JP4490775B2 - 医療装置用架台 - Google Patents

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Description

本発明は、内視鏡等の比較的軽量の医療装置を支持する医療装置用の架台に関する。
内視鏡等の比較的軽量の医療装置を支持する架台は、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1の図1に示された架台(スタンド装置)は、患者が横になるベッドの横に平行な縦リンク及び横リンクを組み合わせた平行リンク機構を取り付け、その横リンクを延長して形成した支持アームの先端側に医療機器を取り付けている。また、回動支点を中心とした平行リンク機構の倒れ方向に加わる重量を相殺するカウンタウェイトが設けられている。
特開2002−165804号公報 図1
しかしながら、特許文献1に開示された医療装置用架台は、医療装置を水平方向に移動させるためには、縦リンクを傾ける必要があり、水平方向の移動と共に上下方向の位置も変化する。また、架台の取り付け位置から遠い部位に医療装置を移動させると、縦リンクが患者側に傾いて患者の身体と干渉する可能性がある。
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、医療装置の上下方向の位置を変化させずに水平方向の位置を変化させることができ、かつ、架台の取り付け位置から遠い部位に医療装置を移動させる場合にも、架台が患者の身体に干渉するのを避けることができる医療装置用架台を提供することを目的とする。
本発明にかかる医療装置用架台は、上記の目的を達成させるため、固定部に支持された第1の鉛直回転軸と、第1の鉛直回転軸に対して回転可能に取り付けられ、第1の鉛直回転軸を起点として連続的に接続され、最先端で医療装置を支持する第1〜第n(nは2以上の整数)のアームと、第1〜第(n−1)のアームの先端に取り付けられ、当アームの先に接続されるアームを水平面内で回動可能に支持する第2〜第nの鉛直回転軸と、第1〜第nのアームのうち少なくとも1本に適用され、基端側の鉛直回転軸と先端側の鉛直回転軸とを平行に保ちながら先端側を基端側に対して上下方向に変位可能な平行リンク機構と、平行リンク機構を含めてこれより先端側に位置する部材によるモーメント荷重を相殺するよう平行リンク機構の先端側を持ち上げる方向にモーメントを与える自重補償機構とを備えることを特徴とする。
平行リンク機構は、第1の鉛直回転軸に回転可能に取り付けられた第1のアームにのみ適用することができる。あるいは、第2、第3のアームのみに適用してもよい。
例えばn=3の場合には、固定部に支持された第1の鉛直回転軸と、第1の鉛直回転軸に対して回転可能に取り付けられた第1のアームと、第1のアームの先端に取り付けられた第2の鉛直回転軸と、第2の鉛直回転軸に対して回転可能に取り付けられた第2のアームと、第2のアームの先端に取り付けられた第3の鉛直回転軸と、第3の鉛直回転軸に対して回転可能に取り付けられ、先端で医療装置を支持する第3のアームとを備えることとなる。この場合、平行リンク機構は、第1のアームに適用され、この平行リンク機構に自重補償機構を設ける。
自重補償機構は、引張ばねにより、平行リンク機構を含めてこれより先端側に位置する部材によるモーメント荷重を相殺することが望ましい。引張ばねは、平行リンク機構の基端側と先端側との間に架け渡してもよいし、基端側に配置された水平方向の回転軸(上下方向の移動を可能にする)にプーリーを固定し、このプーリーの円周と固定部との間に架け渡してもよい。また、引張ばねのみでなく、エアスプリングを用いることもでき、さらには、平行リンク機構の基端を支点として反対側にウェイトを設け、平行リンク機構とウェイトとの間でシーソー式にバランスを取るようにしてもよい。
固定部は、ベッドに水平方向に沿って設けられたレールに取り付けることができる。あるいは、独立したスタンド式に床に配置するようにしてもよい。なお、固定部をベッドのレールに取り付ける場合には、レールが傾斜した際にも第1の鉛直回転軸を鉛直に保てるよう角度を調整する傾き調整機構を備えていることが望ましい。また、医療用装置を設置した後に、不用意に各鉛直回転軸が回転しないように、各回転軸にクラッチ機能を持たせ、設置後には回転軸を固定できるようにしてもよい。
本発明によれば、各アームが鉛直回転軸により接続されているため、先端に取り付けられた医療装置を水平方向に移動させる場合には、各アームを各鉛直回転軸周りに回転させれば足りるため、医療装置の上下方向の位置を変化させずに水平方向の位置を変化させることができる。また、第1アームは、固定部に支持された第1の鉛直回転軸に取り付けられており、この第1の鉛直回転軸自体はアームを動かしても傾かないため、架台の取り付け位置から遠い部位に医療装置を移動させる場合にも、架台が患者の身体に干渉することはない。
さらに、医療装置の水平方向の移動を鉛直回転軸周りの各アームの回転により行い、上下方向の移動を自重補償された平行リンク機構により行うため、医療機器及び各アームの重力による影響を受けず、小さな力で医療装置を移動させることができる。特に、引張ばねにより自重補償をした場合には、ウェイトを使う場合のように慣性質量が大きくならず、極めて小さな力で医療装置を移動させることができる。
なお、平行リンクを使用せずにアームの先端側を上下方向に変位させる回転軸を当該アームの基端側に設けたとすると、当該アームより先端側のアームを伸ばしたときに上記の回転軸にかかる回転方向の荷重モーメントが変化し、アームを伸ばすと医療装置が下降し、アームを縮めると医療装置が上昇する。本発明では、鉛直回転軸とを用いることにより、荷重モーメントの変化を鉛直回転軸の剛性により吸収することができ、アームを伸縮しても自重補償量が変化せずにバランスが保たれるため、医療装置が勝手に上下に移動するのを防ぐことができる。
架台をベッドに取り付ける場合、治療、診察のためにベッドを傾けると、各鉛直回転軸が鉛直でなくなり、医療装置が重力のかかる方向に移動し、所望の位置で停止させることができなくなる。傾き調整機構を備える場合には、このようにベッドを傾ける場合にも、各鉛直回転軸を鉛直に保つことができ、医療装置を任意の位置に移動させて停止させることができる。
以下、本発明にかかる医療装置用架台の実施例を4例説明する。いずれの実施例も、固定部はベッドのサイドに固定されたレールに取り付けられ、3本または4本のアームを備えている。
図1は、本発明の実施例1にかかる医療装置用架台10Aを示す斜視図である。実施例1にかかる医療装置用架台10Aは、図示せぬベッドの側面に固定されたサイドレール1に取り付けられた固定部11と、この固定部11に支持された第1の鉛直回転軸12と、第1の鉛直回転軸12に対して回転可能に取り付けられ、第1の鉛直回転軸12を起点として連続的に接続され、最先端で医療装置である内視鏡2を支持する第1〜第3のアーム13,14,15とを備えている。
固定部11には、第1の鉛直回転軸12をその軸線方向に上下動させる昇降ハンドル11aが設けられている。第1の鉛直回転軸12には、回転軸周りに回転可能な第1ジョイント12aが取り付けられ、第1のアーム13の基端部はこの第1ジョイント12aに取り付けられている。第1のアーム13の先端部には、第2の鉛直回転軸16が支持されており、第2のアーム14の基端部は、この第2の鉛直回転軸16に回転可能に取り付けられている。同様に、第2のアーム14の先端部には、第3の鉛直回転軸(図には示されていない)が支持されており、第3のアーム15の基端部は、この第3の鉛直回転軸に回転可能に取り付けられている。なお、第3のアーム15の基端部には、第2のアーム14に対する第3のアーム15の回転をロック/解除する固定レバー15aが取り付けられている。
第1のアーム13には、平行リンク機構が適用されている。すなわち、第1のアーム13は、上下に平行に設けられた上アーム部13aと下アーム部13bとを備え、これらの各アーム部13a,13bの基端部は、第1ジョイント12aに設けられた第1,第2の水平回転軸12b,12cに接続され、これらの水平回転軸を中心に上下方向に揺動可能である。一方、これらの各アーム部13a,13bの先端部は、第2の鉛直回転軸16に設けられた第3,第4の水平回転軸16a,16bに接続されている。このように、上下2つのアーム部を互いに平行に保ちつつ、水平回転軸に接続することにより、平行リンク機構が構成されている。この平行リンク機構を適用することにより、第1のアーム13は、基端側の第1の鉛直回転軸12と先端側の第2の鉛直回転軸16とを平行に保ちながら、先端側を基端側に対して上下方向に変位させることができる。
また、第1の水平回転軸12bと第4の水平回転軸16bとの間には、第1のアーム13の左右両側に引張スプリング17a,17bが架け渡されている。これらの引張スプリング17a,17bは、平行リンク機構を含めてこれより先端側に位置する部材、すなわち、第2,第3のアーム14,15、内視鏡2等によるモーメント荷重を相殺するよう第1アーム13(平行リンク機構)の先端側を持ち上げる方向にモーメントを与える自重補償機構を構成している。
第3のアーム15の先端には、取付部18を介して内視鏡2が取り付けられている。取付部18は、球面軸受けを有し、2自由度以上の自由度を持つジョイントであり、内視鏡2の姿勢を任意に変更することができる。なお、内視鏡2は、体内に挿入されて体腔内部を観察するための硬性鏡部2aと、硬性鏡部2aを支持して取付部18に固定された内視鏡本体部2bとを備えている。図中の符号18aは、取付部18を操作する際に掴む位置決め用ハンドルである。
以上のように構成された実施例1の医療装置用架台10Aによれば、第1の鉛直回転軸12を昇降させることにより上下方向の自由度を確保し、第1のアーム13を第1の鉛直回転軸12回りに回転させることにより水平方向の自由度を確保し、第1のアーム13の先端側を上下動することにより上下方向の自由度を確保し、さらに、第2,第3のアーム14,15をそれぞれ第2,第3の鉛直回転軸回りに回転させることにより、水平方向の2つの自由度を確保することができる。そして、取付部18の操作により、内視鏡2の姿勢を2以上の自由度で調整することができる。このような自由度を確保することにより、内視鏡2の硬性鏡部3aをベッドに横たわる患者の任意の位置に任意の角度で挿入することができる。
また、実施例1の構成によれば、内視鏡2の水平方向の移動を鉛直回転軸周りの各アームの回転により行い、上下方向の移動を自重補償された平行リンク機構により行うため、内視鏡2及び各アームの重力による影響を受けず、小さな力で内視鏡2を移動させることができる。特に、引張ばね17a,17bにより自重補償をしているため、ウェイトを使う場合のように慣性質量が大きくならず、極めて小さな力で内視鏡2を移動させることができる。
さらに、各アームが鉛直回転軸により接続されているため、内視鏡2を水平方向に移動させる場合には、各アームを各鉛直回転軸周りに回転させれば足りるため、内視鏡2の上下方向の位置を変化させずに水平方向の位置を変化させることができる。また、第1のアーム13は、第1の鉛直回転軸12に取り付けられており、この第1の鉛直回転軸12自体は各アームを動かしても傾かないため、架台の取り付け位置から遠い部位に医療装置を移動させる場合にも、架台が患者の身体に干渉することはない。
次に、実施例1の医療装置用架台10Aの変形例を図2に基づいて説明する。図2は、固定部に設けられた傾き調整機構を示す斜視図である。実施例1のように固定部11をベッドのサイドレール1に取り付ける場合には、治療、診察のためにベッドを傾けると、各鉛直回転軸が鉛直でなくなり、内視鏡2が重力のかかる方向に移動し、所望の位置で停止させることができなくなる。そこで、図2に示すように固定部に傾き調整機構を含ませることが望ましい。
図2に示す固定部20は、サイドレール1に取り付けられたベース部21、このベース部21に対して水平方向の軸線(サイドレール1の伸びる方向と第1鉛直回転軸12の軸線方向との両方向に対して垂直な軸線)の回りに回転調整可能な回転調整部22、そして、この回転調整部22に対してサイドレール1の伸びる方向と平行な軸回りに傾き調整可能な傾き調整部23とを備えている。第1の鉛直回転軸12は、傾き調整部23に支持されている。
回転調整部22は、一般的な回転ステージと同様の構造であり、図示せぬマイクロメータヘッドを操作することにより、回転角度を調整することができる。傾き調整部23は、ゴニオステージと同様に円筒状のスライド面を有する構造であり、図示せぬマイクロメータヘッドを操作することにより、傾き角度を調整することができる。
図2に示すような傾き調整機構を備えることにより、ベッドを傾ける場合にも、各鉛直回転軸を鉛直に保つことができ、内視鏡2を任意の位置に移動させて停止させることができる。なお、図2の例では、ベッドがいずれの方向に傾斜しても対応できるよう2方向の調整機構を設けたが、ベッドの傾斜の方向が限定されている場合には、対応する1方向の調整機構を設けるだけでもよい。なお、傾き調整機構としては、図2の構成のみでなく、球面軸受け機構を用いて第1鉛直回転軸を固定部に対して傾き可能に設け、第1鉛直回転軸の下端部にバランス用のウェイトを取り付けて構成してもよい。
図3は、本発明の実施例2にかかる医療装置用架台10Bを示す斜視図である。実施例2にかかる医療装置用架台10Bは、実施例1と同様に、サイドレール1に取り付けられた固定部11と、この固定部11に支持された第1の鉛直回転軸12と、第1の鉛直回転軸12に対して回転可能に取り付けられ、第1の鉛直回転軸12を起点として連続的に接続され、最先端で内視鏡2を支持する第1〜第3のアーム13,14,15とを備えている。平行リンク機構の構成を含め、第1〜第3のアーム13,14,15の接続関係は実施例1と同一である。
ただし、実施例2では、自重補償機構の構成が実施例1とは異なる。すなわち、実施例2の医療装置用架台10Bは、第1の鉛直回転軸12の固定部11に近い位置に第1ジョイント19が配置され、この第1ジョイント19の周囲に形成された係合プレート19aを含め、第1ジョイント19より図中上側の部分は、一体として第1の鉛直回転軸12の軸回り方向に回転可能に構成されている。そして、第1のアーム13を構成する上アーム部13aには、これを支持する第1の水平回転軸12bを中心にして上アーム部13aと一体に回転するプーリー13c,13dが固定されている。これらのプーリー13c,13dの円周と係合プレート19aとの間には、それぞれ引張スプリング17a(他の1本は図中には表されていない)が架け渡されており、これらが第2,第3のアーム14,15、内視鏡2等によるモーメント荷重を相殺するよう第1アーム13(平行リンク機構)の先端側を持ち上げる方向にモーメントを与える自重補償機構を構成している。
実施例2の医療装置用架台10Bによれば、各部の調整により、内視鏡2の利用に当たって必要十分な自由度を確保することができ、かつ、内視鏡2及び各アームの重力による影響を受けず、小さな力で内視鏡2を移動させることができる。また、実施例2においても、引張ばね17aにより自重補償をしているため、ウェイトを使う場合のように慣性質量が大きくならず、極めて小さな力で内視鏡2を移動させることができる。
図4は、本発明の実施例3にかかる医療装置用架台10Cを示す斜視図である。実施例3にかかる医療装置用架台10Cは、実施例1と同様に、サイドレール1に取り付けられた固定部11と、この固定部11に支持された第1の鉛直回転軸12と、第1の鉛直回転軸12に対して回転可能に取り付けられ、第1の鉛直回転軸12を起点として連続的に接続され、最先端で内視鏡2を支持する第1〜第3のアーム13,14,15とを備えている。平行リンク機構の構成を含め、第1〜第3のアーム13,14,15の接続関係は実施例1と同一である。
ただし、実施例3では、自重補償機構の構成が実施例1とは異なる。すなわち、実施例3の医療装置用架台10Cは、平行リンク機構を構成する第1のアーム13の下アーム部13bに第1の鉛直回転軸12の反対側に伸びる支持棒30が接続され、この支持棒30の先端にウェイト31が設けられている。実施例3の医療装置用架台10Cは、このウェイト31により、平行リンク機構とウェイトとの間でシーソー式にバランスを取っており、これが第2,第3のアーム14,15、内視鏡2等によるモーメント荷重を相殺するよう第1アーム13(平行リンク機構)の先端側を持ち上げる方向にモーメントを与える自重補償機構を構成している。
実施例3の医療装置用架台10Cによれば、各部の調整により、内視鏡2の利用に当たって必要十分な自由度を確保することができ、かつ、内視鏡2及び各アームの重力による影響を受けず、小さな力で内視鏡2を移動させることができる。
図5は、本発明の実施例4にかかる医療装置用架台10Dを示す斜視図である。実施例4にかかる医療装置用架台10Dは、サイドレール1に取り付けられた固定部11と、この固定部11に支持された第1の鉛直回転軸12と、第1の鉛直回転軸12に対して回転可能に取り付けられ、第1の鉛直回転軸12を起点として連続的に接続され、最先端で内視鏡2を支持する第1〜第4のアーム13,14,15,32とを備えている。
引張ばねを利用した平行リンク機構の構成は実施例1と同様であるが、実施例4では、平行リンク機構を第1のアーム13ではなく、第3のアーム15に適用している。すなわち、実施例4の医療装置用架台10Dは、第1の鉛直回転軸12に、回転可能な第1ジョイント12aが取り付けられ、第1のアーム13の基端部はこの第1ジョイント12aに取り付けられている。第1のアーム13の先端部には、第2の鉛直回転軸16が支持されており、第2のアーム14の基端部は、この第2の鉛直回転軸16に回転可能に取り付けられている。同様に、第2のアーム14の先端部には、第3の鉛直回転軸33が支持されており、第3のアーム15の基端部は、この第3の鉛直回転軸に回転可能に取り付けられている。さらに、第3のアーム15の先端には、第4の鉛直回転軸34が支持されており、第4のアーム32の基端部は、この第4の鉛直回転軸34に回転可能に取り付けられている。
第3のアーム15には、平行リンク機構が適用されている。すなわち、第3のアーム15は、上下に平行に設けられた上アーム部15bと下アーム部15cとを備え、これらの各アーム部15b,15cの基端部は、第3の鉛直回転軸33に設けられた第1,第2の水平回転軸33a,33bに接続され、これらの水平回転軸を中心に上下方向に揺動可能である。一方、これらの各アーム部15b,15cの先端部は、第4の鉛直回転軸34に設けられた第3,第4の水平回転軸34a,34bに接続されている。このように、上下2つのアーム部を互いに平行に保ちつつ、水平回転軸に接続することにより、平行リンク機構が構成されている。この平行リンク機構を適用することにより、第3のアーム15は、基端側の第3の鉛直回転軸33と先端側の第4の鉛直回転軸34とを平行に保ちながら、先端側を基端側に対して上下方向に変位させることができる。
また、第1の水平回転軸33aと第4の水平回転軸34bとの間には、第3のアーム15の左右両側に引張スプリング17a,17bが架け渡されている。これらの引張スプリング17a,17bは、平行リンク機構を含めてこれより先端側に位置する部材、すなわち、第4のアーム32、内視鏡2等によるモーメント荷重を相殺するよう第3のアーム15(平行リンク機構)の先端側を持ち上げる方向にモーメントを与える自重補償機構を構成している。
実施例4の医療装置用架台10Dによれば、各部の調整により、内視鏡2の利用に当たって必要十分な自由度を確保することができ、かつ、内視鏡2及び各アームの重力による影響を受けず、小さな力で内視鏡2を移動させることができる。また、実施例2においても、引張ばね17a,17bにより自重補償をしているため、ウェイトを使う場合のように慣性質量が大きくならず、極めて小さな力で内視鏡2を移動させることができる。
以上説明した実施例では、自重補償の手段としては、実施形態で示した引張スプリング、ウェイトを用いたが、エアスプリング等を用いることも可能である。また、架台には、画像表示機器、ヘッドマウントディスプレイ等の付属機器を取り付けることも可能である。ただし、付属機器を取り付ける場合には、その重量も考慮して自重補償をする必要がある。
本発明の実施例1にかかる医療装置用架台の構成を示す斜視図である。 図1に示す実施例1の変形例であり、固定部に設けられた傾き調整機構を示す斜視図である。 本発明の実施例2にかかる医療装置用架台の構成を示す斜視図である。 本発明の実施例3にかかる医療装置用架台の構成を示す斜視図である。 本発明の実施例4にかかる医療装置用架台の構成を示す斜視図である。
符号の説明
1 サイドレール
2 内視鏡
10A,10B,10C,10D 医療装置用架台
11 固定部
12 第1の鉛直回転軸
13 第1のアーム
13a,13b 上アーム部、下アーム部(平行リンク機構)
14 第2のアーム
15 第3のアーム
16 第2の鉛直回転軸
17a,17b 引張スプリング(自重補償機構)

Claims (4)

  1. 固定部に支持された第1の鉛直回転軸と、
    該第1の鉛直回転軸に対して回転可能に取り付けられ、該第1の鉛直回転軸を起点として連続的に接続され、最先端で医療装置を支持する第1〜第n(nは2以上の整数)のアームと、
    前記第1〜第(n−1)のアームの先端に取り付けられ、当該アームの先に接続されるアームを水平面内で回動可能に支持する第2〜第nの鉛直回転軸と、
    前記第1〜第nのアームのうち少なくとも1本に適用され、基端側の鉛直回転軸と先端側の鉛直回転軸とを平行に保ちながら先端側を基端側に対して上下方向に変位可能な平行リンク機構と、
    該平行リンク機構を含めてこれより先端側に位置する部材によるモーメント荷重を相殺するよう前記平行リンク機構の先端側を持ち上げる方向にモーメントを与える自重補償機構とを備え、
    前記固定部は、
    ベッドに水平方向に沿って設けられたレールに取り付けられたベース部と、
    記レールが傾斜した際にも前記第1の鉛直回転軸を鉛直に保てるよう角度を調整する傾き調整機構であって、前記ベース部に対して前記レールの伸びる方向と前記第1の鉛直回転軸の軸線方向との双方に垂直な軸回りに回転調整可能な回転調整部、及び前記回転調整部に対して前記レールの伸びる方向と平行な軸回りに傾き調整可能な前記第1の鉛直回転軸を支持する傾き調整部を、含む傾き調整機構と、
    を備えていることを特徴とする医療装置用架台。
  2. 前記平行リンク機構は、前記第1の鉛直回転軸に回転可能に取り付けられた第1のアームにのみ適用されていることを特徴とする請求項1に記載の医療装置用架台。
  3. 固定部に支持された第1の鉛直回転軸と、
    該第1の鉛直回転軸に対して回転可能に取り付けられた第1のアームと、
    該第1のアームの先端に取り付けられた第2の鉛直回転軸と、
    該第2の鉛直回転軸に対して回転可能に取り付けられた第2のアームと、
    該第2のアームの先端に取り付けられた第3の鉛直回転軸と、
    該第3の鉛直回転軸に対して回転可能に取り付けられ、先端で医療装置を支持する第3
    のアームと、
    前記第1のアームに適用され、基端側の鉛直回転軸と先端側の鉛直回転軸とを平行に保ちながら先端側を基端側に対して上下方向に変位可能な平行リンク機構と、
    該平行リンク機構を含めてこれより先端側に位置する部材によるモーメント荷重を相殺するよう前記平行リンク機構の先端側を持ち上げる方向にモーメントを与える自重補償機構とを備え、
    前記固定部は、
    ベッドに水平方向に沿って設けられたレールに取り付けられたベース部と、
    記レールが傾斜した際にも前記第1の鉛直回転軸を鉛直に保てるよう角度を調整する傾き調整機構であって、前記ベース部に対して前記レールの伸びる方向と前記第1の鉛直回転軸の軸線方向との双方に垂直な軸回りに回転調整可能な回転調整部、及び前記回転調整部に対して前記レールの伸びる方向と平行な軸回りに傾き調整可能な前記第1の鉛直回転軸を支持する傾き調整部を、含む傾き調整機構と、
    を備えていることを特徴とする医療装置用架台。
  4. 前記自重補償機構は、引張ばねにより、前記平行リンク機構を含めてこれより先端側に位置する部材によるモーメント荷重を相殺することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の医療装置用架台。
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