JP3254144B2 - 液体レベル検出装置及び方法 - Google Patents

液体レベル検出装置及び方法

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JP3254144B2 JP27487596A JP27487596A JP3254144B2 JP 3254144 B2 JP3254144 B2 JP 3254144B2 JP 27487596 A JP27487596 A JP 27487596A JP 27487596 A JP27487596 A JP 27487596A JP 3254144 B2 JP3254144 B2 JP 3254144B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射エネルギー(r
adiant energy)の全内反射の現象を利用し、少なくとも
部分的に放射エネルギーの所定のスペクトラムに対して
透明である壁を持つ容器中の液体のレベルを検出するた
めの装置に関する。特に、本発明は、眼の外科手術用器
械(ophthalmic surgical instrument)の１構成要素であ
る外科手術用カセット内の液体のレベルを検出する装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常の眼の外科手術用器械システムは、
外科手術部位(surgical site) を吸引するための真空
と、その部位を灌注するための正圧を使用する。主とし
て、カセットは、圧力発生に使用する手段と外科手術用
器械との間に直列に接続される。外科手術部位での灌注
及び吸引の流れの取扱いに役立てるため、外科手術用器
械と共にカセットを使用することは、良く知られたこと
である。米国特許第４，４９３，６９５号及び第４，６
２７，８３３号（発明者Cook）、第４，３９５，２５８
号（Wang外）、第４，７１３，０５１号（Steppe外）、
第４，７９８，８５０号（DeMeo 外）、第４，７５８，
２３８号、第４，７９０，８１６号（Sundblom外）及び
第５，２６７，９５６号、第５，３６４，３４２号（Be
uchat)は、全て、チューブ付き又はチューブなしの眼の
外科手術用カセットを開示し、これらは全て、ここで言
及する事柄に組み込まれる。吸引液体流量率、ポンプ速
度、真空レベル、灌注液体圧力及び、灌注液体流量率
は、眼の外科手術における正確な制御を必要とするパラ
メータである。
【０００３】吸引器械では、カセット中の空気圧は大気
圧より低く、そして、カセット中の液体は、外科手術部
位から移されたものである。灌注器械では、カセット中
の空気圧は大気圧より高く、そして、その液体は、外科
手術部位へ送られるものである。両タイプの器械におい
て、カセットは、圧力発生手段による変動を緩衝するた
めの、液体に対する容器として作用する。
【０００４】有効な容器として作用するカセットは、カ
セット中の液体のレベル（及び、空の部分の容積）が、
完全に満たされることも完全に空になることもないよう
に制御されなければならない。もし、吸引システムにお
いて液体がカセットに充満すると、液体は、真空発生手
段（典型的には、ベンチュリ）中に吸引される。これ
は、外科手術用器械における真空度レベルに好ましくな
い干渉をする。吸引システムにおける空のカセットは、
ドレーンバッグ(drain bag) に空気を注入する結果とな
る。これは、バッグ中の有効な容器空間を無駄にする。
さらに、吸引システムにおけるカセット中の容積を一定
にすることは、外科手術用器械中の真空度レベルをより
正確に制御することを可能とする。灌注システムのカセ
ット中の液体レベルの制御も同様なことが望まれる。
【０００５】少なくとも一つの通常のシステムである、
アルコン・ラボラトリー・インコーポレーション(Alcon
Laboratories Inc.) により製造されたシリーズ・テン
・サウザンド・オクトーム(Series Ten Thousand Ocuto
me, 以下「ＳＴＴＯ」と略称する）は、外科手術用カセ
ット中の液体レベルを検出するため、放射エネルギーの
全内反射の現象を利用する。全内反射の現象は、良く知
られた物理現象であり、異なる屈折率の２つの透明物質
間の境界面に、十分に大きな（境界面の表面の法線から
測定したときの）入射角で当たる放射エネルギーは、境
界面で完全に反射される。水と空気の境界面では、放射
エネルギーが完全に反射される入射角は、境界面の法線
からほぼ４８．８°である。
【０００６】ＳＴＴＯは、１つの水平線上でカセットの
側壁の外側に配置され、水平から約１０°の角度（全内
反射に必要な水平から４１．２°より、３０°以上小さ
い）だけ上に向けられた、３つの赤外線発光ダイオード
（「ＬＥＤ」）のアレイを採用している。対応する、３
つのフォトトランジスタレシーバのアレイが、カセット
の反対側の壁の外側に配置される。各レシーバは、対応
するＬＥＤから放射される赤外線ビームの中心軸上に配
置される。レシーバ・アレイは、水平からほぼ１０°下
向きに角度付けられる。したがって、ＬＥＤアレイは、
逆方向にレシーバ・アレイに向けられる。レシーバが受
けた信号は、連続的に一緒に加えられ、そして、定期的
に予め設定された較正点と比較される。
【０００７】空のカセットが外科手術用コンソールに設
置され、そして、外科手術の間、液体は外科手術部位か
らカセットに汲みだされる。液体レベルは、液体／空気
境界面がＬＥＤアレイからの放射線をブロックするま
で、上昇することができる。レシーバアレイが放射線を
受けるのを停止した時、システムは、カセットが一杯に
なったことを表示するため、アラーム音を発する。も
し、外科的処置が終了していなければ、真空引きがオフ
とされ、プラグが取り外され、カセットが排出をできる
ようになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】操作中、ＳＴＴＯの仕
様は、カセット壁上の気泡、液体表面上の泡、外部での
赤外線放射、カセット壁におけるメニスカスを通した伝
達といった条件によるエラーを排除しにくい。この問題
は、各ＬＥＤから放射されるビームが円錐形であるこ
と、ＬＥＤ及びレシーバアレイが水平に配列されている
こと、及び、システムコントローラにより解析される以
前に、フォトトランジスタレシーバにより受けた信号が
合計されることに起因する。ＬＥＤからの円錐形ビーム
が同一平面でオーバーラップするため、１つのＬＥＤか
ら伝達された放射線が、１つ以上のフォトトランジスタ
レシーバに到達することとなる。個々のレシーバが受け
た放射線が、受け取った信号を制御システムが解析する
前に一緒に加えられることにより、非動作のＬＥＤの存
在を検出することが簡単にはできないようになる。加え
て、ＬＥＤからの円錐形ビームは、放射線の一部が、放
射線の中心軸が液体／空気境界面に当たるところで、水
平から１０°より確実に大きい角度で境界面に当たる原
因となる。ＬＥＤからの放射線の一部は、水平から４
１．２°の水／空気境界面の臨界角より大きい角度で境
界面に当たることがある。したがって、そのような場合
は、ＬＥＤアレイからの放射線の一部は、ＬＥＤからの
ビームの中心軸が境界面で分岐する時でさえも、液体／
空気境界面を通して漏れることとなる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＳＴＴＯで使
用されるタイプのシステムに関する多くの問題点を解決
するものである。本発明の１つの好ましい実施形態は、
４つの赤外線ＬＥＤのアレイと、４つのフォトトランジ
スタレシーバのアレイを、各ＬＥＤとフォトトランジス
タが光バッフル（baffle：じゃま板) 中に装備された状
態で使用する。ＬＥＤは、カセットの１側壁のすぐ外側
に、実質的に垂直なアレイとして配置される。ＬＥＤが
配列される垂直線は、カセット内で液体／空気境界面が
動く方向と実質的に平行である。ＬＥＤは水平からほぼ
２０°の角度で上に向けられる。対応する４つのフォト
トランジスタレシーバの、実質的に垂直なアレイは、各
レシーバが対応するＬＥＤに向けられるように、ＬＥＤ
の反対側のカセットの外側に配置される。
【００１０】各ＬＥＤからの放射線は、もし、液体／空
気境界面によりブロックされなければ、ＬＥＤ及びレシ
ーバがバッフルにより、対応するレシーバのみに当たる
こととなる。１つのＬＥＤからのエネルギーが、それに
対応するレシーバでないレシーバに到達することを更に
防止するため、ＬＥＤは、ある時点でただ１つのＬＥＤ
がオンとなるように、連続的にオン及びオフの循環を行
う。したがって、制御システムは、各ＬＥＤからの放射
線が液体／空気境界面を通過したかどうかを判定する各
レシーバが受けた信号を分離して解析することができ
る。ＬＥＤ及びレシーバ上のバッフルは、ＬＥＤからの
外れた放射線が、水平から４１．２°より大きい角度で
液体／空気境界面に当たることが少なくなるということ
により、ＬＥＤが、ＳＴＴＯシステムの水平から１０°
の角度ではなく、水平から約２０°上に向けることを可
能とする。この伝達の角度として適正な２０°という角
度は、各ＬＥＤ／レシーバ対に、カセット中の気泡、液
体表面の泡、液体メニスカスといった条件に起因する異
常信号を排除するためのより多くの余裕を本質的に与え
る。
【００１１】ＬＥＤ及びレシーバアレイが、液体レベル
が変化する方向に実質的に平行なライン上に配置されて
いることにより、空間的範囲での液体レベルの位置及
び、液体レベルの位置の変化の時間−平均比を判定する
ことができる。このような情報に基づいて、コントロー
ラは、カセット中の液体の容積をより正確に制御するこ
とができる。さらに、そのシステムは、ＬＥＤ及びレシ
ーバアレイに生じる障害を検出及び修正することができ
る。例えば、もし、ＬＥＤの１つが伝達を停止すると、
そのシステムは、障害を検出し、更に、カセット中の液
体レベルを検出するために、残りの３つのＬＥＤ／レシ
ーバ対により発生される情報を使用することができる。
【００１２】したがって、本発明の１つの目的は、可能
性のある空間的範囲での眼の外科手術用カセット中の液
体レベルを光学的に検出するための装置を提供すること
である。本発明の他の目的は、カセット内部に装着する
ことなく、眼の外科手術用カセット中の液体レベルを光
学的に検出するための装置を提供することである。
【００１３】本発明の更に他の目的は、センサの読み取
り障害の発生を防止する、眼の外科手術用カセット中の
液体レベルを光学的に検出するための装置を提供するこ
とである。本発明の他の目的、特徴及び利点は、以下の
詳細な説明、図面及び前述の特許請求の範囲を参照する
ことにより明らかになるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１に最も良く見られるように、
本発明を用いた１実施形態においては、カセット１０
は、通常、ハウジング１２、蠕動ポンプチューブ１６、
真空ポート３２及び、１対の吸引ライン１８から構成さ
れる。ハウジング１２は、好ましくは、透明プラスチッ
クから作られ、室２０を具備する。外科手術用コンソー
ル（図示せず）に装着されるとき、カセットは、吸引ラ
イン１８が室２０の上に、ポンプチューブ１６が室２０
の下になるように、図１に示すように配置される。負圧
又は真空は、真空ポート３２を通して室２０へ導入され
る。外科手術部位から吸引された液体は、吸引ライン１
８を通して室２０に入る。液体は、ポンプチューブ１６
を通して室２０から流れ出し、フック２６を使用してハ
ウジング１２に取り付けられるドレーンバッグ（図示せ
ず）に蓄積される。液体レベル検出室３０内の液体レベ
ルが正確に室２０の液体レベルに対応するように、液体
レベル検出室３０は室２０の延長部にある。適切な制御
システム（図示せず）の他に真空発生部（図示せず）及
び蠕動ポンプローラヘッド（図示せず）が、液体レベル
検出室３０内の液体レベルを変えるため、ポンプチュー
ブ１６及び吸引ライン１８を通して液体の流れを制御す
るために使用される。種々のタイプのカセット１０は、
実行されるべき外科的処置のタイプ又は、外科手術を行
う外科医に応じて、外科手術用コンソールの性能が最大
限に生かされるように、外科手術用コンソールに装着さ
れる。しかしながら、各種のカセットは、以下に図２〜
５を用いて説明する液体レベル検出構成に合致する形状
の液体レベル検出室３０を有する必要がある。
【００１５】図２は、ポート３２と共に液体レベル検出
室３０を示す。液体レベル検出室３０は図１に示すよう
に方向付けられる。ＬＥＤ集合体５０は、外科手術用コ
ンソール（図示せず）内に装着される。図示の例におけ
るＬＥＤ集合体５０は、通常、光源バッフル集合体５２
とＬＥＤ５３〜５６から構成される。その各々は、例え
ば、ＬＥＤ５３に対する中心放射軸５７により表される
赤外線ビームを放射する。カセット壁５１を通過する
と、中心放射軸５７は中心通過軸５７″にわずかながら
屈折される。図２において、各ＬＥＤ５３〜５６から放
射された赤外線ビームは、液体／空気境界面４０がＬＥ
Ｄ５３〜５６の最上段にあるＬＥＤ５３から放射された
ビームより上にあることにより、カセット壁５１、液体
４２及び、カセット壁６１を通して伝達される。カセッ
ト壁５１を通過し、液体レベル検出室３０内にある赤外
線ビームのふるまいのより詳細な説明は、関連の図６に
含まれる。ＬＥＤ集合体５０は、カセット１０が外科手
術用コンソール中に装着されたとき、カセット壁５１が
ＬＥＤ５３〜５６に極めて接近した状態となるように、
外科手術用コンソールに取り付けられる。図２〜５は、
本発明の実施形態として４つのＬＥＤを示しているが、
本発明の範囲から離れることなく、２又は３又は４以上
のＬＥＤ（又は他の適当な放射線源）を、ＬＥＤ集合体
５０に収納することができる。図２〜５は、４つのＬＥ
Ｄ５３〜５６の全てに対する１つのユニットとして光源
バッフル集合体５２を示しているが、ＬＥＤ５３〜５６
ごとに分離された光源バッフルを使用することもでき
る。加えて、ＬＥＤ５３〜５６は、１列に、或いは、液
体レベル検出室３０の同一側面に配置される必要もな
い。さらに、ＬＥＤ５３〜５６は、（垂直方向の所定の
オフセットの他に）垂直でない方向に、互いにオフセッ
トされても良い。そして、それらは、液体レベル検出室
３０の異なる側面に配置されても良い。もちろん、レシ
ーバ６３〜６６も、それらが対応するＬＥＤから光線を
受けることができるように、同様に再配置される必要が
ある。このような、ＬＥＤ及びレシーバの配置の変形
は、ＬＥＤ／レシーバ対の間の垂直のスペースを減少さ
せることを可能とし、液体／空気境界面４０の位置が測
定されるときの分解能を増加させる。もしカセットが傾
いていると、１つの壁の上のＬＥＤから放射された光線
に対する液体／空気境界面上の入射角は、他の壁上のＬ
ＥＤからの放射光線に対する入射角とは異なることとな
ることから、カセットの異なる壁上にＬＥＤを位置させ
ることは、好適な方向からカセットが傾いているかどう
かを、システムが判定可能とすることを必要とする。
【００１６】レシーバ集合体６０は、カセット壁５１の
反対側のカセット壁６１のすぐ外側に配置されることが
示されている。レシーバ６３〜６６は、ＬＥＤ５３〜５
６にそれぞれ対応するフォトトランジスタであることが
好ましい。レシーバ６３〜６６は、好適にはレシーババ
ッフル集合体６２中に取り付けられ、ＬＥＤ５３〜５６
のそれぞれから放射される光線を受ける。レシーババッ
フル集合体６２は、光源バッフル集合体５２について既
に説明したように、分離したバッフルにより構成しても
良い。レシーバ６３〜６６が対応するＬＥＤからの光線
を受け取る位置にあるのであれば、ＬＥＤ５３〜５６の
位置を変えられるやり方と同様なやり方で、レシーバ６
３〜６６の位置を変化させることができる。
【００１７】ここで使用される、特定のＬＥＤ／レシー
バ対における「伝達経路」(transmission path) とは、
ＬＥＤから放射された光線のビームの中心がそれがレシ
ーバにより受けられるまでにたどる経路を意味する。図
２の軌跡７３，７４，７５，７６は、ＬＥＤ／レシーバ
対５３／６３，５４／６４，５５／６５，５６／６６の
それぞれの伝達経路に実質的に対応する。軌跡７３，７
４，７５，７６は、（ｉ）空気とカセット壁５１間、
（ii）カセット壁５１と液体レベル検出室３０内の液体
４２又は空気の間、（iii ）液体レベル検出室３０内の
液体４２又は空気とカセット壁６１間及び、（iv）カセ
ット壁６１と空気との間の各境界面で発生する屈折によ
り、完全には直線ではない。これら境界面における屈折
を総合した結果は、各対応するレシーバ６３〜６６が、
オフセット７０として図示されるように必要なだけ僅か
に下に配置されることを必要とする。この全オフセット
７０は、例えば、軌跡７３が液体レベル検出室３０内の
空気を通過するときよりも、軌跡７３が液体４２を通過
するときの方が僅かに大きい。オフセットのこの相違に
適合させるために、レシーバ６３〜６６は、液体４２と
空気を通る経路に対する理論的に完全なオフセット位置
の間のほぼ中間に位置することが好ましい。
【００１８】図３は、レシーバ６３が本質的に信号を受
けないように、液体／空気境界面４０が、ＬＥＤ５３か
ら放射された光線をブロックすることを表している。図
４は、レシーバ６６が信号を受けないように、液体／空
気境界面４０が、ＬＥＤ５６から放射された光線をブロ
ックすることを表している。これは、液体／空気境界面
４０の好適な平衡位置である。図５は、全レシーバ６３
〜６６が信号を受けるように、液体／空気境界面４０
が、ＬＥＤ５３〜５６から放射された光線をブロックし
ていないことを表している。この液体／空気境界面４０
の位置（又は図示より低い位置）は、カセット１０が外
科手術用コンソールに最初に組み込まれる時に生じる。
【００１９】図６は、液体／空気境界面４０がＬＥＤ５
３からの光線をブロックする位置にあるときの、ＬＥＤ
５３の周囲の液体レベル検出室３０の断面を詳細に示す
ものである。ＬＥＤ５３は、中心放射軸５７が水平から
０°と４１．２°の間の角度γとなるように上に向けら
れる。この角度γは、水平から約５°と３５°の間が好
適であり、水平から１０°と３０°の間がより好適であ
り、水平から約２０°が最適である。光源バッフル５２
は、中心放射軸５７から約５°のαより大きい角度で放
射される全ての光線の伝達を十分にブロックするように
狭くされる。したがって、ＬＥＤ５３から放射されたビ
ームは、上側放射境界光線５８と下側放射境界光線５９
間に規制され、光線５８と５９間の角度は、約１０°よ
り大きくならない。ＬＥＤ５３から放射されたビーム
が、カセット壁５１に当たった時、上部境界光線５
８′，中心軸５７′下部境界光線５９′で示されるよう
に、ビームは約７°下向きに屈折する。ビームがカセッ
ト壁５１の他の側に当たった時、上部伝達境界光線５
８″，中心伝達軸５７″下部伝達境界光線５９″で示さ
れるように、ビームは約２°上向きに屈折する。この結
果、中心伝達軸５７″が液体／空気境界面４０に当たる
入射角βは、約１５°である。上部伝達境界光線５８″
の入射角は約２０°（約β＋α）であり、下部伝達境界
光線５９″の入射角は約１０°（約β−α）である。全
入射角は（水平から測定したとき）臨界角４１．２°よ
り小さいので、ＬＥＤ５３からの殆どの光線は液体／空
気境界面４０を貫通しない。メニスカス、液体４２表面
の泡、液体４２の飛散、カセット１０の傾斜、及びカセ
ット壁５１又は６１上又は液体４２内の気泡は、全て、
上述の赤外線ビームと液体／空気境界面４０に関する角
度の局所的変化をもたらす。これは、少量の光線が液体
／空気境界面４０を通過して伝達する結果となる。しか
しながら、本発明は、上述及び他の異常信号を排除する
ため、光源バッフル５２とレシーババッフル６２と、以
下により十分に説明する特定の制御技術を採用する。
【００２０】光源バッフル５２とレシーババッフル６２
は、レシーバ６３〜６６が、対応するＬＥＤからの光線
を受けたことを誤って表示することを防止する。疑似読
み取りのいくつかの原因は、正しくないＬＥＤからの光
線を受けること（クロストーク）及び、周囲の赤外線光
源からの光線を受けることを含む。クロストークのいく
つかの原因は、ＬＥＤ５３〜５６から放射された光線の
予期しない反射又は屈折である。これらはとりわけ、液
体４２内又はカセット壁５２及び６１上の気泡、液体／
空気境界面４０がカセット壁５１又は６１に当たる部分
での液体４２のメニスカス、液体／空気境界面４０上の
泡、液体４２の飛散、又はカセット１０の過度の傾斜な
どに起因する。周囲の赤外線の通常の光源は、赤外線リ
モートコントロールユニットと白熱電球を含む。光源バ
ッフル５２とレシーババッフル６２は、周囲の赤外線に
より発生する殆どの疑似信号及びクロストークにより発
生する多くの疑似信号を効果的に防止する。
【００２１】しかしながら、クロストークにより発生す
るエラーを更に防止するため、制御システムは、どの特
定の時点においても、ただ１つのＬＥＤがオンとなるよ
うに、ＬＥＤ５３，５４，５５，５６を順番に周期的に
オン・オフさせる。各ＬＥＤがオンになる時間量は、レ
シーバ６３〜６６が受けた光線に応答して十分にターン
オンするのに必要な時間により決定される（好適な実施
形態では、約１ミリ秒）。全部のＬＥＤがオフとなる時
間量（例、ＬＥＤ５３がオフとなり、ＬＥＤ５４がオン
となる間の時間）は、レシーバ６３〜６６が非活動（オ
フ）状態となるために必要な時間（好適な実施形態では
約、２ミリ秒）により決定される。ほぼ１００ミリ秒ご
とに、制御システムは、各ＬＥＤ５３〜５６にオン、オ
フの循環をさせる。各ＬＥＤ５３〜５６がターンオンし
た直前及び直後に、制御システムは、レシーバがＬＥＤ
がオンになる前にオフであったか、ＬＥＤがオンになっ
た後にオンであったか否かを判定するために、対応する
各レシーバ６３〜６６をそれぞれポーリングする。こ
の、ある時点で唯一のＬＥＤをオンさせ、ＬＥＤがター
ンオンした前と後でレシーバをポーリングする構成は、
制御システムが、いずれかの特定のレシーバから受けた
疑似オン及び疑似オフ信号を排除することを可能とす
る。
【００２２】もし、あるレシーバがオンであるべきとこ
ろそうでなければ、制御システムは、液体／空気境界面
４０が、対応するＬＥＤからの信号をブロックしたに違
いないと判定する。したがって、液体／空気境界面４０
の新しい位置が、許容できる余裕内にあることが分か
る。液体／空気境界面４０の新しい位置と以前の位置と
の比較に基づいて、制御システムは、室２０から液体４
２を汲みだしたり、又は液体を導入することを許容す
る。図４は、ＬＥＤ５６から放射された光線及びレシー
バ６６による光線の受け取りを妨害するような、液体／
空気境界面４０の好ましい平衡位置を示している。図４
に示す平衡位置が達成された後、制御システムは、蠕動
ポンプをオフとさせ、液体を室２０に集めることを許容
する。対照的に、もし制御システムが、液体／空気境界
面４０がＬＥＤ／レシーバ対５３／６３，５４／６４，
５５／６５のいずれかと一緒であることを検出すると、
又は、レシーバ６６へ軌跡７６の経路が通れるように、
液体／空気境界面４０が上昇すると、制御システムは、
平衡位置が再び達成されるまで蠕動ポンプをオンとし、
室２０から液体４２を吸引する。
【００２３】カセットが最初に外科手術用コンソールに
取り付けられる時、制御システムは自動的に室２０から
液体を汲み出すことを開始する。もし、１０秒経過後
に、液体／空気境界面が検出されなければ、室２０は、
空であると見なされて、図４に示す平衡位置に達するま
で液体が蓄積されることを許容する。もし、この初期ポ
ンブダウン期間に、液体／空気境界面がＬＥＤ／レシー
バ対５３／６３により検出されると、室２０は満杯と見
なされて、平衡位置までポンプダウンされる。一度平衡
が達成されると、制御システムは上述のとおりの操作を
行う。
【００２４】本発明の異なる実施形態においては、レシ
ーバ６３〜６６は、光線が液体／空気境界面４０により
下向きに反射された時のみ、光線を受け取るように位置
決めされても良い。このような実施形態では、ＬＥＤ５
３〜５６は図２〜５に示すように配置されるが、レシー
バ６３〜６６は、下方に移動されて、約２０°の角度で
その開口端を上向きに角度付けられる。したがって、境
界面は、信号の不存在ではなく、受け取った信号の存在
により検出される。
【００２５】上述の説明は、限定をするためでなく、説
明の目的でされたものである。本発明の範囲及び本質か
ら離れることなく、本書類で説明した外科手術用カセッ
ト及び要素内の液体レベルを検出する装置を、変更、変
形、改造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態と共に使用される透明外科
手術用カセットの斜視図。
【図２】本発明の１実施形態の、室がほぼ液体で満たさ
れたときの、図１に示すカセットの液体レベル検出室及
び、放射線源と、伝達された放射エネルギーと、レシー
バとを単純化して表した断面図。
【図３】図２において、液体／空気境界面が一番上の放
射線源から放射された放射エネルギーをブロックしてい
る状態を示す断面図。
【図４】図２において、液体／空気境界面が一番下の放
射線源から放射された放射エネルギーをブロックしてい
る状態を示す断面図。
【図５】図２において、液体／空気境界面が放射線源に
より放射された全ての放射エネルギーより実質的に下に
位置する状態を示す断面図。
【図６】図３における、一番上の放射線源により放射さ
れた放射エネルギーの詳細を示す図。
【符号の説明】
１０…カセット １６…蠕動ポンプチューブ １８…吸引ライン ２０…室 ３０…液体レベル検出室 ３２…真空ポート ４０…液体／空気境界面 ４２…液体 ５０…ＬＥＤ集合体 ５１…カセット壁 ５２…光源バッフル集合体 ５３〜５６…ＬＥＤ ５７…中心放射軸 ５８…上側放射境界光線 ５９…下側放射境界光線 ６０…レシーバ集合体 ６１…カセット壁 ６２…レシーババッフル集合体 ６３〜６６…レシーバ ７０…オフセット ７３，７４，７５，７６…軌跡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ネイダー ナザリファー アメリカ合衆国，カリフォルニア 92656，ラグナ ヒルズ，ビア サン ガブリエル 23455 (56)参考文献 特開 昭59−190625（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−281021（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 23/28

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 気体と接する外表面を有する透明液体容
    器内に収納された液体のレベルを検出するための液体レ
    ベル検出装置であって、 ａ）前記容器の前記外表面の外側に垂直に配置され、各
    々が、液体／気体境界面で全内反射する角度で上に向け
    られた伝達経路に実質的に沿って、前記容器内に光線の
    ビームを放射する複数の放射線源、 ｂ）前記容器の前記外表面の外側に垂直に配置され、各
    々が、前記複数の放射線源の１つの伝達経路に沿って配
    列された複数のレシーバ、ｃ）前記各放射線源に取り付られける放射線源バッフ
    ル、及び ｄ）前記各レシーバに取り付けられるレシーババッフル
    を具備し、 ｅ）前記放射線源は、ある時点で、ただ１つの放射線源
    がオンとなるように、連続的にターンオン及びターンオ
    フされること を特徴とする液体レベル検出装置。
  2. 【請求項２】 少なくとも、３つの放射線源と少なくと
    も３つのレシーバを有することを特徴とする請求項１記
    載の液体レベル検出装置。
  3. 【請求項３】 前記放射線源は発光ダイオードであり、
    前記レシーバはフォトトランジスタであることを特徴と
    する請求項１記載の液体レベル検出装置。
  4. 【請求項４】 ａ）前記光源バッフルは、対応する伝達
    経路から約５°より大きい角度で、対応する発光ダイオ
    ードから放射された光線をブロックし、 ｂ）前記レシーババッフルは、該レシーババッフルに取
    り付けられたフォトトランジスタが、対応する伝達経路
    から約５°より大きい角度から光線を受け取ることを防
    止することを特徴とする請求項３記載の液体レベル検出
    装置。
  5. 【請求項５】 前記発光ダイオードは赤外線を放射する
    ことを特徴とする請求項４記載の液体レベル検出装置。
  6. 【請求項６】 前記発光ダイオードは赤外線を放射する
    ことを特徴とする請求項３記載の液体レベル検出装置。
  7. 【請求項７】 少なくとも３つの発光ダイオード及び少
    なくとも３つのフォトトランジスタを具備することを特
    徴とする請求項３記載の液体レベル検出装置。
  8. 【請求項８】 第１のカセット壁及び第２のカセット壁
    を有し、液体が前記第１のカセット壁及び第２のカセッ
    ト壁の間に収納されている外科手術用カセット内の液体
    のレベルを検出するための液体レベル検出装置におい
    て、 ａ）光線が、水平から約２０°の角度で上に向けられて
    いる第１の伝達経路に主として沿って放射されるよう
    に、第１のカセット壁の外側に配置された第１の発光ダ
    イオード、 ｂ）前記第１の伝達経路から約５°より大きい角度で前
    記第１の発光ダイオードから放射された光線をブロック
    するように、前記第１の発光ダイオードに装着された第
    １の光源バッフル、 ｃ）前記第１の発光ダイオードからの第１の伝達経路に
    沿って光線を受け取るように、前記第２のカセット壁の
    外側に配置された第１のフォトトランジスタ、 ｄ）前記第１の伝達経路から約５°より大きい方向か
    ら、光線が前記第１のフォトトランジスタに当たること
    を妨害するように、前記第１のフォトトランジスタに装
    着された第１のレシーババッフル、 ｅ）水平から約２０°の角度で上に向けられた第２の伝
    達経路に主として沿って光線を放射するように、前記第
    １のカセット壁の外側に配置された第２の発光ダイオー
    ド、 ｆ）前記第２の伝達経路から約５°より大きい角度で第
    ２の発光ダイオードから放射された光線をブロックする
    ように、前記第２の発光ダイオードに装着される第２の
    光源バッフル、 ｇ）前記第２の発光ダイオードからの前記第２の伝達経
    路に沿った光線を受け取るように、前記第２のカセット
    壁の外側に配置された第２のフォトトランジスタ、 ｈ）前記第２の伝達経路から約５°より大きい方向か
    ら、光線が前記第２のフォトトランジスタに当たること
    を妨害するように、前記第２のフォトトランジスタに装
    着された第２のレシーババッフル、 ｉ）水平から約２０°の角度で上に向けられた第３の伝
    達経路に主として沿って光線を放射するように、前記第
    １のカセット壁の外側に配置された第３の発光ダイオー
    ド、 ｊ）前記第３の伝達経路から約５°より大きい角度で第
    ３の発光ダイオードから放射された光線をブロックする
    ように、前記第３の発光ダイオードに装着される第３の
    光源バッフル、 ｋ）前記第３の発光ダイオードからの前記第３の伝達経
    路に沿った光線を受け取るように、前記第２のカセット
    壁の外側に配置された第３のフォトトランジスタ、 ｌ）前記第３の伝達経路から約５°より大きい方向か
    ら、光線が前記第３のフォトトランジスタに当たること
    を妨害するように、前記第３のフォトトランジスタに装
    着された第３のレシーババッフル、 ｍ）水平から約２０°の角度で上に向けられた第４の伝
    達経路に主として沿って光線を放射するように、前記第
    １のカセット壁の外側に配置された第４の発光ダイオー
    ド、 ｎ）前記第４の伝達経路から約５°より大きい角度で前
    記第４の発光ダイオードから放射された光線をブロック
    するように、前記第４の発光ダイオードに装着される第
    ４の光源バッフル、 ｏ）前記第４の発光ダイオードからの前記第４の伝達経
    路に沿った光線を受け取るように、前記第２のカセット
    壁の外側に配置された第４のフォトトランジスタ、 ｐ）前記第４の伝達経路から約５°より大きい方向か
    ら、光線が前記第４のフォトトランジスタに当たること
    を妨害するように、前記第４のフォトトランジスタに装
    着された第４のレシーババッフル、 を具備し、ｑ）前記第１から第４の発光ダイオードは、ある時点
    で、ただ１つの発光ダイオードがオンとなるように、連
    続的にターンオン及びターンオフされること を特徴とす
    る液体レベル検出装置。
  9. 【請求項９】 気体と接する外側表面を有する透明液体
    容器中に収納された液体のレベルを検出する液体レベル
    検出方法において、 ａ）前記容器の前記外表面の外側に垂直に配置された複
    数の放射線源に、液体／ 気体境界面で全内反射する角度
    で上に向けられた伝達経路に実質的に沿って、容器中に
    放射線ビームを連続的に放射させ、 ｂ）前記容器の前記外表面の外側に垂直に配置され、各
    々が前記複数の放射線源の１つの伝達経路に沿って配列
    された複数のレシーバを使用して、前記複数の放射線源
    から放射された放射線ビームを検出し、 ｃ）放射線源バッフルが前記各放射源に装着され、 ｄ）レシーババッフルが前記各レシーバに装着され、 ｅ）前記放射線源は、ある時点で、ただ１つの放射線源
    がオンとなるように、連続的にターンオン及びターンオ
    フされる 各ステップを有することを特徴とする液体レベ
    ル検出方法。
  10. 【請求項１０】 少なくとも３つの放射線源と少なくと
    も３つのレシーバが存在することを特徴とする請求項９
    記載の液体レベル検出方法。
  11. 【請求項１１】 前記放射線源は発光ダイオードであ
    り、前記レシーバはフォトトランジスタであることを特
    徴とする請求項９記載の液体レベル検出方法。
  12. 【請求項１２】 ａ）前記放射線源バッフルは、装着さ
    れた発光ダイオードから放射された対応する伝達経路か
    ら約５°より大きい角度の光線をブロックし、 ｂ）前記レシーババッフルは、前記レシーババッフルが
    装着されたフォトトランジスタが、対応する伝達経路か
    ら約５°より大きい角度から放射線を受け取ることを妨
    害することを特徴とする請求項１１記載の液体レベル検
    出方法。
  13. 【請求項１３】 前記発光ダイオードは赤外線を放射す
    ることを特徴とする請求項１２記載の液体レベル検出方
    法。
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