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課題

複雑なまたは高価な力センサまたはストロークセンサを使用せず、顕微鏡アクセサリを変更した場合には直ちに、物理量(例えば、力、変形など)の測定操作事前に行うことなく、手術中断が回避されるようできる限り直ちに且つ迅速に平衡化操作を行い、支持力による望ましくない平衡化操作が阻止される形式新規平衡化システム見出すこと。

解決手段

構造部材22の前下方に取り付けられたアクセサリ部材から、読取器19を介してコード化した形の情報がコンピュータ18二取り込まれ、釣り合いおもり21を電動機20によって変位させて平衡化操作を行うようにした演算プログラムを備える。

概要

背景

特に、手術顕微鏡などのための架台は、比較的僅かな力を作用して顕微鏡を空間内で旋回摺動下降または移動できるよう、良好に平衡させなければならない。先行技術には、多数の平衡法および、特に、力センサまたはストロークセンサによって平衡状態を測定し、この測定にもとづき、電気的に制御された平衡化方策を取る半自動または自動平衡法が記載されている。

電気的に制御された平衡化方策とは、例えば、釣合いおもりを摺動する電気駆動装置の制御を意味する。このような平衡化装置の例は、本出願人の国際PCT特許出願国際公開WO−A−97/13997に開示されている。

従来の且つこれまでに開示された電気支援式または電子支援式平衡化システムは、非平衡状態物理量として測定し、測定結果にもとづき平衡化操作を実施することから出発する。この場合、対応する力測定センサおよび対応する測定操作が必要であり、かくして始めて、平衡化操作を行うことができる。このような力測定センサおよびこのために必要な電気増幅器は、運動系に設置されるので、一般に、複雑で高価である。これはさて置き、平衡化操作は、常に、反応性である。なぜならば、まず、測定を行い、次いで、平衡化操作を行うからである。半自動平衡化操作を行う先行技術の若干の架台の場合、例えば、アクセサリ交換後、架台において、平衡化操作を開始するノブを押す必要がある。

即ち、このようなシステムの場合、平衡状態の達成までに若干の時間もかかる。

概要

複雑なまたは高価な力センサまたはストロークセンサを使用せず、顕微鏡のアクセサリを変更した場合には直ちに、物理量(例えば、力、変形など)の測定操作を事前に行うことなく、手術中断が回避されるようできる限り直ちに且つ迅速に平衡化操作を行い、支持力による望ましくない平衡化操作が阻止される形式新規の平衡化システムを見出すこと。

構造部材22の前下方に取り付けられたアクセサリ部材から、読取器19を介してコード化した形の情報がコンピュータ18二取り込まれ、釣り合いおもり21を電動機20によって変位させて平衡化操作を行うようにした演算プログラムを備える。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

電気的に制御される平衡化機構および平衡化機構を制御するコンピュータ(10,18,27,48)を備えた自動調節平衡化システムと、架台可動に結合された少なくとも1つの構造部材(35)と、構造部材(35)に着脱自在に結合できる交換可能なアクセサリ(36,37)とを有する架台において、コンピュータ(10,18,27,48)には、演算プログラムおよび情報システム(46)が配してあり、アクセサリ(36,37)が、読取装置(19)によって読取り得る、アクセサリ(36,37)の平衡修正データのための少なくとも1つのデータ担体ないし媒体(38,39,40,41)を有し、あるいは、アクセサリ(36,37)が、操作者が読取ることができ且つデータを情報システムに入力できる少なくとも1つの読取り可能なデータ担体(38,39)を有し、コンピュータ(27)が、アクセサリ(36)の相互に可動な部材またはアクセサリ部材(37)の角度位置または摺動位置に依存して当該構造部材の旋回軸線(XDA/YDA/ZDA)と重心軸線(XSP/YSP/ZSP)との間の相対運動を、旋回軸線(XDA/YDA/ZDA)の交点(D)を可動な構造部材の総合重心(SP)に置くよう制御する、演算プログラムを含むことを特徴とする架台。

請求項2

摺動自在または旋回自在なアクセサリ(42)の可動な構造部材またはアクセサリ上を摺動自在または旋回自在なアクセサリ部材(43)が、位置変更時に、平衡化操作に際して考慮する対応する補足修正データをコンピュータ(48)に伝送するストロークおよび/または角度測定システムを有し、コンピュータには、演算プログラムおよび情報システムが配してあり、情報システムが、信号送信器(D)からアクセサリ部材(102−104)に送信される信号を遠距離から受信できる信号受信器(72)を含むことを特徴とする請求項1の架台。

請求項3

架台に可動に結合された1つまたは複数の構造部材(22,35)と固定ベースにおいて構造部材(22,35)に着脱自在に結合できる交換自在なアクセサリ(36,37,47)とを備えた架台または同様なものの調節自在な平衡化システムをコンピュータ(48)によって自動的に平衡させる方法において、a)取付けたアクセサリ(36,37,47)の重量および固定ベースに対する重心位置を情報システム(46)によってディジタル的に把握し、修正のため対応する演算プログラムを介してコンピュータ(48)に伝送するか、又は、b)固定箇所のアクセサリ(36,37,47)の重量および重心位置をデータ担体ないし媒体(38,39,40,41,44)に伝送し、操作者が、コンピュータ(48)に接続された情報システム(46)に上記データを入力し、そして、双方のa)およびb)の場合において、続いて、コンピュータ(48)が、平衡化するための操作電動機を直接に制御することを特徴とする方法。

請求項4

可動のアクセサリ(36,37,47)または可動のアクセサリ部材(43)の当該の摺動位置または角度位置を把握し、平衡化操作の補足修正のために情報システム(46)を介してコンピュータ(48)に自動的に入力し、固有論理回路を有するチップ(33)をアクセサリに配し、上記チップによって摺動位置および角度位置を自動的に求め、プログラムに関してコンピュータに重要な上記位置のパラメータを求め、上記パラメータを情報システム(46)を介してコンピュータ(48)に直接に供給し、かくして、上記コンピュータが、このような位置変化または角度変化によって形成された非平衡状態に関して、更に補足計算を実施する必要はなく、情報システム(46)から供給されたデータを規準データとして受取ることを特徴とする請求項3の方法。

請求項5

局部的な重心座標系を定め、上記座標系における可動の構造部材(35)の実際の重心(SP)を計算し、可動の構造部材(35)の少なくとも2つの旋回軸線の相対位置を計算によって求め、上記の少なくとも2つの旋回軸線の交点(D)が実際の重心(SP)と一致されるよう操作電動機(2,3,4)を制御することを特徴とする請求項3または4の方法。

技術分野

0001

本発明は、平衡化装置を備えた架台に関する。

背景技術

0002

特に、手術顕微鏡などのための架台は、比較的僅かな力を作用して顕微鏡を空間内で旋回摺動下降または移動できるよう、良好に平衡させなければならない。先行技術には、多数の平衡法および、特に、力センサまたはストロークセンサによって平衡状態を測定し、この測定にもとづき、電気的に制御された平衡化方策を取る半自動または自動平衡法が記載されている。

0003

電気的に制御された平衡化方策とは、例えば、釣合いおもりを摺動する電気駆動装置の制御を意味する。このような平衡化装置の例は、本出願人の国際PCT特許出願国際公開WO−A−97/13997に開示されている。

0004

従来の且つこれまでに開示された電気支援式または電子支援式平衡化システムは、非平衡状態物理量として測定し、測定結果にもとづき平衡化操作を実施することから出発する。この場合、対応する力測定センサおよび対応する測定操作が必要であり、かくして始めて、平衡化操作を行うことができる。このような力測定センサおよびこのために必要な電気増幅器は、運動系に設置されるので、一般に、複雑で高価である。これはさて置き、平衡化操作は、常に、反応性である。なぜならば、まず、測定を行い、次いで、平衡化操作を行うからである。半自動平衡化操作を行う先行技術の若干の架台の場合、例えば、アクセサリ交換後、架台において、平衡化操作を開始するノブを押す必要がある。

0005

即ち、このようなシステムの場合、平衡状態の達成までに若干の時間もかかる。

発明が解決しようとする課題

0006

文献に記載の全自動平衡化システムは、ノブ制御式システムに比して、平衡化操作が望ましくない場合も架台の平衡化操作を行うという−多くの場合に望ましくない−性質を有する。即ち、例えば、外科医が、架台の平衡状態において、顕微鏡に寄りかかるかつかまった場合、全自動システムでは、遅滞なく平衡化操作が誘起される。この平衡化操作は、顕微鏡に対する支持力を除いた場合、例えば、手を離した場合または頭をもどした場合、強い非平衡状態を誘起する。この非平衡状態は、まず、新たに検知し、新しい平衡化操作によって補償しなければならない。この時間中、外科医は、顕微鏡を完璧には使用できず、従って、この新しい平衡化操作が終了するまで、この検知・平衡化操作中、場合によっては、外科医の手術続行が阻止される。従って、本出願人の全自動式架台(OHS)の場合、上記平衡化操作は、定常的には行われず、平衡化モード切換えた場合にのみ行われる。しかしながら、手術中、助手がアクセサリを調節または交換した場合、まず、顕微鏡は平衡状態でなくなる。従って、完璧な作業を実現するには、時間のかかるあらたな平衡化操作(平衡化モードへの切換)が必要であり、この場合、上記時間中、手術を中断しければならない。

0007

モェラー−ヴェーデル(Moeller−Wedel)社は、その架台製造に際して、異なる考え方から出発する。即ち、まず、機械的平衡化操作を行う。次いで、顕微鏡の構造部材コンポーネントを交換する場合は、第1に、上記平衡化操作を全く意図せず、構造部材・コンポーネント自体についてまたは顕微鏡の他の構造部材・コンポーネントについて調節を行う。例えば、平衡状態が達成されるよう、補助鏡筒を旋回する。

0008

しかしながら、上記操作は、多くの場合、満足できない。なぜならば、かくして、所望の作業位置と一致しない位置が設定されるからである。

0009

本発明の課題は、複雑なまたは高価な力センサまたはストロークセンサを使用せず、顕微鏡のアクセサリを変更した場合には直ちに、物理量(例えば、力、変形など)の測定操作を事前に行う必要なく、手術中断が回避されるようできる限り直ちに且つ迅速に平衡化操作を行い、−上述の如き−支持力による望ましくない平衡化操作が阻止される形式新規の平衡化システムを見出すことにある。

課題を解決するための手段

0010

この課題は、本発明にもとづき、請求項1の特徴または請求項3の操作工程の使用によって解決される。即ち、本発明の第1の架台の視点において、電気的に制御される平衡化機構および平衡化機構を制御するコンピュータを備えた自動調節式平衡化システムと、架台に可動に結合された少なくとも1つの構造部材と、構造部材に着脱自在に結合できる交換可能なアクセサリとを有する架台は、コンピュータには、演算プログラムおよび情報システムが配してあり、アクセサリが、読取装置によって読取り得る、アクセサリの平衡修正データのための少なくとも1つのデータ担体ないし媒体を有し、あるいは、アクセサリが、操作者が読取ることができ且つデータを情報システムに入力できる少なくとも1つの読取り可能なデータ担体を有し、コンピュータが、アクセサリの相互に可動な部材またはアクセサリ部材の角度位置または摺動位置に依存して当該構造部材の旋回軸線(XDA/YDA/ZDA)と重心軸線(XSP/YSP/ZSP)との間の相対運動を、旋回軸線(XDA/YDA/ZDA)の交点(D)を可動な構造部材の総合重心(SP)に置くよう制御する、演算プログラムを含むことを特徴とする。

0011

更に、第2の方法の視点において、架台に可動に結合された1つまたは複数の構造部材と固定ベースにおいて構造部材に着脱自在に結合できる交換自在なアクセサリとを備えた架台または同様なものの調節自在な平衡化システムをコンピュータによって自動的に平衡させる方法は、
a)取付けたアクセサリの重量および固定ベースに対する重心位置を情報システムによってディジタル的に把握し、修正のため対応する演算プログラムを介してコンピュータに伝送するか、又は、
b)固定箇所のアクセサリの重量および重心位置をデータ担体ないし媒体に伝送し、操作者が、コンピュータに接続された情報システムに上記データを入力し、そして、双方のa)およびb)の場合において、続いて、コンピュータ(48)が、平衡化するための操作電動機を直接に制御することを特徴とする。

0012

本発明のその他の視点は、従属請求項の対象である。即ち、架台において、更に、摺動自在または旋回自在なアクセサリの可動な構造部材またはアクセサリ上を摺動自在または旋回自在なアクセサリ部材が、位置変更時に、平衡化操作に際して考慮する対応する補足修正データをコンピュータに伝送するストロークおよび/または角度測定システムを有し、コンピュータには、演算プログラムおよび情報システムが配してあり、情報システムが、信号送信器(D)からアクセサリ部材に送信される信号を遠距離から受信できる信号受信器を含むことを特徴とする。

0013

方法において、更に、可動のアクセサリまたは可動のアクセサリ部材の当該の摺動位置または角度位置を把握し、平衡化操作の補足修正のために情報システムを介してコンピュータに自動的に入力し、固有論理回路を有するチップをアクセサリに配し、上記チップによって摺動位置および角度位置を自動的に求め、プログラムに関してコンピュータに重要な上記位置のパラメータを求め、上記パラメータを情報システムを介してコンピュータに直接に供給し、かくして、上記コンピュータが、このような位置変化または角度変化によって形成された非平衡状態に関して、更に補足計算を実施する必要はなく、情報システムから供給されたデータを規準データとして受取ることを特徴とする。

0014

この方法において更に、局部的な重心座標系を定め、上記座標系における可動の構造部材の実際の重心(SP)を計算し、可動の構造部材の少なくとも2つの旋回軸線の相対位置を計算によって求め、上記の少なくとも2つの旋回軸線の交点(D)が実際の重心(SP)と一致されるよう操作電動機を制御することを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

0015

本発明の特殊性は、完全に新規のフィロソフィーにある。平衡状態をある程度示す物理的力またはストローク(変形)を測定せず、架台のコンピュータ依拠の完全な数学的モデルを意図する。この場合、上記モデルに対するコンピュータの付加または除去(顕微鏡へのアクセサリの付加または除去または本質的構造部材の位置変更)によって、演算モデルを対応して変更するか、モデルの対応する変更を計算によって考慮し、計算モデルにもとづき、釣合いおもりの電気的制御のための制御命令を誘起する。

0016

何れにせよインテリジェントな従来の平衡化システム(非平衡状態をインテリジェンスによって測定し、インテリジェント制御によって補償する)に比して、本発明にもとづき、始めて、インテリジェント架台を使用する。(この架台は、インテリジェント組込計算機構、対応するプログラミング機構または検量機構から構成され、釣合いおもりなどの直接的制御によって対応する平衡化方策を行うため、構造変更されている。)

0017

即ち、本発明にもとづき、まず、平衡状態を計算でき且つ非平衡状態を計算で求めるプログラムを含むコンピュータを設け、この場合、付加または除去されるコンポーネント(例えば、顕微鏡のアクセサリ)に全モデルを制御する性質を入力する。この入力は、例えば、手操作でまたはバーコード読取器などによって、顕微鏡の付加または除去されたアクセサリ部材を介して情報をコンピュータに入力できるよう、コード化された形で行うのが好ましい。

0018

即ち、例えば、アクセサリ部材の取付前に、ユーザがキーボードを介してコンピュータに通報するナンバーをアクセサリの各部材に付す。この操作を加速するため−本発明の特殊な構成に対応して−アクセサリ部材の自動識別を行う。これは、例えば、取付けた際に読取器によって自動的に検知できるアクセサリ部材の箇所に設置した自動的に読取り得るバーコードによって行う。

0019

本発明の他の特殊な構成にもとづき、マイクロチップは、バーコードの箇所に、対応する書込み情報を備えている。(例えば、小切手に設ける如きマイクロチップ)。

0020

もちろん、磁気的データ担体または他のデータ担体も、アクセサリ部材とコンピュータとの間の情報伝送に使用できる。この構造の場合、更なる支援を要することなく、顕微鏡から除去したアクセサリ部材および付加したアクセサリ部材を自動的に且つ直接に認識できる。これらのすべての構造部材は、計算モデルにおいて把握されているので、釣合いおもりの正しい平衡位置を直接に且つ遅延なく設定できる。

0021

即ち、平衡化操作は、従来の架台の場合よりも本質的に迅速に行われる。この場合、本来の平衡化操作のためのインテリジェンスは、公知の半自動または全自動平衡化システムの場合よりも減少される(従って、安価となる)。

0022

本発明に係る構造の場合、一度実施した平衡化操作が、頭のもたれ掛けまたは手によって影響されることはない。このような操作は、第1に、コンピュータまたは数学的モデルによっては全く把握されない。

0023

本発明の更なる特殊な構成にもとづき、情報伝送部材(チップ、バーコードなど)に加えてまたは代えて、アクセサリの旋回自在な部材の位置を把握し、上記部材の求めた旋回位置にもとづき、(場合によっては、チップを介して)コンピュータにまたは平衡化システムの計算モデルに、平衡修正操作を実現または制御するための変化を通報する角度センサまたはストロークセンサを設ける。平衡化システムに従来使用された力測定センサシステムとは異なり、角度センサは、価格が極めて妥当であり、更に、特に高度の要求が、角度センサに課せられることもない。なぜならば、例えば、鏡筒の角度位置の僅かな変化は、本質的に、平衡状態の架台に非平衡化作用を加えることはないからである。

0024

本発明に係る上記構成の更なる発展過程において、角度センサまたは上記センサに結合されたチップのために、対応する平衡化情報をコンピュータに永続的に与える適切な論理回路を計画した。この場合、コンピュータにおいて、コード化およびアクセサリ部材情報の表的記録は、必ずしも必要ではなく、当該のアクセサリによって自動的に読取られた平衡化操作情報にもとづき、数学的モデルが、それぞれ自動的に計算される。

0025

本発明に係る上記方策の実現のため、架台の具体的構造は重要ではない。この場合、平行四辺形支持部材を有する構造または通常のビーム支持部材を有する構造が考えられる。従来の架台は、本発明に係る解決法によって、後から問題なく装備できる。なぜならば、一般に、補足のデータ線路および情報読取要素を取付けるだけでよいからである。

0026

データ線路および電気的に結合されたシステムの代わりに、赤外センサまたは他の遠隔伝送装置(例えば、超音波または無線)によってコンピュータに接続できるアクセサリ部材も考えられる。即ち、例えば、赤外発光ダイオードまたはレフレクタ(例えば、本出願人のヨーロッパ特許出願EP−A−822436参照)を構成できる。即ち、アクセサリ部材から出る光パルスが、対応する光パルス受光器を介してコンピュータにその平衡化特性情報を通報する。

0027

本発明によって、本発明に係る平衡化コンピュータを有する各種のシステムにアクセサリ部材を普遍的に使用できるアクセサリ部材用標準を開発することもできる。本発明にもとづき、従来の平衡化システム・測定装置を介して対応するアクセサリ部材の平衡化特性を求め、次いで、コード化して上記部材に固定する参照架台を用意することによって、メーカの工場において顧客独自のアクセサリ部材を校正することもできる。上記操作は、例えば、バーコード、チップまたはコンピュータ・フロッピー登録商標ディスクによって同時に供給される他のコードを介して行うことができる。

0028

もちろん、本発明は、上記の発明方策に対応して単なる平衡化設備に限定されるものではなく、ユーザにとって有利である限り、本発明にもとづき、従来の半自動または全自動平衡化システムとの組合せも可能である。何れにせよ、本発明に係る平衡化システムによって、他の測定操作を要することなく、直接に且つ直ちに、最適で遅延のない平衡化操作を実施できることが決定的である。

0029

本発明は、光学系支持部材における直接の平衡化操作、即ち、水平軸線のまわりの且つ水平軸線に対して角度をなす少なくとも1つの他の軸線のまわりの顕微鏡の旋回運動に特に好適である。旋回支持部材における本発明に係る平衡化操作のために(旋回支持部材は、それ自体は架台の支持部材に固定され、顕微鏡を直接に保持し、少なくとも1つの、一般に、2〜3ヶの旋回軸線を介して空間内の移動可能性を顕微鏡に与える構造部材である)、本発明にもとづき、電動装置を介して、架台の重心軸線および旋回軸線の交点を相互に相対的に摺動させ、かくして、少なくとも2つの旋回軸線(3つ以上の軸線も考えられる)の交点が、顕微鏡または上部構造を結合した顕微鏡の重心に位置するよう、平衡化操作を行う。

0030

上記の平衡化方策は、顕微鏡または上部構造の重心をシフトする釣合いおもりを摺動することによって、あるいは、旋回軸線の交点が重心に位置するよう旋回軸線を摺動することによって、あるいは、重心が軸線交点上に置かれるよう対応する旋回軸線に対して顕微鏡またはアクセサリ部材を摺動することによって、実現できる。

0031

すべての旋回軸線の交点が、可動の上部構造(アクセサリを備えた顕微鏡)の重心に正確に位置する場合に、旋回支持部材における最適な平衡状態が得られる。

0032

以下に、本発明の各視点に亘り、好適な実施の形態を要約する。
(1)情報システムが、アクセサリのデータ担体(ないし媒体)に含まれたデータのためのデータ入力ユニットを有することを特徴とする。

0033

(2)データ入力ユニットが、少なくとも1つの手動キーボードおよび表示装置を有することを特徴とする。

0034

(3)データ入力ユニットが、アクセサリのデータ担体(ないし媒体)に記憶されたデータのための自動読取器を含むことを特徴とする。

0035

(4)信号送信器(D)が、周波数または色調でコード化した発光ダイオード超音波送信器または外部光によって励起される弁別可能な反射要素であることを特徴とする。

0036

(5)情報システムが、遠隔伝送装置(例えば、赤外線、超音波または無線の送信器受信器)を含むことを特徴とする。

0037

(6)データ担体(ないし媒体)が、運転状態において−場合によっては、アクセサリに設けたセンサを介して−平衡に重要なデータを自動的に求め、情報システムに供給する少なくとも1つのインテリジェントチップを含むことを特徴とする。

0038

(7)電気的に制御される平衡化機構および平衡化機構を制御するコンピュータを備えた自動調節式平衡化システムと、架台に可動に結合された少なくとも1つの構造部材と、構造部材に着脱自在に結合できる交換可能なアクセサリとを有する架台において、コンピュータには、演算プログラムおよび情報システムが配してあり、この場合、情報システムが操作電動機のためにコンピュータの制御信号をアクセサリ部材の信号受信器(D)に遠距離から送信する信号送信器を含むことを特徴とする。

0039

本発明の一実施形態にもとづき、特に、架台の旋回支持部材においても残余の支持部材においても平衡化が行われる。

0040

以下に、模式的に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。

0041

図1に、旋回支持部材のx/y/z座標系における旋回軸線xDA/yDA/zDAの交点Dおよび重心軸線xSP/ySP/zSPの交点SPのコンピュータ依拠の相互摺動を示した。システムを平衡させ、僅かな力を使用して変位でき、任意のすべての操作位置において平衡状態とするため、上記相互摺動が必要である。

0042

図2−4に、旋回支持部材1および本発明にもとづき制御される自動平衡化システムを有する改良された従来の手術顕微鏡上部構造を示した。従来使用された平衡化用手動ネジの代わりに、コンピュータによって制御される電動機2,3,4が顕微鏡に設けてある。顕微鏡は、コード化構造部材から情報の供給を受ける。コード化構造部材は、それぞれ機器接続範囲インタフェース)に設けてあるので、図2−4には示してない。

0043

スタンド脚5および支柱6を有する従来の架台構造図5参照)の場合、顕微鏡9の範囲の重量変化に依存して、支持バネ8の支持点7をコンピュータで制御して摺動させる。支柱6に設けたコンピュータ10は、アクセサリ部材の交換または変位による重量変化をコード化情報を介して入手する。この場合、上記情報は、付加された当該のアクセサリ部材(例えば、旋回鏡筒)からインタフェース11,12,13,14を介してコンピュータ10に伝送される。コンピュータ10は、ヒンジの範囲に設置された角度センサ15,16,17から補足情報を入手する。即ち、上記角度センサは、アクセサリの当該位置を検知しコンピュータ10に伝送する。

0044

支持バネ8および平行四辺形支持部材を有する構造の場合、図5に示した角度センサは、一般に不要である。なぜならば、平行四辺形支持部材の端部の構造部材の位置変化は、非平衡状態を誘起することはないからである。しかしながら、支持バネ8を補強または固定するか、平行四辺形支持部材を簡単な水平バー置換えた場合、提示の角度センサの角度変化は、平衡状態の変化も誘起する。他方、各解決法において、提示の角度変化は、スタンド脚5を介する架台の傾動安全性の変化を誘起する。この限りにおいて、傾動安全性に関する情報を求め、例えば警報信号によって、架台の目前に迫った傾動を警告する平衡化システムに入力するため、この種の角度センサを設けることもできる。

0045

このような傾動警報システムは、独立の発明をなす。なぜならば、このようなシステムは、任意の手術顕微鏡用架台に使用するのが適切であるからである。

0046

図6の構造は、上記のWO−A−97/13997の図11の構造に対応する。WO−A−97/13997の構造とは異なり、釣合いおもり21を変位する電動機20は、平衡センサによって制御されるのでなく、コンピュータ18によって制御される。この場合、コンピュータ18は、構造部材22の前下方に取付け得るアクセサリ部材から読取器19を介してコード化した形の情報を入手する。

0047

略図として示した図7の場合、釣合いおもり23,24は、電動機(操作電動機)25,26によってコンピュータに依拠して摺動される。コンピュータ27のための情報は、本発明にもとづき、電気接続線路を介して負荷28および/または角度センサ29から直接に得られる。

0048

図8に示した架台構造は、コンピュータ27と、操作電動機31と、制御線路32と、顕微鏡34に設けてありコンピュータ27の重要なデータを含むチップ33(模式的に示した)とを有する。更に、垂直平面のまわりの旋回運動を把握しコンピュータ27に送る角度センサ29が示してある。

0049

図9に、図6の構造の拡大詳細図を示した。同図には、釣合いおもり21を変位する電動機20が明示してある。更に、位置固定のための従来のブレーキ30および旋回位置を示す角度センサ29が図示してある。

0050

図10に、アクセサリ部材の構造を示した。この場合、アクセサリ部材36,37は、構造部材35に着脱自在に結合されている。アクセサリ部材36,37の組込によって、系の総合重心SPが変位される。アクセサリ部材36,37は、データ担体(ないし媒体)38,39を備えており、上記データ担体から、読取器から必要な修正データ(例えば、アルファベットまたは数字コード)を自動的にまたは手操作で読取り、コンピュータに入力できる。

0051

図11に、アクセサリシステムに属する多数のアクセサリ部材の例を示した。各アクセサリ部材は、それ自体、コード化されており、手術顕微鏡に単独にまたは他のアクセサリ部材と組合せて使用できる。

0052

図12に、平衡制御のためにアクセサリ部材に設けた修正データの、いわゆる、バーコードを備えたデータ担体(ないし媒体)40を示した。このデータ担体40は、例えば、自己接着性ラベルとして構成されている。

0053

図13に、例えばクレジットカードに使用される如きマイクロチップを有する他のデータ担体(ないし媒体)41を示した。このようなマイクロチップまたは、例えば、同じくクレジットカードに使用される如き磁気ストリップは、アクセサリ部材のメーカによってまたは、場合によっては、ユーザによって、後からプログラミングすることもできる。

0054

図14に模式的に示したアクセサリ部材42は、例えば、いわゆる、旋回鏡筒43と、バーコード式データ担体(ないし媒体)44と、角度センサ45とを有する。角度センサ45は、システムの平衡状態に影響を与え得る可動の旋回鏡筒43の当該位置を把握するのに役立つ。

0055

全構造のモデルを模式的に示す図15において、情報システム46は、アクセサリ部材47に記憶された固定データおよびアクセサリ部材47の作業位置に依存する、場合によって生じ得る、データを中央コンピュータ48に伝送する。このコンピュータ48は、必要な修正値を求め、目標値として平衡化システム49,50に伝送する。この場合、平衡化システムは、平衡化作用の達成のため、単に、固有重量、即ち、顕微鏡または対応する構造部材の位置シフトを行えばよい。修正データは、アクセサリ部材47から肉眼で読取り、キーボード51を介して手操作でコンピュータ48に入力できる。入力値監視には、例えば、ディジタル表示装置52を使用できる。

0056

システムには、更に、照会を行うことができるまたは、例えば、新しいアクセサリ部材の校正に使用できるインテリジェントコンポーネント53(例えば、マイクロチップ)を設けることができる。

0057

平衡化システム49または50における釣合いおもりの上記摺動の代わりに、本発明にもとづき、全平衡化システムを対応する平衡軸線を介して摺動させるか、重心をこの対応する軸線に置く。即ち、例えば、補足の構造部材の付加またはこの種の構造部材の除去によって平衡化システム49の重量が変化したならば直ちに、スタンドに対する横方向バーの相対位置を変更するx/y変位ユニットを、垂直スタンドに横方向バーの支持箇所の下方に設ける。これは、単に、原理を示す例示に過ぎない。

0058

図16に,軸96cで架台に固定できるような顕微鏡を模式的に示した。顕微鏡は、相互に独立であるが相互に結合された3つの構造部材104a,104b,104cを含む。上記構造部材104の各々は、二重の機能を有することができる信号発生器102を備えている。上記信号発生器は、1つの機能として、コード化された形で信号を発生し、対応する構造部材の性質に関する情報を与える。このような信号は、受信器72によって受信でき、即ち、付加されたまたは除去された構造部材の特定に使用できる。信号発生器としては、例えば、下記が対象となる:発光ダイオード、無線送信器または外部光によって励起され対応する反射情報によって特定を実現できる光レフレクタ。上記センサは、本発明の枠内のバリエーションの第2機能として、その幾何学的配置にもとづき、対応する構造部材の特定の位置および姿勢の特定にも寄与する。上記位置および姿勢は、更に、受信器72によって記録され、コンピュータを介して対応する平衡化情報に変換される。

0059

構造部材、その性質およびその姿勢を完全に外部から行うこのような構造の場合、他の独立の発明ステップにおいて、逆の態様で、平衡化駆動装置の制御は、同じく、外部から行う。これに関する発明にもとづき、受信器72で受信された信号は、変換後、コンピュータにおいて、制御信号に加工され、この制御信号は、同等の送信装置を介して顕微鏡または架台に逆送信され、かくして、対応する平衡化駆動装置を制御する。例えば、当該の図16から理解できるよう、軸96cのまわりに構造部材104aを旋回すると、非平衡状態が誘起され、この非平衡状態は、軸96aのまわりの構造部材104cの旋回によって補償される。

0060

この際、何れにせよ、非平衡状態は測定されない。この実施例の場合、本発明にもとづき、受信器72によって、ダイオードD5およびD6の位置変化を認識し、非平衡状態を計算し、空間内で、例えば、軸96aのまわりにまたは軸96aとともに部材104cを変位する操作電動機(図示してない)に対応する制御信号を伝送する。

0061

操作電動機は、所定の位置に走行するステッピングモータまたは受信器がダイオードD1,D2,D3,D4の位置変化にもとづき計算で求めた正しい平衡位置を認識し変位操作を終了するまで構造部材104cを変位する任意の電動機である。構造部材104cは、対応して、ダイオードD7,D8,D9,S10を備えている。

0062

図16に、理解し易いよう、対応する座標系105,106,103を示し、更に、物体93を模式的に示した。

発明の効果

0063

本発明の各独立請求項1及び3によりそれぞれ対応する所定の課題として掲げる効果が達成される。即ち、本発明の第一の視点の架台及び第二の視点の平衡方法により、複雑なまたは高価な力センサまたはストロークセンサを使用せず、顕微鏡のアクセサリを変更した場合には直ちに、物理量(例えば、力、変形など)の測定操作を事前に行うことなく、手術中断が回避されるようできる限り直ちに且つ迅速に平衡化操作を行い、支持力による望ましくない平衡化操作が阻止される形式の新規の平衡化システムを実現できる。各従属請求項により、更に付加的な効果が、前述の通りそれぞれ達成される。

図面の簡単な説明

0064

図1旋回軸線および重心軸線の交点を相互に摺動させるx/y/z座標系。
図2旋回支持部材および新規の平衡化駆動装置を有する従来の手術顕微鏡構造体の一例。
図3旋回支持部材および新規の平衡化駆動装置を有する従来の手術顕微鏡構造体の他の一例。
図4旋回支持部材および新規の平衡化駆動装置を有する従来の手術顕微鏡構造体の更に他の一例。
図5インタフェースにコード化内部情報を有する従来の架台構造。
図6上記のWO−A−97/13997の図11に対応するが、コード読取器およびコンピュータを有する構造。
図7コンピュータに依拠して釣合いおもりを摺動する電動機(操作電動機)を有する架台構造の略図。
図8コンピュータおよび2つの釣合いおもりを有する架台ビーム
図9図6の構造の詳細図。
図10コード化データ担体を有するアクセサリ部材の略図。
図11それぞれコード化された多数のアクセサリ部材の実施例。
図12データ担体ないし媒体の一実施例。
図13データ担体ないし媒体の他の一実施例。
図14角度センサおよびバーコードを有するアクセサリ部材。
図15全構造のモデル。
図163つの構造部材および幾何学的に配置した信号発生器を有する顕微鏡構造の略図。

--

0065

1旋回支持部材
2電動機
3 電動機
4 電動機
5スタンド脚
6支柱
7支持点
8支持バネ
9顕微鏡
10コンピュータ
11インタフェース
12 インタフェース
13 インタフェース
14 インタフェース
15角度センサ
16 角度センサ
17 角度センサ
18 コンピュータ
19 読取器
20 電動機
21釣合いおもり
22構造部材
23 釣合いおもり
24 釣合いおもり
25 電動機
26 電動機
27 コンピュータ
28負荷
29 角度センサ
30ブレーキ
31操作電動機
32制御線路
33チップ
34 顕微鏡
35 構造部材
36アクセサリ部材
37 アクセサリ部材
38データ担体(ないし媒体)
39 データ担体(ないし媒体)
40バーコード・データ担体(ないし媒体)
41マイクロチップ・データ担体(ないし媒体)
42 アクセサリ部材
43旋回鏡筒
44 バーコード・データ担体(ないし媒体)
45 角度センサ
46 情報システム
47 アクセサリ部材
48 コンピュータ
49平衡化システム
50 平衡化システム
51キーボード
52表示装置
53インテリジェントコンポーネント
72信号受信器および/または送信器
96a,96b,96c 軸
102a,102b,102c信号発生器
104a,104b,104c 構造部材
D1−D10ダイオード(信号送信器および/または受信器)

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