(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダーに横振動可能に保持されたブレードを備え、患者眼角膜を横振動する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であって、回転中心から偏った位置に配置された偏心シャフトを有する回転部材と、前記ホルダーに横振動可能に保持される第１振動伝達部材であって、前記偏心シャフトが係合する第１縦溝を持ち、第１縦溝内で偏心シャフトが縦方向に変位可能とされて縦方向の変位が制限されると共に、前記回転部材の回転を横振動に変換する第１振動伝達部材と、前記ホルダーに横振動可能に保持された第２振動伝達部材であって、前記第１振動伝達部材の凸部に係合する第２縦溝を持ち、第２縦溝内で凸部が縦方向に変位可能とされて縦方向の変位が制限されると共に、前記第１振動部材の横振動にしたがって横振動が伝達され、横振動はさらに前記ブレードに伝達する第２振動伝達部材と、を備えることを特徴とする角膜手術装置。
【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 Keratomileusis）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、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】
マイクロケラトームとしては、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に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７（ａ）に示すように、図示なきモータによって回転される回転シャフト３０１、回転シャフト３０１の先端に設けられた偏心シャフト３０２、偏心シャフト３０２が係合する縦溝３０３を持ち回転シャフト３０１によって伝達されたモータの回転を横振動に変換してブレード３００に伝える伝達部材３０４、などを備えるものが提案されている。伝達部材３０４はブレード３００に固定されており、ホルダーブロック３０６に形成された受け溝内で横方向（左右方向）に移動可能になっている。また、伝達部材３０４は上方向をホルダーブロック３０６、下方向をブレードホルダー３０５によってそれぞれ保持されている。モータの回転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に係合した偏心シャフト３０２の周動（円運動）によって横方向への運動力が加わる。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、前述したような従来の機構では、図７（ｂ）に示すように、回転シャフト３０１の回転による偏心シャフト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、周動する偏心シャフトと伝達部材に設けられた縦溝の壁とが接触し、偏心シャフトが縦方向にも移動しながら伝達部材に横運動を加えるため、接触による摩擦力が働いて伝達部材に縦方向の力として加わる（この縦方向の力を伝達部材が受けなくなるときは、偏心シャフトが最上点及び最下点に位置するときのみである）。従って、伝達部材（さらにブレード）が横振動するように回転シャフトを高速回転させると、伝達部材（さらにブレード）は横振動に加えて縦振動（上下移動）も起こしてしまう（これを暴れという）。
【０００６】
なお、偏心シャフトの周動によって縦横（上下左右）に変位する伝達部材の変位量は偏心シャフトの偏心量に相当するが、縦方向についてはブレードホルダー，ホルダーブロックによって伝達部材が保持されているため、それぞれの間の隙間分だけ伝達部材（さらにブレード）は変位（縦振動）する。従って、このような縦振動（暴れ）を防ぐためには、伝達部材とブレードホルダー，ホルダーブロックとのそれぞれの間を隙間なく高精度で製造すればよいが、特に量産時においてその要求を満たすのは手間がかかりコストが増大する。
【０００７】
本発明は、上記問題点を鑑み、機構の高精度化によるコストの上昇を抑えつつ、ブレードの暴れを防いで良好なフラップを形成できる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）  ホルダーに横振動可能に保持されたブレードを備え、患者眼角膜を横振動する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であって、回転中心から偏った位置に配置された偏心シャフトを有する回転部材と、前記ホルダーに横振動可能に保持される第１振動伝達部材であって、前記偏心シャフトが係合する第１縦溝を持ち、第１縦溝内で偏心シャフトが縦方向に変位可能とされて縦方向の変位が制限されると共に、前記回転部材の回転を横振動に変換する第１振動伝達部材と、前記ホルダーに横振動可能に保持された第２振動伝達部材であって、前記第１振動伝達部材の凸部に係合する第２縦溝を持ち、第２縦溝内で凸部が縦方向に変位可能とされて縦方向の変位が制限されると共に、前記第１振動部材の横振動にしたがって横振動が伝達され、横振動はさらに前記ブレードに伝達する第２振動伝達部材と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明に係る角膜手術装置の上方視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図及び制御系概略図である。
【００１７】
１はマイクロケラトーム本体であり、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（後述する）を持ちサクション部３上を直進移動するカッティング部２とが設けられている。
【００１８】
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と、ブレード２０に横振動を与えるための振動用モータ１２とが固設されている。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が連結されている。送りネジ１３には取付部材１４が螺合し、取付部材１４には振動用モータ１２と、カッティング部２が連結される連結部材１７とが固定されている。送り用モータ１１の正逆回転により、送りネジ１３及び取付部材１４を介して振動用モータ１２及び連結部材１７が前後移動し、これによってカッティング部２が前後移動する。連結部材１７には回転シャフト１５が回転可能に保持されている。回転シャフト１５の先端には回転中心から偏った位置に偏心シャフト１６が植設されており、偏心シャフト１６はブレード２０に横振動を与える（後述する）。
【００１９】
次に、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、図４に基づいて説明する。図２（ａ），（ｂ）はカッティング部２及びサクション部３に関する図１（ａ），（ｂ）の拡大図である。図３は図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図であり、図４は図２（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００２０】
カッティング部２は、角膜を切開するためのブレード２０と、ブレード２０を横振動可能に保持するブレードホルダー２１ａ及びホルダーブロック２１ｂと、偏心シャフト１６によって生じる横振動をブレード２０に伝えるための第１振動伝達部材２２と、第１振動伝達部材による横振動をブレード２０に伝える第２振動伝達部材２３と、取付部材２４ａによってホルダーブロック２１ｂに固設された角膜押え部２４とから構成される。ホルダーブロック２１ｂの内部には回転シャフト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。
【００２１】
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２１ａ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２０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。
【００２２】
第１振動伝達部材２２はホルダーブロック２１ｂに形成された受け溝２１０ｃ内で横方向に移動可能になっている。また、第１振動伝達部材２２は上方向及び下方向をホルダーブロック２１ｂによって保持されている。第１振動伝達部材２２には偏心シャフト１６に係合する縦溝２２ａが形成されており、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、第１振動伝達部材２２には縦溝２２ａに係合した偏心シャフト１６の周動によって横方向への運動力が加わる。これにより、第１振動伝達部材２２が横振動する。
【００２３】
第２振動伝達部材２３はホルダーブロック２１ｂに形成された受け溝２１０ｂ内で横方向に移動可能になっている。また、第２振動伝達部材２３は上方向をホルダーブロック２１ｂ、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ている。第１振動伝達部材２２には、その下方に、ブレード２０側に突出した凸部２２ｂが設けられており、第２振動伝達部材２３には凸部２２ｂに係合する縦溝２３ａが形成されている。回転シャフト１５の回転（偏心シャフト１６の周動）によって第１振動伝達部材２２が横振動すると、第２振動伝達部材２３には縦溝２３ａに係合した凸部２２ｂの横振動によってさらに横方向への運動力が加わる。これによって第２振動伝達部材２３が横振動し、さらに第２振動伝達部材２３に固定されたブレード２０が横振動する。
【００２４】
ここで、第１振動伝達部材２２、第２振動伝達部材２３、及びブレード２０の動きについて図５に基づいて説明する。
【００２５】
第１振動伝達部材２２は回転シャフト１５の回転による偏心シャフト１６の周動により、図５（ａ）に示すように横方向（Ｘ方向）へ往復移動する（これを第１の横振動という）。このとき、第１振動伝達部材２２は縦方向（Ｙ方向）へも往復運動する（これを第１の縦振動という）。図中の一点鎖線Ｄ１は、凸部２２ｂの中心を示す点Ｐの移動による軌跡を表わしたものである。
【００２６】
第２振動伝達部材２３は第１振動伝達部材２２に設けられた凸部２２ｂの動きにより、図５（ｂ）に示すように横方向（Ｘ方向）へ往復移動する（これを第２の横振動という）。このとき、第２振動伝達部材２３は縦方向（Ｙ方向）へも僅かに往復運動する（これを第２の縦振動という）。図中の一点鎖線Ｄ２は、ブレード２０の中心を示す点Ｑの移動による軌跡を表わしたものである。
【００２７】
ここで、第１の縦振動による縦方向の変位量は、第１振動伝達部材２２とホルダーブロック２１ｂとの間の隙間の間隔に比例する。一方、第２の縦振動による縦方向の変位量は、偏心シャフト１６の周動が既に第１の横振動に変換され、それによって第２の横振動が起こされているため、第１の縦振動に比べて縦方向の変位量は非常に小さくなる（第１の横振動と第２の横振動とでは横方向の変位量は同じであり、それは偏心シャフト１６の偏心量に相当する）。また、第１の横振動を発生させる際の隙間や第２の横振動を発生させる際の隙間による第２の縦振動による縦方向の変位量の違いは、変位量そのものが非常に小さくなっているため僅かである。
【００２８】
このように、軌跡Ｄ２は軌跡Ｄ１に比べて縦方向の変位量が少なくなる。すなわち、第１振動伝達部材２２に比べて第２振動伝達部材２３の方が、横振動の際の縦振動の変位量が小さくなる。これにより、横振動の際の暴れを抑えることができる。
【００２９】
さらに、図６（ａ）に示すように、従来の装置の構成では、回転シャフト４０１の半径（直径）や偏心シャフト４０２の周動、及び縦方向の変位量（縦溝４０３）により、ブレード４００の上下方向の位置が制限されていた。一方、本発明の装置では、ブレード２０の上下方向の位置は縦方向の変位量（縦溝２３ａ）のみに制限され、しかも縦方向の変位量は従来に比べて小さくなるので、第２振動伝達部材２３に横振動を伝達する作用点を負荷の加わるブレード２０に近づけることが可能となる。従って、従来の伝達部材４０４に比べ第２振動伝達部材２３を小さくすることができる（図６（ａ）及び（ｂ）参照）。これにより、ブレード２０に加わる回転トルクは従来に比べて小さくなり、ブレード２０を効率良く横振動させることができ、暴れも小さくすることができる。
【００３０】
角膜押え部２４はブレード２０の前側（図中の左側）に設けられており、ブレード２０による切開に先立って、カッティング部２の進行に伴い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。
【００３１】
なお、ブレードホルダー２１ａ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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、サクションリング３１には圧力検出用のパイプ３３ａが植設されており、パイプ３３ａ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はパイプ３３ａ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４０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。
【００３５】
以上のような構成を備える装置において、以下に動作について説明する。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、固定または可変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、固定または可変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。ブレード２０は前述したように横振動の際の縦振動（暴れ）を抑えられているので、良好なフラップを形成することができる。
【００３８】
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が完了したら、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。これにより、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。
【００３９】
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実質切除を行い、フラップを戻すことで手術を終了する。
【００４０】
なお、本実施形態では、回転シャフト１５（偏心シャフト１６）の回転をブレード２０の横振動に変換するために、偏心シャフト１６に係合する縦溝２２ａと凸部２２ｂとを持つ第１振動伝達部材２２と、第１振動伝達部材２２の凸部２２ｂに係合する縦溝２３ａを持つ第２振動伝達部材２３（この場合、ブレード２０は第２振動伝達部材２３に固定される）とを用いたが、さらに、第２振動伝達部材に凸部を設け、第２振動伝達部材の凸部に係合する縦溝を持つ第３振動伝達部材を加えてもよい。この場合、ブレードは第３振動伝達部材に固定される。つまり、本実施形態では回転シャフトの回転を２回の変換によってブレードの横振動に変換したが、変換は少なくとも２回であればよく、変換を３回，４回と増やしてもよい。
【００４１】
また、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たが、エアタービンなどを使用してもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、ブレードの送り機構として、ブレードを切開方向へ直進移動させて角膜を切開する機構のものを説明したが、本出願人による特願平９−１９４８３３号にあるような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。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、機構の高精度化によるコストの上昇を抑えつつ、ブレードの暴れを防いで良好なフラップを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の装置の上方視図、Ａ−Ａ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Ｂ−Ｂ断面図である。
【図４】カッティング部を説明するＣ−Ｃ断面図である。
【図５】２つの振動伝達部材及びブレードの動きについて説明する図である。
【図６】従来の装置と本発明の装置とのブレード位置の違いについて説明する図である。
【図７】従来の装置のカッティング部の構成と、伝達部材及びブレードの動きについて説明する図である。
【符号の説明】
１１  送り用モータ
１２  振動用モータ
１５  回転シャフト
１６  偏心シャフト
２０  ブレード
２１ａ  ブレードホルダー
２１ｂ  ホルダーブロック
２２  第１振動伝達部材
２２ａ  縦溝
２２ｂ  凸部
２３  第２振動伝達部材
２３ａ  縦溝
【図１】
0004021091.tif 000002
【図２】
0004021091.tif 000003
【図３】
0004021091.tif 000004
【図４】
0004021091.tif 000005
【図５】
0004021091.tif 000006
【図６】
0004021091.tif 000007
【図７】
0004021091.tif 000008