JP4550997B2 - Ｘ−ｙ方向移動用手術用顕微鏡スタンド - Google Patents

Description

【０００１】
【従来の技術及びその問題点】
従来の多くのスタンド、例えば眼科手術用顕微鏡のためのスタンドは、その開放端部、即ち顕微鏡と鉛直支持アームとの間に顕微鏡のためのＸ−Ｙ変位ユニットを担持している。この変位ユニットは、顕微鏡をＸ−Ｙ方向へミリメートル単位で位置調節するためのものである。Ｘ−Ｙ変位ユニットのそのような配置は、視界も運動の自由も制限されるので、通常手術者にとって邪魔になるものである。その上Ｘ−Ｙ変位ユニットは、支持のためのアーム部の重量を明らかに大きくし、そのため一般に相応する釣合重りにより補償を行うか或いは相応の重さのスタンド足部により支えられなければならない。その結果、支持アームのアーム構造全体も及び場合によってはスタンド足部の構造全体も強度をより大きく見積もらざるをえず、とりわけより広い占有空間を取らざるをえない。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、Ｘ−Ｙ方向調節機能を維持しつつ、支持アーム構造の明らかな重量の増加及びそれから生じる他のいかなる欠点をも防ぐスタンド構造を見出すことである。
【０００３】
この際、本発明は、逐次的に行われる二段階の直線（線形）移動又は直線的移動一般に必ずしも限定されるべきでない。本発明によれば、水平面内における任意の運動、例えば予め求められた又は制御された曲線、回転ないし旋回運動も、任意的に鉛直面内におけるＺ方向変位も合わせて行われるべきである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の視点により、手術用顕微鏡のためのスタンドであって、スタンド足部、該スタンド足部に固定されたスタンド支柱、ワンピース又はマルチピース支持アーム、及び直線的モータ駆動Ｘ−Ｙ変位ユニットを有する形式のスタンドが提供される。このスタンドにおいて、前記Ｘ−Ｙ変位ユニットは、前記スタンド支柱ないし該スタンド支柱の基部と前記ワンピース又はマルチピース支持アームとの間に配置されていること、及び前記支持アームは、平衡を図るために前記スタンド支柱の縦軸をまたいでその両側に延在しかつ釣合重りを担持していることを特徴とする（形態１・基本構成１）。
上記の課題を解決するために、本発明の第２の視点により、手術用顕微鏡のためのスタンドであって、スタンド支柱、ワンピース又はマルチピース支持アーム、該スタンド支柱を固定するための天井取付部又は壁面取付部、及び直線的モータ駆動Ｘ−Ｙ変位ユニットを有する形式のスタンドが提供される。このスタンドにおいて、前記Ｘ−Ｙ変位ユニットは、前記スタンド支柱ないしスタンド支柱の基部と前記ワンピース又はマルチピース支持アームとの間に配置されていること、及び前記支持アームは、平衡を図るために前記スタンド支柱の縦軸をまたいでその両側に延在しかつ釣合重りを担持していることを特徴とする（形態１２・基本構成２）。
上記基本構成１，２によれば本発明では、Ｘ−Ｙ変位ユニットは、少なくとも（従来のスタンドに比べて）スタンドの鉛直支柱により近く位置し、そのため該Ｘ−Ｙ位置調節ユニットは、顕微鏡だけではなく、水平支持アームの少なくとも一部分をも移動することができる。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に本発明を限定することを意図するものではない。
【０００５】
本発明によれば、Ｘ−Ｙ変位ユニットは、必ずしもスライダ形式のスライドレール（路）に限定されない。該ユニットは、例えば水平支持アームの少なくとも２つの自動調節される連結装置（関節状ないし自在継手）からできていても良い。該連結装置の相互に調和した旋回運動により顕微鏡をＸ−Ｙ面内で任意の位置に移動することができる。この種の−複数の一体（組込）式変位測定装置ないし増分位置測定装置（integrierte Inkrementalgeber）及び対応する制御装置をもつ自動調節装置の長所は、ｘ−ｙ方向直線変位ユニットに比べて、その重量が小さいこと及び比較的価格が安いことである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
好ましい一実施形態においては、水平支持アームは、−これまでは一般に眼科用顕微鏡においては普通に用いられるものではなかったが−スタンドの鉛直支柱を越えて延長されかつその延長部分に釣合重りが取り付けられ、そのためＸ−Ｙ位置調節装置は、この延長された水平支持アームの下流部分（顕微鏡から遠い部分）ないし少なくとも重心付近を握持する。
【０００７】
他の改善された一実施形態では、水平支持アームが釣合重り用アームと連結しており、顕微鏡が旋回すると釣合重りも動的に重量の釣合を図るために釣合方向へ旋回する。
【０００８】
Ｘ−Ｙ位置調節装置の変位は、延長された水平支持アームの旋回から独立に行うこともできる。
【０００９】
上述の課題の解決策は、請求項１の特徴の組み合わせにおいて保護下に置かれている。本発明により、スタンドの負荷（顕微鏡担持）アームの重量及び大きさを小さくすることができかつそのためスタンドの構造を全体として小さくすることができる。場合によってはありうる釣合装置及び任意的にスタンド足部も寸法を小さくされかつ軽量化される。
【００１０】
更に、Ｘ−Ｙ変位ユニットの駆動装置のためにスタンドの水平支持アームを介した（沿って配線した）電気制御線を導入する必要もなくなる。構造全体もこれによりより小型にかつより軽量になる。
【００１１】
しかし、Ｘ−Ｙ変位ユニットは、例えばスタンド支柱の軸領域に配置されることも好ましい。この時Ｘ−Ｙ変位ユニットは、（スタンドの）上に（頭部に）、スタンド支柱の範囲内に配置することができ、又はスタンド支柱の下部と上部の間に配置しかつスタンド支柱上部を支持することもできる。スタンドの頭部ないし上部にＸ−Ｙ変位ユニットを配置する変形例は、Ｘ−Ｙ方向へ移動する質量をより小さくすることができるという長所がある。
【００１２】
何れの場合においても、Ｘ−Ｙ変位ユニットの配置は、スタンド支柱の軸線上にあるのが有利である。というのは、該Ｘ−Ｙ変位ユニット自体については、この位置において平衡を取る必要がないからである。
【００１３】
本発明は、二本腕の支持アーム、即ち一方の支持アームが負荷（顕微鏡）を、他方の支持アームが釣合重りを担持する支持アームを持つスタンドに限定されない。他の全ての構造のスタンドも本発明の対象になることは勿論のことである。本発明の本質は、Ｘ−Ｙ変位ユニットを取り付ける場所である。
【００１４】
２つの部分からなる支持アームを持つ本発明の一形態−独立しても使用できるが−によれば、支持アームの２つの部分は互いに旋回することができ、この旋回は連結（伝動）装置で結合されて行われている。即ち、負荷（顕微鏡）がある方向に旋回すると、釣合重りはその反対方向に旋回し、空間における重量の位置の変動を補償し再び平衡をとる。
【００１５】
外科医は、実際の適用の場面においては、患者の身長方向の軸に対しＸ軸を横方向に、Ｙ軸を同軸に取ることを好むので、実施例の１つにおいては、変位ユニットの軸周りに水平支持アームを任意的に回転し、座標系が影響を受けないようにしている。
【００１６】
スタンド支柱の固定（定置）軸を横断する構造の場合又は水平支持アームに存在する少なくとも２つの連結装置（Gelenke）によりＸ−Ｙ変位ユニットが分割されている場合、対応する変位ベクトルは電算機で求められ及び電算機のコントロール下で自動的に調節される。
【００１７】
本発明及びその変形形態の他の特徴は、従属請求項に記載されて保護の対象とされているが、ここに、上記基本構成１及び２を夫々形態１及び１２としてまとめて示す。
（形態１） 上掲。
（形態２） 上記形態１のスタンドにおいて、前記Ｘ−Ｙ変位ユニットは、Ｘ−Ｙ方向へ直線的に移動させるための装置及び前記顕微鏡ないし前記支持アームの各部分をＸ−Ｙ平面内で、例えば前記スタンド支柱の縦軸周りに旋回させるための装置を含むことが好ましい。
（形態３） 上記形態１又は２のスタンドにおいて、前記Ｘ−Ｙ変位ユニットは、複数の一体化した変位測定装置を有する電動モータを含むことが好ましい。
（形態４） 上記形態１〜３のスタンドにおいて、前記支持アームは、前記スタンド支柱の縦軸をまたいで分割されていること、及び該分割された２つの部分は、複数の鉛直面において相互に旋回及び停止できることが好ましい。
（形態５） 上記形態４のスタンドにおいて、前記支持アームの分割された２つの部分は、伝動装置（Getriebe）を介して相互に連結されていることが好ましい。
（形態６） 上記形態５のスタンドにおいて、前記伝動装置は、前記支持アームの分割された２つの部分を互いに停止するための−好ましくは電気的に制御される−制動装置を有することが好ましい。
（形態７） 上記形態１〜６のスタンドにおいて、前記Ｘ−Ｙ変位ユニットは、前記スタンド支柱の一の部分の上部で支持され、かつ前記スタンド支柱の、前記支持アームを担持する他の部分を調節可能にすることが好ましい。
（形態８） 上記形態１〜７のスタンドにおいて、前記Ｘ−Ｙ変位ユニットは、少なくとも１つが前記支持アームを分割する複数の連結装置を有し、かつ該分割された支持アームの各部分を自動調節によりＸ−Ｙ面内において旋回移動を可能にすることが好ましい。
（形態９） 上記形態１のスタンドにおいて、前記手術用顕微鏡及び／又は前記支持アームは、前記スタンド支柱に対して旋回可能に構成されていること、及び前記Ｘ−Ｙ変位ユニットは、電算機を有し、該電算機は、利用者に対する物体ないし患者に関するＸ−Ｙ方向が常に同一であるように、前記顕微鏡自体の鉛直軸周り又はスタンド支柱の鉛直軸周りで計算上起こりうる該顕微鏡の旋回運動を認識しかつ直線的モータ駆動Ｘ−Ｙ方向調節時に考慮することが好ましい。
（形態１０） 上記形態１〜９のスタンドにおいて、前記スタンド構造体を患者ないし物体に対する相対位置へ目標を定めての標識に応じた位置調節を行うことにより作業開始前にリセットないし較正を実行できる較正システムを有することが好ましい。
（形態１１） 上記形態１〜１０のスタンドにおいて、前記Ｘ−Ｙ変位ユニットは、Ｘ−Ｙ面に対する直交方向の位置調節のためのＺ方向変位ユニットも含むことが好ましい。
（形態１２） 上掲。
本発明の更なる特徴及び保護される詳細は、図面及び図面の説明から導かれる。
【００１８】
図面の説明は相互に関係している。同じ図面参照記号は、同じ構造要素を意味しており、異なる添え字を持つ図面参照記号は、同じ解決課題を有するが異なる構造形態を持つ構造要素を意味している。
【００１９】
【実施例】
従来技術によれば、Ｘ−Ｙ変位ユニット５は、顕微鏡６の直上の顕微鏡ホルダ４に固定されていたか、ないし顕微鏡ホルダ４を分割して配設されていた。後者の場合、顕微鏡ホルダ４の下側部分はＸ−Ｙ変位ユニット５により担持されかつ顕微鏡６を収容し、他方上側部分はＸ−Ｙ変位ユニット５を担持していた。そのためＸ−Ｙ変位ユニットは、顕微鏡ホルダ４の２つの部分を相対的にＸ−Ｙ方向に調節するように動作した。この時顕微鏡ホルダ４は、慣例的に支持アーム３により支持され、支持アーム３は、旋回及び／又は回転ベアリング７で支持されて、旋回及び／又は回転可能になっていた。ベアリング７は、（図において）単に記号でおおまかに示されている。例えばガス圧縮バネ、ワイヤ式重量補償システム等の任意的な既知の重量補償手段が当業者には既知であり、それゆえここでは詳しく説明しない。ベアリング７は、顕微鏡支柱ないしスタンド支柱２により支持されており、該支柱２はそのスタンド足部１により床面で支持されていた。従来技術においては、床面においてではなく天井において支持されないし天井から吊るされる形式のスタンドが在ったことも自明である。しかし、天井で支持等される場合でも、Ｘ−Ｙ変位ユニットが顕微鏡の範囲内に取付けられることも一般的であった。従って、本発明は、思想として類似の取付構造を含む。
【００２０】
図２に示す参考例よれば、Ｘ−Ｙ変位ユニット５ａの顕微鏡から遠ざかる方向への位置の変更は、スタンドが床で支持される場合でも、天井又は壁面で支持される場合においても本発明によれば可能でありかつ有効である。図２に示された参考例の場合、顕微鏡ホルダ４ａは、再びまた連続的なものになり、顕微鏡がＸ−Ｙ変位ユニットを持たない場合において顕微鏡ホルダが有する機能と同一の機能を持っている。これとは反対に、支持アーム（ビーム状支持部材）３ａは、２つの部分からなり、顕微鏡ホルダ４ａに近いほうの部分は、Ｘ−Ｙ変位ユニット５ａにより担持され、Ｘ−Ｙ変位ユニット５ａは支持アーム３ａの第二の部分で支持されている。支持アーム３ａの他方の端部（前記第二の部分）は、この参考例においては、従来技術の場合と同様、旋回及び／又は回転ベアリング７で支持されている。ここにおいて既に理解できることは、スタンド支柱２ａの長軸方向へ質量が移動することにより転倒モーメントが低減することである。それゆえそれに応じてスタンド足部（基部）１ａは、象徴的に技術水準のスタンド足部１より小さく描かれている。
【００２１】
図２の参考例に対する図３の参考例の更なる発展形態は、Ｘ−Ｙ変位ユニット５が完全に支持アーム３ｂの根元にまで移動され、そのため旋回及び／又は回転ベアリングの向かい側で該移動支持アーム３ｂを支持する構成である。
【００２２】
図４に記載の本発明の一実施例は、重量補償目的のために支持アーム３ｃがスタンド支柱２ａの長軸を越えて延長され、その自由端において釣合重り８を握持する、というところにまで発展させられている。顕微鏡６に対する適切な重量補償のための釣合重り８を調節する手段は、詳細には記載しないが、当業者には既知である。本発明によれば、図４及び５の構成の場合、Ｘ−Ｙ変位ユニット５ｂ自体の重量は、もはや平衡をとる必要がないので有利である。
【００２３】
図４の構成の更なる発展形態は、図５に記載の実施例の構成に至る。この場合のまた極めて小さいスタンド足部１ｃで適切な平衡が与えられている。しかし、図４の構成との相違は、２つの支持アーム部分３ｄ（３ｄ１，３ｄ２）が相対して（互いに向き合って）旋回できることである。この目的のために該２つのアーム部分は、旋回テーブル及び／又は回転ベアリング７ａに取り付けられ、該ベアリングは、詳細には説明しないが、支持アーム３ｄの２つの部分を相互依存的に（連動して）それぞれ反対方向に旋回（双方向矢印で示す鉛直面＝紙面内での旋回）させる連動式連結装置等を有する。この場合、該連結装置等は、静止状態、即ち支持アーム３ｄが旋回していないときは、荷重補償モーメントを顕微鏡６から釣合重り８へ移すように構成されている。支持アーム部分の相対旋回により、一般に顕微鏡も釣合重りもスタンド支柱２の最高地点より低い位置に位置付けることができるので、スタンド全体の重心を一般に低く保つことができる。
【００２４】
この場合、顕微鏡６の可動性を改善するために、顕微鏡ホルダ４ａと支持アーム３ｄの間に更に旋回及び／又は回転ベアリング７ｂを設けられているが、これは前述の各図に記載の他の構成の全ての場合にも設けることができる。
【００２５】
図５の構成の場合、図２の構成との相違は、Ｘ−Ｙ変位ユニット５ｂを収容するために、支持アーム３ではなくスタンド支柱２ｂが（下部と上部の２つの部分に）分割されていることである。この分割の位置は、設計上の要求に応じて適切に選択される。Ｘ−Ｙ変位ユニットにおけるＸ−Ｙ方向への移動距離は、通常ミリメートル範囲に留まるので、スタンド支柱２の領域においては移動は考慮するに足るものではなく、転倒モーメントを乱すには至らない。
【００２６】
床面又は天井取付又は壁面取付スタンドに関して既に説明した本発明の交換可能性の観点から、支柱（ないしその基部）及び足部という名称は、懸垂アーム及び基盤としても理解することができる。そのような天井取付構造の場合、顕微鏡ホルダ及び顕微鏡は、−図に記載される時−支持アーム３の反対側に配置されることは自明であろう。
【００２７】
図６の参考例は、従来のスライダないしキャリッジ形状のＸ−Ｙ変位ユニットの替わりに、同様にＸ−Ｙ平面で顕微鏡の位置調節ができる自動調節可能な２つの連結装置７ｃ、ｄを持つ新規な移動ユニット５ｃを使用する。旋回連結（継手）装置（Schwenkgelenken）及び直線（線形）移動（スライド）誘導（案内）装置（Linearverschiebefuehrungen）の組合せも変形例として考えられる。
【００２８】
図７の参考例は、ほぼ図６の構成に相当し、ここでは（増分）変位測定装置を持つモータ９ａ及び９ｂが描かれており、該モータは、所望の（場合によってはそれに近接した）Ｘ−Ｙ方向移動を実現するために制御装置１０を介して協同的に作動する。
【００２９】
好ましくは、記載された全てのＸ−Ｙ変位ユニットは、手動でもＸ−Ｙ位置調節を行うことができるように連結解除可能である。
【００３０】
電算機は、詳細には説明しないが、以下のような役割を持つ。即ち、適切なセンサ要素と結合して、物体ないし患者に対する顕微鏡の実際位置を認識し、設定された位置調節運動が例えば物体ないし患者のＸ−Ｙ座標系又は顕微鏡の座標系において（顕微鏡の旋回位置が如何に室内（空間）内にあるかとは独立して）実行されるように、各実際位置においてＸ−Ｙ命令値を再計算することである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 顕微鏡の直上にＸ−Ｙ変位ユニットを持つ従来技術の構成。
【図２】 位置を変えて（ずらして）配置されたＸ−Ｙ変位ユニットを持つ参考例の１つ。
【図３】 スタンド支柱の軸上にＸ−Ｙ変位ユニットを持つ参考例の１つ。
【図４】 二本腕の支持アームを持つ本発明の構成の１つ。
【図５】 ２つの支持アーム部分が旋回可能になっている本発明の他の実施例の１つ。
【図６】 Ｘ−Ｙ調節のための自動駆動可能な連結装置を持つ一変形参考例の平面図。
【図７】 モータ及び位置測定（増分供給）装置を有する図６に類似する変形参考例の１つ。
【図８】 スタンド足部の中ないし下部にＸ−Ｙ変位ユニットを組込んだ参考例の１つ。
【記号の説明】
１ａ，ｂ，ｃ スタンド足部
２ａ，ｂ，ｃ スタンド支柱
３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ ビーム状支持アーム（支持部材）３ｄ１、３ｄ２支持アーム部
４ａ，ｂ 顕微鏡ホルダ
５ａ，ｂ，ｃ Ｘ−Ｙ変位ユニット
６ 顕微鏡
７ａ，ｂ，ｃ，ｄ 旋回及び／又は回転ベアリング；伝動装置；連結装置
８ 釣合重り

Claims (12)

1. 手術用顕微鏡（６）のためのスタンドであって、
   スタンド足部（１）、該スタンド足部（１）に固定されたスタンド支柱（２）、ワンピース又はマルチピース支持アーム（３）及び直線的モータ駆動Ｘ−Ｙ変位ユニット（５）を有する形式のスタンドにおいて、
   前記Ｘ−Ｙ変位ユニット（５）は、前記スタンド支柱（２）ないし該スタンド支柱の基部と前記ワンピース又はマルチピース支持アーム（３）との間に配置されていること、及び
   前記支持アーム（３）は、平衡を図るために前記スタンド支柱（２）の縦軸をまたいでその両側に延在しかつ釣合重り（８）を担持していること
   を特徴とするスタンド。
2. 前記Ｘ−Ｙ変位ユニット（５）は、Ｘ−Ｙ方向へ直線的に移動させるための装置及び前記顕微鏡ないし前記支持アームの各部分をＸ−Ｙ平面内で旋回させるための装置を含むこと
   を特徴とする請求項１に記載のスタンド。
3. 前記Ｘ−Ｙ変位ユニット（５）は、複数の一体化した変位測定装置を有する電動モータを含むこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載のスタンド。
4. 前記支持アーム（３ｄ）は、前記スタンド支柱（２ｂ）の縦軸をまたいで分割されていること、及び
   該分割された２つの部分は、複数の鉛直面において相互に旋回及び停止できること
   を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のスタンド。
5. 前記支持アーム（３ｄ）の分割された２つの部分は、伝動装置（７ａ）を介して相互に連結されていること
   を特徴とする請求項４に記載のスタンド。
6. 前記伝動装置（７ａ）は、前記支持アームの分割された２つの部分を互いに停止するための制動装置を有すること
   を特徴とする請求項５に記載のスタンド。
7. 前記Ｘ−Ｙ変位ユニット（５ｂ）は、前記スタンド支柱（２ｂ）の基部をなす一の部分の上部で支持され、かつ前記スタンド支柱（２ｂ）の、前記支持アーム（３ｄ）を担持する他の部分を調節可能にすること
   を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のスタンド。
8. 前記Ｘ−Ｙ変位ユニット（５ｃ）は、少なくとも１つが前記支持アーム（３ｅ）を分割する複数の連結装置（７ｃ、ｄ）を有し、かつ該分割された支持アームの各部分を自動調節によりＸ−Ｙ面内において旋回移動を可能にすること
   を特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のスタンド。
9. 前記手術用顕微鏡（６）及び／又は前記支持アーム（３）は、前記スタンド支柱（２）に対して旋回可能に構成されていること、及び
   前記Ｘ−Ｙ変位ユニット（５）は、電算機を有し、該電算機は、利用者に対する物体ないし患者に関するＸ−Ｙ方向が常に同一であるように、前記顕微鏡（６）自体の鉛直軸周り又はスタンド支柱（２）の鉛直軸周りで計算上起こりうる該顕微鏡（６）の旋回運動を認識しかつ直線的モータ駆動Ｘ−Ｙ方向調節時に考慮すること
   を特徴とする請求項１に記載のスタンド。
10. 前記スタンド構造体を患者ないし物体に対する相対位置へ目標を定めての標識に応じた位置調節を行うことにより作業開始前にリセットないし較正を実行できる較正システムを有すること
    を特徴とする請求項１〜９の一に記載のスタンド。
11. 前記Ｘ−Ｙ変位ユニットは、Ｘ−Ｙ面に対する直交方向の位置調節のためのＺ方向変位ユニットも含むこと
    を特徴とする請求項１〜１０の一に記載のスタンド。
12. 手術用顕微鏡（６）のためのスタンドであって、
    スタンド支柱（２）、ワンピース又はマルチピース支持アーム（３）、該スタンド支柱（２）を固定するための天井取付部又は壁面取付部、及び直線的モータ駆動Ｘ−Ｙ変位ユニット（５）を有する形式のスタンドにおいて、
    前記Ｘ−Ｙ変位ユニット（５）は、前記スタンド支柱（２）ないし該スタンド支柱の基部と前記ワンピース又はマルチピース支持アーム（３）との間に配置されていること、及び
    前記支持アーム（３）は、平衡を図るために前記スタンド支柱（２）の縦軸をまたいでその両側に延在しかつ釣合重り（８）を担持していること
    を特徴とするスタンド。

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