Разделенный на многочисленные сегменты перистальтический насос и кассета
Группа изобретений относится к медицине. Хирургическая кассета выполнена с возможностью зацепления с множеством роликов перистальтического насоса и содержит пластину и подложку, соединенную с пластиной. Пластина и подложка образуют, по меньшей мере, два насосных сегмента, выполненных с возможностью зацепления с множеством роликов перистальтического насоса. Насосные сегменты выполнены с возможностью зацепления с одной роликовой головкой перистальтического насоса, содержащей множество роликов. Один из двух насосных сегментов выполнен с возможностью создания профиля потока, в котором максимальное значение пульсации от насосного сегмента смещено по фазе от максимального значения пульсации от, по меньшей мере, одного другого насосного сегмента из указанных, по меньшей мере, двух насосных сегментов, когда указанные насосные сегменты зацепляются с единственной роликовой головкой. Раскрыты система для подачи текучей среды во время хирургических операций и способ подачи текучей среды во время хирургических операций, использующие хирургическую кассету. Технический результат состоит в исключении нежелательных пульсаций потока при подаче текучих сред. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область изобретения
Настоящее изобретение в основном относится к насосам. В частности, но не для ограничения, настоящее изобретение относится к перистальтическим насосам.
Описание предшествующего уровня техники
Перистальтические насосы могут быть использованы в различных областях, включая подачу текучей среды во время хирургических операций (например, применение в офтальмологической хирургии). Перистальтические насосы могут работать посредством прижимания некоторой длины трубки для перемещения текучей среды в трубке или сжатия сформованного канала потока между эластомерной пластиной и жесткой подложкой для перемещения текучей среды между эластомерной пластиной и жесткой подложкой. Вращающиеся роликовые головки, прикладываемые к трубке или эластомерной пластине, могут быть использованы для прижимания трубки или эластомерной пластины. Хотя перистальтические насосы могут обеспечивать заданные характеристики потока, они также могут порождать нежелательные пульсации потока и давления.
Сущность изобретения
В различных вариантах изобретения хирургическая кассета, выполненная с возможностью зацепления с роликами перистальтического насоса, может включать в себя два или более насосных сегмента между пластиной и подложкой, соединенной с пластиной. В некоторых вариантах изобретения роликовая головка с многочисленными роликами может быть выполнена с возможностью зацепления с двумя или более насосными сегментами для подачи потока текучей среды через насосные сегменты. В некоторых вариантах изобретения входные отверстия насосных сегментов могут подавать текучую среду из общего источника, и выходные отверстия насосных сегментов могут проталкивать текучую среду к общему выходу. Насосные сегменты могут быть расположены по кругу для соответствия круговому расположению роликов на роликовой головке (другие формы также рассматриваются). Два или более насосных сегмента на кассете могут создавать дополнительный поток (например, поток для двух сегментов приблизительно в два раза больше потока для одного сегмента) по сравнению со случаем, когда кассета имеет только один насосный сегмент, зацепляющийся с роликом.
Далее, в некоторых вариантах осуществления два или более насосных сегмента и ролики на роликовой головке могут быть выполнены с возможностью обеспечения профиля потока с пульсациями, которые, по меньшей мере, частично смещены по фазе друг с другом (например, максимальные значения пульсаций от каждого насосного сегмента не совмещены), когда насосные сегменты зацепляются с роликовой головкой. Например, насосные сегменты могут включать в себя первый насосный сегмент и второй насосный сегмент, расположенные так, что максимальное значение пульсации в профиле потока, создаваемого первым насосным сегментом, приблизительно смещены по фазе на 180 градусов от максимального значения пульсации в профиле потока, создаваемого вторым насосным сегментом (например, максимальное значение пульсации первого насосного сегмента может совмещаться с минимальным значением пульсации второго насосного сегмента). В некоторых вариантах осуществления суммарный результирующий поток (который может быть в два раза больше потока каждого отдельного насосного канала) может иметь профиль потока с амплитудами пульсаций, которые меньше, чем амплитуды пульсации в отдельных профилях потока первого насосного сегмента и второго насосного сегмента.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания настоящего изобретения делается ссылка на последующее описание, приводимое со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1а иллюстрирует вид спереди эластомерной пластины с двумя насосными сегментами в соответствии с вариантом осуществления;
фиг.1b иллюстрирует вид сзади эластомерной пластины с двумя насосными сегментами в соответствии с вариантом осуществления;
фиг.1c иллюстрирует вид спереди подложки для двух насосных сегментов в соответствии с вариантом осуществления;
фиг.1d иллюстрирует вид сзади подложки для двух насосных сегментов в соответствии с вариантом осуществления;
фиг.2а иллюстрирует вид сверху роликовой головки в соответствии с вариантом осуществления;
фиг.2b иллюстрирует вид снизу роликовой головки в соответствии с вариантом изобретения;
фиг.3а-b иллюстрируют покомпонентные изображения в изометрии кассеты в соответствии с вариантом осуществления;
фиг.3с иллюстрирует вид сбоку роликовой головки и двигателя в соответствии с вариантом осуществления;
фиг.3d иллюстрирует конфигурацию роликовой головки, зацепляющей пластину в соответствии с вариантом осуществления;
фиг.4а-b иллюстрируют покомпонентные изображения в изометрии кассеты в сборе в соответствии с вариантом осуществления;
фиг.5а-с иллюстрируют альтернативный вариант осуществления кассеты с дополнительными кассетными структурами, зацепляющимися с роликовой головкой с дополнительными роликами;
фиг.6 иллюстрирует блок-схему отдельных профилей потока насоса и суммарный результирующий профиль потока в соответствии с изобретением;
фиг.7 иллюстрирует вариант осуществления консоли для использования кассеты с многочисленными насосными сегментами;
фиг.8 иллюстрирует вариант осуществления способа для увеличения потока насоса и уменьшения амплитуд пульсаций посредством многочисленных насосных сегментов;
фиг.9 иллюстрирует вариант осуществления пластины эллиптической формы.
Следует понимать, что как предшествующее общее описание, так и последующее подробное описание являются описаниями, приводимыми только для примера и для объяснения, и предназначены для дополнительного объяснения настоящего изобретения в соответствии с формулой изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления
Включено для справки:
Патент US No.6293926, озаглавленный «Перистальтический насос и кассета», автор Garry P. Sorensen и Tamer Akkas, зарегистрированный 18 ноября 1999 г., полностью включен в настоящий документ для справки, как если бы он полностью и всецело в нем излагался.
Патент US No.6572549, озаглавленный «Перистальтический насос и кассета», автор Garry P. Sorensen и Tamer Akkas, зарегистрированный 1 мая 2001 г., полностью включен в настоящий документ для справки, как если бы он полностью и всецело в нем излагался.
Фиг.1а-b иллюстрируют пластину 107 (такую как эластомерная пластина) для соединения с подложкой 105 (например, с любой из подложек 105а-с, упоминаемых в настоящем документе в общем как подложка 105) для образования двух или более насосных сегментов (например, любых из насосных сегментов 103а-b, упоминаемых в настоящем документе в общем как насосные сегменты 103) в кассете 100 (например, в любой из кассет 100а-b, упоминаемых в настоящем документе в общем как кассета 100). Кассета 100 может использовать насосные сегменты 103 для обеспечения всасывания и/или нагнетания текучей среды 155 (например, смотри фиг.5с) для хирургической консоли (например, офтальмологической хирургической консоли 701, как видно на фиг.7).
Фиг.1с-d иллюстрируют вариант осуществления подложки 105а (другие варианты осуществления подложки 105 также рассматриваются). В различных вариантах осуществления два или более насосных сегмента 103 могут быть образованы между пластиной 107 и подложкой 105 кассеты 100. Пластина 107 может быть выполнена из эластичного формуемого материала, такого как силиконовый каучук или термопластичный эластомер. Другие материалы также рассматриваются. Подложка 105 может быть выполнена из материала, который является жестким относительно пластины 107, такого как жесткий термопластик, и может быть выполнена любым подходящим способом, таким как машинная обработка или инжекционное формование. В некоторых вариантах осуществления пластина 107 может быть присоединена или механически прикреплена к подложке 105 (например, посредством клея, плавления, механического обжатия, заклепок и так далее). В некоторых вариантах осуществления выступы 151а-n на наружном периметре и/или внутренней поверхности пластины 107 могут зацепляться с соответствующими выемками 153а-n на подложке 105 для присоединения пластины 107 к подложке 105 и для помощи в предотвращении вращения пластины 107, когда на нее воздействуют ролики (например, ролики 201а-n на фиг.2b) (ролики 201а-n упоминаются в настоящем документе в общем как ролики 201).
Индекс «а-n» используется для ссылки на различные элементы в представленных вариантах осуществления для этих элементов. Например, обозначение «ролики 201а-n» используется для обозначения роликов, показанных, например, на фиг.2b (фиг.2b показывает 5 роликов) и на фиг.5а (на фиг.5а показано 7 роликов) (два ролика на фиг.2b обозначены как 201а и 201n, и два ролика на фиг.5а обозначены как 201а и 201n, хотя некоторые из роликов на каждой из этих фигур могут не иметь конкретных индексов). В некоторых вариантах осуществления выступы 117а, b (которые могут располагаться по контуру соответствующего насосного сегмента 103) могут вставляться в соответствующие выемки 119а, b (смотри фиг.3а). Выступы 117а, b (и/или 151а-n) могут быть прикреплены к соответствующим выемкам 119а, b (и/или 153а-n) для закрепления пластины 107 к подложке 105. В некоторых вариантах осуществления выступы 117а, b (и/или 151а-n) могут быть прикреплены к соответствующим выемкам 119а, b (и/или 153а-n) посредством механической/фрикционной посадки, клея, сплавления и так далее. В некоторых вариантах осуществления выступы 117а, b (и/или 151а-n) могут быть прикреплены к соответствующим выемкам 119а, b для образования уплотнения для предотвращения вытекания насосной текучей среды 155 (такой как BSSTM (сбалансированный солевой раствор)) из насосных сегментов 103.
В различных вариантах осуществлений текучая среда 155 насоса может быть закачана через кассету 100, когда серия роликов 201 зацепляется с двумя или более насосными сегментами 103 на кассете 100. Фиг.2а-b иллюстрируют роликовую головку 203 с роликами 201. Фиг.3а-b иллюстрируют изометрические развернутые виды кассетного узла, показывающие ролики 201, пластину 107 и подложку 105. Фиг.3с иллюстрирует вариант осуществления роликовой головки 203 и соответствующего двигателя 205 перистальтического насоса. В некоторых вариантах осуществления ролики 201 на роликовой головке 203 могут быть установлены радиально от оси вращения 207 двигателя 205 перистальтического насоса (например, шагового двигателя или серводвигателя постоянного тока, или другого двигателя (такого как двигатель переменного тока)) и могут быть выполнены для прижимания насосных сегментов 103 к лежащей снизу подложке 105. Ролики 201 могут быть прикреплены к насосному двигателю 205 посредством роликовой головки 203 и вала 223 так, чтобы насосный двигатель 205 мог вращать роликовую головку 203 в плоскости, по существу нормальной или перпендикулярной к оси 207 вала 223 (смотри также сплошной круг 207 на фиг.3d, показывающей, что ось 207 является перпендикулярной к плоскости роликов 201), и продольные оси роликов 201 могут быть по существу радиальными к оси вала 223. Фиг.3d показывает вариант осуществления роликов 201, зацепляющихся с двумя насосными сегментами 103а, b на валу 107 (отмечено пунктирными линиями). Два или более насосных сегмента 103 на кассете 100 могут производить дополнительный поток (например, поток приблизительно в два раза больший потока для одного сегмента), чем в случае, если бы кассета 100 имела только один насосный сегмент, входящий в зацепление с роликовой головкой 203.
В некоторых вариантах осуществления насосные сегменты 103 могут быть по существу плоскими, аркообразными по форме (внутри плоскости) и могут иметь радиус, приблизительно равный радиусу роликов 201 вокруг вала 223. Насосные сегменты 103 могут находиться в жидкостном соединении с отверстиями в подложке 105 (например, отверстия 112а-d, упоминаемые в настоящем документе в общем как отверстия 112). Отверстия 112 могут обеспечивать соответствующие входы и выходы для текучей среды 155, перекачиваемой через насосные сегменты 103. Как видно, например, в вариантах осуществления на фиг.4а-b и фиг.5а-с, различные отверстия могут находиться в жидкостном соединении с насосными сегментами 103 и друг с другом для всасывания текучей среды 155 из общего источника (например, вход 509) и обеспечивать суммарный результирующий поток, например, к выходу 511.
Фиг.4а-b иллюстрируют поток текучей среды для роликов 201, вращающихся против часовой стрелки относительно пластины 107, и фиг.5а-с иллюстрируют поток текучей среды для роликов 201, вращающихся по часовой стрелке относительно пластины 107. Фиг.4а-b и фиг.5а-с также показывают различные варианты осуществления пути прохождения потока для потока между отверстиями 509 и 511 (в результате отверстия 112а-d находятся на противоположных сторонах подложки 105 в этих соответствующих вариантах осуществления). Как видно на фиг.4а-b, дополнительная часть 401 подложки может герметично закрывать подложку 105 (например, с использованием клея, запаивания и так далее) для закрытия одного или более путей прохождения потока текучей среды, образованных в подложке 105.
В некоторых вариантах осуществления единственная пластина 107 может включать в себя два или более насосных сегмента 103. Хотя многочисленные пластины с отдельными насосными сегментами также рассматриваются, выполнение двух или более насосных сегментов 103 в одной пластине 107 может уменьшить число компонентов и позволить выполнять сборку насосных сегментов 103 за меньшее количество технологических операций (что может снизить стоимость по сравнению с выполнением варианта с многочисленными отдельными насосными сегментами). В некоторых вариантах осуществления отдельные пластины могут быть использованы для одного или более насосных сегментов 103 и пластины могут быть расположены так, чтобы соответствовать конфигурации расположения роликов 201 (например, по кругу, если ролики 201 расположены по кругу). Хотя показаны варианты осуществления для круговой конфигурации роликов и насосных сегментов 103, другие формы/конфигурации также рассматриваются. Например, фиг.9 показывает вариант осуществления с эллиптическими насосными сегментами. В различных вариантах осуществления ролики на роликовой головке перистальтического насоса могут быть расположены так, чтобы они зацеплялись с различными образцами насосного сегмента для того, чтобы вынуждать поток проходить через различные насосные сегменты.
В некоторых вариантах осуществления кассета 100 может быть вставлена в принимающую кассетную часть 703 хирургической консоли 701 (см., например, фиг.7) и может удерживаться вблизи от роликов 201 так, чтобы ролики 201 прижимали части насосных сегментов 103 (посредством придавливания пластины 107 к подложке 105) при вращении роликовой головки 203. Продольные оси роликов 201 могут быть расположены так, что ролики 201 могут контактировать с насосными сегментами 103 по существу параллельно плоскости насосных сегментов 103. Ролики 201 могут сходиться на конус вдоль своей осевой длины для того, чтобы соответствовать разности в длине пути, проходимой внутренними и внешними секциями роликов 201 при вращении роликовой головки 203. При вращении роликов 201 доза (например, доза 167) текучей среды 155 может перемещаться между смежными роликами. Когда ролики 201 перекатываются через входное отверстие и от входного отверстия (например, входные отверстия 112а, с), соответствующая доза текучей среды может быть подана в насосный сегмент 103 через входное отверстие (так как вакуум, создаваемый роликом, выталкивает текучую среду 155 от входного отверстия). Когда ролики 201 достигают и проходят поверх выходного отверстия, соответствующая доза текучей среды может проходить через выходное отверстие (например, смотри выходные отверстия 112b и 112d на фиг.5а).
В различных вариантах осуществления на два (или более) активных насосных сегмента 103 в пластине 107 может действовать узел единственной роликовой втулки (например, ролики 201 и роликовая головка 203). Когда ролики 201 зацепляются с насосными сегментами 103, каждый ролик может сначала катится по переходной области (например, переходные области 115а-d, обозначенные в настоящем документе в общем как переходная область 115) с расположенным под ней переходным каналом (например, переходные каналы 157а-d, обозначенные в настоящем документе в общем как переходной канал 157). В некоторых вариантах осуществления пластина 107 может не включать в себя переходные области 115 и подложка 105 может не включать в себя переходные каналы 157. Когда ролики 201 выкатываются из переходной области 115 (и, соответственно, из переходного канала 157), ролики 201 могут образовывать внутреннее уплотнение с насосным сегментом 103 (например, в положении 161, отмеченном пунктирной линией на насосном сегменте 103а и в положении 169 на насосном сегменте 103b) посредством прижатия пластины 107 полностью к подложке 105 в положении уплотнения (при отсутствии переходных областей и переходных каналов ролик 201 может образовывать уплотнение в начале зацепления ролика с пластиной 107). Внутреннее уплотнение может перемещаться по мере того, как ролик (например, ролик 201с на фиг.5а) катится через «активную» область 163 (или, например, ролик 201m на фиг.5а катится через активную область 165 на нижнем насосном сегменте 103b). По мере того как ролик перемещается, текучая среда 155, находящаяся перед движением ролика, может быть протолкнута через насосный сегмент 103, приводя к тому, что текучая среда 155, находящаяся сзади движения ролика, всасывается из входного отверстия (например, входное отверстие 112а). По мере того как следующий ролик (например, ролик 201d на фиг.5а) на роликовой головке 203 достигает переходной области 115/переходного канала 157 позади ролика, который в этот момент образует внутреннее уплотнение, следующий ролик может начать уменьшать площадь поперечного сечения между пластиной 107, лежащей под не уплотняющим роликом и подложкой 105. Из-за геометрии переходной области 115 и лежащего снизу переходного канала 157 не уплотняющий ролик на переходной области 115 может иметь текучую среду 155 под роликом (например, в переходном канале 157), предотвращающую создание уплотнения. По мере того как площадь поперечного сечения уменьшается (например, по мере того, как не уплотняющий ролик достигает положения уплотнения или начала активной области), текучая среда 155, всасываемая уплотняющим роликом, может быть медленно ограничена. Поток текучей среды из входного отверстия в результате действия уплотняющего активного ролика может медленно уменьшаться переходным роликом до тех пор, пока переходный ролик не образует новое уплотнение в положении уплотнения 161 (или 169) и не станет новым активным роликом (который может эффективно изолировать предыдущий уплотняющий ролик). Затем последовательность может быть повторена, когда следующий ролик на роликовой головке 203 вступит в зацепление с началом переходной области 115/переходного канала 157.
Последовательность роликов 201, зацепляющихся с переходной областью 115 и затем образующих перемещающееся внутреннее уплотнение (с последующим роликом, медленно уменьшающим поток текучей среды до тех пор, пока последующий ролик не образует уплотнение), может приводить к циклическим изменениям (или «пульсациям») в профилях потока/давления текучей среды 155, всасываемой из входного отверстия (например, входное отверстие 112а) и/или проталкиваемой к выходному отверстию (например, выходное отверстие 112b). Кассета 100 может включать в себя два или более насосных сегмента 103, которые также могут всасывать текучую среду 155 из того же входного отверстия и/или проталкивать текучую среду 155 к тому же самому выходному отверстию (например, входное отверстие 112а и входное отверстие 112с могут находиться в жидкостном соединении с одной и той же линией всасывания через отверстие 509 и, следовательно, будут всасывать текучую среду 155 из одного и того же источника). Размещение роликов 201 может быть использовано для создания компенсирующих пульсаций так, чтобы максимальное значение пульсации, создаваемой в профиле потока текучей среды от входного отверстия 112а, могло быть скомпенсировано соответствующим минимальным значением пульсации в профиле потока текучей среды от входного отверстия 112с, приводя к более постоянному потоку/давлению от источника к входному отверстию 112а и 112с. Профиль потока (например, как видно из фиг.6) может быть представлен расходом текучей среды 155 или давлением текучей среды 155 в зависимости от времени (или углового положения роликовой головки 203, которое может зависеть от времени). Подобным образом поток текучей среды в насосных сегментах 103 к выходному отверстию 112b и 112d (которые оба могут вести к общему выходному отверстию 511 на кассете) может иметь компенсирующие пульсации в их соответствующих профилях потока, что приводит к более постоянному потоку/давлению текучей среды к общему выходному отверстию.
Насосные сегменты могут быть расположены под углом относительно роликов 201 так, чтобы пульсации в профиле потока, производимые действием роликов 201 на один сегмент (например, сегмент 103а), могли быть смещены по фазе относительно пульсаций в профиле потока, производимых другим сегментом (например, сегментом 103b). Например, пульсации в профиле потока, проходящего через насосный сегмент 103а, могут быть смещены по фазе приблизительно на 180 градусов относительно пульсаций в профиле потока, образуемого насосным сегментом 103b так, что максимальное значение пульсации от насосного сегмента 103а может не совпадать по фазе на 180 градусов с максимальным значением пульсации от насосного сегмента 103b (другими словами, максимальное значение пульсации от насосного сегмента 103а может совпадать по фазе с минимальным значением пульсации от насосного сегмента 103b). В некоторых вариантах изобретения пульсации в профилях потока могут не совпадать по фазе на величину, большую или меньшую, чем 180 градусов. Например, если используется более двух насосных сегментов, пульсации могут быть образованы таким образом, чтобы они были смещены по фазе на величину, вычисляемую для уменьшения суммарной результирующей величины (например, каждый из четырех насосных сегментов может быть смещен по фазе друг с другом приблизительно на 90 градусов). Другие конфигурации насосных сегментов также рассматриваются. Кроме того, фаза пульсаций может быть отрегулирована на основе конфигурации и расположения насосных сегментов 103 (например, один насосный сегмент может быть длиннее, чем другой насосный сегмент). Компенсации могут приводить к насосной системе с более низкой амплитудой пульсаций. Дополнительные насосные сегменты могут приводить к более высокому суммарному расходу при заданной скорости вращения втулки ролика.
На фиг.6 показана блок-схема отдельных профилей потока текучей среды и суммарный результирующий профиль потока в соответствии с изобретением. Как видно на фиг.6, пульсации 601а, вызванные насосом 1 (например, насосным сегментом 103а), могут не совпадать по фазе с пульсациями 601b, вызванными насосом 2 (например, насосным сегментом 103b). Пульсация (например, пульсация 609) в профиле потока может включать в себя часть профиля потока между соответствующим максимальным значением (например, максимальным значением 605) и минимальным значением (например, минимальное значение 607). Результатом 603 может быть профиль потока с уменьшенными пульсациями.
В некоторых вариантах осуществления геометрия переходных областей 115 каналов и/или переходных каналов 157 может дополнительно уменьшать пульсации в профилях потока. Переходные области 115 каналов могут иметь внутренние поперечные сечения, которые сходятся на конус к полному поперечному сечению насосных сегментов 103. Эти области могут уменьшать резкое изменение в смещенном объеме, когда ролики 201 перемещаются по насосным сегментам 103 или вне их. В некоторых вариантах осуществления угловое расположение насосных сегментов 103 может быть выполнено для дополнительного уменьшения пульсаций (например, могут быть испытаны различные угловые расположения для того, чтобы определить, какое расположение приводит в результате к самым маленьким пульсациям для данной конфигурации роликов). В некоторых вариантах осуществления пластина 107 может быть выполнена формованием в виде других форм насосных сегментов 103 для уменьшения пульсаций (например, смотри фиг.9). В некоторых вариантах осуществления расположение роликов 201 может быть рассчитано в соответствии с числом и размером роликов 201, конфигурации насосных сегментов 103 и так далее для уменьшения результирующих амплитуд пульсаций. Например, вариант осуществления, показанный на фиг.5а, включает в себя 7 роликов 201, которые могут быть расположены на одинаковом угловом расстоянии по отношению друг к другу, так как два насосных сегмента 103а, b приблизительно симметричны. В некоторых вариантах осуществления расположение роликов 201 может быть отрегулировано по требованию для дальнейшего уменьшения результирующих амплитуд пульсаций (которые могут быть определены, например, во время испытания). Например, если ролик 201а и ролик 201n слегка более отделены под углом друг от друга, чем ролик 201с и ролик 201d, или если насосный сегмент 103а слегка длиннее, чем насосный сегмент 103b, результирующий поток может включать в себя большую амплитуду пульсации, так как эти ролики зацепляются и расцепляются с насосными сегментами 103, чем если бы ролики 201 и насосные сегменты 103 были бы полностью симметричными. Другие отклонения в насосных сегментах и/или роликах могут также приводить в результате к пульсациям. Расположение роликов может быть отрегулировано для компенсации результирующих пульсаций (например, ролик 201а и ролик 201n можно располагать ближе друг к другу до тех пор, пока не уменьшится результирующая амплитуда пульсации.
На фиг.7 показан вариант осуществления консоли 701 для использования кассеты 100 с многочисленными насосными сегментами 103. В некоторых вариантах осуществления могут быть использованы два или более насосных сегмента 103 на кассете 100, вставляемой в часть 703 для вставления кассеты консоли 701, используемой в факоэмульсификационной катарактной хирургии (другие типы хирургии также рассматриваются). Роликовая головка 203/двигатель 205 перистальтического насоса могут быть прикреплены внутри части 703 для вставления кассеты для того, чтобы зацеплять ролики 201 с насосными сегментами 103 кассеты 100, когда кассета 100 вставлена в часть 703 для вставления кассеты.
Фиг.8 показывает вариант осуществления способа для увеличения потока насоса и уменьшения пульсаций давления с использованием многочисленных насосных сегментов 103. Элементы, показанные на блок-схеме, являются только иллюстративными. Различные показанные элементы могут быть пропущены, могут быть добавлены дополнительные элементы и/или различные элементы могут быть выполнены в другом порядке, по сравнению с порядком, представленным ниже.
На этапе 801 кассета 100 может быть вставлена в часть 703 для вставления кассеты консоли 701. В некоторых вариантах осуществления кассета 100 может включать в себя пластину 107 и подложку 105, соединенную с пластиной 107 так, что пластина 107 и подложка 105 образуют, по меньшей мере, два насосных сегмента 103.
На этапе 803 по меньшей мере два насосных сегмента 103 могут быть зацеплены с роликовой головкой с многочисленными роликами 201. Два или более насосных сегмента 103 могут создавать дополнительный поток (например, приблизительно поток в два раза больше для двух сегментов, чем для одного), чем в случае, если бы кассета имела бы только один насосный сегмент, зацепляющийся с роликовой головкой.
На этапе 805 ролик 201с (как показано на фиг.5а-с) может зацепляться с насосным сегментом 103а, сначала катясь по переходной области 115а с лежащим под ней переходным каналом 157. Когда ролик 201с выкатывается из переходной области 115а (и, соответственно, из переходного канала 157), ролик 201с может образовывать внутреннее уплотнение с насосным сегментом 103а в положении 161. Внутреннее уплотнение может перемещаться с роликом 201с через «активную» область 163. В этот момент текучая среда 155 впереди движения ролика может быть протолкнута через насосный канал 103а, в то время как текучая среда 155 за движением ролика может всасываться из входного отверстия (например, входное отверстие 112а).
На этапе 807 последующий ролик 201d на роликовой головке 203 может достигать переходной области 115а/переходного канала 157 за роликом 201с, который в данный момент образует внутреннее уплотнение. Ролик 201d может начать уменьшать площадь поперечного сечения между пластиной 107, лежащей под роликом 201d, и подложкой 105. По мере того как площадь поперечного сечения уменьшается, текучая среда 155, всасываемая уплотняющим роликом, может быть медленно ограничена. Поток текучей среды из входного отверстия в результате действия уплотняющего активного ролика может медленно уменьшаться переходным роликом до тех пор, пока переходный ролик (например, ролик 201d) не образует новое уплотнение в положении уплотнения 161 и не станет новым активным роликом (который может эффективно изолировать идущий впереди ролик 201с, который ранее образовал уплотнение). Затем последовательность может быть повторена, когда следующий ролик на роликовой головке 203 вступит в зацепление с началом переходной области 115/переходного канала 157.
На этапе 809, так как ролик 201с образовывал уплотнение в положении 161, ролик 201n может начать зацепление с переходной областью 115d на насосном сегменте 103b.
На этапе 811 ролик 201n и последующий ролик 201а могут следовать подобной последовательности на насосном сегменте 103b (например, с положением уплотнения 169), по мере того как ролики 201с и 201d проходят этапы 805 и 807. Ролики 201n/201а могут быть смещены на 180 градусов от последовательности на насосном сегменте 103b, так же как ролики 201с/201d на насосном сегменте 103а. В некоторых вариантах осуществления входные отверстия 112а и 112с могут подавать текучую среду 155 из одного и того же источника (например, входное отверстие 112а и входное отверстие 112с могут находиться в жидкостном соединении с одной и той же линией всасывания через отверстие 509).
На этапе 813 минимальное значение на профиле потока, вызванном роликами 201, действующими на насосный сегмент 103а, может быть скомпенсировано максимальным значением на профиле потока, вызываемого роликами 201, действующими на насосный сегмент 103b для создания результирующего суммарного профиля потока от отверстий 112а и 112с (которые могут находиться в жидкостном соединении) с уменьшенной амплитудой пульсации (по сравнению с профилем потока от любого из насосных сегментов 103а, b в отдельности). Расположение роликов 201 на роликовой головке 203 относительно насосных сегментов 103 может быть использовано для создания компенсирующих пульсаций так, чтобы максимальное значение пульсации, создаваемой в потоке текучей среды от входного отверстия 112а, могло быть скомпенсировано соответствующим минимальным значением пульсации в потоке текучей среды от входного отверстия 112с, приводя к более постоянному результирующему потоку/давлению текучей среды от источника к входному отверстию 112а и 112с (подобным образом поток текучей среды к выходному отверстию 112b и 112d может иметь компенсирующие пульсации, приводящие к более постоянному результирующему потоку/давлению текучей среды к выходному отверстию). В некоторых вариантах осуществления может быть выполнена регулировка для насосных сегментов 103 и/или роликов 201 для дополнительного уменьшения амплитуд пульсаций результирующего потока. Например, могут быть отрегулированы угловые положения различных насосных сегментов 103 относительно друг друга. В качестве другого примера могут быть отрегулированы формы насосных сегментов 103 для дополнительного уменьшения пульсаций. В некоторых вариантах осуществления может быть отрегулировано расположение роликов 201 на роликовой головке 201 (например, расположение роликов 201 на роликовой головке 203 может быть отрегулировано для дальнейшего уменьшения амплитуд пульсаций в результирующем потоке).
Как видно на фиг.5а, кассета 100b может включать в себя дополнительные элементы, которые обеспечивают контроль за ирригационной текучей средой, так же как и за всасываемой текучей средой. Вверх по потоку от отверстия 509 кассета 100b может включать в себя датчик давления 513, который может быть любым из множества неинвазивных датчиков давления, таких как датчики, описанные в американском патенте US No.5910110 (Bastable) и 5470312 (Zanger, et.al), полные контексты которых включены в настоящий документ для справки. Кассета 100b также может включать в себя место 515 установки вентиляционного клапана с зажимом для обеспечения вентиляции любого вакуума из насосных сегментов 103. Ирригационная текучая среда может поступать в кассету 100b через отверстие 517 и может выходить из кассеты 100b через отверстие 519 и может контролироваться местом установки 521 вентиляционного клапана или клапана с зажимом, который может приводиться в движение плунжером. Вентиляционный клапан 515 может управляться таким же способом. Кроме того, между отверстием 517 и ирригационным клапаном 521 с зажимом кассета 100b может включать в себя интерфейс 550 ирригационного давления. Интерфейс 550 давления может быть выполнен из тонкой сформованной мембраны, находящейся внутри пластины 107 (которая может растягиваться до интерфейса 550 давления) поверх камеры текучей среды, находящейся внутри подложки 105. Такой интерфейс позволяет определять ирригационное давление неинвазивным способом, используя поверхностный контактный датчик давления или калиброванный динамометрический датчик. В некоторых вариантах осуществления в центральном месте может быть расположен один или более датчиков давления (например, датчик 513 давления и/или интерфейс 550).
Специалистами в данной области техники могут быть выполнены различные модификации настоящего изобретения. Например, хотя некоторые варианты осуществления описаны выше в связи с факоэмульсионной катарактной хирургией, изобретение также может быть использовано для других процедур, использующих перистальтический насос. Другие варианты осуществления настоящего изобретения будут понятны специалистам в данной области техники из рассмотрения настоящего технического описания и практического применения раскрываемого здесь настоящего изобретения. Предполагается, что настоящее техническое описание и примеры рассмотрены только в качестве примеров в рамках сущности и объема изобретения, признаки которого описаны в последующей формуле изобретения и ее эквивалентах.
1. Хирургическая кассета для подачи текучей среды во время хирургических операций, выполненная с возможностью зацепления с множеством роликов перистальтического насоса, содержащая:
пластину; и
подложку, соединенную с пластиной; причем пластина и подложка образуют, по меньшей мере, два насосных сегмента, выполненных с возможностью зацепления с множеством роликов перистальтического насоса;
причем указанные, по меньшей мере, два насосных сегмента выполнены с возможностью зацепления с одной роликовой головкой перистальтического насоса, содержащей множество роликов;
при этом, по меньшей мере, один из, по меньшей мере, двух насосных сегментов выполнен с возможностью создания профиля потока, в котором максимальное значение пульсации от насосного сегмента смещено по фазе от максимального значения пульсации от, по меньшей мере, одного другого насосного сегмента из указанных, по меньшей мере, двух насосных сегментов, когда указанные, по меньшей мере, два насосных сегмента зацепляются с единственной роликовой головкой.
2. Хирургическая кассета по п.1, в которой указанный, по меньшей мере, один из указанных, по меньшей мере, двух насосных сегментов содержит первый насосный сегмент, причем указанный, по меньшей мере, один другой насосный сегмент содержит второй насосный сегмент, и соответствующие максимальные значения пульсаций, создаваемых первым насосным сегментом и вторым насосным сегментом, смещены по фазе приблизительно на 180 градусов.
3. Хирургическая кассета по п.1, в которой указанный, по меньшей мере, один из, по меньшей мере, двух насосных сегментов содержит первый насосный сегмент, а указанный, по меньшей мере, один другой насосный сегмент содержит второй насосный сегмент, причем пульсации, создаваемые первым насосным сегментом и вторым насосным сегментом, сформированы с возможностью объединения для образования результирующих пульсаций, которые имеют амплитуды пульсаций меньше, чем амплитуды пульсаций, создаваемых первым насосным сегментом, и меньше, чем амплитуды пульсаций, создаваемых вторым насосным сегментом.
4. Хирургическая кассета по п.1, в которой указанные, по меньшей мере, два насосных сегмента выполнены с возможностью углового расположения относительно единственной роликовой головки, когда эти, по меньшей мере, два насосных сегмента зацепляются с единственной роликовой головкой.
5. Хирургическая кассета по п.1, в которой пластина представляет собой эластомерную пластину.
6. Система для подачи текучей среды во время хирургических операций, содержащая хирургическую кассету, содержащую
пластину; и
подложку, соединенную с пластиной, причем пластина и подложка образуют, по меньшей мере, два насосных сегмента;
хирургическую консоль, содержащую:
часть для вставления хирургической кассеты, выполненную с возможностью приема кассеты; и
роликовую головку, содержащую множество роликов, выполненных с возможностью зацепления с указанными, по меньшей мере, двумя насосными сегментами, когда кассета вставлена в часть для вставления кассеты;
в которой, по меньшей мере, один из указанных, по меньшей мере, двух насосных сегментов выполнен с возможностью создания профиля потока, в котором максимальное значение пульсации от насосного сегмента, по меньшей мере, частично смещено по фазе от максимального значения пульсации от, по меньшей мере, одного другого насосного сегмента из указанных, по меньшей мере, двух насосных сегментов, когда указанные, по меньшей мере, два насосных сегмента зацепляются с единственной роликовой головкой.
7. Система по п.6, в которой указанный, по меньшей мере, один из указанных, по меньшей мере, двух насосных сегментов содержит первый насосный сегмент, и, по меньшей мере, один другой насосный сегмент содержит второй насосный сегмент, причем соответствующие максимальные значения пульсаций, создаваемых первым насосным сегментом и вторым насосным сегментом, смещены по фазе приблизительно на 180 градусов.
8. Система по п.7, в которой система выполнена с возможностью объединения пульсаций, создаваемых первым насосным сегментом и вторым насосным сегментом для образования результирующего потока, который имеет амплитуды пульсаций, меньше, чем амплитуды пульсаций, создаваемых первым насосным сегментом, и меньше, чем амплитуды пульсаций, создаваемых вторым насосным сегментом.
9. Система по п.6, в которой, по меньшей мере, два насосных сегмента выполнены с возможностью углового расположения относительно роликовой головки, когда указанные, по меньшей мере, два насосных сегмента зацепляются с роликовой головкой.
10. Система по п.6, в которой пластина является эластомерной пластиной.
11. Способ подачи текучей среды во время хирургических операций, содержащий:
вставление кассеты в часть консоли для вставления кассеты, причем кассета содержит пластину и подложку, соединенную с пластиной так, что пластина и подложка образовывают, по меньшей мере, два насосных сегмента;
зацепление указанных, по меньшей мере, двух насосных сегментов с роликовой головкой, содержащей множество роликов;
при этом, по меньшей мере, один из указанных, по меньшей мере, двух насосных сегментов выполнен с возможностью создания профиля потока, в котором максимальное значение пульсации от насосного сегмента, по меньшей мере, частично смещено по фазе от максимального значения пульсации от, по меньшей мере, одного другого насосного сегмента из указанных, по меньшей мере, двух насосных сегментов, когда указанные, по меньшей мере, два насосных сегмента зацепляются с единственной роликовой головкой.
12. Способ по п.11, в котором указанный, по меньшей мере, один из указанных, по меньшей мере, двух насосных сегментов содержит первый насосный сегмент, и, по меньшей мере, один другой насосный сегмент содержит второй насосный сегмент, причем соответствующие максимальные значения пульсаций, проходящих через первый насосный сегмент и второй насосный сегмент, смещены по фазе приблизительно на 180 градусов.
13. Способ по п.12, дополнительно содержащий объединение пульсаций, создаваемых первым насосным сегментом и вторым насосным сегментом, для образования результирующего потока, который имеет амплитуды пульсаций меньше, чем амплитуды пульсаций, создаваемых первым насосным сегментом, и меньше, чем амплитуды пульсаций, создаваемых вторым насосным сегментом.
14. Способ по п.11, в котором указанные, по меньшей мере, два насосных сегмента выполнены с возможностью углового расположения относительно роликовой головки, когда указанные, по меньшей мере, два насосных сегмента зацепляются с роликовой головкой.
15. Способ по п.11, в котором пластину выполняют в виде эластомерной пластины.
