JP7408544B2 - 眼科用手術システムのための圧力制御ユニット - Google Patents

Description

本発明は、圧力制御ユニット、特に眼科用吸引／洗浄システムなどの吸引／洗浄システムで使用するための圧力制御ユニットに関する。さらなる態様では、本発明は、眼科用吸引／洗浄システムにおける圧力を調節する方法に関する。

眼科手術の間、流体は通常、眼に送達され、そこから吸引される。一般に、流体を眼に移動させるために圧力源が使用され、流体を眼から移動させるために圧力源又はフロードレインが使用される。吸引処置では、眼から吸引チャンバ内に流体を引き込むために負圧が用いられ得る。洗浄処置では、注入源から眼に流体を送達するために正圧が加えられる。

米国特許出願公開第５，６７４，１９４号は、吸引プローブのために真空を生成するよう構成された圧力制御ユニットを開示しており、その所望の真空レベルは、圧力制御ユニットの入力デバイスによって操作されることができる。このシステムは、入力マニホールドを介して比例弁に接続された調節された高圧源を備え、比例弁が開いている程度が、比例弁の出力に接続されたベンチュリを通る圧力及び空気流量を決定する。圧力制御ユニットは、吸引プローブ及びベンチュリに接続されるカセットボリュームを更に備え、ベンチュリは、吸引プローブで真空を引き込むことを可能にする。

本発明は、眼科用吸引／洗浄システムなどの眼科用手術システムのための改善された圧力制御ユニットを提供することを目的とし、圧力制御ユニットは、空気消費量を最小限にし、外部空気源の使用を回避する。本発明の圧力制御ユニットは、最大の精度で吸引圧力又は洗浄圧力の迅速な圧力制御を提供することを更に目的とする。

本発明の一態様によれば、空気を収容するための上部と、洗浄又は吸引される外科用流体を収容するための下部とを有するチャンバを有する吸引／洗浄システムのための圧力制御ユニットが提供される。圧力制御ユニットは、負圧源、正圧源、および調整可能な弁装置を備え、調整可能な弁装置は、負圧源に接続された真空ポートと、正圧源に接続された圧力ポートとを備える。調整可能な弁装置は、真空ポート及び圧力ポートと制御可能に流体連通するメインポートを更に備え、メインポートはチャンバに接続される。

調整可能な弁装置は、負圧源及び／又は正圧源が動作することが可能である強度に対応して、メインポートを通してチャンバへの及びチャンバからの空気圧及び空気流を制御し、負圧及び／又は正圧を真空ポート及び圧力ポートにそれぞれ供給するように適合される。言い換えれば、調整可能な弁装置における各弁の開口比の量は、それらの個々の寄与を決定し、したがって圧力源とメインポートとの間の結合を決定する。

チャンバ内の圧力の調節が負圧源及び／又は正圧源の両方によって達成されるので（負圧及び正圧は周囲圧力に対して使用される）、本発明の圧力制御ユニットは、非常に短い応答時間及び精度でチャンバ内に動的圧力制御を提供することができ、調整可能な弁装置は、眼科処置中にチャンバに任意の必要な圧力を提供するように構成される。

圧力制御ユニットの別の利点は、例えば、眼科用吸引／洗浄システムの既存の、使い捨てチャンバであり得るチャンバに接続するように好都合に構成されることである。このようにして、圧力制御ユニットを使用して、洗浄及び／又は吸引応答時間を増加させ、並びに必要な圧力をチャンバに提供することができる精度を増加させるために、眼科用手術システムがアップグレードされ得る。

本発明のさらなる態様によれば、外科用流体を交換するためのチャンバと、負圧源、正圧源、および調整可能な弁装置を有する圧力制御ユニットとを備える眼科用吸引／洗浄システムにおける圧力を調節する方法が提供され、弁装置は、真空源に接続された真空ポートと、圧力源に接続された圧力ポートとを備え、弁装置は、チャンバに流体接続するように構成されたメインポートを更に備え、方法は、所望のチャンバ圧力を決定することと、メインポートを介してチャンバに所望の圧力を送達することと、チャンバ内の圧力を測定することと、チャンバ内の所望の圧力を維持するために正圧又は負圧を送達するように調整可能な弁装置を調整することと、を行うステップを備える。

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球物質を吸引するための吸引システムの実施形態を示す。 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の実施形態を示す。 図３は、眼科用吸引／洗浄システムで使用するための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眼科用吸引／洗浄システムのための圧力制御ユニットの概略図を示す。 図４Ｂは、本発明の実施形態による眼科用吸引／洗浄システムのための圧力制御ユニットの概略図を示す。

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容易に理解する。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。

本発明による圧力制御ユニットは、図１に示される吸引システム１００の例示的な実施形態、又は図２に示されるような洗浄システム２００の例示的な実施形態において採用され得る。図示のように、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を有する、外科用カセットと呼ばれることもあるカセット８を備える。チャンバ１０は、チャンバ１０の下部１０ｂに流体Ｆを、チャンバ１０の上部１０ａに空気Ａを収容するように構成され、上部１０ａは、チャンバ１０の上部の残りの空間である（以下の図４Ａ及び４Ｂの説明も参照）。

チャンバ１０内の圧力、したがってチャンバ１０と患者の眼１との間の流体の流れを制御するために、可変圧力源２０がチャンバ１０に結合される。当業者であれば、図１に示す吸引システム１００において、可変圧力源２０は、吸引ライン１１６を介して眼１からチャンバ１０内に流体を引き込むために、少なくとも、チャンバ１０に負圧を加えることができ、すなわち、流体は、図１の矢印Ｆ１の方向に移動することを理解するであろう。

洗浄システム２００において、可変圧力源２０は、チャンバ１０から洗浄ライン２１４を介して眼１に流体を送達するために、少なくとも、チャンバ１０に正圧を加えることができ、すなわち、流体は、図２の矢印Ｆ２の方向に移動する。当然ながら、チャンバ１０に正圧及び負圧を加えることができる可変圧力源２０は、有利には多用途であり、洗浄及び吸引処置の両方に使用することができる。図１及び図２に示すカセット８は、チャンバ１０内の空気圧を監視するためにチャンバ１０と流体連通する圧力センサ３０を更に備え得る。

吸引システム１００及び洗浄システム２００は、通常、チャンバ１０からの流体Ｆの出入りを制御するポンプ２１２を備える。ポンプ２１２は、当技術分野で知られている任意のタイプの蠕動ポンプなど、この目的に適した任意のポンプであり得る。当業者は、図１に示されるような吸引システム１００において、ポンプ２１２が吸引された流体をチャンバ１０からドレイン１２０に送達するように構成され、それが排水ライン１１８によってチャンバ１０に結合されることを理解するであろう。図２に示す洗浄システムでは、ポンプ２１２は、注入ライン２１８によって注入ボトル２１０からチャンバ１０に洗浄流体を送達するように構成される。カセット８はまた、チャンバ１０内の流体Ｆのレベルを示す流体レベルインジケータ５０を備える。

図２に示すように、可変圧力源２０、圧力センサ３０、流体レベルインジケータ５０、及びポンプ２１２と連通するコントローラ４０が提供され得る。コントローラ４０は、例えば、圧力センサ３０及び／又は流体レベルインジケータ５０によって取得された測定値に基づいて、ポンプ２１２の速度を制御することによって、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。コントローラ４０は、同様に、図１の吸引システム１００に提供され、チャンバ１０内の圧力及び流体レベルを制御するために、可変圧力源２０、圧力センサ３０、ポンプ２１２、及び流体レベルインジケータ５０に接続され得ることに留意されたい。

ここで図３の概略図を参照すると、一実施形態では、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内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内の所望の圧力を維持するための圧力コントローラ４２とを備える。チャンバ１０内の所望の圧力は、吸引又は洗浄のいずれが必要かに応じて、負圧又は正圧となる。

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にポンプ２１２を制御する速度コントローラ２２０に設定点を提供する。例えば、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に移動させる速さ／スピード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。

洗浄用途では、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／スピード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。

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、それを横切る正確な流量感知が困難であり得るため、有利である。しかしながら、上述の吸引及び洗浄システム１００、２００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、管並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１に出入りする流量を計算してもよい。

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場合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。

眼１内の圧力の正確な制御を可能にするために、可変圧力源２０は、チャンバ１０内で、最大精度で高速圧力制御を提供することが可能であるべきであることが理解されるであろう。その目的のために、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、これらの各々が、洗浄又は吸引される外科用流体Ｆを収容するための下部１０ｂを有するチャンバ１０を有する眼科用洗浄及び吸引システム１００、２００のための圧力制御システム２１の実施形態を示す。

本発明によれば、圧力制御ユニット２１は、負圧源２２（例えば、真空源）及び正圧源２４（例えば、圧縮機）を備える。一実施形態では、負圧源又は正圧源２２、２４は、例えば、膜ポンプであるが、当業者は、他の正圧源及び／又は負圧源が採用され得ることを理解するであろう。負圧及び正圧という用語は、本明細書では周囲圧力に関して使用される。代替的な実施形態として、圧力源２２、２４の一方は、実際には周囲圧力であってもよい。

圧力制御ユニット２１は、調整可能な弁装置２５を更に備え、弁装置２５は、負圧源２２に接続された真空ポート２５ａと、正圧源２４に接続された圧力ポート２５ｂとを備える。調整可能な弁装置２５はまた、真空ポート２５ａ及び圧力ポート２５ｂと制御可能に流体連通するメインポート２５ｃを備え、メインポート２５ｃは、チャンバ１０に接続され、例えば、空気Ａを収容するためにチャンバ１０に（より具体的にはチャンバ１０の上部１０ａに）接続される。上述のように、チャンバ１０は、チャンバ１０の下部１０ｂに収容された外科用流体Ｆを収容し交換するように構成される。

調整可能な弁装置２５は、真空源２２及び／又は圧力源２４が動作している強度に対応して、メインポート２５ｃを通るチャンバ１０への／からの空気の流れを制御するように適合される。図４Ａ及び図４Ｂに示される弁装置２５は、チャンバ１０を負圧源２２並びに正圧源２４に結合するので、圧力制御ユニット２１は、チャンバ１０内の迅速な動的圧力制御を顕著な精度で提供することができる。したがって、本発明の調整可能な弁装置２５は、任意の所望のスピード及び精度でチャンバ１０内に実質的に任意の圧力を提供するように構成される。スピード及び精度に影響を及ぼす要因は、総空気量Ａ及び制限（任意選択のフィルタ２９ａなど）の存在（または存在しないこと）である。本出願の実施形態は、カセット８のチャンバ１０内の代わりに注入ボトル内の圧力を制御するために使用され得ることに留意されたい。

一実施形態では、調整可能な弁装置２５は、メインポート２５ｃを横切る空気圧及び空気流の滑らかで連続的な変化を可能にする比例的に調整可能な弁装置である。比例的に調整可能な弁装置は、負圧源２２と正圧源２４との間で切り換え及び／又はこれらを「混合」することができ、その結果、高いスピード及び精度でメインポート２５ｃを横切る任意の所望の圧力及び空気流が達成され得る。別の実施形態として、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御オン／オフ弁装置が適用され得る。

図４Ａに示すような例示的な実施形態では、調整可能な弁装置２５は、真空ポート２５ａとメインポート２５ｃとの間に接続された第１の調整可能な弁Ｒ１を備え、第２の調整可能な弁Ｒ２は、圧力ポート２５ｂとメインポート２５ｃとの間に接続される。これは、メインポート２５ｃにおける負圧及び正圧の両方の正確な選択及び制御が可能となり、その結果、チャンバ１０内の任意の所望の圧力に高速で到達し、（真空源２２及び／又は圧力源２４の負圧及び正圧範囲内で）正確に維持される。

有利な実施形態では、第１の調整可能な弁Ｒ１は第１の比例弁であり、第２の調整可能な弁Ｒ２は第２の比例弁である。比例弁Ｒ１、Ｒ２の各々は、メインポート２５ｃを横切る空気流のスピード及び精度を更に高めるために、高速で連続的な制御を可能にする。

第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２を例えば電流源で制御することは、電流制御弁が電圧制御弁と比較したときに温度変化に対する感度が低い場合があるため、有利であり得る。あるいは、第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２は、位置制御弁である。

さらなる実施形態では、第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２は、メインポート２５ｃを通る正味０の流れを維持しながら（チャンバ１０内の圧力を一定レベルに保つ）、負圧源２２と正真空源２４との間の流路内のバイアス流を可能にするために、第１の電流でバイアスされる。一般に、そのような弁の電流／流れ特性は、それ未満では弁が閉じたままである閾値電流を含む。少なくともこの閾値電流に等しい電流で第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２をバイアスすることは、制御中に弁Ｒ１、Ｒ２のうちの１つを更に開くときに、より速い応答時間を有することが可能になる。

調整可能な弁装置２５の制御及び適切な設定を可能にするために、圧力制御ユニットは、負圧源２２と正圧源２４との間のバイアス流路内に配置された流量センサ３１を更に備え得る。バイアス流路は、本明細書に記載の例示的な実施形態のいずれかにおいて、負圧源２２と正圧源２４との間の直接接続部を備える。例えば、流量センサ３１は、正圧源２４と圧力ポート２５ｂとの間、又は真空源２２と真空ポート２５ａとの間に配置される。流量センサ３１は、任意の適切な流量センサ、例えばインライン流量センサであり得る。

流量センサ３１は、コントローラ４０（又は専用コントローラ）に接続されてもよく、質量流量センサ又は容量流量センサ（例えば、（固定された）制限部にわたる差圧を測定することによって容量流量を測定することを可能にする差圧ベースの流量センサ）として実装されてもよい。次いで、圧力センサ３０からの測定データは、（メインポート２５ｃを通る流れに影響を及ぼすことなく）バイアス流路内の流れを能動的に制御する二次制御ループで使用されることができる。

図４Ｂを参照すると、代替的な実施形態では、調整可能な弁装置２５は、３方向弁装置Ｔであり、これは、３つの接続ポートと、これら３つの接続ポートを通るおよびその間の空気流を制御／分割するように適合された弁インサートとを有する、単一の一体型弁マニホールドとして見ることができる。例えば、３方向弁装置（Ｔ）は、真空ポート２５ａ及び／又は圧力ポート２５ｂがメインポート２５ｃと連通する程度を正確に制御するために、真空ポート２５ａ、圧力ポート２５ｂ、及びメインポート２５ｃを備える単一の弁ユニットとして見ることができる。

第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２と同様に、３方向弁装置Ｔは電流制御されてもよく、それによって温度依存性弁感度を低減又は回避する。当業者であれば、調整可能な弁装置２５、特に第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２、並びに上述の３方向弁装置Ｔを制御するために、電圧制御が依然として効率的に適用され得ることを理解することに留意されたい。

チャンバ１０内の圧力を監視するために、圧力制御ユニット２１がメインポート２５ｃと連通する圧力センサ３０を備える実施形態が提供される。例えば、一実施形態では、圧力センサ３０は、メインポート２５ｃとチャンバ１０との間に配置された導管に接続される。代替的な実施形態では、圧力センサ３０は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、別個の導管を介してチャンバ１０の上部１０ａに直接接続されてもよい。先に述べたように、例えば図２及び図３を参照すると、コントローラ４０は、圧力センサ３０によって測定された圧力に応答してチャンバ１０内の所望の圧力を維持するために調整可能な弁装置２５を調整するように提供および構成され得る。

外科処置中、圧力センサ３０は、チャンバ１０内の圧力を所望のレベルに維持するように弁装置２５を調整するために、コントローラ４０にフィードバックを提供する。例えば、チャンバ１０内の感知された圧力が必要な圧力よりも低い場合、正圧源２４からメインポート２５ｃに、したがってチャンバ１０に加圧空気を送達するように弁装置２５を調整することによって、圧力が高速で増加され得る。チャンバ１０内の感知された圧力が必要な圧力よりも高い場合、負圧がメインポート２５ｃに、したがってチャンバ１０に加えられるように弁装置２５を調整することによって、圧力が高速で低下され得る。これは、チャンバ１０内の圧力の迅速な調整を可能にする。これはまた、眼科用吸引／洗浄システム１００、２００内の閉塞及び／又は漏出に対処することを可能にするため、有利であり得る。

一実施形態では、コントローラ４０は、所望の圧力設定点が達成された場合に、定常状態の空気消費量が、圧縮機及び真空源の流量容量を満たすために最小限にされるように、第１及び第２の調整可能／比例弁Ｒ１、Ｒ２を制御する。チャンバ１０内の圧力が変更される必要がある場合にのみ、空気流が適用される。一旦圧力が達成されると、弁Ｒ１、Ｒ２は、正圧源２４（例えば、圧縮機によって供給される）及び負圧源２２（例えば、ポンプによって供給される）がそれぞれの圧力レベルを維持することができるように、閉じられ得る（圧縮機及び／又はポンプがオフにされるか、又はより低い電力消費レベルで動作されることができる場合でも）。

本発明の圧力制御ユニット２１は、動作中にチャンバ１０内の外科用流体Ｆと接触する可能性がある空気をフィルタリングするように構成された１つ又は複数のエアフィルタ２９ａ、２９ｂを更に備え得る。例示的な実施形態では、圧力制御ユニット２１は、（図４Ａ及び図４Ｂに示すように、チャンバ１０、例えばその上部１０ａとも直接連通する）調整可能な弁装置２５のメインポート２５ｃと連通するように配置され得る第１のエアフィルタ２９ａを備える。図４Ａ、４Ｂに示すように、第１のエアフィルタ２９ａは、メインポート２５ｃとチャンバ１０の上部１０ａとの間に延在する導管内に配置されてもよい。第１のエアフィルタ２９ａは、メインポート２５ｃからチャンバ１０に入る空気をフィルタリングするように適合され、チャンバ１０内の外科用流体Ｆの適切な無菌性を維持する。流体Ｆの適切な無菌性は、第１のエアフィルタ２９ａが細菌フィルタ（例えば、０．２２μｍ細菌フィルタ）である実施形態によって達成され得る。これは、チャンバ１０からの流体が眼１に送達される洗浄処置において有用であるが、これはまた、吸引処置（吸引ラインのための洗浄を意味する）の間のバックフラッシュの適切な無菌性を保証する。

第１のエアフィルタ２９ａが圧力制御ユニット２１内に配置することができるいくつかの方法がある。例えば、一実施形態では、圧力センサ３０は、メインポート２５ｃとチャンバ１０との間に延在する導管に接続されてもよく（図１及び図２も参照）、第１のエアフィルタ２９ａは、圧力センサ３０とメインポート２５ｃとの間の導管内に配置される。代替的な実施形態では、第１のエアフィルタ２９ａは、圧力センサ３０とチャンバ１０との間の導管内に配置される。

本発明によれば、調整可能な弁装置２５は、チャンバ１０内の負及び正の空気圧の迅速かつ正確な制御を可能にする。この速い圧力変化を可能にするために、短期間の質量流量が必要とされる。内部システム圧力源２２、２４の流量容量と一致しない可能性があるこれらの流量を提供することができるように、真空バッファ２８ａ及び圧力バッファ２８ｂが使用される。更に、空気圧の急速な変化は、比較的高い質量流量の短いバースト及び圧力制御ユニット２１を通る圧力リップルを誘発する可能性がある。そのような高い質量流量及び圧力リップルの減衰を提供するために、圧力制御ユニット２１が、負圧源２２と真空ポート２５ａとの間に配置された真空バッファ２８ａ（例えば、真空バッファタンク）を備える実施形態が提供される。別の実施形態では、正圧源２４と圧力ポート２５ｂとの間に圧力バッファ２８ｂ（例えば、圧力バッファタンク）が提供および配置されることができる。当然ながら、有利な実施形態では、圧力制御ユニット２１は、真空バッファ２８ａ及び圧力バッファ２８ｂの両方を備え、その結果、チャンバ１０への、及びそこからの質量流量バーストが減衰される。真空バッファ２８ａ及び圧力バッファ２８ｂは各々、チャンバ１０から／への質量流量の一部を瞬間的に吸収／収容するための静電容量を提供し、そうすることで、チャンバ１０内の圧力リップルの減衰を提供する。真空バッファ２８ａ及び／又は圧力バッファ２８ｂは、負圧源２２／正圧源２４とメインポート２５ｃとの間の空気配管内の空気量を使用することによって代替的に又は追加的に形成されてもよいことに留意されたい。

調整可能な弁装置２５は、チャンバ１０内の圧力の急速な変化を可能にするので、動作中に圧力制御ユニット２１内に高圧パルスが発生し得る。次いで、（例えば、制御ユニット２１又は空気圧構成要素のうちの１つ又は複数の故障の場合に）動作安全性を保証するために、調整可能な弁装置２５は、１つ又は複数の安全弁を更に備え得る。例示的な実施形態では、調整可能な弁装置２５は、特定の正圧を超えたときに空気を周囲環境に排出するように構成された第１の安全弁を備える。さらなる実施形態では、調整可能な弁装置２５は、眼科用手術システムの損傷を回避するために、チャンバ１０内で特定の負圧及び／又は正圧を超えたときに、チャンバ１０に向かって及び／又はチャンバから流れる空気を遮断するように構成された第２の安全弁を備える。有利には、調整可能な弁装置２５は、安全性を高めるために第１の安全弁と第２の安全弁の両方を備え得る。

当業者は、チャンバ圧力を所望の一定レベルに維持することに加えて、本明細書に記載の圧力制御ユニット２１が、変動する圧力プロファイル（例えば、特定の吸引ストラテジに従って変動する吸引圧力）に従ってチャンバ圧力の正確な制御も可能にし得ることを理解するであろう。図４Ａ及び４Ｂに示される装置はまた、システム内の空気消費量を最小限にし、それによって、チャンバ圧力を所望のレベルに維持するための外部空気源の必要性を排除する。

本発明の圧力制御ユニット２１の重要な利点は、メインポート２５ｃを通して、眼科用吸引／洗浄システム１００、２００の使い捨てチャンバなどの既存のチャンバ１０に容易に接続されることである。このようにして、既存の眼科用手術システムは、洗浄及び／又は吸引応答時間を増加させ、並びにチャンバ１０内に必要な圧力が提供され得る精度を増加させるために、圧力制御ユニット２１を展開することができる。

しかしながら、既存のチャンバ１０は、圧力制御ユニット２１がそのようなチャンバ１０のために使用されることができない特定の特徴又は欠点を示す場合が存在し得る。これらの困難を考慮して、圧力制御ユニット２１は、その一体部分としてチャンバ１０を備える。したがって、本発明によれば、眼科洗浄／吸引システム用の圧力制御ユニット２１は、負圧源２２、正圧源２４、及び調整可能な弁装置２５を備えることができ、調整可能な弁装置２５は、負圧源２２に接続された真空ポート２５ａと、正圧源２４に接続された圧力ポート２５ｂとを備える。調整可能な弁装置２５は、真空ポート２５ａ及び圧力ポート２５ｂと制御可能に流体連通するメインポート２５ｃも備える。次いで、圧力制御ユニット２１は、外科用流体Ｆを交換するように構成されたチャンバ１０を更に備える。チャンバ１０は、空気Ａを収容するための上部１０ａと、洗浄又は吸引される外科用流体Ｆを収容するための下部１０ｂとを備える。調整可能な弁装置２５のメインポート２５ｃは、次いでチャンバ１０、特にチャンバ１０の上部１０ａに接続される。

当業者は、チャンバ１０が圧力制御ユニット２１の一体部分として提供される場合、圧力制御ユニット２１に関して既に上述した全ての実施形態が圧力制御ユニット２１に容易に適用可能であることを理解するであろう。したがって、調整可能な弁装置２５は、チャンバ１０に向かう、及びチャンバ１０からの空気流の連続的かつ正確な制御を可能にするために、比例的に調整可能な（又はＰＷＭ制御されるオン／オフ）弁装置であってもよい。特定の実施形態では、調整可能な弁装置２５は、真空ポート２５ａとメインポート２５ｃとの間に接続された第１の調整可能な弁Ｒ１と、圧力ポート２５ｂとメインポート２５ｃとの間に接続された第２の調整可能な弁Ｒ２とを備え得る。調整可能な弁装置２５は、図４Ｂに示すような３方向弁装置Ｔである可能性があることにも留意されたい。

先に述べたように、圧力制御ユニット２１は、チャンバ１０内の圧力を監視し、測定された圧力に基づいて負圧及び／又は正圧を制御するために、メインポート２５ｃと連通する圧力センサ３０を備え得る。特定の実施形態では、圧力センサ３０は、メインポート２５ｃとチャンバ１０、すなわちその上部１０ａとの間に延在する導管に接続され得る。別の実施形態では、圧力センサ３０は、チャンバ１０内の圧力をより直接的に測定するために、チャンバ１０の上部１０ａに直接接続されてもよい。使用中にチャンバ１０内に無菌及び／又はクリーンな外科用流体Ｆを維持するために、圧力制御ユニット２１がチャンバ１０の上部１０ａに直接接続された圧力センサ３０を備え、第２のエアフィルタ２９ｂが圧力センサ３０とチャンバ１０との間に配置される実施形態がある。この第２のフィルタ２９ｂは、特に外科用流体Ｆの無菌性を維持するための細菌フィルタであってもよい。更に、第２のフィルタ２９ｂ（例えば、細菌フィルタ）は、（メインポート２５ｃを介する代わりに）チャンバ１０への直接接続と組み合わせて、空気質量流量を最小限にすることによって圧力センサ３０の高い動的応答を保証するように適合され得る。

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する。通常動作中のチャンバ１０内の流体の量の変動は、例えば約１ｃｃ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。

図１～図３、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、更なる態様において、本発明は、眼科用吸引／洗浄システムにおける圧力を調節するための方法に関する。上述したような圧力制御ユニット２１を考慮すると、チャンバ１０内の圧力は、チャンバ１０内で必要な圧力に達するように、メインポート２５ｃにおける負圧源２２からの負圧の量と、正圧源２４からの正圧の量とを正確に制御することを可能にする、調整可能な弁装置２５によって調節される。

本発明によれば、眼科用吸引／洗浄システム内の圧力を調節するための方法は、外科用流体Ｆを交換するように構成されたチャンバ１０と、負圧源２２、正圧源２４、及び調整可能な弁装置２５を備える圧力制御ユニット２１とを備え、弁装置２５は、負圧源２２に接続された真空ポート２５ａと、正圧源２４に接続された圧力ポート２５ｂとを備え、弁装置２５は、チャンバ１０に流体接続するように構成されたメインポート２５ｃを更に備える。この方法は、
所望のチャンバ圧力を決定することと、
メインポート２５ｃを介してチャンバに所望の圧力を送達することと、
チャンバ１０内の圧力を測定することと、
チャンバ内の測定された圧力に基づいて、チャンバ１０内の所望の圧力を維持するために正圧又は負圧を送達するように調整可能な弁装置２５を調整することと
を行うステップを備える。

本発明の方法は、チャンバ１０内の圧力が、調整可能な弁装置２５を通じて負圧源２２並びに正圧源２４の両方によって制御されることを可能にする。これは、チャンバ圧力の極めて迅速かつ正確な変化を可能にし、したがって、眼科用吸引／洗浄システムの全体的な応答性を改善する。更に、チャンバ１０内に所望の圧力を維持するために負圧源２２及び正圧源２４の両方を制御することは、眼科用手術システムの非線形性及び／又はヒステリシス現象を軽減することを可能にする。

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］ 空気（Ａ）を収容するための上部（１０ａ）と、洗浄又は吸引される外科用流体（Ｆ）を収容するための下部（１０ｂ）とを有するチャンバ（１０）を有する眼科用吸引／洗浄システムのための圧力制御ユニットであって、前記圧力制御ユニット（２１）は、
負圧源（２２）、正圧源（２４）、および調整可能な弁装置（２５）を備え、前記調整可能な弁装置（２５）は、前記負圧源（２２）に接続された真空ポート（２５ａ）と、前記正圧源（２４）に接続された圧力ポート（２５ｂ）とを備え、
前記調整可能な弁装置（２５）は、前記真空ポート（２５ａ）及び前記圧力ポート（２５ｂ）と制御可能に流体連通するメインポート（２５ｃ）を更に備え、前記メインポート（２５ｃ）は、前記チャンバ（１０）に接続可能である、
圧力制御ユニット。
［２］ 前記調整可能な弁装置（２５）は、比例的に調整可能な弁装置である、［１］記載の圧力制御ユニット。
［３］ 前記調整可能な弁装置（２５）は、前記真空ポート（２５ａ）と前記メインポート（２５ｃ）との間に接続された第１の調整可能な弁（Ｒ１）と、前記圧力ポート（２５ｂ）と前記メインポート（２５ｃ）との間に接続された第２の調整可能な弁（Ｒ２）とを備える、［１］又は［２］に記載の圧力制御ユニット。
［４］ 前記第１の調整可能な弁（Ｒ１）は第１の比例弁であり、前記第２の調整可能な弁（Ｒ２）は第２の比例弁である、［３］に記載の圧力制御ユニット。
［５］ 前記調整可能な弁装置（２５）は、３方向弁装置（Ｔ）である、［１］～［４］のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
［６］ 前記負圧源（２２）と前記真空ポート（２５ａ）との間に配置された真空バッファ（２８ａ）、及び／又は前記正圧源（２４）と前記圧力ポート（２５ｂ）との間に配置された圧力バッファ（２８ｂ）を更に備える、［１］～［５］のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
［７］ 前記負圧源（２２）と前記正圧源（２４）との間のバイアス流路内に配置された流量センサ（３１）を更に備える、［１］～［６］のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
［８］ 前記調整可能な弁装置（２５）の前記メインポート（２５ｃ）と連通するように配置された第１のエアフィルタ（２９ａ）を更に備える、［１］～［７］のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
［９］ 前記第１のエアフィルタ（２９ａ）は、細菌フィルタである、［８］に記載の圧力制御ユニット。
［１０］ 前記メインポート（２５ｃ）と連通する圧力センサ（３０）を更に備える、［１］～［９］のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
［１１］ 前記負圧源（２２）及び／又は前記正圧源（２４）は、膜ポンプを備える、［１］～［１０］のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
［１２］ 前記調整可能な弁装置（２５）は、１つ又は複数の安全弁を備える、［１］～［１１］のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
［１３］ 前記圧力センサ（３０）によって測定された圧力に応答して前記チャンバ（１０）内の所望の圧力を維持するために、前記調整可能な弁装置（２５）を調整するように構成されたコントローラを更に備える、［１０］に記載の圧力制御ユニット。
［１４］ 前記調整可能な弁装置（２５）は、電流源によって電気的に制御される、［１］～［１３］のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
［１５］ 外科用流体（Ｆ）を交換するように構成されたチャンバ（１０）と、負圧源（２２）、正圧源（２４）、および調整可能な弁装置（２５）を備える圧力制御ユニット（２１）とを備える眼科用吸引／洗浄システムにおいて圧力を調節するための方法であって、前記調整可能な弁装置（２５）は、前記負圧源（２２）に接続された真空ポート（２５ａ）と、前記正圧源（２４）に接続された圧力ポート（２５ｂ）とを備え、前記弁装置（２５）は、前記チャンバ（１０）に流体接続するように構成されたメインポート（２５ｃ）を更に備え、前記方法は、
所望のチャンバ圧力を決定することと、
前記メインポート（２５ｃ）を介して前記チャンバ（１０）に前記所望の圧力を送達することと、
前記チャンバ（１０）内の前記圧力を測定することと、
前記チャンバ（１０）内の前記所望の圧力を維持するために正圧又は負圧を送達するように前記調整可能な弁装置（２５）を調整することと
を行うステップを備える、方法。

Claims (15)

1. 空気（Ａ）を収容するための上部（１０ａ）と、洗浄又は吸引される外科用流体（Ｆ）を収容するための下部（１０ｂ）とを有するチャンバ（１０）を有する眼科用吸引／洗浄システムのための圧力制御ユニットであって、前記圧力制御ユニット（２１）は、
   負圧源（２２）、正圧源（２４）、および調整可能な弁装置（２５）を備え、前記調整可能な弁装置（２５）は、前記負圧源（２２）に接続された真空ポート（２５ａ）と、前記正圧源（２４）に接続された圧力ポート（２５ｂ）とを備え、
   前記調整可能な弁装置（２５）は、前記真空ポート（２５ａ）及び前記圧力ポート（２５ｂ）と制御可能に流体連通するメインポート（２５ｃ）を更に備え、前記メインポート（２５ｃ）は、前記チャンバ（１０）に接続可能であり、
   前記調整可能な弁装置は、前記チャンバ内の前記外科用流体（Ｆ）に、前記負圧源からの負圧と前記正圧源からの正圧の混合を送達するように構成される、
   圧力制御ユニット。
2. 前記調整可能な弁装置（２５）は、比例的に調整可能な弁装置である、請求項１記載の圧力制御ユニット。
3. 前記調整可能な弁装置（２５）は、前記真空ポート（２５ａ）と前記メインポート（２５ｃ）との間に接続された第１の調整可能な弁（Ｒ１）と、前記圧力ポート（２５ｂ）と前記メインポート（２５ｃ）との間に接続された第２の調整可能な弁（Ｒ２）とを備える、請求項１又は２に記載の圧力制御ユニット。
4. 前記第１の調整可能な弁（Ｒ１）は第１の比例弁であり、前記第２の調整可能な弁（Ｒ２）は第２の比例弁である、請求項３に記載の圧力制御ユニット。
5. 前記調整可能な弁装置（２５）は、３方向弁装置（Ｔ）である、請求項１～４のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
6. 前記負圧源（２２）と前記真空ポート（２５ａ）との間に配置された真空バッファ（２８ａ）、及び／又は前記正圧源（２４）と前記圧力ポート（２５ｂ）との間に配置された圧力バッファ（２８ｂ）を更に備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
7. 前記負圧源（２２）と前記正圧源（２４）との間のバイアス流路内に配置された流量センサ（３１）を更に備える、請求項１～６のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
8. 前記調整可能な弁装置（２５）の前記メインポート（２５ｃ）と連通するように配置された第１のエアフィルタ（２９ａ）を更に備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
9. 前記第１のエアフィルタ（２９ａ）は、細菌フィルタである、請求項８に記載の圧力制御ユニット。
10. 前記メインポート（２５ｃ）と連通する圧力センサ（３０）を更に備える、請求項１～９のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
11. 前記負圧源（２２）及び／又は前記正圧源（２４）は、膜ポンプを備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
12. 前記調整可能な弁装置（２５）は、１つ又は複数の安全弁を備える、請求項１～１１のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
13. 前記圧力センサ（３０）によって測定された圧力に応答して前記チャンバ（１０）内の所望の圧力を維持するために、前記調整可能な弁装置（２５）を調整するように構成されたコントローラを更に備える、請求項１０に記載の圧力制御ユニット。
14. 前記調整可能な弁装置（２５）は、電流源によって電気的に制御される、請求項１～１３のいずれか一項に記載の圧力制御ユニット。
15. 外科用流体（Ｆ）を交換するように構成されたチャンバ（１０）と、圧力センサ（３０）と、負圧源（２２）、正圧源（２４）、および調整可能な弁装置（２５）を備える圧力制御ユニット（２１）とを備える眼科用吸引／洗浄システムにおいて圧力を調節するための作動方法であって、前記調整可能な弁装置（２５）は、前記負圧源（２２）に接続された真空ポート（２５ａ）と、前記正圧源（２４）に接続された圧力ポート（２５ｂ）とを備え、前記弁装置（２５）は、前記チャンバ（１０）に流体接続するように構成されたメインポート（２５ｃ）を更に備え、前記作動方法は、
    前記圧力制御ユニット（２１）が、所望のチャンバ圧力を決定することと、
    前記調整可能な弁装置（２５）が、前記メインポート（２５ｃ）を介して前記チャンバ（１０）に前記所望の圧力を送達することと、
    前記圧力センサ（３０）が、前記チャンバ（１０）内の前記圧力を測定することと、
    前記圧力制御ユニット（２１）が、前記チャンバ（１０）内の前記所望の圧力を維持するために前記チャンバ内の前記外科用流体（Ｆ）に、前記負圧源からの負圧と前記正圧源からの正圧の混合を送達するように前記調整可能な弁装置（２５）を調整することと
    を行うステップを備える、作動方法。

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