(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】6494672
(24)【登録日】2019年3月15日
(45)【発行日】2019年4月3日
(54)【発明の名称】スタンド
(51)【国際特許分類】
A61B 90/25 20160101AFI20190325BHJP
A61B 90/50 20160101ALI20190325BHJP
B25J 19/00 20060101ALN20190325BHJP
【FI】
A61B90/25
A61B90/50
!B25J19/00 D
【請求項の数】4
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2017-21023(P2017-21023)
(22)【出願日】2017年2月8日
(62)【分割の表示】特願2016-515279(P2016-515279)の分割
【原出願日】2014年5月23日
(65)【公開番号】特開2017-124184(P2017-124184A)
(43)【公開日】2017年7月20日
【審査請求日】2017年2月8日
(31)【優先権主張番号】10-2013-0059337
(32)【優先日】2013年5月24日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2014-0061915
(32)【優先日】2014年5月22日
(33)【優先権主張国】KR
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】506414749
【氏名又は名称】コー・ヤング・テクノロジー・インコーポレーテッド
(73)【特許権者】
【識別番号】512293921
【氏名又は名称】インダストリー−ユニバーシティー コーペレイション ファンデーション ハンヤン ユニバーシティー エリカ キャンパス
(74)【代理人】
【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
(74)【代理人】
【識別番号】100084995
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 和詳
(72)【発明者】
【氏名】イ、 ビョン‐ジュ
(72)【発明者】
【氏名】ソ、 ジョン‐テ
【審査官】
宮部 愛子
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第2003/0151805(US,A1)
【文献】
特開平11−153293(JP,A)
【文献】
特開平6−217993(JP,A)
【文献】
特開平7−227791(JP,A)
【文献】
特表2009−514633(JP,A)
【文献】
特開平6−197912(JP,A)
【文献】
国際公開第2012/117922(WO,A1)
【文献】
国際公開第2010/085901(WO,A1)
【文献】
米国特許第5186422(US,A)
【文献】
武井 直行,省エネ・安全のための重力補償機構,日本ロボット学会誌,日本,2011年,第29巻、第6号,p.508−511
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A61B 90/25
A61B 90/50
B25J 19/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
四角形で配置される第1リンク、第2リンク、第3リンク、及び第4リンクであって、前記第1リンク及び第3リンクは対辺位置に配置される前記第1リンク〜前記第4リンクと、
前記第1リンクと前記第2リンクとの連結部位に連結されて、前記第1リンクと前記第2リンクとを互いに回転可能に連結する第1ジョイントと、
前記第2リンクと前記第3リンクとの連結部位に連結されて、前記第2リンクと前記第3リンクとを互いに回転可能に連結し、ホールディングユニットに固定される第2ジョイントと、
前記第3リンクと前記第4リンクとの連結部位に連結されて、前記第3リンクと前記第4リンクとを互いに回転可能に連結する第3ジョイントと、
前記第4リンクと前記第1リンクとの連結部位に連結されて、前記第4リンクと前記第1リンクとを互いに回転可能に連結する第4ジョイントと、
前記第3ジョイントに連結されるカウンターバランス部と、
前記第1リンクの一端部の前記第1ジョイントに連結され、前記第1リンクの一端部から延びるフロントリンクと、
前記第2ジョイントに回転可能に連結される第1延長リンクと、
前記第1延長リンクの端部に配置される第1延長ジョイントと、
前記第1延長ジョイントに回転可能に連結される第2延長リンクと、
前記第2延長リンクの端部に配置される第2延長ジョイントと、
前記第2延長ジョイントに回転可能に連結される第3延長リンクと、
前記第3延長リンクの端部に配置される第3延長ジョイントと、
前記フロントリンクの端部に配置される第4延長ジョイントと、
前記第3延長ジョイント及び前記第4延長ジョイントを介して配置される第4延長リンクと、
前記第1ジョイントと前記第2延長ジョイントとの間に配置される第5延長リンクと、
前記第4延長リンクから延びる延長フロントリンクであって、前記延長フロントリンクの先端に医療器具が取り付けられる、前記延長フロントリンクと、
を含み、
前記第1延長リンク、前記第4延長リンク、及び前記第5延長リンクは互いに平行である、スタンド。
【請求項2】
前記カウンターバランス部は前記医療器具の動きに応じて前記第3ジョイントに作用するトルクを補償する、請求項1に記載のスタンド。
【請求項3】
前記第3ジョイントに連結される前記カウンターバランス部は前記医療器具の動きによるトルクを補償する、請求項2に記載のスタンド。
【請求項4】
前記第3ジョイントに連結される前記カウンターバランス部は、前記第3リンク及び前記第4リンクから延びるように形成され、前記医療器具の動きによるトルクを補償する、請求項2に記載のスタンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、
スタンドに関し、より具体的には、顕微鏡、手術用エンドエフェクタのような医療器具を設けて所望する位置に移動させることができるカウンターバランス部を備えるスタンドに関するものである。
【背景技術】
【0002】
外科手術の分野において医療用手術顕微鏡で患部を観察しながら手術を行う顕微鏡手術(MICROSURGERY)が研究及び導入されている。
【0003】
このような顕微鏡手術時には、重量物である手術顕微鏡及びその附属機器を設けて手術顕微鏡及びその附属機器を所望する空間に位置させた後、その位置を維持するようにするスタンドを必要とする。
【0004】
このようなスタンドは、一般に平行リンクを用いるリンクユニットの中間部分をホールディングユニットに回転可能に連結すると同時に、リンクユニットの一側の終端部に手術顕微鏡を設け、回転地点を中心として手術顕微鏡の他方の終端部に手術顕微鏡の重さを相殺するためのカウンターウェイト(COUNTER WEIGHT)を有するバランス構造になっている。
【0005】
手術顕微鏡には、アシスタント医師用側視鏡(ASSISTANT SCOPE)やビデオカメラなどの附属機器も装着されているので、その重量に合わせてカウンターウェイトの位置を変化させることにより、手術顕微鏡などとカウンターウェイトとのバランスが取れるように全体のバランスを調節する作業が行われる。
【0006】
しかし、手術顕微鏡及び附属機器を所望する位置に停止させる場合、手術顕微鏡の垂直方向のバランスを維持する必要がある。従来のスタンドは、各種の附属機器の有無により変化する手術顕微鏡側の全重量に対して垂直方向のバランス調節を容易に行うことができないという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明
は、
上述した問題点を解決し、医療器具の位置に関係なく安定的で効率的なカウンターバランス(COUNTER BALANCE)を維持できるカウンターバランス部を備えるスタンドを提供する
。
【0008】
また、医療器具によりジョイントに発生するトルクの大きさに応じて交換が可能なカウンターウェイト及びバランスリンクの長さの調節が可能なカウンターバランス部を備えるスタンドを提供する
。
【0009】
また、自由度の付加が容易であるカウンターバランス部を備えるスタンドを提供する
。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一実施例によるカウンターバランス部を備えるスタンドは、四角形で配置される4つのリンクと、前記リンクの連結部位にそれぞれ連結されて、前記リンクを互いに回転可能にする4つのジョイントと、前記リンクのうちいずれか1つの端部から延びて、先端に医療器具が装着されるフロントリンクと、前記フロントリンクが延びる部位に位置したジョイントに対して対角線方向に位置したジョイントに連結されるカウンターバランス部とを
含むことができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によるカウンターバランス部を備えるスタンドは、カウンターバランスの設置位置を最適化することにより、小さい重量でも大きいトルクの補償効果を得ることができる。
【0012】
また、顕微鏡などのように様々な医療器具が用いられても、医療器具によりジョイントに発生するトルクの大きさに応じて交換可能なカウンターウェイト及びバランスリンクの長さの調節が可能なカウンターバランス部によって、安定的かつ効率的なカウンターバランスを維持することができる。
【0013】
また、ユーザーが所望する目的に応じて複数の延長リンク部材を設けて医療器具の動きの自由度を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】本発明によるカウンターバランス部を備えるスタンドを示す概略図である。
【
図3】カウンターバランス部の実施例を示す概略図である。
【
図4】延長リンク部材が備えられたスタンドを示す概略図である。
【
図7】カウンターバランス部の他の実施例を示す概略図である。
【
図8】カウンターバランス部の他の実施例を示す概略図である。
【
図9】カウンターバランス部の他の実施例を示す概略図である。
【0015】
以下では、本発明によるカウンターバランス部を備えるスタンドを添付の図面を参照して、より詳細に説明する。
【0016】
本発明は、カウンターバランス部を備えるスタンドに関するもので、
図1は本発明によるカウンターバランス部を備えるスタンドを示す概略図、
図2は
図1の作動状態を示す概略図、
図3はカウンターバランス部の実施例を示す概略図である。
【0017】
本発明によるカウンターバランス部を備えるスタンドは、四角形で配置される4つのリンク100と、リンク100の連結部位にそれぞれ連結されて、リンク100を互いに回転可能にする4つのジョイント110と、リンク100のうちいずれか1つの端部から延びて、先端に医療器具Mが装着され
得るフロントリンク120と、フロントリンク120が延びる部位に位置したジョイント110に対して対角線方向に位置したジョイント110に連結されるカウンターバランス部130とを
含む。
【0018】
以下では、各構成要素について詳細に説明する。
【0019】
ジョイント110は、第1〜第4ジョイント112、114、116、118で構成され、4つのリンク100の連結部位にそれぞれ連結されてリンク100が互いに回転するようになる。
【0020】
リンク100は、両端に第1、第4ジョイント112、118が連結される第1リンク102と、第1リンク102の対辺位置に配置されて両端に第2、第3ジョイント114、116が連結される第3リンク106と、両端が第1、第2ジョイント112、114に連結される第2リンク104と、第2リンク104の対辺位置に配置されて両端に第3、第4ジョイント116、118が連結される第4リンク108で構成されて四角形で配置され、
例えば、図1に示すように平行四辺形の形態で配置され
得る。以下では、
リンク100が平行四辺形で形成された場合の実施形態
を説明する。リンク100が平行四辺形ではない場合には、平行を対辺の意味として理解することができる。
【0021】
第1リンク102は両端に第1、第4ジョイント112、118が連結され、第3リンク106は第1リンク102に対して平行に配置されて両端に第2、第3ジョイント114、116が連結される。また、第2リンク104は両端が第1、第2ジョイント112、114に連結され、第4リンク108は両端が第2、第3ジョイント114、116に連結され、第2リンク104と第4リンク108は平行になる。これにより、第1、第2、第3及び第4リンク102、104、106、108が互いに対して回転可能になって後述する医療器具Mが自由度を有するようになる。
【0022】
また、4つのジョイント110のうち少なくともいずれか1つはホールディングユニット(図示せず)に固定されて支持される。本発明の実施例では、
例えば、第2ジョイント114がホールディングユニットに固持され
得る。
【0023】
フロントリンク120は、4つのリンク100のうちいずれか1つの端部から延びて、先端に医療器具Mが装着されてリンク100が動きに応じて連動して医療器具Mを移動させる。実施例として、本発明ではフロントリンク120が
図1に示すように第1リンク102の端部から延びて、第1リンク102とフロントリンク120との間には第1ジョイント112が連結され
得る。
【0024】
カウンターバランス部130は、
例えば、フロントリンク120が延びる部位に位置するジョイント110に対して対角線方向に位置するジョイント110に連結されて医療器具Mのカウンターバランスを合わせる役割をする。すなわち、リンク100の実施例によれば、
図1に示すようにフロントリンク120が延びる部位に第1ジョイント112があり、第1ジョイント112の対角線方向には第3ジョイント116が配置されるため、カウンターバランス部130は第3ジョイント116に連結される。
【0025】
本発明のカウンターバランス部130は、フロントリンク120及び医療器具Mによるバランスを合わせるためにウェイタ(WEIGHTER)とスプリングが使用され得る。以下では、まずウェイタが使用される場合を説明する。
【0026】
カウンターバランス部130は、第3ジョイント116に連結される2つのリンク100、すなわち、第3、第4リンク106、108から延びる第1、第2バランシングリンク131、133と、第1、第2バランシングリンク131、133の先端にそれぞれ設けられる第1、第2カウンターウェイト132、134
を含む。
第1、第2カウンターウェイト132、134は、第2ジョイント114を中心に医療器具Mと反対側に位置してバランスを合わせると同時に、医療器具Mが重力に反する方向に移動する時、第1、第2カウンターウェイト132、134は重力が作用する方向に移動して、医療器具によってジョイントに作用するトルクを補償する
ことができる。カウンターバランス部130は、中心軸に作用する第2ジョイント114と連結せず、
図1に示すように第3ジョイント116
に連結
され得、リンク100の大部分の運動において中心軸との実効距離(カウンターウェイトに作用する重力ベクターと中心軸との間の距離)が最大になるため、医療器具によって発生するジョイントのトルクを最大限で補償することができる。
【0027】
一方、第1、第2バランシングリンク131、133は、長さの調節が可能であり、第1、第2カウンターウェイト132、134は第1、第2バランシングリンク131、133にそれぞれ着脱可能に設けられてフロントリンク120の長さまたは医療器具Mの重さに応じてジョイントに補償されるトルクを調節することができる。
【0028】
他の実施形態として、カウンターバランス部130は、第3、第4リンク106、108から延びる第1、第2バランシングリンク131、133と、第1、第2バランシングリンク131、133の先端にそれぞれ設けられる第1、第2カウンタースプリング136、138を
含むことができる。
第2ジョイント114を固定しているホールディングユニット
は、例えば、地面と平行に延び
ることができ、第1カウンタースプリング136は、
図3に示すように一端が第1バランシングリンク131の先端に連結され、他端がホールディングユニットと連結され
得る。このとき、第1カウンタースプリング136は引張スプリングであって、第1バランシングリンク131を重力が作用する方向、すなわち、矢印方向に移動させて医療器具Mによるジョイントのトルクを補償する。第2カウンタースプリング138は、一端が第2バランシングリンク133の先端に連結され、他端がホールディングユニットと連結される。第2カウンタースプリング138も引張スプリングであって、矢印方向に第2バランシングリンク133を移動させて医療器具によるジョイントのトルクを補償する。
【0029】
また、必要に応じて、カウンタースプリングの一端が第3リンク106に連結され、他端がホールディングユニットに連結され得る。
【0030】
以下では、本発明によるカウンターバランス部を備えるスタンドの作動状態を図面を参照して説明する。
【0031】
図2(a)を参照すると、医療器具Mが重力に応じる方向であるA方向に移動すれば、リンク100の構造により第3、第4ジョイント116、118がそれぞれB及びC方向に移動し、これにより、第1、第2カウンターウェイト132、134がそれぞれ重力に反する方向であるD及びE方向に移動するようになる。これにより、第1、第2カウンターウェイト132、134の位置エネルギーが増加し
、後に医療機器Mが元の位置に戻ったり、
図2(b)に示すようにそれ以上の位置に移動する時に小さい力でも移動できるようにする。
【0032】
反対に、
図2(b)に示すように、医療器具Mが重力に反する方向に移動すれば、リンク100が
図2(a)の方向とは反対に作用するようになり、これにより、第1、第2カウンターウェイト132、134は重力に応じる方向に移動することにより位置エネルギーが減少すると同時に、医療器具Mが小さい力で重力に反する方向に移動することができる。
【0033】
図4は本発明による延長リンク部材が備えられたスタンドを示す概略図、
図5は
図4の他の実施例を示す概略図、
図6は
図5の作動状態を示す概略図である。
【0034】
延長リンク部材は、
延長リンク200と、延長リンク200の連結部位にそれぞれ連結されて、延長リンク200を互いに回転可能にする延長ジョイント210と、延長リンク200のうちフロントリンク120と連結された延長リンク200の端部から延びる延長フロントリンク220を有して構成され、医療器具Mの自由度を増加させる役割をする。
【0035】
延長ジョイント210は、第1、第2、第3及び第4延長ジョイント212、214、216、218で構成される。
【0036】
延長リンク200は、第2リンク104の対辺位置に配置されて、両端に第1、第2延長ジョイント212、214が連結される第2延長リンク204と、フロントリンク120の対辺位置に配置されて、一端に第2延長ジョイント214が連結され、他端に第3延長ジョイント216が連結される第3延長リンク206と、両端がそれぞれ第2ジョイント114及び第1延長ジョイント212に連結される第1延長リンク202と、一端に第3延長ジョイント216が連結され、他端に第4延長ジョイント218が連結される第4延長リンク208と、両端がそれぞれ第1ジョイント112及び第2延長ジョイント214に連結される第5延長リンク209を
含む。
【0037】
延長リンク部材は、
図4に示すように、第2、第3延長リンク204、206がそれぞれ第2リンク104及びフロントリンク120と平行に配置され
得、第2、第3延長リンク204、206のそれぞれの一側の端部は第2延長ジョイント214
に連結される。また、第2延長リンク204の他方の端部
は第1延長ジョイント212
に連結され、第3延長リンク206の他方の端部
は第3延長ジョイント216
に連結され、第1延長リンク202は両端が第2ジョイント114及び第1延長ジョイント212に連結され、第4延長リンク208は両端が第3延長ジョイント216及び第4延長ジョイント218に連結される。また、第5延長リンク209は両端が第1ジョイント112及び第2延長ジョイント214に連結される。すなわち、延長リンク200は、中心点である第2ジョイント114から延びて、2つの平行四辺形を重ねておいた形態であ
り得る。
【0038】
実施例
により、第1延長リンク202は、設置面に対して垂直に固定され得る。これは後述する延長フロントリンク220を垂直に維持させるためである。
この場合、第1延長リンク202と第5延長リンク209が常に平行であり、第5延長リンク209と第4延長リンク208が常に平行であるため、第4延長リンク208から延びる延長フロントリンク220も第1延長リンク202と常に平行である。よって、顕微鏡のように医療器具Mが常に垂直である状態を維持する必要がある場合に第1延長リンク202を垂直に固定させることにより、医療器具Mも垂直状態を維持させることができる。
【0039】
延長フロントリンク220は、第4延長リンク208から延びて、先端に医療器具Mが装着され
得る。結局、延長リンク200は、延長フロントリンク220を連結するための
手段であり、延長フロントリンク220によって医療器具Mがリンク100の動きだけでなく延長リンク部材の動きに連動して自由度が増加
し得る。
【0040】
一方、本発明によるカウンターバランス部を備えるスタンドは、
図5に示すように、
図4に対して上・下が反転した形で形成され得る。これは医療器具Mが下から上へ作用する場合、例えば、顕微鏡の対物レンズなどに使用され得、同様に第1延長リンク202を地面に対して垂直に固定させて
図6(a)及び
図6(b)に示すように延長フロントリンク220を常に垂直に維持させながら動くようにすることができる。
【0041】
図7〜
図9はカウンターバランス部の他の実施例を示す概略図である。
【0042】
以下では、延長リンク部材が備えられたスタンドにカウンタースプリングが適用された場合を図面を参照して説明する。
【0043】
まず、
図7を参照すると、
スタンドには、第3、第4リンク106、108から延びる第1、第2バランシングリンク131、133が備えられ、第1延長リンク202からそれぞれ延びる第1、第2補助リンク202a、202bが備えられ
る。第1、第2補助リンク202a、202bは第1延長リンク202と同様に地面に対して垂直に固定され
、第1カウンタースプリング136は、一端が第1バランシングリンク131の先端に連結され、他端が第1補助リンク202aに連結される。この
場合、第1カウンタースプリング136は引張スプリングであって、第1バランシングリンク131を重力が作用する方向、すなわち、矢印方向に移動させて医療器具Mによるジョイントのトルクを補償する
ことができる。第2カウンタースプリング136は、一端が第2バランシングリンク133の先端に連結され、他端が第2補助リンク202bに連結される。この時、第2カウンタースプリング138は圧縮スプリングであって、第2バランシングリンク133を矢印方向に移動させて医療器具Mによるジョイントのトルクを補償する
ことができる。
【0044】
他の実施例として、
図8を参照すると、第1カウンタースプリング136は、一端が第4リンク108に連結され、他端が第1延長リンク202に連結される。第2カウンタースプリング138は、一端が第3リンク106に連結され、他端が第1延長リンク202に連結される。また、第1、第2カウンタースプリング136、138は引張スプリングであって、それぞれが第4リンク108及び第3リンク106を矢印方向に移動させて医療器具Mによるジョイントのトルクを補償する
ことができる。
【0045】
また他の実施例として、
図9を参照すると、第1延長リンク202から第2補助リンク202bが延びて、第1バランシングリンク131が第2ジョイント114と連結された第3リンク106から延びる。また、第1カウンタースプリング136の一端が第1バランシングリンク131に連結され、他端が第2補助リンク202bに連結される。この時、第1カウンタースプリング136は引張スプリングであって、第1バランシングリンク131を矢印方向に移動させて医療器具Mによるジョイントのトルクを補償する
ことができる。
【0046】
このように延長リンク部材が備えられたスタンドにカウンタースプリングが適用される場合、多様な実施例が構成され得
、その他にもリンク100または延長リンク200と直接連結されるカウンタースプリングが備えられ、必要に応じてバランシングリンクをさらに付加してさらに多様な実施例が構成され得ることはもちろんである。
【0047】
一方、延長リンク部材は必要に応じてさらに設けられるが、同様にホールディングユニットによって支持される第2ジョイント114に追加でリンクを連結し、第2リンク104と平行なリンクをさらに連結し、その後、フロントリンク120及び延長フロントリンク220とそれぞれ平行なリンクをさらに連結した後に、延長フロントリンク220に追加のフロントリンクを連結し、連結されたフロントリンクの先端に医療器具を設ける。このような方法でN個の延長リンク部材がさらに設けられて医療器具の自由度を多様に設定することができる。
【0048】
また、設けられる延長リンク部材の数が増加するほど医療器具Mは回転の中心点である第2ジョイント114から距離が遠くなり、これにより医療器具Mによってジョイントに発生するトルクは大きくなるが、安定したカウンターバランスを維持するためには増加する延長リンク部材の数に比例して第1、第2バランシングリンク131、133の長さを増加させることが
できる。効率のよいカウンターバランスのためには、第1、第2バランシングリンク131、133の長さだけでなく、第1、第2カウンターウェイト132、134の重量も増加させることが
できる。
【符号の説明】
【0049】
100:リンク 102:第1リンク
104:第2リンク 106:第3リンク
108:第4リンク 110:ジョイント
112:第1ジョイント 114:第2ジョイント
116:第3ジョイント 118:第4ジョイント
120:フロントリンク 130:カウンターバランス部
131:第1バランシングリンク 132:第1カウンターウェイト
133:第2バランシングリンク 134:第2カウンターウェイト
136:第1カウンタースプリング 138:第2カウンタースプリング
200:延長リンク 202:第1延長リンク
202a:第1補助リンク 202b:第2補助リンク
204:第2延長リンク 206:第3延長リンク
208:第4延長リンク 209:第5延長リンク
210:延長ジョイント 212:第1延長ジョイント
214:第2延長ジョイント 216:第3延長ジョイント
218:第4延長ジョイント 220:延長フロントリンク