JP2020032168A - 手術用立体観察装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ドクターからの口頭指示によりアシスタントがカメラをドクターの希望通りに操作することができる手術用立体観察装置を提供する。【解決手段】アシスタント31は、ドクター5からの指示に基づいて、小型操作器32のカメラ相当部33をドクター5から指示された方向へ動かす。するとその回転量が小型操作器32の回転検出部AE、BE、C2E、C6E、C7E、C8Eで検出され、検出された回転量がスタンド装置1の回転駆動部AD、BD、C2D、C6D、C7D、C8Dに伝達され、スタンド装置1の各回転軸A、Bや代表的な関節C2、C6、C7、C8がそれぞれ小型操作器32と同じ回転量で回転する。従って、ドクター5はカメラ19に手を触れることなく、アシスタント31に口頭で指示するだけで、カメラ19の位置及び向きを希望通りに変更することができる。【選択図】 図1
Description
本発明は手術用立体観察装置に関するものである。
脳神経外科等においてドクターが術部を拡大観察しながら手術する場合、最近では手術顕微鏡に代わり、カメラにより術部を立体的に撮影し、その立体映像をモニターに表示して3D用の専用メガネで観察する手術用立体観察装置が用いられている。この装置によれば、ドクターは手術顕微鏡のように接眼部に目を当てる必要がないため首の負担がなく、またドクターだけでなくアシスタントも同じモニターを見て手術状況を共有することができる。
スタンド装置は、フロアに設置されたベースと、ベースに対して水平回動自在なスタンド本体と、スタンド本体に対して水平な回転軸を中心に傾倒自在に取付けられ且つそれ自体が複数の関節を有する支持アームとから構成されている。カメラは支持アームの先端に取付けられ、モニターはスタンド本体に取付けられる(独立してフロアに設置される場合もあり)。
ドクターは手術中にカメラのハンドルを手で持ってカメラの位置や向きを変え、モニターに映し出されている術部の表示を手術に最適な状態に変更することができる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながらドクターは手術中はなるべく術部から両手を離さずに、そのままの姿勢を維持したい。そのためカメラの位置や向きの変更作業は、自らの手で行うのでなく、出来ればアシスタントにより操作してほしい。但し、アシスタントがドクターの近くで直接カメラを操作するとドクターの邪魔になるため、カメラから離れた位置からリモート操作するのが好ましい。そこで、ドクターからの口頭指示により、アシスタントがリモート操作でカメラの位置や向きをドクターの希望通りに変更することが可能な手術用立体観察装置の提案が待たれている。
本発明は、このような要請に応じてなされたものであり、ドクターからの口頭指示によりアシスタントがカメラをドクターの希望通りに操作することができる手術用立体観察装置を提供することを目的としている。
本発明の第1の技術的側面によれば、フロアに設置されたベースと、ベースに対して垂直回転軸を中心に水平回転自在に支持されたスタンド本体と、スタンド本体に対して水平回転軸を中心に傾倒自在に取付けられ且つ複数の回転自在な関節を具備した支持アームとを備え、更に垂直・水平回転軸と支持アームの各回転方向を代表する各関節(以下、代表関節)のそれぞれに一方に対して他方を正逆転方向へ回転させる回転駆動部が設けられたスタンド装置を有し、支持アームの先端にカメラを取付けて該カメラにより術部の立体光学像を撮像して立体映像信号を出力し、スタンド本体と一体又は別体として設けられたモニターにカメラから出力された立体映像信号を入力して立体映像信号に基づいた立体映像を表示するドクター用の立体観察装置本体と、前記スタンド装置と機構的に同一の垂直・水平回転軸及び各関節を持ち卓上設置可能な大きさで、先端にカメラ相当部が支持され、前記各回転軸と各代表関節にその回転量を検出する回転検出部が設けられたアシスタント用の小型操作器と、から構成された手術用立体観察装置であって、前記小型操作器の各回転検出部と、スタンド装置の各回転駆動部とは、それぞれ対応する各回転軸及び各代表関節ごとに制御部を介して接続されており、ドクターからの指示でアシスタントがカメラ相当部を手で持って動かした際に、小型操作器の各回転検出部で検出された回転量に相当する分だけ、スタンド装置の対応する各回転駆動部が回転することを特徴とする。
本発明の第2の技術的側面によれば、小型操作器が、モニターと同一の立体映像を表示するアシスタント用のサブモニターを有していることを特徴とする。
本発明の第3の技術的側面によれば、小型操作器が、カメラのフォーカスとズームを調整可能な操作部を有していることを特徴とする。
本発明の第1の技術的側面によれば、アシスタントは、ドクターからの口頭指示に基づいて、小型操作器のカメラ相当部の位置及び向きをドクターから指示された通りに変更する。するとその回転量がスタンド装置に伝達されて、スタンド装置の各回転軸等がそれぞれ小型操作器の回転軸等と同一の回転量で回転し、カメラの位置及び向きは小型操作器のカメラ相当部と同じ状態となる。スタンド装置と小型操作器が機構的に同一のため、ドクターはカメラにより観察する方向性や向きの変更に関する指示を直感的に出しやすい。またアシスタントもその指示を理解しやすく、その指示通りの操作を行いやすい。そのためドクターはカメラに手を触れることなく、アシスタントに口頭で指示するだけで、カメラの位置及び向きを希望通りに変更することができる。
本発明の第2の技術的側面によれば、小型操作器がモニターと同一の立体映像を表示するサブモニターを有するため、アシスタントはドクターが見ている立体映像と同じ表示を近くのサブモニターで共有することができ、ドクターからの指示をより正確に理解しやすくなり、またドクターの指示に従いやすくなる。
本発明の第3の技術的側面によれば、小型操作器がカメラのフォーカスとズームを調整する操作部を有しているため、ドクターはカメラの光学的な調整もアシスタントに指示することができる。
図1〜図5は本発明の好適な実施形態を示す図である。以下の説明で前後方向は図2に示された通りである。
スタンド装置1はベース2により手術室のフロアに設置される。スタンド装置1は手術台3の近くに設置され、手術台3の上には患者4が横たわっている。ドクター5はこの患者4の術部6に対してスタンド装置1を利用して手術を行うことができる。
ベース2には垂直回転軸Aを中心に水平方向で回転自在なスタンド本体7が取付けられている。スタンド本体7の側面には水平回転軸Bを中心に傾倒自在な支持アーム8が取付けられている。支持アーム8は、基本的に、縦アーム9と、横アーム10と、下アーム11と、後アーム12と、吊下アーム13とから構成され、複数の関節C1〜C8により回転自在に連結されている。水平回転軸Bは縦アーム9の途中に設けられ、この部分で支持アーム8はスタンド本体7に対して取付けられている。
横アーム10は後端から少し離れた位置が関節C4により縦アーム9の上端に軸支され、そこから前方へ向けて延びている。縦アーム9の下端には別の関節C2により下アーム11の前端が軸支されている。下アーム11の後端にはカウンタウェイト14が設けられている。横アーム10の後端と下アーム11とは縦アーム9と平行な後アーム12が関節C1、C3により連結されている。
吊下アーム13は、先端アーム15と、ボックス16と、2本の補助アーム17、18とから形成されている。先端アーム15は下端付近が横アーム10の前端に関節C5で軸支されている。先端アーム15の下端には水平方向に回転自在な関節C6でボックス16が取付けられている。
補助アーム17は上端がボックス16に固定され、他の補助アーム18はL型に曲折しており、その上端が補助アー17の下端に斜め方向で回転自在な関節C7で取付けられている。L型の補助アーム18の下端にカメラ19が水平方向で回転自在な関節C8で支持されている。このカメラ19の重量は前述のカウンタウェイト14により相殺される。
カメラ19の左右両側にはカメラ19の位置や向きを変更する際に握るハンドル20が設けられている。またハンドル20の表面側にはフォーカススイッチ21とズームスイッチ22が設けられ、ここをドクター5が操作することにより、カメラ19の焦点と倍率を任意に変更することができる。
縦アーム9の上端の関節C4には直角に曲折したクランク部材23が軸支されている。このクランク部材23の後端とスタンド本体7とは縦アーム9と平行な縦サブアーム24により連結されている。クランク部材23の上端と先端アーム15の上端とは横アーム10と機構的に平行な横サブアーム25により連結されている。
これにより平行リンク機構が構成され、カメラ19の位置を前後方向に移動させるべく、縦アーム9を水平回転軸Bを中心に前後へ傾倒させても、またカメラ19の位置を上下方向に移動させるべく、横アーム10を関節C4を中心に上下に移動させても、先端アーム15は常に垂直状態が維持され、カメラ19は一定の向きを維持したまま空中での位置を変更することができる。ベース2の垂直回転軸Aを中心にスタンド本体7全体を水平方向に回転させれば、スタンド本体7ごとカメラ19の位置を左右方向へも移動することもできる。
先端アーム15の下方でカメラ19を支持する機構の3つの関節C6、C7、C8に関する各回転軸はカメラ19の重心に合致する一点で交差しており、カメラ19は所謂ジンバル機構で支持された状態となる。従って、その位置でカメラ19の左右両側に設けられたハンドル20を持ってカメラ19の向きを変更する際、その重心を中心して容易に変更することができる。ドクター5は手術前にハンドル20を持ってカメラ19の位置や向きを変更することができるが、手術後はこのハンドル20に触ることはない。
以上のような構造のスタンド装置1で、カメラ19の水平方向への移動に関与する垂直回転軸A、傾倒方向への移動に関与する水平回転軸B、上下方向への移動及びカメラ19の向きに関与する代表的な関節C2、C6、C7、C8には、それぞれ回転駆動部AD、BD、C2D、C6D、C7D、C8Dが設けられている。各回転駆動部AD、BD、C2D、C6D、C7D、C8Dはサーボモータ等の回転アクチュエータを含む。たとえば、関節C2は下アーム11と縦アーム9を回転自在に連結するものであり、回転駆動部C2Dは信号により下アーム11(一方のパーツ)と縦アーム9(他方のパーツ)の角度を所定の角度まで回転するように回転アクチュエータを動作させる。他の関節および回転駆動部も同様である。また回転駆動部AD、BD、C2D、C6D、C7D、C8Dは、無信号時または停電時には垂直回転軸A、水平回転軸B、関節C2、C6、C7、C8での回転をロックすることができると共に、信号を受けた際に信号に応じてロックを解除して一方に対して他方を信号により受けた回転数だけ正逆転方向へ電動で回転させることができる。
スタンド本体7の上部には折りたたみ自在な保持アーム26が設けられており、その先端にパネル型のモニター27が支持されている。モニター27にはカメラ19で撮影された術部6の立体映像が表示される。ドクター5は専用メガネ28を掛けることで、モニター27に表示された立体映像を立体的に観察することができる。
モニター27は本実施形態にようにスタンド本体7に取付けられても良いし、スタンド本体7とは別にフロア上に設置されても良い。この実施形態では、スタンド装置1とカメラ19とモニター27により立体観察装置本体29が構成される。
ドクター5のすぐ近くにはデスク30が設置され、そこにアシスタント31が着座している。デスク30上には小型操作器32が設置されている。小型操作器32にはカメラ19に相当するカメラ相当部33が取付けられており、カメラ相当部33からはアシスタント31が手で持って操作するためのピン34が突出している。
小型操作器32はスタンド装置1と機構的に同一な垂直回転軸As、水平回転軸Bs、各関節C1s〜C8sを有している。しかし小型操作器32はスタンド装置1と形状が完全に一致している必要はなく、機構的に同じであれば良い。小型操作器32のスタンド装置1に相当する部分には2s、7s、8s・・の符号が付されている。小型操作器32の各構成部品間には適度のフリクションが設けられており、動かした位置で停止するようになっている。従って、小型操作器32にはカウンタウェイト14に相当する部分が省略されている。
小型操作器32の垂直回転軸As、水平回転軸Bs、代表的な関節C2s、C6s、C7s、C8sには、それぞれスタンド装置1の回転駆動部AD、BD、C2D、C6D、C7D、C8Dに対応する回転検出部AE、BE、C2E、C6E、C7E、C8Eが設けられている。
デスク30の上にはノートパソコン35が設置されている。ノートパソコン35のキーボード部分は操作部36として機能し、表示部はサブモニター37として機能する。操作部36の内部のCPUは制御部38として機能する。
スタンド装置1の回転駆動部AD、BD、C2D、C6D、C7D、C8Dと、小型操作器32の回転検出部AE、BE、C2E、C6E、C7E、C8Eはこの制御部38を介して接続されており、アシスタント31が小型操作器32のカメラ相当部33の位置及び向きを変更させた場合に、その小型操作器32の各回転検出部AE、BE、C2E、C6E、C7E、C8Eで検出された回転位置に一致するように、スタンド装置1の対応する各回転駆動部AD、BD、C2D、C6D、C7D、C8Dが回転するようになっている。
また、スタンド装置1の回転駆動部AD、BD、C2D、C6D、C7D、C8Dと、小型操作器32の回転検出部AE、BE、C2E、C6E、C7E、C8Eと、制御部38は1本のネットワークにより接続される構成としてもよい。
ノートパソコン35のサブモニター37にはスタンド装置1のモニター27と同じ立体映像が表示されるようになっており、それをアシスタント31が3D用の専用メガネ28を掛けて立体的に観察できるようになっている。
カメラ19のハンドル20に設けられたフォーカススイッチ21やズームスイッチ22はノートパソコン35の操作部36と接続されており、操作部36のキーボードによりカメラ19の焦点と倍率をアシスタント31が調整できるようになっている。
手術が始まると、ドクター5はカメラ19の向きや位置をアシスタント31に口頭で伝える。アシスタント31はドクター5からの指示に基づいて、小型操作器32のカメラ相当部33を手で持ち、ドクター5から指示された方向へ動かす。
そうすると小型操作器32の各回転軸As、Bsと関節C1s〜C8sがそれぞれ回転することになり、その回転量を回転検出部AE、BE、C2E、C6E、C7E、C8Eが検出してスタンド装置1の各回転駆動部AD、BD、C2D、C6D、C7D、C8Dに伝達する。回転駆動部AD、BD、C2D、C6D、C7D、C8Dは伝達された回転量だけ回転するため、スタンド装置1は小型操作器32と同じ状態となり、カメラ19の位置及び向きは小型操作器32のカメラ相当部33と同じ状態となる。従って、その状態のカメラ19で撮影された立体映像がモニター27とサブモニター37の両方に表示される。その表示がもしドクター5の希望するものと相違した場合は、ドクター5は追加の指示をアシスタント31に出して、希望する状態の表示することができる。
表示の焦点や倍率に関する指示はノートパソコン35の操作部36を操作することにより対応することができるため、焦点や倍率に関してもドクター5の希望通りに変更することができる。
スタンド装置1と小型操作器32が機構的に同一のため、ドクター5はカメラ19により観察する範囲や観察する方向性に関する指示を直感的に出しやすい。またアシスタント31もその指示を理解しやすく、その指示通りの操作を行うことができる。そのためドクター5はカメラ19に手を触れることなく、カメラ19の位置及び向きを希望通りに変更することができる。
1 スタンド装置
2 ベース
5 ドクター
7 スタンド本体
8 支持アーム
19 カメラ
27 モニター
29 立体観察装置本体
31 アシスタント
32 小型操作器
33 カメラ相当部
36 操作部
37 サブモニター
38 制御部
A 垂直回転軸
B 水平回転軸
C1〜C8 関節
AD、BD、C2D、C6D、C7D、C8D 回転駆動部
AE、BE、C2E、C6E、C7E、C8E 回転検出部
2 ベース
5 ドクター
7 スタンド本体
8 支持アーム
19 カメラ
27 モニター
29 立体観察装置本体
31 アシスタント
32 小型操作器
33 カメラ相当部
36 操作部
37 サブモニター
38 制御部
A 垂直回転軸
B 水平回転軸
C1〜C8 関節
AD、BD、C2D、C6D、C7D、C8D 回転駆動部
AE、BE、C2E、C6E、C7E、C8E 回転検出部
Claims (3)
- フロアに設置されたベースと、ベースに対して垂直回転軸を中心に水平回転自在に支持されたスタンド本体と、スタンド本体に対して水平回転軸を中心に傾倒自在に取付けられ且つ複数の回転自在な関節を具備した支持アームとを備え、更に垂直・水平回転軸と支持アームの各回転方向を代表する各関節(以下、代表関節)のそれぞれに一方に対して他方を正逆転方向へ回転させる回転駆動部が設けられたスタンド装置を有し、
支持アームの先端にカメラを取付けて該カメラにより術部の立体光学像を撮像して立体映像信号を出力し、スタンド本体と一体又は別体として設けられたモニターにカメラから出力された立体映像信号を入力して立体映像信号に基づいた立体映像を表示するドクター用の立体観察装置本体と、
前記スタンド装置と機構的に同一の垂直・水平回転軸及び各関節を持ち卓上設置可能な大きさで、先端にカメラ相当部が支持され、前記各回転軸と各代表関節にその回転量を検出する回転検出部が設けられたアシスタント用の小型操作器と、
から構成された手術用立体観察装置であって、
前記小型操作器の各回転検出部と、スタンド装置の各回転駆動部とは、それぞれ対応する各回転軸及び各代表関節ごとに制御部を介して接続されており、ドクターからの指示でアシスタントがカメラ相当部を手で持って動かした際に、小型操作器の各回転検出部で検出された回転量に相当する分だけ、スタンド装置の対応する各回転駆動部が回転することを特徴とする手術用立体観察装置。 - 小型操作器が、モニターと同一の立体映像を表示するアシスタント用のサブモニターを有していることを特徴とする請求項1記載の手術用立体観察装置。
- 小型操作器が、カメラのフォーカスとズームを調整可能な操作部を有していることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の手術用立体観察装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018158036 | 2018-08-27 | ||
JP2018158036 | 2018-08-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020032168A true JP2020032168A (ja) | 2020-03-05 |
Family
ID=69666363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019107876A Pending JP2020032168A (ja) | 2018-08-27 | 2019-06-10 | 手術用立体観察装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020032168A (ja) |
-
2019
- 2019-06-10 JP JP2019107876A patent/JP2020032168A/ja active Pending
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