JP2007117291A - 立体観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】術中に術者が移動しても、装置全体の移動軌跡が小さく、手術および手術室内の他機器の邪魔にならない、画像投影手段・反射手段一体式の画像観察装置を提供する。
【解決手段】画像観察装置は、画像投影手段ＰＪと反射手段Ｐを一体的に保持する保持手段IVと、手術室の床または天井に設置可能な設置部Iと、保持手段IVと設置部Iの間に配置され保持手段IVと設置部Iに対し鉛直軸の周りに旋回可能な旋回手段IIIと、旋回手段IIIを設置部Iに対して三次元的に移動可能な移動支持手段IIとを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像手段により撮像された画像を投影する画像投影手段と、画像投影手段からの投影光を反射し瞳位置に結像させる反射手段を用いて観察する立体観察装置、特に画像投影手段と反射手段を支持する支持装置に関する。

従来、立体観察用の専用眼鏡をかけないで立体観察を可能にするため、撮像手段により撮像された画像を投影する画像投影手段と、画像投影手段からの投影光を反射し瞳位置に結像させる反射手段を用いて観察する方式のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、観察者と画像表示部との距離を一定に保ったまま観察者の周りに画像表示部を回動することを可能にすると共に、観察者の身長に応じて画像表示部の高さ調整をも容易に行い得るようにするため、画像表示部を、観察者の頚椎上の鉛直軸を中心に回動可能に支持すると共に、三次元的に移動させ得るように構成した支持手段を備えた画像観察装置も提案されている。
特開２００３―２３３０３１号公報

これらの装置を用いて、脳神経外科、眼科、整形外科等の外科手術を行う場合、手術現場では、観察者としての術者は手術作業が容易確実にできる位置をとるため、術中に術部を中心に回転移動しながら手術を行う。このとき、画像表示部は基本的に術者の正面にあることが望ましい。

この場合、上記前者の方式のものでは、画像投影手段と反射手段は一定の位置関係を保ち離れているため、手術室内の占有スペースが大きい。さらに、術中に術者が移動した場合においては、反射手段に対して術者の位置がずれて、観察ができなくなってしまう。このため、反射手段と画像投影手段全体を移動及び傾斜させて、反射手段による反射光が術者の目に届くように調整しなければならない。この際、画像投影手段と反射手段は離れているため、反射手段を微少に傾斜させた場合でも、画像投影手段は大きな軌跡を描いて移動するため、画像投影手段が手術室内の他の機器や手術スタッフに干渉する。

また、手術中の術者の移動は、術者自身の体軸を中心とした回動ではなく、術部を中心に患者の周りを移動するものであるため、上記後者の方式のものでは、術者が術部の周りを回転移動すると、画像観察装置全体を術部に対して移動させなければならず、手術が中断すると共に、装置全体の移動であるため、前者と同じく手術室内の他の機器や手術スタッフに干渉するという問題は解決されない。更には、装置全体を移動させるため、手術が中断するという問題が生じる。

本発明は、従来装置の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、術中に術者が移動しても、装置全体の移動軌跡が小さく、手術および手術室内の他機器の邪魔にならない、画像投影手段・反射手段一体式の画像観察装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明による画像観察装置は、画像を形成可能な投影光学系を照射する画像投影手段と、前記画像投影手段からの投影光に正極性のレンズ作用を付与して反射可能な反射手段とを備えた、撮像手段により撮像された画像を観察する画像観察装置において、前記画像投影手段と前記反射手段を一体的に保持する保持手段と、手術室の床または天井に設置可能な設置部と、前記保持手段と前記設置部の間に配置され前記保持手段と前記設置部に対し鉛直軸の周りに旋回可能な旋回手段と、前記旋回手段を前記設置部に対して三次元的に移動可能な移動支持手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、前記鉛直軸は、好ましくは、前記画像投影手段と前記反射手段の間に配置されていることを特徴とする。

また、本発明によれば、前記移動支持手段は、好ましくは、前記撮像手段の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段からの情報に基づき前記鉛直軸を移動させる移動制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明によれば、前記旋回手段と前記移動指示手段は、好ましくは、それぞれ、固定及び固定解除手段と、前記固定及び固定解除手段の動作を入力手段の操作により制御可能な制御手段とを備えていることを特徴とする。

また、本発明によれば、前記旋回手段は、好ましくは、前記保持手段を、前記画像投影手段と前記反射手段を結ぶ線分方向に直動可能に支持するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明によれば、前記旋回手段は、好ましくは、前記保持手段を水平軸回りに傾斜可能な傾斜手段を備えていることを特徴とする。

また、本発明によれば、前記設置部は、前記撮像手段を保持していることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で、術中に術者が移動しても、装置全体の移動軌跡が小さく、手術および手術室内の他機器の邪魔にならない、使い勝っての良い、立体画像観察装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の態様を図示した実施例に基き説明する。
第１実施例
図１は本発明に係る画像観察装置の第１実施例を眼科手術に用いた場合の外観構成図、図２は図１に示した画像観察装置の制御系のブロック図、図３は図１に示した画像観察装置の操作グリップの拡大斜視図である。
図中、Ｉは手術室の床に設置される設置部、IIは設置部Iの上端に鉛直軸と水平軸の周りにそれぞれ回動し得るように装着された移動支持手段、IIIは移動支持手段IIの先端に鉛直軸の周りに回動可能に装着された旋回手段、IVは旋回手段IIIに水平軸の周りに回動可能に装着され画像投影手段ＰＪと反射手段Ｐを一体的に保持する保持手段で、これらは画像観察装置を構成する。Vは画像観察装置とは独立して手術室の床に設置される撮像手段、VIは患者の術部、VIIは術者である。

移動支持手段IIは、設置部Iの支柱１の上端に一端が鉛直軸０₁の周りに回転自在に取り付けられたアーム２と、このアーム２の他端に例えばリンク機構で構成され鉛直軸０₂の周りに回転自在で水平軸０₃を中心に上下移動操作可能に連結されたアーム３で、構成されている。

旋回手段IIIは、アーム３の先端に上端が鉛直軸０₄の周りに回転自在に取り付けられた支持軸４と、この支持軸４の下端に取り付けられた支持部材５で、構成されている。

保持手段IVは、中央部が支持部材５に水平軸０₅を中心に揺動可能に連結され、一端に画像投影手段ＰＪを、他端に反射手段Ｐを、術者によって操作し易い適宜位置にグリップ６をそれぞれ取り付けた保持アーム７で、構成されている。なお、支持部材５と水平軸０₅は保持手段IVを水平軸に対して傾斜させ得る傾斜手段として機能している。

上記軸０₁〜０₅には、それぞれ軸周りの回転を固定/解除可能にするため、周知構造のロックフリー機構付きの電気的ブレーキよりなる移動固定手段ＢＬ₁〜ＢＬ₅が組み込まれている。この移動固定手段は、機械部品と電磁ブレーキとを組合せた周知構造のものであっても良い。

また、画像投影手段ＰＪ及び反射手段Ｐは、例えば特許文献１に開示されたように構成されていて、撮影手段Vにより撮影されている術部VIの立体画像を、術者の眼にリアルタイムで提供できるようになっている。

図２において、６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄは、図３に示すようにグリップ６にそれぞれ配設されたオールフリースイッチ， ＸＹＺフリースイッチ， 旋回スイッチ及び傾斜スイッチである。８は各種スイッチ６ａ〜６ｄに接続された制御回路、９は制御回路８に接続されていて移動固定手段の電気ブレーキＢＬａ，ＢＬｂ及びＢＬｃを付勢し得るＸＹＺブレーキ駆動回路、１０は制御回路８に接続されていて電気ブレーキＢＬｄを付勢し得る旋回ブレーキ駆動回路、１１は制御回路８に接続されていて電気ブレーキＢＬｅを付勢し得る傾斜ブレーキ駆動回路である。

次に、上記のように構成された画像観察装置の作用を説明する。
術中、観察視野を変更するため、術者VIIが例えば図示の状態から術部VIの周りを矢印方向に移動する場合、術者はグリップ６を握り、旋回スイッチ６ｃを押圧してオフ操作する。すると、制御回路８及び旋回ブレーキ駆動回路１０を介して、電気ブレーキＢＬｄが解除される。これにより、支持軸４の固定が解除され、保持手段IVが鉛直軸の周りを自在に回動可能になり、術者はグリップ６を介して保持アーム７を術者の移動と共に所望の位置に移動させることが可能となる。このようにして移動した後、旋回スイッチ６ｃを開放してオン操作すると、電気ブレーキＢＬｄが再び作動して、支持軸４を固定する。従って、術者は術部の画像を見たまま容易に所望位置へ移動することができる。

画像観察装置を、図示の状態即ち術部領域の中心部と支持軸４の中心軸とが同一鉛直線上にある状態にセットする場合は、オールフリースイッチ６ａを押圧してオフ操作する。すると、制御回路８，ＸＹＺブレーキ駆動回路９，旋回ブレーキ駆動回路１０及び傾斜ブレーキ駆動回路１１を介して、全ての電気ブレーキが解除される。これにより、術者はグリップ６を握って、アーム２及び３を介し、支持軸４と保持アーム７を一体的に保持したまま三次元的に動かして、術部領域の中心部と支持軸４の中心軸とが同一鉛直線上に来るようにセットすることが可能となる。更に、必要あれば傾斜スイッチ６ｄを操作して、傾斜手段を介し保持アーム７を動かすことにより、術者の身長等に合わせて術者の視野と反射手段Ｐに表示される画像領域を一致させることができる。このようにして、セット完了後オールフリスイッチ６ｃを開放してオン操作すると、全ての電気ブレーキが再び作動して、画像観察装置は図示のような状態に固定される。

また、同様にしてＸＹＺフリースイッチ６ｂを操作すれば、移動手段IIを介して、旋回手段IIIと保持手段IＶを固定状態に保持したまま、これらを三次元的に移動させることが可能である。

このように、実施例１によれば、旋回手段IIIを移動させることにより、鉛直軸０₄を移動させることが出来るので、術中に術者VIIが術部VIのまわりを移動する場合に、画像投影手段ＰＪ及び反射手段Ｐを移動させても、これらが術者の邪魔になることはない。あわせて、術者の移動に対して、画像投影手段ＰＪ及び反射手段Ｐの位置変更は、鉛直軸０₄周りに保持手段IVを回転させるだけで良いので、容易である。
また、支持軸４を術部の鉛直上方に設置できるため、術者VIIと反射手段Ｐの距離を常に略一定に保てるという利点がある。さらに、グリップ６に備えられた入力手段の操作により、画像投影手段ＰＪ及び反射手段Ｐの移動と鉛直軸周りの回転とを別々に操作可能であるため、術者が術部を中心に回転移動した場合、画像投影手段ＰＪ及び反射手段Ｐを回転させるだけで対応でき、容易に設定できる。
また、水平軸周りに保持手段IVを傾斜させて反射手段Ｐを上下方向に傾斜可能であるため、術者が楽な姿勢で手術を行うことができる。

第２実施例
図４は本発明に係る画像観察装置の第２実施例を眼科手術に用いた場合の外観構成図、図５は図４に示した画像観察装置の制御系のブロック図、図６は図４に示した画像観察装置の操作グリップの拡大斜視図である。図４から明らかなように、この実施例は、画像観察装置が手術室の天井から吊り下げられた状態で構成されている点で、第１実施例と異なる。図中、第１実施例と実質上同一の部材には同一符号を用い、それらにつての説明は省略されている。

移動手段IIは、天井に取り付けられた設置部Iに支柱１を介して吊り下げられており、Ｘモータ１２aとＹモータ１２ｂを備えた周知構造のＸＹ駆動装置１２と、ＸＹ駆動装置１２に取り付けられてＺモータを備えた周知構造の上下駆動装置１３により構成されている。

旋回手段IIIは、上下駆動装置１３に取り付けられたモータ内臓の回転装置１４と、この回転装置１４により鉛直軸０₄周りに回転せしめられる支持軸１５と、支持軸１５に取り付けられた支持部材１６により構成されている。

支持部材１６には、スライドモータ１７aを備えた電動スライド機構１７と、この電動スライド機構１７を水平軸０₅周りに回動せしめ得る傾斜モータ１６aと、ＴＶカメラ１８が備えられ、これらが傾斜手段を構成している。

電動スライド機構１７は、画像投影手段ＰＪと反射手段Ｐを一体的に保持する保持手段IVを構成する保持アーム７を、スライドモータ１７aにより図中矢印Ｓ方向に摺動させ得るように構成されている。

撮影手段Vの鏡体には発光装置１９が設けられ、この発光装置１９はＴＶカメラ１８及び後述の位置演算回路と協働して、支持軸１５の中心線と一致する鉛直線上に術部VIを整合させるための位置検出手段を構成している。

図５において、６ｅ， ６ｆ， ６ｇ， ６ｈ， ６ｉ及び６ｊは、グリップ６にそれぞれ配設されたＸモータ用スイッチ， Ｙモータ用スイッチ， Ｚモータ用スイッチ， 旋回モータ用スイッチ，スライドモータ用スイッチ及び傾斜モータ用スイッチである。２０は各種スイッチ６ｅ〜６ｊに接続された入力回路、２１は入力回路２０に接続された演算回路、２２は演算回路２１に接続され各種モータを付勢し得るモータ駆動回路、２３はＴＶカメラ１８と演算回路２１に接続されていてオートポジションスイッチ６ｋが操作されたとき作動する位置演算回路である。なお、各種モータ， モータ駆動回路及び位置演算回路は、移動制御手段を構成する。

図６に示すように、Ｘモータ用スイッチ６ｅとＹモータ用スイッチ６ｆは、ロータリー式に構成さて操作ツマミを押圧回動することにより、Ｘモータ１２ａ及びＹモータ１２ｂを正転または逆転させることが出来るようになっている。また、Ｚモータ用スイッチ６ｇ， 旋回モータ用スイッチ６h,スライドモータ用スイッチ６ｉ及び傾斜モータ用スイッチ６ｊは、何れもシーソー式の釦形式に構成されて釦の両端の何れかを押圧操作することにより、各モータを正転または逆転させることが出来るようになっている。なお、モータは、何れもサーボモータまたはステップモータとして構成される。

次に、上記第２実施例の画像観察装置の作用を説明する。
術中、観察視野を変更するため、術者VIIが術部VIの周りを移動する場合、術者はグリップ６を握り、旋回スイッチ６ｈを術者の移動に合わせて所定時間押圧操作する。すると、入力回路２０及び演算回路２１を介してモータ駆動回路２２が作動し、旋回モータ１４ａが所定方向へ回動して、保持手段IVを支持軸１５と共に所定角度回動させる。従って、術者は術部の画像を見たまま容易に所望位置へ移動することができる。

画像観察装置を、図４に示した位置即ち術部領域の中心と支持軸１５の中心軸線とが同一鉛直線上にある状態にセットする場合は、オートポジションスイッチ６kを押圧操作する。すると、予め術部VIの真上にセットされた撮影手段Vの鏡体の発光装置１９からの光をＴＶカメラ１８が追跡し、位置演算回路２３，演算回路２１及びモータ駆動回路２２を介してＸモータ１０ａ及び／またはＹモータ１０ｂが適宜正逆転し、ＸＹ駆動装置１２を介して支持軸１５を動かし、術部ＶIの中心と支持軸１５の中心軸線とが同一鉛直線上に揃うようにする。
また、術者が術部に対して離れたり近ずいたりする場合は、スライドモータ用スイッチ６ｉを意図する方向に所定時間操作する。すると、入力回路２０及び演算回路２１を介してモータ駆動回路２２が作動し、スライドモータ１７aが所定方向へ回転して、保持手段IVを矢印Ｓ方向に摺動させる。したがって、術者は楽な姿勢で手術作業が行える。

この状態で、必要あれば、Ｚモータ用スイッチ６ｇ， 旋回モータ用スイッチ６ｈ，スライドモータ用スイッチ６ｉ及び傾斜モータ用スイッチ６jを適宜選択操作して、術者が反射手段Ｐ上に投影された観察画像を最も観察しやすい位置に来るように、保持手段IVを調節する。

以上の説明で明らかなように、実施例２よれば、実施例１で述べた利点の他に、旋回手段IIIが画像投影手段ＰＪと反射手段Ｐの間の距離を調整することが出来るため、術者が術部に近づいて手術する場合や、逆に術部から離れて手術をしなければならない場合でも、常に最適な術者VIIと反射手段Ｐとの距離を確保出来るという特徴がある。即ち、術者と反射手段の間の距離を一定に確保するために、術者が前かがみや、仰け反った姿勢をとる必要がなく、手術を楽に行うことができる。

第３実施例
図７は本発明に係る画像観察装置の第３実施例の外観構成図である。
この実施例は、撮像手段Ｖが設置部Ｉの支柱１に三次元的に移動自在に取り付けられている点で、第１実施例と異なる。従って、第１実施例と実質上同一の部材及び部分には同一符号を付すにとどめ、それらの作用効果についての説明は省略する。

第３実施例は、実施例１と同様な利点を有するのみならず、撮像手段Ｖが設置部Ｉの支柱１に三次元的に移動自在に取り付けられているので、装置全体の取り扱い及びセッティングがより簡便であるという利点がある。また、撮像手段Ｖが同一の支持装置により支持されているため、手術室内の省スペース化が可能である。

なお、第３実施例と同様に、第２実施例においても、撮像手段Ｖを設置部Ｉ又はその支柱１に三次元的に移動自在に取り付けることが可能であり、その場合も第３実施例と同様の効果を得ることができる。

本発明に係る画像観察装置の第１実施例を眼科手術に用いた場合の外観構成図である。 図１に示した画像観察装置の制御系のブロック図である。 図１に示した画像観察装置の操作グリップの拡大斜視図である。 本発明に係る画像観察装置の第２実施例を眼科手術に用いた場合の外観構成図である。 図４に示した画像観察装置の制御系のブロック図である。 図４に示した画像観察装置の操作グリップの拡大斜視図である。 本発明に係る画像観察装置の第３実施例の外観構成図である。

符号の説明

I 設置部
II 移動支持手段
III 旋回手段
IV 保持手段
V 撮影手段
VI 術部
VII 術者
ＰＪ 画像投影手段
Ｐ 反射手段
ＢＬａ〜ＢＬｅ 電気ブレーキ
０₁、０₂、０₄ 鉛直軸
０₃、０₅ 水平軸
１ 支柱
２、３ アーム
４、１５ 支持軸
５、１６ 支持部材
６ グリップ
６a〜６k スイッチ
７ 保持アーム
８ 制御回路
９〜１１、２２ 駆動回路
１２ ＸＹ駆動装置
１２a、１２b、１３a、１６a、１７a モータ
１３ 上下駆動装置
１４ 回転装置
１７ 電動スライド機構
１８ ＴＶカメラ
１９ 発光装置
２０ 入力回路
２１ 演算回路
２３ 位置演算回路

Claims (7)

1. 画像を形成可能な投影光学系を照射する画像投影手段と、前記画像投影手段からの投影光に正極性のレンズ作用を付与して反射可能な反射手段を備え、撮像手段により撮像された画像を観察する画像観察装置において、前記画像投影手段と前記反射手段を一体的に保持する保持手段と、手術室の床または天井に設置可能な設置部と、前記保持手段と前記設置部の間に配置され前記保持手段を前記設置部に対し鉛直軸の周りに旋回可能な旋回手段と、前記旋回手段と前記設置部の間に配置され前記旋回手段を前記設置部に対して三次元的に移動可能な移動支持手段とを備えたことを特徴とする画像観察装置。
2. 前記鉛直軸は、前記画像投影手段と前記反射手段の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
3. 前記移動支持手段は、前記撮像手段の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段からの情報に基づき前記鉛直軸を移動させる移動制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
4. 前記旋回手段と前記移動指示手段は、それぞれ、固定及び固定解除手段と、前記固定及び固定解除手段の動作を入力手段の操作により制御可能な制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
5. 前記旋回手段は、前記保持手段を、前記画像投影手段と前記反射手段を結ぶ線分方向に直動可能に支持するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
6. 前記旋回手段は、前記保持手段を水平軸回りに傾斜可能な傾斜手段を備えていることを特徴とする請求項１または５に記載の画像観察装置。
7. 前記設置部は、前記撮像手段を保持していることを特徴とする請求項１または５に記載の画像観察装置。

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