JP5587986B2 - 加圧型灌流スクイーズバンド - Google Patents

Description

本発明は、水晶体乳化術に関し、さらに具体的には、輸液圧力をより良好に調節する機器に関する。

ヒトの眼は、角膜と呼ばれる透明な外側部分に光を透過させ、そして水晶体を通して網膜に像を集束することによって、視力を提供するように機能する。集束される像の質は、眼のサイズ及び形状、並びに角膜及び水晶体の透明度を含む数多くの要因に依存する。年齢又は疾患が水晶体の透明度を低くするようになると、網膜に伝達することができる光が減少するため、視力が低下する。眼の水晶体のこのような欠陥は白内障として医学的に知られている。このような状態に対して一般に認められている治療は、水晶体を外科的に除去し、そして水晶体の機能を人工的な眼内レンズ（ＩＯＬ）によって代替させることである。

米国内では、白内障水晶体の大部分は、水晶体乳化術と呼ばれる外科的技術によって除去される。水晶体乳化処置に適した典型的な手術用ハンドピースは、超音波駆動型の水晶体乳化ハンドピースと、灌流スリーブによって取り囲まれた付属の中空のカッティングニードル（cutting needle；角針）と、電子制御コンソールとから成る。ハンドピース集成体は、電気的なケーブル及び可撓管によって制御コンソールに取り付けられている。電気的なケーブルを通して、コンソールは、ハンドピースによって付属のカッティングニードルに伝送される出力レベルを変化させる。可撓管は手術部位に灌流流体を供給し、そして眼からハンドピース集成体を通して吸引流体を引き出す。

典型的なハンドピースにおける作業部分は、一連の圧電性結晶に直接的に取り付けられた、中央に配置された中空共鳴バー又はホーンである。結晶は、水晶体乳化処置中にホーン及び付属のカッティングニードルの両方を駆動するのに必要となる所要の超音波振動を供給し、そしてコンソールによって制御される。結晶／ホーン集成体は、可撓性の取り付け手段によってハンドピースの中空体又はシェル内部に懸吊されている。ハンドピース本体は、本体の遠位端部に設けられた減径部分又はノーズコーンで終わっている。典型的には、ノーズコーン（nosecone）は、中空灌流スリーブを受容するために雄ねじ山を備えている。灌流スリーブはカッティングニードルの長さのほとんどを取り囲んでいる。同様に、ホーンの孔は、カッティング先端の雄ねじ山を受容するために、その遠位端部に雌ねじ山を備えている。灌流スリーブはまた雌ねじ山付き孔を有していて、この雌ねじ山付き孔はノーズコーンの雄ねじ山に螺合する。カッティングニードルは、灌流スリーブの開放端部を超えて所定の量だけしか突出しないように調節される。

水晶体乳化処置中に、眼の外側組織内を小切開することにより、カッティングニードルの先端及び灌流スリーブの端部を眼の前嚢内に挿入する。医師は、カッティングニードルの先端を眼の水晶体と接触させるので、振動する先端は水晶体を砕く。結果として生じた破片は、処置中に眼に灌流液を提供しながら、眼からカッティングニードルの内孔を通して廃棄物容器内に吸引する。

処置全体を通して、灌流流体が眼内にポンプ供給され、灌流流体は灌流スリーブとカッティングニードルとの間を通り、そして灌流スリーブの先端から、且つ／又は灌流スリーブの端部近くに切削された１つ又は２つ以上のポート又は開口から流出して眼内に入る。この灌流流体は、乳化された水晶体の除去中に眼が崩壊するのを防止するので、極めて重要である。灌流流体はまた、超音波カッティングニードルの振動によって発生する熱から眼組織を保護する。さらに、灌流流体は、眼から吸引するために、乳化された水晶体の破片を懸濁する。

外科的処置全体を通して発生する流量の変動から、水晶体乳化処置中の共通の現象が生じる。流量が変動する結果、灌流流体供給部から眼までの灌流流体経路における圧力損失量が変動し、ひいては、前房内の圧力（眼圧又はＩＯＰとも呼ばれる）の変化を引き起こす。流量が大きいほど、圧力損失が大きくなり、またＩＯＰが低くなる。ＩＯＰが低くなるのに伴って，眼内部の作業スペースは小さくなる。

吸引ニードル（針）の目詰まり又は閉塞から、水晶体乳化処置中の別の共通の厄介な問題が生じる。灌流流体及び乳化された組織が、中空のカッティングニードルを通して眼の内部から吸引されるので、ニードル孔の直径よりも大きい組織片はニードル先端内に詰まるようになることがある。先端が詰まっている間、先端内部には真空圧が形成される。詰まりが除去されたときに眼の前房内の圧力が結果として降下することは、閉塞後サージ （post-occlusion surge）として知られている。このような閉塞後サージによって、いくつかの事例では、比較的大量の流体及び組織が、あまりにも速く眼から吸引されることになるので、眼が崩壊し、且つ／又は水晶体嚢が裂断されるおそれがある。

このようなサージを低減するために、例えば吸引ラインを通気すること、又は他の形式で吸引ライン内の負圧の形成を制限することによるような，種々様々な技術が試みられている。しかしながら、閉塞後サージを低減し、また変動する流動条件全体を通して安定なＩＯＰを維持する、改善された水晶体乳化機器が引き続き必要である。

本発明の原理と一致する１実施形態の場合、本発明は、第１及び第２の端部を有する可撓性バンドと、湾曲ベースと、流体を含有するバッグとを含む加圧型輸液機器である。バッグは可撓性バンドと湾曲ベースとの間に配置されている。可撓性バンドの第２の端部は軸にカップリングされている。軸にはモータもカップリングされている。モータは軸を回転させるために作動させられ、そしてバンドに張力を生成し、これによりバッグ内の流体圧力を変化させる。

本発明の原理と一致する別の実施形態の場合、本発明は、眼科手術機械のための加圧型輸液システムである。加圧型輸液システムは、第１及び第２の端部を有する可撓性バンドと、湾曲ベースと、可撓性バンドと湾曲ベースとの間に配置された、灌流流体を含有するバッグと、バッグにカップリングされた灌漑ラインと、灌流ライン内の圧力を読み取るための圧力センサと、バンドの第２の端部がカップリングされている軸にカップリングされたモータと、モータを制御するために、灌流圧力センサから入力を受信するコントローラとを含む。モータが軸を回転させるために作動させられると、バック内の圧力を変化させるようにバンドに張力が生成される。

言うまでもなく、前記の全般的な記述及び下記の詳細な記述は、例示的且つ説明的なものにすぎず、請求項に記載した本発明のさらなる説明を提供しようとするものである。下記説明、並びに本発明の実践は、本発明の付加的な利点及び目的を明らかにし、示唆する。

本明細書中に組み入れられ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明のいくつかの実施形態を示しており，記述内容とともに本発明の原理を説明するのに役立つ。

本発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンドを含む水晶体乳化システムの流体経路内の構成部分を示すダイアグラムである。 本発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンド装置を示す端面図である。 本発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンド装置を示す側面図である。 本発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンド装置を示すブロック・ダイアグラムである。 本発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンド装置のための制御システムを示すブロック・ダイアグラムである。 発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンド装置を示す斜視図である。 発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンド装置を示す側面図である。

本発明の模範的な実施形態をここで詳細に参照する。これらの実施形態の例が添付の図面に示されている。可能な場合には、同じ又は同様の部分を示すために、図面全体を通して同じ符号を使用する。

図１は、本発明の原理による加圧型灌流スクイーズ（圧搾）バンド（pressurized irr-igation squeeze band）を含む水晶体乳化システムの流体経路内の構成部分を示すダイアグラムである。図１は、白内障手術中に眼１４５を通る流体経路を示している。構成部分は、モータ１０５、バンド１１０、バッグ１１５、湾曲ベース１２０、フレーム１２５、灌流圧力センサ１３０、灌流弁１３５，灌流ライン１４０、ハンドピース１５０、吸引ライン１５５、吸引圧力センサ１６０、通気弁１６５、ポンプ１７０、リザーバ１７５、及びドレン・バッグ１８０を含む。灌流ライン１４０は、白内障手術中に灌流流体を眼１４５に提供する。吸引ライン１５５は、白内障手術中に流体と乳化された水晶体粒子とを眼から取り除く。

本発明の１実施形態の場合、バッグ１１５は、白内障手術中に使用するための灌流流体を含有している。バッグ１１５は、バンド１１０と湾曲ベース１２０との間に配置されている。湾曲ベース１２０はフレーム１２５に取り付けられている。モータ１０５が、バンド１１０の一方の端部に取り付けられた軸（図示せず）を有している。バンド１１０の他方の端部は、湾曲ベース１２０又はフレーム１２５に固定されている。こうして、バッグ１１５は、バンド１１０と湾曲ベース１２０との間で圧搾されうる。モータ１０５がカップリングされている軸（図示せず）が回転するようにモータ１０５が作動させられると、バンド１１０は軸（図示せず）に巻き付けられ、これによりバッグ１１０を湾曲ベース１２０に押し付ける。このことは、バッグ１１０から灌漑流体を絞り出すように作用する。このことは、後続の図面により明らかに示されている。

灌流流体がバッグ１１０から絞り出されると、流体は灌流ライン１４０を通って移動して眼１４５内に入る。灌流圧力センサ１３０が、灌流ライン１４０内の灌流流体の圧力を測定する。灌流のオン／オフ制御のために任意の灌流弁１３５も設けられている。灌流センサ１３０は、数多くの商業的に入手可能な流体圧力センサのうちのいずれかによって実現される。灌流圧力センサ１３０は、モータ１０５を操作するコントローラ（図示せず）に圧力情報を提供する。モータ１０５（及び付属のバンド１１０）の操作によって、バッグ１１５を出る灌流流体の圧力が制御される。

モータ１０５は、ＤＣモータ、ステッピング・モーター、又は正確に制御することができる他のタイプのモータであってよい。本発明の他の実施形態の場合、モータ１０５は、バンド１１０に力を加えることができる任意のタイプのメカニズムであってよい。

水晶体乳化処置中には、眼１４５内にハンドピース１５０が置かれる。ハンドピース１５０は中空のニードル（図示せず）を有している。ニードルは、疾患のある水晶体を砕くために、眼内で超音波により振動させられる。ニードルの周りに配置されたスリーブが、灌流ライン１４０からの灌流流体を提供する。灌流流体は、ニードルの外側とスリーブの内側との間の空間を通過する。流体及び水晶体粒子が中空のニードルを通して吸引される。こうして、中空ニードルの内部通路は、吸引ライン１５５に流体カップリングされている。ポンプ１７０は、眼１４５から吸引された流体を引き出す。吸引圧力センサ１６０は吸引ライン内の圧力を測定する。ポンプ１７０によって形成された真空を排出するために、任意の通気弁を使用することができる。吸引された流体は、リザーバ１７５を通過してドレン・バッグ１８０に入る。

水晶体乳化処置中には、ニードルの先端は、水晶体粒子で塞がれるようになることがある。このことは、閉塞と呼ばれる状態を作る。閉塞中には、眼から吸引される流体は一般に少なくなる。閉塞の結果として、吸引ライン１５５内の真空圧力が形成される。従って、閉塞中には、吸引圧力センサ１６０は、吸引ライン１５５内で形成された、高められた真空を読み取る。閉塞状態が中断すると（すなわち、閉塞を引き起こす水晶体粒子が超音波ニードルによって砕かれると）、サージが発生する。吸引ライン１５５内に形成された真空は、眼からの流体を突然要求するようになり、その結果、ＩＯＰが急速に低下し、そして眼内部の作業スペースが浅くなる。このことは、眼の種々の構造を損なう危険な状態を招くおそれがある。

本発明のスクイーズバンド機器は、灌流ライン１４０内の灌流圧力を高くすることにより、このサージ作用に応答することができる。閉塞が中断し、サージが発生すると、灌流圧力センサ１３０によって検知された灌流圧力の低下に応答してバンド１１０が緊締される。こうして、眼１４５内の圧力、及び結果としての作業スペースを、比較的一定の値に維持することができる。

同様に、閉塞が発生すると、眼から吸引される流体が減少するのに伴って、灌流圧力が高くなることもある。灌流圧力センサ１３０によって検出される灌流流体圧力の増大を利用して、眼１４５内の圧力を調節するように、すなわち眼１４５内の圧力を許容され得る範囲内に維持するように、モータ１０５（及び付属のバンド１１０）を制御することができる。

図２は、本発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンド装置を示す端面図である。図２において、バッグ１１５はバンド１１０と湾曲ベース１２０との間に保持されている。軸２１０はモータ１０５（図示せず）に取り付けられている。モータ１０５は、バンド１１０を緊締（又は場合によっては弛緩）するように、軸２１０を回転させる。モータ１０５がＤＣモータ又はステッピング・モーターである場合、バッグ１１５に既知量の力を加えるように、軸２１０を正確に回転させることができる。バンド１１０によってバッグ１１５上に加えられる力は、バッグ１１５が接続されている灌流ライン内の灌流流体の圧力に対して比例する。バンド１１０の張力は、バッグ１１５を、湾曲ベース１２０の凸面状の湾曲形状に強制的に一致させる。バッグ１１５内の圧力とバンド１１０の張力との間には、フープ応力の式：
σ_h＝Ｐｒ／ｔ
｛ここで、
σ_h＝フープ応力（この場合、バンド１１０に作用する張力から生じるバンド応力）
Ｐ＝内圧（この場合、バッグ１１５内の圧力）
ｔ＝フープの厚さ（この場合、バンド１１０の厚さ）
ｒ＝円の内側半径（この場合、湾曲ベース１２０の半径）｝
によって近似される線形の関係がある。

バンド１１０は、可撓性であるがしかし非伸縮性の材料、例えば薄い可撓性の金属又はプラスチック・シート、不織布材料、又はその他の好適な材料から形成することができる。１実施形態の場合、バンド１１０は、０．２５４ｍｍ(０．０１０インチ）厚のＵＨＭＷポリエチレン・シートから形成されている。

図３は、本発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンド装置を示す側面図である。図３において、バッグ１１５はバンド１１０と湾曲ベース１２０との間に保持されている。湾曲ベース１２０はフレーム１２５に取り付けられている。軸２１０はモータ１０５にカップリングされている。モータ１０５が軸２１０を回転させるのに伴って、バンド１１０は緊定される（又は、軸２１０が回転させられる方向に応じて弛緩される）。モータ１０５の作業を制御することにより、眼１４５内の圧力を、許容され得る範囲内に維持することができる。

図４は、本発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンド装置を示すブロック・ダイアグラムである。図４において、コントローラ４１０は灌流圧力センサ１３０から入力を受信し、モータ１０５の作業を制御する。こうして、コントローラ４１０は、灌流圧力を調節するためにモータ１０５を制御する。コントローラ４１０は典型的には、論理関数を実施することができるパワー、入力、及び出力ピンを有する集積回路である。種々の実施形態において、コントローラ４１０は、ターゲットとするデバイスのコントローラである。このような事例では、コントローラ４１０は、特定のデバイス又は構成部分、例えばモータをターゲットとした特定の制御機能を発揮する。例えば、モータ・コントローラは、モータを制御するための基本的な機能性を有している。他の実施形態の場合、コントローラ４１０はマイクロプロセッサである。このような事例では、コントローラ４１０は、機器の２つ以上の構成部分を制御するために機能できるようにプログラミングすることができる。他の事例では、コントローラ４１０は、プログラミング可能なマイクロプロセッサではなく、異なる機能を発揮する異なる構成部分を制御するように形成された特殊な目的のコントローラである。図４では１つの構成部分として示されてはいるが、コントローラ４１０は、数多くの種々異なる構成部分又は集積回路によって実施されてもよい。

図５は、本発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンド装置のための制御システムを示すブロック・ダイアグラムである。図５において、入力３５０は所期圧力を表す。この例では、コントローラ４１０は、モータ１０５の作業を制御するＰＩＤコントローラである。灌流圧力センサ１３０は入力をコントローラ４１０に提供する。コントローラ４１０は、モータ１０５を制御することによって所期圧力（入力３５０）を追跡する。例えば、灌流圧力があまりにも低い（所期圧力よりも低い）場合には、コントローラ４１０は、バンド１１０を緊締するようにモータ１０５に指示し、これによりバッグ１１５内（及びバッグ１１５がカップリングされている灌流ライン内）の圧力を高くする。灌流圧力があまりにも高い（所期圧力よりも高い）場合には、コントローラ４１０は、バンド１１０を弛緩するようにモータ１０５に指示し、これによりバッグ１１５内（及びバッグ１１５がカップリングされている灌流ライン内）の圧力を低くする。

図６は、発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンド装置を示す斜視図である。図６において、バッグ１１５はバンド１１０と湾曲ベース１２０との間に保持されている。湾曲ベース１２０はフレーム１２５に取り付けられている。軸２１０はモータ１０５にカップリングされている。

図７は、発明の原理による加圧型灌流スクイーズバンド装置を示す側面図である。図７において、モータ１０５及び湾曲ベース１２０は上記の通りである。モータ１０５にはクラッチ７１０がカップリングされている。軸２１０にはばね７２０がカップリングされている。クラッチ７１０はモータ１０５と軸２１０とを係合又は係合解離する。こうして、クラッチ７１０は、必要な場合に軸２１０がモータ１０５から係合解離されるのを可能にする安全性特徴を提供する。ばね７２０は、モータ１０５が軸２１０から係合解離すると、軸２１０に一定のトルクを提供する。このように、クラッチ７１０が軸２１０からモータ１０５を係合解離すると、ばね７２０は、灌流ライン内（及び眼内）の一定の最小圧力を維持するように、軸２１０に一定のトルクを提供する。

本発明の灌流スクイーズバンド機器は、白内障手術中の灌流圧力（及び眼内の圧力）を正確に制御するのを可能にする。スクイーズ・バッグのタイプの機器における従来の試みは、バッグがそれらの間に配置されている２つの対向する板を使用することを含んだ。これらの板は、バッグ内の圧力を高めるために、互いに接近する方向に動かされる。しかし、このバッグは、板間に配置されている間、動かされやすいことが判った。このような運動により、圧力の制御は本発明のスクイーズバンド機器におけるよりも緩慢になる。本発明において、バンド１１０はバッグ１１５を、湾曲ベース１２０にしっかりと当てつけた状態で保持する。このことは圧力のより迅速且つより正確な制御を可能にする。

加えて、バッグと剛性板との表面接触面積は、異なるバッグ充填レベルで著しく変動することになる。結果として、異なるバッグ充填レベルでは、同じ圧力を生成するために著しく異なる力が必要となり、ひいては、一貫した機器制御がより難しくなる。本発明は、バッグ体積が減少している間中、接触表面積の変動を最小限に抑える上で顕著な利点を提供する。バンドはバッグ表面に一方の側で一致し、その面積をほぼ一定に保つ。バッグに対するベースの接触面積は若干変動するが、このような変動は平らな板の場合ほどには顕著でない。

上記から明らかなように、本発明は水晶体乳化術のための加圧輸液システムを提供する。本発明は、流体圧力をより正確に制御する灌流スクイーズバンド機器を提供する。本発明は例によって本明細書中に示され、また当業者によって種々の変更を施すことができる。

本明細書を考察し、本明細書中に開示された本発明を実施することから、本発明の他の実施形態が当業者に明らかになる。明細書及び例はただの一例として考えられることが意図されており、本発明の真の範囲及び思想は、続く請求項によって示されている。

Claims (12)

1. 加圧型輸液機器であって、
   第１及び第２の端部を有する可撓性バンドと、
   湾曲ベースと、
   前記可撓性バンドと湾曲ベースとの間に配置された、流体を含有するバッグと、
   前記バンドの第２の端部がカップリングされている軸にカップリングされたモータとを含み、
   前記モータが軸を回転させるために作動させられると、前記バック内の圧力を変化させるように前記バンドに張力が生成され、
   当該加圧型輸液機器は、前記バッグにカップリングされた灌流ラインと、前記灌流ライン内の圧力を読み取るための灌流圧力センサと、前記モータを制御するために前記灌流圧力センサから入力を受信するコントローラとをさらに含み、
   前記モータは、白内障手術中の眼内の流体圧力を所定の流体圧力範囲内で維持するように制御される、加圧型輸液機器。
2. 前記バッグ内の圧力を読み取るための圧力センサをさらに含む、請求項１に記載の機器。
3. 前記可撓性バンドは、薄い非伸縮性材料から形成されている、請求項１に記載の機器。
4. 前記軸から前記モータを係合解離するために前記モータにカップリングされたクラッチをさらに含む、請求項１に記載の機器。
5. 前記軸にトルクを提供する、前記軸にカップリングされたばねをさらに含む、請求項１に記載の機器。
6. 前記湾曲ベースにカップリングされたフレームをさらに含む、請求項１に記載の機器。
7. 前記可撓性バンドの第１の端部は、前記湾曲ベースに対して定置であるように固定されている、請求項１に記載の機器。
8. 眼科手術機械のための加圧型輸液システムであって、
   第１及び第２の端部を有する可撓性バンドと、
   湾曲ベースと、
   前記可撓性バンドと湾曲ベースとの間に配置された、灌流流体を含有するバッグと、
   前記バッグにカップリングされた灌流ラインと、
   前記灌流ライン内の圧力を読み取るための灌流圧力センサと、
   前記バンドの第２の端部がカップリングされている軸にカップリングされたモータと、
   前記モータを制御するために、前記灌流圧力センサから入力を受信するコントローラとを含み、
   前記モータが軸を回転させるために作動させられると、前記バック内の圧力を変化させるように前記バンドに張力が生成され、
   前記モータは、白内障手術中の眼内の流体圧力を所定の流体圧力範囲内で維持するように制御される、加圧型輸液システム。
9. 前記可撓性バンドは、薄い非伸縮性材料から形成されている、請求項８に記載の加圧型輸液システム。
10. 前記軸から前記モータを係合解離するために前記モータにカップリングされたクラッチをさらに含む、請求項８に記載の加圧型輸液システム。
11. 前記軸にトルクを提供する、前記軸にカップリングされたばねをさらに含む、請求項８に記載の加圧型輸液システム。
12. 前記可撓性バンドの第１の端部は、前記湾曲ベースに対して定置であるように固定されている、請求項８に記載の加圧型輸液システム。

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