JP5706477B2

JP5706477B2 - 重量補償式の保持装置

Info

Publication number: JP5706477B2
Application number: JP2013144221A
Authority: JP
Inventors: ハンメル，ヘルマン
Original assignee: カール・ツアイス・メディテック・アーゲー
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2026-11-10
Also published as: JP2009514633A; JP5367374B2; DE102005054010A1; EP1945994A1; JP2013240613A; US8205845B2; WO2007054327A1; US20080237413A1

Description

本発明は、特に医療光学機器のための保持装置に関するものであり、第１の回転ジョイントによって保持ユニットに対して相対的に旋回可能に支承された、負荷物を受けるための支持アームを備えており、支持アームの第１の回転ジョイントで発生する負荷トルクを補償するために、支持アームに作用する長手方向の力を生成するための手段が設けられている。

冒頭に述べた種類の保持装置はＥＰ１１９９５０８から公知である。同文献には、共通の旋回ベースに枢支された第１のリンクと第２のリンクを備える手術顕微鏡スタンドが記載されている。第１のリンクと第２のリンクは、各々のフロントエンドでフロントリンクにより連結されて、平行リンク構造を形成している。このフロントリンクに手術顕微鏡が配置されている。平行リンク構造で受けられている負荷によって引き起される、旋回ベースで発生する負荷トルクを補償するために、平行リンク構造には、線形ばねとして構成された蓄力部材が設けられている。この蓄力部材は、平行リンク構造の支持リンクのうちの１つに枢支されており、旋回ベースに対して引張力又は押圧力を及ぼし、それにより平行リンク構造で受けられている手術顕微鏡を浮動状態に保つようになっている。

ＥＰ０４３３４２５は、手術顕微鏡スタンドの伸縮はさみアームで線形力を生成するための蓄力部材が設けられている、医療光学装備品のための支持装置を開示している。この蓄力部材は、伸縮はさみアームの旋回ベースでリンク機構案内部に支持されており、そのようにして、上下動に依存して変化する蓄力部材の力を補償するようになっている。

ＥＰ４２３１５１６には、スタンドに受けられた手術顕微鏡が回転ジョイントによって可動に旋回軸と傾動軸に受けられている、手術顕微鏡スタンドが記載されている。回転軸と傾動軸で手術顕微鏡により引き起される負荷トルクを補償するために、回転ジョイントには、初期応力を調整することができるねじりばねが付属している。

ＥＰ０６２８２９０Ｂ１より、レバー支持点によって旋回運動可能なようにスタンドコンソールに支承された平行リンク構造で手術顕微鏡が支持される、手術顕微鏡スタンドが知られている。平行リンク構造で発生する負荷トルクを補償するために、この手術顕微鏡スタンドには、平行リンク構造で受けられている手術顕微鏡の重量を補償する補償質量体が設けられている。

欧州特許出願公開第１１９９５０８Ａ２号明細書欧州特許出願公開第０４３３４２６Ｂ１号明細書ドイツ特許第４２３１５１６Ｃ２号明細書欧州特許出願公開第０６２８２９０Ｂ１号明細書

本発明の課題は、保持ユニットの回転ジョイントで支持アームを運動させながら、受けられている負荷物を力を使わずに案内することを可能にする、自重の少ない保持装置を提供することにある。

この課題は、長手方向の力を生成するための手段が保持ユニットに旋回可能に支承されるとともに、支持アームと作用接続されたカム支持体に対して力を及ぼす、冒頭に述べた種類の保持装置によって解決される。このようにして、長手方向の力を生成するための手段の重量が、支持アームに負荷をかけないことが実現される。それにより、長手方向の力を生成するための手段が、支持アームの回転ジョイントにおける負荷トルクを補償するために、その自重をも補償しなくてよいことが保証される。

本発明の発展例では、支持アームは保持ユニットに枢支されている。このようにして、長手方向の力を生成するための手段によって支持アームの負荷トルクを補償するために、カム支持体と支持アームの固定的な結合を設けることが可能である。

本発明の発展例では、長手方向の力を生成するための手段は１つのばね部材又は複数のばね部材を含んでいる。このようなばね部材は、たとえば線形ばねとして構成され、すなわち、生成されるばね力が、ばね部材を変形させるばね部材の撓みと比例するばね部材として構成されていてよい。しかしながら、ばね部材を変形させる撓みと、この撓みによって引き起されるばね力との間に非線形の関係を有している、１つ又は複数のばね部材を保持装置に設けることも原則として可能である。複数のばね部材を使用することで、保守整備コストを必要とせず、特に１つのばねが破損したときでも確実に運動することができる、格別に信頼度の高い保持装置が提供される。

本発明の発展例では、長手方向の力を生成するための手段は、保持ユニットで支持アームが運動したときにリンク機構案内部に沿って転動する軸受部材に対して作用する。このようにして、摩擦力を最低限に抑えることが可能である。

本発明の発展例では、長手方向の力を生成するための手段の保持ユニットにおける作用点は少なくとも１つの方向へ、好ましくは２つの方向へ変位可能である。このようにして保持装置を、これに受けられている負荷が変化したときに重量補償のために調整することが可能である。

本発明の発展例では、長手方向の力を生成するための手段の保持装置における作用点の調節を可能にするために伝動装置が設けられている。このようにして、負荷重量が変化したときに、保持装置を重量補償のために正確に調整することができる。

本発明の発展例では、長手方向の力を生成するための手段の保持ユニットにおける作用点の調節を可能にするためにモータが設けられている。このようにして、保持装置で平衡状態を自動的に調整するための前提条件が創出される。

本発明の発展例では、保持ユニットは長手方向案内部によってベースユニットに受けられている。このようにして、支持アームに受けられた負荷物が長手方向へ自由に運動することが可能である。

本発明の発展例では、支持アーム保持ユニットで回転ジョイントを介して、負荷物を支持する第２の支持アームと連結されており、長手方向の力を生成するための第１の手段と第２の手段が保持ユニットに旋回可能に支承されており、第１の手段は支持アームと作用接続されたリンク機構案内部へ力を及ぼし、長手方向の力を生成するための第２の手段は第２の支持アームと作用接続されたリンク機構案内部へ力を及ぼす。このようにして保持装置により、多重関節式の支持アームに受けられている負荷物を力を使わずに動かすことが可能である。

本発明の発展例では、第１の回転ジョイントの軸とは異なる軸を中心として支持アームを旋回させることを可能にする第２の回転ジョイントが保持装置に設けられている。このようにして、保持装置の支持アームに受けられている負荷物を空間内の任意の地点で位置決めすることができる。

本発明の発展例では、第２の回転ジョイントはベースユニットをスタンドコンソールと連結している。このようにして、保持装置のモジュール形式の構造が創出される。

本発明の発展例では、負荷物を支持アームで保持するために第３の回転ジョイントによって支持アームのフロント端部に枢支されたフロントリンクが保持装置に設けられている。

本発明の発展例では、フロントリンクと保持ユニットの作用接続は、支持アームの位置に関わりなく同じに保たれるフロントリンクのアライメントを保証する。このようにして、支持アームが所与の位置にあるときに第１の回転ジョイントにおける負荷トルクを変化させることなく、フロントリンクに支持された負荷物をフロントリンクに対して動かし、すなわちその重心を変位させることが可能である。

本発明の発展例では、作用接続は引張手段として、特にロープ滑車として、又は平行リンク構造として構成されている。

本発明の発展例では、支持アームには追加ウェイトのための受け部が付属している。このようにして、支持アームに受けられた負荷物の変化を追加ウェイトによって補償することが可能であり、それにより、長手方向の力を生成するための手段に対する作用なしに、力を使わずに保持装置を動かすことができる。

本発明の発展例では、追加ウェイトは支持アームで変位させることができ、そのようにして、支持アームの第１の回転ジョイントで発生する負荷トルクを変化させる。このようにして保持装置を、支持アームで作用するさまざまな負荷重量に合わせて、格別に簡単に適合化することができる。

本発明の発展例では、カム支持体は衣装掛けフック状に構成されている。このようにして、長手方向の力を生成するための手段で生成される力を、カム支持体に沿って案内されるロールを介してカム支持体へそのまま導入することが可能である。

あるいはカム支持体は腎臓形に製作されてもよい。このようなカム支持体形状により、保持装置の大きな運動の自由が実現される。

保持装置は、特に手術顕微鏡用天井スタンドとして、手術顕微鏡用壁面スタンドとして、又は手術顕微鏡用床面スタンドとして構成することができる。

本発明の好ましい実施形態が図面に示されており、以下において説明する。

図面は医療光学機器のための保持装置として、下記のものを示している。

手術顕微鏡用天井スタンドとして構成された第１の保持装置である。手術顕微鏡用壁面スタンドとして構成された第２の保持装置である。手術顕微鏡用床面スタンドとして構成された第３の保持装置である。さまざまに異なる支持アーム位置のときの、図１、図２、及び図３に示す保持装置の同一のモジュールである。さまざまに異なる支持アーム位置のときの、図１、図２、及び図３に示す保持装置の同一のモジュールである。さまざまに異なる支持アーム位置のときの、図１、図２、及び図３に示す保持装置の同一のモジュールである。図１に比べて改変された手術顕微鏡用天井スタンドの形態の第４の保持装置である。手術顕微鏡用天井スタンドの形態の保持装置の第５の実施例である。手術顕微鏡用天井スタンドの形態の保持装置の第６の実施例である。保持装置である。

図１には、回転ジョイント１０３によって軸１０４を中心として旋回可能に保持ユニット１０２に支承された支持アーム１０１を含む手術顕微鏡用天井スタンド１００が示されている。支持アーム１０１では、回転ジョイント１０６にフロントリンク１０５が保持されている。フロントリンク１０５は、手術顕微鏡１０８を含めた医療光学装備品ユニット１０７を支持している。手術顕微鏡１０８は、軸１０９，１１０，１１１を中心として、矢印１１２−１１４で示す方向へ動かすことができる。フロントリンク１０５には、支持アーム１０１と平行に配置されたリンク１１５が付属している。このリンク１１５は回転ジョイント１１６によって保持ユニット１０２に支持されるとともに、回転ジョイント１１７を介してフロントリンク１０５と連結されている。このことは、支持アーム１０１が軸１０４を中心として二方矢印１１８で示している方向へ旋回運動したときに、フロントリンク１０５が常に同じように垂直方向にアライメントされていることを保証する。ここで断っておくと、リンク１１５を用いる代わりに、フロントリンク１０５をロープ滑車機構又はラック伝動装置を介して保持ユニット１０２と連結し、それにより、手術顕微鏡用天井スタンド１００が位置調節されたときに変わらずに保たれるフロントリンク１０５のアライメントを保証することも可能である。

フック状のカム支持体１１９が、支持アーム１０１と固定的に結合されている。このフック状のカム支持体１１９に対して、長手方向の力を生成するための手段としての線形ばね構造１２０が作用する。線形ばね構造１２０は第１のばね保持体１２１と第２のばね保持体１２２とを有しており、これらの間でばねブロック１２３が挟持されている。第１のばね保持体１２１は回転ジョイント１２４によって保持ユニット１０２に旋回可能に受けられている。第２のばね保持体１２２は軸受に支承されたロールを支持しており、このロールは、支持アーム１０１が二方矢印１１８で示した方向へ動いたときに、カム支持体１１９に当たりながら転動する。ロールのための軸受は、たとえば滑り軸受、球軸受、又はニードル軸受として製作されていてよい。

カム支持体１１９は、支持アーム１０１が考えられるどの位置にあるときでも、支持アームで受けられている手術顕微鏡１０７によって回転ジョイント１０３の軸１０４で引き起される負荷トルクが、カム支持体１１９に線形力を及ぼす線形ばね構造１２０によって正確に補償されるように構成されている。

手術顕微鏡システムの負荷質量が変化したときに軸１０４で引き起こされるトルクを正確に補償できることを保証するために、支持アーム１０１には変位可能な追加ウェイト１４０が設けられており、この追加ウェイトは矢印１２５の方向へ支持アーム１０１に沿って可動である。

保持ユニット１０２はキャリッジ型の直線案内部１２７でベースユニット１２８に受けられている。この直線案内部１２７で支持アーム１０１が保持ユニット１０２とともに、二方矢印１２９で示している方向へ動くことができる。ベースユニット１２８は受容ユニット１３０に保持されており、この受容ユニット１３０はスタンドコンソール１３１で回転軸１３２を中心として回転させることができ、手術室の天井１３３に組み付けられている。

図２は、手術顕微鏡用壁面スタンド２００として構成された保持装置を示している。この保持装置のモジュールが、図１に示す手術顕微鏡用天井スタンドのモジュールに相当していれば、これらには同じ符号が付されている。手術顕微鏡用壁面スタンドでは、保持ユニット１０２は回転ジョイント２０１で回転軸２０２に枢支されている。さらに回転ジョイント２０１は、手術室の壁面２０３に配置された直線案内部２０４で保持されており、そのようにして手術室の壁面の水平方向へ動くことができる。

図３は、手術顕微鏡用天井スタンド３００として構成された保持装置を示している。この保持装置のモジュールが、図１に示す手術顕微鏡用天井スタンドのモジュールに相当していれば、これらには同じ符号が付されている。図１の手術顕微鏡用天井スタンドとは異なり、この保持装置３００ではベースユニット１２８はその直線案内部１２７が、手術室の床面３０１に配置された受容ユニット３０２に配置されており、受容ユニットは移動可能なロール３０４によってコンソール３０３に組み付けられている。コンソール３０３は、垂直方向の軸３０５を中心として受容ユニット３０２を回転させることを可能にする回転ジョイント３５０を含んでいる。

図４、図５、図６は、支持アーム１０１のための回転ジョイント１０３の軸１０４におけるトルク補償の原理を説明するために、図１から図３を参照して説明した保持装置の部分図を示している。ここで図示している保持装置区域のモジュールには、図１、図２、又は図３に示す保持装置の説明ですでに用いた符号が付されている。

この保持装置では、線形ばね構造１２０は弾性的に変形可能なエネルギー蓄積器として作用し、その伸張度を矢印４０１で図示する方向へ変えることができる。その伸張度に応じて、線形ばね構造１２０により、ばね力ＦＦｅｄｅｒの形態の線形力がカム支持体１１９の表面に対して及ぼされる。ばね力ＦＦｅｄｅｒは値｜ＦＦｅｄｅｒ｜＝Ｋｘを有しており、このときＫはばね定数であり、ｘは休止状態からのばねの撓みに相当している。

保持装置で発生する角度と力が描き込まれている図４に関して、カム支持体１１９の形状は次のような方程式体系によって定められる：

記号の意味：
ｇ：重力加速度；
Ｍ：支持アーム１０１に受けられている負荷物の質量；
Ｌ：支持アーム１０１の有効長；
φ：支持アームの角度位置
ＦＦｅｄｅｒ：線形ばね構造１２０によって生成されるばね力；
ｒ：レバーユニットとして機能するフック状のリンク機構案内部材１１９に対してばね力が作用する地点；
Ｋ：ばね定数
ｘ：エネルギー蓄積器の撓み；
ｃ：定数；
Ψ：ばね力と、フック状のリンク機構案内部材１１９に対するその作用の位置ベクトルとの間の角度。

式（１）は、平衡時には、線形ばね構造１２０の形態のエネルギー蓄積器によって生成されるトルクが、支持アームで負荷物が生成するトルクに等しいことを表現している。

式（２）はエネルギー保存の原理である。すなわち、線形ばね構造１２０の位置エネルギーと、支持アーム１０１に受けられている質量Ｍとの合計は変わることがない。

式（３）は、線形ばね構造１２０の力が、フック状のカム支持体１１９の表面４０２に対して常に垂直方向に作用することを表している。この式は、カム支持体１１９の表面４０２に対して接線上に延びていて、これを支持アーム１０１とともに回転ジョイント１０３で動かそうとする力を、線形ばね構造１２０が生成しないことを表現している。それにより、線形ばね構造の考えられるどの位置についても、この構造は休止状態にある。つまり式（３）は、支持アーム１０１の考えられるどの位置についても、スタンドが中立平衡状態にあることを意味している。

式（１）−（３）は、４つの変数χ，γ，φ，ψによる３つの陰関数からなる独立した方程式体系に相当している：

Ｆ₁（χ，γ，φ，ψ）＝０、Ｆ₂（χ，γ，φ，ψ）＝０、Ｆ₃（χ，γ，φ，ψ）＝０

このように、フック状のカム支持体１１９の形状は一義的に決まる。すなわち所与の角度φのとき、量χ，γ、ψはこの方程式体系によって決まる。

図７は、図１に示す手術顕微鏡用天井スタンド１００の構造と基本的に構造が対応する手術顕微鏡用天井スタンド７００を示している。図７のスタンドのモジュールが図１のものと同一である場合、これらは同じ符号が付されている。

ただし、図１に示す手術顕微鏡用天井スタンド１００とは異なり、手術顕微鏡用天井スタンド７００では、ロール７１０と７１１によってベースユニット１２８で直線案内される保持ユニット７０２が設けられている。この保持ユニットでは、軸１０４に対して、回転ジョイント１２４が二方矢印７０３と７０４の方向に変位することができる。そのために保持ユニット７０２は、回転ジョイント１０４が設けられた区域７０５を含んでいる。さらに保持ユニット７０２は、回転ジョイント１２４を支持する区域７０６を有している。区域７０５はねじ付きスピンドル７０７を介して区域７０６と連結されている。ねじ付きスピンドル７０７には、モータ７０８を備える伝動装置ユニットが付属している。このモータを適宜制御することで、保持ユニット７０２の区域７０５を二方矢印７０９に示すように保持ユニット７０２の区域７０６に対して変位させることができる。このとき、回転ジョイント１２４は二方矢印７０３の方向へ動く。

保持ユニットの区域７０６には、ねじ付きスピンドル７１３を駆動する役目を果たす、モータ７１２を備えたさらに別の伝動装置ユニットが配置されている。このねじ付きスピンドル７１３は回転ジョイント１２４に作用する。ねじ付きスピンドル７１３が動くと、回転ジョイント１２４が二方矢印７０２の方向へ変位する。

モータ７０８を備える伝動装置ユニット及びモータ７１２を備える伝動装置ユニットを適切に制御することにより、線形ばねユニット１２０の初期応力を調整し、それによって生成される、回転ジョイント１２４とカム支持体１１９におけるばね力の作用点の位置を選択して、支持アーム１０１に受けられた手術顕微鏡の質量が変化しても、支持アーム１０１がこれに受けられている手術顕微鏡１０７とともに所定の位置で平衡状態に保たれるようにすることが可能である。

このように、手術顕微鏡用天井スタンド７００の支持アーム１０１に受けられた手術顕微鏡を、周辺機器の接続や取外しによって質量が変化したときに力を使わずに動かせることを保証するために、図１に示す天井スタンド１００とは異なり、追加の変位可能な補償ウェイトを支持アーム１０１に設けなくてよい。

図８は、第１の支持アーム８０１と第２の支持アーム８０２が設けられた手術顕微鏡用天井スタンド８００を示している。第１の支持アーム８０１は回転ジョイント８０３で、旋回運動可能なように保持ユニット８０４に保持されている。第２の支持アーム８０２は、回転ジョイント８０５で第１の支持アーム８０１に枢支されている。支持アーム８０２はフロントエンドで回転ジョイント８０６により、医療光学装備品ユニット８０８を備える垂直方向のフロントリンク８０７を保持している。装備品ユニット８０８は手術顕微鏡８０９を含んでいる。手術顕微鏡は、図１に示す手術顕微鏡１０８と同じく、軸８１０，８１１，８１２を中心として矢印８１３−８１５で示している方向へ動かすことができる。

フロントリンク８０７には、第２の支持アーム８０２と平行に配置されたリンク８１６が付属している。このリンク８１６は、回転ジョイント８０５でクランク部材８１７に作用する。このクランク部材８１７は回転ジョイント８１８でリンク８１９に枢支されている。このリンク８１９は回転ジョイント８２０で受容ユニット８０４に保持されている。

第１のフック状のカム支持体８２１が、第１の支持アーム８０１と固定的に連結されている。フック状のカム支持体８２１に対しては、長手方向の力を生成するための手段としての第１の線形ばね構造８２２が作用する。線形ばね構造８２２は、図１に示す線形ばね構造１２０と同じく、第１のばね保持体８２３と第２のばね保持体８２４を有しており、これらの間にばねブロック８２５が挟持されている。ばね保持体８２３は、回転ジョイント８２６により、受容ユニット８０４で旋回可能に保持されている。このとき受容ユニット８０４には、回転ジョイント８２６を受容ユニット８０４で二方矢印８２８、８２９により示す方向へ変位させることを可能にする位置調節ユニット８２７が設けられている。

第２の支持アーム８０２は回転ジョイント８０５の領域で山形材８３０と固定的に連結されている。山形材８３０には回転ジョイント８３１でリンク８３２が枢支されており、このリンクは、回転ジョイント８０３の軸で受容ユニット８０４に支承されているクランクユニット８３３に作用する。クランクユニット８３３は、カム支持体８２１と同じようにフック状に構成された第２のカム支持体８３４を含んでいる。このカム支持体８３４に対して、第２の線形ばね構造８３５が作用する。線形ばね構造８２２と同じく、線形ばね構造８３５も第１のばね保持体８３６と第２のばね保持体８３７を含んでおり、これらの間にばねブロック８３８が挟持されている。ばね保持体８３６は回転ジョイント８３９によって旋回可能に受容ユニット８０４に支承されている。受容ユニット８０４に設けられた位置調節ユニット８４０により、回転ジョイント８３９を受容ユニット８０４で二方矢印８４１、８４２により示す方向へ変位させることができる。

受容ユニット８０４は回転軸８５１を備える回転ジョイント８５０で、詳しくは図示しない手術室の天井８５３に組み付けられた組付けユニット８５２に保持されている。

第１の線形ばね構造８２２は、第２の支持アーム８０２で受けられている医療光学装備品ユニット８０８の形態の負荷物によって回転ジョイント８０３の軸で引き起される負荷トルクを補償するように設定されている。

第２の線形ばね構造８３５は、リンク８３２によって回転ジョイント８０３の軸へ伝達される、回転ジョイント８０５の軸で医療光学装備品ユニット８０８により引き起されるトルクを補償する役目を果たす。付言しておくと、回転ジョイント８０５の軸におけるトルクを回転ジョイント８０３の軸へ伝達することは、原則として、リンクに代えて、たとえばロープ滑車やラック連結機構といった形態のそれ以外の適当な伝動装置機構によっても伝達することができる。

このように、二方矢印８４３、８４４で示している方向へ医療光学装備品８０８が変位すると、線形ばね構造８２２、８３５が二方矢印８４５、８４６の方向へ弛緩又は伸張する。

線形ばね構造８２２、８３５の回転ジョイント８２６、８３９のための位置調節ユニット８２７、８４０は、手術顕微鏡スタンドに受けられた医療光学装備品を二方矢印８４５、８４６の方向へ力を使わずに動かせるように、手術顕微鏡スタンド８００を重量補償のために設定することを可能にする。

保持装置の第６の実施例として、図９は、やはり第１の支持アーム９０１と第２の支持アーム９０２を有する手術顕微鏡用天井スタンド９００を示している。第１の支持アーム９０１は回転ジョイント９０３で旋回運動可能なように保持ユニット９０４に保持されている。第２の支持アーム９０２は回転ジョイント９０５で第１の支持アーム９０１に枢支されている。支持アーム９０２はフロントエンドで回転ジョイント９０６により、医療光学装備品ユニット９０８を備える垂直方向のフロントリンク９０７を保持している。装備品ユニット９０８は手術顕微鏡９０９を含んでいる。手術顕微鏡は、図１に示す手術顕微鏡１０８と同じく、軸９１０，９１１，９１２を中心として矢印９１３−９１５で示す方向へ動かすことができる。

第１の腎臓形のカム支持体９２１が、第１の支持アーム９０１と固定的に連結されている。ローラユニット９７３により、回転ジョイント９７２によって受容ユニット９０４に支承されたレバー部材９７１を介して、長手方向の力を生成するための手段としての第１の線形ばね構造９２２が、腎臓形のカム支持体９２１に対して作用する。線形ばね構造９２２は、図１に示す線形ばね構造１２０と同じく、第１のばね保持体９２３と第２のばね保持体９２４を有しており、これらの間でばねブロック９２５が挟持されている。

ばね保持体９２３には、スピンドル９７８と、詳しくは図示しない駆動装置を備えたスピンドル案内部９７４とが付属しており、このスピンドル案内部は回転ジョイント９２６により旋回可能なように受容ユニット９０４に支承されている。スピンドル案内部９７４の駆動は、ばね保持体９２３を二方矢印９７５に示すようにスピンドルの方向へ位置調節することを可能にする。ばね保持体９２４は回転ジョイント９２７によって保持ブロック９２８と連結されており、この保持ブロックは、詳しくは図示しない駆動装置により、二方矢印９７７に示すようにレバー部材９７１に沿って変位させることができる。

第２の支持アーム９０２には、リンク９８１、９８２が付属している。リンク９８１、９８２は、第１の支持アーム９０１とともに、及び第２の支持アーム９０２の区域９８３とともに、平行リンクを形成している。

第２の腎臓形のカム支持体９３４が、リンク９８２と固定的に連結されている。このカム支持体９３４に対しては、ローラユニット９３３により、回転ジョイント９９２によって受容ユニット９０４に支承されたレバー部材９９１を介して第２の線形ばね構造９３５が作用する。線形ばね構造９２２と同じく、線形ばね構造９３５も第１のばね保持体９３６と第２のばね保持体９３７を有しており、これらの間でばねブロック９３８が挟持されている。ばね保持体９３６は、スピンドル９７８と、詳しくは図示しない駆動装置を備えるスピンドル案内部９７９とを含んでおり、このスピンドル案内部は回転ジョイント９３９により旋回可能なように受容ユニット９０４に保持される。

ばね保持体９３６は、ばね保持体９２３と同じく、二方矢印９８０に示すようにスピンドルの方向へ位置調節することができる。ばね保持体９２４と同じく、ばね保持体９３７も回転ジョイント９６８によって、二方矢印９９９に示すようにスピンドルの方向へ位置調節することができる保持ブロック９６９と連結されている。さらに第２のばね保持体９３７には、二方矢印９９９に示すようにレバー部材９９１に沿って動かすための駆動装置が付属している。

受容ユニット９０４は、回転軸９５１を備える回転ジョイント９５０で、詳しくは図示しない手術室の天井９５３に組み付けられた組付けユニット９５２に保持されている。

第１の線形ばね構造９２２は、第２の支持アーム９０２に受けられている医療光学装備品ユニット９０８の形態の負荷物によって回転ジョイント９０３の軸で引き起される負荷トルクを補償するように設定されている。

第２の線形ばね構造９３５は、リンク９８１、９８２によって回転軸９０３の軸へ伝達される、回転軸９０５の軸で医療光学装備品ユニット９０８により引き起されるトルクを補償する役目を果たす。そのために線形ばね構造９３５は、回転ジョイント９９２により受容ユニット９０４に支承されたレバー部材９９１を介して、ローラユニット９９３によって腎臓形のカム支持体９３４に作用する。

このように、二方矢印９４３、９４４で示している方向へ医療光学装備品８０８が変位すると、線形ばね構造９２２、９３５が二方矢印９４５、９４６の方向へ弛緩又は伸張する。線形ばね構造９２２、９３５を適切に設定すれば、ロールユニット９７３、９９３が相応の位置で腎臓形のカム支持体９２１又は９３４に作用する、手術顕微鏡用天井スタンド９００の支持アーム９０１，９０２の考えられるどの位置についても、平衡状態を保てることを保証することが可能である。このとき腎臓形のカム支持体９２１、９３４の形状は、力を使わずに天井スタンドの支持アーム９０１，９０２を動かすために、線形ばね構造９２２、９３５を位置調節しなくてよいように選択されている。すなわち、天井スタンド９００で支持される医療光学装備品ユニット９０８の所定の負荷について、力を使わずに構造を動かすために、線形ばね構造９２２、９３５のスピンドル９７３，９７８、及びレバー部材９７１、９９１におけるばね保持体９２４，９３７の直線位置を調節する必要がない。

線形ばね構造に代えて、変形撓みとそれによって生起される力との間の非線形の関係を有しているばね部材を、上述した保持装置で用いることもできる。当然ながらこの場合には、ばね部材が作用する相応のカム支持体の形状も、１つ又は複数のばね部材の力と撓みの関数関係に合わせて適合化されていなくてはならない。

原則として、重量補償が行われる上述した保持装置は医療光学装備品や医療器具を受けるのに適しているだけでなく、一般に、物品を受けるためのマニピュレータとして利用することができ、たとえば製造会社の製造工場におけるツールのためのマニピュレータとして利用することができる。

Claims

医療光学機器（８０９）のための保持装置を含む保持装置（８００）であって、
保持ユニット（８０４）と、
前記医療光学機器（８０９）を受けるようにされた第１の支持アーム（８０１）と第２の支持アーム（８０２）と、
前記第１の支持アーム（８０１）は、前記保持ユニット（８０４）に対して相対的に旋回可能に支承された第１の回転ジョイント（８０３）を有し、
前記第１の支持アーム（８０１）は、第２の回転ジョイント（８０５）を介して前記第２の支持アーム（８０２）に接続され、
前記第２の支持アーム（８０２）は、前記第１の回転ジョイント（８０３）と前記第２の回転ジョイント（８０５）で、負荷トルクを発生する負荷物を受け、
前記保持装置（８００）はさらに、
前記第１の支持アーム（８０１）に固定的に接続された第１のカム支持体（８２１）と、
第１の端部と第２の端部とを有する長手方向の力を生成するための第１の手段（８２２）と、を含み、
前記第１の手段（８２２）は、前記負荷トルクに対抗するために前記第１の端部において前記カム支持体の表面に対して垂直方向に力を及ぼし、
前記第１の手段（８２２）は、前記第２の端部において旋回可能に前記保持ユニット（８０４）に接続され、
さらに、
前記第２の支持アーム（８０２）に作用接続された第２のカム支持体（８３４）と、
第１の端部と第２の端部とを有する長手方向の力を生成するための第２の手段（８３５）と、
前記第２の手段は、前記第１の端部の力を前記第２のカム支持体（８３４）の表面に及ぼし、そして、前記第２の手段（８３５）は、前記第２の端部において前記保持ユニット（８０４）に旋回可能に支承されていることを特徴とする保持装置。
長手方向の力を生成するための前記第１の手段（８２２）と前記第２の手段（８３５）の少なくとも１つは１つのばね部材（８２５、８３８）又は複数のばね部材を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
線形ばね（８２５、８３８）として構成されたばねが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の保持装置。
長手方向の力を生成するための前記第１の手段（８２２）は、前記保持ユニット（８０４）上を前記第１の支持アーム（８０１）が動いたときに前記第１のカム支持体（８２１）に沿って転動する軸受部材に対して作用することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の保持装置。
長手方向の力を生成するための前記第２の手段（８３５）は、前記第１の支持アーム（８０１）上を前記第２の支持アーム（８０２）が動いたときに前記第２のカム支持体（８３４）に沿って転動する軸受部材に対して作用することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の保持装置。
さらに、フロントリンク（８０７）を有し、
前記フロントリンク（８０７）は、前記第２の支持アーム（８０２）が負荷を保持するための第３の回転ジョイント（８０６）と前記第２の支持アーム（８０２）のフロントエンドで回転自在に接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の保持装置。
前記第２の支持アーム（８０２）の位置に関わりなく同じに保たれる前記フロントリンク（８０７）のアライメントを保証する、前記フロントリンク（８０７）と前記保持ユニット（８０４）の間の作用接続部（８１６、８１７、８１９）が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の保持装置。
第１のカム支持体（８２１）と前記第２のカム支持体（８３４）の少なくとも１つが腎臓形に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。