JPH06269463A - 医療用スタンド装置の2軸バランス調整構造 - Google Patents

医療用スタンド装置の2軸バランス調整構造

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JPH06269463A
JPH06269463A JP5082392A JP8239293A JPH06269463A JP H06269463 A JPH06269463 A JP H06269463A JP 5082392 A JP5082392 A JP 5082392A JP 8239293 A JP8239293 A JP 8239293A JP H06269463 A JPH06269463 A JP H06269463A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 手術顕微鏡側の重量変化に対するバランス調
整を容易且つ確実に行える医療用スタンド装置の2軸バ
ランス調整構造を提供する。 【構成】 カウンタウェイトが水平方向で移動する第1
カウンタウェイトW4 と、垂直方向で移動する第2カウ
ンタウェイトW5 とから成り、且つこれら第1・第2カ
ウンタウェイトW4 、W5 がそれぞれ自己の方向性にお
いて回動支点Sに対して接近・離反する方向へ一緒に移
動すべく連動せしめられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、顕微鏡手術(MICROS
URGERY)の際に、重量物である「医療用光学機器」とし
ての手術顕微鏡及びその付属機器を、平行リンクを利用
した保持リンク機構の先端に保持し、それを保持リンク
機構の反対側端部に配したカウンタウェイトによりバラ
ンスをとり、前記手術顕微鏡等を希望する空間位置に空
中保持するためのスタンド装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】脳外科手術や心臓外科手術の分野には、
手術顕微鏡で患部を観察しながら手術を行う顕微鏡手術
(MICROSURGERY)と言われるものがある。このような顕
微鏡手術で利用するために、重量物である手術顕微鏡及
びその付属機器を希望する空中位置に保持できる各種の
スタンド装置が提案されている(特開昭56−3211
0号公報参照)。この種のスタンド装置は、一般に、平
行リンクを利用した保持リンク機構の途中部分を架台に
回動自在(傾動自在)に支持すると共に、該保持リンク
機構の一端に手術顕微鏡を保持し、回動支点をはさんだ
反対側の端部に前記手術顕微鏡の重さを相殺するための
カウンタウェイトを備えたバランス構造となっている。
【0003】そして、このバランス式スタンド装置の設
置場所は、施される手術の内容に応じて手術室内におけ
る最適場所が選択され、そこでバランス調整が行われ
る。すなわち、手術が行われる前に、ドクターにより手
術台周辺の最適位置が指定されるが、ドクター自身は滅
菌領域にいるため、スタンド装置を実際にその位置へ移
動してセットする作業は、手術に関与しない看護婦が行
う。手術顕微鏡には、アシスタントドクター用の側視鏡
やビデオカメラ等の付属機器も取付けられるため、その
重量に合わせてカウンタウェイトの位置を変化させ、全
体のバランスを調整する作業が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに重量のあるカウンタウェイトを移動させる作業は、
女性である看護婦にとって大変困難であり、また危険で
もある。更に、バランス調整作業に時間も長くかかるた
め、緊急な手術等には不利である。
【0005】そして、最も重大なことは、従来のスタン
ド装置の場合、手術顕微鏡とカウンタウェイトとのバラ
ンス調整が、スタンド装置自体の構造上の理由により、
非常に調整しづらいということである。つまり、手術顕
微鏡及び付属機器を希望する空間位置に空中停止させる
には、手術顕微鏡の水平方向及び垂直方向の両方向での
バランスをとる必要があるが、従来のスタンド装置はカ
ウンタウェイトが1つしかないため、この1つのカウン
タウェイトで、各種付属機器の有無により変化する手術
顕微鏡側の重量に対して、水平・垂直の両方向で確実な
バランス調整を行うことは必ずしも容易ではなかった。
【0006】この発明はこのような従来の技術に着目し
てなされたものであり、手術顕微鏡側の重量変化に対す
るバランス調整を容易且つ確実に行える医療用スタンド
装置の2軸バランス調整構造を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る医療用ス
タンド装置の2軸バランス調整構造は、上記の目的を達
成するために、平行リンクを利用した保持リンク機構の
途中部分を架台の回動支点に支持すると共に、該保持リ
ンク機構の一端側に医療用光学機器及び/又はその付属
機器を保持し且つ前記回動支点をはさんだ反対側の他端
側にカウンタウェイトを取付けた医療用スタンド装置に
おいて、前記カウンタウェイトが水平方向で移動する第
1カウンタウェイトと垂直方向で移動する第2カウンタ
ウェイトとから成り、且つ該第1・第2カウンタウェイ
トがそれぞれ自己の方向性において前記回動支点に対し
て接近・離反する方向へ一緒に移動すべく連動せしめら
れていることを要旨としている。
【0008】
【作用】平行リンクを利用した医療用スタンド装置の場
合は、手術顕微鏡等を希望する空間位置に停止させよう
とするには、手術顕微鏡等の重量を、回動支点を中心と
した水平方向と垂直方向の両方でバランスをとる必要が
あるが、第1・第2カウンタウェイトがそれぞれ自己の
方向性において前記回動支点に対して接近・離反する方
向へ一緒に移動すべく連動せしめられているため、手術
顕微鏡等の水平及び垂直の2方向におけるバランス調整
を確実且つ容易に行うことができる。
【0009】更に、第1カウンタウェイトの水平方向で
の移動距離と第2カウンタウェイトの垂直方向での移動
距離の比率を、回動支点から医療用光学機器及び/又は
その付属機器を保持する保持リンクの一端までの水平距
離と垂直距離との比率に相応させれば、より確実なバラ
ンス調整が行える。
【0010】
【実施例】以下、この発明の好適な実施例を図面に基づ
いて説明する。尚、以下の説明では、Aを前方、Bを後
方として説明する。
【0011】この実施例のスタンド装置は、架台1の回
動支点Sに、平行リンク2及び支持アーム9から成る保
持リンク機構4の一部(途中部分4a)を支持し、該保
持リンク機構4の一端(連結点β1 )に手術顕微鏡W1
等を保持し、この保持リンク機構4の他端(連結点
β2 )側に第1カウンタウェイトW4 と第2カウンタウ
ェイトW5 とからなる「カウンタウェイト」を備えた基
本構造となっている。
【0012】すなわち、5がベースで、このベース5の
下面にはロック機構付きのキャスタ6が備えてあり、こ
のキャスタ6にてスタンド装置全体がフロア上を移動で
きるようになっている。このベース5の上には側面形状
が概略コ字状を呈した架台1が取付けてある。この架台
1は垂直な回動軸α1 を中心に回動自在とされていると
共に、この回動軸α1 に設けられた電磁クラッチC1
てその回動を停止させてロックできるようにもなってい
る。
【0013】この架台1の上部の前端側に設定した回動
支点Sに平行リンク2が軸支されている。この平行リン
ク2は、それぞれ2本で1組の平行な縦アーム7a、7
bと横アーム8a、8bを組み合わせて形成されてい
る。なお、この平行リンク2のうち、下側横アーム8b
は特殊な構造となっているため後述する。
【0014】そして、この平行リンク2の前側の縦アー
ム7a、7bの途中部分4aが前述のように回動支点S
に軸支されている。この回動支点Sには電磁クラッチC
2 が設けられており、縦アーム7aの回動位置(即ち、
平行リンク2の水平方向での変位θ2 )をロックできる
ようになっている。そして、この回動支点Sにて軸支さ
れる前側の縦アーム7aの上側部分は後方側へ向けて湾
曲形成されており、ドクターと干渉しにくいような構造
となっている。
【0015】平行リンク2の上側横アーム8aには、該
横アーム8aをそのまま前方へ向けて延長した支持アー
ム9が一体的に形成されており、その先端の連結点β1
には垂直な先端アーム10が回動自在に取付けられてい
る。前記支持アーム9も上側に向けて湾曲形成されてお
り、ドクターの頭部と干渉しにくい構造となっている。
そして、この支持アーム9が垂直方向でθ1 のように変
位する。
【0016】この先端アーム10の下方には、2つの平
行リンクを連動させた支持用平行リンク11が垂直な軸
α2 を中心に回動自在に設けられている。この支持用平
行リンク11の付け根には電磁クラッチC3 が設けられ
ている。そして、この支持用平行リンク11の最下部に
は、更に別の電磁クラッチC4 を介して、軸α3 を中心
に回動自在な手術顕微鏡(医療用光学機器)W1 が取付
けてある。この支持用平行リンク11は全体として湾曲
形状を呈しているため、ドクターは手術顕微鏡W1 の操
作が行い易くなっている。手術顕微鏡W1 の観察角度の
変化は、支持用平行リンク11を変形させることにより
行える。尚、この支持用平行リンク11の変形状態は電
磁クラックC5 にてロックできる。また、この手術顕微
鏡W1 には、アシスタントドクター用の側視鏡W2 、及
び記録用のビデオカメラW3 が「付属機器」として取付
けられており、このこれらの「付属機器」を取付けた
り、外したりすることにより、手術顕微鏡W1 側の重量
が変化する。
【0017】そして、支持アーム9の始点となっている
連結点β3 には、L字形のクランク部材12が軸支され
ており、このクランク部材12の後端12aは縦サブア
ーム13にて架台1の連結点β4 に接続され、クランク
部材12の上端12bは横サブアーム14にて前記先端
アーム10の上端10aへ接続されている。すなわち、
支持アーム9の始点となる連結点β3 に、該連結点β3
と同一の水平線上に位置する後端12a及び連結点β3
と同一の垂直線上に位置する上端12bとを有するクラ
ンク部材12を軸支し、該クランク部材12の後端12
aと架台1の連結点β4 とを縦アーム7aと平行で且つ
該縦アーム7aの連結点β3 から回動支点Sまでの長さ
と同一な長さを有する縦サブアーム13にて連結すると
共に、クランク部材12の上端12bと先端リンク10
の上端10aとを支持アーム9と平行で且つ支持アーム
9と同一の長さを有する横サブリンク14にて連結した
ものである。
【0018】このような縦サブアーム13及び横サブア
ーム14の付加により、回動支点S→連結点β3 →後端
12a→連結点β4 にて「平行リンク」が形成され、ま
た連結点β3 →連結点β1 →上端10a→上端12bに
て、別の「平行リンク」が形成されることとなる。よっ
て、平行リンク2をいかに変形しようとも、クランク部
材12は回転することがないので、先端アーム10は常
に垂直状態が維持され、結果的に支持用平行リンク11
の軸α2 も倒れず、常に垂直状態が維持される。
【0019】次に、平行リンク2の下側横アーム8bの
構造について説明する。この下側横アーム8bには、水
平方向で移動する第1カウンタウェイトW4 及び垂直方
向で移動する第2カウンタウェイトW5 とが「機構部」
により取付けられている。この第1カウンタウェイトW
4 及び第2カウンタウェイトW5 は、ほぼ同じ重量を有
している。
【0020】そして、第1カウンタウェイトW4 及び第
2カウンタウェイトW5 を移動させるための「機構部」
としては図2のようなものがある。すなわち、下側横ア
ーム8bにはモータMが固定されており、このモータM
にて回転させるタイミングプーリTP1 の回転力は、タ
イミングベルトTB1 により大径のタイミングプーリT
2 に伝達される。この大径のタイミングプーリTP2
には小径のタイミングプーリTP3 とベベルギアBB1
が同軸で設けてある。このベベルギアBB1 には、軸受
1 に水平に支持されたスクリューSC1 の端部のベベ
ルギアBB2 が係合している。そして、このスクリュー
SC1 には第1カウンタウェイトW4 が移動自在に係合
せしめてある。一方、タイミングプーリTP2 の回転力
はタイミングベルトTB2 を介してタイミングプーリT
4 に伝達され、該タイミングプーリTP4 の回転は別
のタイミングベルトTB3 を介してタイミングプーリT
5 に伝達され、ベベルギアBB3 を回転させる。この
ベベルギアBB3 には対のベベルギアBB4 が係合して
あり、軸受J2 に垂直方向で支持されたスクリューSC
2 を回転させる。そして、このスクリューSC2 には第
2カウンタウェイトW5 が移動自在に係合してある。以
上のような「機構部」の構造により、モータMを一方に
回転させれば、第1カウンタウェイトW4 が図中左側へ
移動し、第2カウンタウェイトW5 が図中下側へ移動す
る。この第1カウンタウェイトW4 が左へ移動し、第2
カウンタウェイトW5 が下がる移動は、回動支点Sを基
準に考えた場合、両者とも各々の方向性において回動支
点Sから離反する方向性での移動となっている。また逆
に、モータMを反対に回転させれば、第1カウンタウェ
イトW4 が図中右側へ移動し、第2カウンタウェイトW
5 が図中上側へ移動する。この両者の移動は回動支点S
に対して接近する方向への移動となっている。そして、
前記モータMは、回転方向及び回転量の指示を出す制御
部24(図1参照)に接続されており、この制御部24
とモータMとで「駆動手段」が構成される。なお、前記
「機構部」におけるタイミングプーリTP3 とタイミン
グプーリTP4 との歯数の比率は、回動支点Sを基準に
した連結点β1 の水平方向での距離L4 と垂直方向での
距離L3 との比率に対応させてある。つまり、モータM
の回転により移動する第1カウンタウェイトW4 の水平
方向での移動距離と第2カウンタウェイトW5 の垂直方
向での移動距離の比率が、前記L4 :L3 に相応するよ
うに、タイミングプーリTP3 とタイミングプーリTP
4 との歯数が設定してある。
【0021】次に、前方の縦アーム7aと下側横アーム
8bとの連結点β5 の左側(図1の裏側位置)には、検
出レバー25が設けられている。前記連結点β5 の右側
には通常の電磁クラッチC6 が設けられているが、前記
検出レバー25は、「相手側部材」である下側横レバー
8bから前方の縦アーム7aを貫通した連結軸26(図
3参照)に組付けられている別の電磁クラッチC7 にて
取付けられている。すなわち、この連結軸26の先端に
は円板状のフランジ26aが形成されており、電磁クラ
ッチC7 側には、該フランジ26aを挟持してロックす
る固定フランジ27と可動フランジ28とが設けられて
いる。可動フランジ28側には該可動フランジ28を磁
力により吸着する電磁コイル29と、可動フランジ28
を固定フランジ27側へ付勢するスプリング30とが設
けられている。従って、通電時はスプリング30よりも
強い力で可動フランジ28を電磁コイル29が引き付け
るため、検出レバー25は連結軸26に対して回転フリ
ーとなるが(図6参照)、非通電時には電磁コイル29
の吸引力がなくなるため、可動フランジ28が固定フラ
ンジ27側へ押されて、該固定フランジ27と可動フラ
ンジ28との間で、連結軸26のフランジ26aが挟持
され、検出レバー25が連結軸26と一体的に回動する
こととなる(図7参照)。
【0022】また、この検出レバー25に対応する縦ア
ーム7aには金属製のシャフト31が突設されており、
このシャフト31の先端は、検出レバー25の中間部に
設けられた弾性ブッシュ32にて弾性支持されている。
また、縦アーム7aの検出レバー25の先端に対応する
部分には、光ビームfの照射部33が設けられている。
この照射部33は内部に発光ダイオード34を有し、こ
の発光ダイオード34からの光ビームfがスリット35
を通過して、検出レバー25の先端へ照射されるように
なっている。そして、この光ビームfの照射を受ける検
出レバー25の先端には、2つのセンサ36a、36b
を備えた二分割式の光位置検出部36が設けられてい
る。従って、検出レバー25が縦アーム7aに対して真
っ直ぐな中立位置を保っている場合は、スリット35を
透過した光ビームfが2つのセンサ36a、36bの真
ん中に当たり、両方とも同じ面積で受光するため出力差
はないが、検出レバー25がどちらかに回動して中立位
置から変位すると、変位した側とは逆側のセンサ36
a、36bの受光面積が増すため出力差が生じ、その変
位量を検出することができる。この光位置検出部36
は、前記制御部24と電気的に接続されており、この制
御部24が光位置検出部36からの信号に応じて、モー
タMを回転させ、第1カウンタウェイトW4 、第2カウ
ンタウェイトW5 を前記検出レバー25が中立する方向
へ移動させるようになっている。前記の検出レバー2
5、照射部33、光位置検出部36等により「変位検出
手段」が構成される。
【0023】さて、次に、前述したこのスタンド装置の
作動手順を説明する。まず、スタンド装置全体を、手術
台周辺のドクターから指定された位置に移動させる。ま
た、手術顕微鏡W1 に指定された側視鏡W2 とビデオカ
メラW3 をセットする。この時点では、カウンタウェイ
トW1 の重量と、側視鏡W2 及びビデオカメラW3 を含
んだ手術顕微鏡W1 側の重量(以下、「手術顕微鏡等W
1-3 」という)とが、必ずしもバランスしていない。
尚、カウンタウェイトW4 と手術顕微鏡等W1-3を外し
た保持リンク機構4自体の、回動支点Sを中心としたバ
ランスはとってある。
【0024】そして、保持リンク機構4を、いったん図
1のような基準状態にすると共に、電磁クラッチC7
ONにして、下側横アーム8bの連結軸26に検出レバ
ー25を固定する。その後、手術顕微鏡等W1-3 の重量
とカウンタウェイトW4 の重量とがアンバランスであれ
ば、「相手側部材」である下側横アーム8bに対して、
前方の縦アーム7aが必ず角度変化を起こすため、下側
横アーム8bの連結軸26に一体的にロックされた検出
レバー25も、縦アーム7aに対して回動方向へ変位す
ることとなる。
【0025】検出レバー25と縦アーム7aとは弾性ブ
ッシュ32を介した弾性支持構造となっているため、検
出レバー25はこの弾性ブッシュ32の最大弾性変形範
囲内での変位が許容される。そして、検出レバー25が
縦アーム7aに対して変位すると、照射部33からの光
ビームfが変位した側とは逆のセンサ36a、36bの
受光面積が増すため、光位置検出部36からの出力差に
より、検出レバー25の変位した方向、すなわち縦アー
ム7aが「相手方部材」である下側横アーム8bに対し
て、連結点β5 において角度変化したことがわかる。
【0026】従って、この光位置検出部36からの信号
を受けて、制御部24がモータMの回転方向を決定し、
前記検出レバー25の変位を是正する方向へ必要な量だ
け回転し、第1カウンタウェイトW4 及び第2カウンタ
ウェイトW5 を移動させる。すなわち、手術顕微鏡等W
1-3 の重量が大きい場合には、第1カウンタウェイトW
4 及び第2カウンタウェイトW5 を各々の方向性におい
て回動支点Sから離反する方向へ移動させ、逆に手術顕
微鏡等W1-3 の重量が小さい場合には、第1カウンタウ
ェイトW4 及び第2カウンタウェイトW5 を各々の方向
性において回動支点Sに接近する方向へ移動させる。し
かも、前述のように、第1カウンタウェイトW4 と第2
カウンタウェイトW5 との離反及び接近方向における移
動量の比率は、前述のようにL4 :L3 に相応してい
る。
【0027】このように、第1カウンタウェイトW4
び第2カウンタウェイトW5 を移動させることにより、
手術顕微鏡等W1-3 の重量のバランスがとれるのは以下
のような理由による。すなわち、この種のスタンド装置
の場合は、回動支点Sを中心とした、水平方向でのバラ
ンスと、垂直方向でのバランスの両方をとる必要があ
る。つまり、図1を参照して説明すると、手術顕微鏡等
1-3 の重量と、カウンタウェイトW4 の重量は、
【0028】*垂直方向でのバランスθ1 : W1-3 ×L3 =(W4 ×L6 )+(W5 ×L1 ) *水平方向でのバランスθ2 : W1-3 ×L4 =(W4 ×L2 )+(W5 ×L5
【0029】という関係を満足しなければならないが、
第1カウンタウェイトW4 及び第2カウンタウェイトW
5 がそれぞれの方向でバランスをとるため、回動支点S
を中心とした手術顕微鏡等W1-3 の全体的なバランス調
整は確実になされることとなる。
【0030】このようにしてバランスがとられ、第1カ
ウンタウェイトW4 及び第2カウンタウェイトW5 がそ
れぞれバランス点まで移動すると、前記検出レバー25
の変位が是正され、中立位置に復帰するため、その状態
を光位置検出部36が検出し、制御部24がモータMの
駆動を停止させ、第1カウンタウェイトW4 及び第2カ
ウンタウェイトW5 はその点に停止する。これにより、
手術顕微鏡等W1-3 の重量とカウンタウェイトW4 との
バランス調整は完了するため、検出レバー25の電磁ク
ラッチC7 をOFFにして、縦アーム7aと下側横アー
ム8bとの連結点β5 を自由関節化し、使用に供する。
【0031】また、この実施例では、クランク部材1
2、縦サブアーム13、横サブアーム14、先端アーム
10などを設けたことにより、手術顕微鏡等W1-3 を水
平方向及び垂直方向へ移動させても、常に、手術顕微鏡
等W1-3 を保持する支持用平行リンク11が垂直状態を
維持する構造となっているため、この点においても、バ
ランスがとり易い構造となっている。
【0032】更に、以上の説明では、架台1をフロアに
設置するフロア設置タイプを例としたが、架台1を手術
室の天井に吊り下げる天井設置タイプのものであっても
良い。
【0033】また、保持リンク機構4の変位を検出する
方法としては、前記のような検出レバー25を利用した
ものに限定されず、ロータリエンコーダやその他の手段
を利用したものであっても良い。更に、変位を検出する
点も、連結点β5 に限定されない。
【0034】加えて、「付属機器」としては、側視鏡W
2 やビデオカメラW3 に限定されず、それ以外のもので
あっても良い。
【0035】
【発明の効果】この発明に係る医療用スタンド装置の2
軸バランス調整構造は、以上説明してきた如き内容のも
のであって、第1・第2カウンタウェイトがそれぞれ自
己の方向性において前記回動支点に対して接近・離反す
る方向へ一緒に移動すべく連動せしめられているため、
手術顕微鏡等の水平及び垂直の2方向におけるバランス
調整を確実且つ容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る医療用スタンド装置の2軸バラ
ンス調整構造を示す全体側面図である。
【図2】駆動手段を示す斜視図である。
【図3】変位検出手段を示す斜視図である。
【図4】検出レバーが一方側へ変位した状態を示す側面
図である。
【図5】検出レバーが他方側へ変位した状態を示す側面
図である。
【図6】電磁クラッチのフリー状態を示す断面図であ
る。
【図7】電磁クラッチのロック状態を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 架台 2 平行リンク 4 保持リンク機構 4a 途中部分 β1 連結点(一端) β2 連結点(他端) S 回動支点 W1 手術顕微鏡(医療用光学機器) W2 側視鏡(付属機器) W3 ビデオカメラ(付属機器) W4 第1カウンタウェイト W5 第2カウンタウェイト
【手続補正書】
【提出日】平成6年4月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項3
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項4
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項5
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項6
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、顕微鏡手術(MICROS
URGERY)の際に、重量物である「医療用光学機器」とし
ての手術顕微鏡及びその付属機器を、平行リンクを利用
した保持リンク機構の先端に保持し、それを保持リンク
機構の反対側端部に配したカウンタウェイトでバランス
をとり、前記手術顕微鏡その他を希望する空間位置に空
中保持するためのスタンド装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】脳外科手術や心臓外科手術の分野には、
手術顕微鏡で患部を観察しながら手術を行う顕微鏡手術
(MICROSURGERY)と言われるものがある。このような顕
微鏡手術で利用するために、重量物である手術顕微鏡及
びその付属機器を希望する空中位置に保持できる各種の
スタンド装置が提案されている(特開昭56−3211
0号公報参照)。この種のスタンド装置は、一般に、平
行リンクを利用した保持リンク機構の途中部分を架台に
回動自在(傾動自在)に支持すると共に、該保持リンク
機構の一端に手術顕微鏡を保持し、回動支点をはさんだ
反対側の端部に前記手術顕微鏡の重さを相殺するための
カウンタウェイトを備えたバランス構造となっている。
【0003】そして、このバランス式スタンド装置の設
置場所は、施される手術の内容に応じて手術室内におけ
る最適場所が選択され、そこでバランス調整が行われ
る。すなわち、手術が行われる前に、ドクターにより手
術台周辺の最適位置が指定されるが、ドクター自身は滅
菌領域にいるため、スタンド装置を実際にその位置へ移
動してセットする作業は、手術に関与しない看護婦が行
う。手術顕微鏡には、アシスタントドクター用の側視鏡
やビデオカメラ等の付属機器も取付けられるため、その
重量に合わせてカウンタウェイトの位置を変化させ、全
体のバランスを調整する作業が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに重量のあるカウンタウェイトを移動させる作業は、
女性である看護婦にとって大変困難であり、また危険で
もある。更に、バランス調整作業に時間も長くかかるた
め、緊急な手術等には不利である。
【0005】そして、最も重大なことは、従来のスタン
ド装置の場合、手術顕微鏡とカウンタウェイトとのバラ
ンス調整が、スタンド装置自体の構造上の理由により、
非常に調整しづらいということである。つまり、手術顕
微鏡及び付属機器を希望する空間位置に空中停止させる
には、手術顕微鏡の水平方向及び垂直方向の両方向での
バランスをとる必要があるが、従来のスタンド装置はカ
ウンタウェイトが1つしかないため、この1つのカウン
タウェイトで、各種付属機器の有無により変化する手術
顕微鏡側の重量に対して、水平・垂直の両方向で確実な
バランス調整を行うことは必ずしも容易ではなかった。
【0006】この発明はこのような従来の技術に着目し
てなされたものであり、手術顕微鏡側の重量変化に対す
るバランス調整を容易且つ確実に行える医療用スタンド
装置の2軸バランス調整構造を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る医療用ス
タンド装置の2軸バランス調整構造は、上記の目的を達
成するために、平行リンクを利用した保持リンク機構の
途中部分を架台の回動支点に支持すると共に、該保持リ
ンク機構の一端側に医療用光学機器及び/又はその付属
機器を保持し且つ前記回動支点をはさんだ反対側の他端
側にカウンタウェイトを取付けた医療用スタンド装置に
おいて、前記カウンタウェイトが水平方向で移動する第
1カウンタウェイトと垂直方向で移動する第2カウンタ
ウェイトとから構成され、且つ該第1・第2カウンタウ
ェイトがそれぞれ自己の方向性において前記回動支点に
対して接近・離反する方向へ一緒に移動すべく連動させ
るシステムを採用している。
【0008】
【作用】平行リンクを利用した医療用スタンド装置の場
合は、手術顕微鏡その他を希望する空間位置に停止させ
ようとするには、手術顕微鏡その他の重量を、回動支点
を中心とした水平方向と垂直方向の両方でバランスをと
る必要があるが、第1・第2カウンタウェイトがそれぞ
れ自己の方向性において前記回動支点に対して接近・離
反する方向へ一緒に移動すべく連動せしめられているた
め、手術顕微鏡その他の水平及び垂直の2方向における
バランス調整を確実且つ容易に行うことができる。
【0009】更に、第1カウンタウェイトの水平方向で
の移動距離と第2カウンタウェイトの垂直方向での移動
距離の比率を、回動支点から医療用光学機器及び/又は
その付属機器を保持する保持リンクの一端までの水平距
離と垂直距離との比率に相応させれば、より確実なバラ
ンス調整が行える。
【0010】
【実施例】以下、この発明の好適な実施例を図面に基づ
いて説明する。尚、以下の説明では、図1に示した矢示
Aを前方、Bを後方として説明する。
【0011】この実施例のスタンド装置は、架台1の回
動支点Sに、平行リンク2及び支持アーム9から成る保
持リンク機構4の一部(途中部分4a)を支持し、該保
持リンク機構4の一端(連結点β1 )に手術顕微鏡W1
その他を保持し、この保持リンク機構4の他端(連結点
β2 )側に第1カウンタウェイトW4 と第2カウンタウ
ェイトW5 とからなる「カウンタウェイト」を備えた基
本構造となっている。尚、以上及び以下の説明におい
て、「一端」と「他端」という用語は、回動支点Sを間
にして両側又は反対側という意味合いのものである。
【0012】そして、5がベースで、このベース5の下
面にはロック機構付きのキャスタ6が複数備えてあり、
このキャスタ6にてスタンド装置全体がフロア上を移動
できるようになっている。このベース5の上には側面形
状が概略コ字状を呈した架台1が取付けてある。この架
台1は垂直な回動軸α1 を中心に回動自在とされている
と共に、この回動軸α1 に設けられた電磁クラッチC1
にてその回動を停止させてロックできるようにもなって
いる。
【0013】この架台1の上部の前端側に設定した回動
支点Sに平行リンク2が軸支されている。この平行リン
ク2は、それぞれ2本で1組の平行な縦アーム7a、7
bと横アーム8a、8bを組み合わせて形成されてい
る。なお、この平行リンク2のうち、下側の横アーム8
bは特殊な構造となっているため後述する。
【0014】そして、この平行リンク2の前側の縦アー
ム7aの途中部分4aが前述のように回動支点Sに軸支
されている。この回動支点Sには電磁クラッチC2 が設
けられており、縦アーム7aの回動位置(即ち、平行リ
ンク2の水平方向での変位θ 2 )をロックできるように
なっている。そして、この回動支点Sにて軸支される前
側の縦アーム7aの上側部分は後方側へ向けて湾曲形成
されており、ドクターの身体と干渉しにくいような構造
となっている。
【0015】平行リンク2の上側の横アーム8aには、
該横アーム8aをそのまま前方へ向けて延長した支持ア
ーム9が一体的に形成されており、その先端の連結点β
1 には垂直な先端アーム10が回動自在に取付けられて
いる。前記支持アーム9も上側に向けて湾曲形成されて
おり、ドクターの頭部と干渉しにくい構造となってい
る。そして、この支持アーム9が垂直方向でθ1 のよう
に変位する。
【0016】この先端アーム10の下方には、2つの平
行リンクを連動させた支持用平行リンク11が垂直な軸
α2 を中心に回動自在に設けられている。この支持用平
行リンク11の付け根には電磁クラッチC3 が設けられ
ている。そして、この支持用平行リンク11の最下部に
は、更に別の電磁クラッチC4 を介して、軸α3 を中心
に回動自在な手術顕微鏡(医療用光学機器)W1 が取付
けてある。この支持用平行リンク11は全体として湾曲
形状を呈しているため、ドクターは手術顕微鏡W1 の操
作が行い易くなっている。手術顕微鏡W1 の観察角度の
変化は、支持用平行リンク11を変形させることにより
行える。尚、この支持用平行リンク11の変形状態は電
磁クラックC5 にてロックできる。また、この手術顕微
鏡W1 には、アシスタントドクター用の側視鏡W2 、及
び記録用のビデオカメラW3 が「付属機器」として取付
けられており、このこれらの「付属機器」を取付けた
り、外したりすることにより、手術顕微鏡W1 側の重量
が変化する。
【0017】そして、支持アーム9の始点となっている
連結点β3 には、L字形のクランク部材12が軸支され
ており、このクランク部材12の後端12aは縦サブア
ーム13にて架台1の連結点β4 に接続され、クランク
部材12の上端12bは横サブアーム14にて前記先端
アーム10の上端10aへ接続されている。すなわち、
支持アーム9の始点となる連結点β3 に、該連結点β3
と同一の水平線上に位置する後端12a及び連結点β3
と同一の垂直線上に位置する上端12bとを有するクラ
ンク部材12を軸支し、該クランク部材12の後端12
aと架台1の連結点β4 とを縦アーム7aに平行で且つ
該縦アーム7aの連結点β3 から回動支点Sまでの長さ
と同一な長さを有する縦サブアーム13にて連結すると
共に、クランク部材12の上端12bと先端アーム10
の上端10aとを支持アーム9に平行で且つ支持アーム
9と同一の長さを有する横サブアーム14にて連結した
ものである。
【0018】このような縦サブアーム13及び横サブア
ーム14の付加により、回動支点S→連結点β3 →後端
12a→連結点β4 にて「平行リンク」が形成され、ま
た連結点β3 →連結点β1 →上端10a→上端12bに
て、別の「平行リンク」が形成されることとなる。よっ
て、平行リンク2をいかに変形しようとも、クランク部
材12は回転することがないので、先端アーム10は常
に垂直状態が維持され、結果的に支持用平行リンク11
の軸α2 も倒れず、常に垂直状態が維持される。
【0019】次に、平行リンク2の下側の横アーム8b
の構造について図3〜図7を参照して説明する。この下
側の横アーム8bには、水平方向で移動する第1カウン
タウェイトW4 及び垂直方向で移動する第2カウンタウ
ェイトW5 とが「機構部」により取付けられている。こ
の第1カウンタウェイトW4 及び第2カウンタウェイト
5 は、ほぼ同じ重量を有している。
【0020】そして、第1カウンタウェイトW4 及び第
2カウンタウェイトW5 を移動させるための「機構部」
としては図2のようなものがある。すなわち、下側の横
アーム8bにはモータMが固定されており、このモータ
Mにて回転させるタイミングプーリTP1 の回転力は、
タイミングベルトTB1 により大径のタイミングプーリ
TP2 に伝達される。この大径のタイミングプーリTP
2 には小径のタイミングプーリTP3 とベベルギアBB
1 が同軸で設けてある。このベベルギアBB1には、軸
受J1 で水平に支持されたスクリューSC1 の端部のベ
ベルギアBB2が係合している。そして、このスクリュ
ーSC1 には第1カウンタウェイトW4が移動自在に係
合せしめてある。一方、タイミングプーリTP2 の回転
力はタイミングベルトTB2 を介してタイミングプーリ
TP4 に伝達され、該タイミングプーリTP4 の回転は
別のタイミングベルトTB3 を介してタイミングプーリ
TP5 に伝達され、ベベルギアBB3 を回転させる。こ
のベベルギアBB3 には対のベベルギアBB4 が係合し
てあり、軸受J2 で垂直方向に支持されたスクリューS
2 を回転させる。そして、このスクリューSC2 には
第2カウンタウェイトW5 が移動自在に係合してある。
以上のような「機構部」の構造により、モータMを一方
に回転させれば、第1カウンタウェイトW4 が図中左側
へ移動し、第2カウンタウェイトW5 が図中下側へ移動
する。この第1カウンタウェイトW4が左へ移動し、第
2カウンタウェイトW5 が下がる移動は、回動支点Sを
基準に考えた場合、両者とも各々の方向性において「回
動支点Sから離反する方向性での移動」となっている。
また逆に、モータMを反対に回転させれば、第1カウン
タウェイトW4 が図中右側へ移動し、第2カウンタウェ
イトW5 が図中上側へ移動する。この両者の移動は「回
動支点Sに対して接近する方向への移動」となってい
る。そして、前記モータMは、回転方向及び回転量の指
示を出す制御部24(図1参照)に接続されており、こ
の制御部24とモータMとで「駆動手段」が構成され
る。なお、前記「機構部」におけるタイミングプーリT
3 とタイミングプーリTP4 との歯数の比率は、回動
支点Sを基準にした連結点β1 の水平方向での距離L4
と垂直方向での距離L3 との比率に対応させてある。つ
まり、モータMの回転により移動する第1カウンタウェ
イトW4 の水平方向での移動距離と第2カウンタウェイ
トW5 の垂直方向での移動距離の比率が、前記L4 :L
3に相応するように、タイミングプーリTP3 とタイミ
ングプーリTP4 との歯数が設定してある。
【0021】次に、前方の縦アーム7aと下側の横アー
ム8bとの連結点β5 の左側(図1の裏側位置)には、
検出レバー25が設けられている。前記連結点β5 の右
側には通常の電磁クラッチC6 が設けられているが、前
記検出レバー25は、「相手側部材」である下側の横ア
ーム8bから前方の縦アーム7aを貫通した連結軸26
(図3参照)に組付けられている別の電磁クラッチC7
にて取付けられている。すなわち、この連結軸26の先
端には円板状のフランジ26aが形成されており、電磁
クラッチC7 側には、該フランジ26aを挟持してロッ
クする固定フランジ27と可動フランジ28とが設けら
れている。可動フランジ28側には該可動フランジ28
を磁力により吸着する電磁コイル29と、可動フランジ
28を固定フランジ27側へ付勢するスプリング30と
が設けられている。従って、通電時はスプリング30よ
りも強い力で可動フランジ28を電磁コイル29が引き
付けるため、検出レバー25は連結軸26に対して回転
フリーとなるが(図6参照)、非通電時には電磁コイル
29の吸引力がなくなるため、可動フランジ28が固定
フランジ27側へ押されて、該固定フランジ27と可動
フランジ28との間で、連結軸26のフランジ26aが
挟持され、検出レバー25が連結軸26と一体的に回動
することとなる(図7参照)。
【0022】また、この検出レバー25に対応する縦ア
ーム7aには金属製のシャフト31が突設されており、
このシャフト31の先端は、検出レバー25の中間部に
設けられた弾性ブッシュ32にて弾性支持されている。
また、縦アーム7aの検出レバー25の先端に対応する
部分には、光ビームfの照射部33が設けられている。
この照射部33は内部に発光ダイオード34を有し、こ
の発光ダイオード34からの光ビームfがスリット35
(図3参照)を通過して、検出レバー25の先端へ照射
されるようになっている。そして、この光ビームfの照
射を受ける検出レバー25の先端には、2つのセンサ3
6a、36bを備えた二分割式の光位置検出部36が設
けられている。従って、検出レバー25が縦アーム7a
に対して真っ直ぐな中立位置を保っている場合は、スリ
ット35を透過した光ビームfが2つのセンサ36a、
36bの真ん中に当たり、両方とも同じ面積で受光する
ため出力差はないが、検出レバー25がどちらかに回動
して中立位置から変位すると、変位した側とは逆側のセ
ンサ36a、36bの受光面積が増すため出力差が生
じ、その変位量を検出することができる。この光位置検
出部36は、前記制御部24と電気的に接続されてお
り、この制御部24が光位置検出部36からの信号に応
じて、モータMを回転させ、第1カウンタウェイト
4 、第2カウンタウェイトW5 を前記検出レバー25
が中立する方向へ移動させるようになっている。前記の
検出レバー25、照射部33、光位置検出部36等によ
り「変位検出手段」が構成される。
【0023】さて、次に、前述したこのスタンド装置の
作動手順を説明する。まず、スタンド装置全体を、手術
台周辺のドクターから指定された位置に移動させる。ま
た、手術顕微鏡W1 に指定された側視鏡W2 とビデオカ
メラW3 をセットする。この時点では、カウンタウェイ
トW4 、W5 の重量と、側視鏡W2 及びビデオカメラW
3 を含んだ手術顕微鏡W1 側の重量(以下、「手術顕微
鏡等W1-3 」という)とが、必ずしもバランスしていな
い。尚、カウンタウェイトW4 、W5 と手術顕微鏡等W
1-3 を外した保持リンク機構4自体の、回動支点Sを中
心としたバランスはとってある。
【0024】そして、保持リンク機構4を、いったん図
1のような基準状態にすると共に、電磁クラッチC7
ONにして、下側の横アーム8bの連結軸26に検出レ
バー25を固定する。その後、手術顕微鏡等W1-3 の重
量とカウンタウェイトW4 、W5 の重量とがアンバラン
スであれば、「相手側部材」である下側の横アーム8b
に対して、前方の縦アーム7aが必ず角度変化を起こす
ため、下側の横アーム8bの連結軸26に一体的にロッ
クされた検出レバー25も、縦アーム7aに対して回動
方向へ変位することとなる。
【0025】検出レバー25と縦アーム7aとは弾性ブ
ッシュ32を介した弾性支持構造となっているため、検
出レバー25はこの弾性ブッシュ32の最大弾性変形範
囲内での変位が許容される。そして、検出レバー25が
縦アーム7aに対して変位すると、照射部33からの光
ビームfが変位した側とは逆のセンサ36a、36bに
当たり、その受光面積が増すため、光位置検出部36か
らの出力差により、検出レバー25の変位した方向、す
なわち縦アーム7aが「相手方部材」である下側の横ア
ーム8bに対して、連結点β5 において角度変化したこ
とがわかる。
【0026】従って、この光位置検出部36からの信号
を受けて、制御部24がモータMの回転方向を決定し、
前記検出レバー25の変位を是正する方向へ必要な量だ
け回転し、第1カウンタウェイトW4 及び第2カウンタ
ウェイトW5 を移動させる。すなわち、手術顕微鏡等W
1-3 の重量が大きい場合には、第1カウンタウェイトW
4 及び第2カウンタウェイトW5 を各々の方向性におい
て回動支点Sから離反する方向へ移動させ、逆に手術顕
微鏡等W1-3 の重量が小さい場合には、第1カウンタウ
ェイトW4 及び第2カウンタウェイトW5 を各々の方向
性において回動支点Sに接近する方向へ移動させる。し
かも、前述のように、第1カウンタウェイトW4 と第2
カウンタウェイトW5 との離反及び接近方向における移
動量の比率は、前述のようにL4 :L3 に相応してい
る。
【0027】このように、第1カウンタウェイトW4
び第2カウンタウェイトW5 を移動させることにより、
手術顕微鏡等W1-3 の重量のバランスがとれるのは以下
のような理由による。すなわち、この種のスタンド装置
の場合は、回動支点Sを中心とした、水平方向でのバラ
ンスと、垂直方向でのバランスの両方をとる必要があ
る。つまり、図1を参照して説明すると、手術顕微鏡等
1-3 の重量と、カウンタウェイトW4 、W5 の重量
は、
【0028】*垂直方向でのバランスθ1 : W1-3 ×L3 =(W4 ×L6 )+(W5 ×L1 ) *水平方向でのバランスθ2 : W1-3 ×L4 =(W4 ×L2 )+(W5 ×L5
【0029】という関係を満足しなければならないが、
第1カウンタウェイトW4 及び第2カウンタウェイトW
5 がそれぞれの方向でバランスをとるため、回動支点S
を中心とした手術顕微鏡等W1-3 の全体的なバランス調
整は確実になされることとなる。
【0030】このようにしてバランスがとられ、第1カ
ウンタウェイトW4 及び第2カウンタウェイトW5 がそ
れぞれバランス点まで移動すると、前記検出レバー25
の変位が是正され、中立位置に復帰するため、その状態
を光位置検出部36が検出し、制御部24がモータMの
駆動を停止させ、第1カウンタウェイトW4 及び第2カ
ウンタウェイトW5 はその点に停止する。これにより、
手術顕微鏡等W1-3 の重量とカウンタウェイトW4 、W
5 とのバランス調整は完了するため、検出レバー25の
電磁クラッチC7 をOFFにして、縦アーム7aと下側
の横アーム8bとの連結点β5 を自由関節化し、使用に
供する。
【0031】また、この実施例では、クランク部材1
2、縦サブアーム13、横サブアーム14、先端アーム
10などを設けたことにより、手術顕微鏡等W1-3 を水
平方向及び垂直方向へ移動させても、常に、手術顕微鏡
等W1-3 を保持する支持用平行リンク11が垂直状態を
維持する構造となっているため、この点においても、バ
ランスがとり易い構造となっている。
【0032】更に、以上の説明では、架台1をフロアに
設置するフロア設置タイプを例としたが、架台1を手術
室の天井に吊り下げる天井設置タイプのものであっても
良い。
【0033】また、保持リンク機構4の変位を検出する
方法としては、前記のような検出レバー25を利用した
ものに限定されず、ロータリエンコーダやその他の手段
を利用したものであっても良い。更に、変位を検出する
点も、連結点β5 に限定されない。
【0034】加えて、「付属機器」としては、側視鏡W
2 やビデオカメラW3 に限定されず、それ以外のもので
あっても良い。
【0035】
【発明の効果】この発明に係る医療用スタンド装置の2
軸バランス調整構造は、以上説明してきた如き内容のも
のであって、第1・第2カウンタウェイトがそれぞれ自
己の方向性において前記回動支点に対して接近・離反す
る方向へ一緒に移動すべく連動せしめられているため、
手術顕微鏡その他の水平及び垂直の2方向におけるバラ
ンス調整を確実且つ容易に行なうことができる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図7
【補正方法】変更
【補正内容】
【図7】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平行リンクを利用した保持リンク機構の
    途中部分を架台の回動支点に支持すると共に、該保持リ
    ンク機構の一端側に医療用光学機器及び/又はその付属
    機器を保持し且つ前記回動支点をはさんだ反対側の他端
    側にカウンタウェイトを取付けた医療用スタンド装置に
    おいて、 前記カウンタウェイトが水平方向で移動する第1カウン
    タウェイトと垂直方向で移動する第2カウンタウェイト
    とから成り、且つ該第1・第2カウンタウェイトがそれ
    ぞれ自己の方向性において前記回動支点に対して接近・
    離反する方向へ一緒に移動すべく連動せしめられている
    ことを特徴とする医療用スタンド装置の2軸バランス調
    整構造。
  2. 【請求項2】 第1カウンタウェイトの水平方向での移
    動距離と第2カウンタウェイトの垂直方向での移動距離
    の比率が、回動支点から医療用光学機器及び/又はその
    付属機器を保持する保持リンク機構の一端までの水平距
    離と垂直距離との比率に相応する請求項1記載の医療用
    スタンド装置の2軸バランス調整構造。
  3. 【請求項3】 1対ずつの互いに平行な縦・横アームを
    組合わせて形成した平行リンクにおける一方の縦アーム
    の途中部分を、架台の回動支点に支持し、 前記平行リンクと、該平行リンクの上側横アームを一方
    側に延長して形成した支持アームとで保持リンク機構を
    構成し、該保持リンク機構の一端に医療用光学機器及び
    /又はその付属機器を保持し、 前記平行リンクの下側横アームに、該下側横アームから
    他方側へ延びる水平方向で移動自在な第1カウンタウェ
    イトを設け、且つ該下側横アームから上方へ延びる垂直
    方向で移動自在な第2カウンタウェイトを設けた請求項
    1又は2記載の医療用スタンド装置の2軸バランス調整
    構造。
  4. 【請求項4】 縦アームとそれに軸支される相手側部材
    との連結点において、前記相手側部材に電磁クラッチを
    介してロック・フリー自在に軸支される検出レバーと、
    前記レバーと縦アームとの間を連結するもので且つ片側
    が弾性ブッシュにて弾性支持されたシャフトと、前記検
    出レバーと縦アームのいずれか一方に設けられた光ビー
    ム照射部と、他方に設けられた光位置検出部とから成
    り、前記光検出部からの信号により相手側部材にロック
    された検出レバーの縦アームに対する回動変位量を検出
    する変位検出手段が設けられた請求項1〜3記載の医療
    用スタンド装置の2軸バランス調整構造。
  5. 【請求項5】 第1カウンタウェイト及び第2カウンタ
    ウェイトをそれぞれ自己の方向性において一緒に移動さ
    せる機構部と、該機構部を駆動させるモータと、第1・
    第2カウンタウェイトを検出レバーが中立位置へ復帰す
    る方向へ移動させるべく、光位置検出器からの出力に応
    じて前記モータを制御する制御部とから成る駆動手段を
    設けた請求項1〜4記載の医療用スタンド装置の2軸バ
    ランス調整構造。
  6. 【請求項6】支持アームの始点となる連結点に、該連結
    点と同一の水平線上に位置する後端及び連結点と同一の
    垂直線上に位置する上端とを有するクランク部材を軸支
    し、該クランク部材の後端と架台の一部とを保持リンク
    機構の一方の縦アームと平行で且つ前記縦アームの連結
    点から回動支点までの長さと同一な長さを有する縦サブ
    アームにて連結すると共に、クランク部材の上端と先端
    リンクの上端とを支持アームと平行で且つ支持アームと
    同一の長さを有する横サブアームにて連結した請求項1
    〜5記載の医療用スタンド装置の2軸バランス調整構
    造。
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