(57)【要約】【課題】トルク伝達機構が十分な力伝達力を備えなおかつ微小振動を発生、増幅しないこと。【解決手段】医療機器を支持するための医療用スタンド装置のトルク伝達機構であって、医療用スタンド装置は医療機器の重量平衡を維持するための第１平行リンクを具備し、トルク伝達機構は一端がスタンド装置本体に固定される第２平行リンク、連結要素、および第３平行リンクを介して医療機器の姿勢を維持するものにおいて、第２平行リンクのリンク要素が剛体部材で構成され、縦リンク要素に固定された振動抑制機構が他の縦リンク要素に常時弾接する。【選択図】図１
2008086711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用スタンド装置のためのトルク伝達機構であって、
前記医療用スタンド装置が、
第１節動要素（β１）、第２節動要素（β２）、前記第１節動要素に対向する第３節動要素（β３）、および前記第２節動要素に対向する第４節動要素（β４）において連結される第１の四辺リンク要素（Ｐ１）であって、前記第１節動要素と第４節動要素を結ぶ第１縦辺要素（１２１）と前記第２節動要素と第３節動要素とを結ぶ第２縦辺要素（２２）は平行をなし、前記第１節動要素と第２節要素を結ぶ第１横辺要素（２３）と前記第３節動要素と第４節動要素を結ぶ第２横辺要素（２４）は平行をなし、前記第１縦辺要素（１２１）の中間にある第５節動要素（１９）はスタンド装置本体（１８）に位置固定され、前記第１横辺要素（２３）に第８節動要素（β５）が固定され、カウンタウェイト（Ｗ１，Ｗ２）が前記第３節動要素（β３）に支持されるものを具備するものにおいて、
前記トルク伝達機構は、
前記第１節動要素（β１）、前記第５節動要素（１９）、前記第１節動要素に対向し前記スタンド装置本体に位置固定された第６節動要素（β１８）、および前記第５節動要素に対向する第７節動要素（β１６）において連結される第２の四辺リンク要素（Ｐ２）であって、前記第６節動要素と第７節動要素を結ぶ第３縦辺要素（１３７）と前記第１縦辺要素は平行をなし、前記第１節動要素と第７節動要素を結ぶ第３横辺要素と前記第５節動要素と第６節動要素を結ぶ第４横辺要素が平行をなし、前記第１縦辺要素および前記第３縦辺要素は剛体部材により構成されるものと、
前記第１節動要素（β１）、前記第８節動要素（β５）、前記第１節動要素に対向する第９節動要素（β９）および前記第８節動要素に対向する第１０節動要素（β７）において連結される第３の四辺リンク要素（Ｐ３）であって、前記第一節動要素と第８節動要素とを結ぶ第５横辺要素（２６）と前記第９節動要素と第１０節動要素とを結ぶ第６横辺要素（３８）は平行をなし、前記第１節動要素と第１０節動要素とを結ぶ第５縦辺要素と前記第８節動要素と第９節動要素とを結ぶ第６縦辺要素（２７）は平行をなし、前記第３横辺要素（β１−β１６）と前記第５縦辺要素（β１−β７）は連結要素（３４）に固定され、前記第６縦辺要素は常に鉛直方向に平行をなし、医療機器（Ｌ）が前記第８節動要素（β６）の鉛直下に支持されるものと、
前記第１縦辺要素（１２１）に位置固定される振動抑制機構（５０）であって前記第２の四辺リンク要素（Ｐ２）の傾動を規定する前記第３縦辺要素（１３７）の振動を抑制する接触抵抗を発生するものと
を具備することを特徴とするトルク伝達機構。
【請求項２】
前記第１縦辺要素（１２１）は中空構造を有するリンクケースにより構成され、前記第２の四辺リンク要素（Ｐ２）および前記振動抑制機構（５０）を前記中空構造内に収納するものであることを特徴とする請求項１記載のトルク伝達機構。
【請求項３】
前記第３縦辺要素は前記第１縦辺要素（１２１）に平行な２本の縦辺要素（１３７ａ，１３７ｂ）を有することを特徴とする請求項１記載のトルク伝達機構。
【請求項４】
前記振動抑制機構は板バネ（５１）であって基端部が前記第１縦辺要素に位置固定され、先端部が前記第３縦辺要素（１３７）の剛体部材の側面に常に弾接することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のトルク伝達機構。
【請求項５】
前記板バネの先端部（５１ａ）は前記第３縦辺要素（１３７）の傾動に伴って移動する仮想面に線接触または面接触する面を具備することを特徴とする請求項４記載のトルク伝達機構。
【請求項６】
前記第５節動要素は前記第２の四辺リンク要素（Ｐ２）の傾動を規定する回動軸（１９）であり、
前記板バネの先端部（５１ａ）は前記回動軸（１９）に対して垂直な面（ｐｎ）を有し、前記面が前記第３縦辺要素（１３７）の側面に常に線接触または面接触することを特徴とする請求項４記載のトルク伝達機構。
【請求項７】
前記振動抑制機構は前記板バネの基部に板状のダンパー部材（５２）を具備することを特徴とする請求項４記載のトルク伝達機構。
【請求項８】
前記２本の縦辺要素（１３７ａ，１３７ｂ）は前記第１縦辺要素に対して等間隔に位置づけられることを特徴とする請求項３記載のトルク伝達機構。
【請求項９】
前記リンクケース（１２１）は前記振動抑制機構と第３縦辺要素が相互作用する位置に開口部（６０）を有し、前記開口部を覆うように取り外し自在なカバー（１２３）を有することを特徴とする請求項２記載のトルク伝達機構。
【請求項１０】
前記医療機器は手術用顕微鏡であることを特徴とする請求項１記載のトルク伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷の重量バランスと負荷の姿勢維持が常に両立する医療用スタンド装置に関し、姿勢維持のためのトルク伝達機構の微小振動を防止する医療用スタンド装置のためのトルク伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用スタンド装置は負荷としての医療機器を任意の位置に移動しかつ固定するための装置であって、典型的には日本国特開平６−１９７９１２号公報に開示されるように、手術用顕微鏡等の医療機器がいかなる位置にあっても常に重量平衡する機構と医療機器がいかなる位置にあってもその姿勢（向き）を基準面に対して一定に維持する機構を備える。
【０００３】
図８は上記医療用スタンド装置を構成する平行リンク機構を模式的に示すものである。第１平行リンクＰ１は２本の縦リンクｋ１、ｋ２および２本の横リンクｋ３，ｋ４を具備し、縦リンクｋ２の中間点１９において床面等の基準面Ｆに位置固定された医療用スタンド装置の本体（図示せず）に軸支される。縦リンクｋ２と横リンクｋ４は回動軸β３を介して連結され、カウンタウェイトＷは回動軸β３に支持される。横リンクｋ３と縦リンクｋ１は回動軸β１を介して連結され、横リンクｋ３には負荷を支持するための回動軸β５が横リンクｋ８を介して固定され、回動軸β５の下に負荷としての医療機器Ｌが取り付けられる。また、平行リンク機構の原理によりカウンタウェイトＷ、回動軸１９および負荷の支持点β５が常に１つの仮想直線Ｌ１の上にある。したがって、負荷Ｌがいかなる位置にあっても第１平行リンクＰ１により負荷Ｌの重量が回動軸１９を支点としてカウンタウェイトＷと重量平衡する。
【０００４】
第２平行リンクＰ２は第１平行リンクＰ１と共通する縦リンクｋ１および縦リンクｋ５と２本の横リンクｋ６，ｋ７を具備する。横リンクｋ６は医療用スタンド本体（図示せず）に位置固定される。また、第３平行リンクＰ３は２本の縦リンクｋ１０、ｋ１１および２本の横リンクｋ８，ｋ９を具備する。横リンクｋ８は第１平行リンクの横リンクｋ３と一体に形成される。第１平行リンクＰ１、第２平行リンクＰ２および第３平行リンクＰ３は回動軸β１を共通の回動軸とし、第３平行リンクＰ３の縦リンクｋ１０は連結要素としてのクランク１３４を介して第２平行リンクの横リンクｋ７と連結される。したがって、縦リンク（先端リンク）ｋ１１の主軸の方向は、第３平行リンクＰ３、連結要素１３４、および第２平行リンクＰ２を介して常に横リンクｋ６に固定される。このようにして先端リンクｋ１１は負荷Ｌがいかなる位置にあっても鉛直方向（重力方向ｇ）を維持することができる。なお、負荷Ｌの重心Ｍｃは先端リンクｋ１１の下端の回動軸β５の鉛直下に位置する。換言すると第２平行リンク要素Ｐ２、連結要素１３４および第３平行リンク要素Ｐ３はスタンド装置本体に固定された第２平行リンク要素の辺要素ｋ６と負荷Ｌを支持するための第３平行リンクの辺要素ｋ１１の間のトルク伝達機構を構成する。なお、トルク伝達に関して節動要素としての回動軸１９，β１、β５は等価である。ここで鉛直とは等価的な重力の方向に平行な向きでありたとえば遠心力も加味される。
【０００５】
このような構成により、図８に示す医療用スタンド装置は極めて簡単な機構により手術顕微鏡等の負荷がいかなる位置にあっても重量平衡が維持され、かつ姿勢（傾斜）が常に一定に維持される。
【０００６】
また、手術顕微鏡により患部を拡大観察しながら顕微鏡手術が行われる場合に、通常２０ｋｇ以上ある手術顕微鏡の重量バランスを維持しながら極めて軽い操作により所定の箇所に移動して静止するとともに、手術顕微鏡の姿勢（傾斜）が移動によって変動しないため観察画像も安定する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図８に示した医療用スタンドは高倍率手術顕微鏡を使用する脳神経外科手術において有用である。ところで、高倍率手術顕微鏡を使用する場合には顕微鏡が微小振動により観察画像が振動しないことが求められる。上記医療用スタンド装置は先端リンクｋ１１の主軸が実質的に鉛直方向を向いており、負荷としての顕微鏡の重心Ｍｃが回動軸β５の鉛直下にあり先端リンクｋ１１から第２平行リンクＰ２および第３平行リンクＰ３へ伝達されるトルクの平均バイアスが実質的にゼロであるため振動が発生しにくく高倍率手術顕微鏡には欠かせない構成である。
【０００８】
一方で、第２平行リンクＰ２の幅Ｄを小さくしてコンパクトにすることにより操作性をさらに高めたいという要請がある。図９は第２平行リンクを幅の小さい２つのサブ平行リンクに置き換えて全体の幅Ｄ’を小さくしたものである。すなわち、２本の横サブリンクｋ７Ａおよびｋ６Ａ、２本の縦サブリンクｋ５Ａおよびｋ１により構成される第１サブ平行リンクＰ２Ａと２本の横サブリンクｋ７Ｂおよびｋ６Ｂ、２本の縦サブリンクｋ５Ｂおよびｋ１により構成される第２サブ平行リンクＰ２Ｂは図８の第２平行リンクＰ２と等価である。また、２つのサブ平行リンクＰ２ＡおよびＰ２Ｂは第３平行リンクＰ３と回動軸β１を共通の回動軸とし、第３平行リンクの縦リンクｋ１０は連結部材（クランク）１３４Ａを介してサブ平行リンクＰ２ＡおよびＰ２Ｂと連結される。
【０００９】
＜負荷の微小振動＞
ここで、先端リンクｋ１１の下部に取り付けられた顕微鏡等の負荷の操作ａにより、先端リンクｋ１１が実質的に鉛直方向を向いている状態で回動軸β５の回りの微小トルクが発生した場合を考える。この微小トルクは第３平行リンクの微小変形（微小傾動）ｂを引き起こし、連結部材１３４Ａを介して第２平行リンクＰ２の微小変形ｃとなって横リンクｋ６（ｋ６Ａ，ｋ６Ｂ）に伝達される。仮想的な横リンクｋ６（ｋ６Ａ，ｋ６Ｂ）はスタンド本体に固定されているため、反作用により微小トルクが反射して、第２平行リンクの微小変形ｄおよび第３平行リンクの微小変形ｅを引き起こして先端リンクｋ１１を微小変位させることにより負荷がｆ方向に移動する。
【００１０】
すでに述べたように、第２平行リンクＰ２（Ｐ２Ａ，Ｐ２Ｂ）、連結要素１３４Ａ、第３平行リンクＰ３はスタンド装置本体に固定された横リンクｋ６（ｋ６Ａ，ｋ６Ｂ）と負荷Ｌを支持する垂直先端リンクｋ１１の間のトルク伝達機構ＰＴ１を構成する。したがってトルク伝達機構ＰＴ１のいずれかにおいて回動軸１９，β１、β５のまわりの微小トルクが発生するとそれに対応する力が負荷Ｌと横サブリンクｋ６（ｋ６Ａ，ｋ６Ｂ）の間を反射して負荷の微小振動を生じまたは増幅する場合がある。かかる微小振動はたとえば負荷Ｌとして高倍率顕微鏡を使用して毛細血管の縫合を行う場合に深刻な問題となりうる。第２平行リンクＰ２の幅Ｄ’が十分な大きさであれば微小トルクの反射が十分に抑制されるが、幅Ｄ’を小さくするにしたがって作用半径が小さくなって縦リンクｋ１およびｋ５に付与される力やその変化が大きくなるため伝達される力の反射による顕微鏡画像の振動が発生しやすくなる。このような現象は第２平行リンクＰ２のリンク部材として剛性の高く力伝達速度が大きいリンク棒を使用した場合に顕著である。
【００１１】
特開２００５−２１１６６７号公報は上記第２平行リンクＰ２（Ｐ２Ａ，Ｐ２Ｂ）の辺要素としての縦リンクｋ５（ｋ５Ａ，ｋ５Ｂ）をベルト等の引っ張り可能な可撓性の力伝導要素により構成したものを開示している。前記ベルトは辺要素としての横リンクｋ７（ｋ７Ａ，ｋ７Ｂ）に対応する第１のプーリーと横リンクｋ６（ｋ６Ａ，ｋ６Ｂ）に対応する第２のプーリーの回りに敷設される。すなわち、第１プーリーは回動軸β１に軸支され、連結部材を兼ねて第３平行リンクに連結され、第２プーリーはスタンド本体に固定されるため前掲特開平６−１９７９１２号の医療用スタンドと同様の機能を発揮することができる。また、縦リンクｋ５（ｋ５Ａ，ｋ５Ｂ）に可撓性を有する力伝達要素を適用することにより上述した微小トルクやその変動を伝達しにくくする作用が期待される。その一方で、ベルト、ロープ等の可撓性材料は剛性の高いリンク棒に比べると力伝達力が小さい。また、ベルトは長手方向の押圧（圧縮力）に対抗できないので第２平行リンクとして機能するのはプーリー間をつなぐ２本のベルト部分のうち実質的に一方のみであるため第２平行リンクの機能的な幅は実質的に縦リンクｋ１と縦リンクｋ５Ａまたはｋ５Ｂの間隔（Ｄ’／２）となる。したがって、トルクの微小変動により先端リンクおよび負荷が重量によりバランスされた位置から揺らいでいる場合には準平行リンクＰ２Ａと準平行リンクＰ２Ｂが交互に切り替わって引っ張り力を伝達するために、先端リンクを鉛直に安定に維持することが困難となって負荷の揺らぎが十分に抑制できない場合がある。また、可撓性材料は力伝達速度が小さいため第２平行リンクの幅Ｄ’を小さくすると微小振動を緩和しきれずさらに力伝達要素に内在する固有振動成分に起因してトルク伝達機構全体の微小振動を生じ、増幅する可能性がある。その結果、第２平行リンクで発生した微小トルクが連結要素を介して第３平行リンクに伝達されて負荷としての手術顕微鏡を微小振動させることにより高倍率観察が困難となる可能性がある。
【００１２】
そこで、医療用スタンド装置においては、第２平行リンクの幅を小さくし、かつ微小振動が発生しないトルク伝達機構が不可欠である。
【特許文献１】特開平６−１９７９１２号
【特許文献２】特開２００５−２１１６６７
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記問題に鑑みて創案されたものであって、本発明によれば医療用スタンドにおいて負荷としての医療用機器の重量平衡と姿勢を維持しつつ、第２平行リンクの幅を小さくして、なおかつ負荷の微小振動を生ぜず、増幅しない医療用スタンド装置のためのトルク伝達機構が提供される。
【００１４】
本発明の技術的側面によれば、医療用スタンド装置のためのトルク伝達機構は前記医療用スタンド装置が、第１節動要素、第２節動要素、前記第１節動要素に対向する第３節動要素、および前記第２節動要素に対向する第４節動要素において連結される第１の四辺リンク要素であって、前記第１節動要素と第４節動要素を結ぶ第１縦辺要素と前記第２節動要素と第３節動要素とを結ぶ第２縦辺要素は平行をなし、前記第１節動要素と第２節要素を結ぶ第１横辺要素と前記第３節動要素と第４節動要素を結ぶ第２横辺要素は平行をなし、前記第１縦辺要素上の中間点（第５節動要素）はスタンド装置本体に節動可能に位置固定され、前記第１横辺要素に第８節動要素が固定され、カウンタウェイトが前記第３節動要素に支持されるものを具備するものにおいて使用される。すなわち、前記トルク伝達機構は、前記第１節動要素、前記第５節動要素、前記第１節動要素に対向し前記スタンド装置本体に位置固定された第６節動要素、および前記第５節動要素に対向する第７節動要素において連結される第２の四辺リンク要素であって、前記第６節動要素と第７節動要素を結ぶ第３縦辺要素と前記第１縦辺要素は平行をなし、前記第１節動要素と第７節動要素を結ぶ第３横辺要素と前記第５節動要素と第６節動要素を結ぶ第４横辺要素が平行をなし、前記第３縦辺要素は剛体部材により構成されるものと、前記第１節動要素、前記第８節動要素、前記第１節動要素に対向する第９節動要素および前記第８節動要素に対向する第１０節動要素において連結される第３の四辺リンク要素であって、前記第一節動要素と第８節動要素とを結ぶ第５横辺要素と前記第９節動要素と第１０節動要素とを結ぶ第６横辺要素は平行をなし、前記第１節動要素と第１０節動要素とを結ぶ第５縦辺要素と前記第８節動要素と第９節動要素とを結ぶ第６縦辺要素は平行をなし、前記第３横辺要素と前記第５縦辺要素は連結要素に固定され、前記第６縦辺要素は常に鉛直方向に平行をなし、医療機器が前記第８節動要素の鉛直下に支持されるものと、前記第１縦辺要素に位置固定される振動抑制機構であって前記第２の四辺リンク要素の傾動を規定する前記第３縦辺要素の振動を抑制する接触抵抗を発生するものとを具備することを特徴とする。
【００１５】
医療用スタンド装置のためのトルク伝達機構が第２の４辺リンク要素の第３縦辺要素が剛体部材で構成され、振動抑制機構を具備することによって、第２の４辺リンクの傾動を妨げずに微小振動を抑制することができる。したがって第２の４辺リンク幅を小さくしてもトルク伝達機構の微小振動が発生しないため、微小振動に敏感な医療機器を使用することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。本発明の実施形態に係る医療用スタンド装置は図８および図９と同様の構造を含み、第１平行リンクＰ１、第２平行リンクＰ２および第３平行リンクＰ３を具備する。第１平行リンクＰ１はリンクケース１２１、縦リンク２２および２本の横リンク２３，２４を具備しする。リンクケース１２１は図８、図９の縦リンクｋ１と等価であって剛体部材で構成され、後述する第２平行リンクＰ２をその内部に収納して保護する中空構造を有する。縦リンクとしてのリンクケース１２１の中間点は床面等の基準面Ｆに固定された医療用スタンド装置の本体１８に固定された回動軸（第５回動軸）１９に軸支される。縦リンク２２と横リンク２４は回動軸β３を介して連結され、カウンタウェイトＷ１およびＷ２はそれぞれ縦リンク２２および横リンク２４を介して回動軸β３に支持される。横リンク２３とリンクケース１２１は回動軸（第１回動軸）β１を介して連結され、横リンク２３の延長上には支持用回動軸（第８回動軸）β５が横リンク２６を介して固定され、回動軸β５の鉛直下に負荷Ｌとしての医療機器が支持される。したがって、負荷がいかなる位置にあっても第１平行リンクＰ１により負荷Ｌの重量が回動軸１９に対してカウンタウェイトＷ１，Ｗ２により平衡される。なお、医療用スタンド本体はロック付きのキャスター１７を備えたベース１６と架台１８を備え、架台１８はベース１６に固定された鉛直な回動軸の回りに電磁クラッチＣ１を介して回動することができる。
【００１７】
＜トルク伝達機構＞
負荷Ｌの姿勢（傾斜）維持は図８、図９と同様にトルク伝達機構としての第２平行リンク要素Ｐ２、連結要素３４および第３平行リンク要素Ｐ３により実現される。
【００１８】
図１に示す第２平行リンクＰ２は幅の小さい２つのサブ平行リンクＰ２Ａ，Ｐ２Ｂを備え、全幅はδである。より詳細には、第１平行リンクＰ１と共通する縦リンク（辺要素）としてのリンクケース１２１、他の縦リンクとしての剛体部材で構成されるリンクシャフト１３７を具備し、リンクシャフト１３７の下端は医療用スタンド装置の本体１８に回動軸β１８（β１８ａ，β１８ｂ）によって軸支される。リンクシャフト１３７の上端は回動軸β１に軸支された連結要素としてのクランク部材３４に回動軸β１６（β１６ａ，β１６ｂ）により軸支される。さらに、後述する振動抑制機構としての板バネ５０が縦リンクとしてのリンクケース１２１に位置固定され、リンクシャフト１３７に常時弾接する。第３平行リンクＰ３はクランク部材３４の回動軸β１、β７および縦リンクとしての先端リンクの回動軸β９、β５によって軸支される横リンク３８，２６を具備する。したがって、第２平行リンクと第３平行リンクの連結によるトルク伝達機構によって先端リンク２７の傾斜がスタンド装置本体１８に固定されるので、先端リンク２７の主軸が常に鉛直方向を向く。縦リンク（縦辺要素）として剛性の高く硬いリンクシャフトを用いることによって主軸方向の押圧や引っ張りに対して変形しにくくトルク伝達に十分な力伝達力が発揮される。
【００１９】
＜平行リンク機構＞
本実施形態においては平行リンクは形状を問わず硬いリンク棒を用いて構成されるものについて説明するが、本発明において平行リンクは以下のように規定される。すなわち、平行リンクとは、第１節動要素、第２節動要素、第１節動要素に対向する位置に置かれる第３節動要素、および第２節動要素に対向する位置に置かれる第４節動要素を連結してなる四辺リンク要素であって、第１節動要素と第２節動要素を結ぶ第１辺要素と第３節動要素と第４節動要素を結ぶ第２辺要素が平行であり、第１節動要素と第４節動要素を結ぶ第３辺要素と第２節動要素と第３節動要素を結ぶ第４辺要素が平行であり、各辺要素は平行リンクの傾動を規定するように動くものをいう。
【００２０】
また、各辺要素は典型的にはリンク棒であり各節動要素は典型的にはリンク棒を結ぶ回動軸であるがこれに限定されない。例えば２つのスプロケット、引っ張り可能な力伝導要素としてのエンドレスチェーンまたはその一部、および２つのスプロケットの中心を軸支して引っ張り力を付与する硬いリンク棒を備えて本発明の平行リンクを構成することは可能である。すなわち、スプロケット（またはその一部）とチェーンとの作用領域の端部が節動要素としての離接点であって、４つの離接点が硬いリンク棒を共通の辺要素とする２つの準平行リンク要素を規定する。見かけ上は図９の平行リンク機構Ｐ２ＡおよびＰ２Ｂに対応する構成である。一方のスプロケットの回動を固定して平行リンクを仮想的に微少傾動させると他方のスプロケットがわずかに傾斜し節動要素がそのスプロケット上をわずかに移動する。これはリンク棒により平行リンクを構成した場合と等価であって連続的に平行リンクを傾動させる場合にも成立する。
【００２１】
また、たとえば本発明の連結要素３４に連結される第３平行リンク要素Ｐ３にこのようなチェーン機構を適用する場合には一方のスプロケットが連結要素に固定されるか一体に形成される。
【００２２】
なお、チェーンはベルトと同様に圧縮力に反発できないため平行リンクを構成する場合には上述したように２つのスプロケットを軸支して引っ張り力を与える剛性の高いリンク棒を平行リンクの１つの辺要素として使用しなければならない。したがって２つの準平行リンク要素が相補的に機能することにより１つの平行リンク機構が構成され、トルク伝達要素としての平行リンクの幅は実質的に物理的な幅（スプロケットの直径）の半分程度となることに留意する。
【００２３】
＜振動抑制機構＞
スタンド本体に辺要素が固定された第２平行リンクＰ２とそれに連結要素３４を介して連結された第３平行リンクＰ３はすでに述べたように先端リンク２７とスタンド装置本体１８との間のトルク伝達機構である。すなわち、先端リンク２７の姿勢の微小変動が生じるとその変動に伴うトルクをスタンド装置本体の辺要素としての仮想的なリンク（１９−β１８）に伝達し、その反力を先端リンク２７に伝達することにより変動を修正して一定の姿勢を維持するものである。第２平行リンクの力伝達力を確保するために剛性の高く硬いリンク部材のみで平行リンク機構を構成すると力伝達力および伝達速度が大きく、かつ圧縮力（押圧）にも伸張力（引っ張り）にも反発して有意な変形を生じないため、姿勢維持を確実に達成することができる。また、物理的なリンク幅δがトルク伝達要素としてのリンク幅に等しいが、リンク幅δが小さくなると作用半径が小さくなるので伝達される力が大きくなる結果、力の反射により平衡した鉛直姿勢のまわりの微小振動を増幅しやすくなる。本発明の振動抑制機構は第２平行リンクＰ２と第１平行リンクＰ１に共通する縦リンクｋ１としての剛性の高いリンクケース１２１の回動軸β１と回動軸１９の中間の位置に振動抑制機構５０を固定しその一部が側面の滑らかな剛性の高いリンクシャフト１３７に常時弾接したものである。
【００２４】
図２〜図４に本実施例に係る振動抑制機構５０の構成を示す。本実施形態ではリンクケース１２１の本体１２２に振動抑制機構５０としての板バネ５１の基端部が固定され、その先端部５１ａは本体１２２に形成された開口部６０を介してリンクシャフトの側面１３８（１３８ａ，１３８ｂ）と常に弾接する。板バネ５１の基部が主として弾性を有し、先端部５１ａが常にリンクシャフト１３８の側面に線接触または面接触して付勢する。
【００２５】
縦リンクとしてのリンクシャフト１３７は対向する縦リンクとしてのリンクケース１２１とともに第２平行リンクＰ２の傾動を規定するように動く。振動抑制機構５０はリンクケース１２１に固定され、リンクシャフト１３７が第２平行リンクＰ２の傾動に伴って移動する仮想面（仮想線）に対して平行に線接触または面接触可能となるように構成され、リンクシャフトとの間の接触抵抗により力伝達力および力伝達速度の大きい第２平行リンクＰ２の微小振動を抑制するが第２平行リンクＰ２の傾動を抑制したり阻害しない。したがって振動抑制機構の一部５１ａが前記仮想面に平行な接線または平面領域を含むような面を具備することが好ましい。
【００２６】
振動抑制機構５０は第２平行リンクＰ２が静止していても変形しているときでも常にリンクシャフトを付勢して微小振動を抑制する。すなわち、振動抑制機構５０は摺動によりリンクシャフトと相互作用するので平行リンクの変形を抑制するほどの有意な摩擦抵抗は発生しないが、微小振動が発生しようとした場合には接触抵抗（すべり抵抗）により確実に抑制することができる。微小振動はトルク伝達機構の両端において反射を繰り返す過程で平行リンクの回動軸のもつ極めて僅かな遊びやリンク部材の僅かな変形などの要因により高倍率顕微鏡による観察に影響を与えるほどに維持、増幅されると考えられる。したがって、振動抑制機構により振動の発生初期においてわずかな変位を抑制する程度の僅かな接触抵抗を発生することにより微小振動の発達を阻止することができる。
【００２７】
また、微小変位や振動を検出してリンク部材に連結したアクチュエータをフィードバック制御することにより振動を能動的に抑制するものではないので構造が極めて簡単であり、また極めて安定で安全である。
【００２８】
本実施形態ではリンクシャフト１３７の主軸はリンクケース１２１に固定されたｘ軸に平行であり、ｘ軸に直交し２本のリンクシャフト１３７ａおよび１３７ｂが並置する方向をｙ軸とすると、リンクシャフト１３７ａおよび１３８ｂの動きは常にｘ−ｙ平面内にある。ｘ−ｙ平面は回動軸１９およびβ１に垂直な仮想平面でもある。
【００２９】
図３，４に示すように、板バネの先端部５１ａがリンクシャフトの相対的な運動平面（仮想平面）に平行な平面部ｐｎを有しリンクシャフト１３７の側面１３８と線接触または面接触する。したがって、第２平行リンクＰ２が傾動により変形しても常に先端部５１ａとリンクシャフト側面との線接触による相互作用が維持される。本実施形態では２本のリンクシャフト１３７ａおよび１３７ｂで構成されるが、２本のリンクシャフトは傾動に伴って同一の仮想面上を移動するので先端部５１ａと常に線接触または面接触により相互作用して接触抵抗を発生することができる。なお、先端部５１ａの幅δｓは第２平行リンクＰ２の変形可能な範囲で常に接触可能であるように設定される。
【００３０】
図５〜図７には負荷の移動に伴って第２平行リンクＰ２が傾動し変形した場合を示す。図５において第２平行リンクＰ２が傾動によりＡの状態からＢの状態に変更される場合には、第１縦リンク１２１に固定された板バネ５０に対して第１のリンクシャフト１３７ａがｘ軸方向には回動軸１９から離れる方向（ｘａ方向）に、第２のリンクシャフト１３７ｂがｘ軸方向には回動軸１９に近接する方向（ｘｂ方向）に移動し、ｙ軸方向については図６に示すように第１のリンクシャフトと第２のリンクシャフトが相互に離れるように移動したのちに（幅δ１）、図７に示すように再度近接する方向に移動してＢの状態に到る（幅δ２）。また、第２平行リンクがＢの状態からＡの状態に変更される場合には、第１縦リンク１２１に固定された板バネ５０に対して第１のリンクシャフト１３７ａがｘ軸方向には回動軸１９に近接する方向（ｘｃ方向）に、第２のリンクシャフト１３７ｂがｘ軸方向に回動軸１９から離隔する方向（ｘｄ方向）に移動し、ｙ軸方向については図６に示すように第１のリンクシャフトと第２のリンクシャフトが離れるように移動したのちに、図７に示すように再度接近する方向に移動してＡの状態に到る。
【００３１】
したがって、第２平行リンクＰ２の傾動によって第１縦リンクｋ１としてのリンクケース１２１に固定された板バネ５０と第２縦リンク１３７との相対位置はｘ軸およびｙ軸方向に変化する。本実施形態の板バネ５１の先端部５１ａは第２平行リンクの傾動を規定する第２縦リンク１３７が移動する仮想平面（ｘ−ｙ）に平行な面ｐｎを有するため、第２平行リンクＰ２が傾動により変形しても先端部５１ａと第２縦リンク１３７との距離が変わらないまま剛性の高いリンクシャフトの側面を摺動する。さらに、第２平行リンクの幅δが変化しても相互作用が維持されるため、第２平行リンクＰ２の微小振動を安定して確実に抑制することができる。
【００３２】
なお、本実施形態では２本のリンクシャフトを縦リンクとして使用しており、剛性の高いリンクシャフトであるため長手方向における伸張力と圧縮力のいずれに対しても有意な変形を生じず、常に２つのサブ平行リンクが動作するため第２平行リンクＰ２の実質的な幅はδとなって微小振動を効率よく抑制することが可能となる。また、リンクシャフトを１本のみ用いて第２平行リンクＰ２を構成しリンク幅をより小さくした場合にも本発明を適用することが可能である。
【００３３】
したがって、剛性の高いリンクシャフトを第２平行リンクのリンク要素として使用することにより、リンク幅δを小さくしても先端リンクの鉛直方向維持に不可欠な力伝達力が得られ、作用半径が小さくなることに伴って力伝達力が大きくなることに起因する微小振動を振動抑制機構により確実に抑制することができるので、たとえば毛細血管の縫合において高倍率顕微鏡を使用する場合に極めて有効である。
【００３４】
また、開口部６０はメンテナンスのために設けられるもので、医療用スタンドの使用時には開口部および振動抑制機構５０を覆うようにカバー１２３がとりはずし自在に本体１２２に取り付けられる。また、板バネの振動防止のためにゴム板等のダンパー部材５２を板バネの基部に取り付けることも可能である。
【００３５】
上述のように、本実施形態では医療機器として手術用顕微鏡を例に説明したが、本発明は光学医療機器に限らず他の微小振動に敏感な医療機器を使用する場合にも有用である。
【００３６】
発明の効果
本発明によれば、重量均衡機構を有する医療用スタンド装置において、医療機器の姿勢を維持するためのトルク伝達機構が振動抑制機構を備え、トルク伝達機構を構成する平行リンクの幅が小さくても常に安定して微小振動を抑制することができるので、微小振動に敏感な高倍率顕微鏡を用いた手術においても安定な患部画像を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る医療用スタンド装置の構成を表す図である。
【図２】第２平行リンクの構成を示す図である。
【図３】振動抑制機構の構成を示す図である。
【図４】振動抑制機構の断面図である。
【図５】第２平行リンクの傾動に伴う振動抑制機構の動作を表す図である。
【図６】第２平行リンクの幅が増加した場合の振動抑制機構の状態を表す図である。
【図７】第２平行リンクの幅が減少した場合の振動抑制機構の状態を表す図である。
【図８】関連する医療用スタンド装置の平行リンク機構の概念図である。
【図９】関連する医療用スタンド装置のトルク伝達機構の概念図である。
【符号の説明】
【００３８】
１８      医療用スタンド装置本体（架台）
１９，β１，β５  回動軸
Ｐ１      第１平行リンク
Ｗ１，Ｗ２  カウンタウェイト
Ｐ２      第２平行リンク
Ｐ３      第３平行リンク
２７      先端リンク
３４      連結部材
１２１      リンクケース（第１縦リンク）
１３７      リンクシャフト（第２縦リンク）
５０      振動抑制機構（板バネ）
５１ａ    先端部
δ，δ１，δ２  平行リンク幅
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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