JPH0747998B2 - 位置決め自在な器具を保持するための台架 - Google Patents

位置決め自在な器具を保持するための台架

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JPH0747998B2
JPH0747998B2 JP2509965A JP50996590A JPH0747998B2 JP H0747998 B2 JPH0747998 B2 JP H0747998B2 JP 2509965 A JP2509965 A JP 2509965A JP 50996590 A JP50996590 A JP 50996590A JP H0747998 B2 JPH0747998 B2 JP H0747998B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、位置決め自在な器具を保持するための台架で
あって、台架本体部に連結されている平行クランク機構
と、該平行クランク機構に連結され器具を支持する支持
アームと、器具の設定高さを維持するために必要な作用
力を平行クランク機構に付与する動力蓄積要素とを有し
ている前記台架に関するものである。この場合器具は所
定の空間内を自在に移動することができ、且つこの空間
内での位置と被対象物に対する関係に関し自在に位置決
めすることができる。このような条件は特にHNO外科手
術で使用される手術用顕微鏡で必要である。この種の手
術用顕微鏡は神経外科や整形外科の分野でも頻繁に使用
される。使用分野や選定した目的に応じて手術用顕微鏡
には共同観察用鏡筒、カメラ、カメラ接続部材等の種々
の付属モジュールをフランジ固定することができる。観
察器具（顕微鏡）自体にも既に均衡上の問題が存在して
いるが、付属モジュールの取り付けによりこの問題はい
っそう大きくなる。
欧州特許公開第23003号公報からは、光学的観察器具用
の担持装置が知られている。この場合、平行クランク機
構として構成された複数個の回動システムにより顕微鏡
の移動が可能になる。その際、空間内で自在に位置決め
するために位置調整可能な平衡錘が使用される。また電
磁気的な制動支持体により台架を最適な調整位置に固定
することができる。
欧州特許公開第23004号公報には、付属装置を備えた顕
微鏡の重心を決定した後にバランスを調整することによ
り回転モーメント及び傾動モーメントを補償するように
した付属装置が開示されている。
欧州特許公開第49261号公報には、棒システムを担持装
置として有している光学器具用の台架が開示されてい
る。棒システムは球軸受で支持される。台架の一端（下
端）に器具が固定され、他端（上端）には、互いに直角
に交わる３つの軸線の回りに変位できるように平衡錘が
固定されている。この位置調整可能な平衡錘により、顕
微鏡を空間内で自在に位置決めすることができる。
ドイツ特許公開第3617751号公報からは、位置調整可能
な平衡錘を使用した顕微鏡ユニットが知られている。こ
の平衡錘を使用することにより、構成要素またはモジュ
ールの接近または離隔によって回動軸線または傾動軸線
の回りに生じるモーメントが補償される。
さらに1986年11月発行のWild社報（操作説明書）M2-690
-XI.86からは、微調整を、即ち顕微鏡の回動と傾動を駆
動枢着装置に設けた駆動ボタン及び傾動レバーを用いて
行うようにした手術用顕微鏡の台架が知られている。
最後に1988年５月発行のZeiss社報Ｗ 30-082-d（床置
き台架 S21）からは、担持アームと弾性アームから成
る枢着アームに、外部から接近可能な顕微鏡付属部品用
のバランス調整装置と、枢着部の機能と上下運動を個別
に調整するための制動装置とを設けることが知られてい
る。
上記の従来の技術にはそれぞれに欠点がある。共通な欠
点の主なものとしては、回動アームが位置調整可能にな
っていても回動アームへの接近が困難であるために、顕
微鏡を上下動させるためにかなりの力を必要とすること
が挙げられる。かなりの力を要するために、フォカーシ
ング装置を付加的に操作せずに顕微鏡を高さ方向におい
て非常に正確に位置決めすることは不可能である。フォ
ーカシング装置を付加的に操作することは、顕微鏡の下
で行われる作業、例えば顕微外科手術作業を中断させる
ことを意味する。このような中断もしくは遅延は手術に
極めて支障を来すものであり、危険である。また力を要
するために生じる著しい欠点として、極めて緻密な作業
を行う手術医の筋肉が張り、顕微手術の進行をはばみ、
或いは手術に悪影響を与えることがあることも挙げられ
る。一般的に言えば、光学器具の位置を変更するために
は駆動ボタンを操作せねばならないので、手術を中断せ
ざるをえない。
前記欧州特許公開23003号公報に記載の装置の欠点は、
器具を別の平衡錘を備えた器具に交換する際に必要な労
力に起因している。重心の位置を探し出して平衡錘の位
置を調整することは論理的に考えて追実行不可能であ
り、容易に行えないので、この点で労力の問題は一層深
刻になる。平衡錘の調整作業が複雑で、時間を要し、加
えて手術医が容易に追実行できないことは、最近の手術
顕微鏡検査において要求される高い付属品可変性にそぐ
わないものである。
本発明の課題は、例えば顕微鏡等の器具を支持するため
の台架において、器具の位置決めを特に高さ方向におい
て容易に行うことができるように構成することである。
また、手術中の器具の位置変更を手術を中断させずに行
えるようにすることも課題とする。さらに、別種の付属
品に交換する際のシステム全体の新たなバランス調整を
論理的に且つ迅速に行えるように構成することをも課題
とする。最後に本発明の課題は、平衡錘を変位させず
に、且つ付属品をも含めた顕微鏡の重心位置の面倒な決
定を行わずに、付属品ともども器具のバランス調整を行
えるようにすることである。
本発明は、上記の課題を解決するため、軸線が非鉛直角
方向に延びるように一端を支持アームに枢着され、他端
を器具に枢着されている担持アームと、該担持アームを
構成要素として含み、該担持アームの軸線に平行な第１
の非鉛直軸線と、担持アームと器具との枢着部を通る第
２の非鉛直軸線との交点へ器具の重心を変位させる変位
手段と、平行クランク機構にたいする動力蓄積要素の作
用力の変化を補償する補償手段とが設けられていること
を特徴とするものである。
次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。
第1a図は 手術用顕微鏡を取付けた台架懸架部の一部
分の側面図、 第1b図は 第1a図の平面図、 第２図は 第１図の正面図、 第３図は 棒から成る平行クランク機構を備えた床
置き台架を示す図、 第４図は 平行クランク機構の詳細図、 第5a図 −第5c図は 光学器具のストローク高さに応じた１つの
構成要素の種々の位置を示す第４図の詳細図、 である。
第1a図に図示した器具は手術用顕微鏡１である。手術用
顕微鏡１は担持装置２に取り付けられている。担持装置
２は担持アーム５の下端に枢着されている。担持アーム
５はその上部部分においてキャリッジ６に連結されてい
る。キャリッジ６は、移動軸線8bに沿って、即ち二重矢
印8aの方向へガイド７内をスピンドル８により位置調整
することができる。担持アーム５はピボット軸受９を介
して支持アーム10と回転可能に連結されている。担持装
置２は２つの構成体を有し、これらの構成体は位置調整
装置３または４により二重矢印3aまたは4aの方向へ微調
整することができる。第1a図と第1b図の矢印3a,4a,8aの
図示からわかるように、手術用顕微鏡１は互いに直角に
交わる３つの空間座標軸方向へ所望に応じて位置調整す
ることができる。第1a図と第1b図においてＡ−Ａはこれ
らの空間座標軸と直角に交わっていない軸線であり、担
持アーム５に平行に且つ水平軸線Ｂ−Ｂに直角になるよ
うに延びている。軸線Ａ−Ａと軸線Ｂ−Ｂの交点を第２
図に図示した。水平軸線Ｂ−Ｂは、担持アーム５の下端
に位置している枢着軸線を通っている。この枢着軸線の
まわりに手術用顕微鏡１を傾動させることができる。な
お担持装置２と、位置調整装置３及び４と、担持アーム
５と、キャリッジ６と、ガイド７と、スピンドル８と
は、担持アーム５の軸線に平行な軸線Ａ−Ａと、担持ア
ーム５と器具１との枢着部を通る軸線Ｂ−Ｂとの交点へ
器具１の重心を変位させる変位手段を形成している。
手術用顕微鏡１を平衡状態にもたらすため、またはシス
テム全体を平衡状態へもたらすため、システムの重心を
３つの空間座標軸の方向（矢印3a;4a;8a）に沿って移動
させて非鉛直軸線Ａ−ＡとＢ−Ｂの交点にもたらす。
第３図に示すように、台架16の上部部分には平行クラン
ク機構18が設けられている。平行クランク機構18は、枢
着部12a-12dを介して互いに連結されている棒を有して
いる。さらに前記枢着部12bを有する板体20が設けられ
ている。公知の動力蓄積要素11（例えばガスばね）は平
行クランク機構18の上部棒と連結され、他方板体20と連
結されている。この動力蓄積要素11は、例えば鉛直方向
におけるいわゆるストローク高さを変更する場合に平衡
状態を設定するために必要な反力を生じさせる。位置決
めを容易に且つ迅速確実に行うことができるためには、
平行クランク機構18の枢着部12a-12dに枢着摩擦を軽減
させるような構造的処置が必要である。枢着摩擦が存在
すると動力蓄積要素11の特性が損なわれ、即ちストロー
クに応じて動力が変化するからである。動力蓄積要素11
のストロークは平行クランク機構18の角度位置に依存し
ているため、枢着摩擦を軽減させて動力の変化を補償す
る必要がある。もしこのような補償をしないと、動力蓄
積要素11を取り付けた平行クランク機構18の平衡状態
を、該平行クランク機構18のただ１つの角度位置に対し
てしか設定することができず、よって１つの特定の高さ
に対してしか設定することができない。
このような動力の変化の補償は、平行クランク機構18の
ために本発明にしたがって設けられた補償手段13,14に
よって生じる。これを第４図及び第5aないし5c図を用い
て以下に説明する。動力の変化の補償は、動力蓄積要素
11の懸架部を板体20内で角度に応じて位置変化させるこ
とによって達成される。第４図からわかるように、動力
蓄積要素11はピン14を介してスリット13に係合してい
る。スリット13は円弧状の長穴として形成され、平行ク
ランク機構18のストローク高さに応じてピン14を案内し
ている。スリット13の長さは動力蓄積要素11の補償され
るべき動力変化に応じて設定する。スリット13は、平行
クランク機構18の運動時にピン14を一端から他端へ連続
的に案内する。第5a図は、平行クランク機構18が最大に
沈降したときに（ストローク高さの縮小）ピン14がスリ
ット13の上部当接領域に位置することを示し、一方ピン
14はストローク高さが最大のとき（第5c図）スリット13
の下部当接領域に位置する。第5b図は中間位置を示すも
のであり、第４図にほぼ対応している（平行クランク機
構18の２本の棒が水平に延びている）。
次に、本発明による台架の作用を述べる。回動アームま
たは平行クランク機構18は、手術中に器具（顕微鏡）の
高さを調整する際に操作される。動力蓄積要素11（図の
例ではガスばね）は、板体20におけるその懸架部の方向
（ピン14の方向）に作用する力を持っている。この力の
方向と枢着部12aの間の垂直線の長さは、回動アームま
たは平行クランク機構18が一度調整されたストローク高
さ（平衡状態）に留まるか、留まらないかを決定するよ
うないわばレバーアームである。平行クランク機構18
は、作用位置において水平線からほぼ35°上方へ（第5c
図参照）及び下方へ（第5a図参照）移動することができ
る。動力蓄積要素11は、平衡クランク機構18が上方へ持
ち上げられた位置で、完全に引き出された状態にあり、
平衡クランク機構18が下方へ降下した位置では完全に引
き込まれた状態にある。動力蓄積要素11の引出し状態に
応じてその力は変化する。平行クランク機構18が上部位
置にあると動力蓄積要素11の力は弱く、平行クランク機
構18が下部位置にあると動力蓄積要素11の力は強い。こ
のことはレバーアームが一定の場合力が変化することを
意味している。従来の回動アームまたは平行クランク機
構では、枢着部12a-12dの位置調整によりこの力の変化
は“隠蔽またはもみ消されていた”。しかし最近では操
作の簡便性が重要視されているのでこれらの枢着部12a-
12dの枢着摩擦を低減させようとすると（平行クランク
機構18がその中間位置で平衡状態を保っていれば、上記
の力の変化はその作用を完全に発揮する）、平行クラン
ク機構18の上部位置で動力蓄積要素11の力が減少するた
めに平行クランク機構18が降下し、平行クランク機構18
の下部位置では動力蓄積要素11の力が増大するために平
行クランク機構18が上昇していた。従って平行クランク
機構18の位置に応じてレバーアームを変化させねばなら
なかった。このことは、動力蓄積要素11を懸架するため
に板体20に設けられた曲線状のスリットガイドによって
実現される。平行クランク機構18が降下するとピン14が
曲線を描いて上方へ移動し、その結果レバーアームが短
くなり、平行クランク機構18を上方へ押すためには力が
十分でない。一方平行クランク機構18が持ち上げられる
と全く逆になる。即ちピン14が下方へ移動し、その結果
レバーアームが長くなり、平行クランク機構18を上方で
保持するために十分な力が得られる。スリット13は円弧
の一部として図示したが、基本的には他の曲線ガイドも
可能である。
上記の実施例の代わりに次のような実施例も可能であ
る。即ち変化する力を補償するため、動力蓄積要素11に
よって補償されるべきバランス力を、平行クランク機構
18を移動させながら連続的に増大させるようにしてもよ
い。即ちこのバランス力の増大が平行クランク機構18の
増大する力に抗するようにしてもよい。これに関して
は、動力蓄積要素11が従来のように懸架された平行クラ
ンク機構18を示す第３図を指摘する。図示した動力蓄積
要素11は、平行クランク機構18が下方へ向いているとき
にストロークに依存する力が増大するように平行クラン
ク機構18に組み込まれている。これを補うために、液体
容器15を平行クランク機構18の１つの棒に、有利には上
部の棒に取り付けてもよい。この場合、平行クランク機
構18が下方へ向いているときに必要なバランス力の増大
は、完全に充填されていない液体容器15内で液体を変位
させることにより簡単に実現される。本発明の範囲内で
は、必要なすべての補償力（反力）を得ることができる
ように、立体形状が異なる容器、或いは充填度の異なる
容器、或いは液体の種類が異なる容器が設けられる。も
ちろん、別個のタンク内にある液体からの供給またはそ
こへの排出を制御可能に行うための内部液体調節循環系
に液体容器15を連通させてもよい。
本発明により、わずかな力で且つ非常に正確に顕微鏡を
手術領域の上方で高さ方向において位置決めすることが
できる。従って、例えば顕微手術を行っている外科医の
集中力を本来の任務に向けさせることができ、よって手
術時間を短縮させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−5332（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−187110（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭51−20547（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】位置決め自在な器具（１）を保持するため
    の台架であって、台架本体部（16）に連結されている平
    行クランク機構（18）と、該平行クランク機構（18）に
    連結され器具（１）を支持する支持アーム（10）と、器
    具（１）の設定高さを維持するために必要な作用力を平
    行クランク機構（18）に付与する動力蓄積要素（11）と
    を有している前記台架において、 軸線が非鉛直方向に延びるように一端を支持アーム（1
    0）に枢着され、他端を器具（１）に枢着されている担
    持アーム（５）と、 該担持アーム（５）を構成要素として含み、該担持アー
    ム（５）の軸線に平行な第１の非鉛直軸線（Ａ−Ａ）
    と、担持アーム（５）と器具（１）との枢着部を通る第
    ２の非鉛直軸線（Ｂ−Ｂ）との交点へ器具（１）の重心
    を変位させる変位手段（2,3,4,5,6,7,8）と、 平行クランク機構（18）にたいする動力蓄積要素（11）
    の作用力の変化を補償する補償手段（13,14;15,19）
    と、 が設けられていることを特徴とする台架。
  2. 【請求項２】変位手段が、担持アーム（５）の前記他端
    に枢着され器具（１）が固定されている担持装置（２）
    と、該担持装置（２）を空間内で二つの方向（3a,4a）
    にそれぞれ位置調整するための位置調整装置（3,4）
    と、前記担持アーム（５）と、該担持アーム（５）の前
    記一端側で回動可能に支持アーム（10）に支持されてい
    るガイド（７）と、該ガイド（７）内で案内されるキャ
    リッジ（６）と、該キャリッジ（６）をガイド（７）内
    で変位させるためのスピンドル（８）とを有し、スピン
    ドル（８）によるガイド（７）内でのキャリッジ（６）
    の変位が、前記位置調整装置（3,4）による担持装置
    （２）の位置調整方向（3a,4a）にたいして直角に交わ
    る軸線（8b）に沿って行われることを特徴とする、請求
    項１に記載の台架。
  3. 【請求項３】担持装置（２）を空間内で二つの方向（3
    a,4a）にそれぞれ位置調整するための位置調整装置（3,
    4）がそれぞれスピンドル駆動部であり、該スピンドル
    駆動部（3,4）は、互いに直角に且つ１平面内に延在し
    ていることを特徴とする、請求項２に記載の台架。
  4. 【請求項４】スピンドル駆動部（3,4）及びスピンドル
    （８）がそれぞれ非線形軌道に沿って延びていることを
    特徴とする、請求項１または２に記載の台架。
  5. 【請求項５】前記補償手段（13,14）が、台架本体部（1
    6）に固定されている板体（20）に円弧状の長穴として
    形成されたスリット（13）と、動力蓄積要素（11）に連
    結され、スリット（13）内を遊隙なしに案内されるピン
    （14）とを有していることを特徴とする、請求項１に記
    載の台架。
  6. 【請求項６】スリット（13）が、円の輪郭からずれた形
    状を有していることを特徴とする、請求項５に記載の台
    架。
  7. 【請求項７】平行クランク機構（18）の枢着部（12a,12
    b,12c,12d）が、枢着摩擦を所望通りに調整可能に減少
    させるための手段を有していることを特徴とする、請求
    項１から６までのいずれか１つに記載の台架。
  8. 【請求項８】前記補償手段（15,16）が、平行クランク
    機構（18）により担持され、液体（19）で少なくとも部
    分的に充填した容器（15）を有し、容器（18）内での液
    体（19）の変位により、平行クランク機構（18）にたい
    する動力蓄積要素（11）の作用力の変化を補償するよう
    にしたことを特徴とする、請求項１に記載の台架。
  9. 【請求項９】容器（15）が、平行クランク機構（18）の
    リンク棒に交換可能に取り付けるための手段を有し、容
    器（15）はそれ自体液体循環系として構成されているこ
    とを特徴とする、請求項８に記載の台架。
  10. 【請求項１０】容器（15）が、別個のタンク内にある液
    体の供給またはタンクへの排出を制御可能に行うための
    内部液体調節循環系に連通していることを特徴とする、
    請求項８に記載の台架。
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