(57)【要約】【課題】  コイルバネを使用した歯科等の診察及び治療に用いられる顕微鏡懸垂装置であって、たとえコイルバネが破断したときでも、顕微鏡の降下を一定の範囲に抑えて、患者に衝突しないものを提供する。【解決手段】  先端部に顕微鏡２０を取付け、基端部を水平軸１５に取付けて上下方向に回動可能なアーム１２と、アームが有するバネ止めに対し力を作用する方向がアームの先端部から基端部に向かう方向で、かつ、水平軸よりも上方に向かう方向であるように設けられた圧縮コイルバネ１１と、を有し、外力を付与しない状態ではアームは回動せず、顕微鏡が停止位置を保持するように構成され、圧縮コイルバネの線材の断面形状が、圧縮コイルバネの軸に直交する方向に平行に向かい合う辺を有する多角形、または、圧縮コイルバネの軸に直交する方向が長辺となる楕円とすることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯科等の診察及び治療に用いられる顕微鏡懸垂装置であって、
先端部に顕微鏡を取付け、基端部を水平軸に取付けて上下方向に回動可能なアームと、
前記アームに対し上方向へ回動する力が作用するように設けられた圧縮コイルバネと、を有し、
外力を付与しない状態では前記アームは回動せず、前記顕微鏡が停止位置を保持するように構成され、
前記圧縮コイルバネの線材の断面形状が、前記圧縮コイルバネの軸に直交する方向に平行に向かい合う辺を有する多角形、または、前記圧縮コイルバネの軸に直交する方向が長辺となる楕円であることを特徴とする顕微鏡懸垂装置。
【請求項２】
前記圧縮コイルバネが破断したときの前記顕微鏡の降下量が、前記圧縮コイルバネの線間すき間分に対応した量であり、停止位置にあった前記顕微鏡と患者との間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡懸垂装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科等の診察及び治療の際に使用される顕微鏡懸垂装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科等の診察及び治療において、患部を拡大観察するために、医療用の顕微鏡が用いられる。この顕微鏡は、回動可能なアームの先端部に取付けられており、水平方向及び上下方向に自由に動かすことができる構造となっている。
【０００３】
一方、顕微鏡の使用において、患部に対するピント合わせは重要な作業であることから、医師が顕微鏡を所望の位置に移動させてピント合わせをしたときに、顕微鏡が停止位置を保持できる構造でなければならない。
【０００４】
そこで、顕微鏡が停止位置を保持するために、顕微鏡やアームの重量による下降力に対し、アームを取付けている水平軸の摩擦抵抗を十分に大きくするという対応が考えられる。しかし、水平軸の摩擦抵抗を大きくし過ぎると、顕微鏡を移動させるときに大きな力が必要となる。特に歯科の診察及び治療においては、患者が何度もうがいをするため、顕微鏡を円滑に移動させることができなければ不便である。つまり、医療用の顕微鏡は、停止位置を十分に保持でき、かつ、円滑に動かすことができる懸垂装置に取付けられている必要がある。
【０００５】
そこで、特許文献１（特開２００３−２７５２２２）の実施例に示されているように、オイルダンパー等を設けた顕微鏡懸垂装置が一般的に使用されている。また、オイルダンパーではなく、卓上電気スタンドの懸垂装置で用いられているような、引張コイルバネを利用した懸垂装置も考えられる。
【０００６】
図６は、引張コイルバネを使用した場合の水平軸まわりの力の釣り合いを説明する模式図である。アーム１２は水平軸１５に対して回動できる構造で、顕微鏡重量Ｇｍ及びアーム重量Ｇａが、アーム１２を下方向に回動させる力として作用している。これらの力に対して、水平軸摩擦抵抗Ｍｆ及び引張コイルバネ３１によるバネ引張力Ｆｓで抵抗している。ここでは、水平軸１５より上方に引張コイルバネ３１を係止しているので、アーム１２を上方に回転する方向にバネ引張力Ｆｓが作用することになる。そうして、顕微鏡重量Ｇｍ、アーム重量Ｇａ、水平軸摩擦抵抗Ｍｆ及びバネ引張力Ｆｓについて、水平軸１５まわりのモーメントが釣り合っていれば、顕微鏡は停止位置に保持されることになる。ここで、水平軸摩擦抵抗Ｍｆの最大値とバネ引張力Ｆｓのバランスを調整することによって、アームの回動のし易さや、顕微鏡の停止位置保持の固定度を決定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２７５２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、懸垂装置としてオイルダンパーを用いた場合は、温度により流動性が変化してしまうことが懸念される。また、引張コイルバネを用いた場合は、コイルバネが劣化等によって破断したときに、アームが可動域の最下位置まで一気に回動し、顕微鏡が患者に衝突する恐れがある。
【０００９】
そこで本発明では、温度の影響を受け難いようにオイルダンパーではなくコイルバネを用いることとし、コイルバネについては、従来は用いられていなかった圧縮コイルバネとするとともに、該バネの線材の断面形状を、前記圧縮コイルバネの軸に直交する方向に平行に向かい合う辺を有する多角形、または、前記圧縮コイルバネの軸に直交する方向が長辺となる楕円としたことによって、たとえコイルバネが破断したとしても、顕微鏡の降下を確実に一定の範囲に抑えて、顕微鏡が患者に衝突しない顕微鏡懸垂装置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】
【００１０】
本発明の歯科等の診察及び治療に用いられる顕微鏡懸垂装置は、先端部に顕微鏡を取付け、基端部を水平軸に取付けて上下方向に回動可能なアームと、前記アームに対し上方向へ回動する力が作用するように設けられた圧縮コイルバネと、を有し、外力を付与しない状態では前記アームは回動せず、前記顕微鏡が停止位置を保持するように構成され、圧縮コイルバネの線材の断面形状が、圧縮コイルバネの軸に直交する方向に平行に向かい合う辺を有する多角形、または、前記圧縮コイルバネの軸に直交する方向が長辺となる楕円であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、圧縮コイルバネが破断したときの顕微鏡の降下量が、圧縮コイルバネの線間すき間分に対応した量であり、停止位置にあった顕微鏡と患者との間の距離よりも小さいことにすると良い。また、アームは、圧縮コイルバネからの力を受けるバネ止めを有し、圧縮コイルバネは、バネ止めに対し力を作用させる方向がアームの先端部から基端部に向かう方向で、かつ、前記水平軸よりも上方に向かう方向であるように設けられている構成にしても良い。また、水平軸が水平方向に回動できる回動部材に設けられている構成にしても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の顕微鏡懸垂装置は、圧縮コイルバネを使うことで、たとえコイルバネが破断しても、アーム先端部に取付けられた顕微鏡の下降量は、コイルバネ線間すき間分に対応した高さ程度に抑えることができ、顕微鏡が患者に衝突することがなく安全であるという効果を奏する。また、コイルバネの断面を、平面を有する形状にすることにより、顕微鏡の降下の抑制を確実なものとすることができる。さらに、アームは、前記圧縮コイルバネからの力を受けるバネ止めを有し、前記圧縮コイルバネは、前記バネ止めに対し力が作用する方向がアームの先端部から基端部に向かう方向で、かつ、前記水平軸よりも上方に向かう方向であるように設けられている構成としたことによって、圧縮コイルバネを係止するために回動部材等に穴をあけて構成する必要がなくなり、装置の強度低下を防止することができるとともに外観をすっきりさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の顕微鏡懸垂装置の全体図である。
【図２】圧縮コイルバネを使用した場合の水平軸まわりの力の釣り合いを説明する模式図であり、（ａ）は圧縮コイルバネがアームの下方から力を付与する場合、（ｂ）は圧縮コイルバネが水平軸よりも上方に力を付与する場合である。
【図３】本発明の顕微鏡懸垂装置の拡大図である。
【図４】圧縮コイルバネの拡大図である。
【図５】圧縮コイルバネの断面形状の例であり、（ａ）はコイルバネ軸直交方向が長辺となる長方形、（ｂ）は楕円、（ｃ）は正方形、（ｄ）はコイルバネ軸直交方向が短辺となる長方形、（ｅ）はコイルバネ軸直交方向に向かい合う辺を有する多角形である。
【図６】引張コイルバネを使用した場合の水平軸まわりの力の釣り合いを説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の顕微鏡懸垂装置の全体図である。顕微鏡懸垂装置１０は、患部を拡大観察するための顕微鏡２０がアーム１２の先端部に取付けられ、アーム１２の基端部は水平軸１５に取付けられている。つまり、アーム１２は上下方向に回動可能であり、それによって顕微鏡２０を上下に動かすことができる構成となっている。図１では、アーム１２が回動範囲の最上位置にあるときと、最下位置にあるときと、水平位置にあるときを表している。なお、顕微鏡２０は、アーム１２が水平位置にあるときのみ図示し、最上位置及び最下位置の図は省略している。
【００１５】
なお、図１のアーム１２は、２本の平行なフレームによって構成され、それぞれのフレームの先端部と基端部が一定の間隔をあけてピン結合されているので、顕微鏡２０を上下させると、フレームは平行な状態を保ちながら上下に回動する。つまり、顕微鏡２０を上下させても、顕微鏡２０の視軸は、常に同じ向き（例えば鉛直下向き）を保持する構成になっている。
【００１６】
また、アーム１２を取付けている水平軸１５は回動部材１３に設けられていて、この回動部材１３は水平方向に回動できる構造なので、アーム１２は水平方向に回動できることになる。なお、仮にこのような回動部材１３がなく、アーム１２を水平方向に回動することができないとしても、図１のように、台車等に載っている構成であれば、顕微鏡２０を水平方向に動かすことはできる。
【００１７】
図１の顕微鏡懸垂装置１０では、顕微鏡２０が停止位置を保持するために圧縮コイルバネ１１を使用している。そこで、圧縮コイルバネ１１を使用した懸垂装置の構成について、以下に説明する。
【００１８】
図２は、圧縮コイルバネを使用した場合の水平軸まわりの力の釣り合いを説明する模式図であり、（ａ）は圧縮コイルバネがアームの下方から力を付与する場合、（ｂ）は圧縮コイルバネが水平軸よりも上方に力を付与する場合である。なお、図１の顕微鏡懸垂装置１０は、図２（ｂ）と同様の構成である。また、図１の顕微鏡懸垂装置１０のアーム１２は２本のフレームによって構成されているが、圧縮コイルバネ１１からの力を直接受けるのは下側のフレームだけなので、図２では上側のフレームは省略し、下側のフレームだけをアーム１２として考えている。なお、アーム重量Ｇａや水平軸摩擦抵抗Ｍｆは、２本のフレームの合計値として考えると良い。また、アーム先端部でフレーム同士を繋いでいる部分の摩擦抵抗等、回動に影響する要因はこれ以外にも考えられるが、ここでは無視し、簡略化した模式図として示した。ここで、水平軸１５まわりのモーメントとして、顕微鏡重量Ｇｍ、アーム重量Ｇａ、バネ圧縮力Ｆｃ、水平軸摩擦抵抗Ｍｆが釣り合えば、外力を付与しない状態ではアーム１２は回動せず、顕微鏡は停止位置を保持することができる。
【００１９】
図２（ａ）は、図４で示した引張コイルバネ３１を圧縮コイルバネ２１に置き換えたものとほとんど同じように考えられる。ただし、引張コイルバネ３１のときは、水平軸１５の上側にコイルバネを係止したのに対し、圧縮コイルバネ２１を利用する場合は、水平軸１５の下側にコイルバネを係止することになる。アーム１２に上方向の回動が生じるような力を与えるためである。ただし、圧縮コイルバネ２１にバネ圧縮力Ｆｃが作用すると、コイルバネがバネの軸方向から外れた変形（面外変形）をする可能性があるため、実際の構造では、圧縮コイルバネ２１の内側に軸棒を挿入したり、圧縮コイルバネ２１の外側をパイプ等で覆ったりする必要があると考えられる。さらに、この場合は回動部材等に穴をあけて圧縮コイルバネ２１を係止する必要があり、装置全体の強度が低下する可能性がある。
【００２０】
図２（ｂ）では、アーム１２にバネ止め１６を設け、アームの基端部に向かって圧縮コイルバネ２１からのバネ圧縮力Ｆｃを作用させている。ここでは、水平軸１５よりも上方に向かってバネ圧縮力Ｆｃを作用すれば、アーム１２には上方向に回動する力が働くことになる。このような状態で、水平軸１５まわりのモーメントが釣り合えば、顕微鏡は停止位置を保持することができる。
【００２１】
次に、圧縮コイルバネ２１の取付構造について、もう少し詳細に説明する。
図３は、本発明の顕微鏡懸垂装置の拡大図である。アーム１２が回動範囲の最上位置にあるときと、最下位置にあるときを表している。アーム１２を構成する下側フレームの内側にパイプ１７を固定し、そのパイプ１７の内部にはバネ止め１６が設けられている。つまり、バネ止め１６はアーム１２に対して固定されていることになる。次に回動部材１３に設けた水平軸１５の位置よりも少し上方に別の水平軸を設ける。そして、ここには両端付近に穴を有する２穴ピン部材１４の一方の穴を回動自在に取付ける。２穴ピン部材１４のもう一方の穴は、圧縮コイルバネ１１の内側を通る軸棒１８の端部に結合される。軸棒１８の他端には、バネの強さを調節するバネ調節ネジ１９を設ける。このバネ調節ネジ１９とバネ止め１６との間で、かつ、パイプ１７の内側に、圧縮コイルバネ１１が圧縮力を受けた状態で設置される。このような構成では、アーム１２の水平軸１５と２穴ピン部材１４を取付けた水平軸の位置が異なることから、アーム１２を上方に回動させたときは、２穴ピン部材１４と軸棒１８がほぼ一直線になるが、アーム１２を下方に回動させると、２穴ピン部材１４は軸棒１８に対し斜めになり、軸棒１８をアーム１２の基端側に引きつけることになる。したがって、圧縮コイルバネ１１にはバネ調節ネジ１９からの圧縮力が作用し、アーム１２を上方に回動させる力となる。なお、２穴ピン部材１４には、切欠が設けられており、アーム１２を下方に回動させたときに、水平軸１５に当接するのを防いでいる。
【００２２】
以上の構成とすることにより、アーム１２に対して、常に水平軸１５よりも上方に向かって圧縮コイルバネ１１からの圧縮力が作用することになる。つまり、アーム１２は上方へ回動する向きの力を受けることになり、顕微鏡重量等に抵抗して、顕微鏡を一定の位置で保持することができることになる。
【００２３】
図４は圧縮コイルバネの拡大図である。圧縮コイルバネ１１は、圧縮コイルバネ１１の軸Ｘ方向に線間すき間ｄを有する。線間すき間ｄの長さは、図示した通り、圧縮コイルバネ１１のピッチｐの両端から圧縮コイルバネ断面の半径ｒを引いた長さである。ここで、圧縮コイルバネ１１の断面形状は多様であり、断面形状が円形ではなく長方形のときは、長方形の一辺で圧縮コイルバネ１１の軸Ｘ方向の辺の半分の長さがｒとなる。
【００２４】
図５は圧縮コイルバネの断面形状の例であり、（ａ）はコイルバネ軸直交方向が長辺となる長方形、（ｂ）は楕円、（ｃ）は正方形、（ｄ）はコイルバネ軸直交方向が短辺となる長方形、（ｅ）はコイルバネ軸直交方向に向かい合う辺を有する多角形である。一般的な圧縮コイルバネの線材の断面形状は円形であるが、本発明の圧縮コイルバネ１１の場合は、図５（ａ）〜（ｅ）に例示したように軸Ｘに直交する方向に平行に向かい合う辺を有する正方形、長方形、六角形等の多角形、または、軸Ｘに直交する方向が長辺となる楕円形状としている。この場合、圧縮コイルバネ１１の軸Ｘに直交する方向の表面積を十分に大きくすることが好ましく、たとえば図５（ａ）のような長方形であれば、軸Ｘに直交する方向の長さａ１が、軸Ｘ方向の長さｂ１より長い長方形とすることが好ましい。このように圧縮コイルバネの断面形状を、平面を有する形状や、圧縮コイルバネ１１の軸Ｘに直交する方向に長辺を有する形状にすることにより、圧縮コイルバネ１１が破断したときに、破断付近のコイルバネ同士は、ほとんど絡み合わず、圧縮コイルバネ１１の線間すき間ｄだけ重なることになると考えられ、顕微鏡が最下位置まで降下するような被害は生じ難いと考えられる。
【００２５】
なお、圧縮コイルバネ１１の断面形状は、図５（ｂ）のような楕円にすることもできる。このときは、軸Ｘに直交する方向に長辺ａ２、軸Ｘの方向に短辺ｂ２となるような断面であれば顕微鏡が最下位置まで降下するような被害を抑制できると考えられる。また、図５（ｃ）のような正方形、図５（ｄ）のような長方形にすることもできる。これらの場合は、軸Ｘに直交する方向の辺ａ３及びａ４が十分に長ければ、軸Ｘの方向の辺ａ３及びｂ４の長さに拘わらず、顕微鏡が最下位置まで降下するような被害を抑制できるからである。同様に、図５（ｅ）のような６角形であっても、軸Ｘに直交する方向に平行に向かい合う辺ａ５を有するので同様の効果が得られる。なお、ここで示した図５（ａ）〜（ｅ）以外の断面形状であっても、軸Ｘ方向に平行に向かい合う辺を有する多角形であれば、同様の効果が得られる。
【００２６】
次に、圧縮コイルバネの伸縮量と顕微鏡の移動量との関係について説明する。
実際に本発明に係る顕微鏡懸垂装置を製造したところ、アームが最上位置にあるときの圧縮コイルバネの長さは１７４．１５ｍｍで、最下位置にあるときの圧縮コイルバネの長さは１５２．６６ｍｍであった。つまり、圧縮コイルバネがアームの回動によって伸縮する幅は、２１．４９ｍｍである。ここで、アーム先端部に設けられた顕微鏡の上下方向の移動幅、つまり顕微鏡の最上位置から最下位置までの距離は、６００ｍｍである。そうすると、計算上は圧縮コイルバネが１ｍｍ圧縮される毎に、顕微鏡の位置は２７．９２ｍｍだけ下方向に移動することになる。ここで、圧縮コイルバネが劣化等によって破断したときに、圧縮コイルバネ全体の長さが線材の線間すき間分だけ短くなったと仮定する。そうすると実際に使用した圧縮コイルバネの線材の線間すき間が２．２ｍｍであったことから、顕微鏡の位置は、６１．４２（＝２．２×２７．９２）ｍｍだけ下方向に移動することになる。ここで、本発明のような医療用顕微鏡の焦点距離は、１８０ｍｍ〜２００ｍｍ程度であるから、顕微鏡と患者との間の距離も同程度であると考えられ、圧縮コイルバネが破断しても、顕微鏡が患者に接触する位置まで降下するとは考え難く、安全である。降下量はなるべく少ないことが望ましいが、顕微鏡と患者との間の距離の半分の１００ｍｍ程度であれば十分安全であると考えられる。そこから逆算すると、圧縮コイルバネの線材の線間すき間は３．５８ｍｍ以下程度であれば十分安全であるということがいえる。
【符号の説明】
【００２７】
１０            顕微鏡懸垂装置
１１，２１      圧縮コイルバネ
１２            アーム
１３            回動部材
１４            ２穴ピン部材
１５            水平軸
１６            バネ止め
１７            パイプ
１８            軸棒
１９            バネ調節ネジ
２０            顕微鏡
３１            引張コイルバネ
Ｆｃ            バネ圧縮力
Ｆｓ            バネ引張力
Ｇａ            アーム重量
Ｇｍ            顕微鏡重量
Ｍｆ            水平軸摩擦抵抗
ｄ              線間すき間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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