JP4102046B2 - 台架 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１支持アームと第２支持アームを有し、第２支持アームが第１軸と第２軸で第１支持アームに対して回転可能に支承され、第２支持アームを少なくとも一方の軸で復元力を生成する手段と結合する結合手段を有する、特に医療機器、例えば手術用顕微鏡を保持するための台架に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような台架は、米国特許５，４９４，０３４により知られる。この特許には、第１および第２支持アームを備えた支持装置を設置した台柱を有する、床置き型台架が記載されている。第１支持アームは台柱に回転可能に支承される。第１支持アームの端部領域に第２支持アームが回転可能に取り付けられ、第１支持アームに垂直な２本の軸に対して可動である。さらに米国特許５，４９４，０３４は、天井に取り付けられた台柱を備える吊り下げ型台架を開示している。この台柱に平衡おもりを設置する。おもりはレバー・アームで保持され、レバー・アームとともに台柱の回りを回転する。このレバー・アームは、歯付きベルト駆動により、第１および第２支持アームから成る支持アーム装置と結合している。支持アーム装置の第１支持アームは台柱に回転可能に支承される。第２支持アームも、第１支持アームに回転可能に配置される。第２支持アームで医療機器が保持される。第２支持アームで保持される医療機器の重力は、平衡おもりでほとんど相殺される。
【０００３】
欧州特許０ ２９３ ２２８Ｂ１には、手術用顕微鏡と釣り合いおもりを結合するロッド機構を備える手術用顕微鏡の台架が記載されている。この釣り合いおもりにより、台架を平衡させ、それにより手術用顕微鏡をほとんど重力なしに動かすことができる。ＷＯ９７／１３９９７からは、手術用顕微鏡を保持するためにおもり平衡を行う床置き型台架が知られる。この台架は、第１および第２支持アームによる支持アーム装置を保持する台柱を有する。この場合、第１支持アームは台柱で回転可能に取り付けられる。第２支持アームも第１支持アームに回転可能に支承される。手術用顕微鏡は第２支持アームの端部領域に保持される。手術用顕微鏡にかかる重力を平衡させるため、第１と第２支持アームにそれぞれ釣り合いおもりを有する。この釣り合いおもりが天びん秤の原理により第１および第２支持アームを平衡させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、場所を取らない寸法であり、かつ台架に保持される重い医療機器を任意の方向に容易に動かすことのできる台架を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１または３の特徴を有する台架により解決される。
【０００６】
請求項１に記載の台架では、２つの軸の少なくとも一方の囲りで第２アームの運動の復元力を生成する手段と逆結合することを回避する手段が結合手段に配される。このようにして、台架の負荷を平衡させるため、ある軸の復元モーメントが別の軸の回りの台架の運動性に影響しない台架が製作される。
【０００７】
本発明の別の実施態様では、復元力を生成する手段がおもりを有する。このおもりは、釣り合いおもりとして作用する。このようにして、簡単な構造を維持しながら釣り合いおもりを加減して、台架が保持する医療機器の様々な重力に対して復元力を調節することができる。
【０００８】
請求項３に記載の台架は、復元力を生成する手段が台柱の領域を動くおもりを有する。台柱の領域を動くように設置したおもりとは、台柱の近くないしその中にあってその位置が変わるおもりである。おもりを台柱の回転軸上またはそのすぐ近くに設置することにより、台架の回転のとき台柱の回転軸の回りに発生する慣性力を最小にできる。この慣性力はおもりが原因であり、回転軸を回る当の台架の運動に対し逆モーメントにより逆作用する。そのようなおもりの配置により、台柱の軸を回る台架の軽い回転が保証される。さらに低い装置重心により、転倒に対して安定な台架が製作できる。
【０００９】
本発明の別の実施態様では、結合手段がロープ牽引として形成される。このようにして、結合手段が望ましい台架構造に容易に適合できる。
【００１０】
本発明の別の実施態様では、結合手段がロッド機構として形成される。このようにして、大きな機械的応力に耐える台架が製作される。
【００１１】
本発明の別の実施態様では、復元力を生成する手段が、第２アームに配置される荷重によりそれにかかる重力を平衡させる。このようにして台架を完全に平衡させることができるので、台架が保持する医療機器をほとんど力を使わずに動かすことができる。
【００１２】
本発明の別の実施態様では、台架では平衡する復元力がロープ牽引により伝達され、それが台柱間隔離れた第２アームにかかり、ロープ牽引が台柱と平行方向に反転する。このようにして台柱の領域に釣り合いおもりを配置し、重心が台柱領域にあって転倒に対して安定な台架を製作することができる。
【００１３】
本発明の別の実施態様では、台柱の近くでロープ牽引を行うため反転される。このようにして、台柱内に平衡おもりを用いることが可能になる。
【００１４】
本発明の別の実施態様では台架で第１支持アームが台柱に基本的に平行な回転軸の回りを回転できる。このようにして台架に大きな作動領域が与えられる。
【００１５】
本発明の別の実施態様では、結合手段が少なくとも１度中断され、運動の逆結合を阻止する手段が回転減結合として形成される。このようにして、台架の軽い運動性が保証される。特に結合の手段としてロープ牽引またはロッド機構を使用するとき、ロープもしくはロッドのよれやねじれが避けられる。
【００１６】
本発明の別の実施態様では、第２アームの運動の逆結合を阻止する手段が第２アームの回転運動を解除するフリー・ホイール回転継手として形成される。このようにして、結合手段であるロープ牽引のよれを阻止することができる。
【００１７】
本発明の別の実施態様では第１軸は第２軸に基本的に垂直である。第１および第２軸が基本的に垂直であるとは、両軸が公差２０％以内で互いに垂直であるこれら軸の方向と理解される。このようにして、２つの運動自由度を持つ支持アーム系が得られ、その動きは台架の使用者が容易に把握できる。
【００１８】
本発明の別の実施態様では、第１および第２軸が互いに離れて配置される。このようにして、機械的に簡単な台架関節の構造が可能になる。
【００１９】
本発明の別の実施態様ではフリー・ホイール回転継手が軸の１つにある。このようにして、フリー・ホイール回転継手として自在軸受が用いられ、逆結合をほとんど完全に阻止する。
【００２０】
本発明の別の実施態様は、ロープ牽引が少なくとも区間ごとにローラにより軸の１つに沿って行われる。このようにして、特に円滑なロープ運動が得られる。
【００２１】
本発明の別の実施態様は、逆結合のための手段がロッド機構として形成され、軸の１つに沿ってスライドできる伝達ロッドを有する。このようにして、釣り合いおもりから生じるてこ作用を台架に設置した医療機器の復元力として利用することが可能になる。
【００２２】
本発明の別の実施態様では、台架が復元力を生成する手段として支持アームに設置した釣り合いおもりをかけたレバー・アームを有し、結合手段がレバー・アームの回転運動を第２支持アームの回転運動に結合する。このようにして、医療機器の位置の変化とともに変わる荷重モーメントを、荷重モーメントに合った逆モーメントで平衡させることが可能になる。
【００２３】
本発明の別の実施態様では、台架が床置き型台架として形成される。このようにして、容易に移動できる台架が得られる。
【００２４】
この構造の台架を吊り下げ型台架として形成すると、特に場所を取らない台架が得られる。
【００２５】
本発明の特徴と利点は図面に描かれ、以下に説明される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、吊り下げ型台架として形成した台架１００を示し、例えば手術室で、回転継手１０２を有する台柱１０１により天井１０３に吊り下げる。吊り下げ型台架である台架１００の形態の代わりに、基本的な構造原理を保持して、これを床置き型台架として形成することも可能である。この場合、例えば台柱１０１は回転継手１０２とともに適当な台架の基礎に取り付けられる。
【００２７】
台柱１０１は、支持アームとして働く第１支持アーム１０４と結合され、その端部領域に、回転継手１０６を有する吊り上げアーム支持部１０５により第２支持アーム１０７が保持される。この第２支持アーム１０７が吊り上げアームとして働く。これは、その端部領域に継手１０８を備え、手術用顕微鏡１０９が医療機器として支承される。
【００２８】
支持アーム１０４は、台柱１０１の回転継手１０２により台柱に平行な回転軸１１０の回りを回転できる。吊り上げアーム支持部１０５内の回転継手１０６は、第２支持アーム１０７が回転軸１１１の回りを回転できることを保証する。この場合回転軸１１１は、台柱１０１に基本的に平行で、図１によって説明する実施形態では図平面上にある。この場合、回転軸１１１と台柱１０１の基本的に平行な運動とは、例えば製作誤差のため厳密な平行運動からずれる動きをも意味する。
【００２９】
吊り上げアーム支持部１０５に第２支持アーム１０７が、第１支持アーム１０４と無関係に回転軸１１２に回転可能に支承される。この回転軸は、一方で吊り上げアーム支持部１０５の回転軸１１１に垂直で、図では図平面に垂直である。この吊り上げアーム支持部１０５は、例えば、支持アーム１０７を回転位置Ａから破線で示す回転位置Ａ’に動かすことができる。
【００３０】
回転軸１１２に、手術用顕微鏡を下降させようとするモーメントを生じさせる手術用顕微鏡１０９にかかる重力を平衡させるため、台架１００に釣り合いおもり１１３を持たせる。この釣り合いおもり１１３は、復元力を生成する手段として働く。この釣り合いおもり１１３は、台柱１０１の領域に配置される。これにより、支持アーム１０４と１０７を有する台柱１０１の回転軸１１０を回る運動のとき、釣り合いおもりが望ましくない逆モーメントを発生させ回転軸１１０を回る運動を困難にする、釣り合いおもり１１３の慣性作用が最小になる。さらに、こうして手術用顕微鏡を保持したときの台架全体の重心が台柱１０１の領域で回転軸１１０の近くにあり、回転継手１０２において、回転軸１１０に垂直な支承力が最小になる。
【００３１】
釣り合いおもり１１３は、結合手段であるロープ牽引１１４により反転ローラ１１５と結合され、このローラによりモーメントが回転軸１１２に移され、手術用顕微鏡１０９の重力を平衡させる。こうしてこのロープ牽引１１４は、釣り合いおもり１１３の動きを回転軸１１２を回る第２支持アーム１０７の運動に結合する。ロープ牽引１１４は、吊り上げアーム支持部１０５内で反転ローラ１１５から回転継手１０６の回転軸１１１に沿って行われる。支持アーム１０７の動きが反転ローラ１１６によって、第１支持アーム１０４へ向かって反転され、釣り合いおもり１１３で発生した逆モーメントが加えられる反転ローラ１１７に移される。図１に示した実施形態では反転ローラ１１６と１１７が、それぞれ第１支持アーム１０４と図平面に垂直な回転軸１１８と１１９で支承される。釣り合いおもり１１３は、レバー・アーム１２０を有する反転ローラ１１７に取り付けられている。第１回転位置Ａから破線で示す第２回転位置Ａ’へ、保持する手術用顕微鏡１０９とともに第２支持アーム１０７が運動する際、レバー・アーム１２０の保持する釣り合いおもり１１３が位置Ｂから、同じように破線で示す位置Ｂ’へ動く。釣り合いおもり１１３の各位置で、合成レバー・アームが異なり、第２支持アーム１０８の瞬間位置に適合している。これは、第２支持アーム１０７が位置Ａから位置Ａ’へ動く場合、回転軸１１２にかかる荷重モーメントが変わるにもかかわらず、釣り合いおもり１１３によって必要な平衡力が生成されることを保証する。
【００３２】
吊り上げアーム支持部１０５の領域で、回転軸１１１上のロープ牽引１１４内にフリー・ホイール回転継手１２１がある。このフリー・ホイール回転軸１２１は、回転軸１１１の回りの第２支持アーム１０７の運動のときロープ牽引１１４のロープがよれないように働く。さらにフリー・ホイール回転軸１２１はロープ牽引１１４を、第２支持アーム１０７に割り当てる区間１２２と、釣り合いおもり１１３に対応する区間１２３に分ける。ロープ牽引１１４のこれら区間１２２と１２３が互いに自由に回転できるので、回転軸１１１を回る第２支持アーム１０７の回転運動は釣り合いおもり１１３の運動から完全に切り離されている。特に、回転軸１１１を回る第２支持アーム１０７の回転運動は、釣り合いおもり１１３を配したロープ牽引区間１２３にその回転運動を逆結合させることはない。さらに、釣り合いおもり１１３のこの構成では、吊り上げアーム支持部で回転継手１０６の回転軸１１１の回りを第２支持アーム１０７が回転するとき、釣り合いおもり１１３の慣性が最小になる。
【００３３】
図１のフリー・ホイール回転継手１２０の可能な実施形態を図２に示す。このフリー・ホイール回転継手は、ボール・ベアリング回転継手として形成される。図１の釣り合いおもり１１３に対応するロープ牽引２０１の区間は、ボール支持板２０２と結合している。また図１の吊り上げアーム１０７に対応するロープ牽引２０５の区間は、ボール・ベアリング・ケーシング２０３に固定されている。ボール支持板２０２とボール・ベアリング・ケーシング２０３の間にボール２０４が配置されている。この構造は、図１の回転軸を回って図１の第２支持アーム１０７が回転するとき、ボール・ベアリング・ケーシング２０３は第２支持アームに対応するロープ牽引２０５の区間とともに自由に回転でき、釣り合いおもり１１３に対応するロープ牽引２０１の区間をほとんどよれさせない。
【００３４】
図２で説明したように、フリー・ホイール回転継手をボール・ベアリングによる回転継手として形成する代わりに、自在継手または別の周知の方法で形成することも可能である。
【００３５】
図３は、本発明の別の実施形態としての台架３００を示す。その基本構造は、図１の台架１００に対応する。図１の台架１００のように、台架３００は吊り下げ型台架として形成され、回転継手３０２を備える台柱３０１により、例えば手術室の天井３０３に吊り下げられる。基本構造を維持して、台架３００を床置き型台架として形成することもでき、その場合回転継手３０２を有する台柱３０１が台架の脚部に取り付けられる。
【００３６】
台柱３０１に、支持アームとして働く第１支持アーム３０４が取り付けられる。この第１支持アーム３０４には、回転継手３０６を有する吊り上げアーム支持部３０５があり、支持部３０５に第２支持アーム３０７が保持される。この第２支持アーム３０７が吊り上げアームとして働く。このアームは、関節３０８を有する吊り上げアーム支持部３０５に保持され、関節３１０により医療機器として手術用顕微鏡３０９を保持する。
【００３７】
図１の台架１００に対応して、第１支持アーム３０４は回転継手３０２により台柱３０１で、台柱に平行な回転軸３１１の回りを回転できる。第２支持アーム３０７は、回転継手３０６により吊り上げアーム支持部３０５内で回転軸３１２の回りを動くことができる。回転軸３１２は、台柱３０１に対し基本的に平行で、図３の実施形態では同様に図平面にある。第２支持アーム３０７は、吊り上げアーム支持部３０５で関節３０８により回転軸３１３に支承される。回転軸３１３は、吊り上げアーム支持部３０５の回転軸３１２に垂直で、図の実施形態では図平面に垂直である。回転軸３１３のこの配置は、例えば台架３００の支持アーム３０７を回転位置Ａから、破線で示す回転位置Ａ’へ移すことができる。
【００３８】
回転軸３１３で対応する荷重モーメントを発生する、手術用顕微鏡３０９による重力を平衡するため、台架３００に、復元力を生成する手段として働く釣り合いおもり３１４を持たせる。この釣り合いおもり３１４は、台柱３０１の領域に配置される。こうして、システム全体の質量中心も台柱３０１の回転継手３０２の回転軸３１１近辺にあり、釣り合いおもり３１４の慣性作用が最小になる。
【００３９】
釣り合いおもり３１４は、結合手段であるロッド機構により第２支持アーム３０７と結合されている。このロッド機構は、釣り合いおもり３１４を持つレバー・アーム３１５を有し、レバー・アーム３１５は、台柱３０１と第１支持アーム３０４に垂直な回転軸３１６で支承されている。このレバー・アーム３１５は、回転軸３１６に対して釣り合いおもり３１４に対向する側に玉継手３１７を有する。この玉継手３１７に伝達ロッド３１８が接続され、吊り上げアーム支持部３０５内で回転継手３０６の回転軸３１２に沿って配置されている。この伝達ロッド３１８は、玉継手３１９により第２支持アーム３０７に取り付けられる。こうして回転位置Ａから回転位置Ａ’への手術用顕微鏡３０９の動きは、位置Ｂから破線で示す位置Ｂ’への釣り合いおもり３１４の対応する動きと連結している。手術用顕微鏡にかかる重力を発生させる、第２支持アーム３０７の回転軸３１３でのモーメントに対し、釣り合いおもり３１４により生じるモーメントで逆作用させる。
【００４０】
玉継手３１７はケース付きの関節球を有し、これがレバー・アーム３１５を自由に移動可能に保持する。同じ方法で、第２支持アーム３０７の球継手３１９が形成される。伝達ロッド３１８は、回転軸３１２に沿ってローラ３２０と３２１間に移動可能に配置され、フリー・ホイール回転継手３２２を有する。フリー・ホイール回転継手３２２は、図１のフリー・ホイール回転継手１２１と同様に形成できる。これが伝達ロッド３１８を、第２支持アーム３０７に帰属する区間３２３と、釣り合いおもり３１４に対応する区間３２４に分ける。
【００４１】
フリー・ホイール回転継手３２２は、伝達ロッド３１８の区間３２３と３２４が互いに自由に回転できるように働く。こうして吊り上げアーム支持部３０５の回転軸３１２を回る第２支持アーム３０７の回転運動は、回転継手３０６により釣り合いおもり３１４の運動から減結合される。これによりとりわけ、釣り合いおもり３１４に対するロッド機構へ、この運動が逆結合することが阻止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】台架の第１実施形態の図である。
【図２】図１の台架のフリー・ホイール回転継手の構造図である。
【図３】台架の第２実施形態の図である。
【符号の説明】
１００ 台架
１０１ 台柱
１０２、１０６ 回転継手
１０３ 天井
１０４ 支持アーム
１０５ 吊り上げアーム支持部
１０７ 支持アーム
１０８ 関節
１０９ 手術用顕微鏡
１１０、１１１ 回転軸
１１２ 回転軸
１１３ 釣り合いおもり
１１４ ロープ牽引
１１５、１１６、１１７ 反転ローラ
１１８、１１９ 回転軸
１２０ レバー・アーム
１２１ フリー・ホイール回転継手
１２２、１２３ 区間

Claims (18)

1. 第１支持アーム（１０４，３０４）と、
   第１軸（１１２，３１３）と第２軸（１１１，３１２）の回りで第１支持アーム（１０４，３０４）に対して回転可能に支承された第２支持アーム（１０７，３０７）と、
   第２支持アームに対して第１軸（１１２，３１３）の回りで復元力を生成する手段（１１３、３１４）と、そして
   第１軸（１１１、３１３）の回りでの第２支持アーム（１０７、３０７）の運動に復元力を生成する手段（１１３、３１４）を結合する結合手段（１１４，３１５−３１９）と
   を有し、
   結合手段（１１４，３１５−３１９）が、第２軸（１１１，３１２）の回りでの第２支持アーム（１０７、３０７）の運動の復元力を生成する手段（１１３、３１４）との逆結合を阻止するために、回転運動を減結合するフリー・ホイール回転継手（１２１、３２２）を有する、
   ことを特徴とする、特に医療機器例えば手術用顕微鏡を保持するための台架。
2. 復元力を生成する手段がおもり（１１３、３１４）を有することを特徴とする請求項１に記載の台架。
3. 第１支持アームと第２支持アームを有し、第２支持アームが第１軸と第２軸で第１支持アームに対して回転可能に支承され、第２支持アームを少なくとも一方の軸の回りで復元力を生成する手段（１１３、３１４）に結合する、特に医療機器例えば手術用顕微鏡を保持するための、とりわけ請求項１または２に記載の台架であって、
   復元力を生成する手段が台柱（１０１、３０１）の領域を動くおもり（１１３、３１４）を有することを特徴とする台架。
4. 結合手段がロープ牽引（１１４）として形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の台架。
5. 結合手段がロッド機構（３１５−３１９）として形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の台架。
6. 復元力を生成する手段が、第２アーム（１０７、３０７）にかかる重力をそこに配する荷重（１０９、３０９）で相殺することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の台架。
7. 台柱（１０１）の間隔で第２アーム（１０７）にかかる平衡復元力がロープ牽引（１１４）により伝達され、その際ロープ牽引（１１４）が台柱（１０１）と平行方向に反転されることを特徴とする請求項４、または、請求項６が請求項４を参照する場合は請求項６に記載の台架。
8. ロープ牽引（１１４）を作動させるための反転（１１６）が台柱（１０１）の近くに設置されることを特徴とする請求項４または７、または請求項６が請求項４を参照する場合は請求項６に記載の台架。
9. 第１支持アーム（１０４、３０４）が台柱（１０１、３０１）に基本的に平行な回転軸（１１０、３１１）の回りを回転できることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の台架。
10. 結合手段（１１４、３１８）が少なくとも１度中断され、運動の逆結合を阻止する手段が回転減結合（１２１、３２２）として形成されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の台架。
11. 第１軸（１１２、３１３）が第２軸（１１１、３１２）に基本的に垂直であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の台架。
12. 第１軸（１１１、３１２）と第２軸（１１２、３０８）が互いに離れて配置されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の台架。
13. フリー・ホイール回転継手（１２１、３２２）が一方の軸（１１１、３１２）にあることを特徴とする請求項１１もしくは１２に記載の台架。
14. ロープ牽引（１１４）が少なくとも区間ごとにローラ（１１５、１１６）により一方の軸（１１１）に沿って行われることを特徴とする請求項６ないし１３のいずれか一項に記載の台架。
15. ロッド機構が一方の軸に沿って移動できる伝達ロッド（３１８）を有することを特徴とする請求項５に記載の台架。
16. 復元力を生成する手段が、支持アーム（１０４、３０４）に配置され釣り合いおもり（１１３、３１４）が取り付けられたレバー・アーム（１２０、３１５）を有し、結合手段（１１４、３１５−３１９）がレバー・アーム（１２０、３１５）の回転運動を第２支持アーム（１０７、３０７）の回転運動に結合することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の台架。
17. 台架が床置き台架として形成されることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の台架。
18. 台架が吊り下げ台架（１００、３００）として形成されることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の台架。

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