JP7239942B2 - Support structure for medical projectors - Google Patents

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Description

本発明は医療用プロジェクターの支持構造に関する。 The present invention relates to a support structure for medical projectors.

手術で使用される顕微鏡やカメラ等の医療機器は、フロアに設置されたスタンド装置から横方向に延びる支持アームの先端部に支持される。支持アームの先端部には複数の回転軸を有する保持アームが取付けられ、その保持アームの先端に医療機器の片方の側面が固定される。複数の回転軸を有する保持アームにより支持するため医療機器はその向きを任意に変更することができる。顕微鏡やカメラ等の医療機器は比較的小型のため、医療機器の片方の側面だけを保持アームにより所謂片持ち状態で支持しても問題ない。関連技術は日本国特許公開公報特開２０１７－６６２０号（特許文献１）に例示される。 Medical equipment such as microscopes and cameras used in surgery is supported on the distal end of a support arm extending laterally from a stand device installed on the floor. A holding arm having a plurality of rotation shafts is attached to the tip of the support arm, and one side of the medical device is fixed to the tip of the holding arm. The orientation of the medical device can be changed arbitrarily because it is supported by a holding arm having a plurality of rotation axes. Since medical devices such as microscopes and cameras are relatively small, there is no problem even if only one side of the medical device is supported by a holding arm in a so-called cantilevered state. A related technique is exemplified in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2017-6620 (Patent Document 1).

しかしながら近年では顕微鏡やカメラ等の機能を内蔵した大型の医療機器も開発されている。例えば、手術部位の臓器における蛍光画像を撮影し、それを可視画像化してプロジェクションマッピング技術により臓器に直接投影する医療用プロジェクターが開発されている。このように大型の医療機器の場合は片持ちでは支持が不安定になるため、両持ちで且つ向きを任意に変更可能な新たな支持構造の提案が待たれている。 However, in recent years, large-sized medical devices with built-in functions such as microscopes and cameras have also been developed. For example, a medical projector has been developed that captures a fluorescence image of an organ at a surgical site, converts it into a visible image, and projects it directly onto the organ using projection mapping technology. In the case of such a large-sized medical device, the cantilevered support becomes unstable. Therefore, proposals for a new support structure that can be supported on both sides and can be arbitrarily changed are awaited.

本発明によれば、大型の医療用プロジェクターを両持ちで確実に支持でき且つ支持した状態で向きを任意に変更可能な医療用プロジェクターの支持構造を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a support structure for a medical projector that can reliably support a large-sized medical projector on both sides and can arbitrarily change the orientation while the projector is supported.

本発明の第１の技術的側面によれば、フロアに設置されたスタンド装置の横方向に延びる支持アームの先端部に、先端側が二股状に分岐した保持アームを、支持アームの軸心に合致した第１回転軸を中心に回転自在に取付け、保持アームの二股状に分岐した最先の端部間に、支持アームの第１回転軸に直交する第２回転軸を中心にして回転自在な円筒部を取付け、該円筒部に、外輪と内輪との間に複数の転動体を介在させたリング状ベアリングの外輪部分を固定し、リング状ベアリングの内部に、下面より光線を照射する医療用プロジェクターを、リング状ベアリングの内輪部分に固定した状態で、リング状ベアリングの中心軸を中心にして回転自在に配置したことを特徴とする。 According to the first technical aspect of the present invention, a support arm, which extends in the lateral direction of a stand device installed on a floor , is provided with a holding arm having a bifurcated tip at the tip of the support arm. Mounted rotatably about a mating first axis of rotation, and between the bifurcated foremost ends of the holding arm, rotatably about a second axis of rotation perpendicular to the first axis of rotation of the support arm. The outer ring portion of a ring-shaped bearing with a plurality of rolling elements interposed between the outer ring and the inner ring is fixed to the cylindrical section, and the inside of the ring-shaped bearing is irradiated with light rays from the bottom surface. The projector is fixed to the inner ring portion of the ring-shaped bearing and arranged so as to be rotatable around the central axis of the ring-shaped bearing.

本発明の第２の技術的側面によれば、医療用プロジェクターの第２回転軸方向における両方の側面に、第２回転軸を通過する状態で医療用プロジェクターの中心軸方向に沿って延びるレールを設け、該レールに対して該レールの長手方向に沿って該レール上の位置を変更自在なウェイトをそれぞれ設けたことを特徴とする。 According to a second technical aspect of the present invention, rails are provided on both side surfaces of the medical projector in the direction of the second rotation axis and extend along the central axis direction of the medical projector while passing through the second rotation axis. and a weight whose position on the rail can be changed along the longitudinal direction of the rail .

本発明の第３の技術的側面によれば、レールの下端部にスタンド装置或いは医療用プロジェクターを操作するための操作ハンドルを取付けたことを特徴とする。 A third technical aspect of the present invention is characterized in that an operation handle for operating the stand device or the medical projector is attached to the lower end of the rail.

スタンド装置に支持された医療用プロジェクターを示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a medical projector supported by a stand device; スタンド装置に支持された医療用プロジェクターを示す側面図。FIG. 2 is a side view showing a medical projector supported by a stand device; 医療用プロジェクターの内部構造を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the internal structure of the medical projector; 医療用プロジェクターを示す下面図。FIG. 2 is a bottom view showing a medical projector; 医療用プロジェクターを示す斜視図。1 is a perspective view showing a medical projector; FIG. リング状ベアリングを示す分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a ring-shaped bearing; リング状ベアリングを示す断面図。Sectional drawing which shows a ring-shaped bearing. 図４中矢示ＳＡ－ＳＡ線に沿う断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view along the arrow SA-SA line in FIG. 4; 医療用プロジェクターの第２回転軸を中心したバランス状態を示す側面図。FIG. 5 is a side view showing a state of balance of the medical projector centered on the second rotation axis; 図９中矢示ＳＢ－ＳＢ線に沿う断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the arrow SB-SB line in FIG. 9;

本発明の好適な実施形態を図１～図１０に基づいて説明する。以下において前後左右の方向性は図１に示された通りである。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. FIG. In the following description, the directions of front, back, left, and right are as shown in FIG.

手術室内のフロア上に設置されているスタンド装置１は、ベース上で水平方向に回転自在なスタンド本体２を備えている。スタンド本体２には、前アーム３及び後アーム４を含む平行リンク機構Ｒが、前アーム３の途中に設定された回転軸５を中心にして回転自在に支持されている。 A stand device 1 installed on a floor in an operating room has a stand body 2 horizontally rotatable on a base. A parallel link mechanism R including a front arm 3 and a rear arm 4 is rotatably supported on the stand main body 2 around a rotation shaft 5 set in the middle of the front arm 3 .

平行リンク機構Ｒの上辺は支持アーム６の後側部分により形成され、支持アーム６はそのまま前方へ延びている。平行リンク機構Ｒの下辺は下アーム７の前側部分により形成され、下アーム７はそのまま後方へ延び、後端にはカウンタウェイト８が取付けられている。 The upper side of the parallel link mechanism R is formed by the rear portion of the support arm 6, and the support arm 6 extends forward as it is. The lower side of the parallel link mechanism R is formed by the front portion of the lower arm 7, the lower arm 7 extends rearward as it is, and a counterweight 8 is attached to the rear end.

支持アーム６の先端部には、途中から先端側が二股状に分岐した保持アーム９が取付けられている。保持アーム９は支持アーム６の軸心に合致した第１回転軸Ｘを中心に回転自在に取付けられている。 At the tip of the support arm 6, a holding arm 9 is attached, the tip of which is bifurcated from the middle. The holding arm 9 is mounted rotatably about a first rotation axis X coinciding with the axis of the support arm 6 .

保持アーム９の二股状に分岐した最先の端部１０間にはリング状の円筒部１１が取付けられている。円筒部１１はその最大直径部分が、第１回転軸Ｘに直交する第２回転軸Ｙを中心にした状態で、端部１０に対して回転自在に取付けられている。 A ring-shaped cylindrical portion 11 is attached between the bifurcated tip end portions 10 of the holding arm 9 . The cylindrical portion 11 is rotatably attached to the end portion 10 with its maximum diameter portion centered on a second rotation axis Y orthogonal to the first rotation axis X. As shown in FIG.

円筒部１１の内面には複数の凸部１２が円周方向に沿って形成されている。この凸部１２上にリング状ベアリング１３が取付けられている。リング状ベアリング１３は、外輪１４と内輪１５との間に複数のコロ（転動体）１６を介在させた構造で、その外輪１４がネジ１７により凸部１２に固定されている。 A plurality of convex portions 12 are formed on the inner surface of the cylindrical portion 11 along the circumferential direction. A ring-shaped bearing 13 is mounted on the projection 12 . The ring-shaped bearing 13 has a structure in which a plurality of rollers (rolling elements) 16 are interposed between an outer ring 14 and an inner ring 15 .

リング状ベアリング１３の内部には医療用プロジェクター１８が配置されている。医療用プロジェクター１８は概略直方体で、その側面の周囲に６個の取付部品１９が固定されており、その先端部がリング状ベアリング１３の内輪１５に下側からネジ２０により固定されている。リング状ベアリング１３の中心軸Ｚは前記第１回転軸Ｘ及び第２回転軸Ｙと直交し、医療用プロジェクター１８はこの中心軸Ｚを中心に円筒部１１及び外輪１４に対して回転自在となる。 A medical projector 18 is arranged inside the ring-shaped bearing 13 . The medical projector 18 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and six attachment parts 19 are fixed around its side surfaces, and the tip thereof is fixed to the inner ring 15 of the ring-shaped bearing 13 from below with screws 20 . The center axis Z of the ring-shaped bearing 13 is orthogonal to the first rotation axis X and the second rotation axis Y, and the medical projector 18 can rotate freely with respect to the cylindrical portion 11 and the outer ring 14 around this center axis Z. .

医療用プロジェクター１８の第２回転軸Ｙの方向における両側面には、第２回転軸Ｙを通過した状態で、医療用プロジェクター１８の中心軸Ｚの方向に沿って延びるレール２１が固定されている。このレール２１には長手方向に沿って複数のネジ穴２２が形成されている。レール２１には断面コ字状のウェイト２３が設けられる。ウェイト２３には円孔２４が形成され、そこからネジ部２５を挿入して任意のネジ穴２２に螺合することにより、ウェイト２３の位置をレール２１の長手方向に沿ってレール２１上の位置を変更することができる。 On both side surfaces of the medical projector 18 in the direction of the second rotation axis Y, rails 21 are fixed that extend along the direction of the central axis Z of the medical projector 18 while passing through the second rotation axis Y. . A plurality of screw holes 22 are formed in the rail 21 along the longitudinal direction. A weight 23 having a U-shaped cross section is provided on the rail 21 . A circular hole 24 is formed in the weight 23 , and a screw portion 25 is inserted through the circular hole 24 and screwed into an arbitrary screw hole 22 , thereby adjusting the position of the weight 23 on the rail 21 along the longitudinal direction of the rail 21 . can be changed .

レール２１が第２回転軸Ｙを通過する状態で延びるため、ウェイト２３の位置を第２回転軸Ｙを境として両側へ移動させることができる。そのため、図９で示すように、医療用プロジェクター１８の第２回転軸Ｙを中心とした上下の重量Ｗ１、Ｗ２を等しくすることで、第２回転軸Ｙを中心とした回転方向でのバランス調整を行うことができる。場合によっては、左右のウェイト２３のいずれか一方の重さを変えることにより、医療用プロジェクター１８の第１回転軸Ｘを中心とした回転方向でのバランス調整も行うことができる。 Since the rail 21 extends while passing through the second rotation axis Y, the position of the weight 23 can be moved to both sides of the second rotation axis Y as a boundary. Therefore, as shown in FIG. 9, by equalizing the upper and lower weights W1 and W2 about the second rotation axis Y of the medical projector 18, balance adjustment in the rotation direction about the second rotation axis Y is performed. It can be performed. In some cases, by changing the weight of one of the left and right weights 23, it is possible to adjust the balance in the direction of rotation about the first rotation axis X of the medical projector 18 as well.

レール２１の下端部には操作ハンドル２６が左右にそれぞれ取付けられている。この操作ハンドル２６はスタンド装置１の各回転部における電磁クラッチや医療用プロジェクター１８を操作するためのものである。操作ハンドル２６が剛性の高いレール２１の下端部に取付けられているため、操作ハンドル２６の取付剛性が高い。 Left and right operation handles 26 are attached to the lower ends of the rails 21, respectively. This operating handle 26 is for operating the electromagnetic clutches and the medical projector 18 in each rotating part of the stand device 1 . Since the operating handle 26 is attached to the lower end portion of the rail 21 with high rigidity, the mounting rigidity of the operating handle 26 is high.

医療用プロジェクター１８の側面部には、その下端周囲に７つの照明２７が異なる長さの支持バー２８により医療用プロジェクター１８から放射方向に離れた状態で且つ円周状に並んだ状態で配置されている。この照明２７は白色光Ｈを照射してドクターＤの手元の手術部位をあらゆる方向から照らして、ドクターＤの手の陰により手術部位が暗くなることを解消するためのものである。 On the side of the medical projector 18, seven lights 27 are arranged around the lower end of the medical projector 18 radially spaced apart from the medical projector 18 by support bars 28 of different lengths and arranged in a circular shape. ing. The illumination 27 emits white light H to illuminate the surgical site at hand of the doctor D from all directions, thereby preventing the surgical site from being darkened by the shadow of the doctor D's hand.

スタンド装置１によりドクターＤの頭部より高い位置に支持された医療用プロジェクター１８は患者Ｐの手術中の臓器Ｇから蛍光部分を撮影して、それを可視画像化してリアルタイムで臓器Ｇに投影するための装置である。医療用プロジェクター１８の下面には窓２９が形成され、その周囲には特定波長の励起光Ｅを発する励起光照明３０が設けられている。窓２９の周囲に励起光照明３０があるため、励起光Ｅを臓器Ｇに対してあらゆる方向から照射することができる。 A medical projector 18 supported by the stand device 1 at a position higher than the head of the doctor D captures the fluorescence portion of the organ G of the patient P during surgery, converts it into a visible image, and projects it onto the organ G in real time. It is a device for A window 29 is formed on the lower surface of the medical projector 18, and excitation light illumination 30 for emitting excitation light E of a specific wavelength is provided around the window. Since the excitation light illumination 30 is provided around the window 29, the excitation light E can be applied to the organ G from all directions.

医療用プロジェクター１８の内部には窓２９の真上に光を部分的に透過・反射する光分岐手段３１が設けられている。更に内部にはプロジェクター部３２とカメラ部３３が設けられている。カメラ部３３の内部には蛍光カメラ３４と可視光カメラ３５が設けられており、蛍光と可視光に分離する図示せぬ光学フィルタ手段も設けられている。 Inside the medical projector 18, a light branching means 31 that partially transmits and reflects light is provided just above the window 29. As shown in FIG. Furthermore, a projector section 32 and a camera section 33 are provided inside. A fluorescence camera 34 and a visible light camera 35 are provided inside the camera section 33, and an optical filter means (not shown) for separating fluorescence and visible light is also provided.

患者Ｐには予め人体に安全な蛍光試薬が投与される。手術室内の無影灯３６は基本的に消灯する（蛍光強度によっては点灯する場合もある）。励起光照明３０から特定波長の励起光Ｅを手術部位の臓器Ｇに照射する。すると臓器Ｇを含む術野において、肉眼では見えない組織表面下の血管やリンパ管の流れ或いは腫瘍等が蛍光発光部Ｆとして発光する。その蛍光発光部Ｆからの蛍光を含む術野からの反射光Ａを窓２９から医療用プロジェクター１８の内部に取入れてカメラ部３３に導く。カメラ部３３では反射光Ａを蛍光と可視光に分離し、蛍光は蛍光カメラ３４で、可視光は可視光カメラ３５で撮影する。 A fluorescent reagent that is safe for the human body is administered to the patient P in advance. The shadowless lamp 36 in the operating room is basically turned off (it may be turned on depending on the fluorescence intensity). An excitation light E of a specific wavelength is emitted from the excitation light illumination 30 to the organ G at the surgical site. Then, in the surgical field including the organ G, blood vessels and lymph vessels under the surface of the tissue, tumors, etc., which are invisible to the naked eye, emit light as fluorescent light emitting portions F. The reflected light A from the surgical field including the fluorescence emitted from the fluorescent light emitting portion F is introduced into the medical projector 18 through the window 29 and guided to the camera portion 33 . The camera unit 33 separates the reflected light A into fluorescence and visible light.

蛍光カメラ３４で撮影された蛍光画像Ｂは可視画像化されてプロジェクター部３２へ送られ、プロジェクター部３２から光分岐手段３１を介して窓２９より臓器Ｇに投影される。蛍光画像Ｂが臓器Ｇにリアルタイムで投影されるプロジェクションマッピングとなる。リアルタイムの投影のため、臓器Ｇの変形や移動にも時差なく追従し、ドクターＤはその臓器Ｇに投影された蛍光画像Ｂを参考にして手術を行うことができる。 A fluorescence image B captured by the fluorescence camera 34 is converted into a visible image and sent to the projector section 32 , and projected onto the organ G from the window 29 via the light branching means 31 from the projector section 32 . The fluorescence image B becomes projection mapping projected onto the organ G in real time. Because of the real-time projection, the deformation and movement of the organ G can be tracked without time lag, and the doctor D can perform the surgery with reference to the fluorescence image B projected onto the organ G. FIG.

この医療用プロジェクター１８は二股状に分岐した保持アーム９により円筒部１１及びリング状ベアリング１３を介して両持ち状態で支持されるため、支持状態が確実である。 Since the medical projector 18 is supported by the bifurcated holding arm 9 via the cylindrical portion 11 and the ring-shaped bearing 13, the supporting state is reliable.

手術中に医療用プロジェクター１８の投影方向を変更する場合は、操作ハンドル２６を握りながら操作することにより、スタンド装置１の回転部分の電磁クラッチをフリーにして、医療用プロジェクター１８を全体的に上下或いは前後左右に移動させることができる。そして医療用プロジェクター１８が、第１回転軸Ｘを中心に保持アーム９ごと回転し、第２回転軸Ｙを中心にリング状ベアリング１３ごと回転し、リング状ベアリング１３の中心軸Ｚを中心に回転するため、投影方向を任意に変更することができる。 When changing the projection direction of the medical projector 18 during surgery, the operating handle 26 is gripped and operated to release the electromagnetic clutch of the rotating portion of the stand device 1, thereby moving the medical projector 18 up and down as a whole. Alternatively, it can be moved back and forth and left and right. Then, the medical projector 18 rotates together with the holding arm 9 around the first rotation axis X, rotates around the second rotation axis Y together with the ring-shaped bearing 13, and rotates around the central axis Z of the ring-shaped bearing 13. Therefore, the projection direction can be changed arbitrarily.

本発明の第１の技術的側面によれば、二股状に分岐した保持アームにより医療用プロジェクターを両持ち状態で確実に支持することができる。医療用プロジェクターが、第１回転軸を中心に保持アームごと回転し、第２回転軸を中心にリング状ベアリングごと回転し、リング状ベアリングの中心軸を中心に回転するため、医療用プロジェクターの向きを任意に変更することができる。 According to the first technical aspect of the present invention, the bifurcated holding arm can reliably support the medical projector in a state of being supported on both sides. Since the medical projector rotates together with the holding arm about the first rotation axis, rotates together with the ring-shaped bearing about the second rotation axis, and rotates about the central axis of the ring-shaped bearing, the orientation of the medical projector can be changed arbitrarily.

本発明の第２の技術的側面によれば、レールに沿ってウェイトの位置を変更することにより、医療用プロジェクターの第２回転軸を中心とした回転方向でのバランス調整を行うことができる。 According to the second technical aspect of the present invention, by changing the position of the weight along the rail, it is possible to adjust the balance in the direction of rotation about the second rotation axis of the medical projector.

本発明の第３の技術的側面によれば、操作ハンドルが剛性の高いレールの下端部に取付けられているため、操作ハンドルの取付剛性を高めることができる。 According to the third technical aspect of the present invention, since the operating handle is attached to the lower end portion of the highly rigid rail, the mounting rigidity of the operating handle can be increased.

（米国指定）
本国際特許出願は米国指定に関し、２０１８年４月３日に出願された日本国特許出願第２０１８－０７１３２３号について米国特許法第１１９条（ａ）に基づく優先権の利益を援用し、当該開示内容を引用する。(US designation)
This international patent application relates to the designation of the United States, citing the benefit of priority under 35 U.S.C. Quote content.

Claims (3)

フロアに設置されたスタンド装置の横方向に延びる支持アームの先端部に、先端側が二股状に分岐した保持アームを、支持アームの軸心に合致した第１回転軸を中心に回転自在に取付け、
保持アームの先端側の二股状に分岐した先端の端部間に、支持アームの第１回転軸に直交する第２回転軸を中心にして回転自在な円筒部を取付け、
該円筒部に、外輪と内輪との間に複数の転動体を介在させたリング状ベアリングの外輪部分を固定し、
リング状ベアリングの内部に、下面より光線を照射する医療用プロジェクターを、リング状ベアリングの内輪部分に固定した状態で、リング状ベアリングの中心軸を中心にして回転自在に配置したことを特徴とする医療用プロジェクターの支持構造。 A holding arm having a bifurcated tip is attached to the tip of a support arm extending in the lateral direction of a stand device installed on the floor so as to be rotatable about a first rotation axis that coincides with the axis of the support arm . ,
mounting a cylindrical portion rotatable about a second rotation axis perpendicular to the first rotation axis of the support arm between the ends of the bifurcated tip of the holding arm;
An outer ring portion of a ring-shaped bearing having a plurality of rolling elements interposed between the outer ring and the inner ring is fixed to the cylindrical portion,
A medical projector that irradiates a light beam from the lower surface inside the ring-shaped bearing is arranged rotatably about the central axis of the ring-shaped bearing while being fixed to the inner ring portion of the ring-shaped bearing. Support structure for medical projectors. 医療用プロジェクターの第２回転軸方向における両方の側面に、第２回転軸を通過する状態で医療用プロジェクターの中心軸方向に沿って延びるレールを設け、該レールに対して該レールの長手方向に沿って該レール上の位置を変更自在なウェイトをそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１記載の医療用プロジェクターの支持構造。 Rails are provided on both side surfaces of the medical projector in the second rotation axis direction and extend along the central axis direction of the medical projector while passing through the second rotation axis. 2. The support structure for a medical projector according to claim 1, wherein weights are provided along the rail so that the positions of the weights on the rail can be changed. レールの下端部にスタンド装置或いは医療用プロジェクターを操作するための操作ハンドルを取付けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の医療用プロジェクターの支持構造。 3. A support structure for a medical projector according to claim 1, wherein an operating handle for operating the stand device or the medical projector is attached to the lower end of the rail.
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