JP4225767B2 - 手術顕微鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手術顕微鏡に関し、とりわけ、架台と、該架台と可動的に結合し、該架台に対し旋回アームに可動的に支承される光学装置支持体とを有すると共に、該光学装置支持体が、その重心の領域において、該架台の旋回アームに対し少なくとも１つの回転軸の周りで旋回可能に支承される手術顕微鏡に関する。
【０００２】
【関連する技術及びその問題点】
手術顕微鏡は、可動範囲が大きく、かつ大きな力を加えなくても迅速に位置調節可能に構成される必要がある。顕微鏡が、一旦調節された位置から自然にずれていかないように、各位置において生じる力及びモーメントは補償されなければならない。そのような力及びモーメントが補償されない場合は、制動装置又は支持装置が配されなければならないが、これらは、更に重量全体を大きくするので不利であり、適正な平衡化もなさない（ヒステリシス現象）。しかしながら、制動装置が配される場合でも、制動が解除されたときに顕微鏡が「羽毛のように軽く」運動をすることができるように、当該力及びモーメントは、平衡化されるべきである。
【０００３】
手術顕微鏡は、稼動時には、異なる複数の付属品（例えば観察ポート、延長部品（Verlaengerungen）、フィルタ、交換レンズ等）とともに使用される。しかしながら、これら付属品を装着することにより、大抵の場合、全体の重心の位置が変動する。そのため、このシステムの平衡は崩れ、新たに平衡化を図らなければならない。この平衡化作業は、例えば、付加的な釣合重りを取り付けたり、除去したり、或いは位置を移動させたりすることによって行なうことができる。しかしながら、この方法は、非常に時間がかかり、しかも架台に作用する力とモーメントを大きくしてしまう。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
Ｃ形状のアーチを担持する医用レントゲン装置のための架台が知られている。そのアーチの一方の端部には、レントゲン照射装置が、他方の端部には、画像増幅（拡大）装置が配設されている。（例えば、特許文献２参照。）
【０００５】
【特許文献１】
国際公開第97/13997号パンフレット（WO 97/13997A1）
【特許文献２】
独国特許発明第4214858号明細書（DE 42 14 858 C1）
【０００６】
更に、一方の側（顕微鏡の左側）でのみ、旋回アームに取り付けられる光学装置（顕微鏡）支持体も既知である。このため、重心の軸の領域は、顕微鏡の右側では空の状態なので、そこに付属品ないし付加装置を取り付けることができる。しかし左側にはアームが結合しているため、左側に更には付属品を取り付けることができず不利である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、本発明の課題は、手術顕微鏡の平衡化を簡単かつ迅速に行うことができ、かつとりわけ付加重りの取り付けや（顕微鏡の）一方側のみでの（アームとの）結合のような既知の装置の欠点を回避できる装置を創出することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題は、本発明の一視点によれば、請求項１の特徴部に記載の特徴によって解決される。即ち、手術顕微鏡において、回転軸は、部分アーチ状の案内要素の（曲率）中心を仮想的に通過するよう構成され、及び該部分アーチ状案内要素は、光学装置支持体と少なくとも１つの空間軸に関して位置調節可能に結合し、かつ案内装置と協働するよう構成される。（形態１・基本構成）
詳しくは、架台と、旋回アームと、案内装置を介して該旋回アームに対して可動的に支承される部分アーチ状案内要素と、該部分アーチ状案内要素に支持される光学装置支持体とを有すると共に、該光学装置支持体が、該案内装置内での該部分アーチ状案内要素の摺動を介して１つの回転軸の周りで旋回可能に支承される手術顕微鏡において、前記光学装置支持体は、前記部分アーチ状案内要素に対して２つの空間軸において、前記光学装置支持体の重心が、その旋回軸にほぼ合致するよう、位置調節可能に構成されること、及び、前記部分アーチ状案内要素の前記光学装置支持体に対する位置調節は、互いに直交して配される複数の直進スライダによって行われる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を示すが、これらは従属請求項の対象でもある。
（２）手術顕微鏡において、更に、部分アーチ状案内要素の位置調節は、Ａ−Ｂ方向調節スライダとして互いに直交して配される複数の直進スライダによって行われることが好ましい（形態２）。
（３）手術顕微鏡において、更に、部分アーチ状案内要素の位置調節は、複数のネジロッドによって行なわれることが好ましい（形態３）。
（４）手術顕微鏡において、更に、部分アーチ状案内要素には、制御機構が配されることが好ましい（形態４）。
（５）該制御機構は、該部分アーチ状案内要素と協働し、ロック作動可能に構成された挟扼部材を有することが好ましい（形態５）。
（６）該制動機構は、調節・制御可能な（regulier- und einstellbar）制動力を生成するよう構成されることが好ましい（形態６）。
（７）手術顕微鏡において、更に、回転軸に、互いに平行に配される２つの部分アーチ状案内要素がそれぞれ設けられることが好ましい（形態７）。
（８）各案内要素は、湾曲したボールベアリングスライダ（Kugelfuehrungsschlitten）又は湾曲したすべり案内部材（Gleitfuehlung）として構成されることが好ましい（形態８）。
（９）互いに平行に配される２つの部分アーチ状案内要素が配されることが好ましい（形態９）。
【００１０】
光学装置支持体の本来の案内は、仮想の回転軸の外部（の領域）で行なわれる。光学装置支持体の重心は、本発明の光学システムの領域内にしばしば位置するので、現実の軸（複数）等によって光学システムを阻害することなく、仮想の回転軸を光学装置の重心に正確に合わせることが可能となる。このため、（仮想）軸の領域でも光学的付加装置を顕微鏡に取り付けることができ、しかも、顕微鏡の側部の両方に取り付けることができ、付加的釣合重り（付加重り）を光学装置支持体に取り付ける必要もない。そのため、本出願人の光学装置支持体の既知の構造（国際公開番号WO 97 13 997 A1）と比べると、光学装置支持体の重量は全体として小さくなる。これにより、構造全体に関する全慣性モーメント又は重量も小さくなる。その結果、位置の調節は容易に行なうことが可能となる。
【００１１】
部分アーチ状案内要素は、案内装置（Fuehrungswagen）又は案内保持器（Fuehrungskaefig）と協働することが目的に適う。これら２つの要素（部分アーチ状案内要素と、案内装置又は案内保持器）は、両方合わせて本来の案内操作を行なう。それら要素間の相対運動のために必要な遊びは、例えば、製造公差によって規定又は調節することが可能である。
【００１２】
本発明の有利な一実施形態では、部分アーチ状案内要素は、光学装置支持体と少なくとも１つの空間軸に関して位置調節可能に結合する。この結合は、介装部材を介して行なうことも可能である。
【００１３】
上記空間軸は、光学装置支持体の初期（開始）位置ないし姿勢において水平又は鉛直方向に延在することも可能である。
【００１４】
部分アーチ状案内要素の位置調節は、（複数の）直進（ないし線形）可動なスライダ（lineare Schlitten）によって行なわれることが好ましい。そのようなスライダは、正確な案内を可能とし、力及び場合によって生じ得る傾動モーメントをも受容することが可能である。
【００１５】
顕微鏡の付属品を交換する場合、光学装置支持体の全重心は、少なくとも二次元的に変動することが非常によく起こる。そのため、このシステムを平衡化するために、互いにほぼ垂直な可動軸に配される２つのスライダを設けることが好ましい。これによって、部分アーチ状案内要素の変位、従って同時に仮想軸の変位が可能となる。従って、仮想軸を光学装置支持体の重心へ容易に合わせる（移動させる）ことが可能となる。
【００１６】
光学装置支持体の迅速かつ正確な平衡化のために、部分アーチ状案内要素の変位（位置調節）は、ネジロッド（複数）によって行なわれることが好ましい。そのようなネジロッドは、自己制動性（selbsthemmend）であることが好ましい。それゆえ、付加的な固定装置は、通常必須ではない。
【００１７】
本発明の技術的思想の範囲内において、ネジロッドの（運動の）ために、遠隔制御及び／又は自動制御によっても制御可能なモータ駆動装置を設けることもできる。
【００１８】
平衡化されていないシステム、例えば付属品が交換された状態では、部分アーチ状案内要素には、より大きな力及びモーメントが生じ得る。このような力及びモーメントを少なくとも部分的に受容するために、部分アーチ状案内要素には、制動機構が配される。制動機構は、光学装置支持体を変位（位置調節）するために、完全に又は部分的に解除可能に構成され得る。
【００１９】
制動機構は、部分アーチ状案内要素と協働し、（挟圧）ロック作動可能に構成された挟扼部材を有することが好ましい。そのような挟扼部材は、ディスクブレーキの場合ように、両側（両面）から案内要素を包囲し、必要なときに案内要素を挟んで固定することができる。その他の制動装置（直線的制動装置（lineare Bremseinrichtungen）を含む）も本発明の（保護）範囲に含まれる。
【００２０】
軽く触れることによって顕微鏡が思いもよらず変位しないようにしつつも、他方では、必要なときに、制動が作用している場合でも、顕微鏡の位置を変化させることができるように、制動機構は、制御・調節可能な制動力を生成することも可能である。この制動力は、バネ要素、電磁石又はこれらの組み合わせによって生成可能である。
【００２１】
部分アーチ状案内要素は、静力学的理由から、大抵、全体の重心の外部に位置し、（仮想）軸に対し垂直に延在する面に配されるべきであろう。このため、場合によっては、システムの安定性にネガティブな影響を与えかねない傾動モーメントが生成する。そのような傾動モーメントの生成を阻止するために、本発明の一展開形態によれば、各回転軸に、互いに平行に配される２つの部分アーチ状案内要素がそれぞれ配設される。光学装置支持体を（仮想）軸に沿って横方向へ変位可能にする（Ｙ方向変位）、光学装置支持体のための位置調節装置を選択的又は付加的に配設することも可能である。
【００２２】
顕微鏡の位置調節（変位）を容易に実行可能にするために、案内要素の摩擦は、小さいものとすべきである。それゆえ、案内要素を湾曲したボールベアリングスライダ（gebogener Kugelfuehrungsschlitten）として構成すると目的に適う。そのようなボールベアリングスライダは、原理的に、ころがり軸受のように機能し、その転動摩擦抵抗は非常に小さい。このようなボールベアリングスライダのために、市場に流通している軸受要素を使用できるので有利である。これに対し、制動作用のために一定の基礎摩擦が必要な場合は、ころがり軸受の代わりに、すべり軸受案内部材（Gleitlagerfuehrung）を使用することが出来る。
【００２３】
好ましくは、互いに平行に配される２つの案内要素が設けられる。これによって、生じる力及びモーメントによる案内要素のそれぞれに対する（補償ないし平衡化）要求は、（案内要素が１つの場合に比べて）小さなものに維持されうる。
【００２４】
【実施例】
本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、特許請求の範囲に付した図面参照符号は、発明の理解の容易化のためであって、本発明を図示の態様に限定することを意図しない。また、以下の実施例も発明の理解の容易化のためであり、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な修正・変更等を排除することも意図しない。この点に関しては、出願から補正・訂正後に至るまで同様である。
【００２５】
図１に、手術顕微鏡の一例を示した。この手術顕微鏡は、架台脚部１、架台支柱２、及び架台支柱２に支承される支持アーム３から実質的に構成される架台を有する。移動アーム５は、連結装置（関節継手）４を介して支持アーム３と結合する。移動アーム５の自由端には、水平面内で可動の旋回アーム６ａが担持される。光学装置支持体７ａには、交換可能なアクセサリ（付属部品）の例として、観察ポート８ａと対物レンズ９ａが配設されている。
【００２６】
本発明の思想において「架台」という概念には、例えば壁面取付型架台、床上設置型架台、天井取付型架台のような、旋回アームをその周囲に対して可動的に担持するあらゆる支持装置を含まれるものと解すべきである。架台自体の構造ないし型式は、本発明にとって本質的なものではない。
【００２７】
光学装置支持体７ａと旋回アーム６ａとの結合は、部分アーチ状案内要素１０ａ及び該案内要素１０ａと協働する案内（ガイド）装置１１ａを介して行なわれる。この実施例では、案内要素１０ａは光学装置支持体７ａと結合し、案内装置１１ａは旋回アーム６ａと結合する。しかしながら、原理的には、この結合の組み合わせは、反対のものとする（組み替える）ことも可能である。
【００２８】
光学装置支持体７ａと部分アーチ状案内要素１０ａとの間に配設されるＡ−Ｂ方向調節スライダ１２、１３を介して、部分アーチ状案内要素１０ａは、ネジロッド１４、１５によって光学装置支持体７ａに対し位置調節（変位）される。Ａ−Ｂ方向調節スライダ１２、１３は、その変形例として、案内装置１１ａと旋回アーム６ａとの間に配設することも可能である。なお、Ａ、Ｂ方向は互いに直交する空間軸Ａ、Ｂに対応する。
【００２９】
旋回アーム６ａに対する光学装置支持体７ａの旋回は、部分アーチ状案内要素１０ａに作用しかつ調節可能に構成される制動装置１６によって制御される。
【００３０】
光学装置支持体７ａに対する部分アーチ状案内要素１０ａの位置調節（変位）によって、（仮想）回転軸１７ａは、光学装置支持体７ａの重心１８の位置ないし領域へ移動して合致した状態に達する。これによって、光学装置支持体７ａは、釣合いがとれた平衡状態に至るため、光学装置支持体７ａは、任意の位置へ容易に旋回移動することができ、そしてその位置に留まる（静止する）ことができる。
【００３１】
図３に、２つの部分アーチ状案内要素１０ｂ、１０ｃが互いに平行に配置される構成についての実施例を示した。光学装置支持体７ｂは、観察ポート８ｂと対物レンズ（開口部）９ｂとを有し、かつ自由端が二股フォークとして構成された旋回アーム６ａの２つのフォーク脚の間に挟まれ、部分アーチ状案内要素１０ｂ、１０ｃを介して左右一対の案内装置１１ｂ、１１ｃで支承される。この構造（両側面支持構造）は、（部分アーチ状案内要素等に作用する）支持力（及びモーメント）が低減するので、一側面で支持する構造に比べて極めて有利である。部分アーチ状案内要素１０ｂ、１０ｃは、すべり軸受要素又はころがり軸受要素として構成することができる。図２に示したような、類似の調節機構によって、回転軸１７ｂは、光学装置支持体７ｂの重心へ移動・合致させることができるため、大きな力を加えなくても、光学装置支持体を任意の位置に移動させ、そしてその位置に留める（静止させる）ことができる。（回転軸１７ａ、ｂに沿った）Ｙ方向位置調節は、ここでは詳細には説明しないがそれ自体既知の位置調節装置によって、旋回アーム部分６ｃと案内装置部分１１ｄとの間で行なうことが可能である（矢印参照）。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の独立請求項１（基本構成）により，所定の課題として掲げた効果が上述の通り達成される。即ち、本発明により、手術顕微鏡の平衡化を簡単かつ迅速に行うことができ、かつとりわけ付加重りの取り付けや（顕微鏡の相対する部分（側面）の）一方側のみでの（アーム等との）結合のような既知の装置の欠点を回避することが可能となる。各従属請求項の構成により、さらに、各視点に応じた付加的利点が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】架台を有する本発明の手術顕微鏡の一例。
【図２】図１に示した顕微鏡の部分拡大図。
【図３】互いに平行に配された２つの案内要素を有する本発明の顕微鏡の一変形例。
【符号の説明】
１ 架台脚部
２ 架台支柱
３ 支持アーム
４ 連結装置
５ 移動アーム
６ａ、ｂ、ｃ 旋回アーム
７ａ、ｂ 光学装置支持体
８ａ、ｂ 観察ポート（Tubus）
９ａ、ｂ 対物レンズ
１０ａ、ｂ、ｃ 部分アーチ状案内要素（Bogensegmentfoermiges Fuehru ngselement）
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ 案内装置
１２ Ａ方向調節スライダ
１３ Ｂ方向調節スライダ
１４ ネジロッド
１５ ネジロッド
１６ 制動装置（制動機構）
１７ａ、ｂ 回転軸
１８ 重心

Claims (8)

1. 架台と、
   旋回アームと、
   案内装置を介して該旋回アームに対して可動的に支承される部分アーチ状案内要素と、
   該部分アーチ状案内要素に支持される光学装置支持体とを有すると共に、
   該光学装置支持体が、該案内装置内での該部分アーチ状案内要素の摺動を介して１つの回転軸の周りで旋回可能に支承される手術顕微鏡において、
   前記光学装置支持体（７ａ，７ｂ）は、前記部分アーチ状案内要素（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）に対して２つの空間軸において、前記光学装置支持体の重心が、その旋回軸にほぼ合致するよう、位置調節可能に構成されること、及び、
   前記部分アーチ状案内要素（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記光学装置支持体に対する位置調節は、互いに直交して配される複数の直進スライダ（１２、１３）によって行われること、
   を特徴とする手術顕微鏡。
2. 前記部分アーチ状案内要素（１０ａ）の位置調節は、複数のネジロッド（１４、１５）によって行なわれること、
   を特徴とする請求項１に記載の手術顕微鏡。
3. 前記部分アーチ状案内要素（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）には、制動機構（１６）が配されること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の手術顕微鏡。
4. 前記制動機構は、該部分アーチ状案内要素（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）と協働し、ロック作動可能に構成された挟扼部材を有することを特徴とする請求項３に記載の手術顕微鏡。
5. 前記制動機構は、調節・制御可能な制動力を生成するよう構成されること、
   を特徴とする請求項３に記載の手術顕微鏡。
6. 前記回転軸（１７ａ、１７ｂ）毎に、互いに平行に配される２つの部分アーチ状案内要素（１０ｂ、１０ｃ）がそれぞれ設けられること、
   を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の手術顕微鏡。
7. 各案内要素（１０）は、湾曲したボールベアリングスライダ又は湾曲したすべり案内部材として構成されること、
   を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の手術顕微鏡。
8. 互いに平行に配される２つの部分アーチ状案内要素（１０ｂ、１０ｃ）が配されること、
   を特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の手術顕微鏡。

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