(57)【要約】【課題】医療用器具を容易かつ確実に移動、配置、固定できる医療用器具保持装置を提供する。【解決手段】内視鏡保持装置１００は、内視鏡１７を保持する保持アーム１６と、このアーム１６を傾斜可能に支持する球面軸受１５と、２つの端部を有し、その一方の端部で球面軸受１５を支持する支持アーム１１と、２つの端部と、これら端部間に設けられた枢軸Ｏ２とを有し、一方の端部でアーム１１の他方の端部を支持するとともに、枢軸Ｏ２を中心として回動して支持アーム１１を移動させるアーム６ａを含み、所定の範囲内で内視鏡１７を移動させるリンク機構６と、このリンク機構６の他方の端部に支持され、内視鏡１７を保持するアーム１６の重量Ｗｇによって生じる軸受部５周りの回転モーメントＭｇよりも小さい軸受部５周りの回転モーメントＭｃを発生させる重量Ｗｃを有するカウンターウェイト１９とを備えている。【選択図】    図２
2004209096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用器具を保持する保持手段と、
この保持手段を傾斜可能に支持する傾斜支持機構と、
２つの端部を有し、その一方の端部で前記傾斜支持機構を支持する支持手段と、
２つの端部と、これら端部間に設けられた枢軸とを有し、一方の端部で前記支持手段の他方の端部を支持するとともに、前記枢軸を中心として回動して前記支持手段を移動させる回動部材を含み、所定の範囲内で前記傾斜支持機構および保持手段を移動させて前記医療用器具を所望の位置に移動させる移動手段と、
この移動手段の他方の端部に支持され、前記医療用器具を保持する保持手段の重量によって生じる前記枢軸周りの回転モーメントよりも小さい前記枢軸周りの回転モーメントを発生させる重量を有するカウンターウェイトと
を具備することを特徴とする医療用器具保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば脳神経外科等の腫瘍摘出術で使用される内視鏡や処置具等の医療用器具を保持する医療用器具保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、脳神経外科手術において微細な術部の拡大観察を行なうために手術用顕微鏡が使用されてマイクロサージャリーが頻繁に行われている。手術用顕微鏡の観察範囲は頭蓋の開創部を通して観察できる範囲に限られており、手術用顕微鏡では見えない死角部分がある。このため、手術用顕微鏡では見えない死角部分を観察するために内視鏡が用いられる。
【０００３】
そして、内視鏡観察像を見ながら頭蓋内の治療部位に処置具を挿入してマイクロサージャリーが行なわれる。その際、内視鏡は複数のアームと関節部を備えた医療用器具保持装置により、固定・支持された状態で使用される。ところで、頭蓋内は神経、血管等の重要組織が複雑かつ微細に絡み合って構成されている。このため、医療用器具保持装置によって内視鏡を微細かつスムーズに移動したり、正確な位置に内視鏡を固定したりすることができる構成であることが望まれている。
【０００４】
例えば特許文献１は、先端部に内視鏡等の医療用器具を保持する保持部を配した医療用器具保持装置について開示されている。この装置は複数のアームの関節部に球面継手を配設し、また、医療用器具を保持する先端部の反対側に医療用器具などの重量に釣り合わせるようにカウンターバランス（カウンターウェイト）を設けている。このため、医療用器具を軽い力で自由に配置させることを可能としている。また、この装置では、そのアームの関節を例えば人間の関節の動きと同等の動きが可能である球面継手を用いて構成している。このため、球面継手を介して保持部に取り付けられた医療用器具を自然な操作感をもって操作することが可能となる。さらに、術式や術部に応じて医療用器具を最適に配置することが可能となる。
【０００５】
また、例えば特許文献２は各アームを平行四辺形リンクで構成した医療用器具保持装置について開示されている。この装置は、本体支持部の先端部に取り付けられる医療用器具の重心をアーム先端部のＬ字型の俯仰中心に一致させている。また、本体支持部の医療用器具が配設された側に対して反対側に医療用器具等の重量を相殺する２つのカウンターバランスを備えている。このため、常にバランスが取れた状態で医療用器具を自由に移動させて配置することが可能となっている。そして、このような装置では、平行四辺形リンクからなる本体支持部に設けられたカウンターバランス型アームにより、支持部の先端部に取り付けられた医療用器具を常にバランスを保った状態で移動操作することが可能である。このため、術者は内視鏡の観察視野の変更等、微妙な調整も容易に行なうことができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−５２１５８号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平７−２２７３９８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
例えば特許文献１に開示された医療用器具保持装置では、その関節の動きによって、本体支持部に対するアームの先端部や各アーム本体、さらには、その先端部に取り付けられた重量物である医療用器具の位置が変化する。このため、カウンターバランスにより常に完全なバランスを取ることは難しい。したがって、球面継手により構成されている各関節の固定を解除すると、アーム本体や医療用器具の重量によって医療用器具が術者の意図しない方向に動いてしまうことがある。特に内視鏡のような医療用器具を術部に挿入した状態で観察視野を微妙に調整する場合などには術者は細心の注意が必要となり、多大な疲労を与えることとなっていた。
【０００９】
また、例えば特許文献２に開示された医療用器具保持装置では、内視鏡を微妙に傾斜させる俯仰機構をその俯仰中心と内視鏡の重心とを平行四辺形リンクを構成するアーム上で一致させるように配置する必要がある。すなわち、内視鏡の把持部に俯仰機構を配置することが必要となり、内視鏡の把持部近傍が非常に大型化する。したがって、術部を処置する際に処置具などを挿入する空間が減ってしまい、処置具操作の自由度が減るといった問題が発生する。例えば内視鏡を手術用顕微鏡と合わせて用い、手術用顕微鏡の死角部位を内視鏡で観察する。このような場合には、把持部が大型化することにより内視鏡と手術用顕微鏡の鏡体部が干渉しやすくなり、手術作業の制限が大きくなってしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、術部の観察や処置を行なう医療用器具の手術作業空間に与える制限を最小に抑え、医療用器具を容易かつ確実に移動、配置、固定することができ、医療用器具の例えば細かい操作などを安定的に行なうことが可能な医療用器具保持装置を提供することが目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明の医療用器具保持装置は、医療用器具を保持する保持手段と、この保持手段を傾斜可能に支持する傾斜支持機構と、２つの端部を有し、その一方の端部で前記傾斜支持機構を支持する支持手段と、２つの端部と、これら端部間に設けられた枢軸とを有し、一方の端部で前記支持手段の他方の端部を支持するとともに、前記枢軸を中心として回動して前記支持手段を移動させる回動部材を含み、所定の範囲内で前記傾斜支持機構および保持手段を移動させて前記医療用器具を所望の位置に移動させる移動手段と、この移動手段の他方の端部に支持され、前記医療用器具を保持する保持手段の重量によって生じる前記枢軸周りの回転モーメントよりも小さい前記枢軸周りの回転モーメントを発生させる重量を有するカウンターウェイトとを備えている。
【００１２】
このため、把持される医療用器具周辺の小型化により広い手術作業空間が確保される。また、装置に取り付けられる医療用器具のような重量物のバランスが保たれた状態で移動操作して確実に所望の位置に配置されて固定される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態について図１および図２を用いて説明する。
図１に示すように、この実施の形態に係わる医療用器具保持装置１００は、手術台３ａに設けられたサイドレール３に沿って移動可能で、例えば固定ねじ４によって所望の位置で固定可能なベース部２を備えている。図１および図２に示すように、このベース部２には、軸受部２ａが設けられ、この軸受部２ａでベース部２に対して例えば鉛直軸Ｏ１回りに回動自在な支持アーム１の下端が支持されている。この支持アーム１の上端には軸受部（支持部）５が設けられている。この軸受部５には、鉛直軸Ｏ１に対して直交する方向に回動軸（枢軸）Ｏ２が設けられ、この回動軸Ｏ２回りに回動（揺動）自在な回動部材としてアーム６ａが装着されている。このアーム６ａの一端には軸受部７が、他端には軸受部８がそれぞれ設けられており、これら軸受部７，８を挿通する互いに平行な軸Ｏ３回りに回動可能にそれぞれアーム６ｃ，６ｄが接続されている。なお、軸受部５は、アーム６ａの略中央に設けられていることが好適であるが、アーム６ａの両端および両端の間のいずれの位置に設けられていてもよい。
【００１５】
さらに、それぞれアーム６ｃ，６ｄの他端側、他端には、軸受部９，１０が設けられている。これら軸受部９，１０には、軸受部９，１０を挿通する軸Ｏ３回りに回動可能、かつ、アーム６ａに対して平行にアーム６ｂが連接されている。したがって、これら４つのアーム６ａ−６ｄと４つの軸受部７−１０とにより医療用器具保持装置１００の平衡手段に相当する平行四辺形リンク機構６が構成されている。なお、アーム６ｃはアーム６ｄよりも長尺に形成され、その他端は平行四辺形リンク機構６の外部に延出されている。また、アーム６ａ，６ｂはそれぞれ軸受部７，９に接続されたアーム６ｃの軸受部７，９間よりも長尺に形成されていることが好適である。すなわち、アーム６ａ，６ｂはアーム６ｄよりも長尺に形成されていることが好適である。
【００１６】
そして、この平行四辺形リンク機構６の１つの軸受部８には、さらに軸受部８の軸Ｏ３に対して直交した軸Ｏ４を有する軸受部１２が配設されている。この軸受部１２には医療用器具の支持手段として長尺の支持アーム１１の一端（基端）が支持され、支持アーム１１の一端とアーム６ｄとが連接されている。このため、支持アーム１１とアーム６ｄとは、軸Ｏ４上の同一軸上に配設されていることが好適である。この支持アーム１１の他端（先端）には、図１中に矢印１３，１４で示す前後左右方向に俯仰可能（傾斜可能）に支持する傾斜支持機構であるボールジョイント１５によって医療用器具を保持する保持手段が支持されている。この実施の形態では、保持手段として保持アーム１６が支持されている。この保持アーム１６には、医療用器具として例えば内視鏡１７が一体的に取り付けられている。さらに、この内視鏡１７にはその観察像を撮像するテレビカメラ１８が光学的に接続されている。そして、このテレビカメラ１８は図示しないカメラ制御ユニットに、このカメラ制御ユニットは図示しないＴＶモニターに電気的にそれぞれ接続されている。
【００１７】
一方、上述した軸受部８に対して対角上の軸受部９よりも外方に延出されたアーム６ｃの他端にはカウンターウェイト（カウンターバランス）１９が一体的に取り付けられている。このカウンターウェイト１９は、保持アーム１６、内視鏡１７およびテレビカメラ１８等を主としてまとめた重量物による軸Ｏ２回りに発生する慣性（回転）モーメントを相殺するべく、任意の重量を備えている。なお、このカウンターウェイト１９は着脱可能であり、かつ、その重量が上述した重量物や軸Ｏ２までの距離によって適宜に選択可能であることが好適である。
【００１８】
さらに、上述した軸受部２ａには、ベース部２に対する支持アーム１の軸Ｏ１回りの回動を電気的に規制する例えば電磁ブレーキ（電磁クラッチ）２０が配設されている。また、軸受部５にはアーム６ａの軸Ｏ２回りの回動を電気的に規制する電磁ブレーキ２１が、軸受部８にはアーム６ｄの軸Ｏ３回りの回動を規制する電磁ブレーキ２２が、軸受部１２には支持アーム１１の軸Ｏ４回りの回動を電気的に規制する電磁ブレーキ２３が、さらに、ボールジョイント１５内にも保持アーム１６の矢印１３，１４方向の俯仰を電気的に規制する電磁ブレーキ２４がそれぞれ設けられている。また、保持アーム１６には、押圧するとこれら電磁ブレーキ２０−２４のブレーキ動作を固定状態から固定解除状態に切り替える入力切替手段として入力スイッチ２５が配設されている。そして、この入力スイッチ２５は、押圧によって発生した信号を制御する制御手段として制御回路（図示せず）に接続されている。
【００１９】
したがって、平行四辺形リンク機構６は、電磁ブレーキ２０−２４が固定解除状態である場合において、保持アーム１６、ボールジョイント１５、支持アーム１１を所定の範囲内で移動させることができるようになっている。このため、平行四辺形リンク機構６は、保持アーム１６の先端に配設された内視鏡１７を所定の範囲内で移動させる移動手段として形成されている。
【００２０】
なお、図１および図２中の符号Ｇは、上述したように、ボールジョイント１５を介して支持アーム１１によって支持される医療用器具保持アーム１６、内視鏡１７、テレビカメラ１８を主としてまとめた重量物の重心位置を示している。符号Ｇ’は上述したカウンターウェイト１９の重心位置を示している。符号Ｐは、術者が内視鏡１７を移動操作する際に内視鏡１７を把持する把持部の中心、すなわち、作用点（操作点）を示している。
【００２１】
次に、図２を用いて重量物である医療用器具保持アーム１６、内視鏡１７、テレビカメラ１８等に対するカウンターウェイト１９の重量について、つまりバランスの取り方について説明する。なお、平行四辺形リンク機構６を構成するアーム６ａ−６ｄおよび支持アーム１１の重量は、医療用器具保持アーム１６、内視鏡１７、テレビカメラ１８等の重量物およびカウンターウェイト１９の重量に比べて十分に小さい。このため、アーム６ａ−６ｄおよび支持アーム１１の重量を無視、すなわち重量がないものと仮定して説明する。
【００２２】
上述した重量物の重心Ｇでの重量をＷｇ、この重量物の重心Ｇから軸受部５の回動軸Ｏ２に直交する回動軸Ｏ１までの距離をＬｇとすると、重心Ｇにおいて回動軸Ｏ２回りに発生する回転モーメントＭｇは、
Ｍｇ＝Ｗｇ・Ｌｇ  …（１）
となる。また、術者が内視鏡１７を移動操作する際に内視鏡１７を把持する把持部の中心を作用点Ｐとすると、内視鏡１７の操作時には重心Ｇにかかる重量Ｗｇの一部が術者によって保持される。このため、保持された状態でのボールジョイント１５にかかる重量をＷ１、術者による保持力量（操作力量）をＷ２’とすると、
Ｗｇ＝Ｗ１−Ｗ２’  …（２）
となる。そして、作用点Ｐにかかる重量Ｗ２を保持力量Ｗ２’の反力（Ｗ２＝−Ｗ２’）として考えると、式（２）は、
Ｗｇ＝Ｗ１＋Ｗ２  …（３）
となる。
【００２３】
ここで、ボールジョイント１５の中心から上述した重心Ｇまでの距離をＳ１、重心Ｇから作用点Ｐまでの距離をＳ２とする。すなわち、内視鏡１７の作用点（操作点）Ｐとボールジョイント１５の左右前後方向の傾斜の中心との間の距離をＳ１＋Ｓ２だけ離れた状態にあるとする。このとき、重心Ｇの回りに発生する慣性モーメントの関係から
Ｗ２＝（Ｓ１／Ｓ２）・Ｗ１  …（４）
となるので、式（３），（４）より
Ｗ１＝（Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２））・Ｗｇ  …（５）
となる。
【００２４】
ここで、ボールジョイント１５の中心において軸受部５の回動軸Ｏ２回りに発生する慣性モーメントＭｗは、
Ｍｗ＝Ｗ１・Ｌｗ  …（６）
となる。
【００２５】
これに対してカウンターウェイト１９によって発生する回動軸Ｏ２回りの回転モーメントＭｃはカウンターウェイト１９の重量をＷｃ、カウンターウェイト１９の重心Ｇ’から回動軸Ｏ１，Ｏ２までの距離をＬｃとすると
Ｍｃ＝Ｗｃ・Ｌｃ  …（７）
となる。ここで、この実施の形態においてカウンターウェイト１９の重量Ｗｃは上述のモーメントＭｗを相殺する重量に設定されている。このため、Ｍｗ＝Ｍｃの関係が得られ、式（６），（７）よりカウンターウェイト１９の重量Ｗｃは、
Ｗｃ＝（Ｌｗ／Ｌｃ）・（Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２））・Ｗｇ  …（８）
となる。すなわち、このような関係が成り立つように距離および重量が設定されている。
【００２６】
ここで、例えば回転軸Ｏ２との距離が距離Ｌｗ：Ｌｃ＝２：１、かつ、重心Ｇからの距離Ｓ１：Ｓ２＝１：１に形成されているとする。すなわち、アーム６ａ−６ｄ、支持アーム１１および保持アーム１６がこのような関係を満たすように形成されているとする。すると、カウンターウェイト１９の重量Ｗｃと重量物の重量Ｗｇとの関係は、
Ｗｃ＝Ｗｇ  …（９）
となる。このため、Ｌｗ＝Ｌｇ＝２とすると、カウンターウェイト１９によって発生する回動軸Ｏ２回りの回転モーメントＭｃ、および、重量物の重心Ｇの位置に発生する回動軸Ｏ２回りの回転モーメントＭｇは、それぞれ
Ｍｃ＝Ｗｇ・Ｌｃ＝Ｗｇ  …（１０）
Ｍｇ＝Ｗｇ・Ｌｇ＝２Ｗｇ  …（１１）
となる。したがって、式（１０），（１１）により、カウンターウェイト１９によって発生する回動軸Ｏ２回りの回転モーメントＭｃと、重心Ｇにおいて回動軸Ｏ２回りに発生する回転モーメントＭｇとの関係は、
Ｍｃ＝（１／２）Ｍｇ
となる。したがって、このようなモーメントの関係が成り立つように、距離Ｌｗ，Ｌｃ，Ｓ１，Ｓ２および重量Ｗｃ，Ｗｇが設定されてカウンターウェイト１９と重量物とのバランスが図られている。
【００２７】
次に、このような構成を有する医療用器具保持装置１００の作用について説明する。
例えば内視鏡１７を術部Ｘに挿入して術部Ｘの内部観察をするために、術者は内視鏡１７を手で把持した状態で保持アーム１６に設けられた入力スイッチ２５を把持した手の指で押圧する（図１参照）。すると、図示しない制御回路により、電磁ブレーキ２０−２４のブレーキ状態がそれぞれ解除され、回動軸Ｏ１回りに支持アーム１が回転可能となる。また、回動軸Ｏ２回りにアーム６ａが回動可能になることにより、平行四辺形リンク機構６全体が回転軸Ｏ１回りに傾斜する。さらに、軸受部８の回動軸Ｏ３回りにアーム６ｄが回動可能となることにより、平行四辺形リンク機構６が変形され、支持アーム１１の進退動が可能となる。また、回動軸Ｏ４回りに支持アーム１１が回転可能となるとともに、ボールジョイント１５によって保持アーム１６の矢印１３，１４の方向の俯仰が可能となる。このため、術者は内視鏡１７の先端部を３次元的に自由な位置に配置可能となる。
【００２８】
このとき、術者は内視鏡１７の作用点Ｐを手で把持した状態で、内視鏡１７を移動操作する。すると、保持アーム１６、内視鏡１７、テレビカメラ１８等を含めた重量物の重量Ｗｇによりボールジョイント１５の中心回りに回転モーメントＭｐが発生する。このため、術者の手にはアンバランス力量として、重量Ｗｇの一部分である重量Ｗ２が働く。すなわち、術者はそのアンバランス力量を手で支えるために反力Ｗ２’を作用点Ｐで重量Ｗ２の反対方向に働かせる。したがって、重量Ｗ２と反力Ｗ２’とは互いに打ち消しあう関係にある（Ｗ２＝Ｗ２’）ので、ボールジョイント１５にかかる重量Ｗ１は、Ｗ１＝Ｗｇ−Ｗ２＋Ｗ２’＝Ｗｇとなる。このため、回動軸Ｏ２回りに発生する回転モーメントはボールジョイント１５にかかる重量Ｗ１のみに影響される（Ｗｇ＝Ｗ１）。したがって、ボールジョイント１５の中心において回動軸Ｏ２回りに発生する慣性モーメントＭｗは、上述した式（６）と同一となる。
【００２９】
ここで、カウンターウェイト１９による回動軸Ｏ２回りの回転モーメントＭｃはモーメントＭｗを打ち消す回転モーメントを発生させる重量に設定されている（Ｍｃ＝Ｍｗ）。すなわち、術者は平行四辺形リンク機構６および支持アーム１１を上述した式（８）の関係を満たすように設定している。そして、このように装置１００のバランスを取った状態で内視鏡１７を所望の位置に向けて操作して、内視鏡１７を所望の位置に配置する。このとき、装置１００のバランスを取っているので、術者は軽い力で内視鏡１７を所望の位置、所望の方向に移動して配置することができる。
【００３０】
術者は内視鏡１７を所望の位置に配置した後、入力スイッチ２５から指を離すことで電磁ブレーキ２０−２４によってそれぞれの軸受部２ａ，５，８，１５が固定される。このため、内視鏡１７はその位置でしっかりと固定される。内視鏡１７の図示しない光学系でリレーされた術部Ｘの観察像は、テレビカメラ１８によって撮像された後、図示しないＴＶコントロールユニットを介してモニター上に表示され、術者によって観察される。
【００３１】
以上説明したように、この実施の形態によれば以下のような効果が得られる。内視鏡１７を前後左右方向に俯仰させるボールジョイント部１５と内視鏡１７の操作点Ｐとをずらして配置した。このため、保持アーム１６で保持される内視鏡１７の把持部、すなわち操作部は通常の内視鏡１７と略同等の接眼レンズおよびＴＶカメラ程度の大きさで済む。すなわち、ボールジョイント部１５と干渉することがないので余分な装置を設ける必要がない。したがって、医療用器具保持アーム１６を使用しない場合、つまり、支持アーム１１に医療用器具１７が直接連接されている場合と略同等の作業空間を確保することができる。
【００３２】
また、ボールジョイント１５回りに発生するアンバランス力量を差し引いた分の重量に釣り合うように平行四辺形リンク機構６にカウンターウェイト１９を設定した。このため、術者は支持アーム１１の先端の関節（ボールジョイント１５）の先端側にかかるアンバランス力量分、すなわち作用点Ｐにかかる重量Ｗ２を反力Ｗ２’で支えることのみによって装置１００のバランスが図られる。したがって、内視鏡１７を所望の位置に軽い力で自由に配置することができる。
【００３３】
さらに、支持アーム１１は、関節（ボールジョイント１５）を介して保持アーム１６のみを支えている。このため、そのアンバランス力量によって生じる力の方向は保持アーム１６および医療用器具１７の重量がかかる方向、すなわち例えば鉛直方向などの単一方向に定まる。したがって、電磁ブレーキ２０−２４を解除しても術者の意図しない方向にアームが移動し難くなる。例えば医療用器具１７を細かく操作するときに安定的に行なうことができる。
【００３４】
以上説明したように、術部の観察や処置を行なう医療用器具１７の手術作業空間に与える制限を最小に抑え、医療用器具１７を容易かつ確実に移動、配置、固定することができ、医療用器具の例えば細かい操作などを安定的に行なうことが可能な医療用器具保持装置１００を提供することができる。
【００３５】
なお、この実施の形態においては医療用器具として内視鏡１７を例として説明したが、鉗子や切子などの処置具であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３６】
（第２の実施の形態）
次に、図３ないし図５に従って第２の実施の形態について説明する。この実施の形態は第１の実施の形態の変形例である。このため、第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付し、ここでの説明を省略する。ここでは、保持手段として保持アーム１６の代わりにグリップ３０が設けられ、また、装着されたカウンターウェイト１９の代わりにカウンターウェイト調整機構としてカウンターウェイト３８が設けられている。
【００３７】
図３ないし図５に示すように、支持アーム１１の先端に設けられたボールジョイント１５には、第１の実施の形態で用いた保持アーム１６の代わりに、医療用器具を保持するグリップ３０が回動可能に取り付けられている。このグリップ３０は、ボールジョイント１５に回動可能に取り付けられた本体部と、この本体部に対して適当な角度に屈曲するとともに、医療用器具として例えば内視鏡３１を先端に保持している屈曲部とを備えている。この内視鏡３１はその挿入軸Ｏ５回りに回動可能に保持されている。そして、図３および図４に示すように、この内視鏡３１は、その先端部に挿入軸Ｏ５に対してある一定の角度αの観察光軸３２を有する、いわゆる斜視型（側視型）に形成されている。この内視鏡３１の挿入軸Ｏ５の内部には、図示しない対物レンズやリレー光学系等が内蔵されている。
【００３８】
一方、グリップ３０の内部には、図３に示すようにリレー光学系３４と反射部材３３とを備え、内視鏡３１の内部のリレー光学系と光学的に接続されている。さらに、グリップ３０の内部には、グリップ３０の内部のリレー光学系３４によってその撮像素子上に内視鏡３１の観察像を結像するＴＶカメラ３５が配置されて固定されている。また、グリップ３０の上面には、電磁ブレーキ２０−２４の固定／解除の入力切り替えを行なうスイッチ３６が設けられている。このスイッチ３６は、図示しない制御回路に接続されている。
【００３９】
さらに、平行四辺形リンク機構６を構成するアーム６ｃのリンク機構６の外側に延設された他端側には同軸上にリードネジ３７が一体的に形成されている。このリードネジ３７にはカウンターウェイト３８が矢印３９方向に回転しながら移動可能、すなわち軸Ｏ２回りの回転モーメント量が可変状態に螺着されている。
【００４０】
次に、このような構成を有する医療用器具保持装置１００の作用について説明する。
術者は、グリップ３０の本体部の前方側を観察する場合、例えば図４に示すようにグリップ３０を把持する。例えば親指でスイッチ３６を押圧するとともに、人差指をグリップ３０の本体部と屈曲部との境界周辺に配置する。このとき、内視鏡３１およびグリップ３０とからなる重量物の重心Ｇ、ボールジョイント１５の中心、および、術者がグリップ３０を把持する際の作用点Ｐの位置関係は図４に示されている。すなわち、グリップ３０の前方側を観察する場合、手の前方側に屈曲部および内視鏡３１が配設されるようにスイッチ３６を押圧した状態であり、重量物の重心位置Ｇが作用点Ｐ側に偏って位置している。なお、作用点Ｐは、グリップ３０を把持した状態の親指と他の指との略中央部分に位置している。また、距離Ｓ１は、重心位置Ｇからボールジョイント部１５までの距離であり、距離Ｓ２は、重心位置Ｇから作用点Ｐまでの距離である。
【００４１】
術者がグリップ３０に設けられたスイッチ３６を押圧操作すると、電磁ブレーキ２０−２４が解除される。すると、第１の実施の形態と同様に、図３に示す平行四辺形リンク機構６および支持アーム１１、さらにカウンターウェイト３８によってボールジョイント１５にかかる重量Ｗ１による軸Ｏ２回りの回転モーメントが相殺される。このため、術者は軽い力量で内視鏡３１を所望の位置に移動できる。
【００４２】
次に、スイッチ３６から指を離すことにより、電磁ブレーキ２０−２４が固定される。内視鏡３１の対物レンズに入射された光は、内視鏡３１の図示しないリレー光学系、グリップ３０の反射部材３３およびリレー光学系３４を介してＴＶカメラ３５の撮像素子上に結像される。そして、図示しないモニター上にその観察像として映し出される。また、このとき、図４に示す距離Ｓ１，Ｓ２の関係をＳ１：Ｓ２＝２：１であると仮定すると、ボールジョイント１５にかかる重量Ｗ１は上述した式（５）より
Ｗ１＝Ｗｇ／３  …（１２）
となる。
【００４３】
次に、術者が内視鏡３１よって異なる斜視の方向を観察する際、例えば、図４と１８０°逆の方向、すなわち図５に示すような観察を行なう場合について説明する。この場合、まず、内視鏡３１をその挿入軸Ｏ５回りに矢印４１方向（図４参照）に１８０°回転させる。そして、術者はグリップ３０を図５に示すように、図４に示す方向に対して逆方向から把持する。すなわち、例えば親指でスイッチ３６を押圧するとともに、人差指を本体部と屈曲部との境界周辺に配置する。つまり、手の前方側は、グリップ３０の本体部の基端側、ボールジョイント１５側に向けられている。このとき、内視鏡３１およびグリップ３０とからなる重量物の重心Ｇ、ボールジョイント１５の中心、および、術者がグリップ３０を把持する際の作用点Ｐの位置関係は図５に示されている。すなわち、グリップ３０の後方側を観察する場合、手の後方側に内視鏡３１が配設されるように、スイッチ３６を押圧した状態で重量物の重心位置Ｇがグリップ３０の本体部の略中央部近傍に位置している。なお、作用点Ｐは、グリップ３０を把持した状態の親指と他の指との略中央部分に位置している。
【００４４】
そして、上述したように術者がグリップ３０に設けられたスイッチ３６を押圧操作すると、電磁ブレーキ２０−２４が解除される。すると、第１の実施の形態と同様に、図３に示す平行四辺形リンク機構６および支持アーム１１、さらにカウンターウェイト３８によってボールジョイント１５にかかる重量Ｗ１による軸Ｏ２回りの回転モーメントが相殺される。このため、術者は軽い力量で内視鏡３１を所望の位置に移動できる。
【００４５】
このとき、図５に示す距離Ｓ１，Ｓ２の関係をＳ１：Ｓ２＝１：１と仮定すると、上述したようにボールジョイント１５にかかる重量Ｗ１は式（５）より
Ｗ１＝Ｗｇ／２  …（１３）
となる。ここで、式（１２），（１３）を比較すると、グリップ３０の把持の仕方によって上述した重量Ｗ１の値が変化することが認識される。
【００４６】
そこで、図３に示すように、術者はカウンターウェイト３８をその中心軸回りである矢印４２の方向に回転させる。すると、リードネジ３７によってカウンターウェイト３８は回転しながら矢印３９方向、すなわちアーム６ｃの軸方向に沿って移動する。例えば、上述したように重量Ｗ１がＷｇ／３（式（１２）参照）からＷｇ／２（式（１３）参照）のように増加した場合には、カウンターウェイト３８の効きを強くさせる必要がある。このため、重量Ｗ１に対するバランス状態を確保するまで、カウンターウェイト３８を平行四辺形リンク機構６から離れる方向に回転させてバランスを取るように移動させる。
【００４７】
以上説明したように、この実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した効果に加えて以下のような効果が得られる。
グリップ３０の把持方法、把持位置によって変化する操作点Ｐの位置ずれによって発生するアンバランス力量に対して、カウンターウェイト３８をアーム６ｃの軸方向に沿って移動させることによって簡単に補正することができる。このため、より確実で容易な内視鏡３１の操作が可能となる。
【００４８】
さらに、内視鏡３１の観察像を撮像するＴＶカメラ３５やリレー光学系３４をグリップ３０内に内蔵している。また、このグリップ３０は一般にボールジョイント１５を介して支持アーム１１から回動可能に延出されている。このため、内視鏡３１の把持部周辺に余計な部材を配置することなく小型化することができる。そして、内視鏡３１の観察下での術部の処置作業空間をさらに広く確保できる。
【００４９】
また、この実施の形態ではグリップ３０の内部に通常は観察光軸方向に突出する例えばＴＶカメラ３５等が内蔵されているので、観察光軸方向への突出を極端に小さくすることができる。このため、手術用顕微鏡（図示せず）と内視鏡３１とを組合せて使用する際にも、さらに内視鏡３１が邪魔になり難く、操作性を向上させることができる。したがって、術部のより確実な処置作業が可能となる。
【００５０】
（第３実施の形態）
続いて、図６ないし図９に従い第３の実施の形態を説明する。この実施の形態は第２の実施の形態の変形例であって、同一の部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。そして、この実施の形態では第２の実施の形態で説明したボールジョイント１５が自在ジョイント４９に変更され、また、カウンターウェイト３８の調整機構が変更されている。以下、異なる部分のみ説明する。
【００５１】
まず、図６および図７を用いて自在ジョイント４９の構成について説明する。図６および図７に示すように、支持アーム１１の他端には、例えばコ字状やＵ字状などに形成された軸受部５０が接続されている。この軸受部５０の内側部には、円弧状または球面状の支持部５６が形成されている。そして、この支持部５６に対して摺動するように、すなわち、図７中の矢印５７の方向に揺動可能（傾斜可能）に支持するように、両端部が例えば半球状や円弧形状などに形成されている軸５１が支持されている。さらに、この軸５１は中央部に回転盤５２を備え、この軸５１の中心軸Ｏ１１を枢軸として図６中の矢印５４の方向に回動可能となっている。
【００５２】
この回転盤５２の外周には、例えば軸Ｏ１１に対して直交する方向に軸を有する支持部材５３の一端が一体的に配設されている。この支持部材５３の他端には、図示しないが上述したグリップ３０の本体部が一体的に取り付けられ、支持部材の回動に連動して３次元的に回動可能となっている。
【００５３】
また、軸５１内の中心軸Ｏ１１上には回転盤５２の軸５１に対する回転角を検出する検出手段としてエンコーダ５９が内蔵固定されている。このため、このエンコーダ５９の入力軸は回転盤５２の中心部５８の中心軸上に取り付けられている。また、エンコーダ５９はこのエンコーダ５９によって得られる回動盤５２の回動角度から回動盤５２の傾斜角、すなわちグリップ３０の軸５１に対する傾斜角を演算する演算手段として図示しない演算回路に接続されている。
【００５４】
次に、図８に従ってカウンターウェイト調整機構６０の構成について説明する。平行四辺形リンク機構６の軸受部９には、平行四辺形リンク機構６の外側にモーターハウジング６１が一体的に取り付けられている。このモーターハウジング６１の内部には、アーム６ｃと同一軸上に軸を有するモーター６２が内蔵されている。さらに、このモーター６２には、モーター６２の回転角度を検出するためのエンコーダ６３が装着されている。このモーター６２には、上述した演算回路からの動作信号に応じてモーター６２に駆動信号を入力する図示しないドライブ回路が接続されている。エンコーダ６３は、モーター６２の回転角度をフィードバックするべく、上述した演算回路に電気的に接続されている。また、モーター６２は、その出力軸を介して駆動ハウジング６１に支持されたリードねじ６５に一体的に取り付けられている。このリードねじ６５には、第２の実施の形態と同様に、カウンターウェイト６６が螺合されている。さらに、モーターハウジング６１とカウンターウェイト６６とは、モーターハウジング６１に一体的に形成されたガイド６７によって相対的に回転が防止された状態で近接および離隔可能に連接されている。すなわち、モーター６２の回転に伴ってリードねじ６５が回転することによって、カウンターウェイト６６がガイド６７に沿ってモーターハウジング６１に対して近接および離隔するようになっている。なお、モーター６２は、演算回路によって計算された傾斜角度βに基づいて駆動信号を出力するドライブ回路（図示せず）に接続されている。このため、カウンターウェイト６６の必要移動量は、演算回路によって計算されてドライブ回路に動作信号が出力されるようになっている。また、モーター６２の回転角度はエンコーダ６３によって検出され、随時演算回路に入力されるようになっている。したがって、演算回路は、モーター６２の回転数が必要な角度に達した時点でドライブ回路への動作信号出力を停止するようになっている。つまり、カウンターウェイト６６の位置が前述の重量Ｗ１の増加に伴う回動軸Ｏ２回りの回転モーメントの増加分を補正する位置に達した時点でドライブ回路からの駆動信号が停止し、モーター６２の回転が停止するようになっている。
【００５５】
次に、このような構成を有する医療用器具保持装置１００の作用について説明する。
術者は第２の実施の形態と同様に、グリップ３０を操作して内視鏡３１を所望の位置に配置して固定する。このとき、電磁ブレーキ２０−２４を解除した状態で自在ジョイント４９を操作して、内視鏡３１の先端部の微妙な位置調整を行なう。すなわち、図６および図７中の軸Ｏ１１回りの矢印５４の方向および矢印５７の方向にグリップ３０を傾斜させる。すると、グリップ３０の矢印５４の方向の傾斜に伴って、回転盤５２が回動する。このとき、図６に示すように例えば角度β傾斜したと仮定する。軸５１内に内蔵されたエンコーダ５９（図７参照）によりその回転角度βを検出し、その検出信号を図示しない演算回路に出力する。演算回路は、エンコーダ５９からの入力信号によりグリップ３０の軸受部５０に対する傾斜角度βを算出する。
【００５６】
次に、図９に従って支持部材５３が軸受部５０に対して傾斜角度βだけ傾斜したときの軸受部５０にかかる重量Ｗ１の変化について説明する。
軸受部５０の支持部材５３が鉛直に位置している場合に対して角度β傾斜することにより、グリップ３０の内視鏡操作点である作用点Ｐでのアンバランス重量Ｗ２は、２つの分力になる。つまり、支持部材５３が鉛直に位置している場合のグリップ３０に対して平行な方向（グリップ３０の本体部（長手方向））である平行成分と、この平行方向に対して垂直な垂直方向である垂直成分との２つの分力になる。このため、角度β傾斜したときの中心軸Ｏ１１回りのモーメントに寄与する中心軸Ｏ１１回りのアンバランス力量としては、その垂直成分Ｗ２・ｃｏｓβが採用され、平行成分Ｗ２・ｓｉｎβはグリップ３０と平行な方向の力として、中心軸Ｏ１１に対して垂直な方向に働く。ここで、平行成分Ｗ２・ｓｉｎβのさらに垂直な成分Ｗ２・ｓｉｎβ・ｃｏｓβは中心軸Ｏ１１上で重量Ｗ１と同一方向に働く重量、すなわち回動軸Ｏ２回りの回転モーメントを発生させる力量となる。このときの自在ジョイント４９に働く重量Ｗ１はその合力となり、これをＷ１βとおくと、
Ｗ１β＝Ｗ１＋Ｗ２・ｓｉｎβ・ｃｏｓβ
となる。演算回路にはこの傾斜角度βに対する重量Ｗ１の増加量がメモリーされており、このとき発生する回動軸Ｏ２回りの回転モーメントの増加量が算出される。このため、上述した演算回路により、カウンターウェイト６６の必要移動量が計算されてドライブ回路に動作信号が出力される。このドライブ回路は、その動作信号の入力に応じてモーター６２に駆動信号を出力する。そして、モーター６２を駆動（回転）させると、リードネジ６５が軸受６４を介して回転する。すると、リードネジ６５に螺合しているカウンターウェイト６６はガイド６７によって自身の回転が規制されているため、矢印６８の方向に沿って移動する。
【００５７】
なお、モーター６２の回転角度をエンコーダ６３によって検出し、この検出信号を演算回路からドライブ回路に伝達する。そして、予め計算されたモーター６２の回転量の信号を演算回路を介してドライブ回路に出力する。そして、ドライブ回路によって、モーター６２への駆動信号を制御して、装置１００のバランスが取られる位置にカウンターウェイト６６が配置されたときにモーター６２の回転が停止する。
【００５８】
以上説明したように、この実施の形態によれば以下のような効果が得られる。
グリップ３０の傾斜に伴う回動軸Ｏ２回りの回転モーメントの変化に対しても自動でカウンターウェイト６６の位置の補正が可能となるため、常にバランスを保った状態で内視鏡３１の操作が可能となる。このため、内視鏡３１を細かく移動させるときに、随時バランスを取ることができるので、操作を容易かつ安定的に行なうことができる。
【００５９】
また、第２の実施の形態に示したような、グリップ３０の把持方向に違いによる作用点Ｐのずれに関しても、例えば、各把持スタイルに応じた基準位置を演算回路にメモリーしておく。すると、把持ポジションを選択入力することで同様に補正することができる。
【００６０】
したがって、術部の観察や処置を行なう医療用器具３１の手術作業空間に与える制限を最小に抑え、医療用器具３１を容易かつ確実に移動、配置、固定することができ、医療用器具３１の例えば細かい操作などを安定的に行なうことが可能な医療用器具保持装置１００を提供することができる。
【００６１】
これまで、いくつかの実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
上記説明によれば、下記の事項が得られる。また、各項の組み合わせも可能である。
【００６２】
［付記］
（付記項１）  医療器具（３１）を保持する保持手段（３０）と、
前記保持手段を傾斜可能に支持する傾斜機構（１５）と、
２つの端部を有し、その一方の端部に前記傾斜機構を支持する支持手段（１１）と、
２つの端部（７，８）を有し、その一方の端部（８）に前記支持手段（１１）の他方の端部を支持するとともに、枢軸（５）を中心に回転して前記支持手段（１１）を移動可能な回動部材（６ａ）を含む移動手段（６）と、
前記移動手段（６）の他方の端部（７）に支持されて前記医療器具（１７）を保持する前記保持手段の重量によって生じる前記支持部（５）回りの回転モーメント（Ｍｇ）よりも小さい回転モーメント（Ｍｃ）を発生させる重量のカウンターウェイト（３８）と
を備えることを特徴とする医療器具保持装置。
（付記項２）  医療用器具（１７，３１）を保持する保持部（１６，３０）と、この保持部（１６，３０）を傾斜可能に支持する傾斜機構（１５）と、前記保持部（１６，３０）を上下・水平方向に移動可能に支持する移動機構（６ａ）とを備えた医療用器具保持装置（１００）において、
前記移動機構（６ａ）は移動機構本体（６ａ）を支持する支持部（５）を中心に、一端に前記保持部（１６，３０）を、他端に前記保持部（１６，３０）に釣り合わされるカウンターウェイト（１９，３８）を支持する平衡手段（６）からなり、
前記カウンターウェイト（１９，３８）は、前記保持部（１６，３０）の重量によって生じる前記支持部（５）回りの回転モーメント（Ｍｇ）よりも小さい回転モーメント（Ｍｃ）を発生させる重量を有することを特徴とする医療用器具保持装置。
【００６３】
（付記項３）  前記保持部（１６，３０）と、この保持部（１６，３０）によって保持される医療用器具（１７，３１）とを合わせた重量物の重心位置（Ｇ）と、前記傾斜機構（１５）の傾斜中心位置とは互いに異なる位置にあり、一致していないことを特徴とする付記項２に記載の医療用器具保持装置。
（付記項４）  前記平衡手段（６）は、平行四辺形リンク機構からなることを特徴とする付記項２に記載の医療用器具保持装置。
（付記項５）  その一端で前記保持部（１６，３０）を支持する第１のアーム（６ｄ）と、一端が前記第１のアーム（６ｄ）に接続され、その略中心位置で全体を支持する支持部（５）を有する第２のアーム（６ａ）と、この第２のアーム（６ａ）に平行な状態で前記第１のアーム（６ｄ）の他端に接続される第３のアーム（６ｂ）と、一端が前記第２のアーム（６ａ）の他端に接続され、かつ前記第１のアーム（６ｄ）に平行になるべく前記第３のアーム（６ｂ）と接続され、その他端において前記カウンターウェイト（１９，３８）を支持する第４のアーム（６ｃ）からなる平行四辺形リンク機構（６）を有したことを特徴とする付記項２に記載の医療用器具保持装置。
（付記項６）  前記第１のアーム（６ｄ）は前記第４のアーム（６ｃ）より短く形成されていることを特徴とする付記項５に記載の医療用器具保持装置。
（付記項７）  前記保持部（１６，３０）に医療用器具（１７，３１）を操作する操作部を有すると共に、この操作部における操作中心位置（Ｐ）が、前記保持部（１６，３０）と、保持部（１６，３０）によって保持される医療用器具（１７，３１）とを合わせた重量物の重心位置（Ｇ）から外れ、一致していないことを特徴とする付記項３に記載の医療用器具保持装置。
（付記項８）  前記第４のアーム（６ｃ）上において、前記カウンターウェイト（３８）の位置を調整する調整機構（６２）を有したことを特徴とする付記項３に記載の医療用器具保持装置。
（付記項９）  前記傾斜機構（１５）における、移動機構（６ａ）に対する保持部（３０）の傾斜角度を検出する検出手段と、この検出手段によって検出される傾斜角度から、前記第２のアーム（６ａ）に設けられた支持部（５）回りに発生する回転モーメント（Ｍｇ，Ｍｃ）の変化量を算出する演算手段とを有し、この演算手段の演算結果に応じて、前記第４のアーム（６ｃ）上でのカウンターウェイト（３８）の位置を調整する調整機構（６２）を有することを特徴とする付記項５に記載の医療用器具保持装置。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、この実施の形態によれば、術部の観察や処置を行なう医療用器具の手術作業空間に与える制限を最小に抑え、医療用器具を容易かつ確実に移動、配置、固定することができ、医療用器具の例えば細かい操作などを安定的に行なうことが可能な医療用器具保持装置を提供することができる。
【００６５】
医療用器具の先端位置の微調整を行なう俯仰機構と医療用器具を把持操作する把持部とを離して配置した。さらに、これに伴う俯仰機構回りに発生するアンバランス力量のうち術者自身の手で把持すべき力量を差し引いた分に対応するカウンターウェイトを配置した。このため、術者は医療用器具を自然な感覚で自在に操作できるとともに、医療用器具の操作部まわりをコンパクトにすることができるため、手術作業空間を広く確保され、より確実な術部処置が可能となる。また、前記アンバランスを伴う俯仰機構は保持具の先端部のアームのみを支えている。このため、そのアンバランスによって生じる力の方向は単一方向に定まり、術者の意図しない方向にアームが移動するようなことは生じないため、確実なアーム配置やアーム操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係わる医療用器具保持装置の全体のシステムを示す構成図。
【図２】医療用器具保持装置のバランス状態を示す概略図。
【図３】第２の実施の形態に係わる医療用器具保持装置の全体のシステムを示す構成図。
【図４】図３に示す医療用器具を把持した状態を示す概略図。
【図５】図４に示す医療用器具を反対側から把持した状態を示す概略図。
【図６】第３の実施の形態に係わる医療用器具保持装置の自在ジョイント部を示す概略図。
【図７】図６における矢印Ｚ方向から見たときの概略的な断面図。
【図８】平行四辺形リンク機構の外側に設けられたカウンターウェイトの調整機構の構成を示す概略図。
【図９】グリップを俯仰させた際に生じる重量の変化を示す概念図。
【符号の説明】
Ｏ１−Ｏ４…回動軸、Ｇ…重心、Ｐ…作用点、Ｗｇ，Ｗ１…重量、Ｗ２…反力、Ｍｗ…慣性モーメント、Ｍｃ…回転モーメント、Ｗｃ…重量、Ｍｐ…回転モーメント、１…支持アーム、２…ベース部、２ａ…軸受部、３…サイドレール、３ａ…手術台、４…固定ねじ、５…軸受部、６…平行四辺形リンク機構、６ａ−６ｄ…アーム、７−１０…軸受部、１１…支持アーム、１２…軸受部、１３，１４…矢印、１５…ボールジョイント、１６…医療用器具保持アーム、１７…医療用器具、１８…テレビカメラ、１９…カウンターウェイト、２０−２４…電磁ブレーキ、２５…入力スイッチ
【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】
2004209096.tif 000009
【図８】
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【図９】
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