JPH0558740B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、医療用光学機器を水平方向及び垂
直方向へ自由自在に移動させることができるスタ
ンド装置に関するものである。

＜従来の技術及び発明が解決しようとする課題＞ 脳外科手術や心臓外科手術などは、「医療用光
学機器」としての手術顕微鏡で患部を観察しなが
ら行われるものであり、非常に細かくて神経を使
う手術であると共に、手術時間も長時間になるケ
ースが多い。このように手術時間が長時間化する
ことは、患者にとつても、医者にとつても、肉体
的且つ精神的に疲労が増すこととなり好ましくな
い。医療用光学機器は重量が大きいためにスタン
ド装置に支持して使用されるものであり、この医
療用光学機器をいかに正確且つ迅速に目的部位
（患部）へ位置合わせできるかは、スタンド装置
の性能如何による。

そこで、本出願の発明者は先に、このような医
療用光学機器の支持に好適なスタンド装置を提案
した（特開昭64−56409号公報参照）。

この発明はこのような先のスタンド装置を更に
改良して、医療用光学機器を水平及び垂直方向へ
真つ直ぐに移動させることができ且つ大きな移動
量を確保することができるようにしたものであ
る。例えば、眼科手術のように垂直方向で大きく
移動させたいとき、また背骨の脊髄を手術する場
合のように水平方向で大きく移動させたいとき、
更に耳鼻科の手術のようにあらゆる方向から医療
用光学機器の焦点をずらさずに観察したいとき、
に有益なスタンド装置を提供せんとするものであ
る。

＜課題を解決するための手段＞ この発明に係る医療用光学機器のスタンド装置
は、上記の目的を達成するために、垂直軸中心に
回転自在な水平溝付きの本体に第１パンタグラフ
構造を含む第１リンク機構の基端部を取付け、且
つ該第１パンタグラフ構造の中間部を前記水平溝
内へ摺動自在に係合させ、そして水平方向に沿つ
て直線往復運動する前記第１パンタグラフ構造の
先端部に垂直溝付きの水平移動体を取付け、 該水平移動体に第２パンタグラフ構造を含む第
２リンク機構の基端部を取付け、該第２パンタグ
ラフ構造の中間部を前記垂直溝内へ摺動自在に係
合させ、そして垂直方向に沿つて直線往復運動す
る前記第２パンタグラフ構造の先端部にて、医療
用光学機器を支持するものであり、 且つ、前記第１リンク機構中に、医療用光学機
器の重量を相殺するためのカウンタウエイトを設
けたものである。

＜作用＞ 水平移動体は第１パンタグラフ構造を含む第１
リンク機構にて本体へ取付けられているため、本
体の水平溝内にて規制されている中間部の直線的
な動きと同様に水平方向に沿つて直線往復運動を
する。しかも、第１パンタグラフ構造を含んでい
るので、中間部の移動量よりも先端部（水平移動
体）の移動量は拡大されて大きくなる。

また、この水平移動体には第２パンタグラフ構
造を含む第２リンク機構が取付けられ、その先端
部で医療用光学機器を支持するようになつている
ため、医療用光学機器は水平移動体の垂直溝内に
て規制されている中間部の直線的な動きと同様に
垂直方向に沿つて直線往復運動をする。そして、
この医療用光学機器の移動量も、先の水平移動体
と同様に、垂直溝内の中間部の移動量よりも拡大
されて大きくなるものである。

更に、第１リンク機構中には医療用光学機器の
重量を相殺するカウンタウエイトが設けられてい
るため、第１リンク機構及び／又は第２リンク機
構を変形して、医療用光学機器を水平及び／又は
垂直方向へ移動させたとしても、全体的なバラン
スは保たれ、医療用光学機器自体は決定した位置
に空中停止する。

＜実施例＞ 以下、この発明の好適な一実施例を第１図〜第
８図に基づいて説明する。尚、第２図以降の機構
図においては、符号の煩雑化を回避し、理解を容
易ならしめるため、その図の説明に関連するポイ
ントとなる符号のみを付することとした。

まず最初に本実施例に係るスタンド装置の大ま
かな構造とその動きを概略的に説明する。

このスタンド装置では、本体１と、水平移動体
２と、手術顕微鏡（医療用光学機器）３、の３つ
が動きの点でポイントとなつている。つまり、水
平移動体２は第１リンク機構４を介して本体１に
取付けられており、この第１リンク機構４の変形
動作により、水平方向Ａ，Ｂに沿つて直線往復運
動を行うようになつている。そして、手術顕微鏡
３は第２リンク機構５を介して前記水平移動体２
に取付けられており、この第２リンク機構５の変
形動作により、垂直方向Ｃ，Ｄに沿つて直線往復
運動を行うようになつている。そして、前記水平
方向Ａ，Ｂへの運動と、垂直方向への運動との合
成運動により、手術顕微鏡３の位置を自由自在に
変化させることが可能となる。しかも、第１リン
ク機構４中には、手術顕微鏡３の重量等と釣り合
う後述するカウンタウエイトW₁，W₂が設けられ
ているので、手術顕微鏡３は移動させた位置にお
いてそのまま空中停止させることができる。

次に、構造の細部について説明する。

本体１は、フロアに設置したベース６上へ垂直
軸Ｐを中心としてθ₁方向へ回転自在に取付けられ
ている。そして、第１リンク機構４は、上側に第
１パンタグラフ構造７を含んでいる。

ここで、説明の理解を助けるために、最後の第
８図を用いて一般的なパンタグラフ構造の原理に
ついて若干説明する。パンタグラフ構造とは、運
動を拡大させたり、または縮小させたりする四節
回転構造であり、長尺のリンクイ，ロと短尺のリ
ンクハ，ニで平行四辺形を形成し、基端部ホ、中
間部ヘ、先端部トを全て直線Ｌ上にのせる。そし
て、基端部ホのまわりに中間部ヘを運動させる
と、先端部トは距離チ，リの相似比に拡大された
運動をする。例えば、中間部ヘを水平方向へ一定
量移動させると、先端部トはその中間部ヘの移動
量よりも大きな移動量でもつて水平方向へ移動す
る。つまり、中間部ヘの運動がそのまま拡大され
るものである。従つて、この中間部ヘと先端部ト
にペンを取付け、中間部ヘのペンで一定の図形を
トレースすると、先端部トのペンでは中間部ヘで
トレースされた図形の相似拡大図が描かれること
となる。

すなわち、この第１リンク機構４に含まれる第
１パンタグラフ構造７は、前述の如き原理を利用
したものであり、具体的には、基端部８を本体１
に取付けた長尺のリンク９と、先端部１０を水平
移動体２に取付けた同じく長尺のリンク１１と、
平行四辺形を形成するための短尺状の２本のリン
ク１２，１３と、で構成されている。そして、本
体１の上部には水平溝１４が形成されており、こ
の水平溝１４内に前記短尺リンク１２，１３の節
点に形成された中間ピン（中間部）１５が摺動自
在に係合せしめてある。また、この第１パンタグ
ラフ構造７の先端部１０は、水平移動体２の上部
に取付けられている。そして、先端部１０、中間
ピン１５、基端部８が、すべて一つの直線L₁上
にのるようになつている（第２図参照）。この関
係は第１リンク機構４を動かしても変わらない。
長尺リンク９，１１の節点１６は、三角部材１７
の一つの角部に取付けられており、この三角部材
１７の下側の角部には、前記第１パンタグラフ構
造７中の長尺のリンク９と平行で且つ基端１７が
本体１に取付けられた状態のリンク１８の先端１
９が接続されている。三角部材１７の残りの角部
には、他方の長尺のリンク１１と平行で且つ先端
２０が水平移動体２の上部に取付けられたリンク
２１の途中部２２が取付けられている。そして、
このリンク２１の基端２３には第１カウンタウエ
イトW₁が設けられていると共に、第２カウンタ
ウエイトW₂を反対側に設けた別のリンク２４が
水平に取付けてある。更に、このリンク２４の途
中部２５と、水平移動体２から上方へ延びる後述
のリンク２６の途中部２７とを、別のリンク２８
にて連結している。

以上説明したように、第１パンタグラフ構造７
を含んだ第１リンク機構４にて水平移動体２を空
中支持しているので、この第１リンク機構４（第
１パンタグラフ構造７）の変形に応じて水平移動
体２は水平方向Ａ，Ｂに沿つて直線運動すること
となる（第３図、第４図参照）。すなわち、本体
１の水平溝１４内で摺動する中間ピン１５の直線
運動が、第１パンタグラフ構造７の先端部１０に
て拡大されるため、その先端部１０に取付けた水
平移動体２が拡大された移動量でもつて直線運動
を行い得ることとなる。

次に、水平移動体２に取付けられる第２リンク
機構５について説明する。この第２リンク機構５
に含まれる第２パンタグラフ構造２９は、基端が
水平移動体２の垂直溝３０内へ摺動自在に係合さ
れた中間ピン（中間部）３１となつている前述の
リンク２６と、先端部３２に手術顕微鏡３用の支
持アーム３３が取付けられ且つ基端４６が前記リ
ンク２６の上端に接続された湾曲部３４ａ付きの
リンク３４と、一端が前記リンク３４の途中部３
５へ且つ自身の途中部が基端部３６として水平移
動体２の角部へ取付けられたリンク３７と、該リ
ンク３７の他端と前記リンク２６の中間ピン３１
との間を連結するリンク３８と、で構成されてお
り、基本的なパンタグラフ構造とは若干相違した
変形構造を呈している。尚、リンク３４の湾曲部
３４ａは、手術顕微鏡３を使用する人の頭部との
干渉を回避するために設けられているものであ
る。そして、リンク３４の先端部３２と、リンク
３７の途中の基端部３６と、リンク２６の中間ピ
ン３１とが、すべて一つの直線L₂上にのるよう
になつている（第２図参照）。この関係も、第２
リンク機構５を動かしても変わらない。そして、
この第２パンタグラフ構造２９では、基端部３６
と中間ピン３１との位置関係が逆に設定されてい
るため、中間ピン３１の直線運動が、先端部３２
において逆方向へ向けて拡大される。すなわち、
中間ピン３１を下方へ移動させれば、先端部３２
は上方へ移動するようになつている。また、前記
リンク３４の途中部３５には、三角部材３９の一
つの角部が取付けあり、この三角部材３９の他の
角部には、前記リンク２６，３７と平行なリンク
４０が取付けてある。このリンク４０の下端４１
は前記水平移動体２の上部に取付けあり、この下
端４１、リンク１１の先端部１０、リンク２１の
先端部２０、リンク２６の途中部２７は、水平方
向に沿つた同一直線L₃上に位置している（第２
図参照）。この関係は第２図のような場合だけで
保たれる。そして、三角部材３９の残りの角部に
は、前記リンク３４と平行な別のリンク４２が取
付けられおり、このリンク４２の先端には、前記
リンク３４の先端部３２において手術顕微鏡３用
の支持アーム３３を垂直に取付けるための垂直リ
ンク４３が取付けられている。支持アーム４３に
は回転ベアリング部４４が設けられており、この
回転ベアリング部４４内に手術顕微鏡３がセツト
されるものである。

以上説明したように、第２パンタグラフ構造２
９を含んだ第２リンク機構５の先端部３２に手術
顕微鏡３を支持しているので、この第２リンク機
構５（第２パンタグラフ構造２９）の変形に応じ
て手術顕微鏡３は垂直方向Ｃ，Ｄに沿つて直線運
動することとなる（第５図、第６図参照）。すな
わち、水平移動体２の垂直溝３０内で摺動する中
間ピン３１の直線運動が、第２パンタグラフ構造
２９の先端部３２にて拡大されるため、その先端
部３２に取付けた手術顕微鏡３が拡大された移動
量でもつて直線運動を行い得ることとなる。そし
て、第７図に示すように、この垂直運動と前記水
平運動を合成した斜め方向への運動も当然行い得
るものである。

そして、上記の如き構造の可動部には、それぞ
れ電磁クラツチが設置されており、それぞれ動か
し終わつた状態をそのまま固定できるようになつ
ている。すなわち、本体１の回転中心である垂直
軸Ｐには本体１の回転方向θ₁における回転動作を
ロツクするための電磁クラツチC₁が設けられて
いる。そして、第２パンタグラフ構造２９におけ
るリンク３７とリンク３８との節点４５には、手
術顕微鏡３の垂直方向Ｃ，Ｄにおける位置を固定
するための電磁クラツチC₂が設けられている。
また、第１パンタグラフ構造７におけるリンク９
とリンク１１との接点には、手術顕微鏡３（水平
移動体２）の水平方向Ａ，Ｂにおける位置を固定
するための電磁クラツチC₃が設けられている。
更に、第２リンク機構５の垂直リンク４３には支
持アーム３３を所定回転方向θ₂において位置固定
するための電磁クラツチC₄が設けられている。
また、支持アーム３３の下端には、手術顕微鏡３
を回転方向θ₃において位置固定するための電磁ク
ラツチC₅が設けられている。加えて、同じくこ
の支持アーム３３の下端には、回転ベアリング部
４４を介して手術顕微鏡３をθ₄方向に沿つて回転
させた位置を固定するための電磁クラツチC₆も
設けてある。

そして、以上説明した垂直方向Ｃ，Ｄ、及び水
平方向Ａ，Ｂへの運動は、全て第１リンク機構４
中のカウンタウエイトW₁，W₂にてバランスが保
たれているため、電磁クラツチC₂，C₃をフリー
にした後に、小さな操作力でもつて操作すること
が可能である。すなわち、手術顕微鏡３を垂直方
向Ｃ，Ｄへ移動自在に支持する第２リンク機構５
おける重量バランス（モーメント）としては、一
方ではリンク３４の先端部３２に支持されている
手術顕微鏡３が、リンク３４の途中部３５を中心
にして、その基端４６を持ち上げる方向へ働く。
しかし、他方では、この基端４６は、リンク２
６，２８等を介してリンク２４に設けられたカウ
ンタウエイトW₂にて引き下げられる。従つて、
垂直方向Ｃ，Ｄにおける重量バランスには、リン
ク３４の先端部３２から途中部３５までの距離を
l₁、基端２３から途中部２５までの距離をl₂、手
術顕微鏡３の重量をＷ、とすれば、 Ｗ×l₁＝W₂×l₂ という関係性を保つ必要がある（第５図参照）。

また、水平方向Ａ，Ｂにおける重量バランスに
しても、手術顕微鏡３を含む水平移動体２より上
部の重量全体をW′とし、リンク２１の先端２０
から途中部２２までの距離をl₃、この途中部２２
から基端２３までの距離をl₄とすれば、 W′×l₃＝（W₁＋W₂）×l₄ という関係性を保つ必要がある（第３図参照）。

この実施例に係るスタンド装置の第１リンク機
構４、第２リンク機構５は、手動で動かしても良
いが、モータ動作にて動かしても良い。モータ駆
動による場合も、前記バランスは保たれるので、
小さなモータの採用で済む。

尚、以上の説明において、水平移動体２を本体
１に対して水平移動させ、手術顕微鏡３をこの水
平移動体２に対して垂直移動させる例を示した
が、水平移動体２を「垂直移動体」として本体１
に対して垂直移動させ、この「垂直移動体」に対
して手術顕微鏡３を水平移動させるようにしても
良い。この場合は本体に垂直溝が形成され、「垂
直移動体」に水平溝が形成されることとなる。ま
た、カウンタウエイトもW₁とW₂の２つに分ける
必要はなく、リンク２４に沿つて設けた長尺状の
カウンタウエイト１つだけにしても良い。

＜発明の効果＞ この発明に係る医療用光学機器のスタンド装置
は、以上説明してきた如き内容のものなので、医
療用光学機器を水平及び垂直方向へ真つ直ぐに移
動させることができ且つその移動量を大きくする
ことができる。従つて、眼科手術のように垂直方
向で大きく移動させたいとき、また背骨の脊髄を
手術する場合のように水平方向で大きく移動させ
たいとき、更に耳鼻科の手術のようにあらゆる方
向から医療用光学機器の焦点をずらさずに観察し
たいとき、に有益である。

また、カウンタウエイトによりバランスが保た
れているので、大きな力を要せずに迅速で正確な
操作を行うことができ、しかも医療用光学機器は
移動した位置でそのまま空中停止することとな
る。

更に、この発明の実施例によれば、カウンタウ
エイトがスタンド装置の下方に位置しているの
で、スタンド装置の外観がスツキリし、安定性の
維持を図れると共に、スタンド装置のコンパクト
化も実現し易い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るスタンド装
置の第３図に相当する状態を示す全体斜視図、第
２図は通常状態におけるスタンド装置の機構図、
第３図は水平移動体をＡ方向へ移動させた状態を
示す機構図、第４図は水平移動体をＢ方向へ移動
させた状態を示す機構図、第５図は手術顕微鏡を
Ｃ方向へ移動させた状態を示す機構図、第６図は
手術顕微鏡をＤ方向へ移動させた状態を示す機構
図、第７図は手術顕微鏡をＡとＣの合成方向へ移
動させた状態を示す機構図、そして第８図はパン
タグラフ構造の原理を示す図である。 １……本体、２……水平移動体、３……手術顕
微鏡（医療用光学機器）、４……第１リンク機構、
５……第２リンク機構、７……第１パンタグラフ
構造、１４……水平溝、２９……第２パンタグラ
フ構造、３０……垂直溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直軸中心に回転自在な水平溝付きの本体に
   第１パンタグラフ構造を含む第１リンク機構の基
   端部を取付け、且つ該第１パンタグラフ構造の中
   間部を前記水平溝内へ摺動自在に係合させ、そし
   て水平方向に沿つて直線往復運動する前記第１パ
   ンタグラフ構造の先端部に垂直溝付きの水平移動
   体を取付け、 該水平移動体に第２パンタグラフ構造を含む第
   ２リンク機構の基端部を取付け、該第２パンタグ
   ラフ構造の中間部を前記垂直溝内へ摺動自在に係
   合させ、そして垂直方向に沿つて直線往復運動す
   る前記第２パンタグラフ構造の先端部にて、医療
   用光学機器を支持するものであり、 且つ、前記第１リンク機構中に、医療用光学機
   器の重量を相殺するためのカウンタウエイトを設
   けたこと特徴とする医療用光学機器のスタンド装
   置。 ２ 本体に垂直溝を形成し、水平移動体を水平溝
   付きの垂直移動体とし、第１リンク機構にて垂直
   移動体を垂直方向へ沿つて直線往復運動させ、垂
   直移動体に取付けた第２リンク機構の先端部にて
   医療用光学機器を水平方向へ沿つて直線往復運動
   させるようにした請求項１記載の医療用光学機器
   のスタンド装置。