JP7239942B2 - 医療用プロジェクターの支持構造 - Google Patents

Description

本発明は医療用プロジェクターの支持構造に関する。

手術で使用される顕微鏡やカメラ等の医療機器は、フロアに設置されたスタンド装置から横方向に延びる支持アームの先端部に支持される。支持アームの先端部には複数の回転軸を有する保持アームが取付けられ、その保持アームの先端に医療機器の片方の側面が固定される。複数の回転軸を有する保持アームにより支持するため医療機器はその向きを任意に変更することができる。顕微鏡やカメラ等の医療機器は比較的小型のため、医療機器の片方の側面だけを保持アームにより所謂片持ち状態で支持しても問題ない。関連技術は日本国特許公開公報特開２０１７－６６２０号（特許文献１）に例示される。

しかしながら近年では顕微鏡やカメラ等の機能を内蔵した大型の医療機器も開発されている。例えば、手術部位の臓器における蛍光画像を撮影し、それを可視画像化してプロジェクションマッピング技術により臓器に直接投影する医療用プロジェクターが開発されている。このように大型の医療機器の場合は片持ちでは支持が不安定になるため、両持ちで且つ向きを任意に変更可能な新たな支持構造の提案が待たれている。

本発明によれば、大型の医療用プロジェクターを両持ちで確実に支持でき且つ支持した状態で向きを任意に変更可能な医療用プロジェクターの支持構造を提供することができる。

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スタンド装置の横方向に延びる支持アームの先端部に、先端側が二股状に分岐した保持アームを、支持アームの軸心に合致した第１回転軸を中心に回転自在に取付け、保持アームの二股状に分岐した最先の端部間に、支持アームの第１回転軸に直交する第２回転軸を中心にして回転自在な円筒部を取付け、該円筒部に、外輪と内輪との間に複数の転動体を介在させたリング状ベアリングの外輪部分を固定し、リング状ベアリングの内部に、下面より光線を照射する医療用プロジェクターを、リング状ベアリングの内輪部分に固定した状態で、リング状ベアリングの中心軸を中心にして回転自在に配置したことを特徴とする。

本発明の第２の技術的側面によれば、医療用プロジェクターの第２回転軸方向における両方の側面に、第２回転軸を通過する状態で医療用プロジェクターの中心軸方向に沿って延びるレールを設け、該レールに対して該レールの長手方向に沿って該レール上の位置を変更自在なウェイトをそれぞれ設けたことを特徴とする。

本発明の第３の技術的側面によれば、レールの下端部にスタンド装置或いは医療用プロジェクターを操作するための操作ハンドルを取付けたことを特徴とする。

スタンド装置に支持された医療用プロジェクターを示す斜視図。 スタンド装置に支持された医療用プロジェクターを示す側面図。 医療用プロジェクターの内部構造を示す説明図。 医療用プロジェクターを示す下面図。 医療用プロジェクターを示す斜視図。 リング状ベアリングを示す分解斜視図。 リング状ベアリングを示す断面図。 図４中矢示ＳＡ－ＳＡ線に沿う断面図。 医療用プロジェクターの第２回転軸を中心したバランス状態を示す側面図。 図９中矢示ＳＢ－ＳＢ線に沿う断面図。

本発明の好適な実施形態を図１～図１０に基づいて説明する。以下において前後左右の方向性は図１に示された通りである。

手術室内のフロア上に設置されているスタンド装置１は、ベース上で水平方向に回転自在なスタンド本体２を備えている。スタンド本体２には、前アーム３及び後アーム４を含む平行リンク機構Ｒが、前アーム３の途中に設定された回転軸５を中心にして回転自在に支持されている。

平行リンク機構Ｒの上辺は支持アーム６の後側部分により形成され、支持アーム６はそのまま前方へ延びている。平行リンク機構Ｒの下辺は下アーム７の前側部分により形成され、下アーム７はそのまま後方へ延び、後端にはカウンタウェイト８が取付けられている。

支持アーム６の先端部には、途中から先端側が二股状に分岐した保持アーム９が取付けられている。保持アーム９は支持アーム６の軸心に合致した第１回転軸Ｘを中心に回転自在に取付けられている。

保持アーム９の二股状に分岐した最先の端部１０間にはリング状の円筒部１１が取付けられている。円筒部１１はその最大直径部分が、第１回転軸Ｘに直交する第２回転軸Ｙを中心にした状態で、端部１０に対して回転自在に取付けられている。

円筒部１１の内面には複数の凸部１２が円周方向に沿って形成されている。この凸部１２上にリング状ベアリング１３が取付けられている。リング状ベアリング１３は、外輪１４と内輪１５との間に複数のコロ（転動体）１６を介在させた構造で、その外輪１４がネジ１７により凸部１２に固定されている。

リング状ベアリング１３の内部には医療用プロジェクター１８が配置されている。医療用プロジェクター１８は概略直方体で、その側面の周囲に６個の取付部品１９が固定されており、その先端部がリング状ベアリング１３の内輪１５に下側からネジ２０により固定されている。リング状ベアリング１３の中心軸Ｚは前記第１回転軸Ｘ及び第２回転軸Ｙと直交し、医療用プロジェクター１８はこの中心軸Ｚを中心に円筒部１１及び外輪１４に対して回転自在となる。

医療用プロジェクター１８の第２回転軸Ｙの方向における両側面には、第２回転軸Ｙを通過した状態で、医療用プロジェクター１８の中心軸Ｚの方向に沿って延びるレール２１が固定されている。このレール２１には長手方向に沿って複数のネジ穴２２が形成されている。レール２１には断面コ字状のウェイト２３が設けられる。ウェイト２３には円孔２４が形成され、そこからネジ部２５を挿入して任意のネジ穴２２に螺合することにより、ウェイト２３の位置をレール２１の長手方向に沿ってレール２１上の位置を変更することができる。

レール２１が第２回転軸Ｙを通過する状態で延びるため、ウェイト２３の位置を第２回転軸Ｙを境として両側へ移動させることができる。そのため、図９で示すように、医療用プロジェクター１８の第２回転軸Ｙを中心とした上下の重量Ｗ１、Ｗ２を等しくすることで、第２回転軸Ｙを中心とした回転方向でのバランス調整を行うことができる。場合によっては、左右のウェイト２３のいずれか一方の重さを変えることにより、医療用プロジェクター１８の第１回転軸Ｘを中心とした回転方向でのバランス調整も行うことができる。

レール２１の下端部には操作ハンドル２６が左右にそれぞれ取付けられている。この操作ハンドル２６はスタンド装置１の各回転部における電磁クラッチや医療用プロジェクター１８を操作するためのものである。操作ハンドル２６が剛性の高いレール２１の下端部に取付けられているため、操作ハンドル２６の取付剛性が高い。

医療用プロジェクター１８の側面部には、その下端周囲に７つの照明２７が異なる長さの支持バー２８により医療用プロジェクター１８から放射方向に離れた状態で且つ円周状に並んだ状態で配置されている。この照明２７は白色光Ｈを照射してドクターＤの手元の手術部位をあらゆる方向から照らして、ドクターＤの手の陰により手術部位が暗くなることを解消するためのものである。

スタンド装置１によりドクターＤの頭部より高い位置に支持された医療用プロジェクター１８は患者Ｐの手術中の臓器Ｇから蛍光部分を撮影して、それを可視画像化してリアルタイムで臓器Ｇに投影するための装置である。医療用プロジェクター１８の下面には窓２９が形成され、その周囲には特定波長の励起光Ｅを発する励起光照明３０が設けられている。窓２９の周囲に励起光照明３０があるため、励起光Ｅを臓器Ｇに対してあらゆる方向から照射することができる。

医療用プロジェクター１８の内部には窓２９の真上に光を部分的に透過・反射する光分岐手段３１が設けられている。更に内部にはプロジェクター部３２とカメラ部３３が設けられている。カメラ部３３の内部には蛍光カメラ３４と可視光カメラ３５が設けられており、蛍光と可視光に分離する図示せぬ光学フィルタ手段も設けられている。

患者Ｐには予め人体に安全な蛍光試薬が投与される。手術室内の無影灯３６は基本的に消灯する（蛍光強度によっては点灯する場合もある）。励起光照明３０から特定波長の励起光Ｅを手術部位の臓器Ｇに照射する。すると臓器Ｇを含む術野において、肉眼では見えない組織表面下の血管やリンパ管の流れ或いは腫瘍等が蛍光発光部Ｆとして発光する。その蛍光発光部Ｆからの蛍光を含む術野からの反射光Ａを窓２９から医療用プロジェクター１８の内部に取入れてカメラ部３３に導く。カメラ部３３では反射光Ａを蛍光と可視光に分離し、蛍光は蛍光カメラ３４で、可視光は可視光カメラ３５で撮影する。

蛍光カメラ３４で撮影された蛍光画像Ｂは可視画像化されてプロジェクター部３２へ送られ、プロジェクター部３２から光分岐手段３１を介して窓２９より臓器Ｇに投影される。蛍光画像Ｂが臓器Ｇにリアルタイムで投影されるプロジェクションマッピングとなる。リアルタイムの投影のため、臓器Ｇの変形や移動にも時差なく追従し、ドクターＤはその臓器Ｇに投影された蛍光画像Ｂを参考にして手術を行うことができる。

この医療用プロジェクター１８は二股状に分岐した保持アーム９により円筒部１１及びリング状ベアリング１３を介して両持ち状態で支持されるため、支持状態が確実である。

手術中に医療用プロジェクター１８の投影方向を変更する場合は、操作ハンドル２６を握りながら操作することにより、スタンド装置１の回転部分の電磁クラッチをフリーにして、医療用プロジェクター１８を全体的に上下或いは前後左右に移動させることができる。そして医療用プロジェクター１８が、第１回転軸Ｘを中心に保持アーム９ごと回転し、第２回転軸Ｙを中心にリング状ベアリング１３ごと回転し、リング状ベアリング１３の中心軸Ｚを中心に回転するため、投影方向を任意に変更することができる。

本発明の第１の技術的側面によれば、二股状に分岐した保持アームにより医療用プロジェクターを両持ち状態で確実に支持することができる。医療用プロジェクターが、第１回転軸を中心に保持アームごと回転し、第２回転軸を中心にリング状ベアリングごと回転し、リング状ベアリングの中心軸を中心に回転するため、医療用プロジェクターの向きを任意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、レールに沿ってウェイトの位置を変更することにより、医療用プロジェクターの第２回転軸を中心とした回転方向でのバランス調整を行うことができる。

本発明の第３の技術的側面によれば、操作ハンドルが剛性の高いレールの下端部に取付けられているため、操作ハンドルの取付剛性を高めることができる。

（米国指定）
本国際特許出願は米国指定に関し、２０１８年４月３日に出願された日本国特許出願第２０１８－０７１３２３号について米国特許法第１１９条（ａ）に基づく優先権の利益を援用し、当該開示内容を引用する。

Claims (3)

1. フロアに設置されたスタンド装置の横方向に延びる支持アームの先端部に、先端側が二股状に分岐した保持アームを、支持アームの軸心に合致した第１回転軸を中心に回転自在に取付け、
   保持アームの先端側の二股状に分岐した先端の端部間に、支持アームの第１回転軸に直交する第２回転軸を中心にして回転自在な円筒部を取付け、
   該円筒部に、外輪と内輪との間に複数の転動体を介在させたリング状ベアリングの外輪部分を固定し、
   リング状ベアリングの内部に、下面より光線を照射する医療用プロジェクターを、リング状ベアリングの内輪部分に固定した状態で、リング状ベアリングの中心軸を中心にして回転自在に配置したことを特徴とする医療用プロジェクターの支持構造。
2. 医療用プロジェクターの第２回転軸方向における両方の側面に、第２回転軸を通過する状態で医療用プロジェクターの中心軸方向に沿って延びるレールを設け、該レールに対して該レールの長手方向に沿って該レール上の位置を変更自在なウェイトをそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１記載の医療用プロジェクターの支持構造。
3. レールの下端部にスタンド装置或いは医療用プロジェクターを操作するための操作ハンドルを取付けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の医療用プロジェクターの支持構造。

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