JPH06277230A - 医療用光学機器のスタンド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 医療用光学機器の焦点が一点集中（不動）で
且つ医療用光学機器を任意の位置に空中停止させること
ができる医療用光学機器のスタンド装置を提供する。 【構成】 平行リンク機構２５の基端部２６、２６を回
動自在なセンタシャフト２１の一端側に設け、該センタ
シャフト２１の他端側に該平行リンク機構２５に連動し
て揺動し且つ前記平行リンク機構２５及び医療用光学機
器３４の重量を相殺して医療用光学機器３４を空中停止
せしめるためのカウンタウェイトＷ１を垂下支持すると
共に、前記医療用光学機器３４の焦点ｆを前記両基端部
２６、２６を結ぶ延長線上Ｌに位置決め設置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は医療用光学機器のスタ
ンド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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
ら行うものであり、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、患者にとって
も、医者にとっても、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。

【０００３】手術顕微鏡等の医療用光学機器は、このよ
うな高度な手術において非常に大きな役割を果たしてい
るものであり、医療用光学機器の使い易さがそのまま手
術時間の短縮化に結びつくものである。そして、医療用
光学機器の使い易さとは、医療用光学機器を目的部位
（患部）へいかに正確且つ迅速に位置合わせできるか、
また不要の際に手術領域から移動させて任意の準備位置
で位置固定できるか、一度固定した観察点がズレない
か、など医療用光学機器自体よりも、それを支持するス
タンドに依存する割合が非常に大きいものである。

【０００４】そこで、従来の医療用光学機器のスタンド
装置としては、例えば図１１及び図１２に示されるよう
なものがある（特開昭５６−３２１１０号公報参照）。
１はスタンドベース、２はスタンド支柱で、このスタン
ド支柱２の上端部には、第１平行リンク３が回動支点４
を介して取付けられている。第１平行リンク３は、この
回動支点４を中心に前方（図中矢示Ａ方向）又は後方
（図中矢示Ｂ方向）に回動自在であると共に、回動支点
４に設けられた図示せぬ電磁クラッチにてロック・フリ
ー自在とされている。第１平行リンク３の上部には、水
平シャフト５があり、この水平シャフト５へ、第２、３
平行リンク６、７から成る平行リンク機構８が組付けら
れている。つまり、水平シャフト５へ、平行リンク機構
８の両基端部９、９が取付けられている。この平行リン
ク機構８の前端には、支持シャフト１０が垂下方向へ設
けられており、この支持シャフト１０の下端に手術顕微
鏡１１が取付けられている。また、前記第１平行リンク
機構３の下部にはカウンタウェイトＷが取付られてお
り、手術顕微鏡１１と平行リンク機構８との重量を相殺
し、手術顕微鏡１１を空間中の任意位置へ無応力で位置
決めできるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の医療用光学機器のスタンド装置にあっては、
手術顕微鏡１１の焦点ｆが、平行リンク機構８の両基端
部９、９を結ぶ延長線Ｌ上にないため、即ち水平シャフ
ト５の延長線上にないため、平行リンク機構８の変形
（回動）に伴い、手術顕微鏡１１の焦点ｆも回動軌跡を
描いて移動してしまった（図１２参照）。このように、
平行リンク機構８を変形させた際に、手術顕微鏡１１の
焦点ｆが移動するので、平行リンク機構８を変形させつ
つ、一箇所の患部をいろんな角度から観察することが不
可能であり、手術時間の効果的な短縮化を図るまでには
至らなかった。

【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、上記の如き問題点を解決せんと
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るエンジン
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、基端部を中心に揺動する２本の揺動リンク部
材を備えた第１平行リンクと、該第１平行リンクに組付
けられて連動する第２平行リンクと、から成る平行リン
ク機構を形成し、該第２平行リンク中で前記第１平行リ
ンクの揺動リンク部材と平行状態を保っている先端リン
ク部材に医療用光学機器を支持させ、前記揺動リンク部
材の基端部を回動自在なセンタシャフトの一端側に設
け、該センタシャフトの他端側に該平行リンク機構に連
動して揺動し且つ前記平行リンク機構及び医療用光学機
器の重量を相殺して医療用光学機器を空中停止せしめる
ためのカウンタウェイトを垂下支持すると共に、前記医
療用光学機器の焦点を、前記揺動リンク部材の両基端部
を結ぶ延長線上に位置決め設置したものである。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の好適な一実施例を図１〜図
１０（ハ）に基づいて説明する。まず、最初に構成を説
明し、後でその各動作を説明する。

【０００９】２１はセンタシャフトで、傾斜状の保持部
２２内にベアリングを介して回動自在に支持されてい
る。このセンタシャフト２１の前方（図中Ａ方向）側は
板状に切削加工してあり、この板状部分へ第１平行リン
ク２３、第２平行リンク２４からなる平行リンク機構２
５が取付けられている。すなわち、第１平行リンク２３
は、前記センタシャフト２１へ回動自在に取付けられた
基端部２６、２６を中心に揺動自在とされた２本の揺動
リンク部材２３ａを備えている。第２平行リンク２４は
前記揺動リンク部材２３ａのうちの一方へ組付けられ、
第１平行リンク２３と連動して変形（回動）するように
なっている。そして、この第２平行リンク２４の先端部
（先端リンク部材）２７は前記揺動リンク部材２３ａと
平行状態を保ったまま同様に揺動するものであり、この
先端部２７には、回動支点２８を中心に水平方向に回動
自在な「支持部」としての回動片２９が取付けられてお
り、この回動片２９の先端には第１回動板３０が軸３１
を中心として水平回動自在に取付けられていて、この第
１回動板３０の先端には更に第２回動板３２が軸３３を
中心として水平回動自在に取付けられている。そして、
この第２回動板３２の真下位置へ、「医療用光学機器」
としての手術顕微鏡３４が垂下アーム３５を介して取付
けられている。この手術顕微鏡３４は垂下アーム３５の
回動支点３６を中心に、垂直状態から４５°、９０°の
各傾斜角度に傾倒支持自在とされている。このように支
持された手術顕微鏡３４の焦点ｆは、手術顕微鏡３４が
垂直状態・４５°傾倒状態・９０°傾倒状態の、いずれ
の状態にあろうとも、必ず上記回動支点２８を通過する
鉛直線Ｓ上に位置するようになっている。詳しくは後述
する。しかも、この手術顕微鏡３４の焦点ｆは、平行リ
ンク機構２５の両基端部２６、２６を結ぶ延長線Ｌ上、
即ち、センタシャフト２１の軸心延長線上に位置決め設
置されているので、平行リンク機構２５を変形しても焦
点ｆの位置は変わらない。この点が本発明の基本的な特
徴である。また、３７は操作ハンドルで、手術顕微鏡３
４を移動操作（スウィング）させる際に使用するもので
ある。前記回動片２９の基端及び先端には、この操作ハ
ンドル３７を手術者の体勢の応じて付替えるための取付
部３８が各々備えられている。

【００１０】また、センタシャフト２１の後方（図中Ｂ
方向）側には、回動支点３９を中心に揺動する振子状の
第１カウンタウェイトＷ１が揺動バー４０を介して垂下
支持されている。第１カウンタウェイトＷ１には調整ハ
ンドル４１が設けてあり、この調整ハンドル４１を回転
させることにより、第１カウンタウェイトＷ１の高さ位
置を調整できるようになっている。４２はカバーで、前
記第１カウンタウェイトＷ１、揺動バー４０を覆うもの
である。そして、揺動バー４０の上端４３と、前記平行
リンク２４の後方部分とを、連結アーム４４にて架け渡
すように連結し、平行リンク機構２５と第１カウンタウ
ェイトＷ１とが連動するようにする。このようにされた
第１カウンタウェイトＷ１は、手術顕微鏡３４及び平行
リンク機構２５の重量と、センタシャフト２１を中心と
した平行リンク機構２５の回転モーメントを、各々相殺
するようになっている。また、センタシャフト２１が角
度α分だけ傾斜状態なので、第１カウンタウェイトＷ１
等は手術領域外に排除され、手術者のための広範で自由
な手術領域を十分に確保することができる。

【００１１】更に、前記第１カウンタウェイトＷ１用の
カバー４２上面には、別の揺動バー４５を介してほぼ水
平方向で揺動する第２カウンタウェイトＷ２がカバー４
６にて覆われた状態で配置されている。第２カウンタウ
ェイトＷ２用の揺動バー４５の基端部は、ピボットシャ
フト４７に固定されており、このピボットシャフト４７
は、回転力を直角方向へ変換する一対のベベルギア４８
を介して、前記センタシャフト２１後端近辺の側部にあ
る回動自在な円板４９と連動するようになっている。そ
して、平行リンク機構２５の基端部２６近辺と、平行リ
ンク機構２５の間接部分５０と、平行リンク機構２５の
先端部２７とには、前記円板４９と同様の円板５１〜５
３が回動自在に配されている。そして、これら円板４
９、５１〜５３は、２本一対のリンクバー５４にて互い
に連結され、回転力を伝達できるようになっている。平
行リンク機構２５の先端部２７にある円板５３は、前記
と同様のベベルギア５５にて、回動片２９へ固定されて
いる別のピボットシャフト５６へ接続されている。従っ
て、回動片２９を水平方向で回動させると、この回動力
が前述のピボットシャフト５６→ベベルギア５５→円板
５３→円板５２→円板５１→円板４９→ベベルギア４８
→ピボットシャフト４７を経て、揺動バー４５（即ち、
第２カウンタウェイトＷ２）を回動片２９とは逆の方向
へ回動させ、回動片２９の回動により生じるセンタシャ
フト２１を中心とした回転モーメントを相殺するように
なっている。そして、この第２カウンタウェイトＷ２に
も調整ハンドル５７が設けてあり、この調整ハンドル５
７を回転させることにより、第２カウンタウェイトＷ２
の位置を、手術顕微鏡３４の傾倒角度（垂直、４５°、
９０°）に応じて調整できるようになっている。カバー
４６における第２カウンタウェイトＷ２の揺動軌跡部分
は解放状態となっており、更にその上面部には縦にスリ
ット５８が形成されている。このスリット５８には、前
記３段階の各傾倒角度に応じたマーク（メモリ）５９が
３ケ所設けられており、スリット５８から臨むべく第２
カウンタウェイトＷ２の基準マークを、これら各マーク
５９へ合わせることにより、前記第２カウンタウェイト
Ｗ２の調整ハンドル５７による前記３段階の調整が容易
且つ正確に行なえる。

【００１２】前記センタシャフト２１を回動自在に支持
している保持部２２は、下側にベアリングを介して回動
自在とされた筒部６０を備え、そしてこの筒部６０が多
段平行リンク機構６１に接続されている。つまり、多段
平行リンク機構６１の一部として保持部２２、筒部６０
を備え、この多段平行リンク機構６１により、センタシ
ャフト２１上方の全ての構造（重量）を上下動自在に支
持している。この多段平行リンク機構６１は、スタンド
ベース６２へ回動自在に立設されたスタンドシャフト部
６３に枢支されるもので、上下に重ね配置した各々左右
一対の上側平行リンク６４と下側平行リンク６５とから
構成されている。下側平行リンク６５はスタンドシャフ
ト部６３の突出部６６先端の回動軸６７に枢支され、上
側平行リンク６４は、下側平行リンク６５の上方でスタ
ンドシャフト部６３上端近辺の回動軸６８にて枢支され
ている。そして、この上端平行リンク６４と下側平行リ
ンク６５とは、連結リンク６９にて接続されており、互
いに連動するようにされている。更に下側平行リンク６
５の後端部には、上記センタシャフト２１以上の構造
〔以下、「上部構造」という〕の重量を相殺するための
第３カウンタウェイトＷ３が配されている。この第３カ
ウンタウェイトＷ３にも、前記同様の調整ハンドル７０
が取付けられている。この多段平行リンク機構６１は、
このように下側平行リンク６５と上端平行リンク６４と
を上下重ね配置したことにより、１つの平行リンクで支
持しようとすれば、上端平行リンク６４の実質長さ（保
持部２２から回動軸６８までの距離）ｄ１と、下側平行
リンク６５の実質長さ（回動軸６８から第３カウンタウ
ェイトＷ３までの距離）ｄ２と、の和の長さサイズを必
要とするところを、回動軸６８と回動軸６７の重なり距
離ｄ３だけ長さサイズを短縮することができ、スタンド
装置全体のスマート化を図れると共に、第３カウンタウ
ェイトＷ３が後方へ突出しないので、周りの人や設備に
干渉しにくく、安全性の面でも好ましい。尚、７１は別
の連結リンクで、下側平行リンク６５同士を補強のため
のものである。７２はカバーで、スタンドシャフト部６
３及び下側平行リンク６５を覆うものである。また、７
３、７４は各々ジャバラで、上側平行リンク６４の上下
動、第３カウンタウェイトＷ３の上下動に追従して伸縮
し、前記カバー７２内の露出を防止するものである。そ
して、７５は操作パネルである。更に、このスタンド装
置の各動作（間接）部分には、図示せぬ電磁クラッチが
配されており、各部分のロック・フリー状態を図示せぬ
フットスイッチ等で任意に選択・操作できるようになっ
ている。

【００１３】次にスタンド装置の各動作を説明する。前後運動（図中Ａ・Ｂ方向） 図６に示すように、手術顕微鏡３４を前後方向へ押せ
ば、スタンドシャフト部６３、筒部６０がそれに応じて
適性角度だけ追従回動する。そして、前後動時における
平行リンク機構２５と手術顕微鏡３４との角度θ１、θ
２の変化も、手術顕微鏡３４を支持している回動片２９
のＦ方向への回動により自動調整できるので、観察角度
を一定に保ったまま手術顕微鏡３４を前後動（平行移
動）させることができる。

【００１４】上下運動（図中Ｃ方向） 手術顕微鏡３４を上下方向へ押せば、多段平行リンク機
構６１の変形により、「上部構造」が第３カウンタウェ
イトＷ３と釣り合った無負荷状態で容易に上下動する。

【００１５】左右運動（図中Ｄ方向） 図７に示すように、手術顕微鏡３４を左右方向へ押せ
ば、スタンドシャフト部６３、筒部６０がそれに応じて
適性角度だけ追従回動する。そして、前後動時における
平行リンク機構２５と手術顕微鏡３４との角度変化も、
手術顕微鏡３４を支持している回動片２９のＦ方向への
回動により自動調整できるので、観察角度を一定に保っ
たまま手術顕微鏡３４を左右方向へ平行移動させること
ができる。

【００１６】手術顕微鏡の観察角度任意調整（図４参照 ） 以下の点が本発明最大の特徴である。即ち、この手術顕
微鏡３４の焦点ｆが、平行リンク機構２５の両基端部２
６、２６を結ぶ延長線Ｌ上、即ち、センタシャフト２１
の軸心延長線上に位置決め設置されているので、平行リ
ンク２５を変形（回動）させても焦点ｆは一点に固定し
たたままである。従って、平行リンク機構２５に沿った
方向で観察角度を任意に調整することが可能となる。こ
の際、平行リンク機構２５の変形に応じた角度だけ、第
１カウンタウェイトＷ１が揺動するので、手術顕微鏡３
４及び平行リンク機構２５の重量は第１カウンタウェイ
トＷ１て相殺され、重量バランスは自動的に保たれる。
尚、第１カウンタウェイトＷ１の位置は、手術顕微鏡３
４に負荷するアクセサリー（例えば、助手用の顕微鏡や
ビデオカメラ等）に応じて、調整ハンドル４１で調整し
ておく必要がある。

【００１７】センタシャフト中心の回転運動（図中Ｅ方向） 手術顕微鏡３４を、センタシャフト２１を中心とした回
転方向に振れば、平行リンク機構２５と共に回転する
が、第１カウンタウェイトＷ１も揺動バー４０ごとその
回転方向へ振れるので、重量バランスは保たれたままと
なり、手術顕微鏡３４は回転させた移動位置に停止す
る。

【００１８】回動片による水平回動（図中Ｆ方向） 回動片２９の回動により手術顕微鏡３４を水平にＦ方向
へ回動させ、例えば手術顕微鏡３４を患者の頭部７６の
周りを１周させることができる。回動片２９が平行リン
ク機構２５の長手方向に沿って位置しなくなったとき
（特に、平行リンク機構２５に対して直角方向へ突出し
た状態になったとき）でも、この回動片２９の回動に応
じて、前記円板４９、５１〜５３、リンクバー５４、ベ
ベルギア４８、５５等により、第２カウンタウェイトＷ
２が反対側へ揺動するので、回動片２９を回動させた際
の重量バランスは保たれ、センタシャフト２１を中心に
Ｅ方向へ回転してしまうようなことはない。

【００１９】手術顕微鏡傾倒による観察角度変更 手術顕微鏡３４は、患者の患部に応じて観察角度を大き
く変更しなければならない場合がある。例えば、脳外科
手術等の場合は、頭部７６の頂部を手術する場合と、頭
部７６の側部を手術する場合等がある。この実施例に係
るスタンド装置は、この点を２枚の第１・第２回動板３
０、３２により行うこととした。すなわち、

【００２０】垂直支持：第１・第２回動板３０、３２と
も内側（回動片２９の回動２８側）に向いた状態となっ
ている〔図８参照〕。

【００２１】４５°支持：まず、垂直支持状態の手術顕
微鏡３４を回動支点３６中心に４５°傾倒させる〔図９
（イ）〕。このときの焦点ｆ’と、元の焦点位置ｆが位
置していた鉛直線Ｓとの距離ｄ５は、鉛直線Ｓと、軸３
３の鉛直線との距離ｄ４のちょうど２倍となる。従っ
て、第２回動板３２を軸３３中心に１８０°回転させれ
ば、焦点ｆ’が鉛直線Ｓと合致する〔図９（ロ）〕。そ
して、回動片２９を回動支点２８中心に更に１８０°回
転させれば、４５°傾倒させたにもかかわらず、焦点
ｆ’が同じ鉛直線Ｓ上に位置し、しかも前記垂直支持状
態と同じ方向から観察できるようになる〔図９
（ハ）〕。従って、手術顕微鏡３４を、この手術顕微鏡
３４自体に付設されている図示せぬ上下機構により若干
上下動させるだけで、元の焦点ｆと同じ箇所を観察する
ことができる。

【００２２】９０°支持：垂直支持状態の手術顕微鏡３
４を回動支点３６中心に９０°傾倒させる〔図１０
（イ）〕。このときの焦点ｆ’と鉛直線Ｓとの距離ｄ６
は、鉛直線Ｓと、軸３１の鉛直線との距離ｄ７のちょう
ど２倍となる。従って、第１回動板３０を軸３１中心に
１８０°回転させれば、焦点ｆ’が鉛直線Ｓと合致する
〔図１０（ロ）〕。そして、回動片２９を回動支点２８
中心に更に１８０°回転させれば、先の４５°支持と同
様に、９０°傾倒させたにもかかわらず、焦点ｆが同じ
鉛直線Ｓ上に位置し、しかも垂直支持状態と同じ方向か
ら観察できるようになる〔図１０（ハ）〕。

【００２３】尚、以上の説明において、「医療用光学機
器」として手術顕微鏡を例に説明したが、これに限定さ
れず、各種の医療レーザ機器等にも広く適用することが
できるものである。更に、この実施例では床置きスタン
ド形式としたが、天井吊下げスタンド形式でも同様の作
用効果を得ることができる。

【００２４】

【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、以
下のような効果を奏することができる。

【００２５】平行リンク機構を変形しても医療用光学機
器の焦点が不動（一点固定）で、平行リンク機構操作中
に焦点がズレたりすることがないので、医療用光学機器
の焦点合わせのための時間が不要となり、手術時間等の
大幅な短縮化が図れることとなる。また焦点を一点に固
定した状態で、患部をいろいろな角度から観察できるの
で、最適ポジション（方向）からの患部観察を行うこと
ができ、手術等をより確実且つ迅速に行うことができ
る。

【００２６】光学機器及び平行リンク機構の重量と、セ
ンタシャフトを中心とした平行リンク機構の回転モーメ
ントを、振子式のカウンタウェイトにて相殺するように
したので、構造がシンプルで、異音や軋みのない、円滑
な重量バランスを図ることができる。そして、回動自在
なセンタシャフトを採用したので、平行リンク機構等の
バランスに関しては回転方向でのカウンタウェイトが不
要となり、構造が極めてシンプル化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る医療用光学機器のス
タンド装置を示す全体斜視図である。

【図２】図１で示したスタンド装置の重量バランス構造
を表す概略側面図である。

【図３】図２中矢示ＳＡ方向から見た概略側面図であ
る。

【図４】医療用光学機器の前後方向観察角度任意調整を
示す平行リンク機構の動作説明図である。

【図５】回動片の水平回動によるカウンタウェイトの揺
動機構を示す部分斜視図である。

【図６】医療用光学機器の前後運動を示すスタンド装置
の概略平面図である。

【図７】医療用光学機器の左右運動を示すスタンド装置
の概略平面図である。

【図８】垂直支持状態を示す医療用光学機器の側面図で
ある。

【図９】（イ）〜（ハ）は、各々４５°支持への角度変
更過程を示す医療用光学機器の側面図である。

【図１０】（イ）〜（ハ）は、各々９０°支持への角度
変更過程を示す医療用光学機器の側面図である。

【図１１】従来のスタンド装置を示す側面図である。

【図１２】従来のスタンド装置における平行リンク機構
の運動を示す図４相当の動作説明図である。

【符号の説明】

２１ センタシャフト ２５ 平行リンク機構 ２６ 平行リンク機構の基端部 ２９ 回動片（支持部） ３１ 第１回動板 ３３ 第２回動板 ３４ 手術顕微鏡（医療用光学機器） ６１ 多段平行リンク機構 Ｗ１ 第１カウンタウェイト Ｗ２ 第２カウンタウェイト Ｗ３ 第３カウンタウェイト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基端部を中心に揺動する２本の揺動リン
   ク部材を備えた第１平行リンクと、該第１平行リンクに
   組付けられて連動する第２平行リンクと、から成る平行
   リンク機構を形成し、 該第２平行リンク中で前記第１平行リンクの揺動リンク
   部材と平行状態を保っている先端リンク部材に医療用光
   学機器を支持させ、 前記揺動リンク部材の基端部を回動自在なセンタシャフ
   トの一端側に設け、該センタシャフトの他端側に該平行
   リンク機構に連動して揺動し且つ前記平行リンク機構及
   び医療用光学機器の重量を相殺して医療用光学機器を空
   中停止せしめるためのカウンタウェイトを垂下支持する
   と共に、 前記医療用光学機器の焦点を、前記揺動リンク部材の両
   基端部を結ぶ延長線上に位置決め設置したことを特徴と
   する医療用光学機器のスタンド装置。