Piezobasierte Präzisionspositionierung für die refraktive Chirurgie

Die ersten klinischen Studien über chirurgische Methoden zur „Formung“ der Hornhaut begannen in den 1930er Jahren – mit mechanischen Mikrokeratomen oder Einschnitten in die Hornhaut mit Skalpellen. Heute können Fehlsichtigkeiten dank laserpulsbasierter Operationstechniken in einem hohen Dioptrienbereich zwischen +4 und -10 dpt korrigiert werden. Mehrere Methoden haben sich zum „Goldstandard“ entwickelt, z.B. LASIK (Laser In Situ Keratomileusis), FLEX (Femtosecond Lenticule Extraction) und SMILE (Small Incision Lenticule Extraction). Alle diese Verfahren haben ein Grundprinzip gemeinsam: Die Formung der Hornhaut in der optischen Achse durch das Entfernen kleiner Partikel aus diesem hochspezialisierten Hauttyp. Ziel dieser Behandlung ist es, die resultierende Brechkraft von Hornhaut, Augenlinse und Glaskörper an die Länge des Augapfels anzupassen. Und es gibt noch eine entscheidende Gemeinsamkeit: Laserstrahlführung und Fokussierung erfordern hochpräzise Positioniersysteme.

Piezobasierte Bewegungs- und Positioniersysteme sind aufgrund ihrer hohen Dynamik, unübertroffenen Präzision und sehr kompakten Abmessungen für diese Anwendung prädestiniert.

Piezogetriebene Kippspiegelsysteme bieten zur Steuerung des Laserstrahls nicht nur die erforderliche Genauigkeit, sondern auch hohe Beschleunigungen und eine große dynamische Bandbreite mit über 100 Hz. Sie sind kompakt und lassen sich auch bei kleinen Platzverhältnissen in übergeordnete Systeme integrieren. Sie ermöglichen optische Ablenkwinkel bis zu 6°, extrem schnelles Ansprechverhalten (10 ms bis 1 ms mit Spiegel) sowie Auflösungen bis in den Nano-Radianbereich.

Bei Systemen mit mehreren Kippsachsen sind die Piezoantriebe in parallelkinematischen Positioniersystemen eingesetzt. Gegenüber seriellen Systemen gibt es nur eine bewegte Plattform und beide Kippachsen schneiden sich in einem mit gemeinsamem Drehpunkt. Integrierte hochauflösende Positionssensoren gewährleisten Linearitätswerte von besser als 0,25 % über den vollen Stellbereich und eine Wiederholgenauigkeit von 5 µrad.

PILine Ultraschall-Piezomotoren sind kompakte Antriebe, die lineare und rotatorische Bewegungen ausführen können. Sie zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen aus.