(57)【要約】      （修正有）【課題】医療光学機器を保持するのに有利なスタンドを提供することであり、更に、スタンド、医療光学機器の保持装置、及び装着部に配置される医療光学機器を備えた有利なスタンド構造を提供する。【解決手段】医療光学機器３用のスタンド１が提供され、本スタンド１は、少なくとも一つの連接棒１３、１７、１９、２１を有する連接棒機構１５と、減衰対象の振動を検出する少なくとも一つの振動検出手段３３、及び減衰用の打消し振動を生成する少なくとも一つのアクチュエータ３７を含む能動的振動減衰装置３３、３５、３７とを備える。少なくとも一つのアクチュエータ３７は、連接棒機構１５の連接棒１９の表面上に、減衰対象の振動の波腹から一定の距離に配置され、力を連接棒１９に加えるように構成される。【選択図】図１
2009028534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療光学機器（３）用のスタンド（１、５１）であって、
−少なくとも一つの連接棒（１３、１７、１９、２１、２６、６０）を有する連接棒機構（１５）、及び
−減衰対象の振動を検出する少なくとも一つの振動検出手段（３３、７３、１３３、２３３）と、減衰用の打消し振動を生成する少なくとも一つのアクチュエータ（３７、７７、１３７、２３７）とを含む能動的振動減衰装置（３３、３５、３７、７３、７５、７７、１３３、１３５、１３７、２３３、２３５、２３７）
を備え、
少なくとも一つのアクチュエータ（３７、７７、１３７、２３７）が、連接棒機構（１５）の連接棒（１９、２６、６０）の表面上の、減衰対象の振動の波腹から一定の距離だけ離れた位置に配置され、連接棒（１９、２６、６０）に力を加えるように構成されることを特徴とする、スタンド（１、５１）。
【請求項２】
連接棒（１９、２６）に作用する医療光学機器（３）の荷重によって、最も大きい機械的な引っ張り力が連接棒（１９、２６、６０）の表面に発生するか、又は最も大きい曲げモーメントが連接棒（１９、２６、６０）に発生する、連接棒機構（１５）の連接棒（１９、２６）の上のポイント（１４）に、又は同ポイント（１４）の近傍に、少なくとも一つのアクチュエータ（３７、７７、１３７、２３７）が配置されることを特徴とする、請求項１記載のスタンド（１、５１）。
【請求項３】
少なくとも２つのアクチュエータ（７７ａ、７７ｂ）が、互いに対して平行ではない連接棒（６０）の表面領域上に配置されることを特徴とする、請求項１記載のスタンド（５１）。
【請求項４】
連接棒機構（１５）の連接棒（１９、６０）が担持アームであり、この担持アームには、医療光学機器（３）用の装着部が固定されることを特徴とする、請求項１記載のスタンド（１、５１）。
【請求項５】
少なくとも一つのアクチュエータ（３７、７７、１３７）が圧電材料を含むことを特徴とする、請求項１記載のスタンド（１、５１）。
【請求項６】
アクチュエータ（３７、７７、１３７）が圧電セラミックアクチュエータであることを特徴とする、請求項５記載のスタンド（１、５１）。
【請求項７】
圧電材料が強誘電体材料であることを特徴とする、請求項５記載のスタンド（１、５１）。
【請求項８】
少なくとも一つのアクチュエータ（２３７）が、励磁されて振動する性質を持つ質量体（２４０）と、質量体（２４０）を励振する電磁励振装置（２４１）とを含む磁性体振動子を有することを特徴とする、請求項１記載のスタンド（１）。
【請求項９】
励振される性質を持つ質量振動子の質量体が、収納部（２３９）に収納される強磁性液体又は磁気流動的液体（２４０）であることを特徴とする、請求項８記載のスタンド（１）。
【請求項１０】
振動検出手段（３３、７３、２３７）が、医療光学機器（３）又は医療光学機器の装着部に固定される加速度センサであることを特徴とする、請求項１記載のスタンド（１、５１）。
【請求項１１】
振動検出手段（１３３）が曲げセンサ又は引っ張り力センサであり、このセンサが、連接棒機構（１５）の連接棒（１９）上の、連接棒（１９）に作用する医療光学機器（３）の荷重によって最も大きな弾性による変形が生じるポイント又は同ポイントの近傍に配置されることを特徴とする、請求項１記載のスタンド（１、５１）。
【請求項１２】
請求項１記載のスタンド（１）と、連接棒機構の上に配置される医療光学機器（３）用装着部（２５）と、装着部（２５）に固定される医療光学機器（３）とを備えるスタンド構造。
【請求項１３】
医療光学機器（３）が手術用顕微鏡であることを特徴とする、請求項１２記載のスタンド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１．本発明の技術分野。本発明は、少なくとも一つの連接棒を有する連接棒機構と、能動的振動減衰装置とを備える医療光学機器用スタンドに関する。更に、本発明は、連接棒機構に配置される医療光学機器用装着部と、スタンドの装着部に固定される医療光学機器とを有するこの種のスタンドを有するスタンド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
２．背景技術の説明。例えば、脳神経外科用スタンドには、一般的に最大３０倍の倍率の手術用顕微鏡が搭載されている。しかしながら、機械構造としてのスタンドの剛性は有限であるので、荷重を受けるといくらか変形する。無限の剛性を持つスタンドを作製することは技術的に不可能である。更に、剛性を大きくすると、積載重量が非常に大きくなる。
剛性が有限であると、スタンドは振動系になる。すなわち、スタンドは、ノッキングにより、又は小さい外力が周期的に加わることにより振動する。スタンドが振動すると、手術用顕微鏡の画質が大きな影響を受けるので、特に神経外科的手術に不具合を生じる。
【０００３】
ノッキングは実際には防止することができないが、ノックの後のスタンドの振動減衰時間を、構造上できる限り短く保つことができる。この構造は一般的に、スタンドの一部である回転ジョイント部の適切な減衰手段により実現する。これとは異なり、スタンドがノッキングだけでなく、周期的な力によって振動する場合、そのようにして発生した振動を止めることはほとんど不可能である。周期的な力は、例えば建物振動、空調システムの振動、又はファンによって発生する。具体的には、建物の天井に機械的にしっかりと接続される天井吊りスタンドの場合、特に振動を非常に受け易い。残念なことに、例えばゴム緩衝器のような従来式の構造を持つ減衰装置はほとんど役に立たず、特定の環境では、周期的加振力の下で伝播作用による共振により振動が更に増大する。
従って、特に周期的な励振が能動的振動減衰装置によって抑制されるスタンドが提案されている。
【０００４】
従って、例えば特許文献１及び２には、振動を減衰させるためにスタンドの又は保持装置の駆動部に作用する制御ループが設けられた能動的振動減衰機能付きスタンド及び保持装置が記載されている。
特許文献３には、スタンドの保持アームの自由端領域内の顕微鏡に配置された動的減衰装置付き顕微鏡が開示されている。従って、能動的な振動減衰が、減衰対象の振動によって最も大きな撓みが生じるポイントで行なわれる。
【０００５】
特許文献４及び５には、能動的な振動減衰を行なう力印加装置を含む顕微鏡スタンドが記載されている。力印加装置は、垂直担持アームと水平担持アームの間に、又は垂直担持アームと手術用顕微鏡の間に配置される。
特許文献６にはスタンド付き顕微鏡が記載されており、顕微鏡及び／又はスタンドは、少なくとも一つの担持部及び振動補償装置を有する。振動補償装置は自動調整構造要素であり、振動の測定値に基づいて統合駆動要素を駆動し、これらの駆動要素が振動をリアルタイムで打ち消すことにより、振動がコンポーネントの外側輪郭の位置、又は臨界境界面の位置を変化させることを回避する。この種の構造要素は、非特許文献１の「ＡＲＥＳ構造要素」という表現で記載されている。この論文では、ＡＲＥＳとは、Ａｃｔｉｖｅｌｙ  Ｒｅａｃｔｉｎｇ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（能動的応答性フレキシブル構造）を表わす。特許文献６に記載のＡＲＥＳ構造要素は、具体的には、振動波腹が生じる可能性のある位置に配置される。
【特許文献１】ＤＥ  １０  ２００４  ００４  ６０２  Ａ１
【特許文献２】ＤＥ  １０  ２００４  ０６３  ６０６  Ａ１
【特許文献３】ＵＳ  ２００１／００２４３２  Ａ１
【特許文献４】ＤＥ  ４３  ２４５  ３８  Ａ１  号公報
【特許文献５】ＤＥ  ４３  ４２７  １７  Ａ１  号公報
【特許文献６】ＥＰ  １  ４４７  ７００  Ａ２号
【非特許文献１】E. J. Breitback等による論文「適応的構造−コンセプト及び展望」（Institute of Aeroelasticity and of the institute of Structural Mechanics of the German Center for Aeronatutics and Astronautics, 3-8頁、発行日不明）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記先行技術を鑑み、本発明の目的は、医療光学機器を保持するのに有利なスタンドを提供することであり、更に、スタンド、医療光学機器の保持装置、及び装着部に配置される医療光学機器を備えた有利なスタンド構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
天井吊りスタンド及び床置型スタンド両用に設計できる本発明による医療光学機器用スタンドは、少なくとも一つの連接棒を有する連接棒機構と、能動的振動減衰装置とを備える。能動的振動減衰装置には、減衰対象の振動を検出する少なくとも一つの振動検出手段と、減衰用の打消し振動を生成する少なくとも一つのアクチュエータとが装備される。少なくとも一つのアクチュエータは、連接棒の表面上の、減衰対象の振動の波腹から一定の距離だけ離れた位置に配置され、連接棒、例えば連接棒の表面に力を加えるように構成される。これに関連して、表面は連接棒の外側表面とすることができるか、又は中空の連接棒の場合に内側表面とすることができる。
減衰対象の振動の波腹から一定の距離だけ離れた位置にアクチュエータを配置することにより、アクチュエータで連接棒を大きく撓ませる必要なく、連接棒、例えば連接棒の表面に力を加えることにより減衰対象の振動を減衰させることが可能になる。この場合、本発明の技術範囲内で、これまでは実際には妨害特性と考えられてきたスタンドの振動能力を利用して、振動波腹の位置、例えば担持アームの自由端に、適切な打消し振動を生成する。この構成とは異なり、振動波腹の領域、すなわち最大撓みの位置にアクチュエータを配置する先行技術では、振動波腹部分の運動を打ち消すためにアクチュエータの運動量を大きくする必要がある。
【０００８】
連接棒に作用する医療光学機器の荷重によって、最も大きい機械的な引っ張り力が連接棒の表面に生じるか、又は最も大きい曲げモーメントが連接棒に生じる連接棒上のポイントに、又は当該ポイントの近傍に、少なくとも一つのアクチュエータが配置される場合、非常に小さなアクチュエータの運動量で振動を減衰させることができる。このポイントにおいて、アクチュエータの運動量を非常に高い効率で連接棒に伝えることにより、打消し振動を生成することができる。
特に、互いに平行でない連接棒の表面領域に少なくとも２つのアクチュエータを配置することができる。この改良によって、互いに直交する２つの方向に能動的に、振動を減衰させることができる。
【０００９】
本発明によるスタンドの有利な改良版では、連接棒機構の連接棒は担持アームであり、担持アームには、医療光学機器用の装着部が固定される。この担持アームは、一般的に、担持アームの軸受けポイントと、装着部が固定される担持アームの自由端との間の距離が非常に長いため、特に振動し易い性質を持つ。
打消し振動を生成するアクチュエータは、特に圧電材料を含むことができる。アクチュエータは、例えば圧電セラミックアクチュエータとすることができる。圧電セラミックアクチュエータは、圧電積層型アクチュエータ、圧電膜型アクチュエータ、及び圧電ファイバ型アクチュエータとして用いられ、更に、そのような形態で、本発明によるスタンドに使用することができる。その可撓性により、圧電セラミックアクチュエータは、特に圧電膜型アクチュエータ又は圧電ファイバ型アクチュエータとして実現される場合、本発明によるスタンドに使用するのに適している。
【００１０】
別の構成として、圧電材料は強誘電体材料、例えばフッ化ビニリデン樹脂のような強誘電体樹脂とすることもできる。強誘電体樹脂によって特に、アクチュエータの形状を非常に高い自由度で決定することができ、従ってアクチュエータの形状を連接棒の表面形状に最適に適合させることができる。
しかしながら、圧電材料の代わりに、アクチュエータは、励磁されて振動する性質を持つ質量体と、質量体を励振する電磁励振装置とを有する磁性体振動子を含むこともできる。磁性固体の形態を採る他に、励振される性質を持つ質量振動子の質量体は、容器に収容される強磁性液体又は磁気流動的液体の形態を採ることもできる。アクチュエータにおける使用に適する導電性の磁性液体は、例えばＵＳ  ２００７／０１１４４８６  Ａ１に記載されている。適切な液体に関してはこの文献を参照されたい。質量体の振動は、振幅、周波数、及び方向に関して、電磁界を適切に印加することにより簡単に制御することができる。この場合、具体的には、液体を質量振動子として使用することにより、同一の振動子によって異なる幾何学的振動を生成することができる。更に、磁性流体は格段に小さいヒステリシスを示し、この性質は制御プロセスに有利である。
【００１１】
能動的振動減衰装置の振動検出手段は、特に、医療光学機器又は医療光学機器の装着部に固定される加速度センサとすることができる。特に、振動検出手段が機器自体に固定される場合、機器の実際の振動を正確に決定することができる。
しかしながら、別の構成として、振動検出手段を曲げセンサ又は引っ張り力センサとして構成することもでき、このようなセンサは、連接棒に作用する医療光学機器の荷重によって、最も大きい弾性による変形が発生し、その結果、最も大きい機械的な表面引っ張り力、及び最も大きい曲げモーメントが発生する連接棒機構の連接棒上のポイントに、又は同ポイントの近傍に配置される。正確には、このポイントでは、振動によって、曲げセンサ又は引っ張り力センサによって簡単に測定できる変形も生じる。この場合に考えられる曲げセンサ又は引っ張り力センサは、例えば圧電素子又は強誘電体素子であり、これらの素子は基本的に、圧電アクチュエータ又は強誘電体アクチュエータと同じ原理に従って動作し、更には対応する設定を有することもできる。アクチュエータに注目すると、電界の印加により変形が生じるのに対し、曲げセンサ又は引っ張り力センサの場合には逆の過程を利用し、具体的には、圧電素子又は強誘電体素子の変形により測定可能な引っ張り力を生じさせ、振動を測定することができる。
【００１２】
本発明によるスタンド構造は、本発明によるスタンド、連接棒機構の上に配置される医療光学機器の装着部、及び装着部に固定され、特に手術用顕微鏡とすることができる医療光学機器を備える。スタンドに関して記載される有利な能動的振動減衰手段によって、本発明によるスタンドシステムでは、作業の邪魔になる振動を発生することなく、医療光学機器を用いた作業を行なうことができる。この場合、アクチュエータは装着部の連接棒の上に配置することもでき、この点で当該連接棒は、装着部が一般的に個別の部品である場合も、スタンド及びスタンドの連接棒機構の一部と見なすこともできる。従って、本発明によるスタンドに関して連接棒機構の連接棒に言及する場合、この連接棒は、必要に応じて、スタンドに固定される装着部の連接棒とも解釈される。
本発明の更に別の特徴、特性、及び利点は、後述の添付図面を参照する例示的実施形態の説明により、理解することができる。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明によるスタンド１を備え、且つ医療光学機器として手術用立体顕微鏡３を備えるスタンドシステムの第１の例示的実施形態を非常に概略的に示す。スタンド１はスタンドフット５の上に搭載されており、スタンドフットの底面には、スタンドを運動可能にするローラ６が設けられている。更に、望ましくない運動を防止するため、スタンドフット５はフットブレーキ７を有する。スタンド支柱９（又は、ブラケット）は、スタンドフット５の上に配置され、ジョイント１１を有し、ジョイント１１には、連接棒機構１５の第１連接棒１３が回転運動可能に固定されている。更に、スタンド支柱９は、図には示されない回転ジョイントも有している。
第１連接棒１３の両端には、それぞれジョイント１４、１６が設けられ、これらのジョイントを介して、第１横連接棒１９及び第２横連接棒２１が第１連接棒１３に回転運動可能に接続される。第２連接棒１７は、第１横連接棒１９又は第２横連接棒２１に、第２連接棒１７の２両端に位置するジョイント１８、２０によって、平行ロッドアセンブリの形態のジョイント構造１５が得られるように接続される。
【００１４】
第１横連接棒１９は第２横連接棒２１よりも長く、平行ロッドアセンブリから突出する。ジョイント１４はこの場合、突出部分の軸受け、又は軸受けジョイントと考えることができる。顕微鏡装着部２５は、横連接棒１９の突出部２３の自由端のジョイント２７を介して回転可能且つ回動可能に配置される。顕微鏡装着部２５は個別部品又はスタンド１の一体化部分とすることができる。手術用立体顕微鏡３は顕微鏡装着部２５に固定される。
手術用顕微鏡３の重量と平衡させるために、平衡重り２９と３１を、第２連接棒１７と第２横連接棒２１の上に配置し、手術用顕微鏡３の重量に起因して回転力が持続することを確実に回避する。従って、基本的に、顕微鏡を動かすためのモータ及びブレーキは不要である。しかしながら、電動モータを個々のジョイントに設けて、スタンド１をモータ駆動により運動させることができる。更に、これらのジョイントにブレーキを設けることにより、望ましくない運動が生じないようにジョイントを固定することができる。
【００１５】
例えば、建物の振動が車輪６及びブレーキ７を介してスタンド１に伝わり、担持アームとして設計される第１横連接棒１９の突出部２３を振動させることがある。これに関連して、手術用顕微鏡３は顕微鏡装着部２５と共に、振動質量体となると考えられる。振動によって、ジョイント２７の領域が撓み、今度はこの撓みによって連接棒１９の表面に機械的な引っ張り力が生じる。手術用顕微鏡３及び装着部２５の重量力によって第１横連接棒１９に生じる引っ張り力分布を図７に概略的に示す。引っ張り力σは、ジョイント２７を起点として軸受けジョイント１４に向かって直線的に大きくなり、軸受けジョイント１４で最大値に達する。次に、引っ張り力は軸受けジョイント１４を頂点にジョイント１８に向かって同じように直線的に減少する。従って、第１横連接棒１９に振動が生じると、この振動の結果、連接棒１９の自由端に作用する重量力は、振動によって生じる顕微鏡３の加速度から生じる力を、周期的に第１横連接棒１９の振動に加える。この現象が、第１連接棒１９の表面における引っ張り力σの周期的変化に現われる。
【００１６】
顕微鏡３に伝わる振動を減衰可能とするために、スタンド１に能動的振動減衰システムを設ける。当該システムは振動検出部３３を備える。本例示的実施形態では、振動検出部３３は手術用顕微鏡３に取り付けられる加速度センサである。更に、本装置は、コントローラ３５及びアクチュエータ機構３７を備える。手術用顕微鏡３の振動によって加速度センサ３３が検出する加速度は加速度信号に変換され、信号ライン３４を経由してコントローラ３５に送信される。ここで、生成される打消し振動が、加速度信号に基づいて適切な制御アルゴリズムにより決定され、破壊干渉によって手術用顕微鏡３の振動を打ち消すことができる。この打消し振動に基づいて、コントローラ３５により、信号ライン３６を経由して駆動信号がアクチュエータ機構３７に出力される。駆動信号によってアクチュエータ機構は、コントローラ３５によって決定された打消し振動を第１横連接棒１９に生じさせる。
【００１７】
本例示的実施形態では、アクチュエータ機構３７は、圧電ファイバ素子として構成された２つの圧電素子３９、４１を含む。これらの圧電ファイバ素子の一方３９は、第１横連接棒１９の下側で、軸受けジョイント１４の正面に位置するように配置される。第２圧電ファイバ素子４１は同様に、第１横連接棒１９の上側で軸受けジョイント１４の正面に位置するように配置される。２つの圧電ファイバ素子３９、４１は第１横連接棒１９の表面に固く接続されるので、第１横連接棒１９を長さ方向Ｌに収縮及び伸張させることによって、第１横連接棒１９の表面に引っ張り力を生じさせることができる。従って、顕微鏡が振動することによって機械的な引っ張り力が表面に生じ、その結果、上側の圧電ファイバ素子４１の領域が伸張する場合、この引っ張り力は、反対方向に作用するこの圧電ファイバ素子４１の収縮により打ち消される。この逆方向の作用が減衰対象の振動の周波数で生じる場合、破壊の無害化が行なわれ、その結果減衰対象の振動が消滅する。
【００１８】
本例示的実施形態では、２つの圧電ファイバ素子３９、４１を設けるが、圧電ファイバ素子によって伸張及び収縮の両方が可能になる限り、一つの圧電ファイバ素子を設けるだけで基本的に十分である。しかしながら、圧電ファイバ素子が、収縮及び伸張の両方ではなく、いずれかのみを可能にするようにしか構成されない場合、図示のように、複数の圧電ファイバ素子を連接棒１９の両側表面に配置する必要がある。その場合、振動によって第１横連接棒が正確に上方又は下方に撓むかに応じて、２つの圧電ファイバ素子の内の少なくとも一方を駆動して撓みを打ち消す。
【００１９】
本発明によるスタンドの第２の例示的実施形態を図２に示す。スタンドの機械的設定は図１に示すスタンドの機械的設定と同じなので、繰り返しを避けるために再度説明することはしない。
図２に示すスタンドの図１に示すスタンドとの相違点は、振動減衰装置のみである。第２の例示的実施形態では、振動減衰装置は、曲げセンサとして構成される振動検出器１３３と、コントローラ１３５と、アクチュエータ機構１３７とを備える。コントローラ１３５は、信号ライン１３４を介して曲げセンサ１３３に接続されて曲げ信号を受信し、信号ライン１３６を介してアクチュエータ機構１３７に接続されて駆動信号を出力する。この場合の曲げ信号は、減衰対象の振動によって生じる曲げモーメントを表わす。
【００２０】
使用する曲げセンサ１３３は、圧電セラミック等の圧電素子とすることができる。この圧電素子は、曲がると電圧を生じるように設計され、電圧の大きさは、圧電センサ１３３の曲がりの大きさによって決まる。第１横連接棒の自由端に作用する力により生じる曲げモーメントは、図７に示す表面引っ張り力σの分布に対応する分布、つまり、軸受けジョイント１４に最大値を有する分布を示す。従って、手術用顕微鏡３の振動により、軸受けジョイント１４の領域に、振動の検出に最適な最大曲げモーメントが生成される。
検出された曲げモーメントに基づいて、コントローラ１３５は適切な打消し振動を計算し、打消し振動を表わす駆動信号をアクチュエータ機構１３７に出力する。
【００２１】
本例示的実施形態では、アクチュエータ機構１３７は、２つの積層圧電素子１３９、１４１の形態として構成される。これらの圧電素子は、適切な電圧が印加されると、第１横連接棒１９に、減衰対象の振動によって生じる曲げモーメントと向きが反対の曲げモーメントを生成するように設定される。従って、第１横連接棒１９に打消し振動を導入することができるので、減衰対象の振動が破壊的干渉によって打ち消される。本例示的実施形態のような一列に並ぶ構成の代わりに、曲げセンサ、及びアクチュエータの圧電素子は、連接棒１９の長手方向に直交して互いに隣接するように配置することもできる。
【００２２】
図３は、本発明によるスタンド１を備えるスタンド装置の第３の例示的実施形態を示している。スタンド１の機械的設定は、前の２つの例示的実施形態の機械的設定に対応する。従って、スタンドの機械的要素は、これらの２つの例示的実施形態の参照番号と同じ参照番号によって示し、繰り返しを避けるため、これらの機械的要素について再度説明することはしない。
第３の例示的実施形態の、他の２つの例示的実施形態との相違は、能動的振動減衰装置である。この振動減衰装置は、手術用顕微鏡３に取り付けられる振動検出器２３３と、コントローラ２３５と、本例示的実施形態では、担持アームとなる第１横連接棒１９の上ではなく、顕微鏡装着部２５の連接棒の上に配置されるアクチュエータ２３７を備える。第１の例示的実施形態と同様に、振動検出器２３３は加速度センサとして構成され、信号ライン２３４を介してコントローラ２３５に接続されて、顕微鏡の加速度を表わす加速度信号を出力する。更に、コントローラは信号ライン２３６を介してアクチュエータ２３７に接続されて駆動信号を出力する。
【００２３】
コントローラ２３５は、受信した加速度データに基づいて顕微鏡の振動を減衰させる適切な打消し振動を決定し、アクチュエータ２３７に打消し振動を生成する適切な駆動信号を出力する制御アルゴリズムを含む。次に、アクチュエータ２３７は、駆動信号に対する応答として減衰対象の振動に対する破壊的干渉を生じさせる打消し振動を生成する。
本例示的実施形態で使用されるアクチュエータ２３７は質量振動子であり、この質量振動子は、励振させることが可能な磁性質量体と、電磁励振装置とを含み、電磁励振装置によって、磁性質量体を励振させることができる。質量振動子を図４ａ及び４ｂに概略的に示す。これらの図は、顕微鏡装着部２５の中空連接棒２６の詳細を示しており、中空連接棒２６の外側に質量振動子２３７が固定されている。しかしながら、別の構成として、質量振動子は連接棒２６の内側に配置することもできる。質量振動子２３７は収納部２３９を含み、この収納部２３９内に強磁性液体２４０が収納され、収納部２３９は連接棒２６に固定される。交流磁界を生成することができる電磁石２４１は、収納部２３９の、連接棒２６とは反対側の側面に固定される。交流磁界の極性に応じて、強誘電体液体２４０を、連接棒２６の方向（図４Ａ）、又は電磁石２４１の方向に（図４Ｂ）加圧する。従って、交流磁界を援用して、収納部２３９内の液体２４０を振動させることができ、この振動が連接棒２６に伝播する。電磁石の制御は、コントローラ２３５によって、連接棒２６に発生する振動が、破壊的干渉によって、減衰対象の手術用顕微鏡３の振動を打ち消すように行われる。強誘電体液体の代わりに、同じように磁界に反応する磁気流動的液体を使用することもできるが、この場合液体の粘度が変化する。これとは異なり、強誘電体液体は、磁界が印加されると、その粘度を変えることはない。
【００２４】
本発明によるスタンド装置の第４の例示的実施形態を図５に示す。本例示的実施形態は、図１を参照して説明した例示的実施形態に対応し、相違はスタンド１が、第１の例示的実施形態における床置型スタンドではなく、天井吊りスタンドであることである。スタンド支柱９は、スタンドフットの上に配置される代わりに、天井から吊り下げられる。例えば天井から、望ましくない振動がこのスタンド１に伝わる。能動的振動減衰装置は全体として例示的第１の実施形態の能動的振動減衰装置に対応する。
【００２５】
本発明によるスタンドを備えるスタンド装置の第５の例示的実施形態を図６に示す。スタンド５１は、安定性を高めた可動式モータスタンドである。スタンド５１はスタンドフット５５を備え、スタンドフットの下側にローラ５６が設けられていることにより、スタンド５１は可動である。更に、スタンド５１の望ましくない運動を防止するため、スタンドフット５５には更にフットブレーキ５７を設ける。更に、スタンドはスタンド部材として高さ調節可能なスタンド支柱５８と、担持アーム５９と、バネアーム６０と、顕微鏡懸架部又は装着部６１とを備え、顕微鏡装着部６１は接続要素６３と、回転アーム６５と、保持アーム６４とを含む。顕微鏡装着部６１は、スタンドの一部分ではない独立ユニットと考えることもできる。手術用顕微鏡３は顕微鏡装着部６１に固定される。更に、スタンド５１には、オブジェクトを照明するための光源６６と、更には主接続ユニットと、顕微鏡３及びスタンド５１の電気部品の作動要素６７とが配置される。ランプ及び供給ユニットは共に、例えばこれらのユニットを冷却する必要がある場合、振動を生じ得る。更に、モータ駆動されないスタンドと同じように、スタンドフット５５及び車輪５６を介して床から振動を拾う可能性がある。従って、スタンド５１は、加速度センサとして構成される振動検出器７３と、コントローラ７５と、２つのアクチュエータ７７ａ、７７ｂとを有する能動的振動減衰装置を備える。コントローラ７５は、信号ライン７４を介して加速度センサ７３に接続されて加速度信号を受信し、駆動信号を出力するために、２つの信号ライン７６ａ、７６ｂを介してアクチュエータ７７ａ、７７ｂに接続される。本例示的実施形態では、使用されるアクチュエータは積層型圧電素子である。これらの圧電素子は、適切な電圧が印加されると、バネアーム６０に作用する曲げモーメントを生成する。交流電圧が印加される場合、このようにしてバネアーム６０に振動を生成することができる。この場合、コントローラ７５は、受信した加速度信号に基づいて、アクチュエータ７７ａ、７７ｂの駆動信号を決定し、よって検出された顕微鏡振動の打消し振動が生成され、打消し振動は、破壊的干渉により、検出された顕微鏡振動を減衰する。
【００２６】
説明した例示的実施形態では、圧電セラミックアクチュエータ、及び磁性体振動子と電磁励振装置とを備えるアクチュエータが使用される。しかしながら、他のアクチュエータ、例えば強誘電体アクチュエータを用いることもできる。強誘電体材料は、非常に正確な動作を行なうアクチュエータを作製するために使用できる圧電材料の一部分を形成し、従ってスタンドの振動を減衰させるアクチュエータの作製に特に適している。
本発明は、医療光学機器用スタンドの振動を効率良く能動的に減衰させることができる。この場合、アクチュエータにより、連接棒の表面に逆方向の機械的引っ張り力が生成されて、減衰対象の振動に起因する機械的引っ張り力が打ち消されるか、又は曲げモーメントが生じて、減衰対象の振動に起因する連接棒の曲げモーメントが打ち消される。いずれの場合も、アクチュエータは、連接棒の表面上の、減衰対象の振動の波腹から一定の距離だけ離れた位置に配置される。具体的には、アクチュエータが、減衰対象の振動によって発生する曲げモーメントが最も大きくなるか、又は減衰対象の振動によって担持部に発生する機械的な表面引っ張り力が最も大きくなるポイントに、又は同ポイントの近傍に配置されると有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるスタンドを備えるスタンドシステムの第１の例示的実施形態を示す。
【図２】本発明によるスタンドを備えるスタンドシステムの第２の例示的実施形態を示す。
【図３】本発明によるスタンドを備えるスタンドシステムの第３の例示的実施形態を示す。
【図４Ａ】図３の部分拡大図である。
【図４Ｂ】図３の部分拡大図である。
【図５】本発明によるスタンドを備えるスタンドシステムの第４の例示的実施形態を示す。
【図６】本発明によるスタンドを備えるスタンドシステムの第５の例示的実施形態を示す。
【図７】自由端に荷重が掛かっている状態の連接棒の表面引っ張り力の分布を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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