JP2001309928A - 外科用顕微鏡 - Google Patents

外科用顕微鏡

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JP2001309928A JP2001128182A JP2001128182A JP2001309928A JP 2001309928 A JP2001309928 A JP 2001309928A JP 2001128182 A JP2001128182 A JP 2001128182A JP 2001128182 A JP2001128182 A JP 2001128182A JP 2001309928 A JP2001309928 A JP 2001309928A
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Lorenz Twisselmann
ツヴィーセルマン ローレンツ
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Moeller-Wedel Gmbh
メラー−ヴェーデル ゲーエムベーハー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 顕微鏡の場所の設定を手動で素早く行うこと
ができる、スタンドを持つ外科用顕微鏡を提供する。 【解決手段】 スタンドを持つ外科用顕微鏡(111)は、
6までの自由度を共に有し、スタンドのエレメント(10
2,103,106,108)によって顕微鏡マウント(109,110)に固
定され、スタンドは2つの垂直ピボット軸(A1,A2)を有
し、高さ調整に対しては、重量補正を持つ平行四辺形リ
ンケージ(105)が、顕微鏡が第3の垂直軸(A3)と、前記
第3の垂直軸と垂直な第1の追加軸(A4)と、第1の追加
軸と垂直な第2の追加軸(A5)とによってスタンド上に取
り付けられる。追加軸(A4,A5)は、本質的に顕微鏡対物
レンズ(116)の光軸と垂直であり、モータによって調整
できるように設計され、顕微鏡近傍の前記追加軸(A5)
は、視認方向の横方向枢軸動を許容し、第3の垂直軸(A
3)と顕微鏡近傍の前記追加軸(A5)との間に編成される追
加軸(A4)は、前方/後方または上方/下方の視認方向の
枢軸動を許容する。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、スタンドを持つ外
科用顕微鏡に関し、顕微鏡は、6までの自由度を共に有
し、スタンドのエレメントによって顕微鏡マウントに固
定され、スタンドは、何れの引力による影響も受けない
2つの垂直ピボット軸と、高さ調整に対しては、スムー
ズに移動でき、制止制動器を有するような方法で形成さ
れるスタンド重量補正を持つ平行四辺形リンケージとを
有する。

【0002】

【発明の背景】このようなスタンドの場合(米国特許第
5,213,293A号)、顕微鏡は、スタンドの補助
により、手術のための所望位置に持っていくことができ
る。それは重量補正を有し、そのため、連接接続がわず
かな制動を受けたとしてもこの位置に留まる。しかし、
この重量補正を達成することは非常に困難である。画像
領域を変更することに対する顕微鏡の後続の調整は、手
動で行われなければならない。

【0003】周知の別の顕微鏡の場合(米国特許第5,
232,181号)、すべての軸を中心とした調整は、
モータによる方法で行われる。このために、おおよその
重量補正だけが必要であり、もちろん、最初に言及した
編成の緻密な補正よりも達成し易い。この編成の問題
は、モータによる新規の指定または新規条件に対する顕
微鏡の設定が、個々の自由度についての素早い自動運動
が大き過ぎ、特に、危険でもあるモータを必要とするの
で、非常に緩慢にしか行われないという点である。従っ
て、外科医は、所望する位置に到達するまで、非常に長
い間待たなければならない。これは、おおよそのバラン
ス取りだけが必要である利点を無効にする。

【0004】スタンド上の外科用顕微鏡の手動操作のた
めに、バランス取りは常に必要である。それは、スタン
ドのアームが、もちろん常に同一な一定重量であるの
で、必要なカウンターウェイト、ばね、および空気ばね
による重量補正だけではない。操作を行う時に必要とな
る、顕微鏡の付属品に対する調整を行う場合、顕微鏡の
重心はシフトする。次いで、回転軸を中心とした重量補
正の更新が実行されなければならない。顕微鏡マウント
に必要な剛性を考慮すると、複数の回転軸が存在する場
合の機械的な複雑さは考慮すべきであり、ユーザにとっ
てより容易な重量補正を行うことを望む場合、モータ駆
動機構によって更に増加する。重量補正は、センサ、コ
ントローラおよび動作エレメントによる要求に応じて自
動的に行われる周知の構成(ドイツ特許第432044
3A号、ドイツ特許第4334069A号)でさえも存
在する。

【0005】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、顕微鏡
の場所の設定を手動で素早く行うことができるが、可観
測画像領域の緻密な設定が、この操作が後者の結果とし
て生じる重力またはモーメントによって妨げられること
なく、その後行うことができるスタンドを持つ顕微鏡を
備えることにある。

【0006】本発明に従う解決は、顕微鏡が、何れの引
力による影響も受けない第3の垂直軸と、前記第3の垂
直軸と垂直な第1の追加軸と、第1の追加軸と垂直な第
2の追加軸とによってスタンドに取り付けられ、追加軸
は、それらが本質的に顕微鏡の対物レンズの光軸と垂直
であり、モータによって調整できるように設計されてお
り、顕微鏡近傍の追加軸は、視認方向の横方向枢軸動
(X方向)を許容し、第3の垂直軸と顕微鏡近傍の追加
軸との間に編成される追加軸は、前方/後方または上方
/下方の視認方向の枢軸動(Y方向)を許容することか
ら構成される。

【0007】それは実際には、顕微鏡に編成されるグリ
ップ上のボタンによって支持ユニット上の外科用顕微鏡
の移動度を自由にすることが知られている。ボタンを作
動させる場合、スタンドの連接接続の電動制動器が解放
される。しかし、本発明は、素早く手動でこれらの軸を
中心とした移動を行い、次いでこの位置で軸を閉鎖する
ことが可能な能力に制限されない。むしろ、本発明は、
モータによる設定とのこの手動調整機能の組み合わせに
より区別される。

【0008】スタンドの比較的大きな調節距離は、それ
自体が知られる方法と、いわゆる「自由浮動モード」で
の重量補正方法でユーザ/外科医に可能となる。彼は、
例えば一体型ボタンを持つグリップによって装置を案内
し、移動を可能にすることができる。同時に、緻密な重
量補正が平行四辺形アームで行われる。この全体の重量
補正は、非常に小さい力だけが設定のために必要である
ために、できる限り正確でなければならない。顕微鏡の
直接上にある2つの設定軸での不均衡には、モータによ
る調整がこれらの軸のために提供される場合、何の問題
も存在せず、モータは対応する不均衡の力を吸収するの
に十分強力である。

【0009】第3の垂直軸および2つの追加軸を中心と
する回転は、外科医が視野を要求に適合させることを可
能にする。同時の2つの追加軸の特殊シーケンスは、異
なる手術条件に対する非常に好都合な調整を提供する。
これは、外科用顕微鏡の光軸が、異なる外科手術(例え
ば、脳手術、脊髄手術、眼手術)に対して、垂直に関し
全く異なって整列される、という理由からである。追加
軸のシーケンスが異なるように選択される場合、視野の
この有利な変更はもはや可能ではない。

【0010】モータ駆動機構は、便宜上サーボ駆動機構
として設計されている。これらのサーボ機能に対する設
定点入力は、顕微鏡および対応方向に対する動作エレメ
ント間の電気式力またはモーメントセンサによって好ま
しい方法で行われる。センサは、ユーザによって及ぼさ
れ、動作エレメントで軸を中心として生じるモーメント
とともに生じ、方向の変化がある場合にその代数記号を
変化させる信号を発するというような方法で設計されて
いる。動作エレメントは便宜上調整可能であり、その結
果、ユーザは、顕微鏡に対するセンサの位置と、従っ
て、信号と効果的な方向との間の関係とを同時に変更す
ることなく、彼にとって最も快適な位置にそれらを調整
できる。

【0011】長手方向および横断方向の力の場合と、セ
ンサ軸と垂直なモーメントの場合、何の信号も発せられ
ない。特に好都合な実施の形態では、センサは一対で編
成され、ひとつのセンサがオペレータによって動作エレ
メントに及ぼされる力により軽減される場合、他のセン
サが負荷を受けるというような方法で編成される。2つ
のセンサは、検出されるモーメントまたは検出される力
に関して中性線の両側に編成される。2つのセンサは、
圧力を受け、ブリッジ回路で互いに接続され、その結
果、圧力によって生じる信号が互いを相殺する。この線
を中心とする回転の誘発を試みるモーメントまたは力が
動作エレメントに導かれる場合、上昇圧が中性線の一方
の側に生じ、降下圧が他方の側に生じる。対応する方法
では、ブリッジはアンバランスにされ、モーメントに対
応する出力信号を供給する。圧電性エレメント、誘導性
センサ、容量性ピックアップ、抵抗性および光学式力/
変位ピックアップが、センサとして使用されてもよい。

【0012】信号は更に、モータドライバおよびサーボ
モータによって調整を行う制御技術に関して処理され
る。他の4自由度の自由浮動を用いる2つのサーボコン
トローラの適切な動力学を用いるため、設定時間が減少
する。ユーザが、移動のために自由にされる4自由度で
顕微鏡を調整する間、顕微鏡軸の方向を設定するために
導かれるモーメントは、同時に動作エレメント上に作用
し、サーボコントローラによる対応の調整を誘発する。
比較的大きな変位を持つ顕微鏡の同期式自由調整と小さ
な回転移動のサーボ調整は、調整が完了するまで、ユー
ザが長時間待たなければならない純粋なサーボシステム
から知られる効果を取り除く。

【0013】編成は便宜上、個々の軸を中心とする可能
な移動または自由度が、顕微鏡がスタンドの部分にぶつ
かる恐れのないような範囲に制限されるような方法で設
定される。

【0014】

【発明の実施の形態】本発明を、添付図面を参照して有
利な実施の形態に基づいて以下に説明する。

【0015】図1に示すのは、床面スタンド上の外科用
顕微鏡の編成である。スタンドは、ベース部または脚部
101上に立っており、通常は沿って移動するためのロ
ーラを備えている。ベース部101はまた、天井または
壁固定のために設計されてもよいことは言うまでもな
い。このベース部101に取り付けられるのは、マウン
ト式固定アーム103が回転できる軸A1を中心とする
コラム102である。軸A2を中心として回転できる連
接接続とともに、平行四辺形アーム105が前記アーム
に固定される。平行四辺形部105上の顕微鏡接続部1
08の高さ調整は、空気ばね、または、ばねアセンブリ
106によって重量補正される。

【0016】顕微鏡は、顕微鏡本体111、接眼レンズ
112および対物レンズ116を備え、アーム110お
よび109によって軸A3を中心として回転できるよう
な方法でスタンドの顕微鏡接続に固定される。それは、
軸A1、A2およびA3を中心とする回転によって、そ
して、引力による影響を受けず、摩擦抵抗のみにより制
限される機械的に所定の空間において、平行四辺形アー
ム105を用いて重量補正された高さ調整によって移動
できる。

【0017】図1〜図3に示すように、そこに示す顕微
鏡111は、軸A5を中心とするサーボ駆動機構204
によって回転できる。これは、横方向(X方向)の視野
における回転に対応する。アーム110と共に、顕微鏡
111が、軸A4を中心とするサーボ駆動機構206に
よって回転できる。これは、上方/下方(Y方向)の視
野における動きに対応する。

【0018】図4および図5では、編成は図2および図
3のものと同様の表現で示されるが、顕微鏡111は軸
A4を中心として90°回転させており、その結果、対
物レンズの軸は水平である。

【0019】図6では、Y調整用の力およびモーメント
センサが、概略的に、実施形態として示されている。可
撓性シート403は、本体401および402間で伸張
される。それに編成されるのは、2つのプレッシャセン
サS1およびS2である。モーメントMが2つの本体4
01および402間で作用する場合、増幅および減衰さ
れた圧縮力が、中間位相404の2つの側面上の可撓性
シート403に生じ、センサS1およびS2の抵抗にお
ける変化を誘導する。更なる信号処理は、ブリッジ回路
405、増幅器406、アナログ/デジタル変換器40
7、制御技術処理408および軸A4のサーボ調整のた
めのステッピングモータ410のためのドライバ409
を用いて行われる。

【0020】上述のとおり、軸A1、A2およびA3を
中心とする動きと平行四辺形リンケージ105の動き
は、調整を容易に行うことができるため滑らかである。
次いで、図1の点線によって示す制動器120によって
制止が行われる。これらの制動器は、作動している動作
エレメント115の対応ボタン113によって、おおよ
その調整のために解放できる。モータの駆動機構は対応
軸に直接作用できる。しかし、図6の411で示す歯車
機構を挿入することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明に従うスタンドの基本的な構成を側面図
で示す。

【図2】顕微鏡を側面図で示す。

【図3】顕微鏡を正面図で示す。

【図4】90゜回転させた後の図2のものと同様の表示
による顕微鏡を示す。

【図5】90゜回転させた後の図3のものと同様の表示
による顕微鏡を示す。

【図6】センサおよび電気評価回路の基本的な構成を示
す。

【符号の説明】

101…ベース部 102…コラム 103…マウント式固定アーム 105…平行四辺形リンケージ 106…ばねアセンブリ 108…顕微鏡接続部 109,110…顕微鏡マウント 111…顕微鏡本体 112…接眼レンズ 113…対応ボタン 115…動作エレメント 116…対物レンズ 120…制動器 204,206…サーボ駆動機構 401,402…本体 403…可撓性シート 404…中間位相 405…ブリッジ回路 406…増幅器 407…アナログ/デジタル変換器 408…制御技術処理 409…ドライバ 410…ステッピングモータ A1,A2…垂直ピボット軸 A3…第3の垂直軸 A4…第1の追加軸 A5…第2の追加軸 S1,S2…プレッシャセンサ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スタンドを持つ外科用顕微鏡であって、
    前記顕微鏡(111)は、6までの自由度を共に有し、
    スタンドのエレメント(102,103,106,10
    8)によって顕微鏡マウント(109,110)に固定
    され、前記スタンドは、何れの引力による影響も受けな
    い2つの垂直ピボット軸(A1,A2)と、高さ調整に
    対しては、スムーズに移動でき、制止制動器を有するよ
    うな方法で形成されるスタンド重量補正を持つ平行四辺
    形リンケージ(105)とを有し、ここで、前記顕微鏡
    は、何れの引力による影響も受けない第3の垂直軸(A
    3)と、前記第3の垂直軸と垂直な第1の追加軸(A
    4)と、前記第1の追加軸と垂直な第2の追加軸(A
    5)とによってスタンドに取り付けられ、前記追加軸
    (A4,A5)は、それらが本質的に顕微鏡対物レンズ
    (116)の光軸と垂直であり、モータによって調整で
    きるように設計されており、前記顕微鏡近傍の前記追加
    軸(A5)は、視認方向の横方向枢軸動(X方向)を許
    容し、前記第3の垂直軸(A3)と前記顕微鏡近傍の前
    記追加軸(A5)との間に編成される前記追加軸(A
    4)は、前方/後方または上方/下方の視認方向の枢軸
    動(Y方向)を許容する、外科用顕微鏡。
  2. 【請求項2】 前記モータ駆動機構(410)がサーボ
    駆動機構として設計されている、請求項1に記載のスタ
    ンド。
  3. 【請求項3】 前記サーボ駆動機構を制御するために、
    力またはトルクセンサ(S1,S2)が、前記顕微鏡
    (111)と少なくともひとつの動作エレメント(11
    5)との間に編成され、前記動作エレメント上に及ぼさ
    れる力または前記モータ(410)の適切な制御のため
    に及ぼされるトルクの大きさおよび方向に対応する信号
    を生じる、請求項2に記載のスタンド。
  4. 【請求項4】 前記動作エレメント(115)は、前記
    顕微鏡(111)に関して前記センサ(S1,S2)の
    位置を変更することなく調整可能である、請求項3に記
    載のスタンド。
  5. 【請求項5】 前記センサ(S1,S2)は一対で編成
    され、ひとつのセンサ(S1,S2)がオペレータによ
    って前記動作エレメント(115)に及ぼされる力によ
    り軽減される場合、他のセンサ(S2,S1)が負荷を
    受けるというような方法で編成される、請求項3または
    4に記載のスタンド。
  6. 【請求項6】 前記センサ(S1,S2)は、前記モー
    タによる調整の方向および速度を判定する電圧を発する
    ブリッジ回路(405)内に編成される、請求項5に記
    載のスタンド。
  7. 【請求項7】 前記電圧を前記サーボ駆動機構(20
    4、206)のための供給電圧に変換するための回路
    (406〜409)を有する、請求項6に記載のスタン
    ド。
  8. 【請求項8】 前記サーボ駆動機構(204、206)
    用のステッピングモータ(410)と、前記電圧用のア
    ナログ/デジタル変換器(407)と、前記ステッピン
    グモータ(410)用の起動信号を生じるための前記ア
    ナログ/デジタル変換器(407)の出力信号用の信号
    回路(408、409)を有する、請求項6に記載のス
    タンド。
  9. 【請求項9】 前記駆動機構が歯車機構を有する、請求
    項1〜8のいずれか1項に記載のスタンド。
  10. 【請求項10】 前記個々の軸を中心とする可能な移動
    が制限される、請求項1〜9のいずれか1項に記載のス
    タンド。
  11. 【請求項11】 前記センサ(S1,S2)は、小さな
    変位を持つ光ピックアップを有する、請求項3〜10の
    いずれか1項に記載のスタンド。
  12. 【請求項12】 前記センサ(S1,S2)は、容量性
    ピックアップを有する、請求項3〜10のいずれか1項
    に記載のスタンド。
  13. 【請求項13】 前記センサ(S1,S2)は、小さな
    変位を持つ誘導性ピックアップを有する、請求項3〜1
    0のいずれか1項に記載のスタンド。
  14. 【請求項14】 前記センサ(S1,S2)は、圧電性
    エレメントを有する、請求項3〜10のいずれか1項に
    記載のスタンド。
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