CN103429192A - 人工晶体注射器的柱塞头连接装置 - Google Patents

人工晶体注射器的柱塞头连接装置 Download PDF

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Abstract

本公开涉及旨在将柱塞头安装到人工晶体注射装置的柱塞上的装置、系统和方法。能够进行操作以可释放地保持柱塞头的柱塞头扳手能够连接到自人工晶体注射装置的端部延伸的保持器，以将柱塞头与人工晶体注射装置的柱塞对准。在一些情况下，人工晶体注射装置能够包括电机并且使用电机的反电动势（EMF）来在柱塞延伸接合柱塞头时检测柱塞的位置。柱塞头能够相对于柱塞定位成柱塞将在负误差位置和正误差位置的整个范围内接合柱塞头。

Description

人工晶体注射器的柱塞头连接装置
相关申请的交叉引用
本申请是于2008年10月13日申请的现有申请12/249,996的部分后续申请，其全文通过引用并入于此。
技术领域
本发明总体上涉及用于将人工晶体送到眼睛中的装置，更特别地涉及这种装置中的故障检测。
背景技术
人类眼睛具有借助通过称做角膜的清澈外部透射光并通过晶状体将图像聚焦在视网膜上来提供视力的功能。聚焦的图像的质量取决于许多因素，包括眼睛的尺寸和形状以及角膜和晶状体的透明度。当年龄和疾病造成晶状体变得不太透明时，由于可以透射到视网膜的光的减少而导致视力退化。眼睛晶状体的这种缺陷在医学上称做白内障。可接受的对这种情况的治疗是通过外科手术移除晶状体并由人工晶体（IOL）替代晶状体功能。
在美国，大多数的白内障晶状体是通过称做晶状体乳化术的外科技术移除的。在该手术期间，在前囊中做出开口，并将细小的晶状体乳化切割尖端插入患病的晶状体中并通过超声振动。振动的切割尖端使晶状体液化或乳化以便于可以将晶状体从眼睛吸出。一旦将患病的晶状体移除就用人工晶体替代。
通过用于移除患病晶状体的相同的小切口将IOL注入眼睛中。IOL注射器的插入筒装载有IOL，插入筒的末端插入切口中，从而将晶体传送到眼睛中。
当今制造的许多IOL是由具有特殊性能的聚合物制成的。这些性能使晶体能够被折叠，并且当传送到眼睛中时，使晶体能够展开成合适的形状。许多手动注射装置可以用来将这些晶体注射眼睛中。但是，螺纹式手动注射器需要使用两只手，这是麻烦的并且是令人厌烦的。注射器式注射器产生不一致的注射力和位移。因此，需要改进的装置和方法来将IOL传送到眼睛中。
发明内容
根据一个方面，本公开描述了一种柱塞头扳手，其包括限定第一孔的本体，所述第一孔适于容纳柱塞头；限定在本体外表面上的第一对准特征，第一对准特征适于适于将柱塞头扳手对准在所需位置上；自所述本体的外表面延伸的第二对准特征，该第二对准特征包括自本体径向向外延伸的构件；以及与第一孔连通的止动机构。该止动机构可以适于将柱塞头可释放地保持在第一孔内。第一孔可以包括第一孔部和第二孔部。第一孔部可以包括朝向限定结构，其适于在第一孔内将柱塞头定向在限定的朝向上。
本公开的另一个方面包括一种用于将人工晶体（IOL）送入眼睛中的系统。该系统可以包括IOL注射装置、柱塞头扳手和柱塞头。IOL注射装置可以包括限定具有纵向轴线的第一纵向孔的壳体、可以在纵向孔内位移的柱塞以及自壳体的端部延伸的筒保持器。筒保持器可以包括形成于筒保持器相对两侧上的突片和形成于筒保持器的前边缘中的狭槽。柱塞头扳手可以插入到筒保持器中。
柱塞头扳手可以包括限定第二纵向孔的本体，第二纵向孔包括第一孔部和第二孔部；限定在本体外表面上的第一对准特征，使得第一对准特征和筒保持器的突片协作以使第一纵向孔与第二纵向孔对准；以及自本体向外延伸的第二对准特征。第二对准特征可以容纳在形成于筒保持器的前边缘中的狭槽内，使得第二对准特征和狭槽协作以使柱塞头扳手相对于IOL注射装置径向对准。柱塞头扳手还可以包括与第二纵向孔连通的止动机构。柱塞头可以容纳在第二纵向孔内并且由止动机构可释放地保持在其中。此外，柱塞头可以适于可释放地连接到IOL注射装置的柱塞。
另一个方面可以包括将柱塞头连接到IOL注射装置的柱塞的方法。该方法可以包括将柱塞头与柱塞对准定位、使柱塞从初始位置朝向柱塞头延伸到接合位置、将柱塞和柱塞头连接在一起、以及使柱塞和柱塞头缩回到初始位置。
各个方面可以包括一个或多个如下的特征。第一孔部的朝向限定结构可以包括适于与柱塞头的相应的平面协同作用的平面。柱塞头扳手的本体可以包括抓握部和细长部，该抓握部包括形成其中的凹部。第一孔可以穿过抓握部和细长部延伸。第一对准特征可以包括自本体向外延伸的至少一个变大部。该至少一个变大部可以包括布置在细长部端部上的第一变大部和靠近抓握部布置在细长部上的第二变大部。第一对准特征可以包括自本体向外延伸的至少一个变大部。第二对准特征可以包括彼此横向偏置的一对突出部。该对突出部可以在垂直于第一孔的纵向轴线的方向上彼此横向偏置。该本体还可以包括相对于第一孔横向朝向并与第一孔连通的第二孔。止动机构可以包括接合构件和能够进行操作以将接合构件向第一孔推压的偏压元件。接合构件和偏压元件可以布置在第二孔内。
各个方面还可以包括一个或多个如下的特征。第一孔部可以包括第一朝向限定结构。柱塞头可以包括第二朝向限定特征，第一朝向限定特征和第二朝向限定特征可以协作以在径向上将柱塞头定向在选定位置上。第一朝向限定特征可以是第一平面，第二朝向限定特征可以是第二平面。此外，第一平面和第二平面可以彼此接触以将柱塞头对准在第二纵向孔内。第一对准特征可以包括自本体向外延伸的至少一个变大部。该变大部的外部尺寸可以大于限定在形成于筒保持器上的突片之间的尺寸使得在变大部与突片之间形成干涉配合。
止动机构可以包括接合构件和能够进行操作以将接合构件向第一孔推压的偏压元件。接合构件和偏压元件可以布置在第二孔内。柱塞头扳手还可以包括相对于第二纵向孔横向布置的并且与第二纵向孔连通的孔。止动机构可以布置在该孔内。柱塞头可以包括凹部，偏压元件可以将接合构件推入柱塞头的凹部中以将柱塞头可释放地保持在柱塞头扳手的第二纵向孔内的所需的位置上。筒保持器可以具有弓形形状。柱塞可以包括第一连接元件，柱塞头可以包括第二连接元件。第一连接元件和第二连接元件可以协作以将柱塞头可释放地连接到柱塞。柱塞的端部可以包括孔和形成于该孔内表面上的环形凹槽。柱塞头的配合端可以包括一对彼此横向偏置的叉齿件和形成于每个叉齿件上的突出部。当该对横向偏置的叉齿件容纳在形成于柱塞端部中的所述孔中时，形成于该对叉齿件上的突出部可以容纳在所述环形凹槽中。
各个方面还可以包括一个或多个如下的特征。柱塞头可释放地保持在柱塞头扳手内。将柱塞头与柱塞对准定位可以包括将柱塞头扳手连接到IOL注射装置的安装座上使得柱塞头相对于柱塞对准并且相对于柱塞处于所需的朝向上。使柱塞从初始位置向柱塞头延伸到接合位置可以包括驱动IOL注射装置的电机以使柱塞从初始位置延伸到接合位置。可以使用电机的反电动势（EMF）检测柱塞的位置。由反电动势检测的柱塞的位置可以在对应于负位置误差的负误差位置和对应于正位置误差的正误差位置的范围内。将柱塞头与柱塞对准定位可以包括将柱塞头的端部定位在与负位置误差对应的位置上，使得当使柱塞从初始位置延伸到接合位置时柱塞在负误差位置与正误差位置之间的整个范围内接触柱塞头。可以监视反电动势以检测故障情况。
在附图和下面的描述中叙述了本发明的一个或多个实施方式的细节。其他特征、目的和优点可以从所述描述和附图以及从权利要求中变得显而易见。
附图说明
图1是示例性IOL注射装置的透视图，其中安装了插入筒。
图2是示例性IOL注射装置的致动机构的透视图。
图3是图2的致动机构的局部剖视图，示出了其电驱动系统。
图4图示了根据本发明的一些实施方式的可移除柱塞头。
图5是示例性IOL注射装置的截面视图。
图6和7是示例性IOL注射装置的截面视图，分别示出了处于完全缩回位置和部分伸出位置的致动装置。
图8A和8B是图6和7的装置的替代性示例沿着线VIII的截面视图。
图9是图6和7的IOL注射装置沿着图7中的线IX的截面视图。
图10示出了示例性柱塞头扳手。
图11示出了连接到示例性IOL注射装置的图10的示例性柱塞头扳手。
图12-14是另一示例性柱塞头扳手的各个视图。
图15是图12-14中示出的柱塞头扳手的截面视图。
图16是图15中示出的柱塞头扳手的一部分的细节视图。
图17和18是图16中示出的柱塞头扳手分别沿着线A-A和B-B的截面视图。
图19是图12-14中示出的示例性柱塞头扳手的正视图。
图20和21示出了示例性IOL注射装置头部的透视图。
图22示出了容纳在图20和21中示出的示例性头部的筒安装座内的图12-14的示例性柱塞头扳手。
图23是连接有柱塞头扳手的另一示例性IOL注射装置。
图24A示出了安装到示例性IOL注射装置的筒安装座的插入筒。
图24B示出了图24A的插入筒的截面视图，示出了可以与一次性柱塞头一起使用的示例性止动特征。
图25是IOL注射装置的示例性控制电路的示意图。
图26是用于控制IOL注射装置的示例性方法的工艺流程图。
图27是用于将柱塞头安装到示例性IOL注射装置的柱塞的示例性方法的工艺流程图。
图28是示例性柱塞和示例性柱塞头的配合端部的局部截面视图。
图29和30是示例性IOL注射装置的截面视图，示出了将柱塞头安装到IOL注射装置的柱塞上的情形。
图31-33分别示出了在柱塞头安装期间在负误差位置、标称位置和正误差位置上的示例性柱塞。
图34是示出了在示例性柱塞头安装过程中柱塞头扳手、柱塞头和柱塞各自位置的示意图。
具体实施方式
本公开涉及将柱塞头连接到人工晶体（IOL）注射装置的柱塞上的装置、系统和方法。图1示出了用于将IOL植入到眼睛前囊中的示例性手持式IOL注射装置10。如图所示，IOL注射装置10包括电缆组件12，其承载来自于分开的用户控制台（未示出）的控制信号和/或动力，不过一些实施方式可以在主壳体15内包括一个或多个电池来向该装置提供动力，和/或一个或多个开关或者其他用户输入装置来控制该装置的操作。图中的IOL注射装置10还可以包括筒安装座18，其保持可移除安装的插入筒20。正如下面要进一步详细解释的，一些实施方式中的插入筒20是适于容纳展开的IOL晶体以及在使柱塞头25从壳体15的本体向前平移并通过插入筒20时折叠并移动所述晶体的一次性聚合物元件。在一些实施方式中，筒安装座18可以包括“头部”，该头部包括独特的切口以容纳IOL筒，并且该头部压配合到壳体15的内壳。在一些实施方式中，所述头部可以由金属构成。
图2示出了示例性IOL注射装置比如IOL注射装置10的局部剖视图，示出了用于使柱塞头25沿着装置壳体的主轴线直线平移的致动组件30的内部工作结构。图3和4提供了图2的组件的细节，图5示出了IOL注射装置10的剖视图。
在图示出的实施方式中，所述致动组件除了柱塞头25之外可以包括电驱动系统38以及配置成用于在内螺纹管状连接器35内部纵向平移的柱塞32。如图3和4中所示，电驱动系统38可以包括布置在焊接件内并配置成使管状连接器35转动的电动机42和齿轮组44——其由聚合物连接器套管48保持就位。管状连接器35上的内螺纹与在柱塞32后端处的外螺纹凸型连接器46啮合，以响应于驱动系统38的致动而迫使柱塞32和柱塞头25在管状连接器35内直线平移。管状连接器35的内螺纹和/或凸型连接器46的螺纹涂有润滑剂（其可以是干膜涂层，比如Endura200TX、Brycoat WS2、Teflon/FEP等）以将摩擦减到最小。可以由弹性体构成的O形环39提供对管状壳体15的密封，防止湿气和/或其他污染物到达壳体15的内部。
在一些实施方式中，电驱动系统38可以包括无刷DC电机42用于向齿轮组44提供转矩，进而使管状连接器35转动来使柱塞32伸出或缩回。齿轮组44能够根据预定减速比来减小电机角速度。例如，在一些实施方式中，可以使用125:1减速比。这增加了来自于驱动系统38的可用扭矩，并将柱塞32的直线运动减慢到适合于IOL注射手术的速度。
在一些实施方式中，柱塞头25可以从柱塞32移除，如图4中所示。在一些实施方式中，柱塞头25可以设有在一些情况下是根据“卡扣”机构而连接到柱塞32前端的一次性塑料套管。塑料套管的接合IOL的端部可以比纯金属柱塞更具适应性，并且可以具有平滑的表面光洁度，从而当被推过插入筒20并进入眼睛中时避免对IOL造成破坏。一次性塑料套管的使用还可以便于IOL注射装置在各次使用之间的再处理。
图4示出了在将柱塞头25连接到柱塞32中时，根据一些实施方式，柱塞头25的端部26可以容纳在形成于端部29中的狭槽27中，端部29形成于柱塞32中。在其他实施方式中，比如图28中所示，柱塞头25的端部160可以包括由间隙164分开的叉齿件162。此外，弓形突出部166可以形成于每个叉齿件162的外表面上。柱塞32的端部168可以包括形成于其端部172中的通道170和形成于该通道170内的环形凹槽173。通道170可以是阶梯形通道，使得通道170的第一部分174具有比第二部分176更小的直径。此外，第一部分174的直径可以小于弓形突出部166的最外尺寸。
在连接期间，柱塞头25的端部160容纳到通道170中。当弓形突出部166接合通道170的第一部分174的内表面时，所述叉齿件162朝向彼此挠曲。当弓形突出部166到达环形凹槽173时，弓形突出部166容纳到环形凹槽173中，所述叉齿件162弹回到它们的无挠曲位置，从而将柱塞头25与柱塞32互锁。
图6-9提供了根据一些实施方式的示例性IOL注射装置的另外的细节。图6和7示出了IOL注射装置10的纵向截面，其中柱塞32分别处于完全缩回和部分伸出的位置上。在图7中示出的部分伸出的位置上，柱塞头25刚开始进入插入筒20。
正如在图6中看出的，钻有孔并且沿着其轴线“设有键/键槽”以容纳柱塞32的凸型连接器46用保持环52保持就位，所述保持环52夹入柱塞32后端处的圆周凹槽中，从而将凸型连接器46固定就位。在管状柱塞32的另一端上，由聚合物支承套管56保持就位的支承组件54将管状连接器35保持在与壳体同心的位置上并便于管状连接器35的平滑转动。包括弹性体保护罩和金属沟槽环的压缩密封件58提供密封以防止湿气进入。朝向插件60防止截面具有两个平面的柱塞32相对于壳体转动，所述朝向插件60由销62保持就位。
图8A和8B提供了对应于图7中标示为“III”的截面的IOL注射装置10的两个不同实施方式的截面视图。正如在这些图的每个中看出的，自齿轮箱44延伸的驱动轴82接合管状连接器35的设有键/键槽的端板84以将驱动系统38的转矩传递到管状连接器35。管状连接器35由连接器套管48和壳体15的内壳86与外壳88围绕。在图8B中示出的示例中，管状连接器35的端板84被开槽以形成超出狭槽的由驱动轴82占据的部分的弧。这在方向反转时能够使驱动轴自由转动每转的一部分。该特征在一些实施方式中可以便于电机的启动，还可以在一些实施方式用于校准“空载”状态下的监视电路。正如将要在下面更详细解释的，这种校准可以用于建立一个或多个阈值以在故障检测中使用。
图9提供了IOL注射装置10的一些实施方式的截面视图，其对应于图7中标示为“IX”的截面。正如上面指出的，柱塞32可以具有非圆截面，并且可以由朝向插件60保持就位，朝向插件60由保持销62固定在壳体的内壳86和外壳88内的预定位置上。因为这样防止了柱塞32相对于壳体转动，所以由电驱动系统38实现的管状连接器35的转动被转换成柱塞32的沿着IOL注射装置的轴线的平移运动，如图6和7中所示。
如上所示，在一些实施方式中，IOL注射装置可以包括柱塞组件。柱塞组件可以包括两个或更多个部件，包括柱塞32和柱塞头25。在一些实施方式中，柱塞头25可以包括卡扣到柱塞32上的可移除的塑料套管，并且在使用之后可以丢弃。在一些实施方式中，柱塞头扳手可以用于将塑料柱塞头25安装到柱塞32上。图10示出了示例性柱塞头扳手90，其中柱塞头25保持在其内部。图11示出了安装到筒安装座18上的柱塞头扳手90。
柱塞头扳手可以用于将柱塞头安装到IOL注射装置的柱塞上。图10示出了示例性柱塞头扳手90，其中柱塞头保持在其内部。图11示出了安装到筒安装座18上的柱塞头扳手90。柱塞头扳手90可以以与插入筒20相同的方式固定到筒安装座18上。在一些实施方式中，柱塞头25响应于用户启动安装模式而自动地安装到柱塞32上。例如，在用户按下该装置上或者附带的操作人员控制台上的合适按钮或其他控制器之后，可以以指定速度致动柱塞32来将柱塞32与柱塞头25连接。在一些实施方式中，柱塞32与柱塞头25可以具有卡扣配合。此外，在一些实施方式中，柱塞头25可以在一次使用之后丢弃。这种致动之后可以实现柱塞32以指定速度缩回到其初始启动位置。这种缩回将柱塞头25从柱塞头扳手90抽出，然后可以将柱塞头扳手90移除并用装载的IOL插入筒20替代。正如下面要更详细讨论的，两个操作可以响应于由旋转的电机42产生的逆电动势（通常称做“反电动势”）的监视而自动终止。
图12-15示出了根据一些实施方式的另一示例性柱塞头扳手100。该柱塞头扳手100能够进行操作以将柱塞头25装载到人工晶体（IOL）注射装置上。扳手100包括限定抓握部102、细长部104和形成于细长部104上的对准特征105，106的壳体101。正如下面更详细解释的，对准特征105，106可以能够进行操作以将扳手100定向并固定在设置于IOL注射装置端部上的安装结构内。
在一些情况下，壳体101是由钛构成的。在另外一些实施方式中，壳体101由不锈钢构成。然而，壳体101可以由其他材料构成。例如，壳体101可以由其他金属构成，比如其他类型的钢。此外，壳体101可以由任何其他合适的材料构成。同样地，柱塞头25可以由不锈钢、钛或者任何其他合适的材料构成。
如图15和16中所示，扳手100还包括用于容纳柱塞头比如示例性柱塞头25的孔108。图16示出了图15中示出的截面视图的局部细节视图。在一些情况下，孔108可以包括第一部分112和第二部分114。图17和18分别是沿着图16中的线A-A和B-B的截面视图，分别示出了孔108的第一部分112和第二部分114的形状的细节。如图17中所示，第一部分112可以包括表面116。在示出的示例中，表面116是与设置在柱塞头25上的平面（例如平面120）协同作用的平面，以将柱塞头25定向在所需的朝向上。在图示出的示例中，表面116相比于第二部分114减小了孔108的截面。虽然示出的示例性柱塞头扳手100包括平面116来在孔108内定向柱塞头25，但是本申请的范围并不局限于此。而是，柱塞头扳手100可以包括能够进行操作以将柱塞头25定向在所需朝向上的任何结构。
再次参见图15和16，如图所示，柱塞头扳手100可以包括止动机构122，其能够进行操作以将柱塞头25可释放地保持在柱塞头扳手100内。在一些情况下，止动机构122可以包括保持器124、接合构件126和布置在保持器124中的偏压元件128，所述偏压元件能够进行操作以将接合构件126偏压到孔108中。在一些情况下，接合构件126可以是球形构件。在一些情况下，偏压元件128可以是弹簧。此外，在一些情况下，保持器124、接合构件126和偏压元件128可以由不锈钢构成。然而，止动机构122及其元件可以由任何合适的材料构成。
在一些情况下，止动机构122容纳在孔130内。在一些情况下，止动机构122可以经由保持器124的外表面与孔130的螺纹内表面之间的螺纹连接而保持在孔130中。然而，止动机构122可以以任何所需方式保持在孔内。例如，止动机构122与孔130之间可以使用干涉配合。在一些情况下，可以使用粘结剂、保持环和保持止动机构122的任何其他方式。此外，虽然解释了示例性止动机构122，但是本申请并不局限于此。而是可以使用可释放地保持柱塞头25的任何合适的方式。
接合构件126可以容纳到形成于柱塞头25中的凹部132中。在柱塞头25插入扳手的孔108期间，柱塞头25的外表面134接触接合构件126以使接合构件126移动到保持器124中。一旦柱塞头25位于接合构件126与形成于柱塞头25中的凹部132对准的位置时，偏压元件128将接合构件126推入凹部132中，使柱塞头25保持在孔108内所需的位置上。
参见图12-14和图19-22，扳手100包括对准特征105，106和突出部136。突出部136彼此横向偏置形成间隙138。如图22中所示，扳手100容纳在自头部142的端部延伸的筒安装座140内。头部142可以连接到IOL注射装置比如IOL注射装置10的端部或者构成IOL注射装置的端部的一部分。筒安装座140可以包括突片144和突片146。保持器还可以包括限定在筒安装座140的前边缘150中的狭槽148。
柱塞头扳手100可以容纳到筒安装座140中。例如，可以通过使柱塞头扳手100沿着头部142的纵向轴线154滑动通过筒安装座140的开口152来使柱塞头扳手100容纳到筒安装座140中。纵向轴线154还可以是IOL注射装置的纵向轴线。当柱塞头扳手100容纳在筒安装座140中时，突片144与对准特征105对准并且围绕对准特征105，突片146与对准特征106对准并围绕对准特征106。在一些情况下，对准特征105和/或106可以具有比由突片144和/或146限定的内部尺寸稍大的尺寸。因此，当扳手100容纳到筒安装座140中时，对准特征105和/或106可以使突片144和/或146挠曲或者向外扩张，从而在一个或多个对准特征105，106与相关联的突片144，146之间形成干涉配合。
对准特征105，106和突片144，146协作以使扳手100在筒安装座140中对准。此外，对准特征105，106和突片144，146协作以防止或显著减小扳手100在筒安装座140内围绕垂直于纵向轴线154的轴线——比如图20中示出的轴线155的枢转。
突出部136容纳到狭槽148中。狭槽148可以具有小于突出部136的宽度156的宽度（图19中示出）。因此，当突出部136容纳在狭槽148内时，形成干涉配合。此外，由于间隙138，狭槽148内受限的空间可以使突出部136朝向彼此挠曲。突出部136和狭槽148协作以相对于筒安装座140围绕纵向轴线154角向对准。此外，突出部136与狭槽148之间的干涉配合产生的阻力提供了抵抗力，其抵消在柱塞头25安装到柱塞32期间由IOL注射装置施加到扳手100的力，正如下面更详细描述的。
因此，对准特征105，106；突片144，146；突出部136；和狭槽148协作以在筒安装座140内对准并保持扳手100。此外，这些特征在柱塞头25安装到IOL注射装置的柱塞32期间协作以将扳手100保持在筒安装座140内。
图23示出了根据一些实施方式连接到示例性IOL注射装置158的示例性柱塞头扳手100。IOL注射装置158可以类似于IOL注射装置10。此外，IOL注射装置可以是手动注射器、自动注射器或者半自动注射装置。如下的描述仅描述了在本申请范围内的一个示例性IOL注射装置。
在使用一次性柱塞头25的一些实施方式中，柱塞头25和插入筒20可以设有在柱塞头25使用后可以自动从柱塞32移除的特征。例如，在一些这样的实施方式中，柱塞头25可以设有一个或多个“齿”或者其他突出部，其设计成当柱塞头25的端部完全通过插入筒20时与插入筒20上对应的接合部接合。一旦接合，这种止动机构对柱塞头25的向后运动提供足够的阻力，以便于一次性套管本身弹离柱塞。当柱塞32完全缩回时，插入筒20和柱塞头25可以作为一个单元从IOL注射器移除，并丢弃。
图24A和24B示出了正如上面讨论的示例性止动机构。图24A提供了完全插入到插入筒20中的示例性柱塞头25的俯视图，图24B示出了可以形成于柱塞头25上的示例性止动机构140。止动机构140可以包括设置在柱塞头25和插入筒20上的配合的止动特征。在图24B的示例性实施方式中，当柱塞头25处于其完全伸出位置上时，来自于柱塞头25的突出部接合插入筒20的下唇缘。
图25示出了根据一些实施方式的示例性控制电路200，其用于控制IOL注射装置的操作。图示出的控制电路200是用于三相无刷DC电机42，其包括霍尔效应传感器202。尽管图25中没有示出，但是电机42在一些实施方式中可以提供中性基准点；本领域技术人员将会意识到中性端子的存在简化了反电动势的测量，但其并非绝对必要的。在任何情况下，本领技术人员将会意识到图25的电路可以容易地改造以适应不同类型的电机，包括有刷电机。特别地，本领域技术人员将会意识到不使用霍尔效应传感器反馈来控制无刷DC电机的技术是公知的。
该控制电路200可以包括产生用于控制电机42的脉宽调制（PWM）控制信号的控制处理器204以及用于将数字控制信号转换成施加到定子绕组输入端A、B和C上的模拟驱动信号的驱动电路206。控制电路200还包括用于检测来自于电机转子输入端A、B和C的反电动势信号的取样电路208；在一些实施方式中，取样电路210可以包括模拟-数字转换器，以将电机输入端处的电压转换成由控制处理器204使用的数字信号。在一些实施方式中，取样电路208可以与由控制处理器204产生的PWM控制信号同步，以便于给定转子输入端的反电动势仅在该输入端的驱动浮动时被取样。然而，本领域技术人员将会意识到，在其他实施方式中可以在整个工作循环中对电机输入端取样，反电动势信号由控制处理器204中的数字处理隔离。本领域技术人员将会意识到，在一些实施方式中，取样电路208还可以包括用于每个电机输入端信号的低通滤波器，不过要理解当电机高速运转时应该考虑由这种低通滤波器造成的延时。
在图示出的示例性实施方式中，控制处理器204获取来自于霍尔效应传感器202的信号；这些传感器输出提供了对电机转子位置的指示，并且可以由控制处理器204使用来根据传统技术控制PWM信号的定时。替代性地，可以检测反电动势信号的过零，使用过零次数来同步对施加到电机的电流进行控制的PWM信号。同样地，使用反电动势信号启动并控制无传感器无刷电机的技术是公知的。例如可以在2003年9月弗吉尼亚州Blacksburg的弗吉尼亚工艺学院和州立大学的Jianwen Shao的名称为“Direct Back EMF Detection Method forSensorless Brushless DC(BLDC)Motor Drives”的硕士论文（可以在http://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-09152003-171904/unrestricted/T.pdf获得）中描述了许多这样的技术。
在一些实施方式中，反电动势还可以被监视并且用于检测IOL注射装置操作中的故障。例如，由于人工晶体的几何形状和注入到插入筒中的粘弹性材料的体积，被合适装载的筒对柱塞具有独特的固有粘性阻力，从而在电机上提供已知的载荷。当与装载的筒相比时，空筒也具有独特的装载特征。由于DC电机中转矩与速度的关系，对于给定驱动水平，电机速度的减小反映负载的增加。反之，电机速度的增加反映负载的减小。因为电机的反电动势与电机的转速成正比，因此可以监视反电动势的水平来确定电机的速度，从而确定施加的载荷。通过将给定情形下监视到的反电动势水平与预定阈值进行比较，控制处理器204可以检测电机是否以期望的速度运转。因此，控制处理器可以检测操作中的故障，并自动响应（例如通过关机）和/或向用户提供反馈。
例如，含有少于筒中所需粘弹性材料的装载筒将导致反电动势高于期望水平，在这种情况下控制处理器204可以通知用户。相反，当反电动势值小于期望水平时，这提示筒有闭塞。同样地，可以关闭装置的操作，向用户提供合适的通知。当然，“正常”操作将落入反电动势水平的范围内。因此，可以使用两个单独的阈值来检测使柱塞向前平移的过大阻力以及检测柱塞平移的不足的阻力。（在一些实施方式中，独特的阈值可以用于柱塞的反向平移）。这两个阈值之差限定了正常操作的范围。
正如上面讨论的，反电动势水平的大小与电机的速度成正比，并且可以用于直接监视电机的速度，从而间接地监视负载，即对柱塞平移的阻力。替代性地，可以通过计算在给定时间段内反电动势的过零次数来使用反电动势监视电机的速度。该方法实际上计算了电机的转数；由于电机与直线平移之间的固定关系（由齿轮箱和连接机构的螺纹限定），给定时间段内电机转数与速度成正比。可以以与正如上面讨论的方式相同的方式将这种估计的速度与预定阈值进行比较来检测操作中的故障。
在一些实施方式中，计算反电动势的正向和负向过零点次数提供了额外的优点，因为可以一直追踪柱塞的纵向位置。由于净积累的过零点的次数与柱塞的直线平移成正比，所以可以在任何时候确定装置内柱塞的纵向位置，仅给出校准基准点即可。在一些实施方式中，该校准基准点可以在制造的时候定义，或者在其他实施方式中在使用的时候定义。例如，可以要求用户完全缩回柱塞，然后按下校准按钮，为柱塞设定“零”位置。替代性地，可以使用上面讨论的任一种方法自动检测柱塞缩回之后的“急停”，从而指示柱塞的“零”位置。
在监视柱塞纵向位置的那些实施方式中，在给定时间追踪到的位置信息可以与反电动势水平一起使用来检测一个或多个故障状态。例如，柱塞将仅在特定范围的已知横向位置与插入筒接合。另外，例如当柱塞的尖端靠近筒时，希望柱塞无阻力地运动。用于检测故障的所述阈值或者这些阈值可以根据柱塞的横向位置变化，以提供更精确和/或更有益的故障检测。例如，用于检测柱塞运动的阻力不足的阈值可以设定到与希望柱塞自由运动的横向位置范围的零阻力对应的水平。在该相同的范围内，可以将用于检测过大阻力的阈值设定到比柱塞刚开始接合插入筒时希望的阻力稍低的阻力水平相对应的水平。对于柱塞完全与筒接合的横向位置，可以将这两个阈值调节成对应于高阻力水平。
类似地，阈值水平可以随着柱塞运动的方向变化，和/或在两个或更多个操作模式之间变化。例如，正如上面描述的，在一些实施方式中，可以为可移除柱塞头的安装限定单独的操作模式。在该安装模式中，故障检测阈值可以完全不同于正常操作模式，以对应于柱塞组件的推杆接合柱塞头时期望的阻力和柱塞头从柱塞头扳手抽出时期望的向后阻力。
在一些实施方式中，一个或多个上面讨论的阈值例如通过工厂校准而预先确定，并且存储在控制处理器204中的存储器中或者控制处理器204可访问的存储器中。（本领域技术人员将会意识到该存储器可以包括程序存储器或者存储工厂确定的参数等的单独存储器，并且可以包括多个传统存储器类型中的任一个，包括ROM、PROM、EEPROM、闪存等等）。在一些实施方式中，操作期间使用的阈值可以相对于电机启动时确定的“无负载”反电动势水平或者相应的“无负载”转速来调节。正如简单讨论过的，通过设计IOL注射器的驱动系统可以便于实现此调节，以便于在每次转向时驱动系统不与柱塞接合的时间段很短。在图8B中示出了一种设计方法，并且在上面讨论过。在这些实施方式中，反电动势的“无负载”水平或者速度可以被测量并且用于建立基线水平。该基线水平可以用于比例缩放和/或转变存储的阈值水平，以获得更多精确的可操作阈值。
基于之前的讨论，本领域技术人员将会意识到，图26的工艺流程示出了根据上面讨论的机械结构以及它们的变型中任一的人工晶体注射装置的控制方法的示例性实施方式。本领域技术人员将会意识到该具体工艺流程并不旨在是限定性的；落入本申请范围内的该方法的许多变型由于之前的讨论将会是显而易见的。本领域技术人员还将意识到图26的处理流程可以在存储在控制处理器204内或与控制处理器204连接的程序存储器中的软件或固件中执行，例如该存储器可以包括各个传统类型存储器中的一个或多个，包括只读存储器（ROM）、可编程只读存储器（PROM）、闪存、磁或光存储装置等。
在任何情况下，图26中示出的工艺流程开始于处于停机状态的IOL注射装置。该装置检查表示柱塞组件的致动应该开始的用户输入，正如在框210处示出的。该用户输入可以源于许多传统用户输入装置的任一个，比如由电缆连接到IOL注射装置的操作人员控制台处的键盘或触摸屏、通过电缆或经由控制台电连接到IOL注射装置的脚操作开关或者IOL注射装置本身的本体上的一个或多个开关或按钮。在任何情况下，响应于表示柱塞组件应该被移动的用户输入，控制电路开始柱塞在指定方向上的平移，正如在框220处示出的。
当柱塞移动时，根据上面讨论的任意技术监视电机的反电动势，正如在框230处示出的。在一些实施方式中，监视反电动势水平的大小并将其与一个或多个预定阈值进行比较。在其他实施方式中，在预定的一段时间段内，检测并计算反电动势的过零次数，以获得柱塞速度的指示信息，并与一个或多个预定阈值进行比较。如果检测到故障情况，正如在框240处所示的，可以立即暂停柱塞的移动，正如在框260处示出的。正如上面讨论的，与预定阈值水平进行比较，检测到的故障情况可能对应于柱塞向前或向后移动的过大阻力；或者与预定阈值水平进行比较，检测到的故障情况可能对应于柱塞向前或向后移动的阻力不足。在这些情况的任一种情况下，故障检测的阈值水平可以根据追踪到的柱塞的纵向位置变化，正如稍早讨论的。此外，可以根据在“无负载”状态期间确定的基线阻力或者操作速度来调节可操作阈值水平。
在一些实施方式中，响应于检测到的故障而进行的柱塞移动的停止可以伴随着发警报给用户，或者在所述停止之后发警报给用户，表示发生故障。在一些情况下，可以经由操作人员控制台上的图形用户界面向用户提供表示具体故障类型（例如“闭塞筒”、“空筒”等）的信息。如果没有在框240处检测到故障情况，那检查用户输入的状态，正如在框250处示出的。如果用户输入指示应该停止柱塞的移动，那使电机停止工作并停止柱塞的平移，正如在框260处示出的。否则，柱塞的平移继续，正如在框220处示出的，重复前述的操作直到发生故障或者用户输入指示应该停止柱塞组件的移动。
在图26的工艺流程的上述讨论中，假设的是柱塞的平移一旦开始就持续，直到用户输入命令停止或者直到检测到故障情况为止。本领域技术人员将会意识到，可以通过机械止挡件在任一端或者两端限制柱塞移动。在一些实施方式中，这些机械止挡件可以通过与上面所述相同的故障检测机构检测，即通过监视电机的反电动势水平和/或速度。替代性地，一些实施方式可以通过追踪柱塞的纵向位置来防止柱塞到达机械止挡件，正如上面所述，并且在其到达机械止挡件之前自动停止柱塞的移动。
正如上面提到的，电机42的反电动势的使用还可以用于将诸如柱塞头25之类的柱塞头安装到诸如柱塞32之类的柱塞上。图27是示出了用于将柱塞头安装到柱塞上的示例性方法300的示例性流程图。在310处，用户向IOL注射装置比如IOL注射装置10或158提供输入。用户输入可以由任何合适的输入装置提供，比如通过电缆连接到IOL注射装置的操作人员控制台上的键盘或触摸屏、通过电缆或者经由控制台连接到IOL注射装置的脚操作开关或者IOL注射装置本身本体上的一个或多个开关或按钮。在320处，使柱塞从初始位置（例如图29中所示）朝向柱塞头平移。柱塞头可以设置在柱塞头扳手中，比如柱塞头扳手90或柱塞头扳手100。正如上面解释的，柱塞头扳手能够进行操作以相对于IOL注射装置对准并固定柱塞头。在一些情况下，IOL注射装置的电机的反电动势可以在340处被监视以检测有无故障情况，正如上面描述的。如果检测到故障情况，就可以在350处停止柱塞的移动和/或向用户提供警报指示。如果没有检测到故障，就继续柱塞的移动。可以在整个安装过程中监视反电动势或者在安装过程期间一次或多次监视反电动势。
在360处，确定是否达到柱塞接合柱塞头的位置（“接合位置”）。可以使用上面所述的一种或多种方法确定柱塞的位置。例如，可以通过计算反电动势的正向和/或负向过零点次数来确定柱塞的纵向位置以确定柱塞的位置。如果没有达到接合位置，则在330处继续对反电动势的监视，直到达到接合位置或者可选地直到检测到故障。如果检测到接合位置，在370处停止柱塞的移动（例如如图30中所示）。在380处，使柱塞和连接的柱塞头返回到初始位置。
在使用反电动势确定柱塞的纵向位置时可能会有一定量的位置误差。例如，对于柱塞的指定位置，即柱塞沿着IOL注射装置的纵向轴线的位置，可能存在其中柱塞的实际位置超出了指定位置（“正误差位置”）的正位置误差和其中柱塞的实际位置没到指定位置（“负误差位置”）的负位置误差。图31-33示出了柱塞相对于指定位置的位置。在图31中，柱塞32在标称的指定位置上。即，柱塞32已经获得了指定位置。图32示出了柱塞32在正误差位置上，图33示出了柱塞32在负误差位置上。
为了不管柱塞头安装期间柱塞可能经历何种位置误差都确保柱塞头连接到柱塞，可以将柱塞扳手定位在筒安装座内，比如筒安装座140，以便于将柱塞头的端部定位成其将被柱塞接合——无论柱塞到达正误差位置、负误差位置还是它们之间的任何位置。图34示出了显示柱塞头扳手比如柱塞头扳手90或100的示意图，该扳手相对于IOL注射装置位于使得柱塞头25的端部300延伸到负误差位置的位置上。因此，无论柱塞获得哪个位置，例如负误差位置、正误差位置或者它们之间的任何位置，柱塞32将总是接合柱塞头以将二者连接在一起。在柱塞32延伸到超出负误差位置、延伸到正误差位置或者它们之间的任何位置的情况下，柱塞32可以使柱塞头和柱塞头扳手90，100在箭头310的方向移动一定的量。
例如，在一些情况下，当柱塞头25的端部300位于负误差位置上时并且当柱塞32延伸超过该位置的时候，柱塞头扳手100的突出部136与筒安装座140中的狭槽148协作以提供对由柱塞32施加给柱塞头25的力的阻力，同时提供足够的顺应性以允许柱塞头扳手100相对于筒安装座140具有一定量的位移，同时还保持柱塞头25相对于柱塞32合适的朝向。
替代性地，在其他实施方式中，当柱塞32接合柱塞头25时反电动势可以达到表示它们之间接合的值。控制电路比如控制电路200能够进行操作以检测该反电动势并且确定已经发生接合。此后，IOL注射装置可以停止柱塞的延伸并将柱塞抽回到初始位置。
应该理解的是，尽管这里已经描述了许多方面，但是一些实施方式可以包括所有特征，不过其他实施方式可以包括一些特征同时省略其他特征。即，各个实施方式可以包括这里描述的一个、一些或所有特征。此外，已经描述了许多实施方式。然而，将会理解的是在不脱离本申请精髓和范围的前提下可以做出各种修改。因此，其他实施方式落入如下权利要求的范围内。

Claims (26)

1.一种柱塞头扳手，包括：
本体，其限定适于容纳柱塞头的第一孔，该第一孔包括第一孔部和第二孔部，所述第一孔部包括适于在第一孔内将柱塞头定向在限定的朝向上的朝向限定结构；
限定在本体外表面上的第一对准特征，该第一对准特征适于将柱塞头扳手对准在所需位置上；
自本体外表面延伸的第二对准特征，该第二对准特征包括自本体径向向外延伸的构件；以及
与第一孔连通的止动机构，该止动机构适于将柱塞头可释放地保持在第一孔内。
2.根据权利要求1所述的柱塞头扳手，其中，第一孔的朝向限定结构包括适于与柱塞头的相应的平面协同作用的平面。
3.根据权利要求1所述的柱塞头扳手，其中，所述本体包括：
抓握部，其包括形成于其中的凹部；以及
细长部，所述第一孔延伸穿过所述抓握部和细长部。
4.根据权利要求3所述的柱塞头扳手，其中，所述第一对准特征包括自本体向外延伸的至少一个变大部。
5.根据权利要求4所述的柱塞头扳手，其中，所述至少一个变大部包括：
布置在所述细长部的端部上的第一变大部；和
布置在细长部上的邻近所述抓握部的第二变大部。
6.根据权利要求1所述的柱塞头扳手，其中，所述第一对准特征包括自本体向外延伸的至少一个变大部。
7.根据权利要求1所述的柱塞头扳手，其中，所述第二对准特征包括彼此横向偏置的一对突出部。
8.根据权利要求7所述的柱塞头扳手，其中，该对突出部在垂直于第一孔的纵向轴线的方向上彼此横向偏置。
9.根据权利要求1所述的柱塞头扳手，其中，所述本体还包括相对于第一孔横向朝向并与第一孔连通的第二孔，其中，止动机构包括：
接合构件；和
偏压元件，其能够进行操作以将所述接合构件向第一孔推压，接合构件和偏压元件布置在第二孔内。
10.根据权利要求9所述的柱塞头扳手，其中，所述止动机构还包括容纳在第二孔内的保持器，其中，所述偏压元件和接合构件布置在保持器内。
11.一种用于将人工晶体（IOL）植入眼睛中的系统，该系统包括：
人工晶体注射装置，包括：壳体，其限定具有纵向轴线的第一纵向孔；能够在所述纵向孔内移动的柱塞；以及自壳体的端部延伸的筒保持器，所述筒保持器包括：形成于筒保持器相对两侧上的突片；和形成于筒保持器前边缘中的狭槽；
可插入到筒保持器中的柱塞头扳手，该柱塞头扳手包括：本体，其限定包括第一孔部和第二孔部的第二纵向孔；限定在本体外表面上的第一对准特征，使得第一对准特征和筒保持器的突片协作以将第一纵向孔与第二纵向孔对准；自本体向外延伸的第二对准特征，该第二对准特征能够容纳在形成于筒保持器前边缘中的狭槽中，使得第二对准特征和狭槽协作以使柱塞头扳手在径向上相对于人工晶体注射装置对准；与第二纵向孔连通的止动机构；以及
柱塞头，该柱塞头能够容纳在第二纵向孔内并且由所述止动机构可释放地保持于该第二纵向孔中，该柱塞头适于可释放地连接到人工晶体注射装置的柱塞。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第一孔部包括第一朝向限定结构，其中，柱塞头包括第二朝向限定结构，其中，第一朝向限定结构和第二朝向限定结构协作以将柱塞头在径向上定向在选定位置上。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，第一朝向限定结构是第一平面，第二朝向限定结构是第二平面，第一平面和第二平面彼此接触以将柱塞头对准在第二纵向孔内。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，第一对准特征包括自本体向外延伸的至少一个变大部。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述变大部的外尺寸大于限定在形成于筒保持器上的突片之间的尺寸，使得在该变大部与突片之间形成干涉配合。
16.根据权利要求11所述的系统，其中，第二对准部包括彼此横向偏置的一对突出部以限定间隙，其中，由该对突出部限定的宽度大于狭槽的宽度，使得在该对突出部与狭槽之间形成干涉配合。
17.根据权利要求11所述的系统，其中，所述止动机构包括：
接合构件；和
偏压元件，其能够进行操作以将接合构件向第一孔推压，接合构件和偏压元件布置在第二孔内。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，柱塞头扳手还包括相对于第二纵向孔横向布置并与第二纵向孔连通的第三孔，其中，止动机构布置在第三孔内，且柱塞头包括凹部，偏压元件将接合构件推入柱塞头的凹部中，以将柱塞头可释放地保持在柱塞头扳手的第二纵向孔内的所需的位置上。
19.根据权利要求11所述的系统，其中，所述筒保持器具有弓形形状。
20.根据权利要求11所述的系统，其中，所述柱塞包括第一连接元件，所述柱塞头包括第二连接元件，第一连接元件和第二连接元件协作以将柱塞头可释放地连接到柱塞。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，柱塞的端部包括孔和形成于该孔的内表面上的环形凹槽，其中，柱塞头的配合端部包括彼此横向偏置的一对叉齿件和形成于每个叉齿件上的突出部；当彼此横向偏置的该对叉齿件容纳到形成于柱塞的所述端部中的所述孔中时，形成于该对叉齿件上的突出部容纳到所述环形凹槽中。
22.一种将柱塞头连接到人工晶体注射装置的柱塞的方法，该方法包括：
将柱塞头与柱塞对准定位；
使柱塞从初始位置朝向柱塞头延伸到接合位置；
将柱塞和柱塞头连接在一起；以及
将柱塞和柱塞头缩回到初始位置。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括：
将柱塞头可释放地保持在柱塞头扳手内，
其中，将柱塞头与柱塞对准定位的步骤包括将柱塞头扳手连接到人工晶体注射装置的安装座，使得柱塞头相对于柱塞对准并处于所需的朝向。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，使柱塞从初始位置朝向柱塞头延伸到接合位置的步骤包括致动人工晶体注射装置的电机，以使柱塞从初始位置延伸到接合位置，该方法还包括：
利用电机的反电动势（EMF）检测柱塞的位置，借助反电动势检测到的柱塞的位置在对应于负位置误差的负误差位置和对应于正位置误差的正误差位置的范围内。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，将柱塞头与柱塞对准定位的步骤包括将柱塞的端部定位在对应于负位置误差的位置上，使得当柱塞从初始位置延伸到接合位置时，柱塞在负误差位置与正误差位置之间的整个范围内接触柱塞头。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括监视反电动势来检测故障情况。
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