(57)【要約】      （修正有）【課題】手術システムのハンドピースに供給されるエネルギの量をフィードバックに基づいて調整するための方法及びシステムを提供する。【解決手段】キャパシタ７５０における充電素子７２０の出力７２４の電圧レベルを下げる変圧器あるいは素子１０１０を備える。コントローラ７３０は、メモリ８５０にバッファあるいは格納されたデジタル値の間の差分を計算する、プロセッサあるいは数値演算ユニット１０２０を備えている。差分の計算結果１０２２は、テーブル１０３０を備えたＰＬＤ８６０に供給される。テーブル１０３０は、差分の値と、これに対応する充電素子の出力７２４が時間と共に増加するレートとを関連付ける。決定された差分１０２２を知ることによって、テーブル１０３０は、対応する充電レート１０３２を決定するために用いられ、充電素子７２０の出力が動的に調整され、キャパシタ７５０の充電が動的に調整される。【選択図】図１０Ａ
2008012305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術システムのハンドピースに供給されるエネルギの量を制御するためのシステムであって、
電源と、
充電素子であって、前記電源が駆動する充電素子と、
前記充電素子の出力に設けられた電圧源と、
コントローラとを有し、
電圧源をモニタしたデータが前記コントローラに送られ、前記コントローラは、充電素子の出力を動的に調整するために充電素子に送られる出力を生成し、前記ハンドピースへの入力として前記電圧源により供給されるエネルギの量が、調整された前記充電素子の出力に基づいて、動的に調整されるシステム。
【請求項２】
前記コントローラは、マイクロプロセッサ及びプログラム可能な論理デバイスを備えている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電圧源の電圧がモニタされる請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラの出力はアンダーシュートを補償し、
前記充電素子の出力の電圧が、所定時間経過後、所定電圧未満であるときにアンダーシュートが生じる請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラの出力はオーバーシュートを補償し、
前記充電素子の出力の電圧が、所定時間経過後、所定電圧より大きいときにオーバーシュートが生じる請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記電圧源はキャパシタであり、
前記キャパシタにおける電圧がモニタされ、前記キャパシタに蓄積されたエネルギが、前記ハンドピースへの入力として供給される請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記コントローラの出力はアンダーシュートを補償し、
アンダーシュートは、所定時間経過後に、前記キャパシタが所定レベル未満のレベルに充電されているときにアンダーシュートが生じる請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラの出力はオ−バーシュートを補償し、
オーバーシュートは、所定時間経過後に、前記キャパシタが所定レベルより大きいレベルに充電されているときにオーバーシュートが生じる請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
制御パルスを出力するパルス発生器をさらに有し、
前記電圧源に蓄積されたエネルギが、前記制御パルスに応じて、前記ハンドピースに入力として供給される請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記パルス発生器は複数の制御パルスを出力し、前記電圧源に蓄積されたエネルギは各制御パルスに応じて前記ハンドピースに入力として供給され、前記電圧源は制御パルスの間に再充電され、
前記電圧源が再充電されるレートは、充電素子の調整された出力によって決定される請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
調整された前記充電素子の出力の電圧が増加するレートは、前記電圧源が次の制御パルスの前に所定レベルに再充電されるように、決められる請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電圧源は、次の制御パルスの前に完全に再充電される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記電圧源と前記コントローラの入力との間に接続された変圧器をさらに有し、
前記変圧器は、前記電圧源から入力としてモニタされたデータを受け取り、前記コントローラに入力として供給される出力を発生する請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記変圧器は、モニタされたデータのレベルを第１レベルから第２レベルに減少させる請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記変圧器は、モニタされたデータの前記レベルを、約０〜２００ボルトから約０〜５ボルトへ降圧させる請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記コントローラは、モニタされた前記データをアナログ値からデジタル値へ変換するように構成されている請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記コントローラは、第１デジタル値と第２デジタル値との間の差分を決定し、前記充電素子の出力は、決定された前記差分に基づいて、動的に調整される請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
モニタされた前記出力は電圧源の電圧であり、
前記コントローラは、第１時刻においてモニタされた第１電圧の第１入力を受け取り、第２時刻においてモニタされた第２電圧の第２入力を受け取り、前記第１電圧及び第２電圧との間の差分を決定し、決定された前記差分に基づいて、前記充電素子の出力を動的に調整する出力を生成する請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記コントローラは、決定された差分に基づいて、前記充電素子の出力電圧が時間と共に増加するレートをテーブルから決定し、
テーブルは、前記デジタル値間の決定された差分と、対応する前記充電素子の出力電圧が増加するレートとを特定する請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記テーブルは、前記システムの起動時に自動的に生成される請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記コントローラは、前記充電素子の出力からのフィードバックに基づいて、前記テーブルを自動的に更新する請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
手術用システムのハンドピースに供給されるエネルギの量を制御するシステムであって、
電源と、
充電素子であって、前記電源が前記充電素子を駆動する充電素子と、
前記充電素子の出力に設けられた電圧源と、
コントローラとを有し、
前記電圧源をモニタしたデータは、第１時刻における第１電圧値と第２時刻における第２電圧値とを測定するためにモニタされ、前記コントローラは、前記第１電圧を第１デジタル値に変換し、前記第２電圧を第２デジタル値に変換し、前記第１及び第２デジタル値間の差分を決定し、決定された前記差分と前記充電素子の出力とを関連付けるテーブルの検索を行ない、
前記充電素子の出力は、前記コントローラによって実行された前記検索に基づいて、動的に調整され、前記電圧源により前記ハンドピースに入力として供給されたエネルギの量が、調整された前記充電素子の出力に基づいて動的に調整されるシステム。
【請求項２３】
前記コントローラは、マイクロプロセッサとプログラム可能な論理デバイスとを備え、前記テーブルは前記プログラム可能な論理デバイスに格納される請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記コントローラの出力はアンダーシュートを補償し、
前記電圧源の電圧が、所定時間経過後、所定電圧未満であるときにアンダーシュートが生じる請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記コントローラの出力はオーバーシュートを補償し、
前記電圧源の電圧が、所定時間経過後、所定電圧より大きいときにオーバーシュートが生じる請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
前記電圧源はキャパシタであり、
前記キャパシタの電圧がモニタされ、前記キャパシタに蓄積されたエネルギが前記ハンドピースへ入力として供給される請求項２２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記コントローラの出力はアンダーシュートを補償し、
前記キャパシタが、所定時間経過後、所定レベルより低いレベルに充電されているときにアンダーシュートが生じる請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記コントローラの出力はオーバーシュートを補償し、
前記キャパシタが、所定時間経過後、所定レベルより高いレベルに充電されているときにオーバーシュートが生じる請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
パルス発生器をさらに有し、
前記パルス発生器は、制御パルスを生成し、前記制御パルスに応じて、前記電圧源に蓄積されたエネルギが、前記ハンドピースへ入力として供給される請求項２２に記載のシステム。
【請求項３０】
前記パルス発生器は複数の制御パルスを生成し、前記電圧源に蓄積されたエネルギは、各制御パルスに応じて、前記ハンドピースへ入力として供給され、前記電圧源は、前記充電素子の調整された出力に基づいたレートで、制御パルスの間に再充電される請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
調整された前記充電素子の出力電圧が増加するレートは、前記電圧源が次の制御パルスの前に所定のレベルに再充電されるように、決められる請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記電圧源は、次の制御パルスの前に完全に再充電されている請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記電圧源と前記コントローラの入力との間に接続された変圧器をさらに有し、
前記変圧器は、前記電圧源のモニタされた電圧を受け取り、モニタされた前記電圧のレベルを第１レベルから第２レベルに降圧させる請求項２２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記コントローラは、降圧された前記出力をアナログ値からデジタル値へ変換するように構成されている請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記テーブルは、前記システムの起動時に自動的に生成される請求項２２に記載のシステム。
【請求項３６】
手術用システムのハンドピースに供給されるエネルギの量を制御するシステムであって、
電源と、
充電素子であって、前記電源が駆動する充電素子と、
前記充電素子の出力に設けられた電圧源と、
コントローラであって、前記電圧源をモニタしたデータが送られるコントローラと、
モニタされた電圧間の差分を表す値をｄｖ／ｄｔと関連付けるテーブルとを有し、
ｄｖ／ｄｔは、前記充電素子の出力電圧の変化率であり、
前記テーブルの最小値は、第１プロファイル・パルスと、前記第１プロファイル・パルスが所定の電圧に達するまでの時間とに基づき、前記テーブルの最大値は、第２プロファイル・パルスと、前記第２プロファイル・パルスが所定の電圧に達するまでの時間とに基づき、前記第２プロファイル・パルスは、前記第１プロファイル・パルスより速く所定の閾値に達し、
前記コントローラは、第１時刻において第１電圧を第２時刻において第２電圧を前記電圧源から入力として受け取り、前記第１電圧を第１デジタル値へ、前記第２電圧を第２デジタル値へ変換し、前記第１デジタル値と前記第２デジタル値との間の差分を決定し、
決定された前記差分に基づいて、ｄｖ／ｄｔを決めるために前記テーブルの検索を行ない、
前記充電素子の出力は、前記コントローラによって実行された検索に基づいて動的に調整され、前記電圧源により前記ハンドピースへ入力として供給されるエネルギの量は、調整された前記充電素子の出力に基づいて動的に調整されるシステム。
【請求項３７】
前記コントローラは、マイクロプロセッサ及びプログラム可能な論理デバイスを備え、前記テーブルは前記プログラム可能な論理デバイスに格納されている請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記電圧源は、前記充電素子の出力に配置されたキャパシタであり、
前記キャパシタの電圧がモニタされ、前記キャパシタによって蓄積されたエネルギが前記ハンドピースへ入力として供給される請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記コントローラの出力はアンダーシュートを補償し、
前記キャパシタが、所定時間経過後、所定レベルより低いレベルに充電されているときにアンダーシュートが生じる請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記コントローラの出力はオーバーシュートを補償し、
前記キャパシタが、所定時間経過後、所定レベルより高いレベルに充電されているときにオーバーシュートが生じる請求項３８に記載のシステム。
【請求項４１】
パルス発生器をさらに有し、
前記パルス発生器は、制御パルスを生成し、
前記制御パルスに応じて、前記キャパシタによって蓄積されたエネルギが、前記ハンドピースへ入力として供給される請求項３８に記載のシステム。
【請求項４２】
前記テーブルは、前記電圧源からのフィードバックに基づいて自動的に更新される請求項３６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に眼科手術の分野に関し、特に、手術用ハンドピースに供給されるエネルギを動的に調整するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の眼は、角膜と呼ばれる透明な外側部に光を通し、水晶体によって網膜に結像することにより、映像を提供するように機能する。結像された画像の品質は、眼球の大きさ及び形状、ならびに角膜及び水晶体の透明度を含む多くの要因に依存する。加齢や疾病により水晶体の透明度が低下すると、網膜に伝達される光の減少により映像が劣化する。この欠陥は、医学上、白内障として知られている。白内障に対して認められている治療法は、白内障を外科的に取り除き、病変した水晶体を人工水晶体（ＩＯＬ)に置き換えるというものである。米国においては、白内障に罹患した水晶体は、多くの場合、水晶体超音波乳化吸引術と呼ばれる手術方法により除去されている。この手術中、薄い切断用チップまたは針が、病変した水晶体に挿入され、超音波振動される。切断チップの振動により、水晶体は液化あるいは乳化され、眼球外部へ吸い出される。病変した水晶体は、除去された後、ＩＯＬに置換される。
【０００３】
最近になって、加熱した外科用溶液のパルスを発生する、水噴射式液化装置が白内障手術及び他の眼科の手術及び治療のために導入された。液化ハンドピースは、平衡塩類溶液を加熱し、その加熱された溶液は、白内障の水晶体を除去する。例えば、図１は、テキサス州、フォース・ワースのアルコン研究所から入手可能なAquaLaseRハンドピースの概要を示す。図１に示す装置あるいはハンドピース装置（一般に「ハンドピース」）は、チタン製ハンドピース本体などの本体１１、ポリマー製チップなどのチップ１２、洗浄用スリーブ１３、吸引用ライン１４、例えば平衡塩類溶液などのための溶液用ライン１５及び洗浄用ライン１６を備えている。
【０００４】
チップ１２は、ハンドピース１０の端部に設けられている。洗浄用スリーブ１３は、チップ１２を覆って配置され、洗浄液が洗浄用ライン１６を通って眼球に到達できる環境を提供する。吸引ライン１４は、バキューム装置により眼球から吸引した液体を運び、溶液用ライン１５は、白内障を分解する加熱された平衡塩類溶液を送る。洗浄液は洗浄液用ライン１６を通して送られ、平衡塩類溶液によって除去あるいは分解された白内障の構成要素を洗い流す。
【０００５】
図２Ａ及び２Ｂを参照すると、使用時において、チップ１２の遠位端部は、眼球２１の白内障２０内部に配置され、チップ１２を通って白内障２０に、加熱された溶液２２のパルスを押し出す。各パルス２２は、約４マイクロリットルの溶液２２を包含できる。溶液２２は、素子２３の間及びハンドピース本体１１を通過する際、ハンドピース１０内の加熱素子２３によって加熱される。ハンドピース１０に供給されるエネルギ２４の量が、加熱素子２３の温度及び溶液２２の加熱を制御する因子となっている。暖められた溶液２２のパルスが白内障２０に衝撃を与え、その結果液化され、その間に白内障２０は破壊され、分解される。それから、白内障の構成要素は、洗い流され、眼球２１から吸引されることが可能となっている。
【０００６】
液化ハンドピースは、他の手術用システム及びハンドピースに比べて数多くの利点をもたらす。例えば、液化ハンドピースは超音波運動を必要としないので、水密な眼球切開を容易にし、被膜破たんのリスクの軽減および眼球の乱れの緩和を含む、種々の安全上の利点を提供する。液化ハンドピースは、さらに、他のハンドピースと比較して一般に低温で動作する（なぜなら可動部分を持たないため）。その結果、眼球に対する熱的ストレスが減少する。液化ハンドピースは、また、外科医にとって制御及び操作がより容易である。液化は成功裏に利用され、種々の利点及び新たな外科的解決策を提供する一方で、ハンドピースへのエネルギの供給方法は、白内障へ送られる溶液のパルスの制御の改善のために、改善の余地がある。
【０００７】
図３及び４を参照すると、従来の液化ハンドピースは、ハンドピースの動作を制御し、制御パラメータを有する装置を備えている。この装置は、「高電圧」（ＨＶ）エネルギ３１を生成する増幅器あるいはエンジン３０を備えている。図４は、連続した一連のパルス３１としてＨＶエネルギを示している。ゲート装置または他の適当な部品３２は、一連の制御パルスあるいはＲＦイネーブルパルス（ＲＦＥＮ）３３を生成する。制御パルス３３は、活性期間３４及び不活性期間３５を規定する。活性期間３４は、ＨＶエンジン３０からのパルス３１を通過させるゲートの役目を果たし、一方、不活性期間３５中は、パルス３１は出力されず、その結果、液化ハンドピース１０に一連のＨＶパルス３３が供給される。
【０００８】
ハンドピース１０の最適な動作のためには、エンジン３０によって生成され、ハンドピース１０に供給され、使用されるＨＶエネルギの量を制御、維持およびモニタすることが重要である。理論上のハンドピースの動作は定電圧源に基づいており、その出力は、一連の制御されたパルスで、ハンドピースにエネルギを供給するために、充電され、周期的に放電されるキャパシタに供給されている。従って、図５を参照すると、ＨＶエネルギは、バースト信号あるいは時間帯５０の間、ＲＦＥＮパルス３３を使用して、ハンドピースにエネルギが加えられている場合にのみ、存在していることが要求される。ソフトウェア及びハードウェアのサポートの組合せにより、ハンドピースに実質的な定電圧を供給している。
【０００９】
図３〜５に示した制御によれば、ハンドピースに蓄積されたエネルギを供給するために、制御パルスがキャパシタの放電を引き起こす時までに、キャパシタは完全に充電されていなければならない。従来のシステムは、キャパシタが十分に充電されることを確実とするために、出来るだけ速やかにキャパシタを充電するか、あるいは、例えば、約１２インチＸ１２インチの大きくかさばる変圧器を通して定電圧源を供給している。さらに、充電レートを予め設定することによって回路は容易に提供されるため、キャパシタは極力速やかに充電される。しかしながら、その結果、キャパシタの再充電サイクルの初期において、キャパシタを極力速やかに充電することは、電流スパイクを引き起こし、これは、回路設計を複雑にし、回路の性能を低下させ、システムの電源に不要な負荷を負わせることとなる。
【００１０】
従来の制御及び再充電システムは、過去において、液化ハンドピースの駆動に有効に用いられてきた一方で、これらは、異なるハンドピース及びハンドピース部品に適した動作パラメータを調整し、適合させるために、フィードバックを利用することにより、改善される余地がある。システムは、調整が不可能なプリセットの動作パラメータに依存するのではなく、異なる部品及びその動作に適合されることを可能とすべきである。さらに、従来のシステムは、システム構成部品の実際の動作をより正確に反映したシステム調整を可能とすることにより、改善の余地がある。より緩やかな電流遷移による電流スパイクの低減または除去により、システムは、また、より有効となり得る。本発明の実施例は、これらの満たされていないニーズを実現する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、眼科用手術システムの液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を調整する方法は、眼科用手術システムの充電素子の出力において電圧源をモニタする工程と、モニタされた電源からのフィードバックに基づいて充電素子の出力を動的に調節する工程と、液化ハンドピースへの入力として、電圧源により供給されるエネルギの量を動的に調整する工程とを有する。そのエネルギの調整は、調整された充電素子の出力に基づく。
【００１２】
他の実施形態によれば、眼科用手術システムの液化ハンドピースに供給されるエネルギの量をフィードバックに基づいて制御する方法は、眼科用手術システムの充電素子の出力で電圧源の電圧をモニタし、第１時刻で電圧源の第１電圧を測定し、第２時刻で電圧源の第２電圧を測定する工程を有する。第１電圧は、第１アナログ値から第１デジタル値に変換される。第２電圧は、第２アナログ値から第２デジタル値に変換される。第１及び第２デジタル電圧値の間の差分が決定され、決定されたデジタル電圧値の差分に基づいて、充電素子の出力の電圧が時間と共に変化するレートを決めるために、テーブルが用いられる。テーブルは、デジタル値の間の決定された差分に従って、充電素子の出力の電圧が、時間と共に増加するレートを特定する。充電素子の出力は、次に、テーブルから決定されたレートに基づいて調整され、液化ハンドピースへの入力として、電圧源により供給されるエネルギの量は、調整された充電素子の出力に基づいて調整される。
【００１３】
他の新たな実施形態によれば、眼科用手術システムの液化ハンドピースに供給するエネルギの量をフィードバックに基づいて調整する方法は、デジタル電圧値をｄｖ／ｄｔと関連付けるテーブルを生成する工程を有する。ｄｖ／ｄｔ値は、眼科用手術システムの充電素子の出力の電圧の、時間に対する変化率である。テーブルの最小値は、第１プロファイル・パルスと、第１プロファイル・パルスが所定の電圧に達するまでに要する時間とに基づき、テーブルの最大値は、第２プロファイル・パルスと、第２プロファイル・パルスが所定の電圧に達するまでに要する時間とに基づく。充電素子の出力における電圧源の電圧がモニタされ、第１時刻における電圧源の第１電圧値と、第２時刻における電圧源の第２電圧値が測定される。第１電圧値は、第１デジタル値に変換され、第２電圧値は、第２デジタル値に変換される。第１及び第２デジタル電圧値間の差分が決められる。テーブルを用いて、決められた差分に対応するｄｖ／ｄｔ値が決められ、充電素子の出力のｄｖ／ｄｔは、テーブルから決定されたｄｖ／ｄｔ値に基づいて動的に調整される。液化ハンドピースへの入力として、電圧源により供給されるエネルギの量は、調整された充電素子の出力に基づいて動的に調整される。
【００１４】
さらに他の実施形態においては、眼科用手術システムの液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を制御するためのシステムは、電源と、充電素子と、電圧源と、コントローラとを備える。電源は、充電素子を駆動し、電圧源は充電素子の出力に配置される。電圧源はモニタされ、その結果のデータはコントローラに供給され、充電素子に提供される出力を生成し、充電素子の出力を動的に調節し、これは、次に、液化ハンドピースへの入力として、電圧原に供給されるエネルギの量を動的に調節する。
【００１５】
本発明の他の実施形態によれば、眼科用手術システムの液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を制御するシステムは、電源と、充電素子と、電圧源とを備える。電源は充電素子を駆動し、電圧源はモニタされ、第１時刻における第１電圧値を測定し、第２時刻における第２電圧値を測定する。コントローラは、第１電圧を第１デジタル値に変換し、第２電圧を第２デジタル値に変換する。コントローラは、また、第１及び第２デジタル電圧値間の差分を決定し、決定した差分と充電素子の出力とを相互に関連付けるテーブルの検索を行なう。テーブルから得られたデータに基づいて充電素子の出力は動的に調整され、液化ハンドピースへの入力として電圧源によって供給されるエネルギの量が、調整された充電素子の出力に基づいて動的に調整される。
【００１６】
さらに他の実施形態においては、眼科用手術システムの液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を制御するためのシステムは、電源と、充電素子と、電圧源と、コントローラとを備える。電源は充電素子を駆動し、電圧源はモニタされる。モニタされたデータはコントローラに供給される。システムは、さらに、モニタされた電圧間の差分を表す値とｄｖ／ｄｔとを相互に関連付けるテーブルを備え、ｄｖ／ｄｔは充電素子の出力電圧の時間に対する変化率である。テーブルには最小値が投入され、これは、第１プロファイル・パルスと、第１プロファイル・パルスが所定の電圧に達するまでに要する時間とに基づいている。テーブルには、また、最大値が投入され、これは、第２プロファイル・パルスと、第２プロファイル・パルスが所定の電圧に達するまでに要する時間とに基づいている。コントローラは、電圧源から入力として、第１時刻における第１電圧と、第２時刻における第２電圧を受け取り、これらの値を第１及び第２デジタル値に変換する。コントローラは、第１及び第２デジタル値間の差分を決定し、決定された差分を用いて、テーブルで検索を行ない、ｄｖ／ｄｔ値を決定する。テーブルの検索の結果は、充電素子を動的に調整するために用いられ、それは、次に液化ハンドピースへの入力として電圧源により供給されるエネルギ量を動的に調整する。
【００１７】
種々の実施形態において、モニタされる電圧源はキャパシタである。キャパシタにより液化ハンドピースに供給されるエネルギの量は、動的に調整される。調整には、アンダーシュート及びオーバーシュートに対する調整が含まれる。アンダーシュートは、所定の時間経過後、キャパシタが所定のレベルより低いレベルに充電されるときに起こり、オーバーシュートは、所定の時間経過後、キャパシタが所定のレベルより高いレベルに充電されるときに起こる。キャパシタに蓄積されたエネルギは、１つ以上のコントロール・パルスの期間に液化ハンドピースに供給され、コントロール・パルスの間に充電素子によって再充電される。このようにして、キャパシタは充電及び再充電され、液化ハンドピースに十分なエネルギを供給し、これによってキャパシタは完全に再充電される。実施形態は、これらの改良をユーザ入力無しで、好適に実現する。
【００１８】
種々の実施形態において、デジタル値の間の差分の計算は、最初に第１電圧及び第２電圧を例えば０〜５ボルトの間の値にまで、低いレベルに降圧させる必要がある。第１及び第２の減少されたアナログ値は、その後デジタル値に変換され、その結果の第１及び第２デジタル値の差分が決定され、充電素子にフィードバックとして使用される。
【００１９】
さらに、種々の実施形態においては、テーブルは、デジタル値の間の決定された差分、及び、これに対応する充電素子の出力電圧が増加するレートを格納するために使用される。この情報は充電素子を制御し調整するために使用され、次に、充電素子の出力、電圧源の充電、及び電圧源により供給されるエネルギを調整する。テーブルは、予めプログラムされているか、眼科用手術システムの電源の入力と同時に自動的に生成される。一実施形態によれば、テーブルは、テーブルの最小値と、パルスが所定の電圧値に達するまでに要する時間とに基づく第１プロファイル・パルスを生成すること、及び、テーブルの最大値と、パルスが所定の電圧値に達するまでに要する時間とに基づく第２プロファイル・パルスを生成することにより、生成される。第２プロファイル・パルスは、第１プロファイル・パルスよりも速く所定の電圧に達する。テーブル項目間の値は、補間または他の適当な手段により決定され得る。また、テーブルの値は、システムの実際の動作を反映させるために更新されることが可能である。
【００２０】
さらに種々の実施形態においては、差分の値をｄｖ／ｄｔ値と相互に関連付けるテーブルがコントローラのプログラム可能な論理デバイスに格納されることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施形態では、フィードバックを利用して、液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を動的に調整する方法及びシステムを提供する。細流充電器及び調整器または増幅器（一般に、「充電素子」）などの充電素子の出力がモニタされる。例えば、充電素子の出力においてキャパシタなどの電圧源がモニタされる。モニタされたデータは、必要により処理され、コントローラに供給され、コントローラは、フィードバック・データを充電素子の出力を動的に調整するために使用し、充電素子の出力の電圧が時間と共に増加するレートを調整する。調整された出力は、次に、液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を動的に調整するキャパシタを再充電する。実施形態では、充電素子の出力の追跡及び比較を行なうために、フィードバックを好適に利用し、液化ハンドピースへ供給されるエネルギに対する、より正確な制御を提供するために、必要に応じて調整を行なう。実施形態では、また、よりエネルギ効率がよいハンドピース動作を提供する。従来のシステムで生じていた電流スパイクを減少または除去する一方で、充電素子の出力が、十分なキャパシタの充電を行なうために連続して適合されるため、更なる実施形態では、キャパシタなどの電圧源を極力速やかに、あるいは調整不可能な設定レートで充電する必要性を好適に除去している。本発明の実施形態は、図６〜３０を参照してさらに詳細に記述される。
【００２２】
図６を参照して、本発明の一実施形態は、液化ハンドピースまたはハンドピース組立部品（一般に、「ハンドピース」）に供給されるエネルギの量を調整あるいは制御する方法６００である。ハンドピースに供給されたエネルギは、ハンドピースの加熱素子を調整し、その結果、平衡塩類溶液（ＢＳＳ）の温度を調整する。ステップ６１０において、充電素子の出力が、例えば、キャパシタなどの電圧源においてモニタされ、これはハンドピースの加熱素子を加熱するためにエネルギを供給する。ステップ６２０において、充電素子は、電圧源からのフィードバックに基づいて調整され、その結果、ステップ６３０において、調整された充電素子の出力が電圧源に供給されて、電圧源により供給されハンドピースに送られるエネルギの量を調整ないし制御する。
【００２３】
図７は、一実施形態による、液化ハンドピースに供給されるエネルギを調整するためのシステム７００を表している。システム７００は、電源７１０、増幅器または充電素子及び調整器（一般に、「充電素子」７２０）、コントローラ７３０、フィードバック・ループ７４０及び電圧源７５０を備えている。一実施形態によれば、電圧源はキャパシタ（一般に、「キャパシタ７５０」）である。
【００２４】
電源７１０は、例えば、２４ボルトの直流電源または他の適当な電源とすることができる。電源７１０の出力７１２は、充電素子７２０を駆動する。充電素子７２０は、１つ以上の入力７２２及び１つ以上の出力７２４を備える。当業者であれば、充電素子７２０は異なる数の入力及び複数の出力を有することが出来ることが理解できるであろう。それゆえ、図７に示された概略図は、充電素子７２０を限定することを意図するものではない。
【００２５】
充電素子７２０の出力７２４において、キャパシタ７５０における電圧がモニタされる。モニタされた電圧はコントローラ７３０にフィードバック７４０され、コントローラは、このデータを処理して出力７３４を生成する。コントローラの出力７３４は、充電素子７２０への入力７２２として供給され、これは充電素子７２０の出力７２４を調整する。フィードバック・ループ７４０は、充電素子を動的かつ連続的に調整するために使用可能とされ、充電素子は、次に、キャパシタ７５０の充電、及び、キャパシタ７５０により液化ハンドピース１０に供給されるエネルギ７５４の量を動的かつ連続的に調整する。液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を調整することにより、加熱素子及びＢＳＳの温度が調整される。
【００２６】
図８は、本発明の他の実施形態によるシステム８００を示す。システム８００は、図７に記述されているように、電源７１０、充電素子７２０、コントローラ７３０、フィードバック・ループ７４０、及びキャパシタ７５０を備える。充電素子７２０の出力７２４は、キャパシタ７５０に供給され、これは出力７２４により充電される。図８は、また、出力ゲートドライバあるいはゲート機構８２０に供給される制御パルス８１０を示している。制御パルス８１０は、コントローラ７３０あるいは外部のパルス発生器により生成されることが可能であり、ゲートドライバに供給されて、例えば、図４に示すパルス３３のように、活性、不活性期間を規定する出力８２４を生成する。キャパシタ７５０からのエネルギは、活性期間において、ゲート機構８２０を通して放電され、ＲＦ出力８３０を通してハンドピース１０に送られる。充電素子７２０の出力７２４はキャパシタ７５０においてモニタされ、フィードバック・ループ７４０の一部として、コントローラ７３０に入力７３２として供給される。
【００２７】
図示された実施形態において、コントローラ７３０は、アナログからデジタルへの（Ａ／Ｄ）コンバータ８４０、抵抗、データを保持あるいは格納するためのメモリあるいは他のデバイス８５０、及びプログラム可能な論理デバイス（一般に、「ＰＬＤ」）８６０あるいは他の適当なデバイスを備えている。キャパシタ７５０の電圧がモニタされ、コントローラ７３０の入力７３２に、即ち、Ａ／Ｄコンバータ８４０にフィードバック７４０される。Ａ／Ｄコンバータ８４０は、受け取ったアナログ値に対応する、例えば複数のビットのデジタル値を生成する。デジタル値は、メモリ８５０にバッファすることができる。異なる時刻におけるキャパシタ電圧に対応するデジタル値が、ＰＬＤ８６０に供給され、ＰＬＤはデジタル値を処理して、充電素子７２０がどのように調整されるべきかを決定する。
【００２８】
より詳細には、図９を参照して、本発明の一実施形態が、ステップ９０５においてキャパシタあるいは他の電圧源において再充電素子の出力をモニタする工程を含む、方法９００に示されている。ステップ９１０において、第１時刻においてキャパシタの第１電圧が測定される。この電圧は、例えば、約１４５ボルト乃至約１６５ボルトの高電圧（ＨＶ）であり、コントローラへの入力として適する低電圧に降圧させることが出来る。従って、ステップ９１５において、このＨＶは、例えばＴＴＬの基準電圧などの第２の低電圧に降圧され、これは、コントローラへの入力として適する。ステップ９２０において、降圧された第１電圧は、Ａ／Ｄコンバータによりアナログからデジタル（例えば、複数のビット）へ変換され、デジタル値はステップ９２５でメモリに格納される。
【００２９】
ステップ９３０において、電圧源における充電素子の出力の第２電圧が測定される。第２電圧はステップ９３５で降圧され、ステップ９４０でアナログからデジタルへ変換される。第２電圧に対応するデジタル値も、また、ステップ９４５においてメモリにバッファされる。当業者であれば、メモリにデジタル値のいくらかをバッファすることが可能であり、何もバッファしないかあるいは全てをバッファすることも可能であることが理解できるであろう。
【００３０】
ステップ９５０において、コントローラはメモリからデジタル値を読み、異なる時刻においてキャパシタでモニタされた第１及び第２の各電圧に相当する、第１及び第２デジタル値の間の差分を決定する。ステップ９５５において、コントローラは、決定された差分に基づいて、充電素子の出力の電圧が時間と共に増加するレートを検索する。この検索は、決定された差分を充電レートと関連付けるテーブルに基づくことができる。ステップ９６０において、この検索に基づいて充電素子が調整され、それによって、充電素子の出力及びキャパシタの再充電が調整される。ステップ９６５において、再充電されたキャパシタに蓄積されたエネルギがハンドピースに供給される。この方法は、第２及び第３のデジタル値、第３及び第４のデジタル値等を比較するために繰り返すことができ、システムの連続的かつ動的な調整を行うことができる。
【００３１】
ステップ９７０において、必要であれば、キャパシタの好ましい充電を実行するために、充電素子の実際の動作を反映させるように、テーブルの値を更新することもできる。例えば、ある決定された差分に対して、実際のシステムの動作が、対応するテーブルの入力値と異なっている場合、テーブルに格納された充電レートは、実際のシステムの動作に基づいて、増加させるか、あるいは減少させることができる。この更新は、必要に応じて繰り返すことができる。
【００３２】
図１０Ａは、図９に示した方法及び他の実施形態の方法を実行するために用いることができるシステム１０００を示す。システム１０００は、上述したように、電源７１０、充電素子７２０、コントローラ７３０、フィードバック・ループ７４０、キャパシタなどの電圧源７５０、出力ゲートドライバ８２０、ＲＦ出力８３０、Ａ／Ｄコンバータ８４０、メモリ８５０及びＰＬＤ８６０を備えている。図示した実施形態においては、システム１０００は、キャパシタ７５０における充電素子７２０の出力７２４の電圧レベルを下げる変圧器あるいは素子１０１０を備えている。例えば、変圧器１０１０は、約０乃至約２００ボルトのキャパシタ電圧を、例えばＴＴＬの基準電圧である約０乃至約５ボルトの低いレベルの電圧に下げることができる。コントローラ７３０は、さらに、メモリ８５０にバッファあるいは格納されたデジタル値の間の差分を計算する、プロセッサあるいは数値演算ユニット（ＡＬＵ）１０２０を備えている。差分の計算結果１０２２は、テーブル１０３０を備えたＰＬＤ８６０に供給される。テーブル１０３０は、差分の値と、これに対応する充電素子の出力７２４が時間と共に増加するレートとを関連付ける。その結果、決定された差分１０２２を知ることによって、テーブル１０３０は、対応する充電レート１０３２を決定するために用いられ、充電素子７２０の出力が動的に調整され、キャパシタ７５０の充電が動的に調整される。
【００３３】
図１０Ｂは、さらに図１０Ａに示したシステム１０００の他の実施形態を示す。このシステムは、３つのブロックを有するものとして示されている。即ち、充電機構ブロック、パルス生成ブロック及びフィードバック・ブロックである。充電ブロックは、電源７１０（及び必要であればフィルタ７１１）、充電素子７２０、ＰＬＤ８６０、メモリ８５０及びプロセッサあるいはＡＬＵ１０２０を備えている。充電ブロックの出力７２４は、キャパシタなどのＨＶ源７５０を充電するために用いられる。キャパシタ７５０の出力は、パルス生成ブロックに供給される。パルス生成ブロックは、出力ゲートドライバ８２０及びＲＦ出力８３０を備えている。図示された実施形態においては、ＰＬＤは、ゲートドライバ８２０を駆動する制御パルス８１０を生成する。それゆえ、図示された実施形態においては、ＰＬＤは、充電及びパルス生成ブロックの一部と考えることもできる。
【００３４】
キャパシタ７５０における電圧がモニタされ、変圧器あるいは電圧降圧器１０１０を通してフィードバック７４０される。図示された実施形態においては、変圧器１０１０は、ローゲイン／ハイスパン増幅器１０１１と、ハイゲイン／ロースパン増幅器１０１２の両方を備えている。降圧されたアナログ値は、Ａ／Ｄコンバータ８４０に供給され（図示された実施形態においては、フィードバック・ブロックの一部として示されている）、メモリ８５０にデジタル値を供給する。デジタル値はメモリ８５０からプロセッサ１０２０へ供給され、プロセッサはデジタル値間の差分を決定する。決定された差分はＰＬＤへ供給され、ＰＬＤの出力は充電素子にフィードバックされ、フィードバック・ループが完成する。
【００３５】
当業者であれば、図１０Ａ及び１０Ｂに示した実施形態は、図示及び説明を目的として示されたものであること、及び、他の素子を利用することも可能であること、さらに、ある種の素子は異なる、あるいは複数のブロックの一部とすることが可能であることを理解できるであろう。例えば、図１１では、コントローラ７３０、Ａ／Ｄコンバータ８４０及びＰＬＤ８６０は個別の部品となっている一方、図１０に示した実施形態においては、Ａ／Ｄコンバータ８４０及びＰＬＤ８６０はコントローラ７３０の構成部品となっている点を除いては、図１１は図１０と類似している。従って、複数の実施形態が、図１０Ａ、１０Ｂ及び１１に示した機器構成を含めて、種々の個別の組み合わせられたハードウェア構成を用いて実行することができる。Ａ／Ｄコンバータ８４０及びＰＬＤ８６０を有するコントローラ７３０に対して参照がされるが、説明及び図示を目的としたものであり、これには限定されない。
【００３６】
図１２は、（キャパシタ７５０における）０〜２００ボルトのレベルの出力電圧が、コントローラ７３０に適する０〜５ボルトのレベルの電圧に、どのようにして降圧されるかを示すグラフである。図示した実施形態において、キャパシタ７５０における高い出力電圧と、コントローラ７３０の入力７３２における低い電圧との比は、約４０／１（２００／５）である。特定の電圧の解像度をより高めることが望ましい。例えば、図１３に示すように、充電素子７２０の他の出力は、対応する０〜５ボルトの範囲の電圧に対して、１５０〜２００ボルトの範囲（５０ボルトの範囲）で電圧をモニタすることができ、その結果、高電圧域の低電圧域に対する比は、４０／１（２００／５）ではなく約１０／１（５０／５）となる。図示した実施形態においては、直線の傾きは負（図１２では正）である。
【００３７】
図１４及び１５は、コントローラ７３０の入力７３２における降圧された電圧が、１つ以上のビットを有する対応するデジタル値に、どのようにして変換されるかをさらに詳細に説明する。降圧されたアナログ電圧（０〜５ボルト）はＡ／Ｄコンバータ８４０に供給され、Ａ／Ｄコンバータは、コントローラ７３０の一部あるいは個別の構成要素とすることができる。Ａ／Ｄコンバータ８４０は、アナログ値を受け取りデジタル値１４００を出力する。異なる範囲の電圧に対しては、異なる数のビットを使用することができる。さらに、異なる解像度に対しては、異なる数のビットを用いることができる。即ち、より高精度の電圧を表すためには、より多くのビットを用いることができる。
【００３８】
例えば、図１５を参照すると、コントローラ７３０あるいはＡ／Ｄコンバータ８４０は、複数の「０」ビットを用いて電圧０ボルトを表し、複数の「１」ビットを用いて電圧５ボルトを表すテーブルを備えることができる。図示された実施形態においては、各電圧は１０ビットで表されている。しかしながら、他の実施形態においては、異なる解像度に対しては異なる数のビットを用いることができる。一実施形態によれば、０から５ボルトの電圧は、０ボルト（複数の「０」ビットで表示される）と５ボルト（複数の「１」ビットで表示される）の間の補間を利用して決められる。当業者であれば、デジタル値を求めるために補間以外の他の方法も利用可能であることが理解できるであろう。
【００３９】
図１６を参照すると、決定されたデジタル値１４００は処理され、その結果は、充電素子７２０の動作パラメータをテーブルから検索するために使用される。一実施形態によれば、例えばＡＬＵあるいはプロセッサ１０２０により、２つのデジタル値１０４０の間の差分（ΔＶ）１０２２が計算される。テーブル１０３０は、決定された差分に基づいて、充電素子の動作パラメータを決定するために利用される。図示された実施形態においては、動作パラメータはｄｖ／ｄｔ１０３２、あるいは図１７に示すように、時間に対する充電素子７２０の電圧の変化である。図示された実施形態においては、テーブルの最小値（０）は最も遅いｄｖ／ｄｔ１０３２に相当し、テーブルの最大値（２５５）は最も速いｄｖ／ｄｔ１０３２に相当する。図示された実施形態においては、テーブルの値（０）は１ボルト／秒のｄｖ／ｄｔ値に相当し、テーブルの値（２５５）は２００ボルト／秒のｄｖ／ｄｔ値に相当する。
【００４０】
当業者であれば、テーブル１０３０は、より多くの、あるいはより少ない項目を必要とする、異なる解像度及び異なるデバイスに対して、種々の数の項目を有することが可能であることが理解できるであろう。例えば、図示したように２５６項とする代わりに、テーブルは、１２８項あるいは、Δｖ値１０２２に相当する１２８の異なるｄｖ／ｄｔ値１０３２を有することができる。さらに、Δｖ値１０２２とｄｖ／ｄｔレート１０３２との相関関係を変えることもできる。その上、ｄｖ／ｄｔ値１０３２の範囲を変えることもできる。従って、一実施形態においては、テーブルのｄｖ／ｄｔ値１０３２を１ｖ／ｓから２００ｖ／ｓの範囲とし、他のシステムに対しては別の範囲とすることができる。
【００４１】
図１８〜２０は、一実施形態に従って、テーブル１０３０を生成する方法１８００を示している。ステップ１８１０において、パルス発生器あるいはＰＬＤが第１プロファイル・パルスを生成する。図１９及び２０を参照すると、図示された実施形態において、第１プロファイル・パルス１９００は、最も遅い充電レートｄｖ／ｄｔであり、充電レートはパルスが典型的な基準電圧１５０ボルトに達するまでに要する時間に基づく。再び図１８を参照すると、ステップ１８２０において、テーブルの最小入力値が、第１プロファイル・パルスによる最小充電レートに相当するように、テーブルにデータが投入される。このことは図１９にさらに図示されており、ＰＬＤの制御値「０」（テーブル値０）が最も遅い充電レートｄｖ／ｄｔを表すことを示している。
【００４２】
図１８を再び参照すると、ステップ１８３０において、第２プロファイル・パルスがパルス発生器あるいはＰＬＤにより生成される。図１９及び２０を参照すると、図示された実施形態において、第２プロファイル・パルス１９１０は、最も速い充電レートｄｖ／ｄｔであり、充電レートはパルスが典型的な基準電圧１５０ボルトに達するまでに要する時間に基づく。図１８を再び参照すると、ステップ１８４０において、テーブルの最大入力値が、第２プロファイル・パルスによる最大充電レートに相当するように、テーブルに第２プロファイル・パルスからのデータが投入される。このことは図１９にさらに図示されており、ＰＬＤの制御値「２５５」（最大テーブル値２５５）が最も速い充電レートｄｖ／ｄｔを表すことを示している。当業者であれば、付加的なプロファイル・パルスを生成することも可能であることが理解できるであろう。付加的なプロファイル・パルスは、テーブルの中間部分に投入することができ、補間（あるいは他の適切な計算方法）が、プロファイル・パルスによって生成された選択したテーブル入力値間のｄｖ／ｄｔ値を決定するために利用可能である。
【００４３】
ＰＬＤ８６０のテーブル１０３０が、充電素子７２０からのフィードバックに基づくデジタル値間の決定された差分１０２２に基づいて、ｄｖ／ｄｔ１０３２などの特別な充電素子動作パラメータを特定するために用いられ、充電素子７２０の出力７２４がキャパシタ７５０の好ましい充電を実行するために動的に調整されることを確実に行なう。図２１を参照すると、充電素子７２０の出力７２４は、パルス（ＲＦＥＮ）に基づいて増減し、活性パルス期間３４においてキャパシタ７５０に蓄えられたエネルギをハンドピース１０に放電するきっかけを与える。次のパルス３４が素子の出力７２４を再充電する前に、キャパシタ７５０の電圧が基準電圧（この例では１５０Ｖ）に達するように、システムの好ましい動作は、充電素子の電圧を十分に速く（しかし、システム電源に対する負荷を減少あるいは最小化しながらも電流スパイクは発生させずに）上昇させることである。各パルス３４の期間にハンドピース１０が正確な量のエネルギを受け取るように、この充電によるフィードバックは、キャパシタ７５０が十分に（しかし、速すぎず、遅すぎず）充電されることを確実とする。
【００４４】
図２２を参照すると、外科医は、使用する際に、例えば、充電素子の再充電素子出力７２４によって再充電されたキャパシタ７５０の放電により、制御パルス３４がハンドピースへのエネルギの供給を引き起こすバースト期間５０を設定することができる。制御パルス３４の継続期間は外科医によって選択可能である。外科医は、さらに第１パルスの開始と第２パルスの開始の間の期間を設定することもできる。個々のパルス期間を同一とすることができ、図２３に示すように異ならせることもできる。
【００４５】
図２３を参照すると、充電素子であるキャパシタ７５０の出力における、キャパシタ７５０からのＨＶ値が、制御パルス３４の直前（あるいは開始時）及び制御パルス３４の終了時に測定される。従って、期間ＰＷ１、期間ＰＷ２及び期間ＰＷ３にエネルギがハンドピースに供給される。各パルスの後で、次の制御パルス３４が、キャパシタ７５０を放電しハンドピース１０にエネルギを供給するために、到達するまで、キャパシタ７５０は充電素子の再充電素子出力７２４によって再充電される。
【００４６】
図２３に示すように、各「エネルギ放出」期間にハンドピースに供給されるエネルギの量を変えることができる。例えば、「時刻０」で始まり、キャパシタ７５０での電圧Ｖ０は、基準電圧にあり、この例では１５０Ｖである。制御パルスＡは、期間あるいは幅ＰＷ１を有し、キャパシタ７５０が放電されるきっかけをつくり、その結果、キャパシタ７５０に蓄えられたエネルギが液化ハンドピースに入力として供給され、次に、キャパシタにおける電圧が、ＰＷ１の初めにおけるＶ０から、ＰＷ１の終わりにおけるＶ１にまで減少することとなる。期間ＰＷ１に発生する電圧降下はΔＶ１で表示される。
【００４７】
ＰＷ１の終わりに、キャパシタ７５０はハンドピースへのエネルギの供給を止め、再充電される。理想的には、キャパシタ７５０は基準電圧あるいは１５０ＶまたはＶ２にまで再充電される。キャパシタが最初に再充電するレートを（ｄｖ／ｄｔ）１と表す。しかしながら、実際には、例えば、充電素子の部品のばらつきにより、キャパシタ７５０は、設計通りには再充電されない可能性がある。従って、キャパシタ７５０は基準電圧を越えて電圧Ｖ２＋にまで充電される可能性があり、これはオーバーシュート２３００と呼ばれ、あるいはキャパシタ７５０は基準電圧より低い電圧Ｖ２−に充電される可能性があり、これはアンダーシュート２３１０と呼ばれる。
【００４８】
制御パルスＢは、期間あるいは幅ＰＷ２を有し、キャパシタ７５０が２度目に放電されるきっかけをつくり、その結果、キャパシタ７５０に蓄えられたエネルギが液化ハンドピースに入力として供給され、次に、キャパシタ７５０における電圧が、ＰＷ２の初めにおけるＶ２から、ＰＷ２の終わりにおけるＶ３にまで減少することとなる。期間ＰＷ２に発生する電圧降下はΔＶ２で表示される。図示された例では、期間ＰＷ１及びＰＷ２における電圧降下は異なっている。ＰＷ２の終わりに、（蓄積された充電が残っている場合には）キャパシタ７５０はハンドピース１０へのエネルギの供給を止め、再充電される。理想的には、キャパシタ７５０は基準電圧あるいは１５０ＶまたはＶ４にまで再充電される。キャパシタ７５０が２度目に再充電するレートを（ｄｖ／ｄｔ）２  １０３２と表す。しかしながら、実際には、設計通りには再充電されない可能性がある。同様に、制御パルスＣは、期間あるいは幅ＰＷ３を有し、キャパシタ７５０が３度目に放電されるきっかけをつくり、その結果、キャパシタ７５０に蓄えられたエネルギが液化ハンドピースに入力として供給され、次に、キャパシタ７５０における電圧が、ＰＷ３の初めにおけるＶ４から、ＰＷ３の終わりにおけるＶ５にまで減少することとなる。期間ＰＷ３に発生する電圧降下はΔＶ３で表示される。図示された例では、期間ＰＷ１、ＰＷ２及びＰＷ３における電圧降下は異なっている。ＰＷ３の終わりに、（蓄積された充電が残っている場合には）キャパシタ７５０はハンドピース１０へのエネルギの供給を止め、再び再充電される。上述したように、制御パルス、エネルギ放出及び再充電を追加することにより、エネルギの放出及び再充電のシーケンスが連続する。
【００４９】
図２４〜２９は、オーバーシュート２３００及びアンダーシュート２３１０を避けるために、再充電素子の出力７２４からのフィードバックに基づいて、テーブル１０３０がどのように調整されるかを示している。図２４は、次の制御パルス３４の前にキャパシタ７５０が１５０ボルトに再充電されるように、対応するｄｖ／ｄｔ値１０３２が「Ｘ」であると、テーブル１０３０のΔ値１０２２が初期には決定したが、実際には充電素子７２０はキャパシタ７５０を１５４ボルトにまで過充電したことによる、オーバーシュート２３００の例を示している。従って、これは、４ボルトのオーバーシュート２３００である。図２５を参照すると、特定のΔ値１０２２に対応する、テーブル１０３０のｄｖ／ｄｔ値１０３２は、オーバーシュート２３００を補償するために下方に調整され、その結果、Δ値１０２２が次に呼び出されたときには、低減されたｄｖ／ｄｔ値１０３２が充電素子７２０へ入力７２２として供給され、再充電素子の出力７２４により、キャパシタ７５０は基準電圧に再充電されることになる。キャパシタ７５０が基準電圧にまで充電されない場合には、これに続くオーバーシュートあるいはアンダーシュートを補償するために、さらに調整を行なうことが可能である。
【００５０】
同様に、図２６は、次の制御パルス３４の前にキャパシタ７５０が１５０ボルトに再充電されるように、対応するｄｖ／ｄｔ値１０３２が「Ｘ」であると、テーブル１０３０のΔ値１０２２が初期には決定したが、実際には充電素子７２０はキャパシタ７５０を１４８ボルトに充電が不足したことによる、アンダーシュート２３１０の例を示している。従って、これは、２ボルトのアンダーシュート２３１０である。図２７を参照すると、特定のΔ値１０２２に対応する、テーブル１０３０のｄｖ／ｄｔ値１０３２は、アンダーシュート２３１０を補償するために上方に調整され、その結果、Δ値１０２２が次に呼び出されたときには、増加されたｄｖ／ｄｔ値１０３２が充電素子７２０へ入力７２２として供給され、再充電素子の出力７２４により、キャパシタ７５０は基準電圧に再充電されることになる。これに続くオーバーシュートあるいはアンダーシュートは、必要に応じてフィードバックの繰り返しにより、さらに調整可能である。
【００５１】
図２８を参照すると、オリジナルのテーブル１０３０は、充電素子７２０の実際の動作を反映して動的に更新することができる。充電素子７２０からのフィードバックから決定した、決定した電圧の差分１０２２に基づいて、ｄｖ／ｄｔ値１０３２をそれぞれ減少または増加することにより、オーバーシュート２３００及びアンダーシュート２３１０を補償するために、テーブル１０３０は更新された、あるいは調整されたｄｖ／ｄｔ値を備えている。従って、図２９を参照すると、期待される充電素子の動作は直線２９００で示され、充電素子７２０の実際の動作を反映する、このモデルからのずれは線２９１０により示される。線２９１０は、異なる電圧の差分に相当するｄｖ／ｄｔを表し、直線あるいは非直線の部分あるいは関係を形成している。充電素子７２０は目的どおり動作することもあれば、異なる回数及び期間のオーバーシュートを生じることもあれば、異なる回数及び期間のアンダーシュートを生じることもあるため、当業者であれば、図２９に示された典型的なグラフは、説明を目的として示されたものであり、これには限定されないものであることは理解できるであろう。
【００５２】
実施形態は、動的フィードバックを利用しない従来のシステムに対して多くの利点をもたらす。例えば、図３０を参照すると、最大の充電速度でキャパシタを充電するように設定された従来のシステムは、概して電流スパイク３０００を生じ、不要な電力を消費し、これらのサージに対応させるべくより複雑な回路設計が必要となる。実施形態では、電流３０１０及び電力をより緩やかに供給することにより、「スパイク」効果を減少ないしは除去することによって、従来のシステムを改良している。
【００５３】
上記の記載において、種々の実施形態に対して参照がなされたが、実施形態の範囲を超えずに、実質的でない変更、改変及び置換が、記載された実施形態に対して可能であることは、当業者であれば理解できるであろう。例えば、特定のシステム構成部品は、個別の構成部品あるいはコントローラの一部とすることができ、特定のシステム構成部品は、単一の組立部品の一部あるいは複数の構成部品に分散させることもできる。
【００５４】
さらに、必要に応じて、異なる量のフィードバックを提供するために、電圧源の充電素子の出力を異なる頻度で、及び種々の期間に対して、抽出することができる。種々の回数、期間及び頻度の制御パルスをハンドピースへのエネルギの供給のきっかけに利用することができる。さらに、Ａ／Ｄコンバータは、異なる解像度を提供する、異なる数のビットを有するデジタル値として、アナログ値を表示することができる。Δ値は、種々の時刻で得られたデジタル値に基づいて計算することができ、デジタル値に基づいて、種々の数のビットを有することができる。
【００５５】
さらに、充電素子にフィードバックを提供するために用いられるテーブルは、程度が異なるフィードバックを提供するために、種々の数の項目を備えることができる。従って、テーブルは１２８あるいは２５６項目を有することができ、必要に応じて他の数の項目を有することもできる。テーブルの更新は種々の回数で実行することができる。出力のモニタ、デジタル値の決定、Δ値の決定、ｄｖ／ｄｔ値の決定及び充電素子の入力へのフィードバックの提供は周期的に、あるいは非周期的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
図面を参照すると、類似した参照番号は対応する部分を表している。
【図１】本発明の実施形態を利用して制御することが可能な典型的な液化ハンドピースを示す。
【図２Ａ】白内障を除去する典型的な液化ハンドピースの使用例を示す。
【図２Ｂ】典型的な液化ハンドピースの先端を通した溶液の提供を詳細に示す。
【図３】液化ハンドピースを駆動するための従来のシステムを概略的に示すブロック図である。
【図４】液化ハンドピースを駆動するための従来のパルス波形である。
【図５】液化ハンドピースを駆動するための従来のパルス波形をさらに説明する図面であるである。
【図６】一実施形態による液化ハンドピースに供給されるエネルギ量の調整方法を説明するフローチャートである。
【図７】一実施形態による、フィードバックを利用した液化ハンドピースに供給されるエネルギ量の調整システムのブロック図である。
【図８】一実施形態による、フィードバックを利用した液化ハンドピースに供給されるエネルギ量の調整システムのさらに詳細なブロック図である。
【図９】他の実施形態による液化ハンドピースに供給されるエネルギ量の調整方法を説明するフローチャートである。
【図１０Ａ】他の実施形態による、フィードバックを利用した液化ハンドピースに供給されるエネルギ量の調整システムのブロック図である。
【図１０Ｂ】他の実施形態による、フィードバックを利用した液化ハンドピースに供給されるエネルギ量の調整システムのブロック図である。
【図１１】図１０Ａ及び１０Ｂに示された別の構成を示す。
【図１２】電圧源における充電素子の出力電圧とコントローラの入力との関係を示す。
【図１３】電圧源における充電素子の出力電圧とコントローラの入力との関係をさらに、より高精度に示す。
【図１４】アナログ値を受け取り、デジタル値を出力するアナログからデジタルへの（Ａ／Ｄ）コンバータを示す。
【図１５】電圧源における充電素子からの出力に基づくアナログ入力電圧と、対応するデジタル表示または値を示す。
【図１６】一実施形態による、デジタル表示間の差分と変化率の相関関係を表すテーブルを示す。
【図１７】一実施形態による、テーブルに反映された異なるレートを示す。
【図１８】一実施形態による、プロファイル・パルスを用いたテーブルへのデータ投入方法を示すフローチャートである。
【図１９】一実施形態による、２つのプロファイル・パルスを示す。
【図２０】一実施形態による、プロファイル・パルスをさらに説明する表示画面である。
【図２１】一実施形態による、キャパシタに蓄積されたエネルギを液化ハンドピースに放電し、キャパシタの再充電のきっかけを与える制御パルスを示す。
【図２２】種々の実施形態に用いられる制御パルスパラメータを示す。
【図２３】基準電圧に対してオーバーシュートまたはアンダーシュートして再充電する例を示す。
【図２４】オーバーシュートについてさらに説明する図である。
【図２５】一実施形態による、フィードバックを利用してオーバーシュートを補償するように再充電素子を調整する説明図である。
【図２６】アンダーシュートの例を示す。
【図２７】一実施形態による、フィードバックを利用してアンダーシュートを補償するように再充電素子を調整する説明図である。
【図２８】一実施形態による、デジタル値間の決定された差分と充電レートとを関連付けるテーブルを示す。
【図２９】一実施形態による、実際のシステム動作を反映させるためのテーブル入力の動的な更新を示す。
【図３０】電流スパイクを生じる従来システムに対する、本発明の実施形態の利点を表す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【外国語明細書】
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