JPH0468946B2 - - Google Patents

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JPH0468946B2
JPH0468946B2 JP61197678A JP19767886A JPH0468946B2 JP H0468946 B2 JPH0468946 B2 JP H0468946B2 JP 61197678 A JP61197678 A JP 61197678A JP 19767886 A JP19767886 A JP 19767886A JP H0468946 B2 JPH0468946 B2 JP H0468946B2
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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もので、詳しくは、該
顕微鏡の操作性を向上した俯仰装置を提供する。 〔従来技術〕 近年、医学のめざましい進歩にともなつて、新
しい手術、手技が開発されてきているが、微細な
手術を顕微鏡で拡大観察しながら行うマイクロサ
ージエリーの分野でも、これらの進歩にともなつ
て、より高性能な手術用顕微鏡が要求されるよう
になつている。 特に脳外科手術の実施に当つては、そのような
顕微鏡は外科医が手術の邪魔にならないように、
手術個所を観察したり、切開部の組織を調べた
り、あるいは又、手術にあたつて所望の個所をす
ばやく、かつ、正確に処理したりするためにその
顕微鏡を迅速に、且つ、充分な正確さをもつて、
選択可能な任意の配向位で大きな作業空間の所望
の位置に設定し得て、しかる後に、その位置に固
定保持できるようにスタンド装置や天井懸架部に
支持されていなければならない。 これらの要求を満たすべく、例えば特公昭55−
36116号公報には、ハンドルによつて３つの互い
に垂直な軸を中心としての自由な合成回転を可能
にする、３軸自在カルダン・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なり、
立体空間内に自由に移動配向可能なその端部材に
光学観察装置を固定する位置調節用スタンド装置
が開示されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、このスタンド装置の顕微鏡の配
向位を変えるための３軸自在カルダン・リンク
は、その３つの互いに垂直な回転軸の交点に顕微
鏡（好ましくは、顕微鏡の重心）を支持すること
が肝要であり、３軸自在カルダン・リンクを構成
する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、スタン
ド装置全体が大型になり、手術操作空間を著しく
狭くしている。また、操作性の観点では、各回転
軸のバランスをつりあいおもりによつてとつてい
るので、よもりはほぼ顕微鏡の重量と同じにな
り、おもりと顕微鏡を合わせた全体の慣性質量は
大きくなり、顕微鏡操作で顕微鏡が一度動きだす
と、停止させるのが大変になるという重大な欠点
があつた。 本発明は以上の問題点に鑑み、 １ 顕微鏡の配向位を変化させても、バランスの
とれた状態で安定し、 ２ 慣性質量が小さく操作性が良い、 ３ 小型で手術操作空間を大きくとれ、 ４ 簡単な構成で安価である、 手術用顕微鏡の俯仰装置を提供することを目的
とする。 〔問題点を解決する手段及び作用〕 本発明の目的は以下のようにして達成される。
顕微鏡の俯仰操作により生ずる顕微鏡重心位置の
旋回移動に対し、この移動に対応してこの旋回と
同等の運動をするアーム部材を設け、このアーム
部材の先端と所定の固定点との間に弾性部材を配
し、前記重心（荷重）によるモーメントを打ち消
すように、弾性力をアーム部材の先端に作用させ
ることで達成される。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例について説明する。 第１図は本発明による俯仰装置の第一の実施例
であり、 第２図は本発明による俯仰装置の他の実施例で
あり、 第３図は本発明による俯仰装置を支持する架台
の１例であり、 第４図は本発明による俯仰装置の第一の実施例
を説明するための説明図であり、 第５図は本発明俯仰装置の操作モーメントのバ
ランスの状態を示す図である。 第１図において、１は顕微鏡で焦準部２により
顕微鏡１の観察光軸Ｃに沿つて上下動可能に支持
されている。 又、焦準部２は同図において垂直アーム３の下
部に設けられた平行四辺形アーム４のリンクアー
ムの右辺を構成している。 焦準部２には上下２本の他の互いに平行な水平
リンク５，６が回転軸O5，O6により接続されて
いる。 又、水平リンク５，６は各々の他方端に向かう
回転軸O5，O6から等しい所定位置に、回転軸を
水平リンク５及び水平リンク６と共有する回転軸
O3，O4で、回転軸O5，O6間距離と等しくしたリ
ンクと結合している。 水平リンク５は、回転軸O5より所定距離離れ
て軸受部８と連結している。又、軸受部８は、垂
直アーム３を上下に配し、後述する架台と垂直回
転軸O1で回転自在に取付けられるとともに水平
リンク５の水平回転軸O2を支承している。 水平回転軸O2は水平リンク５，６上の他の回
転軸O3，O4，O5，O6と直交している。 一方、水平リンク６の延長端のフツク点９と、
上記軸受部８上の他のフツク点１０の間にバラン
スバネ１１を初期伸張力を与えて連結している。
フツク点９とフツク点１０はリンク７が初期状態
の垂直位置にある時相互に垂直線Ｂ上にある。 又、この時顕微鏡１の重心Ｇにかかる顕微鏡１
の重力Ｆ及び観察光軸Ｃも平行リンク４をつくる
仮想の平面Ｈ内に含まれ、重心Ｇは面Ｈの、回転
軸O5，O6の交点P1，P2を結ぶ直接上にある。た
だし他の各機構の重量は顕微鏡１の重心の重力Ｆ
で代表している。 上記各回転軸O1とO2，O2とO5は、互いに直交
する軸を構成し、顕微鏡１は、図示されない顕微
鏡１に設けられたハンドルでその位置を初期状態
から三次元空間を移動する時各回転軸は回転角所
定の角度で配向されて位置づけられる。 又、上記軸受部８には、顕微鏡１を任意の位置
に保持しうるように上記ハンドル近傍に配した指
令スイツチによる、オン、オフ作動により所望の
配向位で固定／解放とする電磁ブレーキ１２α，
１２βを回転軸O2，O3に配している。 第３図は本発明による俯仰装置を支持する架台
の一例である。 図においては１３はベース、１４は前記ベース
上の支柱、１５は前記支柱１４の垂直回転軸O7
について回転自在に支持された第１アームで、前
記第１アーム１５の他端には垂直回転軸O8につ
いて回転自在に支持された上下動アーム１６が設
けられている。 前記上下動アーム１６の先端部には、第１図の
垂直アーム３を垂直回転軸O1について回転自在
に取り付けるための取り付け部１７があり、ここ
へ、本発明による俯仰装置を取り付けて使用す
る。ただし上下動アーム１６の内部には取り付け
部１７にかかる負荷をバランスするためバランス
機構が内蔵されており、（図示せず）また、平行
四辺形リンク機構によつて操作者は軽い力で垂直
回転軸O1の垂直度を保つたまま３次元に移動さ
せることができる。 本発明による俯仰装置の作用を第４図で説明す
る。 第４図は第１図の装置において顕微鏡１を水平
軸O2回転軸O3について回転させた状態の斜視図
である。ここでは、必要な第１図と同じ部材につ
いては、同一の符号をつけてある。 まず、顕微鏡１の重心荷重によつて生じる回転
モーメントを説明する。 顕微鏡１を水平軸O2、回転軸O3について回転
させることにより、P2又は重心Ｇはアーム５の
前記P1を回転中心として球面運動をする。ここ
を原点P1として３次元座標を考える原点P1を通
り、垂直軸O1を平行な軸をｚ軸、水平軸O2をｙ
軸、原点P1を通り、前記ｚ軸、ｙ軸を含む平面
と垂直な軸をｘ軸とすると顕微鏡１を移動させ、
顕微鏡１の荷重の重心Ｇにより本発明の回転機構
に作用する回転モーメントは、ｘ軸とｙ軸にそれ
ぞれ作用する回転モーメントに分解して説明でき
る。 ここで、 重心Ｇの重力 Ｆ 原点P1から重心までの距離 Ｒ ｘ軸に関する回転角 α ｙ 〃 β Ｒのｙ−ｚ平面への投影像 R〓 Ｒ ｘ−ｚ 〃 R〓 とし、 ｘ軸、ｙ軸にそれぞれ作用する回転モーメント
をMx、Myとすると、 Mx＝Ｆ・R〓・sinα、 My＝Ｆ・R〓・sinβと表わせる。 ただし、
〔※Fsは圧縮バネなら＋引張バネなら−〕
Ｌ＝√2＋2s〓〓＋s 2 θ〓＝〓−tan-1（Rs〓sin〓／Ｚ＋Rs〓cos〓） θ〓＝〓−tan-1（Rs〓sin〓／Ｚ＋Rs〓cos〓） cosφ〓＝L〓／Ｌ、cosφ〓＝L〓／Ｌ ここでＺを大きく、Rsを小さくすると、 cosφ〓＝1cosφ〓＝１となり Mx′＝Fs・Rs〓・sinθ〓 My′＝Fs・Rs〓・sinθ〓となる。 上式Mx′、My′も夫々sinθ〓、sinθ〓が一次でき
いて変化している。又θはα→０又はβ→０の時
θ→α又はθ→βとなる。 前述の第５図にα＝ａの時、βの変化させた場
合の重心によるMy（モーメント）に並記して変数
θを変数βにしてMy′曲線を示す。 他のMx、Mx′も同様の曲線で示せる。 顕微鏡を俯仰させて顕微鏡が旋回しても、各位
置で回転モーメントのバランスがとれた状態と
は、 Mx＋Mx′＝０かつMy＋My′＝０ となることである。 つまり、ｘ（x′）軸とｙ（y′）軸について同時に
重量による回転モーメントとバネによる回転モー
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についてある範囲Ｄにわたつて第５図のよ
うに、MxとMx′、MyとMy′とが同時につり合う
ようにすることができる。第５図は、α＝ａと固
定し、βを連続的に変化させた場合のMxとMx′
又はMyとMy′の状態つまりバランス状態を示す
もので比較のためにMx′、My′の符号は反転させ
て表示している。図からわかるように、ある範囲
において非常に良好なバランスがとれる。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機構による摩擦力を軸の回転
方向に作用させて使用するが、バネによるバラン
ス力が働いているので、最小限の摩擦力があれば
よく、顕微鏡の俯仰操作は実に軽い力で可能とな
る。 なお、本願発明による装置において、顕微鏡の
重量の増域や原点P1から重心Ｇまでの距離Ｒが
変化するような場合はＺの値つまり、原点P4か
ら軸受部８のバネ１１のフツク点１０までの距離
を調節するか又は、リンク７と焦準部２の回転軸
間隔を調節して、原点P4から水平リンク６の先
端までの距離Rsを調節することによつて容易に
行いえる。 第２図は、本願発明による俯仰層の第二の実施
例で、第一の実施例と共通な部分には同じ番号を
付し、引張りコイルバネ１１のかわりに圧縮コイ
ルバネ１８を用いたものである。 第二の実施例では回転軸O2を伴なわない方の
リンク７が回転軸O2に関し、重心Ｇと反対側に
位置するため圧縮コイルバネを用いている。 〔発明の効果〕 次に、本願発明による手術用顕微鏡の俯仰装置
の操作について説明し、本願発明の効果を述べ
る。 まず、術者は図示しない顕微鏡１に設けられた
ハンドル位置のスイツチを操作することにより電
磁ブレーキの制動力を解除すると、顕微鏡１は第
３図に示す架台の回転軸O1を含め３次元の自由
な位置へ、また第１図に示す、本願発明による俯
仰装置によつて自由な角度へ調節することがで
き、この時、この俯仰操作は顕微鏡１の重量によ
る回転モーメントとバランスバネ１による反回転
モーメントにより各回転軸のバランスがとれてい
るので軽く、また、バランス機構としておもりを
使つた従来例と異なり慣性質量が小さく止めたい
位置へ顕微鏡１が来たら、すみやかに前記ハンド
ルのスイツチによつて電磁ブレーキを作動させ顕
微鏡の観察角度を保つたまま、顕微鏡を保持する
ことができる。又、簡単な構成から低いコストで
実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による俯仰装置の第一の実施
例、第２図は本発明による俯仰装置の第二の実施
例、第３図は本発明による俯仰装置を支持する架
台の１例であり、第４図は本発明による俯仰装置
の実施例を説明するための説明図、第５図は本発
明の俯仰装置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、２……焦準部、４……平行四辺
形リンク（移動量伝達機構）、５，６……水平リ
ンク、７……リンク、O1……垂直回転軸、O2…
…水平回転軸、O3，O4，O5，O6……回転軸、１
２……電磁ブレーキ、１８……圧縮コイルバネ、
Ｇ……重心。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 架台１３に取付け顕微鏡を３次元に移動可能
    な手術用顕微鏡装置の前記架台１３と顕微鏡の間
    にあつて顕微鏡光軸を３次元に傾斜自在に支持す
    る手術用顕微鏡の俯仰装置において、架台１３に
    支持される支持部材８に対してある軸O2のまわ
    りに回転自在な支持部５と支持部５に対して軸
    O2に直交する軸O5のまわりに回転自在な支持部
    ２からなる回転機構の支持部２に軸O2，O5上か
    ら重心が外れるべく顕微鏡を取りつけ、前記支持
    部材８に対して前記支持部２の軸O2，O5上から
    外れた点P2の動きと同一量を他の点P3に伝える
    移動量伝達機構を有し、前記点P3と前記支持部
    材８との間に前記重心による軸O2，O5のまわり
    の回転モーメントを打消す弾性体１１を設けたこ
    とを特徴とする手術用顕微鏡の俯仰装置。
JP61197678A 1986-08-23 1986-08-23 手術顕微鏡の俯仰装置 Granted JPS6354156A (ja)

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JP61197678A JPS6354156A (ja) 1986-08-23 1986-08-23 手術顕微鏡の俯仰装置
US07/087,831 US4815832A (en) 1986-08-23 1987-08-21 Tilting device for surgical microscopes
DE19873728527 DE3728527A1 (de) 1986-08-23 1987-08-24 Neigungseinrichtung fuer chirurgische mikroskope

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JP61197678A JPS6354156A (ja) 1986-08-23 1986-08-23 手術顕微鏡の俯仰装置

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JPS6354156A JPS6354156A (ja) 1988-03-08
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