(57)【要約】      （修正有）【課題】ダブルビーム原理を頼ることのない経済的な方法による、新規なスタンドを提供する。【解決手段】このキャリアアームは、その旋回角度に応じて長さを変更することができる。このキャリアアームは、少なくとも１つの面においてキャリアアームの遠位端で旋回可能な顕微鏡ホルダ６ｃを保持し、顕微鏡ホルダの角度位置はさらなる発展形にかかるキャリアアームを基準として定義可能であり、また、一端がキャリアアームに係合し他端が顕微鏡ホルダに係合し、手術中、遠隔制御方式および／または自動的に角度位置を規定するモータ式駆動部を備える。本構成は、外科医による使用を容易にし、手術用顕微鏡（２８）の高さが変化した後でも外科医が確実に手術野に対して同一の方向を見ることができるようにする。【選択図】図１
2013121505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的な主軸（２７）を有する手術用顕微鏡（２８）のためのスタンドであって、
旋回軸受ブラケット（２）または旋回可能な垂直キャリアアーム（４０）に備え付けられた旋回可能なキャリアアーム（４；３４）と、
前記キャリアアーム（４；３４）の遠位端に配され、少なくとも１つの面で旋回可能に実現され、前記手術用顕微鏡（２８）を支えるために設けられた顕微鏡ホルダ（６）と、
を備え、
前記キャリアアーム（４；３４）は、前記旋回軸受ブラケット（２）または前記旋回可能な垂直キャリアアーム（４０）を基準として定義可能な角度位置（２９）を有し、これによって水平方向を基準として前記キャリアアーム（４；３４）の相対角度位置を調整し、
旋回運動、および、これと同時の前記キャリアアーム（４；３４）の長さの変化により、前記顕微鏡ホルダ（６）の垂直方向の高さが変化可能となるように、前記キャリアアーム（４；３４）は、その長さが、前記角度位置（２９）に応じて変化可能であること、
を特徴とする手術用顕微鏡（２８）用のスタンド。
【請求項２】
前記キャリアアーム（４）の長さが、自動的に、すなわち前記角度位置（２９）に連動して変化可能であり、前記キャリアアーム（４）は好ましくはモータ式のセンサ制御方式で伸びたり縮んだりすることができ、
好ましくは制御システム（３７）が設けられており、前記制御システム（３７）は、前記旋回軸受ブラケット（２）または前記垂直キャリアアーム（４０）に対する前記キャリアアーム（４）の測定された角度位置（２９）に応じて長さの変化量を規定すること、
を特徴とする請求項１に記載のスタンド。
【請求項３】
前記キャリアアーム（４；３４）は、前記旋回軸受ブラケット（２）または前記垂直キャリアアーム（４０）に対して入れ子状に伸縮可能である、請求項１または請求項２に記載のスタンド。
【請求項４】
伸縮モータまたは駆動部（３１；４４）が、モータ式および特に伸縮式での前記キャリアアーム（４；３４）の長さ変更のために、前記キャリアアーム（４）内に設けられている、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項５】
前記旋回可能なキャリアアーム（４ａ；４ｂ；４ｃ；４ｄ，４ｅ）は、一段または１つのアームで構成され、管状のまたは断面が輪郭形状（筒状）となっているアームとして実現されている、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項６】
前記旋回可能なキャリアアーム（４；３４）は、二段または多数のキャリアアーム部品により、好ましくは平行四辺形キャリアアーム（３４）として実現され、前記キャリアアーム部品（４ｃ、４ｄ；４ｆ、４ｇ）のそれぞれが管状のまたは断面が輪郭形状（筒状）となっている伸縮可能なアームとして実現されている、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項７】
前記キャリアアーム（４；３４）、または前記キャリアアーム部品（４ａ；４ｆ）の少なくとも１つが、前記旋回軸受ブラケット（２；２ｂ）に対してまたは垂直キャリアアーム（３０）に対しておよび／またはスタンド本体（４２）に対してまたは前記キャリアアームの第２の部分（４ｇ）に対して、ブレーススプリング（２０）またはバランスウェイト（５０；５４）により重量を補償するような形で適切に支持されている、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項８】
前記顕微鏡ホルダ（６）または前記手術用顕微鏡（２８）の傾きを確定し、位置決めモータ（２３；２３ａ；２２）によって顕微鏡ホルダ旋回シャフト（１５；３６）を介してこの傾きを補償するために、旋回／傾きセンサ（１０）が設けられる、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項９】
前記顕微鏡ホルダ（６）が、好ましくは前記第１の面に直角である第２の面で、前記キャリアアーム（４；３４）に対して旋回可能であり、当該面においても別の駆動部または別の位置決めモータ（２２）によって前記角度位置（２４）が定義可能または補償可能である、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項１０】
前記顕微鏡ホルダ（６）は前記キャリアアーム（４；３４）に対して懸架されており、前記第１のおよび／もしくは前記別の駆動部または位置決めモータ（２３；２３ａ；２２）が動作していないとき、少なくともほぼ規定の（特に垂直方向に近い）角度位置（２１；２４）に、自重によって自動的に旋回または揺動するように、または少なくとも前記角度位置に到達するまで垂直位置に近い方向にトルクがかかるように、懸架されている、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項１１】
前記顕微鏡ホルダ（６）は前記キャリアアーム（４；３４）に対して懸架されており、前記顕微鏡ホルダの重心が前記懸架に対する垂線の横、特に顕微鏡ホルダ旋回シャフト（１５）の横、および／または前記顕微鏡ホルダ（６）の回転軸（３６）の横に位置し、作動状態において、前記第１のおよび／もしくは前記別の駆動部または位置決めモータ（２３；２３ａ；２２）が、前記顕微鏡ホルダ（６）を所望の角度位置（２１；２４）、好ましくは垂直方向に旋回させるために、発生するトルクを自動的に吸収するまたは与えるように、懸架されている、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項１２】
前記顕微鏡ホルダ（６）は、作動状態において、前記第１のおよび／もしくは前記別の駆動部または位置決めモータ（２３；２３ａ；２２）によって補償されたまたは間隔がゼロになるよう設定された間隔をおいて、前記キャリアアーム（４；３４）に対して懸架されている、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項１３】
前記キャリアアーム（４；３４）の旋回角度位置（２９）に応じて前記角度位置（複数）（２１；２４）を定義する制御システム（３７）が設けられた、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項１４】
作動状態において、前記制御システム（３７）または前記第１の位置決めモータ（２３；２３ａ）および／もしくは前記別の位置決めモータ（２２）を作動させて、前記角度位置（複数）（２１；２４）を前記キャリアアーム（４；３４）の旋回角度位置（２９）に応じて定義する測定装置、特に旋回／傾きセンサ（１０）が設けられた、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項１５】
前記旋回／傾きセンサ（１０）は、傾きセンサ、高さセンサ、角度センサ、およびＩＲ支援空間センサを含む、非包括的なセンサの群から得られる、請求項９に記載のスタンド。
【請求項１６】
前記モータ式の伸縮モータ（３１；４４）または前記第１のおよび／もしくは前記別の位置決めモータ（２３；２３ａ；２２）は、少なくとも１つの電気駆動部を、電気モータ、ギヤードモータ、リニアモータ、回転ステッピングモータ、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）を含む非包括的な駆動部の群から得る、請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項１７】
前記駆動部（３１；４４）および／または前記第１のおよび／もしくは前記別の位置決めモータ（２３；２３ａ；２２）は、自動ロック式にて実現される、請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載のスタンド。
【請求項１８】
前記駆動部（３１；４４）および／または前記第１のおよび／もしくは前記別の位置決めモータ（２３；２３ａ；２２）は、筋力によって自由に取り扱うことができるようにするために、開放ブレーキとして、分離可能に実現される、請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載のスタンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の手術用顕微鏡用のスタンド（外科用スタンド）に関し、このスタンドは、光学的な主軸と、旋回軸受ブラケットに備え付けられた旋回可能なキャリアアームと、このキャリアアームの少なくとも１つの面で旋回可能であり手術用顕微鏡を支えるためにキャリアアームの遠位端に配された顕微鏡ホルダとを備え、キャリアアームが、旋回軸受ブラケットを基準として定義可能な角度位置を有し、これによって水平方向を基準としてキャリアアームの相対角度位置を調整するスタンドである。このキャリアアームは、床の上の構造物またはスタンドに直接的・間接的に結合されているため、この相対角度位置が移動するだけで垂直方向に対する主軸のずれが生じることになる。その垂直方向向きに手術用顕微鏡の従属部、例えば平行四辺形の従属部を有しない顕微鏡ホルダでは、上記相対角度位置が変化した後、主軸が垂直方向に対して以前と異なる角度をとるように、垂直方向に対する主軸の旋回が起こる。その垂直方向向きに従属部を有する顕微鏡ホルダでは、それまでの変異量または垂直方向に対する主軸の平行移動が起こる。しかしながら、実際の使用において、人間工学的理由および観察されている特定の手術部位を検出するという理由から外科医にとって主に重要となるのは、この（垂直方向に対する）相対的な関係であり、外科医は、主軸が原理的には本人が意図的に移動させていない垂直方向に対して同じ位置（特に垂直方向）にある、あるいは主軸の垂直方向に対する相対位置がキャリアアームの上下旋回運動の後も旋回運動の前と同じ位置であることを求めている。
【背景技術】
【０００２】
手術中、手術用顕微鏡は概ね患者の上部に配置されている、または観察対象の手術部位が患者の上に位置し、外科医は主軸に沿って手術部位を上から見下ろす。手術用顕微鏡は、適宜、患者と外科医との間の相対的空間的位置に配される。これにより、患者または手術部位の特有の特徴、および外科医の人間工学的要求が、最適に考慮されることになる。この目的は、一般には、外科医が顕微鏡ホルダおよびキャリアアームとともに手術用顕微鏡を動かすことが出来るハンドルによって、すでに果たされている。望ましい位置がわかると、開放ブレーキによって、手術用顕微鏡が選択された空間的位置から意図せず下降したり上向き旋回したり（カウンターウェイトが過補償される場合）することを防止する。
【０００３】
例えばＤＥ１００４２２７２Ａ１（特許文献１）の図１より明らかなように、キャリアアームが旋回軸受ブラケットに対して上述のように旋回可能である従来の外科用スタンドは、キャリアアームの遠位端で旋回軸受ブラケットの旋回シャフトを中心に円形軌道を描くものである。
【０００４】
ＤＥ１００４２２７２Ａ１に示すスタンドの場合、上述のように、顕微鏡キャリア（５，８）は平行四辺形キャリアアームとして実現されたキャリアアーム（３，６）によって保持される。上記先行技術の図１から明らかなように、キャリアアームの上向き旋回により、軸（Ｇ）およびこれに平行な顕微鏡（９）の主軸（不図示）が、左方向または旋回シャフト（４）方向へ平行移動する。しかしながら、これにより手術用顕微鏡の視界も左に移動するため、外科医には手術部位が異なった見え方をすることになる。手術用顕微鏡が低倍率である場合、この移動はＺ距離（主目標から手術部位までの距離）の変化を除けば何の影響も及ぼさない。倍率が上がると、補正が必要となることがある。このような場合には、外科医は上昇位置にある手術用顕微鏡（上部キャリアアーム（３）の鎖線で示す位置）、シャフト（Ｇ）、ひいては主軸を元の位置に戻そうとする。上記先行技術のスタンドでは、スタンドが床の上に立っており、必要な自由度がないため、これはうまくいかない。
【０００５】
先行技術のさらなる発展により、この問題に対する解決手段がもたらされた。初期においては、例えば、ダブルビーム原理によって動作するスタンドが生み出された。上記先行技術の図１を引き続き例にとると、このダブルビーム原理は以下のようなものとなる。垂直キャリアアーム（Ａ）または第１の旋回軸受ブラケットおよびそのシャフト（４）が垂直方向から旋回可能な追加の旋回軸受ブラケットが、例えば点（２ａ）またはそれより下の位置にある場合、上記で求められるように、ブレーキが解除されると、キャリアアームが上向きに旋回（鎖線）することによって上昇位置にあるにもかかわらず、外科医はシャフトＧまたは主軸を元の空間的位置に戻すために手術用顕微鏡を前に引っ張る。この場合、垂直キャリアアーム（Ａ）は（２ａ）の軸を中心に右に旋回する。
【０００６】
このように実現される外科用スタンドは、今日の手術用顕微鏡の標準となっている。すでに述べたように、このスタンドにより、おおよそ求められる空間に手術用顕微鏡を位置させることができ、この構成によって上記の問題を取り除くことができる。よって、外科医は上述のような不都合な影響を受けることなくキャリアアームの旋回位置を変更することができる。
【０００７】
しかしながら、このような外科用スタンドの取り扱いにはある程度の技術を要するという不都合がある。また、ダブルビーム原理に基づいて構成されるこの種のスタンドは極めて高価である。
【０００８】
このような周知の構成の例としてはＵＳ５，５２８，４１７Ａ（特許文献２）およびＥＰ６２８２９０Ａ１（特許文献３）があり、ダブルビームスタンドの平行四辺形のキャリアアームによって保持される顕微鏡架台を平行四辺形のキャリアアームの旋回時においても垂直位置で保持可能とする方法が示されている。これは、一方がタイロッドを介して顕微鏡ホルダに結合され、他方が外科用スタンドの旋回不可能な静止部に結合された、垂直スタンドキャリアアームのレバー状のブレース（クランク部材）によって引き起こされる。この構成は、技術的には、例えばデスクランプ用の釣り合い梁のように保持される光源の設計等、各種の設計との関連ですでに開示されてきている。
【０００９】
しかしながら、外科医が必要な技術や経験を持たない場合、また手術用顕微鏡に設定された倍率が非常に高い場合には、レバー状のブレースがあっても、手術用顕微鏡を（時としてほんのわずか）高い位置に配置するだけで、すぐに標本または手術野が観察視野の中心または観察視野そのものからはずれてしまう。これによって方向感覚が失われることがあり、手術用顕微鏡の再位置決めが必要となることもある。しかしながら、これにより治療中の時間が無駄になり、望ましくないだけでなく、実のところ治療の観点からは本質的に不都合である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許出願公開第１００４２２７２号明細書
【特許文献２】米国特許第５５２８４１７号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第６２８２９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
よって、本発明は、上記問題を回避し、好ましくはダブルビーム原理を頼ることのない経済的な方法による、新規なスタンドを提供することを目的とする。
【００１２】
ただし、この新規なスタンドは、原理的には、従来用いられた要素（ダブルビーム原理によるスタンドの一部を含む）の大部分を再利用することができるように、ごくわずかな技術的修正を提供することを意図している。
【００１３】
このスタンドは、特に、外科医が手術用顕微鏡の高さ調整を行うことが出来るようにし、これによって空間内においてまたは垂直方向に対して主軸が移動することのないようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、独立請求項１のプリアンブルおよび特徴部分に記載の特徴の組み合わせによって実現される。
【００１５】
本発明は、積載物の重量補償の種類に関わらず使用可能であり、特に手術用顕微鏡に用いられる。本発明は、釣り合い梁原理に基づいて構成されるスタンドにも、ガススプリングに支持されるキャリアアームにも使用可能である。
【００１６】
さらに好適な発展形を、図面、図の説明、および従属請求項に示す。
【００１７】
顕微鏡ホルダの垂直方向の高さを変えられるようにキャリアアームの長さが角度位置に応じて変化可能となる結果、円弧作用によってもたらされる手術用顕微鏡の移動作用がなくなる。
【００１８】
最も単純な実施形態において、キャリアアームは、外科医が、手術用顕微鏡が主軸とともに同じ垂直方向位置または垂直方向に対して同じ位置にとどまるよう、ブレーキが解除されると、手術用顕微鏡を上昇させると同時にこれを前に（すなわち、キャリアアームの長さ軸の方向に沿って）引っ張る、または手術用顕微鏡を（最大でもキャリアアームの水平位置まで）下降させるときに同時にこれをキャリアアームの方向に移動させることができるように、引き出し可能に実現される。
【００１９】
本発明のこの単純な実施においても、外科医は、ある程度慎重に、すなわち手術用顕微鏡を通して手術野を継続的に観察しキャリアアームの長さを継続的に再調整しつつ手術用顕微鏡の変更を行うことになるという点において、ある程度の熟練が必要とされるという不都合がある。
【００２０】
したがって、この関連で、キャリアアーム（４）の長さが自動的、すなわち角度位置（２９）に連動して変化可能な場合に、本発明をさらに発展させている。これは、特に、例えば、キャリアアームがモータ式のセンサ制御方式により伸縮可能であることにより実現される。
【００２１】
好ましくは、キャリアアームの旋回角度位置に応じた長さ変化を規定する制御システムが設けられている。
【００２２】
本発明の実施には多くの可能性がある。例えば、キャリアアームは、モータ式で移動可能な折り畳み式角度要素を備えてもよい。ただし、キャリアアームは、特に、入れ子状に伸縮可能であってもよく、これにより外見を洗練されたものとするだけでなく、場所をとらずに実施することができる。伸縮式長さ変更用の駆動部は、キャリアアームの内部に配してもよいし、外部に配してもよい。
【００２３】
どのような場合にも清潔に保つことが必要とされる表面を避けるためには、一体的な伸縮構成が好適である。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、スタンドは、旋回可能なキャリアアームが一段または１つの部品であって、管状のまたは断面が輪郭形状（筒状）となっているアームとして実現されるよう構成される。これにより、外科医に多くの空いた空間を残し、また容易に実施することが可能な、細く軽量な構成がもたらされる。
【００２５】
この構成のより安定した変形例は、それ自体は周知である旋回可能なキャリアアームを二段または多数の部品により、好ましくは台形のキャリアアームとして実現され、各キャリアアーム部品は管状のまたは断面が輪郭形状（筒状）となっている伸縮可能なアームとして実現されて各キャリアアーム部品が伸縮可能である場合に得ることができる。
【００２６】
この種の構成は、周知のように、一般には、平行四辺形のキャリアアームを活用することにより実現される。
【００２７】
根底にあるのは、平行四辺形支持部により、屈曲することなく正しく作用する積載物を位置決めして保持することが可能になるということである。しかしながら、現実には、平行四辺形支持部ですらある程度屈曲することがわかっている。ただし、これは積載物の重量とは別のものである。手術用顕微鏡の場合、この積載物は、非常に多種多様な付属品を有する手術用顕微鏡である。各種の付属品の積み込み重量は通常それぞれ異なるため、当然ながらキャリアアームの構造におけるたわみにも差異が生じる。これは、特に、一段のキャリアアームの場合にも同じであるだけでなく、すでに述べたように、平行四辺形支持部の場合にも同じである。
【００２８】
よって、発明の設計においてさえ、積載物の重量が異なることによる屈曲の差異が顕微鏡ホルダの空間的位置決めにおける重量依存の差異につながるおそれがあり、そのため手術用顕微鏡の空間的位置決めが重量依存となる。
【００２９】
これにより、手術用顕微鏡の付属品が変更される場合、その光学的な主軸が手術部位に対してずれることになる。またこれにより、状況によって手術用顕微鏡および／またはスタンドの再調整が必要となるが、これはすでに上述したような理由から外科的処置中においては望ましくない。
【００３０】
発明の詳細な実施形態によれば、この不都合は、キャリアアーム、またはキャリアアーム部品の少なくとも１つが、旋回軸受ブラケットまたは垂直スタンド要素または垂直キャリアアームに対して、ブレーススプリングにより重量を補償するような形で支持されていることによって、少なくとも部分的に補償される。このスプリングは、平行四辺形支持部において通常そうであるように、上部キャリアアーム部品および下部キャリアアーム部品の間に配されてよいが、このポイントまで伸張しているキャリアアームまたはキャリアアーム部品を固定するために旋回軸受ブラケットの反対側に位置してもよい。本願の範囲に含まれまた優先権を主張する目的を果たすための二つの出願の組み合わせとして、同日に出願されたＬ２４１ＰＤＥ（出願人の内部出願番号）について述べる。よりよい理解のために、図面および図の説明の一部を本明細書に直接転載している。また、Ｌ２４１ＰＤＥの残りの転載していない部分についても、優先権主張の主張および参照のために完全に転載されたものとみなされる。
【００３１】
周知の代替的な重量補償システムも、同様に本発明の範囲に含まれる。しかしながら、完全に釣り合い梁の形態をとっている重量補償システムについては、上述の不都合なたわみに影響を及ぼさない。
【００３２】
これを十分に補償するために、またこれに関連した元の位置からのまたは垂直方向からの主軸の狂いを排除するために、本発明のさらなる発展形にしたがって、測定センサによってスタンドホルダーまたは手術用顕微鏡の傾きを確定し、位置決めモータによってこれを補償することが規定される。
【００３３】
角度位置を定義する装置は、上述のような周知のロッド、軸受、レバーを含むことはなく、代わりに、一方がキャリアアームに係合し他方が顕微鏡ホルダに係合する少なくとも１つのモータ式駆動部、特に位置決めモータを含み、作動時においては遠隔操作によっておよび／または自動的に顕微鏡ホルダとキャリアアームとの間の角度位置を定義する。センサとして、特に望ましいものを、傾きセンサ、高さセンサ、角度センサ、および空間座標センサ（例えば赤外センサ）を含む、非包括的なセンサの群から選択することができる。
【００３４】
長さ方向移動用、および第１のおよび／または別の位置決めモータ用のモータ式駆動部として、少なくとも１つの電気駆動部を、電気モータ、ギヤードモータ、リニアモータ、回転ステッピングモータ、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）、空気圧式シリンダー、電空駆動部等を含む、非包括的な駆動部の群から得ることができる。
【００３５】
本発明にかかる改良された構成により、たわみ補償に関して上記の目的が実現され、これは本発明にかかる細長い支持部またはキャリアアームに関して比較的大きな役割を果たしうる。この新規な構成は、たわみおよび積載物または手術用顕微鏡の重量とは完全に独立した理想的な角度補償をもたらし、積載物アームの旋回角度がどのようなものであっても常に正しく対処するばかりでなく、相当数の従来の機械的要素の排除につながるものである。
【００３６】
本発明にかかるこの構成は、上記目的を実現する。この新規な構成は、たわみおよび積載物または手術用顕微鏡の重量とは完全に独立した理想的な角度補償をもたらし、積載物アームの旋回角度がどのようなものであっても常に正しく対処するばかりでなく、相当数の従来の機械的要素の排除につながるものである。
【００３７】
これにより、軽量化につながり、またそれ自体は通常のものである平行四辺形支持部を、屈曲を意図的に引き受ける単純なチューブまたは輪郭設計に置き換えることができる。その結果、スタンドの全体的な構造は、特に、キャリアアーム自体が軽くなると当然より軽量になるバランスウェイトの軽量化によって、より軽量となる。さらに、本発明にかかる構成は、より小型で改良された設計を可能とする。また、ドレーピング（殺菌した保護膜での被覆）における複雑性を低減する。ここでも、明確にＬ２４１ＰＤＥを参照する。
【００３８】
詳細な発明の実施形態によれば、このような角度補償手段は、キャリアアームの旋回面の外部に、特にこれに直角または横切って設けることもできる。この詳細な実施形態によれば、このような補償手段には、追加の駆動部が設けられる。このように開発されたスタンドにおいて、顕微鏡ホルダの懸架システムは、球状であってもよいし、互いに上下かつ横に配された２つの軸受中心軸を備えてもよい。
【００３９】
フェイルセーフ動作を確実にするために、顕微鏡ホルダはキャリアアームに対して懸架されており、第１のおよび／もしくは別の駆動部またはモータが動作していないとき、自重によって少なくともほぼ規定の角度位置（特に垂直方向に近い）に自動的に旋回または揺動するように、または少なくとも垂直位置に近い方向に前述の角度位置に到達するためのトルクがかかるように、懸架されていると好都合である。
【００４０】
フェイルセーフ動作を別にしても、さらに改良された発展形において、顕微鏡ホルダはキャリアアームに対して懸架されており、その重心がこの懸架に対する垂線の横（傍ら）、特に旋回シャフトの横、および／または顕微鏡ホルダの回転軸の横に位置し、作動状態において、第１のおよび／もしくは別の駆動部または位置決めモータが顕微鏡保持装置を所望の角度位置、好ましくは垂直方向に旋回させるために発生するトルクを自動的に吸収するように、懸架されている。これにより実現されるのは、位置決めモータにかかる負荷が小さくなる、または必要とする消費エネルギーが減り、したがって物理的に小型となることである。
【００４１】
角度補償を行う位置決めモータを備える本発明にかかる構成は、さらに好適には、顕微鏡ホルダが、作動状態において、第１のおよび／もしくは別の駆動部または位置決めモータによって補償されたまたは間隔がゼロになるよう設定された間隔をおいて、キャリアアームに対して懸架されるようにすることができる。これによって、外科用スタンドの精密さを十分としながら、軸受の経済的な実施形態が可能となる。
【００４２】
本発明にかかる構成は、キャリアアームの旋回角度位置に応じて角度位置（複数）を定義する制御システムを設けることで単純化される。この制御システムは、例えば位置決めモータ（複数）の領域に直接配された制御チップのように独立した制御システムである必要はなく、通常は外科用スタンドまたは手術用顕微鏡内部にあるコンピュータのハードウェアまたはソフトウェアに組み込まれてもよい。
【００４３】
作動状態において、制御システムまたは第１の位置決めモータおよび／もしくは別の位置決めモータを作動させて角度位置（複数）をキャリアアームの旋回角度位置に応じて定義する測定装置、特にセンサが設けられることによって、完全な自動化が可能となる。
【００４４】
この種のセンサは、好ましくは、キャリアアームまたは顕微鏡ホルダの実際の位置をその場で確定するために、キャリアアームの遠位端または顕微鏡ホルダ自体に取り付けられる。
【００４５】
本発明のさらなる発展形によれば、長さ変更および／または第１のおよび／もしくは別の位置決めモータ用の駆動部は、自動ロック方式で実現される。この結果、無電流状態では意図しない移動が起こらないようになり、安全な手術に役立つ。一方で、自動ロック機能は、無電流モードにおいて、外科医が力で自動ロックに打ち勝って必要な調整を行うことができるよう、ブレーキとして作用してもよい。
【００４６】
この構成の変形例は、駆動部または第１のおよび／もしくは別の位置決めモータが開放ブレーキとして分離可能に実現することによって成立する。
【００４７】
本発明のさらなる発展形により、いずれにしても、顕微鏡キャリアまたは顕微鏡を常に垂直位置に確実に位置させる外科用スタンド上の装置が実現される。
【００４８】
本発明のさらに好適な別の発展形が、キャリアアームを入れ子状に伸縮可能とすることによって成立する（図５を参照）。本発明によれば、上述の本発明の利点との組み合わせによるこの構成は、キャリアアームの上向き旋回を顕微鏡ホルダの傾きに対して補償することができるだけでなく、手術用顕微鏡の主軸の位置をスタンド本体またはスタンド軸から同じ距離に維持することができる。
【００４９】
これは、例えば、水平方向からの旋回運動が旋回により距離が短くなるのと同じ割合でキャリアアームの伸長を自動的にもたらすことにより実現される。
【００５０】
この点について、同日に出願された特許出願第Ｌ２４１ＰＤＥ号について述べる。優先権主張の目的により、この出願の内容は、本教示と関連して本明細書において開示されたものと考える。
【００５１】
本発明のさらなる特徴、利点、および詳細については、本発明の例示的な実施形態が図面を参照して記載される以下の詳細な説明より明らかとなる。特許請求の範囲および詳細な説明において言及される特徴は、それぞれ独立して、またはいずれかの組み合わせによって、本発明に不可欠なものとすることができる。
【００５２】
参照符号のリストは、本開示の構成要素である。図面は連続かつ重複して説明される。同一の参照符号は、同一の構成要素を示す。異なる添え字のついた参照符号は、機能的に同一または類似の構成要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、ＤＥ１００４２２７２Ａ１（上記文献についての参照を本明細書中で援用することにより、ほとんどの要素の説明について述べらている）に記載の従来のスタンドが、本発明にかかるキャリアアームの伸長能力を有する状態を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す構成の変形例の詳細を示す図である。
【図３】図３は、一段キャリアアームを有する図１の変形例を象徴的に示す図である。
【図４】図４は、図３の細部断面図である。
【図５】図５は、入れ子状に伸縮可能なキャリアアーム４ｂ，４ｃを有する変形例の部分断面図である。
【図６】図６は、本発明にかかる外科用スタンドの第１の実施形態のキャリアアーム４ａを有する外科用スタンドの遠位上部を示す図であり、駆動部およびキャリアアームの伸張性の細部を省略した図である。
【図７】図７は、図６の構成に完成したキャリアアームおよび旋回軸受ブラケットを備えたものを上から見た図である。
【図８】図８は、図６の構成を斜め前から見た図である。
【図９】図９は、図６の構成からキャリアアーム４ａを取り除いたものを斜め後ろから見た図である。
【図１０】図１０は、図６の顕微鏡ホルダ６用の位置決めモータ２３の細部拡大図である。
【図１１】図１１は、もう１つの位置決めモータ２２を有するさらなる発展形の正面図である。
【図１２】図１２は、図１１の構成の細部を示す図である。
【図１３】図１３は、旋回可能な垂直キャリアアーム４０および一段キャリアアームを有する図１の構成の変形例を示す図である。
【図１４】図１４は、二段キャリアアーム３４，４ｃ，４ｄを有する図１３の構成の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図１は、ＤＥ１００４２２７２Ａ１に記載の従来のスタンドが、本発明にかかるキャリアアームの伸長能力を有する状態、すなわちキャリアアーム部品４ｆ，４ｇがその近位端および遠位端で組み立てられて平行四辺形のキャリアアームとなった状態を示す図である。このように、２つのキャリアアーム部品４ｆおよび４ｇは、二段キャリアアームの上段および下段を構成する。キャリアアーム部品４ｆおよび４ｇのそれぞれは、キャリアアーム部品４ｆおよび４ｇの遠位端および近位端回転軸４６および４７の間の距離がそれぞれ増減可能となるように、（好ましくは同時にかつ同じ距離に）伸縮可能に実現されている。このような長さ変更は、通常、同じ長さだけ同期して行われるが、２つのキャリアアーム部品の伸張する長さが異なり、これによりキャリア部４８を介してキャリアアーム部品４ｆおよび４ｇの遠位端に関節で結合された顕微鏡ホルダ６ｃを任意に位置決めすることができる特別な実施形態もまた、本発明の範囲に含まれる。
【００５５】
本発明によれば、キャリアアーム４ｆ，４ｇが角度位置２９の両矢印の方向に上向きに角度移動するとき、手術用顕微鏡２８の主軸２７が現在示されている位置と同じ垂直方向にとどまるように２つのキャリアアーム部品４ｆ，４ｇが十分に伸張することができ、これは必須である。
【００５６】
ブレーススプリング２０ｂは、平行四辺形を支持し、そのため手術用顕微鏡の積載物に対して重量補償を行うよう作用する。ブレーキ（不図示）は、キャリアアーム４ｆ，４ｇのその旋回軸受ブラケット２ａに対する特定の旋回位置を規定する機能を備え、旋回軸受ブラケット２ａは外科用スタンドまたはスタンド本体４２ａの垂直キャリアアーム３０ｂの遠位部を構成する。その旋回軸受４６を超えて左に突出する上部キャリアアーム部品４ｆのこの部分は、バランスウェイトとして、キャリアアーム部品４ｆ上を両矢印５１で示す方向に移動可能な（鎖線位置も参照）、象徴的に図示された照明装置５０を保持する。この移動能力は好ましくは自動的かつモータ式であるが、これ以上は説明しない。この移動能力により、結果としてキャリアアーム部品４ｆ，４ｇの伸びを変化させることになるバランスに影響を与える能力が備わる。
【００５７】
この象徴的な説明は、特に異なる照明装置を選択する場合には、どのような望ましい変形例に置き換えてもよいことは言うまでもない。従来の移動装置がこの移動を実現してもよく、したがってこれ以上論じることはしない。
【００５８】
上部垂直キャリアアーム３０ｂは、スタンド底部を介して床に立っている下部垂直キャリアアーム３０ａに回転軸受５２を介して結合される。
【００５９】
キャリアアーム部品４ｆおよび４ｇの伸長能力は、キャリアアーム部品の左右をモータ駆動可能な方式で結合する各スピンドルにより達成される。象徴的に図示するように、スピンドル用の駆動部４４ａ，４４ｂは、キャリアアーム部品４ｆ，４ｇの外部に配されており、対応するねじ式ブッシング３９に歯車または歯付きベルト等を介して係合する。各ねじ式ブッシング３９は、対応するキャリアアーム部品４ｆ，４ｇに軸方向に移動しないように備え付けられており、対応するねじ式スピンドルを支持している。各ねじ式スピンドルは、対応するキャリアアーム部品４ｆ，４ｇの第２の部分に回転自在かつ軸方向に脱落を防止するような形で締結されている。ねじ式ブッシング３９が回転すると、ねじ式スピンドルが長さ方向に移動することになり、これによってキャリアアーム部品４ｆ，４ｇの各部分間の分岐点の伸張または収縮を引き起こす。これらの部分は、キャリアアーム部品が長さ方向のみに自由度を有するよう、互いにレール取り付けされていることは言うまでもない。
【００６０】
本構成の詳細は、ＤＥ１００４２２７２Ａ１から推測することができる。
【００６１】
図２に、図１の構成の変形例を示す。同図に、キャリアアーム部品４ｆおよび４ｇ間のブレーススプリング２０ｂの代わりに、上部垂直キャリア３０ｂに対してキャリアアーム部品４ｆを支持し、よって重量補償を行うブレーススプリング２０ｃを図示する。この構成の利点は、平行四辺形の内部の空間が開放されているため、手術室において視界が妨げられにくいことである。
【００６２】
ただし、単一のキャリアアーム４ａのみを備える図３にかかる構成によって、視界はより良好となる。本構成において、シフトモータ５５によって移動可能なバランスウェイト５４が一方に象徴的に図示されている。キャリアアーム４ａは、旋回軸受ブラケット２ｂに備え付けられている。軸受中心軸４６の周囲には、キャリアアーム４ａと旋回軸受ブラケット２ｂとの間の相対位置を測定してこの測定値を電子制御システム３７に伝達する角度測定センサ４５が配置されている。この電子制御システム３７は、次に、キャリアアーム４ａを伸張させるねじ式スピンドル用の駆動部４４ｃを制御する。象徴的に図示されたこの構成は、駆動部４４ｃが、その遠位端でキャリアアーム４ａの移動可能な部分５３ａを保持するスピンドルを支持する内部に配されたねじ式ブッシング３９を、ロータとして有している電気モータである点において異なっている。この部分５３ａは、顕微鏡ホルダ旋回シャフト１５を介して顕微鏡ホルダ６ｄを保持する。この構成は、励起されると要素間の角度を遠隔制御方式で調整可能となるように、キャリアアーム４ａの部分５３ａに一端が固定され、顕微鏡キャリア６ｄに他端が固定された、別の第１の位置決めモータ２３ａをさらに保持することで、さらに発展させることができる。遠隔制御は制御システム３７を介して実現され、制御システム３７は角度センサ４５で測定された角度位置（２９）に基づいて移動指示を行う。この追加的な構成により、特定の角度位置（２９）おいてキャリアアーム４ａに対する顕微鏡ホルダ６ｄの特定の角度設定が実現される。手術用顕微鏡２８の底部位置（下降位置に鎖線で示す）において、制御システム３７が駆動部４４ｃおよび２３ａを介して実行可能なことが何であるかが明らかである。制御システム３７は、手術用顕微鏡２８の高さが変化しこれに応じてキャリアアームが旋回しても、主軸２７を同じ垂直方向に保持する。
【００６３】
図４に、図３の構成の変形例を示す。ここで、内部に配された駆動部４４ｄは、キャリアアーム４ｂ内に固定されている。駆動部４４ｄはねじ式スピンドル４９ａを保持し、ねじ式スピンドル４９ａはねじ式ブッシング３９に保持され、ねじ式ブッシング３９はキャリアアーム４ｂの部分５３ｂに固定される。部分５３ｂは、その外側輪郭がキャリアアーム４ｂの内側輪郭でガイドされることで、正しい伸縮特性を示す。
【００６４】
図５に、２つの部分からなるキャリアアーム４ｂ（外部）および４ｃ（内部）を備える変形例を示す。伸縮モータ３１（駆動部）は、２つのキャリアアーム部分４ｂおよび４ｃを伸縮スピンドル３２を介してお互いに対して移動させることができ、この結果、キャリアアームの長さを調整することができる。詳しくは図示しないが、ブレーススプリング２０ｃは、（４４ｄ）とだけ示している平行に作動可能な伸縮伸長能力を有しているか、あるいはキャリアアームの長さに応じて自動的に異なるブレーシング力を与えるようにそのバネ特性曲線が調整されている。
【００６５】
図６に、特にＬ２４１ＰＤＥに記載され本明細書にも援用される特別な装備を備えるキャリアアーム４ａの遠位端部を示す。
【００６６】
ブレーススプリング２０は、その遠位端で、関節フランジ１９に旋回可能に締結される。
【００６７】
キャリアアーム４ａの遠位端には顕微鏡ホルダ旋回シャフト１５が配置され、このシャフトは顕微鏡ホルダ６を保持する。後者には、顕微鏡インターフェース１８（図１０）に結合可能な手術用顕微鏡２８の回転軸８を象徴的に示している。顕微鏡インターフェース１８は、手術用顕微鏡２８用の旋回軸受９に配置されており、ブレーキ７により静止させることができる。
【００６８】
手術用顕微鏡２８およびその顕微鏡ホルダ６の、キャリアアーム４ａおよび／または垂直方向に対する角度を調整するために、直角駆動系１４を介して垂直方向に対する顕微鏡ホルダ６の傾き調整を行う、またはその垂直位置を確保する第１の位置決めモータ２３が設けられる。角度位置２１は、基本的には関連しないが、望ましい設定の目安となる。
【００６９】
また、図６は、傾きセンサ１０を示す。このセンサは、顕微鏡キャリア６に取り付けられる。その目的は、垂直位置からの偏差を測定し、対応する位置決め指示を生成することであり、この指示によって垂直位置を確立するために第１の位置決めモータ２３が駆動される。直角駆動系１４用のアダプタフランジ１１を図示する。
【００７０】
図７に示すように、このセンサ１０の代替として、旋回アーム軸受シャフト３の周囲に角度センサ４５を配置してもよい。ここで測定可能な旋回角度は、キャリアアーム４ａと回転軸８との間の角度位置を示す角度値２１（図６）を補う角度であり、この回転軸はどのような場合でも手術用顕微鏡２８の主軸２７に平行に延びる。よって、第１の位置決めモータ２３は、この値によって作動させられてもよい。
【００７１】
図９は、本実施形態において、顕微鏡ホルダ旋回シャフト１５がキャリアアーム４ａの支持軸受５ａおよび５ｂによって保持され、またその軸受ブラケット１６で顕微鏡ホルダ６を支える様子を示す詳細図である。また、例として、一端で軸受５ａおよび５ｂを支持し、他端がキャリアアーム４（不図示）に固定されている軸受ブラケット１６の横に２つのスライドガイド５６ａおよび５６ｂが設けられている様子が明らかである。これらは、上述のキャリアアーム伸長システムのさらなる変形例を表す。
【００７２】
図１０に、直角駆動系１４とキャリアアームとの間でエネルギーを確実に伝達する中空の駆動シャフト１７をよりわかりやすく示す。この直角駆動系は、第１の位置決めモータ２３とともに、キャリアアーム４ａの遠位端に取り付けられている。モータが作動すると、直角駆動系を介して旋回シャフト１５の回転運動が起こり、この回転運動は軸受ブラケット１６を回転することなく移動させ、これにより角度位置２１を変化させる。
【００７３】
図１１に示す構成において、キャリアアーム４ｄ，４ｅはやはり２つに分離されているが、ここでは顕微鏡ホルダがキャリアアーム４ｄ，４ｅの回転軸３６を中心に旋回運動をすることができるようにするためである。例えば、旋回角度２４を描いてもよいし、あるいは、象徴的に図示するように、キャリアアーム４ｄに結合されたもうひとつの位置決めモータ２２が角度位置２４を調整してもよい。このモータは、顕微鏡ホルダ６の位置決め部材２６およびブレース面２５を介して位置決めフィードを与えることができる。
【００７４】
図１２は、回転可能なキャリアアーム部品４ｄおよび４ｅの結合部分を象徴的に図示する。
【００７５】
図１３に、平行四辺形のキャリアアーム（図１の構成とは対照的にダブルビーム原理）として、先行技術にしたがって構成された旋回可能な垂直キャリアアーム４０を備える変形例を示す。垂直平行四辺形キャリアアーム４０は、スタンド本体４２のシャフト４１を中心に旋回可能である。しかしながら、図１４では、平行四辺形のキャリアアーム３４として構成されているものの、図１４に示す先行技術（平行四辺形のキャリアアーム３４）の原理とは対照的に、本願では、キャリアアーム４ａは一段または単一アームとして実現されている。ここでスピンドル駆動部として図示されている別の第１の位置決めモータ２３ａもまた、垂直方向に対するまたはキャリアアーム４ａに対する顕微鏡キャリア６ａの正確な角度位置を確実にする。駆動部４４ｂは、周縁のねじ式ブッシングおよびこれに係合するねじ式スピンドルとともに、キャリアアームを伸張する機能を備える。
【００７６】
図１４に、顕微鏡ホルダの旋回角度位置２９を補償する先行技術のスタンドの変形例を象徴的に図示する。平行四辺形のキャリアアーム３４の上部ロッド、伝達部（クランク部材）３３、および図では垂直方向でありその近位端でスタンド本体４２に結合されているタイロッド３５により、顕微鏡キャリア６ａは、平行四辺形キャリアアーム３４の旋回状態または垂直キャリアアーム４０の旋回状態に関わらず、常に垂直位置に維持される。しかしながら、先行技術に対して新規な点は、平行四辺形のキャリアアーム３４の２つのキャリアアーム部分４ｃおよび４ｄの伸長能力である。駆動部４４ｃおよび４４ｄは、本発明にかかる伸長機能を備える。
【００７７】
まとめると、以下のとおりである。本発明は、旋回可能なキャリアアーム４を備える手術用顕微鏡２８用のスタンドに関する。このキャリアアームは、その旋回角度２９に応じて長さを変更することができる。このキャリアアームは、少なくとも１つの面においてキャリアアーム４の遠位端で旋回可能な顕微鏡ホルダ（６）を保持し、顕微鏡ホルダ６の角度位置２１；２４はさらなる発展形にかかるキャリアアーム４を基準として定義可能であり、また、一端がキャリアアームに係合し他端が顕微鏡ホルダ６に係合し、手術中、遠隔制御方式および／または自動的に角度位置２１；２４を規定するモータ式駆動部を備える。本構成は、外科医による使用を容易にし、手術用顕微鏡（２８）の高さが変化した後でも外科医が確実に手術野に対して同一の方向を見ることができるようにする。
【００７８】
本明細書において、添え字のない参照符号は、異なる添え字がついていても全て同一の名称のついた参照符号を示す。
【符号の説明】
【００７９】
１    スタンド軸
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ    旋回軸受ブラケット
３，３ａ    キャリアアーム軸受中心軸
４，４ａ，４ｂ    キャリアアーム，伸縮アーム（外部）
４ｃ    キャリアアーム，伸縮キャリアアーム（内部）
４ｄ    回転軸受を備えるキャリアアーム部分（外部）
４ｅ    回転軸受内のキャリアアーム部分（内部）
４ｆ，ｇ    キャリアアーム部分
５，５ａ，５ｂ    支持軸受
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ    顕微鏡ホルダ
７    手術用顕微鏡の回転運動用ブレーキ
８    手術用顕微鏡用回転軸
９    手術用顕微鏡用回転軸受
１０    旋回／傾きセンサ
１１    アダプタフランジ
１２    駆動系筐体
１３    モータ筐体
１４    直角駆動系
１５    顕微鏡ホルダ旋回シャフト
１６    顕微鏡ホルダの軸受ブラケット
１７    中空の駆動シャフト
１８    顕微鏡インターフェース
１９    ブレーススプリング用関節フランジ
２０    ブレーススプリング
２１    キャリアアーム４に対する顕微鏡ホルダの角度位置
２２    別の位置決めモータ
２３，２３ａ    第１の位置決めモータ
２４    水平または顕微鏡ホルダ旋回シャフト１５に対する顕微鏡ホルダの角度位置
２５    ブレース面
２６    位置決め部材
２７    顕微鏡の主軸
２８    手術用顕微鏡
２９    角度位置
３０，３０ａ，３０ｂ    キャリアアーム，スタンド本体４２の垂直キャリアアーム
３１    伸縮モータまたはキャリアアーム伸長用駆動部
３２    伸縮スピンドル
３３    クランク部材
３４    キャリアアーム，水平平行四辺形キャリアアーム
３５    タイロッド
３６    回転軸
３７    制御システム
３９    ねじ式ブッシング
４０    垂直キャリアアーム，旋回可能な垂直平行四辺形垂直キャリアアーム
４１    シャフト
４２    スタンド本体
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ    長さ変化用駆動部
４５    角度センサ
４６    ４ｆ用の近位部キャリアアーム軸受
４７    ４ｇ用の近位部キャリアアーム軸受
４８    キャリア部
４９    スピンドル
５０    照明装置
５１    両矢印
５２    回転軸受
５３ａ，ｂ    キャリアアーム４の部分
５４    バランスウェイト
５５    シフトモータ
５６    スライドレール
【図１】
2013121505.tif 000003
【図２】
2013121505.tif 000004
【図３】
2013121505.tif 000005
【図４】
2013121505.tif 000006
【図５】
2013121505.tif 000007
【図６】
2013121505.tif 000008
【図７】
2013121505.tif 000009
【図８】
2013121505.tif 000010
【図９】
2013121505.tif 000011
【図１０】
2013121505.tif 000012
【図１１】
2013121505.tif 000013
【図１２】
2013121505.tif 000014
【図１３】
2013121505.tif 000015
【図１４】
2013121505.tif 000016
【外国語明細書】
2013121505000001.pdf