(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術場所を照らす手術用照明であって、
内部空間が形成されたハウジングと、
上記ハウジングの上記内部空間に配置されて、上記ハウジングから離れた手術場所に照射領域を生成する光源と、
上記光源と手術場所との間に配置されて、印加されるバイアス電圧に反応して光透過特性が変化する電圧感知素子と、
上記照射領域のパターンサイズを調整し得るハンドルと、
上記ハウジングの上記内部空間に配置されて、手術場所での光強度が一定となるように上記電圧感知素子へのバイアス電圧を制御し得る制御部と、
手術場所での実際の光強度を示す信号を供給し得る光センサと、を備え、
上記制御部が、上記センサから供給された信号に示された実際の照射領域の光強度と所望の光強度との差に基づいて、上記電圧感知素子へのバイアス電圧を調整する第一のモード、及び上記ハンドルの回転位置に基づいて、電圧感知素子へのバイアス電圧を調整する第二のモード、を同時に操作し得ることを特徴とする手術用照明。
【請求項２】
電圧感知素子が、光源と、ハウジングの内部空間に配置された反射体との間に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の手術用照明。
【請求項３】
光源を囲む円筒部を備え、上記円筒部が電圧感知素子を含むことを特徴とする請求項２に記載の手術用照明。
【請求項４】
電圧感知素子が、手術場所と、ハウジングの内部空間に配置された反射体との間に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の手術用照明。
【請求項５】
ハンドルに取り付けられた電圧制御器を備え、
上記電圧制御器が、上記ハンドルの回転位置に基づいて、電圧感知素子のバイアス電圧を制御し得るものであることを特徴とする請求項１に記載の手術用照明。
【請求項６】
電圧感知素子が、エレクトロアクティブ、エレクトロクロミック物質で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の手術用照明。
【請求項７】
エレクトロアクティブ、エレクトロクロミック物質が、溶液流延法、回転成形法、熱成形法または射出成形法から形成される重合体であることを特徴とする請求項６に記載の手術用照明。
【請求項８】
エレクトロアクティブ、エレクトロクロミック物質の色が、バイアス電圧を上記エレクトロアクティブ、エレクトロクロミック物質に負荷した時に、透明から灰色に変化することを特徴とする請求項６に記載の手術用照明。
【請求項９】
エレクトロアクティブ、エレクトロクロミック物質が、無機物質から構成されていることを特徴とする請求項６に記載の手術用照明。
【請求項１０】
無機物質が、非結晶金属酸化物または結晶金属酸化物から構成されていることを特徴とする請求項９に記載の手術用照明。
【請求項１１】
無機物質が、遷移金属酸化物から構成されていることを特徴とする請求項９に記載の手術用照明。
【請求項１２】
無機物質が、酸化タングステン、紺青、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化コバルト、酸化ニッケルまたはこれらの混合物であることを特徴とする請求項９に記載の手術用照明。
【請求項１３】
エレクトロアクティブ、エレクトロクロミック物質が、有機物質から構成されていることを特徴とする請求項６に記載の手術用照明。
【請求項１４】
有機物質が、ビピリジニウムから構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の手術用照明。
【請求項１５】
有機物質が、共役重合体から構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の手術用照明。
【請求項１６】
共役重合体が、ポリ（Ｎ−スルホンプロポキシ−３，４−プロピレンジオキシピロール）であることを特徴とする請求項１５に記載の手術用照明。
【請求項１７】
電圧感知素子が、少なくとも二つの異なるエレクトロアクティブ、エレクトロクロミック物質から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の手術用照明。
【請求項１８】
電圧感知素子が、複合物から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の手術用照明。
【請求項１９】
複合物が、基板と、基板上に形成されたエレクトロアクティブ、エレクトロクロミック物質とから構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の手術用照明。
【請求項２０】
電圧感知素子が、真空蒸発法、真空スパッタリング法、反応性真空スパッタリング法、溶液流延法、回転成形法、熱成形法、または射出成形法のいずれかにより基板上に形成されたものであることを特徴とする請求項１９に記載の手術用照明。
【請求項２１】
基板が、当該基板上に形成されたエレクトロクロミック物質とは異なる、第二のエレクトロアクティブ、エレクトロクロミック物質を含むことを特徴とする請求項１９に記載の手術用照明。
【請求項２２】
手術用照明の光出力を制御する方法であって、上記手術用照明が、内部空間が形成されたハウジングと、当該ハウジングの上記内部空間に配置されて当該ハウジングから離れた手術場所に照射領域を生成する光源と、上記光源と手術場所との間に配置されて、印加されるバイアス電圧に反応して光透過特性が変化する電圧感知素子と、上記照射領域のパターンサイズを調整し得るハンドルと、手術場所での光強度が一定となるように、電圧感知素子へのバイアス電圧を制御し得る制御手段と、手術場所での光強度を示す電気信号を供給し得る光強度センサと、を備えており、上記方法が、
上記光源に電力を与える工程と、
手術場所での光強度を決定する工程と、
上記電圧感知素子の光透過特性を変化させて手術場所で所望の光強度を得るために、バイアス電圧を電圧感知素子に印加する工程と、
上記制御手段により、上記センサから供給された信号に示された実際の照射領域の光強度と所望の光強度との差に基づいて、上記電圧感知素子へのバイアス電圧を調整する第一のモード、及び上記ハンドルの回転位置に基づいて、電圧感知素子へのバイアス電圧を調整する第二のモード、を同時に操作する工程と、を備えることを特徴とする手術用照明の光出力を制御する方法。
【請求項２３】
ハンドルに取り付けられた電圧制御器を備え、上記電圧制御器が上記ハンドルの回転位置に基づいて電圧感知素子へのバイアス電圧を制御し得るものであることを特徴とする請求項２２に記載の手術用照明の光出力を制御する方法。
【請求項２４】
制御手段が、
ハンドルに載置されて、上記ハンドルの回転位置を示す信号を供給し得るフィードバック装置と、
上記信号を上記フィードバック装置から受信し得るとともに、上記フィードバック装置からの上記信号に基づいて電圧感知素子へのバイアス電圧を制御し得る制御部とを有することを特徴とする請求項２２に記載の手術用照明の光出力を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術用照明に関し、特に、使用時に照射が変更される手術用照明に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の手術用照明の操作には、作業領域、例えば手術場所を照らすのに、手術用照明の光源が使用される。手術用照明で照らされる範囲は、典型的に、照射領域と呼ばれる。外科手術の際には、外科医は、手術場所の最良の視野のために、照射領域のパターンサイズを調整するかもしれない。照射領域のパターンサイズが調整されると、同時に手術用照明の光出力を調整するのがよい。もし、光出力が一定で照射領域のパターンサイズが減少すれば、照射領域の光強度が増大する。このため、照射領域の光強度が実質的に一定となるように、照射領域のパターンサイズが減少するにつれて同時に光出力を減少させるのがよい。同様に、照射領域の光強度が実質的に一定となるように、パターンサイズが増大するにつれて同時に光出力を増大させるのがよい。一般に、使用時に照射領域のパターンサイズが変更されても、照射領域の光強度が実質的に維持されるのがよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、照射領域の所望の光強度を維持するために、照射領域のパターンサイズの変化とは独立して且つ同時に、手術用照明の光出力を制御する手術用照明を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一の実施の形態に従うと、手術場所を照らす手術用照明がある。その手術用照明は、内部空間が形成されたハウジングを含む。光源は、ハウジングから離れた手術場所に照射領域を生成するために、ハウジングの内部空間に配置されている。電圧感知素子は、光源と手術場所との間に配置される。電圧感知素子は、印加されるバイアス電圧に反応して変化する光透過特性を有する。そして、その手術用照明は、照射領域のパターンサイズを調整し得るハンドルと、ハウジングの内部空間に配置されて、手術場所での光強度が一定となるように電圧感知素子へのバイアス電圧を制御し得る制御部と、手術場所での実際の光強度を示す信号を供給し得る光センサと、を備える。制御部は、センサから供給された信号に示された実際の照射領域の光強度と所望の光強度との差に基づいて、電圧感知素子へのバイアス電圧を調整する第一のモード、及びハンドルの回転位置に基づいて、電圧感知素子へのバイアス電圧を調整する第二のモード、を同時に操作し得る。
【０００５】
本発明の他の実施の形態に従うと、手術用照明の光出力を制御する方法がある。手術用照明は、内部空間が形成されたハウジングを備える。光源はハウジングから離れた手術場所に照射領域を生成するために、ハウジングの内部空間に配置されている。そして、手術用照明は、光源と手術場所との間に配置されて、印加されるバイアス電圧に反応して光透過特性が変化する電圧感知素子と、照射領域のパターンサイズを調整し得るハンドルと、手術場所での光強度が一定となるように、電圧感知素子へのバイアス電圧を制御し得る制御手段と、手術場所での光強度を示す電気信号を供給し得る光強度センサと、を備える。その方法は、
ａ）光源に電力を与える工程と、
ｂ）手術場所での光強度を決定する工程と、
ｃ）電圧感知素子の光透過特性を変化させて手術場所で所望の光強度を得るために、バイアス電圧を電圧感知素子に印加する工程と、
ｄ）制御手段により、上記センサから供給された信号に示された実際の照射領域の光強度と所望の光強度との差に基づいて、上記電圧感知素子へのバイアス電圧を調整する第一のモード、及び上記ハンドルの回転位置に基づいて、電圧感知素子へのバイアス電圧を調整する第二のモード、を同時に操作する工程と、を備える。
【０００６】
本発明の有利な点は、手術用照明が電圧感知素子を有しており、その電圧感知素子の光透過率が印加された電圧に反応して変化することである。
【０００７】
本発明の他の有利な点は、手術用照明が電圧感知素子を有しており、照射領域のパターンサイズに関係なく照射領域での実際の光強度が所望の光強度で一定であることである。
【０００８】
本発明の他の有利な点は、手術用照明が電圧感知素子を有しており、物理的な接触なく、すなわち、手術用照明の光出力を調整するオペレータが手術用照明に接触して操作することなく、照射領域での実際の光強度が所望の光強度で一定であることである。
【０００９】
本発明のさらに有利な点は、手術用照明が電圧感知素子を有しており、照射領域のパターンサイズによって電圧感知素子の光透過率が変化することである。
【００１０】
さらに、本発明の他の有利な点は、手術用照明が電圧感知素子を有しており、センサからのフィードバックに基づいて電圧感知素子の光透過率が変化することである。
【００１１】
さらに、本発明の他の有利な点は、手術用照明が電圧感知素子を有しており、制御部に記憶された実験上のデータ基づいて電圧感知素子の光透過率が変化することである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に従った手術用照明の正面図であり、生成されて直径を有する照射領域を示す図である。
【図２】図１に示す手術用照明の拡大断面図である。
【図３】図１および図２に示す手術用照明の部分拡大断面底面図である。
【図４】光が通過する第一の状態の電圧感知素子を描いた概略図である。
【図５】入射光の一部が電圧感知素子を通過する第二の状態の電圧感知素子を描いた概略図である。
【図６】作業領域上の光強度センサを描いた部分断面正面図である。
【図７】本発明の代替する実施の形態を示す手術用照明の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照するが、それは発明の好ましい実施の形態を示す目的のみであり、本発明を図示のものと同一のものに限定する目的ではない。
【００１４】
図１には、一部が示されている支持アーム１２の一端における手術用照明１０を示す。手術用照明１０は、ハウジング２０を含む。
【００１５】
ハウジング２０は、開口端２０ａと内部空間２１とを有するドーム状の構造体である。ハウジング２０は、図２に最もよく示すように、外装リング２２とカバー２４とを含む。外装リング２２は、下部に配置された内側突出フランジ２６を含む。外装リング２２の外装部２８は、支持アーム１２の一端に取り付けられるように寸法決めされている。実施の形態に示すように、カバー２４の一部は、支持アーム１２のその一端に取り付けられるように寸法決めされている。カバー２４は外装リング２２の上部に取り付けられている。カバー２４は、カバー２４にヒンジ接続されて内部空間２１へのアクセスを許容する蓋３２を含む。施錠機構３４は、蓋３２を閉位置で固定するために設けられている。
【００１６】
絶縁体３６は、外装リング２２の内側突出フランジ２６上に載置されている。絶縁体３６は、リング状に形成された構造体である。凹み３６ａが絶縁部３６の底面に形成されている。内側に拡張した環状の隙間３６ｂは、凹み３６ａの上方で、絶縁体３６の内表面に形成されている。絶縁体３６は、電流の流れに抵抗する絶縁性物質から作られている。絶縁体３６は、環状の隙間が形成されるように、外装リング２２のフランジ２６に載置されている。
【００１７】
保護レンズ４２は、ハウジング２０の開口端２０ａを横切って配置されるように寸法決めされている。レンズ４２は、中心に開口部４２ａを有する円盤状の構造体である。実施の形態に示すように、開口部４２ａは円形である。レンズ４２の外縁端は、外装リング２２のフランジ２６と絶縁体３６との間に形成された環状の隙間で受けられるように寸法決めされている。レンズ４２は、光を透過させる透明物質から作られている。
【００１８】
反射体４４は、保護レンズ４２の上方においてハウジング２０内で受けられるように寸法決めされている。反射体４４は、下方に面して、湾曲内面４６を有するドーム状の構造体である。反射体４４は、その湾曲内面４６が高い反射性を有するように形成されている。開口（図示せず）が反射体４４の頂部に形成されている。外側に拡張したフランジ５２が反射体４４の底部から拡張している。図２に最もよく示すように、フランジ５２の底部は、絶縁体３６の頂部に載置されるように寸法決めされている。
【００１９】
ハウジング６４は、反射体４４の頂部に形成された開口に配置されている。ハウジング６４は載置板６６を含む。複数の固定具６８が、載置板６６を反射体４４に固定する。光源６０は、図２に最もよく示すように、ハウジング６４の下部に取り付けられている。光源６０は、電気的な力によって光を放射し得る。電気ケーブル６２は光源６０から電源（図示せず）まで伸びている。
【００２０】
手術用照明１０は、照射領域のパターンサイズを制御するための光制御アセンブリ７０を含む。光制御アセンブリ７０は、ハウジング７６とハンドル７２とを含む。ハウジング７６は、レンズ４２の開口部４２ａ内で受けられるように寸法決めされている。ハウジング７６の上部は、レンズ４２の上方に配置されており、ハウジング７６の下部は、レンズ４２の下方に配置されている。ハウジング７６は、内部空間７６ａを形成する。板７８は、スペーサ８２によって、ハウジング７６の上方に間隔を置いている。ボルト８４は、板７８をスペーサ８２に取り付けている。ハンドル７２は、ハウジング７６の下部で「Ａ」軸に対して回転自在に取り付けられた細長い円筒形の構造体である。ハンドル７２は、ハンドル７２の回転が照射領域のパターンサイズを増大または減少させるように設計されている。ハンドル７２は、「Ａ」軸に対するハンドル７２の回転角または回転位置を示す信号を供給し得るフィードバック装置（図示しない）を含む。以下に、ハンドル７２の操作がより詳細に述べられる。
【００２１】
電圧感知素子１００は、ハウジング２０の開口端２０ａで受けられるように、レンズ４２の上方に寸法決めされている。電圧感知素子１００は、中心に円形開口１０４と、外側に外縁端１０２とを有する円盤状の構造体である。電圧感知素子１００の外縁端１０２が、絶縁体３６の隙間３６ｂ内で受けられるように寸法決めされている。電圧感知素子１００は、エレクトロアクティブ、エレクトロクロミック物質により作られている。ここで使用される、「エレクトロアクティブ、エレクトロクロミック物質」という用語は、そこへ電圧が印加された時に光学特性が変化する物質を意味する。より具体的には、そこへバイアス電圧が印加された時に電圧感知素子１００の光透過率が変化する。物の光透過率は、透明の物に入射する放射束に対して、そこを通過する全ての放射束または光束の割合である。この点について、物の透過率が高いほど、より多くの光がその物を通過する。
【００２２】
大まかに言うと、エレクトロクロミズムは、外部電圧によって物質に引き起こされる可逆の光学変化である。多くの無機または有機の物質が、エレクトロクロミズムを示す。いくつかのエレクトロクロミズム物質は、電圧の単パルスの印加によって着色／不透明に変化する。これらの物質では、着色／不透明に一旦変化すると、それらエレクトロクロミズムのその新たな着色／不透明を維持するためにエレクトロクロミズム物質へさらなる電圧を印加することは不要である。その着色／不透明から元のものに戻すため、またはその着色／不透明を新たなものに変化させるために、単に、他の適切な電圧のパルスをエレクトロクロミック物質に印加する。他のエレクトロクロミック物質では、それらの着色／不透明を維持するために、そのエレクトロクロミック物質に電圧を印加して維持しなければならない。
【００２３】
実施例としては、限定されるものではないが、エレクトロアクティブ、エレクトロクロミックの電圧感知素子１００を形成するために使用されるエレクトロクロミック物質には、非結晶または結晶金属酸化物、遷移金属酸化物、例としてのみではあるが、高バンドギャップの半導体である酸化タングステン（WO３）が挙げられる。非結晶または結晶金属酸化物のWO３の薄いフィルムは様々な方法で形成されている。その形成方法としては、ゾル−ゲル法、真空蒸着法を含み、限定されるものではないが、真空蒸発法、真空スパッタリング法および反応性真空スパッタリング法を含む。本発明でのエレクトロクロミック物質として使用される無機物質の例としては、限定されるものではないが、紺青、以下の酸化物；バナジウム、ニオブ、モリブデン、チタン、コバルト、ニッケルが挙げられる。
【００２４】
有機物質も電圧感知素子１００を形成するのに使用されると考えられる。例としてのみでは、有機物質は、ビピリジニウム、ビピリジニウムの組み合わせ、共役重合体または共役重合体の組み合わせが挙げられる。いくつかのエレクトロクロミック、共役重合体は、急速な反応時間を有しており、すなわち、これらの物質は、本発明のために一秒以下で有効に機能にする。いくつかの例では、いくつかのエレクトロクロミックの共役重合体が、約９００ミリ秒から約１ミリ秒までわたる反応時間を有する。いくつかのエレクトロクロミックの共役重合体の反応時間は、約５０ミリ秒から約５ミリ秒までわたり、約２０ミリ秒から約１０ミリ秒まで、そして約１８ミリ秒から約１５ミリ秒までである。そのような共役重合体の例としては、限定されるものではないが、ポリ（チオフェン）、ポリ（ピロール）およびポリ（アニリン）が挙げられる。共役重合体は、透過で無色の状態から薄い灰色に変化するかもしれない。電圧の印加によって透過で無色のニュートラルな状態から薄い灰色の酸化状態に完全に変化するそのような共役重合体は、ポリ（Ｎ−スルホンプロポキシ−３，４−プロピレンジオキシピロール）である。
【００２５】
作業領域１１２は、手術用照明１０の下方に配置されている。実施の形態で示すように、作業領域１１２は平らな表面である。作業領域１１２は、外科医が手術室で外科手術を行う手術場所とも考えられる。
【００２６】
図６に最もよく示すように、持ち運び可能な光強度センサ９８は、作業領域１１２に載置されている。持ち運び可能な光強度センサ９８は、作業領域１１２での光強度を検出し得るものである。送信アンテナ９８ａは持ち運び可能な光強度センサ９８に取り付けられている。持ち運び可能な光強度センサ９８は、送信アンテナ９８ａを介して、制御部８６に取り付けられた受信アンテナ９９に電気信号を供給し得るものである。当該電気信号は、作業領域１１２上の光強度を示すものである。
【００２７】
手術用照明１０は、電圧感知素子１００のバイアス電圧を制御するための制御部８６を含む。実施の形態に示すように、制御部８６は、ハウジング７６の内部空間７６ａに配置されるように寸法決めされている。電気ケーブル９４は、制御部８６から電源（図示しない）まで伸びている。電気ケーブル７４は、制御部８６からハンドル７２のフィードバック装置まで伸びている。この点について、制御部８６はハンドル７２のフィードバック装置から信号を受信し得るものである。当該信号は、ハンドル７２の「Ａ」軸に対する回転角または回転位置を示すものである。リード８８は、電圧感知素子１００の一端から制御部８６を接続する。リード９２は、電圧感知素子１００の他端から制御部８６を接続する。制御部８６は、電圧感知素子１００に電圧差を供給し得るものである。上述したように、受信アンテナ９９は制御部８６に取り付けられている。この点について、制御部８６は、持ち運び可能な光強度センサ９８から受信アンテナ９９を介して信号を受信し得るものである。当該信号は、作業領域１１２での光強度を示すものである。大まかに言うと、制御部８６は、電圧感知素子１００の光透過率を制御するために、電圧感知素子１００に印加されるバイアス電圧を制御するようにプログラムされており、それによって手術用照明１０の光出力を制御する。
【００２８】
本発明を、手術用照明１０の操作に関連して説明する。手術用照明１０は、作業領域１１２の上方に位置している。図６に最もよく示すように、光線「Ｌ」は手術用照明１０から伝わってその下方の作業領域１１２に入射する。光線「Ｌ」で照らされる範囲は、典型的に「照射領域」と呼ばれる。実施の形態に示すように、照射領域は直径「Ｄ」を有する円形である。照射領域は、楕円または他の非円形の外形のような他の形状であってもよい。照射領域のサイズは、典型的に、照射領域の「パターンサイズ」と呼ばれる。いくつかの手術用照明では、パターンサイズは、反射体４４に対する光源６０の相対的な移動によって変化する。この点について、ハンドル７２は、反射体４４に対する光源６０の相対的な位置を変えることによって、照射領域のパターンサイズを制御するのに使用される。ハンドル７２は、軸「Ａ」に対するハンドル７２の回転が第一の方向で、照射領域のパターンサイズが増大するように設計されている。ハンドル７２の回転が第二の方向で、つまり第一の方向の反対で、照射領域のパターンサイズが減少する。この点について、外科医は、外科手術時に照射領域のパターンサイズに変化をつけることができる。
【００２９】
「光強度」とは、単位面積あたりの光の集中の程度である。照射領域での光強度は、照射領域での全ての入射光と照射領域でのパターンサイズとの結果である。照射領域への全ての入射光が一定に保たれるとともに、照射領域のパターンサイズが減少すると、照射領域の光強度が増加する。同様に、照射領域のパターンサイズが一定に保たれるとともに、照射領域への全ての入射光が増加すると、照射領域の光の強度が増加する。パターンサイズが増大し、または全ての光出力が減少すると、他が一定に保たれれば、照射領域の強度が同様に減少する。
【００３０】
危篤患者の外科手術に関して、照射領域が最良の光の状態を外科医のために提供することが必要とされる。外科医は、外科手術の初期段階で、典型的に照射領域の光強度を「所望の強度」に設定するだろう。さらに加えて、外科医は、外科手術の初期段階で、照射領域のパターンサイズも「所望のパターンサイズ」に設定するだろう。両方の所望の強度および所望のパターンサイズは、本発明の制御部８６のような制御部に記憶される。
【００３１】
手術室では、様々な他の光源、例えば、周囲の光、手術用照明、コンピュータのモニタなどが、「所望の強度」に寄与する。外科手術の際には、一またはそれ以上の他の光源からの光出力が変化するかもしれず、それによって、照射領域の光の「実際の強度」が「所望の強度」から外れる原因となる。例えば、一またはそれ以上の光源に、電力が与えられない、または電力が与えられる時に、照射領域への全ての入射光が変化するかもしれない。これによって、順次、照射領域の光強度が変化するかもしれない。同様に、一またはそれ以上の他の光源が移動、または光源と照射領域の間に物が配置された時に、照射領域への全ての光出力の入射が変化するかもしれない。例えば、外科手術時に、看護婦が他の光源の一つからの光を妨げて、照射領域への全ての入射光を減少させるかもしれない。さらに、外科手術の際には、外科医が手術場所の視野を助けるために照射領域のパターンサイズを変化させるかもしれない。このパターンサイズの変化は、光出力の変化がなくても、照射領域の実際の光強度の変化を引き起こすだろう。本発明は、照射領域の所望の光強度を維持するために、照射領域のパターンサイズの変化と独立して且つ同時に、手術用照明の光出力を制御する方法および装置を提供する。
【００３２】
本発明の操作時に、電源（図示しない）によって光源６０に電力が供給される。図２に描かれたように、光源６０からの光線「Ｌ」は、カバー２４の中に配置された反射体４４によって反射する。反射体４４は、光線「Ｌ」が反射体４４に入射し、反射の法則に従って下の方に反射するように、寸法決めされている。図４および図５に最もよく示すように、光線「Ｌ」は、手術用照明１０の電圧感知素子１００および保護レンズ４２を通過して伝わる。手術用照明１０から出る光線「Ｌ」の総量は、電圧感知素子１００の光透過率に依存する。図４に第一の状態を描いており、電圧感知素子１００の光透過率は、与えられた光線「Ｌ」の総量が保護レンズ４２および電圧感知素子１００の通過を許すように設定される。図５に第二の状態を描いており、より少ない光線「Ｌ」が保護レンズ４２および電圧感知素子１００を通過するように、電圧感知素子１００の光透過率を減少させる。
【００３３】
本発明は、第一のモードと第二のモードとが同時に操作されるように設計される。第一のモードでは、本発明は、照射領域のパターンサイズの変化に関係なく、照射領域の所望の光強度を維持する。第二のモードでは、本発明は、照射領域のパターンサイズの変化に基づいて、照射領域の所望の光強度を維持する。
【００３４】
第一のモードに従うと、制御部８６は、照射領域のパターンサイズの変化に関係なく、照射領域の所望の光強度を維持するようにプログラムされている。上述したように、外科医は、外科手術の初期段階で、照射領域の光の強度を「所望の強度」に設定する。持ち運び可能な光強度センサ９８は、照射領域の光強度を示す信号を制御部８６に供給する。そして制御部８６は、所望の強度を記憶する。制御部８６は、外科手術時に、照射領域での光強度を示す信号を持ち運び可能な光強度センサ９８から受信するようにプログラムされている。制御部８６は、照射領域の所望の光強度を維持するため、電圧感知素子１００にバイアス電圧を印加するようにプログラムされている。例えば、持ち運び可能な光強度センサ９８で計測された照射領域の実際の光強度が所望の光強度よりも低ければ、制御部８６は電圧感知素子１００にバイアス電圧を印加して、電圧感知素子１００の光透過率を増加させるように、制御部８６がプログラムされている。電圧感知素子１００の透過率の増加は、手術用照明１０の光出力を増加させ、それによって、照射領域の実際の光強度を増加させる。また、照射領域の実際の光強度が所望の光強度よりも高ければ、電圧感知素子１００の光透過率を減少させるために、制御部８６は電圧感知素子１００にバイアス電圧を印加するように、制御部８６がプログラムされている。電圧感知素子１００の透過率の減少は、手術用照明の光出力を減少させ、それによって、照射領域での実際の光強度を減少させる。
【００３５】
第一のモードについては、電圧感知素子１００に印加されたバイアス電圧が、三つの異なる制御方法の一つに基づいて決定されると考えられる。第一の制御方法では、制御部８６は、実際の照射領域の光強度と所望の光強度との差を決定し、この差に基づいて電圧感知素子１００にバイアス電圧を印加するようにプログラムされている。第二の制御方法では、制御部８６は、照射領域の実際の光強度が所望の光強度と等しくなるまで電圧感知素子１００のバイアス電圧を増加側に調整するようにプログラムされている。第三の制御方法では、制御部８６は、実際の光強度と所望の光強度との差を計算し、制御部８６に記憶された「索引テーブル」に基づいて、電圧感知素子１００にバイアス電圧を印加するようにプログラムされている。この点について、本発明は、照射領域のパターンサイズの変化を別とした要因に依存する照射領域において、所望の光強度レベルを維持するために手術用照明の光出力を制御する方法および装置を提供する。
【００３６】
本発明の第二のモードに従うと、制御部８６は、照射領域のパターンサイズの変化に基づいて、照射領域の所望の光強度を維持するようにプログラムされている。上述したように、外科手術の初期段階で、さらに照射領域の光強度を「所望の光強度」に設定し、外科医は照射領域のパターンサイズも「所望のパターンサイズ」に設定する。持ち運び可能な光強度センサ９８は、制御部８６に照射領域の所望の光強度を示す信号を供給する。ハンドル７２のフィードバック装置は、制御部８６に照射領域の所望のパターンサイズを示す信号を供給する。制御部８６は、所望の光強度および所望のパターンサイズの両方を記憶する。
【００３７】
外科手術の際に、外科医は、「Ａ」軸に対するハンドル７２の回転によって、照射領域のパターンサイズを所望のパターンサイズから変化させるかもしれない。ハンドル７２は、照射領域のパターンサイズの変更を示す電気信号を、制御部８６に送る。その電気信号に基づいて、制御部８６は、電圧感知素子１００の光透過率を変更するために電圧感知素子１００にバイアス電圧を印加する。電圧感知素子１００の光透過率の変化は、照射領域の光強度を所望の光強度レベルに維持するために、手術用照明１０の光出力を変化させる。例えば、外科医が、手術用照明１０のハンドル７２の回転によって照射領域のパターンサイズを減少させると、そのハンドルの回転に一致した電気信号が、ハンドル７２によって制御部８６に送られる。ハンドル７２からの電気信号に基づいて、電圧感知素子１００の光透過性を低下させるために、制御部８６が電圧感知素子１００にバイアス電圧を印加し、それによって、手術用照明１０の光出力を減少させるとともに、照射領域の光強度を維持する。同様に、照射領域のパターンサイズが増大する時、制御部８６は電圧感知素子１００の透過率を増加させるようにプログラムされている。結果として、所望の光強度レベルで照射領域の光強度を維持するために手術用照明１０の光出力が増加される。
【００３８】
操作の第二のモードのために、電圧感知素子１００に印加されたバイアス電圧が、二つの制御方法の一つに基づいて決定されると考えられる。第一の制御方法では、制御部８６は、所望のパターンサイズのための電気信号の大きさと新しいパターンサイズのための電気信号の大きさとの差を計算し、この差に基づいてバイアス電圧を印加するようにプログラムされている。第二の制御方法では、制御部８６は、ハンドル７２が回転するにつれて、ハンドル７２の回転位置の変化に基づいて制御部８６が同時に電圧感知素子１００にバイアス電圧を印加するようにプログラムされている。例えば、本発明の他の実施の形態（図示しない）では、抵抗器のような電圧制御器はハンドル７２に取り付けられていると考えられる。リードは、電圧制御器を制御部８６と電源とに接続する。電圧制御器は、ハンドル７２の回転が電圧制御器の電気抵抗の変化を引き起こすように設計されている。電圧制御器の電気抵抗は、制御部８６から供給される電圧を決定し、順次、電圧感知素子１００に印加されるバイアス電圧を決定する。この点について、ハンドル７２の回転は、同時に、照射領域のパターンサイズと、電圧感知素子１００に印加されるバイアス電圧とを変化させる。その制御方法に関係なく、本発明は、照射領域のパターンサイズに基づいて手術用照明の光出力を変化させる方法および装置を提供する。
【００３９】
電圧感知素子１００は、照射領域の光強度の所望の変化量を達成するために、複数の要素またはパネルを含むと考えられる。いくつかの外科手術に関して、照射領域の中心で光強度がより高く、照射領域の外周の近くで光強度がより低いことを、外科医は必要とすると信じられている。光強度の所望の変化量を達成するために、電圧感知素子１００の円形の中心部が一つの要素またはパネルであり、一方でその中心部の周囲の環状部が他の要素またはパネルである。この点について、照射領域の中心の光強度と照射領域の縁近くの光強度とは、二つの異なる光強度レベルに設定されている。電圧感知素子１００は、照射領域が異なった強度レベルで二（２）以上の光強度に設定され得るように、二（２）以上の要素またはパネルを含むと考えられる。一方の実施の形態（図示しない）では、それぞれの要素またはパネルが、同一のエレクトロクロミック物質から構成されている。他方の実施の形態（図示しない）では、それぞれの要素またはパネルは、異なったエレクトロクロミック物質から構成されている。複数の光センサ９８のそれぞれは、照射領域の別個の領域の光強度を示す電気信号を供給する。上述したように、制御部８６は、照射領域のそれぞれ別個の領域で所望の光強度を維持するようにプログラムされている。
【００４０】
図７について言及すると、本発明の他の実施の形態が描かれた手術用照明２１０が示されている。本発明の第一の実施の形態と同様の部分については、同様の符号が付されている。電圧感知素子２００は円筒形の構造体で、載置板６６に取り付けられて、板７８まで下方に伸びている。この点について、電圧感知素子２００は、光源６０と反射体４４との間に配置されている。上述したように、所望の光強度レベルで照射領域の光強度を維持するために、電圧感知素子２００の光透過率は制御される。
【００４１】
本明細書を検討、理解するに際して、その他の修正および変更が生じ得る。特許請求の範囲内またはそれと同等のものである限りこのような修正および変更は全て本発明に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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