JP3349789B2 - 手術用顕微鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は術部等の被観察部を観
察する観察光学系を有する手術用顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、手術方法、手術用具の発達に伴
い、微細な手術いわゆるマイクロサージャリーが頻繁に
行われるようになってきた。マイクロサージャリーに
は、眼科や脳神経外科に例を見るように、術部を拡大観
察するための観察光学系を有する鏡体を備えた手術用顕
微鏡が用いられる。

【０００３】一般に手術用顕微鏡は、術部を拡大観察す
るための顕微鏡からなる鏡体と、この鏡体を所望の位
置、角度に移動するためのアーム架台からなる架台部と
で構成されている。そして、架台部は手術の高度化に伴
い様々な動きをするものが考えられてきた。

【０００４】例えば、特開昭６３−２９６７４３号公報
には、顕微鏡の焦点が平行リンク機構で構成されたアー
ムの両基端部を結ぶ延長線上に位置決め設置されている
手術用顕微鏡が開示されており、焦点を一点（以下、注
視点と称す）に固定した状態で、術部をいろいろな角
度、方向から観察できるので最適な角度、方向からの術
部観察を行うことができる。同様なものに、特公昭４９
−９３７８号公報、米国特許第４８８１７０９号、スイ
ス特許第４８２４３９号などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の手術
用顕微鏡は、注視点を中心に鏡体を俯仰させるために、
鏡体を支えいてるアームに複雑な機構を設ける必要があ
り、この機構が術部に接近しているため、鏡体を操作す
る場合、術者の邪魔になり手術の妨げになっている。

【０００６】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、鏡体を支えるアーム
等の支持機構が鏡体の操作や手術の邪魔になることはな
く、注視点を中心に観察角度、観察方向に変更すること
ができ、術者の操作の容易化を図ることができる手術用
顕微鏡を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】この発明は前
記目的を達成するために, 観察光学系を有する鏡体と,
該鏡体を支持するアームと,前記鏡体をその観察光軸上
の一点を中心とする球面の少なくとも一部分上で旋回さ
せて前記中心近傍の観察対象に対する観察角度・方向を
変更させうる旋回駆動手段とを有する手術用顕微鏡にお
いて,前記旋回駆動手段は前記アームを支持する被旋回
部材と,該被旋回部材を支持する旋回受け部とを具備し,
前記被旋回部材が前記中心を挟んで前記鏡体とは反対側
に配置されたことを特徴とする。

【０００８】このように注視点を中心に観察角度、観察
方向を変更する旋回駆動手段としての機構が鏡体から離
れた位置に設けられるので、術者が鏡体を操作する際
に、また手術の際に、前記機構が邪魔になることはな
く、あらゆる角度、方向から容易に観察ができる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の各実施例を図面に基づいて
説明する。図１は、第１の実施例を示し、手術用顕微鏡
の全体図である。１は内部に観察光学系を備えた鏡体で
あり、この鏡体１には接眼部２および旋回操作するグリ
ップ３が設けられている。この鏡体１はアーム４の上端
部に支持されており、このアーム４の下端部は旋回台５
の縁部に固定されている。すなわち、アーム４は鏡体１
の下部の観察空間６を避けるように屈曲して設けられ、
この観察空間６には患者７を仰臥させるための手術台８
を設置できるようになっている。

【００１０】前記旋回台５は,上面に凹球面部９ａを有
する旋回受け部としての球面凹部材９と,下面に前記凹
球面部９ａに嵌合する凸球面部１０ａを有する被旋回部
材としての球面凸部材１０とから構成されている。さら
に,凹球面部９ａと凸球面部１０ａの球面半径の中心は,
前記鏡体１の焦点と一致している（以下,この点を注視
点Ｐとする）とともに,この注視点Ｐが鏡体１,グリップ
３,アーム４,球面凸部材１０の重心位置と一致するよう
に鏡体１,グリップ３,アーム４,球面凸部材１は重量配
分されている。

【００１１】また、球面凸部材１０の凸球面部１０ａの
表面には鉄部材１１が固定され、球面凹部材９の凹球面
部９ａには電磁ブレーキ１２が設けられ、通電しないと
きには鉄部材１１を介して球面凸部材１０を固定し、通
電時には鉄部材１１を介して球面凸部材１０をフリーで
きるようになっており、球面凸部材１０を旋回した任意
の位置で固定できるように構成されている。

【００１２】さらに、前記旋回台５は、これをＸＹおよ
びＺ方向に移動可能な基台１３に支持され、旋回駆動手
段を構成している。基台１３について説明すると、１４
はベースであり、下部にはキャスター１５が設けられて
いる。ベース１４の上部には凹陥部１６が設けられ、こ
の内部には回転軸を横向きにしたモータ１７が固定され
ている。モータ１７はフットスイッチ（図示しない）に
よってオン・オフおよび正逆回転制御されるようになっ
ており、この回転軸にはピニオン１８が嵌着され、この
ピニオン１８は鉛直方向に移動自在なラック１９と噛合
している。このラック１９はベース１４に昇降自在に支
持された昇降部材２０に固定されている。

【００１３】昇降部材２０の上面の両端部には一対の凸
部２１が一体に設けられ、この凸部２１間には第２のガ
イド軸２２が架設されている。そして、このガイド軸２
２にはＸ方向に移動自在な移動体２３が設けられてい
る。

【００１４】移動体２３の上部には板状の支承部２４が
設けられ、この支承部２４には前記球面凹部材９の下面
に設けられた凹部からなる嵌合部２５が嵌合されてい
る。さらに、支承部２４の外側両側部と嵌合部２５の内
側両側部にはＹ方向に沿うＶ溝２４ａ，２５ａが設けら
れ、両Ｖ溝２４ａ，２５ａ間には球面凹部材９をＹ方向
に移動自在に支持するボール２６が設けられている。

【００１５】そして、移動体２３のＸ方向の移動および
球面凹部材９のＹ方向の移動は公知の電動駆動機構（図
示しない）によって駆動され、この電動駆動機構は前記
フットスイッチによって制御されるようになっている。
したがって、旋回台５は基台１３によってＸＹおよびＺ
方向に移動自在であり、この旋回台５にアーム４を介し
て支持された鏡体１は注視点Ｐを支点として任意の方向
に旋回自在に構成されている。

【００１６】次に、前述のように構成された手術用顕微
鏡の作用について説明する。まず、手術台８上の患者７
の術部を観察できるように旋回台５をＸＹ方向に移動さ
せ、鏡体１の観察光軸ａを患者７の術部（注視点Ｐ）に
位置決めする。この場合、Ｘ方向の移動はガイド軸２２
に対して移動体２３が移動し、Ｙ方向は移動体２３に対
して球面凹部材９が移動する。

【００１７】次に、前記フットスイッチにより、モータ
１７を駆動すると、回転するピニオン１８と噛合するラ
ック１９によって昇降部材２０がベース１４に対して昇
降し、旋回台５を介して鏡体１が昇降する。そして、術
部の注視点Ｐに鏡体１の焦点を合わせる。

【００１８】さらに、術部の注視点Ｐに観察方向を変え
て観察したい場合、前記フットスイッチにより電磁ブレ
ーキ１２に通電し、鉄部材１１を介して球面凸部材１０
をフリーの状態とし、術者はグリップ３を手で握り、鏡
体１を任意の方向に押し引きすると、球面凸部材１０が
球面凹部材９に対して球面運動し、鏡体１を注視点Ｐを
中心として球面運動をさせて観察方向を変えることがで
きる。

【００１９】このとき、注視点Ｐと鏡体１、グリップ
３、アーム４、球面凸部材１０の重心位置は一致してい
るので、操作力量は非常に軽い。また鏡体１を旋回させ
て任意の位置で固定して観察したい場合、前記フットス
イッチにより電磁ブレーキ１２の通電をオフにすること
で、球面凸部材１０の鉄部材１１を電磁ブレーキ１２に
よって固定できる。

【００２０】この実施例においては、注視点Ｐを中心に
鏡体１を旋回しても旋回駆動手段である球面凸部材１０
が手術台８の下方に設けられ、アーム４は鏡体１と球面
凸部材１０を接続しているだけなので、鏡体１回りが簡
素化され、手術の邪魔にならず操作性が容易になる。ま
た、鏡体１の旋回中心と鏡体１と一緒に旋回する部分の
重心が一致しているので、鏡体１を軽く旋回でき、電磁
ブレーキ１２等のロック機構等も小型化できる。さら
に、従来のようにリンク機構等の複雑な構造なしに注視
点Ｐを中心に鏡体１を旋回できるので安価に提供でき
る。

【００２１】図２〜図４は第２の実施例を示し、図２は
手術用顕微鏡と手術台の構成図、図３，図４は電気系の
構成を示すブロック図である。図２に示すように、アー
ム架台３０は、ベース３１が手術室の床面に固定配置さ
れている。ベース３１には支柱３２が立設され、この支
柱３２には第１の回転軸Ａ３３回りに回転自在に第１ア
ーム３４が支持されている。この第１アーム３４には第
１アーム３４の支柱３２に対する回転角度を検出するロ
ータリーエンコーダＡ３５が内蔵されている。

【００２２】第１アーム３４には第２の回転軸Ｂ３６回
りに回転自在に第２アーム３７が支持されている。この
第２アーム３７には第２アーム３７の第１アーム３４に
対する回転角度を検出するロータリーエンコーダＢ３８
が内蔵されている。

【００２３】第２アーム３７には第３の回転軸Ｃ３９回
りに回転自在にパンタグラフアーム４０が支持されてい
る。パンタグラフアーム４０にはパンタグラフアーム４
０の第２アーム３７に対する回転角度を検出するロータ
リエンコーダＣ４１が内蔵されている。

【００２４】パンタグラフアーム４０はガススプリング
４２によって支持されており、このパンタグラフアーム
４０の先端部には腕部４３を介して鏡体構成部４４が支
持されている。鏡体構成部４４には、腕部４３に鏡体ア
ーム４５を介して支持された鏡体４６を有しており、こ
の鏡体４６には接眼部４７、グリップ４８および注視点
設定スイッチ４９が設けられている。

【００２５】次に、患者５０が仰臥される手術台５１に
ついて説明する。手術室の床面には手術台５１のベース
５２が固定され、このベース５２の上部には第１の実施
例と基本的に同一構造で、水平面内でＸＹ方向に電動移
動可能な移動体５３が設けられ、旋回駆動手段を構成し
ている。

【００２６】移動体５３の上面には架台５４が固定さ
れ、架台５４の内部には第１のステッピングモータ５５
が回転軸を鉛直方向に向けて固定されており、この回転
軸には歯車５６が嵌着されている。この歯車５６は架台
５４に鉛直方向に回転自在に軸支された手術台回転軸５
７の下端部に嵌着された歯車５８と噛合されている。

【００２７】手術台回転軸５７の上端部は架台５４より
上部へ突出しており、この上端部には上部に支持板５９
ａ、下部にボックス５９ｂを有する水平移動体５９が固
定されている。

【００２８】水平移動体５９のボックス５９ｂの内部に
は第２のステッピングモータ６０が回転軸６１を横向き
にして固定されており、この回転軸６１は前記手術台回
転軸５７の軸心と直交している。さらに、回転軸６１に
はクランク機構６２を構成する第１のレバー６３の一端
が固定され、この第１のレバー６３の他端と連結された
第２のレバー６４は前記水平移動体５９に上下方向に摺
動自在な昇降側板６５と回動可能に連結されている。

【００２９】昇降側板６５は箱形構造の手術台５１の一
端部における内部に設けられたモータ取付け台６７に連
結されている。モータ取付け台６７には第３のステッピ
ングモータ６８が回転軸を横向きにして固定され、この
回転軸にはピニオン７０が嵌着されている。ピニオン７
０は術部の注視点Ｐを曲率中心とする半径ｂの円弧状の
ラック板７１のラック７２と噛合している。

【００３０】ラック板７１の両端部は手術台５１の内部
に鉛直方向に支持されたガイド棒７３に対して上下方向
に摺動可能に嵌合されており、これらガイド棒７３の上
下両端部には手術台５１の内側の上面と下面に摺動可能
なボール７４が取付けられている。

【００３１】さらに、前記水平移動体５９の支持板５９
ａには複数のコイルばね７５が立設され、これらコイル
ばね７５の上端には台座７６を介してコロ７７が設けら
れ、これらコロ７７は手術台５１の一端部における下面
を弾性的に支持している。したがって、水平移動体５９
は手術台５１の下面に沿って水平移動可能になってい
る。手術台５１の他端部における下面には支柱７８が突
設され、この支柱７８と手の床面に固定されたベース７
９との間にはコイルスプリング８０が介在されている。

【００３２】次に、図３および図４に示す電気系の構成
について説明する。図３に示す、８１は前記第１〜第３
のロータリーエンコーダＡ３５，Ｂ３８，Ｃ４１と注視
点設定スイッチ４９から信号を入力し、術者が観察して
いる注視点位置の３次元座標を算出する注視点座標算出
部である。８２は前記注視点座標算出部８１からの信号
に基づき移動体駆動部８３、第２のステッピングモータ
６０にそれぞれ駆動信号を出力する駆動制御部である。

【００３３】図４に示す、８４は駆動制御部で、手術台
５１を注視点Ｐを中心に傾斜させる角度を入力する手術
台傾斜角度入力部８５ａと手術台５１を注視点Ｐを中心
に水平面内で回転させる角度を入力する手術台回転角度
入力部８５ｂを備えているフットスイッチ８６からの信
号を入力し、第１のステッピングモータ５５、第３のス
テッピングモータ６８へ駆動信号を出力するようになっ
ている。

【００３４】次に、前述のように構成された手術用顕微
鏡の作用について説明する。まず、手術前に患者５０を
手術台５１の任意の位置に固定する。そして手術が開始
され、手術用顕微鏡が使われる時に鏡体構成部４４を第
１アーム３４の水平回転により移動し、パンタグラフア
ーム４０の上下動により術部に鏡体４６の焦点を合わせ
て観察する。

【００３５】そこで、術者が注視点設定スイッチ４９を
押すと、注視点座標算出部８１により注視点３次元座標
を算出し、手術台回転軸５７の回転軸心と鏡体４６の光
軸ａが同軸になるように、駆動制御部８２は駆動信号を
移動体駆動部８３に出力し、移動体５３は水平移動す
る。また、注視点Ｐから距離ｂの位置にラック７２の円
弧が一致するように、駆動制御部８２は駆動信号を第２
のステッピングモータ６０に出力し、回転軸６１を回転
させると、クランク機構６２を介して昇降側板６５に固
定されたピニオン７０を上下移動してラック７２が移動
する。

【００３６】次に、術者が注視点Ｐを観察角度、観察方
向を変えて観察する場合について説明する。術者が観察
したい角度をフットスイッチ８６の手術台傾斜角度入力
部８５ａにより入力し、駆動制御部８４から駆動信号を
第３のステッピングモータ６８に出力し、ピニオン７０
を回転させてラック７２を移動させることにより、コイ
ルばね７５およびコイルスプリング８０が伸縮して手術
台５１を注視点Ｐを中心に傾斜させて観察する。

【００３７】また、同様に観察方向をフットスイッチ８
６の手術台回転角度入力部８５ｂにより入力し、駆動制
御部８４から駆動信号を第１のステッピングモータ５５
に出力し、歯車５６、歯車５８により手術台回転軸５７
を回転させることにより手術台５１を注視点Ｐを中心に
回転させて観察する。

【００３８】この実施例によれば、術部に鏡体１の焦点
を合わせて注視点設定スイッチ４９をオンすれば、自動
で鏡体１の注視点Ｐに手術台５１の旋回中心点が移動す
るので、術者はアイポイントを変更せずに術具を両手に
持ったまま観察角度、観察方向を電動で変えることがで
きるので楽な姿勢で処置ができ、観察角度、観察方向を
変えることによる処置の途中停止の必要がなく、手術時
間の短縮になる。

【００３９】図５〜図１０は第３の実施例を示す。この
実施例は、低侵襲な手術として盛んに行われているキー
ホールサージャリでの操作性を重視した手術用顕微鏡で
ある。現在、脳神経外科における低侵襲を目的とした頭
蓋内病変に対する手術では、開頭部をできるだけ小さく
している。したがって、その小さな開頭部からでも頭蓋
内深部の病変観察が行えなければならない。

【００４０】図５は鏡体１３５の内部構成を示す図、図
６は図５の鏡体１３５に示すＡ−Ａ’矢視図で光学的配
置を示す図、図７は同Ａ−Ａ’矢視図における機械的配
置を示す図、図８は電気系を示すブロック図、図９は光
軸間隔の関係を示す図、図１０は映像信号との関係を示
す図である。

【００４１】図５及び図６にしたがって鏡体１３５を説
明する。左右の観察光路（一方のみ図示）に共通の対物
レンズ１３７を有し、左右各々の観察光路には平行プリ
ズム１３８Ｌ，１３８Ｒと、図示しない駆動機構により
駆動される変倍光学系１３９Ｌと、結像レンズ１４０Ｌ
とが設けられ、ＣＣＤより構成される撮像部１４１Ｌは
前記結像レンズ１４０Ｌの各結像位置に配置されてい
る。

【００４２】さらに、前記撮像部１４１Ｌと画像プロセ
ッサＬ１３２、画像プロセッサＲ１３３により構成され
る画像を表示する左右眼用のディスプレイ１４６Ｌが設
けられ、その各々の光路上にレンズ１４７Ｌと、ミラー
１４８Ｌと、ミラー１４９Ｌと、接眼レンズ１５０Ｌと
が設けられている。

【００４３】図７に示すように、平行プリズム１３８
Ｌ，１３８Ｒには、各々ギア１４２Ｌ，１４２Ｒが固定
され、各々観察光軸中心Ｌ，Ｒを回転中心として回動自
在に設けられている。さらに、前記平行プリズム１３８
Ｌ，１３８Ｒに固定されたギア１４２Ｌ，１４２Ｒは互
いに噛合され、ギア１４２Ｒはモータ１４４の回転軸に
固定されたギア１４３と噛合している。

【００４４】図８にしたがって電気系の構成を説明す
る。画像プロセッサＬ１３２は、撮像部１４１ＬのＣＣ
Ｄを駆動し、データを読み出すべく構成された図示しな
い駆動回路と、その出力信号から映像信号を構成すべく
映像信号処理回路（図示しない）とから構成され、鏡体
１３５に内蔵されているディスプレイ１４６Ｌと同期分
離回路１２９に接続されている。（画像プロセッサＲ１
３３については同様のため説明を省略する。）同期分離
回路１２９では、画像プロセッサＬ，Ｒ１３２、１３３
を同期運転させ、かつ、水平および垂直同期信号を分離
する回路構成で同期信号出力は、演算回路１３０に、ま
た２系統の映像信号はハイパスフィルタ１２５、Ａ／Ｄ
変換回路１３４を介して接続されている。モータ１４４
の駆動回路であるドライバ１３１には、演算回路１３０
の演算出力が接続されている。

【００４５】次に、作用について説明すると、対物レン
ズ１３７と平行プリズム１３８Ｌ，１３８Ｒと変倍光学
系１３９Ｌと結像レンズ１４０Ｌとによる左右の観察像
を各々撮像部１４１Ｌと画像プロセッサＬ１３２、画像
プロセッサＲ１３３により画像化し、ディスプレイ１４
６Ｌに表示する。ディスプレイ１４６Ｌには、左側観察
光路による画像を表示し、図示しないディスプレイに
は、右側観察光路による画像を表示する。術者は、左眼
にて接眼レンズ１５０Ｌとミラー１４９Ｌ，１４８Ｌと
を介してディスプレイ１４６Ｌの画像を観察し、同様に
右眼にて、接眼レンズとミラーを介してディスプレイの
画像を観察することにより立体観察を行う。

【００４６】今、術部において体表面の開口部Ｏｂか
ら、体腔内深部の病変部Ｏｓを観察しているとする。こ
のとき、鏡体１３５における左右の観察光軸の間隔は、
図６および図９に示すｅである。図９に示すように、右
側の観察光路においては開口部Ｏｂにより、光束の一部
がけられ図１０（ａ）のような画像となってしまう。こ
の開口部Ｏｂに相当する画像は、ボケた画像であり、ハ
イパスフィルタ１２５においてカットされ、Ａ／Ｄ変換
回路１３４からの出力は図１０（ｂ）に示すようにな
る。演算回路ではこのｃの部分を検出し、なくすべくモ
ータ１４４をドライバ１３１を介して駆動制御する。

【００４７】モータ１４４の回転により、ギア１４３が
図７に示すｇの方向に回動され、さらに、ギア１４２
Ｌ，１４２Ｒにより各々の平行プリズム１３８Ｌ，１３
８Ｒが１３８Ｌ’，１３８Ｒ’の位置に回動する。この
状態において、左右の観察光軸間隔は図６および図９に
示すｆとなり開口部Ｏｂによりけられることなく観察で
きる。

【００４８】したがって、近年の低侵襲を目的とするい
わゆるキーホールサージャリにおいても、その小さい開
口部から様々の方向の立体観察が可能となり、かつ術中
自動的にその調整が行われるので、術者はより手術に集
中でき、スムーズな手術の進行につながるものである。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、注視点を中心に観察角度、観察方向を変更する機構
が鏡体から離れた位置に設けられているので、術者によ
る鏡体の操作および手術の邪魔になることはなく、あら
ゆる角度、方向から容易に観察ができ、操作性を向上で
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す手術用顕微鏡の
全体構成図。

【図２】この発明の第２の実施例を示す手術用顕微鏡の
全体構成図。

【図３】同実施例の電気系のブロック図。

【図４】同実施例の電気系のブロック図。

【図５】この発明の第３の実施例を示し、鏡体の内部構
造を示す構成図。

【図６】図５のＡ−Ａ’線に沿って光学的配置を示す
図。

【図７】図５はＡ−Ａ’線に沿って機械的配置を示す
図。

【図８】同実施例の電気系を示すブロック図。

【図９】同実施例の光軸間隔の関係を示す図。

【図１０】同実施例の映像信号との関係を示す図。

【符号の説明】

１…鏡体 ５…旋回台 １３…基台

フロントページの続き (72)発明者 深谷 孝 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 藤原 宏 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 絹川 正彦 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−296743（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 19/00 G02B 21/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察光学系を有する鏡体と, 該鏡体を支持するアームと, 前記鏡体をその観察光軸上の一点を中心とする球面の少
   なくとも一部分上で旋回させて前記中心近傍の観察対象
   に対する観察角度・方向を変更させうる旋回駆動手段と
   を有する 手術用顕微鏡において,前記旋回駆動手段は前記アームを支持する被旋回部材
   と,該被旋回部材を支持する旋回受け部とを具備し,前記
   被旋回部材が前記中心を挟んで前記鏡体とは反対側に配
   置された ことを特徴とする手術用顕微鏡。