JP4083316B2 - 手術用顕微鏡 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小部位の手術、例えば脳神経外科手術において使用される手術用顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、手術手法や手術器具の発達に伴って、手術用顕微鏡を用いた微細手術、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ている。特に脳神経外科手術においては、鏡体による観察位置、及び観察方向を頻繁に変えることが要求される。このため、術者が鏡体を軽い力で素早く、しかも確実に所望の位置や角度に移動し、その位置や角度に鏡体を確実に固定することができる架台が望まれる。
【０００３】
例えば、特公昭６３−３６４８１号公報において知られる架台は、鏡体の重量及び回転モーメントを平衡重りで相殺し、軽い力量で鏡体を傾斜、上下及び水平に移動可能な傾斜機構ならびに移動機構を備えており、さらに調節した位置や角度に固定する制動軸受（ブレーキ）を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）
上記特公昭６３−３６４８１号公報において知られる架台は、制動軸受を解除した状態で、鏡体を所望の位置や角度に移動後、制動軸受により固定する。すると、鏡体はその慣性力により振動する。一般に鏡体はかなりの重量があるので、鏡体は大きく振動することになる。この振動は顕微鏡下観察では視野の揺れになり、この揺れが収まるまで顕微鏡下での外科手術の作業が行えない。
これは手術時間の延長につながり、術者の疲労を増大させると共に大きな不快感を与えていた。
【０００５】
（発明の目的）
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、顕微鏡の鏡体の移動後の固定により生じる振動を小さく抑えると共に、その振動の減衰時間を短縮し、手術時間を短縮するようにした手術用顕微鏡を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】
（手段）
本発明は、鏡体と、複数の機素を連結して構成され、各機素の相対的な動きにより上記鏡体を移動可能に支持する架台と、上記各機素の相対的な動きを阻止する固定状態とその機素の動きを許容する解除状態が得られる複数の制動手段と、上記各制動手段の動作を制御する制御手段とを具備し、
上記制御手段は２つ以上の制動手段を固定状態とするとき、時間差をもって固定させるべく制御を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
（作用）
上記制御部により複数の制動手段を時間差をもって固定すべく制御することにより、一つの制動手段の固定により生じる振動を、制動手段が解除されている他の対偶の機素部分の動きで吸収し、大きな振動が収まった後、その他の対偶の機素部分の制動手段の固定を行う。
【０００８】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１〜図６に基づいて、本発明の第１の実施形態に係る手術用顕微鏡を説明する。
【０００９】
（構成）
図１は、第１の実施形態に係る手術用顕微鏡全体の構成を示している。同図１中、１は架台（支持装置）における支柱であり、この支柱１は支持台４に対して垂直に支持されている。支持台４は底面にキャスター４ａを有した底板４ｂと、支柱４ｃとを有する。上記支柱１は、支持台４の支柱４ｃの上端部に鉛直軸Ｏ0 を中心として回転自在に取り付けられている。また、上記支柱１の上端部には、第１の平行四辺形リンク（機構）２が接続されており、支柱１の下端部には、第２の平行四辺形リンク（機構）３が接続されている。
【００１０】
第１の平行四辺形リンク２は、平行四辺形を形成するように４つのアーム２ａ〜２ｄを配置し、これらのアーム２ａ〜２ｄを互いに平行な回転軸Ｏ1 〜Ｏ4 まわりに回動可能に連結してなる。そして、この第１の平行四辺形リンク２は、上記支柱１の上端部分に、上方支持部材５を介して、回転軸Ｏ1 まわりに回動可能に接続されている。ここで、回転軸Ｏ1 と鉛直軸Ｏ0 とは、互いに直交する関係にある。
【００１１】
また、第２の平行四辺形リンク３は、平行四辺形を形成するように４つのアーム３ａ〜３ｄを配置し、これらのアーム３ａ〜３ｄを互いに平行な回転軸Ｏ5 〜Ｏ8 まわりに回動可能に連結してなる。そして、この第２の平行四辺形リンク３は、上記支柱の下端部分に、下方支持部材６を介して、特に回転軸Ｏ5 まわりに回動可能に接続されている。ここで、回転軸Ｏ5 と鉛直軸Ｏ0 とは、互いに直交し、かつ上記回転軸Ｏ1 と平行な関係にある。
【００１２】
第１の平行四辺形リンク２のアーム２ａは回転軸Ｏ1 側下端から屈曲して突き出すアーム部２ｅを有しており、全体としてＬ字形の形状をなしている。そのアーム部２ｅの突出した先端部分には上記回転軸Ｏ1 と平行な回転軸Ｏ11が設けられ、この回転軸Ｏ11まわりに回動可能に第１の伝達ロッド７の上端が接続されている。
【００１３】
また、第２の平行四辺形リンク３のアーム３ａも同様に回転軸Ｏ5 側上端から屈曲して突き出すアーム部３ｅを有して全体としてＬ字形の形状をしている。そのアーム部３ｅの突出した先端部分には回転軸Ｏ5 と平行な回転軸Ｏ12まわりに回動可能に上記第１の伝達ロッド７の下端が接続されている。このとき、紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ4 を結ぶ線分と、回転軸Ｏ5 と回転軸Ｏ8 を結ぶ線分は常に平行な関係にあり、また、回転軸Ｏ1 ，０5 ，０12，０11を順次結ぶ各線分は常に平行四辺形を形成する。
【００１４】
同様にして、第１の平行四辺形リンク２におけるアーム２ｂの回転軸Ｏ2 と、第２の平行四辺形リンク３におけるアーム３ｂの回転軸Ｏ6 とはそれぞれに対して回動可能に第２の伝達ロッド８によって連結されている。そして、紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ2 を結ぶ線分と、回転軸Ｏ5 と回転軸Ｏ6 を結ぶ線分とは常に平行をなす関係にあるように設定されている。つまり、第１の平行四辺形リンク２と第２の平行四辺形リンク３は支柱１の上下に分離して配置されると共に、常に相似的に対応した平行四辺形を保つ関係にある。
【００１５】
以上により上記支持台４側に位置して配置される前段の連鎖系を構成し、この前段における連鎖系の機素の対偶により、後述する後段の連鎖系を介して鏡体１２を上下及び水平方向に移動させるようになっている。
【００１６】
次に、後段の連鎖系について説明する。上記第１の平行四辺形リンク２におけるアーム２ｄの一端には、紙面に平行な面内にあり、鉛直軸Ｏ0 と交差し、かつ回転軸Ｏ3 と回転軸Ｏ4 を結ぶ線分上の回転軸Ｏ9 まわりにおいて回動可能に支持された接続ブロック９が連結されている。この接続ブロック９には第３の平行四辺形リンク（機構）１０が接続されている。第３の平行四辺形リンク１０は図１で示す如く、アーム１０ａ〜１０ｅ及び接続ブロック９を紙面に垂直な回転軸Ｏ13〜Ｏ17，Ｏ21，Ｏ22まわりにそれぞれ回動可能に接続することにより２連式の平行リンク機構を構成している。この実施形態では、これら接続ブロック９と第３の平行四辺形リンク１０により互いに直交する２つの回転軸Ｏ9 ，Ｏ10を中心に傾斜可能な傾斜アーム１１が構成されている。
【００１７】
また、第３の平行四辺形リンク１０の先端には、顕微鏡鏡体（以下、鏡体という。）１２が連結されている。すなわち、鏡体１２は、第３の平行四辺形リンク１０のアーム１０ｅの下方へ突き出した下端部に対して、紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ15と回転軸Ｏ16を結ぶ線分を通る回転軸Ｏ18まわりに回動可能に取り付けられた鏡体支持アーム（鏡体支持部材）１３により支持されている。
【００１８】
これらの後段における連鎖系の機素の対偶により、鏡体１２は、回転軸Ｏ9 、回転軸Ｏ18、及び回転軸Ｏ9 と回転軸Ｏ18の交点Ｔ1 を通る紙面に垂直な仮想の回転軸Ｏ10まわりにそれぞれ回動可能であって、傾斜（傾動）可能なものとなっている。
【００１９】
また、鏡体１２にはその鏡体１２の３次元方向の振動を検出するための振動検出手段として、加速度センサー２４が設けられ、さらに鏡体１２にはフリースイッチ２５を有するグリップ１７が備えられている。
ここで、回転軸Ｏ9 、回転軸Ｏ10、回転軸Ｏ18まわりの、自重による回転モーメントが、常にゼロになるべく、第３の平行四辺形リンク１０と鏡体１２とは重量配分がなされている。
一方、上記第２の平行四辺形リンク３のアーム３ｄの一端には、ねじ軸１４が固定され、このねじ軸１４には、カウンターウエイト１５がその軸線方向に移動可能に支持されている。上記カウンターウエイト１５は、第１の平行四辺形リンク２、第２の平行四辺形リンク３を連動させたとき、鉛直軸Ｏ0 及び回転軸Ｏ1 まわりの回転モーメントが、常にゼロになるべく、位置及び重量配分がなされている。
【００２０】
次に、手術用顕微鏡の細部の構成について説明する。まず、支持台４に対する支柱１は電気的に制御される電磁ブレーキ１６ａにより固定（制動）及びその解除がなされる。電磁ブレーキ１６ａは支持台４の支柱４ｃの上端に配設されている。
【００２１】
上記傾斜アーム１１の接続ブロック９と第１の平行四辺形リンク２のアーム２ｄとの接続部には、傾斜アーム１１の接続ブロック９から突き出して形成された回転ロッド２３が設けられている。この回転ロッド２３は上記アーム２ｄの内部に配設された図示しないベアリングに嵌挿されることにより、回転軸Ｏ9 まわりに回動可能である。上記アーム２ｄには電磁ブレーキ１６ｄが配設されており、この電磁ブレーキ１６ｄは電気的に制御され、上記アーム２ｄに対する上記回転ロッド２３及び接続ブロック９の回転軸Ｏ9 まわりの固定及びその解除が可能である。
【００２２】
また、接続ブロック９にも電磁ブレーキ１６ｅが配設されており、この電磁ブレーキ１６ｅは電気的に制御され、上記接続ブロック９に対するアーム１０ａの回転軸Ｏ21まわりの固定及びその解除が可能である。
さらに、鏡体支持アーム１３にも電磁ブレーキ１６ｆが配設されており、この電磁ブレーキ１６ｆは電気的に制御され、上記アーム１０ｅに対する回転軸Ｏ18まわりの鏡体支持アーム１３の固定及びその解除が可能である。
【００２３】
次に、図２に基づいて、上方支持部材５の部分の詳細な構造を説明する。図２は図１の矢印ａ方向から見た回転軸Ｏ1 を含む部分を通る縦断面図である。上方支持部材５には上方シャフト１８がベアリング１７ａを介して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能に支持されている。また、上記上方支持部材５には電磁ブレーキ１６ｂが配設されている。そして、電磁ブレーキ１６ｂは電気的に制御されて上方シャフト１８の固定及びその解除が可能である。上記アーム２ａは上記上方シャフト１８の外周にベアリング１７ｂを介して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能に支持されている。また、上記アーム２ｂは、上方シャフト１８に形成したフランジ部に対してねじ等により固定され、上方シャフト１８と一体的に回転するようになっている。
【００２４】
次に、図３に基づいて、下方支持部材６の部分の詳細な構造を説明する。図３は図１の矢印ｂ方向から見た回転軸Ｏ5 を含む部分を通る縦断面図である。上記下方支持部材６には下方シャフト１９がベアリング１７ｃを介して回転軸Ｏ5 まわりに回動可能に支持されている。上記下方支持部材６には電磁ブレーキ１６ｃが配設されており、電磁ブレーキ１６ｃは電気的に制御されて下方シャフト１９の固定及びその解除が可能である。
上記アーム３ｂは、下方シャフト１９の外周にベアリング１７ｄを介して回転軸Ｏ5 まわりに回動可能に支持されている。また、上記アーム３ａは上記下方シャフト１９のフランジ部に対してねじ等により固定され、下方シャフト１９と一体的に回転するようになっている。
【００２５】
次に、図４に基づいて、手術用顕微鏡の電気系の構成を説明する。鏡体１２におけるグリップ１７に配設されたフリースイッチ２５は、制御部（制御手段）２１に電気的に接続されている。同じく鏡体１２に配設した加速度センサー２４も制御部２１に対して電気的に接続されている。制御部２１は２つの駆動回路２２ａ，２２ｂと電気的に接続されている。また、制御部２１にはフリースイッチ２５の入力信号に対して時間差を持って上記各駆動回路２２ａ，２２ｂへ信号を出力するための演算回路を搭載している。上記電磁ブレーキ１６ａ，１６ｂ，１６ｃは駆動回路２２ａと電気的に接続され、他の電磁ブレーキ１６ｄ，１６ｅ，１６ｆは駆動回路２２ｂと電気的に接続されている。
【００２６】
（作用）
次に、手術中の鏡体１２の移動について説明する。術者がグリップ１７を握る手の指でフリースイッチ２５の操作釦を押すと、制御部２１に信号が入力され、駆動回路２２ａ，２２ｂに対して駆動信号を出力し、全ての電磁ブレーキ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆのブレーキ作用を解除する。
【００２７】
ここで、図１に示す電磁ブレーキ１６ａのブレーキ作用が解除されると、支柱１が支持台４に対して鉛直軸Ｏ0 まわりに回動可能になる。このため、第１の平行四辺形リンク２及び傾斜アーム１１を介して、鏡体１２が支持台４に対して鉛直軸Ｏ0 まわりに水平な向きで回動可能になる。
【００２８】
図２に示す電磁ブレーキ１６ｂが解除されると、アーム２ｂが上方支持部材５に対して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能になる。このため、アーム２ｃを介してアーム２ｄがアーム２ａに対して回転軸Ｏ4 まわりにアーム２ｂと平行を保ちながら回動可能になる。従って、鏡体１２は、傾斜アーム１１を介してアーム２ａに対て回転軸Ｏ4 まわりに回動可能になる。
【００２９】
図３で示す上記電磁ブレーキ１６ｃが解除されると、アーム３ａが下方支持部材６に対して回転軸Ｏ5 まわりに回動可能になり、第１の伝達ロッド７により接続されたアーム２ａが上方支持部材５に対し、回転軸Ｏ1 まわりに回動可能になる。従って、鏡体１２は第１の平行四辺形リンク２及び傾斜アーム１１を介して上方支持部材５に対して回転軸Ｏ1 まわりに全体的に回動可能で上下移動できるようになる。
従って、これら３方向の回動の組み合わせにより、鏡体１２は３次元的に移動可能な状態になる。
【００３０】
一方、電磁ブレーキ１６ｄが解除されると、傾斜アーム１１はアーム２ｄに対して、回転軸Ｏ9 まわりに回動可能になる。また、電磁ブレーキ１６ｅが解放されると、第３の平行四辺形リンク１０のアーム１０ａは、接続ブロック９に対して、回転軸Ｏ21まわりに回動可能になり、アーム１０ｂ〜１０ｄにて接続されるアーム１０ｅはアーム１０ａと平行に回転軸Ｏ10を中心に傾動可能となる。また、電磁ブレーキ１６ｆが解放されると、鏡体１２は鏡体支持アーム１３を介して、アーム１０ｅの回転軸Ｏ18まわりに回動可能になる。すなわち、鏡体１２は、回転軸Ｏ9 と回転軸Ｏ10との交点Ｔ1 を中心とした転動が可能となる。
【００３１】
以上の３次元的な移動と、上記交点Ｔ1 を中心とした直交する３軸まわりの傾動によって、鏡体１２は計６の自由度の動きが可能となる。つまり、術者がグリップ１７を握る手の指でフリースイッチ２５を操作することにより全ての電磁ブレーキ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆのブレーキ作用が解除され、鏡体１２の自由な動きが可能となる。
【００３２】
次に、鏡体１２の固定方法とこの固定動作に連動する作用について説明する。グリップ１７を握り、フリースイッチ２５を押しながら鏡体１２を所望の位置に移動させ、フリースイッチ２５を離すと、制御部２１への信号の入力が停止され、制御部２１はまず駆動回路２２ａへの駆動信号の出力を停止する。すると、架台の基部側の前段の連鎖に配設された電磁ブレーキ１６ａ〜１６ｃの制動作用が働き、鉛直軸Ｏ0 、回転軸Ｏ1 、及び回転軸Ｏ4 まわりの鏡体１２の回動が阻止される。
【００３３】
ここで、鏡体１２を動かしながら電磁ブレーキ１６ａ〜１６ｃをロックした場合は図１中の矢印Ａ，Ｂ，Ｃ方向への振動が生じてしまう。
しかしながら、このときには、架台の後段の連鎖に配設された電磁ブレーキ１６ｄ，１６ｅ，１６ｆは解除されたままであるため、先に生じたＡ方向の振動は回転軸Ｏ9 ，Ｏ18まわりの回動により吸収され、また、Ｂ，Ｃ方向の振動は、回転軸Ｏ10まわりの回動により吸収される。従って、先に生じた矢印Ａ，Ｂ，Ｃ方向への振動が鏡体１２まで伝達されることがない。
【００３４】
以上の如く、鏡体１２を動かしながら電磁ブレーキ１６ａ〜１６ｃをロックした場合に発生した鏡体１２の振動が吸収されたところで、駆動回路２２ｂへの信号の出力が停止し、電磁ブレーキ１６ｄ〜１６ｆによる制動が行われ、そして、回転軸Ｏ9 ，Ｏ18，Ｏ21まわりの鏡体１２の回転も阻止され、最終的に鏡体１２が固定される。
【００３５】
この動作は、加速度センサー２４からの信号が制御部２１に入力し、図６に示すような、あらかじめ設定した加速度と時間差の関係に従って、駆動回路２２ｂへの信号の出力を停止することにより、電磁ブレーキ１６ｄ〜１６ｆによる制動が所定の時間差をもって自動的に行われる。
【００３６】
以上の振動減衰動作を図５に従い説明する。図５は電磁ブレーキを固定した場合に生じる鏡体１２の振動の振幅と時間の関係を示したものである。
３８ａは全電磁ブレーキ１６ａ〜１６ｆを同時に固定した場合の波形を示し、３８ｂは電磁ブレーキ１６ａ〜１６ｃを先に固定し、この後、時間ｔ3 遅らせて電磁ブレーキ１６ｅ〜１６ｆを固定した上記実施形態での場合の波形を示している。波形３８ａでは時間ｔ1 で収束するのに対し、波形３８ｂでは初期の振幅の大きさを小さくすることができる分、振動の収束も早く、時間ｔ2 で収束する。上記実施形態での場合には、振動減衰時間が短くなることが分かる。
【００３７】
（効果）
第１の実施形態では、加速度センサ−２４により、鏡体１２を固定したときに生じる加速度を検出し、制御部２１に内蔵された演算回路により、その検出した加速度の大きさに応じて先の電磁ブレーキ１６ａ〜１６ｃの固定に対する他の電磁ブレーキ１６ｄ〜１６ｆの固定を遅らせると共にその遅らせる時間を最適な大きさに制御するため、鏡体１２の振動を収束する時間が振動の大小にかかわらず、ある程度一定の時間で収束させることができる。
【００３８】
［第２の実施形態］
図７〜図１１に基づいて、本発明の第２の実施形態に係る手術用顕微鏡を説明する。
【００３９】
（構成）
図７は、第２の実施形態に係る手術用顕微鏡の全体の構成を示している。同図２中、３１は架台（支持装置）における支柱であり、この支柱３１は、底面にキャスター２７を有した支持台２８に鉛直な姿勢で支持されている。支柱３１の上端部には鉛直軸Ｏ20まわりに回動可能にブロック３２の一端が接続されている。また、ブロック３２の他端には鉛直軸Ｏ21まわりに回動可能な平行四辺形リンク（機構）３３が接続されている。平行四辺形リンク３３の４つのアーム３３ａ〜３３ｄは紙面に垂直な回転軸Ｏ22〜Ｏ25まわりに回動可能に連結されている。アーム３３ａとアーム３３ｂには図示しないガススプリングが接続されている。アーム３３ｄには鉛直な回転軸Ｏ26まわりに回動可能なシャフト３６が接続されている。上記シャフト３６の下端には、上記回転軸Ｏ26と直交する回転軸Ｏ27まわりに回動可能に鏡体支持用アーム３７が接続されている。鏡体支持用アーム３７の下端には、上記各回転軸Ｏ26，Ｏ27とそれぞれ直角をなす回転軸Ｏ28まわりに回動可能に鏡体１２が接続されている。そして、鏡体１２にはグリップ１７が配設され、このグリップ１７にはフリースイッチ２５が配設されている。
【００４０】
架台の細部についてさらに説明すると、図７において示すように、ブロック３２には、支柱３１に対するブロック３２の回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ２９ａと、そのブロック３２に対するアーム３３ａの回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ２９ｂが配設されている。また、平行四辺形リンク３３を構成するアーム３３ａには、アーム３３ａに対するアーム３３ｂの回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ２９ｃが配設されている。さらに、アーム３３ｄには、そのアーム３３ｄに対するシャフト３６の回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ２９ｄが配設されている。シャフト３６の下端にはそのシャフト３６に対するアーム３７の回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ２９ｅが配設されている。アーム３７の下端には、そのアーム３７に対する鏡体１２の回動を規制可能な電磁ブレーキ２９ｆが配設されている。
【００４１】
次に、図８に基づいて、手術用顕微鏡の電気系の構成を説明する。フリースイッチ２５は、前述した如く、鏡体１２のグリップ１７に設けられており、そしてこれは制御部２６に電気的に接続されている。上記制御部２６は、上記駆動回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと電気的に接続されている。そして、上記電磁ブレーキ２９ａは駆動回路３０ａに電気的に接続され、電磁ブレーキ２９ｂは駆動回路３０ｂに電気的に接続され、電磁ブレーキ２９ｃは駆動回路３０ｃに電気的に接続され、残る３つの電磁ブレーキ２９ｄ〜２９ｆは駆動回路３０ｄに電気的に接続されている。
【００４２】
また、制御部２６には、フリースイッチ２５の入力信号に対して時間差を持って駆動回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄヘ順次遅延した信号を出力するために遅延回路４１ｂ〜４１ｄが搭載されている。そして、上記フリースイッチ２５は、駆動回路３０ａ、遅延回路４１ｂ〜４１ｄにそれぞれ電気的に接続されている。また、遅延回路４１ｂ，４１ｃ，４１ｄにはそれぞれ駆動回路３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが電気的に接続されている。
【００４３】
次に、上記遅延回路４１ｂ〜４１ｄの詳細を図９に従い説明する。この遅延回路は、点４２ａで２つのラインに分割されており、一方のラインはＡＮＤ回路Ｆの一方の入力端子に接続されている。もう一方のラインは可変抵抗とコンデンサーで構成される第１の回路Ｄに接続されている。第１の回路Ｄの時定数は調節可能である。そして、第１の回路Ｄはコンパレーター回路Ｅと電気的に接続され、コンパレーター回路Ｅは上記ＡＮＤ回路Ｆの他方の入力端子に接続されている。
【００４４】
（作用）
この第２の実施形態の手術用顕微鏡装置において、手術中、鏡体１２を移動する場合、術者がグリップ１７を握る手の指で、フリースイッチ２５の操作釦を押す。すると、図１１での出力波形に従い、全ての電磁ブレーキ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆについてのブレーキ作用（制動）が同時に解除する。
【００４５】
そして、電磁ブレーキ２９ａのブレーキ作用が解除されると、ブロック３２が支柱３１に対して鉛直軸Ｏ20まわりに回動可能になる。また、電磁ブレーキ２９ｂのブレーキ作用が解除されると、平行四辺形リンク３３がブロック３２に対して鉛直軸Ｏ21まわりに回動可能になる。従って、鏡体１２は鉛直軸Ｏ20，Ｏ21まわりの回動の組み合わせにより水平面内を移動可能になる。
【００４６】
また、電磁ブレーキ２９ｃのブレーキ作用が解除されると、平行四辺形リンク３３が変形可能になり、アーム３３ａに対してアーム３３ｄが上下動可能な状態になり、従って、鏡体１２も上下動可能になる。
そして、これらの２方向の回動の組み合わせと、１方向の上下動により、鏡体１２は３次元的に移動可能な状況になる。
【００４７】
一方、電磁ブレーキ２９ｄが解除されると、平行四辺形リンク３３のアーム３３ｄに対してシャフト３６が鉛直軸Ｏ26まわりに回動可能になる。また、電磁ブレーキ２９ｅが解放されると、アーム３７がシャフト３６に対して、回転軸Ｏ27まわりに回動可能になる。さらに、電磁ブレーキ２９ｆが解放されると、鏡体支持用のアーム３７に対して鏡体１２は回転軸Ｏ28まわりに回動可能になる。
すなわち、上記水平面内の移動と上下動と合わせて、鏡体１２は６自由度の動きが可能となる。
【００４８】
次に、鏡体１２の固定方法とこれに連動する作用について説明する。まず、術者はグリップ１７を握り、フリースイッチ２５を押しながら所望の位置まで鏡体１２を移動させ、フリースイッチ２５を離す。すると、図１１で示す出力信号波形に従い、駆動回路３０ａへの駆動信号の出力が最初に停止され、電磁ブレーキ２９ａが固定（制動）し、支柱３１に対するブロック３２の回動を阻止する。この駆動回路３０ａへの信号出力停止に対して、図１１に示す所定の時間差Ｈ，Ｉで、それぞれ駆動回路３０ｂ，３０ｃへの信号出力が停止され、電磁ブレーキ２９ｂ，２９ｃの順で固定される。すなわち鏡体１２に対して遠位の電磁ブレーキから順次固定していく。
【００４９】
そして、電磁ブレーキ２９ａによる固定時、回転軸Ｏ20まわりに生じる振動は、電磁ブレーキ２９ｂ，２９ｄ，２９ｆがまだ固定されていないため、回転軸Ｏ21，Ｏ26，Ｏ28まわりの回動により鏡体１２までの間で吸収される。
次に、電磁ブレーキ２９ｂによる固定時、回転軸Ｏ21まわりに生じる振動は、電磁ブレーキ２９ｄ，２９ｆが固定されていないため、回転軸Ｏ26，Ｏ28まわりの回動により鏡体１２までの間で吸収される。
同様に、電磁ブレーキ２９ｃによる固定時、回転軸Ｏ22まわりに生じる振動は、電磁ブレーキ２９ｅが固定されてないので、回転軸Ｏ27まわりの回動により鏡体１２までの間で吸収される。
【００５０】
さらに駆動回路３０ｃへの信号出力停止に対して、図１１に示す所定の時間差Ｊをもって駆動回路３０ｄへの信号出力を停止する。すなわち、鏡体１２に対して近位の電磁ブレーキ２９ｄ〜２９ｆを最後に固定する。しかし、電磁ブレーキ２９ｄ〜２９ｆの固定により回転軸Ｏ26〜Ｏ28まわりに生じる鏡体１２の振動はすでに回転軸Ｏ21，Ｏ26〜Ｏ28まわりの回動により吸収されているために小さくなっており、かつ鏡体１２と回転軸Ｏ26〜Ｏ28との距離が短いことから振動の振幅が小さい。従って、鏡体１２の移動・固定により生じる振動を小さく抑えることが可能であり、鏡体１２の振動の減衰時間を短縮することができる。
【００５１】
次に、手術用顕微鏡の電気系における出力信号について、図９〜１１に従い説明する。図９の中の点４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄでの信号波形は、図１０での３９ａ〜３９ｄで示される。つまり、３９ａが点４２ａでの信号波形、３９ｂが点４２ｂでの信号波形、３９ｃが点４２ｃでの信号波形、３９ｄが点４２ｄでの信号波形を表す。具体的には、フリースイッチ２５からの入力信号波形３９ａに対して、信号波形３９ｂは立上がり（立下がり）時間が遅れる。この遅延時間は第１の回路Ｄの時定数を変化させることにより変えられる。また、コンパレーター回路Ｅは、信号波形３９ｂを信号波形３９ｃのように変形させる。ＡＮＤ回路Ｆにおいて信号波形３９ａと信号波形３９ｃの積をとり、その出力信号は波形３９ｄのように、出力信号の停止時間が遅くなった波形になる。
【００５２】
各遅延回路４１ｂ〜４１ｄの時定数やコンパレーター回路Ｅの基準電圧を変えることにより、遅延する時間を変えられるので、電磁ブレーキ２９ａ〜２９ｆを時間差を持って順次固定できる。
【００５３】
図１１は制御回路２６から駆動回路３０ａ〜３０ｄへ入力される信号の例を示すものである。４０ｅはフリースイッチ２５からの入力信号の波形を表し、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄはそれぞれ駆動回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄへの入力信号の波形を表す。信号波形４０ｂは信号波形４０ａに対して時間差Ｈ、信号波形４０ｃは信号波形４０ｂに対して時間差Ｉ、信号波形４０ｄは信号波形４０ｃに対して時間差Ｊだけ信号の停止時間が遅れている。
【００５４】
（効果）
第２の実施形態では、鏡体１２に対して遠位の電磁ブレーキから順次固定していき、鏡体１２に近位の電磁ブレーキを最後に固定するので、鏡体１２に生じる振動の振幅を小さくできる。よって、前述した第１実施形態に対して、図５の振動波形３８ｂの初期振幅をより小さくすることが可能であり、振動収束時間の短縮につながる。
また、演算回路を使用しなくても、本実施形態のような回路構成により、前述した第１実施形態の制御回路と同等の機能を有する制御回路を簡便に実現することができる。
【００５５】
尚、本発明は前述した各実施形態のものに限定されるものではない。上述した実施形態の架台は平行四辺形リンクを利用したものであるが、平行四辺形リンクを用いないで、例えば、回動アームやスライドアームを連設した方式のものにも適用できる。そして、上述した説明によれば、以下の事項、及び各事項の任意の組み合わせのものが得られる。
【００５６】
＜付記＞
１．鏡体と、複数の機素を連結して構成され、各機素の相対的な動きにより上記鏡体を移動可能に支持する架台と、上記各機素の相対的な動きを阻止する固定状態とその機素の動きを許容する解除状態が得られる複数の制動手段と、上記各制動手段の動作を制御する制御手段とを具備し、
上記制御手段は２つ以上の制動手段を固定状態とするとき、時間差をもって固定させるべく制御を行うことを特徴とする手術用顕微鏡。
２．鏡体と、複数の機素を連結して構成され、上記各機素の相対的な動きにより上記鏡体を移動可能に支持する架台と、上記各機素の相対的な動きを阻止する固定状態とその機素の動きを許容する解除状態が得られる複数の制動手段と、上記鏡体の振動を検出する振動検出手段と、上記各制動手段の動作を制御する制御手段とを具備し、上記制御手段は上記振動検出手段からの信号に基づいて２つ以上の制動手段を固定状態とするとき、時間差をもって固定させるべく制御を行うことを特徴とする手術用顕微鏡。
【００５７】
３．上記制御手段は、上記２つ以上の制動手段の中で、上記架台における機素の連鎖の支持台（基部）側に位置して配設された制動手段のものを先に上記鏡体側に位置して配設された制動手段を後に時間差をもって固定させるべく制御を行うことを特徴とする付記第１，２項に記載の手術用顕微鏡。
４．上記制御手段は、上記２つ以上の制動手段の中で、上記鏡体を上下、水平方向に移動（粗動）させる機素についての制動手段を先に上記鏡体を傾斜（傾動）させる機素についての制動手段を後に時間差をもって固定すべく制御することを特徴とする付記第１〜３項に記載の手術用顕微鏡。
５．上記制御手段は、上記２つ以上の制動手段を時問差をもって固定動作すべく制御する演算回路を備えていることを特徴とする付記第１〜４項に記載の手術用顕微鏡。
６．上記制御手段は、上記２つ以上の制動手段を時間差をもって固定動作すべく制御する遅延回路を備えていることを特徴とする付記第１〜５項に記載の手術用顕微鏡。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、制御手段により複数の制動手段を時間差をもって固定することにより、鏡体の移動・固定により生じる振動を小さく抑えることが可能であり、鏡体の振動の減衰時間を短縮することができる。これによって、手術用顕微鏡を用いた手術時間が短縮でき、患者や医師の疲労を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る手術用顕微鏡全体の側面図である。
【図２】上記手術用顕微鏡の架台における上方支持部材の部分を図１の矢印ａ方向から見た回転軸Ｏ1 を含む部分を通る縦断面図である。
【図３】上記手術用顕微鏡の架台における下方支持部材の部分を図１の矢印ｂ方向から見た回転軸Ｏ5 を含む部分を通る縦断面図である。
【図４】上記手術用顕微鏡の電気系の構成の説明図である。
【図５】上記手術用顕微鏡の振動減衰動作の説明図である。
【図６】上記手術用顕微鏡の鏡体の加速度に対する時間差の関係を示す説明図である。
【図７】第２の実施形態に係る手術用顕微鏡全体の側面図である。
【図８】上記手術用顕微鏡の鏡体の部分と電気系の構成の説明図である。
【図９】上記手術用顕微鏡の電気系における遅延回路の説明図である。
【図１０】上記手術用顕微鏡の電気回路の出力信号の信号波形図である。
【図１１】上記手術用顕微鏡の制御回路から駆動回路へ入力される信号の波形図である。
【符号の説明】
１…支柱、２…第１の平行四辺形リンク、３…第２の平行四辺形リンク、
１２…鏡体、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…電磁ブレーキ、１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ…電磁ブレーキ、２１…制御部、２２ａ…駆動回路、２２ｂ…駆動回路、
２５…フリースイッチ、２４…加速度センサー。
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小部位の手術、例えば脳神経外科手術において使用される手術用顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、手術手法や手術器具の発達に伴って、手術用顕微鏡を用いた微細手術、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ている。特に脳神経外科手術においては、鏡体による観察位置、及び観察方向を頻繁に変えることが要求される。このため、術者が鏡体を軽い力で素早く、しかも確実に所望の位置や角度に移動し、その位置や角度に鏡体を確実に固定することができる架台が望まれる。
【０００３】
例えば、特公昭６３−３６４８１号公報において知られる架台は、鏡体の重量及び回転モーメントを平衡重りで相殺し、軽い力量で鏡体を傾斜、上下及び水平に移動可能な傾斜機構ならびに移動機構を備えており、さらに調節した位置や角度に固定する制動軸受（ブレーキ）を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）
上記特公昭６３−３６４８１号公報において知られる架台は、制動軸受を解除した状態で、鏡体を所望の位置や角度に移動後、制動軸受により固定する。すると、鏡体はその慣性力により振動する。一般に鏡体はかなりの重量があるので、鏡体は大きく振動することになる。この振動は顕微鏡下観察では視野の揺れになり、この揺れが収まるまで顕微鏡下での外科手術の作業が行えない。
これは手術時間の延長につながり、術者の疲労を増大させると共に大きな不快感を与えていた。
【０００５】
（発明の目的）
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、顕微鏡の鏡体の移動後の固定により生じる振動を小さく抑えると共に、その振動の減衰時間を短縮し、手術時間を短縮するようにした手術用顕微鏡を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】
（手段）
本発明は、鏡体と、複数の機素を連結して構成され、各機素の相対的な動きにより上記鏡体を移動可能に支持する架台と、上記各機素の相対的な動きを阻止する固定状態とその機素の動きを許容する解除状態が得られる複数の制動手段と、上記各制動手段の動作を制御する制御手段とを具備し、
上記制御手段は２つ以上の制動手段を固定状態とするとき、時間差をもって固定させるべく制御を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
（作用）
上記制御部により複数の制動手段を時間差をもって固定すべく制御することにより、一つの制動手段の固定により生じる振動を、制動手段が解除されている他の対偶の機素部分の動きで吸収し、大きな振動が収まった後、その他の対偶の機素部分の制動手段の固定を行う。
【０００８】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１〜図６に基づいて、本発明の第１の実施形態に係る手術用顕微鏡を説明する。
【０００９】
（構成）
図１は、第１の実施形態に係る手術用顕微鏡全体の構成を示している。同図１中、１は架台（支持装置）における支柱であり、この支柱１は支持台４に対して垂直に支持されている。支持台４は底面にキャスター４ａを有した底板４ｂと、支柱４ｃとを有する。上記支柱１は、支持台４の支柱４ｃの上端部に鉛直軸Ｏ0 を中心として回転自在に取り付けられている。また、上記支柱１の上端部には、第１の平行四辺形リンク（機構）２が接続されており、支柱１の下端部には、第２の平行四辺形リンク（機構）３が接続されている。
【００１０】
第１の平行四辺形リンク２は、平行四辺形を形成するように４つのアーム２ａ〜２ｄを配置し、これらのアーム２ａ〜２ｄを互いに平行な回転軸Ｏ1 〜Ｏ4 まわりに回動可能に連結してなる。そして、この第１の平行四辺形リンク２は、上記支柱１の上端部分に、上方支持部材５を介して、回転軸Ｏ1 まわりに回動可能に接続されている。ここで、回転軸Ｏ1 と鉛直軸Ｏ0 とは、互いに直交する関係にある。
【００１１】
また、第２の平行四辺形リンク３は、平行四辺形を形成するように４つのアーム３ａ〜３ｄを配置し、これらのアーム３ａ〜３ｄを互いに平行な回転軸Ｏ5 〜Ｏ8 まわりに回動可能に連結してなる。そして、この第２の平行四辺形リンク３は、上記支柱の下端部分に、下方支持部材６を介して、特に回転軸Ｏ5 まわりに回動可能に接続されている。ここで、回転軸Ｏ5 と鉛直軸Ｏ0 とは、互いに直交し、かつ上記回転軸Ｏ1 と平行な関係にある。
【００１２】
第１の平行四辺形リンク２のアーム２ａは回転軸Ｏ1 側下端から屈曲して突き出すアーム部２ｅを有しており、全体としてＬ字形の形状をなしている。そのアーム部２ｅの突出した先端部分には上記回転軸Ｏ1 と平行な回転軸Ｏ11が設けられ、この回転軸Ｏ11まわりに回動可能に第１の伝達ロッド７の上端が接続されている。
【００１３】
また、第２の平行四辺形リンク３のアーム３ａも同様に回転軸Ｏ5 側上端から屈曲して突き出すアーム部３ｅを有して全体としてＬ字形の形状をしている。そのアーム部３ｅの突出した先端部分には回転軸Ｏ5 と平行な回転軸Ｏ12まわりに回動可能に上記第１の伝達ロッド７の下端が接続されている。このとき、紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ4 を結ぶ線分と、回転軸Ｏ5 と回転軸Ｏ8 を結ぶ線分は常に平行な関係にあり、また、回転軸Ｏ1 ，０5 ，０12，０11を順次結ぶ各線分は常に平行四辺形を形成する。
【００１４】
同様にして、第１の平行四辺形リンク２におけるアーム２ｂの回転軸Ｏ2 と、第２の平行四辺形リンク３におけるアーム３ｂの回転軸Ｏ6 とはそれぞれに対して回動可能に第２の伝達ロッド８によって連結されている。そして、紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ2 を結ぶ線分と、回転軸Ｏ5 と回転軸Ｏ6 を結ぶ線分とは常に平行をなす関係にあるように設定されている。つまり、第１の平行四辺形リンク２と第２の平行四辺形リンク３は支柱１の上下に分離して配置されると共に、常に相似的に対応した平行四辺形を保つ関係にある。
【００１５】
以上により上記支持台４側に位置して配置される前段の連鎖系を構成し、この前段における連鎖系の機素の対偶により、後述する後段の連鎖系を介して鏡体１２を上下及び水平方向に移動させるようになっている。
【００１６】
次に、後段の連鎖系について説明する。上記第１の平行四辺形リンク２におけるアーム２ｄの一端には、紙面に平行な面内にあり、鉛直軸Ｏ0 と交差し、かつ回転軸Ｏ3 と回転軸Ｏ4 を結ぶ線分上の回転軸Ｏ9 まわりにおいて回動可能に支持された接続ブロック９が連結されている。この接続ブロック９には第３の平行四辺形リンク（機構）１０が接続されている。第３の平行四辺形リンク１０は図１で示す如く、アーム１０ａ〜１０ｅ及び接続ブロック９を紙面に垂直な回転軸Ｏ13〜Ｏ17，Ｏ21，Ｏ22まわりにそれぞれ回動可能に接続することにより２連式の平行リンク機構を構成している。この実施形態では、これら接続ブロック９と第３の平行四辺形リンク１０により互いに直交する２つの回転軸Ｏ9 ，Ｏ10を中心に傾斜可能な傾斜アーム１１が構成されている。
【００１７】
また、第３の平行四辺形リンク１０の先端には、顕微鏡鏡体（以下、鏡体という。）１２が連結されている。すなわち、鏡体１２は、第３の平行四辺形リンク１０のアーム１０ｅの下方へ突き出した下端部に対して、紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ15と回転軸Ｏ16を結ぶ線分を通る回転軸Ｏ18まわりに回動可能に取り付けられた鏡体支持アーム（鏡体支持部材）１３により支持されている。
【００１８】
これらの後段における連鎖系の機素の対偶により、鏡体１２は、回転軸Ｏ9 、回転軸Ｏ18、及び回転軸Ｏ9 と回転軸Ｏ18の交点Ｔ1 を通る紙面に垂直な仮想の回転軸Ｏ10まわりにそれぞれ回動可能であって、傾斜（傾動）可能なものとなっている。
【００１９】
また、鏡体１２にはその鏡体１２の３次元方向の振動を検出するための振動検出手段として、加速度センサー２４が設けられ、さらに鏡体１２にはフリースイッチ２５を有するグリップ１７が備えられている。
ここで、回転軸Ｏ9 、回転軸Ｏ10、回転軸Ｏ18まわりの、自重による回転モーメントが、常にゼロになるべく、第３の平行四辺形リンク１０と鏡体１２とは重量配分がなされている。
一方、上記第２の平行四辺形リンク３のアーム３ｄの一端には、ねじ軸１４が固定され、このねじ軸１４には、カウンターウエイト１５がその軸線方向に移動可能に支持されている。上記カウンターウエイト１５は、第１の平行四辺形リンク２、第２の平行四辺形リンク３を連動させたとき、鉛直軸Ｏ0 及び回転軸Ｏ1 まわりの回転モーメントが、常にゼロになるべく、位置及び重量配分がなされている。
【００２０】
次に、手術用顕微鏡の細部の構成について説明する。まず、支持台４に対する支柱１は電気的に制御される電磁ブレーキ１６ａにより固定（制動）及びその解除がなされる。電磁ブレーキ１６ａは支持台４の支柱４ｃの上端に配設されている。
【００２１】
上記傾斜アーム１１の接続ブロック９と第１の平行四辺形リンク２のアーム２ｄとの接続部には、傾斜アーム１１の接続ブロック９から突き出して形成された回転ロッド２３が設けられている。この回転ロッド２３は上記アーム２ｄの内部に配設された図示しないベアリングに嵌挿されることにより、回転軸Ｏ9 まわりに回動可能である。上記アーム２ｄには電磁ブレーキ１６ｄが配設されており、この電磁ブレーキ１６ｄは電気的に制御され、上記アーム２ｄに対する上記回転ロッド２３及び接続ブロック９の回転軸Ｏ9 まわりの固定及びその解除が可能である。
【００２２】
また、接続ブロック９にも電磁ブレーキ１６ｅが配設されており、この電磁ブレーキ１６ｅは電気的に制御され、上記接続ブロック９に対するアーム１０ａの回転軸Ｏ21まわりの固定及びその解除が可能である。
さらに、鏡体支持アーム１３にも電磁ブレーキ１６ｆが配設されており、この電磁ブレーキ１６ｆは電気的に制御され、上記アーム１０ｅに対する回転軸Ｏ18まわりの鏡体支持アーム１３の固定及びその解除が可能である。
【００２３】
次に、図２に基づいて、上方支持部材５の部分の詳細な構造を説明する。図２は図１の矢印ａ方向から見た回転軸Ｏ1 を含む部分を通る縦断面図である。上方支持部材５には上方シャフト１８がベアリング１７ａを介して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能に支持されている。また、上記上方支持部材５には電磁ブレーキ１６ｂが配設されている。そして、電磁ブレーキ１６ｂは電気的に制御されて上方シャフト１８の固定及びその解除が可能である。上記アーム２ａは上記上方シャフト１８の外周にベアリング１７ｂを介して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能に支持されている。また、上記アーム２ｂは、上方シャフト１８に形成したフランジ部に対してねじ等により固定され、上方シャフト１８と一体的に回転するようになっている。
【００２４】
次に、図３に基づいて、下方支持部材６の部分の詳細な構造を説明する。図３は図１の矢印ｂ方向から見た回転軸Ｏ5 を含む部分を通る縦断面図である。上記下方支持部材６には下方シャフト１９がベアリング１７ｃを介して回転軸Ｏ5 まわりに回動可能に支持されている。上記下方支持部材６には電磁ブレーキ１６ｃが配設されており、電磁ブレーキ１６ｃは電気的に制御されて下方シャフト１９の固定及びその解除が可能である。
上記アーム３ｂは、下方シャフト１９の外周にベアリング１７ｄを介して回転軸Ｏ5 まわりに回動可能に支持されている。また、上記アーム３ａは上記下方シャフト１９のフランジ部に対してねじ等により固定され、下方シャフト１９と一体的に回転するようになっている。
【００２５】
次に、図４に基づいて、手術用顕微鏡の電気系の構成を説明する。鏡体１２におけるグリップ１７に配設されたフリースイッチ２５は、制御部（制御手段）２１に電気的に接続されている。同じく鏡体１２に配設した加速度センサー２４も制御部２１に対して電気的に接続されている。制御部２１は２つの駆動回路２２ａ，２２ｂと電気的に接続されている。また、制御部２１にはフリースイッチ２５の入力信号に対して時間差を持って上記各駆動回路２２ａ，２２ｂへ信号を出力するための演算回路を搭載している。上記電磁ブレーキ１６ａ，１６ｂ，１６ｃは駆動回路２２ａと電気的に接続され、他の電磁ブレーキ１６ｄ，１６ｅ，１６ｆは駆動回路２２ｂと電気的に接続されている。
【００２６】
（作用）
次に、手術中の鏡体１２の移動について説明する。術者がグリップ１７を握る手の指でフリースイッチ２５の操作釦を押すと、制御部２１に信号が入力され、駆動回路２２ａ，２２ｂに対して駆動信号を出力し、全ての電磁ブレーキ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆのブレーキ作用を解除する。
【００２７】
ここで、図１に示す電磁ブレーキ１６ａのブレーキ作用が解除されると、支柱１が支持台４に対して鉛直軸Ｏ0 まわりに回動可能になる。このため、第１の平行四辺形リンク２及び傾斜アーム１１を介して、鏡体１２が支持台４に対して鉛直軸Ｏ0 まわりに水平な向きで回動可能になる。
【００２８】
図２に示す電磁ブレーキ１６ｂが解除されると、アーム２ｂが上方支持部材５に対して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能になる。このため、アーム２ｃを介してアーム２ｄがアーム２ａに対して回転軸Ｏ4 まわりにアーム２ｂと平行を保ちながら回動可能になる。従って、鏡体１２は、傾斜アーム１１を介してアーム２ａに対て回転軸Ｏ4 まわりに回動可能になる。
【００２９】
図３で示す上記電磁ブレーキ１６ｃが解除されると、アーム３ａが下方支持部材６に対して回転軸Ｏ5 まわりに回動可能になり、第１の伝達ロッド７により接続されたアーム２ａが上方支持部材５に対し、回転軸Ｏ1 まわりに回動可能になる。従って、鏡体１２は第１の平行四辺形リンク２及び傾斜アーム１１を介して上方支持部材５に対して回転軸Ｏ1 まわりに全体的に回動可能で上下移動できるようになる。
従って、これら３方向の回動の組み合わせにより、鏡体１２は３次元的に移動可能な状態になる。
【００３０】
一方、電磁ブレーキ１６ｄが解除されると、傾斜アーム１１はアーム２ｄに対して、回転軸Ｏ9 まわりに回動可能になる。また、電磁ブレーキ１６ｅが解放されると、第３の平行四辺形リンク１０のアーム１０ａは、接続ブロック９に対して、回転軸Ｏ21まわりに回動可能になり、アーム１０ｂ〜１０ｄにて接続されるアーム１０ｅはアーム１０ａと平行に回転軸Ｏ10を中心に傾動可能となる。また、電磁ブレーキ１６ｆが解放されると、鏡体１２は鏡体支持アーム１３を介して、アーム１０ｅの回転軸Ｏ18まわりに回動可能になる。すなわち、鏡体１２は、回転軸Ｏ9 と回転軸Ｏ10との交点Ｔ1 を中心とした転動が可能となる。
【００３１】
以上の３次元的な移動と、上記交点Ｔ1 を中心とした直交する３軸まわりの傾動によって、鏡体１２は計６の自由度の動きが可能となる。つまり、術者がグリップ１７を握る手の指でフリースイッチ２５を操作することにより全ての電磁ブレーキ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆのブレーキ作用が解除され、鏡体１２の自由な動きが可能となる。
【００３２】
次に、鏡体１２の固定方法とこの固定動作に連動する作用について説明する。グリップ１７を握り、フリースイッチ２５を押しながら鏡体１２を所望の位置に移動させ、フリースイッチ２５を離すと、制御部２１への信号の入力が停止され、制御部２１はまず駆動回路２２ａへの駆動信号の出力を停止する。すると、架台の基部側の前段の連鎖に配設された電磁ブレーキ１６ａ〜１６ｃの制動作用が働き、鉛直軸Ｏ0 、回転軸Ｏ1 、及び回転軸Ｏ4 まわりの鏡体１２の回動が阻止される。
【００３３】
ここで、鏡体１２を動かしながら電磁ブレーキ１６ａ〜１６ｃをロックした場合は図１中の矢印Ａ，Ｂ，Ｃ方向への振動が生じてしまう。
しかしながら、このときには、架台の後段の連鎖に配設された電磁ブレーキ１６ｄ，１６ｅ，１６ｆは解除されたままであるため、先に生じたＡ方向の振動は回転軸Ｏ9 ，Ｏ18まわりの回動により吸収され、また、Ｂ，Ｃ方向の振動は、回転軸Ｏ10まわりの回動により吸収される。従って、先に生じた矢印Ａ，Ｂ，Ｃ方向への振動が鏡体１２まで伝達されることがない。
【００３４】
以上の如く、鏡体１２を動かしながら電磁ブレーキ１６ａ〜１６ｃをロックした場合に発生した鏡体１２の振動が吸収されたところで、駆動回路２２ｂへの信号の出力が停止し、電磁ブレーキ１６ｄ〜１６ｆによる制動が行われ、そして、回転軸Ｏ9 ，Ｏ18，Ｏ21まわりの鏡体１２の回転も阻止され、最終的に鏡体１２が固定される。
【００３５】
この動作は、加速度センサー２４からの信号が制御部２１に入力し、図６に示すような、あらかじめ設定した加速度と時間差の関係に従って、駆動回路２２ｂへの信号の出力を停止することにより、電磁ブレーキ１６ｄ〜１６ｆによる制動が所定の時間差をもって自動的に行われる。
【００３６】
以上の振動減衰動作を図５に従い説明する。図５は電磁ブレーキを固定した場合に生じる鏡体１２の振動の振幅と時間の関係を示したものである。
３８ａは全電磁ブレーキ１６ａ〜１６ｆを同時に固定した場合の波形を示し、３８ｂは電磁ブレーキ１６ａ〜１６ｃを先に固定し、この後、時間ｔ3 遅らせて電磁ブレーキ１６ｅ〜１６ｆを固定した上記実施形態での場合の波形を示している。波形３８ａでは時間ｔ1 で収束するのに対し、波形３８ｂでは初期の振幅の大きさを小さくすることができる分、振動の収束も早く、時間ｔ2 で収束する。上記実施形態での場合には、振動減衰時間が短くなることが分かる。
【００３７】
（効果）
第１の実施形態では、加速度センサ−２４により、鏡体１２を固定したときに生じる加速度を検出し、制御部２１に内蔵された演算回路により、その検出した加速度の大きさに応じて先の電磁ブレーキ１６ａ〜１６ｃの固定に対する他の電磁ブレーキ１６ｄ〜１６ｆの固定を遅らせると共にその遅らせる時間を最適な大きさに制御するため、鏡体１２の振動を収束する時間が振動の大小にかかわらず、ある程度一定の時間で収束させることができる。
【００３８】
［第２の実施形態］
図７〜図１１に基づいて、本発明の第２の実施形態に係る手術用顕微鏡を説明する。
【００３９】
（構成）
図７は、第２の実施形態に係る手術用顕微鏡の全体の構成を示している。同図２中、３１は架台（支持装置）における支柱であり、この支柱３１は、底面にキャスター２７を有した支持台２８に鉛直な姿勢で支持されている。支柱３１の上端部には鉛直軸Ｏ20まわりに回動可能にブロック３２の一端が接続されている。また、ブロック３２の他端には鉛直軸Ｏ21まわりに回動可能な平行四辺形リンク（機構）３３が接続されている。平行四辺形リンク３３の４つのアーム３３ａ〜３３ｄは紙面に垂直な回転軸Ｏ22〜Ｏ25まわりに回動可能に連結されている。アーム３３ａとアーム３３ｂには図示しないガススプリングが接続されている。アーム３３ｄには鉛直な回転軸Ｏ26まわりに回動可能なシャフト３６が接続されている。上記シャフト３６の下端には、上記回転軸Ｏ26と直交する回転軸Ｏ27まわりに回動可能に鏡体支持用アーム３７が接続されている。鏡体支持用アーム３７の下端には、上記各回転軸Ｏ26，Ｏ27とそれぞれ直角をなす回転軸Ｏ28まわりに回動可能に鏡体１２が接続されている。そして、鏡体１２にはグリップ１７が配設され、このグリップ１７にはフリースイッチ２５が配設されている。
【００４０】
架台の細部についてさらに説明すると、図７において示すように、ブロック３２には、支柱３１に対するブロック３２の回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ２９ａと、そのブロック３２に対するアーム３３ａの回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ２９ｂが配設されている。また、平行四辺形リンク３３を構成するアーム３３ａには、アーム３３ａに対するアーム３３ｂの回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ２９ｃが配設されている。さらに、アーム３３ｄには、そのアーム３３ｄに対するシャフト３６の回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ２９ｄが配設されている。シャフト３６の下端にはそのシャフト３６に対するアーム３７の回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ２９ｅが配設されている。アーム３７の下端には、そのアーム３７に対する鏡体１２の回動を規制可能な電磁ブレーキ２９ｆが配設されている。
【００４１】
次に、図８に基づいて、手術用顕微鏡の電気系の構成を説明する。フリースイッチ２５は、前述した如く、鏡体１２のグリップ１７に設けられており、そしてこれは制御部２６に電気的に接続されている。上記制御部２６は、上記駆動回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと電気的に接続されている。そして、上記電磁ブレーキ２９ａは駆動回路３０ａに電気的に接続され、電磁ブレーキ２９ｂは駆動回路３０ｂに電気的に接続され、電磁ブレーキ２９ｃは駆動回路３０ｃに電気的に接続され、残る３つの電磁ブレーキ２９ｄ〜２９ｆは駆動回路３０ｄに電気的に接続されている。
【００４２】
また、制御部２６には、フリースイッチ２５の入力信号に対して時間差を持って駆動回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄヘ順次遅延した信号を出力するために遅延回路４１ｂ〜４１ｄが搭載されている。そして、上記フリースイッチ２５は、駆動回路３０ａ、遅延回路４１ｂ〜４１ｄにそれぞれ電気的に接続されている。また、遅延回路４１ｂ，４１ｃ，４１ｄにはそれぞれ駆動回路３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが電気的に接続されている。
【００４３】
次に、上記遅延回路４１ｂ〜４１ｄの詳細を図９に従い説明する。この遅延回路は、点４２ａで２つのラインに分割されており、一方のラインはＡＮＤ回路Ｆの一方の入力端子に接続されている。もう一方のラインは可変抵抗とコンデンサーで構成される第１の回路Ｄに接続されている。第１の回路Ｄの時定数は調節可能である。そして、第１の回路Ｄはコンパレーター回路Ｅと電気的に接続され、コンパレーター回路Ｅは上記ＡＮＤ回路Ｆの他方の入力端子に接続されている。
【００４４】
（作用）
この第２の実施形態の手術用顕微鏡装置において、手術中、鏡体１２を移動する場合、術者がグリップ１７を握る手の指で、フリースイッチ２５の操作釦を押す。すると、図１１での出力波形に従い、全ての電磁ブレーキ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆについてのブレーキ作用（制動）が同時に解除する。
【００４５】
そして、電磁ブレーキ２９ａのブレーキ作用が解除されると、ブロック３２が支柱３１に対して鉛直軸Ｏ20まわりに回動可能になる。また、電磁ブレーキ２９ｂのブレーキ作用が解除されると、平行四辺形リンク３３がブロック３２に対して鉛直軸Ｏ21まわりに回動可能になる。従って、鏡体１２は鉛直軸Ｏ20，Ｏ21まわりの回動の組み合わせにより水平面内を移動可能になる。
【００４６】
また、電磁ブレーキ２９ｃのブレーキ作用が解除されると、平行四辺形リンク３３が変形可能になり、アーム３３ａに対してアーム３３ｄが上下動可能な状態になり、従って、鏡体１２も上下動可能になる。
そして、これらの２方向の回動の組み合わせと、１方向の上下動により、鏡体１２は３次元的に移動可能な状況になる。
【００４７】
一方、電磁ブレーキ２９ｄが解除されると、平行四辺形リンク３３のアーム３３ｄに対してシャフト３６が鉛直軸Ｏ26まわりに回動可能になる。また、電磁ブレーキ２９ｅが解放されると、アーム３７がシャフト３６に対して、回転軸Ｏ27まわりに回動可能になる。さらに、電磁ブレーキ２９ｆが解放されると、鏡体支持用のアーム３７に対して鏡体１２は回転軸Ｏ28まわりに回動可能になる。
すなわち、上記水平面内の移動と上下動と合わせて、鏡体１２は６自由度の動きが可能となる。
【００４８】
次に、鏡体１２の固定方法とこれに連動する作用について説明する。まず、術者はグリップ１７を握り、フリースイッチ２５を押しながら所望の位置まで鏡体１２を移動させ、フリースイッチ２５を離す。すると、図１１で示す出力信号波形に従い、駆動回路３０ａへの駆動信号の出力が最初に停止され、電磁ブレーキ２９ａが固定（制動）し、支柱３１に対するブロック３２の回動を阻止する。この駆動回路３０ａへの信号出力停止に対して、図１１に示す所定の時間差Ｈ，Ｉで、それぞれ駆動回路３０ｂ，３０ｃへの信号出力が停止され、電磁ブレーキ２９ｂ，２９ｃの順で固定される。すなわち鏡体１２に対して遠位の電磁ブレーキから順次固定していく。
【００４９】
そして、電磁ブレーキ２９ａによる固定時、回転軸Ｏ20まわりに生じる振動は、電磁ブレーキ２９ｂ，２９ｄ，２９ｆがまだ固定されていないため、回転軸Ｏ21，Ｏ26，Ｏ28まわりの回動により鏡体１２までの間で吸収される。
次に、電磁ブレーキ２９ｂによる固定時、回転軸Ｏ21まわりに生じる振動は、電磁ブレーキ２９ｄ，２９ｆが固定されていないため、回転軸Ｏ26，Ｏ28まわりの回動により鏡体１２までの間で吸収される。
同様に、電磁ブレーキ２９ｃによる固定時、回転軸Ｏ22まわりに生じる振動は、電磁ブレーキ２９ｅが固定されてないので、回転軸Ｏ27まわりの回動により鏡体１２までの間で吸収される。
【００５０】
さらに駆動回路３０ｃへの信号出力停止に対して、図１１に示す所定の時間差Ｊをもって駆動回路３０ｄへの信号出力を停止する。すなわち、鏡体１２に対して近位の電磁ブレーキ２９ｄ〜２９ｆを最後に固定する。しかし、電磁ブレーキ２９ｄ〜２９ｆの固定により回転軸Ｏ26〜Ｏ28まわりに生じる鏡体１２の振動はすでに回転軸Ｏ21，Ｏ26〜Ｏ28まわりの回動により吸収されているために小さくなっており、かつ鏡体１２と回転軸Ｏ26〜Ｏ28との距離が短いことから振動の振幅が小さい。従って、鏡体１２の移動・固定により生じる振動を小さく抑えることが可能であり、鏡体１２の振動の減衰時間を短縮することができる。
【００５１】
次に、手術用顕微鏡の電気系における出力信号について、図９〜１１に従い説明する。図９の中の点４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄでの信号波形は、図１０での３９ａ〜３９ｄで示される。つまり、３９ａが点４２ａでの信号波形、３９ｂが点４２ｂでの信号波形、３９ｃが点４２ｃでの信号波形、３９ｄが点４２ｄでの信号波形を表す。具体的には、フリースイッチ２５からの入力信号波形３９ａに対して、信号波形３９ｂは立上がり（立下がり）時間が遅れる。この遅延時間は第１の回路Ｄの時定数を変化させることにより変えられる。また、コンパレーター回路Ｅは、信号波形３９ｂを信号波形３９ｃのように変形させる。ＡＮＤ回路Ｆにおいて信号波形３９ａと信号波形３９ｃの積をとり、その出力信号は波形３９ｄのように、出力信号の停止時間が遅くなった波形になる。
【００５２】
各遅延回路４１ｂ〜４１ｄの時定数やコンパレーター回路Ｅの基準電圧を変えることにより、遅延する時間を変えられるので、電磁ブレーキ２９ａ〜２９ｆを時間差を持って順次固定できる。
【００５３】
図１１は制御回路２６から駆動回路３０ａ〜３０ｄへ入力される信号の例を示すものである。４０ｅはフリースイッチ２５からの入力信号の波形を表し、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄはそれぞれ駆動回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄへの入力信号の波形を表す。信号波形４０ｂは信号波形４０ａに対して時間差Ｈ、信号波形４０ｃは信号波形４０ｂに対して時間差Ｉ、信号波形４０ｄは信号波形４０ｃに対して時間差Ｊだけ信号の停止時間が遅れている。
【００５４】
（効果）
第２の実施形態では、鏡体１２に対して遠位の電磁ブレーキから順次固定していき、鏡体１２に近位の電磁ブレーキを最後に固定するので、鏡体１２に生じる振動の振幅を小さくできる。よって、前述した第１実施形態に対して、図５の振動波形３８ｂの初期振幅をより小さくすることが可能であり、振動収束時間の短縮につながる。
また、演算回路を使用しなくても、本実施形態のような回路構成により、前述した第１実施形態の制御回路と同等の機能を有する制御回路を簡便に実現することができる。
【００５５】
尚、本発明は前述した各実施形態のものに限定されるものではない。上述した実施形態の架台は平行四辺形リンクを利用したものであるが、平行四辺形リンクを用いないで、例えば、回動アームやスライドアームを連設した方式のものにも適用できる。そして、上述した説明によれば、以下の事項、及び各事項の任意の組み合わせのものが得られる。
【００５６】
＜付記＞
１．鏡体と、複数の機素を連結して構成され、各機素の相対的な動きにより上記鏡体を移動可能に支持する架台と、上記各機素の相対的な動きを阻止する固定状態とその機素の動きを許容する解除状態が得られる複数の制動手段と、上記各制動手段の動作を制御する制御手段とを具備し、
上記制御手段は２つ以上の制動手段を固定状態とするとき、時間差をもって固定させるべく制御を行うことを特徴とする手術用顕微鏡。
２．鏡体と、複数の機素を連結して構成され、上記各機素の相対的な動きにより上記鏡体を移動可能に支持する架台と、上記各機素の相対的な動きを阻止する固定状態とその機素の動きを許容する解除状態が得られる複数の制動手段と、上記鏡体の振動を検出する振動検出手段と、上記各制動手段の動作を制御する制御手段とを具備し、上記制御手段は上記振動検出手段からの信号に基づいて２つ以上の制動手段を固定状態とするとき、時間差をもって固定させるべく制御を行うことを特徴とする手術用顕微鏡。
【００５７】
３．上記制御手段は、上記２つ以上の制動手段の中で、上記架台における機素の連鎖の支持台（基部）側に位置して配設された制動手段のものを先に上記鏡体側に位置して配設された制動手段を後に時間差をもって固定させるべく制御を行うことを特徴とする付記第１，２項に記載の手術用顕微鏡。
４．上記制御手段は、上記２つ以上の制動手段の中で、上記鏡体を上下、水平方向に移動（粗動）させる機素についての制動手段を先に上記鏡体を傾斜（傾動）させる機素についての制動手段を後に時間差をもって固定すべく制御することを特徴とする付記第１〜３項に記載の手術用顕微鏡。
５．上記制御手段は、上記２つ以上の制動手段を時問差をもって固定動作すべく制御する演算回路を備えていることを特徴とする付記第１〜４項に記載の手術用顕微鏡。
６．上記制御手段は、上記２つ以上の制動手段を時間差をもって固定動作すべく制御する遅延回路を備えていることを特徴とする付記第１〜５項に記載の手術用顕微鏡。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、制御手段により複数の制動手段を時間差をもって固定することにより、鏡体の移動・固定により生じる振動を小さく抑えることが可能であり、鏡体の振動の減衰時間を短縮することができる。これによって、手術用顕微鏡を用いた手術時間が短縮でき、患者や医師の疲労を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る手術用顕微鏡全体の側面図である。
【図２】上記手術用顕微鏡の架台における上方支持部材の部分を図１の矢印ａ方向から見た回転軸Ｏ1 を含む部分を通る縦断面図である。
【図３】上記手術用顕微鏡の架台における下方支持部材の部分を図１の矢印ｂ方向から見た回転軸Ｏ5 を含む部分を通る縦断面図である。
【図４】上記手術用顕微鏡の電気系の構成の説明図である。
【図５】上記手術用顕微鏡の振動減衰動作の説明図である。
【図６】上記手術用顕微鏡の鏡体の加速度に対する時間差の関係を示す説明図である。
【図７】第２の実施形態に係る手術用顕微鏡全体の側面図である。
【図８】上記手術用顕微鏡の鏡体の部分と電気系の構成の説明図である。
【図９】上記手術用顕微鏡の電気系における遅延回路の説明図である。
【図１０】上記手術用顕微鏡の電気回路の出力信号の信号波形図である。
【図１１】上記手術用顕微鏡の制御回路から駆動回路へ入力される信号の波形図である。
【符号の説明】
１…支柱、２…第１の平行四辺形リンク、３…第２の平行四辺形リンク、
１２…鏡体、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…電磁ブレーキ、１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ…電磁ブレーキ、２１…制御部、２２ａ…駆動回路、２２ｂ…駆動回路、
２５…フリースイッチ、２４…加速度センサー。
Claims (1)
- 鏡体と、複数の機素を連結して構成され、各機素の相対的な動きにより上記鏡体を移動可能に支持する架台と、上記各機素の相対的な動きを阻止する固定状態とその機素の動きを許容する解除状態が得られる複数の制動手段と、上記各制動手段の動作を制御する制御手段とを具備し、
上記制御手段は２つ以上の制動手段を固定状態とするとき、時間差をもって固定させるべく制御を行うことを特徴とする手術用顕微鏡。
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