JP2007260407A - 非侵襲的流量センサを有する手術システム - Google Patents

Abstract

【課題】流量測定誤差の小さい、超音波流量センサを有する手術システムを提供する。
【解決手段】手術システムがカセットを受容するコンソール有し、カセットは剛性プラスチックコンポーネント又はハウジングの中に形成された剛性流路を有する。ハウジングは、流路の外側でハウジングに形成され得るゴム状弾性体の音響カプラのための基盤として機能する。カセットがコンソール内に取り付けられたとき超音波変換器と音響カプラとの間に比較的一定の力が提供されるように、超音波変換器がコンソール内の例えばスプリングに弾性的に搭載される。
【選択図】図６

Description

本発明は、超音波流量センサに関するものであって、より詳しくは超音波流量センサを有する手術システム及びカセットに関するものである。

従来的な眼科手術機器システムは、手術部位を吸引するために真空、及び手術部位を洗浄するために正圧力を用いる。典型的には、圧力を生み出すために使用される手段と手術機器との間にカセットが直列に接続される。手術部位の洗浄流れ及び吸引流れを管理するのを助けるために手術機器とともにカセットを用いることは公知である。特許文献１〜１０は全て、チューブを備える又は備えない眼科の手術カセットを開示しており、前記特許文献はこの引用によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。吸引流体流量、ポンプスピード、真空レベル、洗浄流体圧力、及び洗浄流体流量は、眼科の手術中に精度の高い制御を必要とするパラメータの一部である。

先行技術の装置は、圧力センサを吸引ライン及び洗浄ラインで用いており、また検知した圧力に基づいて流体の流量を計算する。従来、手術カセット内の流体圧力を測定することは非常に厳格であるとともに流路の抵抗として知られており、流体の流量は流体圧力から高い信頼度で計算されることができた。しかしながら、超音波流量センサの信頼性の最近の改良は、流体の流量を正確にかつ非侵襲的に測定することを可能にしている。

例えば、特許文献１１で開示された一つの超音波流量センサは、容器又はチューブ内の流体の流量を正確に測定することができ、流れ場の非一様性に対する低減された感度と、複数の角度を付けられた反射器表面を採用することにより縮小された全体サイズとを有し、前記反射器表面は、超音波の波の平面的方向性を変更することなく複数回及び複数の方向で流れの体積を通過するように、一つ以上の超音波変換器からの入射超音波の波を引き起こす。多重反射に起因する波の経路及び流れの体積の多方向の照射はプローブのサイズと空間場の非一様性に対する感度を低減する。複数角度付き反射器表面は、超音波送信変換器及び受信変換器が互いに近接して配置されることを許容し、そのことによりプローブの全体寸法を縮小し、またそれらを眼科の手術で使用される比較的小型の流体流れカセットに組み入れることに対して特に有用にする。超音波流量センサを作動させるために、変換器は、変換器と管路との間にある空気が除去されるように、流体が流れている管路に音響的に結合されなければならない。この音響的結合は、変換器と監視されるべき流路との間の圧力の大きさに敏感に反応して望ましいほとんど一定の力を生み出す。流路が着脱可能な手術カセットに配置されて、変換器が、カセットが接続する手術コンソールに配置された場合、通常の製造誤差がカセットを変換器の中に押し込む力の量における望ましくない変動という結果を招くことがあり、そのことが流量測定誤差を引き起こす。

従って、手術カセットに配置された流路と手術コンソールに配置された超音波流量測定変換器との間のほとんど一定の力を保証する装置に対する必要性が存在し続けている。

米国特許第４４９３６９５号明細書 米国特許第４６２７８３３号明細書 米国特許第４３９５２５８号明細書 米国特許第４７１３０５１号明細書 米国特許第４７９８８５０号明細書 米国特許第４７５８２３８号明細書 米国特許第４７９０８１６号明細書 米国特許第５２６７９５６号明細書 米国特許第５３６４３４２号明細書 米国特許第５７４７８２４号明細書 米国特許第６０９８４６６号明細書

本発明は、剛性プラスチック構成要素又はハウジングの中に形成された剛性流路を有するカセットを受容するコンソールを有する手術システムを提供することによって先行技術を改良する。前記ハウジングは、流路の外側のハウジングに形成され得るゴム状弾性体の音響カプラのための基盤として機能する。音響変換器は、コンソール内に例えばスプリング上に弾性的に搭載され、カセットがコンソールに取り付けられたとき音響変換器と音響カプラとの間に比較的一定の力を提供する。

従って、本発明の一つの目的は、音響カプラを有する手術カセットを提供することである。

本発明の他の目的は、接着剤を用いることなくカセット上に形成された音響カプラを有する手術カセットを提供することである。

本発明の更に別の目的は、カセットに二重成形（Over Molding）された音響カプラを有するカセットを備える手術カセットを提供することである。

本発明のこれら及び他の利点及び目的は、詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

図１、２、及び３で最も良く見られるように、本発明のカセット１０は、弁板１２、本体１４、及びカバー１６を含んでいる。弁板１２、本体１４、及びカバー１６の全ては適切で比較的剛性を有する熱可塑性樹脂から作られている。弁板１２は複数の開口部１８とポンプチャネル２０を含んでおり、前記複数の開口部１８とポンプチャネル２０はゴム状弾性体２２及び２４によって流体密にシールされて、複数の流路を形成している。ポート２６が、カセット１０の様々な洗浄及び吸引機能のためにカセット１０と手術コンソール１００との間にコネクターを提供し、そのような機能はフィルタ２８の使用を必要としている。超音波反射器３０及び反射器カバー３２が本体１４に取り付けられている。音響反射器３０及び反射器カバー３２は一体に成形されて、弁板１２が図３に示す様態で本体１４に組み付けられたとき、弁板１２に形成された流路３４に沿う凹部３６内の伝達窓１２５に整列するように本体１４に配置される。ゴム状弾性体の音響カプラ３８が、弁板１２の凹部３６内に配置されている。凹部３６は、弁板１２内の流路３４に隣接して配置され、弁板１２が本体１４上に組み付けられたとき、音響反射器３０及び反射器カバー３２に整列する。カセット１０がコンソール１００のカセット受容部１１０に取り付けられたとき、超音波変換器１２０は、ゴム状弾性体の音響カプラ３８を押圧して、変換器１２０と流路３４との間に音響的結合を提供し、その結果超音波変換器１２０の使用が流路３４内の流体の流量を測定することを可能にする。ゴム状弾性体の音響カプラ３８は、好適には、熱可塑性エラストマー又はシリコンゴムのようなゴム状弾性体材料を弁板１２の凹部３６内で二重成形（Over Molding）することによって形成される。このような構築方法は、ゴム状弾性体の音響カプラ３８を弁板１２に付着させるための接着の必要性をなくすと共に、ゴム状弾性体の音響カプラ３８と弁板１２との間からの空気の除去を確実に保証する。

図６で最もよく分かるように、カセット１０がカセット受容部１１０内に取り付けられたとき、変換器１２０は、音響カプラ３８を押圧するように、コンソール１００のカセット受容部１１０内に装着されている。音響カプラ３８に対する変換器１２０による比較的均一な圧縮力を保証するために、変換器１２０は、カセット受容部１１０内でスプリング１３１のような弾性マウント１３０上に搭載される。弾性マウント１３０は、好適には、相当に小さなばね定数を有するとともに、相当に大きなたわみで圧縮され、結果としてほぼフラットな傾斜を有する力対位置の特性曲線を有する。

本技術分野に知識を有する者は、上述の説明が本発明の装置の概略的な単なる実例であることを理解するであろう。例えば、スプリング１３１に代えて他の同様の装置、例えば低摩擦空気シリンダ、ソレノイド、モーター、又はスプリングのように作用するように成形されたゴム状弾性体も使用可能である。

図７及び８で最もよく見られるように、変換器１２０はキャリッジ２００に搭載される。キャリッジ２００は、通常はブラケット２２０に取り付けられたキャリア２１０を含んでいる。スプリング１３１が、シャフト２３０で支持され、ブッシング２４０、２５０をもっている。キャリッジ２００の構造は、変換器１２０が、圧縮スプリング１３１によってキャリア２１０内を滑動できるようになっている。図８で最もよく見られるように、ブラケット２２０は、空気シリンダ、ソレノイド、又は電動モーターのような能動的展開機構２６０に搭載されることが可能であり、前記能動的展開機構２６０は、変換器１２０の移動の軸線と同じ軸線に沿ってキャリッジ２００を前後に移動させる。能動的展開機構２６０は、変換器１２０が使用されていないとき変換器１２０をカセット受容部１１０内に引き込むことを可能にする。変換器１２０を引き込むことは、損傷を受けやすい繊細な水晶を含む変換器１２０に対する損傷を防ぐことに役立つ。

この記載は、例示及び説明のためになされたものである。本明細書に記載された本発明の範囲又は概念から逸脱することなく本発明に対する変更が可能であることは本技術分野に知識を有する者には明らかであろう。

図１は、本発明と共に使用されるカセットの前面側斜視図である。 図２は、本発明と共に使用されるカセットの背面側斜視図である。 図３は、本発明と共に使用されるカセットの分解斜視図である。 図４は、本発明と共に使用されるカセットの部分横断面図である。 図５は、本発明のカセットと共に使用される手術コンソールの前面側斜視図である。 図６は、本発明と共に使用されるコンソール内に取り付けられたカセットの部分横断面図である。 図７は、本発明と共に使用される超音波変換器アセンブリの斜視図である。 図８は、図７に示された超音波変換器アセンブリの分解組立図である。

符号の説明

１０ 手術カセット
１４ 本体
３４ 流路
３８ 音響カプラ
１００ 手術コンソール
１１０ カセット受容部
１２０ 超音波変換器
１３０ 弾性マウント
１３１ スプリング

Claims (16)

1. カセット受容部を有する手術コンソールと、
   複数の流路を有する手術カセットと、
   前記手術コンソールの前記カセット受容部に配置され、前記カセットが前記手術コンソールの前記カセット受容部に取り付けられたとき前記カセットの流路内の流体の流量を測定するようにされた超音波変換器にして、弾性マウントによって前記カセット受容部に搭載された超音波変換器と、を具備する手術システム。
2. 前記弾性マウントがスプリングである、請求項１に記載の手術システム。
3. 前記カセットが、該カセットに二重成形によって付着せしめられた音響カプラを具備する、請求項１に記載の手術システムであって、前記カセットが前記手術コンソールの前記カセット受容部内に取り付けられたとき、前記音響カプラは、前記超音波変換器を前記カセットに音響的に結合させる、手術システム。
4. カセット受容部を有する手術コンソールと、
   複数の流路を有する手術カセットと、
   前記手術コンソールの前記カセット受容部に配置され、前記カセットが前記手術コンソールの前記カセット受容部に取り付けられたとき前記カセットの流路内の流体の流量を測定するようにされた超音波変換器にして、能動的展開機構によって前記カセット受容部に搭載された超音波変換器と、を具備する手術システム。
5. 前記能動的展開機構が空気シリンダを具備する、請求項４に記載の手術システム。
6. 前記能動的展開機構が電動モーターを具備する、請求項４に記載の手術システム。
7. 前記能動的展開機構がソレノイドを具備する、請求項４に記載の手術システム。
8. 前記カセットが、該カセットに二重成形によって付着せしめられた音響カプラを具備する、請求項４に記載の手術システムであって、前記カセットが前記手術コンソールの前記カセット受容部内に取り付けられたとき、前記音響カプラは、前記超音波変換器を前記カセットに音響的に結合させる、手術システム。
9. 前記超音波変換器が、弾性マウントによって前記能動的展開機構に取り付けられている、請求項４に記載の手術システム。
10. 前記弾性マウントがスプリングを具備する、請求項９に記載の手術システム。
11. カセット受容部を有する手術コンソールと、
    手術カセットにして、複数の流路と、該手術カセットに二重成形によって付着せしめられた音響カプラとを有する手術カセットと、
    前記手術コンソールの前記カセット受容部に配置され、前記カセットが前記手術コンソールの前記カセット受容部に取り付けられたとき前記カセットの流路内の流体の流量を測定するようにされた超音波変換器と、
    前記超音波変換器を前記手術コンソールの前記カセット受容部内に搭載するための能動的展開機構にして、前記超音波変換器のための弾性マウントを含む能動的展開機構と、を具備する手術システム。
12. 前記弾性マウントがスプリングを具備する、請求項１１に記載の手術システム。
13. 前記能動的展開機構が空気シリンダを具備する、請求項１１に記載の手術システム。
14. 前記能動的展開機構が電動モーターを具備する、請求項１１に記載の手術システム。
15. 前記能動的展開機構がソレノイドを具備する、請求項１１に記載の手術システム。
16. 前記弾性マウントがスプリングを具備する、請求項１１に記載の手術システム。

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