JP2007247646A - 蠕動ポンプおよび、それを備える手術用コンソール - Google Patents

Abstract

【課題】不必要な複雑さまたはコンプライアンスを付加することなしに、蠕動ポンプにおける脈動を減少させること。
【解決手段】蠕動ポンプ１０は、既知の最小流量点を通過するポンプ１０の回転を加速し、既知の最大流量点を通過するポンプ１０の回転を減速させるように、適応可能な可変速度制御装置を備えている。前記蠕動ポンプの加速と減速は、ポンプ脈動プロファイルに基づいており、前記ポンプ脈動プロファイルは、前記蠕動ポンプの初期プライミングまたは他の試運転テスト中に決定される。
【選択図】図２

Description

本発明は一般的に蠕動ポンプ関し、さらに特に、眼科用手術装置内で使用される蠕動ポンプに関する。

蠕動ポンプは、回転ローラヘッドを使用して（時には固定軌道輪の間の）一定の長さの可とう性の管を圧縮または締め付けることによって働く。ローラヘッドが回転するのに応じて、このローラは管の一部分を伸長させて締めつけ、このローラの間のその管の中に閉じ込められている任意の流体を回転方向に押し動かす。蠕動ポンプは、その予測可能な流れ特性の故に、医療用途で広範に使用されている。
例えばポンプモータのトルク、ポンプ速度、および、ポンプ管の可とう性といった多くの要因が、蠕動ポンプの効率に影響を与える。蠕動ポンプの効率は、さらに、ポンプのローラが管をポンプの軌道輪に押し当ててどれほど強く押しつぶすかにも依存している。管がローラによって完全には押しつぶされない場合には、流体の全部が管の中を押されて進まされることはないだろう。蠕動ポンプの１つの特徴が、流量が周期的に変動するということである。ローラがポンプ管を締めつけ始めると、流量が最小に減少させられ、その次に、ローラがポンプ管セグメントに沿って通過し続けるのにつれて流れが最大に加速されるだろう。圧力が流量に対して逆の関係で変化する（流量増加時に圧力上昇、または、流量減少時に圧力下降）。その次のローラがポンプ管を締めつけ始めると、このサイクルが再び開始する。流量のこの周期的な変動は、流体経路内での周期的な圧力変動の原因となり、この圧力変動の影響が、作動箇所における圧力脈動として観察される可能性がある。

従来技術の蠕動ポンプは、ポンプローラの個数を増やすことによって、および／または、管を先細にすることによって、または、吸引管路の中にキャパシタンス／コンプライアンス（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ／ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）チャンバを入れることによって、または、可変半径ポンプによって、こうした圧力脈動の影響を減少させてきた。ローラの個数の増大および／または可変半径ポンプの使用は、ポンピング機構のコストと複雑さとを増大させる。キャパシタンスチャンバまたはコンプライアンスチャンバは、そのポンプの性能（例えば、真空立上り時間）に悪影響を与える。

したがって、ポンピングシステムに対して不必要な複雑さまたはコンプライアンスを付加することなしに実現されることが可能である、蠕動ポンプにおける脈動を減少させる方法が必要とされ続けている。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された蠕動ポンプを提供する。

本発明は、適応可能な脈動プロファイルを有する蠕動ポンプを提供することによって従来技術の蠕動ポンプを改良する。

したがって、本発明の目的の１つは、高効率の蠕動ポンプを提供することである。

本発明の別の目的は、ポンプ脈動を減少させる蠕動ポンプを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、調整できる、適応可能な脈動プロファイルを有する蠕動ポンプを提供することである。

本発明のこれらの目的と他の目的とが、以下の詳細な説明、図面および特許請求項とから明らかになるだろう。

図２に最も適切に見てとれるように、本発明の一実施形態では、本発明のポンプ１０が、ポンプモータ１２と、１つまたは複数のローラ１６を含むローラヘッド１４とを含む。ポンプ１０は、比較的堅い本体または支持体２２の外側に付着しているエラストマー性シート２０を有するカセット１８との組合せで使用される。ポンプモータ１２がステップモータまたは直流サーボモータであることが好ましい。軸２４の軸線に対して概ね直角の平面内においてローラヘッド１４をモータ１２が回転させるように、ローラヘッド１４はモータ１２の軸２４に取り付けられており、ローラ１６の長手方向の軸線が軸２４の軸線に対して概ね半径方向にある。軸２４は軸位置エンコーダ２５を含んでもよい。

カセット１８に対して、シート２０は、概ね平らで（その平面内は）弓形であり、かつ、軸２４を中心としたローラ１６の半径に近似した半径を有する、成形された流体流路２６を含む。シート２０は、シリコーンゴムまたは熱可塑性エラストマーのような任意の適度に可とう性でありかつ容易に成形される材料で形成されていてもよい。シート２０は、接着剤、熱融合、または、機械的圧着のような任意の適切な方法によって支持体２２に付着させられているかまたは接着されている。支持体２２が堅い熱可塑性プラスチックのような、シート２０と比較して堅い材料で形成されていることが好ましく、および、機械加工または射出成形のような任意の適切な方法で形成されてよい。

図５に最も適切に見てとれるように、本発明のポンプ１０はコンソール１１２の一部分を形成してもよい。コンソール１１２は、一般的に、吸引管路１２０および吸引排出管路１３４に流体連通しているポンプ１０を含む。吸引管路１２０は、その一方の末端において外科用ハンドピース１２２に連結されており、および、ハンドピース１２２とは反対側に位置した吸引管路１２０の末端１１８は、ハンドピース１２２の中を通して流体を抜き出すようにポンプ１０に連結されている。吸引管路１２０は、ハンドピース１２２と１１８との間で吸引通気管路１２４と交わっている。センサ１２６が吸引管路１２０に流体連通しており、このセンサ１２６は、従来技術で公知である様々な侵襲的なまたは非侵襲的な圧力センサまたは流量センサの１つであってよい。排出管路１３４と通気管路１２４は、吸引された流体を、カセット１８内またはカセット１８上に収容されているリザーバ１２８の中に排出する。これに加えて、リザーバは、排出袋１２９の中に排出してもよく、この排出袋１２９もカセット１８内またはカセット１８上に同様に収容されていてもよい。

図３と図４に最も適切に見てとれるように、時間に対してプロットされた蠕動ポンプの流量／圧力が、特徴的なピークと谷とを有する。ピークおよび谷の各々は、現時点で作動中であるポンプセグメントから流体を移動させるポンプローラに対応する。最小点（谷）は、ポンプセグメントをちょうど締めつけている（したがって瞬間的に流量を減少させている）ローラに対応し、最大（ピーク）は最大速度に加速されている流れに対応する。図３に見てとれるように、従来技術のポンプは、一例としては約１３３３〜１９９９Ｐａ（約１０−１５ｍｍＨｇ）の、ピークと谷と間の大きな流量／圧力差を有する可能性がある。

本発明のポンプ１０は、既知の最小流量（最大圧力）点を通過するローラヘッド１４上のローラ１６の回転を加速し、既知の最大流量（最小圧力）点を通過するローラヘッド１４上のローラ１６の回転を減速させるのに適応可能な可変速度制御装置を有する。この加速／減速プロファイルは適応可能である。言い換えると、この加速／減速プロファイルは、カセット１８、および／または、ユーザによって設定される手術パラメータとに応じて変化することが可能である。例えば、１組の「圧力データ」対「ローラ１６の位置」が、カセット１８の初期プライミングまたは他の試運転テスト中にセンサ１２６およびエンコーダ２５を使用して手術用コンソール１１２によって記録されることが可能である。このデータは、所望の圧力／流量プロファイルを実現するために必要とされるポンプ速度プロファイルを得るために使用されることが可能である。この得られたプロファイルが、使用中にポンプ１０の速度を制御するために使用されることが可能である。これに加えて、圧力データとローラ１６の位置とが使用中に連続的に監視され、このデータが、手術中に所望の圧力／流量プロファイルを実現して維持するように、ポンプ速度を変化させるよう適用されることが可能である。さらに、コンソール１１２は、特定のカセットのタイプまたは手術手法に対して圧力／流量プロファイルを最適化するように、予め生成された様々な圧力／流量プロファイルを用いてプログラムされることが可能である。適正な圧力／流量プロファイルがユーザによって手動で選択されることが可能であり、または、コンソール１１８が、カセットの自動識別情報（例えば、バーコード、または、ＲＦＩＤ）によってこのような最適の圧力／流量プロファイルを自動的に起動することもできる。これらの特徴のすべてが、当業者において、ソフトウェアコマンドを使用して市販品の外科用装置上において十分に具体化されることが可能である。

あるいは、センサ１２６が、エンコーダ２５が不要であるように、モータ軸１２の速度に基づいて最小および最大の流量／圧力点を予測するために使用されてもよい。

図３と同じスケールでプロットされている図４に最も適切に見てとれるように、圧力／流量プロファイルの最適化が、例えば１／３程度の低減の、大きく減少した「ピーク」対「谷」の圧力変動を結果的にもたらすことが可能である。

本説明は例示と解説とのために示されている。本発明の範囲または着想から逸脱することなしに、本明細書で説明されている本発明に対して変更が加えられてよいということが、関連分野の当業者には明らかだろう。例えば、本発明は、ローラヘッドの上方で１本の管を伸長させる、より従来型の蠕動ポンプに対しても適用可能である。

本発明と共に使用されることが可能な手術用コンソールの斜視図である。 本発明の蠕動ポンプの一実施形態の断面図である。 従来技術の蠕動ポンプの場合の、時間の経過に応じたポンプ圧力／流出量のプロットである。 本発明の蠕動ポンプの場合の、時間経過に応じたポンプ圧力／流出量のプロットである。 本発明のポンプの概略図である。

符号の説明

１ ポンプ
１２ ポンプモータ
１４ ローラヘッド
１６ ローラ
１８ カセット
２０ エラスタマー性シート
２２ 支持体
２４ 軸
２５ 軸位置エンコーダ
２６ 流体流路

Claims (10)

1. 蠕動ポンプであって、既知の最小流量点を通過する前記ポンプの回転を加速し、既知の最大流量点を通過する前記ポンプの回転を減速させるように、適応可能な可変速度制御装置を備える蠕動ポンプ。
2. 前記蠕動ポンプの加速と減速はポンプ脈動プロファイルに基づいており、前記ポンプ脈動プロファイルは、前記蠕動ポンプの初期プライミングまたは他の試運転テスト中に決定される請求項１に記載の蠕動ポンプ。
3. 前記蠕動ポンプの加速と減速はポンプ脈動プロファイルに基づいており、前記ポンプ脈動プロファイルは、前記蠕動ポンプの動作中に連続的に決定される請求項１に記載の蠕動ポンプ。
4. 前記蠕動ポンプの加速と減速はポンプ脈動プロファイルに基づいており、前記ポンプ脈動プロファイルは、前記蠕動ポンプのユーザによって設定される請求項１に記載の蠕動ポンプ。
5. 前記蠕動ポンプの加速と減速はポンプ脈動プロファイルに基づいており、前記ポンプ脈動プロファイルは、前記蠕動ポンプと共に使用されるカセットの自動認識によって決定される請求項１に記載の蠕動ポンプ。
6. 手術用コンソールであって、
   ａ）軸と、ローラヘッドと、前記軸に取り付けられている複数のローラとを有する蠕動ポンプと、
   ｂ）前記ポンプローラヘッドと前記ポンプローラとの位置を確立する、前記ポンプに関連付けられている位置エンコーダと、
   ｃ）前記蠕動ポンプによって吸引管路内で発生させられる圧力を測定するセンサと、
   ｄ）既知の最小流量／圧力点を通過する前記ポンプローラの回転を加速し、既知の最大流量／圧力点を通過する前記ポンプローラの回転を減速させるために、前記位置エンコーダと前記圧力センサとに応答する、適応可能な可変速度制御装置
   とを備える手術用コンソール。
7. 前記蠕動ポンプの加速と減速はポンプ脈動プロファイルに基づいており、前記ポンプ脈動プロファイルは、前記蠕動ポンプの初期プライミングまたは他の試運転テスト中に決定される請求項６に記載の蠕動ポンプ。
8. 前記蠕動ポンプの加速と減速はポンプ脈動プロファイルに基づいており、前記ポンプ脈動プロファイルは、前記蠕動ポンプの動作中に連続的に決定される請求項６に記載の蠕動ポンプ。
9. 前記蠕動ポンプの加速と減速はポンプ脈動プロファイルに基づいており、前記ポンプ脈動プロファイルは、前記蠕動ポンプのユーザによって設定される請求項６に記載の蠕動ポンプ。
10. 前記蠕動ポンプの加速と減速はポンプ脈動プロファイルに基づいており、前記ポンプ脈動プロファイルは、前記蠕動ポンプと共に使用されるカセットの自動認識によって決定される請求項６に記載の蠕動ポンプ。

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