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【発明の名称】 外科システム、流体レベル検出システム、流体レベル測定方法、および流体の存在を測定する方法
【発明者】 【氏名】ショーン エックス．ガオ
【要約】 【課題】カセットの壁へ線形光源から光を発射することにより外科カセット内の流体のレベルを検出するシステムおよび方法を提供する。

【構成】光線３３０および光線３３０’の挙動を示し、光線３３０は主に室３１０の表面３２２で空気／プラスチックインターフエースで反射し、かつ光線３３０’は表面３２２で概ね屈折する。第一事例において、光線３３０は壁３１６へ侵入し、コーナー３２０のプラスチックを通過し、かつ表面３２２のプラスチック／空気インターフエースで反射する。他方、光線３３０’の大半は、表面３２２で、カセット材料／ＢＳＳ流体インターフエースで屈折し、光線３３０’の幾らかは反射する。この例において、強力に反射した光（例えば、光線３３０）は、線形センサアレイ３１４を照射し、そのレベルで空気の存在を表示する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室を形成するカセット材料により少なくとも一部が形成されかつ第一壁および第二壁を含む外科カセット、ならびに
前記外科カセットを受けるカセット受器と、前記外科カセットの第一壁へ光を発射する垂直方向に設置された複数の光源と、前記外科カセットの第二壁を介して光を受けるように垂直方向に配置された複数部を有しかつ垂直方向に配置された複数部の各々の光量を表示する出力を発生するセンサアレイとを有する外科コンソールを含み、
複数の前記光源の各々は、室の表面と入射角を形成する透過路に沿って光線を発射し、かつカセット材料／第一流体インターフエースが発射された光線の透過路と交差する場合にその光線の少なくとも大半が反射し、かつカセット材料／第二流体インターフエースが発射された光線の透過路と交差する場合に光線の大半が反射しないように位置決めされている、外科システム。
【請求項２】
前記センサアレイは前記室を介して光を受けるように配設されている、請求項１の外科システム。
【請求項３】
前記センサアレイはカセット材料／第一流体インターフエースから反射された光を受けるように配設されている、請求項１の外科システム。
【請求項４】
前記カセット材料／第一流体インターフエースはカセット材料／空気流体インターフエースである、請求項１の外科システム。
【請求項５】
前記カセット材料／第二流体インターフエースはカセット材料／液体インターフエースである、請求項１の外科システム。
【請求項６】
前記外科カセットは前記室の一部を形成する内面を有するプリズム形コーナーを含む、請求項１の外科システム。
【請求項７】
前記センサアレイの出力に基づいて流体レベルを測定するために動作可能である制御器を更に含む、請求項１の外科システム。
【請求項８】
前記制御器は、
前記センサアレイの出力にスレッショルドを加えて前記センサアレイのどの部分が第一状態でありかつどの部分が第二状態であるかを測定し、かつ
第一状態の部分と第二状態の部分間の移行に基づいて流体レベルを測定するように動作可能である、請求項７の外科システム。
【請求項９】
前記制御器は、時間にわたる流体レベルの変化に基づいて流量を決定するように動作可能である、請求項７の外科システム。
【請求項１０】
外科カセットにおける流体レベルを検出するシステムであって、
線形光アレイ、ならびに
線形センサアレイを含み、
前記線形光アレイは、第一透過路に沿って第一カセットへ第一光線を発射する第一光源、ならびに
第二透過路に沿って第一カセット壁へ第二光線を発射するために第一光源に対して垂直の軸に沿って配設された第二光源を含み、
第一透過路は室の表面と入射角を形成して、第一光線の少なくとも大半はカセット材料／第一流体インターフエースが第一透過路と交差する場合に屈折し、
第二透過路は室の表面と入射角を形成して、第二光線の少なくとも大半はカセット材料／第二流体インターフエースが第二透過路と交差する場合に反射し、かつ
前記線形センサアレイは、第一光線を受けるように位置決めされた第一部、および第二光線を受けるように位置決めされた第二部を含み、かつ第一部および第二部の各々が照射されたかを表示するための出力信号を生じる、流体レベル検出システム。
【請求項１１】
前記線形センサアレイは前記室を介して光を受けるように配設されている、請求項１０の流体レベル検出ステム。
【請求項１２】
前記センサアレイはカセット材料／第一流体インターフエースから反射された光を受けるように配設されている、請求項１０の流体レベル検出システム。
【請求項１３】
前記カセット材料／第一流体インターフエースはカセット材料／空気流体インターフエースである、請求項１０の流体レベル検出システム。
【請求項１４】
前記カセット材料／第一流体インターフエースはカセット材料／液体インターフエースである、請求項１０の流体レベル検出システム。
【請求項１５】
前記線形センサアレイの出力に基づいて流体レベルを決定するように動作可能である制御器を更に含む、請求項１０の流体レベル検出システム。
【請求項１６】
前記制御器は、
前記センサアレイの出力にスレッショルドを加えて前記線形センサアレイの第一部がオン状態になるように決定しかつ前記線形センサアレイの第二部がオフ状態になるように決定し、かつ
オン状態の第一部とオフ状態の第二部間の移行に基づいて流体レベルを決定するように動作可能である、請求項１５の流体レベル検出システム。
【請求項１７】
前記制御器は時間にわたる流体レベルの変化に基づいて流量を決定するように動作可能である、請求項１６の流体レベル検出システム。
【請求項１８】
外科カセットにおいて流体レベルを測定する方法であって、
垂直方向に平行に離隔した透過路に沿って外科カセットの壁へ複数の光線を発射し、
複数の光線を受けるように位置決めされた線形センサアレイの垂直方向に配設された様々な部分の光量を検出し、かつ
前記線形センサアレイの垂直方向に配設された様々な部分の光量に基づいて流体レベルを決定することを含む、流体レベル測定方法。
【請求項１９】
カセット材料／第一流体インターフエースで複数の光線の少なくとも一つの光線の少なくとも大半を反射することを更に含む、請求項１８の流体レベル測定方法。
【請求項２０】
カセット材料／第二流体インターフエースで複数の光線の少なくとも一つの他の光線の大半を反射しないことを更に含む、請求項１９の流体レベル測定方法。
【請求項２１】
前記センサアレイの出力にスレッショルドを加えて前記センサアレイのどの部分が第一状態でありかつどの部分が第二状態であるかを測定し、かつ
第一状態の部分と第二状態の部分間の移行に基づいて流体レベルを決定することを更に含む、請求項１９の流体レベル測定方法。
【請求項２２】
室を形成するカセット材料により少なくとも一部が形成されかつ第一壁および第二壁を含む外科カセット、ならびに
前記外科カセットを受けるカセット受器と、前記外科カセットの第一壁へ透過路に沿って光線を発射する光源と、前記外科カセットの第二壁を介して光を受けかつ光量を表示する出力を発生するセンサとを有する外科コンソールを含み、
前記光源は、カセット材料／第一流体インターフエースが対応する透過路と交差する場合に光線の少なくとも大半が反射し、かつカセット材料／第二流体インターフエースが透過路と交差する場合に光線の大半が反射しないように位置決めされている、外科システム。
【請求項２３】
前記センサは前記室を介して光を受けるように配設されている、請求項２２の外科システム。
【請求項２４】
前記センサはカセット材料／第一流体インターフエースから反射された光を受けるように配設されている、請求項２２の外科システム。
【請求項２５】
前記カセット材料／第一流体インターフエースはカセット材料／空気流体インターフエースである、請求項２２の外科システム。
【請求項２６】
前記カセット材料／第二流体インターフエースはカセット材料／液体インターフエースである、請求項２５の外科システム。
【請求項２７】
前記外科カセットは前記室の一部を形成する内面を有するプリズム形コーナーを含む、請求項２２の外科システム。
【請求項２８】
前記センサの出力に基づいて前記室内のレベルで流体の存在を決定するように動作可能である制御器を更に含む、請求項２２の外科システム。
【請求項２９】
前記制御器は前記センサの出力にスレッショルドを加えて前記センサが第一状態であるか第二状態であるかを測定するように動作可能である、請求項２８の外科システム。
【請求項３０】
外科カセット内の流体の存在を測定する方法であって、
外科カセットの壁に入射角で光線を発射し、カセット材料／第一流体インターフエースで光線の全部でなく大半を反射させ、かつカセット材料／第二流体インターフエースで光線の大半を反射させず、かつ
センサの出力を使用してカセット室内の特定レベルで液体の存在または不在を測定することを含む、流体の存在を測定する方法。
【請求項３１】
液体が第一流体である、請求項３０の流体の存在を測定する方法。
【請求項３２】
空気が第二流体である、請求項３０の流体の存在を測定する方法。
【請求項３３】
前記センサの出力にスレッショルドを加えて前記センサが第一状態であるかまたは第二状態であるかを測定し、かつ
前記センサが第一状態または第二状態であるかに基づいて特定レベルで流体の存在を決定することを更に含む、請求項３０の流体の存在を測定する方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は外科システムおよび方法に関する。更に詳細には、本発明は、眼科外科システムに使用される外科カセット内の流体レベルを感知するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の目は軽い疾患から完全視力喪失まで多くの病気にかかる。コンタクトレンズおよび眼鏡は或る疾患を補償することができ、眼科手術は他の疾患に必要とされる。概ね、眼科手術は、硝子体網膜手術等の後分節処置と、白内障手術等の前分節処置とに分類される。最近は、前後分節処置を結合した処置が開発されている。
【０００３】
眼科手術に使用される外科器具は、前分節処置または後分節処置専用であるが両処置を支持するものもある。いずれの場合にも、外科器具は、外科カセット、流体バッグ、配管、ハンドピースチップ、その他の消耗品等の関連消耗品の使用を必要とすることがしばしばである。
【０００４】
外科カセットは、処置および外科器具に依存して様々な機能を提供できる。例えば、白内障手術（例えば、水晶体超音波吸引処置）用の外科カセットは、外科部位中へまたは外科部位から外へ流れる流体の洗浄および吸引を管理するのを補助する。外科カセットは、また、流体バッグの支持を提供し、外科器具へ真空／圧力を誘導するマニホールド、その他の機能を提供する。
【０００５】
外科カセットの注入／洗浄室および吸引室の流体レベルは、処置用の残存流体量と流体流特性を決定するために測定される。従来室流体レベル感知方法は流体空気インターフエースをマークするために流体の着色またはフロート(float)の使用を必要とする。しかしながら、流体の着色は、目に入れる流体に付加的薬物を添加することになるので望ましくない。フロートの使用は、フロートが室内に突き刺さりかつ室の配向に敏感であるので望ましくない。従って、従来感知システムおよび方法に関連する問題を解消または減少する非侵襲性連続的レベル感知方法およびシステムに対するニーズが存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の課題は、従来感知システムおよび方法に関連する問題を解消または減少する非侵襲性連続的レベル感知方法およびシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本発明は、上記課題を解決するための、外科室内の流体のレベルを感知する装置および方法を提供する。
一実施形態によれば、本発明は外科システムを提供し、この外科システムは、室を形成するカセット材料により少なくとも一部が形成されかつ第一壁および第二壁を含む外科カセット、ならびに前記外科カセットを受けるカセット受器と、前記外科カセットの第一壁へ光を発射する垂直方向に設置された複数の光源と、前記外科カセットの第二壁を介して光を受けるように垂直方向に配置された複数部を有しかつ垂直方向に配置された複数部の各々の光量を表示する出力を発生するセンサアレイとを有する外科コンソールを含み、複数の前記光源の各々は、室の表面と入射角を形成する透過路に沿って光線を発射し、かつカセット材料／第一流体インターフエースが発射された光線の透過路と交差する場合にその光線の少なくとも大半が反射し、かつカセット材料／第二流体インターフエースが発射された光線の透過路と交差する場合に光線の大半が反射しないように位置決めされている。
【０００８】
本発明の他の実施形態による外科システムは、室を形成するカセット材料により少なくとも一部が形成されかつ第一壁および第二壁を含む外科カセット、ならびに前記外科カセットを受けるカセット受器と、前記外科カセットの第一壁へ透過路に沿って光線を発射する光源と、前記外科カセットの第二壁を介して光を受けかつ光量を表示する出力を発生するセンサとを有する外科コンソールを含み、前記光源は、カセット材料／第一流体インターフエースが対応する透過路と交差する場合に光線の少なくとも大半が反射し、かつカセット材料／第二流体インターフエースが透過路と交差する場合に光線の大半が反射しないように位置決めされている。
【０００９】
本発明は、更に、外科カセットにおける流体レベルを検出するシステムを提供する。本発明による流体レベル検出システムは、線形光アレイならびに線形センサアレイを含み、前記線形光アレイは、第一透過路に沿って第一カセットへ第一光線を発射する第一光源、ならびに第二透過路に沿って第一カセット壁へ第二光線を発射するために第一光源に対して垂直の軸に沿って配設された第二光源を含み、第一透過路は室の表面と入射角を形成して、第一光線の少なくとも大半はカセット材料／第一流体インターフエースが第一透過路と交差する場合に屈折し、第二透過路は室の表面と入射角を形成して、第二光線の少なくとも大半はカセット材料／第二流体インターフエースが第二透過路と交差する場合に反射し、かつ前記線形センサアレイは、第一光線を受けるように位置決めされた第一部、および第二光線を受けるように位置決めされた第二部を含み、かつ第一部および第二部の各々が照射されたかを表示するための出力信号を生じる。
【００１０】
好適形態において、前記センサアレイは前記室を介して光を受けるように配設されている。
【００１１】
好適形態において、前記センサアレイはカセット材料／第一流体インターフエースから反射された光を受けるように配設されている。
【００１２】
好適形態において、前記カセット材料／第一流体インターフエースはカセット材料／空気流体インターフエースである。
【００１３】
好適形態において、前記カセット材料／第二流体インターフエースはカセット材料／液体インターフエースである。
【００１４】
好適形態において、前記外科カセットは前記室の一部を形成する内面を有するプリズム形コーナーを含む。
【００１５】
好適形態において、前記センサアレイの出力に基づいて流体レベルを測定するために動作可能である制御器を更に含む。
【００１６】
好適形態において、前記制御器は、前記センサアレイの出力にスレッショルドを加えて前記センサアレイのどの部分が第一状態でありかつどの部分が第二状態であるかを測定し、かつ第一状態の部分と第二状態の部分間の移行に基づいて流体レベルを測定するように動作可能である。
【００１７】
好適形態において、前記制御器は前記センサの出力にスレッショルドを加えて前記センサが第一状態であるか第二状態であるかを測定するように動作可能である。
【００１８】
好適形態において、前記制御器は、時間にわたる流体レベルの変化に基づいて流量を決定するように動作可能である。
【００１９】
好適形態において、前記制御器は、前記センサアレイの出力にスレッショルドを加えて前記線形センサアレイの第一部がオン状態になるように決定しかつ前記線形センサアレイの第二部がオフ状態になるように決定し、かつオン状態の第一部とオフ状態の第二部間の移行に基づいて流体レベルを決定するように動作可能である。
【００２０】
本発明は、更に、外科カセットにおいて流体レベルを測定する方法を提供する。本発明の一実施形態によれば、外科カセット内の流体レベル測定方法は、垂直方向に平行に離隔した透過路に沿って外科カセットの壁へ複数の光線を発射し、複数の光線を受けるように位置決めされた線形センサアレイの垂直方向に配設された様々な部分の光量を検出し、かつ前記線形センサアレイの垂直方向に配設された様々な部分の光量に基づいて流体レベルを決定することを含む。
【００２１】
本発明は、更に、外科カセット内の流体の存在を測定する方法を提供する。一実施形態によれば、外科カセット内の流体の存在を測定する方法は、外科カセットの壁に入射角で光線を発射し、カセット材料／第一流体インターフエースで光線の全部でなく大半を反射させ、かつカセット材料／第二流体インターフエースで光線の大半を反射させず、かつセンサの出力を使用してカセット室内の特定レベルで液体の存在または不在を測定することを含む。
【００２２】
好適流体レベル測定方法において、カセット材料／第一流体インターフエースで複数の光線の少なくとも一つの光線の少なくとも大半を反射することを更に含む。
【００２３】
好適流体レベル測定方法において、カセット材料／第二流体インターフエースで複数の光線の少なくとも一つの他の光線の大半を反射しないことを更に含む。
【００２４】
好適流体レベル測定方法において、前記センサアレイの出力にスレッショルドを加えて前記センサアレイのどの部分が第一状態でありかつどの部分が第二状態であるかを測定し、かつ第一状態の部分と第二状態の部分間の移行に基づいて流体レベルを決定することを更に含む。
【００２５】
流体の存在を測定する方法において、好ましくは、第一流体は液体である。
【００２６】
流体の存在を測定する方法において、好ましくは、第二流体は空気である。
【００２７】
流体の存在を測定する方法において、好ましくは、前記センサの出力にスレッショルドを加えて前記センサが第一状態であるかまたは第二状態であるかを測定し、かつ前記センサが第一状態または第二状態であるかに基づいて特定レベルで流体の存在を決定することを更に含む。
【発明の効果】
【００２８】
本発明による実施形態は、光源および線形センサアレイが外科流体に直接的に接触しないことによる利点を提供する。更に、室内にフローティング装置を必要とせず、また流体の着色を必要としない。
【００２９】
本発明による実施形態は、高解像度連続レベル感知を達成することによる利点を提供する。
【００３０】
本発明による実施形態は、高感度流量測定を可能にすることによる利点を提供する。
【００３１】
本発明による実施形態は、「オン」状態で形成されるセンサアレイのピクセルと「オフ」状態で形成されるセンサアレイのピクセル間の移行に基づいてレベルを決定することによる利点を提供する。かかる実施形態は、線形センサアレイの感度に敏感でない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明およびその利点は添付図面に関する続く説明を参照することにより一層完全に理解できる。同一参照番号は同様の特徴を示す。
【００３３】
図面には本発明の好適実施形態が示され、図面中同様参照番号は同様部および対応する部を示すために使用されている。
【００３４】
本発明の実施形態は、カセットの壁へ線形光源から光を発射することにより外科カセットにおける流体のレベルを検出するためのシステムおよび方法を提供する。カセット内で反射した光または屈折した光の量に依存して（即ちカセット材料／流体インターフエースまたはカセット材料／空気インターフエース（または他のインターフエース）により）、線形センサアレイの種々の部分が照射される。線形センサアレイの照明を検査することにより、室内の流体レベルが測定できる。
【００３５】
図１は、眼科外科コンソール１００の一実施形態を示す線図である。外科コンソール１００はタッチスクリーン１１５を有する旋回モニタ１１０を含んでよい。旋回モニタ１１０は、タッチスクリーン１１５を見ることを必要とする人に対して種々の配向に位置決めできる。旋回モニタ１１０は側から側へ旋回しかつ回転および傾斜する。タッチスクリーン１１５は、ユーザがコンソール１００と相互作用することのできるグラフィカルユーザインターフエース（"GUT")を提供する。
【００３６】
外科コンソール１００は、更に、種々の道具および外科コンソールのための消耗品を連結するために使用される連結パネル１２０を含む。連結パネル１２０は、例えば、凝固コネクタ、均衡塩溶液受器、種々のハンドピース用コネクタおよび流体管理システム（"FMS")またはカセット受器１２５を含んでよい。外科コンソール１００は、更に、足ペダル制御器（例えば、パネル１３０の背後に保管される）等のユーザフレンドリの特質および他の特質を含んでよい。
【００３７】
作用として、カセット（図示されていない）はカセット受器１２５内に設置できる。外科コンソール１００内のクランプはカセットを適所に把持し、使用時にカセットの運動を最小限にする。クランプはカセットの上下、カセットの側を把持し、またはカセットを把持する。
【００３８】
図２は、外科カセット１５０の一実施形態を示す線図である。カセット１５０は、外科処置に続いて廃棄される閉鎖システム流体装置を提供できる。カセット１５０はカセット本体１５５、およびカセット本体１５５から突出するクランプと相互作用する部（例えばクランプ領域１６０および１６５で概ね示される）を含んでよい。カセット１５０は、ABSプラスチックまたは他の適宜材料により形成されてよい。図示形態において、カセット１５０は三つの基本部から形成される。即ち、カセット１５０が外科コンソール１００へ挿入されるときに外科コンソールに対面する内部または外科コンソールインターフエース部１７０、中間部１７５およびカバープレート１７９で形成される。カセット１５０の種々の部分がプレス嵌め、相互係止タブ、化学結合、熱結合、機械ファスナ、または当分野で既知の他の取付機械により一緒に連結される。他の実施形態において、カセット１５０は単一片または複数片で形成される。
【００３９】
外科コンソールインターフエース部１７０は、流体流を管理するために、流体流路（例えば、弾性ポンプ膜により提供される蠕動ポンプのための流路１７７）、弁（例えば洗浄／吸引弁）、圧力センサおよび他の特質のインターフエースを提供する。カセット１５０は、また、処置時に流体を収集するために流体バッグ（図示せず）に取り付けられる。
【００４０】
本発明の種々の実施形態による外科カセット１５０は、吸引および注入のための流体を保持する室を含む。例えば、室カートリッジ１８０は二つの注入室１８１／１８２を含んでよい。第三室１８５は室カートリッジ１８０から反対側（例えば、参照番号１９０で示されたカセット１５０の側）でカセット１５０の内部にあってよい。一実施形態によれば、それらの室内の流体のレベルは非侵襲的方法で測定できる。後述するように、光は垂直方向の光源を使用して室壁へ発射できる。室での光の反射または屈折に依存して、垂直方向のセンサアレイがアレイの垂直軸に沿って種々の点で光を検出するかまたは検出しない。センサアレイの照明部と非照明部間の移行に基づいて室内の流体のレベルが検出できる。
【００４１】
図３はカセットが存在しないカセット受器１２５の一実施形態を示す線図である。カセット受器１２５は、種々の空気力学入力ポートおよび出力ポートを有し、外科カセットとインターフエースを形成する。カセット受器１２５は、更に、手術時に蠕動ポンプローラ１９１を外科カセットに接触させるための開口を含んでよい。蠕動ポンプおよび補充カセットの一実施形態は、SorensenによるＵＳ特許出願番号６，２９３，９２６に記載され、その内容はここに参考として組み込まれる。
【００４２】
図３の実施形態における外科カセットは、下レール１９２および上レール（図示せず）を有するクランプにより所定位置に保持される。各レールは、対応する把持領域内のカセットと接触する外クランプフィンガ（例えばクランプフィンガ１９４）、および挿入時にカセットを位置決めしかつ解放時にカセット受器からカセットを押し出す内クランプフィンガを有してよい。解放ボタン１９６は押圧によりクランプからのカセットの解放を開始する。カセット受器１２５は、室で屈折した（または室壁から反射した）光を検出するために、カセット室の壁およびセンサアレイへ光を発射するための線形光源を含んでよい。各光源は、カセットの壁へ光を発射するために垂直方向に配設され（即ち垂直方向に離隔した透過路に沿って光を発射するために）、かつ位置決めされた複数の光源を含んでよい。例えば、線形光源２００は室１８１／１８２へ光を発射できる。線形光源２００は、室１８１へ光を発射するために整列された第一セットの光源を含み、かつ室１８２へ光を発射するための第一セットの光源から９０°角（または他の角度）で配設された第二セットの光源を含む。同様に、線形光源２０２が室１８５の壁へ光を発射できる。それぞれの線形光源は室を介して屈折または室の表面で反射する光を受けることができる。この例において、センサアレイ２０６（図４に示されている）は室１８１で発射された光源２００からの光を受け、壁２０８９に設置されたセンサアレイは室１８２で発射された光源２００から光を受け、かつ壁２１０のセンサアレイは光源２０２からの光を受ける。各センサアレイは、カセット室の壁を通る光を受けるために垂直方向に配設された部を含む。垂直配設部は、例えば、ピクセル、分離センサまたは照明感知するための他の機構であってよい。
【００４３】
図３の形態は、例示として提供されている。カセット受器１２５の形態ファクタ、入力／出力ポートの設置および数量、およびカセット受器１２５の他の特性は外科コンソール１００に依存し、実行される外科処置、または他のファクタに依存する。
【００４４】
図４は、光源２００およびセンサ２０６を具えた室１８１の一実施形態の上面の線図である。この実施形態によれば光源２００およびセンサ２０６に対面する室１８１の壁２１６／２１８は透明または半透明である。本発明の一実施形態によれば、光源２００は、線形ＬＥＤ光源等の線形光源（即ち連続的光源）であり、様々な垂直点に光を発射し、かつセンサ２０６は線形フォトダイオード等の線形センサアレイ（即ち連続的センサアレイ）であり、様々な垂直場所で光源２００により発射された光を検出する。線形センサアレイ２０６の一例は、テキサス州、PlanoのTexas Advanced Optoelectronic SystemsによるTaos Tsl208R（商品名）線形センサアレイであり、これはインチ当たり２００ドット(DPI)の解像度を有する。線形光源２００および線形センサアレイ２０６は、回路（図示せず）に接続される。一実施形態によれば、線形光源は他の室へ光を発射する複数の照明を含んでよい（例えば、図２の室１８２）。好適には、光源２００から発射される光は概ね水平透過路を形成する複数の平行均一光線を提供する。
【００４５】
作用として、線形光源２００は、光を発射するエミッタとして作用し、かつ線形センサ２００はレシーバとして作用する。室壁２１６への光の入射角αは、室内の空気を通過するときに光線がセンサ２０６を照明するが、室内のＢＳＳ流体を通過するときには光のスレッショルド量よりも小さくなるように選択される。例えば、図４は室１８１内の空気を通過する光線２２０、および室１８１内のＢＳＳ流体を通過する光線２２０’の挙動を示す。第一例として、光線２２０は、壁２１６へ侵入し、室１８１の上方の空気を通過し、室２１８を通って線形センサアレイ２０６の複数部を照射する。他方、光線２２０’は、ＢＳＳ流体へ侵入するときに表面２３０で（例えばＡＢＳ／ＢＳＳインターフエースで）屈折する。屈折した光線２２０’は、隣接する壁２１８に達するときに表面２３２で更に反射してセンサアレイ２０６のピクセルから逸れる。カセット材料（例えばＡＢＳプラスチック、アクリルその他のプラスチック）の屈折インデックスが空気のそれよりも大きいので、適切αにより、表面２３２での反射は全反射になる。この場合に、光は完全に反射し、室内のＢＳＳ流体と一直線になる線形センサアレイ２０６の部分に、光線が達するのを阻止する。従って、ＢＳＳ流体と一直線になるピクセルは暗くなる。そのように、光の透過路がＡＢＳ／空気インターフエースと交差するときに光の大半が反射するのではなく、透過路がＡＢＳ／ＢＳＳインターフエースと交差するときに光線の大半（全部ではなく）が反射する。
【００４６】
電子回路は、線形センサアレイ２０６の様々異なる部分の出力（例えばピクセルまたは他のセンサ要素）を所定スレッショルドと比較して、線形センサアレイ２０６の一部が「オン」（空気に関して）または「オフ」（液体に関し）であるかを決定できる。線形センサアレイ２０６の「オン」部分と「オフ」部分間の移行は流体レベルを示す。（マークする）しかし、注記すれば、線形挿入物（interpolation)等の他の縁検出機構が採用できる。
【００４７】
光の適宜入射角は、第一流体（例えば空気または他の流体）と第二流体（例えばＢＳＳ流体または他の流体）とカセット材料（例えばＡＢＳプラスチックまたは他の材料）の屈折インデックスにより決定される。好適には、αは、光線が流体を通過してセンサアレイ２０６に達するが、第二流体へ移動するときには完全に反射するように選択される。他の実施形態において、光線は全体が反射せず、所定スレッショルドが第二流体を通ってセンサアレイ２０６へ達する光量を補償するように設定できる。所定スレッショルドは、また、周囲光源、他の光源からの放出光(light bleed)、およびセンサアレイ２０６の一部により「オフ」状態で信号を出力させる他のファクタを補償するように調整されてよい。
【００４８】
図５は、光源３１２およびセンサ３１４を具えた室３１０の他の実施形態の線図である。光源３１２およびセンサ３１４に対面する室３１０の壁３１６／３１８は、一実施形態によれば、透明または半透明である。本発明の一実施形態によれば、光源３１２は、線形ＬＥＤ光源等の線形光源（即ち連続的光源）であり、垂直軸に沿って光を発射し、かつセンサ３１４は線形フォトダイオード等の線形センサアレイ（即ち、連続的センサアレイ）であり、垂直軸に沿って光源３１２により発射された光を検出する。線形光源３１２および線形センサアレイ３１４は回路（図示せず）に接続される。
【００４９】
線形光源３１２は室の一側に取付けられ壁３１６に垂直に室３１０を照射する。線形センサアレイ３１４は室の隣接する側壁３１８に垂直に取付けられる。室３１０は壁３１６と３１８の交点にプリズム形コーナー３２０を有する。入射角αは、反対側の第一流体を有する点で表面３２２に衝突するときに、光源３１２からの光線が表面３２２から全反射して線形センサアレイ３１４に衝突するように選択できる（ＡＢＳの屈折インデックスは約１．５、空気の屈折インデックスは約１．０である）。ただし、光線が他側の第二流体を有する点で表面と衝突するときには、光線の大半が表面３２２で屈折して線形センサアレイ３１４から逸れる（ＡＢＳの屈折インデックスは約１．５、ＢＳＳの屈折インデックスは約１．３である）。他の方法として、光の透過路がカセット材料／第一流体インターフエースと交差するときに表面３２２で光の全部または多くが反射するが、光の透過路がカセット材料／第二流体インターフエースと交差する場合には光線の小部分が反射する。
【００５０】
例えば、図５は光線３３０および光線３３０’の挙動を示し、光線３３０は主に室３１０の表面３２２で空気／プラスチックインターフエースで反射し、かつ光線３３０’は表面３２２で概ね屈折する。第一事例において、光線３３０は壁３１６へ侵入し、コーナー３２０のプラスチックを通過し、かつ表面３２２のプラスチック／空気インターフエースで反射する。他方、光線３３０’の大半は、表面３２２で、カセット材料／ＢＳＳ流体インターフエースで屈折し、光線３３０’の幾らかは反射する。この例において、強力に反射した光（例えば、光線３３０）は、線形センサアレイ３１４を照射し、そのレベルで空気の存在を表示する。
【００５１】
図６は、反射ビームレベル感知の他の実施形態を示す。図６は光源３５２およびセンサ３５４を具えた室３５０の他の実施形態の線図である。光源３５２およびセンサ３５４に対面するカセットの壁３５６／３５８は、一実施形態によれば、透明または半透明である。本発明の一実施形態によれば、光源３５２は、線形ＬＥＤ光源等の線形光源（即ち、連続的光源）であり、垂直軸に沿って光を発射し、かつセンサ３５４は線形フォトダイオード等の線形センサアレイ（即ち、連続的センサアレイ）であり、垂直軸に沿って光源３５２により発射された光を検出する。線形光源３５２および線形センサアレイ３５４は回路（図示せず）に接続される。
【００５２】
線形光源３５２は壁３５６に取付けられる。線形センサアレイ３５４は壁３５８に垂直に取付けられる。入射角αは、他側の第一流体を有する点で表面３６２に衝突するときに（ＡＢＳの屈折インデックスは約１．５、空気の屈折インデックスは約１．０である）、光源３５２からの光線が表面３６２から全反射して線形センサアレイ３５４に衝突するが、光線が他側で第二流体を有する点で表面３６２と衝突するときには、表面３６２で屈折して線形センサアレイ３５４から逸れるように選択できる。この場合、ＡＢＳの屈折インデックスは約１．５、ＢＳＳの屈折インデックスは約１．３であり、空気は約１．０屈折インデックスを有する。
【００５３】
空気およびＢＳＳ流体を収容する室３５０を有するＡＢＳカセットの例に戻ると、室の上部は空気を含有するので、表面３６２の上部はＡＢＳ／空気インターフエースを形成し、他方、表面３６２の下部はＡＢＳ／ＢＳＳインターフエースを形成する。そのように、表面３６２には二つの異なる光学インターフエースがある。線形光源３５２からの光線は入射角αで表面３６２に到達する。光線の一部は表面３６２で反射しかつ線形センサアレイ３５４により受けられ、他方、一部は室３５０へ屈折する。
【００５４】
一例として、図６は光線３６０および光線３６０’の挙動を示し、光線３６０は主に空気／プラスチックインターフエース、室３４０の表面３６２で反射し、かつ光線３６０’は表面３６２で概ね屈折する。第一事例において、光線３６０は壁３５６に侵入し、プラスチックを通過し、かつ表面３６２のプラスチック／空気インターフエースで反射する。他方、光線３６０’は表面３６２で屈折する。
【００５５】
図７は、室内の流体のレベルを測定するための方法の一実施形態を示すフローチャートである。複数の光源（例えば、ＬＥＤまたは他の光源）が透過路に沿って光を室の壁に発射する（ステップ４１２）。光線の透過路がカセット材料／第一流体インターフエースと交差する場合に、光線の全部ではなく大半が反射し、透過路がカセット材料／第二流体インターフエースと交差する場合には光線の大半が反射しない。図４の例を使用すると、光線はＡＢＳ／ＢＳＳインターフエース（例えば、表面２３０）と交差する場合には、光線の全部ではなく大半が表面２３２で反射する。図５および６の例を使用すると、光線はＡＢＳ／空気インターフエースと交差する場合に、光線の全部ではなく大半が反射する。
【００５６】
線形センサアレイは光源により発射された光のある部分を受け（ステップ４１４）、かつセンサアレイの種々の部分で（例えば、アレイの種々のピクセルで）受けた光量を示す信号を出力する（ステップ４１６）。ステップ４１８で、縁検出シーム(scheme)が線形センサアレイの出力へ付与され、線形センサアレイのどの部分が十分に照射されているかを測定し、室内の対応するレベルで流体の存在／不在を表示する。一実施形態によれば、線形センサの様々な異なる部分の出力は、線形センサのその部分が第一状態（例えば、空気に関し）または第二状態（例えば、流体に関し）であるかを決定するためにスレッショルドと比較される。線形センサアレイの第一状態と第二状態間の移行は、流体レベルを表示する。ただし、線形挿入物等の他の縁検出機構が採用できる。
【００５７】
図７のステップは、必要と所望により反復可能であり、レベル情報は連続的にアップデート可能である（例えば、各プロセッササイクルで、命令ループサイクルまたは他の時間期間）。レベル情報の変更は、室からの流体の流れを表示する。更に詳細には、流量はＡ＊ｄＬ／ｄｔに比例し、Ａは室の断面積、ｄＬ／ｄｔは時間当たりのレベル変化である。室の一つのコーナーが使用される必要があるのみであるので、室の断面積Ａは最小にできる。従って、流量測定の感知は改善される。断面積の減少は、カセットを空にすることによる室内の流体の少量化作用（液体が跳ね返る効果）を減少する。
【００５８】
図８は、本発明の一実施形態による流体レベルセンサを採用する外科カセットおよびコンソールの上面概略図である。カセット５００は、コンソール５０２内に設置される。室５０４はカセット５００の一部である。線形光源５０６および線形センサアレイ５０８はコンソールの一部である。光源５０６は、光線５２１を適宜入射角でカセット５００の壁へ発射する。線形センサアレイ５０８は、光源から光線を受けるように位置決めされる。光源および線形センサアレイは制御器５１０に取付けられる。
【００５９】
制御器５１０はＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＲＩＳＫ、またはＣＰＵベースの制御器を含む従来既知の適宜制御器であってよい。制御器５１０はアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５１２を含み、線形センサアレイ５０８からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。更に、制御器５１０は、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器を含んでよく、デジタル制御信号をアナログ信号に変換して光源５０６の光の強度を制御する。ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＲＩＳＫ、マイクロコントローラもしくはＣＰＵまたは他の適宜プロセッサ等のプロセッサ５１６はセット命令５２０およびコンピュータ読み取り可能メモリ５１８にアクセス可能である。コンピュータ読み取り可能メモリはＲＡＭ、ＲＯＭ、磁気記憶装置、光学記憶装置、または他の適宜記憶装置であってよく、かつ内蔵されるかまたはプロセッサ５１６によりアクセス可能である。プロセッサ５１６は命令５２０を実行し、デジタル入力を処理して上述のごとく室内の流体のレベルを測定する。制御器５１０は、付加的機能を提供するコンソール５０２の他の構成要素と選択的に連絡する。本発明の他の実施形態は室内の流体のレベルを測定するために適宜制御器を使用できる。
【００６０】
本発明は特定実施形態について説明されたが、理解されるように、上述の実施形態は解説を目的とし、従って本発明の範囲はかかる実施形態に制限されない。多くの変更、改変、付加、および改良が上述の実施形態について可能である。かかる変更、改変、付加、および改良は特許請求の範囲に記載の発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】外科コンソールの一実施形態の線図である。
【図２】外科カセットの一実施形態の線図である。
【図３】カセット受器の一実施形態の線図である。
【図４】線形光源およびセンサアレイと共に室の上面の一実施形態を示す線図である。
【図５】線形光源およびセンサアレイと共に室の上面の他の実施形態を示す線図である。
【図６】線形光源およびセンサアレイと共に室の上面の他の実施形態を示す線図である。
【図７】レベル感知方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図８】本発明の流体レベルセンサを採用する外科カセットおよびコンソールの線図である。
【符号の説明】
【００６２】
１００ コンソール
１１０ 旋回モニタ
１１５ タッチスクリーン
１２０ 連結パネル
１２５ カセット受器
１５０ 外科カセット
１６０，１６５ クランプ領域
１７０ 内部または外科コンソールインターフエース部
１７５ 中間部
１７９ カバープレート
１８０ 室カートリッジ
１８１，１８２，１８５ 室
２００，３１２，３５２，５０６ 光源
２０６，３１４，３５４，５０８ センサまたはセンサアレイ
【出願人】 【識別番号】５００３１９０４４
【氏名又は名称】アルコン，インコーポレイティド
【出願日】 平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【代理人】 【識別番号】１０００９９７５９
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤

【識別番号】１０００９２６２４
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一

【識別番号】１００１０２８１９
【弁理士】
【氏名又は名称】島田 哲郎

【識別番号】１０００９０３０９
【弁理士】
【氏名又は名称】今枝 久美
【公開番号】 特開２００８−６２９３（Ｐ２００８−６２９３Ａ）
【公開日】 平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【出願番号】 特願２００７−１７１０５４（Ｐ２００７−１７１０５４）