JP3610099B2 - 手術用顕微鏡装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、実体顕微鏡等、特に、医師が微細な手術を行う際に術部を拡大観察するための手術用顕微鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脳神経外科等の微細な手術に使用される手術用顕微鏡装置は、患部を拡大観察するための鏡体（顕微鏡）と、この鏡体を支持して観察者の適宜所望の位置への移動とその位置での保持のための架台（支持装置）とで構成されている。架台は、支柱の上部に、モータにより上下動する上下動軸体が支持されており、この上下動軸体の上端には、第１のアーム部の一端が水平方向へ回動自在に取り付けられ、さらに第１のアーム部の回動先端には、接続ブロックを介して第２のアーム部が連結されている。そして、第２のアーム部は、水平方向への回転と鉛直な向きへの回転が自在なように取り付けられる。各回転軸部には、電磁クラッチが内蔵され、この電磁クラッチは、前記鏡体に設置されたスイッチまたはフットスイッチの操作入力手段を操作することにより作動する。これにより、各回転軸部を中心にアーム部は、その回動と固定が可能であり、それに応じた鏡体の位置変更を自在に行うことができるようになっている。
【０００３】
また、第２のアームの他端には、鏡体を支持してこれを水平面上の所望の位置への微動を行うために２つのモータを内蔵したＸＹ移動装置が取り付けられている。このＸＹ移動装置駆動用モータは、正負両方向に回転可能であり、そのＸＹの各軸体にそれぞれ連結されている。そして、このＸＹ移動装置への動作指令の入力は、通常、フットスイッチに設置されたジョイスティックを足で前後左右方向に操作して行っている。これにより術者は鏡体の移動を水平面上で自在に行うことができる。
【０００４】
一方、フットスイッチに設置されたジョイスティックによる操作入力手段の他の方式としては、従来、以下のようなものが提案されている。まず、特公昭５２−４６８１１号公報には、前記電磁クラッチの操作入力手段として、鏡体の本体とは別の、その本体から離れた近傍部分に設置されたマウススイッチを術者が噛んで操作し、その電磁クラッチをフリーにする。そして、マウススイッチをくわえた顔を動かすことにより鏡体の移動を行うものが開示されている。
【０００５】
また、スイス特許４８２４３９号には、鏡体のヘッドレストに設けられた４つの操作入力スイッチを術者の頭で操作して電動による水平面上のＸＹ座標軸の４方向への鏡体の移動を行う手術用顕微鏡装置が開示されている。
【０００６】
さらに、特開平６−１４９３９号公報には、術者の頭部の前後左右方向への移動を検出して鏡体部の移動を電気的に行う操作入力手段が開示されている。
また、特開昭６１−２３５７１３号公報においては、ジョイスティックの傾き量に対応した速度で、観察部を円滑に移動させるジョイスティックによる一般的な装置が示されている。
【０００７】
実開昭６２−１８４５１３号公報には、鏡基に合焦点検出手段を設けピントズレが設定値より大きい場合には粗動焦準部を、設定値より小さい場合には微動焦準部を駆動する制御手段を有し、鏡基を短時間にて、合焦点位置へ移動できる装置が開示されている。また、スイッチの押圧に対応し速度が変化する装置も開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に用いられるフットスイッチに設置されたジョイスティックを足で操作する方式の操作入力手段では、手術中に鏡体の移動が必要になったときにそのフットスイッチがすぐに見つからない場合があり、そのときには、顕微鏡の観察をやめて、フットスイッチを目で探さねばならず、また、手術の一時中断が必要となるため、効率的で繁雑な作業を行うことを余儀なくされる。
【０００９】
特公昭５２−４６８１１号公報のマウススイッチによる電磁クラッチの操作入力は、術者は手術マスクをかけているためにマウススイッチを噛む操作入力は必ずしも容易ではない。また、マウススイッチを噛む操作を行う際には、接眼部から目を離して、観察および手術を一時中断する必要となるため、これの場合にも効率的で繁雑な作業を行うことを余儀なくされる。
【００１０】
また、スイス特許４８２４３９号に開示された手術用顕微鏡は、鏡体部に設置された操作スイッチを術者が頭で押して入力操作を行うため、入力操作に手足を用いることが不要であるから、手術の大幅な中断を招かずに鏡体の移動操作を比較的容易に行うことが可能であるが、操作スイッチを鏡体から離れたそのフレーム部に設けるため、その鏡体付近が大型化してしまい、術者は操作スイッチを操作するために頭を大きく動かさなくてはならず、煩わしく、また、かなりの疲れを招く。また、接眼部から目を離して、観察および手術を一時中断する必要となることもあり、このため、これの場合にも効率的で繁雑な作業を行うことを余儀なくされることも多い。
【００１１】
さらに、特開平６−１４９３９号公報に開示された手術用顕微鏡は、術者の頭部が、常に手術用顕微鏡の鏡体に固定されるため、手術中に接眼レンズから目を離して、手術具の確認をしたり、壁等に貼られたＣＴ写真を見て術部の確認をしたりするといった顕微鏡観察以外の手術行為に支障をきたすことがある。
【００１２】
本発明は前記各問題点に鑑みてなされたものであり、鏡体移動の操作入力を手足を用いずに、かつ頭部の自由を損なうことなく迅速かつ容易に行うことができる手術用顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、観察対象を観察するための接眼部が設けられる鏡体を有する顕微鏡と、前記鏡体を支持する支持手段と、前記鏡体に変位が生じるように前記支持手段を移動可能な移動手段と、前記接眼部に設けられて、前記鏡体に所望の変位が生じるように前記移動手段を駆動して前記支持手段を移動させるための指令を入力可能な入力手段と、前記入力手段に入力された指令に応じて前記移動手段の駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする手術用顕微鏡装置である。
請求項２に係る発明は、前記鏡体の移動速度を前記入力手段に与える押力によって調節する調節手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡装置である。
請求項３に係る発明は、前記入力手段に与える指示を所定時間行うことにより前記鏡体が移動可能となるように制御する移動制御手段を設けたことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一方に記載の手術用顕微鏡装置である。
【００１４】
【実施例】
＜第１の実施例＞
図１ないし図４を参照して、本発明の第１の実施例を説明する。図１はその手術用顕微鏡装置の接眼部の外観を示す斜視図、図２はその手術用顕微鏡装置の電気系の回路図、図３はその手術用顕微鏡装置の概略的な全体構成を示す側面図、図４はその手術用顕微鏡装置のＸＹ移動装置の構成を示す斜視図である。
【００１５】
（構成）
図３で示すように、手術用顕微鏡装置は、患部を拡大観察するための顕微鏡の鏡体１と、この鏡体１を支持して観察者の所望の位置に適宜移動するための架台（支持装置）２とを備えて構成されている。
架台２は、次のように構成されている。つまり、床に載置されるベース３を有し、このベース３には、支柱４が立設されている。支柱４の上部には、図示しないモータにより上下動する上下動軸５が接続されている。また、この上下動軸５の上端には、第１のアーム６の一端を枢着し、回転軸Ａを中心とする水平な向きで、その第１のアーム６を回動自在としている。第１のアーム６の他端には、接続ブロック７を介して第２のアーム８の一端を枢着してなり、第２のアーム８は、回転軸Ｂを中心に水平方向へ、回転軸Ｃを中心に鉛直方向へ、それぞれ回動自在に取り付けられている。前記各回転軸Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれには、図示しない電磁クラッチが内蔵されている。これらの電磁クラッチは、前記鏡体１またはフットスイッチ９に設置された図示しないスイッチを操作することにより作動させられる。これにより、回転軸Ａ，Ｂ，Ｃを中心に、アーム６，８の回動および固定が可能であり、鏡体１の位置変更を自由自在に行うことができるようになっている。鏡体１は、後述するＸＹ移動装置４０および適宜の姿勢可変用リンク機構３９を直列に介して、前記第２のアーム８の先端に保持されている。
【００１６】
前記鏡体１には、図１において示すような接眼鏡筒１１が取り付けられている。この接眼鏡筒１１は実体顕微鏡の２本の観察光路をもっており、また、接眼鏡筒１１には、その実体顕微鏡の２本の観察光路上にそれぞれ位置した接眼レンズ鏡筒１２，１３が設けられている。さらに、これらの接眼レンズ鏡筒１２，１３の突出側端部には、それぞれプラスチック製のアイシェード１４，１５が突出的かつ同軸的に設置されている。そして、この各アイシェード１４，１５には操作入力手段が組み込まれている。すなわち、アイシェード１４，１５の突き出た端縁部分の上側部位にはそれぞれ押釦スイッチ１６，１７が、各下側部位にはそれぞれ押釦スイッチ１８，１９が、左側のアイシェード１４の端縁部の左側部位には押釦スイッチ２０が、右側のアイシェード１４，１５の端縁部の右側部位には押釦スイッチ２１が、それぞれ設けられており、それらの作動子たる押釦を観察者側に向けて固定的に設置されている。押釦スイッチ１６〜２１は例えばマイクロスイッチを用いている。
【００１７】
接眼鏡筒１１の外表面の、接眼レンズ鏡筒１２，１３の間に位置する部位は、赤外発光ダイオード２２およびフォトダイオード２３が、その発光面と受光面を観察者の顔面側に向けて設置されている。そして、赤外発光ダイオード２２で発光した光が術者の顔面で反射した光をフォトダイオード２３で受け、その受光する光量のレベルにより、術者の顔面が、接眼部近くにあるか否かを判別するための検出手段、つまり、接眼部の近傍における観察者の有無を検知する検知手段を構成する。
【００１８】
図２は、手術用顕微鏡装置に組み込まれる駆動制御系を示し、その制御回路３１には、前述したフットスイッチ９と各押釦スイッチ１６〜２１が接続されており、また、押釦スイッチ１６と押釦スイッチ１７、押釦スイッチ１８と押釦スイッチ１９がそれぞれ並列になるように接続されている。また、赤外発光ダイオード２２を動作させるＬＥＤ駆動回路３２と、反射光を受光するフォトダイオード２３の出力レベルを検知するレベル判別回路３３も、この制御回路３１に接続されている。また、制御回路３１は、Ｘモータ３４およびＹモータ３５を、高速、低速で、正負両方向に選択的に駆動するための電源ＶＨ および電源ＶＬ を有し、接眼部の近傍における観察者の有無を検知する検知手段のレベル判別回路３３により、回路が切り替わる切替回路３６の接点ａ、ｂと接続されている。Ｘモータ３４およびＹモータ３５の片側の端子は切替回路３６に、もう一方の端子は、切替回路３６を介して制御回路３１に接続されている。
【００１９】
また、例えば前述したフットスイッチ９は、鏡筒高速移動操作用のジョイスティック３０を有しており、このジョイスティック３０を足で前後左右に操作した際の信号が制御回路３１に出力される。
【００２０】
図４は、前記第２のアーム８の先端に鏡体１を移動自在に保持するための電動式のＸＹ移動装置（移動機構）４０を示すものであり、このＸＹ移動装置４０は次のように構成されている。つまり、鏡体１を保持する図示しないベースに固設されているＸガイド４１を備え、このＸガイド４１の一端部には前述したＸモータ３４が固設されている。Ｘモータ３４には、Ｘボールネジ４２がＸガイド４１に対して回転可能に設けられている。このＸボールネジ４２には、図示しないナットによりＸガイド４１上を移動するＸテーブル４３が連結されている。Ｘテーブル４３にはＹガイド４４が固設されている。Ｙガイド４４にも、Ｘガイド４１と同様にＹモータ３５が固設されており、Ｙモータ３５には、Ｙボールネジ４５が、Ｙガイド４４に対して回転可能に設けられている。このＹボールネジ４５には、図示しないナットによりＹガイド４４上を移動するＹテーブル４６が連結されている。Ｙテーブル４６には、第２のアーム８に接続するための軸４７が、Ｘガイド４１、Ｙガイド４４に対して垂直な状態で固設されている。
【００２１】
（作用）
発光素子である赤外発光ダイオード２２は、制御回路３１によりＬＥＤ駆動回路３２を介して、その発光のパルス数や光量が制御され、常に、間欠的な赤外光のパルス光を発する。また、受光素子であるフォトダイオード２３は、図示しない赤外透過フィルタを透過して、その赤外発光ダイオード２２からの反射赤外光を受光し、その検出信号をレベル判別回路３３へ出力する。レベル判別回路３３は、フォトダイオード２３からの信号を受け、術者の頭部が接眼部にあるか否かを判別し、その判別信号を制御回路３１へ送る。
【００２２】
ここで、術者の顔面（頭部）を検知しない場合、つまり、フォトダイオード２３からの出力が小さい場合には、レベル判別回路３３は、その信号ｈを制御回路３１へ送る。これを受けた制御回路３１は、切替回路３６へ接点切替信号Ｈを送る。そして、切替回路３６は、接点切替信号Ｈを受け取ると、接点の接続をａ側に切り替え、鏡体１を前後左右に高速で移動させる。この逆に、フォトダイオード２３からの出力が大きい場合には、レベル判別回路３３は信号ｌを出力し、これを制御回路３１へ送る。これを受けた制御回路３１は、接点切替信号Ｌを切替回路３６に送り、切替回路３６は、接点の接続をｂ側に切り替える。すなわち、術者の頭部を検知すると、切替回路３６は接点ｂ側に接続され、鏡体１を前後左右に低速で移動させる。
【００２３】
術者がＸＹ移動装置４０を駆動させて、鏡体１を前後左右の水平移動を行いたいときには、各押釦スイッチ１６〜２１を額や頬を用いて押す。押釦スイッチ１６または押釦スイッチ１７が押されると、制御回路３１からはＸモータ３４へ正の電圧ＶＬ が供給される。押釦スイッチ１８または押釦スイッチ１９が押されると、Ｘモータ３４へ負のＶＬ の電圧が供給される。押釦スイッチ２０が押されると、Ｙモータ３５へ負の電圧ＶＬ が供給される。押釦スイッチ２１が押されると、Ｙモータ３５へ正のＶＬ の電圧が供給される。
【００２４】
ここで、Ｙ方向（術者に対して前後方向）へ移動させる場合、例えば、まず、Ｘモータ３４に正のＶＬ の電圧を加えると、そのＸモータ３４が低速で右回転し、これによりＸボールネジ４２も低速で右回転する。Ｘボールネジ４２が右回転することによりＸテーブル４３はゆっくりと、Ｘモータ３４の位置する図４での右側に位置する術者側へ移動する。したがって、図示しないベースに保持された鏡体１は、これに伴ってゆっくりと、術者から遠ざかる図４での左側方向に移動する。また、Ｘモータ３４に負のＶＬ の電圧を印加すると、Ｘモータ３４は低速で逆向きに回転し、Ｘテーブル４３はＸモータ３４の位置する側と反対方向へ低速で移動する。
【００２５】
一方、Ｙ方向（術者に対して左右方向）の動作も同様に行われる。つまり、Ｙモータ３５に正の電圧ＶＬ を印加することによりＹテーブル４６に設けられた軸４７はそのＹモータ３５側に移動し、鏡体１は前方へゆっくりと移動する。同様な動作により、Ｙモータ３５に負の電圧ＶＬ が加えられると、鏡体１はゆっくりと手前側へ移動する。
【００２６】
次に、術者が接眼レンズ鏡筒１２，１３から眼を離した状態の場合は、フォトダイオード２３は、顔面による赤外光の反射を受けないので、レベル判別回路３３からの信号を受けた制御回路３１は接点切替信号Ｈを切替回路３６に送り、切替回路３６は接点をｂ側に切り替える。このとき、ジョイスティック３０を操作すると、例えばハイレベルの正のＶＨ の電圧がＸモータ３４に印加され、Ｘモータ３４は高速で回転し、鏡体１は高速で術者から遠ざかる方向に移動する。ジョイスティック３０の操作する向きに応じて、Ｘモータ３４またはＹモータ３５に印加する電圧の向きが変わり、鏡体１を前後左右に高速で移動させることができる。
【００２７】
（効果）
上述の如く、この第１の実施例では、接眼レンズ鏡筒１２，１３のアイシェード１４，１５に設置された操作用スイッチ１６〜２１を顔面で押すことにより電動式移動機構の操作入力を行うものであり、また、鏡体部１に設置された赤外発光ダイオード２２から発せられた赤外光の術者の顔面での反射を、その赤外ダイオード２２の近傍に設置されたフォトダイオード２３で受光することにより、術者の観察状況の有無を検知して電動式移動機構の駆動速度の制御を行うことができる。そして、接眼レンズ鏡筒１２，１３のアイシェード１４，１５に設けられたスイッチ１６〜２１を術者の顔面で押してＸＹ移動装置４０の操作入力を行うため、前記ＸＹ移動装置４０の操作入力手段を、安価かつ小型な構成で実現でき、また、顕微鏡観察中の操作入力を迅速且つ簡単に行える。
【００２８】
また、一つの入力手段、例えばフットスイッチでの単純な操作（スイッチのオン／オフ）により接眼観察時ではゆっくりと移動し、接眼観察時以外の鏡体１の位置設定時等は粗動により高速に移動することができ、安価で観察部も大きくならない操作性のよい観察装置が提供できる。
【００２９】
なお、この第１の実施例においては、押釦スイッチ１６〜２１をアイシェードの１４，１５の前端縁部の前後左右部位に設置してＸＹ移動装置４０の前後左右方向の移動に応じた操作入力を行ったが、アイシェード１４，１５に設けるスイッチの数を増やして、その各スイッチに対応したモータを印加される電圧を制御すれば、前後左右方向以外へのＸＹ移動装置４０の駆動が可能であるのは言うまでもない。また、この実施例では押釦スイッチを用いたが、例えば感圧スイッチ等を用いても同様の効果が得られる。
【００３０】
この第１の実施例では、手術用顕微鏡としての例を述べたが、顕微鏡のステージや３次元測定装置でも同様の効果を得ることができる。
＜第２の実施例＞
図５ないし図１１を参照して、本発明の第２の実施例を説明する。
【００３１】
（構成）
この実施例では、平面的にスライド可能なアイシェードを鏡体の接眼部に設け、術者が顔面でそのアイシェードを移動させてＸＹ移動装置の操作スイッチの入力操作を行う点を特徴とし、他の構成は、前述した第１の実施例と略同じ構成を有し、同様個所には同じ番号を付してその具体的な説明を省略する。
【００３２】
図５において、５０は２本の観察光路を有する接眼部であり、この接眼部５０には矩形の筒状をなした接眼レンズ鏡筒５１が設けられている。この接眼部５０は前述した第１の実施例と同様に手術用顕微鏡の鏡体１に接続されている。
接眼レンズ鏡筒５１の外壁の内側には、金属製のアイシェード５２が設けられている。アイシェード５２は、接眼レンズ鏡筒５１内に入り込むスライド筒部５３とこれに連繋するフード部５４とからなり、後述する第１のガイド手段５５と第２のガイド手段５６によって、アイシェード５２は、前後左右方向へ僅かに可動自在に設置されている。
【００３３】
ここで、アイシェード５２の可動方向を、Ｘ＋方向、Ｘ−方向、Ｙ＋方向、Ｙ−方向として、図５の如く設定する。アイシェード５２のフード部５４の上縁５４ａは手術者の額の形に合わせて湾曲した形状になっており、フード部５４の下縁５４ｂは、手術者の頬の形に合わせて上縁５４ａと同じように湾曲させ、その上縁５４ａの中央部には鼻の形に合わせて窪んだ形状の中心部５４ｃが形成されている。
【００３４】
図６はスライド筒部５３に連繋するフード部５４の動きをＸ方向へのみ許容する規制を行う第１のガイド手段５５とこれの方向の操作入力部の構成を示すものである。すなわち、スライド筒部５３の左右の両壁部（その一方でもよい。）には、その両側に離れて２つのスライド突起部５７，５８がその壁部側から見て左右に配設される。その２つのスライド突起部５７，５８の間には切欠きまたは溝状の間隙５９を設けている。この間隙５９には前記フード部５４から延出して突出するスライド突起部６０が入り込んでいる。間隙５９の幅は、スライド突起部６０の幅より充分に大きく、フード部５４のスライド突起部６０が前後に動ける余裕をもっている。そして、間隙５９はその２つのスライド突起部５７，５８に架設されるガイド部６１が設けられており、このガイド部６１は、フード部５４のスライド突起部６０に開けられたガイド孔６２を貫通している。ガイド孔６２がガイド部６１にスライド自在に嵌合することにより、前記フード部５４の前後への移動を許容する第１のガイド手段５５を構成している。
【００３５】
また、第１のガイド手段５５には、以下に述べるようなＸ方向の操作入力部が組み込まれている。すなわち、前記間隙５９の内部空間内において、各スライド突起部５７，５８には、フード部５４のスライド突起部６０に向かってそれぞれ突出する弾性復帰自在なプランジャ７１，７２が、フード部５４のスライド突起部６０に、それぞれ反対側から挟み込むように突き当たって押圧するように設置されている。さらに、各スライド突起部５７，５８の、フード部５４のスライド突起部６０に向き合う各部分には、マイクロスイッチ７３，７４が設けられており、このマイクロスイッチ７３，７４は、その設置側へ、フード部５４のスライド突起部６０が移動したとき、そのマイクロスイッチ７３，７４の作動子が押されて操作されるようになっている。つまり、フード部５４がＸ＋方向に移動したときには、マイクロスイッチ７３が操作され、フード部５４がＸ−方向に移動したときには、マイクロスイッチ７４が操作される。この操作によるマイクロスイッチ７３，７４の信号は、後述する制御回路１１０に入力される。
【００３６】
一方、図７は、接眼レンズ鏡筒５１に連繋するスライド筒部５３の動きをＹ方向へのみ許容する規制を行う第２のガイド手段５６とこれの方向の操作入力部の構成を示すものである。すなわち、接眼レンズ鏡筒５１の内部において、その左右の両壁部（その一方でもよい。）には、その両側に離れて２つのスライド突起部７７，７８がその壁部側から見て左右に配設され、その２つのスライド突起部７７，７８の間には切欠きまたは溝状の間隙７９を設けている。この間隙７９には前記スライド筒部５３から延出して突出するスライド突起部８０が入り込んでいる。間隙７９の幅は、スライド突起部８０の幅より充分に大きく、スライド突起部８０が前後に動ける余裕をもっている。そして、間隙７９はその２つのスライド突起部７７，７８に架設されるガイド部８１が設けられており、このガイド部８１は、スライド突起部８０に開けられたガイド孔８２を貫通している。ガイド孔８２がガイド部８１にスライド自在に嵌合することにより、前記スライド筒部５３の左右への移動を許容する第２のガイド手段５６を構成している。
【００３７】
このように構成された第２のガイド手段５６には、以下に述べるようなＹ方向の操作入力部が組み込まれている。つまり、前記間隙７９の内側において、各スライド突起部７７，７８には、スライド筒部５３のスライド突起部８０に向かって突出する弾性復帰自在なプランジャ８５，８６が、スライド筒部５３のスライド突起部８０を反対側からそれぞれ突き当たって挟み込む如く押圧するように設置されている。
【００３８】
各スライド突起部７７，７８の外側には、スライド筒部５３から延出して突出するスイッチ操作用突起部８３，８４が設けられている。そして、各スライド突起部７７，７８の外側端には、これに対応するスイッチ操作用突起部８３，８４にそれぞれ向き合うマイクロスイッチ８７，８８が設けられており、このマイクロスイッチ８７，８８は、その設置側へ、スライド筒部５３のスライド突起部８０が移動したとき、そのマイクロスイッチ８７，８８の作動子が操作されるようになっている。したがって、スライド筒部５３がＹ＋方向に移動したときには、マイクロスイッチ８８が操作され、スライド筒部５３がＹ−方向に移動したときには、マイクロスイッチ８７が操作される。この操作によるマイクロスイッチ８７，８８の信号は後述する制御回路１１０に入力される。
【００３９】
図８において、上下動軸５は、その架台２の支柱４に設けてあるガイド９１により上下動可能に支持されている。また、上下動軸５には、ラック９２を設けてあり、このラック９２は、架台２の支柱４に固設された粗動モータ９３の出力軸上のピニオンギア９４と噛合している。
【００４０】
一方、図９で示すように、鏡体１には、ＦＯモータ９５が固設してあり、ＦＯモータ９５の出力軸はウォームギア９６の一端に接続され、ウォームギア９６の他端部は、鏡体１に回転可能に保持されている。ウォームギア９６と噛合しているウォームホイール９７と同軸にピニオンギア９８が固設されており、ウォームホイール９７とピニオンギア９８とは同回転するようになっている。さらに、ピニオンギア９８は、軸が鏡体１に保持されたピニオンギア９９と噛合している。この鏡体１をＸＹ移動装置４０に接続する軸体１００の下部には、図示しないガイドが固設してあり、鏡体１が上下動可能となっているとともに、ラック１０１が設けられ、このラック１０１が、前記ピニオンギア９９と噛合している。ＦＯモータ９５を駆動することにより、その回転が、ウォームギア９６、ウォームホイール９７、ピニオンギア９８、ピニオンギア９９を介して、ラック１０１に伝わり、その回転方向に応じて、鏡体１が上下動する。
【００４１】
図１０は、この手術用顕微鏡装置の電気系の回路を示す。前述した各マイクロスイッチ７３、７４，８７，８８は、制御回路１１０に接続される。制御回路１１０は、ＸＹ移動装置４０のＸモータ３４およびＹモータ３５が正負両方向に回転可能なように電源の供給を行うように接続される。制御回路１１０は、粗動モータ９３を駆動する駆動回路１１１と、ＦＯモータ９５を駆動する駆動回路１１２とに接続されている。また、制御回路１１０には、モード切替用のスイッチ１１３が接続されている。また、フットスイッチ９およびＬＥＤ駆動回路３２、レベル判別回路３３も、前述した第１の実施例と同様、制御回路１１０に接続されている。
【００４２】
（作用）
図８において、ラック９２とピニオンギア９４とは噛合しているので、粗動モータ９３が右回転すると、上下動軸５は、上方へ移動し、逆回転すれば、下方へ移動する。したがって、上下動軸５に取り付けられたアーム６，８や鏡体１はそれに追従して全体的に昇降する。
【００４３】
図９でのＦＯモータ９５が右回転することにより、ウォームギア９６が回転し、これに噛合しているウォームホイール９７とこれと一体のピニオンギア９８が左回転する。ピニオンギア９８によりラック１０１は相対的に下がり、その軸体１００に対して鏡体１は上方へ移動する。また、ＦＯモータ９５が逆回転すると、鏡体１は下方に移動することになる。
【００４４】
次に、図１１のフローチャートにもとづいて、制御回路１１０の動作を中心に説明する。まず、制御回路１１０は、フットスイッチ９からのフォーカス駆動信号を検出する（＃０１）。
このフットスイッチ９からの信号を検出すると、赤外発光ダイオード２２を点灯させ、レベル判定回路３３からの信号で検者が観察している状態にあるかを検出する（＃０２、＃０３）。
検者が観察状態にあることを検出すると、制御回路１１０は、駆動回路１１２を介してＦＯモータ９５を低速で回転させ、先に説明した如く鏡体１を上下にゆっくりと移動させる（＃０４）。
検者が観察状態でなかったら、スイッチ１１３がＯＮ状態にあるかを確認する（＃０５）。スイッチ１１３がＯＮ状態であれば、制御回路１１０は、粗動モータ９３を動かすべく、駆動回路１１２に信号を出力する。粗動モータ９３を回転させることにより、上下動軸５が上下に移動し、鏡体１も、その上下動軸５に合わせて上下動することになる（＃０６）。スイッチ１１３がＯＦＦ状態であれば、制御回路１１０は、ＦＯモータ９５を高速で動かすべく、駆動回路１１２に低速回転の信号を出力する。ＦＯモータ９５が高速で回転することにより鏡体１は速い速度で上下に移動することができる（＃０７）。
上記動作が終了したら、再度フットスイッチ９からの信号があるかを確認する（＃０８）。フットスイッチ９からの信号がなければ、赤外発光ダイオード２２の点灯を停止するとともにＦＯモータ９５、粗動モータ９３の駆動を停止する（＃０９）。フットスイッチ９５からの信号があれば、再度検者が観察状態であるか否かの判別をして先と同様の動作を繰り返す（＃０８、＃０３）。
【００４５】
次に、手術中の観察視野の微動を行う際の作用について説明する。左方向への微動を行いたいときは、アイシェード５２に顔を押し当てて顔を左に動かすと、スライド筒部５３がフード部５４と一体になってガイド部８１に沿って左に移動する。突き当って止まるまで押し込むと、スイッチ操作用突起部８４によりマイクロスイッチ８８の押釦が押されてそのマイクロスイッチ８８が導通（作動）する。この信号により制御回路１１０はＹモータ３５に負の電源が供給され、そのＹモータ３５は負方向に回転してＸＹ移動装置４０がＹ−方向に駆動されて、鏡体１が左方向へ動く。鏡体１の移動を止めたいときは、アイシェード５２から顔を離すと、スライド突起部６０により押し込まれていたプランジャ７２が元の状態に復帰してそのスライド突起部６０がニュートラル位置に戻ることにより、マイクロスイッチ８８がＯＦＦされて、Ｙモータ３５の回転が止まり、鏡体１の移動は停止する。
【００４６】
同様に、右方向への微動を行いたいときには、アイシェード５２に押し当てた顔を右に動かすと、スライド筒部５３が右に動いてマイクロスイッチ８７がスイッチ操作用突起部８３に押されてＯＮする。そして、Ｙモータ３５が正方向に回転してＸＹ移動装置４０がＹ＋方向に駆動され、術者がアイシェード５２を右側に押し当てている間は鏡体１は右方向へ動く。
【００４７】
さらに、観察視野を上下方向に移動させたいとき、すなわち、鏡体１を前後方向に微動移動させたいときには、アイシェード５２に押し当てた顔を上下方向へ動かす。例えば顔を上方向へ動かすと、フード部５４がガイド部６１に沿ってＸ＋方向へ滑り、マイクロスイッチ７３の押し釦が押し込まれ、Ｘモータ３４に正方向の電源が供給される。Ｘモータ３４は正方向に回転してＸＹ移動装置４０はＸ＋方向にマイクロスイッチ７３がＯＮしている間だけ駆動され、観察視野がＸ＋方向へ移動する。視野の移動を止めたいときには術者が顔を離すと、プランジャ７１の復帰動作によりフード部５４がニュートラル位置に戻ることによりマイクロスイッチ７３がＯＦＦ状態となり、鏡体１の動きが止まる。また、Ｘ−方向に動かしたときも同様で顔をＸ−方向へ動かすと、マイクロスイッチ７４がＯＮして鏡体１がＸ−方向へ動く。
【００４８】
なお、この実施例においては、ＸＹ両軸に対してアイシェード５２が可動な、操作入力装置により、ＸＹ駆動装置４０への操作入力を行ったが、アイシェード５２をＺ軸方向に可動として術者がアイシェード５２をＺ軸方向に押し込んだときにも操作入力装置が作動するように構成して、他の電動駆動機構の操作入力を行ってもよい。
また、この第２の実施例では、操作入力手段にマイクロスイッチを用いているが、後述の第３の実施例に用いている歪検出器を屈曲可能な板に張り付けたものであってもよいし、アイシェードが前後左右方向に移動したことを検出するものであればいかなるセンサであっても構わない。
【００４９】
（効果）
この第２の実施例によれば、観察者が顔を押し付けたアイシェード５２を水平面上で移動させることにより、手術用顕微鏡の鏡体１のＸＹ移動装置４０を駆動することができるため、手術中の緊急の視野移動を要するときに迅速に操作入力を行うことができる。また、顔を動かすだけの自然な動作で操作入力ができるため、術者の負担が少なくなることで疲労が軽減され、手術に集中することができるため効率が上がるという効果がある。
さらに、検者が観察状態であるか否かを判別することにより、一つのスイッチにより焦準移動のスピードが自然に切り替わるため、焦準操作が容易となる。また、モードスイッチを使用した場合では、接眼部を覗いていない場合では、上下粗動アームが動作し、接眼部を覗いた場合に初めて鏡体部の微動焦準駆動装置が動きだすので、実質的に微動範囲を広く使え、焦準操作を短時間で行うことができる。
【００５０】
以上はアームの上下粗動速度と鏡体部の微動焦準速度を合わせて紹介したが鏡体部の微動焦準機構を内焦点式の焦準機構としても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
＜第３の実施例＞
図１２ないし図１４を参照して、本発明の第３の実施例を説明する。
（構成）
この第３の実施例では、ＸＹ移動装置への操作入力を行う手段が、術者が顔を押し当てて、接眼レンズ部のアイシェードが変形したことを、そのアイシェードに設置された歪ゲージで検出することにより行う。また、鏡体に設けられた観察者検知手段によって観察者の有無の検知を行って電動駆動装置の選択を行い、術者の観察中は微動駆動装置を駆動し、観察してないときには粗動駆動装置を駆動するものである。
【００５２】
この実施例による手術用顕微鏡装置は、図１２に示すように、第２のアーム８の先端に回動自在に支持されたＸＹ移動装置４０の下端に、俯仰アーム１２１の上端を固定するとともに、その俯仰アーム１２１の下端に前述したような鏡体１を支持してなる。また、回転軸Ｅにより鏡体１が左右横方向へ回転可能であり、回転軸Ｆおよび回転軸Ｇを支える平行リンクアーム１２２，１２３により、その鏡体１が回転軸Ｇを中心に俯仰可能に支持されている。回転軸Ｅ，Ｆを回転させるｘモータ１２４とｙモータ１２５がそれぞれ回転軸Ｅ，Ｆに内蔵され、俯仰アーム１２１を自在な角度に設定可能なものとしている。
【００５３】
次に、鏡体１に設置される接眼部１３０の構成を、図１３を参照して具体的に説明する。この接眼部１３０には左右２本の観察光路が設置されており、この各観察光路上にはそれぞれ個別的に接眼レンズ鏡筒１３１，１３２が設置されている。さらに、各接眼レンズ鏡筒１３１，１３２には、弾性ゴム製のアイシェード１３３，１３４が装着されている。左側のアイシェード１３３の右上の外面には、この実施例における操作入力手段である歪ゲージ１３５が、同じくそのアイシェード１３３の右下の外面には歪ゲージ１３６が歪曲方向が観察軸方向になるように接着される。同様に、右側のアイシェード１３４の左上の外面には歪ゲージ１３７、その左下の外面には、歪ゲージ１３８がそれぞれ接着される。ここで、図１３に示すように、術者から見て向こう側が、Ｘ＋方向、手前側がＸ−方向、右側がＹ＋方向、左側がＹ−方向と定義する。
【００５４】
また、図１４において、１４５は制御回路であり、前述した第１の実施例と同様にフットスイッチ９、ＬＥＤ駆動回路３２およびレベル判別回路３３に接続され、Ｘモータ３４、Ｙモータ３５、ｘモータ１２４、ｙモータ１２５を正負両方向へ駆動する駆動電源を有し、切替回路１４４の接点ｃ，ｄに接続されている。切替回路１４４は、前述した第１の実施例と同様にレベル判別回路３３により回路が切り替わるように、そのレベル判別回路３３に接続されている。さらに、切替回路１４４は、ＸＹ移動装置４０に内蔵されたＸモータ３４およびＹモータ３５と回転軸ＥおよびＦに取り付けられたｘモータ１２４およびｙモータ１２５へ電源を供給するよう接続されている。
【００５５】
また、歪ゲージ１３５〜１３８は、図示しないケーブルで、それぞれアンプ１３９〜１４２を介してＣＰＵ１４３に接続される。ＣＰＵ１４３はＸＹ装置４０の駆動方向を示す駆動信号を出力するよう制御回路１４５に接続され、また，切替回路１４４のＸモータ３４およびＹモータ３５への電源ライン上に設置されるリレーを駆動するよう接続される。
【００５６】
（作用）
この実施例の作用を説明する。手術開始時には術者は顕微鏡の位置決めのためにアーム６，８を動かして鏡体１をおおよその観察位置に移動する。次に、鏡体１の観察角度の決定のためにジョイスティック３０を操作してｘモータ１２４およびｙモータ１２５を駆動させる。このとき、術者は鏡体１から頭を遠ざけているので、レベル判別回路３３からは切替回路１４４へ信号を出力して、接点ｃ，ｄはそれぞれｘモータ１２４およびｙモータ１２５側へ切り替わる。これにより術者のジョイスティック３０の操作により，ｘモータ１２４およびｙモータ１２５が駆動されて、俯仰アーム１２１が動いて鏡体１を所望の観察角度に設定できる。
【００５７】
手術中に術者が観察視野を上下左右に移動させたいときには、接眼レンズ鏡筒１３１，１３２を覗いたまま、顔を上下左右の４方向の内の動かしたい方向に動かす。例えば、顔を上に動かしたときはアイシェード１３３の右下およびアイシェード１３４の左下が術者の鼻の左側によって押されて歪ゲージ１３６，１３８が曲げられる。同様に，顔を下に動かしたときはアイシェード１３３，１３４の上部が術者の額に押されることによって歪ゲージ１３５，１３７が曲げられる。顔を左に動かしたときは左側のアイシェード１３３の右下、すなわち歪ゲージ１３６が術者の鼻によって押し曲げられる。同様に右に顔を動かしたときは歪ゲージ１３８のみが曲げられる。以上の動作により押し曲げられた歪ゲージ１３５〜１３８からの出力信号はそれぞれアンプ１３９〜１４２によって増幅されてＣＰＵ１４３に入力される。
【００５８】
ＣＰＵ１４３ではアンプ１３９〜１４２からの入力値とあらかじめ設定された一定のしきい値との比較を行う。アンプ１３９，１４１より、入力した信号値のみがしきい値より大きいと判断した場合には画面の下方向すなわちＸ−方向への操作入力がされたと判断する。同様にアンプ１４０，１４２からの入力信号のみがしきい値を超えていた場合は画面の上方向すなわちＸ＋方向への操作入力、アンプ１４０からの出力信号のみがしきい値を超えていた場合は画面の左方向すなわちＹ−方向への操作入力、アンプ１４２からの出力信号のみがしきい値を超えていた場合は右方向すなわちＸ＋方向への操作入力がなされたと判断する。
【００５９】
ＣＰＵ１４３は、各方向への入力があったと判断した場合は入力方向に応じた入力方向信号を制御回路１４５へ出力する。前記入力方向信号に応じて、制御回路１４５では、例えばＸの正方向に入力があった場合は正電圧をＸモータ２４へ供給する。同様にＹの正方向への入力があった場合は正電圧をＹモータ３５へ供給する。ＸＹの負方向に入力があった場合は負電圧をそれぞれＸモータ３４およびＹモータ３５へ供給する。また、ＣＰＵ１４３は各アンプからのアナログ入力値の大きさに応じたデューティ比のパルス信号にして切替回路１４４のリレーに出力する。切替回路のリレーはパルス信号に応じて接点のオン／オフの動作が繰り返される。例えば、各アンプからの入力値の飽和値は５Ｖに設定されていて、術者が顔を左に動かしたときのアンプ１４０の出力値が４Ｖのときは４／５のデューティ比のパルス信号が切替回路１４４のＸモータ３４の電源ライン側のリレーへ出力される。同様に例えば術者が顔を上に動かしたときにアンプ１４０，１４２の出力値がそれぞれ３Ｖおよび４Ｖであったときには両者の平均をとって７／１０のデューティ比のパルス信号を切替回路１４４のＹモータ３５側のリレーへ出力する。
【００６０】
切替回路１４４では、入力されたパルス信号に従ってリレーがＯＮ／ＯＦＦする。このリレーの動作によりＸモータ３４およびＹモータ３５へパルス状の電源供給される。術者が顔を左に動かしたときには歪ゲージ１３６からの信号を受けたＣＰＵ１４３よりパルス状の信号が切替回路１４４のリレーへ出力され、信号のパルスに合わせて切替回路１４４のリレーが作動してＹモータ３５へ負のパルス状の電源電圧が供給される。これによりＹモータ３５は術者がアイシェード１３３を押した力の大きさに応じた速度で逆方向に回転して鏡体１はＹ−方向へ動く。術者は鏡体の移動速度を速くしたければ、アイシェード１３３をもっと強い力で押せば、歪ゲージ１３６がさらに大きく押し曲げられる。歪ゲージ１３６からの出力値が増すことに従い、ＣＰＵ１４３よりＸＹ移動装置４０の駆動電源への出力信号のパルスのデューティ比が大きくなり、Ｙモータ３５への電源が供給される時間が増えてＹモータ３５の回転速度が上がる。これにより鏡体１の移動速度が速くなる。
【００６１】
同様に、鏡体１の移動速度を遅くしたいときは、術者のアイシェード１３３を押す力を弱めれば、歪ゲージ１３７の出力値が減ってＹモータ３５へのパルス信号のデューティ比が小さくなるため、Ｙモータ３５の速度が弱まり、鏡体１の移動速度が遅くなる。鏡体１の移動を止めたいときは、アイシェード１３３より顔を離すことにより、歪ゲージ１３６が元の状態に戻って出力値がゼロになり、Ｙモータ３５が停止することにより鏡体１の移動が止まる。
【００６２】
右および前後方向に鏡体１を動かすために接眼レンズ鏡筒１３１，１３２を覗いたまま顔を右および前後方向に動かしたときも同様で、それぞれ歪ゲージ１３５のみ、歪ゲージ１３６，１３８、歪ゲージ１３５，１３７からの信号がＣＰＵ１４３に対して送られる。ＣＰＵ１４３からは、それぞれ切替回路１４４のリレーに歪ゲージ１３５、１３６および１３８の出力値に応じたデューティ比のパルス状の信号が送られ、切替回路１４４のリレーが信号によりＯＮ／ＯＦＦしてＹモータ３５およびＸモータ３４へパルス状に電源が供給され、速度が変化する。
【００６３】
なお、本実施例による歪ゲージは術者が誤って触れたときの誤操作を防ぐために術者がアイシェードを一定時間以上押さないと操作入力できないよう冗長設計としてもよい。
【００６４】
さらには、接眼部を上下方向に可動な構造として接眼部の基底部にスイッチを設置し、接眼部を顔面で観察方向に押し込むことによりスイッチを操作することにより他の装置の操作入力としてもよい。
【００６５】
（効果）
本実施例によれば、アイシェードに歪ゲージを接着しただけの小型軽量な構成にてＸＹ移動装置の操作入力部を構成可能であるため、操作入力部を鏡体に設置することによる鏡体の重量増加がなくアームや架台も軽くすることができる。さらにアイシェードに加えた力を歪ゲージで検出して電動駆動装置の駆動速度を変化させることができるため術者が状況に応じて駆動速度を設定することができるため、移動させたい位置に確実に移動させることができる。
【００６６】
さらには、術者が観察状態にあるか否かを検知して微動駆動装置と粗動駆動装置の選択を行うため安価で観察部の大きくならない操作性のよい観察装置を提供することができる。
【００６７】
（付記）
１．鏡体を移動操作させるようにした手術用顕微鏡装置において、
前記鏡体を電動で移動させる移動機構と、この移動機構の動作を制御する制御回路部と、この制御回路部に前記移動機構の移動操作を行わせるための指令の入力を術者が行う操作入力手段とを有し、前記操作入力手段を前記鏡体の接眼部の近傍に設置したことを特徴とする手術用顕微鏡装置。
２．前記操作入力手段は、前記鏡体の接眼部におけるアイシェードの近傍に設け、術者の顔面で操作することを特徴とする第１項に記載の手術用顕微鏡装置。
３．前記操作入力手段は、前記接眼部の近傍における観察者の有無を検知する検知手段と、この検知手段により前記鏡体を移動する移動機構の駆動制御を行うためのスイッチ手段とを設けてなることを特徴とする第１項に記載の手術用顕微鏡装置。
４．前記移動機構の駆動制御手段は、その駆動速度を変化させるものであることを特徴とする第３項に記載の手術用顕微鏡装置。
５．前記操作入力手段は、接眼レンズのアイシェードの鏡体に対する変位量を検出するアイシェード変位検出手段であることを特徴とする第１〜２項に記載の手術用顕微鏡装置。
６．前記操作入力手段は、接眼レンズのアイシェードの変形量を検出するアイシェード変形検出手段であることを特徴とする第１〜２項に記載の手術用顕微鏡装置。
操作入力の際の角度検出または押圧検出により速度を変化させる一般的な装置を利用したとしても、手術用顕微鏡においては、使用する速度を意識した状態で、手または足により制御せねばならず、観察に専念できない。また、ピントズレ量の検出により粗動、微動の切り換えを行う装置においては、鏡基に合焦点検出手段を設けねばならず、鏡基の大型化、高価格を招く。合焦点とする観察点は観察される中央部とは限らず、その周辺であったりする。特に、脳神経外科の手術において観察部は深い穴となることが多く観察部の位置が多少ずれた場合でも合焦点の位置は変化し期待通りの位置に合焦しないことがあった。そのため、視線検出なる装置により合焦点の位置を検出することも可能であるが、鏡体は、ますます大型化高価格となってしまう。しかしながら、この付記のものによれば、それの問題を解決できる。
【００６８】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、鏡体移動の操作入力を手足を用いずに、かつ頭部の自由を損なうことなく迅速に行うことができる。また、操作入力に手足を用いることによる手術の中断がないために、手術の迅速化が図れ、手術時間の短縮が実現でき、患者への負担が少ない。また、入力操作に要する動作も、例えば顔を動かすという程度の最小限のもので済むため、術者に対する負担も少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る手術用顕微鏡装置の接眼部を示す外観斜視図。
【図２】同じくその手術用顕微鏡装置の電気系の回路図。
【図３】同じくその手術用顕微鏡装置の概略的な全体構成を示す側面図。
【図４】同じくその手術用顕微鏡装置のＸＹ移動装置の概略的な構成を示す斜視図。
【図５】本発明の第２の実施例に係る手術用顕微鏡装置の接眼部を示す外観斜視図。
【図６】同じくその接眼部における図７中ＶＩ−ＶＩの一点鎖線に沿う断面図。
【図７】同じくその接眼部における図６中ＶＩＩ−ＶＩＩの一点鎖線に沿う断面図。
【図８】同じくその支柱と上下動軸との接続部の内部の構成の一部を示す断面図。
【図９】同じくその鏡体の内部構成の一部を示した説明図。
【図１０】同じくその手術用顕微鏡装置の電気系の回路図。
【図１１】同じくその制御回路部の動作を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第３の実施例に係る手術用顕微鏡装置の概略的な全体構成を示す側面図。
【図１３】同じくその鏡体における接眼部の外観を示す斜視図。
【図１４】同じくその手術用顕微鏡装置の電気系の回路図。
【符号の説明】
１…鏡体、２…架台、１１…接眼鏡筒、１２，１３…接眼レンズ鏡筒、１４，１５…アイシェード、１６〜２１…押釦スイッチ、２２…赤外発光ダイオード、２３…フォトダイオード、３０…ジョイスティック、３１…制御回路、３４…Ｘモータ、３５…Ｙモータ、４０…電動式のＸＹ移動装置（移動機構）、４１…Ｘガイド、４２…Ｘボールネジ、４３…Ｘテーブル、４４…Ｙガイド、４５…Ｙボールネジ、４６…Ｙテーブル。
【産業上の利用分野】
本発明は、実体顕微鏡等、特に、医師が微細な手術を行う際に術部を拡大観察するための手術用顕微鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脳神経外科等の微細な手術に使用される手術用顕微鏡装置は、患部を拡大観察するための鏡体（顕微鏡）と、この鏡体を支持して観察者の適宜所望の位置への移動とその位置での保持のための架台（支持装置）とで構成されている。架台は、支柱の上部に、モータにより上下動する上下動軸体が支持されており、この上下動軸体の上端には、第１のアーム部の一端が水平方向へ回動自在に取り付けられ、さらに第１のアーム部の回動先端には、接続ブロックを介して第２のアーム部が連結されている。そして、第２のアーム部は、水平方向への回転と鉛直な向きへの回転が自在なように取り付けられる。各回転軸部には、電磁クラッチが内蔵され、この電磁クラッチは、前記鏡体に設置されたスイッチまたはフットスイッチの操作入力手段を操作することにより作動する。これにより、各回転軸部を中心にアーム部は、その回動と固定が可能であり、それに応じた鏡体の位置変更を自在に行うことができるようになっている。
【０００３】
また、第２のアームの他端には、鏡体を支持してこれを水平面上の所望の位置への微動を行うために２つのモータを内蔵したＸＹ移動装置が取り付けられている。このＸＹ移動装置駆動用モータは、正負両方向に回転可能であり、そのＸＹの各軸体にそれぞれ連結されている。そして、このＸＹ移動装置への動作指令の入力は、通常、フットスイッチに設置されたジョイスティックを足で前後左右方向に操作して行っている。これにより術者は鏡体の移動を水平面上で自在に行うことができる。
【０００４】
一方、フットスイッチに設置されたジョイスティックによる操作入力手段の他の方式としては、従来、以下のようなものが提案されている。まず、特公昭５２−４６８１１号公報には、前記電磁クラッチの操作入力手段として、鏡体の本体とは別の、その本体から離れた近傍部分に設置されたマウススイッチを術者が噛んで操作し、その電磁クラッチをフリーにする。そして、マウススイッチをくわえた顔を動かすことにより鏡体の移動を行うものが開示されている。
【０００５】
また、スイス特許４８２４３９号には、鏡体のヘッドレストに設けられた４つの操作入力スイッチを術者の頭で操作して電動による水平面上のＸＹ座標軸の４方向への鏡体の移動を行う手術用顕微鏡装置が開示されている。
【０００６】
さらに、特開平６−１４９３９号公報には、術者の頭部の前後左右方向への移動を検出して鏡体部の移動を電気的に行う操作入力手段が開示されている。
また、特開昭６１−２３５７１３号公報においては、ジョイスティックの傾き量に対応した速度で、観察部を円滑に移動させるジョイスティックによる一般的な装置が示されている。
【０００７】
実開昭６２−１８４５１３号公報には、鏡基に合焦点検出手段を設けピントズレが設定値より大きい場合には粗動焦準部を、設定値より小さい場合には微動焦準部を駆動する制御手段を有し、鏡基を短時間にて、合焦点位置へ移動できる装置が開示されている。また、スイッチの押圧に対応し速度が変化する装置も開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に用いられるフットスイッチに設置されたジョイスティックを足で操作する方式の操作入力手段では、手術中に鏡体の移動が必要になったときにそのフットスイッチがすぐに見つからない場合があり、そのときには、顕微鏡の観察をやめて、フットスイッチを目で探さねばならず、また、手術の一時中断が必要となるため、効率的で繁雑な作業を行うことを余儀なくされる。
【０００９】
特公昭５２−４６８１１号公報のマウススイッチによる電磁クラッチの操作入力は、術者は手術マスクをかけているためにマウススイッチを噛む操作入力は必ずしも容易ではない。また、マウススイッチを噛む操作を行う際には、接眼部から目を離して、観察および手術を一時中断する必要となるため、これの場合にも効率的で繁雑な作業を行うことを余儀なくされる。
【００１０】
また、スイス特許４８２４３９号に開示された手術用顕微鏡は、鏡体部に設置された操作スイッチを術者が頭で押して入力操作を行うため、入力操作に手足を用いることが不要であるから、手術の大幅な中断を招かずに鏡体の移動操作を比較的容易に行うことが可能であるが、操作スイッチを鏡体から離れたそのフレーム部に設けるため、その鏡体付近が大型化してしまい、術者は操作スイッチを操作するために頭を大きく動かさなくてはならず、煩わしく、また、かなりの疲れを招く。また、接眼部から目を離して、観察および手術を一時中断する必要となることもあり、このため、これの場合にも効率的で繁雑な作業を行うことを余儀なくされることも多い。
【００１１】
さらに、特開平６−１４９３９号公報に開示された手術用顕微鏡は、術者の頭部が、常に手術用顕微鏡の鏡体に固定されるため、手術中に接眼レンズから目を離して、手術具の確認をしたり、壁等に貼られたＣＴ写真を見て術部の確認をしたりするといった顕微鏡観察以外の手術行為に支障をきたすことがある。
【００１２】
本発明は前記各問題点に鑑みてなされたものであり、鏡体移動の操作入力を手足を用いずに、かつ頭部の自由を損なうことなく迅速かつ容易に行うことができる手術用顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、観察対象を観察するための接眼部が設けられる鏡体を有する顕微鏡と、前記鏡体を支持する支持手段と、前記鏡体に変位が生じるように前記支持手段を移動可能な移動手段と、前記接眼部に設けられて、前記鏡体に所望の変位が生じるように前記移動手段を駆動して前記支持手段を移動させるための指令を入力可能な入力手段と、前記入力手段に入力された指令に応じて前記移動手段の駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする手術用顕微鏡装置である。
請求項２に係る発明は、前記鏡体の移動速度を前記入力手段に与える押力によって調節する調節手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡装置である。
請求項３に係る発明は、前記入力手段に与える指示を所定時間行うことにより前記鏡体が移動可能となるように制御する移動制御手段を設けたことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一方に記載の手術用顕微鏡装置である。
【００１４】
【実施例】
＜第１の実施例＞
図１ないし図４を参照して、本発明の第１の実施例を説明する。図１はその手術用顕微鏡装置の接眼部の外観を示す斜視図、図２はその手術用顕微鏡装置の電気系の回路図、図３はその手術用顕微鏡装置の概略的な全体構成を示す側面図、図４はその手術用顕微鏡装置のＸＹ移動装置の構成を示す斜視図である。
【００１５】
（構成）
図３で示すように、手術用顕微鏡装置は、患部を拡大観察するための顕微鏡の鏡体１と、この鏡体１を支持して観察者の所望の位置に適宜移動するための架台（支持装置）２とを備えて構成されている。
架台２は、次のように構成されている。つまり、床に載置されるベース３を有し、このベース３には、支柱４が立設されている。支柱４の上部には、図示しないモータにより上下動する上下動軸５が接続されている。また、この上下動軸５の上端には、第１のアーム６の一端を枢着し、回転軸Ａを中心とする水平な向きで、その第１のアーム６を回動自在としている。第１のアーム６の他端には、接続ブロック７を介して第２のアーム８の一端を枢着してなり、第２のアーム８は、回転軸Ｂを中心に水平方向へ、回転軸Ｃを中心に鉛直方向へ、それぞれ回動自在に取り付けられている。前記各回転軸Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれには、図示しない電磁クラッチが内蔵されている。これらの電磁クラッチは、前記鏡体１またはフットスイッチ９に設置された図示しないスイッチを操作することにより作動させられる。これにより、回転軸Ａ，Ｂ，Ｃを中心に、アーム６，８の回動および固定が可能であり、鏡体１の位置変更を自由自在に行うことができるようになっている。鏡体１は、後述するＸＹ移動装置４０および適宜の姿勢可変用リンク機構３９を直列に介して、前記第２のアーム８の先端に保持されている。
【００１６】
前記鏡体１には、図１において示すような接眼鏡筒１１が取り付けられている。この接眼鏡筒１１は実体顕微鏡の２本の観察光路をもっており、また、接眼鏡筒１１には、その実体顕微鏡の２本の観察光路上にそれぞれ位置した接眼レンズ鏡筒１２，１３が設けられている。さらに、これらの接眼レンズ鏡筒１２，１３の突出側端部には、それぞれプラスチック製のアイシェード１４，１５が突出的かつ同軸的に設置されている。そして、この各アイシェード１４，１５には操作入力手段が組み込まれている。すなわち、アイシェード１４，１５の突き出た端縁部分の上側部位にはそれぞれ押釦スイッチ１６，１７が、各下側部位にはそれぞれ押釦スイッチ１８，１９が、左側のアイシェード１４の端縁部の左側部位には押釦スイッチ２０が、右側のアイシェード１４，１５の端縁部の右側部位には押釦スイッチ２１が、それぞれ設けられており、それらの作動子たる押釦を観察者側に向けて固定的に設置されている。押釦スイッチ１６〜２１は例えばマイクロスイッチを用いている。
【００１７】
接眼鏡筒１１の外表面の、接眼レンズ鏡筒１２，１３の間に位置する部位は、赤外発光ダイオード２２およびフォトダイオード２３が、その発光面と受光面を観察者の顔面側に向けて設置されている。そして、赤外発光ダイオード２２で発光した光が術者の顔面で反射した光をフォトダイオード２３で受け、その受光する光量のレベルにより、術者の顔面が、接眼部近くにあるか否かを判別するための検出手段、つまり、接眼部の近傍における観察者の有無を検知する検知手段を構成する。
【００１８】
図２は、手術用顕微鏡装置に組み込まれる駆動制御系を示し、その制御回路３１には、前述したフットスイッチ９と各押釦スイッチ１６〜２１が接続されており、また、押釦スイッチ１６と押釦スイッチ１７、押釦スイッチ１８と押釦スイッチ１９がそれぞれ並列になるように接続されている。また、赤外発光ダイオード２２を動作させるＬＥＤ駆動回路３２と、反射光を受光するフォトダイオード２３の出力レベルを検知するレベル判別回路３３も、この制御回路３１に接続されている。また、制御回路３１は、Ｘモータ３４およびＹモータ３５を、高速、低速で、正負両方向に選択的に駆動するための電源ＶＨ および電源ＶＬ を有し、接眼部の近傍における観察者の有無を検知する検知手段のレベル判別回路３３により、回路が切り替わる切替回路３６の接点ａ、ｂと接続されている。Ｘモータ３４およびＹモータ３５の片側の端子は切替回路３６に、もう一方の端子は、切替回路３６を介して制御回路３１に接続されている。
【００１９】
また、例えば前述したフットスイッチ９は、鏡筒高速移動操作用のジョイスティック３０を有しており、このジョイスティック３０を足で前後左右に操作した際の信号が制御回路３１に出力される。
【００２０】
図４は、前記第２のアーム８の先端に鏡体１を移動自在に保持するための電動式のＸＹ移動装置（移動機構）４０を示すものであり、このＸＹ移動装置４０は次のように構成されている。つまり、鏡体１を保持する図示しないベースに固設されているＸガイド４１を備え、このＸガイド４１の一端部には前述したＸモータ３４が固設されている。Ｘモータ３４には、Ｘボールネジ４２がＸガイド４１に対して回転可能に設けられている。このＸボールネジ４２には、図示しないナットによりＸガイド４１上を移動するＸテーブル４３が連結されている。Ｘテーブル４３にはＹガイド４４が固設されている。Ｙガイド４４にも、Ｘガイド４１と同様にＹモータ３５が固設されており、Ｙモータ３５には、Ｙボールネジ４５が、Ｙガイド４４に対して回転可能に設けられている。このＹボールネジ４５には、図示しないナットによりＹガイド４４上を移動するＹテーブル４６が連結されている。Ｙテーブル４６には、第２のアーム８に接続するための軸４７が、Ｘガイド４１、Ｙガイド４４に対して垂直な状態で固設されている。
【００２１】
（作用）
発光素子である赤外発光ダイオード２２は、制御回路３１によりＬＥＤ駆動回路３２を介して、その発光のパルス数や光量が制御され、常に、間欠的な赤外光のパルス光を発する。また、受光素子であるフォトダイオード２３は、図示しない赤外透過フィルタを透過して、その赤外発光ダイオード２２からの反射赤外光を受光し、その検出信号をレベル判別回路３３へ出力する。レベル判別回路３３は、フォトダイオード２３からの信号を受け、術者の頭部が接眼部にあるか否かを判別し、その判別信号を制御回路３１へ送る。
【００２２】
ここで、術者の顔面（頭部）を検知しない場合、つまり、フォトダイオード２３からの出力が小さい場合には、レベル判別回路３３は、その信号ｈを制御回路３１へ送る。これを受けた制御回路３１は、切替回路３６へ接点切替信号Ｈを送る。そして、切替回路３６は、接点切替信号Ｈを受け取ると、接点の接続をａ側に切り替え、鏡体１を前後左右に高速で移動させる。この逆に、フォトダイオード２３からの出力が大きい場合には、レベル判別回路３３は信号ｌを出力し、これを制御回路３１へ送る。これを受けた制御回路３１は、接点切替信号Ｌを切替回路３６に送り、切替回路３６は、接点の接続をｂ側に切り替える。すなわち、術者の頭部を検知すると、切替回路３６は接点ｂ側に接続され、鏡体１を前後左右に低速で移動させる。
【００２３】
術者がＸＹ移動装置４０を駆動させて、鏡体１を前後左右の水平移動を行いたいときには、各押釦スイッチ１６〜２１を額や頬を用いて押す。押釦スイッチ１６または押釦スイッチ１７が押されると、制御回路３１からはＸモータ３４へ正の電圧ＶＬ が供給される。押釦スイッチ１８または押釦スイッチ１９が押されると、Ｘモータ３４へ負のＶＬ の電圧が供給される。押釦スイッチ２０が押されると、Ｙモータ３５へ負の電圧ＶＬ が供給される。押釦スイッチ２１が押されると、Ｙモータ３５へ正のＶＬ の電圧が供給される。
【００２４】
ここで、Ｙ方向（術者に対して前後方向）へ移動させる場合、例えば、まず、Ｘモータ３４に正のＶＬ の電圧を加えると、そのＸモータ３４が低速で右回転し、これによりＸボールネジ４２も低速で右回転する。Ｘボールネジ４２が右回転することによりＸテーブル４３はゆっくりと、Ｘモータ３４の位置する図４での右側に位置する術者側へ移動する。したがって、図示しないベースに保持された鏡体１は、これに伴ってゆっくりと、術者から遠ざかる図４での左側方向に移動する。また、Ｘモータ３４に負のＶＬ の電圧を印加すると、Ｘモータ３４は低速で逆向きに回転し、Ｘテーブル４３はＸモータ３４の位置する側と反対方向へ低速で移動する。
【００２５】
一方、Ｙ方向（術者に対して左右方向）の動作も同様に行われる。つまり、Ｙモータ３５に正の電圧ＶＬ を印加することによりＹテーブル４６に設けられた軸４７はそのＹモータ３５側に移動し、鏡体１は前方へゆっくりと移動する。同様な動作により、Ｙモータ３５に負の電圧ＶＬ が加えられると、鏡体１はゆっくりと手前側へ移動する。
【００２６】
次に、術者が接眼レンズ鏡筒１２，１３から眼を離した状態の場合は、フォトダイオード２３は、顔面による赤外光の反射を受けないので、レベル判別回路３３からの信号を受けた制御回路３１は接点切替信号Ｈを切替回路３６に送り、切替回路３６は接点をｂ側に切り替える。このとき、ジョイスティック３０を操作すると、例えばハイレベルの正のＶＨ の電圧がＸモータ３４に印加され、Ｘモータ３４は高速で回転し、鏡体１は高速で術者から遠ざかる方向に移動する。ジョイスティック３０の操作する向きに応じて、Ｘモータ３４またはＹモータ３５に印加する電圧の向きが変わり、鏡体１を前後左右に高速で移動させることができる。
【００２７】
（効果）
上述の如く、この第１の実施例では、接眼レンズ鏡筒１２，１３のアイシェード１４，１５に設置された操作用スイッチ１６〜２１を顔面で押すことにより電動式移動機構の操作入力を行うものであり、また、鏡体部１に設置された赤外発光ダイオード２２から発せられた赤外光の術者の顔面での反射を、その赤外ダイオード２２の近傍に設置されたフォトダイオード２３で受光することにより、術者の観察状況の有無を検知して電動式移動機構の駆動速度の制御を行うことができる。そして、接眼レンズ鏡筒１２，１３のアイシェード１４，１５に設けられたスイッチ１６〜２１を術者の顔面で押してＸＹ移動装置４０の操作入力を行うため、前記ＸＹ移動装置４０の操作入力手段を、安価かつ小型な構成で実現でき、また、顕微鏡観察中の操作入力を迅速且つ簡単に行える。
【００２８】
また、一つの入力手段、例えばフットスイッチでの単純な操作（スイッチのオン／オフ）により接眼観察時ではゆっくりと移動し、接眼観察時以外の鏡体１の位置設定時等は粗動により高速に移動することができ、安価で観察部も大きくならない操作性のよい観察装置が提供できる。
【００２９】
なお、この第１の実施例においては、押釦スイッチ１６〜２１をアイシェードの１４，１５の前端縁部の前後左右部位に設置してＸＹ移動装置４０の前後左右方向の移動に応じた操作入力を行ったが、アイシェード１４，１５に設けるスイッチの数を増やして、その各スイッチに対応したモータを印加される電圧を制御すれば、前後左右方向以外へのＸＹ移動装置４０の駆動が可能であるのは言うまでもない。また、この実施例では押釦スイッチを用いたが、例えば感圧スイッチ等を用いても同様の効果が得られる。
【００３０】
この第１の実施例では、手術用顕微鏡としての例を述べたが、顕微鏡のステージや３次元測定装置でも同様の効果を得ることができる。
＜第２の実施例＞
図５ないし図１１を参照して、本発明の第２の実施例を説明する。
【００３１】
（構成）
この実施例では、平面的にスライド可能なアイシェードを鏡体の接眼部に設け、術者が顔面でそのアイシェードを移動させてＸＹ移動装置の操作スイッチの入力操作を行う点を特徴とし、他の構成は、前述した第１の実施例と略同じ構成を有し、同様個所には同じ番号を付してその具体的な説明を省略する。
【００３２】
図５において、５０は２本の観察光路を有する接眼部であり、この接眼部５０には矩形の筒状をなした接眼レンズ鏡筒５１が設けられている。この接眼部５０は前述した第１の実施例と同様に手術用顕微鏡の鏡体１に接続されている。
接眼レンズ鏡筒５１の外壁の内側には、金属製のアイシェード５２が設けられている。アイシェード５２は、接眼レンズ鏡筒５１内に入り込むスライド筒部５３とこれに連繋するフード部５４とからなり、後述する第１のガイド手段５５と第２のガイド手段５６によって、アイシェード５２は、前後左右方向へ僅かに可動自在に設置されている。
【００３３】
ここで、アイシェード５２の可動方向を、Ｘ＋方向、Ｘ−方向、Ｙ＋方向、Ｙ−方向として、図５の如く設定する。アイシェード５２のフード部５４の上縁５４ａは手術者の額の形に合わせて湾曲した形状になっており、フード部５４の下縁５４ｂは、手術者の頬の形に合わせて上縁５４ａと同じように湾曲させ、その上縁５４ａの中央部には鼻の形に合わせて窪んだ形状の中心部５４ｃが形成されている。
【００３４】
図６はスライド筒部５３に連繋するフード部５４の動きをＸ方向へのみ許容する規制を行う第１のガイド手段５５とこれの方向の操作入力部の構成を示すものである。すなわち、スライド筒部５３の左右の両壁部（その一方でもよい。）には、その両側に離れて２つのスライド突起部５７，５８がその壁部側から見て左右に配設される。その２つのスライド突起部５７，５８の間には切欠きまたは溝状の間隙５９を設けている。この間隙５９には前記フード部５４から延出して突出するスライド突起部６０が入り込んでいる。間隙５９の幅は、スライド突起部６０の幅より充分に大きく、フード部５４のスライド突起部６０が前後に動ける余裕をもっている。そして、間隙５９はその２つのスライド突起部５７，５８に架設されるガイド部６１が設けられており、このガイド部６１は、フード部５４のスライド突起部６０に開けられたガイド孔６２を貫通している。ガイド孔６２がガイド部６１にスライド自在に嵌合することにより、前記フード部５４の前後への移動を許容する第１のガイド手段５５を構成している。
【００３５】
また、第１のガイド手段５５には、以下に述べるようなＸ方向の操作入力部が組み込まれている。すなわち、前記間隙５９の内部空間内において、各スライド突起部５７，５８には、フード部５４のスライド突起部６０に向かってそれぞれ突出する弾性復帰自在なプランジャ７１，７２が、フード部５４のスライド突起部６０に、それぞれ反対側から挟み込むように突き当たって押圧するように設置されている。さらに、各スライド突起部５７，５８の、フード部５４のスライド突起部６０に向き合う各部分には、マイクロスイッチ７３，７４が設けられており、このマイクロスイッチ７３，７４は、その設置側へ、フード部５４のスライド突起部６０が移動したとき、そのマイクロスイッチ７３，７４の作動子が押されて操作されるようになっている。つまり、フード部５４がＸ＋方向に移動したときには、マイクロスイッチ７３が操作され、フード部５４がＸ−方向に移動したときには、マイクロスイッチ７４が操作される。この操作によるマイクロスイッチ７３，７４の信号は、後述する制御回路１１０に入力される。
【００３６】
一方、図７は、接眼レンズ鏡筒５１に連繋するスライド筒部５３の動きをＹ方向へのみ許容する規制を行う第２のガイド手段５６とこれの方向の操作入力部の構成を示すものである。すなわち、接眼レンズ鏡筒５１の内部において、その左右の両壁部（その一方でもよい。）には、その両側に離れて２つのスライド突起部７７，７８がその壁部側から見て左右に配設され、その２つのスライド突起部７７，７８の間には切欠きまたは溝状の間隙７９を設けている。この間隙７９には前記スライド筒部５３から延出して突出するスライド突起部８０が入り込んでいる。間隙７９の幅は、スライド突起部８０の幅より充分に大きく、スライド突起部８０が前後に動ける余裕をもっている。そして、間隙７９はその２つのスライド突起部７７，７８に架設されるガイド部８１が設けられており、このガイド部８１は、スライド突起部８０に開けられたガイド孔８２を貫通している。ガイド孔８２がガイド部８１にスライド自在に嵌合することにより、前記スライド筒部５３の左右への移動を許容する第２のガイド手段５６を構成している。
【００３７】
このように構成された第２のガイド手段５６には、以下に述べるようなＹ方向の操作入力部が組み込まれている。つまり、前記間隙７９の内側において、各スライド突起部７７，７８には、スライド筒部５３のスライド突起部８０に向かって突出する弾性復帰自在なプランジャ８５，８６が、スライド筒部５３のスライド突起部８０を反対側からそれぞれ突き当たって挟み込む如く押圧するように設置されている。
【００３８】
各スライド突起部７７，７８の外側には、スライド筒部５３から延出して突出するスイッチ操作用突起部８３，８４が設けられている。そして、各スライド突起部７７，７８の外側端には、これに対応するスイッチ操作用突起部８３，８４にそれぞれ向き合うマイクロスイッチ８７，８８が設けられており、このマイクロスイッチ８７，８８は、その設置側へ、スライド筒部５３のスライド突起部８０が移動したとき、そのマイクロスイッチ８７，８８の作動子が操作されるようになっている。したがって、スライド筒部５３がＹ＋方向に移動したときには、マイクロスイッチ８８が操作され、スライド筒部５３がＹ−方向に移動したときには、マイクロスイッチ８７が操作される。この操作によるマイクロスイッチ８７，８８の信号は後述する制御回路１１０に入力される。
【００３９】
図８において、上下動軸５は、その架台２の支柱４に設けてあるガイド９１により上下動可能に支持されている。また、上下動軸５には、ラック９２を設けてあり、このラック９２は、架台２の支柱４に固設された粗動モータ９３の出力軸上のピニオンギア９４と噛合している。
【００４０】
一方、図９で示すように、鏡体１には、ＦＯモータ９５が固設してあり、ＦＯモータ９５の出力軸はウォームギア９６の一端に接続され、ウォームギア９６の他端部は、鏡体１に回転可能に保持されている。ウォームギア９６と噛合しているウォームホイール９７と同軸にピニオンギア９８が固設されており、ウォームホイール９７とピニオンギア９８とは同回転するようになっている。さらに、ピニオンギア９８は、軸が鏡体１に保持されたピニオンギア９９と噛合している。この鏡体１をＸＹ移動装置４０に接続する軸体１００の下部には、図示しないガイドが固設してあり、鏡体１が上下動可能となっているとともに、ラック１０１が設けられ、このラック１０１が、前記ピニオンギア９９と噛合している。ＦＯモータ９５を駆動することにより、その回転が、ウォームギア９６、ウォームホイール９７、ピニオンギア９８、ピニオンギア９９を介して、ラック１０１に伝わり、その回転方向に応じて、鏡体１が上下動する。
【００４１】
図１０は、この手術用顕微鏡装置の電気系の回路を示す。前述した各マイクロスイッチ７３、７４，８７，８８は、制御回路１１０に接続される。制御回路１１０は、ＸＹ移動装置４０のＸモータ３４およびＹモータ３５が正負両方向に回転可能なように電源の供給を行うように接続される。制御回路１１０は、粗動モータ９３を駆動する駆動回路１１１と、ＦＯモータ９５を駆動する駆動回路１１２とに接続されている。また、制御回路１１０には、モード切替用のスイッチ１１３が接続されている。また、フットスイッチ９およびＬＥＤ駆動回路３２、レベル判別回路３３も、前述した第１の実施例と同様、制御回路１１０に接続されている。
【００４２】
（作用）
図８において、ラック９２とピニオンギア９４とは噛合しているので、粗動モータ９３が右回転すると、上下動軸５は、上方へ移動し、逆回転すれば、下方へ移動する。したがって、上下動軸５に取り付けられたアーム６，８や鏡体１はそれに追従して全体的に昇降する。
【００４３】
図９でのＦＯモータ９５が右回転することにより、ウォームギア９６が回転し、これに噛合しているウォームホイール９７とこれと一体のピニオンギア９８が左回転する。ピニオンギア９８によりラック１０１は相対的に下がり、その軸体１００に対して鏡体１は上方へ移動する。また、ＦＯモータ９５が逆回転すると、鏡体１は下方に移動することになる。
【００４４】
次に、図１１のフローチャートにもとづいて、制御回路１１０の動作を中心に説明する。まず、制御回路１１０は、フットスイッチ９からのフォーカス駆動信号を検出する（＃０１）。
このフットスイッチ９からの信号を検出すると、赤外発光ダイオード２２を点灯させ、レベル判定回路３３からの信号で検者が観察している状態にあるかを検出する（＃０２、＃０３）。
検者が観察状態にあることを検出すると、制御回路１１０は、駆動回路１１２を介してＦＯモータ９５を低速で回転させ、先に説明した如く鏡体１を上下にゆっくりと移動させる（＃０４）。
検者が観察状態でなかったら、スイッチ１１３がＯＮ状態にあるかを確認する（＃０５）。スイッチ１１３がＯＮ状態であれば、制御回路１１０は、粗動モータ９３を動かすべく、駆動回路１１２に信号を出力する。粗動モータ９３を回転させることにより、上下動軸５が上下に移動し、鏡体１も、その上下動軸５に合わせて上下動することになる（＃０６）。スイッチ１１３がＯＦＦ状態であれば、制御回路１１０は、ＦＯモータ９５を高速で動かすべく、駆動回路１１２に低速回転の信号を出力する。ＦＯモータ９５が高速で回転することにより鏡体１は速い速度で上下に移動することができる（＃０７）。
上記動作が終了したら、再度フットスイッチ９からの信号があるかを確認する（＃０８）。フットスイッチ９からの信号がなければ、赤外発光ダイオード２２の点灯を停止するとともにＦＯモータ９５、粗動モータ９３の駆動を停止する（＃０９）。フットスイッチ９５からの信号があれば、再度検者が観察状態であるか否かの判別をして先と同様の動作を繰り返す（＃０８、＃０３）。
【００４５】
次に、手術中の観察視野の微動を行う際の作用について説明する。左方向への微動を行いたいときは、アイシェード５２に顔を押し当てて顔を左に動かすと、スライド筒部５３がフード部５４と一体になってガイド部８１に沿って左に移動する。突き当って止まるまで押し込むと、スイッチ操作用突起部８４によりマイクロスイッチ８８の押釦が押されてそのマイクロスイッチ８８が導通（作動）する。この信号により制御回路１１０はＹモータ３５に負の電源が供給され、そのＹモータ３５は負方向に回転してＸＹ移動装置４０がＹ−方向に駆動されて、鏡体１が左方向へ動く。鏡体１の移動を止めたいときは、アイシェード５２から顔を離すと、スライド突起部６０により押し込まれていたプランジャ７２が元の状態に復帰してそのスライド突起部６０がニュートラル位置に戻ることにより、マイクロスイッチ８８がＯＦＦされて、Ｙモータ３５の回転が止まり、鏡体１の移動は停止する。
【００４６】
同様に、右方向への微動を行いたいときには、アイシェード５２に押し当てた顔を右に動かすと、スライド筒部５３が右に動いてマイクロスイッチ８７がスイッチ操作用突起部８３に押されてＯＮする。そして、Ｙモータ３５が正方向に回転してＸＹ移動装置４０がＹ＋方向に駆動され、術者がアイシェード５２を右側に押し当てている間は鏡体１は右方向へ動く。
【００４７】
さらに、観察視野を上下方向に移動させたいとき、すなわち、鏡体１を前後方向に微動移動させたいときには、アイシェード５２に押し当てた顔を上下方向へ動かす。例えば顔を上方向へ動かすと、フード部５４がガイド部６１に沿ってＸ＋方向へ滑り、マイクロスイッチ７３の押し釦が押し込まれ、Ｘモータ３４に正方向の電源が供給される。Ｘモータ３４は正方向に回転してＸＹ移動装置４０はＸ＋方向にマイクロスイッチ７３がＯＮしている間だけ駆動され、観察視野がＸ＋方向へ移動する。視野の移動を止めたいときには術者が顔を離すと、プランジャ７１の復帰動作によりフード部５４がニュートラル位置に戻ることによりマイクロスイッチ７３がＯＦＦ状態となり、鏡体１の動きが止まる。また、Ｘ−方向に動かしたときも同様で顔をＸ−方向へ動かすと、マイクロスイッチ７４がＯＮして鏡体１がＸ−方向へ動く。
【００４８】
なお、この実施例においては、ＸＹ両軸に対してアイシェード５２が可動な、操作入力装置により、ＸＹ駆動装置４０への操作入力を行ったが、アイシェード５２をＺ軸方向に可動として術者がアイシェード５２をＺ軸方向に押し込んだときにも操作入力装置が作動するように構成して、他の電動駆動機構の操作入力を行ってもよい。
また、この第２の実施例では、操作入力手段にマイクロスイッチを用いているが、後述の第３の実施例に用いている歪検出器を屈曲可能な板に張り付けたものであってもよいし、アイシェードが前後左右方向に移動したことを検出するものであればいかなるセンサであっても構わない。
【００４９】
（効果）
この第２の実施例によれば、観察者が顔を押し付けたアイシェード５２を水平面上で移動させることにより、手術用顕微鏡の鏡体１のＸＹ移動装置４０を駆動することができるため、手術中の緊急の視野移動を要するときに迅速に操作入力を行うことができる。また、顔を動かすだけの自然な動作で操作入力ができるため、術者の負担が少なくなることで疲労が軽減され、手術に集中することができるため効率が上がるという効果がある。
さらに、検者が観察状態であるか否かを判別することにより、一つのスイッチにより焦準移動のスピードが自然に切り替わるため、焦準操作が容易となる。また、モードスイッチを使用した場合では、接眼部を覗いていない場合では、上下粗動アームが動作し、接眼部を覗いた場合に初めて鏡体部の微動焦準駆動装置が動きだすので、実質的に微動範囲を広く使え、焦準操作を短時間で行うことができる。
【００５０】
以上はアームの上下粗動速度と鏡体部の微動焦準速度を合わせて紹介したが鏡体部の微動焦準機構を内焦点式の焦準機構としても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
＜第３の実施例＞
図１２ないし図１４を参照して、本発明の第３の実施例を説明する。
（構成）
この第３の実施例では、ＸＹ移動装置への操作入力を行う手段が、術者が顔を押し当てて、接眼レンズ部のアイシェードが変形したことを、そのアイシェードに設置された歪ゲージで検出することにより行う。また、鏡体に設けられた観察者検知手段によって観察者の有無の検知を行って電動駆動装置の選択を行い、術者の観察中は微動駆動装置を駆動し、観察してないときには粗動駆動装置を駆動するものである。
【００５２】
この実施例による手術用顕微鏡装置は、図１２に示すように、第２のアーム８の先端に回動自在に支持されたＸＹ移動装置４０の下端に、俯仰アーム１２１の上端を固定するとともに、その俯仰アーム１２１の下端に前述したような鏡体１を支持してなる。また、回転軸Ｅにより鏡体１が左右横方向へ回転可能であり、回転軸Ｆおよび回転軸Ｇを支える平行リンクアーム１２２，１２３により、その鏡体１が回転軸Ｇを中心に俯仰可能に支持されている。回転軸Ｅ，Ｆを回転させるｘモータ１２４とｙモータ１２５がそれぞれ回転軸Ｅ，Ｆに内蔵され、俯仰アーム１２１を自在な角度に設定可能なものとしている。
【００５３】
次に、鏡体１に設置される接眼部１３０の構成を、図１３を参照して具体的に説明する。この接眼部１３０には左右２本の観察光路が設置されており、この各観察光路上にはそれぞれ個別的に接眼レンズ鏡筒１３１，１３２が設置されている。さらに、各接眼レンズ鏡筒１３１，１３２には、弾性ゴム製のアイシェード１３３，１３４が装着されている。左側のアイシェード１３３の右上の外面には、この実施例における操作入力手段である歪ゲージ１３５が、同じくそのアイシェード１３３の右下の外面には歪ゲージ１３６が歪曲方向が観察軸方向になるように接着される。同様に、右側のアイシェード１３４の左上の外面には歪ゲージ１３７、その左下の外面には、歪ゲージ１３８がそれぞれ接着される。ここで、図１３に示すように、術者から見て向こう側が、Ｘ＋方向、手前側がＸ−方向、右側がＹ＋方向、左側がＹ−方向と定義する。
【００５４】
また、図１４において、１４５は制御回路であり、前述した第１の実施例と同様にフットスイッチ９、ＬＥＤ駆動回路３２およびレベル判別回路３３に接続され、Ｘモータ３４、Ｙモータ３５、ｘモータ１２４、ｙモータ１２５を正負両方向へ駆動する駆動電源を有し、切替回路１４４の接点ｃ，ｄに接続されている。切替回路１４４は、前述した第１の実施例と同様にレベル判別回路３３により回路が切り替わるように、そのレベル判別回路３３に接続されている。さらに、切替回路１４４は、ＸＹ移動装置４０に内蔵されたＸモータ３４およびＹモータ３５と回転軸ＥおよびＦに取り付けられたｘモータ１２４およびｙモータ１２５へ電源を供給するよう接続されている。
【００５５】
また、歪ゲージ１３５〜１３８は、図示しないケーブルで、それぞれアンプ１３９〜１４２を介してＣＰＵ１４３に接続される。ＣＰＵ１４３はＸＹ装置４０の駆動方向を示す駆動信号を出力するよう制御回路１４５に接続され、また，切替回路１４４のＸモータ３４およびＹモータ３５への電源ライン上に設置されるリレーを駆動するよう接続される。
【００５６】
（作用）
この実施例の作用を説明する。手術開始時には術者は顕微鏡の位置決めのためにアーム６，８を動かして鏡体１をおおよその観察位置に移動する。次に、鏡体１の観察角度の決定のためにジョイスティック３０を操作してｘモータ１２４およびｙモータ１２５を駆動させる。このとき、術者は鏡体１から頭を遠ざけているので、レベル判別回路３３からは切替回路１４４へ信号を出力して、接点ｃ，ｄはそれぞれｘモータ１２４およびｙモータ１２５側へ切り替わる。これにより術者のジョイスティック３０の操作により，ｘモータ１２４およびｙモータ１２５が駆動されて、俯仰アーム１２１が動いて鏡体１を所望の観察角度に設定できる。
【００５７】
手術中に術者が観察視野を上下左右に移動させたいときには、接眼レンズ鏡筒１３１，１３２を覗いたまま、顔を上下左右の４方向の内の動かしたい方向に動かす。例えば、顔を上に動かしたときはアイシェード１３３の右下およびアイシェード１３４の左下が術者の鼻の左側によって押されて歪ゲージ１３６，１３８が曲げられる。同様に，顔を下に動かしたときはアイシェード１３３，１３４の上部が術者の額に押されることによって歪ゲージ１３５，１３７が曲げられる。顔を左に動かしたときは左側のアイシェード１３３の右下、すなわち歪ゲージ１３６が術者の鼻によって押し曲げられる。同様に右に顔を動かしたときは歪ゲージ１３８のみが曲げられる。以上の動作により押し曲げられた歪ゲージ１３５〜１３８からの出力信号はそれぞれアンプ１３９〜１４２によって増幅されてＣＰＵ１４３に入力される。
【００５８】
ＣＰＵ１４３ではアンプ１３９〜１４２からの入力値とあらかじめ設定された一定のしきい値との比較を行う。アンプ１３９，１４１より、入力した信号値のみがしきい値より大きいと判断した場合には画面の下方向すなわちＸ−方向への操作入力がされたと判断する。同様にアンプ１４０，１４２からの入力信号のみがしきい値を超えていた場合は画面の上方向すなわちＸ＋方向への操作入力、アンプ１４０からの出力信号のみがしきい値を超えていた場合は画面の左方向すなわちＹ−方向への操作入力、アンプ１４２からの出力信号のみがしきい値を超えていた場合は右方向すなわちＸ＋方向への操作入力がなされたと判断する。
【００５９】
ＣＰＵ１４３は、各方向への入力があったと判断した場合は入力方向に応じた入力方向信号を制御回路１４５へ出力する。前記入力方向信号に応じて、制御回路１４５では、例えばＸの正方向に入力があった場合は正電圧をＸモータ２４へ供給する。同様にＹの正方向への入力があった場合は正電圧をＹモータ３５へ供給する。ＸＹの負方向に入力があった場合は負電圧をそれぞれＸモータ３４およびＹモータ３５へ供給する。また、ＣＰＵ１４３は各アンプからのアナログ入力値の大きさに応じたデューティ比のパルス信号にして切替回路１４４のリレーに出力する。切替回路のリレーはパルス信号に応じて接点のオン／オフの動作が繰り返される。例えば、各アンプからの入力値の飽和値は５Ｖに設定されていて、術者が顔を左に動かしたときのアンプ１４０の出力値が４Ｖのときは４／５のデューティ比のパルス信号が切替回路１４４のＸモータ３４の電源ライン側のリレーへ出力される。同様に例えば術者が顔を上に動かしたときにアンプ１４０，１４２の出力値がそれぞれ３Ｖおよび４Ｖであったときには両者の平均をとって７／１０のデューティ比のパルス信号を切替回路１４４のＹモータ３５側のリレーへ出力する。
【００６０】
切替回路１４４では、入力されたパルス信号に従ってリレーがＯＮ／ＯＦＦする。このリレーの動作によりＸモータ３４およびＹモータ３５へパルス状の電源供給される。術者が顔を左に動かしたときには歪ゲージ１３６からの信号を受けたＣＰＵ１４３よりパルス状の信号が切替回路１４４のリレーへ出力され、信号のパルスに合わせて切替回路１４４のリレーが作動してＹモータ３５へ負のパルス状の電源電圧が供給される。これによりＹモータ３５は術者がアイシェード１３３を押した力の大きさに応じた速度で逆方向に回転して鏡体１はＹ−方向へ動く。術者は鏡体の移動速度を速くしたければ、アイシェード１３３をもっと強い力で押せば、歪ゲージ１３６がさらに大きく押し曲げられる。歪ゲージ１３６からの出力値が増すことに従い、ＣＰＵ１４３よりＸＹ移動装置４０の駆動電源への出力信号のパルスのデューティ比が大きくなり、Ｙモータ３５への電源が供給される時間が増えてＹモータ３５の回転速度が上がる。これにより鏡体１の移動速度が速くなる。
【００６１】
同様に、鏡体１の移動速度を遅くしたいときは、術者のアイシェード１３３を押す力を弱めれば、歪ゲージ１３７の出力値が減ってＹモータ３５へのパルス信号のデューティ比が小さくなるため、Ｙモータ３５の速度が弱まり、鏡体１の移動速度が遅くなる。鏡体１の移動を止めたいときは、アイシェード１３３より顔を離すことにより、歪ゲージ１３６が元の状態に戻って出力値がゼロになり、Ｙモータ３５が停止することにより鏡体１の移動が止まる。
【００６２】
右および前後方向に鏡体１を動かすために接眼レンズ鏡筒１３１，１３２を覗いたまま顔を右および前後方向に動かしたときも同様で、それぞれ歪ゲージ１３５のみ、歪ゲージ１３６，１３８、歪ゲージ１３５，１３７からの信号がＣＰＵ１４３に対して送られる。ＣＰＵ１４３からは、それぞれ切替回路１４４のリレーに歪ゲージ１３５、１３６および１３８の出力値に応じたデューティ比のパルス状の信号が送られ、切替回路１４４のリレーが信号によりＯＮ／ＯＦＦしてＹモータ３５およびＸモータ３４へパルス状に電源が供給され、速度が変化する。
【００６３】
なお、本実施例による歪ゲージは術者が誤って触れたときの誤操作を防ぐために術者がアイシェードを一定時間以上押さないと操作入力できないよう冗長設計としてもよい。
【００６４】
さらには、接眼部を上下方向に可動な構造として接眼部の基底部にスイッチを設置し、接眼部を顔面で観察方向に押し込むことによりスイッチを操作することにより他の装置の操作入力としてもよい。
【００６５】
（効果）
本実施例によれば、アイシェードに歪ゲージを接着しただけの小型軽量な構成にてＸＹ移動装置の操作入力部を構成可能であるため、操作入力部を鏡体に設置することによる鏡体の重量増加がなくアームや架台も軽くすることができる。さらにアイシェードに加えた力を歪ゲージで検出して電動駆動装置の駆動速度を変化させることができるため術者が状況に応じて駆動速度を設定することができるため、移動させたい位置に確実に移動させることができる。
【００６６】
さらには、術者が観察状態にあるか否かを検知して微動駆動装置と粗動駆動装置の選択を行うため安価で観察部の大きくならない操作性のよい観察装置を提供することができる。
【００６７】
（付記）
１．鏡体を移動操作させるようにした手術用顕微鏡装置において、
前記鏡体を電動で移動させる移動機構と、この移動機構の動作を制御する制御回路部と、この制御回路部に前記移動機構の移動操作を行わせるための指令の入力を術者が行う操作入力手段とを有し、前記操作入力手段を前記鏡体の接眼部の近傍に設置したことを特徴とする手術用顕微鏡装置。
２．前記操作入力手段は、前記鏡体の接眼部におけるアイシェードの近傍に設け、術者の顔面で操作することを特徴とする第１項に記載の手術用顕微鏡装置。
３．前記操作入力手段は、前記接眼部の近傍における観察者の有無を検知する検知手段と、この検知手段により前記鏡体を移動する移動機構の駆動制御を行うためのスイッチ手段とを設けてなることを特徴とする第１項に記載の手術用顕微鏡装置。
４．前記移動機構の駆動制御手段は、その駆動速度を変化させるものであることを特徴とする第３項に記載の手術用顕微鏡装置。
５．前記操作入力手段は、接眼レンズのアイシェードの鏡体に対する変位量を検出するアイシェード変位検出手段であることを特徴とする第１〜２項に記載の手術用顕微鏡装置。
６．前記操作入力手段は、接眼レンズのアイシェードの変形量を検出するアイシェード変形検出手段であることを特徴とする第１〜２項に記載の手術用顕微鏡装置。
操作入力の際の角度検出または押圧検出により速度を変化させる一般的な装置を利用したとしても、手術用顕微鏡においては、使用する速度を意識した状態で、手または足により制御せねばならず、観察に専念できない。また、ピントズレ量の検出により粗動、微動の切り換えを行う装置においては、鏡基に合焦点検出手段を設けねばならず、鏡基の大型化、高価格を招く。合焦点とする観察点は観察される中央部とは限らず、その周辺であったりする。特に、脳神経外科の手術において観察部は深い穴となることが多く観察部の位置が多少ずれた場合でも合焦点の位置は変化し期待通りの位置に合焦しないことがあった。そのため、視線検出なる装置により合焦点の位置を検出することも可能であるが、鏡体は、ますます大型化高価格となってしまう。しかしながら、この付記のものによれば、それの問題を解決できる。
【００６８】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、鏡体移動の操作入力を手足を用いずに、かつ頭部の自由を損なうことなく迅速に行うことができる。また、操作入力に手足を用いることによる手術の中断がないために、手術の迅速化が図れ、手術時間の短縮が実現でき、患者への負担が少ない。また、入力操作に要する動作も、例えば顔を動かすという程度の最小限のもので済むため、術者に対する負担も少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る手術用顕微鏡装置の接眼部を示す外観斜視図。
【図２】同じくその手術用顕微鏡装置の電気系の回路図。
【図３】同じくその手術用顕微鏡装置の概略的な全体構成を示す側面図。
【図４】同じくその手術用顕微鏡装置のＸＹ移動装置の概略的な構成を示す斜視図。
【図５】本発明の第２の実施例に係る手術用顕微鏡装置の接眼部を示す外観斜視図。
【図６】同じくその接眼部における図７中ＶＩ−ＶＩの一点鎖線に沿う断面図。
【図７】同じくその接眼部における図６中ＶＩＩ−ＶＩＩの一点鎖線に沿う断面図。
【図８】同じくその支柱と上下動軸との接続部の内部の構成の一部を示す断面図。
【図９】同じくその鏡体の内部構成の一部を示した説明図。
【図１０】同じくその手術用顕微鏡装置の電気系の回路図。
【図１１】同じくその制御回路部の動作を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第３の実施例に係る手術用顕微鏡装置の概略的な全体構成を示す側面図。
【図１３】同じくその鏡体における接眼部の外観を示す斜視図。
【図１４】同じくその手術用顕微鏡装置の電気系の回路図。
【符号の説明】
１…鏡体、２…架台、１１…接眼鏡筒、１２，１３…接眼レンズ鏡筒、１４，１５…アイシェード、１６〜２１…押釦スイッチ、２２…赤外発光ダイオード、２３…フォトダイオード、３０…ジョイスティック、３１…制御回路、３４…Ｘモータ、３５…Ｙモータ、４０…電動式のＸＹ移動装置（移動機構）、４１…Ｘガイド、４２…Ｘボールネジ、４３…Ｘテーブル、４４…Ｙガイド、４５…Ｙボールネジ、４６…Ｙテーブル。
Claims (3)
- 観察対象を観察するための接眼部が設けられる鏡体を有する顕微鏡と、
前記鏡体を支持する支持手段と、
前記鏡体に変位が生じるように前記支持手段を移動可能な移動手段と、
前記接眼部に設けられて、前記鏡体に所望の変位が生じるように前記移動手段を駆動して前記支持手段を移動させるための指令を入力可能な入力手段と、
前記入力手段に入力された指令に応じて前記移動手段の駆動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする手術用顕微鏡装置。 - 前記鏡体の移動速度を前記入力手段に与える押力によって調節する調節手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡装置。
- 前記入力手段に与える指示を所定時間行うことにより前記鏡体が移動可能となるように制御する移動制御手段を設けたことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一方に記載の手術用顕微鏡装置。
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| JP24633994A JP3610099B2 (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | 手術用顕微鏡装置 |
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| JPH08107902A JPH08107902A (ja) | 1996-04-30 |
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|---|---|---|---|---|
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1994
- 1994-10-12 JP JP24633994A patent/JP3610099B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH08107902A (ja) | 1996-04-30 |
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