顕微鏡のバランス支持機構

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【発明の名称】	顕微鏡のバランス支持機構
【発明者】	【氏名】中村勝重【氏名】土居正雄【氏名】中村雅一
【要約】	【課題】顕微鏡の周囲におけるドクターの頭部の移動が制限されにくい顕微鏡のバランス支持機構を提供する。【解決手段】支持リンク３８の顕微鏡１５を支持するチルト軸３７が、横リンク３５の両端部３５ａを上下に揺動させた場合の不動点Ｆよりも下方にあり、垂直軸Ｚを挟んだ縦リンク３６の対向方向で、顕微鏡１５及び支持リンク３８の重心Ｇ₁と、横リンク３５及び縦リンク３６の重心Ｇ₂とがバランスするものである。縦リンク３６の下端部３６ａに軸支した支持リンク３８を介して顕微鏡１５を支持したため、顕微鏡１５の周囲に縦リンク３６が存在せず十分な周囲スペースを確保することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】スタンド装置の先端に垂直軸を中心にして回転自在に支持されるセンター部と、該センター部の上下に各々両端部よりも低い位置で軸支される互いに平行な一対の横リンクと、該各横リンクの上下で対応する端部同士に軸支される互いに平行な一対の縦リンクと、該縦リンクの下端部間に横リンクと平行な状態で軸支され且つチルト軸に顕微鏡が支持される支持リンクと、を備えたものであって、前記支持リンクの顕微鏡を支持するチルト軸が、横リンクの両端部を上下に揺動させた場合の不動点よりも下方にあり、垂直軸を挟んだ縦リンクの対向方向で、顕微鏡及び支持リンクの重心と、横リンク及び縦リンクの重心とがバランスすることを特徴とする顕微鏡のバランス支持機構。
【請求項２】上下の横リンクがセンター部に対して長手方向に同調して同じ長さスライドする請求項１記載の顕微鏡のバランス支持機構。
【請求項３】顕微鏡及び支持リンクの重心と横リンク及び縦リンクの重心とのアンバランス状態を検出するアンバランス検出器と、該アンバランス検出器からの信号により上下の横リンクをバランスする位置まで同調して同じ長さスライドさせるスライド機構と、が設けられている請求項２記載の顕微鏡のバランス支持機構。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は顕微鏡のバランス支持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】手術用の顕微鏡はスタンド装置のアームにより空中支持されて使用される。この種の顕微鏡は平行リンク機構を介してアームの先端に支持され、該平行リンク機構を変形させることにより顕微鏡の角度を変更できるようになっている。具体的には平行リンク機構の片側に顕微鏡を支持し、平行リンク機構を変形させた場合の顕微鏡と平行リンクとの重心バランスをとる構造になっている（類似技術として、特開平６－２６９４６３号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の構造にあっては、顕微鏡を平行リンク機構の片側に支持した構造のため、顕微鏡の周囲にスペースを確保できず、顕微鏡の周囲におけるドクターの頭部の移動が制限される。
【０００４】この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、顕微鏡の周囲におけるドクターの頭部の移動が制限されにくい顕微鏡のバランス支持機構を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、スタンド装置の先端に垂直軸を中心にして回転自在に支持されるセンター部と、該センター部の上下に各々両端部よりも低い位置で軸支される互いに平行な一対の横リンクと、該各横リンクの上下で対応する端部同士に軸支される互いに平行な一対の縦リンクと、該縦リンクの下端部間に横リンクと平行な状態で軸支され且つチルト軸に顕微鏡が支持される支持リンクと、を備えたものであって、前記支持リンクの顕微鏡を支持するチルト軸が、横リンクの両端部を上下に揺動させた場合の不動点よりも下方にあり、垂直軸を挟んだ縦リンクの対向方向で、顕微鏡及び支持リンクの重心と、横リンク及び縦リンクの重心とがバランスするものである。
【０００６】請求項１記載の発明によれば、縦リンクの下端部に軸支した支持リンクを介して顕微鏡を支持したため、顕微鏡の周囲に縦リンクが存在せず十分な周囲スペースを確保することができる。この発明の構造では、横リンクを両端部よりも低い位置でセンター部に軸支しているため、縦リンクの下端部付近に位置する不動点は該下端部よりも下方に位置することになる。この不動点に顕微鏡及び支持リンクの重心を合致させても、この不動点に対して横リンク及び縦リンク側の重心が変化するためバランスはとれない。そのため、この発明では、顕微鏡及び支持リンクの重心を不動点よりも下方に位置させてバランスをとっている。このように不動点よりも下方の重心でバランスがとれるため、顕微鏡が縦リンクの下端部よりも十分に下方に位置することとなり、顕微鏡の周囲スペースを確保するうえで有利である。
【０００７】請求項２記載の発明は、上下の横リンクがセンター部に対して長手方向に同調して同じ長さスライドするものである。
【０００８】請求項２記載の発明によれば、上下の横リンクがセンター部に対して長手方向に同調して同じ長さだけスライドするようになっているため、顕微鏡に他の機器が付加されて重心が変動した場合に、横リンクをバランスがとれる方向へスライドさせることにより、バランス調整を行うことができる。
【０００９】請求項３記載の発明は、顕微鏡及び支持リンクの重心と横リンク及び縦リンクの重心とのアンバランス状態を検出するアンバランス検出器と、該アンバランス検出器からの信号により上下の横リンクをバランスする位置まで同調して同じ長さスライドさせるスライド機構と、が設けられている。
【００１０】請求項３記載の発明によれば、顕微鏡に他の機器が付加されて重心が変動した場合のバランス調整を、アンバランス検出器とスライド機構により自動的に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】まず、基本的なメカニズムを図１～図４に基づいて説明する。３０は平行リンクを利用したスタンド装置で、回動支点Ｓが図示せぬ架台により支持されている。スタンド装置３０は平行リンクを変形させることにより、先端リンク３１を垂直及び水平方向にそれぞれ移動させることができる。先端リンク３１は図示せぬサブリンク機構によりどの方向に移動させても常に垂直状態が維持される。
【００１３】先端リンク３１に本実施形態に係る支持機構３２を介して顕微鏡１５が支持されている。スタンド装置３０の先端リンク３１とは反対側の位置には移動自在なカウンタウェイトＷが設けられている。
【００１４】スタンド装置３０の連結軸１０付近の一方にはロックピン２４が設けられ、他方には空洞部１８が設けられ、該空洞部１８の内部には上下に図示せぬスイッチが設けられている。ロックピン２４を空洞部１８内へ挿入することにより、スタンド装置３０の状態（角度θ）を固定できる。また、空洞部１８内のスイッチのどちらかがロックピン２４に押されることにより、カウンタウェイトＷの重量と、支持機構３２＋顕微鏡１５の重量のどちらが重いか検出できる。従って、その重さのアンバランスを是正する方向にカウンタウェイトＷを移動させることにより、両者のバランスをとることができる。
【００１５】両者のバランスがとられた状態では、ロックピン２４が上下のスイッチのいずれにも接しないため、ロックピン２４を空洞部１８から抜いて、スタンド装置３０が使用可能状態となる。つまり、このようにいったんバランスがとられた状態になれば、先端リンク３１に支持された顕微鏡１５をどのような位置に移動させても、その位置でのバランスが保たれ、希望する位置に空中停止させることができる。
【００１６】次に、顕微鏡１５を支持する支持機構３２について説明する。以下、説明の都合上、図２中Ａが前側、Ｂが後側、それに直交する方向（紙面直角方向）を左右方向とする。
【００１７】先端リンク３１の下部には垂直軸Ｚを中心にして回転自在なセンター部３３が設けられている。センター部３３の上下には軸支部３４が設けられており、該軸支部３４にそれぞれ前後方向に沿う横リンク３５が支持されている。この横リンク３５は両端部３５ａが上側へ曲折しており、軸支部３４の位置が両端部３５ａよりもｄだけ低くなっている。
【００１８】センター部３３における上下の軸支部３４は横リンク３５を回動自在に支持するだけでなく、該横リンク３５を長手方向に沿って上下同じ長さだけスライドさせることもできる。
【００１９】そして、横リンク３５の上下で対応する端部には、互いに平行な一対の縦リンク３６が軸支されている。この縦リンク３６の下端部３６ａは下方へ延長された状態となっており、該下端部３６ａに、チルト軸３７を下辺にした上向きコ字形の支持リンク３８が軸支されている。横リンク３５が両端部３５ａよりもｄだけ低い位置で軸支されているため、垂直軸Ｚ上には下端部３６ａよりもｄだけ低い位置に、横リンク３５の両端部３５ａを上下に揺動させた場合の不動点Ｆが存在する。支持リンク３８のチルト軸３７はこの不動点Ｆよりもｄだけ低い位置にある。つまり、下端部３６ａからチルト軸３７の長さＤの方が、下端部３６ａから不動点Ｆまでの長さｄよりも大きい（Ｄ＞ｄ）。このチルト軸３７には顕微鏡１５が左右方向で回転自在に支持されている。
【００２０】図２の状態では、顕微鏡１５及び支持リンク３８の重心Ｇ₁が、センター部３３の垂直軸Ｚ上に位置しているため、この垂直軸Ｚを中心に前後のバランスはとられている。そして、図３のように横リンク３５の両端部３５ａをどちらかへ傾けると、軸支部３４が両端部３５ａよりも下方に位置していることから、垂直軸Ｚから両端部３５ａまでの距離Ｌ₁、Ｌ₂が前後で相違する。そして、横リンク３５及び縦リンク３６の重心Ｇ₂も、垂直軸Ｚから一方側へＬ₃分だけ変動する。
【００２１】それと同時に、顕微鏡１５及び支持リンク３８の重心Ｇ₁が、前記重心Ｇ₂とは反対側へ変動する。そして、両方の重心Ｇ₁、Ｇ₂がセンター部３３を中心にしてつり合う。つまり、Ｇ₁×Ｌ₄＝Ｇ₂×Ｌ₃となるため、傾いた状態のまま維持される。
【００２２】また、図４に示すように、顕微鏡１５のどちらか一方に付属機器１５ａが付加されて、支持リンク３８側の重心Ｇ₁が変動した場合には、軸支部３４において横リンク３５がバランスをとる方向にスライドする。いったんバランスが合えば、図３のように傾けても前述の理由によりバランス状態は維持される。
【００２３】この実施形態によれば、縦リンク３６の下端部３６ａに軸支した支持リンク３８を介して顕微鏡１５を支持したため、顕微鏡１５の周囲に縦リンク３６が存在せず、顕微鏡１５の周囲に十分なスペースを確保することができる。
【００２４】次に、図５及び図６に基づいて、具体的に製品化された支持機構３２の構造を説明する。尚、前記図１～図４によるメカニズムの説明と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２５】スタンド装置３０の先端リンク３１には、ベアリング（図示だけして符号省略）を介してフレーム状のセンター部３３が垂直軸Ｚを中心にして回転自在に取付けられている。先端リンク３１とセンター部３３との間に電磁クラッチＲ₁が設けられており、垂直軸Ｚを中心にしたセンター部３３の回転位置を任意にロックできるようになっている。
【００２６】センター部３３の上下位置にはアウタチューブ４０、４１にて覆われたシャフト４２、４３が各々貫通状態で設けられている。センター部３３とアウタチューブ４０、４１との間、アウタチューブアウタチューブ４０、４１とシャフト４２、４３との間には、上下共それぞれベアリングが介在してある。アウタチューブ４０、４１の一端には横リンク３５がそれぞれスライド自在に貫通しており、該横リンク３５の下面に形成されたラックギア４４が、シャフト４２、４３に形成されたピニオンギア４５に螺合している。
【００２７】上側のアウタチューブ４０とセンター部３３との間に電磁クラッチＲ₂が設けられており、該アウタチューブ４０の回転位置をロックできるようになっている。また、アウタチューブ４０の一端に形成された上向きのフランジ４０ａには、モータＭが支持されている。シャフト４２の一端に設けられているギア４６と、モータＭの回転軸のギア４７との間にはタイミングベルト４８が設けられている。上下の各シャフト４２、４３の他端にもギア４９、５０が設けられており、該ギア４９、５０同士間にタイミングベルト５１が設けられている。前記モータＭ、シャフト４２、４３、ギア４６、４９、５０、ラックギア４４、ピニオンギア４５、タイミングベルト４８、５１等により、本実施形態の「スライド機構」が形成されている。
【００２８】下側のアウタチューブ４１の一端には下向きフランジ４１ａが形成されており、そのフランジ４１ａに横長の開口５２が形成され、該開口５２の前後両側位置にスイッチ５３が設けられている。センター部３３の下端には前記開口５２内へ突出自在なピン５４が設けらている。開口５２内へ突出させたピン５４によりスイッチ５３が押されてモータＭが回転すると共に、押された方のスイッチ５３によりモータＭの回転方向が決まる。これらスイッチ５３、ピン５４等により、本実施形態の「アンバランス検出器」が形成されている。
【００２９】横リンク３５の両端部３５ａに軸支されているのが縦リンク３６で、該縦リンク３６の下端部３６ａに軸支されているのが支持リンク３８である。支持リンク３８のチルト軸３７に顕微鏡１５が回転自在に取付けられている。このチルト軸３７は顕微鏡１５の光学的取出部でもあり、図示せぬビデオカメラや側視鏡等の「付属機器」を任意に接続することができる。チルト軸３７はギア５５、５６、５７を介して電磁クラッチＲ₃に接続されており、チルト軸３７を中心とした顕微鏡１５の回転位置をロックできるようになっている。
【００３０】顕微鏡１５にはメインドクターが見る接眼部５８と、アシスタントドクターが見る接眼部５９があるが、いずれの場合も、顕微鏡１５の周囲に縦リンク３６が存在しないため、邪魔になるものがない。
【００３１】また、チルト軸３７のどちらか一方に付属機器（例えばビデオカメラ）を取付ける場合には、まずピン５４を開口５２内へ突出した状態にしておく。このようにしておけば、付属機器を取付けたことによりアンバランス状態になっても、ピン５４が開口５２の両端部に当接するためストッパとして機能し、横リンク３５が大きく傾くことがない。
【００３２】また、それと同時に、ピン５４により開口５２の両端に臨まされているスイッチ５３の一方が押されるため、そのスイッチ５３に応じた信号によりモータＭが回転し、その回転力がタイミングベルト４８、５１を介して上下のシャフト４２、４３に同じように伝達されるため、ピニオンギア４５とラックギア４４との係合により、横リンク３５が同調して同じ長さだけアンバランスを是正する方向へスライドする。
【００３３】そして、バランスが合った状態になると、ピン５４がスイッチ５３の中立位置となり、どちらのスイッチ５３も押されないのでモータＭが停止する。モータＭが停止してから、ピン５４を開口５２から抜き、横リンク３５を希望する方向に傾けて使用することができる。横リンク３５を傾けても、顕微鏡１５及び支持リンク３８の重心Ｇ₁と、横リンク３５及び縦リンク３６の重心Ｇ₂とはバランスする。
【００３４】尚、以上の説明では、各部分の回転位置をロックする手段として、電磁ロックＲ₁～Ｒ₃を例にしたが、これに代えてエアーロック（空気圧によるロック手段）を用いることができる。
【００３５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、縦リンクの下端部に軸支した支持リンクを介して顕微鏡を支持したため、顕微鏡の周囲に縦リンクが存在せず十分な周囲スペースを確保することができる。
【００３６】請求項２記載の発明によれば、上下の横リンクがセンター部に対して長手方向に同調して同じ長さだけスライドするようになっているため、顕微鏡に他の機器が付加されて重心が変動した場合に、横リンクをバランスがとれる方向へスライドさせることにより、バランス調整を行うことができる。
【００３７】請求項３記載の発明によれば、顕微鏡に他の機器が付加されて重心が変動した場合のバランス調整を、アンバランス検出器とスライド機構により自動的に行うことができる。

【出願人】	【識別番号】３９００１３０３３【氏名又は名称】三鷹光器株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）７月１１日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】高月猛
【公開番号】	特開平１１－２８２１６
【公開日】	平成１１年（１９９９）２月２日
【出願番号】	特願平９－１８６９６１