特許 6290662 腕支持装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6290662

(24)【登録日】2018年2月16日

(45)【発行日】2018年3月7日

(54)【発明の名称】腕支持装置

(51)【国際特許分類】

   A61G 15/08 20060101AFI20180226BHJP

   A61B 90/60 20160101ALI20180226BHJP

【ＦＩ】

   A61G15/08

   A61B90/60

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-48913(P2014-48913)

(22)【出願日】2014年3月12日

(65)【公開番号】特開2015-171482(P2015-171482A)

(43)【公開日】2015年10月1日

【審査請求日】2017年3月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】504180239

【氏名又は名称】国立大学法人信州大学

(73)【特許権者】

【識別番号】591173198

【氏名又は名称】学校法人東京女子医科大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中村 悟

(72)【発明者】

【氏名】本郷 一博

(72)【発明者】

【氏名】後藤 哲哉

(72)【発明者】

【氏名】原 洋助

(72)【発明者】

【氏名】岡本 淳

【審査官】 中村 泰二郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２０９０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１８３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７０８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４８９１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｇ １５／００−１５／１２

Ａ６１Ｂ ９０／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業者（Ｄ）の腕（Ａ）を支持する腕支持装置（１）であって、
前記腕が載置される載置部（１１）と、
複数の節（３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８）で回動可能に接続された複数の剛体部（２１，２２，４１，４２，４３，４４，４５，４６，４９）を備えて前記載置部を移動可能に支持する支持部（１２）と、
前記各剛体部が独立して回動可能な自由度のうち鉛直軸と交差する軸回りの自由度を特定自由度とし、
前記特定自由度以上の数の特定の前記剛体部（４１，４４，４９）にそれぞれ設けられ、異なる重さの錘（５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５５Ａ，５５Ｂ）を選択して装着可能であるか、又は、装着される錘（５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５５Ａ，５５Ｂ）の重心と当該剛体部（４４，４９）における前記節（３６）との距離を調整可能な錘装着部（４１Ｓ，４４Ｓ，４９Ｓ）と、
を備えたことを特徴とする腕支持装置。

【請求項2】

前記支持部は、前記載置部に、前記腕を下方から支持する支持力を前記錘の重力を用いて印加し、
前記特定自由度に対応する前記各軸回りの前記各剛体部の相互の回動を抑制するブレーキ（３２Ａ，３３Ａ，３７Ａ）を、更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の腕支持装置。

【請求項3】

前記複数の剛体部のうち、順次接続された第１〜第４剛体部（４１，４２，４３，４４）は、平行四辺形の４つの頂点に対応する位置に配設された４つの前記節（３３，３４，３５，３６）によって順次環状に接続され、
前記４つの節とは異なる前記節のうちの少なくとも１つ（３２）は、前記支持部の移動に拘わらず高さが一定に維持される特定の節であり、
前記第１剛体部（４１）は、前記特定の節に回動可能接続され、
前記第２〜第４剛体部のうち、前記４つの節のうちの１つ（３５）を介して前記第１剛体部に回動可能に接続された前記剛体部（４４）と、前記第１剛体部とが、前記特定の剛体部とされたことを特徴とする請求項１又は２に記載の腕支持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業者の腕を支持する腕支持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば脳神経外科手術等のように緻密な手作業が要求される作業では、作業者（例えば手術を行う医師）の腕を支持する腕支持装置が用いられる場合がある。このような腕支持装置としては、可動の関節式保持アームにおける先端に設けられた支持部（載置部）に、ベルト部材を介して医師の腕を固定することで支持部を腕に追従移動させ、フットスイッチの操作時には関節式保持アームを固定して支持部の移動を禁止する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、例えばピンセット等の器具を作業台に置く場合など、支持部から腕を外す都度、ベルト部材の着脱が必要となり、使い勝手が悪い。これに対し、腕台（載置部）を支持する多関節アームに、腕台を上方へ付勢する力を付与することで、腕台を腕の下方から圧接し、圧接による摩擦抵抗で腕台を腕に追従移動させる構成も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−２７２１６３号公報

【特許文献2】特開２００９−２９１３６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献２に記載の構成では、腕台を腕に追従移動させる際、医師の腕は腕台によって常時上向きに押圧される。この押圧力（支持力）は、ばねによって印加されている。すなわち、特許文献２に記載の構成では、ばねの付勢力によって腕台が待機位置へ移動するように構成され、そのばねによって医師の腕に支持力を加えている。

【0006】

このため、ばねが発生する付勢力は、腕台の位置によって変化する。すなわち、特許文献２に記載の構成では、医師の腕に加わる支持力が腕台の位置によって変化し、更なる改良の余地があった。また、特許文献２に記載の構成では、前記支持力を医師の所望値に調整するのも困難であった。

【0007】

そこで、本発明は、繊細な手作業が求められる作業者の好みに合わせて支持力を調整可能とし、かつ、腕台等の載置部の位置に拘わらず、作業者の腕に加わる支持力を所望の一定値に維持することのできる腕支持装置を提供することを目的としてなされた。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達するためになされた本発明は、作業者（Ｄ）の腕（Ａ）を支持する腕支持装置（１）であって、前記腕が載置される載置部（１１）は、複数の節（３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８）で回動可能に接続された複数の剛体部（２１，２２，４１，４２，４３，４４，４５，４６，４９）を備えた支持部（１２）によって、移動可能に支持される。また、前記各剛体部が独立して回動可能な自由度のうち鉛直軸と交差する軸回りの自由度を特定自由度とした場合、錘装着部（４１Ｓ，４４Ｓ，４９Ｓ）は、その特定自由度以上の数の特定の剛体部（４１，４４，４９）にそれぞれ設けられている。この錘装着部は、異なる重さの錘（５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５５Ａ，５５Ｂ）を選択して装着可能であるか、又は、装着される錘５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５５Ａ，５５Ｂ）の重心と当該剛体部（４４，４９）における前記節（３６）との距離を調整可能である。

【0009】

このため、本発明の腕支持装置は各錘装着部に装着された錘の重さ、又は、その錘の重心と当該剛体部における節との距離を調整することによって、載置部の位置に拘わらず、作業者の腕に加わる支持力を所望の一定値に維持することができる。

【0010】

なお、このような調整の方法は種々考えられるが、例えば、次のような方法が考えられる。すなわち、載置部に所望の支持力に応じた重さの錘を載せたと仮定して、その状態の腕支持装置全体の位置エネルギを計算する。そして、その位置エネルギの式を、各特定自由度に対応する前記各軸回りの回転角でそれぞれ微分した値が全て０となるように、前記各錘装着部に装着される錘の重さ又はその錘の節との距離を調整すれば、前記支持力を一定にすることができる。また、この調整のためには、例えば、特定自由度に応じた式数の連立方程式を解くことによって、前記微分した値が全て０となるような前記重さ又は距離を算出することが考えられるが、本発明では、錘装着部が前記式数以上あるので、良好に解を求めることができる。

【0011】

なお、本発明において、前記支持部が、前記載置部に、前記腕を下方から支持する支持力を前記錘の重力を用いて印加する場合、前記特定自由度に対応する前記各軸回りの前記各剛体部の相互の回動を抑制するブレーキを、更に備えることが望ましい。その場合、支持力の印加のためにばね等の弾性体やモータ等のアクチュエータが使用されなくても、前述のように適宜の支持力を腕に印加することができ、しかも、所望の位置でブレーキにより支持部の移動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明を適用した腕支持装置の外観を表す側面図である。

【図2】その腕支持装置におけるリンク機構の構成を表す模式図である。

【図3】その腕支持装置における錘装着部の構成を表す斜視図である。

【図4】その腕支持装置における他の錘装着部の構成を表す斜視図である。

【図5】その錘装着部に装着される錘の重さ計算方法を表す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［実施形態の概略構成］
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。図１に示す実施形態の腕支持装置１は、手術を行う作業者としての医師Ｄの腕（具体的には前腕Ａ）を支持する装置である。腕支持装置１は、医師Ｄの前腕Ａが載置されるアームホルダ１１と、アームホルダ１１を移動可能に支持する多関節アーム１２と、を備える。

【0014】

多関節アーム１２は、ベース部２１（図２参照），肩部２２，第１腕部２３，第２腕部２４，及びホルダ支持部２５（図２参照）を備え、５自由度に構成されている。多関節アーム１２の全体を支持するベース部２１は、例えば医師Ｄが座る椅子Ｃの隣接位置等、床Ｆ（図２参照）の上における所望の位置に固定的に配置可能となっている。肩部２２は、ベース部２１から鉛直方向に伸び、ベース部２１に対して鉛直軸回りに回動可能に構成されている。第１腕部２３は、肩部２２の上端に水平軸回りに回動可能に接続されている。第２腕部２４は、一端が第１腕部２３の一端（アームホルダ１１に近い側の端部）に水平軸回りに回動可能に接続されている。アームホルダ１１は、その第２腕部２４の他端に、水平軸及びその軸と直交する軸回りに回動可能に接続されている。

【0015】

図２に模式的に示すように、多関節アーム１２は、節３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８と、その節３１〜３８で回動可能に接続されたベース部２１、肩部２２、及び、剛体部４１，４２，４３，４４，４５，４６とを有している。なお、本実施形態では、節３１〜３８はいずれも１つの軸を中心にして、隣接する２つのベース部２１、肩部２２、又は、剛体部４１〜４６を回動可能に接続する回転関節である。また、以下の説明では、剛体部４１〜４４が直線状の棒状部材であるものと仮定するが、これらの剛体部４１〜４４としては、湾曲した棒状の部材や板状の部材等、種々の形状の部材を採用することができる。

【0016】

図２に示すように、節３１は、ベース部２１の上端に、肩部２２を鉛直軸回りに回転可能に接続する。第１腕部２３の内部には、２本の剛体部４１，４２が上下方向に一定間隔に維持された平行リンク機構４７が設けられている。その平行リンク機構４７の上側の剛体部４１は、中心よりもアームホルダ１１から離れた側の部分が、節３２を介して肩部２２の上端に水平軸回りに回動可能に接続されている。剛体部４１，４２のアームホルダ１１に近い側の端部は、節３３，３４を介して剛体部４３に水平軸回りに回動可能接続され、剛体部４１，４２の他端は、節３５，３６を介して剛体部４４に水平軸回りに回動可能に接続されている。この接続によって、節３３，３４，３５，３６は平行四辺形の４つの頂点に対応する位置に配設され、その節３３，３４，３５，３６によって４つの剛体部４１，４３，４２，４４が環状に接続されることによって、いわゆる４節リンクが構成されている。

【0017】

剛体部４３は、第２腕部２４の内部に設けられている。剛体部４３は、節３４から節３３へ至る方向に、節３３を突き抜けて延び、その先端に、ホルダ支持部２５を介してアームホルダ１１が接続されている。ホルダ支持部２５は、剛体部４３の先端に節３７を介して水平軸回りに回動可能に接続され、その軸と直交する主として鉛直軸回りに回動可能な節３８を介してアームホルダ１１を支持する。より詳細には、節３７と節３８との間には短い剛体部４５が接続され、節３８にはアームホルダ１１と一体に節３８回りに回動する剛体部４６（アームホルダ１１の一部であってもよい）が接続されている。また、節３８には、アームホルダ１１に加わる力を検出する力センサ４８が設けられている。

【0018】

剛体部４１は、節３５を突き抜けて延びており、その先端部にカウンタウェイト５１が設けられている。また、剛体部４４は、節３５から節３６へ至る方向に、節３６を突き抜けて延びており、その先端にカウンタウェイト５３が設けられている。なお、カウンタウェイト５１，５３の詳細な構成及び調整方法については後述する。

【0019】

また、節３１，３２，３３，３７には、当該節３１，３２，３３，３７の機能（本実施形態では回転機能）を制限する（本実施形態ではロックする）ブレーキ３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３７Ａが設けられている。本実施形態では、ブレーキ３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３７Ａとして、電磁ブレーキが用いられている。これにより、腕支持装置１において、アームホルダ１１の移動を制限（本実施形態ではロック）する動作モードであるロックモードと、アームホルダ１１の移動の制限（ロック）を解除した動作モードであるフリーモードと、が実現される。なお、ブレーキ３３Ａについては、多関節アーム１２の先端の荷重を軽減するため、節３５に配することも可能である。

【0020】

ロックモードは、位置が固定されたアームホルダ１１の上に医師Ｄが前腕Ａを載置する状態を想定した動作モードである。ロックモードでは、ブレーキ３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３７Ａにより節３１，３２，３３，３７が固定され、アームホルダ１１の移動が禁止される。ロックモードにおいては、医師Ｄがアームホルダ１１から前腕Ａを外しても、アームホルダ１１の位置が固定されている。ただし、節３８には作業者の微動作業、緻密な作業を妨げないためブレーキがなく、ロックモードであっても、アームホルダ１１の角度は節３８回りに調整することができる。

【0021】

一方、フリーモードは、前腕Ａとアームホルダ１１との間の摩擦抵抗により医師Ｄがアームホルダ１１を前腕Ａに追従移動させる状態を想定した動作モードである。フリーモードでは、ブレーキ３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３７Ａによる節３１，３２，３３，３７の固定が解除され、作業者の好みに合わせた下方からの支持力によりアームホルダ１１を自由に動かすことができる。フリーモードにおいて、医師Ｄは前腕Ａにそれ程力を加えなくてもその前腕Ａにアームホルダ１１を追従移動させることができる。ロックモードとフリーモードとの切換は、医師Ｄによるボタン操作に応じて切り替えられてもよく、前腕Ａに加わる力を力センサ４８等にて検出することによって自動的に切り替えられてもよい。

【0022】

［カウンタウェイトの構成及び調整方法］
図３に示すように、カウンタウェイト５１は、複数の錘５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを組み合わせて構成されている。なお、図３では、錘５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃのみを図示したが、カウンタウェイト５１を構成する錘は他にもあってもよい。剛体部４１の剛体部４４に近い側の端部には、錘５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを固定するための一対のネジ穴４１Ｓが設けられている。ネジ穴４１Ｓには、一対のネジ５１Ｚが螺合可能となっており、錘５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにも、ネジ５１Ｚを貫通させる穴部５１Ｓが、ネジ穴４１Ｓと同じ間隔を開けてそれぞれ設けられている。このため、錘５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃのうち所望のものの穴部５１Ｓに一対のネジ５１Ｚを貫通させてそのネジ５１Ｚをネジ穴４１Ｓに螺合させれば、カウンタウェイト５１を所望の重さに調整することができる。

【0023】

カウンタウェイト５３は、複数の錘５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅを組み合わせて構成されている。なお、図３では、錘５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅのみを図示したが、カウンタウェイト５３を構成する錘は他にもあってもよい。剛体部４４の節３５から節３６に至る方向の先端部には、錘５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅを固定するためのネジ穴４４Ｓが設けられている。このネジ穴４４Ｓは複数対設けられ、各対のネジ穴４４Ｓと節３６との距離は異なる。各対のネジ穴４４Ｓは、各錘５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅに設けられたネジ５３Ｚを貫通させるための一対の穴部５３Ｓと、同じ間隔を開けて設けられている。このため、錘５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅのうち所望のものの穴部５３Ｓに一対のネジ５３Ｚを貫通させてそのネジ５３Ｚをネジ穴４４Ｓに螺合させれば、カウンタウェイト５３を所望の重さに調整することができる。また、使用するネジ穴４４Ｓとして、対をなすどのネジ穴４４Ｓを選ぶかにより、カウンタウェイト５３の重心と節３６との距離を調整することができる。

【0024】

なお、図２には記載していないが、剛体部４５の節３７回りの回動は、図示省略した平行リンクを介して図４に示す剛体部４９に伝達される。この剛体部４９の先端部には、複数の錘５５Ａ，５５Ｂを備えたカウンタウェイト５５が設けられている。なお、図４では、錘５５Ａ，５５Ｂのみを図示したが、カウンタウェイト５５を構成する錘は他にもあってもよい。

【0025】

剛体部４９の先端には、複数の錘５５Ａ，５５Ｂを固定するためのネジ穴４９Ｓが設けられている。このネジ穴４９Ｓは複数対設けられ、各対のネジ穴４９Ｓと剛体部４９が回動可能に接続された節（図示省略）との距離は異なる。各対のネジ穴４９Ｓは、各錘５５Ａ，５５Ｂに設けられたネジ５５Ｚを貫通させるための一対の穴部５５Ｓと同じ間隔を開けて設けられている。このため、錘５５Ａ，５５Ｂのうち所望のものの穴部５５Ｓに一対のネジ５５Ｚを貫通させてそのネジ５５Ｚをネジ穴４９Ｓに螺合させれば、カウンタウェイト５５を所望の重さに調整することができる。また、使用するネジ穴４９Ｓとして対をなすどのネジ穴４９Ｓを選ぶかにより、カウンタウェイト５５の重心と前記節との距離を調整することができる。

【0026】

以下、カウンタウェイト５１，５３の調整方法について説明する。なお、以下の説明では、便宜上、カウンタウェイト５５及びそれに接続されたリンクによる影響、及びアームホルダ１１の節３７回りの回動による影響は無視できるものとする。その場合、図５に示すように、節３７の位置には、前腕Ａの自重（正確には、前腕Ａを下方から支持するための所望の支持力）及びアームホルダ１１の自重に応じた錘２５０が装着されていると仮定することができる。そこで、以下、そのような仮定の元に説明を進める。また、鉛直軸回りの回転は前記支持力に影響を与えないので、節３１，３８は無視することができる。従って、この系では、節３２回りの自由度と、その自由度とは独立した節３３回りの自由度との、２自由度について考察すればよい。

【0027】

図５に示すように、錘２５０の重さをｍ１、カウンタウェイト５１の重さをＭ１、カウンタウェイト５３の重さをＭ２とする。節３２は、アームホルダ１１の移動に拘わらず高さが一定に維持される。この節３２を基準にして各部の位置エネルギを考える。

【0028】

節３２から水平に延ばした線に対する剛体部４１の傾斜角をθ１とし、節３２からカウンタウェイト５１の重心までの距離をＬ１とした場合、カウンタウェイト５１の位置エネルギはＭ１ｇ・Ｌ１・ｓｉｎθ１となる。剛体部４１と剛体部４３とのなす角をθ２、節３２から節３５までの距離をＬ２、節３５からカウンタウェイト５３の重心までの距離をＬ３＋αとした場合、カウンタウェイト５３の位置エネルギはＭ２ｇ・（Ｌ２・ｓｉｎθ１−（Ｌ３＋α）・ｓｉｎ（π−θ１−θ２））となる。なお、カウンタウェイト５３の重心までの距離をＬ３＋αとしたのは、前述のようにどのネジ穴４４Ｓの対が使用されるかによってその距離が変わるからである。

【0029】

節３２から剛体部４１の重心４１Ｊまでの距離をＬ５とし、剛体部４１の重さをＭ４１とすると、剛体部４１の位置エネルギは−Ｍ４１ｇ・Ｌ５・ｓｉｎθ１となる。節３２から節３３までの距離をＬ６、節３３から錘２５０の重心までの距離をＬ７とした場合、錘２５０の位置エネルギはｍ１ｇ・（−Ｌ６・ｓｉｎθ１＋Ｌ７・ｓｉｎ（π−θ１−θ２））となる。

【0030】

このようにして各部の位置エネルギを計算し、その位置エネルギの総和Ｕをθ１で微分することによって節３２回りのトルクτ１を求め、Ｕをθ２で微分することによって節３３回りのトルクτ２を求めると、以下のような式が得られる。

【0031】

τ１＝Ａｃｏｓθ１＋τ２ （１） τ２＝Ｂｃｏｓ（θ１＋θ２） （２） ただし、 Ａ＝Ｍ１ｇ・Ｌ１＋Ｍ２ｇ・Ｌ２＋…−ｍ１ｇ・Ｌ６−… （３） Ｂ＝Ｍ２ｇ・（Ｌ３＋α）＋…−ｍ１ｇ・Ｌ７−… （４）
そこで、Ａ＝Ｂ＝０、すなわち式（３）（４）の左辺を０とした連立方程式をＭ１，Ｍ２について解くことにより、アームホルダ１１の位置に拘わらず、すなわちθ１，θ２に依存せずにバランスを取ることのできるＭ１，Ｍ２の値を求めることができる。また、錘２５０の重さｍ１には、医師Ｄが所望する支持力の強さ（例えば５００ｇ〜７００ｇの所望値）が反映されているので、アームホルダ１１の位置に拘わらず、医師Ｄの前腕Ａに印加される支持力は所望の一定値に維持することができる。

【0032】

［実施形態の効果］
このように、本実施形態の腕支持装置１では、カウンタウェイト５１，５３の重さＭ１，Ｍ２を調整することにより、アームホルダ１１の位置に拘わらず、アームホルダ１１から医師Ｄの前腕Ａに印加される支持力を所望の一定値に維持することができる。

【0033】

なお、前記計算では、カウンタウェイト５５に関連する機構の影響を無視したが、それらの機構も加味してもよい。すなわち、剛体部４５の節３７回りの回転角をθ３とし、カウンタウェイト５５の重さをＭ３として、３式からなる３元の連立方程式を解いてもよい。その場合、カウンタウェイト５１，５３，５５の重さＭ１，Ｍ２，Ｍ３を当該連立方程式の解の値に設定することで、アームホルダ１１から医師Ｄの前腕Ａに印加される支持力を前記所望の一定値に一層良好に維持することができる。

【0034】

すなわち、腕支持装置１の多関節アーム１２は５自由度に構成され、そのうちの鉛直軸回りの自由度を除いた独立して回動可能な自由度（特定自由度）は、節３２回り、節３３回り、節３７回りの３自由度である。腕支持装置１は、錘５１Ａ〜５１Ｃ、錘５３Ａ〜５３Ｅ、または錘５５Ａ，５５Ｂを任意に選択し、かつ、任意に組み合わせて装着可能なネジ穴４１Ｓ，４４Ｓ，４９Ｓを、その特定自由度に応じた数の剛体部４１，４４，４９に備えている。このため、前記連立方程式の元と式数とが一致し、解を良好に求めることができる。よって、その解の値にカウンタウェイト５１，５３，５５の重さＭ１，Ｍ２，Ｍ３を設定することで、アームホルダ１１から医師Ｄの前腕Ａに印加される支持力を前記所望の一定値に良好に維持することができる。

【0035】

また、カウンタウェイト５１，５３，５５の重さＭ１，Ｍ２，Ｍ３が不連続な値しか取り得ない場合であっても、本実施形態では、カウンタウェイト５３，５５は重心の位置が調整可能であるので、前記支持力を前記所望の一定値に良好に近づけることができる。従って、医師Ｄは、１ｍｍ以下の血管を縫合する手術等の繊細な作業も良好に行うことができる。しかも、前記支持力は前述のように調整することができるので、脳外科手術，耳鼻科手術などといった手術の形態、医師Ｄの年齢や経験、医師Ｄが椅子Ｃに腰掛けて手術を行うか立って手術を行うか、等の各種条件に応じて、適切な値に前記支持力を調整することができる。

【0036】

さらに、節３２，３３，３７には、その回転機能を制限するロックするブレーキ３２Ａ，３３Ａ，３７Ａが設けられているので、医師Ｄは、ロックモードを設定することにより、アームホルダ１１の位置を良好に固定することができる。すなわち、本実施形態の腕支持装置１では、多関節アーム１２に、ばね等の弾性体もモータ等のアクチュエータも使用されていないので、アームホルダ１１から医師Ｄの前腕Ａに印加される支持力を極めて安定して一定値に維持することができる。しかしながら、その場合、ブレーキ３２Ａ，３３Ａ，３７Ａがないと、医師Ｄが前腕Ａをアームホルダ１１から外したときに、カウンタウェイト５１，５３，５５に加わる重力によってアームホルダ１１が上昇してしまう。これに対して、本実施形態の腕支持装置１では、ブレーキ３２Ａ，３３Ａ，３７Ａによるロックモードが設定されることにより、アームホルダ１１の位置を良好に固定することができる。

【0037】

また、本実施形態の腕支持装置１は、平行四辺形の４つの頂点に対応する位置に配設された節３３，３４，３６，３５によって順次環状に接続された剛体部４１，４３，４２，４４からなる４節リンクを備えている。そして、高さが一定に維持される節３２に接続された剛体部４１と、その剛体部４１に節３５を介して接続された剛体部４４とに、重さを調整可能なカウンタウェイト５１，５３が設けられている。このため、カウンタウェイト５１，５３の重さの最適値を計算する処理が容易になる。

【0038】

なお、前記実施形態において、アームホルダ１１が載置部の一例に、ベース部２１、肩部２２、及び剛体部４１，４２，４３，４４，４９が剛体部の一例に、多関節アーム１２が支持部の一例に、ネジ穴４１Ｓ，４４Ｓ，４９Ｓが錘装着部の一例に、剛体部４１〜４４が第１〜第４の剛体部の一例に、剛体部４１が第１剛体部の一例に、節３２が特定の節の一例に、それぞれ相当する。

【0039】

［本発明の他の実施形態］
また、本発明は前記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、カウンタウェイトは、多関節アーム１２における前記以外の箇所に設けられてもよい。また、本発明は、一部の電気スタンドのように、より多くの節及び剛体部を有したより複雑なリンク機構を備えた腕支持装置にも適用することができる。そして、その場合、鉛直でも水平でもない斜めの軸回りに剛体部を回動可能に接続する節も含まれてもよい。そのような軸回りの自由度も特定自由度である。

【0040】

さらに、錘の重心と節との距離を調整する方法も、種々考えられる。例えば、剛体部における節から近接離間する方向に沿って長尺に開口した貫通穴（いわゆる長穴）を、当該剛体部に形成し、その長穴の任意の箇所にネジの締め付けによって錘を固定可能にしてもよい。その場合、長穴における所望の位置にネジを締め付けて錘を固定することにより、錘の重心と節との距離を調整することができる。

【0041】

また、節から近接離間する方向にネジの軸を合わせて螺合させることのできるネジ穴を剛体部に形成し、そのネジ穴に錘の付いたネジを螺合させてもよい。その場合、ネジの螺合量を調整することによって、錘の重心と節との距離を調整することができる。その他にも、例えば、剛体部における錘の装着部自身が移動可能とされてもよい。

【0042】

またさらに、本発明の腕支持装置において、ブレーキは必ずしも設けなくてもよい。また、本発明は、手術用の腕支持装置以外にも、精密機械製造用の腕支持装置等、種々の分野に適用することができる。

【符号の説明】

【0043】

１…腕支持装置 １１…アームホルダ １２…多関節アーム
２１…ベース部 ２２…肩部 ２３…第１腕部 ２４…第２腕部
３１，３２，３３，３４，３５，３７，３８，３６，３７，３８…節
３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３７Ａ…ブレーキ
２１，２２，４１，４２，４３，４４，４９…剛体部
４１Ｓ，４４Ｓ，４９Ｓ…ネジ穴 ５１，５３，５５…カウンタウェイト
５１Ｓ，５３Ｓ，５５Ｓ…穴部 ５１Ｚ，５３Ｚ，５５Ｚ…ネジ
５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５５Ａ，５５Ｂ，２５０…錘 Ａ…前腕 Ｄ…医師

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】