CN107613901A - 手术显微镜装置和手术显微镜系统 - Google Patents

手术显微镜装置和手术显微镜系统 Download PDF

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Abstract

该手术显微镜装置甚至在手术部位的图像不再正常显示时仍允许以相对高的确定性继续操作。提供了一种手术显微镜装置，包括：显微镜单元(110)，捕捉观察对象的图像并输出图像信号；支撑单元(120)，支撑显微镜单元并构成作为平衡臂；以及辅助观察装置(30)，能够从显微镜单元或支撑单元拆卸，其中，在构成支撑单元的多个旋转轴部分中的至少一个中设置手动操作的手动制动机构(40)。

Description

手术显微镜装置和手术显微镜系统
技术领域
本公开涉及一种手术显微镜装置和一种手术显微镜系统。
背景技术
在相关技术中，在针对精细区域的外科手术(例如，神经外科手术)中，例如，使用用于放大观察手术部位的显微镜装置。显微镜装置由臂单元(支撑单元)支撑的显微镜单元构成(例如，参考专利文献1和2)。
由于手术部位可能是非常小的区域，所以要求显微镜装置能够精确地调整显微镜单元的位置，以观察外科医生所期望的位置。因此，如专利文献1和2所述的显微镜装置所例证的，在许多情况下，支撑显微镜单元的支撑单元被配置作为包括配重(平衡块)的平衡臂。通过将支撑单元配置作为平衡臂，外科医生能够以像无重量的环境中操作显微镜单元似的感觉移动显微镜单元，并且可以改善外科医生的可操作性。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP H8-266555A
专利文献2：JP 2005-6960A
发明内容
技术问题
在本文中，专利文献1和2所记载的显微镜装置中的显微镜单元是光学的，外科医生通过直接观察设置在显微镜单元上的目镜来观察手术部位。在下文中，为了方便起见，设置有光学显微镜单元的显微镜装置也被称为光学显微镜装置。
同时，近年来，已经开发了具有配备有图像传感器并且能够以电子方式将手术部位成像的电子成像显微镜单元的显微镜装置。利用设置有电子成像显微镜单元的显微镜装置(在下文中，为了方便起见，也称为电子成像显微镜装置)，在安装在手术室中的显示装置上显示由显微镜单元成像的手术部位的图片，并且外科医生在观察显示装置上描绘的手术部位的图片的同时进行手术。
通过这种电子成像显微镜装置，为了进一步提高患者的安全性，期望甚至在由于某种原因手术部位的图片不再正常地显示在显示装置上的情况下，仍能够确保继续手术。
因此，本公开提出了一种新型改进的手术显微镜装置和手术显微镜系统，甚至手术部位的图片在不再正常显示的情况下，仍能够更可靠地继续手术。
问题的解决方案
根据本公开，提供了一种手术显微镜装置，包括：显微镜单元，对观察目标进行成像并输出图片信号；支撑单元，支撑显微镜单元并被配置作为平衡臂；以及辅助观察装置，其可附接到显微镜单元或支撑单元。相对于构成支撑单元的多个旋转轴单元中的至少一个设置手动操作的手动制动机构。
另外，根据本公开，提供了一种手术显微镜系统，包括：显微镜装置，其包括：显微镜单元，对观察目标进行成像并输出图片信号；支撑单元，支撑显微镜单元并被配置作为平衡臂；以及辅助观察装置，可附接到显微镜单元或支撑单；以及显示装置，基于图片信号显示图片。在显微镜装置中，相对于构成支撑单元的多个旋转轴单元中的至少一个，设置手动操作的手动制动机构。
根据本公开，显微镜装置包括可附接到显微镜单元或支撑单元的辅助观察装置。因此，在手术部位的图片的不再正常显示的情况下，使用辅助观察装置，可以在直接观察手术部位的同时继续手术。此外，在显微镜装置中，相对于构成支撑单元的多个旋转轴单元中的至少一个，设置手动操作的手动制动机构。因此，甚至在由于附接辅助观察装置而使支撑单元失去平衡的情况下，通过使手动制动机构操作，也可以保持支撑单元的姿态。因此，甚至在手术部位的图片不再正常显示的情况下，也能够更可靠地继续手术。
本发明的有益效果
如上所述，根据本公开，甚至在手术部位的图片不再正常显示的情况下，也能够更可靠地继续手术。注意，上述效果不必是限制性的。通过或代替上述效果，可以实现本说明书中描述的任何一种效果或可以从本说明书中掌握其他效果。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的显微镜系统的示例性配置的示图；
图2是示出辅助观察装置附接到第一旋转轴单元的状态的示图；
图3是示出在第一实施例中的与支撑单元的第二臂单元、第三旋转轴单元和第三臂单元对应的部分的配置的外观图；
图4是与图3所示的第二臂单元、第三旋转轴单元和第三臂单元中的手动制动机构对应的部分的截面图；
图5是示出在第二实施例中的与支撑单元的第二臂单元、第三旋转轴单元和第三臂单元对应的部分的配置的外观图；
图6是示出从图5所示的配置中去除盖元件的状态的外观图；
图7是与图5所示的第二臂单元、第三旋转轴单元和第三臂单元中的手动制动机构对应的部分的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在本说明书和附图中，具有基本相同的功能和结构的结构元件用相同的附图标记表示，并且省略对这些结构元件的重复解释。
在下文中，按下述顺序进行描述。
1、第一实施例
1-1、显微镜装置的整体配置
1-2、手术部位的图片不再正常显示的情况
1-3、手动制动机构的配置
2、第二实施例
2-1、手动制动机构的配置
3、手动制动机构的放置
4、补充说明
注意，在下文中，为了方便，对根据本公开的相应实施例的显微镜装置执行各种操作的用户指定为外科医生。然而，该指定不限制使用显微镜装置的用户，并且显微镜装置上的各种操作也可以由诸如医疗人员的另一成员的任何用户执行。
(1、第一实施例)
(1-1、显微镜装置的整体配置)
参考图1，将描述根据本发明的第一实施例的显微镜系统的配置，另外，将描述构成这种显微镜系统的显微镜装置的整体配置。图1是示出根据第一实施例的显微镜系统的示例性配置的示图。
参考图1，根据第一实施例的显微镜系统1由以下元件组成：显微镜装置10，其支撑显微镜单元110并且利用显微镜单元110对患者的手术部位进行成像；以及显示装置20，其显示由显微镜装置10成像的手术部位的图片。在手术过程中，外科医生观察手术部位，并在参考由显微镜装置10成像并在显示装置20上显示的图片的同时，对手术部位进行各种处理。
(显示装置)
如上所述，显示装置20显示由显微镜装置10成像的患者的手术部位的图片。例如，显示装置20安装在对外科医生可见的位置，例如，在手术室的墙壁上。显示装置20的类型没有特别限制，各种已知类型的显示装置中的任一个可以用作显示装置20，例如，阴极射线管(CRT)显示装置、液晶显示装置、等离子体显示装置或电致发光(EL)显示装置。此外，显示装置20不一定需要安装在手术室内，也可以安装在穿戴在外科医生的身体上而使用装置中，例如，头戴式显示器(HMD)或眼镜型穿戴式装置。
(显微镜装置)
显微镜装置10设置有用于对患者的手术部位进行放大观察的显微镜单元110、支撑显微镜单元110的支撑单元120(臂单元120)、与支撑单元120的一端连接并且支撑显微镜单元110和支撑单元120的底座单元130、以及控制显微镜装置10的操作的控制装置140。显微镜装置10是用于在手术期间对患者的手术部位进行放大观察的手术显微镜装置。
(底座单元130)
底座单元130支撑显微镜单元110和支撑单元120。底座单元130包括具有平面形状的平台131和设置在平台131的底面上的多个脚轮132。支撑单元120的一端连接到平台131的顶面，而显微镜单元110连接到支撑单元120的从平台131(前端)延伸的另一端。此外，显微镜装置10通过脚轮132与地面(floor)接触，并且被配置成通过脚轮132在整个地面上可移动。
注意，在以下说明中，相对于安装有显微镜装置10的地面的垂直方向被定义为z轴方向。z轴方向也称为上下方向或垂直方向。另外，与z轴方向的两个相互正交的方向被定义为x轴方向和y轴方向。平行于x-y平面的方向也称为水平方向。
(显微镜单元110)
显微镜单元110由用于对患者的手术部位进行放大观察的显微镜主体构成。在所示的示例中，显微镜单元110的光轴方向大致与z轴方向对准。显微镜单元110具有对应于电子成像显微镜单元的配置，并且由具有大致中空圆柱形形状的镜筒单元112和设置在镜筒单元112内的成像单元111构成。另外，成像单元111由诸如物镜和变焦镜头的光学系统以及用通过光学系统的光捕捉对象(即，手术部位)的图片的图像传感器构成。
镜筒单元112的底端上的孔设置有用于保护成像单元111的保护玻璃(coverglass，盖玻璃)。光源也设置在镜筒单元112的内部，并且在成像期间，用通过保护玻璃从光源辐射的照明光来照射对象。对于该照明光，从对象反射回来的光经由保护玻璃入射到成像单元111，结果，由成像单元111获取表示手术部位的图像的信号(图片信号)。
对于显微镜单元110，应用与各种已知类型的电子成像显微镜单元中的任何一个对应的配置就足够了，因此，在本文将会减少或省略其详细描述。例如，可以将各种已知类型的图像传感器中的任何一个用作成像单元111的图像传感器，例如，电荷耦合器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。此外，成像单元111也可以被配置为配备有一对图像传感器的立体相机。此外，各种已知类型的配置中的任何一个可以应用于成像单元111的光学系统。此外，可以在成像单元111中设置通常在电子成像显微镜单元中提供的各种类型的功能中的任何一个，例如，自动对焦(AF)功能和光学变焦功能。
由显微镜单元110获取的图片信号发送到控制装置140。在控制装置140中，例如，进行各种类型的图像处理，例如，伽马校正和白平衡调整。此外，在控制装置140中，也可以执行图像处理，例如，与电子变焦功能相关的放大和像素插值。例如，已经进行图像处理的图片信号发送到设置在手术室中的显示装置20，并且手术部位的图片显示在显示装置20上，通过光学变焦功能和/或电子变焦功能以期望的倍率适当放大。注意，控制装置140和显示装置20之间的通信可以通过各种已知的有线或无线方法中的任何一种来实现。
注意，可以在显微镜单元110中设置用于执行上述图像处理的处理电路，并且上述图像处理可以由显微镜单元110的处理电路执行，而不由控制装置140执行。在这种情况下，在显微镜单元110中设置的处理电路中已经执行了适当的图像处理之后的图像信息可以从显微镜单元110发送到设置在手术室中的显示装置20。此外，在这种情况下，显微镜单元110和显示装置20之间的通信可以通过各种已知的有线或无线方法中的任何一种来实现。
显微镜单元110在其外侧面设置有用于控制显微镜单元110的操作的各种类型的开关。例如，显微镜单元110设置有用于调整显微镜单元110的成像参数的变焦开关151(变焦SW 151)和聚焦开关152(聚焦SW 152)以及用于切换支撑单元120的操作模式的操作模式切换开关153(操作模式切换SW 153)。注意，为了方便起见，图1示出了设置在镜筒单元112的外侧面上的变焦SW151和聚焦SW152，但是在第一实施例中，这些开关也可以设置在构成第一旋转轴单元210的大致中空圆柱形外壳的外侧面上，如稍后的图2所述。
外科医生通过操作变焦SW151和聚焦SW152，能够分别调节显微镜单元110的放大倍率和焦距。此外，通过操作操作模式切换SW 153，外科医生能够在锁定模式和自由模式之间切换支撑单元120的操作模式。
此处，锁定模式是这样的操作模式，其中，显示单元110的位置和姿态通过使用制动器被锁定以限制绕着设置在支撑单元120中的每个旋转轴的旋转。自由模式是这样的操作模式，其中，制动器被释放，从而允许绕着设置在支撑单元120中的每个旋转轴自由旋转，并且使外科医生能够通过直接操作来调节显微镜单元110的位置和姿态。在本文中，例如，直接操作是指外科医生用他或她的手握住显微镜单元110并且直接移动显微镜单元110的操作。例如，外科医生按压操作模式切换SW 153时支撑单元120的操作模式变为自由模式，并且当外科医生从操作模式切换SW 153释放他或她的手时支撑单元120的操作模式变为锁定模式。
注意，这些开关不一定需要设置在显微镜单元110上。在第一实施例中，对于显微镜装置10来说，设置有用于接受具有与这些开关相似的功能的操作输入的机构就足够了，并且这样的机构的具体配置不受限制。例如，这些开关也可以设置在显微镜装置10的另一部分上。作为另一示例，可以使用诸如遥控器的输入装置，并且可以远程地将与这些开关对应的命令输入到显微镜装置10中。
此外，尽管为了简单起见，显微镜单元110的镜筒单元112被示出为如图1中的简单的中空圆柱形元件，但是实际上，镜筒单元112也可以创新地成形，以便外科医生更容易地握紧。例如，当处于自由模式时，可以预期外科医生直接用手握紧镜筒单元112来移动显微镜单元110的操作。此时，由于外科医生在按压操作模式切换SW 153的同时执行移动显微镜单元110的操作，所以可以通过考虑外科医生在自由模式下的操作性来适当地决定镜筒单元112的形状和操作模式切换SW 153的放置。此外，可以同样考虑外科医生的操作性来适当地决定变焦SW 151和聚焦SW 152的放置。
(控制装置140)
例如，控制装置140由诸如中央处理单元(CPU)或数字信号处理器(DSP)的处理器或这些处理器与诸如存储器的元件一起安装在其上的控制板组成。通过根据某个程序执行计算处理，控制装置140控制显微镜装置10的操作。
例如，控制装置140包括通过响应于由外科医生经由上述操作模式切换SW 153执行的操作输入，控制设置在支撑单元120的每个接合单元中的制动器的驱动来切换上述支撑单元120的操作模式的功能。作为另一示例，控制装置140包括响应于由外科医生经由上述变焦SW151和聚焦SW152执行的操作输入适当地驱动显微镜单元110的成像单元111中的光学系统来调整显微镜单元110的放大率和焦距的功能。此外，控制装置140包括对由显微镜单元110成像的图片信号执行各种类型的图像处理并且将处理后的图片信号发送到设置在手术室中的显示装置20的功能。
注意，在所示示例中，控制装置140被设置为与显微镜单元110、支撑单元120和底座单元130不同的配置，并且通过电缆连接到底座单元130。然而，第一实施例不限于这种示例。例如，实现与控制装置140相似的功能的处理器、控制板等也可以设置在底座单元130的内部。另外，通过在显微镜单元110内部结合实现与控制装置140相似的功能的处理器、控制板等，可以以集成的方式配置控制装置140和显微镜单元110。
(支撑单元120)
支撑单元120保持显微镜单元110，并且三维地移动显微镜单元110，同时在移动之后还锁定显微镜单元110的位置和姿态。在第一实施例中，支撑单元120被配置为具有六个自由度的平衡臂。然而，第一实施例不限于这种示例，并且支撑单元120还可以被配置为具有不同数量的自由度。通过将支撑单元120配置为平衡臂并且对于显微镜单元110和支撑单元120整体采取具有力矩平衡的配置，可以以更小的外力移动显微镜单元110，并且可以进一步提高外科医生的操作性。
支撑单元120设置有对应于六个自由度的六个旋转轴(第一轴O1、第二轴O2、第三轴O3、第四轴O4、第五轴O5和第六轴O6)。在下面的描述中，为了方便起见，构成每个旋转轴的元件(member)将统称为旋转轴单元。例如，旋转轴单元可以由诸如轴承、可旋转地插入到轴承内的轴、以及限制围绕旋转轴旋转的制动器的部件组成。稍后描述的平行四边形连杆机构240也可以被认为是旋转轴单元中的一个。
支撑单元120由对应于每个旋转轴的第一旋转轴单元210、第二旋转轴单元220、第三旋转轴单元230、第四旋转轴单元240、第五旋转轴单元250和第六旋转轴单元260、通过第一旋转轴单元210到第六旋转轴单元260可旋转地彼此连接的第一臂单元271、第二臂单元272、第三臂单元273、第四臂单元274和第五臂单元275、以及用于整体上保持显微镜单元110和支撑单元120的力矩平衡的配重280。注意，第四旋转轴单元240对应于平行四边形连杆机构240。
注意，在下面的描述中，在描述支撑单元120的配置时，设置显微镜单元110的一侧也可以称为前端侧或前端单元，而靠近底座单元130的一侧也可以称为基端侧(base endside)或基端单元(base end unit)。
第一旋转轴单元210具有大致中空圆柱形形状，并且连接到显微镜单元110的镜筒单元112的基端单元，使得中心轴与显微镜单元110的镜筒单元112的中心轴大致对准。第一旋转轴单元210可旋转地支撑显微镜单元110，旋转轴方向(第一轴O1方向)是与显微镜单元110的光轴大致对准的方向。在图1所示的示例中，第一轴O1被设置为大致平行于z轴的旋转轴。通过使显微镜单元110通过第一旋转轴单元210围绕第一轴O1旋转，调整由显微镜单元110捕捉的图像的方向。
注意，在所示示例中，显微镜单元110的成像单元111的一部分存储在构成第一旋转轴单元210的大致中空圆柱形外壳内。换言之，显微镜单元110和第一旋转轴单元210被配置为一个整体元件。然而，第一实施例不限于这种示例，并且第一旋转轴单元210和显微镜单元110也可以被配置为相互独立的元件。
在与第一轴O1大致垂直的方向延伸的第一臂单元271的前端连接到第一旋转轴单元210。此外，在第一臂单元271的基端，设置有可旋转地支撑第一臂单元271的第二旋转轴单元220，旋转轴方向(第二轴O2方向)是大致平行于第一臂单元271的延伸方向的方向。第二轴O2是大致垂直于第一轴O1的旋转轴，并且在图1所示的示例中，被设置为大致平行于y轴的旋转轴。通过使显微镜单元110和第一臂单元271通过第二旋转轴单元220围绕作为旋转轴的第二轴O2旋转，调整在显微镜单元110的x轴方向的位置。
在与第一轴O1和第二轴O2大致垂直的方向上延伸的第二臂单元272的前端连接到第二旋转轴单元220。此外，在第二臂单元272的基端，设置有可旋转地支撑第二臂单元272的第三旋转轴单元230，旋转轴方向(第三轴O3方向)是大致平行于第二臂单元272的延伸方向的方向。第三轴O3是大致垂直于第一轴O1和第二轴O2的旋转轴，并且在图1所示的示例中，被设置为大致平行于x轴的旋转轴。通过使显微镜单元110、第一臂单元271和第二臂单元272通过第三旋转轴单元230围绕作为旋转轴的第三轴O3旋转，调整在显微镜单元110的y轴方向上的位置。
以这种方式，支撑单元120被配置为使得由于分别控制第二轴O2和第三轴O3的旋转，从而控制显微镜单元110的姿态。换言之，第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230可以是规定显微镜单元110的姿态的旋转轴单元。
注意，在第一实施例中，第二臂单元272设置有手动操作的手动制动机构，用于在紧急情况期间停止第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230中的旋转。下面将在(1-3、手动制动机构的配置)中进一步描述第二臂单元272和手动制动机构的配置。
在与第三轴O3大致平行的方向上延伸的第三臂单元273的前端连接到第三旋转轴单元230。另外，平行四边形连杆机构240的顶侧的前端连接到第三臂单元273的基端。
平行四边形连杆机构240由设置成平行四边形形状的四个臂(臂241、242、243和244)以及分别设置在与平行四边形的近似顶点对应的位置处的四个接合单元(接合单元245、246、247和248)组成。
在大致平行于第三轴O3的方向延伸的臂241的前端连接到第三臂单元273的基端。接合单元245设置在臂241的前端附近，而接合单元246设置在臂241的基端附近。臂242和243的前端分别连接到接合单元245和246，允许围绕大致垂直于臂241的延伸方向并且大致彼此平行的相应旋转轴(第四轴O4)旋转。此外，接合单元247和248分别设置在臂242和243的基端上。臂244的前端和基端分别连接到这些接合单元247和248，允许围绕第四轴O4旋转并且还大致平行于臂241。
以这种方式，构成平行四边形连杆机构240的四个接合单元包括大致彼此平行并且大致沿相同方向的旋转轴(第四轴O4)，围绕第四轴O4彼此相结合地操作。在图1所示的示例中，第四轴O4设置为大致平行于y轴的旋转轴。换言之，平行四边形连杆机构240包括多个接合单元，这些接合单元围绕设置在相互不同的位置但沿相同方向的旋转轴彼此相结合地旋转的多个接合单元，并且实现将一端的操作传送到另一端的传动机构的作用。通过设置平行四边形连杆机构240，超过平行四边形连杆机构240的前端侧的配置(即，显微镜单元110、第一旋转轴单元210、第二旋转轴单元220、第三旋转轴单元230、第一臂单元271、第二臂单元272和第三臂单元273)的运动被传送到平行四边形连杆机构240的基端侧。
在臂242与基端隔开一定距离的部分上，设置有可旋转地支撑平行四边形连杆机构240的第五旋转轴单元250，旋转轴方向(第五轴O5方向)是垂直于臂242的延伸方向的方向。第五轴O5是大致平行于第四轴O4的旋转轴，并且在图1所示的示例中，被设置为大致平行于y轴的旋转轴。沿z轴方向延伸的第四臂单元274的前端连接到第五旋转轴单元250，并且允许显微镜单元110、第一臂单元271、第二臂单元272、第三臂单元273以及平行四边形连杆机构240经由第五旋转轴单元250相对于第四臂单元274围绕作为旋转轴的第五轴O5旋转。
第四臂单元274是大致L形，基端侧弯曲成大致平行于地面。允许第四臂单元274绕平行于垂直方向的旋转轴(第六轴O6)旋转的第六旋转轴单元260连接到第四臂单元274上的大致平行于地面的表面。
在所示的示例中，第六旋转轴单元260与沿垂直方向延伸的第五臂单元275集成。换言之，第五臂单元275的前端连接到第四臂单元274的基端上的大致平行于的地面的表面。另外，第五臂单元275的基端连接到底座单元130的平台131的顶面。利用这种配置，显微镜单元110、第一臂单元271、第二臂单元272、第三臂单元273、平行四边形连杆机构240和第四臂单元274经由第六旋转轴单元260相对于底座单元130围绕作为旋转轴的第六轴O6旋转。
构成平行四边形连杆机构240的底侧的臂244形成为比构成顶侧的臂241更长，并且位于在平行四边形连杆机构240上连接第三旋转轴单元230的部分的斜对面的臂242的端部延伸到平行四边形连杆机构240的外侧。在臂244的延伸端，设置有配重280。调整配重280的质量和位置，使得围绕第四轴O4产生的旋转力矩和围绕第五轴O5产生的旋转力矩可以通过设置为超过配重280本身的前端侧的配置(即，显微镜单元110、第一旋转轴单元210、第二旋转轴单元220、第三旋转轴单元230、第一臂单元271、第二臂单元272、第三臂单元273和平行四边形连杆机构240)的质量来抵消。
此外，调整第五旋转轴单元250的放置，使得设置在远离第五旋转轴单元250的前端侧的配置的重心位于第五轴O5上。此外，调整第六旋转轴单元260的放置，使得设置在远离第六旋转轴单元260的前端侧的配置的重心位于第六轴O6上。
通过以这种方式配置配重280的质量和放置、第五旋转轴单元250的放置和第六旋转轴单元260的放置，支撑单元120可以被配置为整体上保持显微镜单元110和支撑单元120的力矩平衡的平衡臂。通过将支撑单元120配置为平衡臂，在外科医生试图通过直接操作来移动显微镜单元110的情况下，外科医生能够以很小的外力移动显微镜单元110，几乎与失重状态一样。因此，可以提高用户可操作性。
在本文中，在第一实施例中，第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230分别设置有用于相对于围绕第二轴O2和第三轴O3的旋转提供驱动力的致动器320和330。元件在支撑单元120中围绕第二轴O2和第三轴O3的旋转分别由致动器320和330驱动。
致动器320和330的驱动由控制装置140控制。例如，当经由上述操作模式切换SW153输入将支撑单元120的操作模式切换到锁定模式的指令时，控制装置140驱动致动器320和330，使得第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230不旋转。以这种方式，通过由致动器320和330提供的驱动力来实现用于停止第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230的旋转的制动。
此外，致动器320和330设置有用于分别检测作用在第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230上的力(扭矩)的扭矩传感器，并且基于来自这些扭矩传感器的检测值，控制装置140可以适当地控制致动器320和330的驱动。例如，当经由上述操作模式切换SW 153输入将支撑单元120的操作模式切换到自由模式的指令时，控制装置140驱动致动器320和330，以支持使第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230旋转的力，这些力在外科医生试图移动显微镜单元110而提供。换言之，控制装置140能够驱动致动器320和330来实现所谓的动力辅助操作。利用这种设置，在自由模式期间，外科医生能够以很小的力移动显微镜单元110，并且进一步提高了外科医生的可操作性。
注意，典型的力控制可以用于致动器320和330的驱动控制。例如，上述动力辅助操作是在由力控制驱动的装置中广泛进行的操作。因此，在本文中，省略对致动器320和330的驱动控制的具体方法的详细描述。
同时，第一旋转轴单元210、第四旋转轴单元240、第五旋转轴单元250和第六旋转轴单元260分别设置有限制绕第一轴O1、第四轴O4、第五轴O5和第六轴O6旋转的制动机构(未示出)。注意，在第四旋转轴单元240中，即，在平行四边形连杆机构240中，由于四个接合单元(接合单元245、246、247和248)彼此结合旋转，因此，对平行四边形连杆机构240的这些接合单元245、246、247和248中的至少一个提供制动机构就足够了。
这些制动机构的驱动由控制装置140控制。当经由操作模式切换SW153输入将支撑单元120的操作模式切换到锁定模式的指令时，通过来自控制装置140的控制，所有这些制动机构立即被激活，并且限制每个对应的旋转轴。此外，当经由操作模式切换SW 153输入将支撑单元120的操作模式切换到自由模式的指令时，通过来自控制装置140的控制，所有这些制动机构立即被释放。注意，为了区别于稍后描述的手动制动机构，在以下说明中，为了方便起见，将通过来自控制装置140的控制进行操作的这些制动机构指定为电子控制的制动机构。
对于这些电子控制的制动机构，有利地使用这样一种机构，其中，当存在电流时，释放制动器，并且当不存在电流时，施加制动器，例如，非励磁(负驱动)电磁制动器。通过这种设置，支撑单元120甚至在诸如电源故障的紧急情况下也可以保持姿态。然而，第一实施例不限于这种示例，并且可以应用在典型的平衡臂中使用的各种类型的制动机构中的任何一种，作为这些电子控制的制动机构。例如，这些电子控制的制动机构可以是电磁制动器，或者可以是机械驱动的。
以这种方式，在第一实施例中，第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230分别由致动器320和330驱动，同样，当锁定姿态时，第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230的旋转被这些致动器320和330锁定。换言之，第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230未设置电子控制的制动机构。
第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230是规定显微镜单元110的姿态的旋转轴单元，并且是比较靠近显微镜单元110设置的旋转轴。因此，通过不提供电子控制的制动机构且仅在第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230中提供致动器，第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230的配置可以被小型化，并且显微镜单元110附近的配置可以被小型化。通过使显微镜单元110附近的配置小型化，能够为外科医生确保更多的工作空间。此外，如上所述，在显微镜系统1中，外科医生参考显示装置20上显示的手术部位的图片的同时进行手术。因此，通过使显微镜单元110附近的配置小型化，能够确保外科医生观看显示装置20的更大视野。因此，可以提供外科医生更容易使用的显微镜装置10。
此外，在非励磁(负驱动)电磁制动器用作每个旋转轴单元的电子控制的制动机构的情况下，例如，在释放电磁制动器时，电流必须连续地提供给电磁制动器，从而功耗增加是一个问题。此外，由于提供电流而在支撑单元120中产生的热量的增加也是一个问题。与第一实施例中一样，通过配置支撑单元120，使得在一些旋转轴单元(即，第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230)中不设置电子控制的制动机构，显微镜装置10的功耗可以进一步减小，并且还可以降低在支撑单元120中产生的热量。
注意，关于致动器320和330的设置，在第一实施例中，致动器330相对于第三轴O3设置为第三旋转轴单元230的一部分。同时，如图所示，致动器320相对于第二轴O2设置在远离第二旋转轴单元220的位置处。具体地，第二旋转轴单元220设置在第二臂单元272的前端单元上，而致动器320设置在第二臂单元272的基端侧。另外，第二旋转轴单元220和致动器320通过设置在第二臂单元272内部的动力传输机构(未示出)连接，并且致动器320的驱动力由动力传输机构传送到第二旋转轴单元220。
在第一实施例中，以这种方式，第二旋转轴单元220和致动器320经由动力传输机构设置为彼此远离。根据该配置，由于致动器320可以设置在朝着基端侧的远离第二旋转轴单元220的位置处，所以靠近第二旋转轴单元220的配置，或换言之，靠近显微镜单元110的配置，可以进一步被小型化。因此，可以进一步确保上述的外科医生的工作空间和外科医生的视野。注意，下面将结合(1-3、手动制动机构的配置)中的手动制动机构的配置的描述来详细描述致动器320和330的设置。
因此，上面参考图1，这样描述了根据第一实施例的显微镜系统1的配置和显微镜装置10的整体配置。
(1-2、手术部位的图片不再正常显示的情况)
如上所述，在显微镜系统1中，由显微镜单元110成像的手术部位的图片显示在显示装置20上。但是，例如，在诸如电源故障等紧急情况下，或者在构成显微镜系统1的一个装置中发生故障的情况下，预期手术部位的图片不再正常显示在显示装置20上的情况。
在显微镜系统1中，为了进一步增加患者安全，期望甚至在手术部位的图像由于某种原因不再正常显示的情况下，也能够继续手术。注意，手术部位的图片不再正常显示的可想到的原因包括显微镜单元110的图像传感器中的故障、显示装置20中的故障和/或在显微镜装置10和显示装置20之间的通信故障。
因此，在第一实施例中，在手术部位的图片不再正常显示的情况下，设置了可附接到显微镜单元110或支撑单元120的辅助观察装置。辅助观察装置例如是放大镜，并且在手术部位的图片不再正常显示的情况下，可以将辅助观察装置附接到显微镜单元110或支撑单元120，从而使外科医生能够在直接观察辅助观察装置的同时继续手术。注意，辅助观察装置的存储位置没有特别限定，辅助观察装置可以存储在设置在显微镜装置10中的专用存储单元中或者在紧急情况下可容易取出的任意位置内，例如，在手术室内。
将参考图2描述辅助观察装置的配置。图2是示出辅助观察装置附接到第一旋转轴单元210的状态的示图。注意，图2仅从图1所示的显微镜装置10中提取显微镜单元110和第一旋转轴单元210，并且示出了辅助观察装置附接到这些部件的状态。然而，在图2中，比图1更详细地示出了显微镜单元110和第一旋转轴单元210的配置。注意，在图2中，作为示例，示出了根据第一实施例的辅助观察装置是放大镜的情况的示例性配置。然而，在本公开中，辅助观察装置不限于放大镜。辅助观察装置设置有能够使外科医生直接观察装置而看到放大的手术部位的光学系统就足够了，具体的配置可以是任意的。
如上述(1-1、显微镜装置的整体配置)中所述，显微镜单元110由具有大致中空圆柱形状的镜筒单元112和设置在镜筒单元112内的成像单元构成。第一旋转轴单元210连接到显微镜单元110的镜筒单元112的基端单元。此时，显微镜单元110的成像单元的一部分存储在构成第一旋转轴单元的中空圆柱形外壳211内。换言之，显微镜单元110和第一旋转轴单元210被配置为集成元件。注意，由于成像单元以这种方式设置在显微镜单元110和第一旋转轴单元210的外壳内部，所以在图2中，省略了成像单元的图示，以防止附图变得复杂。
第一旋转轴单元210围绕第一轴O1可旋转地支撑显微镜单元110，并且在这种情况下，构成第一旋转轴单元210的外壳211被配置成使得自底端开始的某个长度的部分(以下称为旋转单元212)与显微镜单元110一起旋转，而旋转单元212上方的部分是围绕第一轴O1可旋转地支撑显微镜单元110和旋转单元212的部分(以下称为固定单元213)。图1所示的第一臂单元271(图2中未示出)连接到第一旋转轴单元210的固定单元213。另外，显微镜单元110的成像单元的一部分可以存储在第一旋转轴单元210的旋转单元212内。
根据第一实施例的辅助观察装置30由镜筒单元301、附接机构单元303、连接透镜镜筒单元301和附接机构单元303的连接单元305和用于将辅助观察装置30固定到第一旋转轴单元210的固定元件307构成。
透镜镜筒单元301由一对透镜镜筒构成，其内部设置有用于进行手术部位的放大观察的光学系统，例如，透镜。注意，为了简单起见，从图示中省略了具体配置，但是透镜镜筒单元301优选地设置有瞳孔间调节机构，使得可以根据外科医生的瞳孔间距调整透镜镜筒之间的距离。当使用辅助观察装置30时，通过利用瞳孔间调整机构适当地调整透镜镜筒之间的距离，外科医生能够更清楚地观察手术部位。
连接单元305是杆状元件，其一端连接到透镜镜筒单元301，而另一端连接到附接机构单元303。
附接机构单元303是用于将辅助观察装置30附接到第一旋转轴单元210的机构。在所示示例中，附接机构单元303包括：第一部分，其由具有对应于第一旋转轴单元210的外壳211的顶面的圆形形状的大致半圆形状的平面元件构成；以及第二部分，其从第一部分的圆弧形边缘相对于外壳211的顶面在大致垂直方向上延伸一定长度的平面元件构成。
当辅助观察装置30附接到第一旋转轴单元210时，辅助观察装置30安装在第一旋转轴单元210上，使得附接机构单元303的第一部分放置在第一旋转轴单元210的外壳211的顶面(换言之，固定单元213的顶面)上，而附接机构单元303的第二部分覆盖与外壳211的侧面上的顶面相距一定距离的区域。以这种方式，在所示的实施例中，辅助观察装置30附接到第一旋转轴单元210的固定单元213。
固定元件307例如是螺栓，并且是用于将辅助观察装置30固定到第一旋转轴单元210的元件。具体地，在附接机构单元303的第二部分的局部区域中设置有开口，并将螺纹切入开口的内壁。如图2所示，在辅助观察装置30安装在第一旋转轴单元210上的状态下，通过将固定元件307插入并拧入附接机构单元303的开口中，直到尖端抵靠第一旋转轴单元210的外壳211的侧壁，辅助观察装置30被固定到第一旋转轴单元210。
当辅助观察装置30附接到显微镜单元110时，调整辅助观察装置30的透镜镜筒单元301相对于连接单元305的连接角度(即，相对于显微镜单元110的光轴的倾斜角度)、透镜镜筒单元301内的光学系统等，以允许用透镜镜筒单元301观察到由显微镜单元110提供的至少一部分观察范围。利用该配置，当在手术部位的图片不再正常显示的情况下，外科医生附接辅助观察装置30并且观察透镜镜筒单元301时，外科医生能够观察与在那以前由显微镜单元110成像的范围对应的范围，并且能够顺利地继续手术。
在本文中，连接单元305可旋转地连接到附接机构单元303。如图所示，例如，通过设置穿过连接单元305和附接机构单元303的开口，并且将连接元件(例如，螺栓)插入通过这些开口，来实现旋转机构。连接单元305的旋转轴大致平行于第一旋转轴单元210中的旋转轴(第一轴O1)。
如上所述，在所示示例中，辅助观察装置30附接到第一旋转轴单元210的固定单元213，因此不能与显微镜单元110一起旋转。然而，通过如上所述，在连接单元305和附接机构单元303之间设置旋转机构，透镜镜筒单元301可以相对于附接机构单元303，或者换言之，相对于第一旋转轴单元210，围绕第一轴O1旋转，从而能够调整由辅助观察装置30提供的观察范围。
上面由此参考图2描述了辅助观察装置30的配置。在第一实施例中，在手术部位的图片不再正常显示的情况下，辅助观察装置30如图所示地附接到第一旋转轴单元210，由此能够使外科医生通过从透镜镜筒单元301的顶部观察透镜镜筒单元301来直接通过透镜镜筒单元301观察手术部位。因此，在解决手术部位的图片未正常显示的状态并且恢复显微系统1之前，外科医生能够通过使用辅助观察装置30继续手术，从而可以增加患者安全。
此时，作为在手术部位的图片不再正常显示的情况下的替代观察手段，可以想到除了辅助观察装置30以外的装置，例如，佩戴在外科医生的头上的头戴式放大镜或例如另一光学显微镜装置。然而，在使用头戴式放大镜观察手术部位的情况下，为了从固定位置继续观察手术部位，必须保持外科医生头部相对于手术部位的相对位置恒定。由于放大镜的视野有限，一旦头部的位置移动，再次在观察视野中捕捉手术部位就不容易，并且对于不特别习惯于使用头戴式放大镜的外科医生，这种头戴式放大镜并不被认为是容易使用的。
另一方面，使用替代光学显微镜装置的情况导致成本增加，等于使这种替代显微镜装置可用的成本。另外，由于在手术前还需要准备替代显微镜装置，所以医务人员的操作量增加。此外，由于需要确保安装替代显微镜装置的空间，因此手术室内部变得拥挤。
相反，根据第一实施例，如上所述，在手术部位的图片不再正常显示的情况下，提供辅助观察装置30，作为观察的替代手段。辅助观察装置30可以通过简单的操作附接到显微镜装置10的显微镜单元110，并且外科医生能够使用辅助观察装置30立即继续观察手术部位。
此时，在使用辅助观察装置30的情况下，一旦设定显微镜单元110的位置，就可以锁定手术部位和辅助观察装置30的相对位置关系，因此即使外科医生将他或她的头部短暂地从辅助观察装置30移开，外科医生也能够通过观察辅助观察装置30来立即再次观察手术部位。因此，不存在像上述头戴式放大镜那样的烦扰。此外，与替代显微镜装置相比，辅助观察装置30可以以低成本获得，而且不需要预先准备等。此外，辅助观察装置30可以被紧凑地配置，并且作为存储位置，很小的空间就足够，因此也可以避免手术室内部变得拥挤的情况。
以这种方式，通过将辅助观察装置30用作观察的替代手段，与使用头戴式放大镜或其他光学显微镜装置的情况相比，能够更容易地继续观察手术部位。
注意，在相关技术中，已知内窥镜装置，其中，代替显微镜单元110，内窥镜由图1中所示的支撑单元120支撑。同样，通过这样的内窥镜装置，与显微镜装置10一样，期望甚至在手术部位的图片不再正常显示的情况下，也能够继续手术。然而，虽然依赖于针对手术的部位和手术技术，但是在内窥镜装置中，在手术部位的图片不再正常显示的情况下，存在通过进行腹部或颅外科手术可以继续手术的可能性。换言之，利用内窥镜装置，在手术部位的图片不再正常地显示的情况下，存在可以继续手术而不必使用辅助观察装置30的可能性。
另一方面，对于显微镜装置10，由于不存在用于内窥镜装置的诸如腹部或颅外科手术等替代手段，所以在手术部位的图片不能正常显示的情况下，不能继续手术，除非通过某种方法进行手术部位的放大观察。以这种方式，辅助观察装置30通过被用于预先假定腹部或颅外壳手术的显微镜装置10而被认为具有特别有利的效果。
注意，图2所示的辅助观察装置30的配置和附接辅助观察装置30的方法仅仅是一个示例。在第一实施例中，辅助观察装置30附接到显微镜单元110或支撑单元120的任何部分就足够了，其配置和附接方法不限于所示示例。例如，辅助观察装置30也可以附接到显微镜单元110的镜筒单元112，或者附接到第一旋转轴单元210的外壳211的旋转单元212。在这种情况下，辅助观察装置30能够与显微镜单元110和旋转单元212一起围绕第一轴O1旋转，因此辅助观察装置30也可以不设置有如上所述的旋转机构。
(1-3、手动制动机构的配置)
在本文中，如上述(1-1、显微镜装置的整体配置)中所述，在显微镜装置10中，在支撑单元120的旋转轴单元之中，第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230并未设置有电子控制的制动机构，并且这些旋转轴单元中的旋转由致动器320和330驱动。这样的配置使得可以实现显微镜单元110附近的配置的小型化，降低功耗，并且减少产生的热量。
另一方面，如果考虑将辅助观察装置30附接到显微镜装置10，则由于显微镜装置10的支撑单元120被配置成平衡臂，因此存在附接辅助观察装置30可能导致失去平衡并使得支撑单元120不能保持姿态的风险。在这种情况下，存在不能确保辅助观察装置30的位置的可能性，使得难以用辅助观察装置30观察手术部位。
在支撑单元120不能保持姿态的这样的现象尤其在以下情况下成为一个问题：电子控制的制动机构未像显微镜装置10的支撑单元120那样设置在旋转轴单元的子集中。例如，考虑在手术部位的图片不再正常显示的情况，并且流向支撑单元120的电流也延迟或停止的情况。在这种情况下，如果构成支撑单元120的所有旋转轴都设置有在没有电流的情况下接合的电子控制的制动机构，例如，非励磁(负驱动)电磁制动器，则这些电子控制的制动机构将接合，并且即使辅助观察装置30附接到支撑单元120，也可以保持支撑单元120的姿态。
然而，在根据第一实施例的支撑单元120中，在第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230中未设置电子控制的制动机构，并且在第二旋转轴单元220和旋转轴单元230中停止旋转由致动器320和330控制。在没有电流的情况下，致动器320和330不能被驱动，因此，第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230中的旋转不能适当地停止，并且支撑单元120的姿态也改变至由于辅助观察装置30而导致失去平衡的程度。
注意，由于电动机通常具有保持转矩，甚至在没有电流的情况下，如果转矩小于保持转矩，则设置在致动器320和330中的电动机能够提供支撑。然而，尽管依赖于致动器320和330的架构，但是设置在致动器320和330中的电动机的保持转矩不一定被设计成额外考虑辅助观察装置30的重量，并且不能保证辅助观察装置30的重量可以由电动机的保持转矩完全支撑。
以这种方式，在显微镜装置10中，由于电子控制的制动机构未设置在支撑单元120的旋转轴单元的子集中，所以支撑单元120的姿态由于在手术部位的图片不再正常显示的情况下附接辅助观察装置30而改变的情况被认为更容易发生。
因此，在第一实施例中，为了保持支撑单元120的姿态，设置有用于停止在第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230中的旋转的手动制动机构。手动制动机构在通常操作支撑单元120时并不使用，而是在手术部位的图片不再正常显示的情况下仅在附接辅助观察装置30的情况下外科医生手动操作的制动器。
换言之，在第一实施例中，在手术部位的图片不再正常显示的情况下，外科医生将辅助观察装置30附接到显微镜单元110或支撑单元120。此时，在还发生动力损失等并且存在致动器320和330不能正常操作的风险的情况下，外科医生另外接合上述手动制动机构。通过手动制动机构，在未设置电子控制的制动机构的第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230中停止旋转。此外，例如，由于其他旋转轴单元(第一旋转轴单元210、第四旋转轴单元240、第五旋转轴单元250和第六旋转轴单元260)设置有由励磁(负驱动)电磁制动器构成的电子控制的制动机构，所以，这些旋转轴单元中的旋转也可以由这些电子控制的制动机构停止。因此，甚至在手术部位的图片不再正常地显示的情况下将辅助观察装置30附接到显微镜单元110或支撑单元120的情况下，也可以保持支撑单元120的姿态，使得可以更可靠地继续手术。
在本文中，甚至在构成支撑单元120的所有旋转轴单元中设置有电子控制的制动机构的情况下，如果制动力小，则存在附接辅助观察装置30也可能导致支撑单元120不能保持姿态的可能性。同时，与第一实施例中相同，甚至在构成支撑单元120的旋转轴单元的子集中未设置电子控制的制动机构并且由致动器控制旋转停止的情况下，如果在致动器中的电动机的保持转矩足够大，则存在即使附接了辅助观察装置30，也可以保持支撑单元120的姿态的可能性。
在第一实施例中，作为示例，相对于被认为具有小的保持转矩和小的制动力的第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230设置有手动制动机构，但是本公开不限于这样的示例。通过考虑构成支撑单元120的每个旋转轴单元中的制动力，可以相对于具有较小制动力的旋转轴单元(对于该旋转轴单元，存在支撑单元的姿态在附接辅助观察装置30的情况下改变的可能性)有利地设置手动制动机构。
在下文中，将参考图3和图4更详细地描述根据第一实施例的手动制动机构的配置。图3是示出在第一实施例中的与支撑单元120的第二臂单元272、第三旋转轴单元230和第三臂单元273对应的部分的配置的外观图。图4是与图3所示的第二臂单元272、第三旋转轴单元230和第三臂单元273中的手动制动机构对应的部分的截面图。图3示出了从图1所示的支撑单元120的配置提取的第二臂单元272、第三旋转轴单元230和第三臂单元273。另外，图4是沿着与图3所示的第二臂单元272、第三旋转轴单元230和第三臂单元273的延伸方向平行的截面的截面图。在图4中，放大了致动器320和330附近的配置的图示，以说明手动制动机构的配置。
在第一实施例中，手动制动机构40通过对致动器320和330的驱动轴的旋转施加制动而停止第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230中的旋转。因此，在描述手动制动机构40之前，首先将更详细地描述第二臂单元272、第三旋转轴单元230和第三臂单元273的配置，并且描述将致动器320和330在该配置内的放置。
参考图3，第二旋转轴单元220连接到具有大致中空圆柱形状的第二臂单元272的前端，而第二臂单元272的基端侧连接到具有相同的大致中空圆柱形形状的第三旋转轴单元230。第二旋转轴单元220中的旋转轴(第二轴O2)的方向是大致垂直于第二臂单元272的延伸方向的方向。另外，第三旋转轴单元230的旋转轴(第三轴O3)的方向是大致平行于第二臂单元272的延伸方向的方向。此外，第三臂单元273的前端连接到第三旋转轴单元230的基端。第三臂单元273的延伸方向是大致平行于第三轴O3方向的方向。
在本文中，第二臂单元272和第三旋转轴单元230以中心轴偏移一定距离的状态连接。换言之，第二臂单元272和第三旋转轴单元230被连接为构成所谓的曲柄形状。
尽管从图1中的图示中省略了，但是第二臂单元272和第三旋转轴单元230设置有在与第二臂单元272和第三旋转轴单元230的延伸方向相同的方向延伸的盖元件276，以覆盖曲柄部分。第二臂单元272和第三旋转轴单元230设置有用于在外壳的隔区的部分区域内部设置各种元件的开口，并且盖元件276可以设置成覆盖该开口。
如上面在(1-1、显微镜装置的整体配置)中所述，在第三旋转轴单元230的内部设置有围绕第三轴O3旋转驱动第二臂单元272的致动器330。同时，围绕第二轴O2旋转驱动第一臂单元271(图3中未示出)的致动器320设置在远离第二旋转轴单元220的位置。具体地，致动器320设置在第二臂单元272的基端侧，并且通过设置在第二臂单元272内部的动力传输机构将致动器320的驱动力发送到第二旋转轴单元220。因此，在第一实施例中，如图4所示，致动器320和330设置在彼此靠近的位置。
如图4所示，致动器320设置在第二臂单元272的内部，使得驱动轴的旋转轴方向大致平行于第二臂单元272的延伸方向。例如，动力传输机构由以下元件构成：轴，该轴沿着第二臂单元272的延伸方向设置在第二臂单元272内部，其基端连接到致动器320的驱动轴，并且与驱动轴同轴地旋转；第一锥齿轮，其设置在轴的前端；以及第二锥齿轮，其与第一锥齿轮啮合并与第二旋转轴单元220同轴旋转。然而，动力传输机构的配置不限于这种示例，例如，动力传输机构也可以是通过适当组合通常在传输动力时使用的各种机构(例如，皮带、滑轮和齿轮)的配置。
注意，通过将致动器320和第二旋转轴单元220彼此间隔开，致动器320可以设置在远离第二旋转轴单元220朝着基端侧的位置处，并且因此在第二旋转轴单元220附近的配置，或者换言之，在显微镜单元110附近的配置，可以进一步小型化。因此，可以进一步确保外科医生的工作空间和外科医生的视野。
此外，在所示的配置中，致动器320和第二旋转轴单元220设置成使得致动器320的驱动轴的旋转轴方向和第二旋转轴单元220的旋转轴(第二轴O2)的方向大致彼此正交。换言之，致动器320被设置成使得驱动轴面向大致平行于第二臂单元272的延伸方向的方向。因此，致动器320在大致垂直于第二臂单元272的延伸方向的方向上突出的量可以减少。如果存在大致垂直于第二臂单元272的延伸方向的方向大幅突出的部分，则突出部分朝向外科医生的身体突出，因此，在手术期间，造成变成外科医生的工作的障碍的风险。根据所示的配置，突出部分突出的量可以减少，从进一步提高外科医生的作业性。
接下来，参考图4描述根据第一实施例的手动制动机构40的配置。参考图4，手动制动机构40由开关410、与开关410一起操作的凸轮滑块420、附接到致动器320的驱动轴的第一锥形制动器430、以及附接到致动器330的驱动轴的第二锥形制动器440构成。
按压开关410使凸轮滑块420沿按压方向(图中为负x轴方向)移动。第一锥形制动器430的可移动部分和第二锥形制动器440的可移动部分与凸轮滑块420一起移动，以分别压靠在第一锥形制动器430的固定部分和第二锥形制动器的固定部分440上，并且对致动器320和致动器330的驱动轴的旋转(即，第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230的旋转)施加制动。以这种方式，在第一实施例中，由外科医生按压开关410的一个动作可以使制动施加到第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230。注意，图4示出了当按压开关410并且施加了手动制动机构40的第一锥形制动器430和第二锥形制动器440的状态。
将更详细地描述手动制动机构40的配置。如图4所示，开关410设置在曲柄部分，即，第二臂单元272和第三旋转轴单元230之间的连接部分。开关410具有大致中空圆柱形形状，其一端暴露于外部，并且另一端位于第二臂单元272和第三旋转轴单元230的外壳内。开关410配置成可沿第二臂单元272和第三旋转轴单元230的延伸方向移动。按压开关410的暴露于外部的一个端部，以压靠轮滑块420，这使得轮滑块420在按压方向(图中为负x轴方向)上移动。
在本文中，开关410可以设置有所谓的凹口凸轮机构(nock cam mechanism)(未示出)。通过设置凹口凸轮机构，一旦按压开关410，开关410就固定在按压位置，从而使第一锥形制动器430和第二锥形制动器440进入连续啮合状态。在希望释放第一锥形制动器430和第二锥形制动器440的情况下，再次按压开关410就够了。注意，为了防止手动制动机构40的故障，可以适当地设置诸如阻止开关410的平滑移动的止动器(未示出)的配置，使得开关410仅在以至少一定大小的力按压开关410时移动。
凸轮滑块420设置在第二臂单元272和第三旋转轴单元230的外壳内。凸轮滑块420通过沿着第二臂单元272延伸的平面第一元件421、沿第三旋转轴单元230延伸的平面第二元件422、以及连接第一元件421和第二元件422并且在与第二臂单元272和第三旋转轴单元230的延伸方向大致垂直的方向上延伸的平面第三元件423的整体连接配置。第三元件423被设置成使得平面与开关410的另一端相对。通过按压开关410，第三元件423的平面被开关410按压，并且整个凸轮滑块420沿着按压方向移动。
第一锥形制动器430和第二锥形制动器440是摩擦力制动器，其由于由活动部件的锥形表面压靠固定部件的锥形表面上而导致的接触表面处的摩擦而产生制动力。注意，在所示的示例性配置中，为了提高摩擦力，使用摩擦表面是锥形表面的锥形制动器，但是只要获得期望的摩擦力，也可以使用盘式制动器，其中，可移动部分和固定部分是圆盘状的，并且接触表面是平面。
在所示的示例性配置中，第一锥形制动器430由固定部分431、第一可移动部分432和第二可移动部分433构成。固定部分431、第一可移动部分432和第二可移动部分433都是环形的，并且附接到致动器320的驱动轴，从而当从致动器320沿着驱动轴的方向观察时以以上顺序相互重叠。
固定部分431固定地地装配在致动器320的驱动轴上，并与致动器320的驱动相关联地与致动器320的驱动轴一起旋转。固定部分431的与第一可移动部分相对的表面432具有圆锥形状。
第一可移动部分432附接到致动器320的驱动轴，以便可沿着驱动轴的方向移动，并且与固定部分431相对的表面具有与固定部分431的圆锥形状对应的圆锥形状。通过使第一可移动部分432沿固定部分431的方向移动并且将第一可移动部分432的锥形表面压靠在固定部分431的锥形表面上，固定部分431的旋转停止，或者换言之，致动器320的驱动轴的旋转停止。
第二可移动部分433附接到固定部分431的相对侧，使得第一可移动部分432致动器320的驱动轴插在其间，以便可沿致动器320的驱动轴的方向移动。此外，第二可移动部分433的环形的外周设置有沿垂直于第二臂单元272的延伸方向的方向突出的销434。
在凸轮滑块420的第一元件421上，在与设置在第二可移动部分433上的销434对应的位置处设置有开口，凸轮滑块420和第一锥形制动器430设置成使得销434插入这个开口内。开口被形成为在从与第一元件421的延伸方向垂直的方向(在图中，z轴方向)倾斜一定角度的方向上延伸。当在销434装配到开口内的状态下，如果凸轮滑块420沿着图中的x轴方向移动，则销434沿着开口的延伸方向移动，相应地，连接到销434的第二可移动部分433沿致动器320的驱动轴移动，同时也围绕驱动轴旋转。
换言之，在所示的配置中，通过使开关410在图的负x轴方向上按压，并且相应地使凸轮滑块420的第一元件421沿负x轴方向移动，第二可移动部分433也经由销434在负x轴方向上移动。在第二可移动部分433和第一可移动部分432的x轴方向的相对面之间设置有板簧(flat spring)(未图示)，使得通过使第二可移动部分433沿负x轴方向移动，第一可移动部分432由第二可移动部分433通过板簧在负x轴方向上按压。随后，将第一可移动部分432的锥形表面压靠在固定部分431的锥形表面上，从而第一锥形制动器430被啮合。
第二锥形制动器440的配置和操作大体上类似于第一锥形制动器430。然而，考虑到凸轮滑块420相对于运动方向的关系，第二锥形制动器440附接到致动器330与第一锥形制动器430相反。
具体而言，第二锥形制动器440由固定部分441、第一可移动部分442和第二可移动部分443构成。第二可移动部分443、第一可移动部分442和固定部分441均为环形，并且附接至致动器330的驱动轴，从而当从致动器330沿驱动轴的方向观察时，以上述顺序相互重叠。
固定部分441固定地装配在致动器330的驱动轴上，并且与致动器330的驱动相关联地与致动器330的驱动轴一起旋转。第一可移动部分442附接到致动器330的驱动轴，以便在驱动轴的方向上可移动。固定部分441和第一可移动部分442的相对表面都是锥形表面，并且通过使第一可移动部分442沿固定部分441的方向移动，并且将第一可移动部分442的锥形表面压靠在固定部分441的锥形表面上，固定部分441的旋转停止，或者换言之，致动器330的驱动轴的旋转停止。
第二可移动部分443附接在固定部分441的相对侧上，第一可移动部分442在致动器330的驱动轴上介于其间，以便能够沿致动器330的驱动轴的方向移动。此外，第二活动部件443的环形的外周设置有沿垂直于第二臂单元272的延伸方向的方向突出的销444。
在凸轮滑块420的第二元件422上，在与设置在第二可移动部分443上的销444对应的位置处设置有开口，凸轮滑块420和第二锥形制动器440被设置成使销444插入这个开口内。开口被形成为在从与第二元件422的延伸方向垂直的方向(在图中，z轴方向)倾斜一定角度的方向上延伸。在销444装配到开口内的状态下，如果凸轮滑块420沿着图中的x轴方向移动，则销444沿着开口的延伸方向移动，相应地，连接到销444的第二可移动部分443沿致动器330的驱动轴移动，同时也围绕驱动轴旋转。
换言之，在所示的配置中，通过使开关410在图的负x轴方向上按压，并且相应地使凸轮滑块420的第二元件422在负x轴方向上移动，第二可移动部分443也经由销444在负x轴方向上移动。在第二可移动部分443和第一可移动部分442的x轴方向的相对面之间设置有板簧(未图示)，使得通过使第二可移动部分443沿负x轴方向移动，第一可移动部分442由第二可移动部分443通过板簧在负x轴方向上按压。随后，将第一可移动部分442的锥形表面压靠在固定部分441的锥形表面上，并且第二锥形制动器440被啮合。
上面因此参考图3和图4描述了根据第一实施例的手动制动机构40的配置。在本文中，实际使用手动制动机构40的情况，或换言之，手术部位的图片不再正常显示的情况是紧急情况，因此，对外科医生施加如用于啮合手动制动机构40的操作的复杂操作是不可取的。期望啮合手动制动机构40，并且通过更简单的操作使支撑单元120的姿态锁定。同时，如上所述，根据第一实施例，提供了能够同时向多个旋转轴单元施加制动的手动制动机构40。根据手动制动机构40，通过按压开关410的单一且比较简单的操作，外科医生能够同时向多个旋转轴单元施加制动。因此，可以更快速地保持支撑单元的姿态120的姿态，继续手术，不会给外科医生造成过重的负担。
注意，显微镜装置10可以有利地设置有检测手动制动机构40是否已经啮合的检测机构。此外，在检测机构检测到手动制动机构40已经啮合的情况下，可以停止通过控制装置140对致动器320和330的驱动控制。
在手术部位不再正常显示的图片的情况下，外科医生很难立即确定原因。因此，可以预期以下情况：为了尽可能快地继续手术，外科医生附接辅助观察装置30并且激活手动制动机构40，而不管手术部位的图片不再正常显示的原因。如果致动器320和330的驱动轴的旋转甚至通过控制装置140对致动器320和330的驱动控制仍在正常进行的情况下被手动制动机构40强制地停止，则存在以下风险：致动器320和330的控制可能变得不稳定，并且支撑单元120可能意外移动。
因此，如上所述，在检测到手动制动机构40已经啮合的情况下，停止通过控制装置140对致动器320和330的驱动控制，可以避免支撑单元120意外地移动的情况，并且更可靠地锁定支撑单元120的姿态。
注意，描述诸如如何附接和如何使用辅助观察装置30以及如何使用手动制动机构40等信息的手册可以与辅助观察装置30一起保存在辅助观察装置30的存储位置。这种手册另外可以说明在如上所述啮合手动制动机构40的情况下如何停止通过控制装置140对致动器320和330的驱动控制。由于辅助观察装置30和手动制动机构40中的每个是仅用在手术部位的图片不再正常显示的紧急情况下的装置，所以通常预期外科医生将不会牢牢掌握如何使用辅助观察装置310。以这种方式，将手册保持在外科医生容易参考的位置，被认为对外科医生非常有用。
注意，图3和图4所示的配置仅仅是一个示例，并且第一实施例不限于这种示例。在第一实施例中，配置在被认为具有不足的制动力来保持支撑单元120的姿态的多个旋转轴单元(在所示的示例中，第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230)上同时作用的手动制动机构就足够了，并且可以适当地设计具体配置。
(2、第二实施例)
如上所述，在第一实施例中，提出了能够通过由外科医生按压开关410的单一操作向第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230施加制动的手动制动机构40。
然而，根据支撑单元120的配置，通过与第一实施例中相同的以单一操作同时对两个旋转轴单元施加制动的手动制动机构40可能不一定是可实现的。
例如，在图3和图4所示的示例性配置中，由于致动器320和第二旋转轴单元220经由动力传输机构设置为彼此远离，结果，对应于两个旋转轴单元(第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230)的两个致动器320和330设置在彼此相对靠近的位置。因此，如上所述的以单一操作同时作用在致动器320和330的驱动轴上的手动制动机构40可以通过比较简单的配置来实现。
然而，对于设置在彼此较远的位置的多个致动器，实现同时作用在这些多个致动器的驱动轴上的手动制动机构被认为更加困难。在这种情况下，分别为每个致动器提供手动制动机构是更现实的。
此外，为了保持支撑单元120的姿态，没必要必须相对于多个旋转轴单元设置一个手动制动机构。例如，通过深入调查，发明人已经发现，甚至在具有与图1所示的配置相似的配置的支撑单元120(即，甚至在第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230未设置有电子控制的制动机构，但设置有致动器320和330的配置)的情况下，通过对诸如每个臂单元和每个旋转轴单元的设置和形状等特征进行创新，当附接辅助观察装置30时，可以保持支撑单元120的姿态，而不用给第二旋转轴单元220提供手动制动机构。以这种方式，根据支撑单元120的配置，可能存在仅在一个旋转轴单元(在这种情况下为第三旋转轴单元230)中设置手动制动机构就足够了的情况。
注意，在上述示例中，可以保持支撑单元120的姿势而不用使第二旋转轴单元220设置有手动制动机构的情况这一陈述意味着，为了保持支撑单元120的姿态，每个旋转轴单元具有足够支撑对应于与相关旋转轴单元相比在前端更远处设置的配置的转矩的保持力(制动力)被认为就足够了。因此，旋转轴单元在基端侧上设置的越远，则需要更大的保持力(制动力)。换言之，如果考虑到上述示例，与第二旋转轴单元220相比设置在前端侧上更远处的元件比与第三旋转轴单元230相比设置在前端侧上更远处的元件更少、更轻并且在长度上更短，因此在第二旋转轴单元220中，可以仅通过调节致动器320的保持力就可以支撑与第二旋转轴单元220相比设置在前端侧上更远处的元件，并且保持支撑单元120的姿态，甚至不用提供手动制动机构。
以这种方式，根据支撑单元120的配置，在某些情况下，优选地提供仅作用于一个旋转轴单元上的手动制动机构。与这种情况对应，第二实施例提出了作用在一个旋转轴单元上的手动制动机构。
注意，第二实施例对应于相对于上述第一实施例的手动制动机构的配置的修改，其他特征(例如，显微镜系统1的配置和显微镜装置10的整体配置)类似于第一实施例。因此，在第二实施例的以下描述中，将主要描述与第一实施例不同的特征，而将减少或省略与第一实施例重叠的特征的详细描述。
(2-1、手动制动机构的配置)
将参考图5至图7，描述根据第二实施例的手动制动机构的配置。注意，作为示例，第二实施例描述了相对于图1所示的支撑单元120的配置，第三旋转轴单元230设置有手动制动机构的情况。具体地，根据第二实施例的手动制动机构对与第三旋转轴单元230对应的致动器330的驱动轴的旋转施加制动，从而停止在第三旋转轴单元230中的旋转。
图5是示出与第二实施例中的支撑单元120的第二臂单元272、第三旋转轴单元230和第三臂单元273对应的部分的配置的外观图。图6是示出从图5所示的配置中去除盖元件276的状态的外观图。图7是与图5所示的第二臂单元272、第三旋转轴单元230和第三臂单元273中的手动制动机构对应的部分的截面图。
图5示出了从图1所示的支撑单元120的配置提取第二臂单元272、第三旋转轴单元230和第三臂单元273。另外，图6示出了图5中示出的盖元件276被去除，从被盖元件覆盖的开口观察时的内部配置。而且，图7是沿着与图5中所示的第二臂单元272、第三旋转轴单元230和第三臂单元273的延伸方向平行的截面的截面图。在图7中，放大了致动器330附近的配置的示出，以说明手动制动机构的配置。
由于已经参考图3描述了第二臂单元272、第三旋转轴单元230和第三臂单元273的一般配置(例如，第二臂单元272、第三旋转轴单元230和第三臂单元273之间的连接关系，以及致动器320和330的设置)，所以将在本文中减少或省略其详细描述，然而，在第二实施例中，手动制动机构的配置与第一实施例不同。因此，在图5所示的配置中，不设置作为根据第一实施例的手动制动机构40的构件的开关410，而是设置作为根据第二实施例的手动制动机构50的构件的环形开关510。
参考图5至图7，根据第二实施例的手动制动机构50由环形开关510和附接到致动器330的驱动轴的锥形制动器520构成。
环形开关510设置在第三旋转轴单元230的延伸方向上的局部区域中，并且具有带状形状，以便覆盖第三旋转轴单元230的中空圆柱形外壳231的外周。环形开关510被配置成能够沿外壳231的外周旋转。
锥形制动器520是摩擦制动器，其由于由活动部件的锥形表面压靠在固体部件的锥形表面上造成的在接触表面的摩擦而产生制动力。注意，在所示的示例性配置中，为了提高摩擦力，使用摩擦表面是锥形表面的锥形制动器，但是只要获得期望的摩擦力，就还可以使用盘式制动器，其中，可移动部分和固定部分是圆盘状的，并且接触表面是平面。
在所示的示例性配置中，锥形制动器520由固定部分521、第一可移动部分522和第二可移动部分523构成。固定部分521、第一可移动部分522和第二可移动部分523都是环形的，并且附接到致动器330的驱动轴，以在从致动器330的驱动轴的方向上从致动器330观察时，以上述顺序相互重叠。
固定部分521固定地连接到致动器330的驱动轴(未示出)，并且与致动器330的驱动相关联地与致动器330的驱动轴一起旋转。固定部分521的与第一可移动部分522相对的表面具有圆锥形状。
第一可移动部分522附接到致动器330的外周，以便可沿着致动器330的驱动轴的方向移动，并且与固定部分521相对的表面具有与固定部分521的圆锥形状对应的圆锥形状。通过使第一可移动部分522沿固定部分521的方向移动并且将第一可移动部分522的锥形表面压靠在固定部分521的锥形表面上，固定部分521的旋转停止，或者换言之，致动器330的驱动轴的旋转停止。
第二可移动部分523附接到固定部分521的相对侧，第一可移动部分522在致动器330的外周上介于其间，以便可沿致动器330的驱动轴的方向移动。此外，第二可移动部分523的环形的外周设置有沿垂直于第三旋转轴部230的延伸方向(换言之，致动器330的驱动轴的旋转轴方向)的方向突出的突出部分524。
此处，如图6所示，在环形开关510的部分区域中设置有开口511。另外，第三旋转轴部230的外壳231设置有开口232，该开口在从外周方向倾斜一定角度的方向上延伸。开口511和开口232设置成使得其部分区域彼此重叠。
形成锥形制动器520的第二可移动部分523的突出部分524、开口232和开口511，使得突出部分524插入到第三旋转轴单元230的外壳231的开口232和环形开关510的开口511内。
如上所述，开口232被形成为在从与第三旋转轴单元230的外壳231的外周方向倾斜一定角度的方向上延伸。因此，如果在突出部分524装配到开口232和开口511内的状态下，则环形开关510沿着外壳231的外周方向旋转，则突出部分524沿着开口232的延伸方向移动，相应地，接合到突出部分524的第二可移动部分523沿致动器330的驱动轴移动，同时围绕驱动轴旋转。
换言之，在所示的配置中，通过使环形开关510沿着第三旋转轴单元230的外壳231的外周方向旋转，第二可移动部分523经由突出部分524朝向第一可移动部分522移动，或者换言之，在图的正x轴方向上移动。在第二可移动部分523和第一可移动部分522的x轴方向的相对面之间设置有实现板簧的功能的波形垫圈(未示出)，以便通过使第二可移动部分523在正x轴方向上移动，第一可移动部分522由第二可移动部分523通过波形垫圈在正x轴方向上按压。第一可移动部分522的锥形表面压靠在固定部分521的锥形表面上，锥形制动器520被啮合。
注意，环形开关510设置有限制其旋转的止动器512，并且环形开关510被配置成不能旋转，除非释放止动器512(参见图5)。通过这种设置，可以避免环形开关510由于错误操作和手动制动机构50发生故障而旋转的情况。
上面因此参考图5到图7描述了根据第二实施例的手动制动机构50的配置。如上所述，根据第二实施例，提供了能够向一个旋转轴单元施加制动的手动制动机构50。在难以与根据第一实施例的手动制动机构40一样配置同时作用在多个旋转轴单元上的手动制动机构的情况下，或者在没必要配置同时作用在多个旋转轴单元上的手动制动机构的情况下，可以有利地使用与在第二实施例中一样作用在一个旋转轴单元上的手动制动机构50。
注意，甚至在第二实施例中，与第一实施例类似，可以在显微镜装置10中有利地提供检测手动制动机构50是否已经啮合的检测机构。此外，在检测机构检测到手动制动机构50已经啮合的情况下，可以停止通过控制装置140对致动器330的驱动控制。此外，可以准备描述诸如如何使用手动制动机构50的信息的手册。
注意，图5至图7示出的配置仅仅是一个示例，第二实施例不限于这种示例。在第二实施例中，配置在被认为具有不足的制动力来保持支撑单元120的姿态的一个或多个旋转轴单元(在所示的示例中，第三旋转轴单元230)中的每个上分别作用的手动制动机构就足够了，并且可以适当地设计具体配置。
(3、手动制动机构的放置)
作为示例，上述第一实施例描述了第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230设置有手动制动机构40的情况。另外，作为示例，上述第二实施例描述了第三旋转轴单元230设置有手动制动机构50的情况。然而，本公开不限于这种示例。提供根据本公开的手动制动机构以保持支撑单元120的姿态并相对于可在一般的操作期间由于不可预期的元件(例如，辅助观察装置30)的附接(在这样的元件附接至显微镜单元110或支撑单元120且破坏了支撑单元120的平衡的情况下)而导致无意地旋转的旋转轴单元设置就足够了。
具体而言，例如，通过以下标准来决定手动制动机构的放置。
相对于在支撑单元120的旋转轴单元之中的具有较小制动力的旋转轴单元，有利地提供手动制动机构。这显然是因为在一般操作期间不可预期的元件(例如，辅助件观察装置30)附接到显微镜单元110或支撑单元120的情况下，认为具有较小制动力的旋转轴单元难以支撑对应于辅助观察装置30的重量的增大的转矩。
更具体地，可以考虑在保持支撑单元120的姿态时每个旋转轴单元应该支撑的转矩的大小与每个旋转轴单元中的制动力之间的平衡，并且可以相对于转矩大于该旋转轴单元的制动力的每个旋转轴单元设置手动制动机构。相对于旋转轴单元设置手动制动机构，对应于增加该旋转轴单元中的制动力。因此，如果相对于这样的旋转轴单元设置手动制动机构，并且向旋转轴单元施加足够的用于支撑转矩的制动力，则保持了支撑单元120的姿态。
注意，根据与每个旋转轴单元相比设置在前端侧的更远处的配置的长度(尺寸)、形状和重量，确定每个旋转轴单元应该支撑的转矩的大小。因此，可以基于支撑单元120的配置来计算在附接辅助观察装置30时每个旋转轴单元应该支撑的转矩大小。由于每个旋转轴单元中的制动力的值作为电子控制的制动机构和致动器的规格的一部分是已知的，所以可以利用转矩计算结果和根据规格确定的每个旋转轴单元中的制动力的值来决定哪些旋转轴单元设置有手动制动机构。
在本文中，与上述实施例中一样，存在以下情况：考虑到诸如使支撑单元120的显微镜单元110附近的配置小型化或降低功耗等目标，旋转轴单元的子集，特别是设置为相对靠近显微镜单元110的旋转轴单元未设置电子控制的制动机构并且仅设置有致动器。靠近显微镜单元110设置的旋转轴单元通常是可以抑制显微镜单元110的姿态的旋转轴单元，换言之，仅设置有致动器的旋转轴单元有利地可以是可以抑制显微镜单元110的姿态的旋转轴单元(在图1所示的配置的情况下，第二旋转轴单元220和第三旋转轴单元230)。
在未向显微镜装置10提供电流的情况下，例如，在失去动力期间，例如，仅设置有致动器的旋转轴单元中的电动机的保持力用作阻止在该旋转轴单元中旋转的制动力。然而，通常，电动机的保持力小于电子控制的制动机构(例如，电磁制动器)中的制动力。以这种方式，未设置电子制动机构并且仅具有致动器的旋转轴单元被认为具有比设置有电子控制的制动机构的旋转轴单元小的制动力。因此，可以相对于通过致动器的驱动来控制停止旋转且未设置电子控制的制动机构的旋转轴单元提供手动制动机构。
(4、补充说明)
以上已经参考附图描述了本公开的优选实施例，而本公开不限于上述示例。本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内发现各种变更和修改，并且应当理解，将自然落入本公开的技术范围内。
此外，本说明书中描述的效果仅仅是说明性或示例性的效果，并不是限制性的。即，通过或者代替以上效果，根据本公开的技术可以实现本领域技术人员从本说明书的描述中清楚的其他效果。
另外，也可以如下配置本技术。
(1)一种手术显微镜装置，包括：
显微镜单元，对观察目标进行成像并输出图片信号；
支撑单元，支撑所述显微镜单元并被配置成平衡臂；以及
辅助观察装置，可附接到显微镜单元或支撑单元，其中，
相对于构成支撑单元的多个旋转轴单元中的至少一个设置手动操作的手动制动机构。
(2)根据(1)所述的手术显微镜装置，其中，
相对于在构成支撑单元的多个旋转轴单元中的在没有设置手动制动机构的情况下具有更小制动力的旋转轴单元，设置手动制动机构。
(3)根据(1)或(2)所述的手术显微镜装置，其中，
相对于旋转轴单元设置手动制动机构，在所述旋转轴单元中，当保持支撑单元的姿态时旋转轴单元应该支撑的转矩大于在未设置手动制动机构的情况下的旋转轴单元中的制动力。
(4)根据(1)到(3)中任一项所述的手术显微镜装置，其中，
相对于其中通过致动器的驱动来控制旋转停止的旋转轴单元设置手动制动机构。
(5)根据(1)到(4)中任一项所述的手术显微镜装置，其中，
相对于多个旋转轴单元设置一个手动制动机构，并且一个手动制动机构同时向多个旋转轴单元施加制动。
(6)根据(1)到(4)中任一项所述的手术显微镜装置，其中，
手动制动机构相对于一个旋转轴单元设置，并且向一个旋转轴单元施加制动。
(7)根据(1)到(6)中任一项所述的手术显微镜装置，其中，
手动制动机构由以下元件组成：
在某个方向可按压的开关，以及
摩擦制动器，通过可移动部件与开关一起在某个方向移动并压靠在固定部件上，产生由于在可移动部件和固定部件之间的接触表面的摩擦而产生的制动力。
(8)根据(1)到(6)中任一项所述的手术显微镜装置，其中，
手动制动机构由以下元件组成：
环形开关，沿着构成支撑单元的臂单元的外周可旋转，以及
摩擦制动器，通过可移动部件与环形开关一起在某个方向移动并压靠在固定部件上，产生由于在可移动部件和固定部件之间的接触表面的摩擦而产生的制动力。
(9)根据(1)到(8)中任一项所述的手术显微镜装置，其中，
在由显微镜单元成像的图片未正常地显示在显示装置的情况下，辅助观察装置附接到显微镜单元或支撑单元，并且
手动制动机构在辅助观察装置附接到显微镜单元或支撑单元的情况下操作。
(10)一种手术显微镜系统，包括：
显微镜装置，包括：显微镜单元，对观察目标进行成像并输出图片信号；支撑单元，支撑显微镜单元并被配置成平衡臂；以及辅助观察装置，其可附接到显微镜单元或支撑单；以及
显示装置，基于图片信号显示图像，其中，
在显微镜装置中，相对于构成支撑单元的多个旋转轴单元中的至少一个，设置手动操作的手动制动机构。
附图标记列表
1 显微镜系统
10 显微镜装置
20 显示装置
30 辅助观察装置
40、50 手动制动机构
110 显微镜单元
120 支撑单元(臂单元)
130 底座单元
140 控制装置
210 第一旋转轴单元
220 第二旋转轴单元
230 第三旋转轴单元
240 第四旋转轴单元(平行四边形连杆机构)
250 第五旋转轴单元
260 第六旋转轴单元
241、242、243、244 臂
245、246、247、248 接合单元
271 第一臂单位
272 第二臂单位
273 第三臂单位
274 第四臂单位
275 第五臂单位
320、330 致动器
410 开关
420 凸轮滑块
430、440、520 锥形制动器
510 环形开关。

Claims (10)

1.一种手术显微镜装置，包括：
显微镜单元，对观察目标进行成像并输出图片信号；
支撑单元，支撑所述显微镜单元并被配置作为平衡臂；以及
辅助观察装置，能够附接至所述显微镜单元或支撑单元，其中，
相对于构成所述支撑单元的多个旋转轴单元中的至少一个设置手动操作的手动制动机构。
2.根据权利要求1所述的手术显微镜装置，其中，
相对于在构成所述支撑单元的多个所述旋转轴单元中的在未设置手动制动机构的情况下具有相对小制动力的旋转轴单元，设置手动制动机构。
3.根据权利要求2所述的手术显微镜装置，其中，
相对于其中当保持所述支撑单元的姿态时旋转轴单元应该支撑的转矩大于在未设置所述手动制动机构的情况下的所述旋转轴单元中的制动力的所述旋转轴单元设置手动制动机构。
4.根据权利要求3所述的手术显微镜装置，其中，
相对于其中通过致动器的驱动来控制旋转停止的旋转轴单元设置手动制动机构。
5.根据权利要求1所述的手术显微镜装置，其中，
相对于多个旋转轴单元设置一个所述手动制动机构，并且一个所述手动制动机构同时向多个所述旋转轴单元施加制动。
6.根据权利要求1所述的手术显微镜装置，其中，
所述手动制动机构相对于一个旋转轴单元设置，并且向所述一个旋转轴单元施加制动。
7.根据权利要求1所述的手术显微镜装置，其中，
所述手动制动机构由以下元件组成：
在某个方向能够按压的开关，以及
摩擦制动器，通过可移动部件与所述开关一起在某个方向移动并压靠在固定部件上，产生由于在所述可移动部件和所述固定部件之间的接触表面处的摩擦而产生的制动力。
8.根据权利要求1所述的手术显微镜装置，其中，
所述手动制动机构由以下元件组成：
环形开关，沿着构成所述支撑单元的臂单元的外周能够旋转，
以及
摩擦制动器，通过可移动部件与所述环形开关一起在某个方向移动并压靠在固定部件上，产生由于在所述可移动部件和所述固定部件之间的接触表面处的摩擦而产生的制动力。
9.根据权利要求1所述的手术显微镜装置，其中，
在由所述显微镜单元成像的图片未正常显示在显示装置上的情况下，所述辅助观察装置附接到所述显微镜单元或所述支撑单元，
并且
所述手动制动机构在所述辅助观察装置附接到所述显微镜单元或所述支撑单元的情况下操作。
10.一种手术显微镜系统，包括：
显微镜装置，包括：显微镜单元，对观察目标进行成像并输出图片信号；支撑单元，支撑所述显微镜单元并被配置作为平衡臂；以及辅助观察装置，能够附接到所述显微镜单元或所述支撑单元；以及
显示装置，基于所述图片信号显示图片，其中，
在显微镜装置中，相对于构成所述支撑单元的多个旋转轴单元中的至少一个，设置手动操作的手动制动机构。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110090080A (zh) * 2018-01-30 2019-08-06 徕卡仪器（新加坡）有限公司 用于平衡显微镜的平衡设备和方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6908273B2 (ja) * 2017-10-30 2021-07-21 三鷹光器株式会社 手術顕微鏡システム
US11906009B2 (en) 2021-07-30 2024-02-20 Corindus, Inc. Rotational joint assembly for robotic medical system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1110864A (zh) * 1993-06-15 1995-10-25 三鹰光器株式会社 光学设备的支座
US20040104328A1 (en) * 2002-12-03 2004-06-03 Roman Frick Stand for a surgical microscope
US20120320186A1 (en) * 2010-03-22 2012-12-20 Alexander Urban Controlling a surgical microscope
US20140157937A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Mitaka Kohki Co., Ltd. Automatic balancing structure of medical balancing stand

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5346459A (en) 1993-04-14 1994-09-13 Minnesota Mining And Manufacturing Company Trocar
JP4030599B2 (ja) 1995-03-31 2008-01-09 オリンパス株式会社 手術用顕微鏡装置
JP2781164B2 (ja) * 1995-12-28 1998-07-30 三鷹光器株式会社 医療用スタンド装置のオートバランス構造
DE10144033B4 (de) * 2001-09-07 2012-08-09 Carl Zeiss Meditec Ag Tubus für ein Mikroskop mit mindestens zwei Drehgelenken
JP4436623B2 (ja) * 2003-06-19 2010-03-24 オリンパス株式会社 手術用顕微鏡システム
JP4352775B2 (ja) 2003-06-19 2009-10-28 株式会社ジェイ・エム・エス 血液透析濾過装置
JP2006025912A (ja) * 2004-07-13 2006-02-02 Olympus Corp 手術用顕微鏡
JP2008006089A (ja) * 2006-06-29 2008-01-17 Mitaka Koki Co Ltd 手術顕微鏡システム
JP4862526B2 (ja) 2006-07-18 2012-01-25 富士ゼロックス株式会社 画像形成装置
DE102012209594B3 (de) * 2012-06-06 2013-06-06 Leica Microsystems (Schweiz) Ag Stativ
US10271914B2 (en) * 2015-02-11 2019-04-30 University Of Utah Research Foundation Microsurgical tool adapters, systems and related methods

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1110864A (zh) * 1993-06-15 1995-10-25 三鹰光器株式会社 光学设备的支座
US20040104328A1 (en) * 2002-12-03 2004-06-03 Roman Frick Stand for a surgical microscope
US20120320186A1 (en) * 2010-03-22 2012-12-20 Alexander Urban Controlling a surgical microscope
US20140157937A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Mitaka Kohki Co., Ltd. Automatic balancing structure of medical balancing stand

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110090080A (zh) * 2018-01-30 2019-08-06 徕卡仪器（新加坡）有限公司 用于平衡显微镜的平衡设备和方法

Also Published As

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