JP2018051113A - 手術顕微鏡用スタンド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平行リンク機構の上部を前側に倒してもカウンタウェイトが後方へ突き出ない手術顕微鏡用スタンド装置を提供する。【解決手段】平行リンク機構Ａは上下途中部分をスタンド本体１に取付けるのではなく、その下端ａをスタンド本体１に取付けているため、平行リンク機構Ａを前側に倒しても平行リンク機構Ａにおいて後側に突出する部分がない。前側に倒された平行リンク機構Ａの重量バランスはカウンタウェイトＷでなく、後サブアーム３３に設けられた圧縮バネ３７により保たれる。【選択図】 図８

Description

本発明は手術顕微鏡用スタンド装置に関する。

脳神経外科手術等において手術顕微鏡はフロアに設置されたスタンド本体に支持されて使用される。スタンド本体は縦型の平行リンク機構を有し、該平行リンク機構はその上下途中部分に設定された回動軸においてスタンド本体に取付けられている。

平行リンク機構の上辺はそのまま支持アームとして前方に延長され、その前端に手術顕微鏡が支持される。平行リンク機構の下辺は反対に後方へ延長されて、その後端にカウンタウェイトが取付けられる。手術顕微鏡の重量はこのカウンタウェイトにより相殺され、手術顕微鏡の位置を上下へ移動させるべく支持アームを上下に動かしても、手術顕微鏡の位置を前後に移動させるべく平行リンク機構を前後に倒しても、手術顕微鏡は移動先の位置でそのままバランスがとられた状態で停止する（例えば、特許文献１参照）。

特許第４６２８０６０号公報

しかしながら、このような関連技術にあっては、スタンド本体に対して平行リンク機構の上下途中部分を回動自在に軸支する構造のため、手術顕微鏡を前方へ移動させるべく平行リンク機構の上部を前側に倒すと、平行リンク機構の下部のカウンタウェイトは反対に後方へ突き出る状態となる。そのためアシスタントはスタンド本体の後側に接近した状態で立つことが出来ない。

本発明は、このような関連技術に着目してなされたものであり、平行リンク機構の上部を前側に倒してもカウンタウェイトが後方へ突き出ない手術顕微鏡用スタンド装置を提供することを目的としている。

本発明の第１の技術的側面によれば、互いに上下方向に延びて機構的に平行な前アーム及び後アームと、互いに前後方向に延びて機構的に平行な上アーム及び下アームの各端部を回動自在な連結部として連結した平行リンク機構を構成し、該平行リンク機構における前アーム下端の連結部を、フロアに設置されたスタンド本体に対して回動自在に取付け、平行リンク機構の上辺を構成する上アームは連結部を越えて支持アームとして前方へ延長され、その前端に先端アームの途中部分を回動自在に軸支すると共に該先端アームの下端に手術顕微鏡を支持し、下アームの後端に手術顕微鏡の重量を相殺するカウンタウェイトを直接或いは間接的に取付け、支持アームの始点となる平行リンク機構の連結部に、該連結部から垂直に上方へ延びる縦レバーと、該縦レバーに対して所定の角度で後方へ延びる横レバーとを一体的に有するクランク部材を軸支し、クランク部材の横レバー後端とスタンド本体の一部とを前アームと機構的に同一長さで且つ平行な後サブアームにて連結し、クランク部材の縦レバー上端と先端アームの上端とを支持アームと機構的に同一長さで且つ平行な支持サブアームにて連結し、後サブアームに沿って直線的に伸縮する圧縮バネを設け、前アームに圧縮バネの下端を受け止めるストッパを設け、前アームの前方への傾動時にストッパの後サブサームに対する相対変位により圧縮バネを圧縮して反傾動方向への反発力を発生させることを特徴とする。

本発明の第２の技術的側面によれば、下アームの下方に下アームを上辺とする追加平行リンクを設け、該追加平行リンクの下辺にカウンタウェイトを取付けたことを特徴とする。

本発明の第３の技術的側面によれば、スタンド本体を中空構造にして、追加平行リンク及びカウンタウェイトをスタンド本体の内部に収納したことを特徴とする。

本発明の第４の技術的側面によれば、前アームが後サブアームを収納する筒構造であることを特徴とする。

本発明の第５の技術的側面によれば、後サブアームの下端が前アームの下端よりも高い位置にあることを特徴とする。

本発明の第６の技術的側面によれば、支持アームが上部に長手方向に沿う凹部を形成した断面中空凹形状で、該凹部内に支持サブアームが収納されていることを特徴とする。

本発明の第７の技術的側面によれば、凹部の上部に長手方向に沿うカバーが取付けられていることを特徴とする。

本発明の第１の技術的側面によれば、平行リンク機構は上下途中部分をスタンド本体に取付けるのではなく、その下端をスタンド本体に取付けているため、平行リンク機構を前側に倒しても平行リンク機構において後側に突出する部分がない。カウンタウェイトは支持アームの上下動により上下方向に移動するだけで後側に突出することはない。従ってアシスタントはスタンド本体の後側にも接近した状態で立って手術を補助することができる。前側に倒された平行リンク機構の重量バランスはカウンタウェイトでなく、後サブアームに設けられた圧縮バネにより保たれる。すなわち平行リンク機構を前側に倒した際に生じるストッパの相対変位により、後サブアームに設けられた圧縮バネが下側から圧縮されるため、その反発力により平行リンク機構の前側への傾き状態がそのまま維持される。

本発明の第２の技術的側面によれば、追加平行リンクによりカウンタウェイトの位置を下げたので、スタンド本体の重心が下がりスタンド本体が安定する。

本発明の第３の技術的側面によれば、追加平行リンク及びカウンタウェイトがスタンド本体の内部に収納されるため、それらの存在が見えず、スタンド本体全体の外観が良くなる。

本発明の第４の技術的側面によれば、前アームが後サブアームを収納する筒構造であるため、後サブアーム及び圧縮バネが外から見えず、スタンド本体全体の外観が良くなる。

本発明の第５の技術的側面によれば、後サブアームの下端が前アームの下端よりも高い位置にあるため、平行リンク機構を前側に倒すと、前アームと後サブアームとの間隔は広がり、互いに干渉することはない。

本発明の第６の技術的側面によれば、支持サブアームが支持アームの凹部内に収納されるため、支持サブアームが見えず見栄え良い。支持アームは断面中空凹形状のため剛性が向上する。

本発明の第７の技術的側面によれば、凹部の上部がカバーにより覆われるため、凹部内への埃や汚れの侵入を防ぐことができる。

手術顕微鏡用スタンド装置を示す斜視図。 手術顕微鏡用スタンド装置を示す分解斜視図。 手術顕微鏡用スタンド装置の内部構造を示す側方から見た断面図。 手術顕微鏡用スタンド装置の内部構造を示す前方から見た断面図。 支持サブアームを示す斜視図。 図１中矢示ＳＡ−ＳＡ線に沿う断面図。 ストッパ及び圧縮バネを示す斜視図。 手術顕微鏡用スタンド装置を示す機構図。 支持アームを持ち上げた状態を示す図８相当の機構図。 平行リンク機構を前側へ傾けた状態を示す図８相当の機構図。 平行リンク機構を中心とした構造を示す側方から見た説明図。 支持アームを持ち上げた状態を示す図１１相当の説明図。 支持アームを下げた状態を示す図１１相当の説明図。 平行リンク機構を前側へ傾けた状態を示す図１１相当の説明図。 平行リンク機構の非傾動時における圧縮バネの状態を示す説明図。 平行リンク機構の前側への傾動時における圧縮バネの状態を示す説明図。

本発明の好適な実施形態を図１〜図１６に基づいて説明する。以上及び以下において前後左右の方向性は図１に示された通りである。

手術室内のフロア上に設置されているスタンド本体１は下部にベース２を有しており、スタンド本体１はこのベース２上で垂直軸を中心に全体が回転することができる。

スタンド本体１は中空構造で、内部に左空間Ｌと右空間Ｒが形成されている（図４参照）。右空間Ｒの上面には開口３が形成されており、該開口３の左縁から立壁４が立設されている。立壁４の前側は若干突出した状態となっており、軸孔５が形成されている。立壁４の途中位置には別の軸孔６が形成されている。この軸孔６は前側の軸孔５よりも若干高い位置にある。右空間Ｒの前面には三角状の突起部７が形成されている。

このスタンド本体１には平行リンク機構Ａが組み付けられる。このスタンド本体１と平行リンク機構Ａ（図１１参照）の基本構造は図８〜図１０の機構図を参照すると理解しやすい。

平行リンク機構Ａは、上下方向に沿う前アーム８及び後アーム９と、前後方向に沿う上アーム１０及び下アーム１１とを、それぞれ連結部ａ〜ｄにより回動自在に軸支した構造をしている。前アーム８は実際には上下にスリット１２、１３を有する筒構造で、上下部分がそれぞれ約３０度の角度で前側に曲折した形状をしている。前アーム８の上端には共通の内部空間を形成する扇状の凸部１４が一体的に形成されている。

前アーム８の下側のスリット１３を立壁４の前側に差し込んで、軸孔５に対して連結部ａを回動自在に取付けている。下アーム１１はレバー形状で、その前端が前アーム８の下端と一緒に軸支され、後側が開口３から右空間Ｒ内に入り込んだ状態となっている。

上アーム１０は支持アーム１５と一体的に形成され、連結部ｄよりも後側が上アーム１０で、前側が支持アーム１５である。上アーム１０は前アーム８の上端に対して右側から重ねた状態で連結される。そして上アーム１０の後端と下アーム１１の後端同士が後アーム９により連結される。後アーム９の下端も開口３から右空間Ｒ内に入り込んだ状態になっている。

下アーム１１の下方には、下アーム１１を上辺（平行リンクＡとの共有リンク）として含む追加平行リンクＢが設けられている。追加平行リンクＢは、下アーム１１と、追加前アーム１６（スタンド本体１の前面における立壁４の軸孔５から突起部７の先端の回動軸１７までの部分）と、追加後アーム１８と、回動軸１７と追加後アーム１８の下端を結び更に後方へ若干延長された追加下アーム１９とから構成される。

追加平行リンクＢの下辺となる追加下アーム１９の延長された部分にはカウンタウェイトＷが設けられている。カウンタウェイトＷの一部は追加下アーム１９に沿って設けられたネジ２０と螺合しており、ネジ２０の前端に設けられたダイヤル２１を回転させることにより、カウンタウェイトＷの位置を変更することができる。追加平行リンクＢ及びカウンタウェイトＷは全体が右空間Ｒに収納されている。尚、左空間Ｌにはスタンド本体１を操作するためのフットペダルやその他の付属品を収納するためのスペースとして利用される。

支持アーム１５の前端には先端アーム２２の途中部分が回動自在に軸支されている。先端アーム２２の下端には吊下アーム２３を介して手術顕微鏡２４が支持されている。先端アーム２２の上部は概略三角形状のキャップ２５により覆われている。

支持アーム１５は上部に長手方向に沿う凹部２６が形成された断面中空凹形状をしている。この支持アーム１５部分はアルミ合金の押出成形品で、上アーム１０は鋳物製であり、支持アーム１５の後端を上アーム１０内に差し込んだ状態で結合されている。図６に示すように支持アーム１５の断面には凹部２６の底部付近とその対向位置を連結するハの字状のリブ２７が一体形成されている。支持アーム１５は断面中空凹形状にしたことによりすでに剛性が高まっているが、リブ２７を追加したことにより支持アーム１５の剛性は更に高まっている。

この支持アーム１５の始点となる平行リンク機構Ａの連結部ｄにクランク部材２８が軸支されている。クランク部材２８の実際の形状は、図５に示すように、上アーム１０内にあって連結部ｄから垂直方向に上方へ延びる縦レバー２９と、前アーム８の凸部１４内にあって縦レバー２９に対して３０度の角度で後方へ延びる横レバー３０とを一体的に結合した形状をしている。

クランク部材２８の縦レバー２９の上端と、先端アーム２２の上端とは、支持アーム１５と機構的に平行で同一長さを有する支持サブアーム３１により連結される。これにより、支持アーム１５、支持サブアーム３１、先端アーム２２、縦レバー２９とから、別の平行リンクＣが形成される。横レバー３０の傾斜角が常に維持されるので、平行リンクＣにより先端アーム２２は常に垂直が維持される。支持サブアーム３１は支持アーム１５の凹部２６内に位置しており、支持サブアーム３１を収納した凹部２６には上側から長手方向に沿うカバー３２が取付けられる。支持サブアーム３１が支持アーム１５の凹部２６内に収納されるため、支持サブアーム３１が見えず見栄え良い。凹部２６の上部がカバー３２により覆われるため、凹部２６内への埃や汚れの侵入が防止される。

クランク部材２８の横レバー３０の先端と、スタンド本体１の立壁４の後側の軸孔６との間に２本の後サブアーム３３が設けられている。この２本の後サブアーム３３は筒構造の前アーム８内に収納されてる。後サブアーム３３は前アーム８の上下の連結部ａ、ｄ間の直線距離と同一の長さを有し機構的に平行である。これにより、平行リンクＡとの共有リンクとしての前アーム８と、後サブアーム３３と、横レバー３０と、立壁４（軸孔５と軸孔６の間の部分）とから、更に別の平行リンクＤが形成される。横レバー３０の傾斜角が平行リンクＤを介して本体に固定された仮想リンクａ−６に対して常に固定される。

前アーム８の下部には断面を塞ぐ状態でストッパ３４が形成されており、そこに前後方向に沿う長孔状の貫通孔３５が形成されている。後サブアーム３３はこの貫通孔３５を貫通した状態で延びている。後サブアーム３３の上部には上下位置を調整自在なナット３６が設けられており、このナット３６とストッパ３４との間の後サブアーム３３の外側に圧縮バネ３７が設けられている。圧縮バネ３７の径はナット３６より小さく且つ貫通孔３５の幅より大きいため、圧縮バネ３７はナット３６と貫通孔３５の間に位置する。ナット３６の上下位置を調整することにより圧縮バネ３７の初期長さを微調整することができる。

次に作用を説明する。

＜上下への動き＞（図９、図１２、図１３）
手術顕微鏡２４の位置を上下へ変更すべく、支持アーム１５を上下に動かすと、平行リンク機構Ａのため、その上アーム１０及び下アーム１１も同様の角度となり、更に追加平行リンクＢの追加下アーム１９も同様の角度となり、カウンタウェイトＷが手術顕微鏡２４とは相反する方向へ移動する。すなわち、上アーム１０（仮想リンクｄ−ｃ）と追加下アーム１９は常に平行である。従って、手術顕微鏡２４の重量は常にカウンタウェイトＷにより相殺され、手術顕微鏡２４は上側或いは下側へ移動させた位置でそのまま停止する。カウンタウェイトＷは支持アーム１５の上下動により上下方向へ円弧移動するだけで、後方へ突出することはない。

手術顕微鏡２４の重量の変更がある場合は、追加下アーム１９の前端に設けられたダイヤル２１を回してカウンタウェイトＷの位置を調整する。このカウンタウェイトＷは追加平行リンクＢと共にスタンド本体１の内部に収納されるため、それらの存在が見えず、スタンド本体１全体の見栄えが良い。スタンド本体１の内部において追加平行リンクＢによりカウンタウェイトＷの位置が下げられているので、スタンド本体１の重心も下がりスタンド本体１が安定する。

手術顕微鏡２４を上下に動かす際に、支持アーム１５と支持サブアーム３１とを含む平行リンクＣは上下方向で斜めに変形するため、支持アーム１５と支持サブアーム３１の間隔は変化する。両者の間隔は水平な場合が一番幅が広く、上下に変形させると幅が狭くなる。すなわち図６に示すように支持アーム１５を基準とすると、支持サブアーム３１が凹部２６内で上下に移動するが、凹部２６は支持サブアーム３１の上下移動を許容する上下サイズを有しているため、支持サブアーム３１が凹部２６の底部やカバー３２と干渉することはない。

＜前側への動き＞（図１０、図１４、図１６）
手術顕微鏡２４を前方へ移動させるために平行リンク機構Ａを前側へ倒しても、平行リンク機構Ａは従来のように上下途中部分がスタンド本体１に軸支されているのではなく、その下端の連結部ａでスタンド本体１に軸支されているため、平行リンク機構Ａの全てが前側へ倒れることになり、後側に突出する部分がない。スタンド本体１の内部に収納された追加平行リンクＢ及びカウンタウェイトＷは、回動軸ａ，１７がスタンド本体１に位置固定されているためそのままで変化がない。従ってアシスタントはスタンド本体１の後側にも接近した状態で立って手術を補助することができる。

前側に倒された平行リンク機構Ａの重量バランスはカウンタウェイトＷでなく、後サブアーム３３に設けられた圧縮バネ３７により保たれる。圧縮バネ３７の径は貫通孔３５の幅よりも大きいため、圧縮バネ３７の下端はストッパ３４における貫通孔３５の周辺部で受け止められている。図１５は平行リンク機構Ａを前側に倒す前の状態で、その状態では圧縮バネ３７は所定の長さＳになっている。

その状態から平行リンク機構Ａを前側に倒すと、ストッパ３４（前アーム８）と、後サブアーム３３との間に、平行リンク機構Ａの内部の平行リンクＤが同様に変形したことによる相対変位Ｓ１が生じ、この相対変位Ｓ１の分だけストッパ３４が圧縮バネ３７の下端を押し上げて、圧縮バネ３７はその分だけ短い長さＳ２となり圧縮された状態となる。すなわち、圧縮バネ３７のストッパ３４への押圧力が前アーム８（仮想リンクａ−ｄ）の回動軸ａの周りの時計回りのトルクとして作用する。そのため圧縮バネ３７の反発力が働き平行リンク機構Ａが前側に倒れてもその状態が維持される。平行リンク機構Ａの傾動角度の増加に応じて相対変位Ｓ１も増加して反発力が増えるため、全ての傾動角度において重量バランスがとれ、手術顕微鏡２４を任意の上下位置に保持することができる。

平行リンク機構Ａを前側へ倒すと、前アーム８と後サブアーム３３との間隔ｅも変化するが、貫通孔３５が長孔状のため後サブアーム３３は貫通孔３５内で移動することができる。特に後サブアーム３３の下端が前アーム８の下端よりも高い位置にあるため、平行リンク機構Ａを前側に倒すと、前アーム８と後サブアーム３３との間隔ｅは広い間隔Ｅとなる。広がる方向に変化するため、前アーム８と後サブアーム３３とが互いが干渉することなく十分に前側へ傾けることができる。更に前アーム８が後サブアーム３３を収納する筒構造であるため、後サブアーム３３及び圧縮バネ３７が外から見えず、スタンド本体１全体の外観が良くなる。

尚、以上の実施形態では、追加平行リンクＢやカウンタウェイトＷをスタンド本体１の内部に収納する例を示したが、それらが外部に表れた構造にしても良い。それに伴って追加平行リンクＢを設けずにカウンタウェイトＷを平行リンク機構Ａの下アーム１１の端部に直接設けても良い。

１ スタンド本体
８ 前アーム
９ 後アーム
１０ 上アーム
１１ 下アーム
１５ 支持アーム
２２ 先端アーム
２４ 手術顕微鏡
２６ 凹部
２８ クランク部材
２９ 縦レバー
３０ 横レバー
３１ 支持サブアーム
３３ 後サブアーム
３４ ストッパ
３５ 貫通孔
３７ 圧縮バネ
ａ〜ｄ 連結部
Ａ 平行リンク機構
Ｂ 追加平行リンク
Ｃ、Ｄ 平行リンク
Ｗ カウンタウェイト

Claims (7)

1. 互いに上下方向に延びて機構的に平行な前アーム及び後アームと、互いに前後方向に延びて機構的に平行な上アーム及び下アームの各端部を回動自在な連結部として連結した平行リンク機構を構成し、該平行リンク機構における前アーム下端の連結部を、フロアに設置されたスタンド本体に対して回動自在に取付け、
   平行リンク機構の上辺を構成する上アームは連結部を越えて支持アームとして前方へ延長され、その前端に先端アームの途中部分を回動自在に軸支すると共に該先端アームの下端に手術顕微鏡を支持し、
   下アームの後端に手術顕微鏡の重量を相殺するカウンタウェイトを直接或いは間接的に取付け、
   支持アームの始点となる平行リンク機構の連結部に、該連結部から垂直に上方へ延びる縦レバーと、該縦レバーに対して所定の角度で後方へ延びる横レバーとを一体的に有するクランク部材を軸支し、
   クランク部材の横レバー後端とスタンド本体の一部とを前アームと機構的に同一長さで且つ平行な後サブアームにて連結し、
   クランク部材の縦レバー上端と先端アームの上端とを支持アームと機構的に同一長さで且つ平行な支持サブアームにて連結し、
   後サブアームに沿って直線的に伸縮する圧縮バネを設け、前アームに圧縮バネの下端を受け止めるストッパを設け、前アームの前方への傾動時にストッパの後サブサームに対する相対変位により圧縮バネを圧縮して反傾動方向への反発力を発生させることを特徴とする手術顕微鏡用スタンド装置。
2. 下アームの下方に下アームを上辺とする追加平行リンクを設け、該追加平行リンクの下辺にカウンタウェイトを取付けたことを特徴とする請求項１記載の手術顕微鏡用スタンド装置。
3. スタンド本体を中空構造にして、追加平行リンク及びカウンタウェイトをスタンド本体の内部に収納したことを特徴とする請求項２記載の手術顕微鏡用スタンド装置。
4. 前アームが後サブアームを収納する筒構造であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の手術顕微鏡用スタンド装置。
5. 後サブアームの下端が前アームの下端よりも高い位置にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の手術顕微鏡用スタンド装置。
6. 支持アームが上部に長手方向に沿う凹部を形成した断面中空凹形状で、該凹部内に支持サブアームが収納されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の手術顕微鏡用スタンド装置。
7. 凹部の上部に長手方向に沿うカバーが取付けられていることを特徴とする請求項６記載の手術顕微鏡用スタンド装置。

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