特許 6416946 眼科手術システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6416946

(24)【登録日】2018年10月12日

(45)【発行日】2018年10月31日

(54)【発明の名称】眼科手術システム

(51)【国際特許分類】

   A61F 9/007 20060101AFI20181022BHJP

【ＦＩ】

   A61F9/007 130G

   A61F9/007 130B

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-8276(P2017-8276)

(22)【出願日】2017年1月20日

(65)【公開番号】特開2017-131649(P2017-131649A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2018年3月23日

(31)【優先権主張番号】10 2016 201 297.5

(32)【優先日】2016年1月28日

(33)【優先権主張国】DE

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】506085066

【氏名又は名称】カール・ツアイス・メディテック・アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ・キューブラー

(72)【発明者】

【氏名】フリーデリケ・モール

(72)【発明者】

【氏名】ナディーネ・ゲラー

(72)【発明者】

【氏名】メラニー・シュ―フ

【審査官】 白川 敬寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０６４９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５３４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１１５５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５０７９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１５１４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第９３／０１８８０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／１６１１４９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｆ ９／００７

Ａ６１Ｍ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

眼科手術システム（１００）において、
− 潅流流体（３）を収容した潅流流体容器（２）を受けるコンソール（１）と、
− 前記コンソール（１）に挿入可能な、前記潅流流体（３）を治療対象眼（６）のための手術器具（５）に誘導するカセット（４）と、
− 前記潅流流体容器（２）から前記カセット（４）および前記手術器具（５）までの潅流流体流路（８）と、
− 第一の容積を有する第一のポンプ室（１１）と、そこから第一の弾性仕切り要素（１２）によって分離され、第二の容積を有する第一の駆動室（１３）とを含む第一の流体ポンプ（１０）であって、前記第一の弾性仕切り要素（１２）はその縁（１４）によって前記第一の流体ポンプ（１０）内に永久的に取り付けられており、前記潅流流体流路（８）を介した前記潅流流体容器（２）からの潅流流体（３）は前記第一のポンプ室（１１）へと供給可能であり、前記第一の弾性仕切り要素（１２）の弾性変形を実現することを可能にする第一の駆動流体（１７）は、所定の圧力に基づいて前記第一の駆動室（１３）へと供給可能であり、その結果、前記第一の容積をより小さくすることができ、それと同時に、前記第二の容積をより大きくすることが可能である、第一の流体ポンプ（１０）と、
− 前記第一の流体ポンプ（１０）に並列に配置され、第三の容積を有する第二のポンプ室（２１）と、そこから第二の弾性仕切り要素（２２）により分離され、第四の容積を有する第二の駆動室（２３）とを含む第二の流体ポンプ（２０）であって、前記第二の弾性仕切り要素（２２）はその縁（２４）によって前記第二の流体ポンプ（２０）内に永久的に取り付けられており、前記潅流流体流路（８）を介した前記潅流流体容器（２）からの潅流流体（３）は前記第二のポンプ室（２１）へと供給可能であり、前記第二の弾性仕切り要素（２２）の弾性変形を実現することを可能にする第二の駆動流体（２７）は、所定の圧力に基づいて前記第二の駆動室（２３）へと供給可能であり、その結果、前記第三の容積をより小さくすることができ、それと同時に前記第四の容積をより大きくすることが可能である、第二の流体ポンプ（２０）と、
を含み、
前記潅流流体容器（２）から前記第一のポンプ室（１１）及び前記第二のポンプ室（２１）に供給された潅流流体（３）は、前記潅流流体流路（８）を介して、前記手術器具（５）に供給され、
前記第一の容積または前記第三の容積は、１〜２５ｃｍ³の範囲内で増減する、眼科手術システム（１００）。

【請求項2】

− 前記治療対象眼（６）から吸引流体回収容器（５０）へと吸引流体を供給するための吸引流体流路（９）と、
− 第五の容積を有する第三のポンプ室（３１）と、そこから第三の弾性仕切り要素（３２）により分離され、第六の容積を有する第三の駆動室（３３）とを有する第三の流体ポンプ（３０）であって、前記第三の弾性仕切り要素（３２）はその縁（３４）によって前記第三の流体ポンプ（３０）内に永久的に取り付けられており、前記吸引流体流路（９）を介した前記手術器具（５）からの吸引流体は前記第三のポンプ室（３１）に供給可能であり、前記第三の弾性仕切り要素（３２）の弾性変形を実現することを可能にする第三の駆動流体（３７）は、所定の圧力に基づいて前記第三の駆動室（３３）へと供給可能であり、その結果、前記第五の容積をより大きくすることができ、それと同時に前記第六の容積をより小さくすることが可能である、第三の流体ポンプ（３０）と、
− 前記第三の流体ポンプ（３０）に並列に配置され、第七の容積を有する第四のポンプ室（４１）と、そこから第四の弾性仕切り要素（４２）によって分離され、第八の容積を有する第四の駆動室（４３）とを有する第四の流体ポンプ（４０）であって、前記第四の弾性仕切り要素（４２）はその縁（４４）によって前記第四の流体ポンプ（４０）内に永久的に取り付けられており、前記吸引流体流路（９）を介した前記手術器具（５）からの吸引流体は前記第四のポンプ室（４１）に供給可能であり、前記第四の弾性仕切り要素（４２）の弾性変形を実現することを可能にする第四の駆動流体（４７）は、所定の圧力に基づいて前記第四の駆動室（４３）へと供給可能であり、その結果、前記第七の容積をより大きくすることができ、それと同時に前記第八の容積をより小さくすることが可能である、第四の流体ポンプ（４０）と、
をさらに含み、
前記手術器具（５）から前記第三のポンプ室（３１）及び前記第四のポンプ室（４１）に供給された吸引流体は、前記吸引流体流路（９）を介して、前記吸引流体回収容器（５０）に供給され、
前記第五の容積または前記第七の容積は、１〜２５ｃｍ³の範囲内で増減する、請求項１に記載のシステム（１００）。

【請求項3】

前記第一の弾性仕切り要素（１２）および前記第二の弾性仕切り要素（２２）のそれぞれの位置は、それぞれ第一のセンサ（１９）および第二のセンサ（２９）によって非接触式に検出可能である、請求項１に記載のシステム（１００）。

【請求項4】

前記第三の弾性仕切り要素（３２）および前記第四の弾性仕切り要素（４２）のそれぞれの位置は、それぞれ第三のセンサ（３９）および第四のセンサ（４９）によって非接触式に検出可能である、請求項２に記載のシステム（１００）。

【請求項5】

前記潅流流体（３）は前記第一のポンプ室（１１）および前記第二のポンプ室（２１）から同時に第一の圧力（ｐＩＲＲ１）で前記潅流流体流路（８）を介して前記手術器具（５）に供給可能である、請求項１〜４の何れか１項に記載のシステム（１００）。

【請求項6】

前記吸引流体は、前記第三のポンプ室（３１）および前記第四のポンプ室（４１）の中に同時に第二の圧力（ｐＡＳＰ１）で供給可能である、請求項２に記載のシステム（１００）。

【請求項7】

前記潅流流体（３）のための前記第一のポンプ室（１１）および前記第二のポンプ室（２１）ならびに／または前記吸引流体のための前記第三のポンプ室（３１）および前記第四のポンプ室（４１）は、それぞれ入口弁（１５、２５；３５、４５）および出口弁（１６、２６；３６、４６）を有し、それぞれの前記出口弁（１６、２６；３６、４６）がそれぞれの前記入口弁（１５、２５；３５、４５）の上方に空間的に配置される、請求項２に記載のシステム（１００）。

【請求項8】

前記第一のポンプ室（１１）および前記第二のポンプ室（２１）は前記カセット（４）の中に配置され、前記第一の駆動室（１３）および前記第二の駆動室（２３）は前記コンソール（１）の中に配置される、請求項１〜７の何れか１項に記載のシステム（１００）。

【請求項9】

前記第三のポンプ室（３１）および前記第四のポンプ室（４１）は前記カセット（４）の中に配置され、前記第三の駆動室（３３）および前記第四の駆動室（４３）は前記コンソール（１）の中に配置される、請求項２に記載のシステム（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、眼科手術システムに関する。

【背景技術】

【0002】

医学的に白内障と呼ばれる水晶体の曇りの治療には様々な手術法がある。最も広く採用されている手法は、水晶体超音波乳化吸引術であり、細い中空針が眼の水晶体の中に刺入され、超音波振動を誘発する。そのすぐ周囲で、振動する中空針により水晶体が乳化し、その結果、水晶体の小片をポンプによってラインを通じて吸引できる。この工程中、潅流流体（洗浄流体）が供給され、水晶体小片および流体の吸引は吸引ラインを通じて行われる。水晶体が完全に乳化し、除去された後、空になった水晶体嚢に新しい人工水晶体を挿入でき、そのため、このようにして治療された患者は良好な視力を取り戻すことができる。

【0003】

手術中、眼の水晶体を超音波で振動する中空針により破砕している間に、比較的大きい水晶体小片が中空針の先端に到達するのは不可避であり、前記針先端またはその吸引口が詰まる。この状態を閉塞と呼ぶ。このような場合、吸引ラインで典型的に使用される蠕動ポンプにより、閉塞していない動作と比較して、はるかに強力な吸引圧を発生させる。それに加えて、中空針を移動させるために高エネルギーを投入でき、それによって中空針を詰まらせている水晶体小片が細かく壊される。あるいは、蠕動ポンプの移動方向を逆転させることによってもまた、水晶体小片を針の先端から除去でき、それによって、流体と細かい水晶体小片の通常の吸引を再び進めることができる。したがって、このような瞬間に閉塞が解消され、それ以前に存在していた高い負圧が急速に低下する。その結果として行われる吸引により、小さい水晶体小片と流体が吸引ラインに吸い込まれるだけでなく、水晶体嚢の一部が中空針と接触することにもなりうる。水晶体嚢に穴が開くと、これは患者にとって重大な合併症の原因となり、この合併症を絶対的に回避しなければならない。さらに、吸引中、大量の流体が眼球前部から吸引される可能性があり、そのため眼球虚脱の危険性がある。これもまた、患者にとって重大な合併症の原因となりえ、この合併症は絶対的に回避しなければならない。

【0004】

流体を誘導するための別のシステムは、（特許文献１）、（特許文献２）、および（特許文献３）に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１５／０１６４６９０Ａ１号明細書

【特許文献2】国際公開第９３／１８８０２Ａ１号パンフレット

【特許文献3】米国特許出願公開第２０１５／０２９７４０５Ａ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、手術時間中ずっと、眼圧を５０ｍｍＨｇ未満の低い数値に保持する眼科手術システムを提供することである。手術中、眼圧を事実上一定に保持することが意図され、これはまた、閉塞の開始時および解消後にも達成される。これが短時間の手術中にも長時間の手術中にも可能であるようにすることが意図される。さらに、システムは費用対効果が高いものとすることが意図される。

【課題を解決するための手段】

【0007】

目的は、特許請求項の独立項の主旨により達成される。本発明の有利な発展形は、従属項の主旨である。

【0008】

本発明による眼科手術システムは、
− 潅流流体を収容した潅流流体容器を受けるコンソールと、
− コンソールに挿入可能な、潅流流体を治療対象眼のための手術器具に誘導するカセットと、
− 潅流流体容器からカセットおよび手術器具までの潅流流体流路と、
− 第一の容積を有する第一のポンプ室と、そこから第一の弾性仕切り要素によって分離され、第二の容積を有する第一の駆動室とを含む第一の流体ポンプであって、第一の弾性仕切り要素はその縁によって第一の流体ポンプ内に永久的に取り付けられており、潅流流体流路からの潅流流体は第一のポンプ室へと供給可能であり、第一の弾性仕切り要素の弾性変形を実現することを可能にする第一の駆動流体は、所定の圧力に基づいて第一の駆動室へと供給可能であり、その結果、第一の容積をより小さくすることができ、それと同時に、第二の容積をより大きくすることが可能である、第一の流体ポンプと、
− 第一の流体ポンプに並列に配置され、第三の容積を有する第二のポンプ室と、そこから第二の弾性仕切り要素により分離され、第四の容積を有する第二の駆動室とを含む第二の流体ポンプであって、第二の弾性仕切り要素はその縁によって第二の流体ポンプ内に永久的に取り付けられており、潅流流体流路からの潅流流体は第二のポンプ室へと供給可能であり、第二の弾性仕切り要素の弾性変形を実現することを可能にする第二の駆動流体は、所定の圧力に基づいて第二の駆動室へと供給可能であり、その結果、第三の容積をより小さくすることができ、それと同時に第四の容積をより大きくすることが可能である、第二の流体ポンプと、
を含み、
第一の容積または第三の容積は、１〜２５ｃｍ³の範囲内の大きさを有する。

【0009】

したがって、システムは第一の流体ポンプと、それに並列に接続された第二の流体ポンプとを含む。例えば、第一のポンプの場合、第一のポンプ室がほとんど空になると、第二の流体ポンプを接続できる。第二の流体ポンプがその第二のポンプ室で潅流流体を潅流流体流路に放出している間に、第一の流体ポンプを再充填することができ、したがって、第二のポンプ室が空になったら、第一の流体ポンプを再び接続できる。これは、第一の流体ポンプおよび第二の流体ポンプの交互動作が可能であることを意味する。それによって、手術中に、非常に変動の小さい体積流れを実現できる。これは、事実上一定の眼圧を保持できることを意味する。並列に接続された第一および第二の流体ポンプの交互動作は、潅流流体容器の中に潅流流体がなくなるまで行うことができる。これは、短時間の手術中および長時間の手術中に、潅流流体の流れを中断することなく、システムを動作させることが可能であることを意味する。

【0010】

流体ポンプは各々、その縁によってそれぞれの流体ポンプ内に永久的に取り付けられている弾性仕切り要素を含む。弾性仕切り要素の移動は駆動流体によって実現され、これはそれぞれの流体ポンプの、それに関係する駆動室の中に提供される。したがって、弾性仕切り要素は、ピストンの場合のようにプランジャまたはロッドではなく、駆動流体によって移動される。これによって、ガクンとならない非常に急速な移動が可能となり、すなわち、ピストンの場合のような初期の引っ掛かりとその後の滑り（「スティックスリップ効果」と呼ばれる）がない。このような弾性仕切り要素はまた、小さい質量にも製作でき、この要素により、動的移動、およびしたがって潅流流体流路の中の動的流体変化が可能となる。弾性仕切り要素は特定の流体ポンプの縁に取り付けられているため、良好なシールを実現できる。したがって、流体ポンプの縁では弾性仕切り要素は移動しない。したがって、ピストンポンプの場合に必要となる、良好な滑りのための潤滑剤を省くことができる。これは特に有利であり、それは本発明によるシステムでは、上記のことから潅流流体が汚染されるリスクがないからである。反対に、流体ポンプの作動中に潅流流体を確実に滅菌状態に保つことができる。それに加えて、弾性仕切り要素による良好なシーリング効果により、何れの所望の駆動流体でも使用できる。前記流体が同様に潅流流体であることも想定可能である。しかしながら、定常的に圧縮された空気ラインからの圧縮空気を関係させることも可能である。弾性仕切り要素による良好なシーリング効果によって、ポンプ室の潅流流体と駆動室の駆動流体との間の接触が確実になくなる。

【0011】

第一のポンプ室の第一の容積または第二のポンプ室の第三の容積は、１〜２５ｃｍ³の範囲内の大きさ、好ましくは１〜１５ｃｍ³の範囲内の大きさ、特に好ましくは１〜１０ｃｍ³の範囲内の大きさである。これは比較的小さい容積を表す。しかしながら、流体ポンプの交互動作を提供できることから、長時間の手術が中断せずに可能となる。さらに、小さい第一および第三の容積は有利であり、これは、潅流流体流路の中の体積流れの比較的小さい変化によって、第一および第三の容積がそれに比例して比較的大きく変化するからである。これは、体積流れの変化の記録の感度が比較的高いことを意味する。さらに、小さい第一の容積および／または第三の容積は、小さい質量だけが運ばれ、したがって、システム全体を小さく、コンパクトにし、それゆえ、費用対効果の高い方法で実現できることを意味する。

【0012】

好ましくは、第一の容積は第三の容積と同じ大きさである。これによって、関係する弁と事実上同じ切換え周期の対称の構成を実現することができる。

【0013】

１つの発展形によれば、本発明によるシステムは、
− 治療対象眼から吸引流体回収容器へと吸引流体を供給するための吸引流体流路と、
− 第五の容積を有する第三のポンプ室と、そこから第三の弾性仕切り要素により分離され、第六の容積を有する第三の駆動室とを有する第三の流体ポンプであって、第三の弾性仕切り要素はその縁によって第三の流体ポンプ内に永久的に取り付けられており、吸引流体流路からの吸引流体は第三のポンプ室に供給可能であり、第三の弾性仕切り要素の弾性変形を実現することを可能にする第三の駆動流体は、所定の圧力に基づいて第三の駆動室へと供給可能であり、その結果、第五の容積をより大きくすることができ、それと同時に第六の容積をより小さくすることが可能である、第三の流体ポンプと、
− 第三の流体ポンプに並列に配置され、第七の容積を有する第四のポンプ室と、そこから第四の弾性仕切り要素によって分離され、第八の容積を有する第四の駆動室とを有する第四の流体ポンプであって、第四の弾性仕切り要素はその縁において第四の流体ポンプ内に永久的に取り付けられており、吸引流体流路からの吸引流体は第四のポンプ室に供給可能であり、第四の弾性仕切り要素の弾性変形を実現することを可能にする第四の駆動流体は、所定の圧力に基づいて第四の駆動室へと供給可能であり、その結果、第七の容積をより大きくすることができ、それと同時に第八の容積をより小さくすることが可能である、第四の流体ポンプと、
をさらに含み、
第五の容積または第七の容積は、１〜２５ｃｍ³の範囲内の大きさを有する。

【0014】

したがって、吸引流体流路の中で、潅流流体流路と同様の構成が提供される。第三の流体ポンプは第四の流体ポンプに並列に配置されて、吸引流体を眼から吸引流体回収容器へと送出する。ポンプは交互に動作可能であり、各々が弾性仕切り要素を含み、それによってそれぞれのポンプ室とそれに関連する駆動室との間を密閉状態に仕切ることができる。１〜２５ｃｍ³の範囲内の大きさ、好ましくは１〜１５ｃｍ³の範囲内の大きさ、および特に好ましくは１〜１０ｃｍ³の範囲の大きさである比較的小さい第五の容積または第七の容積によって、吸引ライン内の圧力の変化に対する急速で動的な応答が可能となる。例えば、手術器具の針が水晶体小片で詰まる、すなわち閉塞すると、吸引流体は吸引流体流路内に流れ込まなくなる。詰まりが解消されると、この状態は、流体が眼からほとんど突然吸引されることにより、非常に急速に変化する。このことが特定されると、この変化は、非常に動的に動作可能な第三および第四の流体ポンプによって有効に取り扱うことができ、それによって事実上一定の眼圧を実現することが可能となる。

【0015】

この実施形態の別の利点は、手術時間中ずっと、脈動しない吸引が可能となる点である。これは、蠕動ポンプによって吸引流体を搬送するシステムと比較して顕著な改善を示す。脈動しない動作は有利であり、これは、上記のことから治療対象眼が手術終了するまで動かないようにすることができ、顕微鏡で観察中の外科医に安定した画像が提示されるからである。

【0016】

好ましくは、第五の容積は第七の容積と同じ大きさである。これによって、関係する弁と事実上同じ切換え周期の対称の構造を実現できる。

【0017】

別の実施形態によれば、第一の弾性仕切り要素および第二の弾性仕切り要素のそれぞれの位置は、それぞれ第一および第二のセンサによって非接触式に検出可能である。第一および第二の弾性仕切り要素の位置が分かっていることによって、潅流流体用流路内の体積流れを間接的に確立できる。したがって、第一および第二の駆動流体によって、潅流流体流路内の体積流れに直接影響を与えることが可能となる。これは、閉塞の打開が起こり、潅流流体の体積流の急速で動的な変化が事実上一定の眼圧を達成するために必要である場合に特に重要である。

【0018】

別の利点は、このように体積流れを間接的に確立する場合、潅流流体中の気泡がわずかであることである。しかしながら、先行技術による眼科手術システムにおいて慣例的に行われる圧力測定または体積流れ測定においては、気泡、特に泡が測定結果に大きな障害となる影響を及ぼし、それを大幅に歪める可能性がある。それゆえ、潅流流体中の気泡が避けられない場合でも、この実施形態によれば、潅流流体流路内の体積流れの正確な調整と、それゆえ、その後に発生する眼内の圧力調整を実現できる。

【0019】

さらに、第三の弾性仕切り要素および第四の弾性仕切り要素のそれぞれの位置を、それぞれ第三および第四のセンサによって非接触式に検出可能とすることができる。これは、第一の弾性仕切り要素および第二の弾性仕切り要素の位置を記録することに関する上述の利点をはるかによく実現できることを意味する。したがって、吸引流体流路の中に体積流れを間接的に確立することも可能であり、それによって、吸引流体流路内の体積流れの急速で動的な調整を実現できる。

【0020】

別の実施形態によれば、潅流流体は、第一および第二のポンプ室から同時に第一の圧力で潅流流体流路へと手術器具の方向に供給できる。例えば、第一のポンプ室がほとんど空であるとき、第一のポンプ室が空の状態になる直前に、潅流流体を第二のポンプ室から潅流流体流路へと供給することが可能となる。２つのポンプ室が相互に並列に接続されているため、２つのポンプ室のそれぞれの出口には同じ圧力がある。このような実施形態は有利であり、それは、上記のことから、供給された潅流流体の連続的な通常の動作を実現でき、ポンプ室が交互動作する場合に、潅流流体流路内の体積流れおよび圧力の変動が起こらないからである。

【0021】

さらに、吸引流体を第三および第四のポンプ室に同時に第二の圧力で供給できる。これは、上述の実施形態の場合と同じ利点を、吸引流体流路の中でも実現できることを意味する。

【0022】

別の実施形態において、潅流流体のための第一および第二のポンプ室および／または吸引流体のための第三および第四のポンプ室は、各々の場合で、入口弁と出口弁を有し、特定の出口弁は特定の入口弁の上方に空間的に配置される。これは、潅流流体または吸引流体内に存在しうる気泡が急速に上方に漏出でき、ポンプ室の一方に比較的大量に堆積しえないため、有利である。

【0023】

好ましくは、第一および第二のポンプ室はカセット内に配置され、第一および第二の駆動室はコンソール内に配置される。第一の容積を有する第一のポンプ室および第三の容積を有する第二のポンプ室は各々、比較的小さい容積を有し、そのため、カセットを小さく、コンパクトな設計にすることができる。カセットは使い捨ての物品であるため、消費コストも削減できる。それゆえ、本発明によるシステムのこのような実施形態により、費用対効果の高い動作が可能となる。

【0024】

それに加えて、またはその代わりに、第三および第四のポンプ室はカセット内に配置でき、第三および第四の駆動室はコンソール内に配置できる。これは、小さくコンパクトなカセットの構成と、それゆえ費用対効果の高い構成が同様に可能であることを意味する。

【0025】

本発明の別の利点および特徴を、下記のような図面を参照しながら説明する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明によるシステムの第一の実施形態の概略図を示す。

【図2】本発明によるシステムの第一および第二のポンプ室の入口および出口弁の切換え状態の概略図を示す。

【図3】本発明によるシステムの第三および第四のポンプ室の入口および出口弁の切換え状態の概略図を示す。

【図4】本発明によるシステムの時間に応じた圧力プロファイルと体積流れプロファイルの概略的なグラフを示す。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１は、本発明による１つの実施形態による眼科手術システム１００の概略図を示す。システム１００はコンソール１を含み、コンソール１に潅流流体３の入っている潅流流体容器２を連結できる。それに加えて、システム１００はカセット４を含み、カセット４はコンソール１に挿入できる。カセット４は、潅流流体３を治療対象眼６のための手術器具５に誘導する役割を果たす。手術器具５は、例えば超音波水晶体乳化手術によって眼６の水晶体７を破砕するのに適しており、その結果できる水晶体小片および潅流流体３を吸引することが可能である。

【0028】

システム１００は潅流流体流路８をさらに含み、これは潅流流体容器２からカセット４に、またそこから手術器具５へと延びる。それに加えて、システム１００は第一の流体ポンプ１０を含み、これは第一の容積を有する第一のポンプ室１１と、そこから第一の弾性仕切り要素１２により分離され、第二の容積を有する第一の駆動室１３とを含む。第一の弾性仕切り要素１２は、その縁１４によって流体ポンプ１０の中に永久的に取り付けられている。

【0029】

潅流流体３は、潅流流体流路８によって第一のポンプ室１１に供給可能である。潅流流体３は第一の入口弁１５へと流れることができ、入口弁１５が開位置にあるときには第一のポンプ室１１に到達でき、出口弁１６が開くと再び第一のポンプ室１１から出ることができる。第一の駆動流体１７は、比例弁１８によって、第一のポンプ室１１に隣接して配置された第一の駆動室１３に供給できる。第一の駆動室１３内の第一の駆動流体１７と第一のポンプ室１１の潅流流体３との間の圧力差に応じて、第一の弾性仕切り要素１２の弾性変形が起こる。第一の駆動室１３内の圧力が第一のポンプ室１１内の圧力より高いと、第一のポンプ室１１の第一の容積がより小さくなり、それと同時に、第一の駆動室１３の第二の容積がより大きくなる。したがって、入口弁１５が閉じ、出口弁１６が開いていると、潅流流体３を第一のポンプ室１１から外に誘導できる。第一の弾性仕切り要素１２の位置は、第一のセンサ１９によって記録でき、これは第一の流体ポンプ１０の外側に取り付けられている。好ましくは、第一のセンサ１９は誘導性または容量式位置センサである。

【0030】

潅流流体流路８は、カセット４の中で第一の分枝流路８１および第二の分枝流路８２に分かれ、これらは相互に平行に接続されている。潅流流体３はしたがって、第二の分枝流路８２と、そこから第二の流体ポンプ２０にも到達できる。第二の入口弁２５を通過した後に、これは第二の流体ポンプ２０の第二のポンプ室２１に入り、第二の出口弁２６が開くと第二のポンプ室２１から再び流出できる。

【0031】

第一の出口弁１６を通過後に、潅流流体は分枝流路８３に流れ込むことができ、また、第二の出口弁２６を通過後に、潅流流体は分枝流路８４に流れ込むことができる。分枝流路８３および８４は相互に出会い、合流し、したがって、潅流流体は１本の潅流流体流路８の中のみを流れる。

【0032】

第三の容積を有する第二のポンプ室２１に隣接して第二の駆動室２３が配置され、これは第四の容積を有し、第二のポンプ室２１および第二の駆動室２３は相互から、第二の弾性仕切り要素２２によって分離されている。第二の弾性仕切り要素２２は、その縁２４によって第二の流体ポンプ２０の中に永久的に取り付けられている。第二の駆動流体２７は比例弁２８によって、所定の圧力に基づいて第二の駆動室２３に供給できる。

【0033】

第二のポンプ室２１と第二の駆動室２３との間の圧力差に応じて、それらの間に配置された第二の弾性仕切り要素２２は弾性変形できる。例えば、第二の駆動室２３内の圧力が第二のポンプ室２１内より高いと、第二の駆動室２３の第四の容積はより大きくなり、それと同時に、第二のポンプ室２１の第三の容積はより小さくなる。その結果、潅流流体３を第二のポンプ室２１から潅流流体流路８の分枝流路８４の中に誘導できる。第二の弾性仕切り要素２２の位置は第二のセンサ２９によって、好ましくは非接触的に、例えば誘導または容量方式で記録できる。

【0034】

潅流流体が、出口弁１６および／または２６を通過後に第一の流体ポンプ１０および／または第二の流体ポンプ２０によって潅流流体流路８の中へとさらに案内されると、それは手術器具５に到達する。前記器具５は例えば、眼６の水晶体７を小さい水晶体小片に破砕できる超音波水晶体乳化吸引用ハンドピースとすることができる。

【0035】

眼の水晶体７の破砕中、小片は供給された潅流流体と共に吸引される。本発明によれば、これは第三の流体ポンプ３０とそれに並列に接続された第四の流体ポンプ４０によって行われる。水晶体小片と水晶体の破砕中に汚染された潅流流体は、以下、まとめて吸引流体と呼ぶが、入口弁３５が開いていると、第一の分枝流路９１および第二の分枝流路９２に分岐する吸引流体流路９に沿って、第三の流体ポンプ３０に到達する。

【0036】

第三の流体ポンプ３０は、第三のポンプ室３１と、それに隣接して配置された第三の駆動室３３とを含み、これらの室は相互から第三の弾性仕切り要素３２によって分離されている。第三の弾性仕切り要素３２は、その縁３４によって第三の流体ポンプ３０に永久的に結合されている。第三の駆動流体３７は、比例弁３８によって第三の駆動室３３に誘導できる。入口弁３５が開いているときに吸引流体が第三のポンプ室３１に流れ込むと、前記流体は、第三の駆動室３３内の圧力が適切に高いために、第三のポンプ室３１の外へと運ぶことができ、それによって、入口弁３５が閉じ、出口弁３６が開くと、第三の仕切り要素３２が弾性変形する。第三の弾力仕切り要素３２の位置は、第三のセンサ３９によって記録できる。送出された吸引流体は分枝流路９３に、またそこから吸引流体回収容器５０に到達する。

【0037】

これらの相互関係はまた、第四の流体ポンプ４０にも同様に当てはまる。吸引流体は、入口弁４５が開いていると、分枝流路９２に沿って第七の容積を有する第四のポンプ室４１に流れ込むことができる。第四のポンプ室４１に隣接して、第八の容積を有する第四の駆動室４３があり、その中に第四の駆動流体４７が比例弁４８によって流れ込むことができる。第四の駆動室４３の中の圧力が第四のポンプ室４１内より高いと、第四の弾性仕切り要素４２は相応に変形し、したがって、第七の容積がより小さくなり、第八の容積はより大きくなる。第四の弾性仕切り要素４２の位置の変化は、センサ４９によって記録できる。入口弁４５が閉じ、出口弁４６が開いている場合、吸引流体はすると、第四の流体ポンプ４０から出て、分枝流路９４の中に流れ込むことができる。２つの分枝流路９３および９４はその後合流し、すると、吸引流体が吸引流体回収容器５０へと誘導される。

【0038】

入口弁１５および２５は、出口弁１６および２６の下方に空間的に位置付けられる。これはまた、入口弁３５および４５にも当てはまり、これらは出口弁３６および４６の下方に位置付けられる。これにより、潅流流体または吸引流体中の気泡が急速に上方に放出され、ポンプ室の中に泡が溜まりえない状況を容易に達成できることを意味する。

【0039】

図１の表現は非常に概略的であり、ポンプ室１０、２０、３０、および４０は長方形の断面で示されている。現実には、前記ポンプ室１０、２０、３０、および４０は円または楕円の断面を有することができ、それによってそれぞれの弾性仕切り要素１２、２２、３２、および４２は、弾性変形しても、それぞれのポンプ室１０、２０、３０、および４０の内壁に対する所定の位置に保持しやすく、それによってその中に収容された流体を容易に押し出すことができる。

【0040】

図２は、第一の流体ポンプ１０の第一のポンプ室１１のための入口弁１５および出口弁１６の切換え状態、ならびに第二の流体ポンプ２０の第二のポンプ室２１のための入口弁２５およびそれに関連する出口弁２６の切換え状態の概略図を示す。ポンプ室１１および２１はどちらも、潅流流体で満たされている。潅流流体の充満レベルは、それぞれのポンプ室の中の水平の影線の一番上の影線の高さによって示されている。それぞれのポンプ室の中に潅流流体が低圧で収容されているとき、特定のポンプ室の中の水平の影線間の距離は比較的大きい。それぞれのポンプ室の中に潅流流体が高圧で収容されているとき、特定のポンプ室の中の水平の影線間の距離は比較的小さい。

【0041】

第一の切換え状態ＩＺ１で、第一のポンプ室１１には所定の圧力ｐ（ＩＲＲ１）で潅流流体が満たされていると仮定する。第一の入口弁１５は閉じ、第一の出口弁１６は開いている。第一の駆動室１３（図２には示されていない）には、所定の圧力があり、したがって、圧力ｐ（ＩＲＲ１）の潅流流体は潅流流体流路の分枝流路８３に、またそこから手術用ハンドピースへと流れ込むことができる。第二のポンプ室２１にはほとんど潅流流体３が入っていない。第二の入口弁２５が閉じ、第二の出口弁２６も同じく閉じている。切換え状態ＩＺ２で、第二の入口弁２５は開き、したがって、潅流流体が潅流流体容器２から第二のポンプ室２１へと流れることができる。このために、第二の駆動室２３内の圧力は、それが第二のポンプ室２１内の圧力より低くなるように調整される。したがって、第二のポンプ室２１内に負圧が発生し、潅流流体が吸い込まれる。所定の量の潅流流体が流れ込むと、これは第二のセンサ２９によって弾性仕切り要素２２の位置に基づいて記録され、第二の入口弁２５が閉じ、これは切換え状態ＩＺ３を参照のこと。その後、第二の駆動室２３内の圧力が上昇し、それによって所定の潅流圧力ｐ（ＩＲＲ１）が第二のポンプ室２１内に発生し、これについては切換え状態ＩＺ４を参照のこと。切換え状態ＩＺ５で、第二の出口弁２６が開き、したがって、圧力ｐ（ＩＲＲ１）を受けた潅流流体は、分枝流路８４に流れ込むことができる。したがって、例えば２０ミリ秒間などの短時間にわたり、同じ圧力ｐ（ＩＲＲ１）を受けた潅流流体は第三の分枝流路８３および第四の分枝流路８４に流れ込む。切換え状態ＩＺ１からＩＺ５の間に、第一のポンプ室１１内に収容された潅流流体が流れ出る。

【0042】

その後、第一の出口弁１６が閉じ（切換え状態ＩＺ６参照）、したがって、それ以上潅流流体が第一のポンプ室１１から分枝流路８３に流れ込むことができない。これは、第一のポンプ室１１の中の潅流流体がほとんど完全に流出した瞬間に行われる。しかしながら、潅流流体は引き続き、圧力ｐ（ＩＲＲ１）を受けて第二のポンプ室２１から潅流流体流路の分枝流路８４の中に、またそこから手術用ハンドピース５へと流れる。

【0043】

切換え状態ＩＺ７では、第一の入口弁１５が開き、第一の駆動室１３の中に第一のポンプ室１１より低い圧力が付与され、そのため、潅流流体は、吸引によって潅流流体容器２から第一のポンプ室１１に流れ込むことができる。第一のポンプ室１１に十分な潅流流体が入っていると、これは第一のセンサ１９によって第一の弾性仕切り要素１２の位置に基づいて記録できるが、第一の入口弁１５が切換え状態ＩＺ８で閉じる。その後、切換え状態ＩＺ９で、第一の駆動室１３には、第一のポンプ室１１内が所定の圧力ｐ（ＩＲＲ１）となるような圧力が付与される。切換え状態ＩＺ１０で、第一の出口弁１６が開き、そのため、潅流流体は第三の分枝流路８３に流れ込むことができる。

【0044】

切換え状態ＩＺ５からＩＺ１０の間に、第二の出口弁２６が開き、そのため、潅流流体は圧力ｐ（ＩＲＲ１）を受けて第四の分枝流路８４に流れ込む。切換え状態ＩＺ１０で、第一の出口弁１６は、潅流流体が第二のポンプ室２１の中からほとんどなくなった瞬間に開く。これは、第二のセンサ２９によって、第二の弾性仕切り要素２２の位置を介して記録できる。

【0045】

切換え状態ＩＺ１０は短時間のみ存在し、これは例えば２０ミリ秒間である。その後、再び第一の切換え状態ＩＺ１が続き、そこで第二の出口弁２６が閉じる。

【0046】

切換えサイクルＩＺ１からＩＺ１０は、潅流流体容器２が空になるまで繰り返すことができる。

【0047】

図３は、第三の流体ポンプ３０の第三のポンプ室３１の入口弁３５および出口弁３６の切換え状態、ならびに第四の流体ポンプ４０の第四のポンプ室４１の入口弁４５およびそれに関連する出口弁４６の切換え状態の概略図を示す。ポンプ室３１および４１のどちらにも、吸引流体が充填されている。吸引流体の充填レベルは、それぞれのポンプ室の水平の影線の一番上の影線の高さによって示されている。それぞれのポンプ室内に吸引流体が低圧で収容されているとき、それぞれのポンプ室内の水平の影線間の距離は比較的大きい。それぞれのポンプ室内に吸引流体が高圧で収容されているとき、それぞれのポンプ室内の水平の影線間の距離は比較的小さい。

【0048】

切換え状態ＡＺ１では、第三の入口弁３５が開き、第三の出口弁３６が閉じている。第三の駆動室３３内の圧力は第三のポンプ室３１内より低く、そのため、吸引流体は眼６から手術用ハンドピース５へと、またそこから吸引流体流路９に沿って第三のポンプ室３１へと吸引される。切換え状態ＡＺ１では、第四のポンプ室４１には吸引流体が充填され、第四の入口弁４５および第四の出口弁４６が閉じている。

【0049】

次の切換え状態ＡＺ２では、第四の出口弁４６が開き、所定の圧力が第四の駆動室４３に付与され、したがって吸引流体が第四の出口弁４６を通って第四のポンプ室４３から流れ出て、そこから吸引流体回収容器５０までの分枝流路９４に流れ込むことができる。それと同時に、第三のポンプ室３１にはますます多くの吸引流体が満たされる。第四のポンプ室４１がほとんど空であると、第三の切換え状態ＡＺ３で、第四の出口弁４６が閉じる。第三のポンプ室３１には依然として吸引流体が満たされているか、またはほとんど満たされている。第四のポンプ室４１にはほとんど吸引流体が入っておらず、これについては切換え状態ＡＺ４を参照されたい。第三のポンプ室３１が完全に、またはほとんど完全に潅流流体で満たされているとき、これは第三のセンサ３９によって判断でき、第五の切換え状態ＡＺ５で第四の入口弁４５が開き、そのため、吸引流体は分枝流路９１に沿ってだけでなく、分枝流路９２に沿っても流れることができる。第三の入口弁３５および第四の入口弁４５が同時に開き、吸引流体が所定の圧力ｐ（ＡＳＰ１）を受けて吸い込まれるこの状態は、約２０ミリ秒間だけ存在する。その後、切換え状態ＡＺ６で第三の入口弁３５は閉じたままであり、第四の入口弁４５は引き続き開いたままで、吸引流体を吸い込む。第三のポンプ室３１では、その中にある吸引流体のために、より高い圧力が付与される。

【0050】

切換え状態ＡＺ７では、第三の出口弁３６が開き、吸引流体が第三のポンプ室３１から出て分枝流路９３の中に、またそこから吸引流体回収容器５０へと流れることが可能となる。第三のポンプ室３１がほとんど空になると、切換え状態ＡＺ８で第三の出口弁３６が閉じる。第四のポンプ室４１は依然として吸引流体で満たされており、これについては切換え状態ＡＺ９を参照のこと。切換え状態ＡＺ１０で、第三の入口弁３５が開き、第四の入口弁４５は約２０ミリ秒間だけ開いたままとなる。前記切換え状態ＡＺ１０では、それゆえ、吸引流体が第三のポンプ室３１および第四のポンプ室４１によって吸い込まれる。このように同時に吸い込まれることにより、その後の切換え状態ＡＺ１への移行が吸引流体流路内に脈動または圧力衝撃を生じることなく行われる。

【0051】

切換え状態ＡＺ１０の後、再び上述のような切換え状態ＡＺ１が続く。

【0052】

図４は、潅流流体流路と吸引流体流路の時間に応じた圧力プロファイルと体積流れのプロファイルの概略的なグラフを示す。グラフ２００は潅流流体流路の中の圧力のプロファイルを示す。グラフ３００は眼圧のプロファイルを示す。グラフ４００は吸引流体流路内の圧力のプロファイルを示す。グラフ５００は潅流流体流路の中の体積流れのプロファイルを示す。グラフ６００は吸引流体流路内の体積流れの分布を示す。以下の説明の中で、グラフ内に示されている参照符号はその都度明示される。

【0053】

まず、例えば、第一の流体ポンプ１０の第一のポンプ室１１の中では一定の圧力であり（２０１参照）、潅流流体はまだ流れていない（５０１参照）と仮定する。眼圧は一定の静止値を有し（３０１参照）、吸引流体流路内には正圧があり（４０１参照）、そのため、まだ何も吸引されていない。吸引流体流路の中では、まだ体積流れがない（６０１参照）。

【0054】

時間Ｔ１で、出口弁１６が開き、駆動室１３に、対応する体積流れにより圧力が発生し（２０２および５０２参照）、潅流流体が所定の圧力ｐ（ＩＲＲ１）を受けて流れ出ることができるようになる（２０３および５０３参照）。第三の入口弁３５が開き、そのため、吸引流体が第三のポンプ室３１によって吸い込まれ（６０２参照）、そこで吸引流体流路内の負圧が増大し（４０２参照）、所定の数値ｐ（ＡＳＰ１）に到達して（４０３参照）、その後、対応する体積流れが発生する（６０３参照）。

【0055】

潅流流体が潅流流体容器の静水圧によってのみ提供される先行技術によるシステムの場合、眼圧は吸引のための吸気圧力を利用して低下する（グラフ３００の中では破線とその中の３０２参照）。圧力は数値３０３だけ低下し、これは眼までの潅流ホースラインの水圧耐性と潅流ライン内の体積流れからの積に対応する。しかしながら、本発明によるシステムの場合、潅流流体流路内の圧力は時間Ｔ１にこの数値だけ上昇し（２０２および２０３参照）、そのため、眼圧は吸引中に変化しないままである（参照符号３０４参照）。

【0056】

水晶体小片による詰まり（閉塞）が吸引流体流路内、例えば手術器具５の針内で発生すると、吸引流体流路内の体積流れが急速にゼロに低下する（６０４参照）。閉塞を解消するために、吸引流体流路内の負圧が増大し（４０４参照）、潅流流体流路内の体積流れがゼロに低下する（５０４参照）。

【0057】

先行技術によるシステムの場合、眼圧は閉塞の開始と共に上昇し、さらには短時間にわたり静止状態より高い数値まで上昇する（３０５参照）が、これは患者にとって非常に危険となりうる。しかしながら、本発明によるシステムの場合、この時点で動作中の第一または第二の流体ポンプの駆動室の中で、このような圧力は、隣接するポンプ室内で、圧力が３０５による過去において既知のプロファイルと逆に低下する（２０４参照）。したがって、潅流圧力は、慣例的に吊り下げられる潅流流体容器に関する静水圧より低い数値まで短時間だけ低下し、その後、前記静水圧に保持される。その結果として実現されるのは、閉塞開始時であっても眼圧が一定に保持されることである（３０６参照）。

【0058】

その後、閉塞が存在する間に、潅流流体流路および吸引流体流路内の体積流れはゼロで変化しない（５０５および６０５参照）。次に閉塞が再び解消すると（４０５参照）、吸引流体が吸引流体流路の中に再び流れ込み（６０６参照）、第三のポンプ室３１または第四のポンプ室４１に到達でき、これは開いているのが入口弁３５か入口弁４５の何れかによって異なる。この時点で、現在充填可能なポンプ室内の負圧が減少し、そのため、ポンプ室と駆動室との間の圧力差が小さくなる。これは、関連する弾性仕切り要素を移動させ、この移動は流体ポンプの、それに関連するセンサによって記録される。その後、潅流流体流路の中で、その時点で動作中の流体ポンプの駆動室は、潅流流体流路内の圧力が所定のプロファイルに応じて上昇する（２０５と、体積流れに関しては５０６参照）。これによって眼圧は低下しないか、わずかしか低下しない（３０７参照）。前記低下は、先行技術によるシステムの場合より大幅に弱い（３０８参照）。

【0059】

このような閉塞の解消後、駆動室は、閉塞前と同様に再び制御される。

【符号の説明】

【0060】

１ コンソール
２ 潅流流体容器
３ 潅流流体
４ カセット
５ 手術器具
６ 治療対象眼
８ 潅流流体流路
１０ 第一の流体ポンプ
１１ 第一のポンプ室
１２ 第一の弾性仕切り要素
１３ 第一の駆動室
１４ 第一の弾性仕切り要素の縁
１５ 入口弁
１６ 出口弁
１７ 第一の駆動流体
１９ 第一のセンサ
２０ 第二の流体ポンプ
２１ 第二のポンプ室
２２ 第二の弾性仕切り要素
２３ 第二の駆動室
２４ 第二の弾性仕切り要素の縁
２５ 入口弁
２６ 出口弁
２７ 第二の駆動流体
２９ 第二のセンサ
３０ 第三の流体ポンプ
３１ 第三のポンプ室
３２ 第三の弾性仕切り要素
３３ 第三の駆動室
３４ 第三の弾性仕切り要素の縁
３５ 入口弁
３６ 出口弁
３７ 第三の駆動流体
３９ 第三のセンサ
４０ 第四の流体ポンプ
４１ 第四のポンプ室
４２ 第四の弾性仕切り要素
４３ 第四の駆動室
４４ 第四の弾性仕切り要素の縁
４５ 入口弁
４６ 出口弁
４７ 第四の駆動流体
４９ 第四のセンサ
５０ 吸引流体回収容器
１００ システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】