КАССЕТА ДЛЯ ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКОГО НАСОСА ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЙ ХИРУРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2024 года по МПК A61M1/00 A61F9/07 F04B43/12 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение направлено на системы и способы, относящиеся к перистальтическим насосам, используемым, например, во время офтальмологической операции.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] При офтальмологических хирургических процедурах текучие среды часто аспирируются от глаза во время процедуры. Например, в витреоретинальной хирургии может быть использовано устройство для аспирации материала стекловидного тела из глаза. В качестве другого примера, в хирургии катаракты может быть использовано устройство для фрагментации или эмульгирования хрусталика и аспирации разрушенного или эмульгированного хрусталика из глаза.

[0003] Кроме того, при некоторых офтальмологических хирургических процедурах может быть желательно ввести текучую среду в глаз. Например, при витреоретинальной хирургии, хирургии катаракты или других процедурах в глаз может быть введен сбалансированный солевой раствор (BSS) или другая ирригационная текучая среда. Текучая среда может быть удалена во время процедуры как часть аспирированной текучей среды.

[0004] При таких офтальмологических хирургических процедурах для аспирации и/или инфузии текучей среды можно использовать перистальтический насос. Перистальтические насосы представляют собой тип насосов вытеснения, которые часто используют в медицинских устройствах из-за ограниченного контакта между насосом и текучей средой. При обычной конструкции перекачиваемая текучая среда контактирует только с легко отсоединяемым компонентом насосной системы. Для достижения потока текучая среда находится в гибком проходе, который локально складывают до момента блокировки потока. Точка уплотнения перемещается вдоль прохода в направлении потока. Для достижения неограниченного потока эту деформацию прохода многократно создают в нескольких местах вдоль прохода, например путем использования набора роликов, установленных на вращающуюся ступицу, причем гибкий проход прилегает к роликам.

[0005] В некоторых известных системах перистальтический насос содержит эластомерный лист, соединенный с жесткой основной частью кассеты, при этом в пространстве между эластомерным листом и основной частью кассеты образуются один или несколько каналов для текучей среды. Ролики, установленные на вращающуюся ступицу, сжимают эластомерный лист с обеспечением перекачивания.

[0006] Известные системы для аспирации текучей среды и/или инфузии с использование перистальтического насоса раскрыты в патенте США № 6261283, патенте США № 6293926, патенте США № 6572349, патенте США № 6632214, патенте США № 6740074, патенте США № 6902542, патенте США № 6962488, патенте США № 7393189, патенте США № 7775780, патенте США № 8011905, патенте США № 8545198, патенте США № 8790096, патенте США № 9482216 и патенте США № 9931447, описания к которым включены в настоящий документ посредством ссылки во всей своей полноте.

[0007] Обычно в перистальтическом насосе поток непостоянен и его расход периодически меняется. Например, профиль потока, который повторяется с прохождением каждого ролика, является типичным. Ранее были предприняты попытки уменьшения пульсаций перистальтических насосов для достижения более стабильного расхода. Например, в патенте США № 6293926 раскрыт эластомерный лист, имеющий суженные участки перехода канала, при этом участки перехода канала эластомерного листа имеют внутренние сечения, которые сужаются от нулевого до полного сечения канала. В патенте США № 7775780 раскрыта основная часть кассеты, при этом нижние поверхности участков перехода канала в кассете сужены в направлении эластомерного листа для соответствия форме суженных участков перехода канала эластомерного листа с целью обеспечения участков канала перехода между кассетой и листом, которые имеют относительно постоянное сечение. В патенте США № 8790096 раскрыты другие конструкции, предназначенные для уменьшения пульсаций, такие как перистальтический насос с двумя сегментами прохода насоса, в которых ролики, воздействуя на один сегмент прохода насоса, не совпадают по фазе с роликами, воздействующими на другой сегмент прохода насоса.

[0008] Хотя эти предшествующие конструкции имели некоторый успех в уменьшении пульсаций в перистальтических насосах, существует дальнейшая необходимость улучшения конструкций для уменьшения пульсаций в перистальтических насосах.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] Настоящее изобретение направлено на улучшенные системы и способы уменьшения пульсаций в перистальтических насосах.

[0010] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления кассета для перистальтического насоса офтальмологической хирургической системы содержит основную часть кассеты и гибкий лист, соединенный с основной частью кассеты, при этом участок перехода гибкого листа содержит по меньшей мере один выступ, максимальная высота которого находится в положении, которое смещено с центральной линии канала перехода основной части кассеты. Участок перехода гибкого листа может содержать выемку в положении над центральной линией канала перехода основной части кассеты. Толщина листа на выступе может быть больше, чем толщина листа на выемке.

[0011] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления участок перехода гибкого листа может содержать множество выступов, максимальные высоты которых находятся в положениях, которые смещены с центральной линии канала перехода основной части кассеты. Участок перехода гибкого листа может содержать два выступа, у каждого из которых максимальная высота находится в положении, которое смещено с центральной линии канала перехода основной части кассеты. Один из двух выступов может быть на одной стороне выемки, а другой из двух выступов может быть на противоположной стороне выемки. Два выступа участка перехода гибкого листа могут сливаться в один выступ на активном участке гибкого листа.

[0012] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления кассета для перистальтического насоса офтальмологической хирургической системы содержит основную часть кассеты и гибкий лист, соединенный с основной частью кассеты, при этом канал перехода пути для текучей среды основной части кассеты содержит первый конец, расположенный смежно с отверстием, второй конец, расположенный смежно с активным участком, и боковые стенки, и при этом расстояние между боковыми стенками сужается в направлении второго конца. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления расстояние между боковыми стенками сужается в направлении нижней части канала перехода пути для текучей среды основной части кассеты.

[0013] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления способ эксплуатации перистальтического насоса включает эксплуатацию набора роликов при скорости, которая выше номинальной скорости, во время части оборота набора роликов, что приведет к расходу текучей среды, который ниже среднего в условиях эксплуатации набора роликов при номинальной скорости, и эксплуатацию набора роликов при скорости, которая ниже номинальной скорости, во время части оборота набора роликов, что приведет к расходу текучей среды, который выше среднего в условиях эксплуатации набора роликов при номинальной скорости. Набор роликов можно эксплуатировать при множестве циклов компенсации, причем каждый цикл компенсации достигает скорости, которая выше, чем номинальная скорость, затем скорости, которая ниже номинальной скорости. Набор роликов можно эксплуатировать при множестве циклов компенсации на оборот набора роликов. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления количество циклов компенсации на оборот набора роликов может быть равно количеству роликов перистальтического насоса, умноженному на количество сегментов перистальтического насоса.

[0014] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления набор роликов эксплуатируют в соответствии с профилем компенсации, который определяет скорость набора роликов. Профиль компенсации может быть фиксированным профилем или переменным профилем. Например, профиль компенсации может меняться в зависимости от скорости набора роликов. Профиль компенсации можно определять во время эксплуатации перистальтического насоса или до эксплуатации перистальтического насоса. Профиль компенсации может быть связан со знаками, расположенными на съемной части перистальтического насоса.

[0015] Эти и другие примеры станут понятны специалистам в данной области техники на основании настоящего раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0016] На сопроводительных графических материалах изображены примеры систем и способов, раскрытых в настоящем документе, и вместе с описанием они служат для объяснения принципов настоящего изобретения.

[0017] На фиг. 1a проиллюстрирован вид спереди эластомерного листа с двумя сегментами прохода насоса, как раскрыто в патенте США № 8790096.

[0018] На фиг. 1b проиллюстрирован вид сзади эластомерного листа, показанного на фиг. 1a, как раскрыто в патенте США № 8790096.

[0019] На фиг. 1c проиллюстрирован вид спереди основной части кассеты с двумя сегментами прохода насоса, как раскрыто в патенте США № 8790096.

[0020] На фиг. 1d проиллюстрирован вид сзади основной части кассеты, показанной на фиг. 1c, как раскрыто в патенте США № 8790096.

[0021] На фиг. 2 проиллюстрировано сечение, взятое вдоль линии 2--2 на фиг. 1c, показывающее вид в разрезе на плоскости с эластомерным листом, показанным на фиг. 1a-b, смонтированным на основной части кассеты, показанной на фиг. 1c-d.

[0022] На фиг. 3 проиллюстрирован вид в разрезе части первого примера перистальтического насоса в соответствии с настоящим изобретением.

[0023] На фиг. 4 проиллюстрирован вид сверху части второго примера перистальтического насоса в соответствии с настоящим изобретением.

[0024] На фиг. 5 проиллюстрировано увеличение канала перехода пути для текучей среды основной части кассеты, показанной на фиг. 4.

[0025] На фиг. 6 показан график, сравнивающий предшествующую систему перистальтического насоса, эксплуатируемую при постоянной скорости, причем перистальтический насос эксплуатируют при переменных скоростях в соответствии с настоящим изобретением.

[0026] На фиг. 7 показан график профиля компенсации для эксплуатации перистальтического насоса при переменных скоростях в соответствии с настоящим изобретением.

[0027] Сопроводительные графические материалы могут быть лучше поняты из следующего подробного описания.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0028] В целях объяснения принципов настоящего изобретения далее сделана ссылка на графические материалы и для их описания использована специальная терминология. Тем не менее следует понимать, что это не предполагает каких-либо ограничений объема настоящего изобретения. Как в целом будет очевидно специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, любые изменения и дополнительные модификации в отношении описанных систем, устройств, инструментов, способов и любого другого применения принципов настоящего изобретения являются полностью предусмотренными. В частности, признаки, компоненты и/или этапы, описанные в отношении одного примера настоящего изобретения, могут быть объединены с признаками, компонентами и/или этапами, описанными в отношении других примеров настоящего изобретения. Для простоты в некоторых случаях используются одни и те же номера ссылок на всех графических материалах в отношении одних и тех же или подобных элементов.

[0029] На фиг. 1a-1d проиллюстрирован гибкий лист 107 и жесткая основная часть 105 кассеты, как показано на фиг. 1a-1d патента США № 8790096. Гибкий лист 107 и основная часть 105 кассеты могут составлять части кассеты для перистальтического насоса офтальмологической хирургической системы, например части кассеты, которые могут быть использованы вместе с офтальмологической хирургической консолью. Термин «кассета» в контексте настоящего документа относится к компоненту перистальтического насоса, который содержит путь для текучей среды для перекачивания; кассета может быть выполнена с возможностью снятия с офтальмологической хирургической консоли, а может быть выполнена без такой возможности. Офтальмологическая хирургическая консоль может быть подобна офтальмологическим хирургическим консолям, как показано и описано в патенте США № 9931447. Офтальмологическая хирургическая консоль может быть подобна известным и используемым офтальмологическим хирургическим консолям, таким как CONSTELLATION® Vision System, предлагаемым Alcon Laboratories, Inc. (Форт-Уэрт, Техас), или CENTURION® Vision System, предлагаемым Alcon Laboratories, Inc. (Форт-Уэрт, Техас), или любой другой офтальмологической хирургической консоли, подходящей для использования согласно принципам, описанным в настоящем документе.

[0030] Офтальмологическая хирургическая консоль обычно содержит одну или несколько систем, которые могут быть использованы при выполнении офтальмологической хирургической процедуры. Например, консоль обычно содержит струйную систему, которая может содержать аспирационную систему для аспирации текучей среды из глаза и/или инфузионную систему для инфузии текучей среды в глаз. Струйная система может быть подобна струйным системам, как показано и описано в патенте США № 9931447, или подобна известным и используемым струйным системам, таким как представленные в CONSTELLATION® Vision System, или в CENTURION® Vision System, или подобна любой другой струйной системе, подходящей для использования согласно принципам, описанным в настоящем документе.

[0031] Лист 107 и основная часть 105 кассеты, как показано на фиг. 1a-1d, могут составлять части кассеты, которые могут быть использованы со струйной системой офтальмологической хирургической консоли. Кассета может быть подобна кассетам, как показано и описано в патенте США № 9931447, или подобна известным и используемым кассетам, таким как CONSTELLATION® Vision System или CENTURION® Vision System, или подобна любой другой кассете, подходящей для использования согласно принципам, описанным в настоящем документе. Консоль может иметь набор роликов, которые установлены для вращения на вращательную ступицу. Ступица и ролики и кассета (или часть кассеты) могут вместе образовывать перистальтический насос (другие компоненты, такие как двигатель перистальтического насоса, также могут быть включены).

[0032] Лист 107 может быть сделан из гибкого материала, такого как силиконовый каучук или термопластичный эластомер. Можно использовать другие гибкие материалы. Термин «гибкий», при использовании в отношении листа, как описано в настоящем документе, означает, что лист имеет достаточную гибкость для деформации для перекачивания. Лист 107 может быть выполнен из одного куска или нескольких кусков. Лист может быть сделан посредством формования или любым другим подходящим способом.

[0033] Основная часть 105 кассеты может быть сделана из жесткого материала, такого как жесткий термопластичный материал, например поликарбонат и/или полисульфон, для обеспечения жесткости и структуры. Основная часть 105 кассеты может быть выполнена из одного куска или нескольких кусков. Основная часть кассеты может быть сделана посредством литья под давлением, механической обработки или любым другим подходящим способом. Основная часть 105 кассеты может иметь часть в виде поверхности для взаимодействия с насосом, которая может находиться в зацеплении с эластомерным листом 107 с целью образования пути для текучей среды насоса, причем сегменты насоса листа должны находиться в зацеплении с роликами насоса. Части пути потока для аспирации и/или пути потока для инфузии могут проходить в виде каналов и/или трубок внутри основной части 105 кассеты.

[0034] Основная часть 105 кассеты может быть предусмотрена с отверстиями и/или вырезами для совмещения кассеты с консолью, когда кассета загружена в консоль. В некоторых примерах кассета может быть съемным и одноразовым или расходным изделием, которое может быть использовано для процедуры с одним пациентом. Новая кассета может быть использована для новой процедуры.

[0035] Как описано в патенте США № 8790096, лист 107 приспособлен для соединения с основной частью 105 кассеты для образования двух или более путей для текучей среды насоса соединенного листа 107 и основной части 105 кассеты, в областях, обозначенных как листовые сегменты 103a, 103b насоса (совокупно - сегменты 103 насоса). В некоторых примерах лист 107 может быть связан или механически прикреплен к основной части 105 кассеты (например, посредством клея, сплавления, механического гофрирования, заклепок и пр.). В некоторых примерах выступы, такие как выступы, обозначенные 151a-n, на наружном периметре и/или внутренней части листа 107 могут вступать в зацепление с соответствующими углублениями, такими как углубления, обозначенные 153a-n, на основной части 105 кассеты для соединения листа 107 с основной частью 105 кассеты и помощи в предотвращении вращения листа 107 при воздействии роликов.

[0036] Как можно видеть на фиг. 1c и 1d, основная часть 105 кассеты имеет переднюю поверхность 121 и заднюю поверхность 123. Передняя поверхность 121 имеет часть 109 в виде поверхности для взаимодействия с насосом, которая содержит пути 125a, 125b для текучей среды основной части кассеты. Путь 125a для текучей среды основной части кассеты содержит впускное отверстие 112a и выпускное отверстие 112b, активный участок 163 пути для текучей среды основной части кассеты, участок 127a перехода пути для текучей среды основной части кассеты между впускным отверстием 112a и активным участком 163 пути для текучей среды основной части кассеты и участок 127b перехода пути для текучей среды основной части кассеты между выпускным отверстием 112b и активным участком 163 пути для текучей среды основной части кассеты. Путь 125b для текучей среды основной части кассеты содержит впускное отверстие 112c и выпускное отверстие 112d, активный участок 165 пути для текучей среды основной части кассеты, участок 127c перехода пути для текучей среды основной части кассеты между впускным отверстием 112c и активным участком 165 пути для текучей среды основной части кассеты и участок 127d перехода пути для текучей среды основной части кассеты между выпускным отверстием 112d и активным участком 165 пути для текучей среды основной части кассеты. Каждый из участков 127a, 127b, 127c, 127d перехода пути для текучей среды основной части кассеты содержит канал 157a, 157b, 157c, 157d перехода пути для текучей среды основной части кассеты, соответственно, который опущен относительно прилегающего активного участка 163 или 165 пути для текучей среды основной части кассеты.

[0037] Как можно видеть на фиг. 1a и 1b, гибкий лист 107 имеет переднюю поверхность 131 и заднюю поверхность 133. Гибкий лист 107 содержит листовые сегменты 103a, 103b насоса. Задняя поверхность каждого листового сегмента 103a, 103b насоса образует путь 135a, 135b для текучей среды листа, соответственно. Передняя поверхность каждого листового сегмента 103a, 103b насоса содержит поверхность 137a, 137b зацепления с роликом, соответственно. Листовой сегмент 103a насоса содержит активный участок 143 листового сегмента насоса, приспособленный для расположения над активным участком 163 пути для текучей среды основной части кассеты, участок 147a перехода листового сегмента насоса, приспособленный для расположения над участком 127a перехода пути для текучей среды основной части кассеты, и участок 147b перехода листового сегмента насоса, приспособленный для расположения над участком 127b перехода пути для текучей среды основной части кассеты. Листовой сегмент 103b насоса содержит активный участок 145 листового сегмента насоса, приспособленный для расположения над активным участком 165 пути для текучей среды основной части кассеты, участок 147c перехода листового сегмента насоса, приспособленный для расположения над участком 127c перехода пути для текучей среды основной части кассеты, и участок 147d перехода листового сегмента насоса, приспособленный для расположения над участком 127d перехода пути для текучей среды основной части кассеты.

[0038] В примере на фиг. 1a-d выступы 117a, 117b на листе 107 (который может очерчивать соответствующие пути 135a, 135b для текучей среды листа) могут помещаться в соответствующих углублениях 119a, 119b в основной части 105 кассеты (которые могут очерчивать соответствующие пути 125a, 125b для текучей среды основной части кассеты). Когда гибкий лист 107 соединен с основной частью 105 кассеты, путь 135a для текучей среды листа соединен с путем 125a для текучей среды основной части кассеты с образованием первого пути для текучей среды насоса, и путь 135b для текучей среды листа соединен с путем 125b для текучей среды основной части кассеты с образованием второго пути для текучей среды насоса.

[0039] Выступы 117a, 117b можно крепить к соответствующим углублениям 119a, 119b для удержания листа 107 в основной 105 части кассеты. В некоторых примерах выступы 151a-n и/или выступы 117a, 117b можно крепить к соответствующим углублениям 153a-n и/или углублениям 119a, 119b посредством механической/фрикционной посадки, клея, сплавления и пр. В некоторых примерах выступы 117a, 117b можно крепить к соответствующим углублениям 119a, 119b с образованием уплотнения для предотвращения выхода текучей среды насоса из путей для текучей среды насоса.

[0040] Как описано в патенте США № 8790096, текучую среду можно перекачивать через кассету, когда последовательность роликов вступает в зацепление с двумя или более сегментами 103a, 103b насоса. Ролики могут быть радиально установлены относительно оси вращения двигателя перистальтического насоса (например шагового двигателя или серводвигателя постоянного тока (DC), или другого двигателя (такого как двигатель переменного тока (AC))) и могут быть выполнены с возможностью прижатия сегментов 103 насоса листа 107 к лежащей под ними основной части 105 кассеты. Первый и второй пути для текучей среды насоса (125a и 135a, 125b и 135b) могут соединять по текучей среде отверстия в основной части 105 кассеты, например отверстия 112a, 112b, 112c, 112d (совокупно отверстия 112). Отверстия 112a-d могут обеспечивать соответствующие впускные и выпускные проходы для текучей среды, перекачиваемой через пути для текучей среды насоса. По мере перекатывания и удаления роликов от впускного отверстия (например, впускных отверстий 112a, 112c) соответствующий болюс текучей среды может быть втянут в соответствующий путь (125a и 135a, 125b и 135b) для текучей среды насоса через впускное отверстие (из-за вакуума, созданного проталкиванием роликом текучей среды в сторону от впускного отверстия). По мере приближения роликов и перекатывания по выходному отверстию (например, выходным отверстиям 112b, 112d) соответствующий болюс текучей среды может перемещаться через выходное отверстие.

[0041] На два (или более) активных сегмента 103 насоса в листе 107 может воздействовать одна ступица с роликами в сборе. По мере вступления роликов в зацепление с сегментами 103 насоса каждый ролик может сперва перекатиться через участок перехода (например, участки 147a, 147c перехода) с расположенным под ним каналом перехода (например, каналы 157a, 157c перехода). В некоторых примерах лист 107 может не содержать участков 147a-d перехода и основная часть 105 кассеты может не содержать каналов 157a-d перехода. По мере скатывания роликов с участка 147a, 147c перехода (и, соответственно, с канала 157a, 157c перехода) ролики могут образовывать внутреннее уплотнение в сегменте 103 насоса (например на точке 161, отмеченной пунктирными линиями на сегменте 103a насоса, или на точке 169 на сегменте 103b насоса) путем полного прижатия листа 107 к основной части 105 кассеты на точке уплотнения (в отсутствие участков перехода и каналов перехода ролик может образовывать уплотнение в начале вступления ролика в зацепление с листом 107). Внутреннее уплотнение может перемещаться по мере качения ролика по «активному» участку 163 или 165. По мере перемещения ролика текучую среду, находящуюся впереди относительно перемещения ролика, можно протолкнуть через сегмент 103 насоса, что приведет к вытягиванию текучей среды, находящейся сзади относительно перемещения ролика, из входного отверстия (например, входного отверстия 112a, 112c). По мере приближения следующего ролика на роликовой головке к участку 147a, 147c перехода (над каналом 157a, 157c перехода) за роликом, который в данный момент образует внутреннее уплотнение, следующий ролик может начать уменьшать пространство сечения между листом 107, расположенным под неуплотненным роликом, и основной частью 105 кассеты. Из-за геометрии участка 147a, 147c перехода и расположенного под ним канала 157a, 157c перехода текучая среда под роликом (например, в канале 157a, 157c перехода) может предотвращать уплотнение неуплотненного ролика на участке 147a, 147c перехода. По мере уменьшения пространства уплотнения (например, по мере приближения неуплотненного ролика к точке уплотнения или началу активного участка 163, 165) текучую среду, затягиваемую уплотненным роликом, можно медленно сдавить. Поток текучей среды из впускного отверстия в результате уплотнения активного ролика может быть медленно уменьшен переходным роликом, пока переходной ролик не образует новое уплотнение на точке 161 (или 169) уплотнения и не станет новым активным роликом (что может по существу изолировать предыдущий уплотненный ролик). Затем последовательность можно повторять с вхождением следующего ролика на роликовой головке в зацепление с началом участка 147a, 147c перехода (над каналом 157a, 157c перехода).

[0042] Последовательность роликов, входящих в зацепление с участком 147a, 147c перехода (над каналом 157a, 157c перехода), а затем образующих перемещающееся внутреннее уплотнение (с медленным уменьшением потока текучей среды последующим роликом до тех пор, пока последующий ролик не образует уплотнение) может привести к циклическим изменениям (или «импульсам») в профилях потока/давления текучей среды, вытягиваемой из впускного отверстия (например, впускного отверстия 112a, 112c) и/или проталкиваемой к выпускному отверстию или патрубку (например, выпускное отверстие или патрубок 112b, 112d).

[0043] На фиг. 2 проиллюстрировано сечение, взятое вдоль линии 2--2 на фиг. 1c, показывающей вид в разрезе на этой плоскости с листом 107, показанным на фиг. 1a-b, смонтированным на основной части 105 кассеты, показанной на фиг. 1c-d. Выступы 117a листа 107 можно увидеть в углублении 119a основной части 105 кассеты. Линия 159 на фиг. 2 отмечает центральную линию канала 157a перехода пути для текучей среды основной части кассеты. Как можно видеть на фиг. 2, сегмент 103a насоса листа 107 имеет поднятую центральную часть 171, которая поднята над центром канала 157a перехода пути для текучей среды основной части 105 кассеты. По мере продолжения сегмента 103a насоса листа 107 от начала канала 157a перехода пути для текучей среды основной части кассеты до начала активного участка 163 поднятая центральная часть 171 постепенно увеличивается в высоте до одного выступа с максимальной высотой над активным участком 163. Поднятая центральная часть 171 продолжается как один выступ с максимальной высотой через активный участок 163 до канала 157b перехода пути для текучей среды основной части кассеты. По мере продолжения сегмента 103a насоса листа 107 от начала канала 157b перехода пути для текучей среды основной части кассеты до выпускного отверстия 112b поднятая центральная часть постепенно уменьшается в высоте. Над выпускным отверстием 112b эластомерный лист 107 подобен по профилю тому, который показан на фиг. 2 над впускным отверстием 112a. Геометрия сегмента 103b насоса является такой же, что и у сегмента 103a насоса.

[0044] На фиг. 3 проиллюстрирован вид в разрезе части первого примера перистальтического насоса в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 3 показан вид, подобный виду на фиг. 2, с листом 207 на основной части 205 кассеты. Основная часть 205 кассеты может быть подобна и иметь все признаки основной части 105 кассеты. Лист 207 может быть подобен и иметь все признаки листа 107, за исключением того, что участки перехода листового сегмента насоса в сегментах насоса листа 207 имеют профиль, отличающийся от участков 147a-d перехода листового сегмента насоса в сегментах 103a, 103b насоса листа 107.

[0045] Как можно видеть на фиг. 3, в области над впускным отверстием 212a сегмент 203a насоса листа 207 имеет участки 247a перехода листового сегмента насоса с двумя поднятыми боковыми выступами 209, которые подняты на обеих сторонах центральной части 208 листа 207, при этом центральная часть 208 листа 207 представляет собой часть листа 207, которая находится над каналом 257a перехода пути для текучей среды основной части кассеты. Центральная часть 208 листа 207 вдавлена относительно двух поднятых боковых выступов 209 по обеим сторонам центральной части 208. Центральная часть 208 содержит выемку в положении над центральной линией 259 канала 257a перехода пути для текучей среды основной части кассеты.

[0046] Как можно видеть на фиг. 3, участок 247a перехода листового сегмента насоса содержит по меньшей мере один выступ 209, в этом примере два выступа 209, максимальная высота 209H которого находится в положении, которое смещено с центральной линии 259 канала 257a перехода пути для текучей среды основной части кассеты. В этом примере высота точки на листе 207 представляет собой высоту передней поверхности листа 207, как измерено от поверхности основной части 205 кассеты, которая находится на уровне активного участка пути для текучей среды основной части кассеты, что приводит к высоте 209H для каждого выступа 209.

[0047] Участок 247a перехода листового сегмента насоса имеет толщину на каждом выступе 209, которая больше, чем его толщина на выемке в центральной части 208. В показанном примере на каждом выступе 209 толщина листа 207 проходит полностью по всей высоте 209H выступа 209. В других примерах задняя поверхность листа 207 может быть поднята над уровнем активного участка пути для текучей среды основной части кассеты так, что толщина выступа может быть меньше, чем высота выступа при измерении от уровня активного участка пути для текучей среды основной части кассеты.

[0048] Участок перехода гибкого листа 207 может содержать множество выступов, максимальные высоты которых находятся в положениях, которые смещены с центральной линии канала перехода основной части 205 кассеты. В проиллюстрированном примере один из двух выступов 209 находится на одной стороне выемки 208, а другой из двух выступов 209 находится на противоположной стороне выемки 208. В других примерах возможны другие количества и размещения выступов.

[0049] По мере продолжения сегмента 203a насоса листа 207 от начала канала 257a перехода пути для текучей среды основной части кассеты на впускном отверстии 212a до начала активного участка пути для текучей среды основной части кассеты (соответствующего активному участку 163 на фиг. 1c) поднятые боковые выступы 209 постепенно уменьшаются в высоте до тех пор, пока не перестают быть поднятыми боковыми выступами на активном участке. Аналогично, по мере приближения сегмента 203a насоса листа 207 к началу активного участка пути для текучей среды основной части кассеты (соответствующего активному участку 163 на фиг. 1c) вдавленная центральная часть 208 постепенно увеличивается в высоте до тех пор, пока она не станет полноразмерным центральным участком над активным участком пути для текучей среды основной части кассеты. Активный участок листового сегмента 203a насоса (расположенный над активным участком пути для текучей среды основной части кассеты, соответствующим активному участку 163 на фиг. 1c) имеет профиль, который подобен активному участку 143 листового сегмента 103a насоса, причем одна поднятая центральная часть выровнена над центром активного участка пути для текучей среды основной части кассеты. По мере продолжения сегмента 203a насоса листа 207 от начала канала 257a перехода пути для текучей среды основной части кассеты на впускном отверстии 212a до начала активного участка пути для текучей среды основной части кассеты два выступа 209 участка 247a перехода листового сегмента насоса сливаются в один выступ в активном участке листового сегмента насоса.

[0050] Хвостовой участок перехода сегмента 203a насоса от активного участка до выпускного отверстия подобен участку перехода сегмента 203a насоса от впускного отверстия до активного участка. От активного участка до выпускного отверстия поднятая центральная часть постепенно уменьшается в высоте до тех пор, пока она не станет вдавленной центральной частью 208 над выпускным отверстием, по аналогии со вдавленной центральной частью 208 над впускным отверстием 212a на фиг. 3. Аналогично, от активного участка до выпускного отверстия боковые выступы образуются и увеличиваются в высоте до тех пор, пока они не достигнут полной высоты двух поднятых боковых выступов 209, как можно видеть на фиг. 3.

[0051] Лист 207 имеет второй сегмент 203b насоса, который подобен сегменту 103b насоса, за исключением того, что он имеет те же отличия от сегмента 103b насоса, которые отличают сегмент 203a насоса от сегмента 103a насоса. Геометрия сегмента 203b насоса является такой же, что и у сегмента 203a насоса.

[0052] Профиль эластомерного листа 207 на фиг. 3 помогает уменьшить пульсации в перистальтическом насосе. В примере на фиг. 2 по мере перекатывания ролика над впускным отверстием 112a, 112c и участком перехода ролик прижимает поднятую центральную часть 171 книзу в канал 157a, 157c перехода пути для текучей среды основной части кассеты, что может привести к или поспособствовать пульсирующему потоку. Аналогично, в примере на фиг. 2 по мере перекатывания ролика над участком перехода и выпускным отверстием 112b, 112d ролик снова прижимает поднятую центральную часть 171 книзу в канал 157b, 157d перехода пути для текучей среды основной части кассеты, что может привести к или поспособствовать пульсирующему потоку. В отличие от этого, в варианте осуществления на фиг. 3 по мере перекатывания ролика над впускным отверстием и участком перехода ролик главным образом действует против поднятых боковых выступов 209. Поднятые боковые выступы 209 и соответствующим образом вдавленный центральный участок 208 помогают уменьшить или устранить направленный вниз выступ центрального участка по мере прохождения ролика над впускным отверстием и каналом перехода пути для текучей среды, тем самым уменьшая пульсации в потоке. Аналогично, в варианте осуществления на фиг. 3 ролик катится от активного участка над участком перехода и выпускным отверстием, причем ролик снова главным образом действует против поднятых боковых выступов 209. Поднятые боковые выступы 209 и соответствующим образом вдавленный центральный участок 208 помогают уменьшить или устранить направленный вниз выступ центрального участка по мере прохождения ролика над каналом перехода пути для текучей среды и выпускным отверстием, тем самым уменьшая пульсации в потоке. Поднятые боковые выступы 209 понижают давление на центральный участок, помогают предотвратить проталкивание центрального участка в канал перехода пути для текучей среды и, соответственно, помогают уменьшить пульсации в расходе.

[0053] В качестве альтернативного варианта осуществления (не показан) основная часть 205 кассеты может быть сама по себе обеспечена одним или несколькими поднятыми заплечиками или направляющими в областях участков перехода. Эти поднятые заплечики или направляющие могут предотвращать слишком сильное прижимание роликами центрального участка гибкого листа. По аналогии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 3, это понизит давление на центральный участок участка перехода гибкого листа, поможет предотвратить проталкивание центрального участка гибкого листа в канал перехода пути для текучей среды и, соответственно, поможет уменьшить пульсации в расходе.

[0054] На фиг. 4 проиллюстрирован вид сверху части второго примера перистальтического насоса в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 4 показана основная часть 305 кассеты с видом, подобным основной части 105 кассеты на фиг. 1c. Основная часть 305 кассеты может быть подобна и иметь все признаки основной части 105 кассеты, за исключением формы канала перехода пути для текучей среды основной части кассеты, как показано и как описано ниже. Основную часть 305 кассеты можно использовать с любым подходящим гибким листом, таким как лист 107 или лист 207.

[0055] Основная часть 305 кассеты имеет часть 309 в виде поверхности для взаимодействия с насосом, с которой можно соединять эластомерный лист (например, эластомерный лист 107 или 207). Часть 309 в виде поверхности для взаимодействия с насосом имеет углубления 319a, 319b, приспособленные к размещению соответствующих выступов эластомерного листа (например, выступов 117a, 117b). Области, ограниченные этими углублениями 319a, 319b, и соответствующие выступы эластомерного листа составляют области для течения текучей среды в путях для текучей среды, частично образованных путями 325a, 325b для текучей среды основной части кассеты. Текучая среда течет от впускного отверстия 312a к выпускному отверстию 312b в первом пути для текучей среды и от впускного отверстия 312c к выпускному отверстию 312d во втором пути для текучей среды.

[0056] Пути для текучей среды 325a, 325b основной части кассеты содержат активные участки 363, 365, которые подобны активным участкам 163, 165 на фиг. 1b. Сегменты насоса содержат каналы 357a, 357b, 357c, 357d перехода пути для текучей среды основной части кассеты, которые выполнены с возможностью уменьшения пульсаций в потоке текучей среды.

[0057] На фиг. 5 показано увеличение канала 357a перехода пути для текучей среды основной части кассеты. Секция 357a перехода содержит нижнюю поверхность 381, боковые стенки 382, 383, верхние края 384, 385 боковой стенки, первый конец 386 и второй конец 387. Первый конец 386 представляет собой конец канала 357a перехода пути для текучей среды основной части кассеты, расположенный смежно с впускным отверстием 312a, а второй конец 387 представляет собой конец канала 357a перехода пути для текучей среды основной части кассеты, расположенный смежно с активным участком 363. Форма канала 357a перехода пути для текучей среды основной части кассеты представляет форму других каналов 357b-d перехода пути для текучей среды основной части кассеты. В случае канала перехода пути для текучей среды основной части кассеты на конце сегмента насоса, таких как каналы 357b и 357d перехода пути для текучей среды основной части кассеты, первый конец 386 представляет конец канала 357b, 357d перехода пути для текучей среды основной части кассеты, расположенный смежно с выпускным отверстием 312b, 312d, соответственно.

[0058] Как можно видеть на фиг. 4 и 5, боковые стенки 382, 383 и верхние края 384, 385 боковой стенки постепенно сближаются друг с другом по мере перемещения от первого конца 386 в направлении ко второму концу 387 канала 357a перехода пути для текучей среды основной части кассеты. Таким образом, ширина канала 357a перехода пути для текучей среды основной части кассеты постепенно становится меньше в направлении ко второму концу 387 (причем ширина представляет собой размер поперек канала перехода пути для текучей среды основной части кассеты в направлении вдоль радиуса части в виде поверхности для взаимодействия с насосом). Как можно видеть на фиг. 4 и 5, расстояние между двумя боковыми стенками 382, 383 сужается в направлении второго конца 387. Кроме того, боковые стенки 382, 383 наклонены так, что боковые стенки 382, 383 находятся ближе друг к другу на нижней поверхности 381, чем на верхней части, где они стыкуются с верхними краями 384, 385 боковой стенки. Как можно видеть на фиг. 4 и 5, расстояние между двумя боковыми стенками 382, 383 сужается в направлении к нижней части 381 канала 357a перехода пути для текучей среды основной части кассеты. Нижняя поверхность 381 также наклонена вверх ко второму концу 387. Другие каналы 357b-d перехода пути для текучей среды основной части кассеты имеют ту же форму, что и канал 357a перехода пути для текучей среды основной части кассеты.

[0059] В предшествующих конструкциях, таких как основная часть кассеты, показанная на фиг. 1c, имея нижнюю поверхность, которая наклонена вверх к концу каналов 157a-d перехода пути для текучей среды основной части кассеты (см., например, наклоненные поверхности 158a-d на фиг. 1c), каналы 157a-d перехода пути для текучей среды основной части кассеты имеют постоянную ширину во всех местах вдоль канала перехода пути для текучей среды основной части кассеты. В отличие от этого, в конструкции, показанной на фиг. 4-5, ширина каналов 357a-d перехода пути для текучей среды основной части кассеты постепенно меняется, т. е. становится меньше в направлении к концу 387 в силу сближения боковых стенок 382, 383 (и верхних краев 384, 385 боковой стенки) друг с другом в направлении к концу 387. Кроме того, вследствие наклона боковых стенок 382, 383 ширина каналов 357a-d перехода пути для текучей среды основной части кассеты меньше на нижней части каналов 357a-d перехода пути для текучей среды основной части кассеты, чем на верхней части.

[0060] В силу геометрии, как показано на фиг. 4-5, течение текучей среды к активному участку и от него является более плавным и более постепенным. Сужение боковых стенок 382, 383 как в направлении к концу 387, так и в направлении к нижней части 381 канала 357a-d перехода пути для текучей среды основной части кассеты создает более плавный и более постепенный поток к активному участку и от него. Этот более плавный и более постепенный поток уменьшает пульсации в потоке, которые могут присутствовать в известных геометрических формах.

[0061] На фиг. 6 показан график, сравнивающий предшествующую систему перистальтического насоса при постоянной скорости при эксплуатации перистальтического насоса в соответствии с настоящим изобретением при переменных скоростях. Пример известной системы перистальтического насоса на графике, показанном на фиг. 6 (обозначенный «постоянная скорость»), имеет два сегмента насоса и семь роликов, по аналогии с тем, что описано в патенте США № 8790096. Ролики работают от шагового двигателя, имеющего в этом примере 200 шагов на оборот набора роликов. С каждым оборотом набора роликов каждый ролик проходит над каждым из двух сегментов насоса дважды. Как можно видеть на фиг. 6, эта иллюстративная известная система привела к импульсному потоку в диапазоне от нижнего предела приблизительно 9,5 мл/минута до максимума приблизительно 13,8 мл/минута. Поток проходил циклично, с 14 верхними точками и 14 нижними точками, представляя 14 проходов роликов по сегментам насоса (7 роликов, каждый из которых проходит по 2 сегментам насоса). Как можно видеть на фиг. 6, каждая следующая нижняя точка выглядит иначе, причем один набор нижних точек находится в диапазоне от приблизительно 9,5 мл/минута до приблизительно 9,8 мл/минута, а другой набор нижних точек находится в диапазоне от приблизительно 10,5 мл/минута до приблизительно 10,8 мл/минута, свидетельствуя о разнице между двумя сегментами насоса.

[0062] В соответствии с настоящим изобретением скорость двигателя системы перистальтического насоса была модулирована на основании измеренного выходного потока. Двигатель работал быстрее в областях измеренного низкого потока и медленнее в областях измеренного высокого потока. На фиг. 7 показан график фактора корректировки скорости перистальтического насоса, эксплуатируемого при переменных скоростях в соответствии с настоящим изобретением. На основании измеренного выходного потока скорость двигателя непрерывно корректировали до скоростей, составляющих приблизительно от 0,75 номинальной скорости эксплуатации до 1,15 номинальной скорости эксплуатации. Как можно видеть на фиг. 7, компенсация проходила по циклам, отражающим пульсирующий поток, при 14 корректировках выше номинальной скорости и 14 корректировках ниже номинальной скорости, представляющих 14 проходов роликов по сегментам насоса (7 роликов, каждый из которых проходил по 2 сегментам насоса).

[0063] Как можно видеть на фиг. 6, во время эксплуатации при переменных скоростях в соответствии с профилем компенсации, показанным на фиг. 6 (обозначенным «переменная скорость» на фиг. 6), полученный поток текучей среды был намного более плавным, с уменьшенными пульсациями. Эта система привела к потоку в узком диапазоне величиной приблизительно 12 мл/минута +/- 0,2 мл/минута.

[0064] Способ эксплуатации перистальтического насоса в соответствии с настоящим изобретением включает эксплуатацию набора роликов вращательным образом так, что во время каждого оборота набора роликов каждый ролик делает один оборот вокруг сегментов насоса; эксплуатацию набора роликов со скоростью, которая выше номинальной скорости, во время частей оборота набора роликов, что приведет к расходу текучей среды, который ниже среднего в условиях эксплуатации набора роликов при номинальной скорости; и эксплуатацию набора роликов при скорости, которая ниже номинальной скорости, во время части оборота набора роликов, что приведет к расходу текучей среды, который выше среднего в условиях эксплуатации набора роликов при номинальной скорости. Части оборота, во время которых набор роликов эксплуатируют со скоростью, которая выше номинальной скорости, не должны все быть частями оборота, который приведет к расходу текучей среды, который является ниже среднего, если бы набор роликов эксплуатировали при номинальной скорости. Аналогично, части оборота, во время которых набор роликов эксплуатируют со скоростью, которая ниже номинальной скорости, не должны все быть частями оборота, который приведет к расходу текучей среды, который является выше среднего, если бы набор роликов эксплуатировали при номинальной скорости.

[0065] Эксплуатацию набора роликов можно выполнять при множестве циклов компенсации, причем каждый цикл компенсации достигает скорости, которая выше, чем номинальная скорость, затем скорости, которая ниже номинальной скорости. Набор роликов можно эксплуатировать при множестве циклов компенсации на оборот набора роликов. В некоторых вариантах осуществления количество циклов компенсации на оборот набора роликов равно количеству роликов перистальтического насоса, умноженному на количество сегментов перистальтического насоса. Например, в примере на фиг. 6 и 7 перистальтический насос имеет семь роликов и два сегмента насоса, и количество циклов компенсации на оборот набора роликов составляет четырнадцать, как можно видеть на фиг. 7.

[0066] Эксплуатацию набора роликов можно выполнять в соответствии с профилем компенсации, который определяет скорость набора роликов, таким как профиль компенсации, показанный на фиг. 7. Профиль компенсации может быть фиксированным профилем во время эксплуатации насоса, или он может меняться в зависимости от скорости набора роликов.

[0067] В некоторых вариантах осуществления профиль компенсации можно определять во время эксплуатации перистальтического насоса. Например, расход можно измерять и скорость роликов можно регулировать в реальном времени. В качестве другого примера, расход можно измерять и скорость роликов можно регулировать на основании одного или нескольких последних циклов насоса. В других вариантах осуществления профиль компенсации можно определять до эксплуатации перистальтического насоса. Например, профиль компенсации можно определять во время испытания перистальтического насоса, или во время испытания аналогичного перистальтического насоса.

[0068] Профиль компенсации может быть связан со знаками, расположенными на съемной части перистальтического насоса. Например, кассета может иметь штрих-код или другие машиночитаемые знаки, которые предоставляют консоли информацию о профиле компенсации.

[0069] Специалистам средней квалификации в данной области техники будет понятно, что варианты осуществления, охваченные описанием, не ограничены конкретными иллюстративными вариантами осуществления, описанными выше. В связи с этим, хотя иллюстративные варианты осуществления показаны и описаны, в вышеизложенном описании предусмотрен широкий диапазон модификаций, изменений и аналогов. Подразумевается, что такие изменения могут быть сделаны в отношении вышеизложенного без отклонения от объема настоящего изобретения. Соответственно, целесообразно, чтобы прилагаемая формула была истолкована широко и в соответствии с описанием.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к кассете для перистальтического насоса офтальмологической хирургической системы, содержащей основную часть кассеты и гибкий лист. Основная часть кассеты имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность. Передняя поверхность основной части кассеты содержит путь для текучей среды основной части кассеты. Путь для текучей среды основной части кассеты содержит отверстия, активный участок пути для текучей среды основной части кассеты и участок перехода пути для текучей среды основной части кассеты между одним из отверстий и активным участком пути для текучей среды основной части кассеты. Участок перехода пути для текучей среды основной части кассеты содержит канал перехода пути для текучей среды основной части кассеты, который опущен относительно активного участка пути для текучей среды основной части кассеты. Гибкий лист соединен с основной частью кассеты. Гибкий лист содержит листовой сегмент насоса с задней поверхностью, содержащей путь для текучей среды листа, и передней поверхностью, содержащей поверхность зацепления с роликом. Когда гибкий лист соединен с основной частью кассеты, путь для текучей среды листа соединен с путем для текучей среды основной части кассеты с образованием пути для текучей среды насоса. Листовой сегмент насоса содержит активный участок листового сегмента насоса, расположенный над активным участком пути для текучей среды основной части кассеты, и участок перехода листового сегмента насоса, расположенный над участком перехода пути для текучей среды основной части кассеты. Участок перехода листового сегмента насоса содержит два выступа на передней поверхности листового сегмента насоса, каждый из которых имеет максимальную высоту в положении, которое смещено с центральной линии канала перехода пути для текучей среды основной части кассеты. Участок перехода листового сегмента насоса содержит выемку в положении над центральной линией канала перехода пути для текучей среды основной части кассеты. Один из двух выступов находится на одной стороне выемки, а другой из двух выступов находится на противоположной стороне выемки. Два выступа участка перехода листового сегмента насоса сливаются в один выступ в активном участке листового сегмента насоса. Использование изобретения позволяет обеспечить уменьшение пульсации в перистальтическом насосе. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Кассета для перистальтического насоса офтальмологической хирургической системы, причем кассета содержит:

основную часть кассеты, имеющую переднюю поверхность и заднюю поверхность, при этом передняя поверхность основной части кассеты содержит путь для текучей среды основной части кассеты, при этом путь для текучей среды основной части кассеты содержит отверстия, активный участок пути для текучей среды основной части кассеты и участок перехода пути для текучей среды основной части кассеты между одним из отверстий и активным участком пути для текучей среды основной части кассеты, при этом участок перехода пути для текучей среды основной части кассеты содержит канал перехода пути для текучей среды основной части кассеты, который опущен относительно активного участка пути для текучей среды основной части кассеты; и

гибкий лист, соединенный с основной частью кассеты, при этом гибкий лист содержит листовой сегмент насоса с задней поверхностью, содержащей путь для текучей среды листа, и передней поверхностью, содержащей поверхность зацепления с роликом, при этом, когда гибкий лист соединен с основной частью кассеты, путь для текучей среды листа соединен с путем для текучей среды основной части кассеты с образованием пути для текучей среды насоса, при этом листовой сегмент насоса содержит активный участок листового сегмента насоса, расположенный над активным участком пути для текучей среды основной части кассеты, и участок перехода листового сегмента насоса, расположенный над участком перехода пути для текучей среды основной части кассеты;

причем участок перехода листового сегмента насоса содержит два выступа на передней поверхности листового сегмента насоса, каждый из которых имеет максимальную высоту в положении, которое смещено с центральной линии канала перехода пути для текучей среды основной части кассеты;

причем участок перехода листового сегмента насоса содержит выемку в положении над центральной линией канала перехода пути для текучей среды основной части кассеты,

причем один из двух выступов находится на одной стороне выемки, а другой из двух выступов находится на противоположной стороне выемки,

причем два выступа участка перехода листового сегмента насоса сливаются в один выступ в активном участке листового сегмента насоса.

2. Кассета для перистальтического насоса офтальмологической хирургической системы по п. 1, отличающаяся тем, что участок перехода листового сегмента насоса имеет толщину на по меньшей мере одном выступе, которая больше, чем толщина на выемке.

3. Кассета для перистальтического насоса офтальмологической хирургической системы по п.1, причем выемка над участком перехода листового сегмента насоса увеличивается в высоте до тех пор, пока она не станет полноразмерным центральным участком над активным участком пути для текучей среды основной части кассеты.

4. Кассета для перистальтического насоса офтальмологической хирургической системы по п. 3, отличающаяся тем, что полноразмерный центральный участок уменьшается в высоте, пока не станет выемкой над участком перехода листового сегмента насоса.