JP7034142B2 - 圧力調整システム - Google Patents

Description

本発明は、予め定められた液圧を有する液体を液体開口部から排出するための圧力調整システムであって、液相と、気相とを有し、弾性バッグの作動位置において、弾性バッグの下方領域に液体開口部が形成されている弾性バッグと、弾性バッグの対向する壁に当接する少なくとも２つの押し要素と、少なくとも１つの押し要素を駆動するように構成された少なくとも１つの駆動ユニットであって、少なくとも２つの押し要素が少なくとも１つの押し要素を駆動することによって互いに向かって移動される、駆動ユニットと、少なくとも１つの駆動ユニットと通信するように構成された制御ユニットと、を備える圧力調整システムに関する。

米国特許第６，４９１，６６１号明細書は、弾性バッグ、２つのプレート形態の押し要素、２つのばね、１つの弁、１つの圧力センサおよび２つの駆動ユニットを含む眼科手術装置用の圧力調整システムを開示している。弾性バッグは、可撓性のホースを介する弾性バッグの液体開口部への取り付けを介して弁に接続されている。一方のプレートは移動可能に取り付けられ、他方のプレートは詳細には説明されていない追加の要素を使用して固定されており、２つの駆動ユニットは移動可能に取り付けられたプレートを駆動するように構成されている。プレートは互いに平行に配置され、弾性バッグの対向する壁に当接し、それによって弾性バッグはプレートの間で締め付けられる。移動可能に取り付けられたプレートを２つの駆動ユニットを利用して駆動させることによってプレート間の距離を縮小させることにより、バッグ内の圧力、したがって液体が弾性バッグから排出されるときの液圧が増大されてよく、この場合圧力センサと、一体式のコントローラとを利用して予め定められた圧力が弾性バッグ内で維持されてよい。圧力調整システムは、弾性バッグからの液体の排出量を測定する体積流量センサをさらに有し、それによって弾性バッグからすでに排出された液体の量を計算することができる。

米国特許第６，４９１，６６１号明細書から知られている圧力調整システムでは、特に平面の弾性バッグでは、液体が弾性バッグから排出されるときの液圧の調整が極めて不十分になり得ることは不利であることが分かっている。プレートの間の距離を少し短くするだけでも、大きな圧力変化につながることになる。特に医療外科分野では、外科手術の危険性をできるだけ低く保つために、圧力調整システムによって排出される液圧の微調整が絶対的に不可欠である。

本発明の課題は、液体が弾性バッグから排出されるときの液圧をより良好に調整することができる圧力調整システムを提供することである。

本発明によれば、この課題は、気相内に延びるガス開口部を有する弾性バッグによって、ならびに通信のために制御ユニットに接続され、弾性バッグのガス開口部に隣接する通気ユニットを有する圧力調整システムによって解決され、この場合通気ユニットは、弾性バッグ内へのガスの供給および／または弾性バッグからのガスの排出を利用して、液体開口部によって排出される液圧を調整する。

この方法において、液体が弾性バッグから押し出されるときの液圧は、互いに向かって移動するプレートによって弾性バッグ内の気相と液相に及ぼされる圧力とは無関係に調整され得るという利点が得られる。弾性バッグ内の圧力、したがって液体の液圧は、弾性バッグ内へのガスの供給および／または弾性バッグからのガスの排出を介して通気ユニットによって調整されるに過ぎず、この場合プレートが互いに向かって移動することによって、弾性バッグの容積が低下し、その結果として弾性バッグ内の気相の体積も低下する。気相の体積が小さいために、液体開口部における液圧は、弾性バッグ内へのガスの供給および／または弾性バッグからのガスの排出によって調整された弾性バッグ内の圧力変化にかなり迅速に適合する。通気ユニットを介してバッグ内の圧力を調整することによって、液圧をかなり細かく調整することができ、気相の体積を小さく保つことによって、圧力調整システムは非常に迅速に反応することになる。制御ユニットは、弾性バッグ内の圧力によって、および液体開口部の開口断面によって、弾性バッグから毎秒毎に排出される液体の量を有利に検出する。

弾性バッグは、好ましくは本質的に平面形状を有する。とりわけ好ましくは、弾性バッグはプラスチックフィルムから形成され、それは折り畳まれ、その縁部でシールされている。この方法において、有利には平面形状を有し、かつ好ましくはプレートによって形成されている押し要素が、弾性バッグの壁に平面的に当接するという利点が得られる。プレートが弾性バッグの壁に当接するプレートの面積は、壁の面積と同じかそれより大きいことが有効である。プレートは、互いに平行にかつ弾性バッグと平行に配置されるのが好ましい。この方法において、プレートが互いに向かって移動する場合、このとき弾性バッグ全体が圧縮され、弾性バッグの膨らみが大幅に防止され得るという利点が得られる。弾性バッグは、いくつかの小さな残留物は別にして完全に空にすることができ、それによって不必要な液体の浪費を防ぐという利点がさらに与えられる。

ガス開口部は好ましくは、弾性バッグの作動位置において弾性バッグの上側から気相内に突出する第１の管によって形成されるか、または弾性バッグの作動位置において弾性バッグの下側から気相内に突出する第１の管によって形成される。液体開口部は有利には第２の管によって形成される。ガス開口部および液体開口部が管として形成されることによって、これらは、折り畳まれ縁部でシールされたプラスチックフィルムから形成された弾性バッグの場合、非常にたやすく折り畳まれたプラスチックフィルムの間に置かれ、製造時にそれと共にシールされる。第１の管が弾性バッグの下側から気相内に突出する場合、ガス開口部および液体開口部が一方の側、すなわち弾性バッグの作動位置において弾性バッグの下側に配置され、これにより弾性バッグの取り扱いが容易になるという利点が得られる。

ガス開口部および／または液体開口部は、それぞれ、破損防止部を有効に有しており、ガス開口部および液体開口部は、それぞれの破損防止部が割れたときにのみ外される。この方法において、一方ではバッグの完全性およびその内容物を直ちに検査することができ、他方では弾性バッグを不用意に開くことを防止することができるという利点が得られる。これに関連して、液体開口部および／またはガス開口部にルアー接続部を備えることもまた有利であり、それによって弾性バッグは別の１つの医療装置または医療要素に容易に接続され得る。

圧力調整システムは有利には伸張要素を有し、押し要素が互いに向かって移動される際、弾性バッグは、伸張要素を利用して少なくとも１つの押し要素の移動に対して横方向に伸張されてよい。伸張要素は、例えば、ばね、アクチュエータ、おもりを有するロープなどであり得る。伸張要素によって、弾性のプラスチックバッグは引き伸ばされ、それにより重力によってそれがつぶれるのを防止することができ、圧力調整システムの最適な機能を常に保証することができる。

好ましい実施形態では、圧力調整システムは側壁を有し、各側壁は弾性バッグを取り囲むためにプレートと横方向に当接している。側壁は剛性に構成されてよく、この場合、押し要素が互いに向かって移動する際、押し要素が側壁に沿って移動するか、または側壁もまた、伸縮ロッドと同様に互いの中に摺動可能に構成されてもよい。側部プレートを設けることによって、高圧の場合に、弾性バッグの横方向の不均衡に大きな伸張、特に膨らみが防止され、それによって液圧も高圧の場合に良好に調整され得るという利点が得られる。

別の好ましい実施形態では、圧力調整システムは少なくとも１つのセンサを有し、少なくとも１つのセンサは気相と、液相との間の液面を検出するように構成され、圧力要素に配置されるか、または弾性バッグに適用される。この方法において、制御ユニットを利用して、センサのデータに基づいて、弾性バッグ内に依然として存在する液体の量を非常に正確に突き止めることができるという利点が得られる。

本発明による圧力調整システムのさらなる有利な実施形態が、図面を利用して以下により詳細に説明される。

図１は、本発明による圧力調整システムの第１の実施形態を概略側面図で示す図である。 図２は、本発明による圧力調整システムの第１の実施形態を概略側面図で示す図である。 図３は、図１による本発明による圧力調整システムの第１の実施形態を概略側面図で示す図である。 図４は、本発明による圧力調整システムの別の実施形態を概略側面図で示す図である。 図５は、本発明による圧力調整システムの別の実施形態を概略側面図で示す図である。 図６は、眼科手術装置で使用される際の図１による本発明による圧力調整システムを概略図で示す図である。

図１および図２は、本発明による圧力調整システム１の第１の実施形態を概略側面図でそれぞれ示している。圧力調整システム１は、プレート２によって形成された２つの押し要素と、弾性バッグ３と、駆動ユニット４と、制御ユニット５と、通気ユニット６と、１０個のセンサ７とを備えている。弾性バッグ３は、液相８と、気相９とを有し、その作動位置でそれは鉛直に向けられている。液相８の液体は、例えば注入液、特に食塩水、または灌注液によって形成することができる。気相９のガスは有利には空気によって形成されている。弾性バッグ３は、下方領域に注入開口部と、液体開口部とを有し、この液体開口部は第２の管１０によって形成され、そこを通して液体を弾性バッグ３の液相８から排出することができる。注入開口部は図３に示されており、例えば外科的介入の開始前に弾性バッグ３内の液体に添加すべき液体または添加剤を注入するのに役立つ。注入開口部は第３の管１４によって形成されている。弾性バッグ３の上方領域にはガス開口部が形成され、このガス開口部は第１の管１１によって形成されている。第１の管１１は、弾性バッグ３の気相９の中に延びており、通気ユニット６に接続されている。

プレート２は、互いに平行にかつ互いに距離を置いて配置され、それぞれ弾性バッグ３の対向する壁に当接する。その結果、弾性バッグ３はプレート２の間で締め付けられて配置される。一方のプレート２は固定され、他方のプレート２は移動可能に取り付けられており、移動可能に取り付けられたプレート２は、プレート２が互いに向かって移動されてよく、これによりプレート２の間の距離２１が縮小され得るように駆動ユニット４によって駆動されてよい。駆動ユニット４は、電気モーターによって駆動されるラックアンドピニオン駆動装置、電気モーターによって駆動されるねじ付きバーの駆動装置、空気圧駆動式シリンダーまたは油圧駆動式シリンダーによって有利に形成されている。

センサ７ならびに通気ユニット６および駆動ユニット４は通信のために制御ユニット５に接続されている。明確にするために、図１および図２では、１０個すべてのセンサ７が制御ユニット５に接続されているわけではない。センサ７は光学センサによって形成され、この場合、そのプローブ先端が液相８の領域でバッグ３に当接した場合、これらはセンサ信号を発して液体の検出を示す。そのような光学センサは当業者に知られている。センサ７は、圧力調整システム１の鉛直軸の動作位置に沿って互いに等間隔でプレート２上に配置されている。その結果、弾性バッグ３内の液面１３を、センサ７を用いて制御ユニット５によって検出することができる。

通気ユニット６は、比例圧力弁と、周囲空気を圧縮するための圧縮機ユニットとを備えている。

第１の管１１、ならびに第２の管１０および第３の管１４にはそれぞれ破損防止部１２が形成されており、管１０、１１および１４は、破損防止部１２が割れた場合に限って外科的介入において使用するために外されることになる。

以下では、本発明による圧力調整システム１の機能モードがより詳細に説明されており、この場合、液体で完全に満たされた弾性バッグ３が想定されている。この目的のために、プレート２の間に新たに充填された弾性バッグ３を配置するか、またはプレート２の間にすでに配置されている弾性バッグ３を第３の管１４を介して補助装置によって液体で満たす。

通気ユニット６の比例圧力弁を利用して、弾性バッグ３内の圧力は、制御ユニット５によって制御される弾性バッグ３内へのガスの供給および／または弾性バッグ３からのガスの排出によって調整される。弾性バッグ３内の圧力はこれにより、制御ユニット５において直接調節されることが有利である。第２の管１０の中の液圧は、液体の重量のために、弾性バッグ３内の比例圧力弁によって調整された圧力よりもわずかに高く、この場合、第２の管１０からの望ましくない漏れを防ぐために、通気ユニット６によって一時的に、周囲圧力より低い圧力が弾性バッグ３に対して加えられてもよい。第２の管１０に接続された追加の弁を設けることによって、この機能は省略される場合もある。圧力調整システム１では、液体の排出は通気ユニット６によってのみ制御され、この場合、弾性バッグ３内の液体の量に応じて、すでに周囲圧力よりもわずかに高い圧力または周囲圧力に等しい圧力が、弾性バッグ３から液体を排出するのに十分であろう。センサ７は、第２の管１０からの液体の排出中に液面１３を連続的に検出し、それが所定の液面１３を下回った場合、制御ユニット５は、プレート２間の距離２１を縮小させるために駆動ユニット４を制御してプレート２を互いに向けて移動させる。プレート２を互いに向かって移動させることによって、弾性バッグ３の容積が低下し、その結果、気相９の体積も低下する。

図１に示された本発明によるシステム１では、液面１３はその半分まで降下しており、弾性バッグ３は半分しか充填されていない。図２に示す本発明によるシステム１では、図１による距離２１に対してプレート２間の距離２１が半分に縮小され、それによって液面１３は再び弾性バッグ３の頂部まで上昇している。液面１３がその後再びその半分まで降下すると、弾性バッグ３は元の液体の量の４分の１の液体のみで満たされる。このプロセスは、弾性バッグ３が空になるまで、または弾性バッグ３が所定量まで空けられるまで続けられる。

制御ユニット５は、プレート２の間の距離２１と、センサ７によって測定された液面１３の位置とを知ることによって、弾性バッグ３内に存在する液体の量を検出するように構成されており、この場合、存在する液体の量の測定精度は、距離２１が縮小するにつれて高まることになる。プレート２を互いに向かって移動させ、その結果としてプレート２の間の距離２１を縮小することは、気相９の体積を低下させ、それによって圧力が変化した場合のシステム１の慣性が阻止されるだけではなく、一定数のセンサ７による、弾性バッグ３内に依然として存在している液体の量の測定精度も向上することになる。

別の一実施形態では、センサ７は静電容量センサによって形成され、この場合それぞれ１つの静電容量センサが２つのセンサ素子を有し、それらはそれぞれプレート２において互いに反対側に取り付けられている。

図３は、図１による本発明による圧力調整システム１の第１の実施形態を概略断面図で示している。弾性バッグ３は、折り畳まれプラスチックフィルムの縁部１５でシールされた一体型のプラスチックフィルムからなる。

図４は、本発明による圧力調整システム１６の別の一実施形態を概略正面図で示す。圧力調整システム１６は、ばね１８の形態の伸張要素を有する限りで、図１～図３に示す圧力調整システム１とは異なっている。ばね１８を使用することで、弾性バッグ３は、プレート２が互いに向かって移動するとき、移動可能に取り付けられたプレート２の動きに対して横方向に伸張され、それによって本質的にその形状を保ちながら弾性バッグ３がつぶれたり、折り畳まれたりするのが阻止される。

圧力調整システム１６では、ガス開口部を形成する第１の管１７が、弾性バッグ３の下側から気相９内にさらに延びている。この方法において、すべての接続部が弾性バッグ３の一方の側に配置されるという利点が得られる。

図５は、本発明による圧力調整システム１９の別の一実施形態を概略正面図で示す。システム１９は、圧力調整システム１９が側壁２０を有するという点で図１に示す圧力調整システム１とは異なる。側壁２０はそれぞれ、補助要素、特にフレームに固定されており、それらは別のプレートによって形成されており、この場合駆動されるプレート２は別のプレートに対して移動することができる。これは、弾性バッグ３の横方向の撓みまたは弾性バッグ３の膨らみが、高圧の場合にも防止されるという利点を与え、この場合、高圧の場合に液圧もまた十分に調整されてよく、弾性バッグ３の伸張のためにシステム１９の慣性が生じることがない。

図６は、眼科手術装置２２に使用されるときの図１による本発明による圧力調整システム１を概略図で示す。圧力調整システム１に加えて眼科手術装置２２は、手術器具ホルダ２３と、制御装置２４とを含み、手術器具ホルダ２３はホース２５を介して第２の管１０に直接接続されており、不図示の制御弁を有する。制御弁は、例えば、電磁弁によって形成することができる。制御装置２４はフットペダルによって形成され、フットペダルは通信のために制御ユニット５に接続されている。制御装置２４を利用して、弾性バッグ３内の圧力、およびその結果としての洗浄圧力を変化させることができ、これを利用して弾性バッグ３内の液体を、手術器具ホルダ２３を介して眼２６に排出することができる。

眼２６に対する眼科手術全体において、特にプレート２の間の距離２１が変化した場合にも、弾性バッグ３内の圧力は、通気ユニット６によって有利に一定に保たれる。

別の一実施形態では、弾性バッグ３内の圧力調整は、プレート２が静止している場合にのみ実現される。プレート２の間の距離２１が変化すると、圧力の調整ならびに弾性バッグ３からの液体の回収は中断されることになる。この実施形態では、外科医が眼科手術装置２２を下に置き、したがって一時的に外科的介入を中断する場合、ガスの体積を最小にするためにプレート２の距離２１の変化を利用することが好ましい。

別の一実施形態では、通気ユニット６は、制御ユニット５によって制御可能な弁によって形成されている。

Claims (11)

1. 予め定められた液圧を有する液体を液体開口部（１０）から排出するための圧力調整システム（１、１６、１９）であって、
   液相（８）と、気相（９）とを有する弾性バッグ（３）であって、前記液体開口部（１０）が前記弾性バッグ（３）の作動位置において前記弾性バッグ（３）の下方領域に形成されている、弾性バッグ（３）と、
   前記弾性バッグ（３）の対向する壁に当接する少なくとも２つの押し要素（２）と、
   少なくとも１つの押し要素を駆動するように構成された少なくとも１つの駆動ユニット（４）であって、前記少なくとも２つの押し要素を、少なくとも１つの押し要素を駆動させることによって互いに向かって移動させることができる少なくとも１つの駆動ユニット（４）と、
   通信のために前記少なくとも１つの駆動ユニット（４）に接続されている制御ユニット（５）と、を備え、
   前記弾性バッグ（３）は前記気相（９）の中に延びるガス開口部を有し、前記圧力調整システム（１、１６、１９）は、比例圧力弁を備える通気ユニット（６）を有し、前記通気ユニット（６）は、通信のために前記制御ユニット（５）に接続されるとともに、前記弾性バッグ（３）の前記ガス開口部に接続しており、前記通気ユニット（６）は、前記比例圧力弁を利用して、前記弾性バッグ（３）へのガスの供給および／または前記弾性バッグ（３）からのガスの排出によって、前記液体開口部（１０）を通して排出される液体の液圧を調整することを特徴とする、圧力調整システム（１、１６、１９）。
2. 押し要素（２）が互いに向かって移動する場合、前記弾性バッグ（３）内の圧力が前記通気ユニット（６）によって一定に保たれることを特徴とする、請求項１に記載の圧力調整システム（１、１６、１９）。
3. 前記弾性バッグ（３）は、本質的に平面形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の圧力調整システム（１、１６、１９）。
4. 前記弾性バッグ（３）は、折り畳まれ、その縁部（１５）でシールされたプラスチックフィルムから形成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の圧力調整システム（１、１６、１９）。
5. 前記ガス開口部は、前記弾性バッグ（３）の作動位置において前記弾性バッグ（３）の上側から前記気相（９）内に突出する、または前記弾性バッグ（３）の作動位置において前記弾性バッグ（３）の下側から前記気相（９）内に突出する第１の管（１２、１７）によって形成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の圧力調整システム（１、１６、１９）。
6. 前記ガス開口部および／または前記液体開口部（１０）がそれぞれ破損防止部（１２）を有し、前記ガス開口部および前記液体開口部（１０）は、それぞれの破損防止部（１２）が割れたときのみ外されることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の圧力調整システム（１、１６、１９）。
7. 前記ガス開口部および／または前記液体開口部（１０）は、ルアー接続を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の圧力調整システム（１、１６、１９）。
8. 前記圧力調整システム（１、１６、１９）は伸張要素（１８）を有し、前記伸張要素（１８）は、前記押し要素が互いに向かって移動するとき、前記少なくとも１つの押し要素の動きに対して横方向に前記弾性バッグ（３）を伸張させることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の圧力調整システム（１、１６、１９）。
9. 前記少なくとも２つの押し要素が、互いに平行に配置されたプレート（２）によって形成されることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の圧力調整システム（１、１６、１９）。
10. 前記弾性バッグ（３）を取り囲むために、各々が前記プレート（２）に当接する複数の側壁（２０）を有することを特徴とする、請求項９に記載の圧力調整システム（１、１６、１９）。
11. 少なくとも１つのセンサ（７）を有し、前記少なくとも１つのセンサ（７）は、気相（９）と、液相（８）との間の液面（１３）を検出するように構成され、押し要素上に配置されるか、または前記弾性バッグ（３）上に適用されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の圧力調整システム（１、１６、１９）。

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