JP2007229507A - 手術用顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキやクラッチが同時に解放されて鏡体が不用意に移動するのを確実に防止できる手術用顕微鏡を提供する。
【解決手段】鏡体２６を支持する支持機構と、支持機構の駆動部に設けられ、鏡体２６を傾斜もしくは旋回させるために支持機構を駆動させるＹ軸、Ｘ軸モータ４９、４９ｘと、駆動部の駆動を固定する固定状態、もしくは駆動部の駆動を固定しない解除状態に選択的に切り替えるＹ軸、Ｘ軸ブレーキ４３,４３ｘと、Ｙ軸、Ｘ軸モータ４９、４９ｘによる駆動力を駆動部に対して伝達する接続状態、もしくは伝達しない解放状態に選択的に切り替えるＹ軸、Ｘ軸クラッチ４７、４７ｘと、Ｙ軸、Ｘ軸クラッチ４７、４７ｘの動作状態を検出するクラッチ電流用検出部１６３と、Ｙ軸、Ｘ軸モータ４９、４９ｘの駆動開始時においてクラッチ電流用検出部１６３によりクラッチが接続状態であると検出された場合には、Ｙ軸、Ｘ軸ブレーキ４３,４３ｘの固定状態から解除状態への切り替えを許容することを特徴とする。
【選択図】図１２

Description

本発明は微小部位の手術、特に脳神経外科において使用される手術用顕微鏡に関する。

近年手術手法、手術器具の発達に伴い微細手術、いわゆるマイクロサージャリーが頻繁に行われるようになってきている。特に脳神経外科においては観察位置、観察方向を頻繁に変えることが要求されるため、術者が鏡体部を軽い力で素早く、しかも確実に所望の位置角度に移動、固定する架台が望まれている。鏡体部の重量および回転モーメントを平衡重りで相殺し、鏡体部を軽い力量で傾斜、上下、水平移動可能な、傾斜機構ならびに平衡移動機構を有する、いわゆるカウンターバランス方式の架台が、例えば、特許文献１として開示されている。

このカウンターバランス方式の架台では、鏡体部に接続されている重量物、具体的には助手用の側視鏡の位置を変更した場合には、鏡体部の重心位置がずれてしまいバランスの調整が必要となる。このバランス調整方法として、例えば、特許文献２として開示されている。

また、一般的に鏡体部の重心を移動させバランス調整を行う方法として、例えば、特許文献３として開示されている。
特公昭５３−２３１６８号公報 特開昭５６ー２０４４８号公報 特公平７−４７９９８号公報

しかしながら、特許文献２に開示されたバランスの調整は、平行クランク機構を移動し、水準器の気泡が中心になるように設定し、調整ネジをゆるめて玉継ぎ手の固定を解除し、顕微鏡の重心が鉛直に垂下した後、再度調整ネジにより玉継ぎ手を固定する作業を行わなければならない。手術中は、手術用顕微鏡が消毒、滅菌されている状態であり、かつ顕微鏡の下方に患者がいるのでこの作業を実施するのは非常に困難である。実際には、手術中にバランスが崩れても調整せずにそのまま使用しなければならず、顕微鏡の移動に大きな力を必要とし術者の疲労につながっていた。

また、調整ネジを回転し顕微鏡を上下方向に移動させて顕微鏡の傾斜に関するバランスを調整することが提案されているが、上下方向に顕微鏡を移動させる調整機構を備えることは重量の増加につながり顕微鏡を移動させる力の増加を招く。更に調整個所が増加するため調整作業は煩わしいものとなり、使用者により確実にバランス調整が行われていないと、手術中に顕微鏡を移動させようとした場合に術者の意図しない方向に顕微鏡が自然に移動し、操作しずらいものであった。

また、特許文献３のものは、バランスの調整は、各回転軸まわりに回転する部材を平行に移動し、重心を回転軸に一致させる方法である。この方式では調整部分の変位量と重心の変位量が同じであるため、調整機構部が大型化してしまう。手術中、顕微鏡周辺に大きな突出があると、術者の手が当ったり、肉眼で直接術部や周辺を観察しようとした時に、視野の妨げとなってしまい、効率よく手術を行うことができず、手術時間が長くなるという問題がある。

本発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、鏡体を傾斜もしくは旋回させるための支持機構を駆動させるモータ及びブレーキ、クラッチを備え、モータの駆動開始時においてクラッチが接続状態である場合には、ブレーキの固定状態から解除状態へ切り替えられ、その後、モータが駆動するようにし、ブレーキやクラッチが同時に解放されて鏡体が不用意に移動するのを確実に防止できる手術用顕微鏡を提供することである。

本発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、鏡体と、前記鏡体を支持するとともに、前記支持した鏡体を少なくとも傾斜もしくは旋回可能に駆動させる駆動部を有する支持機構と、前記支持機構の駆動部に設けられ、前記鏡体を傾斜もしくは旋回させるために前記支持機構を駆動させるモータと、前記駆動部の駆動を固定する固定状態、もしくは前記駆動部の駆動を固定しない解除状態に選択的に切り替えるブレーキと、前記モータによる駆動力を前記駆動部に対して伝達する接続状態、もしくは伝達しない解放状態に選択的に切り替えるクラッチと、前記クラッチの動作状態を検出するクラッチ検出部と、前記モータの駆動開始時において前記クラッチ検出部により前記クラッチが接続状態であると検出された場合には、前記ブレーキの固定状態から解除状態への切り替えを許容する駆動制御部とを具備したことを特徴とする手術用顕微鏡にある。

請求項２は、請求項１において、さらに、前記ブレーキの動作状態を検出するブレーキ検出部を有し、前記駆動制御部は、前記モータの駆動終了時において前記ブレーキ検出部により前記ブレーキが接続状態であると検出された場合には、前記クラッチの接続状態から解放状態への切り替えを許容することを特徴とする。

請求項３は、請求項２において、さらに、前記モータを駆動操作するための駆動信号を出力する入力部を有し、前記駆動制御部は前記駆動信号に応じて前記クラッチを接続状態に切り替えるとともに、前記クラッチ検出部が前記クラッチの接続状態を検出するのに応じて前記ブレーキを解除状態に切り替えた後、前記モータを駆動させることを特徴とする。

請求項４は、請求項３において、前記モータはＸ軸モータ、Ｙ軸モータからなり、
前記クラッチはそれぞれ前記Ｘ軸、Ｙ軸モータに対応するＸ軸クラッチ、Ｙ軸クラッチからなり、前記ブレーキはそれぞれ前記Ｘ軸、Ｙ軸モータに対応するＸ軸ブレーキ、Ｙ軸ブレーキからなり、前記入力部は前記Ｘ軸モータを駆動操作するためのＸ軸入力部、及び前記Ｙ軸モータを駆動操作するためのＹ軸入力部を有することを特徴とする。

請求項５は、請求項４において、前記駆動制御部は、前記Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータの少なくとも一方の駆動開始に応じて、Ｘ軸クラッチ、Ｙ軸クラッチの両方を接続状態にするとともに、前記Ｘ軸ブレーキ、Ｙ軸ブレーキの両方を解除状態にすることを特徴とする。

本発明の構成によれば、駆動信号が入力されると、まずクラッチが接続され、クラッチが接続されたのを検知してからブレーキが解除されてモータが駆動して鏡体を傾斜もしくは旋回することができ、ブレーキやクラッチが同時に解放されて鏡体が不用意に移動するのを確実に防止できるという効果がある。

図１〜図５は手術用顕微鏡を示す。図１において、１は手術室内を移動可能な手術用顕微鏡のベースであり、このベース１には支柱２が立設されている。支柱２には該支柱２に対し鉛直軸Ａ１まわりに回動可能に支持されたリンク座３が設けられている。

リンク座３には第一平行四辺形リンク４が設けられている。この第一平行四辺形リンク４は、複数のリンク５、６、７及び８をそれぞれ端部において、鉛直軸Ａ１に対し直角をなしかつ互いに平行な軸Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５まわりに回動自在に接続され、前記リンク座３に対し、軸Ａ２と平行な軸Ａ６まわりに回動可能に支持されている。

また、第一平行四辺形リンク４を構成するリンク７の端部には後述する鏡体２６、鏡体接続アーム２５、第一平行四辺形リンク４、後述する第２平行四辺形リンク１５の重量による回転モーメントを相殺し、平衡状態を保つための平衡重り３１が設けられている。

前記支柱２には電装系を内蔵するコントロールボックス９が設けられており、このコントロールボックス９には後述する電動視野移動を操作可能なフットスイッチ１０が接続されている。

さらに、支柱２の先端部にはリンク座３の支柱２に対する鉛直軸Ａ１まわりの回動をロック可能な電磁ブレーキ１１が設けられ、前記リンク６にはリンク座３に対する鉛直軸Ａ６まわりの回動をロック可能な電磁ブレーキ１２が設けられ、さらに前記リンク７にはリンク６に対する軸Ａ５まわりの回動をロック可能な電磁ブレーキ１３が設けられている。

第一平行四辺形リンク４を構成するリンク５には第二平行四辺形リンク１５が設けられている。この第二平行四辺形リンク１５は複数のリンク１６、１７、１８、１９、２０及び２１をそれぞれの端部、及びリンク１８とリンク１９の中間点において、それぞれ紙面に垂直な軸まわりに回動自在に接続することにより構成されている。

この第二平行四辺形リンク１５は前記第１平行四辺形リンク４に対して軸Ａ７まわりに回動可能かつリンク５に設置されたハウジング１４内に内蔵された後述する電磁ブレーキにより固定可能に支持されている。ハウジング１４内には図１中Ｘ＋〜Ｘ−方向への電動視野移動機構が内蔵されている。さらに第二平行四辺形リンク１５は、後述する鏡体接続アーム２５をリンク２１に対し旋回軸Ａ８まわりに回動可能かつ電磁ブレーキ２９により固定可能に支持している。

また、第二平行四辺形リンク１５を構成するリンク１７には該リンク１７に対するリンク１８の回動をロック可能な後述する電磁ブレーキ及び図１中のＹ＋〜Ｙ−方向への後述する電動視野移動機構を内蔵したハウジング２２が設けられている。

本手術用顕微鏡では、第二平行四辺形リンク１５により鏡体支持機構が構成され、第一平行四辺形リンク４により平衡移動機構が構成されている。

前記鏡体接続アーム２５の下方には鏡体２６が支持されている。また、図１中Ｃ点は旋回軸Ａ８まわりに回動する部材すなわち鏡体２６と鏡体接続アーム２５の合成された重心を示している。Ｃ点は常に旋回軸Ａ８上に一致すなわち旋回軸Ａ８まわりに関して平衡状態になるように、後述する鏡体接続アーム２５により調整可能である。

また、鏡体２６には術者が把持するグリップ２７が設けられ、グリップ２７にはスイッチ２８が設けられている。このスイッチ２８はコントロールボックス９内の制御部に接続されている。また、鏡体２６には助手用の観察鏡筒３０が設けられ、この観察鏡筒３０は手術中に鏡体２６に対して位置角度を変更可能である。

次に、図１に示したハウジング２２に内蔵されたＹ＋〜Ｙ−方向の電動視野移動機構の詳細な構成を図２に基づいて説明する。図２は図１の矢印Ｂ方向から見た軸Ａ９における断面図である。

第二平行四辺形リンク１５を構成するリンク１８には回転シャフト４０が固着され、この回転シャフト４０はベアリング４１ａ、４１ｂによりリンク１７に対し軸Ａ９と同軸に回動可能に支持されている。そして、前記リンク１７にハウジング２２が固着されている。

回転シャフト４０にはフランジ４０ａが一体に設けられ、このフランジ４０ａとリンク１７との間で、回転シャフト４０の基端部には無励磁作動型のＹ軸電磁ブレーキ４３が設けられている。このＹ軸電磁ブレーキ４３は、回転シャフト４０のフランジ４０ａに板バネ４３ａを介して軸Ａ９軸方向にのみ移動可能に接続されたアーマチュア４３ｂと、図示しない永久磁石を内蔵し、非通電時はアーマチュア４３ｂを吸引固定し、通電時に図示しない内部コイルにより発生する磁界により永久磁石の磁力を相殺し、アーマチュア４３ｂの吸引を解除するステータ４３ｃより構成されている。

また、前記回転シャフト４０の先端部には細径部４０ｂが形成され、この細径部４０ｂにはベアリング４５ａ、４５ｂにより歯車リング４４が軸Ａ９まわりに回動可能に支持されている。歯車リング４４の左端には平歯車４４ａが形成され、リング４６により軸Ａ９方向の移動が規制されている。

また、前記リンク１７に固着されたハウジング２２の内部にはＹ軸電磁クラッチ４７が設けられている。このＹ軸電磁クラッチ４７は、回転シャフト４０の切欠き溝４０ｃに圧入されたキー４８にて回転シャフト４０に一体的に固定されたローター４７ａと、前記歯車リング４４に板バネ４７ｂを介して軸Ａ９方向のみ移動可能に接続されたアーマチュア４７ｃと、通電時のみ図示しない内部コイルにより発生する磁界によりアーマチュア４７ｃをローター４７ａに一体的に吸引固定するステーター４７ｄより構成されている。

さらに、前記ハウジング２２の内部にはエンコーダ５１を有するＹ軸モータ４９が固定されている。このＹ軸モータ４９の出力軸４９ａには前記歯車リング４４の平歯車４４ａと噛合する平歯車５０が固着されている。

前述のＹ軸電磁ブレーキ４３、Ｙ軸電磁クラッチ４７及びＹ軸モータ４９は前記コントロールボックス９内の駆動回路にそれぞれ接続されている。なお、図１中のハウジング１４に内蔵されたＸ＋〜Ｘ−方向の電動視野移動機構の構成は、前述したＹ＋〜Ｙ−方向と同様であり、番号の後にｘを付して説明は省略する。

次に、図３に従い鏡体接続アーム２５の詳細な構成について説明する。本実施形態では鏡体接続アーム２５がスライダクランク機構５９を形成している。

前記第二平行四辺形リンク１５を構成するリンク２１に旋回軸Ａ８まわりに回動可能に支持された第一アーム６０が設けられている。この第一アーム６０には旋回軸Ａ８と直交する軸Ａ１０まわりに回動可能に接続されたＬ字形の第二アーム６１が設けられている。この第二アーム６１には旋回軸Ａ８及び軸Ａ１０と直交する軸Ａ１１まわりに回動可能に接続された第三アーム６２が設けられ、この第三アーム６２には鏡体２６が支持されている。図中Ｄ点は前記旋回軸Ａ８、軸Ａ１０、軸Ａ１１の交点を示している。

前記第二アーム６１には軸Ａ１０と直角方向に延長する第一溝６１ａが形成され、この第一溝６１ａにはその長手方向のみ移動自在な第一スライドブロック６３が嵌挿されている。この第一スライドブロック６３は、第二アーム６１に対し軸Ａ１２まわり回動可能に支持され、かつ軸Ａ１２の軸線方向の移動を規制されているネジ６４と螺合され、ネジ６４にはハンドル６５が一体に設けられている。

前記第二アーム６１には軸Ａ１０と平行する方向に延長する第二溝６１ｂが形成され、この第二溝６１ｂにはその長手方向のみ移動自在な第二スライドブロック６３ａが嵌挿されている。この第二スライドブロック６３ａは、第一スライドブロック６３と同様にネジ６４ａと螺合され、ネジ６４ａにはハンドル６５ａが一体に設けられている。

また、前記第一アーム６０と第一スライドブロック６３との間には軸Ａ１０に平行な軸Ａ１３及び軸Ａ１４まわりに回動可能な連結リンク６６が連結されている。また、第三アーム６２と第二スライドブロック６３ａとの間には連結リンク６６ａが連結されている。

さらに、図１において、軸Ａ７まわりに回動する部材（第２平行四辺形リンク１５、鏡体接続アーム２５、鏡体２６）の合成された重心Ｅは常に軸Ａ７上ないし軸Ａ７より下方に位置するように、鏡体接続アーム２５の第一アーム６０が構成されている。

次に、手術用顕微鏡の作用について説明する。術者がグリップ２７のスイッチ２８を押すと、スイッチ２８より操作信号が制御部に入力され、６個の電磁ブレーキ１１，１２，１３，２９、ハウジング１４、２２内のＹ軸電磁ブレーキ４３、Ｘ軸電磁ブレーキ４３ｘに通電し、各軸まわりのロックが解除され、術者は鏡体２６を任意の位置、角度に移動させることができる。

ここで助手用観察鏡筒３０の位置を変更させた場合、前記重心Ｃが旋回軸Ａ８上からずれてしまうので、鏡体接続アーム２５を調整し再び重心Ｃを旋回軸Ａ８上に一致させる必要がある。その作用を図３、図４（ａ）、（ｂ）に従い説明する。

まず、ハンドル６５を一方向に回転させると、第一スライドブロック６３が第二アーム６１の第一溝６１ａに沿って移動する。すなわち、軸Ａ１０、Ａ１３、Ａ１４にて接続された第一アーム６０、第二アーム６１、連結リンク６６により形成された三角形のリンクの変形により軸Ａ１０を中心に鏡体２６を左右方向に移動させることが可能である。

次に、ハンドル６５ａを回転させると、前述の左右方向と同様の作用により、第二アーム６１、第三アーム６２、連結リンク６６ａにより形成された三角形のリンクの変形により軸Ａ１１を中心に鏡体２６を円弧状に移動させることが可能である。

これらＸ方向及びＹ方向の鏡体２６の移動の組み合わせで鏡体２６と鏡体接続アーム２５の合成された重心Ｃを旋回軸Ａ８上に一致させることが可能である。その際、重心Ｃを旋回軸Ａ８上に一致させた場合、軸Ａ７まわりに回動する部材（第２平行四辺形リンク１５、鏡体接続アーム２５、鏡体２６）の合成された重心Ｅは常に軸Ａ７上ないし軸Ａ７より下方に位置するようになっているため、グリップ２７のスイッチ２８を押してＹ軸電磁ブレーキ４３の固定を解除して、鏡体２６を第二平行四辺形リンク１５と一体に軸Ａ７まわりに左右方向に傾斜させた場合、常に鏡体２６は図１の状態（鏡体２６を下方に垂下する方向）に傾斜を復元しようとする方向の力を受けるため、手術中に術者の意図しない方向に自然移動しない。

また前後方向においても鏡体２６、鏡体接続アーム２５、第二平行四辺形リンク１５の合成された重心Ｅは軸Ａ７より下方、すなわち軸Ａ９より下方に位置している。したがって、左右方向と同様にＹ軸電磁ブレーキ４３の固定を解除した時に、常に鏡体２６は図１の状態（鏡体２６を下方に垂下する方向）に傾斜を復元しようとする方向の力を受けるため、手術中に術者の意図しない方向に自然移動しない。

次に図２及び図５に従いフッとスイッチにより手を使わないで視野を移動できる電動視野移動機構の作用について説明する。図２はＹ軸電磁ブレーキ４３によりアーム１８の軸Ａ９まわりの回転が固定され、電動視野移動機構の入力がされていない状態を示している。

フットスイッチ１０により、術者から見て前後方向Ｙ＋〜Ｙ−方向に電動視野移動の入力がされると、制御部に操作信号が入力され、制御部はＹ軸電磁クラッチ４７に駆動信号を出力する。Ｙ軸電磁クラッチ４７はこの出力信号を受けて、ステーター４７ｄ内の図示しないコイルに通電し、板バネ４７ｂの力に抗してアーマチュア４７ｃをローター４７ａに吸着させる。この作用により歯車リング４４は板バネ４７ｂ、アーマチュア４７ｃ、ローター４７ａ、キー４８を介して回転シャフト４０と一体になり軸Ａ９まわりに回動可能となる。

次に、制御部はＹ軸電磁ブレーキ４３に駆動信号を出力する。Ｙ軸電磁ブレーキ４３はこの出力信号を受けて、ステーター４３ｃ内の図示しないコイルに通電し、図示しない永久磁石により吸引されているアーマチュア４３ｂを板バネ４３ａの力によりステーター４３ｃから引き離す。この作用により回転シャフト４０がベアリング４１ａ、４１ｂを介してリンク１７に対して回動可能となる。

続いて、制御部はＹ軸モータ４９に駆動信号を出力し、Ｙ軸モータ４９を回転させ、平歯車４９と歯車リング４４に形成された平歯車４４ａの噛み合いにより歯車リング４４が回転する。これらの作用によりＹ軸モータ４９を回転させることにより、リンク１７に対し軸Ａ９まわりにリンク１８が回転する。リンク１８の回転により図５に示す第二平行四辺形リンク１５の作用により鏡体２６をＹ＋〜Ｙ−方向に傾斜させ、視野の移動が可能である。なお、術者から見てＸ＋〜Ｘ−方向については、第二平行四辺形リンク１５が軸Ａ７まわりに回動可能して視野の移動が可能となり、Ｙ＋〜Ｙ−方向と同様の作用であり説明は省略する。

本手術用顕微鏡では、鏡体接続アーム２５のバランス調整は、回転軸Ａ８、Ａ１０、Ａ１１の交点Ｄを中心に前後左右方向に傾斜可能であるため、左右方向にバランス調整を行っても前後方向のバランスは崩れないので調整作業が容易、確実に行え、術者の疲労の軽減、手術時間の短縮につながるという効果がある。

図６及び図７は、前述した手術用顕微鏡とは、鏡体接続アーム９０のみ異なるためこの鏡体接続アーム９０に関してのみ説明する。リンク２１に対して旋回軸Ａ８まわりに回動可能に支持された第一アーム８０と、この第一アーム８０に対し旋回軸Ａ８と直交する軸Ａ１０まわりに左右方向に回動可能に接続されたＬ字形の第二アーム８１と、この第二アーム８１に対し旋回軸Ａ８及び軸Ａ１０と直交する軸Ａ１１まわりに前後方向に回動可能に接続された第三アーム８２からなり、この鏡体接続アーム９０の下方に鏡体２６が支持されている。図中、Ｄ点は旋回軸Ａ８、軸Ａ１０、Ａ１１の交点を示している。Ｃ点は旋回軸Ａ８まわりに回動する部材すなわち鏡体２６、鏡体接続アーム９０の合成された重心を示している。

第二アーム８１にはハンドル８３が設けられ、第三アーム８２にはハンドル８４が設けられている。第二アーム８１の内部にはウォームホイール８５が設けられ、これは軸Ａ１０と同軸に前記第一アーム８０に一体的に固着された回転シャフト８６に、キー８７により軸Ａ９と同軸に一体的に固着されている。

ハンドル８３にはウォームホイール８５と噛合するウォーム８８が設けられ、これは第二アーム８１に軸Ａ２０まわりに回動可能かつ軸Ａ２０の軸線方向の移動を規制された状態で支持されている。なお、第二アーム８１と第三アーム８２との連結部において、軸Ａ１１まわりに前後方向に回動する傾斜機構部の構成は前述の左右方向と同様であり、説明は省略する。

次に作用について説明する。手術中に鏡体２６と鏡体接続アーム９０の合成された重心Ｃの位置が旋回軸Ａ８からはずれた場合は同様に、前後方向と左右方向にそれぞれ独立して重心あわせを行う。

ハンドル８３を回転させると、ウォーム８８が軸Ａ２０と同軸上を回転する。ウォーム８８に噛合しているウォームホイール８５は回転シャフト８６、キー８７により第一アーム８０と一体的に固定されているため、第二アーム８１はウォーム８８と一体になり軸Ａ１０まわりに第一アーム８０に対して回転する。鏡体２６は第二アーム８１の回転により第三アーム８２と一体で左右方向に移動する。

ハンドル８４を回転させると、前述の左右方向と同様に第二アーム８１に対し軸Ａ１１まわりに第三アーム８２と一体的に鏡体２６を前後方向に移動可能である。

したがって、この前後、左右方向の鏡体２６の傾斜の組み合わせにより、鏡体接続アーム９０と鏡体２６の合成された重心Ｃを軸Ａ８上に一致させることができる。

本実施形態では、鏡体接続アーム９０の鏡体２６の傾斜機構をウォームホイール８５とウォーム８８により構成しているため、構造がシンプルで手術時に術者の邪魔にならないという効果がある。

図８は鏡体接続アーム１００の回転軸の配置を変更したものである。第二平行四辺形リンク１５を構成するリンク２１に旋回軸Ａ８まわりに回動可能に支持された第一アーム１０１と、第一アーム１０１に対し旋回軸Ａ８と直角で交差しない軸Ａ１０まわりに回動可能に接続された第二アーム１０２とからなり、第二アーム１０２の下方に鏡体２６を旋回軸Ａ８及び軸Ａ１０と直角をなし且つ交差しない軸Ａ１１まわりに回動可能に支持している。なお、１０３、１０４はハンドルであり、第２の実施形態と同様にウォーム、ウォームホイール機構に接続されている。ウォーム、ウォームホイール機構の説明は省略する。

次に作用について説明する。手術中に鏡体２６と鏡体接続アーム１００の合成された重心Ｃの位置が旋回軸Ａ８からはずれた場合、第１の実施形態と同様に、前後方向と左右方向にそれぞれ独立して重心あわせを行う。

すなわち、ハンドル１０３を回転させると、第二アーム１０２は軸Ａ１０まわりに第一アーム１０１に対して回転する。鏡体２６は第二アーム１０２と一体で左右方向に傾斜する。

また、ハンドル１０４を回転させると、鏡体２６は第二アーム１０２に対し軸Ａ１１まわりにすなわち前後方向に傾斜する。この前後、左右方向の鏡体２６の傾斜の組み合わせにより、鏡体接続アーム１００と鏡体２６の合成された重心Ｃを旋回軸Ａ８上に一致させることができる。

本手術用顕微鏡によれば、旋回軸Ａ８、軸Ａ１０、軸Ａ１１がそれぞれ交差しない軸配置としたため、術者にとって鏡体接続アーム１００を邪魔にならない形状で構成可能である。具体的には第二アーム１０２を術者の遠方（反対側）に配置したため、鏡体２６の側方に突出がなく手術の妨げにならない。また、第二アーム１０２に対し直接鏡体２６を前後方向に傾斜させるので、部品数が少なく鏡体接続アーム１００の構成もシンプルである。

図９〜図１１は、手術用顕微鏡の鏡体２６は鏡体接続アーム２５に支持され、旋回軸Ａ８を軸心として回転自在である。リンク２１に対する鏡体２６の向きは図９に示すようにポテンショメータ１５２によって検出され、その検出信号はＡ／Ｄ変換器１５１を介して駆動方向判別回路１５０に入力される。

また、駆動方向判別回路１５０にはフットスイッチ１０及びグリップスイッチ２８の操作信号がインターフェ−ス回路１５４を介して入力され、フットスイッチ１０の縦置きと横置きの向きはフットスイッチ設定部１５３から入力される。

駆動方向判別回路１５０はアーム制御回路１５５に接続され、このアーム制御回路１５５は電磁ブレーキ１１, １２, １３、２９及びＹ軸電磁ブレーキ４３, Ｙ軸電磁クラッチ４７,Ｙ軸モータ４９, エンコーダ５１及びＸ軸電磁ブレーキ４３ｘ, Ｘ軸電磁クラッチ４７ｘ,Ｘ軸モータ４９ｘ, エンコーダ５１ｘに制御信号が入力される。

前記ポテンショメータ１５２は、図１０に示すように、リンク２１に対する鏡体２６の軸Ａ８まわりの位置関係を検出するようになっている。すなわち，３６０°を４５°ずつ８等分してＡ〜Ｈ領域とすると、各領域は±２２．５°の範囲では同一の駆動を行うように設定されている。

図１１は、鏡体２６が図１０に示すＡ領域にある場合を例に示したもので、（イ）はフットスイッチ１０が縦置きの場合であり、（ロ）はフットスイッチ１０が横置きの場合である。フットスイッチ１０が縦置きの場合、観察視野内での移動方向を操作する４つの操作部が上、右、下、左の順に丸数字１，２，３，４となり、術者が鏡体２６を覗きながらフットスイッチ１０を操作し、例えば、丸数字１の操作部を操作すると、Ｙ＋方向がＯＮとなり、駆動方向判別回路１５０を介してアーム制御回路１５５に駆動信号が入力される。したがって、Ｙ軸電磁クラッチ４７に励磁信号が入力されて接続状態となり、アーム制御回路１５５からＹ軸電磁ブレーキ４３に励磁信号が入力されてブレーキ解放状態となる。さらに、Ｙ軸モータ４９に駆動信号が入力される。

Ｘ軸モータ４９に駆動信号が入力されるとＸ軸モータ４９が回転し、平歯車５０と歯車リング４４に形成された平歯車４４ａの噛み合いにより歯車リング４４が回転する。したがって、回転シャフト４０が回転し、リンク１７に対して軸Ａ９まわりにリンク１８が回転する。リンク１８の回転により第二平行四辺形リンク１５の作用により鏡体２６をＹ＋方向へ傾斜させ、視野の移動が可能となる。

また、操作部の丸数字１と丸数字２を同時に操作すると、Ｘ＋とＹ＋方向が同時にＯＮとなり、Ｘ軸モータ４９ｘとＹ軸モータ４９が同時に駆動して鏡体２６をＸ＋とＹ＋方向が合成された方向（右上方向）に移動させることが可能である。

また、フットスイッチ１０が（ロ）に示すように、縦置きの場合、観察視野内での移動方向を操作する４つの操作部が上、右、下、左の順に丸数字４，１，２，３となり、術者が鏡体２６を覗きながらフットスイッチ１０を操作し、例えば、丸数字４の操作部を操作すると、Ｘ＋方向がＯＮとなり、駆動方向判別回路１５０を介してアーム制御回路１５５に駆動信号が入力される。したがって、Ｘ軸電磁クラッチ４７ｘに励磁信号が入力されて接続状態となり、アーム制御回路１５５からＸ軸電磁ブレーキ４３ｘに励磁信号が入力されてブレーキ解放状態となる。さらに、Ｘ軸モータ４９ｘに駆動信号が入力される。

Ｘ軸モータ４９ｘに駆動信号が入力されると、Ｘ軸モータ４９ｘが回転し、平歯車５０と歯車リング４４に形成された平歯車４４ａの噛み合いにより歯車リング４４が回転する。したがって、回転シャフト４０が回転し、リンク１７に対して軸Ａ９まわりにリンク１８が回転する。リンク１８の回転により第二平行四辺形リンク１５の作用により鏡体２６をＸ＋方向へ傾斜させ、視野の移動が可能となる。

また、操作部の丸数字１と丸数字２を同時に操作すると、Ｘ＋とＹ−方向が同時にＯＮとなり、Ｘ軸モータ４９ｘとＹ軸モータ４９が同時に駆動して鏡体２６をＸ＋とＹ−方向が合成された方向（右下方向）に移動させることが可能である。

したがって、術者はフットスイッチ１０の操作部を操作することにより、電動により鏡体２６を任意な方向に傾斜させて視野の移動が可能であり、フットスイッチ１０を術者の好みによって縦置きにしても、横置きにしても、操作は同じであり、操作方向を変更する必要がなく、操作性を向上できる。

また、図１１においては、鏡体接続アーム２５と鏡体２６の位置関係がＡ領域の場合について説明したが、Ｂ〜Ｈ領域の場合は、表１の通りである。

図１２及び図１３は、本発明の第１の実施形態を示すもので、図１２は電動視野移動機構の制御回路、図１３はタイミングチャートである。前記駆動方向判別回路１５０と接続するアーム制御回路１５５は電磁ブレーキ１１，１２，１３及び２９に接続されている。

また、アーム制御回路１５５にはＹ軸モータ制御回路１６１を介してＹ軸モータ４９に接続されており、Ｙ軸モータ４９には回転量をＹ軸モータ制御回路１６１に入力するエンコーダ５１が設けられている。

さらに、アーム制御回路１５５にはＹ軸クラッチ制御回路１６２を介してＹ軸電磁クラッチ４７に接続されているとともに、電流検出部１６３が設けられ、実際に電流が流れているか否かをアーム制御回路１５５にフィードバックするようになっている。また、アーム制御回路１５５にはＹ軸ブレーキ制御回路１６４を介してＹ軸電磁ブレーキ４３に接続されているとともに、電流検出部１６５が設けられ、実際に電流が流れているか否かをアーム制御回路１５５にフィードバックするようになっている。

アーム制御回路１５５にはＸ軸側のモータ、電磁クラッチ及び電磁ブレーキが接続されているが、Ｙ軸側と同一であるため、番号の後にｘを付して説明を省略する。

次に、第１の実施形態の作用について説明するが、Ｙ軸側とＸ軸側は同一であり、Ｙ軸側について説明する。図１３に示すように、駆動信号が入力されると、Ｙ軸電磁クラッチ４７がＯＮ（接続状態）となり、クラッチ電流を電流検出部１６３が検出すると、Ｙ軸電磁ブレーキ４３がＯＮ（解放状態）となる。Ｙ軸電磁ブレーキ４３がＯＮとなると同時にＹ軸モータ４９がＯＮとなり、Ｙ軸モータ４９が駆動する。また、駆動信号によってＹ軸モータ４９がＯＦＦとなると、Ｙ軸電磁ブレーキ４３がＯＦＦ（固定状態）となり、ブレーキ電流が切れたことを電流検出部１６５が検出すると、Ｙ軸電磁クラッチ４７がＯＦＦ（解放状態）となり、クラッチ電流が切れたことを電流検出部１６３が検出する。

このように、クラッチ電流を検出する電流検出部１６３とブレーキ電流を検出する電流検出部１６５を設けることにより、Ｙ軸電磁クラッチ４７を繋いだ状態であることを確認し、Ｙ軸電磁ブレーキ４３を切ることができ、またＹ軸電磁ブレーキ４３を繋いだ状態であることを確認し、Ｙ軸電磁クラッチ４７を解放することができ、電磁ブレーキと電磁クラッチが同時に解放されることがない。すなわち、アンバランスな状態でも鏡体が不意に移動し、視野を見失うことがなく、手術の妨げにならない。

図１４は第１の実施形態の変形例を示すもので、Ｘ軸側とＹ軸側の両方を示している。アーム制御回路１５５からＸ駆動信号とＹ駆動信号が時間差をもって入力された場合である。

まず、Ｘ駆動信号が入力されると、Ｘ軸電磁クラッチ４７ｘがＯＮ（接続状態）となり、クラッチ電流を電流検出部１６３ｘが検出すると、Ｘ軸電磁ブレーキ４３ｘがＯＮ（解放状態）となる。Ｘ軸電磁ブレーキ４３ｘがＯＮとなると同時にＸ軸モータ４９ｘがＯＮとなり、Ｘ軸モータ４９ｘが駆動する。

これと同時に、Ｘ駆動信号の入力によってＹ軸電磁クラッチ４７がＯＮとなり、クラッチ電流を電流検出部１６３が検出すると、Ｙ軸電磁ブレーキ４３がＯＮとなる。Ｙ軸電磁ブレーキ４３がＯＮとなると、そのブレーキ電流を電流検出部１６５ｘが検出する。その後、Ｙ駆動信号が入力されると、Ｙ軸モータ４９がＯＮとなり、Ｙ軸モータ４９が駆動する。

また、Ｘ駆動信号によってＸ軸モータ４９ｘがＯＦＦとなると、Ｘ軸モータ４９ｘが停止する。Ｙ駆動信号によってＹ軸モータ４９が停止すると、Ｙ軸電磁ブレーキ４３がＯＦＦ（固定状態）となる。ブレーキ電流が切れたことを電流検出部１６５が検出すると、Ｙ軸電磁クラッチ４７がＯＦＦ（解放状態）となり、クラッチ電流が切れたことを電流検出部１６３が検出する。これと同時にＸ軸電磁ブレーキ４３ｘがＯＦＦとなり、ブレーキ電流が切れたことを電流検出部１６５ｘが検出すると、Ｘ軸電磁クラッチ４７ｘがＯＦＦとなり、クラッチ電流が切れたことを電流検出部１６３ｘが検出する。

すなわち、前述と同様に、電磁クラッチと電磁ブレーキが同時に解放されることがない。さらに、Ｘ方向の駆動信号のみ入力された場合でもＸ方向と同様にＹ軸電磁ブレーキ及びＹ軸電磁クラッチも作動しているため、Ｘ方向駆動中にＹ方向への駆動を追加入力しても、Ｙ軸電磁ブレーキ、Ｙ軸電磁クラッチを新たに作動する必要もない。すなわち、電動視野移動中に電磁ブレーキ、電磁クラッチの動作による音及び振動による視野のずれ、ゆれが発生せず、スムーズな電動視野移動が行え、術者ヘの煩わしさがない。

前述した手術用顕微鏡によれば、次のような構成が得られる。

（付記１）鏡体と、前記鏡体を２つの傾斜軸まわりに傾斜可能かつ１つの旋回軸まわりに旋回可能に支持する鏡体支持機構と、前記鏡体および前記鏡体支持機構の重量を相殺し上下、水平方向に移動させる平衡移動機構と、前記旋回軸上に前記鏡体の重心を移動可能な調整機構とを備えた手術用顕微鏡において、前記調整機構は、前記旋回軸と直角をなし、かつ互いに直角をなす２つの軸まわりに前記鏡体を傾斜させて前記重心を移動可能な傾斜機構であることを特徴とする手術用顕微鏡。

（付記２）前記傾斜機構は、ウォームと前記ウォームに噛合するウォームホイールの組み合わせよりなることを特徴とする付記１記載の手術用顕微鏡。

（付記３）前記傾斜機構は、スライダクランク機構よりなることを特徴とする付記１記載の手術用顕微鏡。

（付記４）鏡体と、前記鏡体を２つの傾斜軸まわりに傾斜可能かつ１つの旋回軸まわりに旋回可能に支持する鏡体支持機構と、前記鏡体を上下、水平方向に移動させる移動機構と、前記旋回軸上に前記鏡体の重心を移動可能な調整機構を備えた手術用顕微鏡において、前記調整機構は、調整範囲内において前記鏡体の前記２つの傾斜軸まわりの傾斜に関し、前記鏡体を常に特定方向に復元をさせる付勢力を発生させる付勢力付加手段を有することを特徴とする手術用顕微鏡。

（付記５）前記調整機構は、前記旋回軸と直角をなし、かつ互いに直角をなす２つの軸まわりに前記鏡体を傾斜させて前記重心を移動可能な傾斜機構であることを特徴とする付記４記載の手術用顕微鏡。

（付記６）前記特定方向は前記鏡体を鉛直方向に垂下する方向であることを特徴とする付記４記載の手術用顕微鏡。

（付記７）前記付勢力付加手段は、前記２つの傾斜軸まわりに回動する部材の合成された重心が常に前記２つの傾斜軸に対して前記鏡体側に位置する重量配分であることを特徴とする付記４記載の手術用顕微鏡。

（付記８）前記付勢力付加手段は、前記２つの傾斜軸まわりに回動する部材の合成された重心が常に前記２つの傾斜軸の下方に位置する重量配分であることを特徴とする付記４記載の手術用顕微鏡。

（付記９）鏡体と、前記鏡体を２つの傾斜軸まわりに傾斜可能かつ１つの旋回軸まわりに旋回可能に支持する鏡体支持機構と、前記鏡体および前記鏡体支持機構の重量を相殺し上下、水平方向に移動させる平衡移動機構と、前記旋回軸上に前記鏡体の重心を移動可能な調整機構を備え、かつ各回転軸に固定及び解除を行なう電磁鎖錠を有する手術用顕微鏡において、前記２つの傾斜軸に、各々電動駆動機構部と電動駆動機能を選択接続する接続駆動部を備え、かつ、前記１つの旋回軸に、回転角度検出手段を設け、回転角度検出手段からの出力状態により、前記２つの傾斜軸に、設けられた各々電動駆動機構と、各々接続駆動部とを、選択駆動制御すべく制御回路手段とを有することを特徴とする手術用顕微鏡。

（付記１０）前記制御回路手段が、操作入力装置の状態検出手段と、前記回転角度検出手段とにより、電動駆動機構部と接続駆動部と選択駆動することを特徴とする付記９記載の手術用顕微鏡。

（付記１１）前記接続駆動部の動作検出手段を設け、その検出出力に従って、対応する回転軸の電磁鎖錠を解除、及び固定制御を行なう、駆動回路とを有することを特徴とする付記９記載の手術用顕微鏡。

手術用顕微鏡の斜視図。 同手術用顕微鏡の電動視野移動機構の縦断側面図。 同手術用顕微鏡の傾斜機構の斜視図。 同手術用顕微鏡の傾斜機構の作用説明図。 同手術用顕微鏡の視野移動の作用説明図。 同手術用顕微鏡の鏡体接続アーム及び鏡体の斜視図。 同手術用顕微鏡の傾斜機構の斜視図。 同手術用顕微鏡の鏡体接続アーム及び鏡体の斜視図。 同手術用顕微鏡の電動視野移動機構の制御ブロック図。 同手術用顕微鏡の支持アームに対する鏡体の位置関係を示す図。 同手術用顕微鏡のフットスイッチの向きと駆動方向を示す図。 本発明の第１の実施形態を示す電動視野移動機構の制御ブロック図。 同実施形態のタイミングチャート図。 同実施形態の変形例を示すタイミングチャート図。

符号の説明

２６…鏡体、４３…Ｙ軸電磁ブレーキ、４３ｘ…Ｘ軸電磁ブレーキ、４７…Ｙ軸電磁クラッチ、４７ｘ…Ｘ軸電磁クラッチ、４９…Ｙ軸モータ、４９ｘ…Ｘ軸モータ、１５５…アーム制御回路（駆動制御部）、１６３…クラッチ電流の電流検出部、１６５…ブレーキ電流の電流検出部

Claims (5)

1. 鏡体と、
   前記鏡体を支持するとともに、前記支持した鏡体を少なくとも傾斜もしくは旋回可能に駆動させる駆動部を有する支持機構と、
   前記支持機構の駆動部に設けられ、前記鏡体を傾斜もしくは旋回させるために前記支持機構を駆動させるモータと、
   前記駆動部の駆動を固定する固定状態、もしくは前記駆動部の駆動を固定しない解除状態に選択的に切り替えるブレーキと、
   前記モータによる駆動力を前記駆動部に対して伝達する接続状態、もしくは伝達しない解放状態に選択的に切り替えるクラッチと、
   前記クラッチの動作状態を検出するクラッチ検出部と、
   前記モータの駆動開始時において前記クラッチ検出部により前記クラッチが接続状態であると検出された場合には、前記ブレーキの固定状態から解除状態への切り替えを許容する駆動制御部とを具備したことを特徴とする手術用顕微鏡。
2. 請求項１において、さらに、前記ブレーキの動作状態を検出するブレーキ検出部を有し、
   前記駆動制御部は、前記モータの駆動終了時において前記ブレーキ検出部により前記ブレーキが接続状態であると検出された場合には、前記クラッチの接続状態から解放状態への切り替えを許容することを特徴とする手術用顕微鏡。
3. 請求項２において、さらに、前記モータを駆動操作するための駆動信号を出力する入力部を有し、
   前記駆動制御部は前記駆動信号に応じて前記クラッチを接続状態に切り替えるとともに、前記クラッチ検出部が前記クラッチの接続状態を検出するのに応じて前記ブレーキを解除状態に切り替えた後、前記モータを駆動させることを特徴とする手術用顕微鏡。
4. 請求項３において、前記モータはＸ軸モータ、Ｙ軸モータからなり、
   前記クラッチはそれぞれ前記Ｘ軸、Ｙ軸モータに対応するＸ軸クラッチ、Ｙ軸クラッチからなり、
   前記ブレーキはそれぞれ前記Ｘ軸、Ｙ軸モータに対応するＸ軸ブレーキ、Ｙ軸ブレーキからなり、
   前記入力部は前記Ｘ軸モータを駆動操作するためのＸ軸入力部、及び前記Ｙ軸モータを駆動操作するためのＹ軸入力部を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
5. 請求項４において、前記駆動制御部は、前記Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータの少なくとも一方の駆動開始に応じて、Ｘ軸クラッチ、Ｙ軸クラッチの両方を接続状態にするとともに、前記Ｘ軸ブレーキ、Ｙ軸ブレーキの両方を解除状態にすることを特徴とする手術用顕微鏡。

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