JP4430082B2 - Surgical observation device - Google Patents
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Description
本発明は手術用観察装置に関し、特に、手術時に使用される手術用観察手段の支持アーム機構の制御に関するものである。 The present invention relates to a surgical observation apparatus, and more particularly to control of a support arm mechanism of a surgical observation means used during surgery.
近年、手術の高度化、低侵襲化が求められており、脳神経外科分野等では手術用顕微鏡や内視鏡が広く用いられている。 In recent years, there has been a demand for advanced and minimally invasive surgery, and surgical microscopes and endoscopes are widely used in the field of neurosurgery and the like.
特に脳神経外科分野では、手術用顕微鏡の観察方向を頻繁に変更するため、観察位置を任意に変更したり、所定の観察点を中心に傾斜動作のみを行うような技術が開示されている。 Particularly in the field of neurosurgery, a technique is disclosed in which the observation direction of the surgical microscope is frequently changed, so that the observation position is arbitrarily changed or only the tilting operation is performed around a predetermined observation point.
また、内視鏡を使用する際には、脳組織を傷つけないように細心の注意をはらって操作をすることが求められている。 In addition, when using an endoscope, it is required to operate with great care so as not to damage brain tissue.
このような観察手段の従来技術としては、特開平１０−１４９３８号公報等がある。特開平１０−１４９３８号公報には、手術用顕微鏡を支持するアーム機構が開示されている。本先行例には、手術用顕微鏡の観察位置を６自由度を持った懸垂支持機構で任意の位置に設定するのに加え、観察位置を傾斜中心点とした手術用顕微鏡の傾斜操作と、前記この傾斜中心点を観察光軸上の任意の位置に移動する技術が開示されている。
特開平１０−１４９３８号公報に記載された技術では、内視鏡を装着した場合と装着しない場合において最適な傾斜中心点の設定ができず、手術の短時間化が図れなかった。 In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-14938, the optimum tilt center point cannot be set when the endoscope is attached and when the endoscope is not attached, and the operation cannot be shortened.
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、最適な傾斜中心点の設定を行うことができる手術用観察装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、最適な傾斜中心点を中心にして鏡体及び内視鏡を傾斜させることができる手術用観察装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide a surgical observation apparatus capable of setting an optimum inclination center point. Another object of the present invention is to provide a surgical observation apparatus capable of tilting a mirror body and an endoscope around an optimum tilt center point.
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る手術用観察装置は、術部を観察する観察手段と、この観察手段を３次元空間の所望の位置に支持し、少なくとも前記観察手段をその観察光軸上の任意の点を中心に傾斜可能に設定し、かつこの傾斜中心点を前記観察手段の略観察光軸上で移動させることが可能な観察手段支持アーム機構と、前記観察手段の種類を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に応じて、前記観察手段支持アーム機構の動作状態の切り替えを行う制御手段と、を具備し、前記観察手段は、手術用顕微鏡及び第２の観察手段で構成され、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に応じて、前記観察手段支持アーム機構の傾斜中心点を移動する。 In order to achieve the above object, the surgical observation apparatus according to the first aspect of the present invention supports observation means for observing the surgical site, and supports the observation means at a desired position in a three-dimensional space, An observation means supporting arm mechanism capable of setting the observation means to be tiltable about an arbitrary point on the observation optical axis, and capable of moving the inclination center point on the substantially observation optical axis of the observation means; Detection means for detecting the type of the observation means, and control means for switching the operating state of the observation means support arm mechanism according to the detection result of the detection means, the observation means being used for surgery The control means includes a microscope and second observation means, and the control means moves the tilt center point of the observation means support arm mechanism according to the detection result of the detection means.
また、本発明の第２の態様に係る手術用観察装置は、第１の態様において、前記制御手段は、前記検出手段によって前記第２の観察手段としてない使用を検出した場合、前記内視鏡の光軸上の任意の位置に傾斜中心点を設定する。 In the surgical observation apparatus according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, when the control means detects that the detection means is not used as the second observation means, the endoscope The tilt center point is set at an arbitrary position on the optical axis.
また、本発明の第３の態様に係る手術用観察装置は、第２の態様において、前記術部に設けられた第１の位置センサと前記観察手段に設けられた第２の位置センサを設け、前記制御手段は、前記第１の位置センサと第２の位置センサから出力される検知信号に基づいて、術部表面と前記内視鏡の光軸上の交点を演算し、前記交点を傾斜中心点の位置に設定する。 Moreover, the surgical observation apparatus according to the third aspect of the present invention is the second aspect, in which the first position sensor provided in the operation portion and the second position sensor provided in the observation means are provided. The control means calculates an intersection point on the surgical surface and the optical axis of the endoscope based on detection signals output from the first position sensor and the second position sensor, and tilts the intersection point. Set to the position of the center point.
本発明によれば、最適な傾斜中心点が設定され、これによって手術の効率化を図ることができる。さらに、最適な傾斜中心点を中心にして鏡体及び内視鏡を傾斜することができる。 According to the present invention, an optimum inclination center point is set, and thereby the efficiency of surgery can be improved. Furthermore, the mirror body and the endoscope can be tilted around the optimum tilt center point.
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
（参考例１）
（構成）
以下に、本発明の一実施形態を説明するにあたって参考となる構成を図１〜図５を参照して説明する。このうち図１〜図４の構成は、本出願人による特開平１０−１４９３８号公報に開示されているものである。
(Reference Example 1)
(Constitution)
Below, the structure used as a reference in describing one Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIGS. Among these, the structure of FIGS. 1-4 is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 10-14938 by the present applicant.
図１は参考例１に係る手術用顕微鏡の機械的な構成部分を概略的に示す図である。手術用顕微鏡は鏡体と、この鏡体を３次元空間内の所望の位置に支持する顕微鏡支持アーム機構としての支持装置とを備える。支持装置は具体的には後述するが、少なくとも前記鏡体を略観察光軸上の任意の点を中心に傾斜可能に設定し、かつ前記傾斜中心点を前記鏡体の略観察光軸上で移動させることが可能なものである。 FIG. 1 is a diagram schematically showing mechanical components of a surgical microscope according to Reference Example 1. FIG. The surgical microscope includes a mirror body and a support device as a microscope support arm mechanism that supports the mirror body at a desired position in the three-dimensional space. Although the support device will be specifically described later, at least the mirror body is set to be tiltable about an arbitrary point on the substantially observation optical axis, and the tilt center point is set on the substantially observation optical axis of the mirror body. It can be moved.
同図１中、１は鏡体を支持する支持装置における支柱である。この支柱１は支持台４に対して立設されている。支持台４は底面にキャスターを有した底板４ａと立柱４ｂとからなり、その立柱４ｂの上端部に前記支柱１が取り付けられている。支柱１は鉛直軸Ｏ0 を中心として回転自在に設けられている。支柱１の上部には第１の平行四辺形リンク２が接続されており、その支柱１の下部には第２の平行四辺形リンク３が接続されている。
In FIG. 1,
第１の平行四辺形リンク２はアーム２ａ〜２ｄを平行四辺形を構成するように配置し、それらを互いに平行な回転軸Ｏ1 〜Ｏ4 まわりに回動可能に接続してなるものであり、これは前記支柱１の上端部に上方支持部材５を介して接続され、回転軸Ｏ1 まわりに回動可能に取り付けられている。ここで、回転軸Ｏ1 と鉛直軸Ｏ0 とは直交している。
The
第２の平行四辺形リンク３はアーム３ａ〜３ｄを平行四辺形を形成するように配置し、これらを互いに平行な回転軸Ｏ5 〜Ｏ8 まわりに回動可能に接続してなるものであり、これは前記支柱１の下端部に下方支持部材６を介してその回転軸Ｏ5 まわりに回動可能に接続されている。ここで、回転軸Ｏ5 と鉛直軸Ｏ0 とは直交し、かつ前記回転軸Ｏ1 と平行である。つまり、第１の平行四辺形リンク２と第２の平行四辺形リンク３は支柱１の上下に分離して相似的な対応関係をもって対称的に配置されている。そして、後述する如く、第１の連動機構および第２の連動機構を介して相似的に連繋した変形動作を行う。
The
第１の平行四辺形リンク２のアーム２ａは、回転軸Ｏ1 下側一端から屈曲するアーム部を突き出す全体としてＬ字形の形状をしており、その突出アーム部の先端部分には前記回転軸Ｏ1 と平行な回転軸Ｏ13が設けられるが、この回転軸Ｏ13まわりに回動可能に第１の伝達ロッド７の上端が接続されている。ここで、紙面に平行な面内で回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ4 を結ぶ線分と、回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ13を結ぶ線分は直角をなしているが、これに限られるものではない。
The arm 2a of the
また、第２の平行四辺形リンク３に対応したアーム３ａも、同様なＬ字形の形状をしており、その突出アーム部の先端部分には、回転軸Ｏ5 と平行な回転軸Ｏ14まわりに回動可能に前記第１の伝達ロッド７の下端が接続されている。ここで、紙面に平行な面内で回転軸Ｏ5 と回転軸Ｏ8 を結ぶ線分と、回転軸Ｏ5 と回転軸Ｏ14を結ぶ線分は前記同様に直角であるが、前述した第１の平行四辺形リンク２のアーム２ａの屈曲して突出するアーム部のものと平行ならば、これに限られるものではない。
Also, the
このとき、紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ4 を結ぶ線分と、回転軸Ｏ5 と回転軸Ｏ8 を結ぶ線分は、常に平行をなしており、また、回転軸Ｏ1 ，０5 ，Ｏ14，Ｏ13を順次結ぶ各線分が、平行四辺形を形成している。
そして、この参考例１では、アーム２ａ，３ａと、第１の伝達ロッド７により、回動力を伝達して連動する第１の連動機構を構成する。
At this time, the line segment connecting the rotation axis O1 and the rotation axis O4 and the line segment connecting the rotation axis O5 and the rotation axis O8 are always parallel to each other in the plane parallel to the paper surface, and the rotation axes O1,. Each line segment sequentially connecting 05, O14, and O13 forms a parallelogram.
In Reference Example 1, the
同様にして、第１の平行四辺形リンク２におけるアーム２ｂの回転軸Ｏ2 と、第２の平行四辺形リンク３におけるアーム３ｂの回転軸Ｏ6 とは、それに対して回動可能な第２の伝達ロッド８によって接続されている。つまり、紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ2 を結ぶ線分と、回転軸Ｏ5 と回転軸Ｏ6 を結ぶ線分とは常に平行をなす関係にあるように設定されている。そして、この参考例１では、アーム２ｂ，３ｂと、第２の伝達ロッド８により、回動力を伝達して連動する第２の連動機構を構成する。
Similarly, the rotation axis O2 of the
第１の平行四辺形リンク２におけるアーム２ｄの一端には、紙面に平行な面内にあって、鉛直軸Ｏ0 と交差し、回転軸Ｏ3 と回転軸Ｏ4 を結ぶ線分上の回転軸Ｏ9 まわりにおいて回動可能に支持される接続ブロック９が設けられている。この接続ブロック９には第３の平行四辺形リンク機構１０が接続されている。すなわち、第３の平行四辺形リンク機構１０はアーム１０ａ〜１０ｅおよび接続ブロック９を紙面に垂直な回転軸Ｏ15〜Ｏ19、Ｏ31、Ｏ32まわりにそれぞれ回動可能に接続することにより、２連式の平行四辺形リンク機構を形成してなる。この参考例１では、これら接続ブロック９と第３の平行四辺形リンク機構１０により、互いに直交する２つの回転軸Ｏ9 ，Ｏ10を中心にそれぞれ傾斜可能な傾斜機構としての第１の傾斜アーム１１を構成している。
One end of the arm 2d in the
ここで、顕微鏡鏡体（以下、鏡体という。）１２は、その観察光軸が、紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ17と回転軸Ｏ18を結ぶ線分を通る回転軸Ｏ20と一致しており、かつ前記アーム１０ｅの下方突出端部に対して前記回転軸Ｏ20まわりに回動可能に取り付けられた鏡体支持アーム１３を介していわば吊持する状態で保持されている。これにより、鏡体１２は、回転軸Ｏ9 、回転軸Ｏ20、および回転軸Ｏ9 と回転軸Ｏ20の交点Ｔ１を通る紙面に垂直な仮想の回転軸Ｏ10まわりにそれぞれ回動可能である。
Here, the microscope mirror body (hereinafter referred to as a mirror body) 12 has an observation optical axis that coincides with a rotation axis O20 passing through a line segment connecting the rotation axis O17 and the rotation axis O18 within a plane parallel to the paper surface. In addition, the arm 10e is held in a suspended state via a
なお、回転軸Ｏ9 、回転軸Ｏ10、回転軸Ｏ20まわりのそれぞれの自重による回転モーメントが、常に、ゼロになるべく重量配分されている。 It should be noted that the rotational moments due to their own weights around the rotational axis O9, the rotational axis O10, and the rotational axis O20 are always distributed in weight as much as possible.
第２の平行四辺形リンク３におけるアーム３ｄに対して固定的に接続された固定台２０には、紙面に平行な面内にあって鉛直軸Ｏ0 と交差し、回転軸Ｏ9 と平行な回転軸Ｏ21まわりに回動可能に支持された回転ブロック２１が接続されている。この回転ブロック２１には、回転軸Ｏ10と平行であり、かつ回転軸Ｏ21と直交する回転軸Ｏ12まわりに回動可能に接続された座２２が設けられている。そして、この参考例１では、これら固定台２０と回転ブロック２１および座２２により、別の傾斜機構としての第２の傾斜アーム１５を構成している。
The fixed
前記座２２には、スライドロッド２３の一端が接続されており、このスライドロッド２３の他端部には前記座２２に対して前記回転軸Ｏ20を含む紙面に平行な面内で回転軸Ｏ12と直交する回転軸Ｏ23まわりに回動可能なジョイント２４が接続されている。この参考例１では、スライドロッド２３とジョイント２４によりさらに別の傾斜機構としての傾斜ロッド２５が構成されている。なお、ここで、回転軸Ｏ21、回転軸Ｏ12、回転軸Ｏ23まわりのそれぞれの自重による回転モーメントは常にゼロになるべく重量配分されている。
One end of a
前記鏡体１２の回転軸Ｏ9 ，Ｏ10まわりの傾斜運動を直接的に前記傾斜ロッド２５の回転軸Ｏ21，Ｏ12まわりの傾斜運動に同一比で伝達する手段として可撓性の運動伝達部材が設けられている。すなわち、前記第１の傾斜アーム１１における接続ブロック９には回転軸Ｏ9 と同軸に配設された回転部材としてのプーリー２６ａが設けられており、このプーリー２６ａには、それぞれ反対側から巻き付けたワイヤー２７ａ，２７ｂの巻込み端を固定している。この各ワイヤー２７ａ，２７ｂの導出端側はそれぞれ可撓性のアウターチューブ２８ａ，２８ｂの内部に摺動可能に挿通されて案内されるようになっている。アウターチューブ２８ａ，２８ｂの各一端部は固定金具２９ａを介してアーム２ｄに対して固定されている。接続ブロック９はプーリー２６ａの回転によって同時に一体的に回転させられる。
A flexible motion transmitting member is provided as means for directly transmitting the tilting motion of the
同様に、第２の傾斜アーム１５の回転ブロック２１には、回転軸Ｏ21と同軸に配設された回転部材としてのプーリー２６ｂが設けられており、これには前記アウターチューブ２８ａ，２８ｂを通じて導かれてきた前記ワイヤー２７ａ，２７ｂの各他端がそれぞれ反対側から巻き付けられるとともに、そのプーリー２６ｂの周面に固定されている。前記アウターチューブ２８ａ，２８ｂの他端部は、固定金具２９ｂを介して前記固定台２０に対して固定されている。したがって、回転ブロック２１はプーリー２６ｂの回転によって同時に一体的に回転する。
Similarly, the rotating
前述した第１の傾斜アーム１１における接続ブロック９にはこれに対するアーム１０ｂに回転軸Ｏ32と同軸的に連結して配設された同じく回転部材としてのプーリー２６ｃが設けられており、このプーリー２６ｃには、それぞれ反対側から端部を巻き付け、その先端を固定したワイヤー２７ｃ，２７ｄが設けられている。このワイヤー２７ｃ，２７ｄはそれぞれ前述したものとは別の可撓性のアウターチューブ２８ｃ，２８ｄの内部に摺動可能に挿通されて案内される。アウターチューブ２８ｃ，２８ｄの各端部は固定金具２９ｃを介して接続ブロック９に対して固定されている。接続ブロック９はプーリー２６ｃと一体的に回転するようになっている。
The connecting block 9 in the first inclined arm 11 described above is provided with a
同様に、第２の傾斜アーム１５の座２２には、回転軸Ｏ12と同軸に配設された回転部材としてのプーリー２６ｄが設けられており、このプーリー２６ｄには前記ワイヤー２７ｃ，２７ｄの他端側が反対側から巻き付けられるとともに、その先端がプーリー２６ｄに固定されている。このワイヤー２７ｃ，２７ｄをガイドする前記アウターチューブ２８ｃ，２８ｄの端部は固定金具２９ｄを介して回転ブロック２１に固定されている。第２の傾斜アーム１５の座２２はプーリー２６ｄと一体的に回転するようになっている。
Similarly, the
ここで、前記プーリー２６ａとプーリー２６ｂは同一方向から見た場合において、その一方のプーリーを回動させたとき、他方のプーリーが同じ方向に回動すべき向きにワイヤー２７ａ，２７ｂが巻かれているとともに、その回転角度が等しくなるべく、両プーリー２６ａ，２６ｂは、同一の径で形成されている。
Here, when the pulley 26a and the
同様に、前記プーリー２６ｃ，２６ｄは、同一方向から見た場合において、一方のプーリーを回動させたとき、他方のプーリーが同じ方向に回動すべき向きにワイヤー２７ｃ，２７ｄが巻かれているとともに、その回転角度が等しくなるべく両プーリー２６ｃ，２６ｄは、同一の径に形成されている。
Similarly, when the
この参考例１ではこれらプーリー２６ａ〜２６ｄ、ワイヤー２７ａ〜２７ｄ、アウターチューブ２８ａ〜２８ｄ、固定金具２９ａ〜２９ｄにより、運動伝達機構４７を構成し、その可撓性で単一の長尺な伝達部材からなるワイヤー２７ａ〜２７ｄは、ガイド手段としてのアウターチューブ２８ａ〜２８ｄを通じて、座屈やたわみがなくその軸方向に進退するように案内される構成である。なお、ワイヤー２７ａ〜２７ｄは１本の単線であっても、芯線の有無に拘らず、より線であってもよい。
In this reference example 1, the pulleys 26a to 26d, the
一方、前記支持台４の底板４ａには、鉛直軸Ｏ25まわりに回動可能に支持されている垂直シャフト３０が設けられている。これにはアーム３１ａ〜３１ｄを互いに平行な回転軸Ｏ26〜Ｏ29まわりに回動可能に接続してなる固定用平行四辺形リンク３１が、その回転軸Ｏ26まわりに回動可能に設けた旋回バー３２を介して連結されている。ここで、回転軸Ｏ26は、前記鉛直軸Ｏ25に対して垂直であり、また、垂直シャフト３０には、その鉛直軸Ｏ25まわりの回動を規制（制動）する電磁ブレーキが配設され、また、アーム３１ａとアーム３１ｂには、回転軸Ｏ26まわりの回動を規制する後述の電磁ブレーキが配設されている。
On the other hand, the bottom plate 4a of the
前記傾斜ロッド２５のジョイント２４の上端には、ロッド３３の一端が連結されている。このロッド３３の他端は、前記固定用平行四辺形リンク３１のアーム３１ｄの一端に連結されている。そして、この傾斜ロッド２５は、鉛直軸Ｏ25を含む紙面に平行な面内にあり、回転軸Ｏ28と回転軸Ｏ29を結ぶ線分を通る線上において各部に対して回動可能に接続されている。
One end of a
このロッド３３の一端は、前記傾斜ロッド２５のジョイント２４に対して、回転軸Ｏ23と直交する回転軸Ｏ24まわりに回動可能に接続されている。この参考例１では、これら垂直シャフト３０、固定用平行四辺形リンク３１、旋回バー３２およびロッド３３および後述の電磁ブレーキにより運動規制機構４０が構成されている。ここで、前記運動規制機構４０の、回転軸Ｏ25、Ｏ26、Ｏ30まわりのそれぞれの自重による回転モーメントが、常にゼロになるべく、重量配分で構成されている。
One end of the
図１で示すように前述した鉛直軸Ｏ0 を含む紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ1 、Ｏ4 、Ｏ10をそれぞれ結ぶ三角形が、同一面内で、回転軸Ｏ5 、Ｏ8 、Ｏ12をそれぞれ結ぶ三角形と相似形になるべく、各回転軸を配置して構成されている。ここで相似比は、
（△Ｏ1 ，Ｏ4 ，０10）／（△5 、Ｏ8 、０12）＝Ｃ
となっている。Ｃは、定数である。
As shown in FIG. 1, the triangles connecting the rotation axes O1, O4, and O10 in the plane parallel to the paper surface including the vertical axis O0 are the triangles connecting the rotation axes O5, O8, and O12 in the same plane. Each rotational axis is arranged so as to have a similar shape. Where the similarity ratio is
(ΔO1, O4, 010) / (Δ5, O8, 012) = C
It has become. C is a constant.
次に、細部の構成について説明する。図１において、３７ａは、支持台４に配設され、その支持台４に対する支柱１の回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキである。
Next, a detailed configuration will be described. In FIG. 1,
第１の傾斜アーム１１および第１の平行四辺形リンク２のアーム２ｄとの接続部には第１の傾斜アーム１１の接続ブロック９に突出して形成される第１の回転ロッド３８が設けられている。この第１の回転ロッド３８は、前記アーム２ｄの内部に配設されたベアリングに嵌挿されることにより、回転軸Ｏ9 まわりに回動可能である。また、アーム２ｄには、電磁ブレーキ３７ｄが配設され、この電磁ブレーキ３７ｄはアーム２ｄに対する前記第１の回転ロッド３８の回動を電気的に規制するようになっている。
A connecting portion between the first inclined arm 11 and the arm 2d of the
接続ブロック９にも、電磁ブレーキ３７ｅが配設され、電磁ブレーキ３７ｅは接続ブロック９に対するアーム１０ａの回動を電気的に制動可能なものである。 鏡体支持アーム１３にも、鏡体支持アーム１３のアーム１０ｅに対する回転軸Ｏ20まわりの回転を規制可能な電磁ブレーキ３７ｆが配設されている。
The connection block 9 is also provided with an
次に、図２に従い、上方支持部材５の部分の詳細を説明する。この図２は、図１の矢印ａ方向から見た回転軸Ｏ1 を含む部分の断面を示すものである。
すなわち、上方支持部材５には、上方シャフト３４がベアリング３６ａを介して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能に支持されており、その上方シャフト３４は、前記上方支持部材５に配設された電磁ブレーキ３７ｂにより電気的に規制可能である。前記アーム２ａは、前記上方シャフト３４の外周にベアリング３６ｂを介して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能に支持されている。前記アーム２ｂは、上方シャフト３４に設けたフランジ部に対してねじにより固定されている。
Next, according to FIG. 2, the detail of the part of the
That is, an
次に、図３に従い、下方支持部材６の部分の詳細を説明する。図３は図１の矢印ｂ方向から見た回転軸Ｏ5 を含む部分の断面を示すものである。
Next, according to FIG. 3, the detail of the part of the
すなわち、前記下方支持部材６には、下方シャフト３５が、ベアリング３６ｃを介して回転軸Ｏ5 まわりに回動可能に支持されており、その下方シャフト３５は、前記下方支持部材６に配設された電磁ブレーキ３７ｃにより電気的に規制可能である。前記アーム３ａは、前記下方シャフト３５のフランジ部に対してねじにより固定されている。また、前記アーム３ｂは、前記下方シャフト３５の外周にベアリング３６ｄを介して回転軸Ｏ5 まわりに回動可能に支持されている。
That is, a
次に、図４に従い、第２の平行リンク３、第２の傾斜アーム１５、傾斜ロッド２５および運動規制機構４０の詳細な構成について説明する。
Next, according to FIG. 4, the detailed structure of the 2nd
図４中、Ｔ２は、回転軸Ｏ12と回転軸Ｏ21との交点、Ｓ２は回転軸Ｏ23、回転軸Ｏ24、回転軸Ｏ30の交点を示している。第２の平行四辺形リンク３のアーム３ｄにはねじ軸４１が固定されている。このねじ軸４１にはカウンターウエイト３９が軸線方向に移動可能に支持されている。前記カウンターウエイト３９は第１の平行四辺形リンク２、第２の平行四辺形リンク３を連動させたとき、回転軸Ｏ0 ，Ｏ1 まわりの回転モーメントが、常にゼロになるべく位置および重量配分がなされている。
In FIG. 4, T2 indicates an intersection between the rotation axis O12 and the rotation axis O21, and S2 indicates an intersection between the rotation axis O23, the rotation axis O24, and the rotation axis O30. A
同図４中、４３は傾斜ロッド駆動部であり、前記座２２に配設された傾斜ロッド２５のスライドロッド２３を電気的に駆動して回転軸Ｏ23の方向に移動させ、傾斜中心点Ｓ１，Ｓ２を移動させる駆動手段を構成する。また、同図４中、４４はその傾斜ロッド駆動部４３の駆動量を検出することにより、Ｔ２とＳ２間の直線距離Ｒ２を算出する傾斜ロッド位置検出部である。この結果から傾斜中心点Ｓ１，Ｓ２の実際の位置データを得ることができる。従って、傾斜ロッド位置検出部４４は傾斜中心点を検出する傾斜中心点検出部を構成するものでもある。この傾斜ロッド位置検出部４４の検出手段としては例えばエンコーダ等、種々のものを利用できる。
In FIG. 4,
また、支持台４には支持台４に対する垂直シャフト３０の回転軸Ｏ25まわりの回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ３７ｇが配設されている。また、固定用平行四辺形リンク３１を構成するアーム３１ａ，３１ｂにはアーム３１ａ，３１ｂの旋回バー３２に対する回転軸Ｏ26まわりの回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ３７ｈ，３７ｉがそれぞれ配設されている。
The
また、アーム３１ａと旋回バー３２のそれぞれには、回転軸Ｏ26およびＯ25まわりの回転モーメントを相殺すべく設ける補助ウエイト４２ａ，４２ｂが固定されている。
図５は、本参考例１における鏡体１２と電気回路の構成を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing the configuration of the
鏡体１２には、対物レンズ５００、ズームレンズ５０、図示しない結像レンズ、図示しない接眼レンズを有しており、左右の観察光学系を構成している。
The
そして、対物レンズ５００を通る左目用の光軸５１Ｌと右目用の光軸５１Ｒの交点が焦準位置Ｐとなる。対物レンズ５００の焦点距離をｆ、鏡体１２の傾斜中心点をＳ１、回転軸Ｏ９と回転軸Ｏ１０と回転軸Ｏ２０の交点をＴ１、交点Ｔ１から傾斜中心点Ｓ１までの距離をＲＬ、交点Ｔ１から焦準位置Ｐまでの距離をＲＦとする。
The intersection point of the
本参考例１においては、対物レンズ５００は固定焦点であり、傾斜中心点Ｓ１は焦準位置Ｐと一致するように、傾斜ロッド２５のスライドロッド２３が設定されている。
In the first reference example, the
更に、鏡体１２にはズームレンズ５０が終端に位置したことを検出するフォトインタラプタ５６が設置されている。フォトインタラプタ５６は、前記ズームレンズ５０の移動枠５３に設けた図示しない遮光部材によって遮光されたときに、前記ズームレンズ５０がその観察光軸上を移動して最も上方の位置に達したことを検出する。フォトインタラプタ５６は支持台４などに設置された倍率検出用カウンタ回路１０１のＲＥＳＥＴ端子に接続されている。
Further, the
また、ズームレンズ５０を取り付けている移動枠５３がスリップ機構１２１を介してズームレンズ駆動部５２に接続されている。ズームレンズ５０には、手動ツマミ１２２が設けられている。手動ツマミ１２２には、ズームレンズ位置検出手段５７が接続されている。ズームレンズ位置検出手段５７は例えばエンコーダーからなり、ズームレンズ５０の位置を検出する。このズームレンズ位置検出手段５７の出力端は前述のカウンター回路１０１の図示しないデータ入力端に接続されている。そして、倍率検出用カウンタ回路１０１とズームレンズ位置検出手段５７は、鏡体１２の観察倍率を検出する倍率検出部を構成するものである。
A moving
前記カウンタ回路１０１の図示しないデータ出力部は制御部（ＣＰＵ）１０２に接続されている。制御部１０２にはズームレンズ駆動部５２に駆動指令を与える第１ドライバ回路１０３が接続されている。第１ドライバ回路１０３はズームレンズ駆動部５２に接続されている。
A data output unit (not shown) of the
更に制御部１０２にはＲＯＭ１０６が接続されている。そしてＲＯＭ１０６には制御部１０２のＣＰＵに実行させる図６のフローチャートに示すようなプログラムが少なくとも格納されている。
Further, a
また、鏡体１２に取り付けられたグリップ６１にはスイッチＳＷ１が設けられている。スイッチＳＷ１は、ブレーキ制御回路１２３に接続されている。また制御部１０２はブレーキ制御回路１２３に接続されている。ブレーキ制御回路１２３は第１ブレーキ駆動回路１２４を介して無励磁式電磁ブレーキ（通電時にフリーとなり、非通電時にロックするタイプ）３７ａ〜３７ｆに接続されており、さらに、ブレーキ制御回路１２３は第２ブレーキ駆動回路１２５を介して励磁式電磁ブレーキ（通電時にロックし非通電時にフリーとなるタイプ）３７ｇ〜３７ｉに接続されている。
In addition, the
ブレーキ制御回路１２３はスイッチＳＷ１からの操作信号及び制御部１０２からの制御信号によりブレーキ駆動回路１２４のみ、又はブレーキ駆動回路１２４及びブレーキ駆動回路１２５の両方に駆動信号を出力するべく図示しない回路を有している。
The
（作用）
次に、上記した構成の作用を図６のフローチャートを適宜参照して説明する。手術用顕微鏡の観察手段としての鏡体１２を支持アーム機構を用いて、３次元空間の所望の位置に６自由度の動きで移動する作用、鏡体１２を傾斜中心点Ｓ１を中心に傾斜する作用、及び傾斜中心点Ｓ１を鏡体１２の観察光軸と略一致した方向に移動する作用は、前述した特開平１０−１４９３８と同じであるためここでの説明は省略する。
(Function)
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. The action of moving the
ここでは、鏡体１２の観察倍率に応じて支持アーム機構を制御する制御手順を説明する。
Here, a control procedure for controlling the support arm mechanism according to the observation magnification of the
先ず、術者が電源を投入すると、ＲＯＭ１０６に内蔵されたプログラムに従い、第１ドライバ回路１０３によりズームレンズ駆動部５２が駆動され、ズームレンズ５０及び移動枠５３は上端方向（低倍側）へ移動させられる。移動枠５３が低倍側終端に達すると、図示しない遮光板がフォトインタラプタ５６を遮光する。そのフォトインタラプタ５６の出力はハイレベルからロウレベルへ変化する。従って、フォトインタラプタ５６に接続されているカウンタ回路１０１のリセット端子がロウレベルとなり、カウンタ回路１０１がリセットされる。
First, when the operator turns on the power, the zoom
次いで術者は、図示しないフットスイッチを操作し、ズームレンズ５０を所望の倍率に設定し、術部の観察を行う。ズームレンズ５０の移動に伴い、手動ツマミ１２２を介してエンコーダー５７のパルス信号がカウンタ回路１０１に入力されカウントデータとして保存される。
Next, the operator operates a foot switch (not shown), sets the
観察手段の観察状態または観察手段の種類を検出する検出手段としての制御部１０２は、カウンタ回路１０１からカウントデータを読み込み、ズーム倍率を算出する。従って、制御部１０２は、常に鏡体１２の観察倍率を保持している。
A
鏡体１２の焦準位置Ｐは、あらかじめ設定されている。また、制御部１０２は、傾斜ロッド位置検出部４４からのデータをもとに傾斜中心点Ｓ１からＴｌまでの距離ＲＬを算出し、傾斜中心点Ｓ１の位置データを得る。
The focusing position P of the
更に制御部１０２は、ＲＦとＲＬを比較する。ＲＬとほぼ等しい場合には、制御部１０２は前記第１ドライバ回路１０３に対して停止信号を出力し、傾斜中心点Ｓ１を移動させる駆動の開始を禁止する。
Further, the
また、ＲＦがＲＬよりも小さい場合には、制御部１０２は、傾斜中心点Ｓ１を上方向に駆動するべく前記第２ドライバ回路１０４に対し駆動信号を出力する。従って、傾斜ロッド駆動部４３が駆動され、傾斜中心点Ｓ１が上方に移動させられる。
When RF is smaller than RL, the
逆に、ＲＦがＲＬよりも大きい場合には、制御部１０２はその傾斜中心点Ｓ１を下方に移動するべく前記第１ドライバ回路１０３に対して駆動信号を出力し、傾斜中心点Ｓ１を下方に移動するように第１ドライバ回路１０３を駆動する。
On the other hand, when RF is larger than RL, the
この動作は図示しないタイマによる割り込み処理にて定期的に繰り返される。 This operation is periodically repeated by an interrupt process by a timer (not shown).
本参考例１においては、対物レンズ５００は固定焦点式であるため、傾斜中心点Ｓ１は焦点位置Ｐと略一致した位置に設定されている。
In this reference example 1, since the
次に術者は、観察位置（＝焦点位置Ｐ）又は観察方向を移動するためにグリップ６１に設けられたスイッチＳＷ１をＯＮする。スイッチＳＷ１の信号はブレーキ制御回路１２３へ伝達される。ブレーキ制御回路１２３は、スイッチＳＷ１からのＯＮ信号を受け取ると制御部１０２から鏡体１２の観察倍率を取得する（ステップＳ１）。
Next, the operator turns on the switch SW1 provided on the
ブレーキ制御回路１２３は、実際の観察倍率が鏡体１２があらかじめ設定した所定の観察倍率閾値を超えているかどうかを判断し（ステップＳ２）、実際の観察倍率が所定の観察倍率閾値よりも低い場合でかつ、スイッチＳＷ１がＯＮである信号を受信している場合（ステップＳ３の判断がＹＥＳ）には、第１ブレーキ駆動回路１２４にのみ駆動信号を出力する（ステップＳ６）。従って電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｆに駆動電流が出力され、フリーの状態となる。ここで、電磁ブレーキ３７ｇ〜３７ｉは励磁式電磁ブレーキであるため、電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｉの全てがフリーの状態となる。従ってアームは前述の６自由度の動きが可能となり、術者は鏡体１２を３次元空間の所望の位置に移動することが可能となる。
The
一方、実際の観察倍率が所定の観察倍率閾値よりも低い場合でかつ、スイッチＳＷ１がＯＮである信号を受信していない場合（ステップＳ３の判断がＮＯ）には、第１ブレーキ駆動回路１２４、１２５のいずれにも駆動信号を出力しない（ステップＳ５）。
On the other hand, when the actual observation magnification is lower than the predetermined observation magnification threshold and when the signal that the switch SW1 is ON is not received (NO in Step S3), the first
また、ステップＳ２において、実際の観察倍率が鏡体１２があらかじめ設定した所定の観察倍率閾値を超えていると判断された場合において、スイッチＳＷ１がＯＮである信号を受信している（ステップＳ４の判断がＹＥＳ）ならば、第１ブレーキ駆動回路１２４及び第２ブレーキ駆動回路１２５の両方に駆動信号を出力する（ステップＳ７）。従って、電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｆがフリーの状態となり、電磁ブレーキ３７ｇ〜３７ｉはロックの状態となる。
Further, when it is determined in step S2 that the actual observation magnification exceeds the predetermined observation magnification threshold set in advance by the
この場合には、アームは前述の傾斜中心点Ｓ１を中心とした傾斜動作のみが可能となり、所定の観察点（＝焦点位置Ｐ）を任意の方向から観察するべく鏡体１２を所望の方向に傾斜することが可能となる。
In this case, the arm can only be tilted about the tilt center point S1 described above, and the
一方、ステップＳ２において、実際の観察倍率が鏡体１２があらかじめ設定した所定の観察倍率閾値を超えていると判断された場合において、スイッチＳＷ１がＯＮである信号を受信していない（ステップＳ４の判断がＮＯ）ならば、ステップＳ５に移行して前記した処理を実行する。
On the other hand, when it is determined in step S2 that the actual observation magnification exceeds the predetermined observation magnification threshold set in advance by the
（効果）
本参考例１によれば、術者は低倍観察時には自由に観察点を変更できるのに加え、高倍観察時には所定の観察点を様々な方向から観察できる。すなわち、高倍観察時に不意の鏡体移動によって術野を失うことがなくなり、鏡体移動操作に気を遣わなくても済むため、手術時間の短縮化に効果がある。
(effect)
According to this reference example 1, in addition to being able to freely change the observation point during low magnification observation, the operator can observe a predetermined observation point from various directions during high magnification observation. That is, the surgical field is not lost due to unexpected movement of the body during high-magnification observation, and there is no need to pay attention to the body movement operation, which is effective in shortening the operation time.
（本発明の一実施形態）
（構成）
図７は本発明の一実施形態における鏡体１２と電気回路の構成を示す構成図である。
(One embodiment of the present invention)
(Constitution)
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the
上記した参考例１と同じ部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。 The same parts as those in Reference Example 1 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
手術用顕微鏡の鏡体１２には、内視鏡５０１が着脱自在に取り付けられている。内視鏡５０１には図示しない瞳分割プリズムが内蔵されており、内視鏡５０１の焦点位置Ｐ２からの光束を鏡体１２の図示しない左右の観察光路へ導き、術者が両目で内視鏡像を観察可能である。内視鏡５０１を取り外した状態では、鏡体１２の図示しない対物レンズの焦点位置Ｐ１の観察が可能である点は参考例１と同様である。
An
また、鏡体１２の下部には、内視鏡５０１の着脱状態を検出する内視鏡検出部５０２が設けられている。内視鏡検出部５０２は、制御部１０２に接続されている。
In addition, an endoscope detection unit 502 that detects the attachment / detachment state of the
制御部１０２には、第２ドライバ回路１０４が接続されている。第２ドライバ回路１０４は、傾斜ロッド駆動部４３に接続されている。傾斜ロッド駆動部４３は、傾斜ロッド位置検出部４４に接続されている。傾斜ロッド位置検出部４４は、制御部１０２に接続されている。
A
また、グリップ６１には、参考例１と同様のスイッチＳＷ１に加えてスイッチＳＷ２が設置されている。スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２は各々ブレーキ制御回路１２３に接続されている。
The
制御部１０２がブレーキ制御回路１２３に接続されているのは、参考例１と同様である。さらに鏡体１２の側面にはナビゲーションセンサ５０３が設けられている。ナビゲーションセンサ５０３の位置を検出するデジタイザ５０４は、ナビゲーション用ワークステーション５０５に接続されている。ワークステーション５０５は、制御部１０２に接続されている。
The
（作用）
次に、上記した構成の作用を図８のフローチャートを適宜参照して説明する。ここでは、術者が、手術用顕微鏡の鏡体１２に内視鏡５０１を取り付けていない状態から説明する。
(Function)
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. 8 as appropriate. Here, a description will be given from a state where the operator does not attach the
術者が電源を投入すると、ＲＯＭ１０６に内蔵されたプログラムに従い、制御部１０２は内視鏡検出部５０２から内視鏡着脱状態の情報を入手する（ステップＳ１０）。この場合、内視鏡５０１が取り付けられていないため、制御部１０２は内視鏡無しのモードで動作する。
When the operator turns on the power, the
すなわち、制御部１０２は第２ドライバ回路１０４に対して駆動信号を出力し、傾斜中心点を鏡体１２の焦点位置Ｐ１に併せるように傾斜ロッド駆動部４３を駆動する。この時の傾斜中心点をＳ１に設定する（ステップＳ１４）。制御部１０２は傾斜ロッド位置検出部４４からの位置情報のフィードバックを受けて焦点位置Ｐ１と傾斜中心点Ｓ１が一致するまで傾斜ロッド駆動部４３を駆動させて停止する。
That is, the
ここで、術者がグリップ６１に設けられたスイッチＳＷ１をＯＮするとこの信号はブレーキ制御回路１２３に伝達される。ブレーキ制御回路１２３は、スイッチＳＷ１がＯＮである信号を受け取ると（ステップＳ１５の判断がＹＥＳ）、第１ブレーキ駆動回路１２４に駆動信号を出力し（ステップＳ１７）、第１ブレーキ駆動回路１２４は電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｆが通電されてフリーとなる。しかし、電磁ブレーキ３７ｇ〜３７ｉは通電されないためフリーのままである。従って参考例１と同様に術者は鏡体１２を３次元空間の所望の位置に６自由度の動きをもって移動することができる。
Here, when the surgeon turns on the
次に術者がグリップ６１に設けられたスイッチＳＷ２をＯＮすると（ステップＳ１６の判断がＹＥＳ）、この信号はブレーキ制御回路１２３に伝達される。ブレーキ制御回路１２３は、スイッチＳＷ２がＯＮである信号を受け取ると、第１ブレーキ駆動回路１２４及び第２ブレーキ制御回路１２５に駆動信号を出力する（ステップＳ１８）。
Next, when the operator turns on the switch SW <b> 2 provided on the grip 61 (YES in step S <b> 16), this signal is transmitted to the
従って、第１ブレーキ駆動回路１２４によって電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｆが通電されてフリーとなり、第２ブレーキ駆動回路１２５によって電磁ブレーキ３７ｇ〜３７ｉが通電されてロックされる。従って、術者は鏡体１２を傾斜中心点Ｓ１（＝鏡体１２の焦準位置Ｐ１）を中心に傾斜させて任意の観察方向から焦準位置Ｐ１を観察することができる。
Accordingly, the
また、ステップＳ１５及びステップＳ１６の判断がいずれもＮＯの場合には、駆動信号は出力されず第１ブレーキ駆動回路１２４及び第２ブレーキ制御回路１２５はいずれもＯＦＦ状態とされる（ステップＳ１９）。
If the determinations in steps S15 and S16 are both NO, the drive signal is not output and both the first
次に、術者が鏡体１２の下端の図示しない取り付け部に内視鏡５０１を取り付けた場合の作用に関して説明する。
Next, the operation when the surgeon attaches the
術者が内視鏡５０１を鏡体１２の下端に取り付けると内視鏡検出部５０２が内視鏡取り付け状態の信号が制御部１０２に伝達される（ステップＳ１０）。制御部１０２は内視鏡検出部５０２から内視鏡が取り付けられている旨の信号を受け取ると、内視鏡有りのモードで動作する（ステップＳ１１）。
When the surgeon attaches the
すなわち、まず制御部１０２はナビゲーション用ワークステーション５０５から鏡体１２の術部に対する相対位置を取得する（ステップＳ１２）。
That is, first, the
鏡体１２の術部に対する相対位置の演算方法を以下に示す。鏡体１２に設けられたナビゲーションセンサ５０３からの信号をデジタイザ５０４で受信する。また、デジタイザ５０４は、図示しない患者に設けられたナビゲーションセンサからの信号を受信している。デジタイザ５０４で受信された各々の信号はワークステーション５０５にて解析され、手術用顕微鏡の鏡体１２と術部との相対位置が演算されて保持される。
The calculation method of the relative position with respect to the operation part of the
制御部１０２は、ワークステーション５０５よりこの相対位置を取得する。内視鏡５０１の長さはあらかじめ設定されているため、術部に対する内視鏡５０１の相対位置も制御部１０２で演算されている。制御部１０２は、術部表面と内視鏡５０１の軸の交点に傾斜中心点を移動させるべく、第２ドライバ回路１０４に信号を出力する。第２ドライバ回路１０４は、傾斜ロッド駆動部４３へ駆動信号を出力し傾斜中心点を術部表面方向へ移動させる。制御部１０２は傾斜ロッド位置検出部４４からの位置情報をフィードバックし、傾斜中心点が術部表面に達した時点で駆動信号の出力を停止する。この際の傾斜中心点をＳ２とする（ステップＳ１３）。
The
次に術者は、グリップ６１に設けられたスイッチＳＷ１をＯＮすると（ステップＳ１５の判断がＹＥＳ）、この信号はブレーキ制御回路１２３に伝達される。ブレーキ制御回路１２３はスイッチＳＷ１からの信号を受信するとブレーキ駆動回路１２４に駆動信号を出力する（ステップＳ１７）。従って、電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｆは、通電されてフリーとなる。従って前述と同様に鏡体１２及び内視鏡５０１は３次元空間の任意の位置に移動することが出来る。術者は、これによって内視鏡５０１の焦点位置Ｐ２を所望の観察位置に合わせる。
Next, when the operator turns on the switch SW1 provided on the grip 61 (YES in step S15), this signal is transmitted to the
次に、術者がグリップ６１に設けられたスイッチＳＷ２をＯＮすると（ステップＳ１６の判断がＹＥＳ）、この信号はブレーキ制御回路１２３に伝達される。ブレーキ制御回路１２３はスイッチＳＷ２からの信号を受信するとブレーキ駆動回路１２４及びブレーキ駆動回路１２５に駆動信号を出力する（ステップＳ１８）。
Next, when the operator turns on the switch SW2 provided on the grip 61 (YES in Step S16), this signal is transmitted to the
従って、電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｆは通電されてフリーとなり、電磁ブレーキ３７ｇ〜３７ｉは通電されてロックされる。これにより、術者は鏡体１２及び内視鏡５０１を傾斜中心点Ｓ２を中心として傾斜することが出来る。この時の作用図を図９に示す。術部６０１表面の傾斜中心点Ｓ２を中心に内視鏡５０１の先端部は術部体腔内で移動することが出来る。
Accordingly, the
また、ステップＳ１５及びステップＳ１６の判断がいずれもＮＯの場合には駆動信号が出力されず、第１ブレーキ駆動回路１２４及び第２ブレーキ制御回路１２５はいずれもＯＦＦ状態とされる（ステップＳ１９）。
Further, when both the determinations at step S15 and step S16 are NO, no drive signal is output, and both the first
（効果）
いわゆるキーホールサージャリーと呼ばれる、小切開手術において、内視鏡の移動による周辺組織の圧排を意識せずに視野の可変が行えるため、手術の効率化につながる。また、上下方向の移動を気にすることなく内視鏡の視野移動が行えるため、この点でも手術の効率化につながる。
(effect)
In a small incision operation called so-called keyhole surgery, the visual field can be changed without being aware of the exclusion of surrounding tissue due to the movement of the endoscope, which leads to an increase in the efficiency of the operation. In addition, since the endoscope can be moved in the visual field without worrying about the movement in the vertical direction, this also leads to the efficiency of the operation.
さらに、内視鏡を装着した場合と装着しない場合において、常に最適な傾斜中心点が設定されるため、手術の短時間化が達成される。 Furthermore, since an optimal inclination center point is always set when the endoscope is attached and when the endoscope is not attached, shortening of the operation time is achieved.
（参考例２）
（構成）
次に図１０〜図１４を用いて参考例２を説明する。
(Reference Example 2)
(Constitution)
Next, Reference Example 2 will be described with reference to FIGS.
図１０は、上記した参考例１における図４を変形したものである。すなわち、軸Ｏ２５に設けられている電磁ブレーキ３７ｇにはモーター５１１ｇが追加されている。また、軸Ｏ２６に設けられている電磁ブレーキ３７ｈにはモーター５１１ｈが追加されている。また、同じく軸Ｏ２６に設けられている電磁ブレーキ３７ｉにはモーター５１１ｉが追加されている。さらに軸Ｏ２４には電磁ブレーキ３７ｊ及びモーター５１１ｊが追加されている。
FIG. 10 is a modification of FIG. 4 in Reference Example 1 described above. That is, a
また、ロッド３３の軸Ｏ２４側の終端には傾斜ロッド２５の代わりに傘形状の部材５０６が軸Ｏ２４を中心に回動可能に取り付けられている。
In addition, an umbrella-shaped
図１１は部材５０６の拡大図である。
FIG. 11 is an enlarged view of the
スライドロッド２３は、上記した参考例１と同様であるが、ロッド３３と直接接続はされておらず摺動部材５０７に差し込まれている。摺動部材５０７はバネ５０８ａ〜バネ５０８ｄによって４方向から部材５０６に吊られている。従って摺動部材５０７及びスライドロッド２３は無負荷の場合には、常に部材５０６の略中心位置に位置されている。
The
図１２は参考例２における鏡体部及び電気回路の構成図である。 FIG. 12 is a configuration diagram of a mirror part and an electric circuit in Reference Example 2.
上記した参考例１及び一実施形態と異なる部分のみ説明を加える。 Only the differences from the above-described Reference Example 1 and one embodiment will be described.
ブレーキ駆動回路１２５には、電磁ブレーキ３７ｇ〜３７ｉに加えて電磁ブレーキ３７ｊが接続されている。制御部１０２には、第３ドライバ回路５１０が接続されており、更に第３ドライバ回路５１０には、モーター５１１ｇ〜５１１ｊが接続されている。
In addition to the
ナビゲーション用ワークステーション５０５には、オープンＭＲＩ５１２が接続されている。従って、ワークステーション５０５は、オープンＭＲＩ５１２により得たリアルタイムの患者断層像をもとにナビゲーションを行うことが出来るため、リアルタイムの鏡体１２及び内視鏡５０１と術部との相対位置を検出することができる。
An
また、制御部１０２には、規制範囲設定スイッチ５０９が接続されている。
In addition, a restriction
（作用）
次に、上記した構成の作用を図１３のフローチャートを適宜参照して説明する。鏡体１２及び内視鏡５０１の３次元位置検出方法は一実施形態と同様である。ただし、ナビゲーション用ワークステーション５０５にはオープンＭＲＩ５１２が接続されているため、手術中のリアルタイムの患者状態（手術中の体腔、ブレインシフトを含む）を元に鏡体１２と内視鏡５０１の術部に対する相対位置が検出されている。
(Function)
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. The three-dimensional position detection method of the
ここで、先ず鏡体１２から内視鏡５０１が取り外された状態での作用を説明する。内視鏡着脱状態についての情報を取得し（ステップＳ３０）、この結果、内視鏡が取り外されていると判断された場合（ステップＳ３１）には、鏡体１２の位置情報を取得する（ステップＳ３５）。次に、術者がグリップ６１に設けられているスイッチＳＷ１をＯＮすると（ステップＳ３６の判断がＹＥＳ）、この信号は、ブレーキ制御回路１２３に伝達され、一実施形態と同様にブレーキ駆動回路１２４に駆動信号が送られて、電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｆがフリーとなる（ステップＳ３４）。すなわち、電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｊの全ての軸がフリーとなることで、術者は鏡体１２を３次元空間の所望の位置に移動することができる。
Here, an operation in a state where the
次に術者がグリップ６１に設けられたスイッチＳＷ２をＯＮすると（ステップＳ３８の判断がＹＥＳ）、この信号はブレーキ制御回路１２３に伝達される。ブレーキ制御回路１２３は、スイッチＳＷ２からの情報を受信すると、まず制御部１０２に対して信号を出力する。次いで制御部１０２はワークステーション５０５からの鏡体１２と術部の相対位置関係の情報を元に部材５０６を術部と相関する位置に設定するべく第３ドライバ回路５１０へ駆動信号を出力する。
Next, when the operator turns on the switch SW2 provided on the grip 61 (YES in step S38), this signal is transmitted to the
すなわち、術部の体腔形状と鏡体１２の焦点位置Ｐ１の位置関係が、部材５０６の内腔とスライドロッド２３の位置関係と相似になるべく、モーター５１１ｇ〜５１１ｊを駆動する（ステップＳ４３）。部材５０６の位置は、部材５０６に設けられた図示しないナビゲーションセンサによって前記デジタイザ５０４及びワークステーション５０５を介して制御部１０２にフィードバックされる。
That is, the
部材５０６の移動が完了すると、制御部１０２はその旨をブレーキ制御回路１２３へ通知する。ブレーキ制御回路１２３はこの時点で尚スイッチＳＷ２がＯＮされていれば電磁ブレーキ駆動回路１２４及び電磁ブレーキ駆動回路１２５に駆動信号を出力する（ステップＳ４４）。従って、電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｆは通電されてフリー状態となり、電磁ブレーキ３７ｇ〜３７ｊは通電されてロック状態となる。
When the movement of the
術者はこの状態で鏡体１２を移動した場合、焦準位置Ｐ１が常に術部の体腔内に位置するように鏡体を移動することが可能となる。
When the surgeon moves the
また、ステップＳ３６及びステップＳ３８の判断がいずれもＮＯの場合には駆動信号は出力されず、第１ブレーキ駆動回路１２４及び第２ブレーキ制御回路１２５はいずれもＯＦＦ状態とされる（ステップＳ３９）。
In addition, when both the determinations in step S36 and step S38 are NO, no drive signal is output, and both the first
次いで、鏡体１２に内視鏡５０１が取り付けられている状態における作用を説明する。
Next, the operation in a state where the
この場合も、ステップＳ３０〜Ｓ３４、Ｓ３７、Ｓ３９、Ｓ４１、Ｓ４２で示すように、基本的には内視鏡５０１が取り付けられていない状態と同様の作用となるが、相違点としては、スライドロッド２３の先端位置と部材５０６との位置関係が、内視鏡５０１の先端位置Ｐ３と術部の体腔との位置関係と近似の位置になるように、モーター５１１ｇ〜５１１ｊが制御されることである（ステップＳ４１）。
In this case as well, as shown in steps S30 to S34, S37, S39, S41, and S42, the operation is basically the same as that in the state where the
これによって、術者がスイッチＳＷ２を操作した場合の動作は、図１４に示す図のようになる。すなわち、術部６０１に対して破線で示す動作規制範囲６００が設定され、この動作規制範囲６００から内視鏡５０１の先端が突き出さないように支持アーム機構の移動範囲が制限される。
Thus, the operation when the surgeon operates the switch SW2 is as shown in FIG. That is, an operation restriction range 600 indicated by a broken line is set for the surgical part 601, and the movement range of the support arm mechanism is restricted so that the distal end of the
また、術者は、規制範囲設定スイッチ５０９によって、部材５０６の位置を微調整することが出来る。すなわち、スライドロッド２３から離れた位置に部材５０６を微動することで、不要な深さまで内視鏡５０１が挿入されるのを防止することが出来る。
Further, the surgeon can finely adjust the position of the
（効果）
参考例２では、顕微鏡観察時には顕微鏡視野が不意に大きくずれて視野を失うことがなくなり、手術の効率が向上する。また、内視鏡観察時には、周辺組織を圧排するように必要以上に注意深く操作する必要がないため、手術の効率が向上する。
(effect)
In Reference Example 2, the microscopic field of view is not unexpectedly shifted at the time of microscopic observation and the field of view is not lost, and the efficiency of the operation is improved. In addition, during endoscopic observation, it is not necessary to operate more carefully than necessary so as to exclude the surrounding tissue, thereby improving the efficiency of the operation.
（付記）
上記した具体的説明から以下のような構成の発明を抽出することができる。
(Appendix)
The invention having the following configuration can be extracted from the above specific description.
１． 術部を観察する観察手段と、
この観察手段を３次元空間の所望の位置に支持し、少なくとも前記観察手段をその観察光軸上の任意の点を中心に傾斜可能に設定し、かつこの傾斜中心点を前記観察手段の略観察光軸上で移動させることが可能な観察手段支持アーム機構と、
前記観察手段の観察状態または前記観察手段の種類を検出する検出手段と、
この検出手段の検出結果に応じて、前記観察手段支持アーム機構の動作状態の切り替えを行う制御手段と、
を具備することを特徴とする手術用観察装置。
1. Observation means for observing the surgical site;
The observation means is supported at a desired position in the three-dimensional space, at least the observation means is set to be tiltable about an arbitrary point on the observation optical axis, and the tilt center point is substantially observed by the observation means. An observation means support arm mechanism capable of moving on the optical axis;
Detection means for detecting the observation state of the observation means or the type of the observation means;
Control means for switching the operating state of the observation means support arm mechanism according to the detection result of the detection means;
Surgical observation apparatus characterized by comprising.
２． 前記観察手段は、手術用顕微鏡と、この手術用顕微鏡から突出自在な内視鏡とから構成され、
前記検出手段は、前記内視鏡の突出量を検出するものであり、
前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に応じて、前記観察手段支持アーム機構の傾斜中心点を移動することを特徴とする１．に記載の手術用観察装置。
2. The observation means is composed of a surgical microscope and an endoscope that can protrude from the surgical microscope,
The detection means detects a protruding amount of the endoscope,
The control means moves the tilt center point of the observation means support arm mechanism according to the detection result of the detection means. The surgical observation apparatus according to 1.
３． 前記検出手段は、患部と前記観察手段の相対位置を検出するものであり、
前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に応じて、前記観察手段支持アーム機構の傾斜中心点を移動することを特徴とする２．に記載の手術用観察装置。
3. The detection means detects a relative position between the affected area and the observation means,
The control means moves an inclination center point of the observation means support arm mechanism according to a detection result of the detection means. The surgical observation apparatus according to 1.
４． 術部を観察する観察手段と、
この観察手段を３次元空間の所望の位置に支持する支持アーム機構と、
を有する手術用観察装置であって、
前記支持アーム機構は、前記観察手段及びその観察位置を結ぶ直線とリンクで接続された相似の位置に設けられた部材と、
該部材の移動範囲を制限する制限手段と、
該制限手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする手術用観察装置。
4). Observation means for observing the surgical site;
A support arm mechanism for supporting the observation means at a desired position in the three-dimensional space;
Surgical observation device having
The support arm mechanism includes a member provided at a similar position connected by a link and a straight line connecting the observation means and the observation position;
Limiting means for limiting the movement range of the member;
Control means for controlling the limiting means;
Surgical observation apparatus characterized by having.
５． 前記制御手段は、前記観察手段の観察状態を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記制限手段を駆動する駆動手段と、
を有することを特徴とする４．に記載の手術用観察装置。
5). The control means includes a detection means for detecting an observation state of the observation means, a drive means for driving the restriction means according to a detection result of the detection means,
3. characterized by having The surgical observation apparatus according to 1.
６． 前記観察手段は、手術用顕微鏡及び内視鏡の少なくともいずれか一方を有すること、
を特徴とする５．に記載の手術用観察装置。
6). The observation means has at least one of a surgical microscope and an endoscope;
5. characterized by The surgical observation apparatus according to 1.
７． 前記検出手段は、前記手術用顕微鏡の観察状態又は前記内視鏡の観察状態を検出するものであること、
を特徴とする６．記載の手術用観察装置。
7). The detection means is for detecting an observation state of the surgical microscope or an observation state of the endoscope;
5. characterized by The surgical observation apparatus as described.
８． 前記制御手段は、患者と前記観察手段の相対位置を演算し、この演算結果に応じて前記制限手段を制御すること
を特徴とする４．〜７．のいずれか１つに記載の手術用観察装置。
8). The control means calculates a relative position between the patient and the observation means, and controls the restriction means according to the calculation result. ~ 7. The surgical observation apparatus according to any one of the above.
９． 術部を観察する観察手段と、
前記観察手段を支持する支持手段と、
前記支持手段と接続され、前記観察手段を３軸方向に移動する移動手段と、
前記移動手段に設けられて前記観察手段の移動を制限可能な移動制御手段と、
前記観察手段の観察状態又は前記観察手段の種類を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じて前記移動制限手段を駆動し、前記観察手段の移動を制限する制御手段と、を具備することを特徴とする手術用観察装置。
9. Observation means for observing the surgical site;
Support means for supporting the observation means;
Moving means connected to the support means and moving the observation means in three axial directions;
A movement control means provided in the movement means and capable of restricting movement of the observation means;
Detection means for detecting the observation state of the observation means or the type of the observation means; and
A surgical observation apparatus, comprising: a control unit that drives the movement limiting unit according to a detection result of the detection unit to limit the movement of the observation unit.
１０．前記移動手段は、２つの端部を有する複数のアームと、前記複数のアームが連なるように前記端部を接続する接続部と、を備え、前記接続部には移動制限手段が設けられていることを特徴とする９．に記載の手術用観察装置。 10. The moving means includes a plurality of arms having two end portions and a connection portion that connects the end portions so that the plurality of arms are connected to each other, and the connection portion is provided with a movement restricting means. 9. It is characterized by the above. The surgical observation apparatus according to 1.
１１．前記移動制限手段は、前記制御手段と電気的に接続され、前記制御手段からの指示に従って前記接続部において前記アームの移動を制限するための力を発生するブレーキを含むことを特徴とする１０．に記載の手術用観察装置。 11. The movement restricting means includes a brake that is electrically connected to the control means and generates a force for restricting the movement of the arm at the connecting portion in accordance with an instruction from the control means. The surgical observation apparatus according to 1.
１２．前記接続部は、前記アームの数に応じて複数箇所に設けられており、前記移動制限手段は、前記アームの数及び前記観察手段の移動を制限する方向に応じて複数の前記接続部に設けられており、更に、複数の前記移動制限手段は前記制限手段により各々個別に制御されることを特徴とする１０．に記載の手術用観察装置。 12 The connection portions are provided at a plurality of locations according to the number of the arms, and the movement restriction means is provided at the plurality of connection portions according to the number of the arms and the direction in which the movement of the observation means is restricted. Further, the plurality of movement restricting means are individually controlled by the restricting means. The surgical observation apparatus according to 1.
１３．前記移動制限手段は、前記制御手段と電気的に接続され、前記制御手段からの指示に従って前記移動手段の移動を制限するための力を発生するブレーキを含むことを特徴とする９．に記載の手術用観察装置。 13. The movement restricting means includes a brake that is electrically connected to the control means and generates a force for restricting movement of the moving means in accordance with an instruction from the control means. The surgical observation apparatus according to 1.
１４．前記制限手段は、前記制御手段の指示に基づいて前記移動手段の移動を制限し、前記観察手段をその観察光軸上の任意の点を中心に傾斜して設定可能にすると共に、この傾斜中心点を前記観察手段の略光軸上で移動させることを可能にすることを特徴とする９〜１３のいずれか１つに記載の手術用観察装置。 14 The restricting means restricts the movement of the moving means based on an instruction from the control means, and enables the observation means to be set with an inclination about an arbitrary point on the observation optical axis. The surgical observation apparatus according to any one of 9 to 13, wherein a point can be moved on a substantially optical axis of the observation means.
１２ 鏡体
２３ スライドロッド
２５ 傾斜ロッド
３７ａ〜３７ｆ 無励磁式電磁ブレーキ
３７ｇ〜３７ｉ 励磁式電磁ブレーキ
５０ ズームレンズ
５２ ズームレンズ駆動部
５３ 移動枠
５６ フォトインタラプタ
５７ ズームレンズ位置検出手段
６１ グリップ
１０１ 倍率検出用カウンタ回路
１０２ 制御部（ＣＰＵ）
１０３ 第１ドライブ回路
１０６ ＲＯＭ
１２１ スリップ機構
１２２ 手動つまみ
１２３ ブレーキ制御回路
１２４ 第１ブレーキ駆動回路
１２５ 第２ブレーキ駆動回路
５００ 対物レンズ
12
103
121
Claims (3)
この観察手段を３次元空間の所望の位置に支持し、少なくとも前記観察手段をその観察光軸上の任意の点を中心に傾斜可能に設定し、かつこの傾斜中心点を前記観察手段の略観察光軸上で移動させることが可能な観察手段支持アーム機構と、
前記観察手段の種類を検出する検出手段と、
この検出手段の検出結果に応じて、前記観察手段支持アーム機構の動作の切り替えを行う制御手段と、を具備し、
前記観察手段は、手術用顕微鏡及び第２の観察手段で構成され、
前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に応じて、前記観察手段支持アーム機構の傾斜中心点を移動することを特徴とする手術用観察装置。 Observation means for observing the surgical site;
The observation means is supported at a desired position in the three-dimensional space, at least the observation means is set to be tiltable about an arbitrary point on the observation optical axis, and the tilt center point is substantially observed by the observation means. An observation means support arm mechanism capable of moving on the optical axis;
Detection means for detecting the type of the observation means;
Control means for switching the operation of the observation means support arm mechanism according to the detection result of the detection means,
The observation means comprises a surgical microscope and a second observation means,
The surgical observation apparatus, wherein the control means moves an inclination center point of the observation means support arm mechanism according to a detection result of the detection means.
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