特開 2023-129426 カセット圧力の非侵襲的測定のためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023129426

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】カセット圧力の非侵襲的測定のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   A61F 9/007 20060101AFI20230907BHJP

【ＦＩ】

A61F9/007 130Z

【審査請求】有

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023106228

(22)【出願日】2023-06-28

(62)【分割の表示】P 2022073120の分割

【原出願日】2017-08-31

(31)【優先権主張番号】62/382,351

(32)【優先日】2016-09-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】319008904

【氏名又は名称】アルコン インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100117019

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 陽一

(72)【発明者】

【氏名】ヨハン エックバル

(72)【発明者】

【氏名】ポール ジェイ．エセックス

(72)【発明者】

【氏名】カーク トッド

(57)【要約】

【課題】カセット、コンソール、及びコンソールと結合された干渉計型圧力検知システムを含む外科システムを提供する。
【解決手段】方法及びシステムは、カセット、コンソール、及びコンソールと結合された干渉計型圧力検知システムを含む外科システムを提供する。カセットは、物質を患者と交換するためのものであり、且つ壁及び反射器を含む。壁は、非周囲カセット内圧に応答して偏向を受ける。コンソールは、カセットと結合される。干渉計型圧力検知システムは、コンソールと結合される。干渉計型圧力検知システムは、光源及び検出器を含む。光源は、反射器で反射される光の第１の部分及び反射器を迂回する光の第２の部分を提供する。光の第１の部分及び第２の部分は、再結合されて干渉パターンを形成する。偏向は、検出器によって検出可能な干渉パターンのシフトに対応する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物質を患者と交換するためのカセットであって、壁及び反射器を含み、前記壁は、非周囲カセット内圧に応答して偏向を受けるように構成される、カセットと、
前記カセットと結合されるコンソールと、
前記コンソールと結合される干渉計型圧力検知システムであって、光源及び検出器を含み、前記光源は、前記反射器で反射される光の第１の部分及び前記反射器を迂回する光の第２の部分を提供し、前記第１の部分及び前記第２の部分は、再結合して干渉パターンを形成し、前記偏向は、前記検出器によって検出可能な前記干渉パターンのシフトに対応する、干渉計型圧力検知システムと、
を含む外科システム。

【請求項2】

前記干渉パターンは、前記光の前記第１の部分及び前記光の前記第２の部分の物理的経路の差から生じる、請求項１に記載の外科システム。

【請求項3】

前記干渉計型圧力検知システムは、マイケルソン干渉計を含む、請求項２に記載の外科システム。

【請求項4】

前記マイケルソン干渉計は、ビームスプリッタ及び追加の反射器を含み、前記光源からの前記光は、前記ビームスプリッタを通過して前記光の前記第１の部分及び前記第２の部分を形成し、前記追加の反射器は、レセクプタクルの部分と結合される、請求項３に記載の外科システム。

【請求項5】

プロセッサを更に含み、前記プロセッサは、
前記干渉パターンに関係する信号を前記検出器から受信することと、
前記受信された信号に基づいて前記干渉パターンのシフトを計算することと、
前記計算されたシフトに基づいてカセット圧力を特定することと
を行うように構成される、請求項１に記載の外科システム。

【請求項6】

前記光源及び検出器は、前記コンソールに統合される、請求項１に記載の外科システム。

【請求項7】

前記反射器は、前記カセットの前記壁に統合される、請求項１に記載の外科システム。

【請求項8】

前記反射器は、前記カセットの前記壁と結合される、請求項１に記載の外科システム。

【請求項9】

前記光源は、レーザである、請求項１に記載の外科システム。

【請求項10】

前記光源は、波長を有し、前記干渉パターンの前記シフトは、前記偏向の２倍を前記波長で除算したものに対応する、請求項１に記載の外科システム。

【請求項11】

前記非周囲圧力は、周囲圧力よりも大きく、及び前記偏向は、前記反射器が前記検出器により近いようなものである、請求項１に記載の外科システム。

【請求項12】

前記非周囲圧力は、周囲圧力よりも小さく、及び前記偏向は、前記反射器が前記検出器からより離れているようなものである、請求項１に記載の外科システム。

【請求項13】

前記干渉計型圧力検知システムは、前記検出器と結合されたローパスフィルタを更に含み、前記ローパスフィルタは、前記シフトに対応する信号を送信するためのものであり、前記ローパスフィルタは、閾値周波数未満の通過帯域を有する、請求項１に記載の外科システム。

【請求項14】

前記コンソールは、前記カセットを受けるように構成されたレセプタクルを含む、請求項１に記載の外科システム。

【請求項15】

外科カセットの干渉計型圧力検知システムであって、
光線を提供するように構成された光源と、
ビームスプリッタと
を含み、前記ビームスプリッタは、
前記光線の第１の部分を前記外科カセットの壁における反射器に向けることであって、前記壁は、非周囲カセット内圧に応答して偏向するように構成される、向けることと、
検出ユニットへの途中で前記反射器を迂回するように前記光線の第２の部分を向けることと
を行うように構成され、
前記検出ユニットは、光線センサ、プロセッサ、及びメモリを含み、
前記反射器によって反射された前記光線の前記第１の部分及び前記反射器を迂回した前記光線の前記第２の部分を含む再結合された光線を受け取ることと、
前記再結合された光線に関連する干渉パターンを検出することと、
前記検出された干渉パターンを分析して前記干渉パターンのシフトを識別することであって、前記シフトは、前記外科カセットの前記壁の偏向に対応する、識別することと、
前記識別されたシフトに基づいてカセット内圧を特定することと
を行うように構成される、干渉計型圧力検知システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、眼科手術システム及び方法に関する。より詳細には、本開示は、外科システムにおいてカセット圧力を測定するための技法に関する。

【背景技術】

【0002】

眼科手術は、往々にして、目から流体及び／又は組織を除去し、除去された物質を平衡塩類溶液（ＢＳＳ）等の流体で置換することを含む。物質を除去するために、吸引ラインに接続されたカニューレが目の切開部に挿入される。吸引ラインは、電子回路、制御システム、蠕動ポンプ等の真空源、及び流体源を含むコンソールに結合される。真空源は、真空を吸引ラインに提供する。吸引ライン内の真空は、目から吸引ラインを通して物質を流す。眼圧を維持するために、洗浄ライン又は注入ラインに接続された別のカニューレが目の別の切開部に挿入される。洗浄ラインは、コンソールの流体源に接続される。流体源は、周囲圧力よりも高い圧力に加圧することができるＢＳＳのリザーバであり得る。流体源が加圧されると、流体フローは、強制的に流体源から流出し、洗浄ラインを通り、目に流入する。

【0003】

そのような手術中、目から除去された生体物質を真空ポンプから分離することが望ましい。そうするためにカセットが使用される。カセットは、通常、コンソール内のレセプタクル内に嵌め込まれる。吸引ラインからの管がカセットのポートに接続される。カセットは、別のポートを介して真空源に接続される。真空源は、真空をカセットに適用し、カセットは、真空を吸引ラインに提供する。吸引ラインの吸引は、生体物質を目からカセットに流入させ、生体物質がカセットに格納される。したがって、生体物質は、真空ポンプから分離される。流体を目に提供するために、圧力源又は流体源及び洗浄ラインに結合された別のカセットを同様に使用し得る。

【0004】

使用中、圧力センサを使用して、カセット内の圧力をモニタし得る。例えば、カセットの内圧に応答してゴム膜が撓み得る。この偏向は、膜を接触センサに接触させ得る。したがって、圧力を特定し得る。代替的に、センサは、斜角で膜から反射する光を提供し得る。反射光は、センサに提供される。光の位置変化は、内圧変化に対応する。

【0005】

カセット機能の内圧を測定するそのような機構には欠点があり得る。例えば、反射光を使用すると、内圧への十分な感度が提供されないことがある。更に、可撓性膜は、使い捨てである各カセットのコストを増大させる。内圧センサは、目から除去された生体物質の影響を受け得る。したがって、そのようなセンサは、故障し得る。これらのセンサも使い捨てカセットのコストを増大させる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、必要とされるのは、外科システムにおいてカセットの内圧をモニタするための改善されたメカニズムである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

方法及びシステムは、カセット、コンソール、及びコンソールと結合された干渉計型圧力検知システムを含む外科システムを提供する。カセットは、物質を患者と交換するためのものであり、且つ壁及び反射器を含む。壁は、非周囲カセット内圧に応答して偏向を受ける。コンソールは、カセットと結合される。干渉計型圧力検知システムは、コンソールと結合される。干渉計型圧力検知システムは、光源及び検出器を含む。光源は、反射器で反射される光の第１の部分及び反射器を迂回する光の第２の部分を提供する。光の第１の部分及び第２の部分は、再結合されて干渉パターンを形成する。偏向は、検出器によって検出可能な干渉パターンのシフトに対応する。

【0008】

本明細書に開示される方法及びシステムの実施形態によれば、カセットの内圧は、より正確に測定され得、カセット内部でセンサを使用する必要がなくてよく、カセットへの高価な追加物を必要としなくてよい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】干渉計型圧力検知システムを使用してカセット内圧を測定する外科システムの例示的な実施形態を示す図である。

【図2】干渉計型圧力検知システムを使用してカセット内圧を測定する外科システムの一部の別の例示的な実施形態を示す。

【図3A-3B】干渉計型圧力検知システムを使用してカセット内圧を測定する外科システムの別の例示的な実施形態を示す。

【図3C】干渉計型圧力検知システムを使用してカセット内圧を測定する外科システムの別の例示的な実施形態を示す。

【図4】外科システムを提供する方法の例示的な実施形態を示すフローチャートである。

【図5】外科システムを使用する医師を支援する方法の例示的な実施形態を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

例示的な実施形態は、眼科手術で使用されるコンソール等の外科システムに関する。以下の説明は、当業者が本発明を製作し使用できるようにするために提示され、特許出願及びその要件に関連して提供される。本明細書に記載される例示的な実施形態並びに一般原理及び特徴に対する様々な変更形態が容易に明らかになるであろう。例示的な実施形態は、主に特定の実装形態で提供される特定の方法及びシステムに関して説明される。しかしながら、方法及びシステムは、他の実装形態でも有効に動作する。「例示的な実施形態」、「一実施形態」、及び「別の実施形態」等の語句は、同じ又は異なる実施形態及び複数の実施形態を指し得る。実施形態は、特定の実施形態を有するシステム及び／又はデバイスに関して説明される。しかしながら、システム及び／又はデバイスは、示されるものよりも多数又は少数の構成要素を含み得、本発明の範囲から逸脱せずに構成要素の構成及びタイプの変形形態がなされ得る。例示的な実施形態は、特定のステップを有する特定の方法に関しても説明される。しかしながら、方法及びシステムは、異なる及び／又は追加のステップ並びに例示的な実施形態と一致しない異なる順序のステップを有する他の方法でも有効に動作する。したがって、本発明は、示される実施形態に限定されるものではなく、本明細書に記載される原理及び特徴に一致する最も広い範囲に従うべきである。

【0011】

方法及びシステムはまた、複数形ではなくむしろ単数形で説明される。例えば、１つの干渉計型圧力検知システムを有する１つのカセットが幾つかの実施形態において使用及び／又は示される。これらの単数形の用語が複数を含むことを当業者は認識するであろう。例えば、複数のカセット及び／又は複数の干渉計型検知システムが使用可能である。

【0012】

特定の実施形態では、システムは、１つ又は複数のプロセッサ及びメモリを含む。１つ又は複数のプロセッサは、メモリに記憶された命令を実行して、図面に記載され、後述されるプロセスの幾つか又は全てを生じさせ、制御するように構成され得る。本明細書で使用される場合、プロセッサは、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コントローラ、又は任意の他の適する計算デバイス若しくはリソースを含み得、メモリは、限定ではなく、磁気媒体、光学媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、リムーバブル媒体、又は任意の他の適するメモリ構成要素を含む揮発性メモリ又は不揮発性メモリの形態をとり得る。メモリは、プロセッサによって実行されると、処理機能を含む任意のそのようなプロセッサ、メモリ、又は構成要素に関して本明細書に記載される機能を実施するプログラム及びアルゴリズムの命令を記憶し得る。更に、方法及びシステムの態様は、全体的にハードウェアの実施形態、全体的にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）、又はソフトウェア態様とハードウェア態様とを組み合わせた実施形態の形態をとり得る。更に、方法及びシステムの態様は、少なくとも１つのプロセッサで実行され、そこで具現されるコンピュータ可読プログラムコードを有する１つ又は複数のコンピュータ可読媒体で実施され得るソフトウェアコンポーネントの形態をとり得る。

【0013】

方法及びシステムは、カセット、コンソール、及びコンソールと結合された干渉計型圧力検知システムを含む外科システムを提供する。カセットは、物質を患者と交換するためのものであり、且つ壁及び反射器を含む。壁は、非周囲カセット内圧に応答して偏向を受ける。コンソールは、カセットと結合される。干渉計型圧力検知システムは、コンソールと結合される。干渉計型圧力検知システムは、光源及び検出器を含む。光源は、反射器で反射される光の第１の部分及び反射器を迂回する光の第２の部分を提供する。光の第１の部分及び第２の部分は、再結合されて干渉パターンを形成する。偏向は、検出器によって検出可能な干渉パターンのシフトに対応する。

【0014】

図１は、眼科手術で使用可能な外科システム１００の例示的な実施形態の斜視図を示す。図２は、外科システム１００の一部を示す。図１及び図２を参照すると、外科システム１００は、コンソール１０１、カセット１１０、及び干渉計型圧力検知システム１２０を含む。図１及び図２は、一定の縮尺で描かれておらず、例示のみを目的としている。したがって、システム１００は、特定のコンソール１０１、カセット１１０、又は干渉計型検知システム１２０に限定されない。例えば、コンソール１０１内のカセット１１０の特定の位置及びジオメトリが図１に示されているが、外科システム１００は、示される位置及びジオメトリに限定されない。簡明にするために、コンソール１０１の全ての部分が示される又は記されているわけではない。コンソール１０１は、カセット１１０及び干渉計型検知システム１２０と結合される。使用中、コンソール１０１は、通常、外科ハンドピース（図示せず）とも結合される。外科ハンドピースは、管（図示せず）を介してコンソール１０１に接続された吸引ライン及び／又は洗浄ラインと、コンソール１０１に接続され、且つコンソール１０１によって制御される電子回路とを含み得る。

【0015】

コンソール１０１は、ディスプレイ１０２、関連する電子回路（明示的に示されず又は記されず）、真空／圧力源１０４、カセット１１０を受けるレセプタクル１０６、及び検出ユニット１４０を含む。幾つかの実施形態では、コンソール１０１は、真空源及び圧力源の両方を含み得る。そのような実施形態では、真空源及び圧力源は、同じ又は異なるレセプタクルに存在し得る異なるカセットに結合される。しかしながら、簡明にするために、外科システム１００は、１つのレセプタクル１０６、１つのカセット１１０、及び１つの真空／圧力源１０４に関して説明される。真空／圧力源１０４は、主に真空源１０４に関して説明される。同様の考察が流体／圧力源にも該当する。図１ではコンソール１０１の一部として示されているが、検出ユニット１４０は、干渉計型圧力検知システム１２０の一部であり得る。検出ユニット１４０は、干渉計型圧力検知システム１２０及びシステム１００の他の構成要素に通信可能に結合される。特定の実施形態では、検出ユニット１４０は、圧力検知システム１２０から１つ又は複数の信号（例えば、検出器１２４によって生成された干渉パターン又は干渉パターンのシフトを示す信号）を受信し、本明細書に記載されるように、干渉パターンのシフト又は変化をカセット内圧及び／又は壁偏向と相関付ける記憶データに基づいて、受信された信号に基づいてカセット圧力を特定するように構成された１つ又は複数のプロセッサ及びメモリを含み得る。

【0016】

真空／圧力源１０４は、レセプタクル１１０を通してカセット１１０に結合される。真空／圧力源１０４は、真空ポンプ等の真空源であり得る。そのような実施形態では、真空源１０４は、負圧（真空）をカセット１１０に提供し、カセット１１０は、真空を吸引ラインに提供する。他の実施形態では、真空／圧力源１０４は、正圧をカセット１１０に提供する圧力源であり得る。カセット１１０は、流体源に結合され、流体源は、正圧下で流体を洗浄ラインに提供する。代替的に、真空／圧力源１０４は、正圧（大気圧よりも大きい圧力）下に配置することができる流体源であり得る。

【0017】

カセット１１０は、物質を患者と交換するためのものである。示される実施形態では、カセット１１０は、組織、流体、及び／又は他の生体物質を患者の目から受け取る。他の実施形態では、カセット１１０は、ＢＳＳ等の流体を患者の目に提供するために使用され得る。カセットは、壁及び内部チャンバ（図１に明示的に記されず）を含む。カセット１１０は、図２に示される（図１に示されない）反射器１１２も含む。反射器１１２は、ミラー又は任意の他の適する反射器であり得る。反射器１１２は、壁に取り付けられ得、又は壁に一体化され得る。したがって、幾つかの実施形態では、壁自体が反射性であり得る。特定の例では、壁は、反射材料で塗膜されるか又は反射材料に結合され得る。カセット１１０は、反射器１１２が干渉計型検知システム１２０に面するように向けられる。示される実施形態では、反射器１１２の表面への法線は、干渉計型検知システム１２０に直交する。反射器１１２は、他の実施形態では、干渉計型検知システム１２０の幾つか又は全てと斜角をなし得る。

【0018】

ポート１１４及び１１６も示されている。ポート１１４は、管（図示せず）と、したがって外科ハンドピースとに接続され得る。ポート１１６は、真空源１０４に接続される。したがって、真空は、ポート１１６を通してカセット１１０に提供される一方、吸引は、ポート１１４を介して吸引ラインに提供される。患者の目からの生体物質は、ポート１１４を介してカセット１１０において受け取られる。この生体物質は、カセット１１０内に留まる。したがって、カセット１１０は、真空源１０４を生体物質から分離する。

【0019】

干渉計型圧力検知システム１２０は、コンソール１０１と結合される。特定の例では、干渉計型圧力検知システム１２０は、コンソール１０１に組み込まれるものと見なされ得る。したがって、コンソール１０１と結合される干渉計型圧力検知システム１２０は、コンソール１０１の一部である干渉計型圧力検知システムの構成要素の幾つか又は全てを含むが、これらに限定されない。他の実施形態では、干渉計型圧力検知システムの幾つか又は全ての構成要素は、コンソール１０１に組み込まれる必要がない。そのような実施形態では、使用される光は、例えば、光ファイバケーブルを介して適切な位置に伝達され得る。そのような実施形態ではまた、配線を介して制御信号及びデータ信号をコンソール１０１と干渉計型圧力検知システム１２０との間で伝送し得る。

【0020】

干渉計型圧力検知システム１２０は、光源１２２及び検出器１２４を含む。検出器１２４は、線形又は面検出器アレイであり得る。特定の実施形態では、検出器１２４は、任意の適する光検出器（例えば、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ等）を含み得る。幾つかの実施形態では、光源１２２は、レーザを含み得る。特に、生成される光が同相であり且つ同じ波長である場合、複数の光源を使用し得る。しかしながら、一般に１つの光源１２２が存在する。干渉計型圧力検知システム１２０は、光を第１の部分及び第２の部分に分割する。一般に、ビームスプリッタ又は同様の構成要素を使用して光源１２２からの光を複数の部分に分割する。図２では、光のこれらの部分は、光源１２２から発せられる２つの別個のビーム１３２及び１３４として示されている。しかしながら、光の部分が、実際には、何らかの物理的な幅及びわずかに異なる軌跡を有する複数のビームに対応することを当業者は認識するであろう。

【0021】

光の第１の部分１３２は、光源１２２からカセット１１０の壁に移り、壁において反射器１１２に衝突する。光の第１の部分１３２は、反射器１１２で反射され、検出器１２４に移る。光の第２の部分１３４は、異なる経路を辿って検出器１２４に至る。光の第２の部分１３４が辿る経路は、反射器１１２を除外又は迂回する。光の経路長は、移動した物理的な距離及び任意の位相変化を含む。示される実施形態では、カセット１１０に圧力／真空が掛けられていない状態で光の部分１３２及び１３４が検出器１２４まで辿る経路は、異なる物理的長さを有する。加えて、光の第１の部分１３２は、反射器１１２からの反射によって１８０度の位相変化を受ける。光の部分１３２及び１３４は、検出器１２４及び／又はその近傍において再結合／再び一体化する。光の２つの部分１３２及び１３４の経路長は、検出器１２４にわたる様々な位置で異なるため、ビームが結合されるとき、干渉パターン（図１及び図２に示されず）が生成される。干渉パターンにおける明暗の縞の間隔は、使用される光の波長に依存する。検出器１２４を使用して干渉パターンの明暗の縞の位置を特定することができる。

【0022】

干渉パターンの明暗の縞は、カセット１１０が真空圧又は過度の圧力下にないときに特定の位置にあり得る。換言すれば、干渉パターンは、カセット１１０の内部が周囲圧である場合に既知であり得る。周囲圧とは、コンソール１０１の周囲環境の圧力である。真空源がアクティブ化される場合、カセット１１０の内部は、非周囲圧（すなわちこの状況では真空下）になる。カセット１１０の内圧が周囲圧未満であるため、カセットの壁は、内側に湾曲し得る。したがって、干渉計型圧力検知システム１２０に面した壁は、偏向し得る。この偏向は、反射器１１２の位置及び幾つかの実施形態では形状を変化させる。この偏向はまた、偏向に比例した量、光の第１の部分１３２の物理的な経路長を変化させる。その結果、縞のパターンが変化する。例えば、縞は、位置をシフトし得る。位置のこのシフトは、使用される光の波長及び偏向のサイズの両方に基づく。一般に、シフトは、偏向に比例し、部分１３２及び１３４の光の波長に反比例する。したがって、波長が短い光ほど、偏向を検出する感度が高い。

【0023】

検出器１２４は、縞の位置を特定することができるため、干渉パターンのシフトも検出器１２４を使用して測定し得る。測定されたシフトを使用してカセット１１０の壁の偏向を特定し得る。カセットの壁の既知の特性及び／又は前の較正に基づいて、この偏向を生じさせたカセット内圧を特定し得る。較正は、カセット１１０内の内圧センサ（図示せず）を使用して、手術での使用前に行われ得る。代替的に、別の較正方法を使用し得る。特定の実施形態では、縞シフト値をカセット内圧及び／又はカセット壁偏向値に相関付けるシステム固有の較正データをメモリ（例えば、検出ユニット１４０のメモリ）に記憶し、１つ又は複数のプロセッサ（例えば、検出ユニット１４０のプロセッサ）によって使用して、受け取られた光線に関連する干渉パターンに基づいて圧力値を特定し得る。

【0024】

幾つかの実施形態では、カセット１１０の内圧は、干渉パターンのシフト及び較正に基づいて検出ユニット１４０によって計算され得る。例えば、検出器１２４は、再結合された光線を受け取り、干渉パターンの明るい及び／又は暗い縞の位置を示す信号を生成し得る。検出ユニット１４０は、信号を検出器１２４から受信するように構成されたハードウェア（例えば、１つ又は複数のプロセッサ及びメモリ）及び／又はソフトウェアを含み得る。較正フェーズにおいて、検出器１２４は、カセットが、非加圧状態（例えば、外科処置が開始される前）を含む様々な加圧状態であるときの縞の位置を示す信号を検出ユニット１４０のプロセッサに送信し得る。検出ユニット１４０は、この較正縞位置情報をメモリに記憶し得る。処置中、検出器１２４は、カセットが処置中に使用されているときの縞の位置を示す信号を検出ユニット１４０に送信し得る。上述したように、縞の位置は、反射器１１２によって反射される光線を変えるカセット１１０の壁の偏向に起因してシフトする。したがって、検出ユニット１４０のプロセッサは、縞の位置を示す受信された信号を分析してカセット圧力を特定し得る。例えば、プロセッサは、異なる時間（例えば、処置中）に受信した信号を比較して縞シフトを計算又は特定し得る。縞シフトに基づき、検出ユニット１４０のプロセッサは、縞シフト値をカセット内圧及び／又は偏向値に相関付ける、メモリに記憶されたデータを使用してカセット内圧及び／又はカセット壁の偏向を特定し得る。幾つかの実施形態では、検出ユニット１４０は、干渉計型圧力検知システム１２０からの信号の処理に使用されるデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含む。他の実施形態では、カセット１１０の内圧は、干渉計型圧力検知システム１２０内のブロック（図示せず）を使用して特定され得る。次に、検出ユニット１４０のプロセッサは、特定されたカセット内圧を示す信号を出力し得、したがって、システム１００の他の構成要素は、例えば、目標圧力を維持するように眼圧を増減することによって適宜応答し得る。

【0025】

したがって、干渉計型圧力検知システム１２０を使用してカセット１１０の内圧を特定し得る。干渉法が使用されるため、干渉計型圧力検知システム１２０は、例えば、上述した反射法よりも正確に圧力を特定し得る。干渉計型圧力検知システムの感度は、光源からの光の波長を使用して設定され得る。より高感度の測定を得るために、より低波長の光源１２２を使用し得る。したがって、干渉計型圧力検知システム１２０は、設計フェーズで比較的容易に調整され得る。干渉計型圧力検知システム１２０は、カセット１１０の外部にあるため、圧力測定は、非侵襲的である。基本的に、患者から除去された生体物質が干渉計型圧力検知システム１２０に接触するリスクはない。したがって、干渉計型圧力検知システム１２０は、より安価であり得、故障の可能性がより低いことができる。反射器１１２がカセット１１０に追加されるが、反射器１１２は、比較的安価である。カセット１１０の内圧をより正確に測定することができるのみならず、コストを削減することもできる。更に、干渉計型圧力検知システム１２０に使用される干渉計は、小型であり得る。その結果、干渉計型圧力検知システム１２０は、比較的コンパクトであり得る。

【0026】

図３Ａ～図３Ｃは、干渉計型圧力検知システムを使用して圧力を測定する外科システム１００’の別の例示的な実施形態を示す。図３Ａ～図３Ｃは、一定の縮尺で描かれておらず、例示のみを目的としている。したがって、特定の外科システムが示されるものではない。図３Ａは、カセット１１０’が周囲（ゼロ印加）圧であるときの外科システム１００’を示す。図３Ｂは、カセットが真空（周囲内圧未満）下であるときの外科システム１００’を示す。図３Ｃは、カセット１１０’が圧力（周囲内圧よりも大きい）下であるときの外科システム１００’を示す。一般に、カセットは、加圧下に置かれるか、真空下に置かれるか、又はそれらの両方でないかのいずれかである。しかしながら、外科システム１００’の動作を説明するために、両方の状況での同じカセットを示す。

【0027】

外科システム１００’は、外科システム１００と同様である。同様の構成要素は、同様の符号を有する。外科システム１００’は、構成要素１０１、１１０、及び１２０とそれぞれ同様のコンソール（明示的に記されず）、カセット１１０’、及び干渉計型圧力検知システム１２０’を含む。コンソールの圧力／真空源１０４’が示されている。カセット１１０’は、コンソールのレセプタクル内に存在し得る。カセットのポート１１４及び同様の特徴は示されていない。

【0028】

カセット１１０’を使用して圧力／真空源１０４’を生体物質から分離する。カセット１１０’は、圧力／真空源１０４’と結合されたポート１１６及び反射器１１２を含む。この実施形態では、反射器１１２は、カセット１１０’の壁に統合される。加えて、カセット１１０’は、任意選択的な内圧センサ１１８を含む。内圧センサ１１８は、カセット１１０’の較正に使用される。したがって、内圧センサ１１８は、手術中に使用されないこともある。

【0029】

干渉計型圧力検知システム１２０’は、コンソールと結合され、マイケルソン干渉計の形態をとり得る。他の実施形態では、別の干渉計を使用し得る。干渉計型圧力検知システム１２０’は、レーザ光源１２２’、検出器１２４’、任意選択的な光学アイソレータ１２３、追加の反射器１２６、ビームスプリッタ１２８、及び任意選択的なフィルタ１２９を含む。光学アイソレータ１２３は、反射光がレーザ１２２’に到達しないようにするために使用され得る。ビームスプリッタ１２８は、レーザ１２２’からの光を２つの部分に分割する。ビームスプリッタ１２８は、示される実施形態では、光の再結合にも使用される。ビームスプリッタ１２８は、部分的銀被覆ミラーであり得る。検出器１２４’は、線形検出器アレイである。フィルタ１２９は、検出器１２４’からの信号をフィルタリングするのに使用され得る。フィルタ１２９は、ローパスフィルタであり得る。例えば、フィルタ１２９は、１００ヘルツ未満の周波数を有する信号を通過させ得る。幾つかのそのような実施形態では、フィルタ１２９は、６０Ｈｚ未満の周波数を有する信号を通過させ得る。フィルタ１２９の通過帯域を定義するために他の閾値周波数を使用し得る。例えば、バンドパス又はノイズを低減する他のメカニズムを使用し得る。他の実施形態では、フィルタ１２９の代わりにＤＳＰ等の他の構成要素を使用して検出器１２４’からの信号を処理し得る。

【0030】

レーザ１２４’からの光は、アイソレータ１２３を通過し、ビームスプリッタ１２８に衝突する。光の第１の部分は、ビームスプリッタ１２８によって透過及び屈折され、反射器１１２に達する。反射器１１２は、光の第１の部分をビームスプリッタ１２８に反射する。ビームスプリッタ１２８は、部分的銀被覆ミラーであるため、光のこの部分はまた、下方の線形検出器アレイ１２４に反射される。光の第２の部分は、ビームスプリッタ１２８によって追加の反射器１２６に反射される。光のこの第２の部分は、反射器１２６から再びビームスプリッタ１２８に反射する。光の第２の部分は、ビームスプリッタ１２８によっても透過されて、線形検出器アレイ１２４’に達する。光の２つの部分は、再結合されて線形検出器アレイ１２４’に干渉パターン１３５を生じさせる。

【0031】

この例では、光の２つの部分は、異なる物理的経路を辿った。光の両方の部分は、２つの反射を受け、各反射は、位相を１８０度変更する。第１の部分は、まず反射器１１２で反射し、次にビームスプリッタ１２８で反射する。第２の部分は、まずビームスプリッタ１２８で反射し、次に反射器１２６で反射する。線形検出器アレイ１２４において再結合される２つの部分の位相差は、物理的な経路長の差に起因する。他の実施形態では、任意の位相差は、部分的に物理的な経路長の差及び部分的に反射における位相反転に起因し得る。図３Ａに見ることができるように、カセット１１０’が周囲内圧である場合の干渉パターン１３５が形成される。

【0032】

図３Ｂは、真空源１０４’’が真空を提供する場合のシステム１００’を示す。そのような真空は、通常、水銀柱ｍｍで測定される。例えば、６００ｍｍＨｇ又は７００ｍｍＨｇの真空を適用し得る。そのような場合、カセット１１０’の内圧は、周囲圧よりも６００ｍｍＨｇ又は７００ｍｍＨｇ低い。カセット１１０’の内圧が周囲圧未満であるため、カセット１１０’の壁は、図３Ｂに示されるのと同様に偏向を受ける。反射器１１２’も偏向を受ける。この偏向は、偏向ｄ１でビームスプリッタ１２８と反射器１１２’との間の距離を増大させる。その結果として反射器１１２’によって反射される光の第１の部分が辿る距離の増大は、偏向の概ね２倍である。したがって、物理的な経路長は、光のこの部分の偏向の概ね２倍だけ増大する。しかしながら、反射器１２６で反射する光の第２の部分では、経路長は変わらない。その結果、干渉パターン１３５’は、距離ｓ１だけシフトする。較正中、真空源１０４’’が真空を適用する場合、内圧センサ１１８を使用して内圧を測定し、シフトｓ１を偏向ｄ１及び内圧に較正し得る。そのようなデータは、上述したように、検出ユニット１４０のメモリに記憶され得る。吸引ライン（図示せず）を介して患者の目に吸引を適用するために真空源１０４’’が真空を提供する場合、センサ１１８は使用されない。代わりに、前に得られた較正並びに測定されたシフトｓ１及び偏向ｄ１を使用してカセット１１０’の内圧を特定する。

【0033】

図３Ｃは、真空／圧力源１０４’’’が正圧をカセット１１０’に提供する場合のシステム１００’を示す。幾つかの実施形態では、例えば、８０ｐｓｉ以上の圧力を適用し得る。カセット１１０’の内圧が周囲圧よりも高いため、図３Ｃに示されるのと同様に、カセット１１０’の壁は、偏向を受ける。反射器１１２’’も偏向を受ける。この偏向は、偏向ｄ２でビームスプリッタ１２８と反射器１１２’’との間の距離を低減させる。その結果として反射器１１２’’によって反射される光の第１の部分が辿る距離の低減は、偏向の概ね２倍である。しかしながら、反射器１２６で反射する光の第２の部分では、経路長は変わらない。その結果、干渉パターン１３５’’は、距離ｓ２だけシフトする。示される実施形態では、シフトｓ２は、シフトｓ１と異なる方向であり、異なる大きさを有する。他のシフトも可能である。較正中、真空／圧力源１０４’’’が圧力を付与する場合、内圧センサ１１８を使用して内圧を測定し、シフトｓ２を偏向ｄ２及び内圧に較正し得る。そのようなデータは、上述したように、検出ユニット１４０のメモリに記憶され得る。洗浄ライン（図示せず）を介して患者の目に流体を供給するために真空源１０４’’’が圧力を提供する場合、センサ１１８は使用されない。代わりに、前に得られた較正、シフトｓ２、及び偏向ｄ２を使用してカセット１１０’の内圧を測定する。

【0034】

システム１００’は、システム１００の利点を共有する。干渉計型圧力検知システム１２０’を使用してカセット１１０’の内圧を特定し得る（例えば、システム１２０’に通信可能に結合された検出ユニット１４０のプロセッサ及びメモリにより）。干渉計型圧力検知システム１２０’は、干渉法が使用されるため、より正確であり得る。干渉計型圧力検知システム１２０’は、カセット１１０’の外部にある。したがって、患者から除去された生体物質が干渉計型圧力検知システム１２０’に接触するリスクは、あったとしてもごくわずかである。使い捨てカセット１１０’への追加物である反射器１１２／１１２’／１１２’’は、比較的安価である。したがって、カセット１１０の内圧をより正確に測定することができるのみならず、コストを削減することもできる。更に、干渉計型圧力検知システム１２０’に使用される干渉計は、小型であり得るため、干渉計型圧力検知システム１２０は、比較的コンパクトであり得る。

【0035】

図４は、外科システム１００及び／又は１００’等の外科システムを提供する方法２００の例示的な実施形態である。簡明にするために、幾つかのステップは、省略、インタリーブ、及び／又は結合され得る。方法２００はまた、外科システム１００に関して説明される。しかしながら、方法２００は、外科システム１００’及び／又は同様の外科システムの形成に使用し得る。

【0036】

反射器１１２を含むカセット１１０は、ステップ２０２を介して提供される。ステップ２０２は、カセット１１０を形成し、反射器１１２を取り付けることを含み得る。代替的に、反射器１１２は、カセットの壁に統合され得る。他の実施形態では、カセットの壁の幾つか又は全ては、反射器１１２によって形成され得る。特定の例では、カセットの壁の幾つか又は全ては、反射材料で塗膜され得る。

【0037】

干渉計型圧力検知システム１２０は、ステップ２０４を介して提供され、コンソール１０１と結合される。ステップ２０４は、コンソール１０１の一部として干渉計型圧力検知システム１２０を形成することを含み得る。他の実施形態では、別個の干渉計型検知システム１２０は、光ファイバケーブル、配線、又は他の手段を介して提供され且つコンソール１０１に接続され得る。光源１２２、反射器１１２、ビームスプリッタ１２８、反射器１２６、及び検出器１２４等の開示されるシステムの構成要素は、光学的に整列する。方法２００を使用して外科システム１００及び／又は１００’を製作し得る。したがって、外科システム１００及び／又は１００’の１つ又は複数の利点を達成し得る。

【0038】

図５は、眼科手術中、カセットの壁の偏向を使用してカセット内圧を測定する方法２１０の例示的な実施形態を示すフローチャートである。簡明にするために、幾つかのステップは、省略され、インタリーブされ、別の順序で実行され、及び／又は結合され得る。方法２１０は、メモリに記憶されたソフトウェア命令を実行するように構成されたシステム１００の１つ又は複数のプロセッサで命令を実行することを含み得る。更に、方法２１０は、外科システム１００を使用する眼科外科に関して説明される。しかしながら、方法２１０は、他のタイプの手術に拡張され得る。

【0039】

方法は、手術開始前に開始される。したがって、外科医は、患者の目を切開し、他の必要とされるタスクを実行し、吸引ライン及び／又は洗浄ラインを患者の目に挿入した。干渉計型圧力検知システム１２０も、例えば、内圧センサを使用して較正された。患者の目に流体を提供するのにカセット１１０が使用される場合、カセット１１０内の圧力は、周囲よりも大きい値であり得る。目から物質を抽出するのにカセット１１０が使用される場合、カセット１１０内の圧力は、周囲未満であり得る。

【0040】

ステップ２１２において、光が光源１２２から提供される。ステップ２１２は、レーザ１２２をアクティブ化することを含み得る。レーザ１２２は、断続的に電源をオン及びオフにされるように制御され得、又は単に使用中に電源をオンにされ得る。ステップ２１２は、光を光学アイソレータ１２３等のアイソレータに通すことを含み得る。

【0041】

ステップ２１４において、光源からの光は、２つの部分に分割される。ステップ２１４は、スプリッタ１２８等のビームスプリッタに光を通すことによって実行され得る。干渉計型圧力検知システム１２０の構成により、光の第１の部分は、反射器１１２で反射する一方、光の第２の部分は、反射器１１２を迂回する。幾つかの実施形態では、光の第２の部分は、第２の反射器１２６で反射する。

【0042】

ステップ２１６において、異なる経路を辿った光が再結合される。ステップ２１６は、単に、図３Ａ～図３Ｃに示されるのと同様に光をビームスプリッタ１２８に通すことを含み得る。したがって、干渉パターンが生じる。カセット１１０内の圧力が周囲と異なる場合、干渉パターンがシフトし得る。

【0043】

干渉パターンのシフトが存在する場合、ステップ２１８において、干渉パターンのシフトが検出される。ステップ２１８は、光検出器１２４及び検出ユニット１４０のプロセッサを使用して干渉パターンを検出することを含み得る。特定の例では、検出された干渉パターン、縞の位置、又は縞の位置のシフトを示す信号をプロセッサに送信し且つプロセッサによって受信し得る。プロセッサは、信号を分析して、任意のシフトが存在するか否かを判断し、存在する場合、シフトのサイズ及び大きさを特定するように構成され得る。プロセッサは、特定されたシフトデータを更に使用して、カセット内圧及び／又は壁偏向を特定し、特定された圧力を示す信号をシステム１００の他の構成要素に出力し得る。したがって、ステップ２１８は、信号を検出器１２４から取得するのみならず、信号を処理し、シフト、圧力、及び偏向を特定し、圧力及び／又は偏向を示す出力信号を生成することも含み得る。ステップ２１８の１つ又は複数の態様は、検出ユニット１４０のプロセッサによって実行されるソフトウェアを使用して実行され得る。ステップ２２０において、信号をフィルタリングすることもできる。ステップ２２０は、ローパスフィルタを使用して実行され得る。代替的に、ステップ２１２において、光源１２２がオン及びオフにされる場合、バンドパスフィルタを使用してシフトの検出を断続的なレーザパルスと同期させ得る。幾つかの実施形態では、ステップ２２０は、ステップ２１８の前又はステップ２１８の一環として行われる。したがって、シフトの検出をポンプ又は他のノイズ源に起因する振動から分離し得る。

【0044】

方法２１０を使用して、手術での使用中、カセット１１０／１１０’内の圧力を非侵襲的に検出し得る。したがって、外科システム１００及び／又は１００’の様々な利点を達成し得る。眼科手術中、カセット圧力を干渉法で特定することができる外科システムを提供する方法及びシステムについて記載した。方法及びシステムは、示される例示的な実施形態に従って説明され、実施形態に対する変形形態があり得ることを当業者は容易に認識し、あらゆる変形形態は、方法及びシステムの趣旨及び範囲内にある。したがって、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱せずに多くの変更形態が当業者によってなされ得る。

【図1】

【図2】

【図3A-3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物質を患者と交換するためのカセットであって、壁、反射器及び内圧センサを含み、前記壁は、非周囲カセット内圧に応答して偏向を受けるように構成される、カセットと、
前記カセットと結合されるコンソールと、
前記コンソールと結合される干渉計型圧力検知システムであって、光源及び検出器を含み、前記光源は、前記反射器で反射される光の第１の部分及び前記反射器を迂回する光の第２の部分を提供し、前記第１の部分及び前記第２の部分は、再結合して干渉パターンを形成し、前記偏向は、前記検出器によって検出可能な前記干渉パターンのシフトに対応する、干渉計型圧力検知システムと、
を含み、
前記内圧センサは、前記カセットの内圧を測定し、前記干渉パターンのシフトを前記偏向及び前記内圧に較正するように構成されている、外科システム。

【請求項2】

前記非周囲カセット内圧は、正圧及び負圧の両方を含む、請求項１に記載の外科システム。

【請求項3】

前記干渉パターンは、前記光の前記第１の部分及び前記光の前記第２の部分の物理的経路の差から生じる、請求項１に記載の外科システム。

【請求項4】

前記干渉計型圧力検知システムは、マイケルソン干渉計を含む、請求項１に記載の外科システム。

【請求項5】

前記マイケルソン干渉計は、ビームスプリッタ及び追加の反射器を含み、前記光源からの前記光は、前記ビームスプリッタを通過して前記光の前記第１の部分及び前記第２の部分を形成し、前記追加の反射器は、レセクプタクルの部分と結合される、請求項４に記載の外科システム。

【請求項6】

プロセッサを更に含み、前記プロセッサは、
前記干渉パターンに関係する信号を前記検出器から受信することと、
前記受信された信号に基づいて前記干渉パターンのシフトを計算することと、
前記計算されたシフトに基づいてカセット圧力を特定することと
を行うように構成される、請求項１に記載の外科システム。

【請求項7】

前記光源及び検出器は、前記コンソールに統合される、請求項１に記載の外科システム。

【請求項8】

前記反射器は、前記カセットの前記壁に統合される、請求項１に記載の外科システム。

【請求項9】

前記反射器は、前記カセットの前記壁と結合される、請求項１に記載の外科システム。

【請求項10】

前記光源は、レーザである、請求項１に記載の外科システム。

【請求項11】

前記光源は、波長を有し、前記干渉パターンの前記シフトは、前記偏向の２倍を前記波長で除算したものに対応する、請求項１に記載の外科システム。

【請求項12】

前記非周囲カセット内圧は、周囲圧力よりも大きく、及び前記偏向は、前記反射器が前記検出器により近いようなものである、請求項１に記載の外科システム。

【請求項13】

前記非周囲カセット内圧は、周囲圧力よりも小さく、及び前記偏向は、前記反射器が前記検出器からより離れているようなものである、請求項１に記載の外科システム。

【請求項14】

前記干渉計型圧力検知システムは、前記検出器と結合されたローパスフィルタを更に含み、前記ローパスフィルタは、前記シフトに対応する信号を送信するためのものであり、前記ローパスフィルタは、閾値周波数未満の通過帯域を有する、請求項１に記載の外科システム。

【請求項15】

前記コンソールは、前記カセットを受けるように構成されたレセプタクルを含む、請求項１に記載の外科システム。

【請求項16】

前記干渉計型圧力検知システムの前記光源は、光線を提供するように構成されており、
前記干渉計型圧力検知システムは、ビームスプリッタを備え、
前記ビームスプリッタは、
前記光線の第１の部分を前記外科カセットの壁における前記反射器に向けることと、
前記検出器への途中で前記反射器を迂回するように前記光線の第２の部分を向けることと
を行うように構成され、
前記検出器は、光線センサ、プロセッサ、及びメモリを含み、
前記反射器によって反射された前記光線の前記第１の部分及び前記反射器を迂回した前記光線の前記第２の部分を含む再結合された光線を受け取ることと、
前記再結合された光線に関連する干渉パターンを検出することと、
前記検出された干渉パターンを分析して前記干渉パターンのシフトを識別することであって、前記シフトは、前記外科カセットの前記壁の偏向に対応する、識別することと、
前記識別されたシフトに基づいてカセット内圧を特定することと
を行うように構成される、請求項１に記載の外科システム。

【外国語明細書】