JPS6354156A - 手術顕微鏡の俯仰装置 - Google Patents

手術顕微鏡の俯仰装置

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JPS6354156A JP61197678A JP19767886A JPS6354156A JP S6354156 A JPS6354156 A JP S6354156A JP 61197678 A JP61197678 A JP 61197678A JP 19767886 A JP19767886 A JP 19767886A JP S6354156 A JPS6354156 A JP S6354156A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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′ＲＸ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って、新しい手術
１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−の分野でも
、これらの進歩にともなって、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。
特に脳外科手術の実施に当っては、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
あたっ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
をもって、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５５−３６１
１６号公報には、ハンドルによって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！！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同位を変
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ってとっているので、おもり
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
重大な欠点があった。
本発明は以上の問題点に鑑み、 １、顕微鏡の配同位を変化させても、バランスのとれた
状態で安定し、 ２、慣性’！ｔＭ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は顕微鏡で照準部２により顕微鏡１
の観察光軸Ｃに沿って上下動可能に支持されている。
又、照準部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。
照準部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Ｏｓ、Ｏｈ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○
３．○、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Ｏｘ、Ｏａで、回転
軸０．．０６間距ヒ 水平リンク５は、回転軸０．より所定距離能れて軸受部
８と連結している。又、軸受部８は、垂直アーム３を上
方に配し、後述する架台と垂直回転軸０１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Ｏ３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Ｏｓ
　、０４．　　○２．０．と直交している。
一方、水平リンク６の延長端のフック点９と、上記軸受
部８上の他のフック点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。
フック点９とフック点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Ｏ８，０６の交点Ｐ
１．Ｐｚを結ぶ直線上にある。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Ｏ３とＯｔ、Ｏｚ　と○、は、互いに直交
する軸を構成し、顕微鏡ｌ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ッチによ
る、オン２オフ作動により所望の配同位で固定／解放と
する電磁ブレーキ１２α、１２βを回転軸０！、０３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Ｏ１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Ｏ１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０１について回転自在に取り付けるた
めの取り付は部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
内部には取り付は部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って操作者は軽い力で垂直回転
軸０．の垂直度を保ったまま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
をつけである。
まず、顕微鏡１の重心荷重によって生じる回転モーメン
トを説明する。
顕微鏡１を水平軸０３２回転軸０．について回転させる
ことにより、Ｐ！又は重心Ｇはアーム５の前記Ｐ、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Ｐ、を通り、垂直軸０．　と平
行な軸をｔ軸、水平軸ｏ２をｙ軸、原点Ｐ１を通り、前
記そ軸、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Ｐ、から重心までの距離　　Ｒ Ｋ軸に関する回転角　　　　　　α ￥　　　　　　　　　　　　　　　β Ｒのｙ−ｚ平面への投影像　　　Ｒ６ ＲＸ−ＺＲβ とし、 Ｘ軸、ｙ軸にそれぞれ作用する回転モーメントをＭ、Ｉ
、Ｍｙ　とすると、 ＭＸ　−Ｗ−Ｒｅｔ−３ｉｎ（ｚ、 Ｍ、　−Ｗ　−ＲＪ　−５ｌｎ　β、と表わせる。
ただし、 上式Ｍｌｌ及びＭ　ｙは、夫々ｓｉｎα、　　ｓｉｎβ
が一次できいて、変化している。第５図にαが所定角に
あるとしくα−ａ）、βを変数とし、連続的に変化させ
た場合のＭア　（モーメント）曲線を示す。
次に顕微鏡を移動させた時のリンク６の延長上の点Ｐ、
にバネの弾性力によって、作用する回転モーメントにつ
いて考える。
顕微鏡１を水平軸０８回転軸Ｏ３について回転させるこ
とにより、一方、水平リンク６の先端のバランスバネ１
１のフック点９は、初期状態において水平回転軸０２と
前記フック点９とフック点１０を結ぶ交点２４間の軸間
距離Ｒ１の半径で球面運動をする。即ち、この球面運動
の回転中心がＲ４の前述の荷重によって生じる回転モー
メントについて考えたときと同じように、Ｒ４を原点と
して３次元座標を考える。
原点Ｐ４を通り垂直軸ｏｌ　と平行な軸を管′ス 軸、水平軸Ｏ８をｙ′軸、原点Ｐ４を通り前記τ′軸、
ｙ′軸を含む平面と垂直な軸をＸ′軸とすると、バネ７
の弾性力によって点Ｐ、に作用する回転モーメントは、
ｙ′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。
ここで、 バネの弾性力　　　　　　　　　　　　　Ｆ。
原点Ｐ４から水平リンク６の先端まで　　Ｒ１肴′軸に
関する回転角　　　　　　　　　　αｒ′　　　・　　
　　　　　　　　　　　　βバネの長さ　　　　　　　
　　　　　　　　ＬＲ８のｙ′−２′平面への投影像　
　　　しＲ１のｙ′−２′　　　〃　　　　　　しＬの
ｙ′−２′　　　　　　　　　　　　Ｌ。
Ｌのｘ’−ｚ’Ｌβ Ｌ、とし　とのなす角　　　　　　θ１Ｌ、とＲｓｓ　
　　　’　　　　　　　　　θＩ　　とし原点からバラ
ンスバネ１１の 垂直アーム３のフック点１０までの距離ｚバネ７の弾性
力Ｆ１によってＸ′軸ｙ′軸に関する回転モーメントを
それぞれＭ　Ｘ　　’　Ｍｙ　　’とすると Ｍｗ’　−ＦＢ　　・Ｒｓｔｔ　　・ｓｉｎθ１Ｍ、’
−Ｆ、　　・〜　・　ｓｉｎθβ　と表わせる。
ただし、 ＦＢ　−Ｋ　（Ｌ　　Ｌｏ　）　”Ｐ。
Ｌ　　　−Ｚ”　　＋　　２　　ＺＲｓｇ　　ｃｏｓα
　＋Ｒ，”上式Ｍ　Ｘ　　’　ｌ　Ｍ　ｙ　　′も夫々
ｓｉｎθ、　ｓｉｎθ　が−次できいて変化している。
又θはα−〇又は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Ｍ、（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Ｍ、、Ｍ、’も同様の曲線で示せる。
顕微鏡を俯仰させて顕微鏡が旅回しても、各位置で回転
モーメントのバランスがとれた状態とは、 Ｍ＊＋Ｍ、’−０かつＭＹ　＋Ｐｌ’　−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
いである範囲りにわたって第５図のように、Ｍ、Ｉ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５図は、α−ａと固　定し、βを連続的
に変化させた場合のＭ、と　Ｍｚ’又はＭ、とＭア　′
の状態つまりバランス状態を示すもので比較のためにＭ
、’、Ｍア　′の符号は反転させて表示している０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り摩擦力を軸
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
減や原点Ｐ、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
のフック点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Ｒ１を調節することによって
容易に行いえる。
第２図は、本願発明による俯仰装置の第二の実施例で、
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０８を伴なわない方のリンク７
が回転軸０□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ｌ！Ｊｉ微鏡１に設けられたハ
ンドル位置のスイッ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って自由な角度へ
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った従
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ッチによって
電磁ブレーキを作動させ顕微鏡の観察角度を保ったまま
、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　　５，６・・−・−水平リ
ンク７・・−・・リンク　　　　　　　０．−・・−垂
直回転軸０□・・・−水平回転軸 ０５，０４　、Ｏｓ　、Ｏｈ・〜回転軸１２・−・電磁
ブレーキ　　　　１８−・・・−圧縮コイルバネＧ−・
・・重心 特心゛出願人　　　　オリンパス光学工業ｔｉ−式会社
・　゛）、−ｍ−２，ｉノ 第　１　図 モーメント 第５図 Ｉ 第３区 手わｔネ市正吉 昭和６２年１１月１１臼 １、事件の表示 昭和６１年特許願第１９７６７８号 ２、発明の名称 手術用顕微鏡の俯仰装置 ３、補正をする者 明ＩＩｌ古の発明の詳細な説明の欄及び図面ユ、明細書
の発明の詳細な説明の欄の第１０頁４乃至５行の ｒＭｘ＝Ｗ−Ｒ−ｓ　ｉｎａ、 べ Ｍｙ＝Ｗ−Ｒ−５ｉｎβ、と表わセル。」をＦＭｘ＝Ｆ
−Ｒ，、、・ｓ　ｉｎａ、Ｍｙ＝Ｆ−Ｒ／３　・Ｓｉｎ
β、と表わせる。」と訂正する。 ２、同第１２頁１０行の「バネ７」を「バネ１１」と訂
正する。 「Ｍｘ−＝Ｆｓ−Ｒｓ、ｔ　ｓ　１ｎｅｘ。 Ｍｙ−＝Ｆｓ−Ｒｓｐ　　ｓ　ｉｎａハ　と表わせる。 」を ［〜Ｉｘ−＝Ｆｓ　　−Ｒｓ、ｘ　　ｓ　　！ｎｅ３　
６　　ＣＯ３ψえＭｙ−＝Ｆｓ　１ＩＲｓｐ　　ｓ　ｉ
ｎａ、ｔ３’ｃＯ５ψ、１３と表わせる。」と訂正する
。 ４、同第１３頁５行の ｉ　ＣＯ３−、＝　Ｉ４　／’ＬＸｃ　ｏ　ｓφ　＝Ｌ
β、、／Ｌρ ここでＺを太き（、Ｒ５を小さくすると、ｃｏｓφ屹＋
１　　ｃｏｓ〜→１となりＭＸ′＝Ｆｓ−Ｒ５入　・ｓ
ｉｎθ〜 Ｍｙ−＝Ｆｓ−Ｒｓハ　・ｓｉｎθβ　となる。」を挿
入する。 ５、同第１３頁６行の １ｓｌｎθ、ｓｉｎθが」をｒｓｉｎ〜、Ｓ　ｌｎ〜　
が」と訂正する。 ４　　図δ力　’　　コト４１″：ｉ′Ｉ　Ｌ　、　　
　ｉ’ｌ　”Ｓ：４　１１ｒ　＋；　玖’ｒる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 架台に取付けられ、顕微鏡を三次元に移動可能な手術用
    顕微鏡装置の、前記架台と顕微鏡の間にあって顕微鏡光
    軸を三次元に傾斜自在とする手術用顕微鏡の俯仰装置に
    おいて、顕微鏡重心を前記顕微鏡光軸の傾斜に伴って旋
    回するように、回転中心から離れて設けた直交する２軸
    を有する回転部材と、前記２軸回転部材上にあって旋回
    する他の異なる点と前記２軸回転部材外にあって上記旋
    回を伴わない点との間に弾性体を設け、前記重心による
    回転モーメントを前記弾性体の弾性力で打消し合う様に
    し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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