(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体室への圧縮空気の供給と気体室からの排気を繰り返すことによりピストンを往復させてピストンに取り付けられた内筒刃を外筒刃に対してその軸方向に往復運動させて硝子体を切除し、切除された硝子体を眼球外に排出する硝子体手術装置において、それぞれ圧縮空気供給源に連通する吸気ポートと圧縮空気を排気する排気ポートを持ち、弁の開閉により吸気と排気を切換える電磁弁であって、前記気体室に連通する複数個の電磁弁と、該複数個の電磁弁の吸気を同期させて，及び前記複数個の電磁弁の排気を同期させて弁の開閉を行い、排気時間（T２）の１サイクル時間（ＳＴ）に対する割合（T２/ＳＴ）を、低速度である５００〜８５０cpmのカッティング速度に対して高速度である略１０００cpm以上のカッティング速度では高くして、前記低速度から高速度までのカッティング速度で内筒刃を往復運動させる制御手段と、を備えることを特徴とする硝子体手術装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼球内の硝子体を切除して眼球外に排出する硝子体手術装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
硝子体手術で使用される硝子体カッターは、固定された外筒刃（外刃）の先端に設けられた吸引孔から眼内の硝子体を吸引により嵌入させた状態で内筒刃（内刃）を作動し、硝子体を切除する。このような内刃の作動方式には、内刃を往復運動させるギロチン式が知られている。
【０００３】
さらに硝子体カッターの内刃を駆動させる方式としては、硝子体カッター本体内に電気モータまたは電磁石を組み込んだ電気式のものもあるが、ピストン及びダイヤフラム等で構成されるシリンダ内に、電磁弁の開閉制御により圧縮ポンプからの圧縮空気を断続的に供給し、排気を行う空圧式のものが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、硝子体手術における網膜周辺での手術では、硝子体カッターのカッティング速度の高速化、すなわち単位時間当たりの内刃の往復移動回数を多くすることが求められている。
【０００５】
空圧式の硝子体カッターにおいて高速駆動を実現するためには、硝子体カッターへ供給する圧縮空気を制御している電磁弁を、圧縮空気供給の応答性を良くするため、空気流路の有効径が大きいものに設計する必要がある。しかし、空気流路の有効径の大きい専用の電磁弁を設計するとコスト高となってしまい、硝子体カッターの高速化を実現するのは難しかった。
【０００６】
また、硝子体カッターを高速駆動した場合には、１サイクルにおけるカッター先端の吸引孔の開放時間が低速時に比べて短くなるので、吸引効率が悪く、硝子体の切れ味が悪くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術を鑑み、簡単な構成で硝子体カッターの高速駆動を可能にし、また、高速駆動における切れ味を良くした硝子体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）  気体室への圧縮空気の供給と気体室からの排気を繰り返すことによりピストンを往復させてピストンに取り付けられた内筒刃を外筒刃に対してその軸方向に往復運動させて硝子体を切除し、切除された硝子体を眼球外に排出する硝子体手術装置において、それぞれ圧縮空気供給源に連通する吸気ポートと圧縮空気を排気する排気ポートを持ち、弁の開閉により吸気と排気を切換える電磁弁であって、前記気体室に連通する複数個の電磁弁と、該複数個の電磁弁の吸気を同期させて，及び前記複数個の電磁弁の排気を同期させて弁の開閉を行い、排気時間（T２）の１サイクル時間（ＳＴ）に対する割合（T２/ＳＴ）を、低速度である５００〜８５０cpmのカッティング速度に対して高速度である略１０００cpm以上のカッティング速度では高くして、前記低速度から高速度までのカッティング速度で内筒刃を往復運動させる制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明について一実施形態を挙げ、図面に基づいて以下に説明する。図１は本実施形態における手術装置の概略構成図である。
【００１５】
ハンドピースである硝子体カッター１には先端に吸引孔３ａが設けられた外筒刃３がハウジング２に固定され、外筒刃３内には軸方向に移動可能な内筒刃４がピストン５に固設された状態で配置される。ピストン５はダイアフラム８でハウジング２に移動可能に固着され、ハウジング２、ピストン５、ダイヤフラム８により、コンパートメント９と空気室６が形成されている。
【００１６】
コンパートメント９にはピストン５を空気室６方向に付勢するスプリング７が設けられており、ピストン５の戻り（後退）方向（図中の右方向）への移動力として加わる。また、ハウジング２にはコンパートメント９と連通する孔２ａが設けられ、ピストン５の移動によって生じるコンパートメント９の体積変化に対しても、孔２ａを介して空気が流入、流出することで、コンパートメント９内の圧力を大気圧に保つことができ、ピストン５に不要な力が加わることを抑制する。
【００１７】
硝子体カッター１の空気室６はチューブ１０を介して圧縮空気を断続的に供給するための２つの電磁弁１２ａ，１２ｂに接続される。図２に電磁弁１２ａの構造模式図を示す。電磁弁１２ｂも電磁弁１２ａと同じ構成であり、同符号を使用してその説明は省略する。
【００１８】
ハウジング１９内部で２つの弁１６ａ，１６ｂがシャフト１７に固設され、シャフト１７の一端は可動鉄心１８と固設されている。一方、可動鉄心１８のとなりに固定鉄心２０がハウジング１９に固定されている。２つの弁１６ａ，１６ｂはバネ１４により、可動鉄心１８の外周にある電磁コイル１３とは逆方向に共に付勢されている。ハウジング１９には、吸気孔Ｐ、排気孔Ｒ、出力ポートＡ、出力ポートＢの配管穴が設けられており、内部で図示の様につながっている。弁１６ａ，１６ｂが可動するハウジング１９内部には突起部１９ａが円形状に形成されており、各弁１６ａ，１６ｂと密着するシールの役目をしている。電磁コイル１３に通電が行われると、電磁石の原理により可動鉄心１８が固定鉄心２０側へ吸引され、シャフト１７と共に弁１６ａ，１６ｂは図上の右側に移動する。弁１６ａ，１６ｂが右側に移動するとにより、吸気孔Ｐと出力ポートＢがつながる（弁が開く）。電磁コイル１３への通電が遮断されると、バネ１４の付勢力により弁１６ａ，１６ｂは図上の左側に動き、排気孔Ｒと出力ポートＢがつながり、吸気孔Ｐは出力ポートＡとつながる（弁が閉じる）。なお、出力ポートＡはメクラ蓋１５で覆われており、電磁コイル１３への通電が遮断されときは、吸気孔Ｐは閉塞状態とされる。
【００１９】
硝子体カッター１の空気室６に接続されるチューブ１０は２経路に分岐され、その分岐した各経路は電磁弁１２ａ，１２ｂがそれぞれ持つ出力ポートＢに接続されている。電磁弁１２ａ，１２ｂの各吸気孔Ｐは圧縮ポンプ１１の空気送出口に接続されている。また、電磁弁１２ａ，１２ｂの各排気孔Ｒは排気音低減用の空気室２１に接続されている。通常、電磁弁の排気孔にはスポンジタイプのマフラーが用いられる。このスポンジタイプのマフラーでは消音効果が小さく、電磁弁を複数付けた場合には更に騒音が大きい。そのため、本発明ではマフラーの役目として筒型タイプの空気室２１を取付け、消音効果を高めている。
【００２０】
電磁弁１２ａ，１２ｂの開閉により硝子体カッター１内の空気室６に圧縮ポンプ１１からの圧縮空気を注入、排気することにより、ピストン５に固設された内筒刃４が外筒刃３に沿って往復運動し、吸引孔３ａから吸引されている硝子体Ｖを切除する。
【００２１】
硝子体カッター１が持つ内筒刃４の吸引流路は吸引チューブ３１と繋がり、吸引チューブ３１は吸引ポンプ３３を介してその先端が廃液袋３２に接続されている。吸引ポンプ３３により内筒刃４内に吸引圧を付加することで、切除された硝子体Ｖが吸引孔３ａから吸引され、内筒刃４、チューブ３１内を介して、廃液袋３２に排出される。
【００２２】
図１において、３０は本装置の制御部であり、制御部３０はフットスイッチ３５からの動作信号や設定パネル３６の設定値に応じて、電磁弁１２ａ，１２ｂ、圧縮ポンプ１１、吸引ポンプ３３等を駆動制御する。
【００２３】
以上のような構成を備える硝子体手術装置において、以下にその動作を説明する。
【００２４】
手術の準備として、図３に示すタッチパネル式の設定パネル３６の各スイッチにより手術条件を設定する。灌流圧は灌流ポール高さの設定値４２をＵＰボタン４３、ＤＯＷＮボタン４４で変更し、硝子体カッターのカッティング速度設定値４５はＵＰボタン４６、ＤＯＷＮボタン４７で変更し、吸引ポンプ３３の吸引圧設定値４８はＵＰボタン４９、ＤＯＷＮボタン５０で変更する。
【００２５】
術者は、図示なき灌流瓶からの灌流液を眼内に導くと共に、硝子体カッター１の外筒刃３を患者眼内に挿入し、吸引孔３ａが混濁部等の患部に位置するように配置する。その後、フットスイッチ３５を踏込み操作することで、圧縮ポンプ１１及び吸引ポンプ３３を駆動させ、上記の方法で設定されたカッティング速度及び吸引圧で硝子体カッター１を駆動させる。
【００２６】
制御部３０は設定されたカッティング速度により電磁弁１２ａ，１２ｂを駆動制御する。制御部３０からの制御信号により電磁弁１２ａ，１２ｂの通電が行われると（各電磁弁の電磁コイル１３が通電されると）、電磁弁１２ａ，１２ｂのそれぞれ吸気孔Ｐと出力ポートＢがつながり、圧縮ポンプ１１からの圧縮空気がチューブ１０を介して空気室６に送られる。これによりピストン５を進行方向に移動させる。ピストン５が移動すると、ピストン５に固設された内筒刃４が外筒刃３に沿って移動し、吸引孔３ａから吸引されている硝子体Ｖを切除する。電磁弁１２ａ，１２ｂの通電が遮断されると、それぞれの排気孔Ｒと出力ポートＢとがつながり、空気室６の圧縮空気が消音のための空気室２１に流出し大気開放され、スプリング７の付勢力によりピストン５を逆方向に移動させる。ピストン５が逆方向に移動すると内筒刃４が外筒刃３に沿って戻り方向に移動する。これにより、吸引孔３ａはオープン状態となり、吸引孔３ａに硝子体Ｖが吸引されて引き込まれる。
【００２７】
ここで、電磁弁が１個の場合と実施形態のように２個設けた場合の違いについて、図４を使用して説明する。図４（ａ）は硝子体カッター１のカッティング速度が低速の場合における、電磁弁の駆動速度と硝子体カッター１の駆動圧（空気室６に供給される圧縮空気の圧力）の関係を示し、図４（ｂ）はカッティング速度を高速にした場合を示したのものである。
【００２８】
電磁弁１２ａは駆動信号ＳをＨｉにしたときに通電が行われ、圧縮ポンプ１１からの圧縮空気が空気室６に送られることにより駆動圧Ｐが上昇する。駆動信号ＳをＬｏｗにしたときには通電が遮断され、空気室６が大気開放されることにより駆動圧Ｐが下降する。従来、カッティング速度は６００〜８００ｃｐｍ程度であり、このカッティング速度であるなら、図４（ａ）に示すように、１個の電磁弁１２ａのみでも内筒刃４を十分なストロークで作動させるに足りる駆動圧Ｐの変動幅を得ることができていた。
【００２９】
カッティング速度を１２００〜１８００ｃｐｍ程度の高速にしたい場合、カッティング速度自体は高速で動作する電磁弁１２ａを使用して、その開閉速度を速くすれば可能になる。しかし、高速動作が可能な一般的な電磁弁は空気流路の有効口径が小さく、十分な容量の圧縮空気を短時間で送り込むことができない。また、短時間で圧縮空気を排気することもできない。このため、駆動圧Ｐは図４（ｂ）の点線で示すように、十分に上昇しない内に圧縮空気の供給が断たれて下降し、また、十分に下降しない内に圧縮空気の供給が行われて上昇する。そのため、内筒刃４を十分なストロークで往復動作させることができず、すなわち、外筒刃４の吸引孔３ａの十分な開放と閉塞が行われず、硝子体Ｖの切除及び吸い込みが悪くなる（切れ味が悪くなる）。
【００３０】
これに対して、複数の電磁弁１２ａ，１２ｂを使用することにより、その高速開閉を実現しつつ、空気流路の拡大を図ることができる。これにより、硝子体カッター１へ供給する圧縮空気の立ち上がりが早くなり、また、空気の開放も十分に行える。したがって、駆動圧Ｐは、図４（ｂ）の実線で示すように、低速の場合と同様に内筒刃４を十分なストロークで作動させるための変動幅が確保される。これにより、硝子体Ｖの切除及び吸込みが可能となる。
【００３１】
また、２個以上の複数の電磁弁を使用することにより、仮に１個が目詰まり等で故障したとしても、他のものは動作可能であるので、低速のカッティング速度（６００〜８００ｃｐｍ）での手術は続けることができる。
【００３２】
このように、硝子体カッター１の高速駆動が可能になることにより、網膜周辺での手術においては、短時間の吸引が断続的に行われるので、網膜の挙動を抑えて網膜を吸込むことなくスムーズな硝子体切除を行える。一方、眼球中心部での手術においては、吸引効率の良い６００〜８００ｃｐｍのカッティング速度で使用する。カッティング速度設定値４５はＵＰボタン４６、ＤＯＷＮボタン４７で変更する。
【００３３】
カッティング速度の設定値を変更した場合、制御部３０はその設定値に応じて電磁弁１２ａ，１２ｂを開閉する時間、及び１サイクル時間における閉じている時間の割合を、図５のように変更する。図５において、ＣＬＯＳＥ時間Ｔ１は、硝子体カッター１の内筒刃４を前進させて先端の吸引孔３ａをクローズさせるために、電磁弁１２ａ，１２ｂを開いて圧縮ポンプ１１からの圧縮空気を供給している時間を示す。ＯＰＥＮ時間Ｔ２は、逆に、内筒刃４を後退させて吸引孔３ａを開放させるために、電磁弁１２ａ，１２ｂを閉じて圧縮空気の供給を遮断している時間を示す。ＯＰＥＮ比率Ｔ２／ＳＴは、１サイクル時間ＳＴに対するＯＰＥＮ時間Ｔ２の比率（すなわち、１サイクル時間ＳＴにおける電磁弁１２ａ，１２ｂを閉じている時間の比率）を示す。
【００３４】
カッティング速度ＣＶの設定値が５０〜４５０ｃｐｍの場合、１サイクル時間におけるＣＬＯＳＥ時間Ｔ１は吸引流量を確保するため５０ｍｓｅｃで一定とし、ＯＰＥＮ時間Ｔ２を短くすることにより１サイクル時間ＳＴを短くする。
【００３５】
カッティング速度ＣＶの設定値が５００ｃｐｍ以上でも、ＣＬＯＳＥ時間Ｔ１を５０ｍｓｅｃとしたいが、ＯＰＥＮ時間Ｔ２が短くなってしまうため、速度を速くするにつれてＣＬＯＳＥ時間Ｔ１も徐々に短くすることで、１サイクル時間ＳＴを短くする。このとき、５００〜８５０ｃｐｍではＯＰＥＮ比率Ｔ２／ＳＴを６０％のほぼ一定とするが、９００〜１８００ｃｐｍの高速域ではその速度を速くするにつれてＯＰＥＮ比率Ｔ２／ＳＴを高くしていく。これにより、硝子体カッター１の高速化に伴う吸引流量の減少割合を抑え、つまり、高速駆動時も吸引流量をなるべく確保して吸引圧が高くなるようにし、吸引孔３ａへの硝子体Ｖの吸引を良くすることで、硝子体の切除を効率よく行うことができる。
【００３６】
なお、高速駆動時の切除効率のみを考えれば、ＣＬＯＳＥ時間Ｔ１を常に１８００ｃｐｍ時の１０ｍｓｅｃで行うことでも可能であるが、ＣＬＯＳＥ時間Ｔ１＝１０ｍｓｅｃで作動ができない硝子体カッターは速度を遅く設定しても作動できない。しかし、図５のように速度が遅くなるにつれてＣＬＯＳＥ時間を長く制御することにより、例えば、ＣＬＯＳＥ時間Ｔ１＝１８ｍｓｅｃで作動できる硝子体カッターであれば、少なくとも１２００ｃｐｍの速さで手術が行える。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で硝子体カッターの高速駆動が実現でき、網膜周辺の硝子体の切除をスムーズに行える。また、装置の騒音を低く抑え、高速駆動時における吸引効率をより高めることができ、切れ味の良い手術が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における硝子体カッターの構造及び装置の概略構成図である。
【図２】電磁弁の構造図である。
【図３】硝子体手術モードの設定パネル画面の説明図である。
【図４】電磁弁の駆動速度と硝子体カッターの駆動圧の関係を示す図である。
【図５】カッティング速度の設定値に対して、硝子体カッターの吸引孔を開閉する時間、及び１サイクル時間における開いている時間の割合の変更例を示す図である。
【符号の説明】
１  硝子体カッター
３  外筒刃
４  内筒刃
５  ピストン
６  空気室
７  スプリング
８  ダイアフラム
１１  圧縮ポンプ
１２ａ，１２ｂ  電磁弁
２１  空気室
３０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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