(57)【要約】【要約】  回収リザーバ５４は、吸引チューブ５０への接続に適合された剛性壁カセットを備える。このカセットはまた、電極が流量計３４に電気的に接続可能であるように配置された、１対の電極３６を備える。手術の際に、この電極は、外科的部位から吸引される流体および組織に曝され、その結果、流量計が外科的部位からの流体および組織の流速を示す。流量計３４は、制御回路３８に電気的に接続され、そして吸引チューブ５０または回収リザーバ５４のうちの１つに電気的に接続される。
2005515806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科的ポンプシステムにおける使用のための回収リザーバであって、以下：
剛性壁カセットであって、吸引チューブへの接続に適合し、そして外科的部位から吸引された流体および組織を受け取るための、剛性壁カセット；および
１対の電極であり、該電極は、流量計に電気的に接続可能であるように配置され、ここで、該電極は、手術の際に、該流量計が、該外科的部位からの流体および組織の流速を示すように、該流体および組織に曝される、１対の電極、
を備える、回収リザーバ。
【請求項２】
前記電極が、手術の際に、電磁石と整列し、ホール効果流量計を形成するように配置される、請求項１に記載のリザーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
（１．背景技術）
本発明は、外科的ポンプシステムにおける吸引流速を感知することに関する。より具体的には、本発明は、外科的ポンプシステムとともに用いるための流量計および制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（２．関連技術の説明）
吸引チューブを通る組織および流体の流量ならびに流速に、眼科手術を含む手術の間、関心がある。しかし、流速の直接測定は、代表的には非実用的である。流速は一般に、容積式ポンプ（例えば、ポンプ回転または他の間接的な周期測定に基づく流量ベースのポンプ）について推測され、これらのポンプはまた、一般に蠕動ポンプともいわれる。ベンチュリベースのポンプについての流速は、一般的に測定されていないし、間接的な測定も使用されていない。
【０００３】
外科的吸引流速の測定は、眼科用外科的装置の安全な制御を提供し得るという点で有用であり得る。ほとんどの容積式ベースのシステムにおいて、流量は、回転頻度（すなわち、吸引ポンプの回転速度）から推測されることが知られている。しかし、ポンプシステム内に変化する圧力差が存在する局面において、この推論は、無効であり得る。この圧力変化は、潅水流体ボトル高の変化、吸引物（ａｓｐｉｒａｎｔ）の粘度の変化、および吸引チューブの遠位端における閉鎖状態の変化の結果として生じ得る。公知のベンチュリベースの吸引システムについて、これまでに実現可能な流量測定法はなく、流量も減圧レベルから正確に推定され得なかった。これが、実際の流速が、吸引物の粘度および吸引チューブの閉鎖状態とともに変化する理由である。
【０００４】
先行技術において、容積式システムもしくはベンチュリベースのシステム、または従来の流体センサーを使用する他の任意の型のポンプシステムを用いて、吸引チューブ内の流速を測定することが可能である。これらの従来の流体センサーとしては、外輪、熱線、または流体流量の存在下で偏向される、他のデバイスを備える。しかし、これらのデバイスは、吸引物によって汚染されるかまたは閉鎖され、異なる患者には再利用され得ず、これにより、このようなセンサーの使用を高額にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、使い捨てのシステムまたは再利用可能なシステムに安価に組み込まれ、直接流速を測定し得る、低コスト流量センサーを有することが望ましい。このような流量測定は、特に吸引ベースのシステムについて、新様式の手術を可能にし得る。１つのこのような適用は、さらなる制御ループを使用する吸引ベースのポンプによる、流量ベースのポンプの模倣（ｅｍｕｌａｔｉｏｎ）である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
導電性の流体を感知するためのホール効果流量計は公知である。このような先行技術のホール効果流量計を、図１に示す。この流量計１０は、導管１２の内径と連絡する電極１４を備える、導管１２を備え、その結果、この電極は、導管１２を通って流れる導電性流体１６と接触する。電極１４を通ってラインに対して垂直に電磁場を誘導するように、磁気コア１８が導管１２の周囲に配置される。変圧器２０をドライバー２２および発振器２４に接続する。電極１４からの信号は、増幅器２６で増幅され、そして増幅された信号が同期復調器２８に送られる。導電性流体１６の流速の信号の代表値が、ノード３０に出力される。
【０００７】
眼科用外科的システムは、流量ベースかまたは減圧ベースかに、大まかに分類され得る。流量ベースのポンプシステムは、一定のまたは制御された流速を、特定の吸引範囲に維持することを企図する。フィードバックループまたは制御ループは、異なるロード条件下で、駆動システムの定常性を保証するのに使用され得る。さらなるフィードバック制御ループが、モーターにおける吸引ライン中の減圧センサーの間に存在し得、吸引チューブ内の減圧量を制限する。
【０００８】
減圧ベースのシステムはまた、フィードバック制御ループを有し、ここで、吸引経路における減圧センサーからの信号が、予め設定した所望の減圧レベルと比較される。次いで、エラー信号が減圧発生装置（例えば、比例値およびベンチュリチャンバー）に送られ、減圧レベルを増加するかまたは減少する。
【０００９】
特定の状況において、減圧ベースのポンプシステムによる流量ベースのポンプシステムの模倣が、所望され得る。このような模倣は、本発明の以前は実用的でなかった。なぜなら、減圧ベースのシステムにおいて流速を測定する実用的な手段が存在しなかったからである。
【００１０】
眼科吸引流速測定のための本発明の溶液は、好ましくは、図１に上述するような単離型ホール効果電磁気流量計を利用する。図２に示すように、本発明は、眼科手術で一般に使用される生理食塩水が導電性であるという事実をうまく利用する。従って、磁場が適用される場合、ホール電圧は、吸引チューブを横切って誘導され得る。眼科用外科的ポンプシステム３２における流量計３４（好ましくは、図１の流量計１０に類似する）は、磁場源または電磁石を備え、そして使用される流量計３４が使い捨ての電極アセンブリ３６（図３〜５に示すように）に接続される。制御電子アセンブリ３８（好ましくは、流量計３４の出力に応答する）が、ベンチュリポンプ５６の比例値またはベンチュリチャンバー（示さず）を制御し、経路またはチューブ５０を通る流体および組織の定常流速を維持することによって、蠕動ポンプを評価する。好ましい実施形態は、吸引チューブ５０を示すが、このチューブ５０はまた、流体および組織が外科的部位から取り除かれることを可能にする他の経路であり得る。
【００１１】
図２はさらに、潅水ライン４２に接続された潅水流体ボトル４０を示し、矢印４４がハンドピース４６への生理食塩水流体の移動の方向を示す。外科的ハンドピース４６は、眼４８に対する外科的手術を実施する。ボトル４０からの流体および切除された外科的組織が、吸引経路５０（好ましくは標準の外科的チューブ）を通って、矢印５２によって示される方向へと、眼４８から吸引される。この吸引流体および組織は、内部にポンプ５６（好ましくは、ベンチュリポンプであるが、蠕動ポンプまたは他のポンプもまた使用され得る）内に備えられる回収リザーバ５４によって受け取られる。ベンチュリポンプは、好ましくはＢａｕｓｃｈ  ＆  Ｌｏｍｂから販売されているＭｉｌｌｅｎｎｉｕｍ（登録商標）眼科用外科的システムと同様のポンプである。ベンチュリポンプ５６は、眼４８における外科的部位から回収リザーバ５４へと流体および組織を吸引するための、減圧レベルを生じる。流量計３４は、制御回路３８に電気的に接続され（接続は示さず）、そして吸引チューブ５０または以下にさらに記載される回収リザーバ５４のうちの１つに電気的に接続される。制御回路３８は、ポンプ５６の吸引レベルを変化させ、それによって、外科的部位から吸引される流体および組織の所望の流速を維持するために、流量計３４およびベンチュリポンプ５６に接続される。
【００１２】
好ましくは、回収リザーバ５４は、剛性壁カセットであり、その結果、減圧レベルがベンチュリポンプ５６によって適用される場合、このカセットは作動可能であり、手術の間崩壊しない。さらに、回収リザーバ５４は、本発明において改変および記載されるようなものを除いて、現在Ｂａｕｓｃｈ  ＆  Ｌｏｍｂから販売されているカセットに類似する。電極３６は図２の像では明らかでないが、図３〜５の代替の実施形態において見られ得る。
【００１３】
図３は、外科的ポンプシステム３２における使用のための回収リザーバ５４を備える、ベンチュリポンプ５６の部分正面図を示す。回収リザーバ５４は好ましくは、吸引チューブ５０への接続に適合された剛性壁カセットであり、外科的部位から吸引された流体および組織を受け取る。回収リザーバ５４はまた、電極が流量計３４に電気的に接続可能なように設置された１対の電極３６を備える。手術の間、この電極３６は、流量計３４が外科的部位からの流体および組織の流速を示すように、流体および組織に曝される。好ましくは、電極３６は、手術において電極３６が電磁石６０に対して垂直に整列され、それによってホール効果流量計を形成するように、配置される。図４は、上述の回収リザーバ５４の側立面図を示す。電極３６がリザーバ５４の中に成形され得るか、または他の任意の公知の方法によって挿入され得るが、いかなる場合においても、この電極は、流体が漏出することを防ぐためにリザーバ５４に十分なシールを形成すべきである。
【００１４】
図５は、本発明の代替の実施形態であり、ここで、チューブ６２が電磁石６０と流量計回路３４との同調のための１対の電極６４を備えることを除き、外科的チューブ６２は、チューブ５０と本質的に同一であり、そして回収リザーバ６６と接続可能であることが示される。外科的チューブ６２は、外科的部位へ、または外科的部位から流体を輸送し、そして、手術の際に電極が流体に曝されるような、チューブの内部に配置された１対の電極を備え、ここで、この電極はチューブを通る流体の流速を示すための流量計に電気的に接続可能である。好ましくは、この電極６４は、手術の際に電極が電磁石（例えば図３に示すようなもの）に対して垂直となるように配置され、ホール効果流量計を形成する。電極６４は、チューブ６２の中に成形され得るか、またはプレスばめされ得、そしてチューブ６２と液体漏れしないシールを形成する。
【００１５】
この流量計３４は、ホール効果電圧を生じるのに必要とされる磁場を提供する。この磁気ドライバーは、永久磁石または好ましくは電磁石で構築され得る。磁場が振動し得るような、電磁石が好ましい。あるいは、この場は、固定された円筒型の磁石（示さず）の回転によって振動し得る。いずれの構成においても、吸引チューブが磁場内に挿入され得るように、気体ギャップが必要とされる。使い捨ての電極６４または３６は、吸引物に接触しなければならない。これらの電極は、図５に示すように、吸引チューブ６０の中にか、図３および４に示すようにカセット５４の中にか、または還流バルブ６８の中に、低コストで成形され得る。記載されるようなホール効果流量計が、潅水チューブ４２に接続され、眼への生理食塩水溶液の正確な流速を提供することにもまた、留意する。
【００１６】
金属電極３６または６０は、吸引された生理食塩水に接触し、その結果、電気化学的反応（例えば、侵食作用）を引き起こし、次には、電気信号を生じる。ホール効果流量計からの交互磁場の使用は、交互電圧を誘導する。次いで、この交互場の振幅は、流速と相関する。流速と関連しない電気化学的電圧は、選別され、容易に排除される。なぜなら、これらが安定した流れであるからである。
【００１７】
このように、眼科用外科的ポンプシステムのための本発明の流量計を示した。この流量計は、上述のように、流量ベースのポンプまたは吸引ベースのポンプとともに使用され得る。
【００１８】
ベンチュリベースのポンプシステムと接続された流量計３４を使用する重要な適用は、容積式ポンプの模倣である。流量計３４の流速出力は、フィードバック制御ループに使用され、吸引レベルを調整し得る。このフィードバック制御ループは、好ましくは制御回路３８の部分である。この制御ループは、流量計３４により流速を測定する工程およびその流速と指示された流速とを比較する工程からなる。この感知流速が指示流速よりも低い場合、減圧発生装置レベルが増加され、さらなる減圧を生じる。これは、次に流速を増加する。逆に、流速が高すぎる場合、減圧発生装置レベルは減少し、その結果、流速が減少する。このようにして、制御システム設計を使用して、流体ベースのポンプの特性はベンチュリポンプ５６を使用して模倣され得る。フィードバック制御ループを伴ってかまたは伴わないで、流量計３４によって検出される流速は、ポンプシステム３２によって表示される（示さず）ことが好ましい。
【００１９】
流体センサー３４のさらなる適用は、閉鎖検出である。本質的に、閉鎖検出は、組織が外科的デバイスまたは吸引チューブの先端部を塞ぐ場合に、検出される流速がゼロ（０）に接近する、全く別の流速検出スキームである。流速がゼロ（０）に接近する場合、危険な状態（例えば、外科的デバイスの過熱または吸引経路の閉塞）が生じ、そしてこのような状態の迅速な検出が非常に望まれる。それゆえ、ゼロ（０）に接近する流速の検出を使用して、システムが閉塞を有するかまたは検出の際に吸引が遅くなるかもしくは停止し得ることを、使用者に（聴覚的にかもしくは視覚的に）警告し得る。当業者が理解するように、この流速の検出および警告は、ゼロ（０）である必要はないが、ゼロより大きいいくらかの流速において生じるがしかし、ここで、過熱がなお関係し得る。
【００２０】
このように、低コスト吸引流量計を提供する、本発明の眼科用外科的ポンプシステムを示した。さらに、このようなシステムは、他の外科的ポンプシステム（例えば、内視鏡ポンプ）において使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、ホール効果流量計の先行技術の回路図である。
【図２】図２は、本発明に従うポンプシステムの、部分切断図である。
【図３】図３は、本発明に従ってコンソールに挿入される外科的カセットの正面図である。
【図４】図４は、本発明の１つの局面に従う外科的カセットである。
【図５】図５は、本発明の代替的な実施形態に従った、外科的カセットへの接続に関する、吸引チューブの図である。
【図１】
2005515806.tif 000003
【図２】
2005515806.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年6月27日(2003.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2005515806.tif 000008
【国際調査報告】
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