JP5232243B2 - ノイズ誘発物質のためのトラップを含む手術システム - Google Patents

Description

本発明は、概して様々の手術法に有用なシステムに関する。より詳細には、本発明は、眼科手術法においてフローモニタリング装置にノイズを生じさせる物質を捕捉する手段を有する手術システムに関する。

白内障は、眼の水晶体またはその膜に生じる混濁である。白内障に冒された水晶体を除去する１つの医療処置は、超音波を使用して混濁部を破砕するまたは乳化させる超音波乳化吸引術（phaco）である。超音波乳化吸引機械は通常、灌流（irrigation）および吸引作用の両方を有するハンドピース（handpiece）を備えている。超音波乳化吸引ハンドピースは、乳化された液体を吸引すると同時に、その吸引された液体を平衡塩類溶液（BSS）と交換し、患者の眼の前房において適切な圧力を維持する。そのようなハンドピースは、負圧または真空を生じて吸引を行うポンプに連結され、それにより、眼からの破片（debris）が管を通ってカセット、袋および瓶のような収集のための手段に流れる。

眼科手術における一般的で危険な現象は、「閉塞後サージ（post-occlusion surge）」である。眼科手術、特に白内障手術の間、例えば超音波乳化吸引術の間、水晶体が破砕され乳化される間、灌流液が常に手術部位に入り込み、液体および乳化した組織が超音波乳化吸引ハンドピースを介して手術部位から吸引される。組織片が超音波乳化吸引ハンドピース中の吸引内腔よりも大きい場合、吸引導管が詰まり得る。吸引導管が詰まっている限り、負圧が吸引システムに亘って増加する。その後、詰まりが除去された後、システムは一般にサージと称されるものを受け得る。閉塞後サージは、例えば水晶体嚢を破裂させガラス質を眼の後眼房から眼の前房に漏らすことにより、患者の眼に深刻な損傷を生じさせる、または角膜の内皮細胞に非回復性損傷を生じさせ得る。一般に、内皮細胞は自然に再生されず、眼科手術において閉塞後サージを未然に防ぐことが重要である。

閉塞後サージを未然に防ぐための一つの試みは、所定の部位で１つ以上のパラメータを観察し、収集された情報に従って手術システムの操作をコントロールする自動手術システムを提供することである。例えば、特許文献１には、超音波乳化吸引術のための手術システムが、手術ハンドピースと８インチ（２０．３２ｃｍ）と非常に近接して配置される、液量パラメータを観察するための手術用検出モジュールを含むことが記載される。本発明は、測定の速さおよび正確性並びに液量および圧力パラメータのコントロールを改良することを目的とする。

手術システム内でのパラメータの観察は、例えば灌流流速のコントロールのような他の目的にも重要である。特許文献２には、流速シグナルおよび吸引シグナルを供給するための灌流流速コントロール手段を含む灌流／吸引装置が記載される。この装置は、白内障手術中に患者の眼の前房中の圧力の変化を抑制するように設計される。

しかしながら、上記の発明は、吸引された手術液は様々のノイズ誘発物質を含むので、実際には吸引手術システムから正確に物理的または化学的パラメータを観察することが難しいということに対処できなかった。例えば、吸引導管に存在するノイズ誘発物質は、気泡および粘弾性物質を含む。気泡は、所望でない生体物質の破砕中にハンドピースの先端で生じ、最終的にモニタリング装置の電極と接触し、電気回路を開きシグナルの歪みを生じる。手術物質または患者の眼から生じる粘弾性物質は、表面電荷を運ぶ多糖を含み、電極との粘弾性物質の接触により電気シグナルを生じる際にノイズが起こる。ノイズのあるシグナルは、コントローラまたはメインコンソールがそこからのシグナルを適切に判断できないので、手術システム、特に自動化手術システムに好ましくない。その結果、コントローラは、誤った指示を送り、意図しない操作が生じまたは閉塞後サージの防止ができない可能性がある。

米国特許第５，７３３，２５６号明細書 米国特許第５，８１０，７６５号明細書

したがって、本発明の目的の１つは、モニタリング装置にノイズを生じさせる物質を除去することにより、様々のパラメータを正確に観察できる手術システムを提供することにある。

発明を解決するための手段

ある実施の形態において、灌流液の供給源、収集カセット、灌流液を注入し生体物質を吸引するために手術領域に適用されるハンドピース、ハンドピースを灌流液の供給源および収集カセットのそれぞれに連結する導管、モニタリング装置およびモニタリング装置にシグナル中断を生じさせる物質を捕捉する手段を含む、手術システムが提供される。

別の実施の形態において、灌流液の供給源、収集カセット、灌流液を注入し生体物質を吸引するために手術領域に適用されるハンドピース、ハンドピースを灌流液の供給源および収集カセットのそれぞれに連結する導管、モニタリング装置およびモニタリング装置にシグナル中断を生じさせる物質を捕捉する手段を含む、眼科手術のための手術システムが提供される。

さらに別の実施の形態において、灌流液の供給源、収集カセット、灌流液を注入し生体物質を吸引するために手術領域に適用されるハンドピース、ハンドピースを灌流液の供給源および収集カセットのそれぞれに連結する導管、モニタリング装置およびモニタリング装置にシグナル中断を生じさせる物質を捕捉する手段を含む、白内障手術のための眼科手術システムが提供される。

本発明による手術システムの１つの実施の形態の線図 本発明によるトラップの線図 本発明によるトラップのある実施の形態の断面図

以下の説明は、事実上単に例示であり、本開示、適用、または使用を制限することを意図するものではない。

図１を参照すると、手術システム１０は、灌流液の供給源２０、収集カセット３０、真空ポンプ４０、手術ハンドピース５０、手術ハンドピースを灌流液の供給源および真空ポンプ／収集カセットのそれぞれと連結する導管６０および６２、モニタリング装置７０およびモニタリング装置７０にシグナル中断を生じさせる物質を濾過するトラップ８０を含む。手術システム１０は、患者の眼から所望でない生体物質を破砕し除去することが必要な眼科手術において特に有用である。特に、手術システム１０を使用して、眼に非回復性損傷を与えずに混濁部を除去できる。

灌流液の供給源２０は通常、液体容器２２および手術液２４を含む。手術液は、任意の既知の手術液であり、当業者は行われる手術の性質に従って適切な手術液を選択できる。ある眼科手術システムにおいて、手術液２４は、例えばＢＳＳのような眼科手術液である。導管６０の各端は、それぞれ容器２２および超音波乳化吸引ハンドピース５０に連結され、超音波乳化吸引ハンドピース５０の灌流スリーブ５４を通して患者の眼に眼科手術液が供給される。

収集カセット３０は通常、収集チャンバ、並びにハンドピース５０および真空ポンプ４０のそれぞれに連結するための入口および出口を有する。収集チャンバは、ハンドピース５０の針手段５２および吸引導管６２を介して手術部位から吸引された生体破片を収容する。収集カセット３０は、再利用を考慮せずに、当該技術において既知の手術システムのための任意の収集手段から選択できる。したがって、カセット３０は任意の既知の再利用できるまたは使捨ての収集手段でもよい。安全および衛生の理由で、手術液が溢れるおよび漏れるのを防止するよう設計された液体レベル検出装置を備えた収集カセットを選択することが好ましいかもしれない。収集カセット３０は、当該技術において既知の任意の手段により、ハンドピース５０およびポンプ４０と動作可能に関連して設置される。

真空ポンプ４０は、吸引導管６２を介して収集カセット３０およびハンドピース５０と連結され、負圧または真空で、ハンドピース、導管および収集カセットを含む吸引システムを提供する。真空ポンプ４０は、本発明の手術システムを含む手術システムに適切であれば、当該技術において既知の任意のポンプでもよい。好ましくは、真空ポンプ４０は、眼科手術システムに適切なものである。本発明に適用できる真空ポンプ４０の例は、ベンチュリポンプ、回転ベーンポンプ、ダイヤフラムポンプ、液封ポンプ、ピストンポンプ、スクロールポンプ、ネジポンプ、ロータリー（Ｗａｎｋｅｌ）ポンプ、外部ベーンポンプ、ブースターポンプ、多段ルートポンプ、蠕動ポンプおよび水銀（Ｔｏｅｐｌｅｒ）ポンプが挙げられるがこれに限定されない。

手術ハンドピース５０は、手術チップ、針５２および針を囲む灌流のための環状スリーブ５４を含む従来の超音波乳化吸引ハンドピースでもよい。手術ハンドピース５０が、所望でない生体物質を除去するために手術部位の上または内部に配置される。ある眼科手術システムにおいて、例えば、超音波乳化吸引ハンドピース５０は、眼に切開部を通して挿入され、エネルギー供給源に連結された手術チップが、超音波およびレーザなどのエネルギーを手術部位に加えて、混濁部などの所望でない生体物質を破砕する。手術液２４は、環状スリーブ５４を介して手術部位に注入され、針５２は同時に眼から所望でない物質を含有する液体を吸引する。

手術システム１０は通常、灌流および吸引システムのために２つの別個の導管６０および６２を必要とする。灌流導管６０は、手術ハンドピース５０を灌流液供給源２０に連結し、手術部位にＢＳＳのような手術液２４を供給する。灌流システムは、灌流速をコントロールし、それにより手術部位の適切な圧力の維持を助けるために、ハンドピース５０と灌流液供給源２０との間に配置可能な１つ以上の弁を含んでもよい。

吸引導管６２は、例えば、手術ハンドピース５０を収集カセット３０に連結し、次に真空ポンプ４０に連結するが、吸引構成部品の配置および接続を変更できることは当業者にとって明らかである。真空ポンプ４０は、吸引導管６２を介して収集カセット３０に動作可能なように連結され、手術部位からの所望でない生体物質が一次的な保存および後の処分のために収集カセット３０に吸引される。

モニタリング装置７０は、手術システム内で、圧力、液体流量および気体流量などの物理的または化学的パラメータを測定し、システムを適切にコントロールするために必要なシグナルまたは情報を生じる。モニタリング装置７０は、当該技術において既知の任意のモニタリング装置でもよいが、本発明のために、眼科手術システムで使用されているものを使用することが好ましいであろう。より好ましくは、モニタリング装置７０は、測定のために観察部位に磁場を加える手段を含む、マグフローメータ（magflow meter）としても知られる電磁流量計である。モニタリング装置７０は、吸引導管６２の所定の点に取り付けられ、モニタリング装置の検出部材が吸引液体に露出される。ある実施の形態において、モニタリング装置７０は、モニタリング装置から情報を収集し、電気／機械シグナルを手術システムの所定の部位に送る、コントロール装置７２に必要に応じて連結される。手術システムは、電子手段によりコンピュータ化されてもよく、コンピュータ化されたコントロール装置は、収集されたパターンを分析し、計算に従ってプログラムされたシグナルを生じる。

モニタリング装置７０にシグナル中断を生じさせる物質を濾過するためのトラップ８０が、手術ハンドピース５０とモニタリング装置７０との間に配置され、所望でない物質をモニタリング装置７０と接触する前に除去する。トラップ８０は、必要に応じて、手術部位に由来する任意の特定の物質を捕獲するように調整されてもよい。しかしながら、設計に関係なく、ノイズ誘発物質に対する選択性は、本発明の目的を達成するよう維持されなければならない。ノイズ誘発物質は、使用されるモニタリング装置７０の種類および行われる手術の性質に依存して変化するかもしれない。ある実施の形態において、モニタリング装置７０は、眼科手術システムのためのマグフローメータであり、ノイズ誘発物質は粘弾性物質である。粘弾性物質は、例えば、眼内レンズ、器具のような手術物質、または例えばガラス体のような患者の眼から生じるかもしれない。したがって、ある実施の形態において、ノイズ誘発物質を捕捉する手段は、そのような粘弾性物質を捕獲するよう設計される。

図２は、シグナル中断を生じさせる物質を濾過するためのトラップ８０の実施の形態であり、トラップは、吸引導管６２を介してハンドピース５０に連結された入口８２、カセット３０に連結された出口８４、および複数の捕捉部材８８を有する。トラップ８０は、捕捉部材８８がノイズ誘発物質を捕獲するように内部に配列される、捕捉のための内部空間を有するハウジング８６で囲まれている。ハンドピース５０からの手術液は、入口８２に導入され、捕捉部材８８による濾過の後に出口８４を通して排出される。ハウジング８８の内部空間は、十分な捕捉／流れ空間を提供するように、入口および出口よりも大きい幅のチャンバを形成する。捕捉部材８８は、変動により捕捉能力に全損が生じない限り、多くの異なるパターンに配列してもよい。好ましい実施の形態において、捕捉部材８８は、吸引の流れ方向に沿って２つ以上の列に配置され、物質の層状捕獲を可能にし、各列は２つ以上の捕捉部材を有し、液体通過のために部材間に複数のギャップを形成する。トラップ８８の数は、ある程度まで捕捉能力に比例してもよく、したがって、予想される捕捉容量に基づいて数が決定できる。交換せずに少なくとも１つの全工程を持続できる一単位のトラップを調製することが好ましい。捕捉部材およびギャップのサイズは、捕獲される物質および流速に基づいて当業者が決定できる。実施の形態において、トラップ８０は残った捕捉能力を示す指標を必要に応じて含み、操作者またはアシスタントがトラップの交換時機を決定できる。

本発明は、ノイズ誘発物質、すなわち捕捉部材８８の物質への粘性、結合性または表面親和性によりキャリヤ液体から区別されるシグナル中断物質、を捕捉または捕獲するのに特に有用である。トラップ８０は、キャリヤ液体をギャップに通過させるのに必要な圧力よりずっと大きい圧力を、シグナル中断物質を捕捉部材８８の間のギャップを通過させるのに必要とする。キャリヤ液体は通常、平衡塩類溶液であり、シグナル中断物質は、粘弾性物質または他の物質およびモニタリング装置７０を妨害し得る組織を含む。

液体がトラップ８０の上流に過度に増加しないように、トラップは、流れの圧力によりシグナル中断物質をギャップに通過させることが重要である。例えば、トラップ８０のある列にシグナル中断物質が完全に充填された場合、トラップは圧力により次の列への経路をクリアにしなければならない。図２に示される物質は、部材８８上に捕捉されるだけではなく、主として部材８８の間にも捕捉されるであろうことが分かる。

本発明は、粒子が物理的に大きすぎてギャップを通り抜けられないために捕捉されるという点で、従来の粒子トラップと区別できる。本発明のトラップは、捕捉された物質を、前の列が充填されると次の列に下流に移動させる。これにより、本発明のトラップは、トラップの比較的小さい断面積に対して大きい捕捉容量を提供することができる。大きい断面積（例えば濾過紙）または大容量（例えば多孔性フォームフィルタまたはパック入りベッドフィルタ）を必要とする従来の粒子トラップと異なり、本発明は、部材８８と平行な方向に深い必要がない。本発明のトラップの能力は、断面積を増加させずに、より長くする（部材８８の列を追加する）ことにより増加できる。

従来技術の粒子トラップを超える本発明の別の利点は、本発明は、詰まらず、粒子トラップがするような液体の流れを妨げないことである。トラップ８０が充填されると、シグナル中断物質を含む液体はトラップ８０を通って流れ続ける。

ある実施の形態において、粘弾性のようなシグナル中断物質９０の粘性および結合性により、捕捉部材８８において自動的な捕捉が生じる。圧力の相違および針５２の狭い開口により、粘弾性物質は、針を通る経路によりひも状構造になる傾向がある。粘弾性物質９０のひもが２つの捕捉部材８８の間のギャップに入ると、動けなくなり、濾過された手術液を自由に任意のブロックされない経路に通過させる。濾過された液体の吸引の流れは、その後平行ギャップに通過し続ける。これらが全てノイズ誘発物質で満ちた場合、吸引の流れにより物質は１つまたは２つの弱いギャップの外に押し出される。この押し出された物質は、その後次の列の捕捉部材中に捕捉される。このような状態を続けて、ギャップの列はノイズ誘発物質により順番に大部分が充填され、各列は手術液が自由に通過するための少なくとも１つのギャップを有する。

図３は、シグナル中断を生じさせる物質を捕捉する手段の好ましい実施の形態である。チャンバは、吸引の流れ方向に沿って複数列に並べられた複数の捕捉部材８８を収容する。捕捉部材８８は、交互パターンまたはジグザグパターンに並べられ、２つの捕捉部材間のギャップから出てくる物質は次の列の捕捉部材に向かう。このパターンにより、物質が捕捉部材に接触する機会が増加し、捕捉効果が増強され得る。

実施の形態は、本発明の原理およびその実際の用途を最も良く説明し、当業者が様々の実施の形態でおよび様々の変更と共に本発明を最も良く利用できるように記載される。

様々の変更がここに記載される構造および方法で行われ本発明の範囲から逸脱せずに説明されるので、上記の記載に含まれまたは添付の図面に示される全ての事項が、制限的ではなく説明のためであると解釈されることが意図される。したがって、本発明の広がりと範囲は、任意の上記の例示的な実施の形態により制限されるべきではなく、以下の請求項およびその均等物に従ってのみ定められるべきである。

Claims (7)

1. 手術システムであって、
   灌流液の供給源；
   収集カセット；
   灌流液を注入し生体物質を吸引するために手術領域に適用されるハンドピース；
   前記ハンドピースを前記灌流液の供給源および前記収集カセットのそれぞれに連結する第１および第２の導管；
   モニタリング装置；および
   前記導管を介して前記ハンドピースに連結された入口および前記カセットに連結された出口を有するハウジングと、前記モニタリング装置にシグナル中断を生じさせる物質を捕獲するための前記ハウジング内に配置された複数の捕捉部材と、を含むトラップ、
   を含み、
   前記シグナル中断物質を前記捕捉部材間のギャップに通過させるのに必要な圧力が、前記シグナル中断物質を運ぶキャリヤ液体を前記ギャップに通過させるのに必要な圧力よりもずっと大きく、
   前記捕捉部材が、吸引の流れの方向に沿って２つ以上の列で配列され、該列のそれぞれが少なくとも２つの捕捉部材を有し、前記トラップが、前の列が充填されると次の列へ捕獲された材料を下流に移動させることにより前記トラップが詰まらない、
   ことを特徴とする手術システム。
2. 前記捕捉部材が、交互パターンで並べられ、２つの捕捉部材の間のギャップから出てくる物質が次の列の捕捉部材に向かうことを特徴とする請求項１記載の手術システム。
3. 前記手術システムが眼科手術のためであり、前記ハンドピースが、患者の眼に適用される超音波乳化吸引ハンドピースであることを特徴とする請求項１記載の手術システム。
4. 前記捕捉される物質が粘弾性であることを特徴とする請求項１記載の手術システム。
5. キャリヤ液体内に含まれるシグナル中断物質を捕獲するためのトラップであって、
   手術ハンドピースに連絡するための入口および収集カセットに連絡するための出口を有するハウジング；および
   モニタリング装置にシグナル中断を生じさせるシグナル中断物質を捕獲するための、前記ハウジング内に配置される複数の捕捉部材、
   を含み、
   前記シグナル中断物質を前記捕捉部材間のギャップに通過させるのに必要な圧力が、前記キャリヤ液体を前記ギャップに通過させるのに必要な圧力よりもずっと大きく、
   前記捕捉部材が、吸引の流れの方向に沿って２つ以上の列で配列され、該列のそれぞれが少なくとも２つの捕捉部材を有し、前記トラップが、前の列が充填されると次の列へ捕獲された材料を下流に移動させることにより前記トラップが詰まらない、
   ことを特徴とするトラップ。
6. 前記捕捉部材が、交互パターンで並べられ、２つの捕捉部材の間のギャップから出てくる物質が次の列の捕捉部材に向かうことを特徴とする請求項５記載のトラップ。
7. 前記捕捉される物質が粘弾性であることを特徴とする請求項５記載のトラップ。

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