JP5806208B2 - 複数のセグメントを有する蠕動ポンプおよびカセット - Google Patents

Description

優先権主張
本願は米国仮特許出願第６１／１７５，９７５号の優先権の利益を主張し、米国仮特許出願第６１／１７５，９７５号は、発明の名称が“複数のセグメントを有する蠕動ポンプおよびカセット”であり、２００９年５月６日に出願され、その発明者はゲイリー・ピー・ソレンセンであり、且つその全体を参照することによって、あたかも本明細書において十分にかつ完全に示されたかのように本明細書の一部を構成する。

本発明は概略的にポンプに関する。より詳細には、限定されるものではないが、本発明は蠕動ポンプに関する。

蠕動ポンプは、（たとえば眼科手術用途などの）手術用途の間における流体の供与などの多くの異なる用途において使用され得る。蠕動ポンプは、所定長さの管材を圧縮して管材内の流体を移動させることにより、または、弾性シートと剛性基材との間に成形された流動用チャネルを挟持して弾性シートと剛性基材との間の流体を移動させることにより、動作せしめられ得る。管材または弾性シートを圧縮するために、管材または弾性シートに当接して装着される回転ローラ・ヘッドが使用され得る。蠕動ポンプは、予測可能な流動特性を提供し得るが、流れおよび圧力の不要な脈動（pulsation）を与えることもある。

種々の実施例において、蠕動ポンプのローラと係合すべく構成された手術用カセットは、シートと、シートに結合された基材との間に、２個以上のポンプ・セグメントを含み得る。幾つかの実施例において、複数のローラを備えたローラ・ヘッドは、２個以上のポンプ・セグメントと係合し、ポンプ・セグメントを通る流体の流れを提供すべく構成され得る。幾つかの実施例において、各ポンプ・セグメントの取入ポートは共通の源から流体を引き寄せることができ、各ポンプ・セグメントの出口ポートは共通の排出口へと流体を押圧し得る。各ポンプ・セグメントは、円形に配置されることでローラ・ヘッド上の各ローラの円形の配置形態に対応し得る（他の形状も企図される）。カセット上の２個以上のポンプ・セグメントは、カセットが、ローラと係合する一個のみのポンプ・セグメントを有する場合よりも（たとえば、２個のセグメントについて、１個のセグメントの約２倍の）付加的な流量を生成し得る。

更に、幾つかの実施例において、２個以上のポンプ・セグメントと、ローラ・ヘッド上の各ローラとは、各ポンプ・セグメントがローラ・ヘッドによって係合されるときに、相互に対して少なくとも部分的に位相が異なるパルスを備えた流れプロフィル（flow profile）を提供すべく構成され得る（たとえば、各ポンプ・セグメントからの夫々のパルスのピークは整列されない）。たとえば、各ポンプ・セグメントは、第１ポンプ・セグメントから提供される流れプロフィルにおけるパルスのピークが、第２ポンプ・セグメントによって提供される流れプロフィルにおけるパルスのピークに対して約１８０°位相が異なるように配置された第１ポンプ・セグメントおよび第２ポンプ・セグメントを含み得る（たとえば、第１ポンプ・セグメントのパルスのピークは第２ポンプ・セグメントのパルスの谷部と整列され得る）。幾つかの実施例において、（各々の別個の圧送チャネルの流れの２倍であり得る）組み合わされた合成流れ（resultant flow）は、第１ポンプ・セグメントおよび第２ポンプ・セグメントの個々の流れプロフィルにおけるパルスの脈動振幅（pulsation amplitude）よりも小さい脈動振幅を備えた流れプロフィルを有し得る。

一実施例に係る、２つのポンプ・セグメントを備えた弾性シートの前面図である。 一実施例に係る、２つのポンプ・セグメントを備えた弾性シートの背面図である。 一実施例に係る、２つのポンプ・セグメントについての基材の前面図である。 一実施例に係る、２つのポンプ・セグメントについての基材の背面図である。 一実施例に係る、ローラ・ヘッドの平面図である。 一実施例に係る、ローラ・ヘッドの底面図である。 一実施例に係る、展開されたカセット・アセンブリの斜視図である。 一実施例に係る、展開されたカセット・アセンブリの斜視図である。 一実施例に係る、ローラ・ヘッドおよびモータの側面図である。 一実施例に係る、シートと係合するローラ・ヘッドの輪郭を示す図である。 別実施例に係る、展開されたカセット・アセンブリの等角図である。 別実施例に係る、展開されたカセット・アセンブリの等角図である。 付加的なローラを備えたローラ・ヘッドと係合する付加的なカセット構造を備えたカセットの代替実施例を示す図である。 付加的なローラを備えたローラ・ヘッドと係合する付加的なカセット構造を備えたカセットの代替実施例を示す図である。 付加的なローラを備えたローラ・ヘッドと係合する付加的なカセット構造を備えたカセットの代替実施例を示す図である。 一実施例に係る、個々のポンプの流れプロフィルと、組み合わされた合成流れプロフィルとのグラフである。 複数のポンプ・セグメントを備えたカセットを使用するためのコンソールの一実施例を示す図である。 複数のポンプ・セグメントを使用してポンプ流を増大させ且つ脈動振幅を減少させるための方法の一実施例を示す図である。 楕円形状を備えるシートの一実施例を示す図である。

参照による援用：
１９９９年１１月１０日に出願された、発明の名称が“蠕動ポンプおよびカセット”のゲイリー・ピー・ソレンセンおよびタマー・アッカスによる米国特許第６２９３９２６号明細書は、あたかも本明細書において十分にかつ完全に示されたかのように、その全体が参照によって本明細書の一部を構成する。
２００１年５月１日に出願された、発明の名称が“蠕動ポンプおよびカセット”と称されたゲイリー・ピー・ソレンセンおよびタマー・アッカスによる米国特許第６５７２３４９号明細書は、あたかも本明細書において十分にかつ完全に示されたかのように、その全体が参照によって本明細書中の一部を構成する。

本発明の更に完全な理解のために、添付図面と併せて、以下の説明が参照される。
上述の概略的な説明および以下の詳細な説明は例示的で説明的なものであり、権利請求された本発明の更なる説明を提供することが意図されていることが理解されるべきである。
図１ａおよび図１ｂは、基材１０５（たとえば、本明細書においては概略的に基材１０５と称される基材１０５ａ〜ｃのいずれか）に結合することで、カセット１００（たとえば、本明細書においては概略的にカセット１００と称されるカセット１００ａ〜ｂのいずれか）において、２個以上のポンプ・セグメント（たとえば、本明細書においては概略的にポンプ・セグメント１０３と称されるポンプ・セグメント１０３ａ〜ｂのいずれか）を画成する（弾性シートのような）シート１０７を示している。カセット１００は、複数のポンプ・セグメント１０３を使用することで、手術用コンソール（たとえば、図７に見られるような眼科手術用コンソール７０１など）に対して流体１５５（たとえば、図５ｃを参照）の吸引および／または注入を提供し得る。図１ｃ〜ｄは、基材１０５ａの実施例を示している（基材１０５の他の実施例も企図される）。種々の実施例において、カセット１００のシート１０７と基材１０５との間には、２個以上のポンプ・セグメント１０３が形成され得る。シート１０７は、シリコーン・ゴムまたは他の熱可塑性エラストマーのような、可撓性を有する型成形可能な材料で作成され得る。他の材料も企図される。基材１０５は、シート１０７に対して剛性である、剛性の熱可塑性材料のような材料で作成されることができ、且つ機械加工もしくは射出成形のような任意の適切な方法により作成され得る。幾つかの実施例においてシート１０７は、（たとえば、接着剤、熱融着、機械的圧着、リベットなどにより）基材１０５に接合されもしくは機械的に取付けられ得る。幾つかの実施例において、シート１０７の外周および／または内側部上の突出部１５１ａ〜ｎは、基材１０５上の対応凹所１５３ａ〜ｎと係合することで、シート１０７を基材１０５に対して接続し、且つ、各ローラ（たとえば、図２ｂにおけるローラ２０１ａ〜ｎ）（本明細書においては概略的にローラ２０１と称されるローラ２０１ａ〜ｎ）により作用されたときにシート１０７の回転の阻止を助力し得る。本明細書中で用いられるように、符号表示“ａ〜ｎ”は、その要素に対して呈示された実施例における種々の要素を指すべく使用される。たとえば、“ローラ２０１ａ〜ｎ”は、たとえば図２ｂ（図２ｂは５個のローラを示す）および図５ａ（図５ａは７個のローラを示す）に示された各ローラを指すのに使用される（図２ｂにおける２個のローラは２０１ａおよび２０１ｎと符号表示され且つ図５ａにおける２個のローラは２０１ａおよび２０１ｎと符号表示されるが、これら図の各々におけるローラの幾つかは特定の符号表示を有さないこともある）。幾つかの実施例において、（夫々のポンプ・セグメント１０３の輪郭を描き得る）突出部１１７ａ、ｂは、対応する凹所１１９ａ、ｂ（図３ａを参照）内に嵌合し得る。突出部１１７ａ、ｂ（および／または１５１ａ〜ｎ）は、夫々の凹所１１９ａ、ｂ（および／または１５３ａ〜ｎ）に対して繋止されることでシート１０７を基材１０５に対して保持し得る。幾つかの実施例において、突出部１１７ａ、ｂ（および／または１５１ａ〜ｎ）は、機械的／摩擦的な嵌合、接着剤、熱融着などによって、夫々の凹所１１９ａ、ｂ（および／または１５３ａ〜ｎ）に対して繋止され得る。幾つかの実施例において、突出部１１７ａ、ｂは、夫々の凹所１１９ａ、ｂに繋止されることで、（ＢＳＳ（平衡塩溶液）のような）ポンプ流体１５５がポンプ・セグメント１０３から流出することを阻止するシールを形成し得る。

種々の実施例において、流体１５５は、一連のローラ２０１がカセット１００上の２個以上のポンプ・セグメント１０３と係合すると、カセット１００を通して圧送され得る。図２ａ〜ｂは、複数のローラ２０１を備えたローラ・ヘッド２０３を示している。図３ａ〜ｂは、各ローラ２０１、シート１０７および基材１０５を示す、展開されたカセット・アセンブリの実施例の等角図である。図３ｃは、ローラ・ヘッド２０３および対応する蠕動ポンプ用モータ２０５の実施例を示している。幾つかの実施例において、ローラ・ヘッド２０３上の各ローラ２０１は、蠕動ポンプ用モータ２０５（たとえばステッパーサーボモータまたは直流（ＤＣ）サーボモータ、または、（交流（ＡＣ）モータのような）他のモータ）の回転軸線２０７から径方向に取付けられることができ、且つ、下側に位置する基材１０５に対して各ポンプ・セグメント１０３を押圧すべく構成され得る。各ローラ２０１は、ポンプ用モータ２０５が、シャフト２２３の軸線２０７（軸線２０７が各ローラ２０１の平面に対して直角であるところを示す図３ｄおける中実円２０７も参照）に対して概略的に直交しもしくは直角である平面内でローラ・ヘッド２０３を回転させることができ、且つ、各ローラ２０１の長手軸線がシャフト２２３の軸線に対して概略的に径方向とされ得るように、ローラ・ヘッド２０３およびシャフト２２３を介してポンプ用モータ２０５に対して取付けられ得る。図３ｄは、（夫々が破線で示された）シート１０７上の２個のポンプ・セグメント１０３ａ、ｂと係合するローラ２０１の実施例を示している。カセット１００上の２個以上のポンプ・セグメント１０３は、カセット１００が、ローラ・ヘッド２０３と係合する一個のみのポンプ・セグメントを有する場合よりも（たとえば、２個のセグメントについて、１個のセグメントの約２倍の）付加的な流量を生成し得る。

幾つかの実施例において、各ポンプ・セグメント１０３は、形状が概略的に平面的で（その平面内で）弧状であり、且つ、シャフト２２３の回りにおける各ローラ２０１の半径に近い半径を有し得る。各ポンプ・セグメント１０３は基材１０５における複数のポート（たとえば、本明細書においては概略的にポート１１２と称されるポート１１２ａ〜ｄ）を流体接続し得る。各ポート１１２は、各ポンプ・セグメント１０３を通して圧送される流体１５５についての夫々の取入口および吐出口を提供し得る。たとえば、図４ａ〜ｂおよび図５ａ〜ｃの実施例において見られるように、種々のポート１１２は、ポンプ・セグメント１０３に対し且つ相互に対して流体結合されることで、共通の源（たとえば取入口５０９）から流体１５５を引き寄せ、且つ、たとえば吐出口５１１へ、組み合わされた合成流れを提供し得る。図４ａ〜ｂはシート１０７に対して反時計方向に回転している各ローラ２０１についての流体流を示し、且つ、図５ａ〜ｃはシート１０７に対して時計方向に回転している各ローラ２０１についての流体流を示している。図４ａ〜ｂおよび図５ａ〜ｃは、ポート５０９と５１１との間における流れについての異なる流路の実施例も示している（この結果、ポート１１２ａ〜ｄは、これら夫々の実施例において基材１０５の反対側上に位置する）。図４ａ〜ｂに見られるように、付加的な基材部分４０１が、基材１０５内に形成された一つ以上の流路を包囲すべく（たとえば接着剤、熱融着などを使用して）基材１０５の上にシールされ得る。

幾つかの実施例においては、単一のシート１０７が２個以上のポンプ・セグメント１０３を含み得る。別個の複数のポンプ・セグメントを備えた複数のシートも企図されるが、単一のシート１０７において２個以上のポンプ・セグメント１０３を形成すると、構成要素の個数が減少されることができ、且つ、ポンプ・セグメント１０３の組立てが更に少ない製造操作で許容され得る（これにより、複数の別個のポンプ・セグメントによる実施方式と比較してコストが削減され得る）。幾つかの実施例においては、各ポンプ・セグメント１０３の内の一つ以上のポンプ・セグメントについて別個の複数枚のシートが使用されることができ、各シートは、各ローラ２０１の配置形態に対応して（たとえば、各ローラ２０１が円内に配置されるなら、円内に）配置され得る。ローラおよびポンプ・セグメント１０３の円形の配置形態に対する実施例が示されるが、他の形状／配置形態も企図される。たとえば、図９は、楕円形状の複数のポンプ・セグメントを備えた実施例を示している。種々の実施例において、蠕動ポンプ・ローラ・ヘッド上の各ローラは、種々のポンプ・セグメントのパターンと係合すべく配置されることで、種々のポンプ・セグメントを通した流れを強め得る。

幾つかの実施例においては、カセット１００は、手術用コンソール７０１（たとえば図７を参照）のカセット受容部分７０３内へと受容されることができ、且つ、ローラ・ヘッド２０３が回転すると各ローラ２０１が各ポンプ・セグメント１０３の一部分を（シート１０７を基材１０５に当接させて押圧することにより）圧縮するように、各ローラ２０１の直近に保持され得る。各ローラ２０１の夫々の長手軸線は、各ローラ２０１が各ポンプ・セグメント１０３の平面に対して概略的に平行に各ポンプ・セグメント１０３と接触し得る様に配置され得る。各ローラ２０１は、それらの軸線方向の長さに沿ってテーパ付けされることで、ローラ・ヘッド２０３が回転するときに各ローラ２０１の内側区画および外側区画により踏破される経路長の差に対処し得る。各ローラ２０１が回転すると、流体１５５の塊状物（たとえば塊状物１６７）は、隣接するローラ同士の間において移動され得る。各ローラ２０１が取入ポート（たとえば取入ポート１１２ａ、ｃ）の上を転動して取入ポートから離れるとき、対応する流体塊状物は（取入口から流体１５５を押し進めるローラにより生成された真空によって）取入ポートを通りポンプ・セグメント１０３内へと引き寄せられ得る。各ローラ２０１が出口ポートに接近し且つ出口ポート上を転動すると、対応する流体塊状物は、その出口ポートを通して進行し得る（たとえば、図５ａにおける出口ポート１１２ｂおよび１１２ｄを参照）。

種々の実施例において、シート１０７における２個の（またはそれより多い）有効なポンプ・セグメント１０３は、（たとえば各ローラ２０１およびローラ・ヘッド２０３を含む）単一のハブ・ローラ・アセンブリ（hub roller assembly）により作用され得る。各ローラ２０１が各ポンプ・セグメント１０３と係合すると、各ローラは先ず、下側に位置する遷移チャネル（たとえば、本明細書においては概略的に遷移チャネル１５７と称される遷移チャネル１５７ａ〜ｄ）を備える遷移領域（たとえば、本明細書においては概略的に遷移領域１１５と称される遷移領域１１５ａ〜ｄ）上を転動し得る。幾つかの実施例において、シート１０７は遷移領域１１５を含まなくても良く、且つ、基材１０５は遷移チャネル１５７を含まなくてもよい。各ローラ２０１が、遷移領域１１５から離れるように（且つ、対応して遷移チャネル１５７から離れるように）転動すると、各ローラ２０１は、シール箇所にて基材１０５に対してシート１０７を完全に押圧することによって（たとえば、ポンプ・セグメント１０３ａ上に破線で表された箇所１６１において、且つ、ポンプ・セグメント１０３ｂ上の箇所１６９において）ポンプ・セグメント１０３内に内部シールを形成し得る（遷移領域および遷移チャネルが無ければ、ローラ２０１はシート１０７に対するローラの係合の開始時にシールを形成し得る）。内部シールは、（たとえば、図５ａにおけるローラ２０１ｃなどの）ローラが“有効な”領域１６３を通り転動する（か、または、たとえば、図５ａにおけるローラ２０１ｍが、下側のポンプ・セグメント１０３ｂ上の有効領域１６５を通り転動する）ときに移動し得る。ローラが移動すると、ローラの運動の前方における流体１５５がポンプ・セグメント１０３を通して押圧されることができ、このことによって、ローラの運動の背後における流体１５５が取入口（たとえば取入口１１２ａ）から引き寄せられ得る。ローラ・ヘッド２０３上の次のローラ（たとえば、図５ａにおけるローラ２０１ｄ）は、その時点において内部シールを形成しているローラの背後の遷移領域１１５／遷移チャネル１５７に接近すると、このシールされていないローラの下側に位置するシート１０７と基材１０５との間の断面空間を減少させ始め得る。遷移領域１１５と、下側に位置する遷移チャネル１５７との幾何学形状によって、遷移領域１１５上でシールされていないローラは、ローラの下方（たとえば、遷移チャネル１５７内）に流体１５５を有することで、シールを妨げ得る。断面空間が減少されると（たとえば、シールされていないローラが有効領域のシール箇所もしくは始点に接近すると）、シールされているローラにより引き寄せられる流体１５５は徐々に制約され得る。シールされた有効なローラの結果としての取入口からの流体流は、遷移ローラがシール箇所１６１（または１６９）において新たなシールを形成して（シールされた先行ローラを実効的に分離することができる）新たな有効なローラとなるまで、遷移ローラによって徐々に減少され得る。その後、シーケンスは、ローラ・ヘッド２０３上の次のローラが遷移領域１１５／遷移チャネル１５７の始点と係合すると繰り返され得る。

遷移領域１１５と係合し、その後、（シールを形成するまで流体流を徐々に減少させる次のローラを用いて）移動する内部シールを形成する、ローラ２０１のシーケンスは、取入口（たとえば取入口１１２ａ）から引き寄せられ且つ／又は排出口（たとえば排出口１１２ｂ）に押圧される流体１５５の流体流プロフィル／圧力プロフィルの循環的変動（または循環的“パルス”）をもたらし得る。カセット１００は、同一の取入口から流体１５５を引き寄せ且つ／又は同一の吐出口に流体１５５を押圧することができる２個以上のポンプ・セグメント１０３を含み得る（たとえば、取入口１１２ａおよび取入口１１２ｃは、ポート５０９を介して同一の吸引ラインに流体結合され得ることから、同一の源から流体１５５を引き寄せ得る）。各ローラ２０１の位置決めは、取入口１１２ａからの流体流プロフィルにおいて生成されたパルスのピークが取入口１１２ｃからの流体流プロフィルにおける対応するパルスの谷部によって相殺されることによって源から取入口１１２ａおよび１１２ｃへの流体流プロフィル／圧力プロフィルをより一定にし得るように、相殺パルス（offsetting pulse）を生成すべく使用され得る。（たとえば図６において見られるような）流れプロフィルは、経時的な流体１５５の流量もしくは流体１５５の圧力（または、時間に依存し得るローラ・ヘッド２０３の角度位置）を表し得る。同様に、（両方ともカセット上の共通の排出ポート５１１に至り得る）排出口１１２ｂおよび１１２ｄへの各ポンプ・セグメント１０３の流体流はそれらの夫々の流れプロフィルにおいて相殺パルスを有することができ、このことによって共通の排出口に対する合成流体流／合成圧力がより一定とされ得る。

各ポンプ・セグメント１０３は、一つのセグメント（たとえばセグメント１０３ａ）上の各ローラ２０１の動作によって生成された流れプロフィルにおける脈動が、他のセグメント（たとえばセグメント１０３ｂ）によって生成された流れプロフィルにおける脈動と位相が異なるように、各ローラ２０１に対して角度方向に離間され得る。たとえば、ポンプ・セグメント１０３ａからのパルスのピークがポンプ・セグメント１０３ｂからのパルスのピークに対して１８０°位相が異なる（換言すると、ポンプ・セグメント１０３ａからのパルスのピークが、ポンプ・セグメント１０３ｂからのパルスの谷部と位相が同じであり得る）ように、ポンプ・セグメント１０３ａを通して提供された流れプロフィルにおけるパルスは、ポンプ・セグメント１０３ｂによって提供された流れプロフィルにおけるパルスと約１８０°位相が異なり得る。幾つかの実施例において、流れプロフィルにおける各パルスは、１８０°よりも大きくまたは小さい量だけ位相が異なってもよい。たとえば、２個よりも多いポンプ・セグメントが使用されるなら、各パルスは、全体的な合成を減少すべく計算された量だけ位相が異なるように配置され得る（たとえば、４個のポンプ・セグメントは、約９０°だけ互いに位相が異なる）。他のポンプ・セグメント構成も企図される。これに加え、各パルスの位相は、各ポンプ・セグメント１０３の構成および配置に基づいて調節され得る（たとえば、一つのポンプ・セグメントは、他のポンプ・セグメントよりも長い場合がある）。キャンセル（cancellation）は、振幅の脈動がより低いポンプ・システムをもたらし得る。付加的なポンプ・セグメントは、既定のハブ・ローラの回転速度において、より大きな正味の流量をもたらし得る。

図６は、一実施例に係る、個々の流体流プロフィル、および、組み合わされた合成流れプロフィルのグラフを示している。図６に見られるように、ポンプ１（たとえばポンプ・セグメント１０３ａ）によって引き起こされた脈動６０１ａは、ポンプ２（たとえばポンプ・セグメント１０３ｂ）によって引き起こされた脈動６０１ｂと位相が異なることができる。流れプロフィルにおける１個のパルス（たとえば、パルス６０９）は、夫々のピーク（たとえばピーク６０５）と夫々の谷部（たとえば谷部６０７）との間における流れプロフィルの一区画を含み得る。合成６０３は、脈動が少ない流れプロフィルであり得る。

幾つかの実施例において、チャネル遷移領域１１５および／または遷移チャネル１５７の幾何学形状は、流れプロフィルにおける脈動を更に減少させることができる。チャネル遷移領域１１５は、ポンプ・セグメント１０３の断面積全体に至るまでテーパ付けされた内側断面積を有し得る。これら領域は、各ローラ２０１がポンプ・セグメント１０３上にまたはポンプ・セグメント１０３から離れるように遷移するときに、変位される体積の急激な変化を減少し得る。幾つかの実施例において、各ポンプ・セグメント１０３の角度方向の配置は、脈動を更に減少すべく構成され得る（たとえば、異なる角度配置が試験されることで、既定のローラ構成について、どの配置が最小の合成脈動をもたらすかが決定され得る）。幾つかの実施例において、シート１０７は、脈動を減少させるポンプ・セグメント１０３を構成すべく他の形状に型成形されることができる（たとえば、図９を参照）。幾つかの実施例において、各ローラ２０１の配置は、合成パルス振幅を減少させるべく、各ローラ２０１の数およびサイズ、各ポンプ・セグメント１０３の構成などに従って計算され得る。たとえば、図５ａに示された実施例は、２個のポンプ・セグメント１０３ａ、ｂがほぼ対称なので、相互から等しく角度方向に離間され得る７個のローラ２０１を含んでいる。幾つかの実施例において、各ローラ２０１の配置は、（たとえば試験の間において検出され得る）合成パルス振幅を更に減少させるべく、必要に応じて調節され得る。たとえば、ローラ２０１ａおよびローラ２０１ｎが、ローラ２０１ｃおよびローラ２０１ｄよりも角度方向に僅かに大きく離間される場合、または、ポンプ・セグメント１０３ａがポンプ・セグメント１０３ｂよりも僅かに長い場合、合成流れは、これらローラがポンプ・セグメント１０３と係合し且つ係合解除するとき、各ローラ２０１および各ポンプ・セグメント１０３が完全に対称である場合よりも大きなパルス振幅を含み得る。各ポンプ・セグメントおよび／または各ローラにおける他の不整も、合成におけるパルスをもたらし得る。各ローラ２０１の配置は、合成におけるパルスを相殺すべく調節され得る（たとえば、ローラ２０１ａおよびローラ２０１ｎは、合成におけるパルス振幅が減少されるまで、相互に更に接近され得る）。

図７は、複数のポンプ・セグメント１０３を備えたカセット１００を使用するためのコンソール７０１の実施例を示している。幾つかの実施例においては、（他の手術形式も企図されるが）超音波水晶体乳化吸引術による白内障手術において使用されるべきコンソール７０１のカセット受容部分７０３内に受容されたカセット１００上に、２個以上のポンプ・セグメント１０３が導入され得る。カセット１００がカセット受容部分７０３内に受容されるときに各ローラ２０１をカセット１００の各ポンプ・セグメント１０３と係合させるために、カセット受容部分７０３の内側にはローラ・ヘッド２０３／蠕動ポンプ用モータ２０５が取付けられ得る。

図８は、複数のポンプ・セグメント１０３を使用してポンプ流を増大し且つ圧力脈動を減少させるための方法の一実施例を示している。フローチャートにおいて提供された要素は一例にすぎない。提供された種々の要素が省略され、付加的な要素が加えられ、且つ／又は、種々の要素は、以下に提供された順序とは異なる順序で実施され得る。

８０１においては、カセット１００がコンソール７０１のカセット受容部分７０３内に受容され得る。幾つかの実施例において、カセット１００は、シート１０７および基材１０５が少なくとも２個のポンプ・セグメント１０３を形成するように、シート１０７と、シート１０７に結合された基材１０５とを含み得る。

８０３において、少なくとも２個のポンプ・セグメント１０３が、複数のローラ２０１を備えたローラ・ヘッド２０３によって係合され得る。２個以上のポンプ・セグメント１０３は、カセットが、ローラ・ヘッドと係合する一個のみのポンプ・セグメントを有する場合よりも付加的な流れ（たとえば、２個のセグメントについて、１個のセグメントの約２倍の流れ）を生成し得る。

８０５において、（図５ａ〜ｃに見られるような）ローラ２０１ｃが、下側に位置する遷移チャネル１５７を備える遷移領域１１５ａ上を最初に転動することによって、ポンプ・セグメント１０３ａと係合し得る。ローラ２０１ｃが遷移領域１１５ａから離れるように（且つ、対応して遷移チャネル１５７から離れるように）転動すると、ローラ２０１ｃは箇所１６１においてポンプ・セグメント１０３ａ内に内部シールを形成し得る。内部シールは、“有効”領域１６３を通り、ローラ２０１ｃと共に移動し得る。この時点において、ローラの運動の前方における流体１５５は圧送チャネル１０３ａを通して押圧されることができ、一方、ローラの運動の背後の流体１５５は、取入口（たとえば、取入口１１２ａ）から引き寄せられ得る。

８０７において、ローラ・ヘッド２０３上の次のローラ２０１ｄが、その時点において内部シールを形成しているローラ２０１ｃの背後における遷移領域１１５ａおよび／または遷移チャネル１５７に接近し得る。ローラ２０１ｄは、ローラ２０１ｄの下側に位置するシート１０７と基材１０５との間における断面空間を減少させ始め得る。断面空間が減少されると、ローラ２０１ｃにより引き寄せられる流体１５５は徐々に制約され得る。シールされた有効なローラの結果として、取入口からの流体流は、遷移ローラ（たとえばローラ２０１ｄ）がシール箇所１６１において新たなシールを形成して（先行してシールを形成していた前側のローラ２０１ｃを実効的に分離し得る）新たな有効なローラとなるまで、遷移ローラによって徐々に減少され得る。その後、シーケンスは、シーケンスにおける次のローラ２０１ｅが遷移領域１１５／遷移チャネル１５７の始点と係合すると繰り返され得る。

８０９において、ローラ２０１ｃが箇所１６１においてシールを形成しているときに、ローラ２０１ｎがポンプ・セグメント１０３ｂ上の遷移領域１１５ｄと係合し始め得る。

８１１において、ローラ２０１ｎおよび次のローラ２０１ａが、ローラ２０１ｃおよび２０１ｄが８０５および８０７において辿ったものと同様のシーケンスを、（たとえば、シール箇所１６９を有する）ポンプ・セグメント１０３ｂ上で辿り得る。ローラ２０１ｎ／２０１ａは、ポンプ・セグメント１０３ｂ上において、ポンプ・セグメント１０３ａ上のローラ２０１ｃ／２０１ｄとは１８０°位相が異なるシーケンスとされ得る。幾つかの実施例において、取入口１１２ａおよび１１２ｃは同一の源から流体１５５を引き寄せ得る（たとえば、取入口１１２ａおよび取入口１１２ｃは、ポート５０９を通して同一の吸引ラインに流体結合され得る）。

８１３において、ポンプ・セグメント１０３ａに対して作用している各ローラ２０１によってもたらされる流れプロフィルにおける谷部は、ポンプ・セグメント１０３ｂに対して作用している各ローラ２０１によってもたらされる流れプロフィルにおけるピークによって相殺されることで、（流体接続され得る）ポート１１２ａおよび１１２ｃから、（ポンプ・セグメント１０３ａ、ｂのいずれかからの個々の流れプロフィルよりも）脈動振幅が減少された正味の合成流れプロフィルが生成され得る。各ポンプ・セグメント１０３に関するローラ・ヘッド２０３上の各ローラ２０１の位置決めは、取入口１１２ａからの流体流において生成されたパルスのピークが取入口１１２ｃからの流体流における、対応するパルスの谷部によって相殺されて源から取入口１１２ａおよび１１２ｃへのより一定な流体流／圧力をもたらすように、相殺パルスを生成すべく使用され得る（同様に、排出口１１２ｂおよび１１２ｄへの流体流は、排出口へのより一定な合成流体流／合成圧力をもたらす相殺パルスを有し得る）。幾つかの実施例において、各ポンプ・セグメント１０３および／または各ローラ２０１に対して調節が為されることで、合成流れの脈動振幅が更に減少され得る。たとえば、種々のポンプ・セグメント１０３の相互に対する角度方向の位置決めが調節され得る。別の例として、各ポンプ・セグメント１０３の形状は、脈動を更に減少すべく調節され得る。幾つかの実施例において、ローラ・ヘッド２０３上の各ローラ２０１の配置が調節され得る（たとえば、ローラ・ヘッド２０３上の各ローラ２０１の配置は、合成流れにおけるパルス振幅を更に減少すべく調節され得る）。

図５ａにおいて見られるように、カセット１００ｂは、潅流流体および吸引流体の制御を提供する付加的な要素を含み得る。ポート５０９の上流においてカセット１００ｂは圧力センサ５１３を含むことができ、圧力センサ５１３は米国特許第５９１０１１０号明細書（バステーブル）及び米国特許第５４７０３１２号明細書（ツァンガ等）において開示されたような種々の非侵襲的な圧力センサの内のいずれかであってもよく、両方の特許の全内容は参照によって本明細書の一部を構成する。カセット１００ｂは、ポンプ・セグメント１０３からの任意の真空の通気を可能とするための通気ピンチ弁部位５１５も含み得る。潅流流体は、ポート５１７を通りカセット１００ｂに進入してポート５１９を通りカセット１００ｂから出ることができ、且つ、プランジャにより起動され得るバルブもしくはピンチ弁部位５２１により制御され得る。通気部５１５は同様の方法で操作され得る。加えて、ポート５１７と潅流ピンチ弁部位５２１との間において、カセット１００ｂは潅流圧力インタフェース５５０を含み得る。圧力インタフェース５５０は、基材１０５内に収容された流体チャンバ上で（圧力インタフェース５５０まで延在し得る）シート１０７内に収容された、型成形された薄膜から作られ得る。斯かるインタフェースは、表面接触圧力変換器または較正された荷重計を用いて非侵襲的な態様における潅流圧力の検出を可能とし得る。幾つかの実施例において、一つ以上の圧力センサ（たとえば圧力センサ５１３および／またはインタフェース５５０）が中央の場所において配置され得る。

呈示された実施例に対して、当業者により種々の修正が為され得る。たとえば各実施例の幾つかは、超音波水晶体乳化吸引術による白内障手術に関して上述されたが、蠕動ポンプを使用する他の手術に対しても使用され得る。本明細書を考慮し且つ本明細書において開示された本発明を実施することで、本発明の他の実施例が当業者にとって明らかであるだろう。本明細書および各例は例にすぎないと考えられ、本発明の真の範囲および思想は以下の各請求項およびそれと均等なものにより表されることが意図されている。

Claims (12)

1. 蠕動ポンプの複数のローラと係合すべく構成された手術用カセットであって、
   シートと、
   該シートに結合された基材であって、該シートおよび基材が、前記蠕動ポンプの複数のローラと係合すべく構成された少なくとも２個のポンプ・セグメントを形成する、基材と
   を備えて成り、
   前記少なくとも２個のポンプ・セグメントが、前記複数のローラを備えて成る蠕動ポンプの単一のローラ・ヘッドと係合すべく構成され、
   前記少なくとも２個のポンプ・セグメントがそれぞれの角度方向の端部に遷移領域を含み、該遷移領域がテーパ付けされた内側断面積を有し、
   前記少なくとも２個のポンプ・セグメントの内の少なくとも一個のポンプ・セグメントが第１ポンプ・セグメントを備えて成り、前記少なくとも一個の他のポンプ・セグメントが第２ポンプ・セグメントを備えて成り、該第１ポンプ・セグメントおよび第２ポンプ・セグメントを通して提供される夫々のパルスのピークが約１８０°位相が異なる、手術用カセット。
2. 前記第１ポンプ・セグメントおよび第２ポンプ・セグメントによって提供される前記パルスが、前記第１ポンプ・セグメントによって提供される前記パルスの脈動振幅よりも小さく且つ前記第２ポンプ・セグメントによって提供される前記パルスの脈動振幅よりも小さい脈動振幅を有する合成パルスを形成するように組み合わされるべく構成される、請求項１に記載の手術用カセット。
3. 前記少なくとも２個のポンプ・セグメントが、前記単一のローラ・ヘッドと係合するとき、該単一のローラ・ヘッドに対して角度方向に位置決めされるべく構成される、請求項１に記載の手術用カセット。
4. 前記シートが弾性シートである、請求項１に記載の手術用カセット。
5. シートと、
   該シートに結合された基材であって、該シートおよび基材が少なくとも２個のポンプ・セグメントを形成する、基材と
   を備えて成る手術用カセットと、
   前記カセットを受容すべく構成された手術用カセット受容部分と、
   前記カセットが前記カセット受容部分内に受容されるときに前記少なくとも２個のポンプ・セグメントと係合すべく構成された複数のローラを備えて成るローラ・ヘッドと
   を備えて成る手術用コンソールと
   を備えて成るシステムであって、
   前記少なくとも２個のポンプ・セグメントの内の少なくとも一個のポンプ・セグメントが第１ポンプ・セグメントを備えて成り、前記少なくとも一個の他のポンプ・セグメントが第２ポンプ・セグメントを備えて成り、該第１ポンプ・セグメントおよび第２ポンプ・セグメントを通して提供される夫々のパルスのピークが約１８０°位相が異なり、
   前記少なくとも２個のポンプ・セグメントがそれぞれの角度方向の端部に遷移領域を含み、該遷移領域がテーパ付けされた内側断面積を有する、システム。
6. 前記第１ポンプ・セグメントによって提供されるパルスの脈動振幅よりも小さく且つ前記第２ポンプ・セグメントによって提供されるパルスの脈動振幅よりも小さい脈動振幅を有する合成流れを形成するように、前記第１ポンプ・セグメントおよび第２ポンプ・セグメントによって提供される前記各パルスを組み合わせるべく構成される、請求項５に記載のシステム。
7. 前記少なくとも２個のポンプ・セグメントが、前記ローラ・ヘッドと係合するとき、該ローラ・ヘッドに対して角度方向に位置決めされるべく構成される、請求項５に記載のシステム。
8. 前記シートが弾性シートである、請求項５に記載のシステム。
9. コンソールのカセット受容部分内にカセットを受容するステップであって、該カセットが、シートと、該シートおよび当該基材が少なくとも２個のポンプ・セグメントを形成するように該シートに結合された基材とを備えて成る、ステップと、
   前記少なくとも２個のポンプ・セグメントを、複数のローラを備えて成るローラ・ヘッドと係合させるステップであって、前記少なくとも２個のポンプ・セグメントがそれぞれの角度方向の端部に遷移領域を含み、該遷移領域がテーパ付けされた内側断面積を有する、ステップと
   を含む、方法において、
   前記少なくとも２個のポンプ・セグメントの内の少なくとも一個のポンプ・セグメントが第１ポンプ・セグメントを備えて成り、前記少なくとも一個の他のポンプ・セグメントが第２ポンプ・セグメントを備えて成り、該第１ポンプ・セグメントおよび第２ポンプ・セグメントを通して提供される夫々のパルスのピークが約１８０°位相が異なる、方法。
10. 前記第１ポンプ・セグメントによって提供される前記パルスの脈動振幅よりも小さく且つ前記第２ポンプ・セグメントによって提供される前記パルスの脈動振幅よりも小さい脈動振幅を有する合成流れを形成するように、前記第１ポンプ・セグメントおよび第２ポンプ・セグメントによって提供される前記各パルスを組み合わせるステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記少なくとも２個のポンプ・セグメントが、前記ローラ・ヘッドと係合するとき、該ローラ・ヘッドに対して角度方向に位置決めされるべく構成される、請求項９に記載の方法。
12. 前記シートが弾性シートである、請求項９に記載の方法。

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