JP2012016365A

JP2012016365A - 手術撮影用電動雲台装置

Info

Publication number: JP2012016365A
Application number: JP2010153575A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Hinaga; 貴伸日永
Original assignee: ORION GIKEN CO Ltd
Current assignee: ORION GIKEN CO Ltd
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2012-01-26

Abstract

【課題】様々な方向から手術の様子を撮影可能な小型の手術撮影用電動雲台装置を提供する。
【解決手段】手術撮影用のカメラＣが取着される取付部材50を有すると共に取着されたカメラＣの光軸Ｌｃと略同軸心状となる第１軸心Ｌ１廻りにカメラＣを第１電動モータＭ１にて回動させる第１駆動部１と、第１駆動部１を第１軸心Ｌ１に直交状の第２軸心Ｌ２廻りに第２電動モータＭ２にて回動させる第２駆動部２と、第１軸心Ｌ１及び第２軸心Ｌ２と直交状の第３軸心Ｌ３廻りに第３電動モータＭ３にて第１駆動部１及び第２駆動部２を回動させる第３駆動部３と、を備え、第１駆動部１は、取付部材50が内周面11ａに取着され第１軸心Ｌ１廻りに回動自在な円筒部材11を有し、カメラＣを円筒部材11に挿通状に配設した。
【選択図】図１

Description

本発明は、手術撮影用電動雲台装置に関する。

従来、手術の撮影を行う際は、カメラの光軸に直交する軸心廻りにカメラを回動させる２次元走査（２軸）の雲台装置を用いていた（例えば、特許文献１参照）。

登録実用新案第３１２８８７１号公報

しかし、手術室に於て、被写体の周囲には様々な器具や人が存在するため、その器具や人を避けて撮影する場合や、研修医や看護師、医学生等の教育や勉強のため、術者（執刀医）の目線の方向、或いは、助手の目線の方向から被写体を撮影する場合に、容易に所望の画像を撮影できないという問題があった。また、手術室内では、設置場所が限定されるため、装置の小型化が望まれていた。

そこで、本発明は、様々な方向から手術の様子を撮影可能な小型の手術撮影用電動雲台装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の手術撮影用電動雲台装置は、手術撮影用のカメラが取着される取付部材を有すると共に取着された該カメラの光軸と略同軸心状となる第１軸心廻りに上記カメラを第１電動モータにて回動させる第１駆動部と、該第１駆動部を上記第１軸心に直交状の第２軸心廻りに第２電動モータにて回動させる第２駆動部と、上記第１軸心及び上記第２軸心と直交状の第３軸心廻りに第３電動モータにて上記第１駆動部及び上記第２駆動部を回動させる第３駆動部と、を備え、上記第１駆動部は、上記取付部材が内周面に取着され上記第１軸心廻りに回動自在な円筒部材を有し、上記カメラを上記円筒部材に挿通状に配設したものである。

また、上記円筒部材に、上記第１軸心廻りの偏心荷重に対する釣り合いをとるための第１軸心用バランスウエイトを設けたものである。
また、上記第１駆動部に、上記第３軸心廻りの偏心荷重に対する釣り合いをとるための第３軸心用バランスウエイトを設けたものである。

本発明によれば、カメラの光軸に直交する軸廻りの方向及び、カメラの光軸廻り方向に、カメラを回動でき、様々な方向からの映像を撮影できる。カメラをスムーズに小型の電動モータで回動でき、装置全体を小型化できる。

本発明の実施の一形態を示す正面図である。実施の一形態を示す側面図である。実施の一形態を示す背面図である。ケーシングの一部を省略した斜視図である。

以下、図示の実施形態に基づき本発明を詳説する。
本発明の手術撮影用電動雲台装置は、図１乃至図４に示すように、手術撮影用のカメラＣが取着されカメラＣの光軸Ｌｃと同軸心状となる第１軸心Ｌ１廻りにカメラＣを回動させる円筒状の第１駆動部１を備えている。また。第１駆動部１を、第１軸心Ｌ１と直交状の第２軸心Ｌ２廻りに回動させる直方体（ブロック）状の第２駆動部２と、第１軸心Ｌ１及び第２軸心Ｌ２と直交状の第３軸心Ｌ３廻りに、第１駆動部１及び第２駆動部２を回動させる直方体状の第３駆動部３と、制御基盤等が内蔵されると共に被取付部材Ｋに取着される直方体状の取付固定部４と、を備えている。

第１駆動部１は、ビデオ（動画）撮影用のカメラＣが取着される取付部材50と、取付部材50が内周面11ａに取着されると共に第１軸心廻Ｌ１廻りに回動する円筒部材11と、円筒部材11を回動させるための第１電動モータＭ１と、円筒部材11を包囲すると共に電動モータＭ１を内蔵するケーシング10と、を有している。ケーシング10は、円筒部材11の外周側を包囲すると共に一端側（前方側）に内鍔部を有する円筒状ケーシング部10Ａと、第１電動モータＭ１等を内有すると共に第２軸心Ｌ２の一方向（第２駆動部２側）へ突出する箱状ケーシング部10Ｂと、円筒状ケーシング部10Ａを他方（後方）から施蓋する円環状の蓋体部10Ｃと、を有している。なお、本発明に於て、前方とは、図１乃至図３に示す基準姿勢において、カメラＣのレンズが向いている（カメラＣによって撮影される）被写体側である。

取付部材50は、円筒部材11の内周面11ａに固着され蟻溝51ａを有する固定部材51と、第１軸心Ｌ１に沿って蟻溝51ａに差し込まれる突出部52ａを有すると共に第１軸心Ｌ１に沿ってスライド移動自在なスライド部材52と、固定部材51に螺着されると共にスライド部材52の他端面（後面）を押さえて抜けを防止するボルト部材53と、を備えている。スライド部材52は、カメラＣの下面に設けている取付ネジ孔に螺着するボルト部材が差し込まれる取付用孔を有している。また、取付部材50は、固定部材51の一端面（前面）に固着されスライド部材52の前方への抜けを防止する板状の押さえ部材54を有している。

取付部材50にカメラＣを取着することで、駆動部１（円筒部材11及び円筒状ケーシング部10Ａ）に挿通状（串差し状）にカメラＣを配設している。取付部材50は、カメラＣの光軸Ｌｃと、第１軸心Ｌ１（円筒部材11の回動中心軸）が同心状に配設されるように設けている。また、カメラＣの重心の前後位置が、第２軸心Ｌ２と略一致するように設けている。カメラＣを第１軸心Ｌ１に沿って抜き差し状に容易かつ迅速に着脱可能としている。

図４に於て、第１駆動部１は、第１電動モータＭ１の駆動軸に取着されたウォーム部材14と、ウォーム部材14に噛合するウォームホイール13と、ウォームホイール13に連結され同回転する小平歯車12と、小平歯車12と噛合する大平歯車部11ｃを外周面11ｂに有する円筒部材11と、円筒部材11の外周面11ｂに摺接して円筒部材11を回動自在に支持するベアリング等の複数の円筒状の受け部材15，15と、を有している。受け部材15は、円筒部材11の一端（前端）寄りに４つ、他端（後端）寄りに４つ、ケーシング10に回転自在に枢着され第１軸心Ｌ１廻りに等間隔に配設されている。

第１駆動部１は、ウォーム部材14とウォームホイール13による第１減速機構と、小平歯車12と大平歯車部11ｃによる第２減速機構により、高回転低（小）トルクの小型の第１電動モータＭ１から大きいトルクを得て円筒部材11を回動するように構成している。また、図示省略するが、円筒部材11を回動又は所望の回動角度位置で停止制御するためのリミットスイッチや回動角度位置検出センサ（又はポテンショメータ）等を有している。例えば、円筒部材11を、第１軸心Ｌ１の一方向廻りに略１８０度、他方向廻りに略１８０度、回動制御可能に設けている。

図１乃至図３に於て、円筒部材11には、取付部材50及びカメラＣに重量によって第１軸心Ｌ１廻りの偏心荷重（第１軸心Ｌ１から離れた位置が重心となるような荷重）が発生するが、（図１に示す第１軸心点Ｌ１´を支点として）この偏心荷重に対する釣り合いをとるための第１軸心用バランスウエイトＷ１を、第１軸心Ｌ１（第１軸心点Ｌ１´）を挟んだ取付部材50の対向位置、かつ、円筒部材11の外周面11ｂに設けている。

第２駆動部２は、直方体状のケーシング20と、ケーシング20から突出状の回動台29と、を有している。ケーシング20は、一方面が開口する浅い箱状ケーシング部20Ａと、箱状ケーシング部20Ａを施蓋する蓋体部20Ｂと、を有している。

図１及び図４に於て、第２駆動部２は、第２電動モータＭ２の駆動軸に設けられた駆動ベベルギヤ22と、駆動ベベルギヤ22と噛合する従動ベベルギヤ23と、従動ベベルギヤ23に連結されかつ同回転するウォーム部材24と、ウォーム部材24と噛合して第２軸心Ｌ２廻りに回動するウォームホイール25と、ウォームホイール25と同軸心状に配設されかつ軸部材を介して同じ回動をする回動台29と、ウォームホイール25と同軸心状に配設されかつ軸部材を介して同じ回動をする平歯車26と、平歯車26と噛合する回動位置検出用歯車27と、回動位置検出用歯車27の回動から回動角度位置を検出するポテンショメータ28と、回動台29が所定の回動角度（例えは、基準姿勢から軸心廻りの一方向又は他方向に45度）を越えて回動するのを防止する２つの回動台用リミットスイッチＳｃ，Ｓｄと、第２駆動部２の回動台29とウォームホイール25と平歯車26の中心を貫通してケーシング20の内外を連通させると共に第２軸心Ｌ２と同心状の配線孔21と、を有している。

第３駆動部３は、第２駆動部２と同一構造であって、箱状ケーシング部30Ａと、蓋体部30Ｂと、を有するケーシング30を備え、さらに、駆動ベベルギヤ32と、従動ベベルギヤ33と、ウォーム部材34と、第３軸心Ｌ３廻りに回転自在なウォームホイール35と、回動台39と、平歯車36と、回動位置検出用歯車37と、ポテンショメータ38と、２つの回動台用リミットスイッチと、ケーシング30の内外を連通させると共に第３軸心Ｌ３と同心状の配線孔31と、を有している。

第２・３駆動部２，３は、ウォーム部材24，34とウォームホイール25，35による減速機構を有している。減速機構により高回転低（小）トルクの小型の第２・３電動モータＭ２，Ｍ３から大きいトルクを得て回動台29，39を回動するように構成している。
また、駆動ベベルギヤ22，32と従動ベベルギヤ23，33によって、駆動力を伝達する軸心を直角状に方向変換する駆動軸心変換機構と、を有している。

図１乃至図３に於て、円筒部材11の回動中心軸である第１軸心Ｌ１と、第２駆動部２の回動台29の回動中心軸である第２軸心Ｌ２と、が直交状となるように、第１駆動部１のケーシング10と、第２駆動部２の回動台29とが取着されている。
また、第２軸心Ｌ２と、第３駆動部３の回動台39の回動中心軸である第３軸心Ｌ３と、が直交状となるように、かつ、第１軸心Ｌ１及び第２軸心Ｌ２に第３軸心Ｌ３が直交状となるように、第２駆動部２のケーシング20と、第３駆動部３のケーシング30とが、連結部材５を介して取着されている。

また、第１駆動部１において、第１駆動部１の減速機構を構成する部材やそれらの支持部材、及び、第２駆動部２、によって、第３軸心Ｌ３廻りの偏心荷重（第３軸心Ｌ３から離れた位置が重心となるような荷重）が発生するが、（図２に示す第３軸心点Ｌ３´を支点として）この偏心荷重に対する釣り合いをとるための第３軸心用バランスウエイトＷ３を、第３軸心Ｌ３（第３軸心点Ｌ３´）を挟んで第２駆動部２の対向位置かつ第１駆動部１のケーシング10内（の円筒状ケーシング部10Ａの内壁）に設けている。

第３駆動部３の回動台39は、取付固定部４の直方体状のケーシング40の一面に取着されている。取付固定部４のケーシング40の他面は被取付部材Ｋに取着されている。
取付固定部４は、ケーシング40の後面に、コントローラ（図示省略）からの指示電気信号用電線や電力供給ケーブル等の電気配線が挿通する貫孔41を有している。

そして、取付固定部４のケーシング40内と、第３駆動部３のケーシング30内とは、第３駆動部３の配線孔31を介して連通している。また、第３駆動部３のケーシング30内と、第２駆動部２のケーシング20内とは、連結部材５を長手方向に貫通する配線路５ａを介して連通している。また、第２駆動部２のケーシング内20と、第１駆動部１のケーシング内10とは、第２駆動部２の配線孔21を介して連通している。つまり、各駆動部１，２，３と取付固定部４の間を行き交う電気配線を露出させずに配線している。

また、取付固定部４は、被取付部材Ｋに取着するための４つの取付孔42を有している。取付孔42は、矩形状配置である。相互間隔寸法（ピッチ寸法）は、被取付部材ＫをＶＥＳＡ規格の液晶モニタ取付アダプタとした場合、ＶＥＳＡ規格に対応するように７５Ｘ７５ｍｍ又は１００×１００ｍｍとするのが望ましい。

次に、本発明の手術撮影用電動雲台装置の使用方法（作用）について説明する。
固定部材51から取り外されたスライド部材52に、カメラＣの光軸Ｌｃ方向とスライド方向を一致させて取着する。円筒部材11に取着されている固定部材51にスライド部材52を差し込むことで、カメラＣを円筒部材11に挿通状に配設する。ボルト部材53により抜け止めをおこなって第１駆動部１にカメラＣを取着させる。固定部材51とスライド部材52（蟻溝51ａと突出部52ａ）の嵌合により、容易かつ正確にカメラＣの光軸Ｌｃと第１軸心Ｌ１とが同心状となる。

図１乃至図３に示す基準姿勢から、コントローラにて第２駆動部２の回動台29を回動させた場合、第２軸心Ｌ２廻り（パン方向）にカメラＣ及び第１駆動部１が回動する。また、基準姿勢から、第３駆動部３の回動台39を回動させた場合は、第３軸心Ｌ３廻り（チルト方向）にカメラＣと第１駆動部１及び第２駆動部２が回動する。さらに、基準姿勢から、第１駆動部１の円筒部材11を回動させると、カメラＣが光軸Ｌｃ廻りに回動する。これらの回動の組み合わせで、所望の位置（視線）から被写体を撮影する。

例えば、基準状態で、カメラＣによって撮影された画像が、モニターに映し出された際に、基準状態から第３軸心Ｌ３廻りの回動（首振）が行われると、モニターに映しだされる画像が上下方向（チルト方向）に移動し、第２軸心Ｌ２廻りの回動が行われると、画像が左右方向（パン方向）に移動する。また、第１軸心Ｌ１廻りの回動が行われると、画像がモニターの中央（中心点）廻りに回動する。様々な撮影位置からの画像が得られる。

また、カメラＣを円筒部材11に挿通状に配設することで、カメラＣの重心を第２軸心Ｌ２や第３軸心Ｌ３に接近乃至略一致させることができ、装置全体の重量バランスが良くなって、スムーズに回動（揺動）する。例えば、カメラＣの重心の前後位置が第２軸心Ｌ２と接近乃至略一致し、カメラＣ及び第１駆動部１が第２軸心Ｌ２廻りに回動する際に、ガタつきや拗れ、不均一や急激な負荷の発生が軽減され、回動台29を駆動させる第２電動モータＭ２を低トルクの小型モータとすることができる。また、カメラＣの映像出力ケーブルや電源ケーブル等のカメラ側の配線Ｃａを、駆動箇所（円筒部材11や回動台29，39）よりも後方側へ突出状に配設でき、配線Ｃａのとりまわしや作業や、駆動箇所への巻き付き等の不具合が防止される。

また、第１軸心Ｌ１廻りの回動の際に、第１軸心用バランスウエイトＷ１によって、円筒部材11の回動にガタつきや拗れ、不規則（不均一）や急激な負荷の発生が軽減され、第１電動モータＭ１に必要とされるトルクが小さくてもよくなり、第１電動モータＭ１が小トルクの小型なものにでき、装置全体の小型化に貢献する。また、駆動部１を、ほぼ円筒形状とすることで、第１駆動部１の重心が、第２軸心Ｌ２と第３軸心Ｌ３の交点に接近乃至略一致して配設され、重量バランスが向上する。

また、第３軸心Ｌ３廻りの回動の際に、第３軸心用バランスウエイトＷ３によって、第１駆動部１及び第２駆動部２のガタつきや拗れ、不均一や急激な負荷が軽減され、第３電動モータＭ３に必要とされるトルクが小さくてもよくなるため、第３電動モータＭ３が小トルクの小型のもので良く、装置全体の小型化に貢献する。

また、第２・３駆動部２，３に於て、駆動ベベルギヤ22，32と従動ベベルギヤ23，33を用いることで、第２・３電動モータＭ２，Ｍ３の駆動力伝達軸心を直角状に方向変換（変更）させ、平面視矩形状のケーシング20，30の内側壁及び隅部に接近させて第２・３電動モータＭ２，Ｍ３やウォーム部材24，34を配設でき、ケーシング20，30内の空間を有効に使用している。言い換えると、ケーシング20，30及び装置全体の小型化に貢献している。
また、第２駆動部２と第３駆動部３を同一構造としているため、各部品の共用化、組立工程を簡素化でき、容易かつ迅速に製造できる。

なお、本発明は、設計変更可能であって、固定部材51やスライド部材52を、様々なカメラＣの光軸Ｌｃに対応するように、第１軸心点Ｌ１´からラジアル方向の長さ寸法が異なるものを複数種類設けて、交換自在とするも良い。また、固定部材51を１種類（共用）とし、様々な上記長さ寸法のスライド部材52を複数種類設けて交換自在とするも望ましい。また、被取付部材Ｋは、無影燈（灯）や手術室の天井や壁、手術室内の機器等でも良い。カメラＣは静止画を撮影可能なものでも良い。

以上のように、本発明の手術撮影用電動雲台装置は、手術撮影用のカメラＣが取着される取付部材50を有すると共に取着されたカメラＣの光軸Ｌｃと略同軸心状となる第１軸心Ｌ１廻りにカメラＣを第１電動モータＭ１にて回動させる第１駆動部１と、第１駆動部１を第１軸心Ｌ１に直交状の第２軸心Ｌ２廻りに第２電動モータＭ２にて回動させる第２駆動部２と、第１軸心Ｌ１及び第２軸心Ｌ２と直交状の第３軸心Ｌ３廻りに第３電動モータＭ３にて第１駆動部１及び第２駆動部２を回動させる第３駆動部３と、を備え、第１駆動部１は、取付部材50が内周面11ａに取着され第１軸心Ｌ１廻りに回動自在な円筒部材11を有し、カメラＣを円筒部材11に挿通状に配設したので、装置全体の重心バランスの偏りを防止し、カメラＣをバランス良くスムーズに回動できる。第２電動モータＭ２及び装置全体を小型化できる。第１軸心Ｌ１（光軸Ｌｃ）廻り操作と、第２軸心廻りＬ２の操作と、第３軸心Ｌ３廻りの操作を組み合わせることで、障害物をかわして様々な方向から手術の様子を撮影することができる。所望の位置（視線）から被写体を撮影できる。カメラＣの配線Ｃａを、駆動箇所よりも後方に側へ突出状に配設でき、配線Ｃａのとりまわしや作業や、巻き付き等の不具合を防止できる。第１駆動部１の重心を第２軸心Ｌ２や第３軸心Ｌ３に接近乃至略一致させて配設でき、駆動の際のガタつき等の震動が軽減できる。様々な被取付部材Ｋに容易に取着可能な重量バランスの優れた装置が得られる。

また、円筒部材11に、第１軸心Ｌ１廻りの偏心荷重に対する釣り合いをとるための第１軸心用バランスウエイトＷ１を設けたので、第１軸心Ｌ１廻りの円筒部材11の回動にガタつきや拗れ、不均一や急激な負荷が発生するのを軽減できる。第１電動モータＭ１を小トルクの小型なものにでき、ケーシング等装置全体を小型化できる。

また、第１駆動部１に、第３軸心Ｌ３廻りの偏心荷重に対する釣り合いをとるための第３軸心用バランスウエイトＷ３を設けたので、第３軸心Ｌ３廻りの第１駆動部１及び第２駆動部２の回動にガタつきや拗れ、不均一や急激な負荷が発生するのを軽減できる。第３電動モータＭ３を小トルクの小型なものにでき、ケーシング等装置全体を小型化できる。

１第１駆動部
２第２駆動部
３第３駆動部
11 円筒部材
11ａ内周面
50 取付部材
Ｃカメラ
Ｌ１第１軸心
Ｌ２第２軸心
Ｌ３第３軸心
Ｌｃ光軸
Ｍ１第１電動モータ
Ｍ２第２電動モータ
Ｍ３第３電動モータ
Ｗ１第１軸心用バランスウエイト
Ｗ３第３軸心用バランスウエイト

Claims

手術撮影用のカメラ（Ｃ）が取着される取付部材（50）を有すると共に取着された該カメラ（Ｃ）の光軸（Ｌｃ）と略同軸心状となる第１軸心（Ｌ１）廻りに上記カメラ（Ｃ）を第１電動モータ（Ｍ１）にて回動させる第１駆動部（１）と、該第１駆動部（１）を上記第１軸心（Ｌ１）に直交状の第２軸心（Ｌ２）廻りに第２電動モータ（Ｍ２）にて回動させる第２駆動部（２）と、上記第１軸心（Ｌ１）及び上記第２軸心（Ｌ２）と直交状の第３軸心（Ｌ３）廻りに第３電動モータ（Ｍ３）にて上記第１駆動部（１）及び上記第２駆動部（２）を回動させる第３駆動部（３）と、を備え、
上記第１駆動部（１）は、上記取付部材（50）が内周面（11ａ）に取着され上記第１軸心（Ｌ１）廻りに回動自在な円筒部材（11）を有し、
上記カメラ（Ｃ）を上記円筒部材（11）に挿通状に配設したことを特徴とする手術撮影用電動雲台装置。
上記円筒部材（11）に、上記第１軸心（Ｌ１）廻りの偏心荷重に対する釣り合いをとるための第１軸心用バランスウエイト（Ｗ１）を設けた請求項１記載の手術撮影用電動雲台装置。
上記第１駆動部（１）に、上記第３軸心（Ｌ３）廻りの偏心荷重に対する釣り合いをとるための第３軸心用バランスウエイト（Ｗ３）を設けた請求項１又は２記載の手術撮影用電動雲台装置。