JPH0191847A - Tilting and elevating apparatus of operating microscope - Google Patents

Tilting and elevating apparatus of operating microscope

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JPH0191847A
JPH0191847A JP62249206A JP24920687A JPH0191847A JP H0191847 A JPH0191847 A JP H0191847A JP 62249206 A JP62249206 A JP 62249206A JP 24920687 A JP24920687 A JP 24920687A JP H0191847 A JPH0191847 A JP H0191847A
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JP
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microscope
arm
rotating shaft
axis
gravity
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Japanese (ja)
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Takashi Nagano
長野 隆
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To always take the balance of a microscope and to change the orienting or angular position of the microscope by light operating force, by constituting the title apparatus so that the angular moment of the center of gravity of the microscope is negated by the reverse angular moment of an elastic member caused by the elastic force thereof. CONSTITUTION:The first arm 15 is supported on the support 14 erected on a base 13 so as to be freely rotatable around a vertical axial line O9 and the second arm 16 supported so as to be rotatable within the plane crossing the first arm 15 at a right angle in a state freely rotatable around a vertical axial line O10 is provided to the other end of the first arm 15. When a microscope 1 is desired to be moved, the switch provided on the handle mounted to the microscope 1 is operated to release the braking action of electromagnetic brakes 12alpha, 12beta. By this constitution, the microscope 1 can be regulated so as to take a desired inclined posture at a three-dimensionally free position in a state suspended on the base 13 through the arms 15, 16, the mount member 8 and a support means 4.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、手術用顕微鏡を保持する架台等に備えられた
俯仰装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an elevating device provided on a pedestal or the like for holding a surgical microscope.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕近年
、医学のめざましい進歩に伴って、新しい手術9手技が
開発されてきているが、微細な手術をaimで拡大観察
しながら行うマイクロサージ工り−の分野でも、これら
の進歩に伴って、より高性能な手術用顕微鏡が要求され
るようになっている。
[Problems to be solved by conventional techniques and inventions] In recent years, with the remarkable progress of medical science, nine new surgical techniques have been developed. With these advances, even in the surgical field, higher performance surgical microscopes are required.

特に脳外科手術においては、手術用顕微鏡の位置決めの
円滑さ及び容易さが厳しく要求され、手術中に頻繁に行
われるであろう観察角度の変更に要する時間を極力短く
しなければならない。即ち、外科手術用¥a微鏡は、術
者の邪魔になることなしに、作業空間内の所望位置に迅
速且つ適確に位置決めされ、且つその位置に固定できる
ように、スタンドや天井懸架部に支持されていなげれば
ならない。
Particularly in brain surgery, smoothness and ease of positioning of a surgical microscope are strictly required, and the time required to change the observation angle, which may occur frequently during surgery, must be minimized as much as possible. In other words, a surgical microscope is equipped with a stand or a ceiling suspension so that it can be quickly and accurately positioned at a desired position in the work space without interfering with the surgeon, and can be fixed at that position. It must be supported by the following.

又、最近では、各種症状の記録のために、顕微鏡に写真
撮影装置を取付けたり、医師や看護婦の教育のためにu
微鏡にTVカメラを取付けたりすることが多い、これは
手術用顕微鏡を重くする結果となり、そのため上記操作
性を保持しながら手術用顕微鏡の荷重を補償するアーム
及び架台が必要である。
Recently, we have also installed photographic devices on microscopes to record various symptoms, and installed U-shaped devices to educate doctors and nurses.
A TV camera is often attached to the microscope, which results in the weight of the surgical microscope.Therefore, an arm and a pedestal are required to compensate for the load of the surgical microscope while maintaining the above-mentioned operability.

これらの要求を満たすため、例えば、特公昭55−36
116号公報には、ハンドルにより互いに直交する三つ
の軸の周りの自由な合成回転を可能にする3軸自在力ル
ダンリンク機構を介して固定の支持体に支承されたリン
ク機構から成り、立体空間内で自由に角度位置を変え得
る該リンク機構の端部材に光学観察器具を竜付けるよう
にした位IF!II節用スタンド装置が開示されている
が、この装置に用いられている3軸自在力ルダンリンク
機構では、三つの互いに直交する回転軸の交点に光学観
察器具又は顕微鏡(好ましくは、顕微鏡の重心)が在る
ように顕微鏡を支持することが肝要であり、このため、
3軸自在力ルダンリンク機構を構成する各アームは形状
が複雑となり高価となるばかりか、顕微鏡付近にカルダ
ンアームが存在してスタンド装置全体が大型になり、操
作上自由に利用でき空間が著しく狭められてしまう。又
、各回転軸のバランスを釣り合い用の重錘によりとって
いるので、重錘の重量は顕微鏡の重量と同じになり、顕
微鏡を移動させる際に生じる装置全体の慣性は著しく大
きくなる。従って、顕微鏡が一度働き出すと、所望位置
に顕微鏡を迅速且つ確実に停止させるのが大変難しくな
るという欠点がある。
In order to meet these demands, for example,
Publication No. 116 discloses a link mechanism supported on a fixed support via a 3-axis flexible force link mechanism that enables free combined rotation around three axes orthogonal to each other by a handle, and a three-dimensional space. An optical observation instrument is attached to the end member of the link mechanism that can freely change its angular position within the IF! A stand device for section II is disclosed, and in the three-axis flexible force link mechanism used in this device, an optical observation instrument or a microscope (preferably the center of gravity of the microscope) is located at the intersection of three mutually orthogonal rotation axes. It is important to support the microscope so that
Each arm that makes up the 3-axis flexible force link mechanism not only has a complicated shape and is expensive, but also the presence of the cardan arm near the microscope makes the entire stand device large, and the space that can be used freely for operation is significantly reduced. I end up getting beaten up. Furthermore, since each rotating shaft is balanced by a counterweight, the weight of the weight is the same as the weight of the microscope, and the inertia of the entire apparatus that occurs when moving the microscope becomes significantly large. Therefore, once the microscope starts working, it is very difficult to stop the microscope quickly and reliably at a desired position.

従って、本発明の主目的は、常にバランスのとれた状態
で且つ軽い操作力で手術用顕微鏡の配向位又は角度位置
を変化させることのできる、手術用顕微鏡のための俯仰
装置を提供することにある。
Therefore, the main object of the present invention is to provide an elevating device for a surgical microscope that can change the orientation or angular position of the surgical microscope in a balanced state and with a light operating force. be.

本発明の他の目的は、比較的小型であるにも拘らず広い
手術用操作空間を確保出来る手術用顕微鏡のための俯仰
装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an elevating device for a surgical microscope that is relatively small in size yet can secure a large operating space for surgery.

本発明の更に他の目的は、構成が簡単で安価に製作し得
る、手術用顕微鏡のための俯仰装置を提供することにあ
る。
Still another object of the present invention is to provide an elevating device for a surgical microscope that has a simple structure and can be manufactured at low cost.

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明による
俯仰装置は、架台上に三次元的に移動可能に懸吊される
べき取付は部材と、下方へ傾斜する第1回転軸と該第1
回転軸の一端部上にあって該第1回転軸と直交する第2
回転軸と該第1回転軸の中間部上にあって該第2回転軸
と平行で且つ該第2回転軸と同期して回転する第3回転
軸とを有していて、前記第1回転軸の他端部が前記取付
は部材に回転可能に取付けられ且つ前記第2回転軸に顕
微鏡が取付けられる支持部材と、前記第3回転軸に取付
けられたアーム部材と前記取付は部材との間に連結され
た弾性部材とを備えていて、前記支持部材を介して顕微
鏡の重心の旋回移動に伴う顕微鏡の重量による回転モー
メントが前記弾性部材の弾性力による逆の回転モーメン
トにより打消されるようにしたことにより、操作に必要
な力や慣性質量が小さくなり、装置をリンクとコイルバ
ネ等から構成でき、コイルバネ等を顕微鏡取付は部と同
じ側に設けるようにしたものである。
[Means and effects for solving the problem] The elevating device according to the present invention includes a mounting member to be suspended movably in three dimensions on a mount, a first rotating shaft tilting downward, and the first rotating shaft. 1
a second shaft located on one end of the rotating shaft and perpendicular to the first rotating shaft;
and a third rotating shaft located on an intermediate portion of the first rotating shaft, parallel to the second rotating shaft, and rotating in synchronization with the second rotating shaft; The other end of the shaft is rotatably attached to the attachment member, and the microscope is attached to the second rotation shaft, and the arm member is attached to the third rotation shaft, and the attachment member is connected to the support member. an elastic member connected to the supporting member, so that the rotational moment due to the weight of the microscope accompanying the rotational movement of the center of gravity of the microscope via the support member is canceled by the opposite rotational moment due to the elastic force of the elastic member. As a result, the force and inertial mass required for operation are reduced, and the device can be constructed from links, coil springs, etc., and the coil springs are provided on the same side as the microscope attachment section.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図示した一実施例に基づき本発明の詳細な説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an illustrated embodiment.

第11!lは本発明による俯仰装置の一実施例の斜視図
、第2図は上記実施例の原理構成図、第3図は上記実施
例を懸吊する架台又はスタンド装置の斜視図、第4図は
上記実施例の顕微鏡照準部の拡大斜視図、第5図は上記
実施例の作用を説明するための概略斜視図、第6図は上
記実施例の操作モーメントのバランスの状態を示す図で
ある。
11th! 1 is a perspective view of an embodiment of the elevating device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram of the principle configuration of the above embodiment, FIG. 3 is a perspective view of a pedestal or stand device for suspending the above embodiment, and FIG. FIG. 5 is an enlarged perspective view of the microscope aiming section of the above embodiment, FIG. 5 is a schematic perspective view for explaining the operation of the above embodiment, and FIG. 6 is a diagram showing the state of the operating moment balance of the above embodiment.

第1図及び第2図において、1は照準部2bにより観察
光軸Cに沿って上下動可能に支持されている周知のW4
微鏡である。照準部2bは垂直アーム3の下部に後述す
る取付は部材を介して取付けられた平行四辺形リンクと
して構成された支持手段4のす5ンクアーム2aに後述
の如く相対位置調整可能に取付けられている。リンクア
ーム2aには2本の互いに平行なリンクアーム5,6が
枢軸Os、Ohにより回転可能に接続されている。リン
クアーム5.6の各他端は枢軸○8,04によりリンク
2aと平行なリンクアーム7と夫々回転可能に結合して
いる。リンクアーム5は、枢軸OSより所定距離熱れた
端部が前記取付は部材8に枢軸03 、Os と直交す
る軸線02と同心的に回転可能に連結している。又、取
付は部材8は、垂直アーム3と直交する頂面を有する突
出アーム部8aと、支持手段4を回転可能に支持するア
ーム部8bとが角度ψをなすように形成されている。リ
ンクアーム5の取付は部材8への取付は端部は中空の円
筒体5aとして形成されていて、この円筒体5aの内部
にはリンクアーム6に一端部が枢着されたリンクアーム
7が挿入されている。リンクアーム7の他端には、回転
し得るようにリンクアーム5に軸受けされた枢軸0.が
固着されていて、この枢軸0.が円筒体5a内に取付け
られたt磁ブレーキ12αにより必要に応じ固定状態に
保持されるようになっている0円筒体5aには軸線Os
と同心のシャフト12が設けられている。このシャフト
12は取付は部材8のアーム部8bに回転可能に軸受さ
れていて、取付は部材8の内部に設けられた電磁ブレー
キ12βにより必要に応じ固定状態に保持されるように
なっている。又、取付は部材8には前記の垂直アーム3
が固着されていて、取付は部材8は垂直アーム3を介し
て後述する架台に垂直な軸線01 の周りに回転自在に
取付けられている。リンク5及び6の中央部には、リン
クアーム2及び7と平行にこれらと同様にリンクアーム
5及び6に枢着された中間リンクアーム19が設けられ
ている。中間リンクアーム19とリンクアーム6とを結
合する枢軸o8は一端が中間リンクアーム19に固着さ
れていてリンクアーム6に回転可能に軸受されている。
1 and 2, reference numeral 1 denotes a well-known W4 which is supported by an aiming unit 2b so as to be movable up and down along the observation optical axis C.
It is a microscopic mirror. The aiming part 2b is attached to the lower part of the vertical arm 3 so that its relative position can be adjusted as will be described later. . Two mutually parallel link arms 5 and 6 are rotatably connected to the link arm 2a by pivot shafts Os and Oh. The other ends of the link arms 5.6 are rotatably connected to link arms 7 parallel to the link 2a by pivots ○8, 04, respectively. The end of the link arm 5, which is heated a predetermined distance from the pivot OS, is connected to the mounting member 8 so as to be rotatable concentrically with the pivot 03 and the axis 02 perpendicular to the pivot OS. Further, the mounting member 8 is formed such that a protruding arm portion 8a having a top surface perpendicular to the vertical arm 3 and an arm portion 8b rotatably supporting the support means 4 form an angle ψ. When attaching the link arm 5 to the member 8, the end is formed as a hollow cylindrical body 5a, and a link arm 7 whose one end is pivotally attached to the link arm 6 is inserted into the cylindrical body 5a. has been done. At the other end of the link arm 7 is a pivot shaft 0.0, which is rotatably supported by the link arm 5. is fixed, and this axis 0. is held in a fixed state as necessary by a magnetic brake 12α installed in the cylinder 5a.The cylinder 5a has an axis Os
A shaft 12 concentric with is provided. The shaft 12 is rotatably supported by an arm portion 8b of the member 8, and is held in a fixed state by an electromagnetic brake 12β provided inside the member 8 as required. In addition, the above-mentioned vertical arm 3 is attached to the member 8.
The member 8 is attached via a vertical arm 3 so as to be rotatable about an axis 01 perpendicular to the pedestal, which will be described later. An intermediate link arm 19 is provided at the center of the links 5 and 6, parallel to the link arms 2 and 7 and similarly pivotally connected to the link arms 5 and 6. A pivot shaft o8 connecting the intermediate link arm 19 and the link arm 6 has one end fixed to the intermediate link arm 19 and is rotatably supported by the link arm 6.

枢軸0.の他端は内方へ延びていて、そこに同一方向に
延びた細長い支持部材20が固着されている。即ち、支
持部材20は中間リンク19と一体に連結されている。
Axis 0. The other end extends inwardly and has an elongated support member 20 secured thereto extending in the same direction. That is, the support member 20 is integrally connected to the intermediate link 19.

この支持部材20には、その長手方向に延びたねじ21
が回転可能に軸受けされていて、このねじ21には支持
部材20により摺動可能に支持された柱22が螺合され
ている。従って、ねじ21を回すことにより柱22は支
持部材20上をその長手方向に移動し得る。柱2−2に
はもう一つの柱23が垂直方向へ摺動可能に乗せられて
いて、この柱23には垂直方向へ貫通した形でねじ24
が螺合されている。ねし24の下端は柱22に回転可能
に軸受けされている。従って、ねじ24を回すことによ
り柱23は柱22に案内されながら垂直方向へ移動し得
る。柱23の頂部の延長端9と取付は部材8のアーム部
8aの突出端10との間にはガススプリングとして構成
された圧縮バネ18が初期弾圧力を与えられた状態で連
結されている。延長端9と突出端10はリンクアーム7
が図示の垂直位置(初期状B)にある時垂直線B上にあ
る。又、この時顕微鏡1の重心Gにかかる顕微鏡lの重
量F及び観察光軸Cも平行四辺形リンク4を含む平面H
内に含まれる。但し他の各機構部分の重量は顕微鏡1の
重心にかかる重量Fで代表している。上記軸線Or、O
*は互いに斜交し且つ軸vAOtと枢軸0.は互いに直
交していて、am鏡lは、顕微鏡1に設けられた後述の
ハンドルでその位置を初期状態がら三次元空間中を移動
する時各枢軸は回転角に対応した角度で配向されて位置
づけられる。
This support member 20 has a screw 21 extending in its longitudinal direction.
is rotatably supported by a bearing, and a column 22 slidably supported by a support member 20 is screwed into this screw 21. Thus, by turning the screw 21, the column 22 can be moved on the support member 20 in its longitudinal direction. Another column 23 is mounted on the column 2-2 so as to be vertically slidable, and this column 23 has a screw 24 extending therethrough in the vertical direction.
are screwed together. The lower end of the screw 24 is rotatably supported by the pillar 22. Therefore, by turning the screw 24, the column 23 can be moved in the vertical direction while being guided by the column 22. A compression spring 18 configured as a gas spring is connected between the extended end 9 of the top of the column 23 and the protruding end 10 of the arm portion 8a of the mounting member 8, with an initial elastic force applied thereto. The extension end 9 and the protruding end 10 are the link arm 7
is on vertical line B when it is in the vertical position shown (initial state B). Also, at this time, the weight F of the microscope 1 applied to the center of gravity G of the microscope 1 and the observation optical axis C are also on the plane H including the parallelogram link 4.
contained within. However, the weight of each other mechanical part is represented by the weight F applied to the center of gravity of the microscope 1. The above axis Or, O
* are oblique to each other, and the axis vAOt and the axis 0. are perpendicular to each other, and when the AM mirror l is moved in three-dimensional space from its initial state using a handle provided on the microscope 1, which will be described later, each pivot axis is oriented at an angle corresponding to the rotation angle and positioned. It will be done.

次に第3図においては13はベース、14はベース13
上に立てられた支柱、15は支柱14上に垂直軸線0.
の周りに回転自在に支持された第1アーム、16は第1
アーム15の他端に垂直軸線010の周りに回転自在で
且つ第1アーム15に直交する平面内で回転し得るよう
に支持された第2アーム16が設けられている。第2ア
ーム16の先端部には、第1図の垂直アーム3を回転自
在に軸受するための軸受は部17が設けられている。
Next, in Fig. 3, 13 is the base, and 14 is the base 13.
The column 15 erected above has a vertical axis 0.
A first arm 16 is rotatably supported around the first arm.
A second arm 16 is provided at the other end of the arm 15 and is supported so as to be rotatable about a vertical axis 010 and within a plane perpendicular to the first arm 15 . A bearing portion 17 for rotatably bearing the vertical arm 3 of FIG. 1 is provided at the tip of the second arm 16.

第2アーム16の内部には軸受は部17にががる負荷を
バランスするためのバランス機構が内蔵されており(図
示せず)、また、上記平行支持手段4によって操作者は
軽い力で垂直アーム3を垂直に保ったまま顕微鏡1を三
次元的に移動させることができる。
The second arm 16 has a built-in balance mechanism (not shown) for balancing the load on the bearing part 17, and the parallel support means 4 allows the operator to vertically move the bearing with a light force. The microscope 1 can be moved three-dimensionally while keeping the arm 3 vertical.

第4図に示した如く、リンクアーム2aの枢軸OSの他
端部は焦準部2bの側壁に回転可能に軸受けされており
、焦準部2bの内部に突出した枢軸O1の先端にはウオ
ームホイール25が固着されている。焦準部2bの内部
には、ウオームホイール25に噛合するウオーム26と
これと一体のウオームホイール27が回転可能に軸受け
されており、更にウオームホイール27に噛合するウオ
ーム28が回転可能に軸受けされている。ウオーム28
の焦準部2bの外部に突出した回転軸端にはハンドル2
9が固着されている。従って、通常は、リンクアーム2
aと焦準部2bとは一体に動くが、ハンドル29を回わ
すと、その回転はウオームホイール25に伝達されるた
め、焦準部2bはウオームホイール25の回転角に相当
する角度だけ枢軸OSの周りに回動する結果となる。こ
れは、ハンドル29を回わすことによって顕微鏡1を動
かし重心Gの位置を移動させることが出来ることを意味
する。
As shown in FIG. 4, the other end of the pivot shaft OS of the link arm 2a is rotatably supported on the side wall of the focusing section 2b, and a worm is attached to the tip of the pivot shaft O1 that protrudes inside the focusing section 2b. A wheel 25 is fixed. Inside the focusing section 2b, a worm 26 that meshes with the worm wheel 25 and a worm wheel 27 integrated therewith are rotatably supported, and a worm 28 that meshes with the worm wheel 27 is rotatably supported. There is. warm 28
A handle 2 is attached to the end of the rotating shaft protruding to the outside of the focusing section 2b.
9 is fixed. Therefore, normally the link arm 2
a and the focusing part 2b move together, but when the handle 29 is turned, the rotation is transmitted to the worm wheel 25, so the focusing part 2b moves by an angle corresponding to the rotation angle of the worm wheel 25. This results in rotation around the . This means that by turning the handle 29, the microscope 1 can be moved and the position of the center of gravity G can be moved.

次に上記俯仰装置の作用を第5図を参照しながら説明す
る。
Next, the operation of the above-mentioned elevating device will be explained with reference to FIG.

第5図は説明を簡単にするためにリンク、軸を一致させ
た図面であって、第1図の装置において顕微鏡lを軸線
Os と枢軸OSの周りに若干回転させた状態を示して
いる。
FIG. 5 is a drawing in which the links and axes are aligned to simplify the explanation, and shows a state in which the microscope l has been slightly rotated around the axis Os and the pivot OS in the apparatus of FIG.

まず、顕微鏡1の重心Gにかがる荷重Fによって生じる
回転モーメントを説明する。即ち、顕微鏡1を軸線Ot
と回転軸0.の周りに回転させることにより、点Pt又
は重心Gはアーム5の点Plを回転中心として球面運動
をする。合点P1を原点として鉛直線と平行つまり重力
と同じ方向の軸を2座標軸とし、2座標軸と垂直なX座
標軸、X座標軸を含む直交座標系x−y−zを考えると
、上記回転モーメントは、X座標軸成分とX座標軸成分
とに分解して説明できる。
First, the rotational moment caused by the load F applied to the center of gravity G of the microscope 1 will be explained. That is, the microscope 1 is aligned with the axis Ot.
and rotation axis 0. By rotating the arm 5 around the point Pt or the center of gravity G, the arm 5 moves spherically around the point Pl of the arm 5 as the center of rotation. Considering an orthogonal coordinate system x-y-z including the X-coordinate axis and the X-coordinate axis, which are perpendicular to the two coordinate axes, with the point P1 as the origin and the axis parallel to the vertical line, that is, in the same direction as gravity, as the two coordinate axes, the rotational moment is It can be explained by breaking it down into the X coordinate axis component and the X coordinate axis component.

ここで、 重心gに働く重量        F 原点P+ から重心Gまでの距j!IRX軸の周りの回
転角       α y      ″                 
    βRのy−z平面への投影像    RaRの
x−zsRβ とし、 X軸、y軸にそれぞれ作用する回−転モーメントをM、
、M、とすると、 M++ −F−Ra・sin a、 M、−F−Ra・sin β、と表わせる。
Here, Weight acting on center of gravity F F Distance from origin P+ to center of gravity G j! Rotation angle around the IRX axis α y ″
The projected image of βR onto the y-z plane is x-zsRβ of RaR, and the rotation moments acting on the X-axis and y-axis are M,
, M, it can be expressed as M++ -F-Ra·sin a, M, -F-Ra·sin β.

ただし、 上式M、及びMvは、夫々sin a 、  sinβ
が一次できいて、変化している。第6図には、αが一定
(α−a)として、βを連続的に変化させた場合のM、
(モーメント)の変化を示す。
However, the above formulas M and Mv are sin a and sin β, respectively
is primary and is changing. Figure 6 shows M when α is constant (α-a) and β is continuously changed.
(moment).

次に顕mallを上記のように移動させた時のリンク6
と接続されたリンク19の延長上の点P。
Next, link 6 when moving the public mall as above
Point P on the extension of link 19 connected to.

にバネ18の弾力によって作用する回転モーメントにつ
いて考える。即ち、u徽鏡1を軸線0□と枢軸03の周
りに回転させるとリンク19の延長端9は、軸線02と
初期状態にある延長端9と突出端10を結ぶvABとの
交点P、と該延長端9の距離R1を半径として球面運動
する。この場合も前述の場合と同様に交点P4を原点と
して鉛直線と平行つまり重力と同じ方向の軸を2′座標
軸とし、2′座標軸と垂直なX′座標軸、y゛座標軸を
含む直交座標系x’−y’−z’を考えると、バネ18
の弾性力によって点P、に作用する回転モーメントは、
X′軸、y′軸にそれぞれ作用する回転モーメントが複
合されたものと考えることができる。
Consider the rotational moment acting on the spring 18 due to its elasticity. That is, when the u-shaped mirror 1 is rotated around the axis 0□ and the pivot 03, the extension end 9 of the link 19 is at the intersection point P between the axis 02 and vAB that connects the extension end 9 and the protruding end 10 in the initial state. The extended end 9 moves spherically with the distance R1 as a radius. In this case, as in the previous case, the origin is the intersection point P4, and the axis parallel to the vertical line, that is, in the same direction as gravity, is the 2' coordinate axis, and the orthogonal coordinate system x includes the X' coordinate axis and the y' coordinate axis, which are perpendicular to the 2' coordinate axis. Considering '-y'-z', spring 18
The rotation moment acting on point P due to the elastic force of
It can be considered that the rotation moments acting on the X' axis and the y' axis are combined.

ここで、 バネ18の弾性力             F。here, Elastic force of spring 18 F.

原点P4からリンク19の先端9までの距離 R。Distance R from origin P4 to tip 9 of link 19.

X′軸に関する回転角            αy′
                    βバネの長
さ                 LRlのy、”
 −z ’平面への投影像      RsaR1のx
’−z’             R1#Lのy’ 
 Z ’               LaLのx 
’ −z ’               LsをZ
とし、バネ18の弾性力F、によるX′軸。
Rotation angle αy′ about the X′ axis
β spring length LRl y,”
-z' Projection image of RsaR1 x
'-z'y' of R1#L
Z'LaL's x
' -z ' Ls to Z
and the X' axis due to the elastic force F of the spring 18.

y′軸に関する回転モーメントをそれぞれM、′。The rotational moments about the y′ axis are M and ′, respectively.

My ′とすると Mx  ’  =  F s  −Rsa−sin θ
αMv  ’−Fm  ・RsJ−sin  0戸ただ
し、 Fl =K (L−L、> ) +p。
If My ′, then Mx ′ = F s −Rsa−sin θ
αMv'-Fm ・RsJ-sin 0 houses However, Fl = K (L-L, > ) +p.

K :バネ18のバネ定数 Lo :バネ18の自由長 Po :バネI8の初弾力 であり、バネ18が圧縮バネであるので、である、又、 m cos (/L= − ■。K: Spring constant of spring 18 Lo: Free length of spring 18 Po: Initial elasticity of spring I8 and since the spring 18 is a compression spring, m cos (/L= - ■.

I cosヂp”□ である、ここで、Zを大きくし且つR8を小さくすると
、 cos 47区ζ1 cos+t/p#1 となり、 M++  ’#F−RB・sin  θαMy  ′”
+ F −R51−sin  θ〆となる。
I cosdip"□.Here, if Z is increased and R8 is decreased, cos 47 wards ζ1 cos+t/p#1, and M++ '#F-RB・sin θαMy'"
+ F −R51−sin θ〆.

上式M、’、M、  ′も夫々sinθa、sinθ!
が一次の形で含まれている。又θ久はα→0、となると
き又はβ→0となる時θη −α又はθ−→βとなる。
The above formulas M, ', M, and ' are also sinθa and sinθ!
is included in the first order form. Also, when θ becomes α→0 or when β→0, θη becomes θη −α or θ−→β.

第6図にはα−aの時、βを変化させた場合の重心によ
るM、(モーメント)の変化を示す曲線と並行的に変数
θIを変数βに置換した場合のM。
FIG. 6 shows M due to the center of gravity when β is changed when α-a, and M when the variable θI is replaced by the variable β in parallel to the curve showing the change in (moment).

′の変化が示されている。M、、M、’についても同様
の曲線で示し得る。
′ is shown. A similar curve can be used for M,,M,'.

顕微鏡1を上下動させ且つ旋回させる総ゆる調節過程に
おいて、回転モーメントのバランスがとれた状態は、 M X + M 11  ’ = OかつM、+M、 
 =0となることによって実現される。即ら、x(x’
)軸とy(y’)軸について装置可動部の重量による回
転モーメントとハネ18の弾力による回転モーメントが
つりあえばよい。ここで、適当に条件を決めると任意の
回転角α、βについである範囲りにわたって第6図に示
すように、MつとM、’、M、とMy ′とが同時につ
り合うようにすることができる。第6図は、α=aと固
定し、βを連続的に変化させた場合のM8とM8 ′又
はM、とM、′の状態つまりバランス状態を示す、ここ
では、比較のためにM、  ′、M、’の符号は反転さ
せて表示されている。この図かられかるように、ある範
囲において非常に良好なバランスが実現される。少々の
アンバランスは第1図には図示しない従来から使われて
いる重さ出しm横により摩擦力を軸の回転方向に作用さ
せて無効にするが、バネによるバランス力が働いている
ので、最小限の摩擦が適用されればよく、従って顕微鏡
1は極めて軽い力で俯仰操作され得る。
In the entire adjustment process of vertically moving and rotating the microscope 1, the state in which the rotational moment is balanced is as follows: M X + M 11 ' = O and M, +M,
=0. That is, x(x'
) axis and the y (y') axis as long as the rotational moment due to the weight of the movable part of the device and the rotational moment due to the elasticity of the spring 18 are balanced. Here, if conditions are determined appropriately, M, M, ', M, and My' can be balanced at the same time over a certain range at arbitrary rotation angles α and β, as shown in Figure 6. can. FIG. 6 shows the state of M8 and M8' or M, and M,', that is, the balanced state, when α is fixed as a and β is continuously varied.Here, for comparison, M, The signs of ', M,' are shown inverted. As can be seen from this figure, a very good balance is achieved within a certain range. If there is a slight imbalance, the friction force is applied in the direction of rotation of the shaft using the conventional weighting mechanism (not shown in Figure 1) to neutralize it, but since the balancing force of the spring is at work, A minimum amount of friction needs to be applied, so that the microscope 1 can be raised and lowered with very little force.

次に上記俯仰装置の操作方法を説明する。先づ顕微鏡1
を移動させたい時は、顕微鏡1に取付けられたハンドル
に装備されているスイッチを操作して、tmブレーキ1
2α及び12βの制動作用を解除させる。これにより、
顕微鏡1は、アーム15及び16.取付は部材8及び支
持手段4を介して架台13上に懸吊された状態で、三次
元的に自由な位置で而も所望の傾斜姿勢をとるように調
節される。かかる調節操作は、顕微鏡1の重量による回
転モーメントと圧縮バネ1Bによる反回転モーメントと
のバランスにより各回転軸部分に片寄った力が作用する
ことはないから、極めて軽快に行われ、また、バランス
をとるため重りを使用している従来装置とは異なり慣性
質量が小さいため、所望位置での顕微鏡の停止が容易で
ある。かくして、顕微鏡1を所望の位置へ所望の傾斜姿
勢で持ち来たした時、上記スイッチを再び操作して電磁
ブレーキ12α及び12βを作動させれば、am鏡1は
その状態に保持され得る。
Next, a method of operating the above-mentioned elevating device will be explained. First microscope 1
When you want to move the tm brake 1, operate the switch on the handle attached to the microscope 1.
The braking action of 2α and 12β is canceled. This results in
The microscope 1 has arms 15 and 16. The mounting is suspended on the pedestal 13 via the member 8 and the support means 4, and adjusted so as to take a three-dimensionally free position and a desired tilted posture. Such an adjustment operation can be performed extremely easily, since no unbalanced force is applied to each rotating shaft due to the balance between the rotation moment due to the weight of the microscope 1 and the counter-rotation moment due to the compression spring 1B, and the balance can be maintained. Unlike conventional devices that use weights to hold the microscope, the inertial mass is small, making it easy to stop the microscope at a desired position. Thus, when the microscope 1 is brought to a desired position and in a desired tilted posture, the AM mirror 1 can be maintained in that state by operating the switch again to activate the electromagnetic brakes 12α and 12β.

又、この実施例によれば、顕微鏡1に前述の如き各種の
アクセサリが取付けられているので、重心Gの位置が正
規の位置(図示位置)よりずれて第5図により説明した
関係が成立しなくなった場合でも、ねじ21及び24を
回して延長端9を移動させたり、或はハンドル29を回
してWA徽鏡1全体を動かしたりして、第5図に示され
た関係が保持され得るように微調整し、常に最良のバラ
ンスを保持させることが可能である。
Further, according to this embodiment, since the various accessories described above are attached to the microscope 1, the position of the center of gravity G deviates from the normal position (the position shown in the figure), and the relationship explained in FIG. 5 does not hold. Even if it is missing, the relationship shown in FIG. 5 can be maintained by turning the screws 21 and 24 to move the extension end 9, or by turning the handle 29 to move the entire WA mirror 1. It is possible to make fine adjustments to maintain the best balance at all times.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述の如く、本発明による手術用顕微鏡の俯仰装置は、
常にバランスのとれた状態で且つ軽い操作力で手術用顕
微鏡の配向位又は角度位置を変化させることができ、比
較的小型であるにも拘わらず広い手術操作空間を確保で
き、構成が簡単で安価に製作し得るという実用上重要な
利点を有している。
As mentioned above, the surgical microscope elevating device according to the present invention has the following features:
The orientation or angular position of the surgical microscope can always be changed in a well-balanced state with light operating force, and despite its relatively small size, a large surgical operation space can be secured, and the configuration is simple and inexpensive. It has the important practical advantage of being easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による俯仰装置の一実施例の斜視図、第
2図は上記実施例の原理構成図、第3図は上記実施例を
懸吊する架台またはスタンド装置の斜視図、第4図は上
記実施例の顕微鏡照準部の拡大斜視図、第5図は上記実
施例の作用を説明するための概略斜視図、第6図は上記
実施例の操作モーメントのバランスの状態を示す図であ
る。 1・・・・顕微鏡、2a、5,6.7・・・・リンクア
ーム、2b・・・・照準部、3・・・・垂直アーム、4
・・・・支持手段、5a・・・・円筒体、8・・・・取
付部材、9・・・・延長端、10・・・・突出端、12
・・・・シャフト、12α、12β・・・・電磁ブレー
キ、13・・・・ベース、14・・・・支柱、15・・
・・第1アーム、16・・・・第2アーム、17・・・
・軸受は部、1B・・・・圧縮バネ、19・・・・中間
リンクアーム、20・・・・支持部材、21.24・・
・・ねじ、22.23・・・・柱、25.27・・・・
ウオームホイール、26.28・・・・ウオーム、29
・・・・ハンドル。 第1図 第3図 01牙5図 □ 手続補正書(自発) 昭和62年10月14日 回
Fig. 1 is a perspective view of an embodiment of the elevating device according to the present invention, Fig. 2 is a diagram of the principle configuration of the above embodiment, Fig. 3 is a perspective view of a pedestal or stand device for suspending the above embodiment, and Fig. 4 The figure is an enlarged perspective view of the microscope aiming part of the above embodiment, FIG. 5 is a schematic perspective view for explaining the operation of the above embodiment, and FIG. 6 is a diagram showing the state of balance of the operating moment of the above embodiment. be. 1...Microscope, 2a, 5, 6.7...Link arm, 2b...Sighting section, 3...Vertical arm, 4
...Supporting means, 5a...Cylindrical body, 8...Mounting member, 9...Extension end, 10...Protruding end, 12
...shaft, 12α, 12β ... electromagnetic brake, 13 ... base, 14 ... pillar, 15 ...
...First arm, 16...Second arm, 17...
・Bearing is part, 1B... Compression spring, 19... Intermediate link arm, 20... Support member, 21.24...
...Screw, 22.23...Column, 25.27...
Worm wheel, 26.28... Worm, 29
····handle. Figure 1 Figure 3 01 Figure 5 □ Procedural amendment (voluntary) October 14, 1988

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)架台上に三次元的に移動可能に懸吊されるべき取
付け部材と、下方へ傾斜する第1回転軸と該第1回転軸
の一端部上にあって該第1回転軸と直交する第2回転軸
と該第1回転軸の中間部上にあって該第2回転軸と平行
で且つ該第2回転軸と同期して回転する第3回転軸とを
有していて、前記第1回転軸の他端部が前記取付け部材
に回転可能に取付けられ且つ前記第2回転軸に顕微鏡が
取付けられる支持部材と、前記第3回転軸に取付けられ
たアーム部材と前記取付け部材との間に連結された弾性
部材とを備えていて、前記支持部材を介して顕微鏡の重
心の旋回移動に伴う顕微鏡の重量による回転モーメント
が前記弾性部材の弾性力による逆の回転モーメントによ
り打消されるようにした手術用顕微鏡の俯仰装置。
(1) A mounting member to be suspended three-dimensionally movably on a pedestal, a first rotating shaft tilting downward, and a mounting member located on one end of the first rotating shaft and perpendicular to the first rotating shaft. and a third rotating shaft located on an intermediate portion of the first rotating shaft, parallel to the second rotating shaft, and rotating in synchronization with the second rotating shaft, a support member having the other end of the first rotating shaft rotatably attached to the mounting member and a microscope being attached to the second rotating shaft; an arm member attached to the third rotating shaft and the mounting member; and an elastic member connected between the supporting members so that the rotational moment due to the weight of the microscope due to the rotational movement of the center of gravity of the microscope is canceled by the opposite rotational moment due to the elastic force of the elastic member. Elevation device for a surgical microscope.
(2)弾性部材の取付け部材に対する取付け点を通る鉛
直線上に第1回転軸と第3回転軸の交点が位置すること
を特徴とする特許請求の範囲(1)に記載の俯仰装置。
(2) The elevating device according to claim (1), wherein the intersection of the first rotation axis and the third rotation axis is located on a vertical line passing through the attachment point of the elastic member to the attachment member.
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WO1994028815A1 (en) * 1993-06-15 1994-12-22 Mitaka Kohki Co., Ltd. Stand for optical device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994028815A1 (en) * 1993-06-15 1994-12-22 Mitaka Kohki Co., Ltd. Stand for optical device
US5812301A (en) * 1993-06-15 1998-09-22 Mitaka Kohki Co., Ltd. Stand for optical devices

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