以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、この発明の第1の実施の形態に係る手術用顕微鏡システムを示すもので、設置用のスタンド1には、支持機構を構成する支柱2が突設される。この支柱2には、可動アーム3の一端部が電磁ブレーキ28を介して矢印G方向に移動自在に設けられる。この可動アーム3の他端は、X―Y移動装置4が回転自在に取り付けられ、このX―Y移動装置4には、支持部4aの一端部が矢印H、I方向に移動自在に取り付けられる。この支持部4aの他端には、観察光学系が内蔵される観察部を構成する顕微鏡部5が、図示しない昇降機構を介して矢印J方向に昇降自在に取り付けられる。この顕微鏡部5には、所謂、グリップスイッチ30が設けられ、このグリップスイッチ30のスイッチ操作に連動して電源がオンされる。
上記電磁ブレーキ28、X―Y移動装置4、顕微鏡部5には、フットスイッチ6がケーブル6aを介して電気的に接続される。このフットスイッチ6には、X―Y移動スイッチ7、顕微鏡部昇降スイッチ8、ズーミングスイッチ9、フォーカシングスイッチ10が操作自在に設けられる。
そして、上記顕微鏡部5には、図2に示すように対物光学系11、変倍光学系12、像ぶれ補正手段を構成する頂角プリズム14、左右結像光学系15L、15Rを介して左右接眼光学系16L、16Rが設けられる。このうち変倍光学系12は、移動軸12aを介して変倍調整自在に設けられ、この移動軸12aには、駆動モータ12bの図示しない駆動軸が駆動力伝達可能に連結される。
この駆動モータ12bは、フットスイッチ6のズーミングスイッチ9に接続され、このズーミングスイッチ9の操作に連動して上記移動軸12aを回転制御して変倍光学系12の変倍を制御する。ここで、駆動モータ12bには、エンコーダ12cが組付けられる。このエンコーダ12cの出力端は、図3に示すように倍率判定部24に接続され、上記駆動モータ12bの回転角を検出して倍率判定部24に出力する。倍率判定部24は、制御部であるコントローラ22の一方の入力端に接続され、エンコーダ12cからの検出信号に基づいて倍率を判定して、判定信号をコントローラ22に出力する。
また、上記頂角プリズム14は、アフォーカルな部位に配され、磁性体14a及び駆動コイル14bを介して頂角が可変調整自在に設けられる。そして、この駆動コイル14aには、駆動回路21の出力端が接続され(図3参照)、この駆動回路21の入力端には、上記コントローラ22の出力端が接続される。
上記コントローラ22には、加速度検出器23の出力端が接続される。この加速度検出器23は、例えば上記顕微鏡部5に内蔵され、上記対物光学系11の振動を検出して上記コントローラ22に出力する。
上記構成において、コントローラ22は、図4に示すようにステップS1において、電源オン信号が入力されると、駆動信号の停止状態で待機する。続いて、ステップS2において、例えばグリップスイッチ30が把持されてフットスイッチ6の例えばX―Y移動スイッチ7、顕微鏡部昇降スイッチ8が操作され、顕微鏡部5が術部上に移動されると、コントローラ22には、加速度検出器23の検出情報が入力される。
ここで、コントローラ22は、加速度検出部23からの検出情報に基づいて顕微鏡部5の振動の有無を判定し、例えば振動を検出しない場合、元に戻り振動の判定を繰り返し、振動を検出した場合には、次に、ステップS3に移行して倍率が高倍率か否かの判定が行われる。先ず、ステップS3では、倍率判定部24からの判定信号の入力の有無に基づいて倍率光学系12が、所定の倍率より高倍率か否かを判定して、例えば判定信号が入力されない場合を高倍率として判定し、再び、上記ステップS2に戻り、振動の検出が行われる。また、ステップS3において、判定信号が入力される場合を、倍率光学系12が高倍率でなものとして判定し、ステップS4に移行して駆動信号を駆動回路21に出力する。ここで、駆動回路21は、駆動コイル14aを駆動して、頂角プリズム14の頂角を可変調整して観察像の像ぶれを補正する。
次に、ステップS5に移行して、再び、加速度検出器23の検出情報に基づいて振動の有無を判定し、振動なしを判定した状態で、ステップS3に戻り、倍率を判定して、ステップS4において像ぶれの補正を続ける。そして、ステップS5において、振動有りを判定した状態で、ステップS1に戻り、同様の手順で判定を実行する。すなわち、顕微鏡部5で観察される観察像は、顕微鏡部5が移動されて振動される状態において、倍率光学系12が高倍率に設定されている場合、その像ぶれ補正が行われることなく、変倍光学系12が所望の倍率以下の場合にぶれ補正が実行される。
このように、上記手術用顕微鏡システムでは、移動調整自在に設けられる可動アーム3に保持された顕微鏡部5の振動の有無を判定して、変倍光学系12が所望の倍率以下で顕微鏡部5で得られる観察像のぶれを補正するように構成した。
これによれば、顕微鏡部5で得られた観察像は、所望の倍率状態でのみ像ぶれ補正が行われることにより、その観察状況に応じた高精度な観察像をリアルタイムで取得することが可能となり、例えば例えば観察位置の位置合わせの簡単化を図ることが可能となる。
また、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、例えば図5乃至図7に示すように構成することも可能である。但し、図5乃至図7においては、上記図1乃至図4と同一部分について、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
即ち、図5では、像ぶれ補正手段として、アフォーカルでない左右結像光学系15L、15Rと左右接眼光学系16L、16Rとの間に平行レンズ17を配するように構成したものである。この平行レンズ17は、上記頂角プリズム14と同様に、磁性体17a及び駆動コイル17bを介して可変調整自在に配置される。この駆動コイル17bは、図6に示すように上記駆動回路21に接続され、この駆動回路21を介して駆動されて可変調整され、対物光学系11で取得した観察像の像ぶれを補正する。
また、図6及び図7では、上記フットスイッチ6及びグリップスイッチ30の操作の有無を検出するスイッチ検出部27を備え、このスイッチ検出部27の出力端を上記コントローラ22の入力端に接続して、これらフットスイッチ6及びグリップスイッチ30のスイッチ操作による顕微鏡部5の振動の有無に応じて像ぶれ補正を行うように構成したものである。このうちフットスイッチ6のX―Y移動スイッチ7は、上記X―Y移動装置4に接続される。そして、グリップスイッチ30は、電磁ブレーキ制御部26を介して上記電磁ブレーキ28に接続される。
上記構成において、コントローラ22は、ステップS10において、電源オン信号が入力されると、ステップS11に移行される。このステップS11では、術部を観察するための、グリップスイッチ30が把持されてスイッチ操作されるか、あるいはフットスイッチ6の例えばX―Y移動スイッチ7、顕微鏡部昇降スイッチ8が操作されて、顕微鏡部5が術部上に移動される。すると、ステップS12において、スイッチ検出部27からの検出情報がコントローラ22に入力される。
このステップS12では、入力した検出情報に基づいてフットスイッチ6及びグリップスイッチ30の操作終了の有無を判定し、操作有りを判定した状態で、再びステップS12に戻り、検出情報に基づいて操作終了の有無を判定を続行する。また、ステップS12において、スイッチ操作の終了を判定すると、ステップS13に移行する。ステップS13では、加速度検出部23からの検出情報に基づいてコイル駆動信号を駆動回路21に出力し、駆動コイル17bを駆動して平行レンズ17を可変調整し、像ずれを補正する。
次に、ステップS14に移行して、加速度検出部23からの検出情報に基づいて振動の有無を判定し、振動の無いノオを判定した状態で、再びステップS10に移行して、同様に像ぶれ補正を繰り返す。また、ステップS14において、振動のあるイエスを判定した状態で、再びステップS13に移行して、像ぶれ補正を繰り返す。
また、上記顕微鏡部5の観察状態を検出する手段としては、その他、例えば図示しないタイマー機能を有した時間検出部を備えて、この時間検出部で顕微鏡部5の移動時間を検出して、所定時間経過後に像ぶれを補正するように構成してもよい。
さらに、上記実施の形態の説明では、像ぶれ補正を顕微鏡部5の光学系に頂角プリズム14あるいは平行レンズ17の何れかを配して光学的に像ぶれを補正するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、例えば信号処理等の方法により、像ぶれ補正を行うように構成することも可能である。
(第2の実施の形態)
図8は、この発明の第2の実施の形態に係る手術用顕微鏡システムを示すもので、取付け部69は、例えば手術台等の基台に着脱可能に装着される。この取付け部69には、第1の支持機構を構成する垂直ロッド32が鉛直方向に沿って立設される。この垂直ロッド32は、取付け部69に対し制御手段を構成する第1の電磁ブレーキ33を介して鉛直な回転軸O1 を中心に回動可能に連結される。この第1の電磁ブレーキ33は、取付け部31に対して垂直ロッド32が回転する動きを選択的に制動する。
また、上記垂直ロッド32の上端部には、手術器具を保持する平行四辺形リンクからなるリンク機構部34の支持部材35が連結される。この支持部材35は、垂直ロッド32の回転軸O1と直交する水平方向の第2の回転軸O2を中心に回動可能に連結される。
さらに、支持部材35には、縦方向に延設された旋回アーム36の下端部および横方向に延設された下方ロッド37の一端部がそれぞれ第2の回転軸O2 を中心に回動可能に支持されているとともに、第2の回転軸O2上に配置された第2の電磁ブレーキ38が連結されている。この第2の電磁ブレーキ38は、支持部材35に対して旋回アーム36が回動する動きを選択的に制動する。
また、旋回アーム36の上端部には、下方ロッド37と平行に配置された上方ロッド39の中途部が関節部40を介して第2の回転軸O2と平行な第3の回転軸O3 を中心に回動可能に支持される。
さらに、下方ロッド37の他端部と上方ロッド39の一端部は、第2,第3の回転軸O2 ,O3と平行な第4,第5の回転軸O4,O5を中心に回動可能な関節部41,42を介して旋回アーム36と平行に配置された連結ロッド43により、平行となるように接続される。そして、これら旋回アーム36、上方ロッド39、下方ロッド37、連結ロッド43によって、変形可能な平行四辺形リンクからなるリンク機構部34が構成される。
また、上方ロッド39における関節部42側の端部と逆側の端部は、関節部40を経て外側に延出され、この延出部に手術器具の保持部44が連結される。この保持部44には、L字型アーム45と、L字型接続部材46とが設けられる。ここで、L字型アーム45の一方のL字構成部53は、上方ロッド39の延出部に第3の電磁ブレーキ47を介してこの上方ロッド39の中心軸である回転軸O6まわりに回動可能に連結される。この第3の電磁ブレーキ47は、選択的に上方ロッド39に対して保持部44が回転する動きを制動する。
さらに、L字型アーム45の他方のL字構成部54の先端部には、L字型接続部材46における一方のL字構成部55の先端部が回転軸O6と直交する回転軸O7まわりに第4の電磁ブレーキ48を介して回動可能に連結される。この第4の電磁ブレーキ48は、L字構成部54の回転軸O7に対してL字型接続部材46が回転する動きを選択的に制動する。
上記L字構成部55には、図9に示すように駆動モータ56が内蔵され、この駆動モータ56の回転軸56aには、ギア57が嵌着される。このギア57には、駆動ギア58が噛合される。この駆動ギア58は、その内壁部に嵌合溝58aが設けられ、この嵌合溝58aには、上記L字構成部55に設けられる嵌合部55aが回転自在に嵌合されると共に、手術用具である超音波プローブ取付け用保持部材63に設けられた嵌合部63aが嵌合されて組付けられる。この保持部材63には、固定ネジ64が調整自在に設けられ、手術用具、例えばラジアル型あるいはコンベック型の超音波プローブ61(図11及び図12参照)が挿入されて固定ネジを介して位置決め固定されて取り付けられる。
ここで、上記第1、第3及び第4の電磁ブレーキ33,47,48は、それぞれモータ33a,47a,48aと電磁クラッチ33b,47b,48bとで構成され、これらモータ33a,47a,48a及び電磁クラッチ33b,47b,48bは、図10に示すようにアーム制御部66に接続される。このアーム制御部66には、周知のフットスイッチ65の出力端が接続され、このフットスイッチ65の操作に応動して上記第1、第3及び第4の電磁ブレーキ33,47,48を動作制御してL字型アーム45のL字型接続部材46を所望の位置に移動調整する。
また、アーム制御部66には、対を構成する手動スイッチ69,70の出力端が接続される。この手動スイッチ69,70は、上記L字構成部54に操作自在に設けられる(図8参照)。この手動スイッチ69,70は、図10に示すようにアーム制御部66に接続され、その操作に連動して上記第1、第3及び第4の電磁ブレーキ33,47,48の各電磁クラッチ33b,47b,48bを解除する。
上記構成において、先ず、取付け部69を図示しないベッド等に取付けて、例えば軸回りの全周に亘って観察する場合に、ラジアル型の超音波プローブ61(図11参照)を選択し、軸と交差する方向を観察する場合に、コンベック型の超音波プローブ61a(図12参照)を選択する。そして、この選択した超音波プローブ61(61a)を、L字型アーム45のL字型接続部材46のL字構成部55に配して駆動ギア58内に挿通した後、保持部材63に挿入し、固定ネジ64を螺合調整して保持部材63に位置決め固定する。
ここで、図11に示すラジアル型超音波プローブ61を選択した場合には、手動スイッチ69,70を操作する。すると、アーム制御部66は、手動スイッチ69,70からの操作信号に応動して第1の電磁ブレーキ33、第3及び第4の電磁ブレーキ47,48の各電磁クラッチ33b、47,48bを解除し、ここに、術者により、手動的に支持機構が移動調整されて超音波プローブ61が所望に位置に移動される。
そして、超音波プローブ61を微細に移動調整する場合には、第3の電磁ブレーキ48を解除するようにフットスイッチ65を操作する。すると、アーム制御部66は、操作に応じて例えば、第3の電磁ブレーキ48の電磁クラッチ48bを解除して、その操作量に応じてモータ48aを駆動して超音波プローブ61を微細移動させて超音波画像を取得する。
また、図12に示すコンベック型の超音波プローブ61aの場合には、同様に手動スイッチ69,70を操作する。すると、アーム制御部66は、手動スイッチ69,70からの操作信号に応動して第1の電磁ブレーキ33、第3及び第4の電磁ブレーキ47,48の各電磁クラッチ33b、47b、48bを解除し、ここに、術者により手動的に支持機構が移動調整されて超音波プローブ61aが所望に位置に移動される。
そして、超音波プローブ61aを微細に移動調整する場合には、フットスイッチ65を選択的に操作する。すると、アーム制御部22は、操作に応じて例えば、第1、3及び第4の電磁ブレーキ33,47,48の電磁クラッチ33b、47b、48bを選択的に解除し、その操作量に応じてモータ33a、47a、48aを駆動して超音波プローブ61(61a)をX、Y方向に微細移動させると共に、駆動モータ56を駆動してギア57を介して駆動ギア58を回転駆動する。すると、駆動ギア58の回転に連動して保持部材63が回転され、超音波プローブ61aがθ方向に回動されて、所望の超音波画像が取得される。
上記手術用顕微鏡システムは、超音波プローブ取付け用の保持部材63を、支持機構を構成するL字型アーム45のL字型接続部材46に回転自在に配して、手動スイッチ69,70の操作に連動して、支持機構の移動調整を可能とし、フットスイッチ65の操作により、支持機構の移動調整及び保持部材の回転調整を選択的に行うように構成した。
これによれば、保持部材63に保持された超音波プローブ61(61a)の移動経路の多様化が図れ、従来のように超音波プローブ61(61a)の形式毎にアダプタを交換することなく、術部における所望の部位の観察が可能となることで、処置の迅速化を図ることができる。
なお、上記実施の形態では、手術用具として超音波プローブ61(61a)を用いるように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、処置具等においても適用可能である。
また、支持機構としては、上記構成に限ることなく、各種のアーム構造のものを用いて構成することも適用可能である。
(第3の実施の形態)
図13は、この発明の第3の実施の形態に係る手術用顕微鏡システムを示すものである。但し、図13においては、前記第1及び第2の実施の形態と同一部分については、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この第3の実施の形態においては、指標71を上記図1と略同様の手術用顕微鏡84の支持機構を構成するX―Y移動装置4に配すると共に、指標72を上記図8と略同様の保持装置83の支持機構を構成するL字構成部54に配し、周知の指標検出用のデジタイザ77を配して構成される。そして、このデジタイザ77は、ケーブル77aを介して演算処理手段を構成するワークステーション(WS)74に電気的に接続される。このワークステーション74は、トロリー75に搭載され、該トロリー75に搭載される超音波観測装置73及びモニタ76と電気的に接続される。
ここで、手術用顕微鏡84の顕微鏡部5は、図14に示すように対物光学系11に移動軸11aが設けられる。この移動軸11aは、駆動モータ11bを介して光軸方向に移動自在に設けられ、この駆動モータ11bの駆動制御に連動して光軸方向に移動されて対物光学系11の焦準を設定する。この駆動モータ11bには、エンコーダ79が組付けられ、このエンコーダ79を介して回転角が検出される。
また、顕微鏡5の変倍光学系12には、移動軸12aが設けられる。この移動軸12aは、駆動モータ12bを介して光軸方向に移動自在に設けられ、この駆動モータ12bの駆動制御に連動して光軸方向に移動されて変倍光学系12の倍率を設定する。この駆動モータ12bには、エンコーダ19が組付けられ、このエンコーダ19を介して回転角が検出される。
なお、図14中15L及び15Rは、左右結像光学系、16L及び16Rは、左右接眼光学系である。
上記保持装置83の保持部材63に装着される超音波プローブ61は、図15に示すように上記超音波観測装置73を介して上記ワークステーション74に接続される。また、ワークステーション74には、上記超音波プローブ61が接続される。ワークステーション74には、アーム制御部60、倍率演算部78、焦準演算部85がそれぞれ接続される。
このうちアーム制御部60は、上記手動スイッチ69,70及びフットスイッチ65の各出力端が接続され、その出力端に、上記第1、第3及び第4の電磁ブレーキ33,47,48の各電磁クラッチ33b、47b、48b、モータ33a、47a,48aと、上記保持部材63を回転制御する駆動モータ55がそれぞれ接続される。
また、倍率演算部78には、上記エンコーダ19の出力端が接続され、このエンコーダ19の検出信号に基づいて上記顕微鏡部5の変倍光学系12の倍率を求めて上記ワークステーション74に出力する。さらに、焦準演算部85には、上記エンコーダ79の出力端が接続され、このエンコーダ79の検出信号に基づいて顕微鏡部5の対物光学系11の焦準を求めて上記ワークステーション74に出力する。
上記構成において、術部を観察する場合には、先ず、手術用顕微鏡84の顕微鏡部5を移動させて、その倍率及び焦準を合わせる。ここで、保持装置83の保持部材63に装着した超音波プローブ61を、術部302を含む所望の観察位置に移動させ、該超音波プローブ61を駆動して超音波観察像を取り込む(図16参照)。この超音波観察像は、超音波観測装置73を介してワークステーション74に入力される。同時に、ワークステーション74には、デジタイザ77より保持装置に配して指標72に基づいて検出した超音波プローブ61の位置情報が入力される。
ワークステーション74は、入力した超音波観察像及び位置情報を記録すると共に、超音波観察像をモニタ76に出力して表示する(図17参照)。このように所望の超音波観察像を取得した状態で、超音波プローブ61は、術部302上から移動させ、その後、モニタ76を見ながら手術用顕微鏡84の顕微鏡部5を術部302上に移動させる。この状態で、顕微鏡部5は、その倍率及び焦準を所望の状態に合わせる。
ここで、顕微鏡部5の変倍光学系12の倍率は、エンコーダ19を介して検出され、このエンコーダ19の検出値が倍率演算部78に入力されて倍率が算出される。そして、この倍率演算部78で算出した倍率値は、ワークステーション74に入力される。また、対物光学系11の焦準は、エンコーダ79を介して検出され、このエンコーダ79の検出値が焦準演算部85に入力されて焦準値が算出される。この焦準演算部85で算出した焦準値は、ワークステーション74に入力される。
同時に、ワークステーション74は、デジタイザ77より顕微鏡部55の指標71を検出して求めた顕微鏡部5の位置情報が入力される。ワークステーション77は、顕微鏡部5の倍率、焦準及び位置情報に基づいて顕微鏡部5の観察領域を算出して、この観察領域と、上記超音波プローブ61で取得した超音波観察像の位置情報とを比較して比較情報を算出する。
ワークステーション74は、例えば超音波観察像の位置情報が、図17に示すように顕微鏡部5の観察領域Wに含まれている場合、アーム制御部60を介して手動スイッチ69,70を操作しても保持装置83な移動されないように設定する。また、ワークステーション74は、超音波観察像から、顕微鏡部5の観察領域に一致する画像を切り出し、上記モニタ76に表示する(図18参照)。
このように、上記手術用顕微鏡システムは、超音波プローブ61を保持装置に移動調整自在に配置すると共に、顕微鏡部5をX―Y移動装置4を介して移動調整自在に配置し、この超音波プローブ61及び顕微鏡部5の各位置情報に基づいて上記超音波プローブ61で取得した超音波観察像を特定するように構成した。
これによれば、超音波プローブ61及び顕微鏡部5の位置情報に基づいて観察像における超音波像を特定し、モニタ76に表示されることにより、超音波プローブ61の移動操作の軽減が図れるため、術者の負担軽減が図れ、しかも、信頼性の高い高精度な観察を簡便にして容易に実現することが可能となる。
なお、上記第3の実施の形態では、手術用具として超音波プローブ61を用いて構成した場合で説明したが、これに限ることなく、処置具を含む各種の手術用具においても適用可能である。
(第4の実施の形態)
図19は、この発明の第4の実施の形態に係る手術用顕微鏡システムを示すもので、手術室内を移動可能に設けられる移動ベース101には、支柱102が立設される。支柱102には、該支柱102に対して鉛直軸A1回りに回動可能に支持されたリンク座103が設けられる。
リンク座103には、第1平行四辺形リンク104が設けられる。この第1平行四辺形リンク104は、複数のリンク105,106,107及び108をそれぞれ端部において、鉛直軸A1に対して直角をなし、かつ互いに平行な軸A2、A3、A4、A5回りに回動自在に接続され、上記リンク座103に対して、軸A2と平行な軸A6回りに回動可能に支持される。
また、第1平行四辺形リンク104を構成するリンク107の端部には、後述する鏡体部である鏡体126、鏡体接続アーム125、第1平行四辺形リンク104、後述する第2平行四辺形リンク115の重量による回転モーメントを相殺し、平衡状態を保つための平衡重り131が設けられる。
上記支柱102には、電装系を内蔵するコントロールボックス109が設けられ、このコントロールボックス109には、後述する電動視野移動を操作可能なフットスイッチ110が接続される。
また、上記支柱102の先端部には、リンク座103の支柱102に対する鉛直軸A1回りの回動をロック可能な電磁ブレーキ111が設けられ、上記リンク106には、リンク座103に対する鉛直軸A6回りの回動をロック可能な電磁ブレーキ112が設けられ、さらに上記リンク107には、リンク106に対する鉛直軸A5回りの回動をロック可能な電磁ブレーキ113が設けられる。
上記第1平行四辺形リンク104を構成するリンク105には、第2平行四辺形リンク115が設けられる。この第2平行四辺形リンク115は、複数のリンク116,117,118,119,120及び121をそれぞれの端部、及びリンク118とリンク119の中間点において、それぞれ紙面に垂直な軸回りに回動自在にリンク結合されて構成される。
第2平行四辺形リンク115は、上記第1平行四辺形リンク104に対して軸A7回りに回動可能、かつリンク105に設置されたハウジング114内に内蔵された後述するX軸ブレーキ143x(図22参照)により、固定可能に支持される。また、ハウジング114内には、X軸電磁ブレーキ143x、図19中X+〜X−方向への移動用の電動視野移動機構を構成するX軸電磁クラッチ147x、X軸モータ149x及びエンコーダ151xが、内蔵される。
さらに、第2平行四辺形リンク115は、詳細を後述する鏡体接続アーム125をリンク121に対して旋回軸A8回りの回転駆動機構129を介して回動、かつ固定可能に支持される。
また、上記第2平行四辺形リンク115を構成するリンク117には、該リンク117に対するリンク118の回動をロック可能な後述するY軸電磁ブレーキ143(図22参照)及び図19中のY+〜Y−方向への電動視野移動機構を構成するY軸電磁クラッチ147、Y軸モータ149、エンコーダ151を内蔵したハウジング122が設けられる。
この実施の形態では、第2平行四辺形リンク115により平衡移動機構が構成され、第1平衡四辺形リンク104により平衡移動機構がそれぞれ構成される。上記鏡体接続アーム125の下方には、鏡体126が支持される。
また、図19中C点は、旋回軸A8回りに回動する部材、すなわち、鏡体126と鏡体接続アーム125の合成された重心を示す。C点は、常に旋回軸A8上に一致、すなわち旋回軸A8回りに関して平衡状態になるように、上記鏡体接続アーム125により調整可能となっている。
また、上記鏡体126には、術者が把持する、グリップスイッチを構成するグリップ127が設けられ、このグリップ127には、スイッチ128が設けられる。このスイッチ128は、コントローラボックス109内の制御部に接続される。さらに、鏡体126には、助手用の観察鏡筒130が設けられ、この観察鏡筒130は、例えば手術中において、鏡体126に対して位置角度を変更可能に構成される。
上記鏡体接続アーム125は、図20に示すように上記回転駆動機構129に対して旋回軸A8回りに回動可能に支持された第1アーム180と、この第1アーム180に対して旋回軸A8回りと直交する軸A10回りに回動可能に接続された略L字形の第2アーム181と、この第2アーム181に対して旋回軸A8及び軸A10と直交する軸A11回りに前後方向に回動可能に接続された第3アーム182で構成され、その下方に上記鏡体126が角度調整機構200を介して軸B回りに回動自在に支持される。そして、この鏡体126には、角度センサ300が軸Bに対応して設けられ、上記角度調整機構200を介して例えば図21に示すように回動されると、上記第3アーム182に対する軸B回りの回転角度が角度センサ300で検出される。
なお、図20中において、D点は、旋回軸A8、軸A10、A11の交点を示し、C点は、旋回軸A8回りに回動する鏡体126、鏡体接続アーム125の合成された重心を示す。
上記第2アーム181には、バランス調整用ハンドル183が設けられる。このハンドル183は、上記第1アーム180との間に配される図示しない回動機構部に連結され、その回転操作に連動して該回動機構部(図示せず)を介して上記第2アーム181を第1アーム180に対して軸A10回りに回動させる。この際、鏡体126は、第2アーム181の回動に連動して第3アーム182と一体的に左右方向(X+、X−方向)に移動される。
また、上記第3アーム182には、バランス調整用ハンドル184が設けられる。このハンドル184は、上記第2アーム181との間に配される図示しない傾斜機構部に連結され、その回転操作に連動して該傾斜機構部(図示せず)を介して上記第2アーム181に対して軸A11回りに上記第3アーム182と一体的に上記鏡体126を前後方向(Y+、Y−方向)に移動させる。
上記角度センサ300は、図22に示すように駆動方向判別回路150の一方の入力端に接続される。この駆動方向判別回路150には、その他方の入力端にインターフェース回路154を介して上記フットスイッチ110及びグリップ127のスイッチ128が接続され、これらフットスイッチ110及びグリップ127のスイッチ128の操作信号がインターフェース回路154を介して入力される。
駆動方向判別回路150は、その出力端に上記回転駆動機構129を構成する例えば電磁クラッチ129a、モータ129b、電磁ブレーキ129cが接続され、上記角度センサ300の検出信号に応動される。また、駆動方向判別回路150の出力端には、上記X軸電磁ブレーキ43x、X軸電磁クラッチ47x、X軸モータ49x及びエンコーダ51xと、上記Y軸電磁ブレーキ43、Y軸電磁クラッチ47、Y軸モータ49及びエンコーダ51が接続され、上記フットスイッチ110の操作に連動して選択的に制御信号を生成して出力する。
上記構成において、鏡体126の観察位置を移動させる場合には、先ずグリップ127を把持してスイッチ128を操作する。すると、インターフェース回路154は、スイッチ128の操作を検出して検出信号を駆動方向判別回路130を介してアーム制御回路155に出力する。アーム制御回路は、検出信号に応動してX軸電磁ブレーキ43x、Y軸電磁ブレーキ43、電磁ブレーキ129cを解除する。ここで、グリップ127を配した術者は、鏡体126を所望の位置に移動させ、スイッチ128の操作を止めることで、鏡体126の位置決めを行う。
次に、例えば鏡体126のX軸方向の微調整を行う場合には、フットスイッチ110のX軸用操作部を操作する。すると、インターフェース回路154は、検出信号を駆動方向判別回路150を介してアーム制御回路155の出力する。
ここで、例えば鏡体126が第3アーム182に対して0°の位置にある場合には、角度センサ300が、鏡体126の角度を検出して、その検出信号を駆動方向判別回路150に出力する。駆動方向判別回路150は、入力した検出信号により軸B回りに何度傾いているかを算出して、図23に示すようX軸方向の駆動軸を、軸A7として判定して判定信号をアーム制御回路155に出力する。アーム制御回路155は、軸A7回りを、上記インターフェース回路からの検出信号に基づいて駆動制御する駆動信号を生成し、X軸電磁クラッチ47xをクラッチ接続してX軸電磁ブレーキ43xを解除し、X軸モータ49xを駆動する。ここで、鏡体126は、X軸方向に移動制御され、所望の位置に移動された状態で、フットスイッチ110のX軸方向操作部の操作が停止される。
また、Y軸方向の微調整を行う場合には、軸A9を駆動軸として、Y軸電磁クラッチ47をクラッチ接続してY軸電磁ブレーキ43を解除し、Y軸モータ49を駆動することにより行われる。
そして、アーム制御回路155は、鏡体126が角度調整機構200を介して第3アーム182に対して45°傾斜された場合には、図23に示すように軸A7回り及び軸A8回りを回転駆動機構129を介して駆動することで、鏡体126のX軸方向の微調整を実行し、軸A9回りを駆動することで、鏡体126のY軸方向の微調整を実行する。
また、鏡体126が、角度調整機構200を介して第3アーム182に対して90°傾斜された場合には(図21参照)、同様に図23に示すように軸A8回りを回転駆動機構129を介して駆動することで、鏡体126のX軸方向の微調整を実行し、軸A9回りを駆動して鏡体126のY軸方向の微調整を実行する。
このように、第4の実施の形態では、鏡体接続アーム125を、三次元的に移動調整自在な第1及び第2平行四辺形リンク104,115に対して回転駆動機構129を介して回転自在に配置すると共に、この鏡体接続アーム125に対して鏡体126を角度調整機構200を介して観察方向を角度調整自在に配置し、第1及び第2平行四辺形リンク104,115と回転駆動機構129とを、フットスイッチ110の操作量及び鏡体126の角度情報に基づいて駆動制御して鏡体126を移動するように構成した。
これによれば、鏡体126を、第1及び第2平行四辺形リンク104、115に対して、その観察軸を可変設定した各状態で、第1及び第2平行四辺形リンク104、115を介してX軸方向及びY軸方向の移動走査が可能となることにより、その観察形態の多様化を容易に図ることが可能となる。
また、上記実施の形態の説明では、第2平行四辺形リンク115のリンク121と、鏡体接続アーム125の第1アーム180との間に回転駆動機構129を配して軸A8回りに回動、固定可能に設けるように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば図24に示すように電磁クラッチ400a、モータ400b、電磁ブレーキ400cで構成される回転駆動機構400を、上記ハンドル183,184より鏡体126側に位置するように第3アーム182の中間部に配するように構成してもよい。
このように回転駆動機構400を第3のアーム182の中間部に配した場合には、回転軸である軸A8が、軸A8′となり、例えば上記ハンドル183が操作されても、鏡体126に対する回転軸の関係が一定に保たれる。これにより、例えば鏡体126を、角度調整機構200を介して90°回転させた状態において、上記ハンドル183を選択的に操作すると共に、上記フットスイッチ110を操作しても、術者から見たX軸方向が調整されても、X軸方向が、同一に保たれる。この結果、上記ハンドル183を操作してバランス調整を行っても、鏡体126のX軸方向の適切な移動調整を実現することが可能となり、さらに、有効な効果を期待することができる。
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
また、この発明は、上記各実施の形態によれば、次のような手術用顕微鏡システムを構成を得ることもできる。
(付記1)
術部を観察する観察光学系を含む観察部と、
前記観察部を保持して移動自在に設けられる支持機構と、
前記観察部の観察状態を検出する状態検出手段と、
前記状態検出手段の検出情報に基づいて前記観察部の観察像のぶれを補正する像ぶれ補正手段と、
を具備することを特徴とする手術用顕微鏡システム。
(付記2)
前記状態検出手段は、観察部の倍率を検出することを特徴とする付記1記載の手術用顕微鏡システム。
(付記3)
前記状態検出手段は、観察部の空間位置を変更するための入力手段を検出することを特徴とする付記1記載の手術用顕微鏡システム。
(付記4)
前記状態検出手段は、観察部の移動時間を検出することをことを特徴とする付記1記載の手術用顕微鏡システム。
(付記5)
手術用具と、
移動調整自在に設けられる支持機構と、
前記支持機構に設けられ、前記手術用具を軸回りに回転自在に保持する回転移動機構と、
前記支持機構を移動可能に設定する第1の操作手段と、
前記支持機構及び前記回転駆動機構を選択的に動作制御して、前記手術用具を術部に対向して移動制御する第2の操作手段と、
を具備することを特徴とする手術用顕微鏡システム。
(付記6)
手術用具を保持して移動調整自在に設けられる第1の支持機構と、
観察像を取得する観察部を保持して移動調整自在に設けられる第2の支持機構と、
前記手術用具の動作位置及び前記観察部の観察位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出情報と前記観察部で取得した観察像に基づいて前記手術用具の動作位置を特定する演算処理手段と、
前記演算処理手段の算出情報を表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする手術用顕微鏡システム。
(付記7)
観察光学系の設けられる鏡体部と、
前記鏡体部を保持して三次元的に移動調整自在に設けられる鏡体部支持機構と、
前記鏡体部支持機構に保持された鏡体部を観察軸回りに回転駆動する回転駆動機構と、
前記鏡体部支持機構に保持された鏡体部の観察軸方向を角度調整自在に保持する角度調整機構と、
前記鏡体部を移動操作する操作手段と、
前記角度調整機構による前記鏡体部の傾斜角度を検出する角度検出手段と、
前記操作手段の操作量と前記角度検出手段の検出情報に基づいて前記鏡体部支持機構及び回転機構を動作制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする手術用顕微鏡システム。
(付記8)
前記回転駆動機構は、鏡体部支持機構のバランス調整部より、鏡体部側に配されることを特徴とする付記7記載の手術用顕微鏡システム。
1…スタンド、2…支柱、3…可動アーム、4…X―Y移動装置、4a…支持部、5…顕微鏡部、6…フットスイッチ、7…X―Y移動スイッチ、8…顕微鏡部昇降スイッチ、9…ズーミングスイッチ、10…フォーカシングスイッチ、11…対物光学系、12変倍光学系、12a…移動軸、12b…駆動モータ、12c…エンコーダ、14…頂角プリズム、14a…磁性体、14b…駆動コイル、15L,15R…左右結像光学系、16L,16R…左右接眼光学系、17…平行レンズ、17a…磁性体、17b…駆動コイル、21…駆動回路、22…コントローラ、23…加速度検出器、24…倍率判定部、27…スイッチ検出部、28…電磁ブレーキ、30…グリップスイッチ、32…垂直ロッド、33…第1の電磁ブレーキ、34…リンク機構、35…支持部材、36…旋回アーム、37…下方ロッド、39…上方ロッド、69…取付け部、40,41,42…関節部、43…連結ロッド、44…保持部、45…L字型アーム、46…L字型接続部材、47…第4の電磁ブレーキ、48…第4の電磁ブレーキ、33a,47a,48a…モータ、33b,47b,48b…電磁クラッチ、54,55…L字構成部、55a…嵌合部、56…駆動モータ、56a…回転軸、57…ギア、58…駆動ギア、58a…嵌合溝、61…ラジアル型の超音波プローブ、61a…コンベック型の超音波プローブ、63…保持部材、63a…嵌合部、64…固定ネジ、65…フットスイッチ、66…アーム制御部、69.70…手動スイッチ、71,72…指標、73…超音波観測装置、74…ワークステーション、76…モニタ、75…トロリー、77…デジタイザ、77a…ケーブル、78…倍率演算部、79…エンコーダ、80…焦準演算部、84…手術用顕微鏡、83…保持装置、11a…移動軸、11b…駆動モータ、19…エンコーダ、60…アーム制御部、302…術部、101…移動ベース、102…支柱、103…リンク座、104…第1平行四辺形リンク、105,106,106,107,108…リンク、109…コントロールボックス、110…フットスイッチ、111,112…電磁ブレーキ、114…ハウジング、115…第2平行四辺形リンク、116,117,118,119,120,121…リンク、122…ハウジング、125…鏡体接続アーム、126…鏡体、127…グリップスイッチ、128…スイッチ、129…回転駆動機構、129a…電磁クラッチ、129b…モータ、129c…電磁ブレーキ、131…平衡重り、143x…X軸電磁ブレーキ、147x…X軸電磁クラッチ、149x…X軸モータ、151x…エンコーダ、143…Y軸電磁ブレーキ、147…Y軸電磁クラッチ、149…Y軸モータ、150…駆動方向判別回路、151…エンコーダ、154…インターフェース回路、155…アーム制御回路、180…第1アーム、181…第2アーム、182…第3アーム、183,184…ハンドル、200…角度調整機構、300…角度センサ、400…回転駆動機構、400a…電磁クラッチ、400b…モータ、400c…電磁ブレーキ。