JP2009297236A - 医療用器具保持アーム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】医療用器具の位置や角度を大きく変えることができる医療用器具保持アーム装置を提供する。
【解決手段】縦アーム部４の上下のタイミングプーリ５Ａ、６Ａ同士をタイミングベルト１５により連結した構造のため、横アーム部５の回転角度範囲が大きくなり、横アーム部５の先端に保持する内視鏡２０の位置や角度を大きく変えることができる。また、横アーム部５とカウンタウェイト６とは同じ角度回転するため、カウンタウェイト６による重量バランス状態は保たれる。タイミングベルト１５を使用するため、保持アーム装置１全体の軽量化を図ることができる共に、操作音が小さく医療現場に適している。
【選択図】図１

Description

本発明は医療用器具保持アーム装置に関するものである。

医療分野においては、近年、各種の器具が使用されている。例えば、内視鏡、超音波エコープローブ、脳ベラ、吸引管など多種のものが使用されている。このような医療用器具を患者に対して適正な位置及び角度で保持する必要があるために、平行リンク機構を利用した保持アーム装置が使用されている。

この種の保持アーム装置は、平行リンク機構（ベルト駆動機構を含む）によるアームの一端に医療用器具を保持し、他端にカウンタウェイトを保持した構造になっている。そして、医療用器具との重量バランスをとりながら、医療用器具を必要な位置及び角度にして、その状態のままクラッチにより固定できるようになっている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００２−１６５８０４号公報 特開２００５−２１１６６７号公報

しかしながら、このような従来の技術にあっては、平行リンク機構によるアームを利用しているため、アームの回転角度が小さく、医療用器具の位置を大きく変化させたり、医療用器具の角度を大きく変えたりすることが出来なかった。

本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、医療用器具の位置や角度を大きく変えることができる医療用器具保持アーム装置を提供するものである。

請求項１記載の発明は、フロア上に設置するベース部と、ベース部から垂直に立設した支柱部と、支柱部の上端の回動軸に途中部分が回動自在に支持された縦アーム部と、縦アーム部の上端の回動軸に基端が回動自在に支持され且つ先端に医療用器具を保持可能な横アーム部と、縦アーム部の下端の回動軸に支持されたカウンタウェイトと、任意の回動軸を回転状態又は固定状態にするクラッチとを備えたものであり、前記縦アーム部の上端の回動軸は横アーム部と一体で、下端の回動軸はカウンタウェイトと一体で、上下の回動軸間にループ状の回転力伝達部材を掛け回したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、回転力伝達部材がタイミングベルトであることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、縦アーム部の内部に対向するタイミングベルト同士の距離を狭めて張力を付与する一対のテンションローラを設けたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、縦アーム部が回転力伝達部材を収納する中空構造を有するリンクケースであることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、縦アーム部の上下の回動軸同士を回転力伝達部材により連結した構造のため、横アーム部の回転角度範囲が大きくなり、横アーム部の先端に保持する医療用器具の位置や角度を大きく変えることができる。また、横アーム部とカウンタウェイトとは同じ角度回転するため、カウンタウェイトによる重量バランス状態は保たれる。

請求項２記載の発明によれば、回転力伝達部材としてタイミングベルトを使用するため、装置全体の軽量化を図ることができる共に、操作音が小さく医療現場に適している。

請求項３記載の発明によれば、縦アーム部に一対のテンションローラを設けて、対向するタイミングベルト同士の幅を狭めたため、回動軸との接触面積が増して回転力伝達性能が向上する。

請求項４記載の発明によれば、回転力伝達部材に外部から直接触れることがなく安全性が高まる。

本発明の好適な実施形態を図面を用いて説明する。この実施形態に係る保持アーム装置１は、ベース部２、支柱部３、縦アーム部４、横アーム部５、カウンタウェイト６を備えている。

ベース部２は四隅にキャスター部１４を備え、フロア上を移動自在であると共に、フット式のブレーキ機構２９により、キャスター部１４を固定して、フロア上での位置を固定することができる。

支柱部３は、ベース部２の中心の回動軸３Ａからオフセットした位置に立設されている。支柱部３は回動軸３Ａを中心として水平方向に回転自在であると共に、回動軸３Ａに設けられたクラッチ（図示せず）により、回動軸３Ａを固定することができる。この実施形態でのクラッチは圧縮エアーにより駆動するエアー式のクラッチが採用されている。尚、電磁式のクラッチを用いても良い。

支柱部３は、ベース部２に回動自在に取付けられる固定支柱７と、固定支柱７に対して上下方向でスライド自在な可動支柱８とから構成されている。

図８に示すように、可動支柱８の上端部から固定支柱７側へ向けてベアリングＢにより回転自在なネジ棒９が延びており、それが固定支柱７側に設けられたナット１０と螺合している。

そして、ネジ棒９の上端にはベベルギア１１が設けられている。このベベルギア１１には、ハンドル１２の回転軸に設けられた別のベベルギア１３と係合しており、ハンドル１３を回転力をベベルギア１１、１３を介してネジ棒９に伝達できるようになっている。従って、ネジ棒９を回転させると、可動支柱部３が固定支柱部３に対して上下動するようになっている。

支柱部３の上端には、ベアリングＢにより回動自在な回動軸４Ａが水平方向に沿った状態で設けられている。この回動軸４Ａは、縦アーム部４の下側途中位置に固定され、縦アーム部４と一体化されている。従って、縦アーム部４は回動軸４Ａを中心に支柱部３に対して回動することができる。

回動軸４ＡにはクラッチＣが組み付けられ、圧縮エアーの圧力により、回動軸４Ａの回転をフリーにしたり、ロックしたりすることができる。

縦アーム部４の上下には、回動軸としてのタイミングプーリ５Ａ、６ＡがベアリングＢを介して回動自在に設けられている。すなわち、縦アーム部４には上端（一端）に位置固定された理論軸β１を有する回動軸５Ａと下端（他端）に位置固定された理論軸β２を有する回動軸５Ａが設けられている。上端のタイミングプーリ５Ａは、横アーム部５の基端と一体で、横アーム部５と同じ方向に回転する。上側のタイミングプーリ５Ａは横アーム５側のクラッチＣにて回転をフリーにしたり、ロックしたりすることができる。下端のタイミングプーリ６Ａはカウンタウェイト６と一体で、カウンタウェイト６の回転と同じ方向に回転する。横アーム部５とカウンタウェイト６とは、それぞれ相反する方向に延びており、且つ互いに平行である。

上下のタイミングプーリ５Ａ、６Ａは溝付きの形状で、そのタイミングプーリ５Ａ、６Ａ間に、回転力伝達部材としてのタイミングベルト１５が掛け回されている。上下のタイミングプーリ５Ａ，６Ａとタイミングベルト１５は縦アーム部４に位置固定されたリンク（β１−β２）を縦リンク、タイミングプーリ５Ａ，６Ａの半径を横リンクとする平行リンクと等価なトルク伝達機構を構成する。縦アーム部４はリンクケース構造を有し剛体部材で構成され、タイミングプーリ５Ａ，６Ａおよびタイミングベルト１５をその内部に収納して保護する中空構造を有する。

タイミングベルト１５の溝がタイミングプーリ５Ａ、６Ａの溝に係合して、両者の回転およびトルクが正しく伝達されるようになっている。その結果、横アーム５および縦アーム４の姿勢に拘わらず、横アーム５および内視鏡２０の回動軸β１のまわりのトルクがカウンタウェイト６によって常に補償される。

上下のタイミングプーリ５Ａ、６Ａの互いに近接位置には、一対のテンションローラ１６、１７が設けられている。テンションローラ１６、１７はベアリングＢにより回転自在で、縦アーム１５に固定される縦リンク（β１−β２）によって付与される張力に対して、互いに対向するタイミングベルト１５同士の距離を狭めてさらに張力を付加している。タイミングベルト１５同士の距離を狭めることにより、図９に示すように、タイミングベルト１５とタイミングプーリ５Ａ、６Ａとの接触面積が増し、タイミングベルト１５による回転力伝達性能が向上する。

横アーム部５の先端アーム１８は、横アーム部５の軸線を中心に回転自在で、図示せぬクラッチにより回動及び固定状態が得られるようになっている。先端アーム１８の端部にはアタッチメント１９が取り付けられ、アタッチメント１９を介して医療用器具としての内視鏡２０が保持されている。

アタッチメント１９には、スイッチレバー２１が設けられており、操作者がアタッチメント１９部分を手でもって、スイッチレバー２１を押すと圧縮エアーが供給されて、全てのクラッチＣがフリー状態となり、スイッチレバー２１から手を離すと、全てのクラッチＣがロック状態になる。従って、操作者はアタッチメント１９を手でもって、スイッチレバー２１を押し、保持アーム装置１全体をフリー状態にして、内視鏡２０を希望の位置及び角度にすることができ、スイッチレバー２１から手を離せば、自動的にその位置が固定されるようになる。

この実施形態によれば、ハンドル１２により、支柱部３の高さを調整することができるため、患者の高さ位置に合わせて、横アーム部５の位置を最適高さにすることができる。

そして、横アーム部５とカウンタウェイト６とが、タイミングベルト１５により連動して回動するため、図３に示すように、カウンタウェイト６による横アーム部５の重量バランスを保ったまま、横アーム部５を回動中心β１のまわりに１８０度以上自在に回動させることができる。実質的には、支柱部３と干渉しない全範囲にわたって回動させることができる。

また、縦アーム４は図６、７に示すように回動中心β３のまわりに１８０°以上自在に回動させることができるため、縦アーム４と横アーム５の自由度を組み合わせることによって、広範囲にわたって内視鏡２０を容易に移動させることができる。

つまり、図１０〜図１２に示すように、一方向へ向いた横アーム部５（図１０）を、真っ直ぐ上向きにした状態（図１１）を経て、反対側へ向いた状態（図１２）まで回動させることができる。図１０及び図１２の状態では、支柱部３と干渉しない限り、更に下げた状態にすることができ、横アーム部５の回動範囲が著しく広がる。

このように、横アーム部５の回転角度範囲が大きくなり、横アーム部５の先端に保持した内視鏡２０の位置や角度を大きく変えることができるため、保持アーム装置１としての操作性が向上する。

従って、例えば、図６のように、縦アーム部４を支柱部３側へ後退した状態にして、横アーム部５を下げ、内視鏡２０を支柱部３に近づけることができる。また、図７のように、縦アーム部４を下向きにして、横アーム部５を上げて、患者に対して下側から内視鏡２０を向けることも可能となる。

また、この実施形態では、回転力伝達部材として軽量なタイミングベルト１５を利用したため、保持アーム装置１全体の軽量化を図ることもできる。更に、タイミングベルト１５は、他のギア伝達機構等と比べて操作音が小さいため、静かさが求められる医療現場に適している。

尚、回転力伝達部材としては、タイミングベルト１５の他に、タイミングチェーンその他の部材を採用しても良い。

本発明の一実施形態に係る保持アーム装置を示す斜視図。 保持アーム装置を示す別の角度からの斜視図。 保持アーム装置を示す側面図。 保持アーム装置を示す正面図。 保持アーム装置を示す平面図。 一つの使用形態を示す保持アーム装置の側面部。 別の使用形態を示す保持アーム装置の側面部。 縦アーム部及び支柱部の内部を示す断面図。 縦アーム部の内部を示す側面部。 横アーム部を一定の方向に向けた状態を示す側面部。 横アーム部を上向きにした状態を示す側面部。 横アーム部を反対の方向に向けた状態を示す側面部。

符号の説明

１ 保持アーム装置
２ ベース部
３ 支柱部
４ 縦アーム部
５ 横アーム部
５Ａ タイミングプーリ（回動軸）
６ カウンタウェイト
６Ａ タイミングプーリ（回動軸）
１５ タイミングベルト（回転力伝達部材）
１６、１７ テンションローラ
２０ 内視鏡（医療用器具）
Ｃ クラッチ

Claims (4)

1. フロア上に設置するベース部と、ベース部から垂直に立設した支柱部と、支柱部の上端に位置固定された回動軸に中間部分が回動自在に支持された縦アーム部と、縦アーム部の一端に回転中心が位置固定された第１回動軸に基端が回動自在に支持され且つ先端に医療用器具を保持可能な横アーム部と、縦アーム部の他端に回転中心が位置固定された第２回動軸に支持されたカウンタウェイトと、いずれかの回動軸を回転状態又は固定状態にするクラッチとを備えたものであり、
   第２回動軸のまわりのカウンタウェイトのトルクと第１回動軸のまわりの横アーム部のトルクを相互に伝達するトルク伝達機構であって、第１回動軸および第２回動軸間にトルク伝達のためにループ状の回転力伝達部材が掛け回されたことを特徴とする医療用器具保持アーム装置。
2. 回転力伝達部材がタイミングベルトであることを特徴とする請求項１記載の医療用器具保持アーム装置。
3. 縦アーム部の内部に対向するタイミングベルト同士の距離を狭めて張力を付与する一対のテンションローラを設けたことを特徴とする請求項２記載の医療用器具保持アーム装置。
4. 縦アーム部は回転力伝達部材を収納する中空構造を有するリンクケースであることを特徴とする請求項１記載の医療用器具保持アーム装置。

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