JP2009201996A - 手術顕微鏡用平衡化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手術医の操作を容易にした、旋回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装置に関する。
【解決手段】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た回転軸（Ａ軸）に装着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。

手術顕微鏡は、クロススライド体（別の一般的な呼称としてＡ−Ｂスライド体とも呼ばれる）を介し、２つの空間方向（水平及び垂直空間方向）つまりＹ及びＺ方向に平衡化可能である。かかる特徴に基づく代表的な構成は、本出願人のＭＣ１型手術顕微鏡において実施されている。本発明の目的に即し、「スタンド」とは、手術顕微鏡を床から隔たたせる任意の装置として理解されるべきである。

当業者にとって周知なように、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、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。そのようなブレーキあるいは固定装置は、構造体の総重量を増大させるため好ましくない。尚、ブレーキあるいは固定装置が存在する場合であっても、ブレーキを解除した際あるいは固定装置を取り外した際における手術顕微鏡の３次元方向における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ピボット軸上に保つことである。

（本願と同一出願人である）DE 10133018 A1は、手術顕微鏡を含む光学機器用の架台（キャリヤ）が水平方向の回転軸（Ａ軸）を中心に回転可能となっている構成の一例を記載している。それら手術顕微鏡を含む光学機器用架台はＡ軸に対して平衡化され、ブレーキを解除した際手術医ができるだけ容易に、つまりできるだけ小さい抵抗とトルクで、光学機器用架台（ひいては手術顕微鏡）をＡ軸を中心に回転できるようにする必要がある。この回転軸は通常旋回支持体の下部に配置され、光学機器用架台ひいては手術顕微鏡の、旋回支持体に対するいかなる回転動も防止するブレーキユニットあるいはロックユニットを備えている。

光学機器用架台と旋回支持体との間に平衡化ユニットが設置され、これにより手術顕微鏡を含む光学機器用架台が、Ａ軸を中心としてＹ及びＺ方向に平衡化可能となる。この平衡化ユニットは、上下に配置された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、Ｘ方向に変位可能としている（DE 10133018 A1の図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より古い手法が、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変位ユニットが回転軸上に装着され、Ｚスライド体は回転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に示した構成の場合と同様に、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、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光学機器用架台に取り付けるような系（システム）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ためには、付加ユニットを装着あるいは取り外しする度に、手術医は別の平衡化手順を行わなければならない。つまり、光学機器用架台のブレーキあるいはロックシステムを一旦解除して後、手術医は次の操作を行わなければならない：
ａ）光学機器用架台を、手術顕微鏡の平常の観察位置に対応する垂直位置（姿勢）にし；次いで
ｂ）Ｙ方向変位用の平衡化ネジを、その位置で手術顕微鏡がＡ軸に対して平衡化される方向に、平衡化されるまで回転し；次いで
ｃ）光学機器用架台を、平常の垂直観察位置に対して水平な位置にし；次いで
ｄ）Ｚ方向変位用の平衡化ネジを、手術顕微鏡がもう一度Ａ軸に対して平衡化される方向に、平衡化されるまで回転する。
上記の平衡化手順が完了したところで、顕微鏡はＡ軸に対して完全に平衡化される、すなわち顕微鏡はＡ軸を中心に無重量であるかのように旋回可能となる。

しかしながら、上記の構成によるステップａ）からｄ）の結果、手術医の手はふさがれてしまい、従って付加ユニットを変更し、その後平衡化手順を行うのに多大の時間をとられてしまう。さらに複雑なのは、手術中、平衡化ネジは（掛け布が掛けられ）「覆われ」た領域内に位置するため、手術医がそれらの平衡化ネジに到達するのは困難であり、掛け布を介して平衡化ネジを作動するのはほとんど不可能である。

上記の問題を明らかに解消できる１つの手法は、少なくともステップｂ）及びｄ）を独立的に行う自動平衡化装置を備えたＭＣ１型スタンドを改良することである。しかしながら、その種の自動平衡化システムは、構成を著しく高価なものにしてしまう。さらに、その実用化については、技術的に達成可能なのかどうか（またはいかに達成可能なのか）明らかでない。代わりの手法として、市場に出回っているその他の製品と同様に、バネの力などを用いた補助装置によって非平衡状態で正しい位置決めを行い、理想的な平衡化を不要にすることもできる。しかしその手法では、手術顕微鏡の滑らかな動きが制限される。他方、移動の均一性も、その結果減少する。

DE 10133018 A1 EP-0476551 A1

従って、上記の問題は、第１の課題として本発明のベースを構成している。すなわち本発明は、Ａ軸を中心とした平衡化機能の高価且つ複雑な自動化を伴わずに、平衡化手順の削減もしくは単純化を達成するものである。
しかしながら、既存技術であるＭＣ１型スタンドは、さらに別の問題を有している。

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、ＭＣ１型スタンドによる周知の配置構成では、平衡化の過程で、Ａ軸上に位置し垂直変位をもたらすスライド体に付加ユニットが衝突することがあるという結果を生じている。従って周知の装置の場合には、手術顕微鏡の移動の自由度が制限される。他方、完全な平衡化が常には可能でないため、移動の均一性も減少する。

これまでＭＣ１型スタンドで実施されている既存技術によれば、上記の困難を減らすため、付加重りを取り付けることによって、Ｙ及びＺ方向における平衡化手順が容易化されてきた。つまり、質量約３.５ｋｇの付加重りが、手術顕微鏡の反対側に位置した光学機器用架台側に取り付けられる。このようにして、（手術顕微鏡が平常位置にある状態で、上記ステップａ）参照）付加ユニットが少なくともＹ方向に関して、Ａ軸を中心に平衡化される。

しかしながら上記した周知の重り補償は、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）。付加重りは事実、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、スタンドの担持アーム（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する。

最新の外科手術の現場において、手術顕微鏡は、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、さらに追加の手術上の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。

従って本発明の第２の目的は、前記第１の目的に基づいて改良された装置をさらに改良して、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もしくは除去可能な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。

第１の目的の達成に関して、本発明者は、スライド体駆動部（ドライブ）の電動化が問題解決への部分的な第１ステップとして有用であることを認識しており、平衡化ネジに代えてあるいはそれに加えて、手術医により遠隔動作可能な方法で制御できる電動駆動部を提供してきた。特に、Mitaka（三鷹光器株式会社）製のＯＨＳ４及びＯＨＳ５型付属品（アクセサリ）がその種の電気駆動可能なスライド体を備えていることから、Ｙ及びＺスライド体の電動化は新規ではない。手操作の平衡化ネジを、電動モータに置き換えること自体は自明である。しかしそのような置き換えには、以下のような遠隔制御要素が付随する。すなわち、例えば正逆両方向を有するトグルスイッチなど、Ｙ変位用詳しくは
+Ｙ方向及び -Ｙ方向用の１つの電動モータを作動させるスイッチ、及び例えば正逆両方向を有する別のトグルスイッチなど、Ｚ変位用詳しくは +Ｚ方向及び -Ｚ方向用の１つの電動モータを作動させるスイッチである。これらも、前述した
Mitaka 社製スタンドにおいて実施されている。

既存の平衡化ネジを２つの電動モータ及び各モータ毎に１つのトグルスイッチと置き換える自明あるいは周知の置換では、次のような知的労力が手術医に要求される。すなわち、各ａ−ｂまたはｃ−ｄの平衡化手順毎に、手術医は正しいトグルスイッチ探して、そのトグルスイッチひいては正しい電動モータを作動させる必要がある。

従来のＭＣ１型スタンドの場合、平衡化ネジがそれぞれのスライド体上に位置しているため上記の手順は比較的論理的に行えるが、電動化した場合、特に各スイッチがハンドル上に配置された場合には、そのような論理性が失われる。しかしながら、ハンドルが各スイッチを配置するのに適した唯一の場所である。従って、どのトグルスイッチがどの変位手順の属しているのかを、手術医は労力を掛けて学ぶ必要があるか、もしくはトグルスイッチに対応したラベル表示を施す必要がある。しかしラベル表示の場合は、手術医がラベルを読み取らなければならない。言い換えれば、手術医は慎重に、注目を手術フィールド及び手術顕微鏡から離す必要がある。この点が、不快及び好ましくないと認識されている。かかる理由から、既存の平衡化ネジの単なる（自明及び周知の）電動化は、次善の策に過ぎない。

上記の現況を認識しつつ、本発明者は別の自明でない方式を達成した。本発明者は、２つの電動モータの動作を、基本の正／逆移動（つまり、+及び -方向を有する１つだけのトグルスイッチ）と、２つの電動モータを区別する指示に分解した。この分解により、操作がより簡単となり、手術医に要求される知的な労力が減少する。１つのスイッチで、垂直及び水平の平衡化方向間における選択が行われる。この選択のため、スイッチは例えば通常と異なる形状となり、トグル形状にする必要はない。例えば、一方のスイッチ位置が水平位置と関連しており、他方のスイッチ位置が垂直位置と関連していることが手術医にとって明らかとなり、一方のスイッチ位置ではＹ変位モータ、他方のスイッチ位置ではＺ変位モータとなることが「認知可能」になるような幾何学的形状である。かかるスイッチは、話される言葉によって識別する音響スイッチであってもよい。別の（トグル）スイッチにより、それぞれ選択されたモータが正または逆方向に駆動される。
電動モータに制御を施すこの自明でない解決方法は、手術医に必要な知的労力を減少させ、従って操作の便宜性と速度を高める。
このように、第１の目的は、本発明の上記の構成によって達成される。

識別スイッチも省略され、手術医を識別スイッチを操作する作業からも解放する場合に、本発明の別の発展形態が提供される。本発明者はその発展形態を、本発明に基づき、２つの平衡（バランス）位置間の切り換えを行う別個のスイッチでなく、特定の平衡位置を自動的に検出し、それに従って対応する電動モータを正／逆スイッチに接続する代わりのスイッチを設けることによって達成した。そのため本発明のこの発展形態によれば、手術医は唯一のスイッチを操作するだけでよい。手術医により任意に選択された平衡位置に基づき、制御はトグルスイッチを介して正しい電動モータへ自動的に施される。

本発明の上記の発展形態の単純な電気的手法での実施は、位置スイッチやリミットスイッチを用いて行える。しかしその場合には、比較的複雑な配線が必要である。さらに、機械的スイッチは機械的摩損を生じるため、この点においても本発明者は更なる改良を行った。

本発明で用いるセンサとしては、幅広い各種の電気センサが使用可能である。しかしながら、本発明の更なる発展形態に基づき本発明者は、操作方法が簡単であり、堅固な構造で、入手もし易い注目すべき特定のセンサを発見した。つまり本発明によれば、スタティック加速センサが用いられる。次のような種類が、好ましく用いられる：つまり、アナログ・デバイスズ社製の ADCL322。

このスイッチは、高分解能で、且つ摩損を生じない方法で選択された位置を示し、従って手術医が選択される平衡位置に関する情報を入力する必要なく、２つの平衡位置間を効果的に識別可能である。

さらに上記の種類のスタティック加速センサを用いることで、配線を最小限に抑えられる。２つの電動モータ用の切り換え電子回路系（エレクトロニクス）と一緒に、スタティック加速センサも一方のスライド体内、ひいては電動モータ内に直接組み込むことができる。
本発明の更なる詳細は、請求の範囲の記載、及び図面のその説明から推察されるであろう。

本発明者は、上記第２の目的を達成するためには、少なくとも光学機器用架台の領域内で、高精度な平衡化の過程の動きを制限することなく、重量を減少しなければならないことを認識してきた。特に本発明は、追加の補償重りを取り除くものである。これに成功すれば、前述した第１の目的を達成する方法との組み合わせで、手術顕微鏡用の理想的な設計が得られる。かかる第２の目的は、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。

上記第２の目的は本発明によれば、請求の範囲第６項に記載の追加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ている。

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。尚、図面上明示されていないが、第１の目的を達成するための機能は、以下の図１から図３に組み入れられる。
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； 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、１つの接眼レンズ１０が単に象徴的に示してある； 図４は、２つの電動モータを有する平衡化装置のクロススライド体の側面図； 図５は、内蔵センサＢＳを有する回路基板を示す； 図６は、センサＢＳが組み入れられるように、回路基板２２が内蔵された平衡化装置のスライド体Ｓ２の一部を示す； 図７は、垂直方向の旋回平衡位置にある、図６に示した一部を示す；及び 図８は、正逆スイッチＶＲＳと電子式切り換えスイッチ２３を備えた、本発明による配線配置（レイアウト）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、スタンドベース１（それ自体は周知）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。ＭＣ１型スタンドから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。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変位ユニット６は、既存技術であるDE 10133018 A1から援用して示してある。Ｘ変位ユニット６に関する詳細は同出願に記載されており、同出願への参照付けが（参照により本明細書に包含されるものとして）ここに明示される。

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、本発明に基づく平衡化装置Ｂに固有の構成及び配置（図２も参照）により、迅速且つ正確に実施可能である。手術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。

ハンドル１１上に（詳細には示してないが）、例えば正逆切り換え指示用のトグルスイッチと、平衡位置を識別するためのスイッチとが配置されている。代替例もしくは特定の実施例では、正逆スイッチ（例えばトグルスイッチ）だけがハンドル１１上に配置され、一方平衡位置の識別は、光学機器用架台９の内部あるいは平衡化装置７または８の内部に対応した電子回路系を有する電子センサによって行われる。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、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。本発明（第１の目的）の場合、正逆スイッチ及び／又は識別スイッチはいずれか一方のハンドルあるいは両方のハンドルに配置可能である。

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）分離されて旋回支持体５の上端に配置されていることが明らかである。

新規の識別及び正逆スイッチイング系（システム）とは別に、前記第２の目的を達成する本発明の要旨は、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、水平な回転軸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。第１の目的を達成する観点からは、Ｙ及びＺ変位ユニットがどのように配置されているかについて、本発明に基づく必要はない。Ｙ及びＺ変位ユニットは、ＭＣ１型スタンドにおける場合と同様に配置してもよい。（第２の目的を達成する方法に関する）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はクロススライド体１２として実施されるのが好ましい。クロススライド体１２の第１スライド体Ｓ１（図２の水平方向矢印）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の垂直方向矢印）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１つの重要な特徴は、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、回転軸Ａに沿い旋回支持体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の右側（図２参照）に位置し、そこで顕微鏡ホルダー１３を担持している点にある。但しこの配置は、第１の目的に基づいてのみ本発明を達成するには必ずしも必要ない。なぜなら、従来の配置（つまり上記と逆の配置；ＭＣ１型スタンド参照）においても、ＭＣ１型スタンドに基づくスライド体構成上に手動作スイッチまたは電子動作スイッチを有する新規の識別装置を備えていれば、操作の便宜性及びより容易な平衡化の点で、手術医にとって利点が得られるからである。光学機器用架台９は、顕微鏡ホルダー１３ひいてはＺ変位ユニット８の第２スライド体Ｓ２に保持される。かかる構成は、好ましい一例に過ぎない。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からである。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に接続されている（図２）。本実施形態では、顕微鏡ホルダー１３がスライド体Ｓ２の垂直方向にシフト可能なインサート１７に取り外し可能にまたは固定的に装着されている。顕微鏡ホルダー１３の取り外し可能な装着により、顕微鏡ホルダー１３または光学機器用架台９をスライド体Ｓ２に対し位置決め自在に構成できるため、更なる平衡化能力が得られる。

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ノブ１８，１９をそれぞれ具備する。図２及び図３において、本機構（スタンド）の斜め／垂直方向の軸は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）回転軸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。

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（鉛直）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、（各付属品を含む）光学機器用架台９とＹ及びＺ両変位ユニット７と８の共通重心Ｇは、軸Ａ上に位置する。この完全に平衡化した系（システム）構成が、新規のスライド配置を有する本発明（第２の目的）による平衡化装置Ｂを用いて達成されるべき基本目標である。既存技術と比較して新規で独創的な点は特に、旋回支持体と隣接して軸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上に配置されることである。その結果、以下のような効果が得られる。すなわちスライド体Ｓ２の重量自体が、新規な形で、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。

手術顕微鏡の使用時、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。これら３つの主方向Ｘ、Ｙ及びＺは、（図３に基づき）以下のように理解されるべきである。Ｘ方向は、図面の観察者に関してほぼ左右方向であり、Ｙ方向は前後方向であり、Ｚ方向は上下の移動方向である。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を用いて手動で行える。

光学機器用架台９の各位置は、患者あるいは手術フィールドを基準にして定められる。特にＥＮＴ（耳鼻咽喉科）の手順では（少なくとも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、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。但しそれと同時に、第１目的の達成は平衡化の挙動を容易にするだけでなく、平衡化の手順も明らかに容易としている。

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。平衡化手順中、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、重量変位機能が顕微鏡ホルダー１３に対して直接発生する。ここでスライド体Ｓ２によって担持される必要のある重量は、手術顕微鏡つまり光学機器用架台９の重量と、顕微鏡ホルダー１３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、完全な平衡化後、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、手術顕微鏡の重心Ｇが回転軸Ａ及び回転軸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且つ平衡化可能であり、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、電気的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段階を著しく短縮可能である。必要なら、手順の最中であっても、再取り付け及び再平衡化を迅速に行える。掛け布ももはや調整手順を妨害することがなく、平衡化の途中であっても、手術医は手術顕微鏡と手術フィールドに集中できる。

本発明のマルチスライド体式実施形態として、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、少なくともＺ変位ユニット（Ｓ２）及び／又はＸ変位ユニットが軸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、本発明に基づくよりコンパクトな設計が、付加重りなしで達成可能となる。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。第１の目的を達成する観点から、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。尚電気駆動部は、既に設けてある回転ノブ１８、１９（平衡化ネジ）に加えて設けることも可能である。

図４−８はさらに、第１の目的を達成するための構成に係わる。図４は、２つの電動モータＭ１とＭ２を備えたクロススライド体（Ｓ１とＳ２）を示す側面図である。一体化設計のため、各モータＭ１とＭ２はそれぞれのスライド体Ｓ１とＳ２の内部に配置されている。モータの力は逆転ギアボックス２１により、スライド体Ｓ１とＳ２の各変位スピンドルに穏やかに加えられる。またスライド体Ｓ２には（図面では見えないが）、モータＭ１とＭ２及びセンサＢＳ用に必要な電子回路系を有する回路基板２２が設置されている。

図５は、センサＢＳが内蔵あるいは表面に装着された回路基板を示す。センサＢＳは、回路基板の湾曲された保持板上に位置する。この保持板は図６に見られるように、スライド体Ｓ２の保持プレートつまりインサート１７内に一体化されている。図６は、センサＢＳが組み入れられると共に、幾何学的観点からスライド体Ｓ２に有効に付設されるように取り付けられた回路基板２２を含むスライド体Ｓ２の一部を示す。この実施形態によれば、センサが機械的負荷から良好に保護される。

図７は、垂直方向の旋回位置にある、図６に示したのと同じ一部を示す。すなわち図７は、スタティック加速センサが２つの位置（水平及び垂直方向）を容易に識別でき、従ってそれぞれに対応するモータＭ１とＭ２に制御を施せることを示している。操作者（手術医）は、変位の動き（平衡化の動き）の方向と持続時間を指示するだけでよく、そのためには１つの正逆スイッチＶＲＳで充分である。

図８は、正逆スイッチＶＲＳと、モータＭ１とＭ２に対し識別された制御を行電子式切り換えスイッチ２３とを備えた、本発明による配線配置（レイアウト）を示す。

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。例えば、停電の場合でも平衡化を行えるように、手動操作可能な回転式平衡化ノブを逆転ギアボックスのギアの一方に設けてもよい。
下記の部品リスト（符号の説明）も、各請求の範囲の記載と同じく、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。

また、本出願と同日に提出された特許出願 L227DEP2972とL228DEP2973に対しても参照付けがなされ、それらの開示内容は、特に技術的な教示の組み合わせについてここに開示されたものと見なされる。

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
２１ 逆転ギアボックス
２２ モータＭ１とＭ２用電気回路系の回路基板
２３ ２つのモータＭ１とＭ２用の電子式切り換えスイッチ
Ａ 回転軸（Ａ軸）
Ｂ 平衡化装置
ＢＳ 識別センサ
ＤＳ 識別スイッチ
Ｇ 共通重心
Ｍ１ モータ
Ｍ２ モータ
ＶＲＳ 正逆スイッチ
Ｘ Ｘ方向
Ｙ Ｙ方向
Ｚ Ｚ方向

Claims (13)

1. 旋回支持体（５）を介してスタンドに保持される手術顕微鏡用の平衡化装置で、平衡化装置は旋回支持体（５）の自由端に配置され、該当する場合には顕微鏡ホルダー（１３）及び／又は付加ユニットを含む、手術顕微鏡の光学機器用架台（９）をＹ及びＺ方向に平衡化させる役割を果たし、平衡化装置はさらに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）を有する変位ユニット（７、８）を備えており、平衡化装置（Ｂ）のＹ及びＺ変位ユニット（７、８）のスライド体（Ｓ１、Ｓ２）は電動方式で駆動可能であり、第１スライド体（Ｓ１）が第１モータ（Ｍ１）によって遠隔制御可能な方式で駆動され、Ｚ変位ユニット（８）の一部としての第２スライド体（Ｓ１）が第２モータ（Ｍ２）によって駆動されるものにおいて、
   操作者が第１モータ（Ｍ１）と第２モータ（Ｍ２）とを切り換え可能であると共に、それぞれ選択されたモータ（Ｍ１またはＭ２）により、第１スライド体（Ｓ１）または第２スライド体（Ｓ２）に正方向及び逆方向の制御を与えられるように、正逆スイッチ（ＶＲＳ）と識別スイッチ（ＤＳ）が設けられている平衡化装置。
2. 前記識別スイッチ（ＤＳ）は、手術顕微鏡の平衡位置を判定すると共に２つのモータ（Ｍ１とＭ２）間の識別切り換えを行うための少なくとも１つのセンサ（ＢＳ）に置き換えられている請求の範囲第１項に記載の平衡化装置。
3. 前記センサは、Ｙ及びＺ方向の平衡位置を判定するそれぞれの（リミット）スイッチによって構成されている請求の範囲第２項に記載の平衡化装置。
4. 前記センサ（ＢＳ）は、電子的な位置センサあるいは角度センサ、特にスタティック加速センサとし実施されている請求の範囲第２項に記載の平衡化装置。
5. 前記センサは、その電子回路系と共に、光学機器用架台（９）あるいはスライド体（Ｓ１、Ｓ２）の一方内に組み込ま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。
6. 旋回支持体（５）を介してスタンドに保持され、光学機器用架台（９）と、該当する場合には顕微鏡ホルダー及び／又は付加ユニットと、Ｙ及びＺ方向に変位可能で、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）を有する変位ユニット（７、８）とを備えた手術顕微鏡用平衡化装置（Ｂ）において、
   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、回転軸（Ａ）を横切り旋回支持体（５）に隣接して配置され、第２スライド体（Ｓ２）はＺ変位ユニット（８）の一部として、第１スライド体と光学機器用架台（９）の間に配置され、第２スライド体（Ｓ２）の重量が回転軸（Ａ）を中心とした補償重りとして作用する平衡化装置。
7. 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６項に記載の平衡化装置。
8. 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）に固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）に接続されている前記請求の範囲のいずれか１項に記載の平衡化装置。
9. 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、顕微鏡ホルダー（１３）は、該当する場合一体状に、モータ（Ｍ１、Ｍ２）用の電子回路系及び／又はセンサ（ＢＳ）を担持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。
10. 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前記請求の範囲のいずれか１項に記載の平衡化装置。
11. 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前記請求の範囲のいずれか１項に記載の平衡化装置。
12. 前記旋回支持体は、軸（Ａ）と反対の側に、手術顕微鏡を含む旋回支持体（５）を斜め垂直軸（２０）を中心として平衡化可能とするＸ変位ユニット（６）を具備しているか、もしくはＸ変位ユニットが顕微鏡ホルダー（１３）に付設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。
13. 平衡化手順中の回転軸（Ａ）を中心とした手術顕微鏡の旋回位置を確認するためにスタティック加速センサ（ＢＳ）を用いること。

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