JP3844865B2

JP3844865B2 - 眼科装置

Info

Publication number: JP3844865B2
Application number: JP34307897A
Authority: JP
Inventors: 宏秋山
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: DE19855613A1; JPH11174341A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物移動機構を含む眼科装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、眼科手術で使用される手術用顕微鏡は、鏡体部を上下微動機構により上下に移動して焦点合わせを行なう。この上下微動機構は、ＤＣモーターの回転をウォームギアにより減速し、ピニオンギアを回転させ、スライドレールで保持され、かつ、鏡体部に取り付けられたラックに噛み合わせて、ラックとともに鏡体部を上下動させるものである。
【０００３】
このようにして鏡体部を上下に移動させる場合、上方向に移動する場合と下方向に移動する場合とでは負荷が異なり、上方向への移動速度は下方向への移動速度に比べて遅くなる。これは、ＤＣモーターの駆動力は上方向の負荷に基ずき設定されるため、下方向への移動時はＤＣモーターの出力トルクに余裕が生じるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＤＣモーターは、上方向の負荷に基ずき選択されるため、出力トルクの大きな特性のＤＣモーターを選択しなければならず、ＤＣモーターの大型化を招くことになる。
【０００５】
ＤＣモーターが大きくなれば、必然的に上下微動機構の構成部材等も大きくなり、しいては手術用顕微鏡自体の大型化につながり、この結果、術者が活動する手術空間を狭めることになり、安全な手術の阻害になってしまうという課題がある。
【０００６】
また、鏡体部を上方向に移動する場合と、下方向に移動する場合で移動速度が異なるため、微細な焦点合わせを行う場合、焦点合わ作業が煩雑となり、術者の精神的ストレスの原因となり得るという課題もある。
【０００７】
次に、眼科装置の一種であるスリットランプの場合について考察すると、モーターを用いた電動式の上下微動機構によりスリットランプを上下に移動する場合、上方向に移動する場合と、下方向に移動する場合とで負荷が異なり、上方向への移動速度は下方向への移動速度に比べて遅くなる。
【０００８】
これは、既述した手術用顕微鏡の場合と同様、モーターの駆動力は上方向の負荷に基ずき設定されるため、下方向への移動時はモーターの出力トルクに余裕が生じるからである。
【０００９】
このように、モーターは上方向の負荷に基ずき選択される為、出力トルクの大きな特性のモーターを選択しなければならず、モーターの大型化を招くことになる。
【００１０】
モーターが大きくなれば、必然的に上下微動機構の構成部材等も大きくなり、スリットランプ自体の大型化につながり、術者の検査空間を狭めることになるとともに、スリットランプの一部が患者にぶつかるという支障も生じる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、駆動源の小形化、移動操作の容易化を図った対象物移動機構を含む眼科装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、回転動作する回転駆動源の回転力を減速して回転軸に伝達する回転減速機構と、前記回転軸の回転力を直線運動に変換する回転−直線変換機構を介して対象物に伝達し、この対象物を重力の作用する方向と重力に逆らう方向とに往復駆動する対象物移動機構を含む眼科装置であって、前記回転軸に、前記対象物の重力の作用する方向への移動時に弾性エネルギーを蓄積し、対象物の重力に逆らう方向への移動時に弾性エネルギーを放出して前記回転駆動源からの駆動力を補完するぜんまいバネを配置したことを特徴とするものである。
【００１３】
この発明によれば、回転駆動源の回転力を回転減速機構を介して回転軸に与え、この回転軸の回転力を直線運動に変換して、対象物に伝達し、この対象物を重力の作用する方向と重力に逆らう方向とに往復駆動するに際して、前記対象物の重力の作用する方向への移動時に前記ぜんまいバネに弾性エネルギーを蓄積し、対象物の重力に逆らう方向への移動時に前記ぜんまいバネに蓄積した弾性エネルギーを放出して前記駆動源からの駆動力を補完するようにしたので、前記回転駆動源による前記対象物の重力に逆らう方向への駆動時の駆動力をぜんまいバネに蓄積する弾性エネルギーで補うことが可能となり、これにより、回転駆動源の駆動力の低減による小形化が可能となるとともに、対象物を重力の作用する方向と重力に逆らう方向とに移動させる場合の移動速度の均等化が可能となる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１の発明において、前記回転減速機構は、ウォームギア及びウォームホイールを用いたものであり、前記回転−直線変換機構は、ラック、ピニオンを用いたものであることを特徴とするものである。
【００１５】
この発明によれば、ウォームギア及びウォームホイールを用いた回転減速機構及びラック、ピニオンを用いた回転−直線変換機構を備えた構成であるため、簡略な構成でありながら請求項１記載の発明と同様、回転駆動源の駆動力の低減による小形化が可能となるとともに、対象物を重力の作用する方向と重力に逆らう方向とに移動させる場合の移動速度の均等化を図ることが可能となる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の眼科装置において、前記ぜんまいバネの弾性エネルギーの蓄積量を調整する調整部材を付加したことを特徴とするものである。
【００１７】
この発明によれば、請求項１又は２記載の対象物移動機構の場合と同様な作用を発揮するとともに、前記ぜんまいバネの弾性エネルギーの蓄積量を調整する調整部材を付加しているので、前記調整部材によるぜんまいバネの弾性エネルギーの蓄積量の調整により、前記対象物の重量変化等の負荷変動に対応できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の対象物移動機構を含む眼科装置の一例である手術用顕微鏡１の全体図である。この手術用顕微鏡１は、支持アーム２の突出端部に垂下部材３を取り付け、この垂下部材３に対して対象物移動機構を搭載した箱形状の保持体４を軸体６を介して取り付けている。保持体４は、軸体６を支軸として図１に示す矢印ａ、ｂ方向に回動可能に配置している。その回動操作は、つまみ５を回転させることで行う。
【００２０】
また、保持体４に対して手術用顕微鏡１の鏡体部１０を取り付けた上下移動部材７を、図１に示す矢印ｃ、ｄを付して示す上下方向に移動可能に取り付けている。この上下方向の移動は、保持体４の内部に設置され、前記保持体４と上下移動部材７とを連結している対象物移動機構により行われる。この対象物移動機構の詳細をを図２乃至図５に示す。
【００２１】
この対象物移動機構は、保持体４に配置した回動動作する駆動源であるモータ２１と、このモータ２１の回転力を上下移動部材７に伝達する動力伝達機構とを具備している。この動力伝達機構は、さらに回転減速機構及び回転−直線変換機構を具備している。
【００２２】
回転減速機構は、図５に模式的に示すように、モーター２１の原動軸に取り付けた第１のウォームギア２２、第１のウォームギア２２と螺合させた第１のウォームホイール２３を具備している。第１のウォームホイール２３は、回転軸２８を中心として回転可能となっており、この回転軸２８は、一対の軸受２６、２７により支承されている。
【００２３】
また、回転−直線変換機構は、図５に模式的に示すように、前記回転軸２８上であって第１のウォームホイール２３より上方の位置において嵌着された第２のウォームギア２４と、第２のウォームギア２４に螺合させた第２のウォームホイール２５、第２のウォームギア２４の中心を貫通する伝達軸２９、伝達軸２９の前記上下移動部材７側の端部に取り付けたピニオン３１と、上下移動部材７に対しこの上下移動部材７の移動方向（ｃ、ｄ方向）に沿って配置したラック３２を具備している。
【００２４】
さらに、前記保持体４内から下方に突出する前記回転軸２８の下端部に、弾性部材であるぜんまいバネ４０を取り付けている。ぜんまいバネ４０は、前記手術用顕微鏡１の鏡体部１０の重力の作用する方向への移動時に弾性エネルギーを蓄積し、鏡体部１０の重力に逆らう方向への移動時に弾性エネルギーを放出して前記モーター２１から回転減速機構へ伝達される回転力を補完するように構成されている。
【００２５】
このぜんまいバネ４０の内側端部は、回転軸２８に固着され、外側端部は、上下移動部材７に固定配置されるカバー部材４１の所定の位置に固着されて、これにより、弾性エネルギーの蓄積、放出が可能となっている。
【００２６】
また、図示しない上限検出リミットスイッチ、下限検出リミットスイッチを配置し、前記上下移動部材７の上限位置、下限位置を検出するようになっている。
【００２７】
前記上下移動部材７内には、図３に示すように、コントロールＰＣ板５０が搭載され、このコントロールＰＣ板５０に前記モーター２１等の制御回路系を組み込んでいる。
【００２８】
前記前記保持体４と上下移動部材７との連結状態の詳細を図４に示す。前記保持体４の一方の端面に設けた長穴状の開口の部分に、中心部分に軸受１２ａ、１２ｂを備えた略筒状のレール受け１２を配置するとともに、このレール受け１２の一対の両側部に内側スライドレール１３ａ、１３ｂを取り付け、また、保持体４の一方の端面に対峙させる断面コ状の上下移動部材７の端面両側部には前記内側スライドレール１３ａ、１３ｂに各々対応する外側スライドレール１５ａ、１５ｂを取り付け、内側スライドレール１３ａと外側スライドレール１５ａ、内側スライドレール１３ｂと外側スライドレール１５ｂとの間に各々スライドレールガイド１７ａ、１７ｂを介在させて、これら内側スライドレール１３ａ、１３ｂに対して外側スライドレール１５ａ、１５ｂをスライド可能とし、これにより、上下移動部材７を図１、図３に示す矢印ｃ、ｄを付して示す重力に逆らう方向である上方向と、重力の作用する方向である下方向とに移動可能としている。
【００２９】
次に、上述した構成の対象物移動機構を含む手術用顕微鏡１の動作を説明する。
【００３０】
この手術用顕微鏡１の鏡体部１０を矢印ｃ、ｄ方向に移動して、手術対象物体１００等に対する焦点合わせを実行する場合に、前記保持体４に搭載されたモーター２１の回転力を、前記第１のウォームギア２２、第１のウォームホイール２３により減速した後、第２のウォームギア２４、第２のウォームホイール２５を経て前記ラック３１、ピニオン３２を用いた回転−直線変換機構に直線運動に変換し、上下移動部材７さらには鏡体部１０を矢印ｃ、ｄで示す重力に逆らう方向と重力の作用する方向とに往復駆動する。
【００３１】
この場合に、鏡体部１０が矢印ｄで示す重力の作用する方向に移動する際には、鏡体部１０の矢印ｄ方向への移動とともに前記ぜんまいバネ４０に弾性エネルギーが蓄積（ぜんまいが巻かれる）される。
【００３２】
一方、鏡体部１０が矢印ｃで示す重力に逆らう方向に移動する際には、鏡体部１０の矢印ｃ方向への移動とともに前記ぜんまいバネ４０に蓄積された弾性エネルギーが放出される。このぜんまいバネ４０により放出される前記弾性エネルギーは、前記モーター２１から上述した動力伝達機構へ伝達される駆動力を補完するように機能する。
【００３３】
即ち、前記モーター２１の回転に伴う前記鏡体部１０の重力に逆らう上方向への駆動時の駆動力をぜんまいバネ４０に蓄積する弾性エネルギーで補うことが可能となり、これにより、モーター２１として出力トルクの小さいものを使用することが可能となり、小形化が可能となる。また、前記鏡体部１０の下方向、上方向への移動時の移動速度の均等化を図ることも可能となる。
【００３４】
また、モーター２１の上方向、下方向の負荷をほぼ同等とすることができ、負荷の大小により速度が変化するアクチュエーター（ＤＣモーター、超音波モーター等）を使用する場合でも、上下各方向の移動速度が同等となる。
【００３５】
尚、前記ぜんまいバネ４０が取付けられる回転軸２８に取り付けた第１のウォームホイール２３は第１のウォームギア２２といわゆるセルフロックの関係が成立しており、第１のウォームホイール２３側から第１のウォームギア２２を回転させることはできない。
【００３６】
このため、ぜんまいバネ４０に蓄積された弾性エネルギーは、第１のウォームギア２２側の回転動作がない限り放出されることはない。
【００３７】
また、手術用顕微鏡１の場合、ＴＶカメラ、側視鏡等の付属品の追加により負荷（荷重）が変化する。この場合、ぜんまいバネ４０の巻き付け量を回転軸２８の端部において前記カバー部材４１に取り付けた初期巻き付け量調整ノブ２８ａを操作して変更するようにすれば、負荷変化に直ちに対応することができる。
【００３８】
また、レフラクトメータやスペキュラーマイクロスコープ、ノンコンタクトメーター等の眼科装置等で、測定対象が異なりヘッド部の構造や重量が違う場合でも、上述した対象物移動機構により同様に対応することで機構部の共通化が図れ、全体的に安価な装置の提供が可能となる。
【００３９】
図６、図７は、前記回転減速機構に、ぜんまいバネ４０の弾性エネルギーの蓄積量を調整する調整部材４２を付加した変形例を示すものである。
【００４０】
この調整部材４２は、回転軸２８に対して前記カバー部材４１及びぜんまいバネ４０と同軸にラチェット４３を取付けるとともに、外し操作レバー４４付きのラチェット爪４５をラチェット４３に係合させ、ラチェット爪４５のラチェット４３に対する係合位置の変化でぜんまいバネ４０の弾性エネルギーの蓄積量の調整を行うとともに、外し操作レバー４４によりラチェット爪４５のラチェット４３に対する係合解除を行うようになっている。
【００４１】
この調整部材４２によるぜんまいバネ４０の弾性エネルギーの蓄積量の調整により、特に前記鏡体部１０の上方向への移動時の弾性エネルギーの放出状態も調整されることになり、これにより、鏡体部１０の下方向、上方向への移動速度の均等化、前記鏡体部１０の重量変化への迅速な対応が可能になる。
【００４２】
（実施の形態２）
図８乃至図１０は、本発明の実施の形態２の眼科装置における対象物移動機構を示すものである。
【００４３】
この実施の形態２の対象物移動機構は、実施の形態１の対象物移動機構と略同様な構成であるが、保持体４内の前記モーター２１の原動軸に直結した軸６０にウォームギア５１が貫通配置で取付けられていて、ウォームギア５１はリードネジ５２と連動するウォームホイール５３と噛み合っており、このリードネジ５２にリードナット５４を螺合した構造で回転減速機構及び回転−直線変換機構を構成している。
【００４４】
前記リードナット５４は、顕微鏡、眼科装置等のヘッド部（測定部）を取り付けた上下移動部材７側から突出した伝達軸５５に取り付けられている。上下移動部材７内におけるスライド部分の構造は実施の形態１の場合と同様である。
【００４５】
さらに、図１０に示すように、前記ウォームギア５１を貫通した軸６０の端部には、実施の形態１と同様、渦巻きばね状のぜんまいバネ４０、円形皿状のカバー部材４１が配置され、ぜんまいバネ４０の内側端部は軸６０の外周に、外側端部はカバー部材４１の内周に各々固着されている。
【００４６】
また、カバー部材４１のぜんまいバネ４０とは反対側の中心部には、上下移動部材７の側片を貫いて外部に突出する突出軸４１ａを具備し、この突出軸４１ａに初期巻き付け量調整ノブ６１を取り付けている。
【００４７】
このような構成の実施の形態２の対象物移動機構において、モーター２１が回転すると、この回転はウォームギア５１からウォームホイール５３ヘ伝達され、連動するリードネジ５２を回転させる。リードネジ５２が回転すると、リードナット５４は矢印ｃ、ｄで示す上下方向に移動する。
【００４８】
これにより、顕微鏡、眼科装置等のヘッド部を矢印ｃ、ｄで示す上下方向に移動させることができる。また、初期巻き付け量調整ノブ６１によるぜんまいバネ４０の初期巻き付け量の調整で、ヘッド部の荷重変化に対応でき、また、ぜんまいバネ４０の弾性エネルギーの蓄積量の調整により、特に前記鏡体部１０の上方向への移動時の弾性エネルギーの放出状態も調整される。これにより、眼科装置における鏡体部１０の下方向、上方向への移動速度の均等化を図れる。
【００４９】
図１１は、例えばレフラクトメータのような眼科装置８０に、本実施の形態２と同様な対象物移動機構を組み込んだ例を示すものである。
【００５０】
即ち、眼科装置８０の支持台８５上の移動基台８５に、モーター２１を固定するとともに、その原動軸に直結した軸６０にウォームギア５１を貫通配置で取付け、ウォームギア５１をリードネジ５２と連動するウォームホイール５３と噛合させている。
【００５１】
このリードネジ５２に、ヘッド部９０の下部から垂下した連結片９３に設けたリードナット５４を螺合している。さらに、移動基台８５上において、軸６０の端部に前記ぜんまいバネ４０を配置している。尚、図１１中、８７は操作ハンドルである。
【００５２】
このような眼科装置８０によれば、ヘッド部９０の重力ベクトルと反対方向に弾性力を発揮する弾性体（コイルスプリング）９２を支持体９３に巻装してしてヘッド部９０の重力を相殺するとともに、前記対象物移動機構のウォームギア５１、ウォームホイール５３でモータ２１の回転速度の減速を行い、ぜんまいバネ４０により弾性エネルギーの蓄積、放出を行うので、弾性体９２のみを使用し、対象物移動機構を組込まない場合に比べ移動体９３や弾性体９２等の構成を小型にできる利点がある。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動源の駆動力の低減を図り小形化が可能となるとともに、ヘッド部等の重力に逆らう方向への移動速度を、重力が作用する方向への移動速度と同等にすることができ、焦点合わせ等の作業の容易化を図ることができる眼科装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の対象物移動機構を含む手術用顕微鏡を示す概略側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の対象物移動機構の概略縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の対象物移動機構の概略横断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１の対象物移動機構の概略斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１の対象物移動機構の変形例を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１の対象物移動機構の変形例におけるラチェット及びラチェット爪を示す概略平面図である。
【図８】本発明の実施の形態２の対象物移動機構を示す概略縦断面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の対象物移動機構の部分拡大図である。
【図１１】本実施の形態２の対象物移動機構を組み込んだ眼科装置の一部を切欠して示す概略図である。
【符号の説明】
１手術用顕微鏡
４保持体
７上下移動部材
１０鏡体部
１３ａ内側スライドレール
１５ａ内側スライドレール
２１モータ
２２第１のウォームギア
２３第１のウォームホイール
２４第２のウォームギア
２５第２のウォームホイール
３１ピニオン
３２ラック
４０ぜんまいバネ

Claims

回転動作する回転駆動源の回転力を減速して回転軸に伝達する回転減速機構と、前記回転軸の回転力を直線運動に変換する回転−直線変換機構を介して対象物に伝達し、この対象物を重力の作用する方向と重力に逆らう方向とに往復駆動する対象物移動機構を含む眼科装置であって、
前記回転軸に、前記対象物の重力の作用する方向への移動時に弾性エネルギーを蓄積し、対象物の重力に逆らう方向への移動時に弾性エネルギーを放出して前記回転駆動源からの駆動力を補完するぜんまいバネを配置したことを特徴とする眼科装置。
前記回転減速機構は、ウォームギア及びウォームホイールを用いたものであり、前記回転−直線変換機構は、ラック、ピニオンを用いたものであることを特徴とする請求項１記載の眼科装置。
前記ぜんまいバネの弾性エネルギーの蓄積量を調整する調整部材を付加したことを特徴とする請求項１又は２記載の眼科装置。