(57)【要約】  手術部位への洗浄流体の送達を制御するための能動的洗浄システムは、流体源（２１０）からチャンバ（１０）内に洗浄流体（Ｆ）を導入し、洗浄流体（Ｆ）を手術部位に送達するための少なくとも１つの流体ポート（７２）を有するチャンバ（１０）を備える。可変圧力源（２０）は、チャンバ（１０）と流体連通して提供され、チャンバを加圧するように構成される。チャンバ（１０）と流体連通する圧力センサ（３０）はまた、チャンバ内の圧力を監視し、コントローラ（４０）は、チャンバ（１０）内の所望の洗浄圧力を維持するように可変圧力源（２０）を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼科手術部位への洗浄流体の送達を制御するための能動的洗浄システムであって、前記洗浄システムは、
流体源（２１０）からチャンバ（１０、６０）内に洗浄流体（Ｆ）を導入し、前記洗浄流体（Ｆ）を手術部位に送達するための少なくとも１つの流体ポート（７２；７４）を有する前記チャンバ（１０、６０）と、
前記流体源（２１０）から前記チャンバ（１０、６０）に洗浄流体（Ｆ）を送達するように構成された洗浄ポンプ（２１２）と、
前記チャンバ（１０、６０）と流体連通し、前記チャンバ（１０、６０）を加圧するように構成された可変圧力源（２０）と、
前記チャンバ（１０、６０）内の圧力を監視するように構成された、前記チャンバ（１０、６０）と流体連通する圧力センサ（３０）と、
前記チャンバ（１０、６０）内の所望の洗浄圧力を維持するために、前記可変圧力源（２０）によって加えられた前記圧力を調整するように構成されたコントローラ（４０）と
を備える、能動的洗浄システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの流体ポートは、流体源から前記チャンバ内に流体を導入し、前記チャンバから手術部位に流体を送達するように構成された単一の流体ポートを備える、請求項１に記載の能動的洗浄システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの流体ポートは、流体を前記チャンバ（１０、６０）内に導入するように構成された第１の流体ポート（７２）と、流体Ｆを前記チャンバ（１０、６０）から前記手術部位に送達するように構成された第２の流体ポート（７４）とを備える、請求項１に記載の能動的洗浄システム。
【請求項４】
前記圧力源（２０）は、前記チャンバ（１０、６０）に正圧及び負圧を選択的に加えるように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の能動的洗浄システム。
【請求項５】
動作中に前記チャンバ（１０、６０）内の流体レベルを示すように配置された流体レベルインジケータ（５０）を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の能動的洗浄システム。
【請求項６】
前記流体レベルインジケータ（５０）は、動作中に前記チャンバ（１０、６０）内の前記流体／空気界面（Ｗ）から離れた前記流体レベルを測定するように配置される、例えば、フロート式の流体レベルセンサである、請求項５に記載の能動的洗浄システム。
【請求項７】
前記洗浄システムは、前記洗浄ポンプ（２１２）が前記流体源（２１０）から前記チャンバ（１０、６０）に流体（Ｆ）を送達する速さを制御する速度コントローラ（２２０）を更に備え、前記コントローラ（４０）は、前記流体レベルインジケータ（５０）からのフィードバックに基づいて、前記チャンバ（１０、６０）内の前記流体レベル（Ｗ）を維持するために、前記速度コントローラ（２２０）の設定点を調節するように構成される、請求項５又は６に記載の能動的洗浄システム。
【請求項８】
前記コントローラ（４０）は、前記流体レベルセンサ（５０）によって感知される前記流体レベル、及び／又は前記速度コントローラ（２２０）によって決定される注入の速さに基づいて、前記手術部位への洗浄流を計算するように構成される、請求項７に記載の能動的洗浄システム。
【請求項９】
前記コントローラ（４０）は、動作中に前記チャンバ（１０、６０）内の前記流体のレベルを監視し、前記流体レベル（Ｗ）が所定の範囲外に移動した場合に警告信号を発するように構成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の能動的洗浄システム。
【請求項１０】
前記流体入口ポート（７２）は、前記チャンバ（１０、６０）の上部に提供される、請求項３に記載の能動的洗浄システム。
【請求項１１】
前記チャンバ（６０）は、内壁（６６）によって分離された第１の区画（６２）及び第２の区画（６４）を備え、前記第１の区画（６２）は、前記流体ポート（７２；７４）を備え、前記第２の区画（６４）は、前記流体レベルインジケータ（５０）を備え、前記内壁（６６）は、前記第１の区画（６２）及び前記第２の区画（６４）内の前記流体レベルが等しくなることを可能にするために、その中に少なくとも１つの開口部（６８）を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の能動的洗浄システム。
【請求項１２】
前記内壁（６６）は、前記第１の区画（６２）及び前記第２の区画（６４）内の空気圧が等しくなることを可能にするために、前記チャンバ（６０）の上部に第２の開口部（７０）を備える、請求項１１に記載の能動的洗浄システム。
【請求項１３】
外科用洗浄システム内の洗浄圧力を能動的に制御する方法であって、前記方法は、
洗浄ポンプ（２１２）を使用して、流体源（２１０）から少なくとも１つの流体ポート（７２；７４）を通してチャンバ（１０、６０）内に洗浄流体（Ｆ）を移動させることと、
前記チャンバ（１０、６０）から前記少なくとも１つの流体ポート（７２；７４）を通して流体を移動させるように所定の圧力を加えることによって、圧力ポート（７１）を介して前記チャンバ（１０、６０）と流体連通する可変圧力源（２０）を使用して、前記チャンバ（１０、６０）を加圧することと、
前記チャンバ（１０、６０）と流体連通する圧力センサ（３０）を用いて前記チャンバ（１０、６０）内の前記圧力を測定することと、
前記チャンバ（１０、６０）内の所定の洗浄圧力を維持するために、前記圧力センサ（３０）からのフィードバックに応答して前記可変圧力源（２０）によって加えられる前記圧力を調整することと
を備える、方法。
【請求項１４】
前記チャンバ（１０、６０）内への流体（Ｆ）の流量を決定することと、
前記チャンバ（１０、６０）内への前記流量及び／又は前記チャンバ（１０、６０）内の前記測定された流体レベルに基づいて、手術部位への洗浄流を計算することと
を更に備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法は、
前記チャンバ（１０、６０）内の流体レベル（Ｗ）を測定することと、
前記流体レベルを所定の範囲内に維持するために、前記チャンバ（１０、６０）内で検出された前記流体のレベルに基づいて、注入源（２１０）から前記チャンバ（１０、６０）への前記流体（Ｆ）の流れを調整することと
をさらに備える、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法は、
前記チャンバ（１０）内の前記流体のレベルを監視し、前記流体レベルが所定の範囲外に移動した場合に警告信号を発すること
をさらに備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記チャンバ（１０）は、内壁（６６）によって分離された第１の区画（６２）及び第２の区画（６４）を備え、前記流体レベル（Ｗ）は、前記第１の区画（６２）内で感知され、前記洗浄流体（Ｆ）は、前記第２の区画（６４）内に導入される、請求項１５又は１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼科手術部位の洗浄のための装置及びそのような装置を制御するための方法に関する。具体的には、本発明は、洗浄圧力が正確に制御されることができる能動的洗浄システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科手術の間、流体は通常、眼に注入され、そこから吸引される。眼組織への損傷又は手術部位の崩壊を防止するために、吸引及び洗浄システムは、眼内の安定した圧力を維持することを目的とする。
【０００３】
米国特許出願公開第２００８／１２５６９７号は、洗浄流体が手術部位に送達される洗浄ラインを備える眼科用手術システムを記載している。システムは、吸引された流体及び組織が手術部位から排出され得る吸引ラインも備える。注入ボトル／バッグからの洗浄流体の流れは、吸引装置によって手術部位で生成される真空及び／又は洗浄流体源の加圧によって、例えば洗浄流体を含むバッグ又はボトルを圧搾することによって制御される。
【０００４】
米国特許出願公開第２００７／０８３１５０号は、患者の眼の中の圧力が高くなりすぎることを防止することを目的として、流体ライン及びデュアル注入チャンバの中の測定された流量を使用する、眼内圧制御のための方法を開示する。測定された流量から、予測される眼内圧が計算され、所望の圧力のオペレータ入力に応じて、注入が調整される。注入チャンバのうちの１つが（ほぼ０）空である場合に、連続した流体の流れを可能にするために、デュアル注入チャンバが提供される。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、洗浄圧力を制御することによって手術部位の能動的な洗浄を提供する、改善された外科用洗浄システムを提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、手術部位への洗浄流体の送達を制御するための能動的洗浄システムが提供され、洗浄システムは、流体源からチャンバ内に洗浄流体を導入し、洗浄流体を手術部位に送達するための少なくとも１つの流体ポートを有するチャンバと、流体源からチャンバに洗浄流体を送達するように構成された洗浄ポンプと、チャンバと流体連通し、チャンバを加圧するように構成された可変圧力源と、チャンバ内の圧力を監視するように構成された、チャンバと流体連通している圧力センサと、チャンバ内の所望の洗浄圧力を維持するために、可変圧力源によって加えられた圧力を調整するように構成されたコントローラと、を備える。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、外科用洗浄システム内の洗浄圧力を能動的に制御するための方法が提供され、方法は、洗浄ポンプを使用して、流体源から流体ポートを通してチャンバ内に洗浄流体を移動させることと、チャンバから流体ポート（または専用出口ポート）を通して流体を移動させるように所定の圧力を加えることによって、圧力ポートを介してチャンバと流体連通する可変圧力源を使用して、チャンバを加圧することと、チャンバと流体連通する圧力センサを用いてチャンバ内の圧力を測定することと、チャンバ内の所定の洗浄圧力を維持するために、圧力センサからのフィードバックに応答して可変圧力源によって加えられる圧力を調整することと、を備える。
【０００８】
可変圧力源を用いてチャンバ内の洗浄圧力を能動的に制御することによって、眼内の圧力の正確な制御が可能であり、これは、チューブ及び針の直径などのさらなる（空気圧）システムパラメータを考慮に入れることによって更に改善され得る。これは、眼内の過剰な圧力に起因する繊細な眼組織への損傷のリスクを低減し、手術部位における流体の不足に起因する眼の崩壊の可能性を最小限にする。
【０００９】
さらなる実施形態が、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【００１０】
本発明は、添付の図面を参照して以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、眼科手術処置中に眼を洗浄するための洗浄システムを示す。
【図２】図２は、図１のシステムで使用されるコントローラの概略図を示す。
【図３】図３は、本発明の別の実施形態による洗浄システムを示す。
【図４】図４は、本発明による洗浄システムのチャンバ内の流体のレベルを示すためのフロート式の流体レベルインジケータを示す。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明による洗浄システムで使用するための可変圧力源を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明による洗浄システムで使用するための可変圧力源を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、本発明の例示的な実施形態を詳細に説明する。当業者であれば、本明細書に記載の装置及び方法が非限定的な例示的実施形態であり、保護の範囲が特許請求の範囲によって定義されることを理解するであろう。例えば、本発明は、眼科用吸引及び／又は洗浄処置に関して記載されるが、当業者は、本発明が、他の用途、例えば、他の吸引及び／又は洗浄システム、例えば細針吸引処置において使用され得ることを理解するであろう。当業者はまた、１つの例示的な実施形態に関連して図示又は説明された特徴が、他の例示的な実施形態において説明された特徴と組み合わせられ得ることを理解するであろう。そのような修正及び変形は、本開示の範囲内に含まれる。
【００１３】
ここで、図１を参照して、本発明による能動的洗浄システムを説明する。図１に示すように、洗浄システム２００は、チャンバ１０を有する、外科用カセットと呼ばれることもあるカセット８を備える。チャンバ１０は、チャンバ１０の下部１０ｂに流体Ｆを、チャンバ１０の上部１０ａに空気Ａを収容するように構成され、上部１０ａは、チャンバ１０の上部の残りの空間である。チャンバ１０は、流体源からチャンバ１０内に、例えば注入ボトル２１０からチャンバ１０内に洗浄流体Ｆを導入し、チャンバ１０から洗浄ライン２１４を介して洗浄先端部（図示せず）に洗浄流体Ｆを送達するための少なくとも１つの流体ポート７２；７４を備える。外科用洗浄先端部は、洗浄流体を手術部位、例えば眼１に送達するために使用することができる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、流体入口ポート７２及び流体出口ポート７４は、チャンバ１０に直接接続された単一の流体ポートとして組み合わせられる。次いで、流体ポート７２；７４は、第１の導管（図１の実施形態における注入導管２１８など）への入力接続と、第２の導管（図２の実施形態における洗浄導管２１４）への出力接続とに分かれる。これは、チャンバ１０が圧力制御によって流体ポート７２；７４へのまたはそこからの流体の流れを制御するため、可能である。他の実施形態では、チャンバ１０は、専用流体入口ポート７２及び専用流体出口ポート７４を備える。
【００１５】
言い換えれば、チャンバは、２つの方法で構成され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの流体ポートは、流体源からチャンバ内に流体を導入し、チャンバから手術部位に流体を送達するように構成される、単一の流体ポートを備える。代替の実施形態では、少なくとも１つの流体ポートは、流体をチャンバ１０内に導入するように構成された第１の流体ポート７２と、流体Ｆをチャンバ１０から手術部位に送達するように構成された第２の流体ポート７４とを備える。いずれにしても、圧力制御システムは、流体ポートを介してチャンバ１０に出入りする流体の流れを制御する。
【００１６】
洗浄流体ポンプ２１２（例えば蠕動ポンプ）は、流体Ｆを（注入）流体源２１０からチャンバ１０に移動させるように構成される。洗浄ポンプ２１２は、注入ライン２１８に沿って、流体源２１０とチャンバ１０との間に提供され得る。可変圧力源２０は、チャンバ１０と流体連通して提供され、チャンバ１０を加圧するように構成される。圧力センサ３０は、チャンバ１０と流体連通して提供され、チャンバ１０内の圧力を測定するように構成される。圧力センサ３０は、空気圧又は液体圧力のいずれかを測定するように配置されてもよく、ダイヤフラム、ピエゾ抵抗、又はＭＥＭＳベースの圧力センサなどの任意の好適な圧力センサとして選択されてもよい。
【００１７】
コントローラ４０は、圧力センサ３０及び可変圧力源２０に動作可能に接続され、チャンバ１０内の圧力を所望のレベルに維持するために可変圧力源２０によって提供される圧力を調整するように構成される。
【００１８】
外科用洗浄システム２００内の洗浄圧力の能動的制御は、以下の方法で達成される。洗浄処置の前又は最中に、医療従事者は、適切な洗浄圧力を決定し、適切なユーザインターフェース（図示せず）を使用してシステム２００に圧力設定点を提供する。インターフェースは、ＧＵＩなどのデジタルインターフェースであってもよく、フットペダル又はダイヤルであってもよい。ユーザインターフェースは本発明にとって重要ではない。
【００１９】
コントローラ４０の指示の下で、洗浄ポンプ２１２は、流体Ｆを（注入）流体源２１０から流体ポート７２を通してチャンバ１０に移動させ、チャンバ１０を流体Ｆで部分的に満たす。チャンバ１０の下部は、洗浄流体Ｆで満たされ、チャンバ１０の上部の残りの空間は、空気Ａで満たされる。可変圧力源２０は、圧力ポート７１を介してチャンバ１０を加圧するために正圧を加えることによって、流体（Ｆ）をチャンバ１０から流体ポート７２に（又は専用出口ポート７４に）、そして最終的に手術部位に移動させる。システム２００を通る流体の流れは、矢印２で示されている。
【００２０】
圧力センサ３０は、チャンバ１０内の圧力を測定し、チャンバ１０内の実際の圧力に関する情報をコントローラ４０に提供する。チャンバ１０内の実際の圧力は、医療関係者の制御外の可変のもの（例えば、手術処置で使用される洗浄及び吸引ラインにおける一時的な閉塞、及びそのような閉塞の除去に続く結果として生じる圧力の急激な低下）に起因して、一定の圧力が圧力源２０によって送達されるときでさえ変化することが理解される。
【００２１】
これらの変動を補償するために、チャンバ１０内の圧力は、チャンバ１０内の所定の洗浄圧力を維持するために、圧力センサ３０からのフィードバックに応答して可変圧力源２０によって加えられる圧力を調整することによって調整される。チャンバ１０内の圧力の設定点は、一定の洗浄圧力であってもよく、又は変化する圧力プロファイルであってもよい。可変圧力源２０は、所定の設定点と比較してチャンバ１０の過剰又は不足加圧を修正するために、圧力ポート７１を通して正圧又は負圧を選択的に加える。例えば、チャンバ１０内の圧力（圧力センサ３０によって測定される）が高すぎる場合、圧力源２０は、チャンバ１０内の圧力を範囲内に戻すために、減圧（又は負圧）を加えるように構成することができる。
【００２２】
チャンバ１０を加圧することによって、手術部位の状態とは無関係に、医師によって決定された圧力で洗浄流体Ｆが眼１に送達されることができる。これは、システム２００が、吸引又は洗浄ラインの一時的な閉塞及びその後のこれらの閉塞の除去による洗浄圧力及び／又は流れの変動を補償することを可能にする。これは、手術部位（例えば、眼１）内でのより高い安定性を可能にする。そのようなシステムにおける様々な注入および洗浄ラインおよび介在するチャンバに渡る圧力は制御することが困難であるので、図１に示される装置はまた、注入流体源が直接加圧される（例えば、注入ボトルが圧搾される）システムを超える利点を提供する。
【００２３】
可変圧力源２０は、少なくとも、洗浄ライン２１４を介してチャンバ１０から眼１に流体を送達するために、可変正圧をチャンバ１０に加えることができる。しかしながら、可変圧力源２０は、チャンバ１０に正圧及び負圧を選択的に加えるように構成されることができる。このような構成は、有利には汎用性があり、チャンバ１０内の過度に高い及び／又は低い圧力を高速で修正するために使用されることができる。本発明に関連して使用するのに適した可変圧力源２０が、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明される。しかしながら、当業者は、他の可変圧力源が使用されてもよいことを理解するであろう。
【００２４】
図１に示す洗浄システム２００は、動作中にチャンバ１０内の流体レベルを測定するように配置された流体レベルインジケータ５０を備えることもできる。流体レベルインジケータ５０は、チャンバ１０が提供されるカセット８内に配置することができる。流体レベルインジケータ５０は、チャンバ１０内の流体／空気界面Ｗから離れた流体レベルを測定するように構成されることができる。例示的な実施形態では、流体レベルインジケータ５０は、図４を参照してより詳細に説明するように、フロート式の流体レベルインジケータであってもよい。しかしながら、当業者であれば、他の流体レベルを示す装置が可能であることを理解するであろう。
【００２５】
ここで、図１の洗浄システム２００での使用に適したコントローラ４０の概略図を示す図２を参照して、コントローラ４０をより詳細に説明する。コントローラ４０は、チャンバ１０内の所望の圧力を維持するための圧力コントローラ４２と、例えば、流体レベルを所定の範囲内に維持することによって、チャンバ１０内の流体レベルを制御すための流体レベルコントローラ４３とを備える。
【００２６】
圧力コントローラ４２は、圧力センサ３０から圧力情報を受け取り、図１を参照して上述したように、チャンバ１０内の圧力を所望のレベルに維持するように、可変圧力源２０によって送達される圧力を調整する。圧力コントローラ４２は、変化する圧力プロファイルを提供するように、又はチャンバ１０内の圧力を所定の範囲内に維持するようにプログラムされ得る。一例として、チャンバ１０内の圧力が所定の閾値を下回った場合（例えば、手術部位から離れる吸引流のスパイクの結果として）、圧力コントローラ４２は、チャンバ１０内の圧力を増加させるように可変圧力源２０の設定点を調整し、それによって、圧力の突然の低下を補償するように洗浄流体の流れを増加させる。逆に、圧力コントローラ４２が、圧力センサ３０を介して、チャンバ１０内の圧力が高すぎる（例えば、吸引ラインの閉塞の結果として）と決定した場合、圧力コントローラ４２は、チャンバ１０の過圧を修正するために、減圧（又は負圧）を供給するように可変圧力源２０に命令する。
【００２７】
コントローラ４０は、図２に概略的に示すように、チャンバ１０内の流体レベルを制御するための流体レベルコントローラ４３も備える。流体レベルコントローラ４３は、流体レベルインジケータ５０からのフィードバックに基づいて、洗浄ポンプ２１２が流体を流体源２１０からチャンバ１０に移動させる速さを調整することによって、チャンバ１０内の流体レベルＷを所定の範囲内に維持するように構成される。流体レベルコントローラ４３は、速度コントローラ２２０に設定点を提供し、それは、洗浄ポンプ２１２が洗浄流体Ｆを注入ボトル２１０からチャンバ１０に送達する速さを制御する。一例として、流体レベルインジケータ５０からのフィードバックに基づいて、コントローラ４０が、チャンバ１０内の流体レベルが低すぎると決定した場合、コントローラ４０は、洗浄ポンプ２１２が洗浄流体を注入ボトル２１０からチャンバ１０に送達する速さ／スピードを増加させるために、速度コントローラ２２０の設定点を調整する。逆に、チャンバ１０内の流体レベルが高すぎるとコントローラ４０が決定した場合、コントローラは、洗浄ポンプ２１２が注入ボトル２１０からチャンバ１０に流体を送達する速さ／スピードを低下させるために、速度コントローラ２２０の設定点を調整する。
【００２８】
有利には、図２に示すコントローラ４０はまた、洗浄ライン２１４内に流量センサを必要とせずに、眼１への流量の計算を可能にすることができる。コントローラは、流体レベルインジケータ５０によって測定された流体レベル、及び／又は速度コントローラ２２０によって決定された注入の速さに基づいて、洗浄先端部を通る洗浄流を計算するように構成される。流体ポート７２；７４、洗浄ライン２１４、及び洗浄先端部（図示せず）の寸法が既知であり、チャンバ１０内の圧力が圧力センサ３０によって感知されるので、洗浄先端部における洗浄圧力及び洗浄流は、手術部位において直接測定することなく計算され得る。これは、眼科用手術システムが、正確な流れ感知が困難であり得る、少ない流量を有することが多いため（それらが狭いゲージ洗浄ラインを備えるため）、有利である。流体レベル情報がなくても、速度コントローラ２２０によって決定される注入の速さ（すなわち、（蠕動）ポンプ２１２の実際の速度）のみを使用することが可能であることに留意されたい。
【００２９】
図２の上記の説明は、圧力動作モードに関するものであり、ユーザは、所望の圧力の設定点を圧力コントローラ４２に入力することができる。これは、本発明の実施形態が眼への洗浄を制御するために、及び眼からの吸引を制御するために使用されるときの両方に適用され得る。吸引目的に特に適したさらなる実施形態では、本発明の実施形態は、流量制御モードで動作する。流量制御モードでは、所望の吸引流量の設定点が、排水ポンプ２１２のスピードを制御するために、速度コントローラ２２０に入力される。流体レベルコントローラ４３は、後に内部の規定された設定点に流体レベルが制御されることを保証するように可変圧力源２０を制御する圧力コントローラ４２に圧力設定点を提供するために、流体レベルインジケータ５０からの入力を使用する。
【００３０】
図２のコントローラ４０はまた、空のボトル状態（例えば、注入ボトルが空である／流体が少ないとき）をユーザに警告するために用いられ得る。これは、危険であり得る、空気が洗浄ライン２１４に入るリスクを最小限にする。
【００３１】
空ボトル警告システムは、所定量の洗浄流体が速度コントローラ２２０によって送達されたときに、警告信号又はアラームを発することができる。抽出される容量は、注入ボトル２１０内の洗浄流体の初期量と、速度コントローラ２２０によってチャンバ１０に送達された流体の量とに基づいて計算され得る。送達された流体の容量が注入ボトル２１０の総初期容量に近づくと、警告を発することができる。
【００３２】
しかしながら、上述の能動的洗浄システム２００は、注入ボトル２１０内に収容された初期流体容量の正確な把握を必要としない空ボトル警告システムも可能にする。代わりに、コントローラ４０は、動作中にチャンバ１０内の流体のレベルを監視し、流体レベルが所定の範囲外に移動した場合、例えば所定の閾値を下回った場合に警告信号を発するように構成することができる。
【００３３】
上述のように、流体レベルコントローラ４３は、チャンバ１０内の流体レベルを監視し、チャンバ１０内の流体レベルを所望の範囲内に維持するように速度コントローラ２２０の設定点を調整する。空のボトル状態では、空気がチャンバ１０内に輸送される。これは、ポンプ２１２がチャンバ１０に流体を送達する速さを増加させても、速度コントローラ２２０はチャンバ１０内の流体レベルの低下を引き起こす。これは、次に、チャンバ１０内の流体レベルを範囲外に降下させ、それは、警告信号又はアラームが発せられることをトリガし、ユーザが注入ボトル２１０を交換することを促すことができる。このシステムは、ボトル２１０内の洗浄流体の容量又はチャンバ１０内への流体の流れの速さの事前把握を必要としないので有利である。更に、チャンバ１０内の流体のレベルを監視することによって、チャンバ１０が空になる前に警告信号が生成され得、それによって、空気が洗浄ライン２１４を通って眼に送達されるリスクを最小限にする。
【００３４】
ここで図３を参照すると、少なくとも１つの実施形態では、図１を参照して説明した洗浄システム２００は、空気除去のために構成されたチャンバ６０を含むように修正されることができる（例えば、注入ライン２１８からの気泡が洗浄ライン２１４に入り得るリスクを最小限にする）。
【００３５】
図３に示すように、洗浄システム３００は、図１を参照して説明した洗浄システム２００とほぼ同様であり、注入ボトル２１０と、洗浄ライン２１４を介して外科用カセット８に備えられたチャンバ６０へと注入ボトル２１０から流体を送達するための洗浄ポンプ２１２とを備える。図３に概略的に示す速度コントローラ２２０は、注入ボトル２１０からチャンバ６０への流体Ｆの流れの速さを制御する。可変圧力源２０及び圧力センサ３０は、圧力ポート７１を介してチャンバ６０と流体連通している。圧力コントローラ４２は、チャンバ６０内の圧力を監視し、チャンバ６０内に所望の洗浄圧力を維持するために、上述したように可変圧力源２０を制御する。外科用カセット８は、チャンバ６０で流体レベルを監視するための流体レベルインジケータ５０を備える。
【００３６】
図１を参照して上述したチャンバ１０は、チャンバ１０の下部（すなわち、通常動作中の流体表面の下）に（注入ライン２１８に接続された）流体（入口）ポート７２を備えるが、図３に示すチャンバ６０は、流体入口が動作中のチャンバ６０内の流体表面Ｗの上に提供されるような、チャンバ６０の上部に提供された流体入口ポート７２を備える流体ポートを備えている。流体Ｆの表面Ｗの上方に流体入口ポート７２を提供することによって、（注入）流体源２１０及び注入ライン２１８からの気泡は、流体表面Ｗの下方に導入されない。これは、流体レベル測定に悪影響を及ぼし得る、洗浄ライン２１４に導入される気泡及びフロート式の流体レベルインジケータ５０の表面の下方に形成される気泡のリスクを最小限にする。使用中に流体レベルが実際に変化し得るので、流体入口ポート７２は、チャンバ６０の上半分、例えば、チャンバ６０の上３分の１に位置する。一方、流体入口７２はまた、例えば流体内に気泡が形成されるのを防止するために、チャンバ６０内への流体の非乱流入力を可能にするように位置又は配置される。
【００３７】
いずれにしても、流体入口ポート７２は、流体レベルが所望の範囲内にあるとき、流体レベルが通常動作範囲内にあるときに流体入口ポート７２が流体表面（すなわち、空気／液体界面）の上方にあるように構成される。この構成は、洗浄ライン２１４に気泡が導入されたり、又は流体レベル測定に悪影響を及ぼし得る流体／空気界面Ｗにおける乱れが生じたりすることにつながる、注入ライン２１８に導入された任意の気泡が、チャンバ６０内の流体Ｆの表面Ｗよりも下に導入されないことを保証する。
【００３８】
落下する液滴が流体レベルインジケータ５０に衝突するのを防止するために、チャンバ６０は、内壁６６によって分離された第１の区画６２及び第２の区画６４を備える。第１の区画６２は、流体ポート７２；７４を備え、第２の区画６４は、流体レベルインジケータ５０を備える。内壁６６は、第１の区画６２及び第２の区画６４内の流体レベルが等しくなることを可能にするために、その中に少なくとも１つの開口部６８を備える。流体ポート７２；７４及び流体レベルインジケータ５０に対して別個の区画を設けることによって、第１の区画６２内の流体表面Ｗに衝突する流体液滴によって形成される表面リップルは、内壁６６により第２の区画６４内に伝播し得ない。これは、流体レベル測定が行われる第２の区画６４内の流体表面において乱れが最小となることを保証する。これは、より正確な流体レベル測定を可能にし得る。
【００３９】
更に、内壁６６はまた、図３の実施形態に示されるように、流体入口７２から生じる流体が、流体レベルインジケータ５０の一部であるフロートの外面に飛散することを防止する。これは、流体レベルインジケータ５０の適切な動作に影響を及ぼし得る、フロートが第２の区画６４の内側に張り付く可能性を防止する。
【００４０】
いずれにしても、第１の開口部６８は、流体レベルが通常動作範囲内にあるときに流体表面の下にあるように位置するべきである。第１の開口部６８の特定のロケーションは、システムの動作パラメータに基づいて当業者によって決定され得る。例えば、第１の開口部６８は、流体ポート７２の下に位置し、これは、任意の形成される可能性のある気泡が流体レベルインジケータ５０のフロートに到達するよう形成されることを防止する。更に別の実施形態では、第１の開口部６８は、チャンバ６０の底部側にあってもよく、（上述した他の位置と同様に）第２の区画６４内の流体レベルの減衰要素としても作用する。
【００４１】
いくつかの実施形態では、内壁６６は、第１の区画６２及び第２の区画６４内の空気圧が等しくなることを可能にするために、チャンバ６０の上部に第２の開口部７０を備える。第２の開口部７０は、チャンバ６０の頂部まで延在する内壁６６を通るボアとして形成されることができる。あるいは、内壁は、チャンバ６０の上壁の手前で止まってもよく、それによってチャンバ６０の上端に開口部７０を提供する。
【００４２】
いずれにしても、第２の開口部７０は、流体レベルが範囲内にあるときに流体表面の上方にあるように位置するべきである。第１の開口部６８の特定のロケーションは、システムの動作パラメータに基づいて当業者によって決定され得る。第２の開口部７０の特定のロケーションも、システムの動作パラメータに基づいて当業者によって決定され得る。
【００４３】
図３に示すように、いくつかの実施形態では、専用の流体出口ポート７４が第２の区画６４に提供され得る。これは、チャンバ６０に入る流体液滴によって生成される乱れ／気泡が洗浄ライン２１４に入るリスクを更に低減する。しかしながら、当業者であれば、流体出口ポート７４が第１の区画６２に設けられ（又は、場合によっては、上述のように、単一のポートにおいて流体入口と組み合わせられる）、専用の区画６４を流体レベルセンサ５０に残したままでもよいことを認識するであろう。洗浄のみに適用するチャンバ６０内の流体は、流体源からのみ生じるので、使用中、チャンバ６０内の流体には実質的にデブリが存在せず、したがって、流体出口ポート７４は、チャンバ６０の底部に、場合によっては底にさえ位置し得る。
【００４４】
更に、流体レベルインジケータ５０のフロートから離れた流体出口ポート７４及び／又は第１の開口部６８の位置を選択することによって、フロートの近傍における流体の任意の起こり得る横向きの流れが防止され、これは、流体レベルインジケータ５０の精度及び適切な動作を改善する。
【００４５】
図３に示す流体レベルインジケータ５０（図４に関してより詳細に説明する）は、フロート式の流体レベルセンサである。しかしながら、当業者は、分割されたチャンバの利点が、代替の流体レベル感知手段を有するシステムにおいても実現され得ることを理解するであろう。例えば、流体表面の乱れを最小限にすることは、直接流体レベル測定システム、例えば、光学又は電気センサが空気／流体界面の位置を検出するシステムにおいても有利であり得る。
【００４６】
任意で、落下する液滴によって引き起こされるチャンバ６０内の圧力外乱を更に最小限にするために、流体入口ポート７２は、流体入口ポート７２からの液滴が流体Ｆ内に滑り込むことができる傾斜面７６上に開いていてもよい。これはまた、流体入口ポート７２から落下する液滴によって流体Ｆ内に泡が形成される可能性を更に最小限にする。
【００４７】
図３を参照して説明した例示的な洗浄システムは有利であるが、当業者であれば、図３を参照して上述した分割レベルチャンバ６０は、流体入口ポート７２がチャンバ６０の底部に向かって、すなわち流体表面の下に提供される洗浄システムにおいても用いられ得ることを理解するであろう。内壁６６は、第１の区画６２内の流体入口ポート７２において導入された気泡の第２の区画６４内への通過を制限し、それによって、流体レベルインジケータ５０の周囲での泡形成（フロートをチャンバ６０の側面に固着させ得る）のリスクを最小限にし得る。２つのチャンバ装置はまた、流体レベル測定の精度に悪影響を及ぼし得る、流体表面における泡形成を制限し得る。
【００４８】
洗浄システム２００、３００のいくつかの例示的な実施形態では、流体レベルインジケータ５０は、フロート式の流体レベルインジケータである。ここで図４を参照すると、フロート式の流体レベルインジケータ５０は、チャンバ１０内の流体レベルＷとともに上昇及び下降するように構成された少なくとも１つのフロート１６０を備える。図４に示されるように、カセット８は、そこから延在するチャネル１４０を有するチャンバ１０を備える。
【００４９】
フロート１６０は、チャンバ１０内に配設されたフロート本体１６２と、チャネル１４０内に少なくとも部分的に配設されたフロートステム１６４とを備える。フロート本体１６２及びフロートステム１６４は、流体レベルＷが上昇及び下降するにつれて、それぞれチャンバ１０及びチャネル１４０内で自由に移動するように配置される。カセット８は、チャネル１４０内のフロートステム１６４の位置が、チャネル１４０内のフロートステム１６４の位置を検出する感知システムによって測定され得るように構成される。したがって、チャンバ内の流体レベルＷは、チャネル１４０内のフロートステム１６４の位置を測定することによって決定され得る。チャネル１４０内のフロートステム１６４の位置は、当業者に知られている手段、例えば光学的、音響的、電子的になどで感知されることができる。
【００５０】
チャネル１４０内のフロートステム１６４の位置を測定することによって、チャンバ１０内の流体Ｆのレベルは、間接的に、すなわち、チャンバ１０内の空気／液体界面Ｗから離れて生成されることができる。これは、そのような測定が、液体表面に影響を及ぼし得るチャンバ内の液体特性の変化、例えば、注入ボトル２１０からの流体進入に起因する流体表面の乱れに対して一般に影響されないため、有利である。これはまた、図３を参照して上述したように、コントローラ４０によるチャンバ１０内の流体レベルの精密な制御を可能にする、高速で信頼性の高い流体レベル感知を可能にする。
【００５１】
フロート式の流体レベルセンサ５０は、単一の区画を有するチャンバ１０を参照して上述されている。しかしながら、当業者であれば、図４を参照して説明したフロート式の流体レベルインジケータが、チャンバ６０などの多区画チャンバにも利用され得ることを理解するであろう。
【００５２】
次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、本発明による能動的洗浄システムでの使用に適した可変圧力源２０について説明する。
【００５３】
図５Ａ及び図５Ｂは各々、負圧源２２（例えば、真空源）及び正圧源２４（例えば、圧縮機）を有するポンプユニット２１を備える可変圧力源２０の実施形態を示す。一実施形態では、負圧源又は正圧源２２、２４は、例えば、膜ポンプであってもよいが、当業者は、他の正圧源及び／又は負圧源が用いられ得ることを理解するであろう。負圧及び正圧という用語は、本明細書では周囲圧力に関して使用される。代替的な実施形態として、圧力源２２、２４の一方は、実際には周囲圧力であってもよい。
【００５４】
ポンプユニット２１は、調整可能な弁装置２５を更に備え、弁装置２５は、負圧源２２に接続された真空ポート２５ａと、正圧源（２４）に接続された圧力ポート２５ｂとを備える。調整可能な弁装置２５は、真空ポート２５ａ及び／又は圧力ポート２５ｂと流体連通するメインポート２５ｃも備える。メインポート２５ｃは、空気Ａを収容し、かつポンプユニット２１を用いてその空気Ａを交換するためにチャンバ１０の上部１０ａに接続するように構成されている。チャンバ１０は、洗浄又は吸引される外科用流体Ｆを収容するための下部１０ｂを備える。
【００５５】
調整可能な弁装置２５は、真空源２２及び／又は圧力源２４が動作している強度に対応して、メインポート２５ｃを通るチャンバ１０への／からの空気の流れを制御するように適合される。図５Ａ及び図５Ｂに示される弁装置２５は、チャンバ１０を負圧源２２並びに正圧源２４に結合するので、ポンプユニット２１は、チャンバ１０内の圧力を変化させるために真空源のみに依存するのではなく、チャンバ１０内の迅速な動的圧力制御を顕著な精度で提供することができる。したがって、本発明の弁装置２５は、任意の所望のスピード及び精度で、気圧より低い又は高いメインポート２５ｃで必要とされる実質的にいずれの圧力も提供するように構成される。
【００５６】
一実施形態では、調整可能な弁装置２５は、メインポート２５ｃを横切る空気圧及び空気流の滑らかで連続的な変化を可能にする比例的に調整可能な弁装置である。比例的に調整可能な弁装置は、負圧源２２と正圧源２４との間で切り換え及び／又はこれらを「混合」することができ、その結果、メインポート２５ｃを横切る任意の所望の圧力及び空気流を高いスピード及び精度で達成することができる。別の実施形態として、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御オン／オフ弁装置が適用され得る。
【００５７】
図５Ａに示すような例示的な実施形態では、調整可能な弁装置２５は、真空ポート２５ａとメインポート２５ｃとの間に接続された第１の調整可能な弁Ｒ１を備え、圧力ポート２５ｂとメインポート２５ｃとの間に接続された第２の調整可能な弁Ｒ２を備える。これは、負圧源２２からの実質的に任意の量の負圧及び正圧源２４からの任意の量の正圧が、メインポート２５ｃで正確に制御されることを可能にし、その結果、メインポート２５ｃにわたる任意の所望の正味圧力及び空気流が、（真空源２２及び／又は圧力源２４の負圧及び正圧範囲内で）高い精度及びスピードで達成され得る。
【００５８】
有利な実施形態では、第１の調整可能な弁Ｒ１は第１の比例弁であり、第２の調整可能な弁Ｒ２は第２の比例弁である。比例弁Ｒ１、Ｒ２の各々は、メインポート２５ｃを横切る正味の圧力及び空気流のスピード及び精度を更に高めるために、高速で連続的な制御を可能にする。
【００５９】
第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２を例えば電流源で制御することは、電流制御弁が電圧制御弁と比較すると、温度変化に対して鈍感ではない可能性があるので、有利であり得る。あるいは、第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２は、位置制御弁である。
【００６０】
さらなる実施形態では、第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２は、メインポート２５ｃを通る正味０の流れを維持しながら（チャンバ１０内の圧力を一定レベルに維持しながら）、負圧源２２と正真空源２４との間の流路内のバイアス流を可能にするために、第１の電流でバイアスされる。一般に、そのような弁の電流／流れ特性は、それ未満では弁が閉じたままである閾値電流を含む。少なくともこの閾値電流に等しい電流で第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２をバイアスすることは、制御中に弁Ｒ１、Ｒ２のうちの１つを更に開くときに、より速い応答時間を有することが可能になる。
【００６１】
調整可能な弁装置２５の制御及び適切な設定を可能にするために、圧力制御ユニットは、負圧源２２と正圧源２４との間のバイアス流路内に配置された流量センサ３１を更に備え得る。バイアス流路は、本明細書に記載の例示的な実施形態のいずれかにおいて、負圧源２２と正圧源２４との間の直接接続部を含む。例えば、流量センサ３１は、正圧源２４と圧力ポート２５ｂとの間、又は真空源２２と真空ポート２５ａとの間に配置される。流量センサ３１は、任意の適切な流量センサ、例えばインライン流量センサであり得る。
【００６２】
流量センサ３１は、コントローラ４０（又は専用コントローラ）に接続されてもよく、質量流量センサ又は容量流量センサ（例えば、（固定された）制限部にわたる差圧を測定することによって容量流量を測定することを可能にする差圧ベースの流量センサ）として実装されてもよい。次いで、圧力センサ３０からの測定データは、（メインポート２５ｃを通る流れに影響を及ぼすことなく）バイアス流路内の流れを能動的に制御する二次制御ループで使用されることができる。
【００６３】
図５Ｂを参照すると、代替の実施形態では、調整可能な弁装置２５は３方向弁装置Ｔであり、これは、３つの接続ポート２５ａ、２５ｂ、２５ｃと、これらの接続ポートを通る空気流を制御／分割するための弁インサートとを有する、単一の一体型弁マニホールドとして見ることができる。例えば、３方向弁装置２５は、真空ポート２５ａ、圧力ポート２５ｂ、及びメインポート２５ｃを備え、弁インサートは、真空ポート２５ａ又は圧力ポート２５ｂがメインポート２５ｃと連通する程度の正確な制御を可能にする。
【００６４】
第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２と同様に、３方向弁装置Ｔは電流制御されてもよく、それによって温度依存性弁感度を低減又は回避する。当業者は、電圧制御が、調整可能な弁装置２５、特に、第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２、並びに上述した３方向弁装置Ｔを制御するために依然として効率的に使用され得ることを当然理解することに留意されたい。
【００６５】
動作中にチャンバ１０内の圧力を監視するために、ポンプユニット２１がメインポート２５ｃと連通する圧力センサ３０を備える実施形態が提供される。例えば、一実施形態では、圧力センサ３０は、メインポート２５ｃとチャンバ１０の上部１０ａとの間に配置された導管に接続される。一実施形態では、圧力センサ３０によって測定された圧力に応答してチャンバ１０内の所望の圧力を維持するように調整可能な弁装置２５を調整するようにコントローラが提供および構成され得ることに留意されたい。
【００６６】
手術処置中、圧力センサ３０として図３を参照して上述したように、図５Ａに示す圧力センサＰは、チャンバ１０内の圧力を所望のレベルに維持するように弁装置２５を調整するために、コントローラ４０にフィードバックを提供することができる。例えば、チャンバ１０内の感知された圧力が所望の圧力よりも低い場合、正圧源２４からメインポート２５ｃに、したがってチャンバ１０に加圧空気を送達するように弁装置２５を調整することによって、圧力が高速で増加され得る。チャンバ１０内の感知された圧力が所望の圧力よりも高い場合、負圧がメインポート２５ｃに、したがってチャンバ１０に加えられるように弁装置２５を調整することによって、圧力を高速で低下させることができる。これは、チャンバ１０内の圧力の迅速な調整を可能にし、例えば、非線形性及び弁ヒステリシス、並びにシステム内又は手術部位における閉塞及び漏出を補償する。
【００６７】
一実施形態では、コントローラ４０は、所望の圧力設定点が達成された場合に、定常状態の空気消費量が、圧縮機及び真空源の流量容量を満たすために最小限にされるように、第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２を制御する。
【００６８】
本発明によれば、調整可能な弁装置２５は、チャンバ１０内の負及び正の空気圧の迅速かつ正確な制御を可能にする。この速い圧力変化を可能にするために、短期間の質量流量が必要とされる。内部システム圧力源２２、２４の流量容量と一致しない場合があるこれらの流量を提供することができるように、真空バッファ２８ａ及び圧力バッファ２８ｂが使用される。更に、空気圧の急速な変化は、ポンプユニット２１を通る比較的高い質量流量及び圧力リップルの短いバーストを誘発し得る。そのような高い質量流量及び圧力リップルの減衰を提供するために、ポンプユニット２１が、負圧源２２（すなわち真空源）と真空ポート２５ａとの間に配置された真空バッファ２８ａを更に備える実施形態が提供される。別の実施形態では、正圧源２４と圧力ポート２５ｂとの間に圧力バッファ２８ｂが提供および配置され得る。当然ながら、有利な実施形態では、ポンプユニット２１は、真空バッファ２８ａ及び圧力バッファ２８ｂの両方を備え、その結果、チャンバ１０へのおよびそこからの高い質量流量の短いバーストが減衰される。真空バッファ２８ａ及び圧力バッファ２８ｂは各々、チャンバ１０から／への高質量流量の一部を瞬間的に吸収するための静電容量を提供し、そうすることで、ポンプユニット２１を通るチャンバ１０内の圧力リップルの減衰も提供する。真空バッファ２８ａ及び／又は圧力バッファ２８ｂは、負圧源２２／正圧源２４とメインポート２５ｃとの間の空気配管内の空気量を使用することによって代替的に又は追加的に形成されてもよいことに留意されたい。
【００６９】
上述したように、調整可能な弁装置２５は、眼科処置中の洗浄及び／又は吸引を最適化するために、チャンバ１０内の空気圧の急速な変化を可能にする。ポンプユニット２１の動作中に高圧パルスが発生したとき（例えば、制御ユニット２１又は空気圧構成要素のうちの１つ又は複数が故障した場合）の安全のために、調整可能な弁装置２５は、１つ又は複数の安全弁を更に備えることができる。
【００７０】
可変圧力源２０は、単一の区画を有するチャンバ１０を参照して上述されている。しかしながら、当業者であれば、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明した可変圧力源２０が、チャンバ６０のような多区画チャンバにも用いられ得ることを理解するであろう。
【００７１】
いくつかの実施形態では、チャンバ１０、６０は、少ない空気量（すなわち、１０ｃｃ未満）を有する。しかしながら、当業者は、チャンバ１０、６０が、制御が必要とされる任意の空気量を有し得ることを理解する。空気量は、通常動作中、すなわちチャンバ１０、６０が目標範囲内の流体で満たされているときのチャンバ内の空気の容量であることに留意されたい。流体の目標容積は、１０〜１５ｃｃの間であってもよい。これは、高速プライミング（すなわち、カセット８及び全ての接続ラインを流体で満たすこと）を依然として可能にする。動作中のチャンバ１０内の流体の量の変動は、例えば約３ｃｃであり、これはまた、流体レベルインジケータ５０を使用して適切かつ正確なレベル検知を依然として可能にする。例示的な実施形態では、チャンバ１０の全内部容積は約２５〜３０ｃｃ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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【国際調査報告】
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