JP4102046B2 - 台架 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、第1支持アームと第2支持アームを有し、第2支持アームが第1軸と第2軸で第1支持アームに対して回転可能に支承され、第2支持アームを少なくとも一方の軸で復元力を生成する手段と結合する結合手段を有する、特に医療機器、例えば手術用顕微鏡を保持するための台架に関する。
【0002】
【従来の技術】
このような台架は、米国特許5,494,034により知られる。この特許には、第1および第2支持アームを備えた支持装置を設置した台柱を有する、床置き型台架が記載されている。第1支持アームは台柱に回転可能に支承される。第1支持アームの端部領域に第2支持アームが回転可能に取り付けられ、第1支持アームに垂直な2本の軸に対して可動である。さらに米国特許5,494,034は、天井に取り付けられた台柱を備える吊り下げ型台架を開示している。この台柱に平衡おもりを設置する。おもりはレバー・アームで保持され、レバー・アームとともに台柱の回りを回転する。このレバー・アームは、歯付きベルト駆動により、第1および第2支持アームから成る支持アーム装置と結合している。支持アーム装置の第1支持アームは台柱に回転可能に支承される。第2支持アームも、第1支持アームに回転可能に配置される。第2支持アームで医療機器が保持される。第2支持アームで保持される医療機器の重力は、平衡おもりでほとんど相殺される。
【0003】
欧州特許0 293 228B1には、手術用顕微鏡と釣り合いおもりを結合するロッド機構を備える手術用顕微鏡の台架が記載されている。この釣り合いおもりにより、台架を平衡させ、それにより手術用顕微鏡をほとんど重力なしに動かすことができる。WO97/13997からは、手術用顕微鏡を保持するためにおもり平衡を行う床置き型台架が知られる。この台架は、第1および第2支持アームによる支持アーム装置を保持する台柱を有する。この場合、第1支持アームは台柱で回転可能に取り付けられる。第2支持アームも第1支持アームに回転可能に支承される。手術用顕微鏡は第2支持アームの端部領域に保持される。手術用顕微鏡にかかる重力を平衡させるため、第1と第2支持アームにそれぞれ釣り合いおもりを有する。この釣り合いおもりが天びん秤の原理により第1および第2支持アームを平衡させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、場所を取らない寸法であり、かつ台架に保持される重い医療機器を任意の方向に容易に動かすことのできる台架を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項1または3の特徴を有する台架により解決される。
【0006】
請求項1に記載の台架では、2つの軸の少なくとも一方の囲りで第2アームの運動の復元力を生成する手段と逆結合することを回避する手段が結合手段に配される。このようにして、台架の負荷を平衡させるため、ある軸の復元モーメントが別の軸の回りの台架の運動性に影響しない台架が製作される。
【0007】
本発明の別の実施態様では、復元力を生成する手段がおもりを有する。このおもりは、釣り合いおもりとして作用する。このようにして、簡単な構造を維持しながら釣り合いおもりを加減して、台架が保持する医療機器の様々な重力に対して復元力を調節することができる。
【0008】
請求項3に記載の台架は、復元力を生成する手段が台柱の領域を動くおもりを有する。台柱の領域を動くように設置したおもりとは、台柱の近くないしその中にあってその位置が変わるおもりである。おもりを台柱の回転軸上またはそのすぐ近くに設置することにより、台架の回転のとき台柱の回転軸の回りに発生する慣性力を最小にできる。この慣性力はおもりが原因であり、回転軸を回る当の台架の運動に対し逆モーメントにより逆作用する。そのようなおもりの配置により、台柱の軸を回る台架の軽い回転が保証される。さらに低い装置重心により、転倒に対して安定な台架が製作できる。
【0009】
本発明の別の実施態様では、結合手段がロープ牽引として形成される。このようにして、結合手段が望ましい台架構造に容易に適合できる。
【0010】
本発明の別の実施態様では、結合手段がロッド機構として形成される。このようにして、大きな機械的応力に耐える台架が製作される。
【0011】
本発明の別の実施態様では、復元力を生成する手段が、第2アームに配置される荷重によりそれにかかる重力を平衡させる。このようにして台架を完全に平衡させることができるので、台架が保持する医療機器をほとんど力を使わずに動かすことができる。
【0012】
本発明の別の実施態様では、台架では平衡する復元力がロープ牽引により伝達され、それが台柱間隔離れた第2アームにかかり、ロープ牽引が台柱と平行方向に反転する。このようにして台柱の領域に釣り合いおもりを配置し、重心が台柱領域にあって転倒に対して安定な台架を製作することができる。
【0013】
本発明の別の実施態様では、台柱の近くでロープ牽引を行うため反転される。このようにして、台柱内に平衡おもりを用いることが可能になる。
【0014】
本発明の別の実施態様では台架で第1支持アームが台柱に基本的に平行な回転軸の回りを回転できる。このようにして台架に大きな作動領域が与えられる。
【0015】
本発明の別の実施態様では、結合手段が少なくとも1度中断され、運動の逆結合を阻止する手段が回転減結合として形成される。このようにして、台架の軽い運動性が保証される。特に結合の手段としてロープ牽引またはロッド機構を使用するとき、ロープもしくはロッドのよれやねじれが避けられる。
【0016】
本発明の別の実施態様では、第2アームの運動の逆結合を阻止する手段が第2アームの回転運動を解除するフリー・ホイール回転継手として形成される。このようにして、結合手段であるロープ牽引のよれを阻止することができる。
【0017】
本発明の別の実施態様では第1軸は第2軸に基本的に垂直である。第1および第2軸が基本的に垂直であるとは、両軸が公差20%以内で互いに垂直であるこれら軸の方向と理解される。このようにして、2つの運動自由度を持つ支持アーム系が得られ、その動きは台架の使用者が容易に把握できる。
【0018】
本発明の別の実施態様では、第1および第2軸が互いに離れて配置される。このようにして、機械的に簡単な台架関節の構造が可能になる。
【0019】
本発明の別の実施態様ではフリー・ホイール回転継手が軸の1つにある。このようにして、フリー・ホイール回転継手として自在軸受が用いられ、逆結合をほとんど完全に阻止する。
【0020】
本発明の別の実施態様は、ロープ牽引が少なくとも区間ごとにローラにより軸の1つに沿って行われる。このようにして、特に円滑なロープ運動が得られる。
【0021】
本発明の別の実施態様は、逆結合のための手段がロッド機構として形成され、軸の1つに沿ってスライドできる伝達ロッドを有する。このようにして、釣り合いおもりから生じるてこ作用を台架に設置した医療機器の復元力として利用することが可能になる。
【0022】
本発明の別の実施態様では、台架が復元力を生成する手段として支持アームに設置した釣り合いおもりをかけたレバー・アームを有し、結合手段がレバー・アームの回転運動を第2支持アームの回転運動に結合する。このようにして、医療機器の位置の変化とともに変わる荷重モーメントを、荷重モーメントに合った逆モーメントで平衡させることが可能になる。
【0023】
本発明の別の実施態様では、台架が床置き型台架として形成される。このようにして、容易に移動できる台架が得られる。
【0024】
この構造の台架を吊り下げ型台架として形成すると、特に場所を取らない台架が得られる。
【0025】
本発明の特徴と利点は図面に描かれ、以下に説明される。
【0026】
【発明の実施の形態】
図1は、吊り下げ型台架として形成した台架100を示し、例えば手術室で、回転継手102を有する台柱101により天井103に吊り下げる。吊り下げ型台架である台架100の形態の代わりに、基本的な構造原理を保持して、これを床置き型台架として形成することも可能である。この場合、例えば台柱101は回転継手102とともに適当な台架の基礎に取り付けられる。
【0027】
台柱101は、支持アームとして働く第1支持アーム104と結合され、その端部領域に、回転継手106を有する吊り上げアーム支持部105により第2支持アーム107が保持される。この第2支持アーム107が吊り上げアームとして働く。これは、その端部領域に継手108を備え、手術用顕微鏡109が医療機器として支承される。
【0028】
支持アーム104は、台柱101の回転継手102により台柱に平行な回転軸110の回りを回転できる。吊り上げアーム支持部105内の回転継手106は、第2支持アーム107が回転軸111の回りを回転できることを保証する。この場合回転軸111は、台柱101に基本的に平行で、図1によって説明する実施形態では図平面上にある。この場合、回転軸111と台柱101の基本的に平行な運動とは、例えば製作誤差のため厳密な平行運動からずれる動きをも意味する。
【0029】
吊り上げアーム支持部105に第2支持アーム107が、第1支持アーム104と無関係に回転軸112に回転可能に支承される。この回転軸は、一方で吊り上げアーム支持部105の回転軸111に垂直で、図では図平面に垂直である。この吊り上げアーム支持部105は、例えば、支持アーム107を回転位置Aから破線で示す回転位置A’に動かすことができる。
【0030】
回転軸112に、手術用顕微鏡を下降させようとするモーメントを生じさせる手術用顕微鏡109にかかる重力を平衡させるため、台架100に釣り合いおもり113を持たせる。この釣り合いおもり113は、復元力を生成する手段として働く。この釣り合いおもり113は、台柱101の領域に配置される。これにより、支持アーム104と107を有する台柱101の回転軸110を回る運動のとき、釣り合いおもりが望ましくない逆モーメントを発生させ回転軸110を回る運動を困難にする、釣り合いおもり113の慣性作用が最小になる。さらに、こうして手術用顕微鏡を保持したときの台架全体の重心が台柱101の領域で回転軸110の近くにあり、回転継手102において、回転軸110に垂直な支承力が最小になる。
【0031】
釣り合いおもり113は、結合手段であるロープ牽引114により反転ローラ115と結合され、このローラによりモーメントが回転軸112に移され、手術用顕微鏡109の重力を平衡させる。こうしてこのロープ牽引114は、釣り合いおもり113の動きを回転軸112を回る第2支持アーム107の運動に結合する。ロープ牽引114は、吊り上げアーム支持部105内で反転ローラ115から回転継手106の回転軸111に沿って行われる。支持アーム107の動きが反転ローラ116によって、第1支持アーム104へ向かって反転され、釣り合いおもり113で発生した逆モーメントが加えられる反転ローラ117に移される。図1に示した実施形態では反転ローラ116と117が、それぞれ第1支持アーム104と図平面に垂直な回転軸118と119で支承される。釣り合いおもり113は、レバー・アーム120を有する反転ローラ117に取り付けられている。第1回転位置Aから破線で示す第2回転位置A’へ、保持する手術用顕微鏡109とともに第2支持アーム107が運動する際、レバー・アーム120の保持する釣り合いおもり113が位置Bから、同じように破線で示す位置B’へ動く。釣り合いおもり113の各位置で、合成レバー・アームが異なり、第2支持アーム108の瞬間位置に適合している。これは、第2支持アーム107が位置Aから位置A’へ動く場合、回転軸112にかかる荷重モーメントが変わるにもかかわらず、釣り合いおもり113によって必要な平衡力が生成されることを保証する。
【0032】
吊り上げアーム支持部105の領域で、回転軸111上のロープ牽引114内にフリー・ホイール回転継手121がある。このフリー・ホイール回転軸121は、回転軸111の回りの第2支持アーム107の運動のときロープ牽引114のロープがよれないように働く。さらにフリー・ホイール回転軸121はロープ牽引114を、第2支持アーム107に割り当てる区間122と、釣り合いおもり113に対応する区間123に分ける。ロープ牽引114のこれら区間122と123が互いに自由に回転できるので、回転軸111を回る第2支持アーム107の回転運動は釣り合いおもり113の運動から完全に切り離されている。特に、回転軸111を回る第2支持アーム107の回転運動は、釣り合いおもり113を配したロープ牽引区間123にその回転運動を逆結合させることはない。さらに、釣り合いおもり113のこの構成では、吊り上げアーム支持部で回転継手106の回転軸111の回りを第2支持アーム107が回転するとき、釣り合いおもり113の慣性が最小になる。
【0033】
図1のフリー・ホイール回転継手120の可能な実施形態を図2に示す。このフリー・ホイール回転継手は、ボール・ベアリング回転継手として形成される。図1の釣り合いおもり113に対応するロープ牽引201の区間は、ボール支持板202と結合している。また図1の吊り上げアーム107に対応するロープ牽引205の区間は、ボール・ベアリング・ケーシング203に固定されている。ボール支持板202とボール・ベアリング・ケーシング203の間にボール204が配置されている。この構造は、図1の回転軸を回って図1の第2支持アーム107が回転するとき、ボール・ベアリング・ケーシング203は第2支持アームに対応するロープ牽引205の区間とともに自由に回転でき、釣り合いおもり113に対応するロープ牽引201の区間をほとんどよれさせない。
【0034】
図2で説明したように、フリー・ホイール回転継手をボール・ベアリングによる回転継手として形成する代わりに、自在継手または別の周知の方法で形成することも可能である。
【0035】
図3は、本発明の別の実施形態としての台架300を示す。その基本構造は、図1の台架100に対応する。図1の台架100のように、台架300は吊り下げ型台架として形成され、回転継手302を備える台柱301により、例えば手術室の天井303に吊り下げられる。基本構造を維持して、台架300を床置き型台架として形成することもでき、その場合回転継手302を有する台柱301が台架の脚部に取り付けられる。
【0036】
台柱301に、支持アームとして働く第1支持アーム304が取り付けられる。この第1支持アーム304には、回転継手306を有する吊り上げアーム支持部305があり、支持部305に第2支持アーム307が保持される。この第2支持アーム307が吊り上げアームとして働く。このアームは、関節308を有する吊り上げアーム支持部305に保持され、関節310により医療機器として手術用顕微鏡309を保持する。
【0037】
図1の台架100に対応して、第1支持アーム304は回転継手302により台柱301で、台柱に平行な回転軸311の回りを回転できる。第2支持アーム307は、回転継手306により吊り上げアーム支持部305内で回転軸312の回りを動くことができる。回転軸312は、台柱301に対し基本的に平行で、図3の実施形態では同様に図平面にある。第2支持アーム307は、吊り上げアーム支持部305で関節308により回転軸313に支承される。回転軸313は、吊り上げアーム支持部305の回転軸312に垂直で、図の実施形態では図平面に垂直である。回転軸313のこの配置は、例えば台架300の支持アーム307を回転位置Aから、破線で示す回転位置A’へ移すことができる。
【0038】
回転軸313で対応する荷重モーメントを発生する、手術用顕微鏡309による重力を平衡するため、台架300に、復元力を生成する手段として働く釣り合いおもり314を持たせる。この釣り合いおもり314は、台柱301の領域に配置される。こうして、システム全体の質量中心も台柱301の回転継手302の回転軸311近辺にあり、釣り合いおもり314の慣性作用が最小になる。
【0039】
釣り合いおもり314は、結合手段であるロッド機構により第2支持アーム307と結合されている。このロッド機構は、釣り合いおもり314を持つレバー・アーム315を有し、レバー・アーム315は、台柱301と第1支持アーム304に垂直な回転軸316で支承されている。このレバー・アーム315は、回転軸316に対して釣り合いおもり314に対向する側に玉継手317を有する。この玉継手317に伝達ロッド318が接続され、吊り上げアーム支持部305内で回転継手306の回転軸312に沿って配置されている。この伝達ロッド318は、玉継手319により第2支持アーム307に取り付けられる。こうして回転位置Aから回転位置A’への手術用顕微鏡309の動きは、位置Bから破線で示す位置B’への釣り合いおもり314の対応する動きと連結している。手術用顕微鏡にかかる重力を発生させる、第2支持アーム307の回転軸313でのモーメントに対し、釣り合いおもり314により生じるモーメントで逆作用させる。
【0040】
玉継手317はケース付きの関節球を有し、これがレバー・アーム315を自由に移動可能に保持する。同じ方法で、第2支持アーム307の球継手319が形成される。伝達ロッド318は、回転軸312に沿ってローラ320と321間に移動可能に配置され、フリー・ホイール回転継手322を有する。フリー・ホイール回転継手322は、図1のフリー・ホイール回転継手121と同様に形成できる。これが伝達ロッド318を、第2支持アーム307に帰属する区間323と、釣り合いおもり314に対応する区間324に分ける。
【0041】
フリー・ホイール回転継手322は、伝達ロッド318の区間323と324が互いに自由に回転できるように働く。こうして吊り上げアーム支持部305の回転軸312を回る第2支持アーム307の回転運動は、回転継手306により釣り合いおもり314の運動から減結合される。これによりとりわけ、釣り合いおもり314に対するロッド機構へ、この運動が逆結合することが阻止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】台架の第1実施形態の図である。
【図2】図1の台架のフリー・ホイール回転継手の構造図である。
【図3】台架の第2実施形態の図である。
【符号の説明】
100 台架
101 台柱
102、106 回転継手
103 天井
104 支持アーム
105 吊り上げアーム支持部
107 支持アーム
108 関節
109 手術用顕微鏡
110、111 回転軸
112 回転軸
113 釣り合いおもり
114 ロープ牽引
115、116、117 反転ローラ
118、119 回転軸
120 レバー・アーム
121 フリー・ホイール回転継手
122、123 区間
Claims (18)
- 第1支持アーム(104,304)と、
第1軸(112,313)と第2軸(111,312)の回りで第1支持アーム(104,304)に対して回転可能に支承された第2支持アーム(107,307)と、
第2支持アームに対して第1軸(112,313)の回りで復元力を生成する手段(113、314)と、そして
第1軸(111、313)の回りでの第2支持アーム(107、307)の運動に復元力を生成する手段(113、314)を結合する結合手段(114,315−319)と
を有し、
結合手段(114,315−319)が、第2軸(111,312)の回りでの第2支持アーム(107、307)の運動の復元力を生成する手段(113、314)との逆結合を阻止するために、回転運動を減結合するフリー・ホイール回転継手(121、322)を有する、
ことを特徴とする、特に医療機器例えば手術用顕微鏡を保持するための台架。 - 復元力を生成する手段がおもり(113、314)を有することを特徴とする請求項1に記載の台架。
- 第1支持アームと第2支持アームを有し、第2支持アームが第1軸と第2軸で第1支持アームに対して回転可能に支承され、第2支持アームを少なくとも一方の軸の回りで復元力を生成する手段(113、314)に結合する、特に医療機器例えば手術用顕微鏡を保持するための、とりわけ請求項1または2に記載の台架であって、
復元力を生成する手段が台柱(101、301)の領域を動くおもり(113、314)を有することを特徴とする台架。 - 結合手段がロープ牽引(114)として形成されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の台架。
- 結合手段がロッド機構(315−319)として形成されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の台架。
- 復元力を生成する手段が、第2アーム(107、307)にかかる重力をそこに配する荷重(109、309)で相殺することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の台架。
- 台柱(101)の間隔で第2アーム(107)にかかる平衡復元力がロープ牽引(114)により伝達され、その際ロープ牽引(114)が台柱(101)と平行方向に反転されることを特徴とする請求項4、または、請求項6が請求項4を参照する場合は請求項6に記載の台架。
- ロープ牽引(114)を作動させるための反転(116)が台柱(101)の近くに設置されることを特徴とする請求項4または7、または請求項6が請求項4を参照する場合は請求項6に記載の台架。
- 第1支持アーム(104、304)が台柱(101、301)に基本的に平行な回転軸(110、311)の回りを回転できることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載の台架。
- 結合手段(114、318)が少なくとも1度中断され、運動の逆結合を阻止する手段が回転減結合(121、322)として形成されることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載の台架。
- 第1軸(112、313)が第2軸(111、312)に基本的に垂直であることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載の台架。
- 第1軸(111、312)と第2軸(112、308)が互いに離れて配置されることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか一項に記載の台架。
- フリー・ホイール回転継手(121、322)が一方の軸(111、312)にあることを特徴とする請求項11もしくは12に記載の台架。
- ロープ牽引(114)が少なくとも区間ごとにローラ(115、116)により一方の軸(111)に沿って行われることを特徴とする請求項6ないし13のいずれか一項に記載の台架。
- ロッド機構が一方の軸に沿って移動できる伝達ロッド(318)を有することを特徴とする請求項5に記載の台架。
- 復元力を生成する手段が、支持アーム(104、304)に配置され釣り合いおもり(113、314)が取り付けられたレバー・アーム(120、315)を有し、結合手段(114、315−319)がレバー・アーム(120、315)の回転運動を第2支持アーム(107、307)の回転運動に結合することを特徴とする請求項1ないし15のいずれか一項に記載の台架。
- 台架が床置き台架として形成されることを特徴とする請求項1ないし16のいずれか一項に記載の台架。
- 台架が吊り下げ台架(100、300)として形成されることを特徴とする請求項1ないし16のいずれか一項に記載の台架。
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