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技術 天井取付装置

出願人 ライカインストルメンツ(シンガポール)プライベートリミテッド
発明者 アンドレアスメテルスキ
出願日 2000年7月3日 (20年5ヶ月経過) 出願番号 2000-201061
公開日 2001年3月16日 (19年9ヶ月経過) 公開番号 2001-066517
状態 特許登録済
技術分野 手術・診断のための補助具 顕微鏡、コンデンサー
主要キーワード 振動プロセス 略式平面図 部分支持体 補償空間 傾き調節機構 水平支持アーム 装置ボックス 装置箱
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この項目の情報は公開日時点(2001年3月16日)のものです。
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課題

顕微鏡に生じうる振動を制限し、かつ使用者行動の自由及び視野を妨げず、更に顕微鏡の位置にかかわらず顕微鏡のあるべき位置からの「ずれ」を避けうる顕微鏡用天井取付装置を提供すること。

解決手段

天井取付装置は、顕微鏡支持アーム機構(3)及び補助アーム機構(5)の振動を分断する効果を持つ二つの鉛直支柱(1,2)を有する。補助アーム機構(5)が、コンピュータ(6)、コントロールシステム(7)、及び/又はエネルギー源(8)を含む装置箱(21)を釣合重りとして備え、更に緩衝要素(17a、b、c)を持つ取付台のためのインターフェース(19)及び顕微鏡(4)の運動円面の位置を校正するための調節装置を備える。

概要

背景

概要

顕微鏡に生じうる振動を制限し、かつ使用者行動の自由及び視野を妨げず、更に顕微鏡の位置にかかわらず顕微鏡のあるべき位置からの「ずれ」を避けうる顕微鏡用天井取付装置を提供すること。

天井取付装置は、顕微鏡支持アーム機構(3)及び補助アーム機構(5)の振動を分断する効果を持つ二つの鉛直支柱(1,2)を有する。補助アーム機構(5)が、コンピュータ(6)、コントロールシステム(7)、及び/又はエネルギー源(8)を含む装置箱(21)を釣合重りとして備え、更に緩衝要素(17a、b、c)を持つ取付台のためのインターフェース(19)及び顕微鏡(4)の運動円面の位置を校正するための調節装置を備える。

目的

本発明の第1の目的は、装置ボックスにより引き起こされる振動又は単なる構造上の振動を制限する天井取付装置を提供することである。本発明の第2の目的は、更に顕微鏡のための装置が手術空間又は使用者の視野を妨げないことである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
5件

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請求項1

天井コンソール(13)、第一の鉛直支柱(1)、及び顕微鏡(4)を運ぶ少なくとも一つの水平支持アーム(9)を有する顕微鏡支持アーム機構(3)、を有する顕微鏡(4)のための天井取付装置であって、該天井コンソール(13)に結合し、該第一の鉛直支柱に平行な第二の鉛直支柱(2)が、釣合重り担持するための補助アーム機構(5)を有することを特徴とする天井取付装置。

請求項2

前記補助アーム機構(5)は、前記第二の支柱(2)の軸周りに、回転可能である少なくとも一つの釣合アーム(10)を持つこと、及び/又は該補助アーム機構は、該第二の支柱(2)においてテレスコピックに高さが調節可能であることを特徴とする請求項1に記載の天井取付装置。

請求項3

前記支持アーム(9)は、垂直軸(23)周りに、さらに任意的水平線周りにも、相互に屈曲可能である少なくとも二つの支持アーム部分(11,12)に更に分割されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の天井取付装置。

請求項4

前記支持アーム(9)又は支持アーム部分(11a、b)は、互いの間の緩衝用の少なくとも一つのインターフェース(19)を備え、該インターフェース(19)は、少なくとも一つの緩衝層と少なくとも一つの非緩衝層からなる積層構造を有することを特徴とする請求項1から3の一に記載の天井取付装置。

請求項5

前記緩衝インターフェースは、少なくともほぼ水平状態に選択されている請求項4に記載の天井取付装置。

請求項6

前記少なくとも一つのインターフェース(19)は少なくとも一層の弾性緩衝材を有し、該弾性緩衝材は、0〜2.5N/mm2の圧力下で材厚が最大20%圧縮されることを特徴とする請求項1から5の一に記載の天井取付装置。

請求項7

前記釣合い重りが装置ボックスとして構成されることを特徴とする請求項1から6のいずれか一に記載の天井取付装置。

請求項8

二つの隣接したアーム部分(11a及び11b)が、顕微鏡(4)が垂直軸(23)の周りに運動円を描くように、該垂直軸の周りに屈曲可能である天井取付装置において、該アームの形態及び/又は該垂直軸の配置が、運動円が、少なくとも平均的な負荷の下では、少なくともほぼ水平面に位置しかつ負荷(顕微鏡(4))の位置エネルギーが全ての方角の位置においてほぼ一定であるように選択されること、及び/又は該運動円の傾きを調節する傾き調節機構(28〜30;31〜34)を有することを特徴とする天井取付装置。

請求項9

前記傾き調節機構は、前記垂直軸(23)のための傾斜調節ステム(28)及び/又は、ジンバル状に懸架している軸受スリーブ(33)のための傾斜調節システム(34)を備えることを特徴とする請求項8に記載の天井取付装置。

請求項10

二つの鉛直支柱(1,2)を備え、手術用顕微鏡を担持し又は前記顕微鏡(4)のための装置ボックス(21)を担持するために前記二つの鉛直支柱に夫々支持された各支持アーム機構(3,5)を備えることを特徴とする、天井取付装置。

発明の効果

0001

本発明は、顕微鏡、とりわけ手術用顕微鏡のための天井取付装置に関する。

0001

本発明の第1の視点(請求項1)の基本構成により、装置ボックスから生ずる振動或いは構造上の振動を大きく阻止、低減した、顕微鏡の天井取付装置が提供される。本文に詳述したその他の利点は、各従属請求項により、得られる。本発明の第2の視点(請求項8)の構成によれば、顕微鏡のための支持アーム機構が顕微鏡のための大きな運動ないし回動能力及び位置決め自由度を与え、即ち、手術空間を妨げず、また使用者視野も妨げない。

0002

天井取付装置は、非常に広い応用分野で使用されており、異なる応用分野での要求に応じてさまざまな形態をとっている。

0003

一つの主要な応用分野は集中医療であり、そこでは医療装置トレー機器ホルダーなどが、患者周辺でできるだけ自由に操作できなければならない。

0004

伝統的な床上スタンドでは、これは通常移動可能な形態をとっているが、天井取付装置はしばしば一定の場所(天井取付け地点、通常は天井コンソール)に固定されている。構造体全体の重量は、及びいずれの傾動トルクも、その地点で吸収される。

0005

一方、可動式床上スタンドは、しばしば釣合重りカウンタウェイト)を持っており、これは顕微鏡及び鉛直支柱を介して顕微鏡を支持する支持アームの重量の釣り合いを計り、該スタンドが転倒しないようにする。出願人の比較的古いスタンド(MS−C)においては、顕微鏡のためのコントロールシステム及びエネルギー供給システムを持つ装置ボックスが、釣合重りの一部として使用された。この装置ボックスはスタンドの鉛直支柱に取り付けられており、あるメカニズムにより、装置ボックスと顕微鏡がスタンドの同じ側の同一方向に突出してスタンドが転倒するのを妨げた。

発明が解決しようとする課題

0006

最近の顕微鏡は一般に相応するコントロールシステム及びエネルギー供給システム、即ち比肩しうる装置ボックスを持っているので、天井取付装置を構成する場合には、装置ボックスの取り付け方が問題となる。

課題を解決するための手段

0007

本発明の第1の目的は、装置ボックスにより引き起こされる振動又は単なる構造上の振動を制限する天井取付装置を提供することである。本発明の第2の目的は、更に顕微鏡のための装置が手術空間又は使用者の視野を妨げないことである。

0008

上の第1の目的は、天井コンソール、第一の鉛直支柱、及び顕微鏡を備え、天井コンソールに結合し、第一の鉛直支柱に平行な、釣合重りを担持するための補助アーム機構を持つ第二の鉛直支柱によって特徴付けられる天井取付装置によって解決される。

0009

特別な実施の形態では、釣合重りは装置ボックスである。

0010

天井取付装置の長所は、作業者に対する障害を最小にしかつ運動の自由度を最大にすることである。これ以外にも、天井への取り付け点に対する傾動負荷は、それ自体知られているように、顕微鏡及び装置ボックスが鉛直線に関して相互に直径方向に対向して位置すれば最小にすることができる。水平補償空間が更に水平軸を介して回転可能か、又は伸縮可能であれば、操作性及び作業者の運動の自由度は大幅に改善される。

0011

他方、しかし、顕微鏡と顕微鏡支持体の分離並びに装置ボックス及び装置ボックス支持体との分離により相互に影響を及ぼす振動が減少し、その結果本発明の新たな形態が前述の問題を全てその基本構造のみによって解決する。

発明を実施するための最良の形態

0012

本発明の特別な実施の形態及び発展形態は従属請求項に列挙されている。簡潔化のため、各請求項の記載はここに引用をもって繰込み記載されているものと扱う。必要に応じ、ここに転記するものとする。なお、請求の範囲に付記した図面参照符号は、理解を助けるためであり、図示の態様に限定することを意図しない。さらに、本願の優先権主張の基礎となったスイス特許出願第1999 1225/99号(1999年7月3日出願)の全記載をここに引用をもって繰り込み、記載を省略する。

0013

更に有利な実施の形態は、顕微鏡の水平支持アームが少なくとも二つの部分に分割され、その結果水平支持アーム自体が少なくとも一つの垂直線周りに及び/又は少なくとも一つの水平線周りに屈曲可能であり、従って顕微鏡のための空間におけるより大きな運動能力及び位置決め能力(ないし配置自由度)が生じる。

0014

好ましくはコントロールパネル及びディスプレイは、装置ボックスから隔てられて、更に顕微鏡の領域内の分離コンソールに取り付けられる。例えば、それらは部屋の壁又は顕微鏡の水平支持アームに取り付けることができる。

0015

しかし、本発明の更なる目的は、振動挙動の決定的な改善であり、これはそれ自体前述の目的とは独立の目的であると考えることができる。というのは振動は装置ボックスのない形態に関わるからであり、事実、床上スタンド若しくは壁面スタンドにも関わるからである。

0016

解決すべき更なる問題は、従来の技術水準に関して改良されるべき良好な緩衝能を提供することである。

0017

この目的はそれゆえ、緩衝層及び非緩衝層を含むそれ自体モジュール形態である固定構成要素からなる少なくとも一つの緩衝インターフェース(ないし接続部材)により解決される。本発明の天井取付装置のインターフェースの緩衝層及び非緩衝層の結合によって目的の緩衝が得られる。

0018

本発明のインターフェースは、異なる振動プロセスがインターフェースの前後で生じること、そしてこれらが理想的には事実上互いに補償することを原理的に可能にする。

0019

例えば、複合構造を持つ水平支持体の水平インターフェースの緩衝層の配置は、好ましいことが証明されている。

0020

特別の実施の形態によれば、堅固層及び弾性層が相互一体化されてサンドイッチ状要素を構成する。これは、必要があれば容易に交換することができ、或いは異なる性質の緩衝(減衰)特性を持つ他の要素によって交換することもできる。

0021

弾性緩衝層の替わりに、本発明の枠内で、例えば以下の緩衝要素ダンパ)を使用することができる。即ち、相互摩擦緩衝面を持つカップ(ないしサラ)状バネパケット、又は断面縮小部(オリフィス)を備えた結合チューブを持つ空気又は液圧縮クッションリングである。異なる弾性又は非弾性の緩衝層(複数)又はセグメント(複数)は、この目的のために相互に結合する(組合せる)ことができるであろう。例えば、それらは短軸ピン)状緩衝要素を持つサンドイッチ要素の孔内に配置することもできる。それにより、より良い面圧が得られる。

0022

緩衝層のための好ましい材料組成は、「Sylomer HD 1006E」及び「Sylomer HD 906E」という名称のゲッツナー ヴェルクシュトッフェ社(Getzner Werkstoffe GmbH / Buers-Bludenz,オーストリー)の材料である。

0023

特に良好な振動緩衝が得られるのは少なくとも一つの支持アームが平行四辺形として構成されており、かつ対角線状に配置されたガス圧縮バネにより支持乃至緩衝されているときである。

0024

本発明の更なる目的は、どの位置であるとにかかわらず、顕微鏡の位置ずれ(即ち、一度配置した位置からのずれ、ドリフト)を避ける顕微鏡用天井取付装置を提供することである。

0025

上の目的は、次の天井取付装置により解決される。即ち顕微鏡が垂直軸を中心に運動円(Aktionskreis)を描くように、隣接する二つのアーム要素垂直軸周りに屈曲可能であり;さらに(a)該アームの形態及び/又は該軸の配置は、運動円が、少なくとも通常の平均的な負荷の下では、少なくともほぼ水平面内にあり、かつ負荷の位置エネルギーはあらゆる方角の位置でほぼ一定であるように選択されること、及び/又は(b)運動円の傾斜の調節手段を備えることにより解決される。

0026

方角(角度位置)に依存しない調節を可能にするために、運動円を調節する場合には、顕微鏡の水平支持アームの水平面からの絶対ねじれ角αが支持アームの両側で同一であることに、即ち、角αは、支持アームの端面から見ると、支持アームが左右のどちらに曲がっていようとも鏡像対称的に等しいことに注意しなければならない。

0027

つい先ほど述べた垂直回転軸が斜めの位置を取ることの結果、水平アーム伸びきった状態にある場合、負荷(顕微鏡)は、水平の部分支持体の一つが湾曲しかつそれゆえねじれが引き起こされる程度まで下方に来て静止するようになる。これは好ましい解決法の一つである。

0028

ねじれ角は顕微鏡及びその付属物の重量に依存するため、装置構造体及び付属物に対する平均仕事重量(平均位置エネルギー)では平均値が選択されるのが好ましい。

0029

図は、好ましい典型的な実施の態様を示しているが、請求項の保護範囲はいかなる意味においてもこれに限定されない。

0030

図は部分的に重複するように記載されている。同一の参照番号は、同一の機能を有する同一又は類似の構成要素を表示している。添え字のある参照番号は複数の要素からなる部品の一部である。図は単に可能な典型的な実施の態様として理解され、特許の範囲を限定しない。

0031

新規な天井取付装置の好ましい変形例は、相互に独立に天井コンソール13に取り付けられた二つの鉛直支柱1,2を有する。一方の支柱1は、手術用顕微鏡4を担持する固有の顕微鏡支持アーム機構3を有する。他方の支柱2は、装置ボックス21を担持する補助アーム機構(Hilfsstative)5を有する。該ボックス21は、ボックス21が正しい位置にある場合、釣合重りとしても働き、かつ例えばコンピュータ6、コントロールシステム7、及びエネルギー源8若しくはエネルギー変換器を含む。「エネルギー源」はとりわけ例えば、グラスファイバーケーブル20を介して顕微鏡4へ光を送る光源としても理解される。グラスファイバーケーブル20は、他の全てのコントロールラインと共に、装置ボックス21からブリッジ35を介して二つの支柱1及び2間を補助アーム機構5から顕微鏡支持アーム機構3へ導かれている。

0032

顕微鏡支持アーム機構3及び補助アーム機構5はそれぞれ水平方向に向けられた支持アーム9及び釣合アーム10を有する。手術用顕微鏡4のための支持アーム9は相互に関節によって接続された少なくとも二つの支持アーム部分に分割され、その各部分は各々部分要素11a及び11b、並びに12a及び12bに更に分割されており、他方釣合アーム10は釣合重り又は装置ボックス21を有しかつ一般に手術用顕微鏡4から適切な距離を隔てられている。必要な場合にのみ全体の構造が折り畳まれて、顕微鏡4及び装置ボックス21が相互に間近に隣接するような位置(休止位置)に来るようにできる(図3)。これは例えば、保守点検用の位置でありえ、必要な場合には、使用者が装置ボックスで多くの操作をしながら同時に顕微鏡を通して観察する位置でありうる。この稀な場合においては、二つのアーム機構(顕微鏡支持アーム機構及び補助アーム機構)の釣合機能は放棄され、負荷はそれに応じて天井コンソール13に非対称的に吸収される。

0033

本発明の長所乃至効果は一般に、とりわけ本質的に複数の垂直支柱14及び鉛直支柱1,2を接続する少なくとも一つの水平支持盤15(図面のケースでは三つの支持盤15a,b,c)からなる天井コンソール13に掛かる非対称的負荷を原理的に小さくできることである。

0034

これは大抵、支柱1,2から突き出た水平アーム9及び釣合アーム10が相互に反対向きに配置され、その結果各々に属する負荷が天井コンソ−ル13の中心から伸びる仮想の鉛直線に関して対称的に掛かるからである。これは天井に取り付けられた装置13に及ぼす応力を弱めるだけでなく、本発明によれば、振動の分断及びさまざまな質量の分離も提供する。

0035

とりわけ、装置ボックス21の位置は、それに必然的に伴う振動を手術用顕微鏡4に伝達することなしに、変更することができる。

0036

本発明により解決される更なる問題は、二つの支持アーム部分要素11a、b及び12a、b上の重量の位置の必然的なずれ(ドリフト)である。該要素群は相互に少なくとも一つの垂直軸23周りに回転可能であり、第一の部分たる支持アーム部分要素11a(鉛直支柱1に支持されている)は鉛直支柱1周りに回転可能である。この問題は支持アームの有限剛性から生じ、該アームは重量(手術用顕微鏡4)の負荷の下で少々たわみかつねじれる傾向をもつ。この湾曲のため、顕微鏡4の重心は、数学上の原理に基づき、支持体としてとるべき最適な位置から多少低く沈む。しかし、この時生じるのは、二つの支持部分要素のうちの一方11bが軸23周りに他のアーム部分要素11aに関して屈曲する場合、「ずれ」、即ち手術用顕微鏡4のその運動円に沿って最も低い位置(より低い位置エネルギーをもつ)への回転を生じうる重量モーメントである。

0037

この「ずれ」に対する本発明の解決法は、簡単な技術上のトリックである。即ち、顕微鏡取付基部構造(支持アーム機構)3の機械的な湾曲する性質の知識に基づいて、少なくとも垂直軸23は鉛直線から傾き、その結果、二つの隣接する支持アーム部分要素11a、b及び12a、b相互の湾曲に基づいて、内側の支持アーム部分要素11aから突き出た外側の支持アーム部分要素11b又は12a、bが「水平化」できる。その結果、負荷の重心は位置エネルギー的に正しい位置(同じ鉛直線上の位置)に維持され、外側に作用する力の要素は生じ得ない。それゆえ顕微鏡の運動円は水平面内にて移動される。

0038

運動円の「水平化」のための好ましい形態は、図5及び図13から15に詳細に記載されている。これらの図群では、支持アーム部分要素11aは軸23を含む回転要素継手)29を含んでいる。回転要素29はタイロッド及びナットを有する調節システム28を介して支持アーム部分要素11aに対して回転できる。それゆえ軸23は容易に鉛直線周りに調節できる。回転要素は、集合した状態で、第二の支持アーム要素11bが取り付けられたシャフト30を含むので、その傾斜を調節することができる。それゆえ水平面に対する運動円の調節も可能である。

0039

調節システム28に代わる方法として、鉛直線に対する軸の角度は予め傾斜させることもできる。

0040

この形態の変形例は、図6及び7に概略が記載されている。

図面の簡単な説明

0041

この変形例では、シャフト30は支持アーム部分要素11aに固定されており、シャフト30は軸受32を介してスリーブ33に相対回動可能に軸受保持されている。アーム部分要素11bは軸受32を介してシャフト30に関して容易に回転できるように取り付けられた軸受スリーブ33を収容している。スリーブ33は、ジンバルサスペンション用ピン31で支持アーム部分要素11bの凹所内に取り付けられていることにより、該アーム部分要素に対し相対回転できるようになっている。ピン31とは軸線上に異なった位置(図6では下部)に配された調節ネジ34は支持アーム部分要素11bに対するスリーブ33の傾斜の調節を可能にし、従って鉛直線に関する軸23の相対的な傾斜の調節も可能にする。さらに他の変形例は図4に示す。平行四辺形に構成したアーム部分要素12aの対角線状にガス圧縮バネが配され他の部分要素12bとの連結軸(本来は垂直軸)の傾きの調節が可能である。

--

0042

図1伸ばされた状態の本発明の天井取付装置。
図2装置ボックスを持ち上げかつ回転し、顕微鏡支持アーム機構を少し回転させた図1の天井取付装置。
図3最大限小さく折り畳んだ状態の図1の天井取付装置。
図4顕微鏡支持アーム機構の詳細図。
図5据え付けられた緩衝インターフェースの拡大図。
図6顕微鏡支持アーム機構の運動円傾斜調節ステムの略断面図。
図7図6の形態の平面図。
図8負荷が掛かっていない状態での緩衝インターフェースの略断面図。
図9図8で負荷が掛かった状態の略図。
図10本発明の緩衝要素の図12の矢視Bから見た断面図。
図11サンドイッチ構造をなす本発明の他の緩衝要素の半断面斜視図。
図12図10の緩衝要素の平面図。
図13顕微鏡支持アーム機構の他の運動円傾斜調節システムの図14のAから見た断面図。
図14図13に示した運動円傾斜調節システムのBから見た断面図。
図15図13及び14の運動円傾斜調節システムの該略図。
図16右方に屈曲された状態の顕微鏡支持アーム機構の略式平面図
図17図16に示した状態での顕微鏡支持アーム機構の側面図。
図18図17の顕微鏡支持アーム機構で支持アーム11及び12を伸ばし、かつ90°回転した状態の側面図。
図19支持アーム11a、b及び12a、bを3回屈曲した、好ましい作業状態図1の天井取付装置。

0043

1顕微鏡支持アーム機構のための鉛直支柱
2補助アーム機構のための鉛直支柱
3 顕微鏡支持アーム機構
4手術用顕微鏡
5 補助アーム機構
6コンピュータ
7コントロールシステム
8エネルギー源
9支持アーム
10釣合アーム
11a、b 支持アーム部分要素
12a、b遠位支持アーム部分要素
13天井コンソール
14支持支柱
15支持盤
16固定構造部、天井
17a、b、c緩衝層
18a、b、c非緩衝層
19緩衝インターフェース、緩衝要素
20グラスファイバーケーブル
21装置ボックス
22ブリッジ
23垂直軸
24 コンソール
25ディスプレイ
26操作要素(つまみ)
27ガス圧縮バネ
28調節システム
29回転要素(継手)
30シャフト
31ジンバル式サスペンション用ピン
32軸受
33軸受スリーブ
34調節ネジ
35 ブリッジ
36 緩衝要素

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