特開 2022-40672 保持アーム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022040672

(43)【公開日】2022-03-11

(54)【発明の名称】保持アーム

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/22 20060101AFI20220304BHJP

   G02B 21/24 20060101ALI20220304BHJP

   G02B 21/36 20060101ALI20220304BHJP

   A61B 90/25 20160101ALI20220304BHJP

   F16C 11/06 20060101ALI20220304BHJP

   F16C 11/10 20060101ALI20220304BHJP

【ＦＩ】

G02B21/22

G02B21/24

G02B21/36

A61B90/25

F16C11/06 R

F16C11/10 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020145484

(22)【出願日】2020-08-31

(71)【出願人】

【識別番号】390013033

【氏名又は名称】三鷹光器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】中村 勝之

(72)【発明者】

【氏名】土居 正雄

【テーマコード（参考）】

2H052

3J105

【Ｆターム（参考）】

2H052AA13

2H052AB19

2H052AD04

2H052AF14

2H052AF21

3J105AA23

3J105AA24

3J105AA32

3J105AA37

3J105AB03

3J105AB22

3J105AB41

3J105AC01

3J105CB03

3J105CB17

3J105CC05

3J105DA04

3J105DA33

(57)【要約】      （修正有）

【課題】３Ｄビュアーを手術顕微鏡に支持することができる小型の保持アームを提供する。
【解決手段】保持アーム１１が、第１アームと第２アームから構成され、第１アームの基端部がボールジョイントを介して手術顕微鏡４の上面に取付けられ、第２アームの先端部にボールジョイントを介して３Ｄビュアー８を支持することができる。小型の保持アーム１１がロック手段で保持アーム１１の可動部を全てロックすることにより、３Ｄビュアー８を希望する位置及び向きで確実に固定することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基端部が手術顕微鏡の上面に取付けられ、先端部に３Ｄビュアーを支持する保持アームであって、
基端部が手術顕微鏡の上面に対してボールジョイントにより回転自在に取付けられる第１アームと、先端部に３Ｄビュアーがボールジョイントにより回転自在に支持される第２アームと、を具備し、
第１アームの先端部と第２アームの基端部は、第１アーム及び第２アームの長手方向に直交する共通した回転軸に沿って重ね合わせ状態で且つ回転軸を中心に回転自在な状態で接続され、
該回転軸と、第１アーム及び第２アームとの間に、第１アームのボールジョイントを中心とした回転と、第２アームのボールジョイントを中心とした回転と、回転軸を中心とした第１アーム及び第２アームの各回転の４箇所を単一の操作で同時にロック自在なロック手段が設けられていることを特徴とする保持アーム。

【請求項2】

第１アームのボールジョイントは、手術顕微鏡の上面に固定されるピンが一体的に形成されたボールと、該ボールが内接するソケット状の基端部から構成され、基端部の一部にピンの角度変更を許容する溝部が形成され、
第２アームのボールジョイントは、３Ｄビュアーを支持するピンが一体的に形成されたボールと、該ボールが内接するソケット状の先端部から構成され、先端部の一部にピンの角度変更を許容する溝部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の保持アーム。

【請求項3】

ロック手段が、
一端に回転操作用の操作部が設けられたボルト状の回転軸と、
該回転軸の外側に内面が螺合した状態で設けられ、一部が第１アームの先端部又は第２アームの基端部と係合して軸心を中心にした回転が規制され、回転軸の回転に伴い回転軸の長手方向に沿ってスライドするスライド筒と、
該スライド筒の第１アーム及び第２アームに対応する位置にそれぞれスライド筒の軸心を中心に回転自在に外挿され且つ一端に回転軸の長手方向で傾斜する斜面が形成されたスライダと、
第１アーム及び第２アームの内部にそれぞれ長手方向に沿って設けられ、一端にスライダの斜面に当接自在な斜面を有するクサビ部が形成され、他端にボールジョイントのボールに当接自在なカップ部が形成された軸圧伝達部と、
を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の保持アーム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は手術顕微鏡に３Ｄビュアーを支持するための保持アームに関する。

【背景技術】

【0002】

スタンド装置から横方向に延びる支持アームの先端に支持される手術顕微鏡は左右一対の光学用接眼部を有し、メインドクターがこの光学用接眼部より術部の光学像を立体的に観察することができる。また手術顕微鏡にはカメラが組み込まれており、カメラにより術部を立体的に撮像して左右一対の電子映像を出力することができる。

【0003】

スタンド装置の支持アームの先端には先端部が手術顕微鏡の近くまで延びる保持アームが取付けられ、この保持アームの先端部に３Ｄビュアーが支持される。３Ｄビュアーにはカメラから出力された電子映像を表示する左右一対のパネルと、各パネルに対応する映像用接眼部が設けられている。従って、アシスタントドクターが３Ｄビュアーの映像用接眼部から左右のパネルに表示された電子映像を見ることにより、術部の立体的な映像を観察することができる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４８００２４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、このような従来の技術にあっては、スタンド装置の支持アームの先端から手術顕微鏡近くまで延びる保持アームを用いて３Ｄビュアーを支持していたため、保持アームがどうしても大型になり、スタンド装置全体の重量バランスに悪影響を与えていた。またスタンド装置の支持アームは保持アームの重量を支えるために強度を高める必要があり、スタンド装置側の設計にも影響を与えていた。そこで３Ｄビュアーをスタンド装置の支持アームでなく、より近くの手術顕微鏡に支持することができる小型の保持アームの提案が待たれている。

【0006】

本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、３Ｄビュアーを手術顕微鏡に支持することができる小型の保持アームを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の技術的側面によれば、基端部が手術顕微鏡の上面に取付けられ、先端部に３Ｄビュアーを支持する保持アームであって、基端部が手術顕微鏡の上面に対してボールジョイントにより回転自在に取付けられる第１アームと、先端部に３Ｄビュアーがボールジョイントにより回転自在に支持される第２アームと、を具備し、第１アームの先端部と第２アームの基端部は、第１アーム及び第２アームの長手方向に直交する共通した回転軸に沿って重ね合わせ状態で且つ回転軸を中心に回転自在な状態で接続され、該回転軸と、第１アーム及び第２アームとの間に、第１アームのボールジョイントを中心とした回転と、第２アームのボールジョイントを中心とした回転と、回転軸を中心とした第１アーム及び第２アームの各回転の４箇所を単一の操作で同時にロック自在なロック手段が設けられていることを特徴とする。

【0008】

本発明の第２の技術的側面によれば、第１アームのボールジョイントは、手術顕微鏡の上面に固定されるピンが一体的に形成されたボールと、該ボールが内接するソケット状の基端部から構成され、基端部の一部にピンの角度変更を許容する溝部が形成され、第２アームのボールジョイントは、３Ｄビュアーを支持するピンが一体的に形成されたボールと、該ボールが内接するソケット状の先端部から構成され、先端部の一部にピンの角度変更を許容する溝部が形成されていることを特徴とする。

【0009】

本発明の第３の技術的側面によれば、ロック手段が、一端に回転操作用の操作部が設けられたボルト状の回転軸と、該回転軸の外側に内面が螺合した状態で設けられ、一部が第１アームの先端部又は第２アームの基端部と係合して軸心を中心にした回転が規制され、回転軸の回転に伴い回転軸の長手方向に沿ってスライドするスライド筒と、該スライド筒の第１アーム及び第２アームに対応する位置にそれぞれスライド筒の軸心を中心に回転自在に外挿され且つ一端に回転軸の長手方向で傾斜する斜面が形成されたスライダと、第１アーム及び第２アームの内部にそれぞれ長手方向に沿って設けられ、一端にスライダの斜面に当接自在な斜面を有するクサビ部が形成され、他端にボールジョイントのボールに当接自在なカップ部が形成された軸圧伝達部と、とから構成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の第１の技術的側面によれば、保持アームが、第１アームと第２アームから構成され、第１アームの基端部がボールジョイントを介して手術顕微鏡の上面に取付けられ、第２アームの先端部にボールジョイントを介して３Ｄビュアーが支持され、第１アームの先端部と第２アームの基端部が重ね合わされた状態で回転軸に対して回転自在に接続されている。そしてロック手段を解除することにより、保持アームを介して３Ｄビュアーを手術顕微鏡の前後左右上下いかなる任意の位置にも移動させることができ、更に３Ｄビュアーの向きも自由に変更することができる。そしてロック手段で保持アームの可動部を全てロックすることにより、３Ｄビュアーを希望する位置及び向きで確実に固定し、安定した状態で３Ｄビュアーの観察を行うことができる。従って、小型の保持アームだが３Ｄビュアーを手術顕微鏡に対して確実に支持することができる。

【0011】

本発明の第２の技術的側面によれば、第１アーム及び第２アームのソケット状の基端部及び先端部にそれぞれボールのピンの角度変更を許容する溝部が形成されているため、ボールのピンの角度変更範囲を溝部に沿う一方向へ拡大することができる。基端部及び先端部に溝部だけが形成されるため、基端部及び先端部の剛性が低下することなく、ボールジョイントとしての機能が確実に維持される。

【0012】

本発明の第３の技術的側面によれば、回転軸の操作部を回すことにより、スライド筒がスライダごとスライドし、第１アーム及び第２アーム内でスライダの斜面が各軸圧伝達部のクサビ部を押すことにより、軸圧伝達部には両端から圧縮力が加わると共に、その反力によりスライダがスライド筒を介して回転軸に圧接し且つカップ部がボールに圧接する。そのため回転軸を回すという単一操作で、第１アームのボールジョイントを中心とした回転と、第２アームのボールジョイントを中心とした回転と、回転軸を中心とした第１アーム及び第２アームの各回転の４箇所を同時にロックすることができる。従って、簡単に３Ｄビュアーを任意の位置及び向きに固定することができる。そして回転軸を逆側へ回転させれば、各可動部をフリーにすることができ、再度３Ｄビュアーの位置及び向きを変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】手術顕微鏡を支持したスタンド装置を示す斜視図。

【図2】手術顕微鏡と保持アームと３Ｄビュアーを示す斜視図。

【図3】３Ｄビュアーの構造を示す斜視図。

【図4】保持アームの位置を変えた手術顕微鏡を示す平面図。

【図5】保持アームを示す一部省略の斜視図。

【図6】保持アームを示す断面図。

【図7】第２アームを分離した保持アームを示す断面図。

【図8】回転軸回りの構造を示す分解斜視図。

【図9】回転軸回りの構造を示す断面図。

【図10】図７中矢示ＳＡ－ＳＡ線に沿う断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１～図１０は本発明の好適な実施形態を示す図である。

【0015】

以上及び以下において前後左右の方向性は図１に示された通りである。

【0016】

スタンド装置１は上部に横方向に延びる支持アーム２を有し、この支持アーム２の先端に吊下アーム３を介して手術顕微鏡４が支持されている。スタンド装置１は平行リンク機構を利用したバランス式構造で、スタンド装置１を動かすことにより、支持アーム２の先端に支持された手術顕微鏡４の位置を移動させることができる。

【0017】

手術顕微鏡４は立体観察可能な構造で、観察対象である術部Ｇから左右２本の光束Ｌを内部に導入し、導入された２本の光束Ｌを内部の対物光学系及びズーム光学系を通過させた後、折り返して左右一対の光学用接眼部５に導いている。メインドクターはこの左右一対の光学用接眼部５から術部Ｇの光学像を立体的に観察することができる。

【0018】

手術顕微鏡４の上部には立体撮影可能なカメラ６が設けられており、手術顕微鏡４内の左右一対の光束Ｌの一部をそれぞれ分岐導入して術部Ｇを立体的に撮像し、撮像した左右一対の電子映像を出力することができる。

【0019】

カメラ６から出力された電子映像はケーブル７を介して３Ｄビュアー８に送られる。３Ｄビュアー８は内部にパネル（小型ＬＣＤ）９を備え、そこにカメラ６から送られた術部Ｇに関する左右一対の電子映像をそれぞれ表示することができる。３Ｄビュアー８にはパネル９に対応する位置に映像用接眼部１０が設けられ、そこからアシスタントドクターがパネル９に表示された電子映像を見ることにより、術部Ｇを立体的に観察することができる。アシスタントドクターはこの３Ｄビュアー８により術部Ｇを観察して手術状況を共有し、手術を的確に補助することができる。この３Ｄビュアー８は小型の保持アーム１１を介して手術顕微鏡４の上面に取付けられる。

【0020】

次に保持アーム１１の構造を図５～図１０により説明する。尚、図示された保持アーム１１の部品は、実際は複数の小部品で形成されていても一体的に機能する部分は一体物として表している。

【0021】

保持アーム１１は直線状の第１アームＡと第２アームＢとから構成されている。第１アームＡの基端部１２ａはソケット状になっており、内部のボール１３ａを包んでいる。この基端部１２ａとボール１３ａでボールジョイント１４ａが形成される。

【0022】

ボール１３ａにはフランジ状の先端を有するピン１５ａが一体的に形成されており、ピン１５ａが基端部１２ａから突出した状態になっている。基端部１２ａはピン１５ａの軸心を中心に回転することができる。また基端部１２ａのピン１５ａが突出した部分を含め、基端部１２ａには一方向に延びる溝部１６ａが形成されており、ピン１５ａがその溝部１６ａに沿って１８０°の範囲で角度変更することができる。

【0023】

第２アームＢの先端部１７ｂも、第１アームＡの基端部１２ａ同様にソケット状になっており、内部のボール１３ｂを包んでいる。この先端部１７ｂとボール１３ｂでボールジョイント１４ｂが形成される。

【0024】

ボール１３ｂにはフランジ状の先端を有するピン１５ｂが一体的に形成されており、ピン１５ｂが先端部１７ｂから突出した状態になっている。ボール１３ｂはピン１５ｂの軸心を中心に先端部１７ｂに対して回転することができる。先端部１７ｂのピン１５ｂが突出した部分を含め、先端部１７ｂには一方向に延びる溝部１６ｂが形成されており、ピン１５ｂがその溝部１６ｂに沿って１８０°の範囲で角度変更することができる。

【0025】

第１アームＡ及び第２アームＢのソケット状の基端部１２ａ及び先端部１７ｂにそれぞれボール１３ａ、１３ｂのピン１５ａ、１５ｂの角度変更を許容する溝部１６ａ、１６ｂが形成されているが、基端部１２ａ及び先端部１７ｂに形成されているのが溝部１６ａ、１６ｂだけであるため、ボール１３ａ、１３ｂを包む基端部１２ａ及び先端部１７ｂの剛性が低下することなく、ボールジョイント１４ａ、１４ｂとしての機能が確実に維持される。

【0026】

第１アームＡの先端部１７ａと、第２アームＢの基端部１２ｂは、第１アームＡ及び第２アームＢの長手方向に直交する共通した回転軸１８に沿って重ね合わせ状態で接続されている。先端部１７ａと基端部１２ｂの間には中間リング１９が介在されており、この中間リング１９も含めて、先端部１７ａと基端部１２ｂは接続された状態で、回転軸１８に沿って連続した円筒形状を形成する。

【0027】

回転軸１８は、一端にキャップ２０が接続され、他端に蝶形の操作部２１が形成されたボルト形状をしている。第１アームＡの先端部１７ａと第２アームＢの基端部１２ｂはこの回転軸１８に対して２つのベアリング２２を介して回転自在に取付けられている。

【0028】

接続された先端部１７ａと基端部１２ｂの内部に位置する回転軸１８には、回転軸１８の外側に螺合するスライド筒２３が設けられている。このスライド筒２３の一端２３ｅは四角形状で、同形状の内面を有する第１アームＡの先端部１７ａと係合しており、回転軸１８が回転してもスライド筒２３は回転しないようになっている。従って操作部２１を手で持って回転軸１８を回転させると、その回転方向に応じてスライド筒２３は回転軸１８の長手方向に沿ってスライドする。

【0029】

更にスライド筒２３の外側には、第１アームＡ及び第２アームＢに対応する位置にそれぞれスライダ２４ａ、２４ｂが設けられている。スライダ２４ａ、２４ｂの間にはスペーサ２５が介在されており、スライダ２４ａ、２４ｂはスライド筒２３と長手方向では一体化している。

【0030】

スライダ２４ａ、２４ｂはスライド筒２３が貫通した状態でスライド筒２３に対しては回転自在であり、スライダ２４ａ、２４ｂの一端には回転軸１８の長手方向で傾斜する斜面２６ａ、２６ｂが形成されている。

【0031】

第１アームＡと第２アームＢの内部には、それぞれ長手方向に沿って軸圧伝達部２７ａ、２７ｂが設けられている。軸圧伝達部２７ａ、２７ｂは基本的にパイプ形状で、その回転軸１８側にはスライダ２４ａ、２４ｂの斜面２６ａ、２６ｂに当接自在な斜面２８ａ、２８ｂを有するクサビ部２９ａ、２９ｂが形成され、ボールジョイント１４ａ、１４ｂ側にはボール１３ａ、１３ｂに当接自在なカップ部３０ａ、３０ｂが形成されている。軸圧伝達部２７ａ、２７ｂはそれぞれ第１アームＡ及び第２アームＢと共に回転自在で、軸圧伝達部２７ａ、２７ｂのクサビ部２９ａ、２９ｂと当接しているスライダ２４ａ、２４ｂもスライド筒２３を中心に回転する。

【0032】

このような構造をした保持アーム１１の基端部１２ａのピン１５ａが手術顕微鏡４の上面に形成された固定部３１に固定され、先端部１７ｂのピン１５ｂに３Ｄビュアー８の上部に形成された固定部３２が固定される。従って３Ｄビュアー８が保持アーム１１を介して手術顕微鏡４の上面に取付けられた状態となる。

【0033】

第１アームＡの基端部１２ａはボールジョイント１４ａにより、ピン１５ａの軸心を中心に回転自在であるため、図４に示すように、３Ｄビュアー８を手術顕微鏡４の横にも後ろにも持ってくることができる。

【0034】

また、第１アームＡの基端部１２ａに溝部１６ａが形成されていることにより、その溝部１６ａに沿って第１アームＡの角度変更を行うことができ、且つ第１アームＡ及び第２アームＢが回転軸１８を中心にそれぞれ回転自在であるため、３Ｄビュアー８の位置を上下させることもできる。

【0035】

更に、第２アームＢの先端部１７ｂのボールジョイント１４ｂにより、３Ｄビュアー８をどのような位置に移動させても、その位置において最適の向きに変更することができる。

【0036】

この実施形態では、前述の回転軸１８、スライド筒２３、スライダ２４ａ、２４ｂ、軸圧伝達部２７ａ、２７ｂによりロック手段が構成される。３Ｄビュアー８を任意の位置及び向きにした後、その状態を維持するため、ロック手段により保持アーム１１の状態をロックすることができる。

【0037】

すなわち、回転軸１８の操作部２１を手で右に回転させると、回転軸１８は回転するがスライド筒２３はその一端２３ｅが第１アームＡの先端部１７ａと係合しているため回転しない。そのためスライド筒２３は回転軸１８に対して操作部２１側にスライドする。スライド筒２３と一体的にスライダ２４ａ、２４ｂもスライドし、互いに斜面２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂが当接している軸圧伝達部２７ａ、２７ｂを軸方向に押す。

【0038】

そうすると軸圧伝達部２７ａ、２７ｂに両端から圧縮力が加わり、その反力により一方のスライダ２４ａ、２４ｂがスライド筒２３を介して回転軸１８に圧接し、他方のカップ部３０ａ、３０ｂがボール１３ａ、１３ｂに圧接する。そのため操作部２１を回すという単一操作で、第１アームＡのボールジョイント１４ａを中心とした回転と、第２アームＢのボールジョイント１４ｂを中心とした回転と、回転軸１８を中心とした第１アームＡ及び第２アームＢの各回転の４箇所を同時にロックすることができる。そして回転軸１８を逆側へ回転させれば、各可動部をフリーにすることができ、再度３Ｄビュアー８の位置及び向きを変更することができる。

【0039】

この実施形態によれば、基端部１２ａが手術顕微鏡４の上面に取付けられた保持アーム１１の先端部１７ｂに３Ｄビュアー８を支持する構造のため、スタンド装置１側に取付ける場合に比べて保持アーム１１自体を小型にすることができる。従って、保持アーム１１は軽量になりスタンド装置１全体の重量バランスに影響を与えることがなく、またスタンド装置１の支持アーム２の強度を必要以上に高める必要がないため、スタンド装置１の設計も容易になる。

【0040】

また手術顕微鏡４及び３Ｄビュアー８は、両者の姿勢及び位置関係を維持したまま、スタンド装置１の支持アーム２を回動させることにより、両方一緒に移動させることができるため、手術顕微鏡４を観察するメインドクター及び３Ｄビュアー８を観察するアシスタントドクターの両者にとって位置関係が変化せず操作性が良い。

【0041】

以上の説明では、第１アームＡ及び第２アームＢのソケット状の基端部１２ａ及び先端部１７ｂに溝部１６ａ、１６ｂを形成してボールジョイント１４ａ、１４ｂの角度変更範囲を一方向に拡大していたが、ボール１３ａ、１３ｂを包む基端部１２ａ及び先端部１７ｂのピン１５ａ、１５ｂが通過する部分に、強度が低下しない範囲である程度の大きさの開口を形成し、その開口の許す範囲内で、ピン１５ａ、１５ｂを一方向でなく全方向へ角度変更可能にしても良い。

【符号の説明】

【0042】

１ スタンド装置
２ 支持アーム
４ 手術顕微鏡
５ 光学用接眼部
６ カメラ
８ ３Ｄビュアー
９ パネル
１０ 映像用接眼部
１１ 保持アーム
１２ａ、１２ｂ 基端部
１３ａ、１３ｂ ボール
１４ａ、１４ｂ ボールジョイント
１５ａ、１５ｂ ピン
１６ａ、１６ｂ 溝部
１７ａ、１７ｂ 先端部
１８ 回転軸（ロック手段）
２１ 操作部
２３ スライド筒（ロック手段）
２４ａ、２４ｂ スライダ（ロック手段）
２７ａ、２７ｂ 軸圧伝達部（ロック手段）
２９ａ、２９ｂ クサビ部
３０ａ、３１ｂ カップ部
Ａ 第１アーム
Ｂ 第２アーム
Ｇ 術部
Ｌ 光束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】