特表 2024-509373 医療機器の流体経路に対応する光路の特性を特定する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-01

(54)【発明の名称】医療機器の流体経路に対応する光路の特性を特定する方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/59 20060101AFI20240222BHJP

   A61F 9/007 20060101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

G01N21/59 Z

A61F9/007 130F

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023549026

(86)(22)【出願日】2022-02-16

(85)【翻訳文提出日】2023-08-15

(86)【国際出願番号】 IB2022051388

(87)【国際公開番号】W WO2022180483

(87)【国際公開日】2022-09-01

(31)【優先権主張番号】63/152,427

(32)【優先日】2021-02-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(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】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】クリストファー カール チョン

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059AA05

2G059BB04

2G059EE01

2G059FF04

2G059GG02

2G059GG08

2G059KK01

2G059MM05

(57)【要約】

医療機器の流体経路に対応する光路１０４の閉塞量及び／又は健全さ／崩壊等の特性を特定するように構成されたシステム１００が開示される。特性を特定することは、第一の時点から始まる期間にわたり、発光素子ＬＥＥ１０８への電流入力を増大させることと、光検出素子１１２によって、その期間中に光路を介してＬＥＥの出力を受け取ることと、その期間中にＬＥＥの出力を電圧出力に変換することと、その期間内に電圧出力が閾値を超えた第二の時点を特定することと、ＬＥＥと光検出素子との間の光路の特性を第二の時点と第一の時点との差に基づいて特定することとを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

医療機器の流体経路に対応する光路の特性を特定する方法であって、
第一の時点から始まる期間にわたり、発光素子（ＬＥＥ）への電流入力を増大させることと、
光検出素子により、前記期間中に前記光路を介して前記ＬＥＥの出力を受け取ることと、
前記期間中に前記ＬＥＥの出力を電圧出力に変換することと、
前記期間中に前記電圧出力が閾値を超えた第二の時点を特定することと、
前記ＬＥＥと前記光検出素子との間の前記光路の前記特性を前記第二の時点と前記第一の時点との差に基づいて特定することと、
を含む方法。

【請求項2】

前記光路の前記特性は、前記光路内の閉塞量又は崩壊量のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記閾値は、前記光検出素子に連結された増幅器の飽和電圧を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記ＬＥＥと前記光検出素子との間の前記光路の前記特性を前記第二の時点と前記第一の時点との前記差に基づいて特定することは、前記差がある時間値より大きいか否かを特定することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記差が前記時間値より大きい場合に、前記光路の閉塞又は崩壊の少なくとも１つの表示を提供することをさらに含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記光路は空気圧ポート内に配置される、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記ＬＥＥへの前記電流入力は、前記期間に関連付けられる時定数を有する抵抗器コンデンサ（ＲＣ）回路を使って増大される、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

医療機器の流体経路に対応する光路の特性を特定する方法であって、
第一の時点から始まる期間にわたり発光素子（ＬＥＥ）から光出力を発出することと、
光検出素子により、前記期間中に前記ＬＥＥの出力を、前記光路を介して受け取ることと、
前記期間中に前記ＬＥＥの出力を電圧出力に変換することと、
前記期間中に前記電圧出力に連結された増幅器のゲインを変化させて、前記電圧出力を変化させることと、
前記期間中に前記電圧出力が閾値を超えた第二の時点を特定することと、
前記ＬＥＥと前記光検出素子との間の前記光路の前記特性を前記第二の時点と前記第一の時点との差に基づいて特定することと、
を含む方法。

【請求項9】

前記光路の前記特性は、前記光路内の閉塞量又は崩壊量のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記増幅器の前記ゲインを変化させることは、前記増幅器に連結された抵抗を変化させることを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記閾値は前記増幅器の飽和電圧を含む、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

医療機器の流体経路に対応する光路の特性を特定する方法であって、
発光素子（ＬＥＥ）に第一の電流入力を印加することと、
光検出素子により、前記第一の電流入力が前記ＬＥＥに印加されている間に前記光路を介して前記ＬＥＥの出力を受け取ることと、
前記ＬＥＥの出力を電圧出力に変換することと、
前記電圧出力が第一の閾値より大きいか否かを特定することと、
前記電圧出力が前記第一の閾値より大きい場合に、
前記ＬＥＥに第二の電流入力を印加することと、
前記光検出素子により、前記第二の電流入力が前記ＬＥＥに印加されている間に前記光路を介して前記ＬＥＥの前記出力を受け取ることと、
前記ＬＥＥの出力を他の電圧出力に変換することと、
前記他の電圧出力が第二の閾値より大きいか否かを特定することであって、
前記第二の電流は第一の電流より低く、
前記第二の閾値は前記第一の閾値より低い、
特定することと、
前記光路の前記特性を、前記他の電圧出力が前記第二の閾値より大きいか否かに基づいて特定することと、
を含む方法。

【請求項13】

前記光路の前記特性は、前記光路内の閉塞量又は崩壊量のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記電圧出力は前記光検出素子に連結された増幅器の飽和電圧を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記他の出力電圧が前記第二の閾値より低い場合に、前記光路の閉塞又は崩壊の少なくとも１つの表示を提供することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権の主張
本願は２０２１年２月２３日に出願され、“ＳＥＬＦ－ＣＨＥＣＫＩＮＧ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＩＣ ＳＥＮＳＯＲ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ”と題する、発明者Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｃａｒｌ Ｊｕｎｇによる米国仮特許出願第６３／１５２，４２７号の優先権を主張するものであり、同仮出願の全体を、本明細書に全文が完全に記載されているかのように参照によって本願に援用する。

【0002】

本開示は一般に、光路（例えば、電気光経路）の特性（例えば、閉塞量、経年による健全さ／崩壊等）を特定するように構成されたセルフチェック式光電センサに関する。

【背景技術】

【0003】

光電センサは、光送信器（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）のように、赤外光又は可視光を発出する）及び光電受信器を使って物体の存在（又は存在しないこと）を確認するために使用できる。光電センサは、障害物の有無を特定するために様々な状況で実装できる。例えば、光電センサは経路（例えば、流体経路）内に実装して、その経路が閉塞又は遮断されているか否かを特定できる。

【0004】

１つの例において、光電センサは硝子体網膜処置ユニットの流体の経路内に実装して、処置中の流体経路の品質のモニタを支援できる。すなわち、有利な点として、経路内に詰まった流体、吸引された組織、又は他の何れの形態の閉塞でも検出できる。さらに、このようなシステム内に実装された光電センサはまた、光送信器及び／又は受信器の全体的な健全性／清浄性を示して、何れかの劣化があった場合にセンサシステム自体に警告するために使用することもできる。

【0005】

硝子体網膜処置は、視力を回復し、維持し、且つ向上させるために行われる様々な外科処置を含み得る。硝子体網膜処置は、眼の後部の多くの深刻な症状の治療に適切であり得る。硝子体網膜処置は、加齢黄斑変性（ＡＭＤ：ａｇｅ－ｒｅｌａｔｅｄ ｍａｃｕｌａｒ ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）、糖尿病網膜症及び糖尿病硝子体出血、黄斑円孔、網膜剥離、網膜上膜、サイトメガロウイルス（ＣＭＶ：ｃｙｔｏｍｅｇａｌｏｖｉｒｕｓ）網膜炎等の症状、並びに他の多くの眼科症状を治療し得る。硝子体網膜処置では、ハンドヘルドユニットが、例えば手術中に流体経路をモニタできるベースユニットのポートにプラグ接続される。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は一般に、光路の特性を特定するように構成されたセルフチェック式光電センサに関する。

【0007】

特定の実施形態は、光路の特性を特定する方法を提供する。この方法は一般に、第一の時点から始まるある期間にわたり、発光素子（ＬＥＥ）に入力される電流を増大させることを含む。この方法は一般に、光検出素子により、その期間中に光路を介したＬＥＥの出力を受け取ることを含む。この方法は一般に、その期間中に、ＬＥＥの出力を電圧出力に変換することを含む。この方法は一般に、その期間内に電圧出力が閾値を超えた第二の時点を特定することを含む。この方法は一般に、ＬＥＥと光検出素子との間の光路の特性を第二の時点と第一の時点との差に基づいて特定することを含む。

【0008】

特定の実施形態は、光路の特性を特定する方法を提供する。この方法は一般に、第一の時点から始まる期間にわたりＬＥＥから光出力を発出することを含む。この方法は一般に、光検出素子により、その期間中にＬＥＥの出力を、光路を介して受け取ることを含む。この方法は一般に、その期間中に、ＬＥＥの出力を電圧出力に変換することを含む。この方法は一般に、その期間中に電圧出力に連結された増幅器のゲインを変化させて、電圧出力を変化させることを含む。この方法は一般に、その期間中に電圧出力が閾値を超えた第二の時点を特定することを含む。この方法は一般に、ＬＥＥと光検出素子との間の光路の特性を第二の時点と第一の時点との差に基づいて特定することを含む。

【0009】

特定の実施形態は、光路の特性を特定する方法を提供する。この方法は一般に、第一の電流入力をＬＥＥに印加することを含む。この方法は一般に、光検出素子により、第一の電流入力がＬＥＥに印加されている間に光路を介してＬＥＥの出力を受け取ることを含む。この方法は一般に、ＬＥＥの出力を電圧出力に変換することを含む。この方法は一般に、電圧出力が第一の閾値より大きいか否かを特定することを含む。この方法は一般に、電圧出力が第一の閾値より大きい場合に、第二の電流入力をＬＥＥに印加することを含む。この方法は一般に、電圧出力が第一の閾値より大きい場合に、光検出素子により、第二の電流入力がＬＥＥに印加されている間に光路を介してＬＥＥの出力を受け取ることを含む。この方法は一般に、電圧出力が第一の閾値より大きい場合に、ＬＥＥの出力を他の電圧出力に変換することを含む。この方法は一般に、電圧出力が第一の閾値より大きい場合に、その、他の電圧が第二の閾値より大きいか否かを特定することを含み、第二の電流は第一の電流より低く、第二の閾値は第一の閾値より低い。この方法は一般に、電圧入力が第一の閾値より大きい場合に、光路の特性をその、他の電圧出力が第二の出力より大きいか否かに基づいて特定することを含む。

【0010】

特定の実施形態は、光路の特性を特定する方法を提供する。この方法は一般に、電流入力をＬＥＥに印加することを含む。この方法は一般に、光検出素子により、電流入力がＬＥＥに印加されている間に光路を介してＬＥＥの出力を受け取ることを含む。この方法は一般に、ＬＥＥに連結された増幅器が第一のゲインで構成されている間に、ＬＥＥ出力を電圧出力に変換することを含む。この方法は一般に、電圧出力が第一の閾値より大きいか否かを特定することを含む。この方法は一般に、電圧出力が第一の閾値より大きい場合に、増幅器が第二のゲインで構成されている間に電流入力をＬＥＥに印加することを含む。この方法は一般に、電圧出力が第一の閾値より大きい場合に、光検出素子により、電流入力がＬＥＥに印加されている間且つ増幅器が第二のゲインで構成されている間に、光路を介してＬＥＥの出力を受け取ることを含む。この方法は一般に、電圧出力が第一の閾値より大きい場合に、ＬＥＥ出力を他の電圧出力に変換することを含む。この方法は一般に、電圧出力が第一の閾値より大きい場合に、その、他の電圧出力が第二の閾値より大きいか否かを特定することを含み、第二のゲインは第一のゲインより低く、第二の閾値は第一の閾値より低い。この方法は一般に、電圧出力が第一の閾値より大きい場合に、光路の特性をその、他の電圧出力が第二の閾値より大きいか否かに基づいて特定することを含む。

【0011】

本開示の態様は、本明細書に記載の手法及び方法を実行するための手段、装置、プロセッサ、及びコンピュータ可読媒体を提供する。

【0012】

以下の説明及び関連する図面は、１つ又は複数の実施形態の特定の例示的な特徴を詳述する。

【0013】

添付図面は、本開示の特定の実施形態の例のみを描いており、したがって本開示の範囲を限定するものと見なすべきではない。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】特定の実施形態による光路の特性を特定するように構成された例示的システムのブロック図を示す。

【図2】特定の実施形態による、５つの空気圧コネクタ又は空気圧モジュールの「ポート」の概略図を示す。

【図3A-3C】特定の実施形態による、回路の入力又は発光ダイオード（ＬＥＤ）の出力の電圧レベル及び／又は各種のゲインに関連付けられる様々なタイミング図を示す。

【図4】特定の実施形態による光路の特性を特定するための例示的な動作のフロー図を示す。

【図5】特定の実施形態による光路の特性を特定するための例示的な動作の他のフロー図を示す。

【図6】特定の実施形態による光路の特性を特定するための例示的な動作の他のフロー図を示す。

【図7】特定の実施形態による光路の特性を特定するための例示的な動作のまた別のフロー図を示す。

【図8A-8B】特定の実施形態による例示的な回路図を示す。

【図9】特定の実施形態による空気圧式眼科手術機械のための手術用コンソールを示す。

【図10A-10B】特定の実施形態による空気圧式硝子体切除機械のための空気圧システムの概略図を示す。

【図11】特定の実施形態による、手術用プローブの切断デバイスを示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

理解を促進するために、可能な限り同一の参照符号を使用して、各図面に共通する同一の要素を示している。一実施形態の要素及び特徴は、更なる説明を伴わずに他の実施形態に有益に組み込まれ得るように企図される。

【0016】

特定の態様は、光路の１つ又は複数の特性を特定するメカニズムと手法を提供する。例えば、このような手法は、光路内に閉塞があるか否かを特定し、及び／又は光路の全体的な健全さ（例えば、経年、周囲温度の影響等による崩壊量）を示すために使用され得る。場合により、光路は（例えば、硝子体網膜手順中の）空気圧式眼科手術機械内のポートの流体経路に対応し得る。特定の態様は空気圧式眼科手術機械の範囲内で説明されているが、本明細書に記載の手法は何れの適当な光路の１つ又は複数の特性の特定にも使用できると理解すべきである。

【0017】

特定の態様において、光電センサシステムの送信器及び受信器回路構成は、光路内の閉塞の光電検出（例えばコンソールのポートにおける検出であり、ポート検出と呼ばれ得る）を実行して、光路の健全さの読み取り値を提供するように構成され得る。すなわち、送信器回路構成は、光路を通じて発出されることになる光出力を生成するように構成され得て、受信器回路構成は、発せられた光を受け取って、受け取った光に対応する電圧出力を生成するように構成され得る。この場合、受け取った光の強度は光路内の閉塞量に基づき、閉塞量が多いと、受け取る光のビームの強度は弱くなる。したがって、より閉塞量が多いと、受信器回路構成により生成される電圧出力は低下するということになる。本明細書では特定の態様はＬＥＤが光出力を生成し、フォトダイオードが光出力を受け取るものとして説明されているが、その他の適当なコンポーネントも同様に使用され得る点に留意すべきである。

【0018】

幾つかの光電センサの実装において（遮光型か反射型かを問わず）、送信器と受信器との間の光路内に検知対象（例えば、閉塞）が存在するときとその光路内に検知対象がないときとの間の受信器回路構成でのアナログ信号（又は電圧）出力レベルの比は比較的高い。例えば、例えば一定のＬＥＤ電流レベルで、閉塞のあるときとないときとの高い比（例えば、電圧２０Ｖ（ボルト）と０．１Ｖに基づく２００：１）は、経路が実際に閉塞しているか開通しているかを正確に区別できるようにするのに役立ち得る。換言すれば、経路に閉塞がないときの受信器での電圧出力レベルは、経路が閉塞しているときの受信器での電圧出力レベルの例えば２００倍であり得る。この高い比は、光電センサの物理的局面（例えば、ＬＥＤの劣化、光学系のミスアライメント、及び／又は光学系の曇り）が、受信器と送信器との間の光路内の閉塞に関係なく、ＬＥＤ出力の変動の原因となり得るため、望ましい。しかしながら、高い信号比は有益であるものの、電圧出力レベルはそれでも、受信器における増幅器の飽和電圧（例えば、１２Ｖ）を超え得る比較的広い電圧範囲にわたり大幅に変動する可能性がある。それゆえ、経路に閉塞のないことを示す受信器での一部の電圧出力は、この飽和電圧でクリップされ得る。この状況では、光路全体の健全を完全に正確に特定することはでき得ない。これは、送信器におけるＬＥＤへの特定の電流レベル入力に対する受信器での出力電圧に基づけば光路に閉塞がないように見えても、それ以外に光電センサの出力電圧レベルによっては示されないある程度の閉塞が依然として存在し得るからである。

【0019】

したがって、特定の態様において、本明細書に記載の送信器及び受信機回路構成は、受信器回路構成でのゲイン又は送信器回路構成でのＬＥＤへの電流入力の１つ又は複数を調整しながら受信器回路構成での電圧出力レベルを使って光電検出を実行することによって光路の特性を特定するように構成される。例えば、特定の態様は、有利な点として、光路の健全さをより正確に読み取るための手法を提供し得る。

【0020】

特定の態様において、第一の時点から始まる期間中に、光はＬＥＤから光路を通じて、ＬＥＤへの電流入力の増大に基づいて増大しながら発せられ得る。光の出力が受け取られて電圧出力に変換され、その期間中に電圧出力が閾値を超える第二の時点が特定され得る。すると、その光路の特性（例えば、閉塞量並びに／又はＬＥＤ及びＬＥＤ光出力を受け取るフォトダイオードの健全さ）が第一の時点と第二の時点との差に基づいて特定され得る。

【0021】

特定の態様において、第一の時点から始まる期間中に光はＬＥＤから光路を通じて（例えば、ＬＥＤへの一定の電力入力に基づいて）発せられ得る。光は受け取られて、増幅器のゲインの変化によって変動する電圧出力に変換され、その期間中に電圧出力が閾値を超える第二の時点が特定され得る。すると、その光路の特性（例えば、閉塞量並びに／又はＬＥＤ及びＬＥＤ光出力を受け取るフォトダイオードの健全さ）が第一の時点と第二の時点との差に基づいて特定され得る。

【0022】

特定の態様において、電流入力がＬＥＤに印加され得て、ＬＥＤの出力が受け取られ、電圧出力に変換され得る。電圧出力が第一の閾値より高いか否かが特定され得て、電圧出力が第一の閾値より高い場合、異なる電流入力（例えば、第一の電流入力より低い）が発光及び受光／変換のためにＬＥＤに印加され得る。すると、電圧出力が異なる閾値（例えば、第一の閾値より低い）より高いか否かが特定され、電圧出力が第二の閾値より高いか否かに基づいて光路の特性を特定できる。

【0023】

特定の態様において、電流入力がＬＥＤに印加され得て、受信器の増幅器が第一のゲインで構成されている間にＬＥＤの出力が受け取られ、電圧出力に変換され得る。電圧出力が第一の閾値より高いか否かが特定され得る。電圧出力が第一の閾値より高い場合、電流入力がＬＥＤに印加され得て、増幅器が異なるゲイン（例えば、第一のゲインより低い）で構成されている間にＬＥＤからの出力が受け取られ、電圧出力に変換され得る。すると、電圧出力が異なる閾値（例えば、第一の閾値より低い）より高いか否かが特定され得て、電圧出力が第二の閾値より高いか否かに基づいて光路の特性を特定できる。

【0024】

幾つかの実施形態において、本明細書に記載の方法はポート検出を実行するために空気圧式眼科手術機械で実装され得る。より一般的には、本明細書に記載の態様は、ある項目（例えば、閉塞）の実際の検出だけでなく全体のセンサ経路の品質及びセンサ経路（例えば、電子回路、光学素子等を有する）に生じる可能性のある劣化をモニタすることが望ましい何れの光電センサ応用においても使用され得る。

【0025】

本発明の特徴は、特定の実施形態及び以下の図面に対して述べる場合があるが、本発明の全ての実施形態は、本明細書で述べる有利な特徴の１つ以上を含むことができる。換言すれば、特定の有利な特徴を有するものとして１つ以上の実施形態を述べる場合があるが、本明細書で述べる様々な他の実施形態に従い、このような特徴の１つ以上を使用し得る。同様に、デバイス、器具又は方法の実施形態として例示的な実施形態を以下で述べる場合があるが、様々なデバイス、器具及び方法において、このような例示的な実施形態を実装できることを理解すべきである。

【0026】

例示的なＬＥＤ検出回路及び動作方法
本開示の特定の態様は、光路が閉塞されているか否かを特定する手法を提供する。特定の態様において、本明細書に記載の回路は、ポート検出を実行するための空気圧式眼科手術機械において実装され得る。より一般的には、本明細書に記載の態様、方法、及び手法は、ある項目（例えば、閉塞）の実際の検出だけでなく全体のセンサ経路（例えば、電子回路、光学素子等を有する）の品質をモニタすることが望ましい何れの光電センサ応用においても使用されてよい。

【0027】

前述のように、閉塞がないことを示す受信器での電圧出力と光路の閉塞を示す電圧出力との高い信号比は有益であり得るが、比較的広い、考え得る電圧出力範囲によって増幅器の飽和電圧（例えば、１２Ｖ）に到達し、さらにはそれを超えることになり得る。それゆえ、光路に閉塞がないことを示す受信器での一部の電圧出力は飽和電圧でクリップされ得る。換言すれば、第一の電圧出力（例えば、１６Ｖ）を発生させる受信ＬＥＤ信号は、第二の、より低い（又はより高い）電圧出力（例えば、１２Ｖ）を発生させる他の受信ＬＥＤ信号と、そのＬＥＤ信号が異なる経路健全さを示していたとしても、同じであるとみなされ得る。この状況では、光路全体の健全さを完全に正確に特定することは不可能であり得、これは、その光路にはＬＥＤに印加される特定の電流レベルで閉塞がないように見えたとしても、光電センサの出力電圧レベルによってそれ以外に示されないある程度の閉塞が依然として存在し得るからである。

【0028】

したがって、特定の態様は、光電センサ応用において光路の１つ又は複数の特性を特定するための改善された検出の手法を提供する。例えば、特定の態様は、本明細書により詳細に記載されるように、変化する電流及び／又はゲインを利用するための、本明細書に記載の送信器回路構成及び／又は受信器回路構成で実装される１つ又は複数の手法を提供する。

【0029】

図１は、特定の実施形態による、光路の特性を特定するように構成された例示的なシステム１００のブロック図を示す。場合により、システム１００は、図２の空気圧モジュールの概略図２００のポートＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３、ＲＦ４、及び／又はＲＦ５のうちの１つにおいて実装され得る。再び図１を参照すると、システム１００は送信器回路構成１０２、光路１０４、受信器回路構成１０６、光１１０を伝播させるように構成されたＬＥＤ１０８、光検出素子１１２（例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタ等）、及びコントローラ１１４を含む。送信器回路構成１０２は、電流をＬＥＤ１０８に提供して、光１１０のビームを図のように光路１０４を通じて伝播させ、受信器回路構成１０６がそれを受け取り、受け取った光１１０を電圧出力に変換するように構成され得る。コントローラ１１４は、送信器回路構成１０２及び／又は受信器回路構成１０６の各々のための電圧及び／又は電流入力／出力を制御するように構成され得る。さらに、コントローラ１１４は、受信器回路構成１０６により生成された電圧出力をサンプリングするように構成され得る。特定の態様において、光路１０４は図２の空気圧モジュールの概略図２００のポートＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３、ＲＦ４、及び／又はＲＦ５のうちの１つを通る経路に対応する。特に、ポートＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３、ＲＦ４、及び／又はＲＦ５は手術用コンソール内の流体経路の断面に対応する。

【0030】

前述のように、各種の構成及び／又は手法は、ポート検出を改善するために送信器回路構成１０２及び／又は受信器回路構成１０６において実装され得る。例えば、送信器回路構成１０２は、ＬＥＤ１０８への増大する電流入力を（例えば、本明細書に記載の回路又は何れかの適当な電流増大回路を介して）生成するように構成され得て、それによってＬＥＤ１０８から出力される光１１０が同様に増大する。ＬＥＤ１０８から出力される光１１０が変化すると（例えば、増大すると）、受信器回路内の電圧出力は、光路１０４を通じた光１１０の強度と調和するように変化（増大）し得る。

【0031】

特定の態様において、ＬＥＤ１０８への電流入力の増大は、第一の時点から始まる期間中に行われ得て、受信器回路構成１０６は光検出素子１１２を介して光１１０を受け取り、受け取った光１１０を電圧出力に変換し得る。それに加えて、コントローラ１１４は、その期間中に電圧出力が閾値を超えた時点を特定するように構成され得る。例えば、閾値電圧は、受信器回路構成１０６に含まれる増幅器の飽和電圧又は増幅器の飽和電圧よりわずかに低い電圧レベルであり得る。光検出素子１１２の電圧出力が閾値を超えた時点と電流増大の開始時点との時間差に基づいて、光路１０４の特性（例えば、遮蔽量又は全体的な健全さ／崩壊）を特定できる。例えば、ゲイン（又は勾配）は電流増大に関連付けられ得て、同様に、ゲイン（又は勾配）はそれに対応して電圧出力に関連付けられ得る。ゲイン又は勾配が大きいほど、光検出素子１１２の電圧出力が閾値を超えた時点と電流増大の開始時点との時間差は短くなる。さらに、本明細書でさらに述べるように、ゲイン又は勾配が大きいほど、受信器回路構成１０６におけるクリップされない電圧出力の予想レベル（増幅器の飽和電圧より高い）は高くなる。したがって、短い時間差は、クリップされない電圧出力の予想レベルがより高いこと及び、したがって、光路１０４の遮蔽及び／又は障害がより少ないことを示し得る。したがって、コントローラ１１４は、時間差を１つ又は複数の閾値と比較するように構成され得て、時間差が特定の閾値より大きい場合、これはその特定の閾値に関連付けられる光路１０４の閉塞及び／又は障害の特定のレベルを示し得る。それゆえ、ＬＥＤへの変化する電流入力を使い、ＬＥＤの光出力に基づく電圧出力を測定することにより、光路の健全さを確認でき、受信器回路構成１０６に含まれる増幅器の飽和電圧を超えることによる曖昧さは生じない。

【0032】

実例として、図３Ａ～３Ｃは特定の実施形態による、回路の入力又はＬＥＤの出力の電圧レベル及び／又は各種のゲインに関連付けられる様々なタイミング図を示す。特に、図３Ａは送信器回路構成（例えば、図１の送信器回路構成１０２）の各種のコンポーネントに関連付けられる例示的なタイミング図３０１、３０２、３０３のグラフ群３００Ａである。例えば、ＯＮパルス（例えば、タイミング図３０１の立下り端から立上がり端までのパルス幅）は、ある期間にわたり周期的に（例えば、２００μｓ（マイクロ秒）にわたり２００ｍｓ（ミリ秒）ごとに）ＬＥＤ（例えば、図１のＬＥＤ１０８）に印加され得る。このＯＮパルスは、タイミング図３０１の立下り端（例えば、３Ｖから０Ｖ）により生成され得て、図のようにタイミング図３０２及び３０３の立下り端をトリガする。例えば、タイミング図３０１は送信器回路構成の入力に対応し得て、タイミング図３０２及び３０３の各々は、タイムアウトを（例えば、１ｍｓで）提供することによってＬＥＤにその電流が印加される持続時間に対する限界を示している。図のように、タイミング図３０１の電圧レベルが３．３Ｖから０Ｖに低下すると、タイミング図３０２の電圧レベルも同様に３．６Ｖから０．３Ｖに低下する。この場合、タイミング図３０３により表される、比較器として動作する増幅器の出力状態は、タイミング図３０２に示される電圧レベルと閾値電圧３０４（例えば、３．３Ｖ）の比較に基づき得る。図のように、タイミング図３０２の電圧レベルが閾値電圧３０４より低い場合、増幅器の出力状態はロジカルローである（例えば、０．０Ｖであり、図８Ａに示されるＱ４１がＯＦＦであることを意味する）。

【0033】

図３Ｂ、すなわち例示的な増大する電流入力（図１の送信器回路構成１０２に関して説明した増大する電流入力）のグラフ３００Ｂに示されるように、ＯＮパルスを示すタイミング図３０３の立下り端は所望の最大又はプラト電流（例えば、５０μｓ間）をＬＥＤ（例えば、図１のＬＥＤ１０８）に提供する電流（又は電圧）レベルへのランプアップインタバル（例えば、持続時間１５０μｓ）をトリガする。特定の態様において、コントローラ（例えば、図１のコントローラ１１４）は、ＬＥＤ ＯＮパルスと同期したアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を含み得て、それによって電流がランプアップを始めるとすぐに、コントローラのＡＤＣはＯＮパルス持続時間内に周期的に受信器回路構成（例えば、受信器回路構成１０６）の電圧出力をサンプリングし得る（例えば、５μｓごとであり、持続時間全体２００μｓで４０のサンプルが得られる）。

【0034】

図３Ｃは、ＯＮパルス持続時間にわたりサンプリングされた、光検出素子で受け取られる例示的な電圧出力を示す。図のように、グラフ３００Ｃは線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、及びＨ（Ａ～Ｈ）を含み、線Ａ～Ｈの各々は、図３Ｂのグラフ３００Ｂの電流入力に基づく電圧出力の様々な増大に対応する。図３Ｃには８本の線が示されているが、他の多くの線が存在して、様々な電流入力に対応し得ると理解すべきである。図のように、線Ａ～Ｅの各々は様々な地点で飽和電圧線（例えば、１２Ｖ）を超え、線Ｆ～Ｈは飽和電圧線に到達しない。それゆえ、線Ａ～Ｈの各々の交差地点は光路（例えば、図１の光路１０４）の特性を示し得る。例えば、線Ａ～Ｈは閉塞の程度を示し得て、Ａは最も閉塞が少なく、Ｈは最も閉塞している。例えば、線Ａ～Ｅの交差地点は概して、閾値にしたがって光路に閉塞がないことを示し得て（閾値は実施形態ごとに異なり得る）、線Ａは閉塞量が最も少ないことを示し、線Ｆ～Ｈの交差地点は概して、閾値にしたがって光路が閉塞していることを示し、線Ｈは閉塞量が最も多いことを示す。

【0035】

図３Ｃからわかるように、交差地点、すなわち「屈曲点」は検知経路内のゲインの変動（例えば、閉塞レベルに基づく）により、（例えば、線Ｃに関して左又は右に）シフトする。例えば、線Ｃにより表される公称ゲイン（例えば、ユニティゲイン）（例えば、その予想プラトレベルは２４．０Ｖとなるであろう）では、ランプアップは７５μｓで１２．０Ｖの飽和レベルに到達し、これはランプ－プラト屈曲点の公称地点と考えられ得る。公称プラト線Ｃに関して、全体的な検出経路ゲインが増大すると（この経路内の閉塞がより少ない）、予想される電圧出力は振幅が増大し（例えば、勾配／ゲインが増大され）、ランプ－プラト屈曲点は左に移動し得て、これは例えば線Ｂ（例えば、予想プラトとして１．５０のゲイン及び／又は３６．０Ｖ）及び／又は線Ａ（例えば、２．００のゲイン及び／又は４８．０Ｖの予想プラト）により表される。反対に、全体的な検知経路のゲインを減少すると（例えば、経路内の閉塞がより大きい）、予想及び実際の電圧出力は、光路内の閉塞の増大によりさらにゲインが減少するのに伴って線Ｄ～Ｈのようになる。

【0036】

しかしながら、すでに説明したように、飽和電圧の、又はそれを超える電圧出力は全体的な光路の健全さを特定するには十分でないかもしれず、これは、電圧出力の一部がクリップされ得るからである（例えば、線Ａ～Ｄにより示される）。それゆえ、前述のコントローラ１１４により行われる手法は、増大する電流入力が開始したときと電圧が閾値（例えば、飽和）電圧レベルを超えたときとの時間差を特定するのに役立ち得る。このような時間差は、例えば線Ａ～Ｈのうちの１つに対応するように、勾配を示し得る。さらに、光路の健全さは、電圧出力が飽和電圧レベルに到達するのが遅すぎるか否か（例えば、７５μｓ以降）に基づいて特定できる。特に、時間差が線Ｄ～Ｈの何れかに対応する場合、光路の全体的な健全さはより悪化し、及び／又は閉塞していると考えることができる。反対に、線Ａ～Ｃに対応する時間差は、光路に閉塞がないこと及び／又は健全さを改善できることを示し得る。さらに、時間差が大きくなり始めると、光路は、現在は閉塞して否が、劣化しつつあると判断できる。したがって、光路がより深刻なレベルまで閉塞する前に是正措置をとることができる。

【0037】

再び図１を参照すると、特定の態様において、受信器回路構成１０６に含まれる増幅器のゲインは、光検出素子１１２の電圧出力を変化させるために第一の時点から始まる期間中に変化され得る。すなわち、ある電流入力について、増幅器のゲインは２つ以上の異なる値に変化され得て、電圧出力を使って、光検出素子１１２の電圧出力が閾値を超える第二の時点を特定し得る。したがって、ＬＥＤ１０８への電流入力を変化させて電圧出力を変化させる代わりに（又はそれに加えて）、増幅器のケインを（例えば、バリスタ、１つ又は複数の抵抗器を選択的に連結するスイッチ等を使って増幅器に連結された抵抗を変化させることによって）変化させて、電圧出力が閾値（例えば、図３Ｃにおいて説明した飽和電圧）を超えた時点を特定できる。

【0038】

再び図３Ｃを参照すると、線Ａ～Ｈの各々は２つの点により画定され得る。図３Ｃに関して、２つの点とはｘ軸上の時間値とｙ軸上の電圧出力である。時間値は、前述のように、ＬＥＤ１０８への特定の電流入力レベル及び／又は光検出素子１１２に連結された増幅器に適用される特定のゲインを示し得る。したがって、線Ａ～Ｈの各々は２つの点、すなわち１）（第一の電流入力及び／又は増幅器のゲイン、第一の電圧出力）と２）（第二の電流入力及び／又は増幅器のゲイン、第二の電圧出力）により画定され得る。さらに、ある時間値、したがって電流入力及び／又は増幅器のゲインにおいて、電圧出力は、電圧出力が測定可能な飽和電圧より低いかぎり、線Ａ～Ｈのうちの特定の１つに対応する。

【0039】

したがって、特定の態様では、複数の閾値（例えば、電圧閾値）を実装して、光路１０４の特性を特定してもよい。例えば、１つの電圧閾値は飽和電圧に対応し得て、十分に高い電流入力及び／又は増幅器のゲインが適用され得る。十分に高い電流入力及び／又は増幅器のゲインが適用される間に出力電圧が閾値を超えた場合、これはクリッピングを示し得て（例えば、線Ａ～Ｅの何れかに対応する）、それは他の電流入力及び／又は増幅器のゲインを使用すべきであり、電圧出力を他の閾値と比較して、光路１０４の特性（例えば、出力が線Ａ～Ｅのどれと相関するか）を特定すべきであることを意味する。例えば、電流入力及び／又は増幅器ゲインは、図３Ｃに示されるように５０μｓと相関する値に設定され得て、閾値は、図３Ｃに示されるように５０μｓでの線Ｃの出力電圧に設定され得る。したがって、このような状況で新たな出力電圧が新たな閾値を超えた場合、光路１０４は十分に健全であると判断され得るが、これは出力電圧が線Ａ～Ｃのうちの１つに対応し、線Ｄ～Ｅのうちの１つ（これは新たな閾値より低い出力電圧に対応する）には対応しないからである。

【0040】

したがって、特定のケースでは、ＬＥＤ１０８に印加される第一の電流入力について、ＬＥＤの出力が受け取られて、電圧出力に変換され得る。電圧出力が第一の閾値（例えば、図３Ｃに示されるように１２Ｖの飽和閾値）より高い（又はそれと等しい）か否かが特定され得て、電圧出力が第一の閾値より高い場合、異なる電流入力（例えば、第一の電流入力より低い）がＬＥＤ１０８に印加されて、電圧出力に変換され得る。すると、電圧出力が第二の閾値（例えば、第一の閾値より低い）より高いか否かが特定され得る。光路１０４の特性は、前述のように、電圧出力が第二の電流入力について、第二の閾値より大きいか否かに基づいて特定され得る。

【0041】

特定の態様において、電流入力がＬＥＤ１０８に印加され、ＬＥＤの出力が受け取られて、第一のゲインを有する増幅器に基づいて変換され得る。電圧出力が第一の閾値（例えば、図３Ｃに示されるように１２Ｖの飽和閾値）より高い（又はそれと等しい）か否かが特定され得て、電圧出力が第一の閾値より高い場合、第一のゲインより大きい異なるゲインが増幅器に印加されて、第二の電圧出力が特定され得る。すると、第二の電圧出力が第二の閾値（例えば、第一の閾値より低い）より大きいか否かが特定され得る。光路１０４の特性は、前述のように、電圧出力が第二のゲインについて、第二の閾値より大きいか否かに基づいて特定され得る。

【0042】

図４は、本開示の特定の態様による、装置の流体経路に対応する光路（例えば、図１の光路１０４）の特性を特定するための例示的な動作４００を示すフロー図である。動作４００は、例えばシステム（例えば、図１に示されるシステム１００等）により実行され得る。

【0043】

動作は４０５で、第一の時点から始まる期間にわたり、発光素子（ＬＥＥ）（例えば、図１のＬＥＤ１０８）への電流入力を増大させることから始まる。

【0044】

４１０で、システムはフォトダイオード（又は図１の光検出素子１１２等の他の光検出素子）により、その期間中に光路を介してＬＥＥの出力を受け取る。

【0045】

４１５で、システムは、その期間中にＬＥＥの出力を電圧出力に変換する。

【0046】

４２０で、システムはその期間中に電圧出力が閾値を超えた第二の時点を特定する。

【0047】

４２５で、システムは、ＬＥＤとフォトダイオードとの間の光路の特性を第二の時点と第一の時点との差に基づいて特定する。

【0048】

動作４００の特定の態様において、光路の特性は光路内の閉塞量を含む。

【0049】

動作４００の特定の態様において、閾値は光検出素子に連結された増幅器の飽和電圧である。

【0050】

動作４００の特定の態様において、ＬＥＥと光検出素子との間の光路の特性を第二の時点と第一の時点との差に基づいて特定することは、差がある時間値より大きいか否かを特定することを含む。この場合、動作４００は、差がその時間値より大きいときに、光路の閉塞の表示を提供することをさらに含み得る。

【0051】

動作４００の特定の態様において、光路は空気圧ポート（例えば、図２のポートＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３、ＲＦ４、又はＲＦ５のうちの１つ）内に配置される。

【0052】

動作４００の特定の態様において、ＬＥＥへの電圧入力は、期間に関連付けられる時定数を有する抵抗器コンデンサ（ＲＣ）回路を使って増大される。

【0053】

図５は、本開示の特定の態様による、医療機器の流体経路に対応する光路（例えば、図１の光路１０４）の特性を特定するための例示的な動作５００を示すフロー図である。動作５００は、例えばシステム（例えば、図１に示されるシステム１００等）により実行され得る。

【0054】

動作は、５０５で、第一の時点に開始する期間にわたりＬＥＥ（例えば、図１のＬＥＤ１０８）から光出力を発出することから始まる。

【0055】

５１０で、システムは、フォトダイオード（又は図１の光検出素子１１２等の他の光検出素子）により、その期間中に光路を介してＬＥＥの出力を受け取る。

【0056】

５１５で、システムは、その期間中、ＬＥＥの出力を電圧出力に変換する。

【0057】

５２０で、システムは、その期間中に電圧出力に連結された増幅器のゲインを変化させて、電圧出力を変化させる。

【0058】

５２５で、システムは、その期間中に電圧出力が閾値を超えた第二の時点を特定する。

【0059】

５３０で、システムは、ＬＥＥと光検出素子との間の光路の特性を第二の時点と第一の時点との差に基づいて特定する。

【0060】

動作５００の特定の態様において、光路の特性は光路内の閉塞量を含む。

【0061】

動作５００の特定の態様において、増幅器のゲインを変化させることは増幅器に連結された抵抗を変化させることを含む。

【0062】

動作５００の特定の態様において、閾値は増幅器の飽和電圧である。

【0063】

図６は、本開示の特定の態様による、医療機器の流体経路に対応する光路（例えば、図１の光路１０４）の特性を特定するための例示的な動作６００を示すフロー図である。動作６００は、例えばシステム（例えば、図１に示されるシステム１００等）により実行され得る。

【0064】

動作は、６０５で、第一の電流入力をＬＥＥ（例えば、図１のＬＥＤ１０８）に印加することから始まる。

【0065】

６１０で、システムは、フォトダイオード（又は、図１の光検出素子１１２等の他の光検出素子）により、第一の電流入力がＬＥＥに印加されている間に光路を介してＬＥＥの出力を受け取る。

【0066】

６１５で、システムはＬＥＥの出力を電圧出力に変換する。

【0067】

６２０で、システムは電圧出力が第一の閾値より大きいか否かを特定する。

【0068】

図のように、動作６２５～６４５は電圧出力が第一の閾値より大きいときに行われる。

【0069】

６２５で、システムは第二の電流入力をＬＥＥに印加する。

【0070】

６３０で、システムは、光検出素子により、第二の電流入力がＬＥＥに印加されている間に光路を介してＬＥＥの出力を受け取る。

【0071】

６３５で、システムはＬＥＥの出力を他の電圧出力に変換する。

【0072】

６４０で、システムは、その、他の電圧出力が第二の閾値より大きいか否かを特定し、第二の電流は第一の電流より小さく、第二の閾値は第一の閾値より低い。

【0073】

６４５で、システムは、光路の特性をその、他の電圧出力が第二の閾値より大きいか否かに基づいて特定する。

【0074】

動作６００の特定の態様において、光路の特性は光路内の閉塞量である。

【0075】

動作６００の特定の態様において、第一の電圧出力は光検出素子に連結された増幅器の飽和電圧である。

【0076】

特定の態様において、動作６００は、その、他の出力電圧が第二の閾値より低い場合に、光路の閉塞の表示を提供することをさらに含む。

【0077】

動作６００の特定の態様において、光路は空気圧ポート内に配置される。

【0078】

図７は、本開示の特定の態様による、医療機器の流体経路に対応する光路（例えば、図１の光路１０４）の特性を特定するための例示的な動作７００を示すフロー図である。動作７００は、例えばシステム（例えば、図１のシステム１００）により実行され得る。

【0079】

動作は、７０５で、電流入力をＬＥＥ（例えば、図１のＬＥＤ１０８）に印加することから始まる。

【0080】

７１０で、システムは、フォトダイオード（又は図１の光検出素子１１２等の他の光検出素子）により、電流入力がＬＥＥに印加されている間に光路を介してＬＥＥの出力を受け取る。

【0081】

７１５で、システムは、ＬＥＥに連結された増幅器が第一のゲインで構成されている間にＬＥＥ出力を電圧出力に変換する。

【0082】

７２０で、システムは、電圧出力が第一の閾値より大きいか否かを特定する。

【0083】

図のように、動作７２５～７４５は、電圧出力が第一の閾値より大きい場合に行われる。

【0084】

７２５で、システムは、ＬＥＥに連結された増幅器が第二のゲインで構成されている間にＬＥＥに電流入力を印加する。

【0085】

７３０で、システムは、光検出素子により、電流入力がＬＥＥに印加されている間且つ増幅器が第二のゲインで構成されている間に光路を介してＬＥＥの出力を受け取る。

【0086】

７３５で、システムはＬＥＥ出力を他の電圧出力に変換する。

【0087】

７４０で、システムはその、他の電圧出力が第二の閾値より大きいか否かを特定し、第二のゲインは第一のゲインより低く、第二の閾値は第一の閾値より低い。

【0088】

７４５で、システムは光路の特性をその、他の電圧出力が第二の閾値より大きいか否かに基づいて特定する。

【0089】

動作７００の特定の態様において、光路の特性は光路内の閉塞量である。

【0090】

動作７００の特定の態様において、増幅器のゲインを変化させることは増幅器に連結された抵抗を変化させることを含む。

【0091】

動作７００の特定の態様において、第一の閾値は増幅器の飽和電圧である。

【0092】

特定の態様において、動作７００は、その、他の出力電圧が第二の閾値より低い場合に、光路の閉塞の表示を提供することをさらに含む。

【0093】

動作７００の特定の態様において、光路は空気圧ポート内に配置される。

【0094】

例示的な回路システム及び実装
図８Ａ～８Ｂはまとめて、特定の実施形態による、光路（例えば、図８Ｂの光路８０２）内の閉塞があればそれを検出する回路８００の例示的な概略図を示す。本明細書に記載の方法と手法が実行され得る例示的な回路として回路８００だけが示されているが、本明細書に記載の手法は回路８００でのみ完遂されるとは限定されないと理解すべきである。換言すれば、回路８００は一般に、ＬＥＤへの電流入力を増大させるように構成され得て、増大する（ランプする）電圧出力を生成する他の回路構成（例えば、マルチプレクサ構成）もまた適当であり得る。

【0095】

回路８００は、それぞれ図８Ａ及び８Ｂに示されているように、エミッタ（又は送信器）側回路構成８０４（例えば、図１の送信器回路構成１０２に対応する）と検出器（又は受信器）側回路構成８０６（例えば、図１の受信器回路構成１０６に対応する）を含む。消耗部品は、ＬＥＤエミッタＤＳ４６と検出器ＤＳ４７との間の「ポート１コネクタ」により表される。

【0096】

図８Ａの回路８００を参照すると、Ｐ１＿ＴＸ＿Ｎ（例えば、図３Ａのタイミング図３０１に対応する）に関する立下り端の到達の前に、抵抗器Ｒ１１６内の電流はコンデンサＣ１１０を１２．０Ｖの供給電圧Ｖ１２Ｘまで充電している。しかしながら、ショットキダイオードＣＲ３２は、電流をＲ１１６から供給電圧Ｖ３Ｐ３（例えば、３．３Ｖ）へと誘導することによってこのような充電を防止する。供給電圧Ｖ３Ｐ３は、その電流を吸収できると仮定され、吸収しない場合は、擬似負荷を加えることができる。それゆえ、増幅器Ｕ２１Ａ（例えば、演算増幅器）の非反転入力３は約３．６Ｖ（例えば、供給電圧３．３ＶプラスダイオードＣＲ３２の順方向電圧（Ｖ_ｆ）＝０．３Ｖ）であり、増幅器Ｕ２１Ａの出力１は１２．０ＶでＨＩである。留意すべき点として、増幅器Ｕ２１Ａはこの実装では比較器として使用されている。

【0097】

増幅器Ｕ２１Ａの出力がＨＩのとき、トランジスタＱ４１はＯＮ状態に保持され、本来はコンデンサＣ１１２を充電する抵抗器Ｒ１１７を通る全ての電流はＧＮＤにシャントされる。トランジスタＱ４１の比較的低いオン状態抵抗（例えば、Ｒ_{ＤＳ，ＯＮ}）により、増幅器Ｕ２２Ｂの非反転入力５を事実上ゼロにすることができ、それによってエミッタＬＥＤ ＤＳ４６はＯＦＦ状態に保持される。抵抗器Ｒ１１８は何れの波形生成のためにも存在しないが、抵抗器Ｒ１１８は確かに、コンデンサＣ１１２が放電する時間になったときにトランジスタＱ４１が電流を過剰に引き込むのを防止する。

【0098】

Ｐ１＿ＴＸ＿Ｎパルスの開始時（例えば、図３Ａに示されるグラフ３０１の立下り端）に、Ｐ１＿ＴＸ＿Ｎの３．３Ｖから０．０Ｖへの遷移によって増幅器Ｕ２１Ａの非反転入力３での３．６Ｖから０．３Ｖへの遷移が生じる（例えば、前述のように、ダイオードＣＲ３２の０．３Ｖによる）。増幅器Ｕ２１Ａの非反転入力３が増幅器Ｕ２１Ａの反転入力２の３．３Ｖの電圧レベルより低くなると、増幅器Ｕ２１Ａの比較器としての挙動によって出力１はＧＮＤ（例えば、ＬＯＷ）にスイングする。これによって今度はトランジスタＱ４１がＯＦＦ状態になり、抵抗器Ｒ１１７はコンデンサＣ１１２を充電できる。

【0099】

コンデンサＣ１１０は抵抗器Ｒ１１６によって指数関数的に充電されるが、コンデンサＣ１１０が、出力１が増幅器２１Ａをタイムアウトにするのに必要な３．３Ｖのレベルに到達するまでにかかる時間は、以下の比較的一定の（又はほぼ線形の）充電電流を仮定することによって概算できる

【数1】

（Ｒ１１６は４９．９ｋΩから５０ｋΩに丸められている）。

【0100】

さらに、
ＣΔＶ＝ＩΔＴであるため、以下となる。

【数2】

【0101】

それゆえ、増幅器Ｕ２１Ａの出力１がＨＩにスイングし、トランジスタＱ４１をＯＮにするのに必要な時間は約１．４ｍｓであり、するとそれによってＬＥＤエミッタＤＳ４６はＯＦＦとなる。場合により、抵抗器Ｒ１１６の抵抗を減少させることによって、この時間を１．０ｍｓに、又はそれ以下に短縮でき得る。

【0102】

トランジスタＱ４１がＯＦＦ状態に切り替わると、抵抗器Ｒ１１７を介したコンデンサＣ１１２の充電が開始し得る。上述の場合と同様に、コンデンサＣ１１２は指数関数的充電であり（例えば、時定数４３．２ｋΩ＊０．０１μＦ＝４３２μｓ）、（μＦ＝マイクロファラド、ｋΩ＝キロオーム）、コンデンサＣ１１２はすると、ショットキダイオードＣＲ３３が順方向にバイアスされるまで充電される。特定の態様において、ショットキダイオードＣＲ３３の順方向バイアスは名目上、増幅器Ｕ２２Ｂの非反転入力５が電圧３．６Ｖに到達した時に発生する。例えば、増幅器Ｕ２２Ｂの非反転入力５は、上述の時定数、３．６Ｖレベル、及び供給電圧Ｖ１２Ｘが１２Ｖの場合に、約１５４μｓ後に３．６Ｖに到達し得る。それゆえ、これはＬＥＤエミッタ電流のランプアップがプラトレベルとなるまでの時間であり得、場合により、Ｃ１１２及びＲ１１７に関する数値の比較的高い精度は、ほぼ正確に１５４μｓの充電時間を実現するのに有益である可能性がある。場合により、コンデンサＣ１１２がセラミックであるとき、これはクラス１（例えば、Ｃ０Ｇ）の誘電体を含み、比較的高い電圧定格（例えば、１００Ｖ以上）を有し得る。

【0103】

３．６Ｖは、Ｖ３Ｐ３供給電圧３．３ＶをショットキダイオードＣＲ３３のＶ_ｆ、０．３Ｖに加算することによって、ショットキダイオードＣＲ３３の順方向バイアス電圧であると特定され得る。この場合、Ｖ３Ｐ３供給は、

【数3】

の充電電流（ｍＡ＝ミリアンペア）を吸収し、擬似負荷を加えて、より多くの電流を吸収するのに役立てることができる。

【0104】

増幅器Ｕ２２Ｂの動作によって、非反転入力５での電圧はプラト抵抗器Ｒ１１９で反射される（例えば、電流を設定するため）。トランジスタＱ４２はそのゲートで増幅器Ｕ２２Ｂの出力７により制御されて、Ｒ１１９での電圧調整及びそれゆえ、ＬＥＤエミッタＤＳ４６を通る電流調整を行う。このように、増幅器Ｕ２２Ｂは基本的に電圧フォロワ構成で接続され、この場合、電圧ゲインはほとんど又は全くないかもしれず、したがって、比較的安定である（例えば、ユニティゲインで安定）。

【0105】

図のように、抵抗器Ｒ１１９は５Ω（オーム）の値を有し、それゆえ１．０Ａ（アンペア）のＬＥＤエミッタのピークパルス電流に耐える／降伏するように構成され得る。場合により、抵抗器Ｒ１１９は１０Ωに（例えば、５００ｍＡのＬＥＤエミッタピークパルス電流の場合）、又はさらには５０Ωの高さ（例えば、１００ｍＡのエミッタピークパルス電流の場合）に増大させることができる。例えば、抵抗器Ｒ１１９は、センサ信号経路の残りの部分に適切なゲインがあれば、増大させることができる。特定の態様において、デューティサイクルが非常に小さいため、デューティサイクルのオン期間中のパワー出力が５～１０Ｗ（ワット）であっても、その結果としてのトランジスタＱ４２及び／又は抵抗器Ｒ１１９からの出力はわずか５０ｍＷ（ミリワット）（平均パワー）であり得、これはそれらのそれぞれの定格の各々よりかなり低いであろう。

【0106】

図８Ｂの検出器（又は受信器）側回路構成８０６に関して、フォトダイオードＤＳ４７は、ＬＥＤエミッタＤＳ４６の出力を受け取って、ＬＥＤエミッタＤＳ４６から発せられた光を電圧に変換するように構成され得る。この電圧は、増幅器Ｕ２２Ｂ（例えば、相互インピーダンス増幅器）によって受け取られ得て、抵抗器Ｒ１２０及びコンデンサＣ１１４のオフセットリファレンスはローカルでフィルタ処理される。抵抗器コンデンサ（ＲＣ）のセットアップは、全般的により速い応答と先端での改善された忠実度のために、増幅器Ｕ２２Ｂをグラウンドレールから離れた状態に保ち得る。検出器側回路構成８０６は、バンド幅を保持するために（例えば、入力信号を安定化させ、及び／又は補償するため）コンデンサＣ１１６をさらに含む。場合により、コンデンサＣ１１６のキャパシタンスを増大させることができる。特定の態様において、抵抗器Ｒ１２１の抵抗を変化させて、増幅器Ｕ２２Ｂのゲインを調整することによってフォトダイオードＤＳ４７からの電圧出力を変化させることができる。図のように、スケーリング回路構成８０８は１２Ｖ－３Ｖのスケールを提供してもよく、これはＰ１＿ＲＸノードに結合され得る。

【0107】

図９は、本明細書に記載の１つ又は複数の手法が実装されてよい空気圧式眼科手術機械のための手術用コンソール９０１のある実施形態を示す。例えば、図８Ａ及び８Ｂの回路８００をこの手術用コンソール９０１内で実装して、ポート検出を実行し得る。手術用コンソール９０１は、１つ又は複数のツール９０３（例えば、空気圧ツール）を駆動するように構成され得る。ツール９０３は、例えば、剪刀、硝子体切除装置、鉗子、及び、注入又は抽出モジュールを含んでもよい。他のツール９０３もまた使用してよい。手術中、図９の空気圧駆動式眼科用手術機は、外科医が硝子体切除等の様々な眼の外科的処置を行うことを支援するように動作してもよい。窒素等の圧縮ガスは、手術用コンソール９０１を通じてツール９０３の動力となるパワーを提供してよい。手術用コンソール９０１は、ユーザに情報を表示するためのディスプレイ９０９を含み得る（ディスプレイには、ユーザ入力を受け取るためのタッチスクリーンも組み込まれ得る）。手術用コンソール９０１はまた、流体モジュール９０５（例えば、かん流／吸引機能をサポートするため）とツール９０３を連結する（例えば、ツール９０３に取り付けられた空気圧用の線又はチューブを通じて連結する）ためのポート９０７も含んでいてよい。手術用コンソール９０１は、本明細書に記載の態様にしたがって、（例えば流体モジュール９０５の）ポート９０７の光路の特性を特定するように構成されてよい。すなわち、回路構成（例えば、図１のシステム１００並びに／又は図８Ａ及び８Ｂの回路８００）は、手術中にポート９０７内の光路の健全さを検出し、その経路に閉塞がないことを確認するために、手術用コンソール９０１の中に含められてよい。

【0108】

図１０Ａ及び１０Ｂは、空気圧式硝子体切除機械のための空気圧システムの概略図を示す。図１０Ａ及び１０Ｂにおいてわかるように、空気圧システムは、圧力源１００９（例えば、ガスボンベ又は壁付きコンセント型ガス供給源等の調整された圧力源）を出力ポートＡ １０１３（「ポートＡ」）と出力ポートＢ １０１５（「ポートＢ」）に連結するための空気圧弁１０１７を含んでいてよい。ポートＡ及びポートＢは、ポート９０７を通じてツール９０３に連結されてよい。さらに、システム（例えば、図１のシステム１００）は、ポート９０７に関するポート検出（前述）を実行するためにポートＡ及び／又はＢの中に設置されてよい。幾つかの実施形態において、空気圧弁１０１７はコントローラ１００５（例えば、図１のコントローラ１１４に対応する）により制御され得る。幾つかの実施形態では、圧力源１００９の圧力もまた、コントローラ１００５か、又は別個のコントローラ（例えば、手術用コンソール９０１の内部にある）によって調整されてもよい。コントローラ１００５は、（例えば、ガス消費量を低減するための低圧と、切断速度を速くするための高圧との間のバランスを取るように、及び／又は、利用可能な切断速度のダイナミックレンジを増大させるように）圧力を調整してもよい。特定の態様において、コントローラ１００５は、本明細書に記載されているように光路の特性を特定するための回路構成を含み、及び／又はそのように構成されてよい。

【0109】

幾つかの実施形態では、空気圧システムの構成要素は、１つ以上のマニホルド（例えば、アルミニウム等の金属から機械加工される）、又はマニホルドプレート内に組み込まれてもよい。マニホルドは、気密であってもよいし、様々な取り付け具及び継手を含んでもよいし、比較的高いガス圧に耐え得ることができてもよい。マニホルドは、個々の部品として製造されてもよいし、又は、単一の部品として製造されてもよい。様々な実施形態では、（例えば、マニホルド内の）空気圧システムの構成要素は、手術用コンソール９０１の内部に組み込まれてもよい。

【0110】

空気圧弁１０１７は、コントローラ１００５からの制御信号により指示されるように２つの位置（例えば、図１０Ａ及び１０Ｂ参照）の一方へと空気圧弁１０１７を動かすように動作するソレノイドを含み得る。第一の位置では、空気圧弁１０１７は加圧ガスが空気圧弁１０１７を通って出力ポートＢ １０１５へと到達して、プローブカッター１０２５に空気圧動力を提供できようにし、その一方で加圧ガスを排気ポート１０２７から通気させてよい。第二の位置では、空気圧弁１０１７は加圧ガスをポートＡに提供し、加圧ガスを出力ポートＢ １０１５から排気ポート１０２７を通って通気させてよい。この位置において、加圧ガスは、ポートＡを通過して、空気圧動力をツール７０３（例えば、プローブカッター１０２５）に供給してもよい。したがって、空気圧弁１０１７が第一の位置にあるとき、デュアルチャンバ１０２３のうちの第一のチャンバ１０２９は充填されてよく、一方、第二のチャンバ１０３１は排出されてもよい。空気圧弁１０１７が第二の位置にある場合、第二のチャンバ１０３１は充填されてもよい一方で、第一のチャンバ１０２９は排出されてもよい。特定の実施形態では、プローブカッター１０２５は、ダイヤフラム１０２１によって移動させてもよく、それは順に、加圧ガスがポートＡ及びＢに、並びにデュアルチャンバ１０２３のそれぞれのチャンバに交互に向けられるのに従って振動する。図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、プローブカッター１０２５は、チューブ１０１９を介してポートＡ及びＢに取り付けられてもよい。しかしながら、他の実施形態では、各ポートに対して別個のチューブを使用することもできる。図１０Ａに示されている空気圧システムでは、単一の圧力センサ１０１１のみが使用されているが、図１０Ｂに示されている空気圧システムでは、２つの圧力センサ１０１２ａ及び１０１２ｂが使用されていることに留意されたい。同様に、遮断バルブは図１０Ａ及び図１０Ｂには示されていないが、ある特定の態様では、遮断バルブを空気圧弁１０１７に結合して、空気圧弁１０１７に加圧ガスを供給するか、又は空気圧弁１０１７への加圧ガスの流れを止めてもよい。

【0111】

図１１に見られるように、プローブカッター１０２５は、切断デバイスとして作用してもよい。プローブカッター１０２５は、カッターポート１１０１を備えた外側チューブ１１０３の内部で往復運動することができる。プローブカッター１０２５が前後に移動するときに、プローブカッター１０２５は、プローブカッター１０２５の尖った先端によりカッターポート１１０１を交互に開閉してもよい。外側チューブ１１０３を通るプローブカッター１０２５の各サイクルは、プローブカッター１０２５が閉じているときに、カッターポート１１０１内で硝子体等の素材を切断してもよい。

【0112】

態様１：医療機器の流体経路に対応する光路の特性を特定する方法において、第一の時点から始まる期間にわたり、発光素子（ＬＥＥ）への電流入力を増大させることと、光検出素子により、その期間中に光路を介してＬＥＥの出力を受け取ることと、その期間中に、ＬＥＥの出力を電圧出力に変換することと、その期間中に電圧出力が閾値を超えた第二の時点を特定することと、ＬＥＥと光検出素子との間の光路の特性を第二の時点と第一の時点との差に基づいて特定することと、を含む。

【0113】

態様２：態様１の方法において、光路の特性は光路内の閉塞量又は崩壊量のうちの少なくとも１つを含む。

【0114】

態様３：態様１又は２の方法において、閾値は光検出素子に連結される増幅器の飽和電圧を含む。

【0115】

態様４：態様１～３の何れか１つの方法において、ＬＥＥと光検出素子との間の光路の特性を第二の時点と第一の時点との差に基づいて特定することは、その差がある時間値より大きいか否かを特定することを含む。

【0116】

態様５：態様４の方法において、その差がその時間値より大きい場合に、光路の閉塞又は崩壊の少なくとも１つの表示を提供することをさらに含む。

【0117】

態様６：態様１～５の何れか１つの方法において、光路は空気圧ポート内に配置される。

【0118】

態様７：態様１～６の何れか１つの方法において、ＬＥＥへの電流入力は、期間に関連付けられる時定数を有する抵抗器コンデンサ（ＲＣ）回路を使用することにより増大される。

【0119】

態様８：医療機器の流体経路に対応する光路の特性を特定する方法において、第一の時点から始まる期間にわたりＬＥＥから光出力を発することと、光検出素子により、その期間中にＬＥＥの出力を、光路を介して受け取ることと、その期間中、ＬＥＥの出力を電圧出力に変換することと、その期間中に電圧出力に連結された増幅器のゲインを変化させて、電圧出力を変化させることと、その期間中に電圧出力が閾値を超えた第二の時点を特定することと、ＬＥＥと光検出素子との間の光路の特性を第二の時点と第一の時点との差に基づいて特定することと、を含む。

【0120】

態様９：態様８の方法において、光路の特性は、その光路内の閉塞量又は崩壊量のうちの少なくとも１つを含む。

【0121】

態様１０：態様８又は９の方法において、増幅器のゲインを変化させることは、増幅器に連結された抵抗を変化させることを含む。

【0122】

態様１１：態様８～１０の何れか１つの方法において、閾値は増幅器の飽和電圧を含む。

【0123】

態様１２：医療機器の流体経路に対応する光路の特性を特定する方法において、ＬＥＥに第一の電流入力を印加することと、光検出素子により、第一の電流入力がＬＥＥに印加されている間に光路を介してＬＥＥの出力を受け取ることと、ＬＥＥ出力を電圧出力に変換することと、電圧出力が第一の閾値より大きいか否かを特定することと、電圧出力が第一の閾値より大きい場合に、第二の電流入力をＬＥＥに印加することと、光検出素子により、第二の電流入力がＬＥＥに印加されている間に光路を介してＬＥＥの出力を受け取ることと、ＬＥＥ出力を他の電圧出力に変換することと、その、他の電圧出力が第二の閾値より大きいか否かを特定することであって、第二の電流は第一の電流より低く、第二の閾値は第一の閾値より低い、特定することと、光路の特性をその、他の電圧出力が第二の閾値より大きいか否かに基づいて特定することと、を含む。

【0124】

態様１３：態様１２の方法において、光路の特性は、その光路の閉塞量又は崩壊量のうちの少なくとも１つを含む。

【0125】

態様１４：態様１２又は１３の方法において、第一の電圧出力は、光検出素子に連結された増幅器の飽和電圧を含む。

【0126】

態様１５：態様１２～１４の何れか１つの方法において、その、他の出力電圧が第二の閾値より低い場合に、光路の閉塞又は崩壊の少なくとも１つの表示を提供することをさらに含む。

【0127】

態様１６：態様１２～１５の何れか１つの方法において、光路は空気圧ポート内に配置される。

【0128】

態様１７：医療機器の流体経路に対応する光路の特性を特定する方法において、ＬＥＥに電流入力を印加することと、光検出素子により、第一の電流入力がＬＥＥに印加されている間に光路を介してＬＥＥの出力を受け取ることと、ＬＥＥの出力を電圧出力に変換することと、電圧出力が第一の閾値より大きいか否かを特定することと、電圧出力が第一の閾値より大きい場合に、第二の電流入力をＬＥＥに印加することと、光検出素子により、第二の電流入力がＬＥＥに印加されている間に光路を介してＬＥＥの出力を受け取ることと、ＬＥＥの出力を他の電圧出力に変換することと、その、他の電圧出力が第二の閾値より大きいか否かを特定することであって、第二の電流は第一の電流より低く、第二の閾値は第一の閾値より低い、特定することと、光路の特性を、その、他の電圧出力が第二の閾値より大きいか否かに基づいて特定することと、を含む。

【0129】

態様１８：態様１７の方法において、光路の特性は、その光路の閉塞量又は崩壊量のうちの少なくとも１つを含む。

【0130】

態様１９：態様１７又は１８の方法において、増幅器のゲインを変化させることは、増幅器に連結された抵抗を変化させることを含む。

【0131】

態様２０：態様１７～１９の何れか１つの方法において、第一の閾値は増幅器の飽和電圧である。

【0132】

態様２１：態様１７～２０の何れか１つの方法において、その、他の出力電圧が第二の閾値より低い場合に、光路の閉塞又は崩壊の少なくとも１つの表示を提供することをさらに含む。

【0133】

態様２２：態様１７～２１の何れか１つの方法において、光路は空気圧ポート内に配置される。

【0134】

態様２３：医療機器の流体経路に対応する光路の特性を特定する装置において、態様１～２２の方法のうちの１つ又は複数を実行する手段を含む。

【0135】

態様２４：医療機器の流体経路に対応する光路の特性を特定する装置において、態様１～２２の方法の１つ又は複数を実行するように構成された、光検出素子に連結された送信器回路構成及び光検出素子に連結された受信器回路構成を含む。

【0136】

前述の説明は、当業者が本明細書に記載の様々な実施形態を実践できるようにするために提供されている。これらの実施形態に対する様々な修正形態は、当業者に容易に明らかであり、本明細書で定義する一般的な原理は、他の実施形態に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示す実施形態に限定されることを意図されるものではなく、特許請求の範囲の文言に一致する全範囲が認められるべきである。

【図1】

【図2】

【図3A-3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【国際調査報告】