JP2009201995A - 手術顕微鏡用平衡化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】相対的により迅速且つ単純で、完全な手術顕微鏡の平衡化を、付加重りなしで可能とする改良された装置を提供する。
【解決手段】旋回支持体してスタンドに保持される手術顕微鏡用の平衡化装置Bに関する。平衡化装置Bは旋回支持体5に付設され、光学機器用架台9及び該当する場合にはその付加ユニットをX、Y及びZ方向に平衡化するため、2つのスライド体S1、S2を有する変位ユニット6、7、8を備える。平衡化装置BのY及びZ変位ユニット7、8の両スライド体S1、S2はクロススライド体12として構成される。クロススライド体12の第1スライド体S1はY変位ユニット7の一部として、旋回支持体5に隣接し回転軸Aを横切って配置され、クロススライド体12の第2スライド体S2はZ変位ユニット8の一部として、旋回支持体5とは反対側にY変位ユニット7に隣接して配置されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、旋回(ピボット)支持体を介してスタンドに保持される手術顕微鏡用の平衡化(バランシング)装置に関する。
本発明の目的に即し、「スタンド」とは、本発明に基づく平衡化装置つまり手術顕微鏡用平衡化装置を担持するのに適した、床、壁あるいは天井に設置される任意の保持システム(系)を意味する。
周知のように、手術用の顕微鏡は極めて移動し易く、また大きなエネルギーを消費せず迅速に変位可能に構成されるべきである。一旦位置決めした後手術顕微鏡が自重で移動しないことを保証するためには、いずれの位置(向き)においても発生する力及びモーメントが均衡化(平衡化)されねばならない。手術顕微鏡が充分に均衡化(平衡化)されないと、構造体の総重量を増大させるため好ましくないが、ブレーキ(制動装置)あるいは固定装置を設けねばならなくなる。但しブレーキが存在する場合であっても、ブレーキを解除した際における手術顕微鏡の容易な移動を可能とするために、発生する力及びモーメントは平衡化されるべきである。
一方、手術顕微鏡の使用は通常、各種さまざまな交換可能付属品(例えばチューブ、伸長器、フィルタ、補助レンズなど)の利用を含む。しかしそれらを使用するとほとんどの場合、全体の重心がシフトしてしまう。その結果、系はもはや平衡状態とならず、再度平衡化しなければならない。平衡化する際の基本目標は、手術顕微鏡の全体の重心をその1つまたは複数のピボット軸上に保つことである。
DE 10133018 A1(図2)に記載の装置は、相互に接続された2つのスライド体からなる。そのうち一方のスライド体はY方向に、他方のスライド体はZ方向に、各々変位ユニットによって変位可能であると共に、両スライド体は確立された位置に固定可能である。旋回支持体の上端に別の変位ユニットが配置され、(A軸と平行な)X方向にさらに変位可能としている(図2)。
DE 10133018 A1(図2及び図3)に基づく解決策は、未だに実用化されていない。しかしながら同様の手法が、出願人によるMC1型スタンドで実施され開示されている。この手法によれば、上下に配置された2つのスライド体からなるY−Z変位ユニットがA軸上に装着され、Zスライド体はA軸に直接装着される一方、Yスライド体は一端でZスライド体に直接装着され、他端で光学機器用架台に装着されるように配設されている。DE
10133018 A1の図2の場合と同様に、Xスライド体は旋回アームの上方に装着されている。
上記の配置構成は、実質上成功を収めていることが実証されてきた。しかしながら、長年にわたり次のような1つの欠点があった。すなわち、例えば特に補助チューブや側方付加ユニットを取り付けるような系構成の場合にも、手術医に対して充分な平衡化を与えられるようにすると、上記の配置構成では、平衡化の過程で、付加ユニットが垂直変位をもたらすスライド体と衝突することがあるという結果を生じている。そのために、手術顕微鏡の移動の自由度が制限される。他方、移動の均一性も、発生する不平衡のため減少する。
MC1型スタンドで実施されている既存技術によれば、質量約3.5kgの付加重りを、顕微鏡の付加ユニットと反対側に位置した光学機器用架台側で、旋回軸を挟んで付加ユニットと平衡化される側に取り付けることにより、平衡化の過程が容易化されている。
しかしながら上記の重りによる補償は、総重量を著しく増大させ、旋回時の慣性を増加させるという欠点を有する。付加重りの取り付けや取り外しも、追加の労力を必要とする。つまり上記の従来方法は、時間がかかるうえ、総重量が大きくなるため全体としてスタンドにかかる力とモーメントが増大するという結果をもたらす(例えば
EP-0476551 A1 参照)。付加重りは、変位過程中におけるトルク(回転に対する抵抗モーメント)の増大を生じるだけでなく、スタンド全体の各軸受けにおける摩擦の増大も生じさせ、従ってスタンド全体の慣性を増大せしめ、スタンドの移動性を制限する。そのため、スタンドの移動の均一性も減少する。さらに、スタンド(及びその他全ての負荷担持部品)の寸法ももちろんそれに応じて大きくなり、ひいてはそれらの部品の総重量及びスタンドのコストも著しく増加させる。その上、付加重りは明らかな機能を持たない追加の部品として見えるため、ユーザの視野に対しても目障りだったり、あるいは妨害を及ぼすこともある。そのため、付加重りはくだけた表現では、「スポイラー」とも呼ばれている。
最新の外科手術の現場において、手術顕微鏡およびそのスタンドは、光学的品質、明るい照明、コンパクト設計、及び最大のフレキシビリティの各点で規格要件を満たす必要があるだけでなく、さらに新規な観点も兼ね備えていなければならない。すなわち現在では、例えば、1日当たりの外科手術の回数及び高価な手術用器具の使用強度が増していることも考慮しなければならない。次の手術のために手術顕微鏡をセットアップするのにかかる時間も、重要度が増しつつある。手術室インフラストラクチャーの重要な構成部品として、手術顕微鏡は嵩む準備時間に対して顕著な影響を有している。
Mitaka(三鷹光器株式会社)製の周知のOH4及びOH5型スタンドも、モータを具備したY及びZ変位ユニットを有しているが、上述した既存の問題を解決するには至っていない。
DE 10133018 A1 EP-0476551 A1
従って本発明の目的は、相対的により迅速且つ単純で、完全な手術顕微鏡の平衡化を、付加重りなしで可能とし、前述した既存技術の欠点を顕著に減少あるいは除去可能な改良された装置を提供することにある。そのため本発明の意図は、手術顕微鏡のあらゆる可能な構成を、手術医が平衡化を行う際できるだけ容易となるようにすることにある。
本発明者は、上記目的を達成するには、高精度な平衡化の過程の動きを制限せずに、少なくとも光学機器用架台の領域において重量を削減する必要があることを認識してきた。特に、追加の補償重り(スポイラー)は取り除くべきである。この課題は、周知の平衡化装置のいずれによっても達成あるいは示唆されておらず、特に既存技術に関する周知の文献(DE 10133018 A1を含む)のいずれにもこれまで記載されていない。
付加重りの置き換えに加え、本発明の更なる意図は、スタンドの重量削減、コスト削減、およびスムースな動作を優先させることにある。
上記の目的は本発明によれば、請求の範囲の独立項に記載の特徴を有する平衡化装置によって達成される。本発明の好適な実施形態は、請求の範囲の各従属項に記載され保護される。
以下本発明を、添付の図面を参照して、象徴的且つ例示的にさらに説明する。添付の各図面は次の通りである。
図1は、本発明による平衡化装置を備えた手術顕微鏡用で、手術顕微鏡を備えたスタンドの象徴的な全体構成の側面図; 図2は、図1に基づく手術顕微鏡を備えたスタンドの一部及び平衡化装置の拡大斜視図;及び 図3は、図2に基づく手術顕微鏡の、Y方向から見た概略正面図であるが、1つの接眼レンズを有する場合を示す。
図1は、手術顕微鏡を備えたスタンドの例示実施例の概略的な全体構造を示す側面図である。スタンドは、それ自体は周知なスタンドベース1(図示してないが任意選択的に、昇降可能または引出/後退可能なキャスタ上に設けてもよい)と、垂直方向支持体2と、スタンドを移動するためのグリップ3とを具備する。それ自体は周知な水平方向支持ユニット4が、垂直方向支持体2の上端に配置されている。この実施形態においては、X変位ユニット6が水平方向支持ユニット4の自由端に配置され、旋回支持体5のX方向の変位、またそれに伴う旋回支持体5の下端に設置されたY及びZ変位ユニット7,8、及びZ変位ユニット8に装着された光学機器用架台9それぞれのX方向の変位を可能としている。その変位の結果、手術顕微鏡を有する光学機器用架台は、垂直または斜めに延びた軸20(図2)を中心として平衡化可能である。図面に示してないがX変位ユニットは、MC1型スタンドに存在するものとして、図2の18及び19に対応し、X変位を可能とする駆動系つまり回転ノブを具備している。
スタンドは、床または壁スタンド、もしくは天井設置スタンドとして実施可能である。本実施形態のスタンドは、例示に過ぎないが床スタンドとして図示してある。
X、Y及びZ変位ユニット6−8が協働で、旋回支持体5に付設された平衡化装置Bを構成する。例えば、手動での平衡化変位が、平衡化装置Bに固有の構成及び配置(図2も参照)により、特に本発明に基づくスライド体S1とS2によって、迅速且つ正確に実施可能である。
顕微鏡の接眼レンズは10で示してあり、手術顕微鏡の手動変位用ハンドルは11で示してある。図示したようなハンドル11の使用は、例示に過ぎない。前述したMC1型スタンドでそれ自体は周知なように、2部品両側方式のハンドルを設け、一方のハンドルを左手用とし、他方のハンドルを右手用とすることも好適に可能である。また、そのようなハンドルに(オートバイのグリップと同様な方法で)、例えば、ブレーキの選択的な解除や作動及び/又は照明系などに対する制御の適用を可能とする電気的なスイッチノブなども通常配置される。
図2は、旋回支持体5及び光学機器用架台9の領域における手術顕微鏡用のスタンド部品の各構造の一部、更に平衡化装置B自体を斜視図で示している。ここで、平衡化装置Bの一部、すなわちX方向の水平変位用であるX変位ユニット6は、(先に引用したDE 10133018 A1の図2に基づく実施形態と同様に)Y−Z変位系と分離して、旋回支持体5の上端に配置されていることが明らかである。
本発明の要旨は、平衡化装置Bの別の部品、つまりY方向変位用のY変位ユニット7とZ方向変位用のZ変位ユニット8の特定の構成及び配置に存在し、これらのY変位ユニット7とZ変位ユニット8は旋回支持体5の下端で相互に接続され、水平なA軸Aを中心として回転可能であるが、一旦確立されたどの回転位置にも固定可能なように配置されている。
本発明によれば、平衡化装置Bを構成し相互に協働作用するY変位ユニット7とZ変位ユニット8がクロススライド体12として実施され、クロススライド体12の第1スライド体S1(図2では水平方向に位置して図示)がY変位ユニット7の一部として設けられ、クロススライド体12の第2スライド体S2(図2では垂直方向に位置して図示)がZ変位ユニット8の一部として設けられている。
本発明の必須の特徴は、クロススライド体12の第1スライド体S1がY変位ユニット7の一部として、A軸Aを横切り旋回支持体5と直に隣接して配置され、クロススライド体12の第2スライド体S2がZ変位ユニット8の一部として、Y変位ユニット7と隣り合わせて(図2ではその右側に)位置し、光学機器用架台9を受け入れる顕微鏡ホルダー13を担持している点にある。
上記の構成が好ましい。但し、光学機器用架台9はスライド体S2に直接接続されてもよい。手術顕微鏡そのもののうち図2で見てとれるのは、光学機器用架台9、接眼レンズ10、及びハンドル11である。
クロススライド体12の例示としての詳細が、図2及び図3に示してある。第1スライド体S1は、水平方向案内要素14と、この案内要素14に軸方向にシフト可能つまり変位可能に配置されたインサート(挿入体)15とを含む。第2スライド体S2も同じように、垂直方向案内要素16と、この案内要素16に軸方向にシフト可能つまり変位可能に配置されたインサート(挿入体)17とを含む。クロススライド体12の2つのスライド体S1とS2が協働作用するように、スライド体S1の水平方向インサート15がスライド体S2の垂直方向案内要素16に接続されて、クロススライド体12を形成する(図2及び図3)。本実施形態では、顕微鏡ホルダー13が特定の構成に基づき、スライド体S2の垂直方向にシフト可能なインサート17に取り外し可能に装着されている。
図2では、平衡化装置Bを構成し相互に協働作用するY変位ユニット7とZ変位ユニット8が、手動による変位と固定のための(MC1型スタンドと同等の)ノブ18,19をそれぞれ具備する。図2及び図3において、スタンドの斜めに延びた軸は20で示してある。旋回支持体5を含む手術顕微鏡9は、それに付設された(不図示の)ブレーキが解除されていれば、軸20を中心に回転可能である。この場合には、X変位ユニット6が軸20を中心として構造体(手術顕微鏡)の平衡化を行う。
本発明の目的上、「旋回支持体」は、スタンドの水平方向支持ユニット4(図1)に対し間接的または直接的に装着され、(基本的には水平な)A軸Aを介して、光学機器用架台9が保持されている顕微鏡ホルダー13を受け入れる1つの構成要素あるいは構成要素グループとして理解されるべきである。S2と9の間の2つのx印は、インサート17も直接(取り外し可能あるいは不能に)光学機器用架台9に対して装着可能であることをシンボリックに示している。
図3は、図2に示した本発明による構成を概略的に正面図として示している。図3には、垂直方向の作業位置で手術顕微鏡が完全に平衡化された位置(姿勢)が象徴的に示してある。
上記の位置において、各付属品とY及びZ両変位ユニット7と8を含む光学機器用架台9の共通重心Gは、回転軸A上に位置し、従って回転軸Aに対して平衡化される(本発明の基本目標)。しかし同時に、重心Gは軸20上にも位置する。この完全に平衡化した系(システム)構成が、本発明による平衡化装置Bの好ましい変形形態の好ましい目標である。既存技術と比較して新規で独創的な点はいずれにせよ、旋回支持体と隣接してA軸A上にスライド体S1(Y変位)が本発明に基づいて配置され、スライド体S2(Z変位)が顕微鏡ホルダー13つまり光学機器用架台9上に配置されることで、以下の効果が得られるという事実にある。
すなわちスライド体S2の重量自体が、本発明に基づき新規な方式で、軸Aに対してY方向に平衡化された重りとして作用する。つまり、図1から最も明瞭に見て取れるように、スライド体S2は補償重りとして作用する。この驚くべきほど簡単な作用の結果として(すなわち周知のMC1型及びOH4、OH5型スタンドにおけるY及びZ方向用の各スライド体を交換する結果として)、付加重りの使用が不要になる。事実、Zスライド体の重量はほぼ3.5kgの範囲にあり、スライド体そのものが付加重りとほぼ正確に置き換わっている。
本発明が特に独創的なのは、Zスライド体がYスライド体の重量とほぼ対応していることから、補償重りの置き換え物が見い出されただけでなく、同じY−Z変位性を維持しつつ平衡化挙動における大幅な改善(低重量化)が達成されているにもかかわらず、両スライド体S1及びS2を合わせた手術顕微鏡の全体重量が同じに保持されていることにある。この驚くべき効果は、ここ10年以上にわたり、MC1型スタンドにおける追加重りが、実用上の平衡化によって唯一の可能性であると当該技術分野で見なされてきた事実によってより強調される。本発明による新規な方式に基づいた、A軸Aに対するスライド体S1の垂直配置が、視界とほとんど干渉しないスレンダーな構造をもたらし、必要な際には、X方向においても比較的容易に平衡化可能となる。
従って、手術顕微鏡の使用時、好ましい変形形態における本発明は系(システム)を平衡化させるのに必要な3方向の変位を保証するため、付加ユニットを含む光学機器用架台9がいつでも適切に位置決め及び平衡化可能になると共に、3つの主方向において必要な動きが可能となる。3つの主方向X、Y及びZは図3に示してある。X方向は、図面の平面における左右方向である。Y方向はX方向と直交し、図面の平面を貫く方向である。Z方向はこれらXY両方向と直交し、図面の平面に位置している。勿論3次元において考えられるどんな動きや回転の位置決めも、直線的な変位と軸A及び軸20を中心とした光学機器用架台9の360度の回転との組み合わせにより、ハンドル11を用いて行える。
光学機器用架台9の各位置は、患者を基準にして定められる。特にENT(耳鼻咽喉科)の手順では(脳外科手術の場合と比べ)、外科手術中に位置の変化がしばしば必要になる。そのため、平衡化の挙動は、3次元における手術顕微鏡の特定の旋回位置に拘わりなく、常に最適でなければならない。本発明はこの点を保証している。
本発明に基づく平衡化装置B、特に本発明で提供されるクロススライド体12によれば、スライド体S1及びS2を全体としてより小型及び軽量にすることができる。光学機器用架台9の垂直Z変位を行うスライド体S2を設置したことで平衡化手順中に生じる重量変位機能の結果、平衡化効果はスライド体S2の自重により、顕微鏡ホルダー13に対して直接発生する。ここでスライド体S2によって平衡化する必要のある重量は、付属品を含む顕微鏡9の重量と、顕微鏡ホルダー13及びスライド体S2の重量だけである。
水平方向のY変位を与えるスライド体S1のインサート15は、スライド体S2の案内要素16に固定接続されており、また光学機器用架台9を(必要なら取り外し可能に)受け入れる顕微鏡ホルダー13がスライド体S2の(Z方向に変位可能な)インサート17に装着されているため、インサート15も重量シフトに部分的に関与して作用する。
本発明による平衡化装置Bにおいては、ここで提案されるクロススライド体12の構造と配置が次のような利点をもたらす。すなわち、顕微鏡の構成及び付加ユニットの有無、さらにはその特定の旋回位置にも拘わりなく、顕微鏡の重心GがA軸A及び(X方向にも平衡化される場合には)回転軸20上に常に位置するように、手術顕微鏡を精確に調整あるいは平衡化可能である。従って本システム(系)によれば、旋回移動をルーチン作業として、先に引用した既存技術の場合と比べ、(付加重りを操作することなく)より簡単に、(全重量の減少ひいては摩擦力及び抵抗モーメントの減少の結果)より容易に、しかもより高い作業品質で行うことができる。
これまでの経験に基づけば、本発明は、平衡化状態においてスムースに移動可能であり、場合によっては片手でも移動可能な改良型手術顕微鏡を提供する。しかしそれと同時に、本発明の手術顕微鏡は、付加ユニットを手術顕微鏡に設置したりあるいは取り外した際直ちに、正確、迅速、且つ高い信頼度で、手動バランス調整系により調整することもできる。従って、手術顕微鏡を利用するのに必要な準備または再取り付けの段階を著しく短縮可能である。
本発明の発展形態によれば、(先に引用したDE 10133018 A1の図3の構成と同様に)、平衡化装置BのY及びZ変位ユニット7、8と組み合わせて、X変位ユニット6も旋回支持体5の下端に配置することも考えられる。但しその場合にも、周知の構成と比べ本発明の決定的に重要な特徴は、Z変位ユニット(S2)が軸Aに中心に顕微鏡ホルダー13に対し補償重りとして機能することにある。そうすることでのみ、本発明に基づくよりコンパクトな設計が達成可能となる。適用可能であれば、第2のZスライド体S2の垂直変位可能なインサート17と光学機器用架台9を一体状に実施することもできる。第1のYスライド体S1の水平変位可能なインサート15も、第2のZスライド体S2の垂直方向案内要素16と共に単一体から製造し得る。このようにすれば、設計が一層統合される。
本発明を象徴的に表した図面では、スライド体S1とS2の操作のために回転ノブ18と19がそれぞれ示してある。これらの回転ノブに代え、電気駆動部を設けることもできる。
本発明は勿論、ここに図示し説明した例示の実施形態に限定されない。本明細書の開示を基に、請求の範囲に記載の保護範囲内において、更なる実施形態及び組み合わせが考えられる。下記の部品リスト(符号の説明)も、本開示の一部を構成する。
尚、当業者や手術医が使用している専門用語では、Y−Zスライド体がA−Bスライド体としばしば称されている。また、Xスライド体がCスライド体としばしば称されている。
軸A及び20に関する従来のブレーキやロック装置のより詳細な実施形態、及びグリップ11などの実施形態については、MC1型スタンドの詳細な構成を更に参照されたい
− MC1型スタンドはここで参照明示がなされ、参照によって本明細書に包含されるものと見なされる。
また、本出願と同日に提出された特許出願 L228DEP2973とL229DEP2974の内容全体に対しても参照付けがなされ、それら内容全体は参照によって本明細書に包含されるものである。
1 スタンドベース
2 垂直方向支持体
3 グリップ
4 水平方向支持ユニット
5 旋回支持体
6 X変位ユニット
7 Y変位ユニット
8 Z変位ユニット
9 光学機器用架台
10 接眼レンズ
11 ハンドル
12 クロススライド体
13 顕微鏡ホルダー
14 案内要素
15 インサート
16 案内要素
17 インサート
18 ノブ
19 ノブ
20 垂直または傾斜軸
A 回転軸、A軸
B 平衡化装置
G 共通重心
S1 第1スライド体(Y)
S2 第2スライド体(Z)
X X方向
Y Y方向
Z Z方向

Claims (9)

  1. 光学機器用架台(9)と、該当する場合には手術顕微鏡及び/又は付加ユニットを有する顕微鏡ホルダー(13)とをスタンドに対して平衡化させるための手術顕微鏡用平衡化装置で、旋回支持体(5)が前記スタンド及び平衡化装置の間に設けられ、Y方向変位用のスライド体(S1)及びZ方向変位用のスライド体(S2)を含むY及びZ変位ユニット(7、8)を備えた平衡化装置において、
    平衡化装置(B)のY及びZ変位ユニット(7、8)の両スライド体(S1、S2)はクロススライド体(12)に一体化されて構成され、クロススライド体(12)の第1スライド体(S1)はY変位ユニット(7)の一部として、旋回支持体(5)とクロススライド体(12)の第2スライド体(S2)間で回転軸(A)を横切って配置され、第2スライド体(S2)はZ変位ユニット(8)の一部であり、第2スライド体(S2)の重量が光学機器用架台(9)及び/又は手術顕微鏡及び/又は付加ユニットに対する補償重りとして作用する平衡化装置。
  2. 光学機器用架台(9)はZ変位ユニット(8)のスライド体(S2)に変位可能あるいはシフト可能に接続されている請求の範囲第1項に記載の平衡化装置。
  3. クロススライド体(12)の第1スライド体(S1)は案内要素(14)と、案内要素(14)内で軸方向に変位可能であると共に、第2スライド体(S2)の案内要素(16)に装着されるインサート(15)とを有し、第2スライド体(S2)のインサート(17)は案内要素(16)内で軸方向に変位可能に配置され、且つ第2スライド体(S2)のインサート(17)は光学機器用架台(9)に接続されている請求の範囲第1または2項に記載の平衡化装置。
  4. 光学機器用架台(9)は、Z変位ユニット(8)の軸方向に変位可能なスライド体(S2)と共に、顕微鏡ホルダー(13)によって保持されている前記請求の範囲のいずれか1項に記載の平衡化装置。
  5. クロススライド体(12)の第2スライド体(S2)のインサート(17)と光学機器用架台(9)は一体状に構成されている請求の範囲第4項に記載の平衡化装置。
  6. クロススライド体(12)において、第1スライド体(S1)の水平方向インサート(15)が第2スライド体(S2)の垂直方向案内要素(16)と一体状に構成されている請求の範囲第4項に記載の平衡化装置。
  7. 旋回支持体(5)は、回転軸(A)と反対の側に、手術顕微鏡を含む旋回支持体(5)を斜めに延びる軸(20)を中心として平衡化可能とするX変位ユニット(6)を具備している前記請求の範囲のいずれか1項に記載の平衡化装置。
  8. 前記X変位ユニットは、平衡化装置(B)のY及びZ変位ユニット(7、8)と組み合わされて、旋回支持体(5)の下端に配置されている請求の範囲第7項に記載の平衡化装置。
  9. スライド体(S1、S2)用の駆動系が電動モータである前記請求の範囲のいずれか1項に記載の平衡化装置。
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