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JP2648274B2 - 医療用位置検出装置 - Google Patents

医療用位置検出装置

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JP2648274B2
JP2648274B2 JP5031123A JP3112393A JP2648274B2 JP 2648274 B2 JP2648274 B2 JP 2648274B2 JP 5031123 A JP5031123 A JP 5031123A JP 3112393 A JP3112393 A JP 3112393A JP 2648274 B2 JP2648274 B2 JP 2648274B2
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JP
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sub
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勝重 中村
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Mitaka Kohki Co Ltd
Original Assignee
Mitaka Kohki Co Ltd
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Publication date
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Priority to US08/187,979 priority patent/US5441505A/en
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Priority to HK51397A priority patent/HK51397A/xx
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    • A61B2090/506—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms using a parallelogram linkage, e.g. panthograph
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は医療用位置検出装置、
特に脳外科手術に好適な医療用位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＴスキャンやＭＲＩスキャン等の装置
の普及を契機として脳神経外科は大きな転機を迎えた。
すなわち、これまでの頭蓋単純撮影や脳血管撮影などの
画像診断法に代わって、現在ではコンピュータによる解
析を経た三次元的な画像診断法が脳外科手術の主体とな
っている。
【０００３】そして、このようなＣＴ等の画像上で指定
された位置情報を再現するために、例えば特開昭６２−
３２７号等のように、架台に設置された複数のアームの
関節にポテンショメータを設け、該ポテンショメータか
らの信号の基づいて、アーム先端部に設けた方針部によ
り手術個所を探す医療用位置検出装置が用いられてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の医療用位置検出装置にあっては、各アームが
関節を介して動く構造となっているため、位置検出装置
全体を停止させようとするには、各関節全てにクラッチ
手段を設けなければならない。ところが、重量物である
クラッチ手段を方針部付近の高い位置に設置すること
は、位置検出装置の操作性及び安定性の面で好ましくな
い。
【０００５】また、各関節の角度をポテンショメータに
て検出しているため、Ａ／Ｄ変換が必要になると共に温
度変化による影響を受け易かった。
【０００６】更に、各アームの重さがバランスされてい
ないため、大きな操作力を要し、操作性の面で不利であ
った。
【０００７】この発明はこのような従来の技術に着目し
てなされたものであり、クラッチ手段を患者の近くの関
節に設ける必要がなく、且つＡ／Ｄ変換が不要で温度変
化による影響も受けず、操作性の良い医療用位置検出装
置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る医療用位
置検出装置は、上記の目的を達成するために、上下方向
に沿う第１リンクの途中部分を架台側に設定された回動
支点に軸支し、該第１リンクの上端の連結軸に第２リン
クの途中部分を軸支し、該第２リンクの先端の連結軸に
第３リンクの途中部分を軸支すると共に、前記第１リン
クと第２リンクとの前記連結軸にクランク部材を軸支
し、前記第１リンクの下端の連結軸に第１補助リンク及
び第２補助リンクの一端を軸支すると共に、該第１補助
リンクの他端と第２リンクの他端とを第１リンクと平行
な第１サブリンクで、また第２補助リンクの他端と前記
クランク部材の一端とを第１リンクと平行な第２サブリ
ンクで各々連結し、第３リンクの他端とクランク部材の
他端とを第２リンクと平行な第３サブリンクで連結し、
前記第３リンクを長手中心軸で回転自在にすると共に該
第３リンクの先端の連結軸に方針部を軸支し、そして、
前記回動支点、第１補助リンクと第１サブリンクとの前
記連結軸に各々電磁クラッチ及びロータリエンコーダを
設け、第２補助リンクと第１リンクとの前記連結軸に電
磁クラッチを設け、第２リンクと第３リンクとの前記連
結軸、第３リンクの長手中心軸、方針部の前記連結軸に
各々ロータリエンコーダを設け、前記第１補助リンクの
他端側の前記連結軸に第１補助リンクに連動して回動す
る第１カウンタウェイトを設け、第２補助リンクの一端
側の連結軸に第２補助リンクに連動して回動する第２カ
ウンタウェイトを設けたものである。
【０００９】尚、以上及び以下において、「回動」とは
リンクの途中位置を中心にしてリンクの両端がシーソー
のように揺動することであり、「回転」とはリンクの長
手中心軸でリンクがドリルのように自転することであ
る。
【００１０】
【作用】本発明の医療用位置検出装置によれば、第１〜
第３リンク及び第１〜第３サブリンク及びクランク部材
にて、メインの平行リンク及びサブの平行リンクが形成
され、前記各リンクが各々平行リンクにて連動するた
め、リンクの連結軸全てにクラッチ手段を設ける必要が
なく、比較的下方に位置する回動支点、第１補助リンク
と第１サブリンクの連結軸、第２補助リンクと第１リン
クとの連結軸にクラッチ手段を設ければ良い。従って、
重いクラッチ手段ごとリンク操作を行う必要がないた
め、操作性の面で優れ、また装置全体の安定性の面から
も好ましい。
【００１１】更に、Ａ／Ｄ変換が不要で且つ温度変化の
影響を受けないロータリエンコーダにて角度検出を行う
ため、位置検出精度の面においても優れている。
【００１２】そして、第１補助リンクの他端に第１補助
リンクに連動して回動する第１カウンタウェイトを設
け、第２補助リンクの一端に第２補助リンクに連動して
回動する第２カウンタウェイトを設けたので、リンクを
小さな力で操作でき、操作性の面で優れる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。「架台」としてのベッド１には患者Ｐが載せ
られている。このベッド１の端部にはベッド１の長手方
向に沿う水平シャフト２が固定されており、この水平シ
ャフト２には、Ｌ型金具３の一方の上下挟持片３ａが固
定されている。また、Ｌ型金具３の他方の上下挟持片３
ｂ間にはベッド１の幅方向に沿う別の水平シャフト４が
固定されている。前記の両上下挟持片３ａ、３ｂはレバ
ー５にて各々締付力を調整でき、各水平シャフト２、４
がそれぞれの長手中心軸α1 、α2 を中心にして回転自
在とされている。
【００１４】そして、幅方向に沿う水平シャフト４には
第１ブラケット６が固設されており、この第１ブラケッ
ト６には軸α3 を中心に回転自在な垂直シャフト７が設
けられている。そして、この垂直シャフト７には電磁ク
ラッチＣ1 及びロータリエンコーダＲ1 が設けられてい
る。この発明における角度検出は、Ａ／Ｄ変換が不要で
且つ温度影響を受けにくい「ロータリエンコーダ」にて
全て行われる。また、この垂直シャフト７には第２ブラ
ケット８が固設してあり、この第２ブラケット８に軸α
4 を中心に回転自在な別の水平シャフト９が固設されて
いる。この水平シャフト９にも電磁クラッチＣ2 及びロ
ータリエンコーダＲ2 が設けられている。更に、この水
平シャフト９の先端に断面Ｌ型の第３ブラケット１０が
設定してある。
【００１５】この第３ブラケット１０に設定した回動支
点Ｘに、上下方向に沿う第１リンク１１の途中部分が軸
支されている。この回動支点Ｘに電磁クラッチＣ3 及び
ロータリエンコーダＲ3 が設けてある。この第１リンク
１１の上端には連結軸α5 を介して第２リンク１２の途
中部分が軸支してある。第２リンク１２の先端には先端
金具１３が設けられており、この先端金具１３に設定さ
れた連結軸α6 に、第３リンク１４の途中部分に設定さ
れた回動金具１５が軸支されている。この連結軸α6 に
もロータリエンコーダＲ4 が設けられている。そして、
この回動金具１５には第３リンク１４がその長手中心軸
α7 を中心に回転自在に取付けられている。回動金具１
５には上側に突出するレバー１６が一体的に形成されて
おり、このレバー１６に、前記第３リンク１４の回転量
を検出するロータリエンコーダＲ5 が設けてある。尚、
前記先端金具１３には第３リンク１４の上端との干渉を
回避するための切欠部１７が形成してある。
【００１６】第３リンク１４の下端には方針部１８が連
結軸α8 を介して回動自在に軸支されている。方針部１
８は連結軸α8 を中心に両端へ方針１９とカウンタウェ
イト２０とを備えたものであり、連結軸α8 を中心に両
方の重量バランスが保たれている。そして、この連結軸
α8 にはロータリエンコーダＲ6 が設けてある。以上が
メインのリンク系であり、これにサブのリンク系が組み
合わされている。
【００１７】すなわち、第１リンク１１の下端の連結軸
α9 には長短２本の第１・第２補助リンク２１、２２の
一端が軸支されている。また、第１リンク１１と第２リ
ンク１２との連結軸α5 にはクランク部材２３が軸支さ
れている。そして、第１補助リンク２１の先端の連結軸
α10と、第２リンク１２の他端の連結軸α11とが、第１
リンク１１と平行な第１サブリンク２４にて連結されて
いる。そして、連結軸α10には電磁クラッチＣ4 及びロ
ータリエンコーダＲ7 が設けられている。第１補助リン
ク２１の他端に設けられた電磁クラッチＣ4 には、第１
補助リンク２１に連動して回動する第１カウンタウェイ
トＷ1 が水平方向へ突出した状態で設けられている。ま
た、前記第２補助リンク２２の一端の連結軸α9 には、
第２補助リンク２２に連動して回動する第２カウンタウ
ェイトＷ2 が上方へ突出した状態で設けられている。こ
の第２カウンタウェイトＷ2 は、第１補助リンク２１側
に位置しているものの、該第１補助リンク２１を貫通す
る図示せぬシャフトを介して第２補助リンク２２の連結
軸α9 と接続されている。また、この連結軸α9 には第
２補助リンク２２の回動をロックするための電磁クラッ
チＣ5 が設けられている。第２補助リンク２２の他端の
連結軸α13と前記クランク部材２３の一端の連結軸α12
とが第１リンク１１と平行な第２サブリンク２５にて連
結されている。更に、クランク部材２３の他端の連結軸
α14と回動金具１５のレバー１６の連結軸α15とが、第
２リンク１２に平行な第３サブリンク２６にて連結され
ている。
【００１８】以上のように、この実施例のものは、連結
軸α5 →連結軸α9 →連結軸α10→連結軸α11にて、メ
イン平行リンクＡが形成され、連結軸α5 →連結軸α9
→連結軸α13→連結軸α12にて第１のサブ平行リンクＢ
1 が形成され、そして連結軸α5 →連結軸α6 →連結軸
α15→連結軸α14にて第２のサブ平行リンクＢ2 が形成
される。
【００１９】次に、動作を説明する。まず、第１リンク
１１以上の構造が、連結軸α1 〜α4 にて垂直方向及び
水平方向に回動できるようになっている。そして、サブ
リンク系のみの動作として、図３に示すように、第３リ
ンク１４を連結軸α6 を中心に回動させると、第２のサ
ブ平行リンクＢ2 及び第１のサブ平行リンクＢ1 が変形
し、その変形量（第３リンク１４の回動量）をロータリ
エンコーダＲ4 にて検出できる。更に、この動作は電磁
クラッチＣ5 にてロックできる。更に、第２カウンタウ
ェイトＷ2 により、前記の第３リンク１４の動作を軽い
操作力で行うことができる。
【００２０】次に、図４に示す如く、第２リンク１２を
連結軸α5 を中心に上方へ持ち上げると、メイン平行リ
ンクＡ及び第２のサブ平行リンクＢ2 が変形し、その変
形量（第２リンク１２の回動量）を、連結軸α10のロー
タリエンコーダＲ7 にて検出できる。この時、クランク
部材２３は回転しないので、第３リンク１４の垂直状態
はそのまま維持される。尚、この動作は電磁クラッチＣ
4 にてロックできる。更に、第１カウンタウェイトＷ1
により、前記動作を軽い操作力で行うことができる。
【００２１】そして、第１リンク１１を回動支点Ｘを中
心にして回動させ、メイン平行リンクＡを変形させるこ
とにより、第３リンク１４を遠ざける方向に移動させる
と、その第１リンク１１の回動量（方針部１８の移動
量）をロータリエンコーダＲ3にて検出できる。そし
て、この動作は電磁クラッチＣ3 にてロックできる。更
に、この動作も第１カウンタウェイトＷ1 により、軽い
操作力で行うことができる。加えて、この場合も、クラ
ンク部材２３は回転しないので、第３リンク１４の垂直
状態はそのまま維持される。
【００２２】また、第３リンク１４の長手中心軸α7 を
中心とした回転量はロータリエンコーダＲ5 にて検出で
き、方針部１８の回動量はロータリエンコーダＲ6 にて
検出できる。従って、各ロータリエンコーダＲ1 〜Ｒ7
からの信号により、方針部１８の先端位置を検出できる
ため、ＣＴ等からの位置情報に基づいて、方針部１８の
先端位置を目的点に誘導できる。しかも、この実施例の
装置は、回動支点Ｘ及びその他の連結軸α5 〜にて自由
に動くものでありながら、その動作を下方に配置した電
磁クラッチＣ3 〜Ｃ5 にてロックできるので、例えば、
患者Ｐの頭部付近に位置する連結軸α6 に重量のあるク
ラッチ手段を設けずに済み、操作性及び安全性の面から
も好適である。
【００２３】
【発明の効果】本発明の医療用位置検出装置は、以上説
明した如き内容のものであって、第１〜第３リンク及び
第１〜第３サブリンク及びクランク部材にて、メインの
平行リンク及びサブの平行リンクが形成され、前記各リ
ンクが各々平行リンクにて連動するため、リンクの連結
軸全てにクラッチ手段を設ける必要がなく、比較的下方
に位置する回動支点、第１補助リンクと第１サブリンク
の連結軸、第２補助リンクと第１リンクとの連結軸にク
ラッチ手段を設ければ良い。従って、重いクラッチ手段
ごとリンク操作を行う必要がないため、操作性の面で優
れ、また装置全体の安定性の面からも好ましい。
【００２４】更に、Ａ／Ｄ変換が不要で且つ温度変化の
影響を受けないロータリエンコーダにて角度検出を行う
ため、位置検出精度の面においても優れている。
【００２５】そして、第１補助リンクの他端に第１補助
リンクに連動して回動する第１カウンタウェイトを設
け、第２補助リンクの一端に第２補助リンクに連動して
回動する第２カウンタウェイトを設けたので、リンクを
小さな力で操作でき、操作性の面で優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る医療用位置検出装置
を示す斜視図である。
【図２】第１リンク以上の構造を示す概略側面図であ
る。
【図３】第３リンクを回動させた状態を示す図２相当の
概略側面図である。
【図４】第２リンクを回動させた状態を示す図２相当の
概略側面図である。
【図５】第１リンクを回動させた状態を示す図２相当の
概略側面図である。
【符号の説明】
１１ 第１リンク １２ 第２リンク １４ 第３リンク ２３ クランク部材 ２１ 第１補助リンク ２２ 第２補助リンク ２４ 第１サブリンク ２５ 第２サブリンク ２６ 第３サブリンク １８ 方針部 Ｘ 回動支点 １ ベッド（架台） Ｃ1 〜Ｃ5 電磁クラッチ Ｒ1 〜Ｒ7 ロータリエンコーダ α8 連結軸（回動軸） Ｗ1 第１カウンタウェイト Ｗ2 第２カウンタウェイト

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上下方向に沿う第１リンク（１１）の途
    中部分を架台（１）側に設定された回動支点（Ｘ）に軸
    支し、該第１リンク（１１）の上端の連結軸（α5 ）に
    第２リンク（１２）の途中部分を軸支し、該第２リンク
    （１２）の先端の連結軸（α6 ）に第３リンク（１４）
    の途中部分を軸支すると共に、前記第１リンク（１１）
    と第２リンク（１２）との前記連結軸（α5 ）にクラン
    ク部材（２３）を軸支し、 前記第１リンク（１１）の下端の連結軸（α9 ）に第１
    補助リンク（２１）及び第２補助リンク（２２）の一端
    を軸支すると共に、該第１補助リンク（２１）の他端と
    第２リンク（１２）の他端とを第１リンク（１１）と平
    行な第１サブリンク（２４）で、また第２補助リンク
    （２２）の他端と前記クランク部材（２３）の一端とを
    第１リンク（１１）と平行な第２サブリンク（２５）で
    各々連結し、第３リンク（１４）の他端とクランク部材
    （２３）の他端とを第２リンク（１２）と平行な第３サ
    ブリンク（２６）で連結し、 前記第３リンク（１４）を長手中心軸（α7 ）で回転自
    在にすると共に該第３リンク（１４）の先端の連結軸
    （α8 ）に方針部（１８）を軸支し、 そして、前記回動支点（Ｘ）、第１補助リンク（２１）
    と第１サブリンク（２４）との前記連結軸（α10）に各
    々電磁クラッチ（Ｃ3 、Ｃ4 ）及びロータリエンコーダ
    （Ｒ3 、Ｒ7 ）を設け、第２補助リンク（２２）と第１
    リンク（１１） との前記連結軸（α9 ）に電磁クラッチ
    （Ｃ5 ）を設け、第２リンク（１２）と第３リンク（１
    ４）との前記連結軸（α6 ）、第３リンク（１４）の長
    手中心軸（α7 ）、方針部（１８）の前記連結軸（α8
    ）に各々ロータリエンコーダ（Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 ）を
    設け、前記第１補助リンク（２１）の他端側の前記連結軸（α
    10）に第１補助リンク（２１）に連動して回動する第１
    カウンタウェイト（Ｗ1 ）を設け、第２補助リンク（２
    ２）の一端側の連結軸（α9 ）に第２補助リンク（２
    ２）に連動して回動する第２カウンタウェイト（Ｗ
    ２ ）を設けたことを特徴とする医療用位置検出装置。
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