JP2000279437A - 角膜手術装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 横振動を効率よく発生させ、構成部材の耐久
性を高くし、ライフサイクルを長くする。 【解決手段】 患者眼角膜をブレードによって層状に切
開する角膜手術装置において、駆動手段で発生したエネ
ルギによって回転部材を回転させ、回転運動をその回転
中心軸とは異なる位置に設けられた軸を中心とした揺動
振動に変換し、この揺動振動をブレードに伝達して横振
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、角膜屈折矯正手術
等の際に患者眼角膜を層状に切開する角膜手術装置に関
する。

【０００２】

【従来技術】近年、角膜屈折矯正手術のために、角膜の
一端（ヒンジ）を残して角膜上皮から角膜実質に至る厚
さ１５０μｍほどの部分を層状に切開することによって
フラップを形成し、その後エキシマレーザ光によって角
膜実質を矯正屈折量分切除し、再びそのフラップを戻す
というＬＡＳＩＫ手術（Laser in Situ Keratomileusi
s）が注目されている。このＬＡＳＩＫ手術において
は、角膜を層状に切開するために、例えば、マイクロケ
ラトーム（Microkeratome）と称される角膜手術装置が
使用されている。

【０００３】このような角膜手術装置としては、サクシ
ョンリングを角膜輪部から結膜の表面にかけて吸着固定
させ、角膜押え部材によって角膜を平坦に押圧し、ブレ
ード（刃）を横振動させながらヒンジ方向へ移動させる
ことにより、角膜を略一様な厚さで層状に切開するもの
が知られている。

【０００４】ブレードを横振動させる機構としては、図
５（ａ）に示すように、モータ等の駆動装置によって回
転する回転シャフト３０１、回転シャフト３０１の先端
に設けられた偏心ピン３０２、偏心ピン３０２が係合す
る縦溝３０３を有する伝達部材３０４等から構成される
ものが提案されている。伝達部材３０４にはブレード３
００が固定されており、これらはホルダーブロック３０
６に形成された受け溝内で横方向（図では紙面に対して
垂直方向）に移動可能に保持されている。モータ等の駆
動によって回転シャフト３０１が回転すると、伝達部材
３０４には、縦溝３０３に係合した偏心ピン３０２の周
動（円運動）によって横方向への力が加わる。これによ
り、伝達部材３０４が横振動し、さらに伝達部材３０４
に固定されたブレード３００が横振動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の機構では、図５（ｂ）に示すように、偏心ピ
ン３０２の周動により、伝達部材３０４には横方向への
運動力に加えて縦方向（上下方向）への運動力が加わ
る。すなわち、周動する偏心ピン３０２と伝達部材３０
４に設けられた縦溝３０３の壁とが接触し、接触による
摩擦力が働いて伝達部材３０４に縦方向の力が加わるた
め、伝達部材３０４は縦方向にも移動しながら横振動を
行う。従って、回転シャフト３０１を高速回転させる
と、伝達部材３０４及びブレード３００は横振動に加え
て、「暴れ」と呼ばれる縦振動（上下移動）を生ずる。
「暴れ」では伝達部材３０４の角部がブレードホルダー
３０５及びホルダーブロック３０６と頻繁に接触し、大
きな力が加わるため、摩耗が早く、部品のライフサイク
ルが短くなる。

【０００６】また、「暴れ」ではブレード３００に上下
動が生じるため、安定した切開が行い難く、回転運動を
横振動に変換する際の効率にもロスが生じる。

【０００７】本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、横
振動を効率よく発生させ、耐久性に富む角膜手術装置を
提供することを技術課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。

【０００９】（１） 患者眼角膜をブレードによって層
状に切開する角膜手術装置において、前記ブレードを横
振動させるためのエネルギを発生する駆動手段と、該駆
動手段によるエネルギによって回転される回転部材と、
前記回転部材による回転をその回転中心軸とは異なる位
置に設けられた軸を中心とした揺動振動に変換する揺動
変換手段と、該揺動変換手段による揺動振動を伝達して
前記ブレードを横振動させる振動伝達手段と、を備える
ことを特徴とする。

【００１０】（２） （１）の前記揺動変換手段は、前
記回転部材による回転をその回転中心軸が通る平面内に
設けられた軸を中心として横方向成分の振動を持つ揺動
に変換することを特徴とする。

【００１１】（３） （１）の角膜手術装置において、
前記揺動変換手段は前記回転部材の回転中心から偏った
位置に設けられた偏心ピンと、前記ブレードの横振動に
対して前記回転部材の回転中心軸が通る縦方向の平面内
に設けられた軸を中心として横方向へ揺動する揺動部材
であって、前記偏心ピンが係合する縦溝が形成された揺
動部材とを備え、前記振動伝達手段は前記ブレードが固
定され前記揺動部材によって移動される伝達部材を備え
ることを特徴とする。

【００１２】（４） （３）の角膜手術装置において、
前記偏心ピンは前記揺動部材の揺動の中心軸を通る軸線
と前記回転部材の回転の中心軸線との交点を通って偏心
して配置されていることを特徴とする。

【００１３】（５） （１）の角膜手術装置は、さら
に、前記ブレードを切開方向に移動させるための送り手
段を有し、該送り手段によって前記回転部材、前記揺動
変換手段、及び前記振動伝達手段が前記ブレードと共に
送り移動されることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係る角膜手術装置
の断面図及び制御系概略図である。

【００１５】１は装置本体であり、１ａは手術中に術者
が把持する把持部である。本体１の前側（図中の左側）
には、患者眼に固定するためのサクション部３と、角膜
を切開するブレード２０を持ちサクション部３上方を直
進移動するカッティング部２とが設けられている。

【００１６】本体１内には、カッティング部２を切開方
向へ直進移動させるための送り用モータ１１が固設され
ており、送り用モータ１１の回転軸には、カッティング
部２を直進移動させる距離分のネジ部を備えた送りネジ
１３が取付けられている。送りネジ１３のネジ部に螺合
する取付部材１４には、ブレード２０に横振動を与える
ための振動用モータ１２と、先端部にカッティング部２
が連結された連結部材１７が固設されている。連結部材
１７には振動用モータ１２の回転軸に取付けられた回転
シャフト１５が回転可能に保持されており、回転シャフ
ト１５の先端には偏心ピン１６が回転中心から偏った位
置に突出するように植設されている。カッティング部２
は、送り用モータ１１の正逆回転により、取付部材１４
に取付けられた振動用モータ１２及び連結部材１７と共
に前後移動する。

【００１７】続いて、カッティング部２及びサクション
部３の構成を図２、図３を基に説明する。図２はカッテ
ィング部２及びサクション部３周辺の拡大断面図であ
り、図３は図２のＡ−Ａ拡大断面図である。

【００１８】カッティング部２は、ブレード２０、ブレ
ードホルダー２１ａ、ホルダーブロック２１ｂ、軸受部
２１ｃ、揺動振動伝達部材２２、及び横振動伝達部材２
３等から構成される。ブレードホルダー２１ａには回転
シャフト１５が挿入される回転穴が設けられ、連結部材
１７の先端部が固定されている。

【００１９】ブレード２０はステンレス、スティール等
を刃先に使用した金属ブレードや、ダイアモンド、サフ
ァイア等の鉱物を刃先に使用した鉱物ブレードが利用さ
れ、水平面に対して適当な角度でブレードホルダー２１
ａとホルダーブロック２１ｂとの間で横振動可能に保持
されている。ブレードホルダー２１ａ側にはブレード２
０が載置される部分に浅い凹部２１０ａが形成されてお
り、凹部２１０ａの横幅はブレード２０の横振動による
振動幅より大きくしてある。

【００２０】揺動振動伝達部材２２は、ホルダーブロッ
ク２１ｂに形成された揺動空間２１０ｃ内で上下の２つ
の回転軸部２２ｃを回転中心軸としてホルダーブロック
２１ｂと軸受部２１ｃにより回転可能（揺動可能）に軸
支されている（すなわち、揺動振動伝達部材２２は縦方
向に延びる軸線Ｌを中心にして横方向に揺動するよう
に、軸支されている）。また、揺動振動伝達部材２２に
は偏心ピン１６に係合する縦溝２２ａが形成されてい
る。振動用モータ１２の回転駆動によって回転シャフト
１５が回転すると、揺動振動伝達部材２２には縦溝２２
ａに係合した偏心ピン１６の周動によって横方向への運
動力が加わり、揺動振動伝達部材２２は回転軸部２２ｃ
を中心として横方向へ揺動する。これにより、揺動振動
伝達部材２２の下方に設けられブレード２０側に突出し
た揺動ピン２２ｂも回転軸部２２ｃを中心として横方向
に揺動振動する。

【００２１】横振動伝達部材２３は上方向をホルダーブ
ロック２１ｂに、下方向をブレードホルダー２１ａによ
ってそれぞれ保持され、ホルダーブロック２１ｂに形成
された振動空間２１０ｂ内で横方向に移動可能である。
横振動伝達部材２３には、揺動ピン２２ｂに係合する揺
動ピン受部２３ａが形成されている。回転シャフト１５
の回転（偏心ピン１６の周動）によって揺動振動伝達部
材２２が回転軸部２２ｃを回転中心として横方向に揺動
振動すると、その揺動振動が揺動ピン２２ｂ、揺動ピン
受部２３ａを介して横振動伝達部材２３に横方向への力
を加える。これにより凹部２１０ｂにガイドされて横振
動伝達部材２３及びブレード２０が横振動する。

【００２２】ここで、偏心ピン１６、揺動振動伝達部材
２２、横振動伝達部材２３、及びブレード２０の動き
を、図４に基づいて説明する。

【００２３】回転シャフト１５が振動用モータ１２によ
り回転すると、回転シャフト１５に偏心して設けられた
偏心ピン１６の突起部分が、回転シャフト１５の軸中心
を中心としての円運動を行う。偏心ピン１６の円運動に
より発生する力を縦横方向に分解すると、縦方向の力は
縦溝２２ａの側面に上下方向の摩擦力として働き、横方
向の力は縦溝２２ａの側面を横方向に押す押力として働
く。縦溝２２ａの側面に加わる力によって揺動振動伝達
部材２２は回転軸部２２ｃを回転中心として揺動する。
偏心ピン１６により生じる縦方向の力（摩擦力）に対し
ては回転軸部２２ｃがホルダーブロック２１ｂ及び軸受
部２１ｃにより十分に支えられているため、縦方向への
暴れを抑制することができ、回転シャフト１５の回転運
動を揺動振動伝達部材２２の揺動振動として効率よく変
換することができる。

【００２４】揺動振動伝達部材２２の横方向への揺動に
伴い、その下部に形成された揺動ピン２２ｂも縦方向に
はほとんど変移することなく、横方向へのみ揺動する。
そして、横方向に揺動振動する揺動ピン２２ｂが揺動ピ
ン受部２３ａの側面に力を加えるため、伝達部材２３は
振動空間２１０ｂをガイドとして横方向へ振動する。こ
の際、揺動ピン２２ｂの先端形状を略球状にすること
で、揺動ピン受部２３ａに効率よく力を加えることがで
き、スムーズな横振動を与えることができる。ブレード
２０は伝達部材２３に固定されているため、伝達部材２
３の横振動に伴って振動する。

【００２５】なお、上記における回転シャフト１５への
偏心ピン１６の取り付けは、回転シャフト１５の軸方向
に平行に延びるように（図５（ａ）に示した従来装置の
ように）配置しても良いが、本実施形態では回転シャフ
ト１５の軸方向に対して偏心ピン１６を傾斜させて配置
している。すなわち、偏心ピン１６は、揺動振動伝達部
材２２の揺動の回転中心を通る軸線Ｌと、回転シャフト
１５の中心軸線と、が交わる点を通って延びるように偏
心して配置している。こうすると、偏心ピン１６の横方
向への振れ角と揺動振動伝達部材２２の横方向への振れ
角とが一致するようになるので、縦溝２２ａに係合する
偏心ピン１６の接触性が良くなり、スムーズにかつ効率
良く回転運動を横揺れに変換できる。また、縦穴２２ａ
の形状、及びこれに係合する偏心ピン１６の先端部の形
状を簡単な形状（直線形状）にすることができ、構成部
品の製造を容易にすることができる。

【００２６】また、本実施形態では揺動ピン２２ｂの揺
動振動を伝達部材２３の直線的な横振動へ変換させる構
成としたが、揺動ピン２２ｂと伝達部材２３を固定し、
伝達部材２３も揺動振動させ、ブレード２０を円弧状に
振動させるようにしてもよい。

【００２７】図２において、角膜押え部２４は取付部材
２４ａによってホルダーブロック２１ｂに固設され、ブ
レード２０の前側（図中の左側）に設けられている。角
膜押え部２４はカッティング部２の進行に伴って移動
し、ブレード２０による切開に先立って患者眼角膜を平
坦に押圧する。ブレード２０が角膜押え部２４によって
平坦に押圧された角膜を切開することにより、均一な層
状のフラップが形成される。なお、ブレードホルダー２
１ａに取り付けられたブレード２０の刃先と角膜押え部
２４の下面との間隔は１５０μｍ程度として、角膜をこ
の厚さで層状に切開できるようにしている。

【００２８】サクション部３は固設部材３０、サクショ
ンリング３１、サクションパイプ３２等から構成されて
おり、サクションリング３１は固設部材３０によって本
体１に固設されている。サクションリング３１は断面形
状がコの字型の略円筒形状をしており、患者眼に当接さ
せるための円形の凹部３１ａと、凹部３１ａに対して同
心円である開口部３１ｂとが形成されている。手術の
際、サクションリング３１が患者眼に設置されると、患
者眼角膜は開口部３１ｂから上部に突出し、患者眼にサ
クションリング３１の下端部と開口部３１ｂの開口端部
が当接され、その当接によって吸引用の空間Ｓが確保さ
れる。

【００２９】サクションパイプ３２はサクションリング
３１に植設されており、図示なきバキューム用チューブ
と接続され、そのバキューム用チューブはポンプ４１ま
で伸延している。サクションパイプ３２内部に設けられ
た吸引通路３２ａは凹部３１ａと連通しており、ポンプ
４１によって吸引通路３２ａを介して空間Ｓ内の空気を
吸引排出することにより、サクションリング３１を患者
眼に吸着固定する。この固定に際しては、術者が把持部
１ａを保持することによって開口部３１ｂの位置決定を
容易にし、装置を安定して保持することができる。

【００３０】また、サクションリング３１にはサクショ
ンパイプ３２と対向する位置に図示なき圧力検出用のパ
イプが植設されており、圧力検出用パイプは図示なきチ
ューブによって圧力検出器３３に接続されている。圧力
検出器３３は圧力検出用パイプを介し、ポンプ４１によ
って吸引された空間Ｓ内の空気圧を検出する。制御部４
０は圧力検出器３３の検出した空気圧に基づき、送り用
モータ１１、振動用モータ１２、ポンプ４１等の動作を
制御する。

【００３１】以上のような構成を備える装置において、
その動作を以下に説明する。術者は予めマーカー等の器
具によって患者眼角膜に付けられた印に基づき、サクシ
ョンリング３１（本体１）の傾き状態や瞳孔中心の位置
などを確認しながら、瞳孔中心に対して開口３１ｂの中
心を位置決めしてサクションリング３１を患者眼上に配
置する。

【００３２】サクションリング３１を設置した後、術者
は本体１の位置や態勢を保持した状態で、ポンプ４１を
作動させてサクションリング３１と患者眼との間の空間
Ｓ内の空気を吸引し、空気圧を低下させる（陰圧に向か
わせる）。ポンプ４１の作動は空間Ｓ内の空気圧が一定
値まで下がると（十分な陰圧になると）、その空気圧を
維持するように制御部４０によって制御される。これに
より、サクションリング３１は患者眼に吸着固定され
る。

【００３３】装置の固定が完了したら、術者はフットス
イッチ４２を操作し、送り用モータ１１及び振動用モー
タ１２をそれぞれ回転駆動させる。制御部４０はフット
スイッチ４２による駆動指示信号の入力により、予め設
定された振動数でブレード２０が横振動するように振動
用モータ１２の回転を制御する。また、制御部４０は、
予め設定された送り速度に従って送り用モータ１１の回
転を制御し、カッティング部２をヒンジ方向へ直進移動
させる。このとき、回転シャフト１５はブレード２０へ
横振動を付与するための回転動作をしながら、カッティ
ング部２と一体となって進行方向へスライドする。

【００３４】回転シャフト１５の回転運動は揺動振動伝
達部材２２の回転軸部２２ｃを回転中心とした揺動振動
に変換された後、ブレード２０に横方向の直進振動を与
えるが、偏心ピン１６の回転運動による縦方向の力を回
転軸部２２ｃで支えているため、縦振動による「暴れ」
を抑え、安定して良好なフラップを形成することができ
る。また、摺動部分が回転軸部２２ｃの周縁部のみにな
るため、振動部分の摩耗を押さえ、部品のライフサイク
ルを長くすることになる。

【００３５】ブレード２０の先端がヒンジ部を残して切
開しフラップの形成を完了したら、送り用モータ１１を
逆回転させ、カッティング部２を初期位置へ戻す。この
際には、振動用モータ１２の回転を止めるというように
各モータを別々に制御することにより、不必要なブレー
ド２０の振動を回避しつつフラップからブレード２０を
引き抜くことができ、形成したフラップが途中で切れた
りする可能性を低減することができる。

【００３６】カッティング部２を初期位置に戻した後、
空間Ｓ内に空気を流入させて吸着を解除して装置（サク
ションリング３１）を取り外す。その後レーザ光により
矯正屈折力分の角膜実質の切除を行い、フラップを戻す
ことで手術を終了する。

【００３７】上述の説明の実施形態は種々の変容が可能
である。揺動振動伝達部材２２はブレード２０を横方向
へ振動させるための横方向成分の振動を持つ揺動を行え
ば良く、このためには揺動の中心となる軸線Ｌが回転シ
ャフト１５の回転中心軸と異なる位置に設けられていれ
ば良い。回転シャフト１５の回転を効率良く横方向成分
の振動に変換する上では、揺動の中心となる軸線Ｌが回
転シャフト１５の回転中心軸と同じ平面内にある方が良
く、さらにはブレード２０を振動する横方向に対して回
転シャフト１５の回転中心軸を通る縦方向の平面内に揺
動中心の軸線Ｌを配置し、この軸線Ｌを中心として揺動
振動伝達部材２２を揺動することが好ましい。そして、
実施形態のように回転シャフト１５の回転中心軸に対し
て直交するよう軸線Ｌを配置すると、横方向への振動の
変換効率が最も良くなる。

【００３８】その他の変容として、揺動振動伝達部材２
２に形成する縦溝２２ａの位置は、回転軸部２２ｃの回
転中心に対して把持部１ａ側に設けることも可能であ
る。また、回転軸部２２ｃの回転中心からの縦溝２２ａ
の距離、揺動ピン２２ｂの距離をそれぞれ変化させるこ
とで、偏心ピン１６の偏心量に対するブレード２０の横
振動の幅を自由に調整することができる（小さな偏心量
で振動幅を大きくすることも可能である）。

【００３９】なお、本実施形態では、回転シャフトを回
転させるためにモータを使用して説明したが、エアター
ビンなどを使用してもよく、また、ブレードの送り機構
として、本出願人による特願平９−１９４８３３号にあ
るように、ブレードを回転移動させて角膜を切開する機
構のものでブレードを横振動させて角膜を切開するよう
にしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ブレードを横振動させる際の各部材への負荷を少なくし
て、横振動を効率よく発生させることができる。また、
構成部材の耐久性を高くし、ライフサイクルを長くする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の装置の断面図及び制御系概略図で
ある。

【図２】カッティング部及びサクション部の拡大説明図
である。

【図３】カッティング部を説明するＡ−Ａ断面図であ
る。

【図４】運動の変換を説明する説明図である。

【図５】従来の角膜手術装置を説明する図である。

【符号の説明】

１２ 振動用モータ １５ 回転シャフト １６ 偏心ピン ２０ ブレード ２１ａ ブレードホルダー ２１ｂ ホルダーブロック ２２ 揺動振動伝達部材 ２２ａ 縦溝 ２２ｂ 揺動ピン ２２ｃ 回転軸部 ２３ 振動伝達部材 ２３ａ 揺動ピン受部 ２１０ａ 揺動空間 ２１０ｂ 振動空間

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 患者眼角膜をブレードによって層状に切
   開する角膜手術装置において、前記ブレードを横振動さ
   せるためのエネルギを発生する駆動手段と、該駆動手段
   によるエネルギによって回転される回転部材と、前記回
   転部材による回転をその回転中心軸とは異なる位置に設
   けられた軸を中心とした揺動振動に変換する揺動変換手
   段と、該揺動変換手段による揺動振動を伝達して前記ブ
   レードを横振動させる振動伝達手段と、を備えることを
   特徴とする角膜手術装置。
2. 【請求項２】 請求項１の前記揺動変換手段は、前記回
   転部材による回転をその回転中心軸が通る平面内に設け
   られた軸を中心として横方向成分の振動を持つ揺動に変
   換することを特徴とする角膜手術装置。
3. 【請求項３】 請求項１の角膜手術装置において、前記
   揺動変換手段は前記回転部材の回転中心から偏った位置
   に設けられた偏心ピンと、前記ブレードの横振動に対し
   て前記回転部材の回転中心軸が通る縦方向の平面内に設
   けられた軸を中心として横方向へ揺動する揺動部材であ
   って、前記偏心ピンが係合する縦溝が形成された揺動部
   材とを備え、前記振動伝達手段は前記ブレードが固定さ
   れ前記揺動部材によって移動される伝達部材を備えるこ
   とを特徴とする角膜手術装置。
4. 【請求項４】 請求項３の角膜手術装置において、前記
   偏心ピンは前記揺動部材の揺動の中心軸を通る軸線と前
   記回転部材の回転の中心軸線との交点を通って偏心して
   配置されていることを特徴とする角膜手術装置。
5. 【請求項５】 請求項１の角膜手術装置は、さらに、前
   記ブレードを切開方向に移動させるための送り手段を有
   し、該送り手段によって前記回転部材、前記揺動変換手
   段、及び前記振動伝達手段が前記ブレードと共に送り移
   動されることを特徴とする角膜手術装置。