JP2018161478A - 眼科外科用顕微鏡における硝子体網膜観察システムの運動を制御する方法、顕微鏡用の運動コントローラおよび顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】眼科外科用顕微鏡における硝子体網膜観察システムの移動を制御する方法、顕微鏡用の運動コントローラおよび顕微鏡。
【解決手段】
本発明は、硝子体網膜観察システム、光学系キャリヤおよび支持体を有する顕微鏡、特に眼科外科用顕微鏡、硝子体網膜観察システムの移動を制御する方法および運動コントローラに関する。光学系キャリヤは支持体に可動に取り付けられている。硝子体網膜観察システム自体は光学系キャリヤに可動に取り付けられている。硝子体網膜観察システムは、光学系キャリヤなどのフロントピースを有する。顕微鏡レンズを焦点合わせするために光学系キャリヤが移動させられている間にフロントピースが目と接触することを回避するために、フロントピースの位置は支持体に対して自動的に定置に維持される。これは、光学系キャリヤの移動に対して反対向きの移動を行うように硝子体網膜観察システムを制御することによって得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、眼科外科用顕微鏡における、運動が制御された硝子体網膜観察システムの運動を制御する方法、眼科外科用顕微鏡用の顕微鏡運動コントローラおよび顕微鏡に関する。

眼科外科用顕微鏡は、運動が制御された硝子体網膜観察システムと、運動が制御された光学系キャリヤと、支持体とを有する。光学系キャリヤは、少なくとも１つの顕微鏡レンズを支持するように適応させられていてもよい。焦点合わせおよび／またはズームのために、光学系キャリヤは支持体に対して、少なくとも目に向かう方向および目から離れる方向で可動である。硝子体網膜観察システムは、光学系キャリヤに取り付けられており、光学系キャリヤに対して、好適には光学系キャリヤの移動方向に対して平行な方向に可動である。

硝子体網膜観察システムは、眼科外科用顕微鏡用の付属品であり、目の後方セグメントにおける外科的手技のために使用される。硝子体網膜観察システムは、毎回の外科手術後に迅速に交換することができるフロントレンズを支持するように構成されていてもよいフロントピースを有する。

フロントピースは、硝子体網膜観察システムが使用されるならば光学系キャリヤに取り付けられた顕微鏡レンズの光軸内へ移動させられてもよい。硝子体網膜観察システムが使用されないならば、フロントピースは、顕微鏡レンズと干渉しないように、光軸から離れるように移動させられてもよい。

光学系キャリヤが移動させられると、フロントピースが目の角膜に接触し、ひいては損傷または刺激するリスクがある。これは、特に、フロントピースがレンズの光路内へ回転させられ、顕微鏡レンズが内部焦点を有さず、ひいては、焦点合わせのために全体として移動させられなければならない場合である。

したがって、本発明の課題は、目との接触を回避する硝子体網膜観察システムを使用する眼科外科手術のための方法および装置を提供することである。

上述の方法および顕微鏡のために、この課題は、支持体に対する光学系キャリヤの移動から独立して、フロントピースの位置を顕微鏡の支持体に対して定置に自動的に維持することによって解決される。

本発明による顕微鏡運動コントローラは、新規に製造される顕微鏡に組み込まれてもよいまたは既存の眼科外科用顕微鏡に後付けするように構成されていてもよい。顕微鏡運動コントローラは、Ｉ／Ｏセクションおよび出力セクションを有する。

Ｉ／Ｏセクションは、光学系キャリヤのキャリヤ目標位置を表すキャリヤ位置決め信号を出力し、顕微鏡光学系キャリヤの実際のキャリヤ位置を表すキャリヤ位置信号を受信するように構成されている。出力セクションは、硝子体網膜観察システムのフロントピース目標位置を表すフロントピース位置決め信号を出力するように構成されている。運動コントローラは、キャリヤ目標位置およびキャリヤ実際位置の少なくとも一方からフロントピース目標位置を計算するように構成されている。フロントピース目標位置は、顕微鏡支持体に対するフロントピースの定置の位置を表すために計算される。運動コントローラは、ハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェア両方の組合せとして実施されてもよい。

改良された実施の形態によれば、支持体に対する光学系キャリヤの移動は、フロントピースの反対方向の移動によって自動的に相殺される。フロントピースの反対方向の移動は、好適には、光学系キャリヤの移動と同じ速度を有する。フロントピースの反対方向の移動は、好適には、別の実施の形態による光学系キャリヤの移動に対して平行であるが、それに逆らうように方向付けられている。支持体に対する光学系キャリヤの速度のベクトルｖおよび硝子体網膜観察システムの速度のベクトルｗのために、少なくとも光学系キャリヤの移動中、ｖ＝−ｗの関係が維持される。さらに、光学系キャリヤの移動およびフロントピースの反対方向の移動は、同時に生じてもよい。ｖ＝−ｗが維持されるならば、光学系キャリヤおよびフロントピースは、好適には、同じ時間インターバルにわたって移動させられるので、光学系キャリヤに対するフロントピースの移動量は、支持体に対する光学系キャリヤの移動量を正確に相殺する。

光学系キャリヤおよび硝子体網膜観察システム両方の同時移動のために、顕微鏡運動コントローラにおけるキャリヤおよびフロントピースの第２の位置決め信号が、Ｉ／Ｏセクションおよび出力セクションにおいて同時に出力されてもよい。

本発明は、コンピュータに上述の方法を実行させるプログラムを記憶する非一時的コンピュータ記憶媒体にも関する。

以下で、本発明は、添付の図面を参照しながら典型的な実施の形態を用いて説明される。上記で説明されているが、実施の形態には示されていない特徴が、その特定の特徴の技術的効果がその特定の用途にとって有利であるならば、加えられることが理解されるべきである。対照的に、その特定の特徴の技術的効果が不要であるならば、実施の形態の特徴は、特定の用途のために省略することができる。

眼科外科用顕微鏡の一部の概略的な側面図である。

図１には、眼科外科用顕微鏡１の複数の部分、すなわち、例えば床またはテーブル上に顕微鏡を安定して配置するための顕微鏡のスタンド（図示せず）を有する支持体２、レンズ位置決めシステム４、硝子体網膜観察システム６および運動コントローラ８が示されている。

レンズ位置決めシステム４は、電気モータ１２を備える駆動システム１０を有する。電気モータ１２は、方向ｘで、すなわち、観察領域１５に向かってまたは観察領域１５から離れるように、運動が制御される光学系キャリヤ１４を支持体２に対して駆動する。外科手術中、目１６が観察領域１５に配置される。光学系キャリヤ１４は、特定の拡大を提供するまたはズームレンズの場合には特定の範囲の拡大を提供する顕微鏡レンズ１８等の光学装置を支持するように構成されている。顕微鏡レンズ１８は、特に、内部焦点合わせを有さないレンズであってもよい。したがって、レンズ１８の焦点を調節するために、光学系キャリヤ１４が方向ｘに移動させられなければならない。この移動は、運動コントローラ８によって制御される。

駆動システム１０は、少なくとも１つのデータ交換ライン２０を介して運動コントローラのＩ／Ｏセクション２２に接続されている。少なくとも１つのデータ交換ライン２０を介して、支持体２に対するキャリヤ目標位置ｘ_Tを表すキャリヤ位置決め信号２４が、Ｉ／Ｏセクション２２から駆動システム１０へ出力される。最も単純な形式での位置決め信号２４は、アナログであってもよく、例えば、キャリヤ目標位置ｘ_Tに達するまで電気モータ１２を駆動するために出力される電流であってもよい。より複雑な位置信号２４は、バスレンズ通信規格に従うデジタル信号であってもよい。

Ｉ／Ｏセクション２２は、さらに、支持体２に対する光学系キャリヤ１４の実際位置ｘ_Aを表すキャリヤ位置信号２６を受信するように構成されている。キャリヤ位置信号２６は、ロータリエンコーダなどの位置測定装置２８によって生成されてもよい。

硝子体網膜観察システム６は、光学系キャリヤ１４と目１６との間の領域内へ移動することができるフロントピース３０を有する。特に、フロントピース３０は、レンズ１８の光軸３２内へ移動させられてもよい。フロントピース３０は、交換可能なレンズ３４を支持するレンズホルダであってもよい。

硝子体網膜観察システム６は、直接的にまたは顕微鏡レンズ１８に取り付けられることによって間接的に光学系キャリヤ１４に取り付けられている。硝子体網膜観察システム６は、運動コントローラ８によって運動を制御される。硝子体網膜観察システム６は、方向ｘに対して平行な方向ｘ’にフロントピース３０を移動させるための駆動システム３６を有する。硝子体網膜観察システム６を、光学系キャリヤ１４から独立して駆動することができる。駆動システム３６は、電気モータ１２を含む。

駆動システム３６は、少なくとも１つのデータ交換ライン３８を介して運動コントローラ８に接続されている。データ交換ライン２０のように、データ交換ライン３８は、有線、無線または有線と無線との組合せであってもよい。フロントピース位置決め信号４０は、少なくとも１つのデータ交換ライン３８を介して運動コントローラ８から駆動システム３６に送信される。フロントピース位置決め信号４０は、アナログ信号またはデジタル信号であってもよい。フロントピース位置決め信号４０は、フロントピース３０が光学系キャリヤ１４に対して駆動される目標フロントピース位置ｘ’_Tを表している。目標フロントピース位置ｘ’_Tが光学系キャリヤ１４に対して測定される一方で、対応する目標フロントピース位置ｘ_FTが支持体２に対して測定される。

ロータリエンコーダなどのフロントピース測定装置４４は、光学系キャリヤ１４に対するフロントピースの実際位置ｘ’_Aおよび／または支持体２に対する実際位置ｘ_FAを表すフロントピース位置信号４２を生成するために設けられていてもよい。運動コントローラ８は、駆動システム３６などの、出力セクションに接続されたあらゆる装置に対してフロントピース位置決め信号４０を利用可能にするための出力セクション４６を有する。しかしながら、出力セクション４６は、フロントピース位置信号４２を受信するように構成されていてもよい。運動コントローラ８は、キャリヤ位置信号２４およびキャリヤ位置信号２６のうちの少なくとも一方に応じて、フロントピース位置決め信号４２を計算するように構成されている。

図１から分かるように、光学系キャリヤ１４または顕微鏡レンズ１８それぞれが目１６に向かって移動させられ、光学系キャリヤ１４とフロントピース３０との間の距離が一定に維持されていると、フロントピース３０が目１６に接触するリスクがある。

これを回避するために、フロントピース３０は、顕微鏡１および／または運動コントローラ８の少なくとも１つの作動モードにおいて、光学系キャリヤ１４または顕微鏡レンズ１８それぞれの移動から独立して、支持体２に対して定置に維持される。

これは、支持体２に対する方向ｘでの光学系キャリヤ１４の移動量Δｘが、支持体２に対する方向ｘ’でのフロントピース３０の、等しいが、反対方向の移動量Δｘ’，Δｘ＝−Δｘ’によって相殺されることによって実現される。特に、支持体２に対する光学系キャリヤ１４または顕微鏡レンズ１８それぞれの速度ｖは、光学系キャリヤ１４または顕微鏡レンズ１８それぞれに対するフロントピース３０の速度ｗと同じ大きさであるが、反対方向であってもよい、すなわち、ｖ＝−ｗであってもよい。これは、この関係が維持される間いつでも、支持体に対するフロントピース３０の実際速度はゼロである、すなわち、フロントピース３０が定置に維持されることを意味する。このために、光学系キャリヤ１４またはレンズ１８それぞれと、フロントピース３０とは、それらのそれぞれのモータ１２，３７によって同時に駆動される。この運動相殺は、光学系キャリヤ１４が駆動される方向から独立して生じてもよい。択一的に、運動相殺は、光学系キャリヤが観察領域１５に向かって移動させられるときにのみ生じてもよい。なぜならば、この移動方向でのみフロントピース３０が目１６に接触するリスクがあるからである。

もちろん、顕微鏡１または運動コントローラ８はそれぞれ、別のモードへ切り替えられてもよい。この別のモードでは、フロントピース３０は、フロントピース３０の実際位置ｘ_FAが支持体２に対して変化するように、異なって移動させられてもよい。

１ 眼科外科用顕微鏡
２ 支持体
４ レンズ位置決めシステム
６ 硝子体網膜観察システム
８ 運動コントローラ
１０ レンズ位置決めシステムの駆動システム
１２ モータ
１４ 光学系キャリヤ
１５ 観察領域
１６ 目
１８ 顕微鏡レンズ
２０ データ交換ライン
２２ 運動コントローラのＩ／Ｏセクション
２４ キャリヤ位置決め信号
２６ キャリヤ位置信号
２８ キャリヤ位置測定装置
３０ フロントピース
３２ 顕微鏡レンズの光軸
３４ フロントピースにおけるレンズ
３６ 硝子体網膜観察システムの駆動システム
３７ モータ
３８ データ交換ライン
４０ フロントピース位置決め信号
４２ フロントピース位置信号
４４ フロントピース位置測定装置
４６ 運動コントローラの出力セクション
ｘ 支持体に対するレンズ位置決めシステムの移動方向
ｘ’ 光学系キャリヤに対するフロントピースの移動方向
ｘ_A 支持体に対するレンズ位置決めシステムの実際位置
ｘ_T 支持体に対するレンズ位置決めシステムの目標位置
ｘ’_T 光学系キャリヤに対するフロントピースの目標位置
ｘ’_A 光学系キャリヤに対するフロントピースの実際位置
ｘ_FT 支持体に対するフロントピースの目標位置
ｘ_FA 支持体に対するフロントピースの実際位置
ｖ 支持体に対する光学系キャリヤの移動の速度ベクトル
ｗ 光学系キャリヤに対するフロントピースの移動の速度ベクトル

Claims (12)

1. 硝子体網膜観察システム（６）が可動に取り付けられた、運動が制御される可動な光学系キャリヤ（１４）と、前記光学系キャリヤ（１４）が可動に取り付けられた顕微鏡支持体（２）と、を有する眼科外科用顕微鏡（１）において、運動が制御される硝子体網膜観察システム（６）の運動を制御する方法であって、
   前記硝子体網膜観察システム（６）は、フロントピース（３０）を有しており、前記フロントピース（３０）の位置（ｘ’_A，ｘ_FA）を、前記支持体（２）に対する前記光学系キャリヤ（１４）の移動から独立して、前記支持体（２）に対して定置に自動的に維持する、
   方法。
2. 前記光学系キャリヤ（１４）の移動（Δｘ）を、前記フロントピース（３０）の反対方向の移動（Δｘ’）によって自動的に相殺する、
   請求項１記載の方法。
3. 前記フロントピース（３０）を、前記光学系キャリヤ（１４）に対して所定の速度（ｗ）で移動させ、前記速度（ｗ）の大きさは、前記光学系キャリヤ（１４）が前記支持体（２）に対して移動させられる速度（ｖ）の大きさに相当し、前記フロントピース（３０）の前記速度（ｗ）の方向は、前記光学系キャリヤ（１４）の前記速度（ｖ）の方向とは反対方向である、
   請求項１または２記載の方法。
4. 前記フロントピース（３０）および前記光学系キャリヤ（１４）を同時に移動させる、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 請求項１から４までのいずれか１項記載の方法をコンピュータに実行させるプログラムを記憶した非一時的コンピュータ記憶媒体。
6. 光学系キャリヤ（１４）と、フロントピース（３０）を有する硝子体網膜観察システム（６）と、を備える眼科外科用顕微鏡（１）用の顕微鏡運動コントローラ（８）であって、
   前記運動コントローラ（８）は、Ｉ／Ｏセクション（２２）および出力セクション（４６）を有し、前記Ｉ／Ｏセクション（２２）は、キャリヤ目標位置（ｘ_T）を表すキャリヤ位置決め信号（２４）を出力しかつ前記光学系キャリヤ（１４）の実際キャリヤ位置（ｘ_A）を表すキャリヤ位置信号（２６）を受信するように構成されており、前記出力セクション（４６）は、前記硝子体網膜観察システム（６）のフロントピース目標位置（ｘ’_T，ｘ_FT）を表すフロントピース位置決め信号（４０）を出力するように構成されており、前記運動コントローラ（８）は、前記キャリヤ目標位置（ｘ_T）およびキャリヤ実際位置（ｘ_A）のうちの少なくとも一方からフロントピース目標位置（ｘ’_T，ｘ_FT）を計算するように構成されており、前記支持体（２）に対する前記フロントピース目標位置（ｘ_FT）は、一定である、
   顕微鏡運動コントローラ（８）。
7. 前記キャリヤ位置決め信号（２４）および前記フロントピース位置決め信号（４０）は、前記Ｉ／Ｏセクション（２２）および前記出力セクション（４６）において同時に出力される、
   請求項６記載の顕微鏡運動コントローラ（８）。
8. 顕微鏡（１）、特に眼科外科用顕微鏡であって、
   支持体（２）と、少なくとも１つの顕微鏡レンズ（１８）を支持するように適応されておりかつ前記支持体（２）に可動に取り付けられている光学系キャリヤ（１４）と、前記光学系キャリヤ（１４）に可動に取り付けられた硝子体網膜観察システム（６）と、を備え、前記硝子体網膜観察システム（６）は、フロントピース（３０）を有し、前記顕微鏡（１）の少なくとも１つの作動モードにおいて、前記フロントピース（３０）の位置（ｘ_FA）は、前記支持体（２）に対する前記光学系キャリヤ（１４）の移動から独立して、前記支持体（２）に対して定置である、
   顕微鏡（１）。
9. 前記フロントピース（３０）は、レンズホルダを有する、
   請求項８記載の顕微鏡（１）。
10. 前記顕微鏡（１）は、前記顕微鏡（１）の作動中に目（１６）が配置される観察領域（１５）を有し、前記フロントピース（３０）は、前記観察領域（１５）と前記光学系キャリヤ（１４）との間に配置されている、
    請求項８または９記載の顕微鏡（１）。
11. 請求項１から４までのいずれか１項記載の方法を実施するように構成された、請求項８から１０までのいずれか１項記載の顕微鏡（１）。
12. 請求項６または７記載の運動コントローラ（８）を有する、請求項８から１１までのいずれか１項記載の顕微鏡（１）。

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