(57)【要約】水晶体乳化システムに用いる吸引チューブが提供される。この吸引チューブは、内腔内の流体の流れに対する抵抗を高め、閉塞後のサージを低減させる修正された内腔を有し、修正は、内腔の内面に形成される凹部または隆起、内腔の流路内に配置される自在に移動する物体、または１つ以上の屈曲部を含んでいる。
2005528957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶体乳化システムと共に用いるための吸引チューブにおいて、
第１端および第２端を有し、かつ該第１端と第２端との間に延在する内腔を形成する内面を有する一定長さのチューブ
を備え、
前記内面は、前記内腔を通る流体の流れに対する抵抗を高める前記内腔と連通する複数の凹部または隆起をさらに画成している
ことを特徴とする吸引チューブ。
【請求項２】
前記凹部または隆起は、前記第１端と前記第２端との間において前記内面の全長に沿って配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の吸引チューブ。
【請求項３】
前記凹部または隆起は、前記チューブの長さの１つ以上の区分に沿って配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の吸引チューブ。
【請求項４】
前記凹部は、螺旋襞を形成していることを特徴とする、請求項１に記載の吸引チューブ。
【請求項５】
前記隆起は、螺旋状に配列される環状の隆線を形成していることを特徴とする、請求項１に記載の吸引チューブ。
【請求項６】
前記凹部または隆起は、前記内腔の周囲に沿って規則的な間隔で離間されていることを特徴とする、請求項１に記載の吸引チューブ。
【請求項７】
前記吸引チューブを水晶体乳化システムに直列に連結するために、前記第１端および前記第２端に配置されるアダプターをさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載の吸引チューブ。
【請求項８】
水晶体乳化システムと共に用いる吸引チューブにおいて、
第１端および第２端を有し、かつ該第１端と第２端との間に延在する内腔を形成する内面を有する一定長さのチューブと、
前記内面の近くにおける層流の形成を阻止し、前記内腔を通る流体の流れに対する抵抗を高めるために、前記内腔内に配置される自在に移動する物体と
を備えていることを特徴とする吸引チューブ。
【請求項９】
前記自在に移動する物体は、羽根またはプロペラであることを特徴とする、請求項８に記載の吸引チューブ。
【請求項１０】
前記吸引チューブを水晶体乳化システムに直列に連結するために、前記第１端および前記第２端に配置されるアダプターをさらに備えていることを特徴とする、請求項８に記載の吸引チューブ。
【請求項１１】
水晶体乳化システムと共に用いる吸引チューブにおいて、
第１端および第２端を有し、かつ該第１端と第２端との間に延在する内腔を形成する内面を有する一定長さのチューブ
を備え、
前記チューブの一部は、前記内腔を通る流体の流れに対する抵抗を高めるために、９０°以下の角度を有する１つ以上の屈曲部を備えている
ことを特徴とする吸引チューブ。
【請求項１２】
水晶体乳化システムと共に用いる装置において、
第１端および第２端を有し、かつ該第１端と第２端との間に延在する内腔を形成する内面を有する一定長さのチューブと、
前記内腔を通る流体の流れに対する抵抗を高めるために、前記内腔内に配置され、かつ前記内腔と連通する手段と
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
前記内腔を通る流体の流れに対する抵抗を高めるための前記手段は、前記吸引チューブの内面に形成される特徴部を備えていることを特徴とする、請求項１２に記載される装置。
【請求項１４】
前記特徴部は、前記吸引チューブの内面に形成される凹部であることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記凹部は、螺旋襞を形成していることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記特徴部は、前記内腔内において内方に突出する隆起であることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記隆起は、螺旋状に配置される環状隆線を形成していることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記特徴部は、前記内腔の周囲に沿って規則的な間隔で離間されていることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
前記吸引チューブを水晶体乳化システムに直列に連結するために、前記第１端および前記第２端に配置されるアダプターをさらに備えていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項２０】
前記内腔を通る流体の流れに対する抵抗を高めるための前記手段は、前記内面の近くにおける層流の形成を阻止するように前記内腔内に配置される自在に移動する物体であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項２１】
前記自在に移動する物体は、羽根またはプロペラであることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記内腔を通る流体の流れに対する抵抗を高めるための前記手段は、９０°以下の角度で傾斜する１つ以上の屈曲部を有する前記チューブの一部を備えていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に水晶体乳化を行なうための装置に関し、詳細には、水晶体乳化システムと関連して用いる流れ適応吸引チューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の目の水晶体は、光を伝達し、かつ光を集束させるものである。この水晶体は、チン氏帯として知られる懸垂靭帯によって目の壁に取り付けられている光彩の背後に位置している。水晶体は、より柔らかい硬度を有する周囲の皮質材料に取り囲まれたより剛性のある中心核からなっている。嚢として知られている繊細な膜は、水晶体の全体を含んでいる。
【０００３】
白内障の生成は、目の水晶体の透明性が喪失することを指し、通常、加齢に伴って生じるものである。これは、視力の漸進的な低下をもたらすが、外科手術によって回復させることができる。白内障の外科手術は、白内障の水晶体を除去し、プラスチック眼内レンズを挿入し、白内障の水晶体と取り替えることを含んでいる。白内障の水晶体の除去は、水晶体乳化として知られている技術によって、超音波エネルギーを用いて、水晶体を破砕し、それらを吸引することによって達成される。
【０００４】
このような外科手術中に、水晶体材料への接近を可能とするために、中心開口を嚢の前部に形成する。次いで、典型的には外壁と中心内腔を有するニードルを備える超音波ハンドピースを挿入し、水晶体に接触させ、この水晶体を破砕する。ニードルを包む弾性スリーブは、ニードルを通して吸引される材料と置き換えるために、目に灌注流体を注入する導管を備えている。水晶体の核材料を超音波エネルギーによって除去した直後に、軟質の皮質材料を灌注／吸引カニューレによって吸引するとよい。
【０００５】
この手順の両方の工程において、前房を正圧かつ一定の容積に維持し、この前房が萎むのを防ぎ、傷つきやすい目の組織が外傷を被るのを防ぐことが重要である。角膜または光彩の後面に位置する内皮細胞に接触すると、不治の損傷をもたらすことがある。ガラス体液として知られている目の後房に含まれる流体の流出を防ぐ後嚢への不注意な接触または吸引は、なおさらである。このような不注意の接触は、後嚢膜の破裂をもたらすこともある。
【０００６】
後嚢の破裂およびガラス体液の喪失によって、白内障の外科手術の後、網膜剥離および類嚢胞黄斑浮腫が生じ、視力の喪失を招くおそれが大きくなる。さらに、もし外科手術中に後嚢が分離すると、本来の水晶体の嚢残余物内に眼内レンズを適切に配置することが実現できず、この場合も、合併症のない外科手術として期待される好ましい結果を得られないことがある。
【０００７】
水晶体乳化を行なうときに前房における圧力と容積を安定して保つことが、最優先事項である。最適な流体力学によって、水晶体乳化を行なうときに前房における圧力および容積を安定して維持し得ることになる。前房からの流体の吸引は、十分な流体の投入によって釣合いを取らねばならない。流体の釣合いの所望の状態は、Ｆi＝Ｆoの式で要約され得る。すなわち、流入量（Ｆi）は流出量（Ｆo）と等しくあるべきである。前房の萎みを避けるために、前房の圧力（Ｐac）は大気圧（Ｐa）よりも大きく、ガラス体の圧力（Ｐv）よりも大きくなければならない（Ｐac？Ｐa？Ｐv）。
【０００８】
前房内の圧力は、流体の投入圧に依存している。この投入圧は、灌注容器高さと関連する灌注圧頭（Ｐi）と灌注流体の流入に対する抵抗による圧力降下（Ｐd）との間の差である。すなわち、Ｐa＝Ｐi−Ｐdが成立する。前房圧は、好ましくは、外科手術中に前房を不安定にする前房の容積の変化を避けるために、一定のレベルに維持されるべきである。
【０００９】
白内障の外科手術に用いられる従来の装置は、真空と流れを生成させるのに用いられるポンプシステムと、水晶体乳化ハンドピースのためのエネルギー付与と制御のための電気回路を含むコンソールを備えている。ポンプシステムは、水晶体乳化ハンドピースおよび灌注／吸引カニューレにチューブによって接続されており、流体および水晶体材料を目から吸引することが可能である。
【００１０】
水晶体乳化中に流体および水晶体材料を吸引し、かつ皮質を吸引するための種々の形式のポンプシステムが知られている。第１の形式は、蠕動ポンプのような確動流体移送ポンプである。このようなシステムでは、流体流れはチューブを通して吸引を引き起こすことによって生じる。この場合、もしチューブが閉塞されると、かなり大きい真空が生じる可能性がある。ベンチュリーポンプのような他のポンプシステムでは、カセット内において吸引を引き起こす。この場合、それに続く目からの流体の流れおよび吸引は、予め設定された吸引レベルでなされることになる。
【００１１】
いずれのポンプシステムの場合でも、核材料および皮質材料を除去する手順は類似している。流体は、水晶体乳化ニードルまたは灌注／吸引カニューレおよびその関連する吸引チューブを通して作用する吸引によって、前房から吸込まれる。この吸引によって、核材料または皮質材料がニードルまたはカニューレに引込まれるので、大きな破片が先端、すなわち、吸引ポートを閉塞することがある。
【００１２】
次いで、生成される負圧が水晶体材料の抵抗を上回るまで、チューブ内の吸引レベルは上昇し、続いて、水晶体材料がチューブの下流に吸引される。その結果、前房とシステムの残部との間の圧力が急速に均一になり、これに付随して、流れが急速に増大し、前房内の圧力が急速に降下する。この現象は、一般的に、「閉塞後サージ」と呼ばれ、前房の圧力および容積が変動するにつれて、後嚢が前方に移動するものである。
【００１３】
水晶体乳化ハンドピースによって加えられる真空は、フットペダル制御装置によって調整されるようになっている。これによって、ポンプシステムは、システム内の圧力を脱気、すなわち、流体または空気のいずれかに等しくさせることによって、対処することが可能である。しかし、通気はハンドピースおよび前房からある距離だけ離れてなされ、チューブ内の真空が正圧に回復し、前房の圧力が正常な静止レベル、すなわち、閉塞されていないレベルに回復される前に、通常は、遅れがある。
【００１４】
従って、水晶体乳化ニードルの閉塞に関連する真空圧の急速な変動を伴って生じる流量の急増（サージ）を低下させることが望まれている。このような制御は、有利には、前房の圧力の変動を低減させ、平衡圧に達するまでの時間を短縮し、それによって、外科処置の手順の安全を高め、後嚢の不注意な破裂の危険性を低減させるようになされるとよい。
【００１５】
吸引チューブ内の流体サージを低減させる１つの見込みのある方法は、ポンプシステムによって生成される最大真空レベルを低下させることである。しかし、高真空レベルは核材料の破片を捕獲し、そのような破片をより小さな断片に破砕するのに有利である。従って、高真空レベルを維持しながら、そのような高真空レベルにおいて生じるサージに関連する高流量を低減させることが望ましい。
【００１６】
他の方法は、吸引チューブの内腔を小さくするかまたは吸引チューブの長さを延ばすことによって、吸引チューブ内の抵抗を大きくするものである。内腔の大きさを小さくすることは有効であり得るが、典型的な水晶体乳化チューブの内径は一般的に約１．５ｍｍであり、この直径をさらに小さくすると、水晶体材料によって吸引チューブが閉塞されがちになる。チューブ長さを大きくすることは、チューブを巻いて、流体力学的な抵抗をさらに加えることによって達成され得る。しかし、いずれの場合も、このチューブの増加された抵抗は、あらゆる真空レベルに対して存在することになる。これは望ましいことではない。何故なら、低真空レベルでは吸引流量を低下させずに維持し、閉塞前における水晶体の破片の吸引を容易にすることが好ましいからである。
【００１７】
以上の事情に鑑み、より高い流量に応じて流れ抵抗を自動的に増加させる流れ適応吸引チューブを備える水晶体乳化システムを提供することが望ましい。
【００１８】
さらに、より低い流速において乱流を誘発する流れ適応吸引チューブを備える水晶体乳化システムを提供することが望ましい。
【００１９】
さらにまた、より高い真空レベルにおいて改良された前房の安定性をもたらす流れ適応吸引チューブを備える水晶体乳化システムを提供することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
以上の事情に鑑み、本発明の目的は、より高い流量に応じて流体抵抗を自動的に増大させる流れ適応吸引チューブを備える水晶体乳化システムを提供することにある。
【００２１】
本発明の他の目的は、より低い流速において乱流を誘発する流れ適応吸引チューブを備える水晶体乳化システムを提供することにある。
【００２２】
本発明のさらに他の目的は、螺旋パターンに配列された長手方向襞を画成するように修正された内腔を有する流れ適応吸引チューブを備える水晶体乳化システムを提供することにある。
【００２３】
本発明の他の目的は、より高い真空レベルにおいて改良された前房の安定性をもたらす流れ適応吸引チューブを備える水晶体乳化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明のこれらおよび他の目的は、水晶体乳化システムと共に用いる流れ適応チューブであって、比較的低流速においてチューブを通る乱流を高める内腔面を有するチューブを提供することによって達成される。
【００２５】
好ましい一実施形態において、本発明の原理に従って構成される吸引チューブは、その吸引チューブの内面に形成される、螺旋襞、内方に突出する隆起、隆線、または凹部のような輪郭特徴部を備えている。これらの特徴部は、チューブの全長に沿ってまたは長さの不連続な部分に沿ってのみ設けられていてもよいし、内腔の全周に沿ってまたはその一部のみに延在していてもよい。
【００２６】
代替的実施形態において、吸引チューブは、そのチューブの内腔に配置される羽根またはプロペラのような自在に移動する物体を備えている。さらに他の代替的実施形態において、吸引チューブは、より高い流速において流体力学的な抵抗を高めるように構成される、チューブの長さに沿った１つ以上の屈曲部を備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の上記および他の目的および利点は、添付の図面と関連して以下の詳細な説明を検討すれば、明らかになるであろう。これらの図面の全体にわたって、同じ参照符号は同じ部品を示している。
【００２８】
［好ましい水晶体乳化システムの概観］
図１を参照すると、本発明の流れ適応チューブと共に用いるのに好適な水晶体乳化システムが示されている。水晶体乳化システム1０は水晶体乳化ニードル１１を備え、このニードル１１は超音波ハンドピース２０に連結され、弾性スリーブ１２によって包囲されている。ハンドピース２０は、典型的には制御装置（図示せず）に連結され、ニードル１１を超音波周波数で振動させている。白内障の水晶体に接触するとき、ニードル１１は、その振動によって、水晶体の核材料を破砕するものである。
【００２９】
灌注ライン１３は、灌注流体源１４とハンドピース２０との間に流体連通している。灌注流体は、ニードル１１と弾性スリーブ１２の内面１６との間に形成された環１５を介して、目に送給されるようになっている。吸引チューブ１７は、ニードル１１の内腔１８と真空源１９との間に流体連通し、破砕された核材料を患者の目から吸引することを可能にするものである。
【００３０】
操作において、超音波エネルギーは水晶体乳化ニードル１１によって患者の水晶体の核材料に加えられる。水晶体乳化プロセス中に、灌注流体は、ニードル１１と弾性スリーブ１２との間の環１５を介して、灌注容器（灌注流体源）１４から目に供給される。同時に、破砕された核材料がニードル内腔１８および吸引チューブ１７を介して回収される。前述したように、内腔１８を介する吸引によってニードル１１を塞ぐように生じる大きい破片は、内腔１８を介して吸引される材料の流量の急激な変化（サージ）を引き起こし、眼内圧力を大きく変動させることがある。本発明の吸引チューブは、このような閉塞後のサージを緩和し、その結果としての圧力変動を低減させることを意図している。
【００３１】
［本発明の流れ適応吸引チューブの説明］
本発明の原理によれば、図１の水晶体乳化システム１０は、より高い流量の流体の流れに対する流体力学的抵抗を高めるように修正された内腔を有する吸引チューブを備えている。この修正は、多数の形態の１つを取ることが可能であり、チューブの内面に沿った輪郭特徴部、流れ経路内において自在に移動可能な妨害物、または流れの方向を変える１つ以上の屈曲部からなるとよい。
【００３２】
図２を参照すると、本発明の適応吸引チューブ３０の第１例示的実施形態が示されている。チューブ３０は、内腔３６を画成する外面３２および内面３４を有している。本発明の原理によれば、内面３４は、内腔内の乱流を高めることによって、より高い流量の流れに対する抵抗を高める輪郭特徴部４０を備えている。特徴部４０は、チューブの全長に沿って設けられてもよいし、またはチューブの１つ以上の不連続な区分に沿ってのみ設けられてもよい。さらに、特徴部は、図２に示されるように、チューブ３０の円周の全体に沿って延在していてもよいし、またはその円周の限られた円弧のみに延在していてもよい。
【００３３】
好ましい一実施形態において、特徴部４０はチューブの内面に溝として形成される螺旋襞または凹部４２から構成されている。凹部４２は、図示されるように、チューブの長さに沿って、かつ内面の円周に沿って、規則的な間隔を置いて配置されている。凹部４２は、（図２に示されるような）半円の断面を有していてもよいし、または半楕円、矩形、三角形、正方形、菱形、または他の適切な形状の断面輪郭であってもよい。
【００３４】
図２をさらに参照すると、凹部４２は、大きな破片が内腔３６を閉塞する可能性を増大させることなく、内腔３６内に乱流を生成するものである。具体的に、凹部４２は、チューブを通過する流体の流体力学的抵抗を増大させることによって、乱流を高めている。有利には、流れに対する抵抗はより高い流量において増大するので、目の前房を萎ませるかまたはその一部を萎ませる可能性のある流体のサージおよびそれに付随する圧力変動に関連する危険を低減させている。さらに、特徴部４０は、低流速において流れが乱流になるように、内腔内の流れパターンを変更するものである。
【００３５】
図３を参照すると、代替的実施形態が示されている。ここで、輪郭特徴部４０は、チューブの内面から内腔３６内に突出する隆線または耳部のような隆起４４から構成されている。隆起４４は、チューブの長さに沿って、かつ内腔３６の円周に沿って、規則的な間隔を置いて螺旋パターンに配置される一連の半円筒状隆線として配置されていてもよい。あるいは、隆起４４は内腔３６の円周に沿って部分的にのみ延在していてもよいし、チューブの長さの選択される部分に沿ってのみ延在していてもよい。凹部４２のように、隆起４４はチューブ３０内の流体力学的抵抗を高め、すでに知られている吸引チューブ内におけるよりも低流速および低真空レベルにおいて乱流を誘発するものである。
【００３６】
図４および図５において、さらに他の実施形態が示されている。ここで、輪郭特徴部４０は、チューブ３０の内面に形成される長手方向凹部４６（図４）または長手方向隆起４８（図５）から構成されている。長手方向凹部４６または長手方向隆起４８は、実質的に互いに平行であり、内腔３６の円周に沿って規則的な間隔で離間されている。あるいは、凹部４６または隆起４８は、内腔３６の周囲に沿って部分的にのみ延在していてもよいし、チューブの長さの選択された部分に沿ってのみ延在していてもよい。
【００３７】
当業者によってさらに理解され得るように、本発明の範囲から逸脱することなく、前述の輪郭特徴部の２つ以上の組合せが吸引チューブの内面に設けられてもよい。
【００３８】
図６および図７を参照すると、かつ本発明の他の態様によれば、吸引チューブ３０は、内腔３６内に配置され、例えば、羽根またはプロペラのような自在に移動する物体５０から構成されている。物体５０は、内腔３６内において流体の層流を分裂させて乱流を誘発するように、チューブ３０内に嵌め込まれている。図６および図７において、層流は直線の矢印Ｌによって示され、乱流は曲線の矢印Ｔによって示されている。誘発された乱流は、内腔３６内の流体力学的抵抗を増大させることになる。この乱流はチューブ内の流速の関数である。
【００３９】
一例として、自在に移動する物体５０は、内腔３６内においてハブ５８に取り付けられる羽根５６から構成されている（図６）。この羽根５６は、複数のアーム６０を有している。あるいは、図７に描かれているように、自在に移動する物体５０は、複数の突起６３を有するプロペラ６２からなっていてもよい。プロペラ６２は、別体の短い長手方向セグメント６７の内腔６６において、アーム６５に支持された軸６４上に取り付けられている。セグメント６７は、各端にアダプター６８を備えているので、自在に移動する物体５０はすでに知られている吸引チューブと連結して用いられることになる。勿論、当業者にとっては明らかなように、自在に移動する物体５０は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の形状であってもよい。さらに、層流を分裂させる１つ以上の自在に移動する物体を用いて、吸引チューブ内の流れを変更させてもよい。
【００４０】
図８を参照すると、本発明の吸引チューブの他の代替的実施形態が示されている。ここで、吸引チューブ３０は、１つ以上の角度の付いた屈曲部７０から構成されている。屈曲部７０は、内腔７２内を流れる流体の方向を急変させ、流体がこれらの１つ以上の角度の付いた屈曲部を通過した後、（直線の矢印Ｌによって示される）層流が（曲線の矢印Ｔによって示される）乱流になる。好ましくは、屈曲角度は９０°以下である。図７の実施形態に関して、図８の実施形態は、１つ以上の屈曲部とすでに知られている吸引チューブと、直列に並ぶセグメントを連結するアダプターを備える剛性チューブからなる別体のセグメントとして、実施してもよい。
【００４１】
前述したように、白内障の外科手術に用いられるすでに知られている吸引チューブは、滑らかな内面を有している。このようなチューブ内の流体の流量は典型的に層流であり、ハーゲン・ポアズイユ（Hagen-Poiseuille）の式によって表わし得るものである。
Ｑ  ＝  Ｐ×π×Ｄ4／（８×ｌ×ｖ）
ただし、Ｑは容積流量、Ｐは差圧、Ｄはチューブの断面直径、ｌは制限直径の長さ、およびｖは流体の粘度である。
【００４２】
チューブ内の流体の流れが乱流になる点は、レイノルド数（Reynolds number）によって決定される。
Ｒｅ  ＝  ｄ×Ｖ×Ｄ／ｖ
ただし、Ｒｅはレイノルズ数、Ｖは流速、Ｄはチューブの断面直径、ｖは流体粘度である。
実験によれば、レイノルズ数が２０００（下側臨界レイノルズ数）未満の場合、層流になりやすく、レイノルズ数が４０００（上側臨界レイノルズ数）を越える場合、乱流になりやすいことが判明している。レイノルズ数が２０００と４０００との間にあるとき、チューブ内の流れの性質は不確実である。
【００４３】
チューブの内壁面の粗さを増すと、流れに対する抵抗が増し、乱流を誘発する傾向にある。流体が円形の断面を有していない一定長さの修正されたチューブ（例えば、図２〜図５を参照）を流れるとき、レイノルズ数は等価直径ｄｅを用いて計算され得る。
ｄｅ＝４×Ａ／Ｐ
ただし、Ａは流れ領域の断面、およびＰは断面の浸辺長（wetted perimeter）である。従って、チューブの輪郭を変更することによって、乱流が促進されることになる。
【００４４】
流体の流れが層流の場合、流体層間のせん断挙動および摩擦の殆どは壁から離れて生じることになる。壁面は摩擦因子（ｆ）に対して比較的影響を及ぼさない。この摩擦因子（ｆ）は、ｆ＝６４／Ｒｅ（Ｒｅ：レイノルズ数）に従って、すなわち、レイノルズ数に逆比例して変化する。対照的に、流れが乱流の場合、チューブの内面の性質は摩擦因子に対して著しい影響を及ぼす。何故なら、せん断挙動およびその結果としての摩擦の多くが輪郭特徴部の近くで生じるからである。相対的な粗さは以下のように定義され得る。
εR ＝ε／ｄ
ただし、εは表面粗さの高さであり、ｄはチューブ直径である。
ムーディ線図および上式を用いて、チューブ内の流体の流れに対する摩擦因子（ｆ）を計算することが可能である。
ｆ＝０．００５５*（１＋（２０００×εR＋１０6／Ｒｅ）1/3）
【００４５】
従って、チューブの内面を修正して不均一な表面を生成することによって、チューブ内の乱流を低流速かつ低真空度において乱流とし、流れに対する抵抗を増大させることができる。乱流はベルヌーイ（Bernoulli）の式によって定義され得る。
Ｑ＝ＳＱＲＴ（Ｐ×π2×Ｄ4）／（８×ｄ））
ただし、Ｑは容積流量、Ｐは差圧、Ｄはチューブの断面直径、ｌは制限直径の長さ、ｖは流体の粘度、ｄは流体の密度である。
真空によって生成される真空レベルによって決定される同一の差圧に対して、同一の直径かつ同一の長さのチューブの場合、乱流によって生成される抵抗の増大によって、流量は小さくなるであろう。
【００４６】
さらに、修正された吸引チューブによって流体の流れに対して与えられる抵抗は、低真空レベルでは比較的変化しないが、層流から乱流への遷移（これは、すでに知られている滑らかな内面を有するチューブにおけるよりも低真空レベルで生じる）によって真空レベルが大きくなると、それに比例して大きくなる。流れに対する抵抗による圧力降下は、流速の２乗に比例して変化する。従って、図９に描かれるように、流体の流速に対してプロットされる圧力降下は放物線を示し、低摩擦抵抗および層流のチューブと比較して、比較的小さな流速の変化が比較的大きな百分率の圧力降下の結果として生じることになる。
【００４７】
有利には、チューブの内面への輪郭特徴部の設置によって、水晶体乳化ニードルの核材料の破片を引き込む効率は低下しない。ニードル先端の閉塞が生じたとき、チューブ内における最初の真空の立ち上がりはすでに知られているチューブと同様であるが、その真空レベルが増大する時間は緩慢になる。閉塞抵抗を上回った直後における吸引ラインにおける負圧による流体の流れは、すでに知られているチューブにおけるよりも小さい。有利には、これは閉塞後のサージの大きさと期間の両方を低減させている。
【００４８】
本発明は、より高い真空レベルにおける流れに対する抵抗を増大させる修正された吸引チューブを提供するものである。これは、すでに知られている吸引チューブにおけるよりも前房の圧力および容積を安定させることになる。さらに、本発明の吸引チューブは、水晶体乳化中に、より高い真空レベルを用いることを可能にする。より高い真空レベルによって、ニードル先端への核の破片の引込みを増大させ、第２器具によって、破片をさらに小さい断片に破砕するのを容易にするものである。さらに、修正された吸引チューブの断面積および長さをすでに知られている吸引チューブと同一に形成することが可能になるので、水晶体材料の破片による閉塞の可能性を増大することがなくなる。
【００４９】
すでに知られている吸引チューブは、押出成形されたプラスチック材料から形成され得るが、この場合、重合していないプラスチックが中心金型を備える円錐形状の押出ノズル内から流出する。この金型の形状が、吸引チューブの内腔の断面輪郭を決定し、通常は、円筒形状である。押出成形の速度および中心金型と周囲ノズルとの間の関係が、壁厚みを決定することになる。
【００５０】
図１０ａおよび図１０ｂを参照すると、（図２に示される）螺旋襞付きの内腔を有する吸引チューブを製造するのに適した金型が示されている。金型９０は歯車に類似し、中心円筒部９２と、その外周に沿って実質的に等間隔で離間された複数の半円隆起９４を有している。押出成形されるプラスチック材料を回転させながら押出ノズルから流出させることによって、螺旋パターンの溝または襞が内腔の内面に形成されることになる。回転速度が螺旋パターンのピッチを決定している。本発明の吸引チューブを製造するのに適した材料として、ポリ塩化ビニルおよびシリコンが挙げられる。当業者にとっては理解され得ることではあるが、修正された吸引チューブは、本発明の範囲から逸脱することなく、前述の押出成形方法以外の方法で製造することができる。
【００５１】
中心円筒部９２および隆起９４の寸法は、好ましくは、螺旋襞付きチューブの内腔の断面積がすでに知られている円形断面を有するチューブの断面積に相当するように定められている。さらに、中心円筒部９２の外周に沿った各半円隆起の円弧長さは、以下のようにして計算され得る。
Ｃ＝２×π×Ｒ／１２
ただし、Ｒは中心円筒コアの半径である。
各半円に対する中心角α（ラジアン）は、以下の通りである。
α＝Ｃ／Ｒ
ただし、Ｃは各半円の弦長さｄである。
ｄ＝２×Ｒ×ｓｉｎ（α／２）
溝襞の矢印方向における高さｈは、以下の通りである。
ｈ＝Ｒ−√（Ｒ2−ｒ2）
ただし、ｒは溝襞の半円の半径である。
溝襞の半円隆起と中心円筒部９２の円周との交差によって生じるセグメントの面積Ｓは、以下の通りである。
Ｓ＝ｒ2×ＡＣＯＳ（（ｒ−ｈ）／ｒ）−√（２×ｒ×ｈ−ｈ2）×（ｒ−ｈ）
溝襞の面積ｆは、以下の通りである。
ｆ＝（ｒ2×π）／２−Ｓ
溝襞付きチューブの全面積Ｔは、以下の通りである。
Ｔ＝Ｒ2×π−８×ｆ
【００５２】
好ましい一実施形態によれば、本発明の修正された螺旋襞付の吸引チューブは、約１．５ｍｍの内径と３．１２ｍｍの外径を有している。なお、１．３４ｍｍの内径と０．１７３ｍｍの半径を有する８個の均等に離間された溝襞を有する内腔を備えるチューブは、１．５ｍｍの内径を有する内腔を備えるすでに知られているチューブと同一の全断面積を有している。本発明の修正された吸引チューブは、すでに知られているチューブにおけるのと同様の近位端と遠位端に取り付けられるコネクターを備えるように構成されていてもよく、この場合、すでに知られているチューブと同一の全長を有している。
【００５３】
白内障を除去するためのエネルギー源として超音波を用いる場合に基づいて、本発明を説明したが、修正された吸引チューブは、白内障を除去するためのいかなる方法、すなわち、白内障を破砕し、水晶体材料を吸引によって除去するのに、レーザ、音波、回転チップ、インペラ、水流のような他のエネルギー源、および機械的な方法を用いる場合にも、用いられ得る。さらに、修正された吸引チューブは、流体または組織を吸引する他の医学的用途にも有利に用いられ得ることが想定される。
【００５４】
さらに、前述したように、吸引チューブは、その全長にわたって、修正された内腔を備えてもよい。あるいは、さらに前述したように、修正された吸引チューブは、別体の装置としてすでに知られている吸引ライン内に挿入され得る柔軟性または剛性のあるセグメントとして、形成されていてもよい。さらに、修正された吸引チューブを吸引回路内に迂回または介在させ、それによって、吸引ラインの内腔内の流体の流量を変更するために、３方向タップが吸引ライン内に設けられていてもよい。
【００５５】
本発明の好ましい例示的実施形態を説明したが、本発明から逸脱することなく、種々の変更および修正がなされ得ることは、当業者にとっては明らかであろう。添付の特許請求項において、本発明の精神と範囲内にあるこのようなすべての変更および修正を包含することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の流れ適応吸引チューブと共に用いるのに好適な水晶体乳化システムの側断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による一定の長さの吸引チューブの斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態による一定の長さの吸引チューブの斜視図である。
【図４】本発明の付加的な実施形態による一定の長さの吸引チューブの斜視図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態による一定の長さの吸引チューブの斜視図である。
【図６】吸引チューブ内に配置される回転羽根を備える本発明の他の実施形態による一定の長さの吸引チューブの側断面図である。
【図７】吸引チューブ内に配置される回転プロペラを備える本発明の付加的な実施形態による一定の長さの吸引チューブの側断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態による１対の屈曲部を備える一定の長さの吸引チューブの側断面図である。
【図９】吸引チューブ内の摩擦力による圧力降下に対してプロットされた吸引チューブ内の流体の流速を示す図表である。
【図１０】図１０ａおよび図１０ｂは、それぞれ、図２に示される吸引チューブを押出成形するのに用いられる押出金型の斜視図および平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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