JP7326268B2 - 外科用カセットのためのフロート式の流体レベルインジケータ - Google Patents

Description

本発明は、フロート式の流体レベルインジケータ、特に、外科用カセット、例えば、（眼科）手術で使用するための洗浄又は吸引カセット用のフロート式の流体レベルインジケータに関する。

眼科手術の間、流体は通常、眼に注入され、そこから吸引される。このような手術を行うためのシステムは、一般に、眼に又は眼から送達されるべき流体の量を保持するための吸引及び／又は洗浄チャンバを備える。チャンバ内に保持される流体の量は、圧力発生手段によって引き起こされる変動を緩衝する。チャンバが効率的に動作するためには、チャンバ内の流体レベルが監視されなければならず、チャンバは、完全に満たされても、完全に空であってもならない。このため、吸引／洗浄カセットは、一般に、チャンバ内の流体レベルを測定するシステムを備える。

米国特許第５，７４７，８２４（Ａ１）号は、外科用カセットリザーバ内の流体のレベルを感知するための装置及び方法を記載している。このシステムは、赤外線ＬＥＤのアレイと、各ＬＥＤ及びフォトトランジスタが光バッフルの内側に取り付けられた４つのフォトトランジスタレシーバのアレイとを備える。各ＬＥＤからの光は、液体／空気界面によって遮断されない限り、対応するレシーバに衝突する。したがって、流体／空気界面の位置（したがって、リザーバ内の流体レベル）を決定することができる。

本発明は、流体レベルの遠隔感知、すなわち流体／空気界面から離れた遠隔感知を可能にする、外科用カセットのチャンバ内の流体レベルを示すための改善された装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、洗浄及び／又は吸引装置、より具体的には眼科用洗浄及び／又は吸引装置における流体レベルを示すための流体レベルインジケータが提供される。インジケータは、流体を保持するように構成されたチャンバを備え、チャンバは、少なくとも１つの流体ポートと、圧力源に接続するための圧力制御ポートとを備える。チャネルがチャンバから延在する。フロートは、チャンバ内に配設されたフロート本体と、フロート本体から延在し、かつチャンバから延在するチャネル内に少なくとも部分的に配設されたフロートステムとを備える。フロート本体は、チャンバ内の流体のレベルと共に移動するように構成され、それによって、チャンバから延在するチャネルに沿ってフロートステムを移動させる。

本発明のフロート式の流体レベルインジケータは、有利には、流体表面から離れた流体レベル検出を可能にし、それによって、チャンバ内の液体特性の変化、例えば、血液、眼組織、油、及びペルフルオロカーボン液（ＰＦＣＬ）によるチャンバ内の流体の汚れに対して一般に影響されないシステムを提供する。

さらなる実施形態が、添付の特許請求の範囲に記載されている。
本発明は、添付の図面を参照して以下により詳細に説明される。

図１は、眼科手術処置中に眼から流体及び眼球物質を吸引するための吸引システムを示す。 図２は、眼科手術処置中に眼を洗浄するための洗浄システムを示す。 図３は、図１及び図２のシステムで用いられるコントローラの概略図を示す。 図４Ａは、本発明の実施形態による、外科用洗浄システム又は外科用吸引システムのチャンバ内の流体のレベルを示すためのフロート式の流体レベルインジケータを示す。 図４Ｂは、本発明の実施形態による、外科用洗浄システム又は外科用吸引システムのチャンバ内の流体のレベルを示すためのフロート式の流体レベルインジケータを示す。 図５Ａは、本発明の実施形態による流体レベルインジケータと共に使用するための感知システムを示す。 図５Ｂは、本発明の実施形態による流体レベルインジケータと共に使用するための感知システムを示す。 図６は、洗浄及び吸引処置での使用に適した多目的外科用カセットに提供されるフロート式の流体レベルインジケータを示す。

ここで、本発明の例示的な実施形態を詳細に説明する。当業者であれば、本明細書に記載の装置及び方法が非限定的な例示的実施形態であり、保護の範囲が特許請求の範囲によって定義されることを理解するであろう。例えば、本発明は、眼科吸引及び／又は洗浄処置に関して記載されるが、当業者は、本発明が、他の用途、例えば、他の吸引及び／又は洗浄システム、例えば、細針吸引処置において使用され得ることを理解するであろう。当業者はまた、１つの例示的な実施形態に関連して図示又は説明された特徴が、他の例示的な実施形態において説明された特徴と組み合わせられ得ることを理解するであろう。そのような修正及び変形は、本開示の範囲内に含まれる。

本発明は、図１に示されるような吸引システム、又は図２に示されるような洗浄システムにおいて用いられ得る。図１及び図２に示すように、本発明の実施形態による吸引システム１００及び洗浄システム２００は各々、チャンバ１０の下部に流体Ｆを、チャンバ１０の上部の残りの空間に空気Ａを収容するように構成されたチャンバ１０を有するカセット８を備える。チャンバ１０は、流体入口ポート７２と、流体出口ポート７４と、圧力ポート７１とを備える。流体レベルインジケータ装置５０は、チャンバ１０内の流体Ｆのレベルを示すように構成される。可変圧力源２０は、チャンバ１０内の圧力、したがってチャンバ１０と眼１との間の流体の流れを制御するために、圧力ポート７１を介してチャンバ１０に結合される。ポンプ２１２は、必要に応じて流体をチャンバ１０に出し入れする。

図１に示す吸引システム１００では、可変圧力源２０は少なくとも１つの流体ポート７２、７４を通してチャンバ１０内に流体を引き込むための負圧源として構成される。少なくとも１つの流体ポート７２、７４は、眼１からチャンバ１０に流体を送達するための吸引導管１１６と、チャンバ１０からドレイン１２０に流体Ｆを送達するための排出導管１１８と流体連通している。流体は、ポンプ２１２を使用してチャンバ１０からドレイン１２０に移動する。吸引システム１００において、流体Ｆは、図１の矢印Ｆ１の方向に移動する。

洗浄システム２００において、圧力源２０は、チャンバ１０から眼１に流体Ｆを送達するように適合された正圧源として構成される。これらの実施形態では、少なくとも１つの流体ポート７２、７４は、流体を注入源２１０からチャンバ１０に送達するための注入導管２１８と流体連通している。少なくとも１つの流体ポート７２、７４はまた、チャンバ１０から眼１に流体Ｆを送達するための洗浄導管２１４と流体連通している。流体は、ポンプ２１２を使用して、注入源２１０からチャンバ１０に移動する。洗浄システム２００において、流体は、図２の矢印２の方向に移動する。

可変圧力源２０は、チャンバ１０に正圧及び負圧を加えるように構成されることができる。この装置は、有利には、多用途であり、洗浄処置及び吸引処置の両方において使用され得る。例示的な実施形態では、カセット８は、チャンバ１０内の圧力を測定するためにチャンバ１０と流体連通して提供された、圧力センサ３０を更に備え得る。

圧力センサ３０及び流体レベルインジケータ５０と連通するコントローラ４０は、チャンバ１０内の圧力及び流体レベルを制御するように構成される。

さらなる実施形態では、流体入口ポート７２及び流体出口ポート７４は、チャンバ１０に直接接続された単一の流体ポートとして組み合わせられる。次いで、流体ポート７２；７４は、第１の導管（図１の実施形態における吸引導管１１６又は図２の実施形態における注入導管２１８など）への入力接続と、第２の導管（図１の実施形態における排出導管１１８又は図２の実施形態における洗浄導管２１４）への出力接続とに分かれる。これは、チャンバ１０が圧力制御によって流体ポート７２；７４への又はそこからの流体の流れを制御しているために可能である。

ここで図３を参照すると、コントローラ４０は、チャンバ１０内の流体レベルを所望の範囲に維持するための流体レベルコントローラ４３と、チャンバ１０内の所望の圧力（例えば、洗浄圧力又は吸引圧力）を維持するための圧力コントローラ４２とを備える。

流体レベルコントローラ４３は、流体レベルインジケータ５０から流体レベル情報を受け取り、チャンバ１０内の流体レベルを所望の範囲内に維持するようポンプ２１２を制御する速度コントローラ２２０に設定点を提供する。吸引用途では、速度コントローラ２２０は、流体Ｆがチャンバ１０からドレイン１２０に排出される速さを制御する。コントローラ４０が、流体レベルインジケータ５０からのフィードバックに基づいて、チャンバ１０内の流体レベルが高すぎると決定した場合、コントローラ４０は、ポンプ２１２が流体Ｆをチャンバ１０からドレイン１２０に移動させる速度を増加させるために、速度コントローラ２２０の設定点を調整する。

吸引用途では、速度コントローラ２２０は、流体Ｆが注入ボトル２１０からチャンバ１０に入る速さを制御する。流体レベルインジケータ５０からのフィードバックに基づいて、コントローラ４０が、チャンバ１０内の流体レベルが低すぎると決定した場合、コントローラ４０は、ポンプ２１２が洗浄流体を注入ボトル２１０からチャンバ１０に送達する速さを増加させるために、速度コントローラ２２０の設定点を調整する。ポンプ２１２は、当技術分野で知られているタイプの蠕動ポンプであり得る。

圧力コントローラ４２は、圧力センサ３０から圧力情報を受け取り、チャンバ１０内の圧力を所望のレベルに維持するように、可変圧力源２０によって送達される圧力を調整する。

有利には、図３に示すコントローラ４０は、吸引ライン１１６又は洗浄ライン２１４内の流量センサを必要とせずに、眼１への及び眼１からの流量の計算も可能にすることができる。これは、眼科用手術システムが一般に、狭いゲージの洗浄／吸引ラインを備えており、それを横切る流れ感知が困難であり得るため、有利である。しかしながら、上述のシステムでは、コントローラ４０は、以下の既知の量：チャンバ内の流体レベル（流体レベルインジケータ５０によって測定される）、チャンバ１０内の圧力（圧力センサ３０によって測定される）、及びポンプ２１２によってチャンバ１０に出入りするように指示された流量、使用中に眼への／眼からの流れの圧力損失に関連するシステムパラメータ（例えば、管ならびに針の長さ及び直径）のうちの全て又はいくつかに基づいて、眼に出入りする流量を計算することができる。

図３の上記の説明は、圧力動作モードに関するものであり、ユーザは、所望の圧力の設定点を圧力コントローラ４２に入力することができる。これは、本発明の実施形態が眼への洗浄を制御するために、及び眼からの吸引を制御するために使用されるときの両方に適用され得る。吸引目的に特に適したさらなる実施形態では、本発明の実施形態は、流量制御モードで動作する。流量制御モードでは、所望の吸引流量の設定点が、排水ポンプ２１２の速度を制御するために、速度コントローラ２２０に入力される。流体レベルコントローラ４３は、後に内部の規定された設定点に流体レベルが制御されることを保証するように可変圧力源２０を制御する圧力コントローラ４２に圧力設定点を提供するために、流体レベルインジケータ５０からの入力を使用する。

システムが効率的に動作するためには、チャンバ１０は完全に満たされていても完全に空であってもならないことが理解されよう。これは、チャンバ１０内の流体Ｆが、圧力源２０、ポンプ２１２、及び吸引又は洗浄ラインの閉塞によって、送達される圧力及び流体（液体）の流れの変動に対してバッファを提供するからである。したがって、流体レベルインジケータ装置５０は、チャンバ内の流体レベルの正確な感知が可能でなければならない。

図４Ａに示すように、カセット８は、（眼科用）洗浄及び／又は吸引システム内の流体レベルを示すためのフロート式の流体レベルインジケータ装置５０を含む。流体レベルインジケータ５０は、チャンバ１０内に提供され、（上述のように）少なくとも１つの流体ポート７２；７４と、圧力源２０に接続するように構成された圧力ポート７１とを備える。図４Ａに示す例示的な実施形態では、流体ポートは、第１の導管（例えば、吸引ライン１１６又は注入ライン２１８）に接続するための流体入口ポート７２と、第２の導管（例えば、排水導管１１８又は洗浄導管２１４）に接続するための流体出口ポート７４とを備える。チャネル１４０は、チャンバ１０から延在する。チャンバ１０内には、チャンバ１０内の流体レベルＷと共に上昇及び下降するように構成された少なくとも１つのフロート１６０が配設されている。フロート１６０は、チャンバ１０内に配設されたフロート本体１６２と、フロート本体から延在し、かつチャンバ１０から延在するチャネル１４０内に少なくとも部分的に配設されたフロートステム１６４とを備える。

フロート本体１６２及びフロートステム１６４は、流体レベルＷが上昇及び下降するときに、それぞれチャンバ１０及びチャネル１４０内で自由に移動するように配置される。言い換えれば、フロート本体１６２は、チャンバ１０内の流体のレベルと共に移動するように構成され、それによって、チャンバ１０から延在するチャネル１４０に沿ってフロートステム１６４を移動させる。カセット８は、チャネル１４０内のフロートステム１６４の位置が、チャネル１４０内のフロートステム１６４の位置を検出する感知システムによって測定されることができるように構成される。したがって、チャンバ内の流体レベルＷは、チャネル１４０内のフロートステム１６４の位置を測定することによって決定されることができる。チャネル１４０内のフロートステム１６４の位置を測定することによって、チャンバ１０内の流体Ｆのレベルは、間接的に、すなわち、チャンバ１０内の空気／液体界面Ｗから離れて生成されることができる。これは、そのような測定が、液体表面に影響を及ぼし得るチャンバ１０内の液体特性の変化、例えば、血液、眼組織、油、及びペルフルオロカーボン液（ＰＦＣＬ）による流体Ｆの汚れに一般に影響されないため、有利である。

上述のように、流体ポート７２；７４は、第１の流体導管及び第２の流体導管に接続されるように構成された単一の流体ポートを備えることができる。あるいは、少なくとも１つの流体ポートは、第１の流体導管に接続されるように構成された第１の流体ポート７２と、第２の流体導管に接続されるように構成された第２の流体ポート７４とを備えることができる。いずれの場合も、第１及び第２の導管は、それぞれ、チャンバ１０に向かう流体の流れ及びそこから離れる流体の流れを提供する。

フロートステム１６４は、フロート１６０の一部であり、単一の方向に（図１、図２、４Ａ、図５Ａ及び図６に示す実施形態では上下に）沿ってフロート１６０を誘導することを含むがこれに限定されない、いくつかの目的を果たす。フロートステム１６４はまた、チャンバ１０内の水位の遠隔測定を可能にするように機能し、このために、フロートステム１６４は、長く薄い要素として具現化されることができる。これはまた、液体レベルの上のフロート１６０の部分の重量を低減し、チャンバ１０内の液体レベルの迅速かつ高度に動的な測定を可能にする。フロートステム１６４はまた、圧力ポート７１とチャンバ１０との間の空気の容量をできるだけ小さくし、フロート１６０の適切かつ確実な誘導を可能にするために、チャネル１４０の寸法を最小限にすることを可能にする。図４Ｂを参照して以下に説明されるように、フロートステム１６４及びチャネル１４０はまた、チャンバ１０及びチャネル１４０内でのフロート１６０の回転を防止するように配置され得る。

図４Ａに示すように、チャンバ１０は、基部１５０と、少なくとも１つの側壁１５２と、上壁１５４とを備える。チャネル１４０は、チャンバ１０の上壁１５４から延在し、示される実施形態では、チャネル１４０は、したがって、垂直方向に延在する。

チャンバ１０の基部１５０は、少なくとも１つのガイド機構１７０を更に備えることができ、その１つの機能は、フロート本体１６２をチャンバ１０内の所定の所在位置に誘導することである。例えば、少なくとも１つのガイド機構１７０は、フロートステム１６４がチャネル１４０内の中心に位置するように、フロート本体１６２をチャンバ１０内に位置付け得る。本発明の代替の実施形態では、ガイド機構１７０は、チャンバ１０の側壁１５２に提供されることができる。ガイド機構１７０は、少なくともフロート本体１６２がチャンバ１０の下部に位置付けられたときに、フロート１６０をチャンバ１０の中央領域に閉じ込める、チャンバ１０内に延在する一連の又はリブ又はガイド部材の形態をとることができる。図４Ａに示すように、ガイド機構１７０は、流体レベルＷがチャンバ１０の下部にあるときにフロート１６２がチャンバ内の中央に固定されるように、チャンバ１０の基部１５０からチャンバの上壁１５４の途中まで垂直に延在してもよい。しかしながら、当業者は、いくつかの実施形態では、ガイド機構１７０が、チャンバの基部１５０と上壁１５４との間に延在し得ることを理解するであろう。

上述のガイド機構１７０は、例えば、フロートステム１６４をチャネル１４０内の中心に置くために、さらなる機能において有利に利用され得る。これは、不正確な又は遅延した流体レベル測定につながり得る、フロートステム１６４がチャネル１４０内で詰まるリスクを最小限にする。ガイド手段１７０はまた、有利には、例えばチャンバ１０に入る粘性流体による毛細管力又は粘着力によって、フロート本体１６０がチャンバの側壁１５２に張り付くのを防止することができる。

チャンバ１０の下部のガイド機構１７０は、流体入口ポート７２又は流体出口ポート７４のいずれか又は両方がチャンバ１０の下部に提供されるときに特に有利であり得る。そのような実施形態では、少なくとも１つのガイド機構１７０は、流体入口ポート７２及び／又は流体出口ポート７４の閉塞が防止されるように、流体ポート７２；７４の上方のチャンバ１０内にフロート本体１６２を位置付けることができる。更に、そのような装置はまた、ガイド機構１７０の周りの流体の流れが減衰されることを保証し、乱流を防止する（したがって、チャンバ１０の底部において流体中に存在する可能性のあるデブリを維持する）。

図４Ｂは、本発明の一実施形態によるフロート１６０の上面図を示す。図４Ｂに示されるように、フロート本体１６２及びフロートステム１６４のうちの少なくとも１つは、１つ又は複数の突起１７２、１７４を備えることができ、それは、その縦軸に対してチャンバ１０内にフロート１６０を位置決めすることを可能にする（例えば、フロート１６０を中心に保つ、又はフロート１６０を一定の中心から外れた位置に保つ）。図４Ｂに示される実施形態では、フロート本体１６２は、フロート本体１６２の円周の周りに半径方向に延在する突起１７２を備える。突起１７２は、チャンバ１０内でのフロート本体１６２の横方向の移動を制限し、フロート本体１６２がチャンバ１０の側壁と密着するのを防止するように構成される。突起１７２は、フロート１６０がチャンバ１０内で傾くのを防止し、かつ流体レベルＷの上昇及び下降に伴ってフロート１６０の移動を妨げることによるフロート１６０とチャンバ１０の内面又はチャネル１４０との間の毛細管力のリスクを最小限にするので、フロート式の流体レベルインジケータ５０の感度を向上させる。当業者であれば、流体入口ポート７２及び／又は流体出口ポート７４の閉塞が防止されるように、突起１７２が、フロート本体１６２をチャンバ１０内の中心に位置付けるのにも役立ち得ることを理解するであろう。当業者であれば、この目的を達成するために、突起１７２及びガイド機構１７０が単独で又は互いに組み合わせて使用され得ることを理解するであろう。

フロート本体１６２上に提供された突起１７２に加えて又は代替として、フロート１６０は、ステム１６４上に突起１７４を備え得る。突起１７４は、チャネル１４０内でのフロートステム１６４の横方向移動を制限し、フロートステム１６４とチャネル１４０との間の望ましくない毛細管力（流体がチャネル１４０に入る場合）を防止し、チャンバ１０内の流体レベルＷとチャネル１４０内のステム１６４の位置との間の堅固な結合を維持し、それによって、流体レベルインジケータ５０の感度を改善する。更に、突起１７４は、フロート１６０のその３つの回転軸の周りの回転が制限されることを保証する。

流体レベルインジケータ５０は、カセット８内のフロート１６０の回転を防止するように構成されることができる。例えば、ガイド手段１７０は、フロート１６０のその縦軸の周りの回転を制限するために、フロート１６０の本体１６２上の突起１７２と協働することができる。

加えて又は代替として、チャネル１４０及び／又はステム１６４は、チャネル１４０内でのフロートステム１６４の回転を防止するように構成され得る。さらなる実施形態では、これは、３つの（垂直な）回転軸全てにおける回転を防止し、フロート１６０の縦軸に沿った上下運動のみを可能にすることにも関連し得る。例えば、チャネル１４０は、チャネル１４０内のフロートステム１６４の回転を制限するために、突起１７４と協働するリブ又は溝を備えてもよい。これは、位置測定を容易にするためにチャネル１４０内でフロートステム１６４を正確に配向するのに有用であり得る（図５Ａ及びＢを参照して更に説明される）。当業者は、フロートステム１６４が他の方法においてチャネル１４０内で配向されてもよいことを理解するであろう。例えば、チャネル１４０及びフロートステム１６４は、チャネル１４０内でのフロートステム１６４の回転を防止する非円形断面で形成されてもよい。当業者であれば、チャンバ１０内の流体レベルとフロート１６０との間に剛性結合を形成するために、フロート１６０、突起１７２、１７４、及びチャンバ１０の幾何学的形状が互いに対して最適化されることができることを理解するであろう。これは、チャンバ１０内のフロート１６０の傾斜を防止し、流体レベルインジケータ５０の感度を最大化する。

図４Ｂに示すように、フロートステム１６４は、フロート本体１６２と比較して比較的狭く、チャネル１４０は、チャンバ１０と比較して比較的狭い。言い換えると、ステム１６４の断面（縦方向に垂直な断面）は、フロート本体１６２の断面よりも小さく、チャネル１４０の直径は、チャンバ１０の直径よりも小さい。これは、チャネル１４０とチャンバ１０とを組み合わせた容量を有利に最小限にし、チャンバ１０内の迅速な圧力制御を提供する。代替の実施形態では、チャンバ１０及びチャネル１４０は、実質的に同様の断面寸法を有してもよい。

図４Ｂに示す実施形態では、フロートステム１６４は多角形の形状を有する。更に別の実施形態では、チャネル１４０及びフロートステム１６４は、円筒形、楕円形、正方形、長方形などの対応する断面形状を有する。

本明細書に記載の全ての実施形態に関連して、フロート１６０及びチャンバ１０の形状が最適化され得る。より具体的には、フロート１６０の断面積（液体－空気界面における部分）と、フロート１６０とチャンバ１０の内壁との間の「開水域」エリアとの間のアスペクト比が、可能な限り高くなるように選択される。フロートエリア対開水域エリアの比が大きいほど、フロート１６０は剛性に関してより良好に機能する（すなわち、フロート１６０はチャンバ１０内の実際の液体レベルをより良好に示す（より小さい液体量変化が測定され得る））。しかしながら、フロート１６０がチャンバ１０の内壁に近い場合、毛細管力が顕在化し、フロート１６０を内壁に向かって引き付け、フロート１６０の上下運動のための摩擦力の増大をもたらす。したがって、フロート１６０とチャンバ１０の内壁との間に、例えば少なくとも１ｍｍ又は少なくとも２ｍｍの間隙が設けられる。

更に、チャンバ１０のより小さい総容積は、流体レベルセンサ５０の感度を増加させる（すなわち、小さい液体容積変化は、高いフロート位置変化をもたらす）が、ここでは、可能な流れ変動及び利用可能な流体レベル測定範囲に関してトレードオフが行われなければならない。例えば、動作中のユーザが液体を吸引するが、吸引をオンにしたまま、眼から針を突然引き出して空気中に保つ場合、（空気の粘度は吸引流体の粘度の約５０分の１であるので）流量の急速な増加が起こり、結果として、フロート１６０は急速に上方に移動する。

いくつかの実施形態では、チャンバ１０は、少ない空気量（すなわち、１０ｃｃ未満）を有する。しかしながら、当業者は、チャンバ１０が、制御が必要とされる任意の空気量を有し得ることを理解する。空気量は、通常動作中、すなわちチャンバ１０が目標範囲内の流体で満たされているときのチャンバ１０内の空気の量であることに留意されたい。流体の目標量は、１０～１５ｃｃであってもよい。これは、高速プライミング（すなわち、カセット８及び全ての接続ラインを流体で満たすこと）を依然として可能にし、高い動的応答を維持する。動作中のチャンバ１０内の流体の量の変動は、例えば約３ｃｃであり、これはまた、流体レベルインジケータ５０を使用して適切かつ正確なレベル検知を依然として可能にする。例示的な実施形態では、チャンバ１０の全内部容積は約２５～３０ｃｃである。

本発明の例示的な実施形態では、チャンバ１０は、結露がチャンバ１０内には形成されるが、チャネル１４０には形成されないように配置されることを可能にする。これは、（例えば、チャネル１４０内でのフロート１６０の粘着に起因して、及び／又はチャネル１４０内でのステム１６４の位置の測定を妨害する、チャネル１４０内で形成する液滴に起因して）流体レベル測定に影響を及ぼす結露のリスクを最小限にする。例えば、チャンバ１０は、結露が、液体－空気界面付近のチャンバ１０内の別個の領域上に局在化されるが、チャネル１４０内では最小限にされるように、修正されることができる。これは、特定の（局所的な）環境制御（圧力及び温度）を使用することによっても達成されることができる。平衡状態では、チャンバ１０の上部の湿気レベルは高い（１００％）。圧力を増加させることによって、結露は、主に、チャンバ１０の上端（チャネル１４０内ではない）で生じ、温度を低下させることによって、結露は、流体レベルの真上で生じ、したがって、チャネル１４０内では生じない。

圧力ポート７１のロケーションは、チャンバ１０内の絶対圧力が増加される必要がある場合、追加の空気がチャネル１４０を介してチャンバ１０内に入るようなものである。既に（チャネル１４０内にも）存在し、高い相対湿度を有する空気は、チャンバ１０内に押し込まれる／変位する。従って、この高湿度空気の圧縮は、結果的に結露が起こるチャンバ１０内で行われる。（（より）低い相対湿度を有する）追加された空気は、チャネル部分１４０内に挿入され、結露しない（それは、より高い絶対圧力にある可変圧力源から生じるので、相対湿度は常に低くなる）。

カセット８内の温度勾配は、チャンバ１０内（液体－空気界面付近）の温度が、好ましくはチャネル１４０などの他のセクション内の空気温度よりも低くなるように、最小限にされる及び／又は設計される。これは、（図５Ａ及びＢを参照して後述するような）位置感知システムの本発明の実施形態、例えば、チャネル１４０内の温度を上昇させる、フロートステム１６４の位置検出に使用される光源を使用して達成され得ることに留意されたい。

本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態では、チャネル１４０は、可変圧力源２０と圧力センサ３０とチャンバ１０との間に流体連通を提供することができる。

図４Ａに示すように、チャネル１４０は、チャンバ１０と圧力ポート７１との間に導管を提供する。圧力ポート７１は、チャンバ１０と圧力制御ポート７１ａ及び圧力感知ポート７１ｂとの間の流体連通を提供する。圧力制御ポート７１ａは、チャンバ１０を加圧するために可変圧力源２０に流体接続される。圧力感知ポート７１ｂは、チャンバ１０内の圧力を感知する圧力センサ３０に接続される。この装置は、チャンバ１０内で必要とされるポートの数を減少させるので、有利である。しかしながら、当業者は、圧力制御ポート７１ａ及び／又は圧力感知ポート７１ｂが、チャネル１４０に依存せず、代わりにチャンバ１０内に直接開口する１つまたは複数の専用導管を介してチャンバ１０と流体連通し得ることを理解するであろう。

チャンバ１０内の圧力がチャネル１４０を介して制御される実施形態では、フロートステム１６４もフロート本体１６２もチャネル１４０を遮断できないことが理解されよう。したがって、フロートステム１６４及びチャネル１４０は、空気がチャネル１４０内でフロートステム１６４を通過することを可能にするように構成される。これは、上述したように、チャネル１４０の壁とフロートステム１６４との間に空隙を維持するために、フロートステム１６４又はチャネル１４０の壁上に提供された突起１７４によって達成され得る。

圧力ポート７１とチャンバ１０との間の流体連通は、理想的には、フロート１６０の位置にかかわらず維持される。したがって、図４Ａに示す実施形態では、フロート１６０とチャネル１４０への入口との間に形成される封止を防止する、フロート本体１６２又はチャンバ１０の上壁１５４上の表面特徴を提供することが有利である。複数のリブ又はチャネル（図示せず）は、フロート本体１６２がチャンバ１０の上壁１５４に当接しても、流体（すなわち、空気）がフロート本体１６２とチャンバ壁との間のチャネル１４０内に通過することができることを保証するために、チャンバ１０の上壁１５４又はフロート本体１６２の上面のいずれかに形成され得る。これは、例えば、チャネル１４０内の負圧によってフロート１６０がチャンバのチャネル１４０を封止することを防止することができる。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、上述の流体レベルインジケータ５０は、チャネル１４０内のフロートステム１６４の位置を検出するための１つ又は複数のセンサを備える自動流体レベル感知システムと組み合わせられ得る。

図５Ｂに示すように、位置感知システムは、フロートステム１６４上に設けられたマーカ（例えば、スリット）の位置を検出するように構成され、チャンバ１０内の液体レベルＷをその中の液体表面から遠隔で感知することを可能にする。

図５Ａ及び図５Ｂに例示する例示的な感知システムでは、位置感知システムは、マーカ１７６の位置を測定するように構成された光感知システム１８０を備える。光感知システム１８０は、チャネル１４０の第１の側に配置された光源１８１（例えば、コリメート光源）と、チャネル１４０の反対側に配置された少なくとも１つの光センサ１８２（例えば、位置感知センサ又は「ＰＳＤ」）とを備える。チャネル１４０は、光源１８１とＰＳＤ１８２とを分離し、透明材料から形成される。マーカ１７６は、例えば、光源からの光がそこを通過してチャネルの反対側の少なくとも１つの光センサ１８２に衝突することを可能にするように構成された開口（図５Ｂに示されるようなスリットの形態、又は代替的に、フロートステム１６４の上縁の形態のいずれか）を備える。有利には、スリットは、水平スリット（すなわち、ステム１６４の縦軸に対して垂直）であり得、それは、開口として、又は他の不透明なステム内の透明材料の領域として形成される。

ＰＳＤ１８２及び光源１８１は、光源１８１からのコリメート光がカセット８及びチャネル１４０を通過してＰＳＤ１８２に衝突するように配置される。しかしながら、不透明なステム１６４は、光源１８１からのコリメート光がスリット１７６の領域を除いてＰＳＤに衝突することを防止する。スリット１７６のみが、光源１８１からステム１６４を通ってＰＳＤ１８２上への光の透１６過を可能にするので、較正後、ＰＳＤからの電気信号が、スリット１７６の正確な位置、したがってチャネル１４０内のフロートステム１６４の位置を示すために使用されることができる。フロートのフロートステム１６４と流体表面Ｗとの間の堅固な結合により、これは、チャンバ１０内の流体レベルの正確な決定を提供する。

上に示すように、コリメート光源１８１は、レンズ１８６と組み合わせたＬＥＤによって提供されることができる。しかしながら、当業者は、他の光源が提供され得ることを理解するであろう。同様に、上述の光感知システム１８０は、単一のＰＳＤ１８２を備える。しかしながら、当業者は、チャネル１４０内のマーカ１７６の位置を正確に検出するために、複数のセンサが提供され得ることを理解するであろう。

更に、当業者は、上述した光感知システム１８０に本発明が限定されないことを理解するであろう。例えば、マーカ１７６及び感知システム１８０は、チャネル１４０内のフロートステム１６４の位置を検出するための磁気的、電気的及び音響的方法に適合され得る。いくつかの実施形態では、マーカ１７６が省略されてもよく、チャネル１４０内のフロートステム１６４の位置が、フロートステム１６４の遠位先端又はエッジの位置を決定することによって決定されてもよいことも、当業者には明らかであろう。

上述の光感知システム１８０は、カセット８に組み込まれ得る。しかしながら、本発明のいくつかの実施形態では、位置感知システム１８０は、より広範な洗浄及び／又は吸引装置の一部を形成し、カセット８は使い捨てであることが想定される。これらの実施形態では、カセット８は、上述した流体レベルインジケータ装置を含み、これは、より広範な洗浄及び吸引システムに組み込まれた感知手段と共に利用され得る。上述のフロート式の流体レベルインジケータ装置は、カセット８のチャンバ１０内の流体レベルを確実に表示する安価な構成要素を備えるため、使い捨てカセット用途に特に適している。

そのような実施形態では、カセット８は、有利には、カセット８（したがって、チャネル１４０及びステム１６４）を感知手段（例えば、光源１８１及びＰＳＤ１８２）に対して所定の位置に固定するための１つ又は複数のロケーション機構（図示せず）を備えることができる。これは、感知手段の較正を繰り返す必要性を制限又は排除することができる。改善された精度及び迅速な反応時間に加えて、フロート式の流体レベルインジケータはまた、チャンバ１０内の流体レベルを示すために必要とされる部品を低コストにするために、使い捨てカセットの実施形態に特に適している。

チャンバ１０の目視検査を可能にし、上述のフロート式の流体レベル指示システムを介した流体レベルの光感知を容易にするために、カセット８は、透明プラスチック材料から作られ得る。しかしながら、当業者は、チャネル１４０を備えるカセットの部分が光源１８１によって放射される光の波長に対して透明である限り、カセット８が不透明又は半透明の材料から形成され得ることを理解するであろう。

ここで図６を参照すると、本発明によるフロート式の流体レベルインジケータ装置５０は、吸引及び洗浄処置の両方で使用するのに適した例示的な多機能カセット１８で利用され得る。カセット１８は、上述のカセット８とほぼ同様であり、上述のように、チャンバ１０と、チャネル１４０と、フロート１６０と、チャンバ１０を可変圧力源２０及び圧力センサ３０に流体接続するための少なくとも１つの圧力ポート７１とを含む。

カセット１８は、図１及び図２を参照して上述したように、チャンバ１０を流体ラインに接続するための３つの流体ポートも備える。医師は、所望の用途、例えば洗浄又は吸引に応じて、流体ポートを選択的に接続することができる。

例示的な実施形態では、第１の流体ポート１９２は、吸引システム（図１参照）内の吸引ライン１１６又は洗浄システム（図２参照）内の注入ライン２１８に接続するように構成される。第２の流体ポート１９４は、吸引システム（図１参照）内の排水ライン１１８に接続するように構成される。第３の流体ポート１９６は、例えば、吸引システムの容易かつ迅速なプライミングのために、任意で存在し、洗浄システム（図２参照）への接続のために構成され得る。第２及び第３の流体ポート１９４、１９６は各々、使用されていないときにポートを閉じるための弁（図示せず）を備えてもよい。

外科用吸引システム（図１に示す）で使用するために、第１の流体ポート１９２は吸引ライン１１６に接続され、第２の流体ポート１９４は排水ライン１１８に接続される。第３の流体ポート１９６は、通常動作中に弁（図示せず）によって閉じられる。その後、カセット１８は、図１を参照して説明したように動作する。

（図２に示すような）外科用洗浄システムで使用するために、第１の流体ポート１９２は注入ライン２１８に接続され、第３の流体ポート１９６は洗浄ライン２１４に接続される。第２の流体ポート１９４は、弁（図示せず）によって閉じられる。その後、カセット１８は、図２を参照して説明したように動作する。

上述したように、多機能カセット１８は、洗浄及び吸引処置の両方に使用されることができる。これは、眼科処置を実行するために必要とされる構成要素のアレイを単純化し、より高い柔軟性を医師に提供する。

上述の例示的な実施形態では、流体レベルインジケータ装置５０は、外科用カセット８に含まれる。しかしながら、当業者であれば、本発明による流体レベルインジケータ装置５０は、吸引／洗浄装置内に一体化されてもよく、すなわち、チャンバ及び流体レベル感知部が洗浄／吸引装置の一部を形成し、取り外し可能ではないようなものであることを理解するであろう。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 洗浄及び／又は吸引システム内の流体レベルを示すための流体レベルインジケータ装置であって、前記流体レベルインジケータ装置は、
流体（Ｆ）を保持するように構成されたチャンバ（１０）と、ここで、前記チャンバ（１０）は、
少なくとも１つの流体ポート（７２；７４）と、
圧力源（２０）に接続するための圧力ポート（７１）とを備え、
前記チャンバ（１０）から延在するチャネル（１４０）と、
前記チャンバ（１０）内に配設されたフロート本体（１６２）と、
前記フロート本体（１６２）から延在し、かつ前記チャンバ（１０）から延在する前記チャネル（１４０）内に少なくとも部分的に配設されたフロートステム（１６４）と
を備えるフロート（１６０）と
を備える、流体レベルインジケータ装置。
［２］ 前記少なくとも１つの流体ポートは、第１の流体導管及び第２の流体導管に接続されるように構成された単一の流体ポートを備える、［１］に記載の流体レベルインジケータ装置。
［３］ 前記少なくとも１つの流体ポートは、第１の流体導管に接続されるように構成された第１の流体ポート（７２）と、第２の流体導管に接続されるように構成された第２の流体ポート（７４）とを備える、［１］に記載の流体レベルインジケータ装置。
［４］ 外科用カセット（８）に含まれる、［１］、［２］又は［３］のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
［５］ 前記チャンバ（１０）は、基部（１５０）と、少なくとも１つの側壁（１５２）と、上壁（１５４）とを備え、前記チャネル（１４０）は、前記チャンバ（１０）の前記上壁（１５４）から延在する、［１］～［４］のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
［６］ 前記フロート本体（１６２）及び／又は前記フロートステム（１６４）は、１つ又は複数の突起（１７２，１７４）を備える、［１］～［５］のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
［７］ 前記チャネル（１４０）及び／又は前記フロートステム（１６４）は、前記チャネル（１４０）に対する前記フロートステム（１６４）の回転を防止するように構成される、［１］～［６］のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
［８］ 前記フロートステム（１６４）は、前記フロート本体（１６２）と比較して比較的狭く、前記チャネル（１４０）は、前記チャンバ（１０）と比較して比較的狭い、［１］～［７］のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
［９］ 前記チャンバ（１０）は、少なくとも１つのガイド機構（１７０）を備える、［１］～［８］のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
［１０］ 前記少なくとも１つのガイド機構（１７０）は、前記フロート本体（１６２）を前記流体ポート（７２；７４）の上方の前記チャンバ（１０）内に位置付ける、［９］に記載の流体レベルインジケータ装置。
［１１］ 前記チャンバ（１０）は、流体レベル検出との干渉を最小限にするために、結露が前記チャンバ（１０）内には形成されるが、チャネル（１４０）には形成されないように配置されることを可能にする、［１］～［１０］のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
［１２］ 前記圧力ポート（７１）は、前記チャネル（１４０）を介して前記チャンバ（１０）と流体連通している、［１］～［１１］のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
［１３］ 前記フロートステム（１６４）は、少なくとも１つのマーカ（１７６）を備える、［１］～［１２］のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
［１４］ 眼科手術処置中に使用するための洗浄システムであって、前記洗浄システムは、
［１］～［１３］のいずれか一項に記載の前記流体レベルインジケータ装置と、
前記圧力ポート（７１）と流体連通する可変圧力源（２０）と、
前記少なくとも１つの流体ポート（７２；７４）と流体連通する洗浄導管（２１４）と、
前記少なくとも１つの流体ポート（７２；７４）と連通する注入導管（２１８）と
を備える、洗浄システム。
［１５］ 眼科手術処置中に使用するための吸引システムであって、前記吸引システムは、
［１］～［１３］のいずれか一項に記載の前記流体レベルインジケータ装置と、
前記圧力ポート（７１）と流体連通する可変圧力源（２０）と、
前記少なくとも１つの流体ポート（７２；７４）と流体連通する排出導管（１１８）と、
前記流体ポート（７２；７４）と流体連通する吸引導管（１１６）と
を備える、吸引システム。
［１６］ 前記チャネル（１４０）内の前記フロートステム（１６４）の位置を検出するための１つ又は複数のセンサ（１８２）を有する位置感知システムを更に備える、［１４］又は［１５］に記載のシステム。
［１７］ 前記位置感知システムは、前記チャネル（１４０）の第１の側に配置された光源（１８１）と、前記チャネル（１４０）の反対側に配置された少なくとも１つの光センサ（１８２）とを備える光感知システム（１８０）であり、
前記チャネル（１４０）は、透明材料から形成され、
マーカ（１７６）は、前記光源からの光がそこを通過して前記少なくとも１つの光センサ（１８２）に衝突することを可能にするように構成された開口を備える、
［１６］に記載のシステム。

Claims (16)

1. 眼科手術で使用するための洗浄及び／又は吸引システム内の流体レベルを示すための流体レベルインジケータ装置であって、前記流体レベルインジケータ装置は、
   流体（Ｆ）を保持するように構成されたチャンバ（１０）と、ここで、前記チャンバ（１０）は、
   少なくとも１つの流体ポート（７２；７４）と、
   圧力源（２０）に接続するための圧力ポート（７１）とを備え、
   前記チャンバ（１０）から延在するチャネル（１４０）と、
   前記チャンバ（１０）内に配設されたフロート本体（１６２）と、
   前記フロート本体（１６２）から延在し、かつ前記チャンバ（１０）から延在する前記チャネル（１４０）内に少なくとも部分的に配設されたフロートステム（１６４）と、
   ここにおいて、前記フロート本体（１６２）及び／又は前記フロートステム（１６４）は、１つ又は複数の径方向に延びる突起（１７２，１７４）を備える、
   を備えるフロート（１６０）と
   を備える、流体レベルインジケータ装置。
2. 前記少なくとも１つの流体ポートは、第１の流体導管及び第２の流体導管に接続されるように構成された単一の流体ポートを備える、請求項１に記載の流体レベルインジケータ装置。
3. 前記少なくとも１つの流体ポートは、第１の流体導管に接続されるように構成された第１の流体ポート（７２）と、第２の流体導管に接続されるように構成された第２の流体ポート（７４）とを備える、請求項１に記載の流体レベルインジケータ装置。
4. 外科用カセット（８）に含まれる、請求項１、２又は３のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
5. 前記チャンバ（１０）は、基部（１５０）と、少なくとも１つの側壁（１５２）と、上壁（１５４）とを備え、前記チャネル（１４０）は、前記チャンバ（１０）の前記上壁（１５４）から延在する、請求項１～４のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
6. 前記チャネル（１４０）及び／又は前記フロートステム（１６４）は、前記チャネル（１４０）に対する前記フロートステム（１６４）の回転を防止するように構成される、請求項１～５のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
7. 前記フロートステム（１６４）は、前記フロート本体（１６２）と比較して比較的狭く、前記チャネル（１４０）は、前記チャンバ（１０）と比較して比較的狭い、請求項１～６のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
8. 前記チャンバ（１０）は、少なくとも１つのガイド機構（１７０）を備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
9. 前記少なくとも１つのガイド機構（１７０）は、前記フロート本体（１６２）を前記流体ポート（７２；７４）の上方の前記チャンバ（１０）内に位置付ける、請求項８に記載の流体レベルインジケータ装置。
10. 前記チャンバ（１０）は、流体レベル検出との干渉を最小限にするために、結露が前記チャンバ（１０）内には形成されるが、チャネル（１４０）には形成されないように配置されることを可能にする、請求項１～９のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
11. 前記圧力ポート（７１）は、前記チャネル（１４０）を介して前記チャンバ（１０）と流体連通している、請求項１～１０のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
12. 前記フロートステム（１６４）は、少なくとも１つのマーカ（１７６）を備える、請求項１～１１のいずれか一項に記載の流体レベルインジケータ装置。
13. 眼科手術処置中に使用するための洗浄システムであって、前記洗浄システムは、
    請求項１～１２のいずれか一項に記載の前記流体レベルインジケータ装置と、
    前記圧力ポート（７１）と流体連通する可変圧力源（２０）と、
    前記少なくとも１つの流体ポート（７２；７４）と流体連通する洗浄導管（２１４）と、
    前記少なくとも１つの流体ポート（７２；７４）と連通する注入導管（２１８）と
    を備える、洗浄システム。
14. 眼科手術処置中に使用するための吸引システムであって、前記吸引システムは、
    請求項１～１２のいずれか一項に記載の前記流体レベルインジケータ装置と、
    前記圧力ポート（７１）と流体連通する可変圧力源（２０）と、
    前記少なくとも１つの流体ポート（７２；７４）と流体連通する排出導管（１１８）と、
    前記流体ポート（７２；７４）と流体連通する吸引導管（１１６）と
    を備える、吸引システム。
15. 前記チャネル（１４０）内の前記フロートステム（１６４）の位置を検出するための１つ又は複数のセンサ（１８２）を有する位置感知システムを更に備える、請求項１３又は１４に記載のシステム。
16. 前記位置感知システムは、前記チャネル（１４０）の第１の側に配置された光源（１８１）と、前記チャネル（１４０）の反対側に配置された少なくとも１つの光センサ（１８２）とを備える光感知システム（１８０）であり、
    前記チャネル（１４０）は、透明材料から形成され、
    マーカ（１７６）は、前記光源からの光がそこを通過して前記少なくとも１つの光センサ（１８２）に衝突することを可能にするように構成された開口を備える、
    請求項１５に記載のシステム。

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