Art und Weise ist das Scheren-Modul 327 in der Lage, zwei Typen von Schereninstrumenten anzutreiben.
Wie in der 34 gezeigt, enthält das Scheren-Modul 327 außerdem pneumatische Steuerungen 605 zum Bereitstellen einer Luft-/Fluid-Austauschfunktion. Beispielsweise treiben die pneumatischen Steuerungen die Magnetventile zum Steuern der Beschickung, des Absaugens und des Haltens der IOP. Vorzugsweise unterstützt das Luft-/Fluid-Austauschteil des Moduls 327 einen einzelnen Luftanschluss (nicht gezeigt), der durch eine pneumatische Pumpe, die Teil der pneumatischen Steuerungen 605 ist, betrieben wird. Beispielsweise unterstützt die Pumpe Luftdrücke bis zu 100 mmHg in 1-mmHg-Inkrementierungen bei Durchflussraten bis zu fünf Standardkubikfuß pro Stunde.
Der Benutzer steuert den Luft-/Fluid-Austauschanschluss über den Touchscreen-Bildschirm 255 oder über die Fußsteuerungsanordnung 15. Die 34 zeigte außerdem einen IOP-Detektor 607 (zum Beispiel einen Druckfühler) zum Bereitstellen eines Feedbacks zu der Neuron-Schaltung 583. In Reaktion darauf, dass der IOP-Detektor 607 entweder einen Über- oder Unterdruckzustand detektiert, stellt die Benutzerschnittstelle eine hörbare Warnung bereit. Das Scheren-Modul 327 enthält des Weiteren auf der Vorderplatte des Moduls 327 eine Status-LED 611, wie eine grüne LED, die anzeigt, dass das Modul aktiv ist, und eine Handpiece-Detektorschaltung 613, die das Vorhandensein eines an den Port 579 angeschlossenen Scheren-Handpieces detektiert. Obwohl in der 34 nicht gezeigt, enthält die Neuron-Schaltung außerdem einen weiteren RS485-Transceiver zum Empfangen eines Reset-Signals von der Computereinheit 3.
In dem Fall von Leistungsausfall oder Modulversagen, ist das Modul mit einem pneumatischen Empfänger und einem Absperrventil ausgerüstet, um den Benutzer ausreichend Zeit zu geben, um auf den Fehlerzustand zu reagieren.
Wie in der 35 gezeigt, ist das Bipolarkoagulations-Modul 329 (detailliert in den 104–113 gezeigt) ein unabhängiges Modul, das einen einzelnen bipolaren Ausgang 625 trägt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liefert der Bipolar-Ausgang bis zu 7,5 Watt Bipolarleistung in 100 Ohm. Vorzugsweise steuert das Modul 329 den Port, um entweder eine festeingestellte Bipolarfunktion oder eine lineare Bipolarfunktion bereitzustellen. Der Benutzer kann das Bipolarkoagulations-Modul 329 programmieren, um eine festeingestellte Bipolarleistung zwischen 2% und höchstens 100% in 1-%-Inkrementierungen bereitzustellen. Der Bipolar-Ausgang wird vorzugsweise durch einen Momentkontaktschalter (Drucktastenschalter) auf der Fußsteuerungsanordnung 15 mit der programmierten Ausgangsleistungsstufe aktiviert. Der Bipolar-Ausgang bleibt solange aktiviert, wie der Drucktastenschalter niedergedrückt gehalten wird. Der Benutzer stellt die Ausgangsleistungsstufe über den Touchscreen-Bildschirm 255, die Fernsteuerung 39 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 ein und ändert die Einstellung über den Drucktastenschalter auf der Fußsteuerungsanordnung 15. Der Benutzer kann das Modul 329 programmieren, um lineare Bipolarleistung zwischen 2% und 100% Maximum bereitzustellen und kann die Leistungsstufe in 1-%-Inkrementierungen ändern. Der Bipolar-Ausgang wird vorzugsweise auf der programmierten Minimalausgangsleistungsstufe ak tiviert, wenn der Chirurg das zentrale Fußpedal der Fußsteuerungsanordnung 15 niederdrückt, und wird dann als eine Funktion des linearen Fußpedalhubs auf die programmierte maximale Ausgangsleistungsstufe gesteigert. Der Benutzer stellt die Leistungsstufe über den Touchscreen-Bildschirm 255, die Feinsteuerung 39 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 ein und steuert die Stufe über die Fußpedalsteuerungsanordnung 15.
Wie bei den anderen Modulen 13, schließt das Koagulations-Modul 329 über den Netzwerkanschluss 171 an dem hinteren Ende des Moduls 329, das an die Rückwandplatine 101 angeschlossen ist, eine Neuron-Schaltung 627 an das Netzwerk an. Die Neuron-Schaltung 627 enthält einen RS485-Transceiver 223 zum Empfangen und zum Senden von Übertragungsdaten über den an den Neuron-Prozessor gekoppelten Datenübertragungsbus. Der Neuron-Prozessor 225 führt außerdem in einem Speicher 629 (beispielsweise einem Flash-EEPROM) gespeicherte eingebettete Anwendungsprogramme zum Steuern der Koagulationsfunktion des Systems 1 aus. Der Speicher 629 speichert ebenso die Konfigurations- und Identifizierungsdaten, die beim Initialisieren des Moduls 329 auf dem Netzwerk verwendet werden.
Zweckmäßigerweise ist die CPU 245 in der Lage, den Speicher 629 über den Datenübertragungsbus in Reaktion auf durch den Benutzer bereitgestellte Informationen umzuprogrammieren. Die Neuron-Schaltung 627 enthält außerdem eine Taktschaltung 631 (zum Beispiel einen Kristalloszillator), die einen Taktgeber für Neuron 225 zum Arbeiten bereitstellt. Obwohl in der 35 nicht gezeigt, enthält die Neuron-Schaltung 585 ebenso einen weiteren RS485-Transceiver zum Empfangen eines Reset-Signals von der Computereinheit 3.
Das Koagulations-Modul 329 enthält außerdem eine EPLD 635 zur Verwendung mit dem Neuron-Prozessor 225 der Neuron-Schaltung 627 zum Steuern der Bipolarkoagulations-Vorrichtung als eine Funktion der durch den Benutzer eingegebenen Betätigungsparameter. Im Einzelnen enthält die EPLD 635 eine Steuer-Logikschaltung 637 zum Erzeugen eines Aktivierungssignals, um die Koagulation zu aktivieren und einen Aktivierungsmonitor 639 zum Überwachen der bipolaren Leistungsspannung und der Leistungsaktivität (ob festeingestellte oder lineare Leistung) und eine Bipolar-Zeitsteuerung 641 zum Erzeugen eines Impulses mit Modulationsfrequenz.
Das Bipolarkoagulations-Modul 329 enthält des Weiteren einen Überspannungsdetektor 645 zum Unterbrechen der Leistung zu dem Bipolar-Ausgang 625 für den Fall eines übermäßigen oder unerwünschten Leistungszustands. Vorzugsweise kommuniziert der Überspannungsdetektor 645 ebenso über den Neuron-Prozessor 225 und den Transceiver 223 mit dem Netzwerk, um dem Benutzer eine Warnung über den unerwünschten Leistungszustand zu signalisieren.
Erfindungsgemäß aktiviert der Neuron-Prozessor 225 der Neuron-Schaltung 627 in Verbindung mit der EPLD 635 eine Gruppe von Vortreibern in der richtigen Phasensequenz und eine Gruppe von Leistungstreibern 651, um Leistung an den Bipolarausgang 625 bereitzustellen. In einem Ausführungsbeispiel enthält das Koagulationsmodul 329 außerdem eine mit dem Netzwerk 653 übereinstimmende Trennung und Widerstandstandseigenschaften zum Konditionieren des Ausgangs der Leistungstreiber 651.
Die 53 stellt eine Status-LED 657 dar, die, wie zuvor beschrieben, vorzugsweise eine grüne LED, die auf der Frontplatte des Moduls 329 angeordnet ist, ist, um dem Benutzer anzuzeigen, dass das Koagulationsmodul 329 aktiv ist. Das Modul 329 enthält außerdem einen Leistungssicherungs- und Filterschaltkreis 659, um zu verhindern, dass Überspannungszustände eintreten und um Rauschen zu reduzieren.
Im Folgenden Bezug nehmend auf die 36, ist das Beleuchtungs-Modul 331 (in den 114–125 im Einzelnen gezeigt) ein unabhängiges Modul mit wenigstens zwei Leuchten, wie beispielsweise einer ersten Leuchte 665 und einer zweiten Leuchte 667 zum Bereitstellen von Beleuchtungsports an der Vorderseite des Moduls 331. Erfindungsgemäß schließt der Benutzer ein fiberoptisches Beleuchtungsinstrument, wie zum Beispiel einen Endo-Illuminator, an einen oder beide der Ports an, um dieses durch den Chirurgen beim Illuminieren des hinteren Bereichs des Auges des Patienten während der Operation zu verwenden.
Obwohl das Modul 331 Einzelsteuerung des an jedem der Ports durch die Lampen 665 und 667 bereitgestellten Lichts bereitstellt, können die Lampen, falls erwünscht, simultan verwendet werden. Des Weiteren stellt das Modul 331 unabhängige Steuerung der Helligkeit des an den Ports bereitgestellten Lichts bereit. Der Benutzer ist in der Lage, über den Touchscreen-Bildschirm 255 oder über die Fernsteuerung 39 folgende Beleuchtungsleistungsstufen auszuwählen: hoch (10%), mittel (75%) oder niedrig (50%).
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das Beleuchtungs-Modul 331 eine über den Netzwerkanschluss 171 an der hinteren Seite des Moduls 331, der an die Rückwandplatine angeschlossen ist, an das Netzwerk angeschlossene Neuron-Schaltung 671. Die Neuron-Schaltung 671 enthält einen RS485-Transceiver 223 und den Neuron-Prozessor 225. Der Neuron-Prozessor 225 führt sowohl die Netzwerk-Kommunikationssteuerung als auch das Anwendungsprogramm zum Steuern der Beleuchtungsfunktion des Systems 1 aus. In diesem Fall enthält die Neuron-Schaltung 671 einen Speicher 673 (beispielsweise einen Flash-EEPROM) zum Speichern des Anwendungsprogramms des Beleuchtungs-Moduls 331. Zusätzlich speichert der Speicher 673 die Konfigurations- und Identifizierungsdaten zur Verwendung beim Initialisieren des Moduls 331 auf dem Netzwerk. Zweckmäßigerweise ist die CPU 245 in der Lage, den Speicher 673 über den Datenübertragungsbus in Reaktion auf die durch den Benutzer bereitgestellten Informationen umzuprogrammieren. Die Neuron-Schaltung 671 enthält außerdem eine Taktschaltung 675 (zum Beispiel einen Kristalloszillator) zum Bereitstellen von durch die Neuron-Schaltung 671 verwendeten Taktsignalen und einen Watchdog-Timer 676. Obwohl in der 36 nicht gezeigt, enthält die Neuron-Schaltung einen weiteren RS485-Transceiver zum Empfangen eines Reset-Signals von der Computereinheit 3.
Wie in der 36 gezeigt, stellt der Neuron-Prozessor 225 der Neuron-Schaltung 671 ein EIN/AUS-Signal zu einem ersten Leistungsrelais 677 für die Leuchte 665 und ein EIN/AUS-Signal zu einem zweiten Leistungsrelais 679 für die Leuchte 667 bereit. Eines der Relais oder beide Relais 677 und 679 schaltet bzw. schalten eine 12-V-Spannungsversorgung (bereitgestellt von dem Leistungs-Modul 103 über die Rückwandplatine 101) jeweils mit einer ersten Leuchten-Treiberschaltung 683 und/oder mit einer zweiten Leuchten-Treiberschaltung 685, um entweder eine Leuchte oder beide Leuchten 665 und 667 zu betreiben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel stellen die Leuchten-Treiber 683 und 685 Feedback in Bezug auf den Status der Leuchten 665 und 667 an die Neuron-Schaltung 671 bereit.
Um die Helligkeit des durch die Leuchte 665 bereitgestellten Lichts zu ändern, stellt die Neuron-Schaltung 671 des Beleuchtungs-Moduls 331 zuerst serielle Daten, die die erwünschte Heiligkeit darstellen, für den D/A-Wandler 689 bereit. In Reaktion auf den Ausgang des D/A-Wandlers 689 treibt eine Dimmer-Treiberschaltung 691 eine Dimmer-Schaltung 693. Erfindungsgemäß stellt die Dimmer-Schaltung 693 die Intensität der Leuchte 665 ein. Infolgedessen steuert der Dimmer-Treiber 691 die Dimmer-Schaltung 693 als eine Funktion des seriellen Dateneingangs zu dem D/A-Wandler 689, um die Helligkeit der Leuchte 665 auf eine erwünschte Stufe einzustellen. Gleichartig stellt die Neuron-Schaltung 671 serielle Daten, die die erwünschte Helligkeit darstellen, für einen D/A-Wandler 697 bereit, um die Helligkeit des durch die Leuchte 667 bereitgestellten Lichts zu ändern. Der D/A-Wandler 697 stellt anschließend ein Analogsignal für einen Dimmer-Treiber 699 bereit. Der Dimmer-Treiber 699 wiederum steuert als eine Funktion des seriellen Dateneingangs für den D/A-Wandler 697 eine Dimmer-Schaltung 701 zum Ändern der Helligkeitsstufe der Leuchte 667.
Des Weiteren Bezug nehmend auf die 36, enthält das Beleuchtungs-Modul 331 außerdem eine Status-LED, wie zum Beispiel eine grüne LED, an der Vorderseite des Moduls 331 zum Anzeigen, dass das Modul 331 aktiv ist. Das Modul 331 stellt außerdem ein Kühlsystem 707, wie zum Beispiel einen Ventilator, das auf den Neuron-Prozessor 225 der Neuron-Schaltung 671 anspricht, zum Abführen von überschüssiger Wärme aus dem Innern des Moduls 331, die dessen Komponenten beschädigen könnte, bereit.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unterstützt das System 1 Peripheriegeräte, die aus den Folgenden ausgewählt werden: Fußfernsteuerungsanordnung 15, Instrumentenwagen 21 mit automatisiertem Infusionsstangenaufbau 17, Erweiterungsbasiseinheit 207 und von Hand gehaltene Fernsteuerungseinheit 39.
Eines dieser Peripheriegeräte, hauptsächlich die Fußsteuerungsanordnung 15, stellt für den Chirurgen die Fernsteuerung wenigstens eines mikrochirurgischen Instrumentes 19 während der Durchführung des chirurgischen Eingriffs bereit. Obwohl der Benutzer der Chirurg sein kann, tätigt oft eine OP-Schwester oder eine andere Person in dem Operationssaal über die Benutzerschnittstelle des Systems 1 direkte Eingaben. Daher stellt die Fußsteuerungsanordnung 15 die primäre Schnittstelle zwischen dem Chirurgen und dem System 1 bereit.
Zweckmäßigerweise kann der Chirurg sowohl eine Anzahl der durch das System 1 bereitgestellten Funktionen als auch die Änderung der Betätigungsmodi von der Fußsteuerungsanordnung 15 aus vornehmen.
Die 37 stellt eine Steuerschaltung 105 zum Steuern der Fußsteuerungsanordnung 15 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
Vorzugsweise stellt die Fußsteuerungsschaltung (detailliert in den 126–136 gezeigt) die Netzwerkkommunikation bereit und steuert die Betätigung der Fußsteuerungsanordnung 15 als eine Funktion wenigstens eines Betätigungsparameters.
Obwohl nicht in der Basiseinheit 7 installiert, verfügt die Fußsteuerungsschaltung 105 über eine Neuron-Schaltung 717, die einen RS485-Transceiver zum Empfangen und Senden von Daten über den Datenübertragungsbus enthält. Der an den Receiver 225 gekoppelte Neuron-Prozessor 225 stellt die Netzwerkkommunikationssteuerung für die Fußsteuerungsschaltung 105 bereit. Infolgedessen ist die Fußsteuerungsanordnung 15, gesteuert durch die Fußsteuerungsschaltung 105, funktionell den Modulen 13 äquivalent. Mit anderen Worten ist die Fußsteuerungsanordnung 15 ebenso an den Datenübertragungsbus, der die Datenübertragung der Daten, die die Betätigungsparameter darstellen, zwischen der Benutzerschnittstelle und der Fußsteuerungsschaltung 105 bereitstellt, angeschlossen. Des Weiteren spricht die Fußsteuerungsschaltung 105 über die Fußsteuerungsanordnung 15 auf die Befehle des Chirurgen an, um die Betätigungsparameter der mikrochirurgischen Instrumente 19 über das Netzwerk zu ändern.
In diesem Fall ist der Transceiver 223 der Neuron-Schaltung 717 über ein Kabel (nicht gezeigt), das an den Anschluss 157 auf der Rückseite der Rückwandplatine angeschlossen ist, an den Datenübertragungsbus angeschlossen. Alternativ stellt der Infusionsstangenaufbau 17 eine Brücke, an die die Fußsteuerungsschaltung 105 angeschlossen ist, bereit. Ein Leistungseingang 721 stellt die Leistung für die Fußsteuerungsschaltung 105 bereit und ein Spannungsregulator, wie zum Beispiel ein VCC-Generator 723, stellt die erforderlichen logischen Spannungen für die Schaltung bereit.
Die 37 stellt des Weiteren eine an eine Magnetpartikelbremse 725 angeschlossene Bremsen-Treiberschaltung 725 zum Bereitstellen von Arretierungen in dem Fußpedalhub bereit.
Die Neuron-Schaltung 717 enthält außerdem einen Speicher 731 zum Speichern eines Anwendungsprogramms der Fußsteuerungsschaltung 105. In diesem Fall kooperiert der Neuron-Prozessor 225 mit einer EPLD 735, um das eingebettete Anwendungsprogramm zum Steuern der Fußsteuerungsanordnung 15 auszuführen. Zusätzlich speichert der Speicher 731 die Konfigurations- und Identifizierungsdaten zur Verwendung beim Initialisieren der Fußsteuerungsschaltung 105 auf dem Netzwerk. Zweckmäßigerweise ist die CPU 245 in der Lage, den Speicher 731 über den Datenübertragungsbus in Reaktion auf die durch den Benutzer bereitgestellten Informationen umzuprogrammieren. Wie in der 37 gezeigt, enthält die Neuron-Schaltung 717 außerdem einen RS485-Transceiver zum Empfangen eines Reset-Signals von der Computereinheit 3.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Fußsteuerungsanordnung 15 ein zentrales Fußpedal, einen einzelnen Kippschalter und zwei separate Druckknopfschalter (siehe 131). Die Neigungs- und Seitenverschiebungsbewegung des zentralen Pedals stellen vorzugsweise dual lineare Steuerung und die EIN/AUS-Steuerung für das System 1 bereit. Jede dieser Steuerungen ist in Bezug auf die Funktion und die Betätigungsparameter (z. B. Bereich, Modus und dergleichen) vollständig programmierbar. Erfindungsgemäß empfängt die EPLD 735 Informationen von den verschiedenen Schaltern 743 und empfängt über einen Neigungs-Impulsgeber 745 oder einen Seitenverschiebungs-Impulsgeber 747 Informationen in Bezug auf den Hub des zentralen Pedals. Erfindungsgemäß stellt die EPLD 735 die Schalterdekodierung, Quadraturdekodierung/-multiplizierung und die Bremskraftdekodierung bereit. Wegen der begrenzten Anzahl von verfügbaren Eingängen zu dem Neuron-Prozessor 225 stellt die EPLD 735 das Dekodieren der durch die Schalter 743 bereitgestellten Schaltersignale bereit. Des Weiteren stellen die Neigungs- und Seitenverschiebungs-Impulsgeber 745 und 747 jeweils zwei Quadratursignale bereit, um die Größe und die Richtung des Hubs des Fußpedals darzustellen. Die EPLD 735 kodiert diese Signale für die Verwendung durch den Neuron-Prozessor 225 der Neuron-Schaltung 717.
Zusätzlich kodiert die EPLD 735 die durch den Neuron-Prozessor 225 erzeugten Bremskraftsignale für die Verwendung durch die Bremskraftschaltung 725.
Als ein Beispiel stellt das zentrale Pedal der Fußsteuerungsanordnung 15 ungefähr 15° der Aufwärts- und Abwärtsbewegung in der Neigungs- oder Vertikalrichtung bereit. Innerhalb dieses Bewegungsbereichs kann der Benutzer zwei Arretierungspositionen programmieren. Wenn der Hubweg des Fußpedals durch eine dieser Arretierungen verläuft, stellt der durch die Pedaländerung eintretende Widerstand eine fühlbare Rückmeldung für den Chirurgen bereit. Dieser Widerstand bleibt vorzugsweise so lange derselbe, wie der Hubweg des Pedals innerhalb des programmierten Bereichs der Arretierung verläuft. Wenn es freigegeben wird, geht das Pedal in eine Ausgangsposition (nach oben) zurück. Funktional kann der Benutzer außerdem eine Neigungsbewegung programmieren, um eine lineare oder eine EIN/AUS-Steuerung für alle anwendbaren chirurgischen Funktionen bereitzustellen. Beispielsweise stellt die Fußsteuerungsanordnung die lineare Steuerung als eine Funktion der relativen Fußpedalverschiebung (beispielsweise entspricht um 15° nach unten 0% bis 100% Leistung) bereit und stellt die festeingestellte Steuerung als eine Funktion einer absoluten Fußpedalverschiebung (beispielsweise entspricht 0° bis 10° nach unten AUS, während 10° bis 15° nach unten EIN entspricht) bereit.
In der Horizontal- oder Seitenverschiebungsrichtung stellt das zentrale Fußpedal ungefähr ±10° Bewegung nach rechts oder nach links bereit. In diesem Fall hat das Pedal eine Mittelarretierung und kehrt, wenn es freigegeben wird, in eine Ausgangsstellung (zentrale Stellung) zurück. Funktionell kann der Benutzer die Horizontalbewegung programmieren, um die lineare oder die EIN/AUS-Steuerung für alle anwendbaren chirurgischen Funktionen bereitzustellen. Beispielsweise stellt das Pedal lineare Steuerung als eine Funktion der relativen Fußpedalverschiebung (zum Beispiel entspricht 0° bis 10° nach links 0% bis 100% Leistung) bereit und stellt die festeingestellte EIN/AUS-Steuerung als eine Funktion der absoluten Fußpedalverschiebung (beispielsweise entspricht das Bewegen nach links (rechts) aus der Mittelpositionsarretierung EIN (AUS)).
Vorzugsweise ist der Kippschalter ein Schalter mit zwei Positionen, der rechts von dem mittleren Pedal der Fußsteuerungsanordnung 15 angeordnet ist. Wenn freigegeben, geht der Kippschalter in eine AUS-Mittelstellung zurück. Funktionell kann der Benutzer den Kippschalter programmieren, um aufwärts/abwärts, Inkrementieren/Dekrementieren oder EIN/AUS-Steuerungen für alle anwendbaren chirurgischen Funktionen (zum Beispiel Phakoemulsifikations- und Phakofragmentations-Leistungsstufen, bipolare Leistungsstufen, Aspirationsstufen und dergleichen) bereitzustellen. Die beiden Druckknopfschalter der Fußsteuerungsanordnung 15 sind vorzugsweise dem Kippschalter gegenüberliegend, an der linken Seite des zentralen Fußpedals angeordnet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist einer der Schalter der bipolaren Leistungssteuerung zugewiesen, während der Benutzer den anderen Schalter programmieren kann, um eine der chirurgischen Funktionen zu steuern.
Im Folgenden Bezug nehmend auf die 38, enthält das System 1 außerdem den Infusionsstangenaufbau 17 mit der Steuerschaltung 107 (detailliert in den 137–146 gezeigt) zum Steuern eines Motors 753, um die Infusionsstange des Infusionsstangenaufbaus 17 anzuheben oder abzusenken.
Vorzugsweise stellt die Infusionsstangen-Steuerschaltung 107 Netzwerkübertragungen bereit und steuert den Betrieb des Infusionsstangenaufbaus 17 als eine Funktion wenigstens eines Betätigungsparameters.
Obwohl in der Basiseinheit 7 nicht installiert, hat die Infusionsstangen-Steuerschaltung 107 eine Neuron-Schaltung 755, die einen Neuron-Prozessor 225, der an den Transceiver 223 gekoppelt ist, enthält. Die Neuron-Schaltung 755 stellt die Netzwerkübertragungssteuerung für die Infusionsstangen-Steuerschaltung 107 bereit. Infolgedessen ist in Bezug auf das Computernetzwerk der durch die Infusionsstangen-Steuerschaltung 107 gesteuerte Infusionsstangenaufbau 17 den Modulen 13 äquivalent. Mit anderen Worten ist die Infusionsstangen-Steuerschaltung 107 ebenso an den Datenübertragungsbus, der die Übertragung von Daten, die die Betätigungsparameter repräsentieren, zwischen der Benutzerschnittstelle und der Infusionsstangen-Steuerschaltung 107 bereitstellt, angeschlossen. Die Neuron-Schaltung 755 enthält außerdem eine Taktschaltung 757 (zum Beispiel einen Kristalloszillator), die einen Taktgeber zum Arbeiten für den Neuron-Prozessor 225 bereitstellt. Ein Leistungseingang 759, vorzugsweise aus der Basiseinheit 7, stellt die Leistung für die Infusionsstangen-Steuerschaltung 107 bereit.
Gleichermaßen wie bei der Fußsteuerungsschaltung 105 ist der Transceiver der Infusionsstangen-Steuerschaltung 107 über ein Datenkabel (nicht gezeigt), das an den Anschluss 157 auf der Rückseite der Rückwandplatine 101 angeschlossen ist, an den Datenkommunikationsbus angeschlossen. Die Neuron-Schaltung 755 enthält außerdem einen Speicher 763 (beispielsweise einen Flash-EEPROM) zum Speichern eines Anwendungsprogramms für die Infusionsstangen-Steuerschaltung 107. In diesem Fall führt der Neuron-Prozessor das eingebettete Anwendungsprogramm zum Steuern der Motor-Treiberschaltung 765 als eine Funktion der Betätigungsparameter des Infusionsstangenaufbaus 17 aus. Zusätzlich speichert der Speicher 763 die Konfigurations- und Identifizierungsdaten zur Verwendung beim Initialisieren der Infusionsstangen-Steuerschaltung 107 auf dem Netzwerk. Des Weiteren ist die CPU 245, wie bei den Modulen 13, in der Lage, den Speicher 763 über den Datenübertragungsbus in Reaktion auf durch den Benutzer bereitgestellte Informationen umzuprogrammieren. Obwohl nicht gezeigt, enthält die Neuron-Schaltung 755 ebenso einen Watchdog-Timer und eine weiteren RS485-Transceiver zum Empfangen eines Reset-Signals von der Computereinheit 3.
Vorzugsweise ist der Infusionsstangenaufbau ein integrierter Teil des Instrumentenwagens 21 und wird beispielsweise verwendet, um 500-cc-Behälter mit Fluid bis zu 100 cm über dem Wagen 21 zu halten. In Bezug darauf ist ein Infusionsstangenaufbau in der Lage, sich mit einer Geschwindigkeit von 6 cm/s in Richtung nach oben oder nach unten zu bewegen und hat eine Positionsrasterung von 1 cm und eine Positionswiederholbarkeit von 2 cm. Funktionell stellt der Benutzer die Infusionsstangenparameter über den Touchscreen-Bildschirm 255, die Fernsteuerung 39 oder die Fußsteuerungsanordnung 15 ein. Ein Paar von Begrenzungsschaltern 767 stellt das Feedback an die Neuron-Schaltung 755 in Bezug auf die Höhe der Infusionsstange bereit. Wenn die Infusionsstange beispielsweise ihre maximal zugelassene Höhe erreicht, weist ein Begrenzungsschalter die Neuron-Schaltung 755 an, zu veranlassen, dass das Hochfahren der Stange durch den Motor 753 unterbrochen wird. Gleichermaßen weist ein anderer Begrenzungsschalter, wenn die Infusionsstange ihre Mindesthöhe erreicht hat, die Neuron-Schaltung 755 an, zu veranlassen, dass das Herunterfahren der Infusionsstange durch den Motor 753 unterbrochen wird. In einem alternativen Ausführungsbeispiel erfasst ein einzelner Begrenzungsschalter, wenn die Infusionsstange ihre Maximalhöhe erreicht hat. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Motor 753 ein Schrittmotor und der Neuron- Prozessor 225 zählt die Anzahl von Schritten, um zu bestimmen, wann die Stange ihre maximale Höhe erreicht.
Die 39 stellt ein Leistungs-Modul 103 in einem Blockdiagramm dar. Wie gezeigt, enthält ein Leistungs-Modul 103 einen Leistungseinlass 771, der Wechselstrom aufnimmt. Vorzugsweise konditioniert ein elektromagnetischer Interferenzfilter (EMI) 773 die Leistung, bevor eine schaltbare Leistungsversorgungsschaltung 775 die durch die verschiedenen Module 13, die in der Basiseinheit 7 installiert sind, verwendete Gleichspannung generiert. Ein Schaltkreis 779 stellt dann diese Spannungen über einen Rückwandplatinenanschluss (wie den Anschluss 17) an die Rückwandplatine 101 bereit.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das Leistungs-Modul 103 einen Sicherheitsschalter 783, um die Leistung, die dem Leistungsbus der Rückwandplatine zugeführt wird, zu unterbrechen. Dieser Sicherheitsschalter ist vorzugsweise in der in der 9 gezeigten Öffnung 197 angeordnet und ist normalerweise geöffnet. Wenn die Frontabdeckung 113 auf der Basiseinheit 7 installiert ist, erstreckt sich die Säule 195 in die Öffnung 197, um den Sicherheitsschalter zu schließen. Auf diese Art und Weise stellt das System 1 jedes Mai, wenn die Module gewechselt werden, einen Reset-Zustand her und verhindert, dass der Benutzer in Kontakt mit der Rückwandplatine kommt, wenn diese unter Spannung steht.
Das Leistungs-Modul 103 enthält außerdem eine Status-LED 787, die seinen aktiven Zustand anzeigt, und einen Ventilator 789 zum Verhindern von Überhitzen im Innern des Moduls.
Erfindungsgemäß, wie hierin beschrieben, führt die Computereinheit 3 die Software zum Bereitstellen der Benutzerschnittstelle und der Netzwerkverwaltungsmerkmale der Erfindung aus. Des Weiteren führt der Neuron-Prozessor 225 die Software zum Steuern der verschiedenen mikrochirurgischen Instrumente 19 und der Peripheriegeräte aus.
In Anbetracht des oben Beschriebenen wird verstanden werden, dass die verschiedenen Aufgaben der Erfindung erfüllt werden und das weitere vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden.
Während verschiedene Änderungen der oben beschriebenen Konstruktionen und Verfahren vorgenommen werden könnten, ohne von dem Schutzanspruch der Erfindung abzuweichen, ist beabsichtigt, dass alle in der obigen Beschreibung enthaltenen oder in den begleitenden Zeichnungen gezeigten Gegenstände als darstellend und nicht in einem einschränkenden Sinn zu interpretieren sind.

Claims

System zum Steuern einer Vielzahl ophthalmischer mikrochirurgischer Instrumente, die damit verbunden sind, wobei die mikrochirurgischen Instrumente von einem Benutzer, wie beispielsweise einem Chirurgen, beim Durchführen ophthalmischer chirurgischer Eingriffe verwendet werden und das System umfasst: einen Datenübertragungs-Bus; eine Benutzerschnittstelle, die mit dem Datenübertragungs-Bus verbunden ist, wobei die Benutzerschnittstelle dem Benutzer Informationen bereitstellt und von dem Benutzer Informationen empfängt und diese Informationen repräsentativ für Betätigungsparameter der mikrochirurgischen Instrumente sind; ein erstes chirurgisches Modul, das mit einem der mikrochirurgischen Instrumente verbunden ist und es in Abhängigkeit von wenigstens einem der Betätigungsparameter steuert, wobei das erste chirurgische Modul mit dem Datenübertragungs-Bus verbunden ist; ein zweites chirurgisches Modul, das mit einem anderen der mikrochirurgischen Instrumente verbunden ist und es in Abhängigkeit von wenigstens einem der Betätigungsparameter steuert, wobei das zweite chirurgische Modul mit dem Datenübertragungs-Bus verbunden ist; wobei der Datenübertragungs-Bus für die Übertragung von Daten, die repräsentativ für die Betätigungsparameter sind, zwischen der Benutzerschnittstelle und dem ersten sowie dem zweiten chirurgischen Modul sorgt; wobei die Benutzerschnittstelle einen Speicher enthält, der eine Vielzahl von Betätigungsparametern speichert, und eine zentrale Verarbeitungseinrichtung enthält, die eine Gruppe der Betätigungsparameter aus dem Speicher für die mikrochirurgischen Instrumente abruft, wobei jedes chirurgische Modul das entsprechende mikrochirurgische Instrument in Abhängigkeit von der Gruppe von Betätigungsparametern steuert, die aus dem Speicher abgerufen werden; dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsparameter aus dem Speicher in Abhängigkeit von einer Modus-Sequenz aus einer benutzerdefinierten Modus-Sequenz-Datenbank abgerufen werden können, wobei jeder Modus repräsentativ für einen oder mehrere chirurgische Eingriffe ist, die durchzuführen sind, und durch Betätigung wenigstens eines der mikrochirurgischen Instrumente definiert wird, und die zentrale Verarbeitungseinrichtung eine Gruppe der Betätigungsparameter aus dem Speicher für die mikrochirurgischen Instrumente, die in einem ausgewählten der Modi zu verwenden sind, abruft, und die chirurgischen Module die entsprechenden mikrochirurgischen Instrumente in Abhängigkeit von den aus dem Speicher abgerufenen Betätigungsparametern steuern.
System nach Anspruch 1, wobei die zentrale Verarbeitungseinrichtung der Reihe nach die Gruppe von Betätigungsparametern aus dem Speicher für die mikrochirurgischen Instrumente abfragt, die in jedem der Modi in der Sequenz zu verwenden sind.
System nach Anspruch 2, wobei die zentrale Verarbeitungseinrichtung darauf anspricht, dass der Benutzer über die Benutzerschnittstelle Befehle gibt, zum nächsten Modus in der Modus-Sequenz überzugehen, und die andere Gruppe der Betätigungsparameter aus dem Speicher abruft.
System nach Anspruch 3, wobei die zentrale Verarbeitungseinrichtung darauf anspricht, dass der Benutzer über die Benutzerschnittstelle Befehle gibt, zu dem vorhergehenden Modus in der Modus-Sequenz zurückzukehren, und die Gruppe der Betätigungsparameter aus dem Speicher abruft.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, das einen Bildschirm mit einer Anzeige umfasst, die auf die Benutzerschnittstelle anspricht und dem Benutzer Informationen anzeigt, wobei die Anzeige ein Menü auswählbarer Modi enthält und jeder Modus repräsentativ für einen oder mehrere chirurgische Eingriffe ist, die durchzuführen sind, und durch Betätigung wenigstens eines der mikrochirurgischen Instrumente definiert wird.