(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１のデバイスおよび第２のデバイスを含む手術室システムであって、前記第１のデバイスは、光信号を出射するためと受信するための手段を設けられ、前記第２のデバイスは、光信号を受信し出射するための手段を設けられ、
前記光信号は、排他的に無線で前記第１のデバイスと前記第２のデバイスとの間を転送され、前記光信号に変調された情報を伝搬し、
前記第１のデバイスは、照明デバイスであり、
前記第２のデバイスは、医療器具であるか、低侵襲器具であり、前記第１のデバイスは、前記第２のデバイスの制御信号を前記第２のデバイスに排他的に転送し、前記第２のデバイスからのすべての出力情報は、光信号を用いて無線で前記第１のデバイスに転送され、制御手段は、データ交換ための前記第１のデバイスと前記第２のデバイスとの間の階層の優先順位決定手段を含む、前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイス間の通信アクセスを管理するために前記手術室システムに設けられる、手術室システム。
【請求項２】
前記光は可視光である、請求項１に記載の手術室システム。
【請求項３】
前記光は、赤外光である、請求項１に記載の手術室システム。
【請求項４】
前記照明デバイスは、少なくとも１つの発光ダイオードまたはレーザーダイオードを備え、前記発光ダイオードまたはレーザーダイオードによって出射される光の強度は、変調される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の手術室システム。
【請求項５】
情報を伝搬する光信号を出射し受信するための手段を設けられるさらなるデバイスを備え、前記情報は、前記光信号にそれぞれ変調され、通信管理のための前記制御手段は、光信号を交換する各２つのデバイス間の通信のための帯域幅を調整するための手段を含み、前記デバイス間の前記データ交換のための前記階層の優先順位決定手段は、２つのデバイスのそれぞれの前記通信アクセスについて決定する決定手段を設けられ、最も高い優先順
位を有する前記デバイスに前記通信アクセスをスイッチングするためのスイッチング手段を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の手術室システム。
【請求項６】
デバイスから送信され受信される信号を、前記信号が低品質になることを引き起こさないように、ジッタおよび他の通信雑物を検出し低減することによって品質を向上させるために調整するための調整手段を備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の手術室システム。
【請求項７】
前記制御手段を備える基地局が設けられる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の手術室システム。
【請求項８】
前記基地局は、アナログ信号を受信し送信するために設けられる、請求項７に記載の手術室システム。
【請求項９】
アナログ信号に基づき代表する、第１のデジタル信号は、前記手術室システム内に送信のために設けられ、さらに前記第１のデジタル信号に基づく第２のデジタル信号は他の通信サービスのために生成される、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の手術室システム。
【請求項１０】
第１のデジタル信号に基づき代表される、前記第１のデジタル信号に基づくアナログ信号は、受信機を用いて通信のために生成される、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の手術室システム。
【請求項１１】
前記照明デバイスは、前記基地局と通信する、請求項７または請求項８に記載の手術室システム。
【請求項１２】
少なくとも１つのデバイスは、ネットワークの基地局から信号を受信するように構成される、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の手術室システム。
【請求項１３】
少なくとも１つのデバイスは、ネットワークの基地局に信号を出射するように構成される、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の手術室システム。
【請求項１４】
デバイスは、１つまたは複数の手術室デバイスの各々からのさらなる手術室デバイス信号を備えるさらなる光信号を受信し、前記さらなる光信号に基づきさらなるアナログ信号を生成するように構成され、前記さらなるアナログ信号は、手術室ネットワークの基地局への送信のためのものである、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の手術室システム。
【請求項１５】
前記さらなる光信号は、光源による光出力とは異なる波長である、請求項１４に記載の手術室システム。
【請求項１６】
手術室システムにおいてデータを送信および受信するための方法であって、
光のみが前記システムのデバイス間で排他的に無線で信号を転送するために用いられ、前記光は、光信号に変調された情報を搬送し、
前記光は照明デバイスから他のデバイスに出射され、前記他のデバイスは医療器具または低侵襲器具であり、
前記光は、制御信号を前記他のデバイスに排他的に転送し、前記他のデバイスからのすべての出力情報は、光信号を用いて無線で前記照明デバイスに転送され、
前記照明デバイスと前記他のデバイスとの間の通信アクセスは管理され、前記照明デバイスと前記他のデバイスとの間のデータ交換ための階層優先順位の決定を行うことを含む、方法。
【請求項１７】
デジタルトラフィック制御処理は、前記データの送信および受信に関して実行される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
データは前記手術室システムのデバイスうちの、前記デバイスおよび／またはさらなるデバイス間で送信および受信される、請求項１６または請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本願は、データ転送に関し、特に、光を使用して、他の手術室デバイスへとまたはそれらからの信号を転送または受信可能な手術用ランプに関するが、これに限定されない、手術室デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
可視光通信システムにおいて、データ信号は、可視光に変調される。実用的なデータレートでは、変調は、人間の目で感知されるには余りにも急速である。可視光は、このため照明と通信の両方のために使用することができる。発光ダイオード（ＬＥＤ）は、多くの場合、とりわけ、それらの出力を十分迅速に調節することができるので、光源として使用される。
【０００３】
照明用の白色ＬＥＤの使用は、ますます広く普及してきている。
米国特許第２０１１／００６９９５８Ａ１号明細書は、光無線データ転送を使用する航空機データ通信システムを開示する。光は、非コヒーレント赤外光である。
【０００４】
光を使用して、モバイルデバイスと通信システムとに携帯電話信号を転送するための通信装置は、国際公開第２０１３／１１４１０３Ａ１号パンフレットの主題である。米国特許第２０１２／０１３４４３３Ａ１号明細書および米国特許２０１２／００４４８４６Ａ１号明細書は、効率的な送信およびエネルギー削減を可能にする通信システムに関連する。
【０００５】
多くの方法が可視光通信の可能性を用いるにもかかわらず、実用的なシステムを実現することは、未踏のままである。
【０００６】
独国実用新案第２０２０１３００６５７０Ｕ１号公報は、ＬＥＤが使用され、出射された放射の色温度は、３．５００〜５．５００Ｋの範囲で変えることができる外科用ランプを記載している。また、放射強度も変化させることができる。
【０００７】
別の従来の外科用ＬＥＤランプは、図１に示されている。
独国特許第１０２００８０１２８２４Ａ１号明細書は、手術領域におよび手術器具に送信するための情報を含むように変調され得る光を出射するさらなる信号光源を含む、外科用ランプを記載している。外科用器具は、一方で、手術用ランプへ測定値などの情報を送信する手段を備え得る。
【０００８】
医療分野におけるＷＬＡＮおよび無線ＬＡＮの使用は、セキュリティに関して問題がある。これらは、他の機器と重複する周波数を原因とする乱れを含み、接続を切断するまでの望ましくない信号／ノイズ比をもたらし得る。それとは別に、他の問題は、ＷＬＡＮおよびＷｉＦｉネットワークにより高速データ転送の要求が満たされないことによって引き起こされる。さらに、信号のセキュリティと、ＷｉＦｉおよびＷＬＡＮが壁を貫通し信号が手術室の外で利用可能であることの可能性と、または手術室の外から操作室に信号が入る可能性は、許容できないリスクである。
【０００９】
また、室内の手術室デバイスごとのケーブルおよび複数のケーブルという厄介者を用いる手術室の設定には、導ちびかれる多くのリスクがある。ケーブルは、患者と、慎重にそれらを回避しなければならない医療関係者と両方への物理的リスクをもたらす。彼らは、動きと機能の使いやすさを妨げるだけでなく、感染および疾患を伝えるためのベクターとして働く。ケーブルとコネクタとを滅菌することは非常に困難である。それらにつまずくことは、非常に起こりやすい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の概要
本発明の第１の態様によれば、手術室システムは、少なくとも第１のデバイスおよび第２のデバイスを含み、第１のデバイスは、光信号を出射するためと受信するための手段を設けられ、第２のデバイスは、光信号を受信し出射するための手段を設けられる。光信号は、排他的に無線で第１のデバイスと第２のデバイスとの間を転送され、光信号に変調された情報を伝搬する。第１のデバイス（Ｃ）は、照明デバイスである。第２のデバイスは、医療器具であり、特に、しかし非限定的に低侵襲器具であり、第１のデバイスは、第２のデバイスの制御信号を第２のデバイスに排他的に転送し、第２のデバイスからのすべての出力情報は、光信号を用いて無線で第１のデバイスに転送される。制御手段は、データ交換ための第１のデバイスと第２のデバイスとの間の階層の優先順位決定手段を含む、２つのデバイス間の通信アクセスを管理するために、手術室システムに設けられる。
【００１１】
医療器具は、たとえばアイトラッキング手段によって制御することができる内視鏡であってもよい。制御信号は、それぞれ通常のデバイスを介して内視鏡に入力される。しかし、直接通信である本発明の場合、たとえば頭上の照明デバイスといった手術用ランプおよび照明デバイスを用いて行ってもよい。以下に見られるように、手術室システムの他のデバイスは、信号を送信するために同様に役立ち得る。すべての通信は無線で達成されているため、手術室システムの機器とデバイスとの間の最小の接続だけが提供されるものである。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、さらなるデバイスは、情報を伝搬する光信号を出射し受信するための手段を設けられてもよく、情報は、光信号上でそれぞれ変調される。この場合、通信監理制御手段は、光信号を交換する各２つのデバイス間の通信のための帯域幅を調整するための手段を含む。デバイス間のデータ交換のための階層の優先順位決定手段は、２つのデバイスのそれぞれの通信アクセスについて決定する決定手段を設けられ、最も高い優先順位を有するデバイスに通信アクセスをスイッチングするためのスイッチング手段を含む。
【００１３】
さらに、このデバイスは、他のすべてのデバイスから送信され受信される信号を、信号が低品質になることを引き起こさないように、ジッタおよび他の通信雑物を検出し低減することによって品質を向上させるために調整する。
【００１４】
このため、データは、手術室内光の形態で手術室設備で交換されるが、これに限定されるものではない。互いに通信する２つ以上のデバイスの場合、通信は、上記第１のデバイスを含んでもよい。しかし、たとえば、第３のおよび第４のデバイスが互いに、たとえば、医療機器と画像データを受信するディスプレイ手段とが、通信することも可能である。デバイスは、他の手術室のデバイスからおよびそれらへと、アナログ信号を送受信するように構成することができる。このようなデバイスの典型的な例は、たとえば、心拍数、血圧、酸素飽和度、Ｘ線／ＭＲＩ／ＣＴの放射線データ、患者に関連するチャート／履歴データ、内視鏡デバイスおよび関連ビデオ信号およびこれらのデバイスを操作するためのデータ、麻酔換気装置の監視および患者に関する保存データ、電気焼灼器および関連操作データおよび患者の挿管と換気に関連する映像データ、といった生体データを監視し格納する患者モニタであってもよい。
【００１５】
手術室の光、以下ＯＲ光、はさらに、室内の照明のための光を生成するように構成される。一構成では、それはデジタル信号に基づいて連続位相変調された信号を生成し、連続位相変調信号は、光源の出力を変調するためのものである。
【００１６】
このため、手術室システムは、ＯＲデバイスが、無線信号以外の手段によって信号（ビデオ信号など。ただし、これに限られない。）を受信およびその逆をすることを可能とする。これは、たとえば患者データの安全性の考慮のために無線信号が望まれないかもしれず、人工照明がいずれの場合も必要となりうるＯＲにおいて、信号の転送のために特に有用であり得る。さらに、ＯＲデバイス信号は、受信された無線信号と実質的に同じ方法で信号を処理する他のデバイスを有効化することができる方法で、効果的かつ効率的に転送されることができる。本明細書で使用する場合、光という用語は、たとえば、可視光を意味するために使用される。
【００１７】
ＯＲデバイス信号は、ビデオ信号および／またはアイトラッキングシステムのデータ信号に関連する信号を含んでもよいが、これに限定されない。
【００１８】
ＯＲランプは、さらに光源を含んでもよく、光源は、発光ダイオードまたはレーザダイオードを含んでもよく、連続変調された信号は、ダイオードまたはレーザ発光ダイオードによって放射される光の強度を変調するために使用されてもよい。発光ダイオードまたはレーザーダイオードは、白色光を生成するように構成された発光ダイオードを１つまたは複数含むアレイで提供されてもよい。
【００１９】
デバイスは、１つまたは複数のＯＲデバイスの各々からのさらなるＯＲデバイス信号を含む、さらなる光信号を受信するように構成されてもよい。それらは、さらなる光信号に基づいてアナログ信号を生成するように構成されてもよく、さらなるアナログ信号は、ＯＲネットワークにおける操作処理のためのものである。さらなる光信号は、光源によって出力される光とは異なる波長を有してもよい。
【００２０】
このため、手術室システムは、ＯＲデバイスが無線信号以外の手段によって、ネットワーク基地局に信号を送信することを可能とし、そのために、送受信した光信号間の干渉が最小化されるようにすることができる。
【００２１】
本発明のさらなる態様によれば、光を用いて送信されたＯＲデバイス信号を受信するためのデバイスが提供され、デバイスは、ＯＲデバイス信号を含む光信号を検出および送信し、光信号に基づいて信号を生成するようにするように構成され、光信号は、信号が連続位相変調信号を備えるように変調され、装置は、さらに信号を復調し、復調された信号に基づいてデジタル信号を生成し、デジタル信号に基づいてアナログ信号を生成するようにさらに構成され、アナログ信号は、電磁信号を備える受信した無線信号と実質的に同様の方法でＯＲデバイスによって処理するためのものである。このため、要するに上記デバイスは、たとえば、入力測定信号からのアナログ信号を処理し、それを単独でまたは他の信号と組み合わせて送信することができ、デバイスは、受信されたデジタル信号からアナログ信号を生成し、それをたとえば機器の操作等の目的のために送信することができる。
【００２２】
光は、可視光または赤外光であってもよい。
光源による光出力は、デバイスが検出するように構成された光信号とは異なる波長を有することができる。
【００２３】
ＯＲデバイスは、さらなるＯＲデバイス信号を含むさらなるアナログ信号を送受信し、さらなるアナログ信号に基づいてさらなるデジタル信号を生成するように構成されてもよい。このため、デバイスは、たとえば、アナログ信号を発行する機器からの信号を処理し、そして手術室のためのデジタル信号を発行し、およびその逆を行うことができる。
【００２４】
上記のことから、本発明の別の態様によれば、手術室デバイス信号を備える光が手術室システム内で検出されることがわかる。それぞれの要件に応じて、デジタル信号に基づきアナログ信号は、生成されることができ、アナログ信号は、デバイスによる処理のためのものである。
【００２５】
また、さらなる手術室のデバイス信号を含むさらなるアナログ信号は、手術室システムのデバイスによって受信されてもよい。さらなるアナログ信号に基づいて、さらなるデジタル信号が生成される。このさらなるデジタル信号に基づいて、さらなる連続位相変調された信号が生成されてもよく、さらなる連続位相変調信号は、光源の出力を変調するためのものである。
【００２６】
本発明の別の態様は、一連の所定のアクセスおよびトラフィックルーティングのビジネスルールにしたがうデバイスへの、またはそれらからのトラフィックのセグメンテーションとルーティングの提供を含む。たとえば、無線、光ベースのネットワークにアクセスするすべてのデバイスは、優先順位付けと保証されたアクセスデバイスに応じて提供される、それらのアクセスと帯域幅を有するであろう。アクティビティを監視するために使用されるデバイスは、患者に治療を積極的に提供するデバイスと同じアクセスが与えられないであろう。管理用情報機器は、他のすべてのニーズが満たされた後にのみ、アクセスおよび帯域幅を提供されることになる。このトラフィック管理および形成デバイスは、ＯＲルームの技術の安全性を飛躍的に増加させる。
【００２７】
本発明の第２の態様の発明によるいくつかのデバイスを含むＯＲデバイスのネットワークが設けられてもよい。本発明の第１の態様の手術室システムおよび少なくとももう１つのＯＲデバイスを備える通信システムが提供されてもよく、手術室システムは、光を使用してＯＲデバイス信号を他のＯＲデバイス転送するように構成されたデバイスを含み、少なくとももう１つのＯＲデバイスは、使用される光のスペクトルとは異なる波長を有するさらなる光源を使用して手術室システムデバイスにさらなるＯＲデバイス信号を送信するように構成される。
【００２８】
この技術の主要な初期の使用は、本質的に、医療であるので、デジタル通信制御処理は、データの光源通信の違いを見分け、帯域幅（デバイス間とネットワーク上でトラフィックがで送受信される速度）と、レイテンシ（送信元から宛先へのデータ送信の遅延）と、ジッタ（レイテンシの変化）と、信頼性（送信元と宛先の間で廃棄されたパケットの割合）と、を変化させる技術を含む。また、それは、光通信特有のアドミッション制御およびトラフィック制御プロセッサを含む。これは、どのデバイスが光通信ネットワーク内でデータを送受信することができるかも調節し、データフローを調整し、それを光通信ネットワーク内で優先する。
【００２９】
ＬＥＤ光源からの光信号は、ＯＲランプまたは他の照明デバイスを含んでもよい受信機への機器、デバイス、またはルータから送信される。
【００３０】
このデバイスは、トラフィック制御プロセッサを含む。それは、そのアドミッション制御およびトラフィック制御ポリシーを適用し、そして、室内の別の機器、デバイスまたはコンピュータに信号を転送する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ＬＥＤを搭載した従来の外科ＯＲ照明を示す。
【図２】３つのユニットを備える本発明に係る手術室光通信システムの概略図を示す。
【図３】本発明によるＬＥＤを搭載した外科ＯＲ照明を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
例示的な実施形態の説明
図２は、本発明に係る手術室光通信システムの一実施形態の概略図を示す。この実施形態の通信システムは、３つの要素Ａ、ＢおよびＣを含む。他の実施形態は、２つだけの要素または３つ以上の要素を含んでもよい。
【００３３】
図示される実施の形態では、要素Ｃは、一方では外科用照明として、他方では光通信システムの中心的な要素として設計されているＯＲ外科照明である。これは、光学送信機および受信機を備えている。それは、図２に矢印で示されるように、２つのデバイスＡおよびＢにデータを送信し、これらからデータを受信する。デバイスは、光送信機および受信機を備えている。それらは、図２に矢印で示されるように、互いに直接通信することができる。この直接通信は、光学的にも行うことができる。好ましくは、この直接通信の送信周波数は、赤外光の範囲で選択される。デバイスＡおよびＢは、たとえば、患者モニタ、内視鏡デバイス、麻酔人工呼吸器などであってもよい。本発明は、中心要素である外科照明Ｃに限定されるものではない。任意の要素Ａ、Ｂ、または他の追加の構成要素は、中央またはマスター要素として設けられることができる。
【００３４】
ＯＲランプＣは、システムの制御要素の全部または一部を含んでもよい。制御要素はまた、あるいは追加的に、余分なデバイスに設けられてもよい。この実施形態では、ＯＲランプＣは、一方で、図３に示されるように、従来のＬＥＤやランプが、手術室で必要な照明を提供するための複数のＬＥＤ４と１つまたは複数のＬＥＤ６を有するように設計される。
【００３５】
ＬＥＤ６は、さらなる機能を備えている。それは、その出力がＬＥＤ６からの光を変調するために使用される、データのソースおよび／または制御ユニットに接続されている。変調周波数は、光のちらつきが手術室で人によって全く観察されないように十分に高く選択される。ユニット８は、それぞれ、デバイスＡおよびＢからの光学データを受信するために設けられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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