JP6574170B2

JP6574170B2 - サイクル式アパーチャ流量調整器システム

Info

Publication number: JP6574170B2
Application number: JP2016517736A
Authority: JP
Inventors: サカリアスハイメ
Original assignee: ノバルティスアーゲー
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2019-09-11
Anticipated expiration: 2034-06-16
Also published as: EP3007660A1; ES2627261T3; JP2016523130A; CN105407843A; CA2911581A1; EP3007660B1; CN105407843B

Description

関連出願の相互参照
本出願は、本発明者により出願された以下の仮特許出願の利益を請求する。
１）２０１３年６月４日出願のＵＳＰＴＯ仮特許出願第６１８３０７９２号
２）２０１３年１０月３１日出願のＵＳＰＴＯ仮特許出願第６１８９７８２７号

発明の分野
本発明は、手術に関し、特に眼科手術において有利に使用され得る改善された流量調整器システムに関する。

様々な現代の外科的処置では、固体もしくは半固体組織、または他の残屑を含有し得る流体の吸引が必要である。多くの場合において、眼の水晶体嚢内、または肩もしくは膝等の関節内の腔等の体腔から流体を吸引する必要が生じ得る。典型的には、そのような外科的処置の間、体腔内において、周囲圧力または周囲より高い圧力を維持することが望ましい。例えば、人間の眼の水晶体は、患者の視力に影響する白内障の状態を発現する可能性がある。白内障の水晶体は、一般に水晶体乳化と呼ばれる処置において除去および置換されることがある。水晶体乳化処置は、典型的には、眼の水晶体嚢内の水晶体を破壊するために使用される、超音波駆動手術用プローブを用いて行われる。破壊された水晶体は、ハンドピースに結合され水晶体嚢内に突き出る吸引ラインを通して除去される。ハンドピースは、角膜における切開部を通して挿入される先端を有するプローブを有する。ハンドピースは、典型的には、電力を先端の機械的振動運動に変換するいくつかの超音波トランスデューサを含む。先端の遠位端は、吸引ラインと流体連通した開口部を有する。先端の遠位端はまた、かん流ラインと流体連通した開口部を有するスリーブを有してもよい。かん流ラインは、典型的には、かん流流体を手術部位に提供し得る流体の加圧源に接続される。先端の振動運動が、水晶体を小片に破壊する。水晶体断片はまた、かん流／吸引としてより良く知られているかん流ポートを最終的に組み込むことができる従来の超音波ハンドピースまたは専用吸引プローブを使用して、超音波の力を全く使用することなく吸引されてもよく、後述の流量制御および真空サージに関する同じ問題が存在する。水晶体片およびかん流流体は、先端上の吸引開口部を通して吸引ラインに引き込まれる。水晶体乳化は、処置の間に周囲圧力より高い圧力が水晶体嚢および眼の前眼房内に維持され得る場合、成功する可能性がより高い。しかしながら、吸引ラインの遠位端が固体または半固体組織による瞬間的な閉塞から解放された後に、流体サージが生じ得る。閉塞後サージとしても知られるこの流体サージは、かん流ラインを通る流速を一時的に超える、手術用プローブの遠位端の開口部を通る一時的な吸引流速をもたらす可能性があり、それにより眼房の不安定性および最終的な周囲組織の虚脱をもたらし得る。この不安定性および虚脱は、眼の処置の安全性に悪影響をもたらして、潜在的に眼の水晶体嚢の後面に望ましくない損傷を与える可能性があり、かつ／または内皮細胞が角膜から離れて、およびハンドピースの先端の遠位端に向けて不必要に引き込まれる可能性がある。一方、過度に高いかん流流速は、内皮細胞を角膜から離れて不必要に移動させる、または内皮細胞を眼から外に不必要に吸引させる可能性がある。従来の水晶体乳化処置は、典型的には、約３５０ｍｍＨｇの真空圧力を使用して行われる。より速い、およびより少ない超音波等の補助エネルギーによる水晶体断片の吸引を支援するために、真空圧力を増加させることが望ましい。超音波は眼を刺激し得るため、超音波作業の低減が望ましい。さらに、最近のフェムト秒レーザ支援白内障手術（ＦＬＡＣＳ）の導入は、多くの白内障処置において、水晶体材料のレーザにより誘導される著しい軟化を可能とし、超音波エネルギーの使用を不要とし、レーザ軟化水晶体組織材料の吸引のみに依存している。その結果、吸引の有効性を改善し、したがって眼の内側に送達される超音波の量を低減するために、または、超音波乳化され、レーザ軟化された水晶体材料もしくは元来柔らかい水晶体材料を安全および効率的に吸引する能力を改善するために、５００ｍｍＨｇを超える真空を印加することが望ましい。しかしながら、そのようなより高い真空は、手術用プローブへの閉塞後流体サージに関連した外科的リスクを悪化させる。また、例えば、いくつかの整形外科医療処置は、肩または膝内等の関節内の腔から除去されなければならない粒子または他の残屑を生成する。そのような粒子を除去するために、外科医は、吸引チューブを手術部位に結合することができる。体から残屑を引き出す吸引管は、典型的には、壁吸入部に接続された吸入管に接続されるキャニスタに接続される。手術中に手術部位が適切に膨張されることを確実とするために、比較的多量のかん流流体が典型的に体内に導入されて連続的に手術部位をかん流し、病院の真空ラインにより生成された高い流量を相殺するために、典型的に輸液ポンプが必要である。そのような量のかん流流体の体内への導入は、かん流流体の周囲組織への望ましくないまたは過剰の溢出をもたらし得る。また、吸入ラインが固体または半固体組織により閉塞される場合、閉塞後サージが生じ得る。そのような閉塞後サージは、かん流流体の流速を大幅に超える、病院の真空ラインを通る一時的な吸引流速をもたらし、それにより周囲圧力より低い圧力を周囲組織に一時的に印加させる可能性がある。一時的な周囲圧力より低い圧力条件は、体腔の部分的虚脱、吸引管の遠位端近くの組織への損傷、および／または吸引管の遠位端に向けた組織もしくは流体の望ましくない引き込みをもたらし得る。外科的吸引システムは、外科医がシステムに取り付けられた還流スイッチまたはバルブの押下により吸引流の方向を一時反転させることができるように設計され得る。外科医は、例えば、外科医が引き込まれることを望まない吸引管またはハンドピースの遠位先端に向けて組織が引き込まれる場合、これを行うことができる（例えば、外科医が遠位先端により損傷されることを望まない組織）。外科医はまた、吸引管またはハンドピースの遠位先端の閉塞を除去または押し出すために、還流を始めてもよい。現代の閉塞後サージリミッタは、吸引システム内の真空サージを制限し得るが、これは、真空ポンプにより形成された真空が、そのサージリミッタの直径および長さを考慮して安全であるレベルまで制限される場合に限られる。例えば、眼科学において使用される針および管の典型的な直径を考慮して、５００ｍｍＨｇの真空により生成される流量は２５０ｃｃ／分超であり、これは好ましくない眼の虚脱を引き起こし得る。したがって、ベンチュリポンプを使用する先行技術のシステムは、非常に小さい針孔が使用されない限り、穏やかな、例えば３００ｍｍＨｇ未満の真空レベルで動作しなければならない。そのような穏やかな真空レベルは、そのようなシステムにおいて利用可能な非閉塞流を大きく制限する。したがって、そのようなサージリミッタは、典型的には、吸引先端の閉塞に応答して圧力差を大きく増加させる蠕動ポンプと共に使用されない。現代の吸引システムにおいて閉塞に応答した圧力上昇がないことは、大きな組織粒子を吸引するその能力を制限する。また、インラインサージリミッタは、外科医が、先端の遠位端に向けてある特定の組織を引き込むために、（先端の遠位端を組織に向けて動かすのではなく）より高い流速を好む場合であっても、閉塞の非存在下で最大流速を低減し得る。また、インラインサージリミッタは、最大還流流速を好ましくない低減したものとし得る。

したがって、システム内の真空サージを制限することにより、外科的処置の間体腔内の安定した周囲圧力または周囲より高い圧力を維持する、吸引ライン流量調整器システムを提供することが望ましい。

例えば、吸引ラインを通る体腔外への流速が、体腔内への流速を大きく、または長期間超えることがないように構成される、吸引ライン流量調整器システムを提供することが望ましい。例えば、白内障手術において、吸引流量は、眼から水晶体粒子を迅速に引き込み吸引するのに十分であるべきであるが、閉塞が生じた場合は、吸引ライン内に形成された高真空が、閉塞が解消された後に過度に高い流量を一時生成する可能性があり、これが眼を虚脱させ損傷を生成し得る。

また、利用可能な最も高い真空レベルを使用した場合であっても、かん流ラインを通るかん流流体の制限または低減された流速により安全に機能する吸引ライン流量調整器システムを提供することが望ましい。

また、閉塞に対する相対的真空応答を大きく増加させ得る吸引ポンプを安全に利用し得る、吸引ライン流量調整器システムを提供することが望ましい。

また、閉塞の非存在下の高い吸引流速、および操作者により命令された場合の還流機能を可能とする、吸引ライン流量調整器システムを提供することが望ましい。

また、改善された安全性および有効性で、達成可能な最大真空レベルの利点を伴う使用を可能とし得る、吸引ライン流量調整器システムを提供することが望ましい。
また、例えば、ゆっくりでありながらも強力に組織断片を吸引し、超音波乳化等の補足的な組織破砕エネルギーを使用する必要性を低減するために、操作者が高い真空レベルを維持しながら手術部位からの流速を正確に制御することができるようにする、吸引ライン流量調整器システムを提供することが望ましい。

手術用プローブの吸引開口部を通した流体および組織断片の外科的吸引の間、体腔の閉塞後の不安定性を防止するためのサイクル式アパーチャ流量調整器システムが開示される。流量調整器システムは、調節可能な断面積を有する流体アパーチャを有する流量調整弁部分を含む。流量調整弁は、弁室および可動部材を有し、双方の部品は共に連動して、可動部材と弁室内に配置された流体通路への入口との間の重複の程度により、流体アパーチャの寸法を画定する。流量調整弁部分は、手術用プローブの吸引開口部を真空源と接続する流体経路内に挿入される。アクチュエータ部分は、流量調整弁部分と接続され、流体アパーチャの断面積を変更するように操作可能である。コントローラが、流体アパーチャの断面積の変化のサイクルをもたらすように、アクチュエータ部分にコマンド信号を提供し、各サイクルは、流体アパーチャの断面積が実質的に低減または最終的に閉鎖される少なくとも１つのセグメントを含む。アパーチャ寸法変動のサイクルは、手術用プローブを通る実質的に一定の流量を生成するのに十分高い周波数で生じるように設定される。手術用プローブにより、手術用プローブ吸引開口部の閉塞の解消により引き起こされる流体サージにより引き起こされる不安定性なしに、流体および組織断片が体腔から吸引され得る。流量は、従来の様式で真空レベルを調節することにより調整され得る。流量はまた、開口部調節サイクルの振幅を変更し、またこのようにして流量調整器システムの弁部分の内側の流体アパーチャの断面積のＲＭＳ値を変化させることにより調節され得る。

先行技術の手術用吸引システムの概略図である。本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムを組み込んだ外科吸引の概略図である。先行技術の手術用ハンドピースの外観の斜視図である。連続吸引経路が露出した図１Ｃからのハンドピースの側面図である。水晶体乳化手術コンソール内に組み込まれた、本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムの概略図である。図１Ｃからのハンドピース部分の拡大図である。本発明の流量調整器システムの１つの好ましい回転軸実施形態の概略図である。操作中に生じ得る例示的アパーチャ断面を描写した、図２Ａからの流量調整器システムの概略図である。操作中に生じ得る例示的アパーチャ断面を描写した、図２Ａからの流量調整器システムの概略図である。操作中に生じ得る例示的アパーチャ断面を描写した、図２Ａからの流量調整器システムの概略図である。図２からの流量調整器システムのモデルの断面図である。図２からの流量調整器システムのモデルの断面図である。図２からの流量調整器システムのモデルの断面図である。図２からの流量調整器システムのモデルの断面図である。図２Ｂ〜２Ｄに示される例のそれぞれと一致する、流量調整器システムの１回の回転サイクルに沿った調節可能な流体アパーチャの断面積を示すグラフである。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図２に示される回転軸実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図２に示される回転軸実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図２に示される回転軸実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図２に示される回転軸実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図２に示される回転軸実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図２に示される回転軸実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図２に示される回転軸実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図２に示される回転軸実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図２に示される回転軸実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図２に示される回転軸実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図２に示される回転軸実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。弁部分が手術用プローブの内側に配置された流量調整器システムの追加の回転実施形態を組み込んだ手術用ハンドピースにおける、部品の内部構成を示す図である。弁部分が手術用プローブの内側に配置された流量調整器システムの追加の回転実施形態を組み込んだ手術用ハンドピースにおける、部品の内部構成を示す図である。弁部分が手術用プローブの内側に配置された流量調整器システムの追加の回転実施形態を組み込んだ手術用ハンドピースにおける、部品の内部構成を示す図である。図５Ａからの弁部分の詳細な断面図である。図５Ａからの弁部分の詳細な断面図である。図５Ａからの弁部分の詳細な断面図である。図５Ａからの弁部分の詳細な断面図である。本発明の流量調整器システムの弁部分の構成要素を部分的に提供する、手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの弁部分の構成要素を部分的に提供する、手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの弁部分の構成要素を部分的に提供する、手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの弁部分の構成要素を全て提供する、手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの弁部分の構成要素を全て提供する、手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの弁部分の構成要素を全て提供する、手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの弁部分の構成要素を全て提供する、手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの弁部分の構成要素を全て提供する、手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの完全な弁部分を組み込んだ別の手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの完全な弁部分を組み込んだ別の手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの完全な弁部分を組み込んだ別の手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの完全な弁部分を組み込んだ別の手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの完全な弁部分を組み込んだ別の手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの完全な弁部分を組み込んだ別の手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの完全な弁部分を組み込んだ別の手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの完全な弁部分を組み込んだ別の手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの完全な弁部分を組み込んだ別の手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの完全な弁部分を組み込んだ別の手術用プローブの斜視図および断面図である。本発明の流量調整器システムの「管内」弁部分を組み込んだ手術用ハンドピースの拡大図である。組織破砕アクチュエータよりも手術用プローブに対しより遠い場所において本発明の弁部分を組み込んだハンドピースの、内部構成要素の側面図である。本発明の流量調整器システムの「プローブ内」弁部分を組み込んだ手術用ハンドピースの拡大図である。調節可能な流体経路が断面積の固定ＲＭＳ値で動作する本発明の実施形態を組み込んだハンドピースの側面図である。調節可能な流体経路が断面積の固定ＲＭＳ値で動作する本発明の実施形態を組み込んだハンドピースの側面図である。操作者が断面積のＲＭＳ値を手動で調節することができるようにする機構をさらに組み込んだ、図９Ａおよび９Ｂに示されるものと同様のハンドピースの側面図である。本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムの振動実施形態の概略図である。本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムの振動実施形態の概略図である。本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムの振動実施形態の概略図である。本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムの振動実施形態の概略図である。本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムの振動実施形態の概略図である。各フレーム上の最終的な流体アパーチャの断面積を示す２つの流体通路を有する弁本体に対する、１回の完全振動サイクルに沿った窓を有する可動部材の変位を示す一連の図である。各フレーム上の最終的な流体アパーチャの断面積を示す２つの流体通路を有する弁本体に対する、１回の完全振動サイクルに沿った窓を有する可動部材の変位を示す一連の図である。各フレーム上の最終的な流体アパーチャの断面積を示す２つの流体通路を有する弁本体に対する、１回の完全振動サイクルに沿った窓を有する可動部材の変位を示す一連の図である。各フレーム上の最終的な流体アパーチャの断面積を示す２つの流体通路を有する弁本体に対する、１回の完全振動サイクルに沿った窓を有する可動部材の変位を示す一連の図である。各フレーム上の最終的な流体アパーチャの断面積を示す２つの流体通路を有する弁本体に対する、１回の完全振動サイクルに沿った窓を有する可動部材の変位を示す一連の図である。各フレーム上の最終的な流体アパーチャの断面積を示す２つの流体通路を有する弁本体に対する、１回の完全振動サイクルに沿った窓を有する可動部材の変位を示す一連の図である。各フレーム上の最終的な流体アパーチャの断面積を示す２つの流体通路を有する弁本体に対する、１回の完全振動サイクルに沿った窓を有する可動部材の変位を示す一連の図である。各フレーム上の最終的な流体アパーチャの断面積を示す２つの流体通路を有する弁本体に対する、１回の完全振動サイクルに沿った窓を有する可動部材の変位を示す一連の図である。各フレーム上の最終的な流体アパーチャの断面積を示す２つの流体通路を有する弁本体に対する、１回の完全振動サイクルに沿った窓を有する可動部材の変位を示す一連の図である。各フレーム上の最終的な流体アパーチャの断面積を示す２つの流体通路を有する弁本体に対する、１回の完全振動サイクルに沿った窓を有する可動部材の変位を示す一連の図である。３つの異なる直線振動振幅に対して示された図１０Ａから１０Ｊからの例からの、１回の完全振動サイクルに沿ったアパーチャ断面積変化を示すグラフである。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図１０に示される振動実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図１０に示される振動実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図１０に示される振動実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図１０に示される振動実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図１０に示される振動実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図１０に示される振動実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図１０に示される振動実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。サイクル式アパーチャ流量調整器システムの図１０に示される振動実施形態の手術用ハンドピースにおける１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。かん流／吸引手術用ハンドピースにおける、本発明の流量調整器システムの１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。かん流／吸引手術用ハンドピースにおける、本発明の流量調整器システムの１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。かん流／吸引手術用ハンドピースにおける、本発明の流量調整器システムの１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。かん流／吸引手術用ハンドピースにおける、本発明の流量調整器システムの１つの実現形態の異なる斜視図、詳細図および断面図である。異なる周波数で動作する本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムによる、手術用プローブの吸引開口部における流量および圧力測定を示し、流量および圧力リップルが７５０ＣＰＭ超で消失し、１５００サイクル毎分を超える動作周波数で実質的に一定の流量に変形することを示すグラフである。アパーチャの開閉の単一サイクル間のスナップショットを描写するシーケンス図である。引用により補充された図である。引用により補充された図である。引用により補充された図である。引用により補充された図である。引用により補充された図である。引用により補充された図である。

図１Ａには、手術用プローブ８０の吸引開口部８２を調節可能な真空源１１４と直接接続している流体経路１０９を示す、先行技術の手術用吸引システムの概略図が示されている。図１Ｃは、筐体４０２、かん流管４０４、かん流スリーブ１０４、吸引ラインコネクタ４０６、およびハンドピース４００の遠位端に取り付けられた手術用プローブ８０を有する、先行技術の手術用ハンドピース４００を示す。ハンドピース４００の隠れた態様を示す図１Ｄにおいて、流体経路１０９が、直接的な管状の様式で手術用プローブ８０の吸引開口部から、電気機械的超音波アクチュエータ５１２および超音波運動シフタ５１４を横切る吸引ラインコネクタ４０６まで横切っていることが分かる。先行技術において、吸引ラインコネクタ４０６を真空源１４０と接続している流体経路は、単一および直接的吸引配管内に含まれる。

図１Ｂは、本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システム６０を組み込んだ手術用吸引システムの概略図である。システム６０の弁部分６４は、吸引開口部８２と調節可能な真空源１１４との間の流体経路内に挿入される。流体経路は、第１の（調整器前）流体経路１１０および第２の（調整器後）流体経路１１２に分けられ、流体経路は共に、弁６４の内側の調節可能な断面積２００を有するアパーチャを通して流体的に接続される。システム６０のアクチュエータ部分６２は、アパーチャ２００の断面積を変更するようにシャフト２８０を動作させる。コントローラ１３２は、流体アパーチャ２００の断面積の変化のサイクルをもたらすように、アクチュエータケーブル１４２を通してアクチュエータ部分６２にサイクルコマンドを提供する。コントローラ１３２は、各サイクルの少なくとも１つの部分の間、流体アパーチャ２００の断面積を大幅に低減するように、アクチュエータ部分６２に命令し、断面積の大幅な低減は、アパーチャ２００の一時的な完全閉鎖の選択肢を含む。アクチュエータ部分６２における運動センサは、運動センサケーブル１４４を通してコントローラ１３２に運動フィードバック信号を提供することができる。

図１Ｃには、水晶体除去コンソール１５０の手術用ハンドピース７０内に組み込まれた本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システム６０の概略図が示されている。図１Ｄには、図１Ｃからのハンドピース７０領域およびその構成要素の拡大概略図が示されている。かん流ライン１０２は、かん流プローブ１０４を通して手術部位に加圧流体１００の源を接続する。かん流弁９０は、眼の中への流体源１００とプローブ１０４との間の流量を調整することができる。手術用プローブ８０は、眼の前眼房等の手術部位内に挿入され得る吸引ポート８２を有する。吸引ポート８２は、中空のプローブシャフト８４およびプローブハブ８６を通して、手術用ハンドピース７０内に位置するサイクル式アパーチャ流量調整器システム６０の弁部分６４の入力部１７０と流体的に接続される。ハブ８６はまた、水晶体破砕のために組織破砕エネルギーが組織破砕器アクチュエータ６８からプローブ８０に効果的に伝達され得るように、プローブ８０をハンドピース７０の内側の組織破砕アクチュエータ６８と結合する。第１の流体経路１１０は、吸引ポート８２と、流量調整器システム６０の弁部分６４の入力部１７０を含むアパーチャ２００との間に適合する。第１の流体経路１１０の低減された体積が、高い真空レベルを使用する際の流量調整器システム６０の最適性能のための鍵である。この観察を考慮して、流量調整器システムの２つの好ましい実施形態は、第１の流体経路１１０の体積を最小限に低減するために、現実的に吸引ポート８２にできるだけ近くに位置する流量調整器システム６０の弁部分６４を有する。

第１の流体経路１１０は、好ましくは円形である断面を有するように構築される。直径は、栓塞を防止するためにシャフト８４の内側の流体チャネルの直径以上であるべきであり、この直径は、典型的には、水晶体切除プローブの場合０．３ｍｍから１．５ｍｍの間の範囲である。流量調整器システム６０の弁部分６４の出力１８０は、手術コンソール１５０内の真空源１１４に結合する長さで延在する吸引管１１１に結合される。第２の流体経路１１２は、流体アパーチャ２００と、出力ポート１８０および吸引管１１１を含む真空源１１４との間に適合する。真空源１１４には、流体廃棄物貯蔵部１１６が取り付けられている。

真空制御弁１１８は、第２の流体経路１１２内に挿入されて、出力ポート１８０で利用可能な真空を有効および無効とする。弁１１８は、プロセッサ１３０により命令される。逃がし弁１２０は、第２の流体経路の側枝を、周囲圧力または周囲より高い圧力に接続する。逃がし弁１２０は、第２の流体経路１１２の内側の真空を無効化すると共に、操作者により要求された還流操作を可能とするように、プロセッサ１３０により作動され得る。かん流ライン圧力センサ１０６は、かん流ライン１０２内に設置され得る。吸引ライン圧力センサ１４０は、吸引ライン１１１内に設置され得る。サイクル式アパーチャ流量調整器システムコントローラ１３２は、流量調整器制御ケーブル１４３を通してプロセッサ１３０からコマンドを受信し得る。かん流ライン圧力センサ信号ケーブル１０８は、センサ１０６をコントローラ１３０と接続する。かん流弁信号ケーブル９２は、コントローラ１３０を弁９０と接続する。コントローラ１３０は、組織破砕器アクチュエータ駆動部１３４を動作させる。組織破砕器駆動部１３４は、ケーブル１４６を通して組織破砕器アクチュエータ６８に駆動信号を提供する。吸引ライン圧力センサ１４０は、ケーブル１４８を通してコントローラ１３０に圧力信号を提供する。

好ましい実施形態の記載
軸方向に調節可能なロータおよび「管内」弁部分を有するハンドピース
図２から８は、本発明の好ましい実施形態の異なる態様を示す。図２Ａにおいて見られるように、本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システム６０は、アクチュエータ部分６２、および弁部分本体１６６を有する弁部分６４で構成される。流量調整器シャフト２８０は、アクチュエータ部分６２から弁部分６４に機械的エネルギーを伝達する。アクチュエータ部分６２は、回転シャフト２６２を有する回転モータ２６０、および軸方向変位シャフト２７２を有するボイスコイル直線アクチュエータ２７０で構成される。回転モータ２６０の速度は、１５ＲＰＭから１５，０００ＲＰＭの間で調節可能である。ボイスコイルアクチュエータ２７０は、適切に調整されたＰＩＤコントローラを使用して駆動される場合、５０ミリ秒の負荷応答時間を有する。シャフト２８０は、同軸回転継手２７６を介して回転モータシャフト２６２から回転運動を受ける。シャフト２８０はまた、アクチュエータシャフト２７２を介して直線アクチュエータ２７０から軸方向運動を受ける。軸受２８２および２８４により、シャフト２８０は、シャフト２８０と２７２との間のいかなる顕著な軸方向の遊びも制限しながら、直線アクチュエータシャフト２７２の内側で自由に回転することができる。このようにして、線形アクチュエータ２７０からシャフト２８０に正確な軸方向運動が伝達され得る。回転位置センサ２６４は、モータシャフト２６２の角度位置を検出し、ケーブル１４４を通してコントローラ１３２に角度位置信号を提供することができる。軸方向位置センサ２７４は、流量調整器シャフト２８０の軸方向位置を検出し、ケーブル１４４を通してコントローラ１３０にシャフト軸方向位置信号を提供することができる。シャフト２８０は、アクチュエータ部分６２を弁部分６４と機械的に接続する。弁ロータ２９０は、弁部分６４の弁本体１６６の内側の弁室２９２内に収納され、ロータ２９０およびチャンバ２９２は共に、顕著な摩擦なしに、および同時に最小限の漏出で弁室２９２の内側のロータ２９０の軸方向および回転変位を可能とするように、正確に一致した寸法で構築される。

弁室２９２は、弁入力ポート１７０と流体接続されている。弁室２９２はまた、少なくとも１つの流体通路１７２を通して、出力ポート１８０と流体接続されている。弁ロータ２９０は、通路１７２への入口が位置する室２９２の表面と摺動可能に接触する、少なくとも１つの蓋２９４および少なくとも１つの窓２９６を有してもよい。アパーチャ２００の断面積は、共にロータ２９０の一体部分である蓋２９４および窓２９６と、通路１７２の入口との間の重なりにより構成される。図２Ｂから２Ｄに示されるように、本体１６６に対するロータ２９２の相対的な軸方向および回転位置に依存して、蓋２９４は、部分的または完全に流体通路１７２を閉塞し得る。環状矢印「ａ」は、シャフト２８０およびロータ２９０の回転運動を示す。直線矢印「ｂ」は、シャフト２８０およびロータ２９０の軸方向運動を示す。流体アパーチャ２００は、ロータ２９２の蓋２９４と流体通路１７２の入口との間の相対的位置により決定される。流体アパーチャ２００の断面積は、蓋２９４が流体通路１７２の入口のいかなる部分とも重複しない場合最大である。流体アパーチャ２００の断面積は、蓋２９４および／またはロータ２９０の一部が流体通路１７２の入口と完全に重複する場合最少であり、ポート１７０と１８０との間の流量の実質的な制限をもたらし、最終的に流量なしの状態を決定付ける。蓋２９４を有するロータ２９０の異なる軸方向および回転位置により、通路１７２の部分的閉塞が生じる際、連続的な範囲の中間的なアパーチャ２００の寸法が可能である。図２Ｂにおいて、弁ロータ２９０は、別様において任意の回転位置において流体通路１７２を完全に覆う全長の約３／４だけ本体１６６内に軸方向に変位される。３つの垂直に配置された円は、ロータ２９０の３つの異なる回転位置を表し、描写された軸方向位置におけるロータ２９０の１回転に沿った３つの可能なアパーチャ２００の大きさを例示する。

上の円内において、ロータ２９０および蓋２９４は、一緒に流体通路１７２を完全に消失させ、アパーチャ２００は、実質的に閉鎖している、または存在しない。図２Ｂからの中央の円は、ロータ２９０の別の回転位置を表し、窓２９６がほとんど通路１７２と重複してアパーチャ２００の中程度の断面積を決定付けるように、蓋２９４が僅かに存在している。図２Ｂからの下の円は、非常に小さいアパーチャ２００を決定付けるロータ２９０の別の例示的回転位置を示す。窓２９６は、通路１７２への流入を可能とし、アパーチャ２００への適合に寄与する蓋２９４の補足的シリンダ位置である。図２Ｃからの垂直に配置された円において、図２Ｂからの対応物と同様のロータ２９０の回転位置が示されており、この場合、ロータ２９０の任意の回転位置において通路１７２の入口の面積の約半分の閉塞を決定付けるロータ２９０の軸方向位置を有しており、通路１７２の入口の他の半分は、ロータ２９０の回転位置に依存して、閉塞が除去されているか、または部分的もしくは完全に蓋２９４により閉塞されている。ロータ２９０の１回転の間に達成され得る最大アパーチャ寸法は、図２Ｃにおいて図２Ｂよりも大きい。図２Ｄは、２Ｂおよび２Ｃと同様であるが、単に、１回転の間に通路１７２の入口に重複し得るロータ２９０の唯一の部分が蓋２９４であるようにロータ２９０が軸方向に位置している。この軸方向位置にあるロータ２９０により、アパーチャ２００は、ロータ２９０の１回転の間、流体通路１７２の入口の全アパーチャ面積と同等である、可能な最大断面積に到達し得る。

図３Ａから３Ｄにおいて、ロータ２９０の軸方向および回転位置の両方の組み合わせによりどのようにして流体アパーチャ２００の大きさが決定されるかを示すために、本体１６６に対する特定の軸方向回転および軸方向位置にあるロータ２９０を有する弁部分６４の断面図が示されている。平面であるとは限らないが、最も狭いアパーチャ面積は、アパーチャ２００の断面積として測定される。図３Ｅは、ロータ２９０の回転位置に対するアパーチャ２００の寸法を示すグラフであり、少なくとも１回転（角度はＸ軸に示される）に沿った弁室２９２の内側の軸方向回転ロータ２９０は、半径＝１ｍｍの円形流体通路１７２の入口に対して図２Ｂ（グラフ上の下のトレース）、図２Ｃ（中央のトレース）および図２Ｄ（上のトレース）に示される例に近似的に対応する。

図４Ａから４Ｋは、本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システム６０を組み込んだ、眼内からの水晶体の除去のための手術用ハンドピース５００の図である。筐体５０２は、ハンドピース５００の内部構成要素を収容し、その支持を提供する。かん流ライン１０２は、かん流管５０４と流体連通し、次いでかん流管５０４は同軸かん流スリーブ５０８の形態でかん流プローブ１０４と接続する。吸引管５０６は、吸引管１１１と流体連通している。超音波により動作する水晶体切除プローブ５１０は、図１からのプローブ８０と同様に、ハンドピース５００に流体的および機械的に取り付けられる。

図４Ｂは、筐体５０２が取り外された状態で見られるようなハンドピース５００の内部構成要素を示す。軸管５２２には、超音波アクチュエータ５１２および超音波運動変換器５１４が取り付けられている。管５２２の内側に適合する図１からの弁部分６４（弁６４の「管内」構成）に対応する弁部分５２０が管５２２内に設置される。水晶体切除プローブ５１０は、ねじ山８８を用いて管５２２の遠位端と流体的かつ機械的に取り外し可能に接続される。管５２２の近位端は、シャフトシール５２４と接続される。管５２２は、軸方向に配置されたシャフト２８０を内部に含み、シャフト２８０の外径と管５２２の内径との間の循環空間５２３は、プローブ５１０を通して吸引される流体および組織断片の循環を促進するのに十分なままである。シャフト２８０は、水密および気密条件でシャフトシール５２４に交差し、同軸回転ジョイント２７６を介して回転アクチュエータ２６０の回転シャフト２６２と機械的に相互接続する（図４Ｄ）。シャフト２６２の反対側の端は、回転位置センサ２６４に取り付けられる。回転位置センサ２６４は、モータシャフト２６２の反対側の端に固定された放射状に着磁された円形磁石５１６、およびホール効果回転位置センサ５１８（ＭｅｌｅｘｉｓＭＬＸ９０３１６絶対回転位置センサＩＣ）で構成される（図４Ｃ）。

線形アクチュエータ２７０は、シャフト２８０上に同軸に装着されたシャフト２７２を有し、シャフト２８０に、前述のように顕著な軸方向の遊びなしにシャフト２７２に対して回転する自由度を与える。線形運動センサ２７４は、線形可変差動変圧器またはＬＶＤＴ（ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｐｅｃｉａｌｔｉｅｓＳｅｒｉｅｓＭＨＲ＋／−０．６４ｍｍ）内にある。軸方向センサ２７４は、シャフト２８０の周りに同軸に装着される中央中空管を有し、シャフト２８０の軸方向の変位を効果的に測定しながら、センサ２７４に対してシャフト２８０の非接触軸方向および回転変位を可能とする。軸方向センサ２７４を選択するための多くの代替例には、ＭｅｌｅｘｉｓＭＬＸ９０２９２等の直線ホール効果センサおよび直線光直交位相エンコーダがある。アクチュエータ２６０および２７０は、センサ２６４および２７４と共に、サイクル式アパーチャ流量調整器システム６０のアクチュエータ部分６２を構成する。

シャフトシール５２４の詳細が、シャフトシール本体５２６、およびシャフト２８０の周りで調節されたＯリング５２７（図示せず）を含むシャフトシールカバー５２５を示す図４Ｅおよび４Ｈに示される。シャフトシール５２４は、低い抵抗での水密および気密回転、ならびに管５２２に対するシャフト２８０の軸方向の変位を可能にする。シャフトシール５２４はまた、管５２２の内部を吸引管５０６と流体的に接続することに寄与し、弁部分５２０を真空源１１４と流体連通させる第２の流体経路１１２に適合するように寄与する。

図４Ｇにおける詳細Ｇは、管５２２の内側に実装される「管内」弁部分５２０を丸で囲んでおり、図４Ｊおよび４Ｋにおいてより良く示されている。図４Ｊは、管５２２のセグメント内に統合される弁部分５２０の詳細断面図を描写している。弁５２０の遠位に残される管５２２の一部は５２２ａと標示され、第１の流体経路１１０の構成に寄与する。円筒弁室２９２は、シャフト２８０に結合され、アクチュエータ２６０および２７０により駆動されるようなシャフト２８０の回転および軸方向移動に従い、軸方向に回転し軸方向に変位できるようにされた、２自由度（２ＤＯＦ）を有する一致するロータ２９０を収容する。

プローブ８０の吸引ポート８２は、プローブシャフト８４、プローブハブ８６を介して、および第１の流体経路１１０を構成する管５２２の遠位部分５２２ａを介して弁室２９２と直接的に閉塞されずに流体連通している。流体通路１７２および対称的に配置された第２の流体通路１７４は、バイパスチャネル５２８ａおよび５２８ｂならびに貫通返却ポート５３０ａおよび５３０ｂを横切って管５２２の近位内部と直接的に閉塞されずに流体連通しており、これら全ての流体チャネルは、第２の流体経路１１２の一体部分である。チャネル５２８および返却ポート５３０は、流体構造を完全とするためにロータ２９０の外側表面を使用して、管５２２の内壁上にエッチングされた１つ以上のチャネルにより機能的に置換され得る。

アパーチャ２００は、第１の流体経路１１０と第２の流体経路１１２との間の接続境界を画定する。弁室２９２は、ロータ２９０が、シャフト２８０により、図２および３に示されるような本発明のアパーチャ２００を可能とする軸方向および回転位置に配置される場合にのみ、第２の流体経路１１２と流体的に接続され得る。様々なサイズの流体アパーチャ２００が、流体通路１７２および１７４の入口と、ロータ本体および蓋２９４を含むロータ２９０の流体通路閉塞部分との間の重なりの程度により決定付けられる。ロータ２９０の非遮断部分は、窓２９６として示される。図４Ｋは、ロータ２９０と室２９２との間の回転関係をより良く可視化するために図４Ｊから抽出された断面図である。ロータ２９０の１回転の間に、流体アパーチャ２００は、最大アパーチャ寸法と最小アパーチャ寸法（断面積）との間で変化し、デバイスにわたるポテンシャル流の実質的な変化をもたらし得ることが理解され得る。アパーチャ２００の寸法はまた、ロータ２９０の軸方向変位に伴って最大アパーチャと最小アパーチャとの間で変化し得る。このようにして、ロータ２９０の軸方向および回転変位の組み合わせが、最小と最大との間で流体アパーチャ２００の断面積を変更し得る。「管内」弁部分５２０は、これらの図において、より良い理解のために、管５２２の直径より大きい直径を有するように示される。しかしながら、弁５２０からの全ての説明された固定流体チャネルは、同様の性能をもって、その外径に影響することなく管５２２の内側に彫り込まれても、またはエッチングされてもよい。図８Ｋは、弁部分５２０の内側の構成要素、主にシャフト２８０とロータ２９０との間の関係をより良く示すための、ハンドピース５００の拡大図である。

好ましい実施形態の動作
流体アパーチャ２００の断面積のサイクル式の低減は、時計の脱進機構が、ガンギ車が徐々に加速するのを回避するのと同じ様式で、また自動車が制御不能で走行するのを防止し得るエンジンブレーキと同様に、閉塞後サージを防止する。低い周波数で動作する弁６４により、流体の個別の「スライス」が、各サイクルの間にアパーチャ２００を通過させられる。動作の周波数が増加すると、これらのスライスの体積およびそれらの間の時間間隔が低減される。バルブ６４のアパーチャサイクルの動作の周波数が十分に高いと、流体「スライス」は連続流に融合する。高い真空レベルを使用する場合、第１の流体経路１１０の内側のキャビテーションおよび流体経路抵抗は、アパーチャ低減サイクルの周波数が十分に高い限り、圧力および流量波の積分器として動作して一定レベルを生成する流体ＲＣ回路に適合する。これが、サイクルの周波数の増加が圧力および流量波形からのリップルを実質的に排除する１つの理由である。各サイクルの間のアパーチャ寸法の実質的な低減を含む流体アパーチャ断面積サイクルは、最大流量を効果的に制限し、閉塞後サージを防止する。第１の流動経路１１０の内側の合計キャビテーション気泡の全体積は、閉塞後サージの大きさの決定因子である。第１の流体経路１１０の体積が小さいほど、最大真空レベルにおけるシステム内の最終的な閉塞後サージの大きさは小さい。

流体内に含有される粒子は、図１６Ａから１６Ｅからのアパーチャ２００の開閉の単一サイクルの間のスナップショットを描写するシーケンスにおいて示されるように、動作に影響を与えることなくサイクル機構によりセグメント化され得る。回転リム２９４は、組織断片化を促進するように鋭くあり得る刃２９５を有する。アパーチャ２００を横切る流れと共に移動する組織断片２０４は、断片２０４がセグメント化される様式で刃２０５により切り込まれ得る。組織断片２０４の一部２０８は、室２９２の内側に保持され得、一方で組織断片２０４の別の部分２０６は、アパーチャ２００を通過して流体通路１７２内に流入し得る。速いペースでの弁部分６４の内側のアパーチャ２００の開閉の繰り返しサイクルにより、本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器６０の動作に悪影響を及ぼすことなく、流体中に懸濁した全ての組織断片の除去が可能となる。

動作中、本発明は、眼の前眼房内からの白内障断片等の体腔からの流体および組織断片を除去するために、有利に使用される。手術用プローブ８０は、水晶体が除去される眼の前眼房の内側に挿入される。操作者は、まず、ユーザインターフェース１５４およびフットペダル１５２を介してコンソール１５０からプロセッサ１３０に命令し、かん流プローブ１０４を通した眼内への流体のかん流を可能とするためにかん流弁９０を開く。かん流が有効とされると、操作者は、手術用プローブ８０から遠位開口部８２を通して眼の内側から流体および粒子を吸引するように命令することができる。

本発明の流量調整器システムの操作のために、流量調整器システム６０のサイクル式アパーチャ変更機能が、回転アクチュエータ２６０に電力供給することにより有効とされ、室２９２の内側のロータ２９０の軸方向位置により決定付けられるように、ロータ２９０の回転がロータの回転毎に流体通路２００の断面積の少なくとも１つの実質的な低減を生成するように、好ましくは２０００ＲＰＭを超える速度で弁５２０の内側のロータ２９０の連続回転を生成する。弁室２９２の内側でロータ２９０が連続的に回転した状態で、流量は、弁室２９２の内側の回転するロータ２９０を、較正プロトコルに従う所望の流速を生成する位置に軸方向に変位させるように直線アクチュエータ２７０に命令することにより調節され得る。室２９２の内側のロータ２９０の軸方向位置に関して、アパーチャ２００の開放および実質的な閉鎖の両方が、ロータ２９２の１回転内に存在する操作範囲がある。室２９２の内側のロータ２９０の過度の前進は、流体通路１７２の入口の回転するロータ２９０の本体との永久的な重なりにより、ロータ２９０の回転位置に関わらずアパーチャ２００の永久的な閉塞を生成し、弁は、永久的に実質的に閉鎖した状態のままとなる。室２９２の内側のロータ２９０の過度に少ない変位は、ロータ２９０の１回転の任意の部分の間、アパーチャ２００の寸法を大きく低減することなく、流体通路１７２の入口上の蓋２９４の過度に少ない露出を決定付ける。この状態において、ロータ２９０の回転のそれぞれのサイクルの間、アパーチャ２００の一時的な実質的閉塞は生じず、弁は、永久的に開いた位置のままとなり、高い流量調整特性を失う。真空源１１４の作動により、および逃がし弁１２０が閉鎖位置にある間に真空制御弁１１８を開くことにより、大気圧より低い圧力または真空が第２の流体経路１１２内に提供されなければならない。

サイクル式アパーチャ流量調整器システムの動作をより良く理解するために、以下の２つの重要な関係を説明することが適切である。

ａ）所与のロータ２９０の軸方向位置における、プローブポート８２を通して第１の流体経路１１０内に、および弁５２０を横切って第２の流体経路１１２内に循環する非閉塞流量は、第２の流体経路１１０の内側の真空レベルに依存する。

ｂ）プローブポート８２を通して第１の流体経路１１０内に、および弁５２０を横切って第２の流体経路１１２内に循環する非閉塞流量は、室２９２の内側のロータ２９０の軸方向位置に依存する。ロータ２９０および流体通過入口１７２を含む弁室２９２の所与の形状因子において、ロータ２９０の異なる軸方向位置が、ロータ２９０の各回転に沿ったアパーチャ２００の周期的に変化する寸法（断面積）の異なる二乗平均平方根（ＲＭＳ）演算を決定する。第２の流体経路１１０での所与の真空レベルにおける弁５２０を横切る流量は、ＲＭＳアパーチャ値に依存する。

このようにして、本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムにわたる非閉塞流速は、２つの主要な様式で、すなわち１）第２の流体経路１１２の内側の真空レベルを決定することにより、および２）ロータ２９０の軸方向位置を決定することにより調節され得る。第２の流体経路１１２の内側の真空レベルおよびロータ２９０の軸方向位置の複数の組み合わせが、非閉塞ポート８２内への同様の流速を生成し得る。しかしながら、操作者は、低真空および高真空を使用して同様の吸引流速を得る際に、手術用プローブ５１０の性能の差に気付くだろう。高真空を使用した場合、組織断片は、低い流速であっても強力に吸引される。

低真空を使用した場合、複雑な外科的操作の間、周囲組織を損傷する可能性がより低い。

流速は、操作者により、例えばフットペダル１５２を使用してプロセッサ１３０に入力信号を提供することによって調節され得る。漸進的なフットペダルの押下は、プロセッサ１３０に、ロータ２９０の軸方向位置を変化させて流速を増加または減少させるように直線アクチュエータ２７０に命令するように指示し得る。また、真空源１１４により提供される第２の流体経路１１２内への真空は、プロセッサ１３０にコマンドを提供することにより変化され得る。ロータ２９０の軸方向位置および第２の流体経路１１２の内側の真空レベルの両方のパラメータは、所定の性能プロファイルを得るために同時に調節され得る。本発明のサイクル式流量調整器システムにより有効とされるような異なる真空レベルを使用して所定の流速を選択する可能性は、新規であり有用である。

かん流が有効とされ、また吸引が有効とされると、操作者は、最終的には唯一の水晶体破砕エネルギーとして真空の力のみを使用して、吸引により組織断片を把持し、眼からそれらを除去することができる。代替として、白内障断片が単純な吸引には硬過ぎる場合、超音波等の補足的な水晶体破砕エネルギーの源が適用され得る。ハブ８６は、手術用プローブ８０を、軸方向超音波アクチュエータ５１２および超音波運動変換器５１４で構成される組織破砕アクチュエータ６８と結合する。アクチュエータ５１２および変換器５１４は、一緒に超音波運動を手術用プローブ８０に伝達し、水晶体材料を乳化するための効果的方法を提供し得る。組織破砕駆動部１３４によりアクチュエータ６８に提供される駆動周波数に依存して、プローブ８０の機械的振動のパターンは、シャフト軸に平行（長手方向）となるように、または代替としてシャフト軸に沿って回転するように（ねじ山方向）プログラムされ得る。本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムの注目すべき特徴は、室２９２の内側のロータ２９０の運動が、組織破砕アクチュエータ６８により手術用プローブ８０に伝達され得る最終的な変位の軸に一致する回転および軸方向成分を有することである。この特徴は、サイクル式流量調整器システム６０および組織破砕アクチュエータ６８の同時操作を可能とするため、根本的に重要である。

直線変位センサ２７４から位置フィードバック信号を使用して直線アクチュエータ２７０を操作することが望ましい。この構成において、アクチュエータコントローラ１３２は、シャフト２８０の軸方向位置情報を受信し、ロータ２９０を所望の軸方向設定点に位置付けるように直線アクチュエータの動作を命令して、メモリ内に保存された較正手順からのデータに従う所望の非閉塞流速を生成する。センサ２７４により提供される位置フィードバック信号によって、操作者により命令された所望の非閉塞流速設定点に従い、弁室２９２に対するロータ２９０の軸方向位置を正確および迅速に調節するために、例えば比例・積分・微分フィルタ（ＰＩＤ）を使用して、制御ループをアクチュエータコントローラ１３２に組み込むことができる。

本発明のサイクル式流量調整器の基本操作モードにおいて、所与の真空レベルに対する流速は、ロータ２９０に一定の回転を提供して、各サイクルの間のアパーチャ２００の断面積の実質的な低減の少なくとも一部を含むアパーチャ２００の断面積のサイクル変動を生成しながら、ロータ２９０の軸方向位置を決定することにより設定される。

いくつかの状況において、例えば、回転蓋２９４と流体通路チャネル１７２および１７４との間に所定の軸方向配列が望まれる場合、ロータ２９０の回転位置の制御を有することが有利となり得る。この動作は、例えば、還流操作中に、または、コントローラ１３２もしくはプロセッサ１３０によりいくつかの不具合が検出された場合に永久的に開いたアパーチャ２００を確実とするために、興味深いものとなり得る。回転センサ２６４は、コントローラ１３２に正確な角度位置信号を提供し得る。コントローラ１３２は、回転アクチュエータ２６０に、選択された角度位置において回転シャフト２６２を能動的に停止するように命令し得る（例えば、この操作を可能とするブラシレスＤＣモータを使用する場合）。

システムプライミングの間、各手順の開始時に較正ルーチンを行うことができる。較正ルーチンの例は、以下に存在し得る：ａ）かん流プローブ１０４を吸引ポート８２と流体的に接続するための、先行技術の試験チャンバの設置、ｂ）弁９０が閉鎖された状態で圧力センサ１０６を使用した加圧流体源１００における静的かん流圧力の検出、ｃ）加圧流体源１００から流体経路１１０および１１２内への流動を可能とするための、弁９０の開放。ｄ）真空源１１４の作動による所定の真空レベルの提供、ｅ）所望のＲＰＭでロータ２９０を一定に回転させるための回転アクチュエータ２６０の作動、ｆ）ロータ２９０の軸方向位置の一連の段階的調節に沿ったデータ取得シーケンスの実行に続く、各ステップにおけるロータ２９０の軸方向位置、センサ１０６からのかん流圧力読み取り値、およびセンサ１４０からの真空読み取り値のメモリへの保存、ｇ）その目的のためにかん流ライン１０２抵抗および静的圧力と定常状態圧力との間で測定された圧力降下を組み込んだ、ロータ２９０の軸方向位置の測定ステップにおける非閉塞流速の計算、ｈ）回転するロータ２９０の軸方向位置および真空源１１４からの真空レベルを調節することによって、操作者により命令される設定点に流速を調節するために、コントローラ１３２により使用される伝達関数の構築。較正ルーチンはまた、異なる回転モータ速度での段階的測定を組み込んでもよい。ロータ２９０の回転速度の変更は、例えば、ポート８２内の真空／流量波におけるより多くのリップルが、水晶体断片の引き込みまたは破砕を補助し得るいくつかの状況において、利点をもたらし得る。流量調整器システム６０の較正ルーチンはまた、両方のシステムが手術中に同時に操作される場合に生じ得る流量ドリフトに対して調節するための、組織破砕アクチュエータ６８が異なる出力設定で作動している状態での流速の決定を含んでもよい。

還流操作：操作者は、例えば、組織の望ましくない部分がプローブ８０から遠位開口部８２により捕捉された場合に、フットペダルスイッチを押下することにより、還流操作を要求することができる。還流は、弁６４の回転アクチュエータ２６０の動作を維持しながら、弁１１８を短時間閉鎖し弁１２０を開放することによって、第２の流体経路１１２の内側の圧力の一時的増加を提供することにより提供され得る。還流操作の流速（還流速度）は、還流中にロータ２９０を所望の軸方向位置に同時に位置付けることにより調節され得る。還流操作の代替の方法は、還流期間の間アパーチャ２００が連続的に開いたままとなるように、ロータ２９０を停止させることを考慮し得る。

本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムの動作は、先行技術のシステムに勝るいくつかの利点を提供する。最も妥当なものには、閉塞後サージが事実上排除され、合併症のリスクが低減されることが含まれる。閉塞後サージなしに最大限に高い真空レベルを使用して、水晶体組織断片を吸引する効率を増加させ、超音波乳化等の補足的な水晶体破砕エネルギーの必要性を低減することができる。

別の妥当な利点は、本システムが、非閉塞流速が吸引ライン真空レベルから独立して調整され得るように動作するという点である。これにより、水晶体材料のゆっくりでありながら効率的な除去のために、高真空と共に低い流速を設定することができ、患者の回復時間および手術室の患者の回転率を改善することができる。

吸引ライン真空設定および非閉塞流速設定の異なる組み合わせを、ユーザインターフェース１５４のパネルまたはフットペダル１５２を使用してプログラムおよび調節することができる。これらの調節は、ユーザインターフェースで一定に設定されてもよく、または、例えばフットペダルの押下のレベルに応答して連続的に変化してもよい。図１５中のグラフにおいて見られるように、本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムにより生成される吸引ポート８２で検出される圧力および流量リップル効果は、アパーチャ断面積変動のサイクルの周波数を、変動が僅かとなる程度（この例では毎分２０００サイクル超）まで増加させることにより、徐々に低減される。

弁５２０は、第１の流体経路１１０の体積が設計により低く維持される限り、管５２２のより近位の位置に位置してもよい。また、より厳しくない仕様の用途において、または比較的低い真空レベルを使用する予定である場合には、弁のより近位の場所を考慮することができる。弁５２０のより近位の場所の図が、図８Ｌに示されている。

安全性に関する考慮点：動作中、本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システム６０は、流体アパーチャ２００の断続的な大幅低減を高い周波数で生成する。この動作モードは、ほぼ流量ゼロから最大流量の間で調節可能な、手術用プローブ８０を通る吸引ラインへの実質的に一定の流量を生成する。例えば超音波水晶体乳化により熱を発生し得る組織破砕器アクチュエータと組み合わせて流量調整器システム６０を操作する場合、安全対策が実施されなければならない。低い流量は、超音波水晶体乳化中に手術用プローブにより生成される角膜熱傷（切開熱損傷としても知られる）の既知のリスク因子である。調整器６０からのコントローラ１３２が、コンソール１５０からのプロセッサ１３０と通信して、角膜熱傷等の外科合併症を促進するリスクとみなされ得る操作条件を回避することが望ましい。例えば、その操作が潜在的に有害な発熱を含む場合、組織破砕器アクチュエータ６８の作動の前に、調整器６０のアパーチャ設定により、および真空源１１４設定により、最低一定流速が決定され得る。また、弁６４の内側の流量対する予想外の連続的な著しい制約を生成する不具合が生じ得る。この状態は、例えば、１つのアクチュエータが動作を停止し、ロータ２９０が流体通路遮断位置に永久的に残された場合に生じ得る。コントローラ１３２は、センサ２６４および２７４からの信号からそのような状態を検出し、超音波エネルギーをオフにする等の、合併症を回避するための予防策をとるための対策をとるために、プロセッサ１３０または操作者に故障アラーム信号を伝達することができる。フェイルセーフアクチュエータもまた、永久的な流体通路遮断のリスクの低減に寄与し得る。例えば、モータ２６０は、モータの回転速度が安全性限界を下回る場合にシャフト２６２の軸方向の引き込みをもたらす遠心機構を組み込んでもよい。この状態において、シャフト２６２の引き込みは、シャフト２８０を介してロータ２９０をチャンバ２９２の内側の「安全モード」位置に変位させ、流体通路１７４または１７４の入口を遮断し得るロータ２９０の部分はなく、流量調整弁は、開いた状態に維持される。

追加の実施形態（１）
軸方向に調節可能なロータおよび「プローブ内」弁部分を有するハンドピース：手術用プローブは、弁部分６４の一部を含む。
図５Ａから５Ｇは、最大真空レベルでの使用のために第１の流体経路１１０の体積を最小まで低減しながら、依然として高い流量安定性を提供するための代替のアプローチとして、本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システム６０の弁部分６４が手術用プローブ６１０内に組み込まれた、追加の実施形態の態様を示す。手術用プローブ６１０が取り付けられたハンドピース６００が、図５Ａに示されている。筐体５０２が取り外されたハンドピース６００が、図５Ｂに示されており、流量調整器システム６０のアクチュエータ部分６２が、以前に図４において詳細に示されたのと同様に配置されているのが示されている。図５Ｃにおいて、組織破砕アクチュエータ部分６８および管５２２が共に取り外され、その下のシャフト２８０および手術用プローブ６１０が露出したハンドピース６００が示されている。この実施形態において、シャフト２８０は、シャフト２８０の遠位端が、弁部分６４を含む手術用プローブ６１０のハブ領域８６と作用可能に接触するように延在している。図５Ｄは、管５２２と操作上結合された手術用プローブ６１０を示す。図５Ｅから５Ｇは、図５Ｄからの詳細領域Ｇの断面図を示す。ロータ２９０は、シャフト２８０の遠位端で組み込まれ、管５２２へのプローブ６１０の取り付けにより、室壁６３０により囲まれた弁室２９２内に機能的に配置され、完全な弁部分６４に適合する。この実施形態において、ロータ２９０は、２つの窓２９６ａおよび２９６ｂ（図８Ｆにおいても見られる）に適合する２つの円形開口部を有する管形状の蓋２９４を有する。プローブ６１０は、流体通路１７２および１７４に組み込まれる。通路１７２および１７４の入口と、蓋２９４における窓２９６ａおよび２９６ｂとの間の重なりの拡張は、アパーチャ２００の断面積を決定付ける。図５Ｅにおいて、ロータ２９０は、窓２９６ａおよび２９６ｂが流体通路チャネル１７２および１７４の入口に実質的に一致し、ほぼ最大寸法のアパーチャ２００を決定付けるような軸方向および回転位置に位置しているように示されている。図５Ｆにおいて、ロータ２９０は、窓２９６ａおよび２９６ｂが流体通路チャネル１７２および１７４の入口に部分的に一致し、中間的な寸法のアパーチャ２００を決定付けるような軸方向および回転位置に位置しているように示されている。図５Ｆにおいて、ロータ２９０は、窓２９６ａおよび２９６ｂが流体通路チャネル１７２および１７４の入口に一致せず、アパーチャ２００の大幅な低減を決定付けるような軸方向および回転位置に位置しているように示されている。図６Ａから６Ｃは、さらに詳細に、単一の流体通路１７２を有するチャンバ２９２を含む弁部分６４を組み込んだ手術用プローブ７１０の、斜視図、正面図および断面図を示す。手術用プローブ７１０は、ハブ領域８６内に弁部分６４の固定された構成部品を提供する。これらの部品は、本質的に、１つの流体通路１７２を有する室壁７３０により限られた弁室２９２である。図６Ｃにおいて見られるように、弁排出チャネル７３８は、管５２２の内部壁と組み合わせて（図５Ｅ）、ハブ８６からの切り出し体積７４０により通常適合される。弁排出チャネル７３８は、流体通路１７２を管５２２の内側の循環空間５２３と流体的に接続するが、これらは全て、第２の流体チャネル１１２への寄与部分である。ハブのリム６３２は、動作中に管５２２の遠位端とハブ８６との間の密閉を提供するように配置され、両方ともねじ山８８の締まりばめにより圧縮される。ロータ２９０は、ハンドピース６００の一体部分であり、プローブ７１０が操作上ハンドピース６００に取り付けられる場合、室２９２の内側に機能的に配置される。この実施形態は、弁部分６４の弁室２９２の磨耗によりシステム６０の性能が低下する前に、手術用プローブ７１０を交換することにより弁６４の固定部分を頻繁に交換することを可能にする。ロータ２９０は、より拡張された用途にわたり磨耗に耐えることができるように、セラミック、ステンレススチールまたはチタン等の耐摩耗性の材料で製造され得る。図８Ｍは、部品の相補的動作をより良く例示するための、１）アクチュエータ部分６２、シャフト２８０およびロータ２９０を少なくとも提供するハンドピース６００、ならびに２）弁部分６４の弁室２９２を提供する手術用プローブ６１０（全ての部品は、本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システム６０に適合するように連動する）からの、ハンドピース６００および手術用プローブ６１０の拡大図である。

追加の実施形態（２）
軸方向に調節可能なロータおよび「プローブ内」弁部分を有するハンドピース：手術用プローブは、完全な弁部分６４を含む。
別の追加の実施形態を、図７Ａから７Ｅに示すが、流量調整水晶体切除プローブ９１０が提供され、ロータ窓９２８を有する一致するロータ９２４を含む完全弁部分６４を備える。室２９２の内側にすでに挿入されたロータ９２４が供給されている。ロータ９２４は、ロータを適所に維持するためにプローブ９１０により提供される蓋と組み合わせて、ロータ保持具として動作する円形狭窄９３２を有する。弁室２９２の内側で部分的に圧縮され、使用可能な軸方向変位範囲の外側端に向けてロータ９２４を押すばね９３０が、軸方向に配置されている。ばね９３０は、回転および圧縮の間、室２９２内で、およびロータ２９０と共に摩擦なしで摺動し得る。ハンドピース６００内に組み込まれたシャフト２８０は、ロータ９２４の相補的機能９２６に一致するように設計される遠位端機能９２２を有し、弁動作のために回転運動をロータ９２４に同軸で伝達するのに効果的な回転インターロックをもたらす。シャフト２８０は、ばね９３０に対してロータ９２４にわたり制御された押出し動作を負荷し得る。このようにして、ロータ９２４は、コントローラ１３２により命令されるように回転および軸方向の力を伝達するシャフト２８０の動作により、正確に回転され、軸方向に位置付けられ得る。流量調整動作は、前に説明した実施形態と同様である。流量調整器システム６０の完全弁部分６４が各プローブ９１０の交換により改修され、反復的使用によりもたらされる劣化が回避される本実施形態を有する本発明のサイクル式流量調整器システムを提供することが有利となり得る。

追加の実施形態（３）
向上した組織断片化機能を有する「プローブ内」弁部分
図７からの実施形態の変形例を図８Ａから８Ｊに示すが、手術用プローブ９５０は、弁室２９２の底部と一体化した内部拍車状構造９５２をさらに含む完全弁部分６４を有する。保持された弁ロータ９５４は、遠心力により周縁部に引き寄せられる室２９２の内側のロータ９５４の回転中に組織を圧縮および断片化するために、プローブ９５０からの拍車状構造９５２と組み合わせて動作する鋭いリブ等の組織断片化機能をさらに組み込んでもよい。鋭いリブ９５６をさらに組み込んだ従来のロータを、図８Ｆに示す。弁室２９２の内側の拍車状構造の組み込みは、ばね９３０のためにほとんど空間を残さない。したがって、シャフト２８０とロータ９５４との間のより精巧な回転−軸方向インターロックが、この実施形態により提供される。この代替のインターロックは、シャフト２８０によるロータ９５４の回転および軸方向駆動を可能とし、ばねを必要とせずに、回転と共に軸方向の引き込みおよび押し出し動作を可能とする。向上した組織断片化能力を有するこの実施形態の使用は、懸濁した組織断片のサイズをさらに低減することにより、流量安定性を高めることができ、特に断片が極めて硬くなり得る場合に、弁動作および流量安定性を高めることができる。

追加の実施形態（４）
サイクル式アパーチャ流量調整器システムを有するかん流−吸引（Ｉ／Ａ）ハンドピース：
図１３Ａから１３Ｄは、本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システムを備えるかん流−吸引手術用ハンドピース９７０における使用のための、本発明の一実施形態を示す。近位筐体９７６は、少なくとも、流量制御動作に必要なアクチュエータ部分６２に適合する回転および直線アクチュエータを含み、またコントローラ１３２（図示せず）を含んでもよい。より小さい直径の遠位筐体９７４は、かん流プローブ１０４と流体連通したかん流ライン１０２の遠位部分を含む。筐体９７４はまた、内蔵された「管内」流量調整弁部分５２０を有する軸管５２２を含む。吸引ポート９７８を有する吸引プローブ９７２は、管５２２の遠位端に結合される。第１の流体経路１１０は、プローブ９７２の吸引ポート９７８と弁部分５２０の内側のアパーチャ２００との間に適合される。本実施形態は、制御された流量での非常に高い真空の使用を可能とする利点と共に、従来のかん流／吸引ハンドピースを置き換えるために、有利に使用され得る。ハンドピース９７０は、追加的な水晶体破砕エネルギーの使用の大幅な低減を伴い、軟質から中程度の密度の水晶体断片を、ポート９７８を通して吸引することを可能にし得る。同様に、これは、例えば、水晶体を軟化するためのフェムト秒ＬＡＳＥＲの使用後に、軟化した水晶体からより効率的に水晶体断片を除去するために使用され得る。

追加の実施形態（５）
断面積ＲＭＳが固定された流量調整器システムを有するハンドピース：
図９Ａには、筐体２４２を有する手術用ハンドピース２４０の側面図が示されている。図９Ｂは、筐体２４２が取り外されたハンドピース２４０の内部部品を描写している。回転アクチュエータ２６０は、その軸の周りにシャフト２８０を回転させるように動作可能である。この実施形態は、室２９２に対するシャフト２８０およびロータ２９０の軸方向位置の調節を補助するための構造を有さない。動作中、本実施形態は、固定された軸方向位置において室２９２の内側のロータ２９０の回転をもたらし、アパーチャ２００の断面積の変化のサイクルをもたらす。ロータ２９０の各回転サイクル中、アパーチャ２００の断面積が大幅に低減または閉鎖されるサイクルの少なくとも１つの部分が存在する。本実施形態において、アパーチャ２００の断面積のＲＭＳ値は、決められた通りに固定され、調節できない。本実施形態を使用する場合、吸引流量は、真空源１１４により提供される真空レベルを変化させることにより調節され得る。

図９Ａおよび９Ｂに示される実施形態の変形例を図９Ｃに示すが、そこでは雄ねじ山２４７を有するねじ２５８が、ハンドピース筐体２４２内の雌ねじ山２４８を通過して提供されている。ねじ２５８は、センサ２６４およびモータ２６０を含むアクチュエータ部分６２の筐体２４９に内部で取り付けられる。ねじ２５８の回転は、モータ２６０の軸方向の変位をもたらし、また間接的にシャフト２８０およびロータ２９０の軸方向の変位をもたらす。操作者は、ねじ２５８を回転させることにより、室２９２の内側のロータ２９０の軸方向位置を手動で調節することができ、このようにしてアパーチャ２００の断面積ＲＭＳ値を変更することができる。この動作は、流量調整ユニット真空−流量関係を変更し、動作性能を変化させる。

代替の実施形態（１）
振動アクチュエータにより駆動されるサイクル式アパーチャ流量調整器システム：
図１０Ａは、シャフト１６２により相互接続された弁部分６４およびアクチュエータ部分を有する流量調整器システム６０の斜視図である。本実施形態において、弁部分６４は、振動運動を伝達するシャフト１６２を介して、単一の振動アクチュエータ１６０により機械的に操作される。図１０Ｃから１０Ｄは、図１０Ｂからの断面図である。弁本体１６６は、入力ポート１７０および出力ポート１８０を有する。入力ポート１７０および出力ポート１８０は、２つの流体通路１７２および１７４を通して本体１６６内で流体的に接続されている。スリット１７８は、両方の流体通路を垂直に横切る。スリット１７８は、窓１７６を有する振動ブレード１６４を内部で受容する。ブレード１６４は、シャフト１６２と機械的に接続され、アクチュエータ１６０からの軸方向変位を受ける。シャフト１６２は、水密および気密シール１６３を有する。ブレード１６４における窓１７６は、アクチュエータ１６０、シャフト１６２およびブレード１６４が中央位置にある場合、ブレード１６４が流体通路１７２および１７４の両方を完全に消失させるように位置付けられる（図１０Ｃ）。ブレード１６４の近位の変位をもたらすようなシャフト１６２に対するアクチュエータ１６０の操作は、窓１７６を流体通路１７４の上に位置付け、第１の流体アパーチャ２００ａを形成する（図１０Ｄ）。ブレード１６４の遠位の変位をもたらすようなアクチュエータ１６０によるシャフト１６２に対する操作は、窓１７６を流体通路１７２の上に位置付け、第２の流体アパーチャ２００ｂを形成する（図１０Ｅ）。弁６４の設計において「ブレークビフォーメーク（ｂｒａｋｅｂｅｆｏｒｅｍａｋｅ）」概念を考慮することができ、これは、１つの流体アパーチャの断面積の大幅な低減が、反対の流体アパーチャが開き始める前に生じなければならないことを意味する。図１１Ａから１１Ｊに示されるように、図１０Ｃからの中央位置の周りで振動する窓１７６を有するブレード１６４は、第１および第２の流体アパーチャ２００ａおよび２００ｂの間で交代し、振動の各サイクルの間に中央位置を２回通過する。本実施形態の動作は、回転の実施形態と同様に、アクチュエータ１６０が、ブレード１６４に、一定流量および最小限のリップルを生成するのに十分に速い周波数で振動するように動力供給することにより生じる。振動の典型的な周波数は、５０ヘルツ超である。本実施形態において、流速は、振動の振幅の増加がアパーチャ寸法を増加させ、その後流量を増加させるように、ブレード１６４の振動の振幅を変化させることにより調節され得る。流量は、アパーチャ２００および２０１の断面積の合計のＲＭＳ値に依存する。基本実施形態と同様に、流速はまた、第２の流体経路１１２での真空レベルに依存する。したがって、手術用プローブ内への非閉塞流量を調整するための第２の様式は、真空を増加させて流量を増加させることである。図１２におけるグラフは、１．５正弦波振動中の相に沿った全アパーチャ（アパーチャ２００ａ＋２００ｂの合計断面積）を示す。例は、流体通路１７２、１７４および窓１７６に関して等しいサイズの円形開口部を有するように設計された試作弁に対応する。３つのトレースが示されている。上のトレースは、最大振動振幅に対応する。中央のトレースは、最大振幅の２／３に対応し、下のトレースは、最大振幅の１／３に対応する。水平の点線は、上のトレースにおける波形の断面積のＲＭＳ値を表す。

図１３Ａから１３Ｆには、振動直線アクチュエータで構成されるアクチュエータ部分６２を有する本発明のサイクル式アパーチャ流量調整器システム６０の一実施形態を有するハンドピース８００が描写されている。筐体５０２が取り外された図１３Ｂに示されるハンドピース８００は、単一の流量調整アクチュエータ機構としての直線アクチュエータ２７０を露出している。直線アクチュエータ２７０は、好ましくは、ボイスコイルアクチュエータである。「管内」弁部分８２０は、弁室２９２の内側の振動弁ピストン８２４を収容する。シャフト８２２は、回転安定性であり、回転なしで管５２２の内側で、同軸で変位する単一の自由度を有するように構成され得る。ピストン８２４が取り付けられたシャフト８２２の回転安定性は、ピストン８２４と室２９２との間の配列に寄与し得る。ピストン８２４は、改善された最小限の漏出のために、ピストンリング８２８をさらに組み込むことができる。シャフト８２２が軸方向中央位置にある場合、窓８２６と流体通路１７２および１７４の入口との間に重複が存在しないように、少なくとも１つのピストン窓８２６が配置される。この位置において、アパーチャ２００の断面積は、大幅に低減され、流量を制限または最終的には無効化する。アクチュエータ２７０の動作は、窓８２６が交互に通路１７２および１７４の入口に重複するように、軸方向の振動運動をピストン８２４に伝達する直線アクチュエータ２７０のシャフトの振動をもたらす。この動作は、流体アパーチャ２００の断面積が大幅に低減または閉鎖される中央位置を通る遷移を含む、アパーチャ２００（２００ａ＋２００ｂ）の断面積の振動のサイクルをもたらす。ピストン８２４の振動のサイクルの周波数は、手術用プローブ８０を通る実質的に一定の流量を生成するのに十分に高い周波数で動作するように、アクチュエータ２７０を駆動するコントローラ１３２により決定される。図１３Ｃには、図１３Ｂからの断面詳細図が示されており、部分的アパーチャ２００が適合されるような位置に窓８２６が位置しているピストン８２４のスナップショット図が示されている。ピストン８２４の振動振幅の増加は、アパーチャ２００の断面積のＲＭＳ値を増加させ、流体経路１１２内の所与の真空に対して流量を増加させる。振動の振幅は、コントローラ１３２に接続された直線運動センサ２７４を使用して監視され得る。好ましい実施形態と同様に、この振動形式のサイクル式アパーチャ流量調整器６０は、図１３Ａから１３Ｆにおいて描写されるような「管内」弁位置６４、または「プローブ内」弁位置の両方で実装され得る。図１３Ｇは、「プローブ内」振動動作のための、図１３Ｈに示される手術用プローブ６１０と一致するように設計されたピストン８４０を示す。手術用プローブ６１０は、ピストン８４０を作用可能に受容するための一致する弁室を有するように設計される。流体通路６３４およびプローブ６１０からの流出チャネル６３８は、図１３Ｇからのピストン８４０の窓８２６と連動し、弁部分６４を完成させる。

代替の実施形態（２）
独立型流量調整器システム実施形態：
好ましい実施形態において説明されるサイクル式アパーチャ流量調整器システムは、手術コンソール１５０に配置された流量調整器コントローラ１３２により駆動されるセンサおよびアクチュエータを有するアクチュエータ部分６２を有する。この動作モードは、複数の変数を統合してシステム動作を改善することを可能にするが、本発明の実施のための厳密な要件ではない。プロセッサおよびデータ保存メモリを含むコントローラ１３２は、アクチュエータ部分６２を含む同じユニット内に組み込まれ、最終的には独立モードで動作するためにＤＣ電源等の外部電力のみを必要とし得る。フットペダル１５２等のユーザインターフェースは、操作者が動作を命令するために、この独立型流量調整器システムユニットに直接接続され得る。ユニットは、さらに、第２の流体経路１１２に流体接続され、例えば流量調整器システム６０の弁部分６４内に配置され、動作の改善された制御のためにコントローラ１３２に接続された、真空センサ１４０を組み込んでもよい。流量制御システム６０は、手術用ハンドピースとは独立して動作することができ、手術用ハンドピースと真空源との間の吸引経路内にインラインで配置され得る。

利点：
本発明のサイクル式流量調整器システムは、調節可能な流量と共に高真空を使用した、眼の内部等の体腔からの流体および組織断片の安定した吸引を可能とする。このようにして、外科的処置は、より速く、より安全に行うことができ、超音波またはＬＡＳＥＲ等の補助的な水晶体破砕エネルギーの必要性を低減する。

結論、分岐および範囲：
読者には、本明細書に記載のサイクル式アパーチャ変調流量調整器システムが、流量を制御し、手術用吸引ライン内側の真空の安全な使用の範囲を増加させることによって、より効率的でより安全な外科的処置を行うことを可能とすることが分かるだろう。記載された説明は、多くの具体性を含むが、これらは、範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、むしろそのいくつかの実施形態の例示として解釈されるべきである。多くの他の変形例が可能である。システムは、主に眼科手術用に、より具体的には、白内障等の水晶体除去手術および屈折率のための水晶体除去処置用に考えられている。手術用プローブを通して流体および組織断片を除去する必要がある他の外科的処置、例えば内視鏡関節手術が、本発明の実践から利益を受けることができる。設計は、幅広く変動し得る。例えば、弁室の内側の単一または複数のアパーチャが使用されてもよい。可変流体アパーチャに適合するように関与する流体通路の入口に、多様な形状が使用されてもよい。流体窓、ポートおよび蓋に対して異なる数および形状が組み込まれてもよい。弁構成に関与する流体チャネルは、閉鎖されても開放されてもよく、そのような場合、隣接部品により完成される。異なる種類の直線および回転アクチュエータが使用されてもよい。異なる種類の運動センサが使用されてもよく、これらは全て、本発明の範囲から逸脱せずに行うことができる。したがって、範囲は、例示された実施形態（複数を含む）によってではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的な均等物によって決定されるべきである。

６０サイクル式アパーチャ流量調整器システム
６２サイクル式アパーチャ流量調整アクチュエータ部分
６４サイクル式アパーチャ流量調整弁部分
６８組織破砕アクチュエータ
７０手術用ハンドピース
８０手術用プローブ
８２吸引ポート
８４プローブシャフト
８６プローブハブ
８８手術用プローブ取り付けねじ山
９０かん流弁
９２かん流弁信号ケーブル
１００流体源
１０２かん流ライン
１０４かん流プローブ
１０６かん流圧力センサ
１０８かん流センサケーブル
１０９直接流体経路
１１０第１の流体経路
１１１吸引管
１１４調節可能な真空源
１１６流体廃棄物貯蔵部
１１８真空制御弁
１２０逃がし弁
１３０プロセッサ
１３２サイクル式アパーチャ流量調整コントローラ
１３４組織破砕器駆動部
１４０吸引圧力センサ
１４２アクチュエータケーブル
１４３流量調整器制御ケーブル
１４４運動センサケーブル
１４６組織破砕器駆動部ケーブル
１５０水晶体切除コンソール
１６０振動アクチュエータ
１６２流量調整器振動シャフト
１６３シール
１６４振動ブレード
１６６弁部分本体
１７０弁入力部
１７２流体通路
１７４第２の流体通路
１７８弁スリット
１８０弁出力部
２００調節可能な断面積を有するアパーチャ
２０４組織断片
２０６通過する組織断片
２０８保持された組織断片
２４０固定アパーチャＲＭＳハンドピース
２４２ハンドピース筐体
２４７雄ねじ山
２４８雌ねじ山
２４９アクチュエータ筐体
２５８ねじ
２６０回転モータ
２６２回転モータシャフト
２６４回転位置センサ
２７０直線アクチュエータ
２７２直線アクチュエータシャフト
２７４軸方向位置センサ
２７６同軸回転継手
２８０流量調整器回転シャフト
２８２軸受
２８４軸受
２９０弁ロータ
２９２弁室
２９４ロータの蓋
２９５刃
２９６ロータ窓
４００先行技術のハンドピース
４０２ハンドピースの筐体
４０４かん流管
４０６吸引ラインコネクタ
５００手術用ハンドピース
５０２ハンドピース筐体
５０４かん流管
５０６吸引管
５０８かん流スリーブ
５１０超音波水晶体切除プローブ
５１２超音波アクチュエータ
５１４超音波運動変換器
５２０「管内」弁部分
５２２ハンドピース軸管
５２３循環空間
５２４シャフトシール
５２５シャフトシールカバー
５２６シャフトシール本体
５２７Ｏリング
５２８バイパスチャネル
５３０流体返却ポート
６００手術用ハンドピース
６１０部分弁部分および２つの流体通路を有する手術用プローブ
６３４流体通路
６３８流出チャネル
７１０部分弁部分および１つの流体通路を有する手術用プローブ
８００振動駆動サイクル式流量調整ハンドピース
８２０振動「管内」弁部分
８２２振動シャフト
８２４「管内」弁実施形態用のピストン
８２６ピストン窓
８２８ピストンリング
８４０「プローブ内」弁実施形態用のピストン
９１０完全弁部分および１つの流体通路を有する手術用プローブ
９２２シャフト遠位機能
９２４手術用プローブロータ
９２６ロータシャフト一致機能
９２８ロータ窓
９３０ばね
９３２ロータ保持狭窄
９５０弁および組織断片化機能を有する手術用プローブ
９５２拍車状構造
９５４内部組織断片化機能を有する弁ロータ
９５６ロータ内の組織断片化リブ
９７０流量調整器システムを有するかん流−吸引ハンドピース
９７２吸引プローブ
９７４Ｉ／Ａハンドピース遠位筐体
９７６Ｉ／Ａハンドピース近位筐体
９７８吸引ポート

Claims

手術用プローブの吸引開口部を通した流体および組織断片の外科的吸引の間、体腔の閉塞後の不安定性を防止するためのサイクル式アパーチャ流量調整器システムであって、
ａ）調節可能な断面積を有する流体アパーチャを有する流量調整弁部分であって、前記流体アパーチャは、前記手術用プローブの前記吸引開口部を真空源と接続する流体経路内に配置される、流量調整弁部分と、
ｂ）前記流体アパーチャの前記断面積を変更するように動作可能な前記流量調整弁部分と接続されたアクチュエータ部分と、
ｃ）前記流体アパーチャの前記断面積の変化のサイクルをもたらすように、前記アクチュエータ部分にサイクルコマンド信号を提供するコントローラであって、前記サイクルのそれぞれは、前記流体アパーチャの前記断面積が実質的に低減または前記流体アパーチャが閉鎖される少なくとも１つのセグメントを含み、前記サイクルは、前記手術用プローブの前記吸引開口部において実質的に一定である流量を生成するのに十分高い周波数で生じる、コントローラとを備え、前記流体および組織断片は、前記手術用プローブの前記吸引開口部の閉塞の解消により引き起こされる前記流体経路への流体サージにより引き起こされる、前記体腔の不安定性が発生することなく、前記流体経路に沿って前記手術用プローブを使用して前記体腔から吸引され、
前記流量調整弁部分は、弁室内で回転しかつ摺動可能に軸方向に変位可能であるように構成された弁ロータを備えており、
前記流量調整弁部分は、調節可能な断面積を有する前記流体アパーチャを画成し、前記流体アパーチャは前記手術用プローブの前記吸引開口部を真空源に接続する通路に配置されており、前記流量調整弁部分は、前記流体アパーチャを画成するロータ蓋を備えており、前記弁ロータは、前記流体アパーチャの断面積を変化させるように回転中に前記弁室内を軸方向に移動させられる、サイクル式アパーチャ流量調整器システム。
前記体腔は、眼の内部である、請求項１に記載のサイクル式アパーチャ流量調整器システム。
前記サイクル中の前記流体アパーチャの前記断面積のＲＭＳ値は、操作者により調節可能である、請求項１に記載のサイクル式アパーチャ流量調整器システム。
前記弁ロータは、少なくとも１つの流体通路の入口が、前記サイクルのそれぞれのセグメントが流量を制限している間実質的に消失するように、前記弁室内の前記少なくとも１つの流体通路の前記入口上で回転および軸方向に変位するように操作可能である、請求項１に記載のサイクル式アパーチャ流量調整器システム。
前記流量調整弁部分は、手術用ハンドピースの吸引処理に組み込まれる、請求項１に記載のサイクル式アパーチャ流量調整器システム。
部分的に組み立てられる前記流量調整弁部分は、手術用プローブにより提供され、手術用ハンドピースにより提供される移動部材により操作される構造を有する、請求項１に記載のサイクル式アパーチャ流量調整器システム。
前記流量調整弁部分は、手術用プローブ内に組み込まれ、手術用ハンドピースにより提供される移動部材により操作される、請求項１に記載のサイクル式アパーチャ流量調整器システム。
前記アクチュエータ部分は、シャフトを用いて前記流量調整弁部分に機械的に接続された、回転式アクチュエータ、直線アクチュエータ、回転−直線複合アクチュエータ、回転モータ、ボイスコイルアクチュエータ、圧電アクチュエータおよび空気圧式アクチュエータからなる群から選択される少なくとも１つのアクチュエータを含む、請求項１に記載のサイクル式アパーチャ流量調整器システム。
前記アクチュエータ部分は、前記コントローラにアクチュエータ部分シャフトの位置フィードバック信号を提供するように配置される、回転式位置センサおよび直線位置センサからなる群から選択される位置センサをさらに含む、請求項１に記載のサイクル式アパーチャ流量調整器システム。
前記流量調整弁部分は、前記流体経路を通した組織断片クリアランスを向上させるための組織断片化手段をさらに含む、請求項１に記載のサイクル式アパーチャ流量調整器システム。