JP2003175071A

JP2003175071A - 角膜手術装置及び角膜手術用ブレード

Info

Publication number: JP2003175071A
Application number: JP2001378692A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Sugimura; 正広杉村; Masanori Amano; 正典天野
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2003-06-24
Anticipated expiration: 2021-12-12
Also published as: JP3977069B2

Abstract

(57)【要約】【課題】薬剤を使用することなく、角膜上皮フラップ
を容易に作る。【解決手段】角膜を略平坦に押圧する押圧手段と、該
押圧手段により押圧された角膜上皮をフラップ状に剥離
するためのブレードであって、２つの刃付け面の成す刃
先角度が１０〜５０°であり、刃先尖端におけるの刃先
幅が１〜５０μｍであり、刃先尖端の角部が半径０．５
〜２５μｍで丸められているブレードと、該ブレードを
駆動源により横振動させる移動機構とを備える。ブレー
ドは角膜上皮を切開するが、ボウマン膜を切らずに角膜
上皮をフラップ状に剥離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、角膜上皮をフラッ
プ状に剥離（切開）するに好適な角膜手術装置及び角膜
手術用ブレードに関する。

【０００２】

【従来技術】角膜屈折矯正の手法として、角膜の一端を
残して角膜上皮から実質に至る厚さ１５０μｍほどの部
分を層状に切開してフラップを形成し、その後レーザビ
ームにより実質を矯正量分切除し、再びそのフラップを
戻すというＬＡＳＩＫ手術（Laser in Situ Keratomile
usis）が知られている。このＬＡＳＩＫでは、角膜を層
状に切開するマイクロケラトームと称される角膜手術装
置が使用されている。

【０００３】近年では、ＬＡＳＩＫが適用できない薄い
角膜に対応可能で、術後の痛みがＬＡＳＩＫとＰＲＫ
（photorefractive keratectomy）との中間に位置する
ＬＡＳＥＫ（Laser Epithelial Keratomileusis）とい
う手技が注目されている。このＬＡＳＥＫでは、角膜円
形切除機（epi-trephine）を使って角膜上皮部に一部ヒ
ンジを残した円形に切り込みを入れ、角膜上皮をアルコ
ールに浸して膨れさせた後、ゴルフメス等でボウマン膜
の上にある角膜上皮のみを剥がし、ＰＲＫと同じくレー
ザ照射をする。その後、剥がした上皮フラップを元に戻
して表面をカバーする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のＬＡＳ
ＥＫの方法は、アルコールという薬剤の使用により角膜
がダメージを受けることがある。また、フラップエッジ
も汚く、ＬＡＳＩＫに比べて手術に時間が掛かるという
問題がある。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
薬剤を使用することなく、角膜上皮フラップを容易に作
ることができる角膜手術装置及びそのための角膜手術用
ブレードを提供することを技術課題とする。

【０００６】

【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。（１）角膜上皮をフラップ状に剥離する角膜手術装置
において、角膜を略平坦に押圧する押圧手段と、該押圧
手段により押圧された角膜上皮をフラップ状に剥離する
ためのブレードであって、２つの刃付け面の成す刃先角
度が１０〜５０°であり、刃先尖端におけるの刃先幅が
１〜５０μｍであり、刃先尖端の角部が丸められている
ブレードと、該ブレードを駆動源により横振動させる移
動機構と、を備えることを特徴とする。（２）（１）のブレードは、刃先尖端の角部が半径
０．５〜２５μｍで丸められていることを特徴とする。（３）（１）の移動機構は、さらに前記ブレードを駆
動源により前進移動させる送り機構を持ち、前進移動の
速度が0.4〜６sec／秒、横移動の振動数が5,000〜25,00
0rpmの範囲で設定されていることを特徴とする。（４）（１）の角膜手術装置において、前記ブレード
の刃先尖端を前記押圧部材の下面から１００〜３００μ
ｍの間で保持するホルダを備えることを特徴とする。（５）角膜上皮をフラップ状に剥離するための角膜手
術用ブレードであって、２つの刃付け面の成す刃先角度
が１０〜５０°であり、刃先尖端におけるの刃先幅が１
〜５０μｍであり、刃先尖端の角部が半径０．５〜２５
μｍで丸められていることを特徴とする。

【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は本発明に係る角膜手術装置の構
成を示す概略図である。

【０００７】１は角膜手術装置本体である。本体１の前
側（図１中の左側）には、装置を患者眼に固定するため
のサクション部３と、角膜上皮を剥離及び切開するブレ
ード２０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。

【０００８】本体１内には、カッティング部２を剥離方
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に横方向の振動を与えるための振動用モータ１２
とが内蔵されている。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が前後方向へ移動し、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。

【０００９】図２はカッティング部２及びサクション部
３に関する図１の拡大図である。図３は図２のＡ−Ａ断
面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。

【００１０】カッティング部２は、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２
２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材２
４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。

【００１１】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２５度の角度でブレードホルダー２
１ａ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２０の刃先形状については、後
述する。

【００１２】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。ブレードホルダー２１ａは
図示を略するネジによってホルダーブロック２１ｂに取
り外し可能に固定されており、ブレードホルダー２１ａ
を取外すことにより、第２振動伝達部材２３と共にブレ
ード２０が交換可能とされている。

【００１３】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１
２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。

【００１４】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。

【００１５】角膜押え部材２４はブレード２０の前側
（図２中の左側）に設けられており、ブレード２０によ
る角膜上皮の切開と剥離に先立って、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２
０が角膜押え部材２４によって平坦に押圧された角膜上
皮を切開及び剥離し、ボウマン膜から剥がされた角膜上
皮のフラップが形成される。

【００１６】なお、角膜上皮をボウマン膜から引き離す
ために、角膜押え部材２４の下面に対するブレード２０
の刃先尖端の位置は、角膜上皮の厚さ分より下に位置さ
せる。その間隔は１００〜３００μｍが好ましい。本実
施形態では２００μｍ程度とされている。

【００１７】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。

【００１８】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、術者が本体１
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。

【００１９】また、サクションリング３１には図示なき
圧力検出用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４
１等の動作を制御する。

【００２０】次に、ブレード２０の形状を説明する。図
５（ａ）はブレード２０の平面図、図５（ｂ）は断面図
を示す。このブレード２０の刃体全長Ｌａは１２．９ｍ
ｍ、刃体幅Ｌｂは８ｍｍ、刃体厚Ｌｔは０．２５ｍｍと
している。３００は第２振動伝達部材２３を嵌め込む２
つの穴である。ブレード２０の前側には、傾斜を付けた
２つの刃付け面３０３を持つ刃付け部３０２が形成され
ている。両刃付け面３０３は、刃体厚Ｌｔの中心線に対
して同一角度を成すように傾斜して形成されている。両
刃付け面３０３が成す刃先角度θは１０〜５０°であ
り、より好ましくは１５〜４０°であり、本実施形態で
は１９°としている。刃付け面３０３は、切れ味を確保
するために、研磨が施されている。なお、先端側の刃先
３０４をより尖らせる場合には、刃付け部３０２におけ
る研磨の角度が２〜３段階で変えられ、刃先に向かうに
従って角度が大きくなるように研磨される。

【００２１】図６は、刃先３０４の部分拡大図である。
刃先３０４は、角膜上皮の切開を可能にするが、角膜上
皮より硬いボウマン膜までは切らないようにする。これ
を達成するために、刃先３０４の尖端３０５における幅
Ｗは１〜５０μｍであり、より好ましくは２〜２０μｍ
である。尖端３０５における幅Ｗは、ここでは、刃先角
度θを成す刃付け面３０３の仮想延長線での尖端３０５
における交点の幅として表している。図６（ａ）では、
刃先３０４の尖端３０５を直線的に形成した場合を示し
ている。刃付け面３０３と尖端３０５との角部にエッジ
が立っていると、前進移動及び横振動により、ボウマン
膜まで切り込み易くなるので、丸みを付けてある。その
丸み半径Ｒは０．５〜２５μｍが好ましい。図６（ｂ）
の刃先３０４は、角部にエッジを持たない様に、尖端３
０５まで半径Ｒで丸みを付けた場合の例である。

【００２２】以上のような装置において、角膜上皮の剥
離動作を説明する。サクションリング３１を術眼上に配
置に配置した後、ポンプ４１を作動させてサクションリ
ング３１と術眼との間の空間Ｓ内の空気を吸引し、空気
圧を低下させる。これにより、サクションリング３１は
術眼に吸着固定される。フットスイッチ４２の信号によ
り、制御部４０はモータ１２及びモータ１１を駆動す
る。モータ１１によりカッティング部２がヒンジ方向へ
直進移動し、モータ１２により回転する回転シャフト１
５によってブレード２０は横振動し、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。

【００２３】角膜上皮は横振動しながら前進するブレー
ド２０によって、始めに切開される。その後、ブレード
２０の刃先尖端は角膜上皮下のボウマン膜に達するが、
上記のような刃先尖端の幅とエッジ部の丸み付けによ
り、角膜上皮より硬いボウマン膜までは切り込まずに、
ボウマン膜上を滑るように進む。これにより、角膜上皮
細胞がボウマン膜（叉は上皮細胞の基底膜）から引き離
される。このとき、ブレード２０の送り速度は0.4〜６s
ec／秒、振動数は5,000〜25,000rpmが設定される。ブレ
ード２０の刃先尖端の幅Ｗが２〜１０μｍのとき、送り
速度約２sec／秒、振動数約9,000rpmにすると良い。な
お、ブレード２０の横振動の幅は約２ｍｍとなってい
る。

【００２４】上記のようなブレード２０による角膜上皮
の剥離について、豚眼を用いて実験を行った。図７〜９
は実験に使用した３種類の刃先の電子顕微鏡写真（倍率
3,000倍）を示し、それぞれ（ａ）は刃先尖端を正面か
ら見たときのものであり、（ｂ）は斜め横から見たとき
のものである。なお、実験におけるブレード２０の送り
速度は約２sec／秒、振動数は約9000rpmで全て行った。
なお、豚眼の角膜上皮の厚さは１００μｍ程であった。

【００２５】図７に示す第１ブレードにおける刃先は、
図６（ａ）のように尖端３０５を直線的に形成したもの
である。刃先の尖端の幅Ｗは約６μｍであり、エッジ部
分には全体に渡って丸みを付けてある（丸み半径Ｒ＝１
μｍ程）。この図７に示した刃先のブレードにおいて
は、角膜上皮のみを剥離したフラップがきれいに作成さ
れた。

【００２６】図８に示す第２ブレードにおける刃先尖端
の幅Ｗは約２μｍであり、図６（ｂ）のように尖端部分
は半径Ｒで丸みを付けるようにしたものである。ただ
し、刃付け面３００のエッジ部分には、一部に滑らかで
ない部分（バリ等）が現われていた。このため、このブ
レードによる実験では、８割の角膜上皮の剥離ができた
が、２割程の実質が切開されていた。刃付け面３００と
のエッジ部分の丸みが奇麗に形成されたところは、角膜
上皮のみの剥離が可能である。

【００２７】図９に示す第３ブレードにおける刃先尖端
の幅Ｗは約５μｍであったが、エッジ部分には丸み半径
が形成されておらず、刃先尖端が尖っていた。この第３
ブレードにおいては、５割程の角膜上皮の剥離ができた
が、残り５割程は実質まで切開されていた。

【００２８】以上の実験結果から、刃先尖端の幅Ｗが２
μｍでもエッジ部分に丸みを付ければ、実質を切り込ま
ずに、角膜上皮のみの剥離が可能である。さらに、豚眼
はボウマン膜を持たないが、人眼は実質よりかなり硬い
ボウマン膜を持つことを鑑みれば、刃先尖端の幅Ｗが１
μｍにしても、十分にボウマン膜を切り込まずに角膜上
皮の剥離が可能である。

【００２９】図１０は、従来のＬＡＳＩＫに使用してい
るブレードにおける刃先の電子顕微鏡写真を示したもの
で、倍率は10,000倍である。図１０（ａ）は刃先尖端を
正面から見たときのものであり、（ｂ）は斜め横から見
たときのものである。ＬＡＳＩＫ用のブレードでは、硬
いボウマン膜の切開を可能にするために、その尖端は１
μｍより遥かに尖った形状とされていることが分かる。

【００３０】次に、ブレード２０の送り（前進移動）及
び横振動（横スライド）と、刃先の切削角度（刃先尖端
幅）との関係を図１１により説明する。いま、ブレード
２０を図１１上の右横方向にスライドさせながら、上側
にｘ距離分移動させたとする。このとき、刃先の当接点
ＰSは、相対的にブレード上をＰS−ＰEの軌跡で移動す
ることになり、その移動距離はＤとなる。刃先からxの
地点の刃厚さをｄとすると、このときの、切削角度β
は、ＰS−ＰEを通る刃先断面と同じ形状になり、実際の
刃先角度α（ｘ距離方向の断面）より先が尖った形状と
なる。したがって、ブレードの刃先尖端幅Ｗを上記実験
で行った６μｍより大きくする場合（Ｗ＝５０μｍのと
き）には、送り速度（前進移動速度）に対して横振動
（横スライド）の速度を相対的に速くすることにより、
刃先を見かけ上鋭くし、角膜上皮を切開できる。

【００３１】一方、ブレード２０の尖端幅Ｗを２μｍよ
り小さくする場合には、送り速度（前進移動速度）に対
して横振動（横スライド）の速度を相対的に遅くすれば
良い。これにより、ボウマン膜及び実質への切り込みを
防ぐ。

【００３２】以上のようなブレード２０の刃先尖端幅
と、その尖端幅に応じてブレードの横振動と送り速度を
設定することにより、薬剤を使用せず、角膜上皮だけの
フラップを容易に作成できる。そのフラップエッジも、
従来のゴルフメス等による剥離に比べてきれいに仕上が
る。また、ブレード２０を交換できる構造であるので、
従来のブレードに交換することにより、角膜実質まで層
状に切開するフラップの作成にも対応することができ
る。

【００３３】上記の実施形態では、ブレード２０の送り
機構を直進移動させるものとしたが、ブレードを回転移
動させながら送る機構であっても良い。また、ブレード
の横振動のみを駆動源によるものとし、前進移動の送り
は手動で行う装置にも適用できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
薬剤を使用することなく、角膜上皮を剥離したフラップ
を容易に作成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る角膜手術装置の構成を示す概略図
である。

【図２】カッティング部及びサクション部の拡大図であ
る。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】ブレードの形状を説明する図である。

【図６】ブレードの刃先の部分拡大図である。

【図７】実験に使用した第１ブレードにおける刃先の電
子顕微鏡写真を示した図である。

【図８】実験に使用した第２ブレードにおける刃先の電
子顕微鏡写真を示した図である。

【図９】実験に使用した第３ブレードにおける刃先の電
子顕微鏡写真を示した図である。

【図１０】従来のＬＡＳＩＫに使用しているブレードに
おける刃先の電子顕微鏡写真を示した図である。

【図１１】ブレードの前進移動及び横スライドと、刃先
の切削角度との関係を説明する図である。

【符号の説明】

２カッティング部３サクション部１１送り用モータ１２振動用モータ２０ブレード２４角膜押え部材３０２刃付け部３０３刃付け面３０４刃先３０５尖端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】角膜上皮をフラップ状に剥離する角膜手
術装置において、角膜を略平坦に押圧する押圧手段と、
該押圧手段により押圧された角膜上皮をフラップ状に剥
離するためのブレードであって、２つの刃付け面の成す
刃先角度が１０〜５０°であり、刃先尖端におけるの刃
先幅が１〜５０μｍであり、刃先尖端の角部が丸められ
ているブレードと、該ブレードを駆動源により横振動さ
せる移動機構と、を備えることを特徴とする角膜手術装
置。
【請求項２】請求項１のブレードは、刃先尖端の角部
が半径０．５〜２５μｍで丸められていることを特徴と
する角膜手術装置。
【請求項３】請求項１の移動機構は、さらに前記ブレ
ードを駆動源により前進移動させる送り機構を持ち、前
進移動の速度が0.4〜６sec／秒、横移動の振動数が5,00
0〜25,000rpmの範囲で設定されていることを特徴とする
角膜手術装置。
【請求項４】請求項１の角膜手術装置において、前記
ブレードの刃先尖端を前記押圧部材の下面から１００〜
３００μｍの間で保持するホルダを備えることを特徴と
する角膜手術装置。
【請求項５】角膜上皮をフラップ状に剥離するための
角膜手術用ブレードであって、２つの刃付け面の成す刃
先角度が１０〜５０°であり、刃先尖端におけるの刃先
幅が１〜５０μｍであり、刃先尖端の角部が半径０．５
〜２５μｍで丸められていることを特徴とする角膜手術
用ブレード。