JP2020531187A - 照明システム - Google Patents

Abstract

医用室のための照明システムは、外科手術室の領域内で選択的に光放射を向けるように構成された、少なくとも一つの照明源を有する光アセンブリを備えている。当該システムは、更に、医用室内の視野内の画像データを捕捉するように構成された撮像装置を備えている。コントローラが、光アセンブリ及び撮像装置と通信している。当該コントローラは、前記画像データ内のマーカーの場所を検出し、前記光アセンブリを制御して、前記マーカーの前記場所に基づいて、前記領域内に前記光放射を向けるように構成されている。

Description

本開示は、概して照明システムに関し、より具体的には、外科手術現場及び外科手術室の照明システムに関する。

外科手術現場及び外科手術室に提供される人工照明は、位置決め、影、光度及びグレアに関して、多くの問題を呈し得る。医療専門家は、多くの場合、外科手術手順を通して人員及び機器を移動するため、静止しておらず、照明は動的である必要がある。更に、人員の物理的寸法の差異が、光源の位置決めを困難にする場合がある。従って、外科手術室のための新規な照明システムは、有利であり得る。

本開示の一態様によれば、医用室のための照明システムが開示される。当該システムは、外科手術室の領域内で選択的に光放射を向けるように構成された、少なくとも一つの照明源を有する光アセンブリを備えている。当該システムは、更に、前記医用室内の視野内の画像データを捕捉するように構成された撮像装置を備えている。コントローラが、前記光アセンブリ及び前記撮像装置と通信している。当該コントローラは、前記画像データ内のマーカーの場所を検出し、前記光アセンブリを制御して、前記マーカーの前記場所に基づいて、前記領域内に前記光放射を向ける、ように構成されている。

本開示の別の態様によれば、医用室内の照明システムを制御するための方法が開示される。当該方法は、前記医用室の手術領域内のマーカーを位置付けることによって光放射の場所を識別する工程を備える。当該方法は、更に、前記光放射を前記場所に向ける工程と、前記マーカーの移動に応答して前記マーカーの前記場所を追跡する工程と、を備えている。当該方法は、更に、前記マーカーの前記移動に追従するように前記光放射を向けて、前記場所の照明を維持する工程を備えている。

本開示の更に別の態様によれば、医用室のための照明システムが開示される。当該システムは、外科手術室の領域内で選択的に光放射を向けるように構成された、少なくとも一つの照明源を有する光アセンブリを備えている。当該システムは、更に、前記医用室内の視野内の画像データを捕捉するように構成された撮像装置と、前記視野内に検出放射を放射するように構成されたエミッタと、を備えている。コントローラが、前記光アセンブリ及び前記撮像装置と通信している。当該コントローラは、前記検出放射を起動して前記視野に放射し、前記画像データ内で前記検出放射の反射を識別する、ように構成されている。当該コントローラは、更に、前記反射に基づいて前記画像データ内のマーカーの場所を決定し、前記光アセンブリを制御して、前記マーカーの前記場所に基づいて、前記領域内に前記光放射を向ける、ように構成されている。

本開示のこれら及び他の態様、目的、及び特徴は、以下の明細書、特許請求の範囲及び添付図面を見る際に、当業者によって理解及び認識される。本明細書に開示される各実施例の特徴は、他の実施例の特徴と共に使用されてよいし、あるいは、他の実施例の特徴の代替として使用されてもよい。

以下は、添付図面の図の説明である。図面は、必ずしも正確な縮尺ではなく、図面中の特定の特徴及び特定の図は、明瞭及び簡潔のため、縮尺が誇張されているか、あるいは、概略的に示されている場合がある。

図面において、

図１は、照明システムを利用する外科手術室の概略図である。

図２は、少なくとも一つの照明領域を識別するように構成されたマーカーを示す、外科手術室用の照明システムの概略図である。

図３は、照明システムを制御する方法を示すフローチャートである。

図４は、本開示による照明システムを示すブロック図である。

本発明の追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明において記載され、当該記述から当業者に明らかとなる、あるいは、特許請求の範囲及び添付図面と共に以下の説明に記載されるように本発明を実施することで認識される。

本明細書で用いられる、２つ以上のアイテムの列挙で用いられる場合の“及び／または”という用語は、列挙されるアイテムのいずれか１つがそれだけで用いられ得る、あるいは、列挙されるアイテムのうち２つ以上のアイテムのあらゆる組合せが用いられ得ることを意味する。例えば、ある組成物が成分Ａ、Ｂ及び／またはＣを含有するとして記載される場合、当該組成物は、Ａを単独で；Ｂを単独で；Ｃを単独で；Ａ及びＢを組合せて；Ａ及びＣを組合せて；Ｂ及びＣを組合せて；または、Ａ、Ｂ及びＣを組合せて含有しうる。

この明細書では、関連する用語、例えば、第１及び第２、上及び下などは、１つの構成要素または動作を他の構成要素または動作と区別する目的でのみ用いられており、そのような構成要素または動作の間の実際の相互関係または順序を必ずしも要求ないし暗示するものではない。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」、または任意の他の変形は、要素のリストを備えるプロセス、方法、物品、または装置が、それらの要素のみを含むのではなく、このようなプロセス、方法、物品、または装置に明示的に列挙されもせず、固有でもない他の要素を含んでもよいように、非排他的包括にわたるように意図される。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ ａ．．．」によって始められる要素は、さらなる制約を受けずに、その要素を備えるプロセス、方法、物品、または装置において、追加の同一要素の存在を除外しない。

全体的に図１乃至図４を参照して、本開示は照明システム１０を提供する。照明システム１０は、コントローラ１２、及び、医用室１４で利用され得て場所または手術領域１６を選択的に照明する様々な付属品、を備え得る。照明システム１０は、１または複数の光源２０を含み得る、１または複数の光アセンブリ１８を備え得る。さらに、システム１０は、手術領域１６を含む視野内の画像データを捕捉するように動作可能な、少なくとも一つの撮像装置２２を備え得る。例示的な実施形態では、システム１０のコントローラ１２は、手術領域１６をスキャンして、マーカー２４の場所を識別するように構成され得る。マーカー２４の場所に基づいて、コントローラ１２は、１または複数の光源２０からの照明放射を制御して、画像データで識別されるマーカー２４の位置に対応する場所を照明し得る。このように、システム１０は、１または複数の光源から方向付けられた照明放射の方向のコンピュータ補助制御を提供し得て、手術領域１６内の様々な場所を好都合に照明し得る。

ここで図１を参照すると、参照符号１０は該して照明システム１０を示す。照明システム１０は、医用室１４内に図示され、１または複数の光アセンブリ１８を含む。光アセンブリ１８は、１または複数の光源２０を含み得る。照明システム１０は、当該照明システム１０の使用を補助するために示された１または複数の撮像装置２２を含み得る。撮像装置２２は、光アセンブリ１８（例えば、ハンドルまたは本体）、テーブル２６、ウェアラブル装置２８、及び／または、医用室１４、の内部に位置付けられ得て、あるいはそれらに連結され得る。撮像装置２２は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）撮像装置、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）撮像装置、他のタイプの撮像装置、及び／または、それらの組み合わせ、であり得る。様々な実施例によれば、撮像装置２２は、患者、テーブル２６、または、医用室１４の他の特徴、によって反射される光をコリメート及び／または収束するための、１または複数のレンズを含み得る。テーブル２６は、手術領域１６または術野３０を少なくとも部分的に画定しうる。本開示の目的のために、手術領域１６は、手術が実施される隔離された領域である術野であってもよく、滅菌ドレープで覆われた全ての設備及び機器、ならびに適切な服装をしているすべての人員を含み得る。医用室１４内に位置付けられるものは、以下でより詳細に説明されるように、１または複数の機器３４またはツールであり得る。医用室１４に関連して説明されるが、本開示の照明システム１０は、様々な環境で利用され得ることが理解されるであろう。例えば、照明システム１０は、自動車修理エリア、医師のオフィス、歯科、写真撮影スタジオ、製造現場、及び、動的照明ソリューションが有利であり得る他の領域、において利用され得る。

テーブル２６は、外科手術手順の間に患者を支持するように構成されている。様々な実施例によれば、テーブル２６は、正方形、長方形及び／または楕円形の形態を有し得る。テーブル２６は、金属（例えば、ステンレス鋼）、ポリマー及び／またはその組み合わせから構成され得る。様々な実施例によれば、滅菌カバー（例えば、布または紙）が、テーブル２６の表面にわたって位置付けられ得る。テーブル２６は、傾斜、回転、及び／または、上昇ないし下降するように構成され得る。テーブル２６が傾斜している実施例では、テーブル２６は、テーブル２６の長軸または短軸に対して約１°〜約１０°の角度で傾斜することができる。テーブル２６の傾斜は、照明システム１０及び／または光アセンブリ１８から提供される照明と併せて、実施され得る。例えば、テーブル２６は、照明を増やし、照明を減少させ、ならびに／または、患者及び／もしくはテーブル２６から反射するグレアを除去するために、光アセンブリ１８に向かって及び／または離れるように傾斜するように構成され得る。さらに、テーブル２６の傾斜は、テーブル２６の周りに位置付けられたユーザ（例えば、医療従事者）が、患者及び／または術野により簡単にアクセスすることを許容するのに有利であり得る。傾斜に加えて、テーブル２６は、Ｘ−Ｙ面に対して上昇、下降、回転及び／またはスライドするように構成され得ることが理解されよう。

光アセンブリ１８は、様々な形態を取りうる。光アセンブリは、１または複数の光源２０を含み得る。第一の実施例では、光アセンブリ１８はモジュール式であり、相互接続され、トラックシステム上に支持され得る。例えば、光アセンブリ１８は、円形、卵形、楕円形、三角形、正方形、長方形、五角形または高次多角形形状を有しうる。異なる光アセンブリ１８は、異なる形状を取ることができ、照明システム１０は、様々な光アセンブリ１８を含み得ることが理解されよう。光アセンブリ１８のトラックシステムは、１または複数の光アセンブリ１８を他の光アセンブリ１８に対して移動させることを可能にしうる。光アセンブリ１８の形状は、光アセンブリ１８が、当該光アセンブリ１８の端に沿って「適合」または結合することを可能にするように構成され得る。例えば、正方形または三角形の光アセンブリ１８は、互いに接触してグループ化され得て、または、より大きな形状（例えば、十字、五角形、自由形状など）を形成するように分離され得る。

様々な実施例によれば、光アセンブリ１８は、スナップ結合するか、またはさもなくば電気的及び／または機械的に互いに接続するように構成され得る。例えば、光アセンブリ１８は、接続されると、互いに電力を共有し得る。光アセンブリ１８は、従来的な照明ソリューションよりも軽くてもよい。光アセンブリ１８のモジュール式の実施例の使用によって、いくつかの利点が生じうる。第一に、モジュール式光アセンブリ１８の使用により、動的かつ大規模な照明構成が、より小型のモジュール式光アセンブリ１８から形成され得る。第二に、光アセンブリ１８がトラックアセンブリ上に位置付けられると、光アセンブリ１８は、従来的な照明システムと比較して、より広い範囲の移動及び／または位置決め性（ｐｏｓｉｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙ）を有しうる。例えば、伝統的な照明ソリューションは、どれだけ移動できるかを制限する延長部に取り付けることができる一方で、トラックシステムは、テーブル２６の一方の端から別の端へと光アセンブリ１８を移動させることができる。第三に、光アセンブリ１８の一部が長い端に沿って結合し得て、光アセンブリ１８間のギャップ（例えば、デッドスペース）が最小化及び／または除去され得る。第四に、光アセンブリ１８が電力を共有するように接続されている実施例では、コードまたは他の煩雑な電力伝達デバイスが除去され得る。

さらに別の実施例では、光アセンブリ１８は、外側に調整及び延長され得るジンバル式アーム上に位置付けられてもよく、またはそれを含んでもよい。追加的または代替的に、１または複数のジンバルが、光アセンブリ１８をアームに接続しうることが理解されよう。例えば、１または複数の光アセンブリ１８が、アーム上のジンバルに支持され、アームから独立して移動可能であり得る。光アセンブリ１８のアームは、医用室１４の天井、壁及び／または床に接続され得て、またはテーブル２６に接続され得る。光アセンブリ１８のジンバルは、アームに対して光アセンブリ１８のＸ、Ｙ及び／またはＺ方向の移動を許容し得る。以下でより詳細に説明されるように、光アセンブリ１８は、アームに対して自動的にもしくは電子的に操作され得る、及び／または、アームに対して手動で操作され得る。複数の光アセンブリ１８を利用する実施例は、光アセンブリ１８のうちの一つまたは複数によって生成される影を減少させるのに有利であり得る。さらに、光アセンブリ１８をアームと接続するためのジンバルの使用は、従来的な照明システムと比較して、光アセンブリ１８のより広い動きの範囲を許容するのに有利であり得る。

さらに別の実施例では、光アセンブリ１８は、１または複数の移動可能なアセンブリに接続され得る。例えば、移動可能なアセンブリは、医用室１４の壁及び／または天井に係留または非係留でよい。光アセンブリ１８の１または複数の移動可能なアセンブリの実施例は、本明細書に提供される教示から逸脱することなく、医用室１４内で利用され得ることが理解されよう。非係留の実施例では、移動可能なアセンブリは、医用室１４の辺りを移動するように構成されたドローンまたは他の無人航空機であり得る。例えば、ドローンは、医用室１４の開放空間内で当該ドローンを移動させるように構成されたファン、ブレード及び／または他の推進システムを含み得る。移動可能なアセンブリのこのような非係留の実施例は、常時移動して動的に位置決め可能な光アセンブリ１８を許容するのに有利であり得て、それは、医用室１４の辺りを自由に移動する。移動可能なアセンブリの係留の実施例では、移動可能なアセンブリは１または複数のケーブルに結合され得る。ケーブルは、移動可能なアセンブリによって、引き込まれ、延長され、または乗せられて、移動可能なアセンブリ内の光アセンブリ１８の位置のシフトを許容し得る。ケーブルは、医用室１４の天井及び／または壁から延び得る。光アセンブリ１８の移動可能なアセンブリの実施例は、遠隔で制御されてもよく（例えば、人から）、または、コンピュータまたは他のコントローラによって自動的に制御され得る。光アセンブリ１８の移動可能なアセンブリの実施例が不要になったら、当該移動可能なアセンブリは、医用室１４の天井、壁及び／または保管キャビネット内に保管され得る。

ここで図２を参照すると、追跡ルーチンの実施例を示す、照明システム１０の追加的実施形態が示されている。前述されたように、追跡ルーチンは、手術領域１６のマーカー２４を識別する工程を含み得る。手術中、作業領域は、撮像装置２２の視野４４内に投影される、検出放射４２によって照明され得る。検出放射４２は、１または複数の光源２０から、実質的に不可視の波長の光で放射され得る。例示的な実施形態では、検出放射４２は、赤外光（例えば、近赤外線、赤外線、及び／または遠赤外線）として検出エミッタ２０ａから放射され得る。この形態では、手術領域１６は、撮像装置２２の視野４４に入る様々な物体を照明する、検出放射４２によって照明され得る。したがって、検出放射４２からの反射光が撮像装置２２の画像データに捕捉されるように、マーカー２４は、検出放射４２によってエミッタ２０ａから照明され得る。撮像装置２２に反射される検出放射４２の強度を改善するために、一部の実施形態では、マーカー２４は、検出放射４２を反射するように構成された反射面仕上げを有し得る。

視野４４内の検出放射４２によって照明されたマーカー２４により、撮像装置２２は、画像データ内のマーカー２４の反射を捕捉し得る。いくつかの実施形態では、撮像装置２２は、検出放射４２の反射が容易に識別可能であるように、検出放射４２に含まれない光の波長の透過を制限し得る１または複数のフィルタを有し得る。マーカー２４の反射を含む画像データが取り込まれると、マーカー２４の場所を視野４４内で特定することができるように、画像データはコントローラ１２に通信され得る。マーカー２４の場所に基づいて、コントローラ１２は、１または複数の光源２０からの照明放射４６を制御して、マーカー２４の位置に対応する場所を照明し得る。照明放射４６を放射するように構成された光源２０は、可視光源２０ｂと呼ばれ得る。このように、システム１０は、１または複数の光源から方向付けられる照明放射の方向のコンピュータ補助制御を提供し得て、手術領域１６内の様々な場所を好都合に照明し得る。

様々な実施形態で、照明システム１０は、医用室１４及び／または手術領域１６から画像データを取り込む、１または複数の撮像装置２２を含み得る。撮像装置２２は、照明システム１０のコントローラ１２に画像データをリレーするように構成され得る。コントローラ１２は、メモリ及びプロセッサを含み得る。メモリは、プロセッサによって制御される、コンピュータ実行可能コマンド（例えば、ルーチン）を格納し得る。様々な実施例によれば、メモリは、光制御ルーチン及び／または画像分析ルーチンを含み得る。画像分析ルーチンは、撮像装置２２からのデータを処理するように構成される。例えば、画像分析ルーチンは、手術領域１６の影及び光度、ガイダンスシステムからの光、関心点の場所（例えば、テーブル２６の周りのユーザ、ウェアラブル装置２８）、及び／または、ユーザからのジェスチャ、を識別するように構成され得る。

様々な例によれば、画像分析ルーチンは、画像データ内のマーカー２４の場所を識別するように構成され得る。マーカー２４は、画像データに関心点を指定する、１または複数の記号、コンピュータ可読コード及び／またはパターンを含み得る。例えば、マーカー２４は、手術領域１６または術野３０の周りに位置付けられ得て、その結果、画像分析ルーチンは手術領域１６内のマーカー２４の場所を特定することができる。マーカー２４は、機器３４、ユーザ、医用室１４及び／または患者の関心点、のうちの一つまたは複数に配置され得る。画像分析ソフトウェアは、マーカー２４及び／または手術領域１６によって示される周辺部の外側にあるガイダンスシステムからの光を、追跡してもよいし、または追跡しなくてもよい。

画像分析ルーチンが、撮像装置２２からのデータを処理すると、光制御ルーチンが、光アセンブリ１８がどのように動作するかを制御し得る。例えば、光制御ルーチンは、光アセンブリ１８を移動させ、方向付け、起動させ、またはさもなくば影響を与えて、マーカー２４の場所に光を放射する、というように構成され得る。こうした場所は、ユーザが見たり作業したりする関心領域（例えば、ガイダンスシステムから測定される）に対応し得る。このようにして、光制御ルーチンは、１または複数の可視光源２０ｂを方向付け、またはさもなくば移動させて、照明放射４６を放射し、ユーザが見ている及び／または手及び機器３４が位置付けられている様々な領域を照明し得る。

いくつかの実施形態では、システム１０のコントローラ１２は、手術領域１６及び医用室１４のマーカー２４及び／または様々な機器３４の位置を追跡するように構成され得る。例えば、機器３４及びマーカー２４は、ラジオ信号を通信するように構成された無線識別追跡装置を有してもよく、これはコントローラ１２と通信する１または複数の通信回路によって場所特定され得る。様々な実施形態で、機器３４及び／またはマーカー２４の場所は、室１４内の機器３４またはマーカー２４の各々の位置を追跡（例えば、三角測量）することによって、手術領域１６内で追跡され得る。マーカー２４または機器３４の場所が医用室１４で特定されると、コントローラ１２は、光アセンブリ１８を制御して、マーカー２４及び／または装置３４の場所に光を放射し得る。

図２をさらに参照すると、いくつかの実施形態では、システム１０は１または複数の位置決めアセンブリ５０を備えてもよく、これは手術領域１６の上方の医用室１４の天井に関連して位置付けられ得る。図示されるように、システム１０は、第一位置決め機構５０ａ及び第二位置決め機構５０ｂを備えている。一般に、本明細書で論じる位置決めアセンブリ５０は、１または複数の可視光源２０ｂから放射される、１または複数の照明放射４６の方向を制御するように構成され得る。図４を参照して示されさらに考察されるように、光源２０ならびに位置決めアセンブリ５０の各々は、コントローラ１２と通信し得て、これは１または複数の照明放射４６の方向を制御するように構成され得て、マーカー２４の場所を可視光で照明し得る。このように、システム１０は、１または複数の可視光源２０ｂを制御して、マーカー２４または手術領域１６の様々な部分を照明するように、動作可能であり得る。

様々な実施形態では、１または複数の位置決めアセンブリ５０は、１または複数のアクチュエータ５２ａ及び５２ｂの移動（例えば、回転作動）に応答して操作または調整され得る、１または複数のジンバル式アームを備え得る。この形態では、コントローラ１２は、アクチュエータ５２ａ及び５２ｂの各々を制御するように構成され得て、１または複数の可視光源２０ｂを含む照明モジュール５４の配向を操作し得る。このように、位置決めアセンブリ５０は、第１軸５４ａ及び第２軸５４ｂ回りの照明モジュール５４の回転を制御し得る。照明モジュール５４のこうした操作により、コントローラ１２は、マーカー２４の検出された場所に応答して、手術領域１６または医用室１４の様々な部分を選択的に照明するように、光源２０ｂを向けさせることができる。

位置決めアセンブリ５０及びアクチュエータ５２ａ及び５２ｂは、本明細書で論じるように、１または複数の電気モータ（例えば、サーボモータ、ステッパーモータなど）に対応し得る。したがって、位置決めアセンブリ５０（例えば、アクチュエータ５２）の各々は、照明モジュールを、３６０度、または、照明モジュール５４もしくは照明モジュール５４を支持し得る他の支持構造の境界制約内で、回転させるように構成され得る。コントローラ１２は、照明モジュール５４のモータまたはアクチュエータ５２を制御して、可視光源２０ｂの照明放射４６に向けて、医用室１４の所望の場所を標的とすることができる。照明モジュール５４を正確に向けて所望の場所を標的とするために、コントローラ１２は、照明モジュール５４の位置を制御して医用室１４のグリッドまたは作業エンベロープ内の場所を標的とするように、較正され得る。こうしたシステムの較正は、経時的に起こりうる位置決めアセンブリ５０及びアクチュエータ５２の動作の変動のため、較正更新または補償の形態での保守を必要とし得る。

図３を参照すると、システム１０を制御するための方法６０のフローチャートが示されている。動作中、方法６０は、照明システム１０（６２）の制御ルーチンを初期化することで開始し得る。開始されると、コントローラ１２はエミッタ２０ａを起動して、検出放射４２（６４）内の手術領域１６を照明し得る。このように、手術領域１６は、撮像装置２２の視野４４に入る様々な物体を照明する、検出放射４２によって照明され得る。コントローラ１２は、次に撮像装置２２を制御して、視野４４（６６）の画像データを取り込みうる。画像データが取り込まれると、コントローラ１２は、マーカー２４を含む様々な物体の画像データを処理またはスキャンし得る。

工程７０で、コントローラ１２は、マーカー２４の位置が画像データ内で識別されるかどうかを判断し得る。マーカーの位置が識別されない場合、方法６０は、工程６６及び６８に戻って、視野４４の画像データを捕捉及びスキャンし得る。マーカー２４の位置が工程７０で特定される場合、コントローラ１２は、１または複数の位置決めアセンブリ５０を制御して、マーカー２４（７２）に向けられた照明放射４６を起動することができる。マーカー２４の位置が特定され、照明放射４６によって照明されると、コントローラ１２は、マーカー２４の場所を追跡し続け、位置決めアセンブリ５０を再配置して、マーカー２４及び対応する場所（７４）の一貫した照明を維持することができる。

図４を参照すると、照明システム１０のブロック図が示されている。本明細書で論じるように、照明システム１０は、医用室１４及び／または手術領域１６から画像データを取り込むように構成された、１または複数の撮像装置２２を含み得る。撮像装置２２は、照明システム１０のコントローラ１２に視覚情報をリレーするように構成され得る。コントローラ１２は、メモリ８０及びプロセッサ８２を含み得る。メモリ８０は、プロセッサ８２によって制御される、コンピュータ実行可能コマンド（例えば、ルーチン）を格納し得る。様々な実施例によれば、メモリ８０は、光制御ルーチン及び／または画像分析ルーチンを含み得る。例示的な実施形態では、メモリ８０は、光制御ルーチン６２を含み得る。

画像分析ルーチンが撮像装置２２からの画像データを処理すると、コントローラ１２は、１または複数の制御命令を、モータまたはアクチュエータコントローラ８４に通信することができる。当該制御信号に応答して、モータコントローラ８４は、アクチュエータ５２ａ、５２ｂまたは位置決めアセンブリ５０を制御して、光アセンブリ１８を移動させ、方向付け、またはさもなくば配向調整し得る。このようにして、コントローラ１２は、照明放射４６を放射するように光アセンブリ１８を向けることができ、及び／または、マーカー２４の場所に対応し得る所望の場所に視野４４を向けることができる。システム１０は、さらに、１または複数の電源８６を備え得る。電源８６は、光アセンブリ１８の様々な構成要素ならびにアクチュエータ５２ａ、５２ｂまたは位置決めアセンブリ５０のために、１または複数の電源またはバラストを提供し得る。

いくつかの実施形態では、システム１０は、プロセッサ８２と通信し得る１または複数の通信回路８８をさらに備え得る。通信回路８８は、データ及び制御情報を、システム１０を操作するためのディスプレイまたはユーザインターフェース９０に通信するように構成され得る。インターフェース９０は、システム１０を制御してデータを通信するように構成された１または複数の入力または操作要素を含み得る。通信回路８８は、さらに、照明アセンブリの配列として組み合わさって動作し得る、追加の照明アセンブリ１８と通信し得る。通信回路８８は、様々な通信プロトコルを介して通信するよう構成され得る。例えば、通信プロトコルは、プロセス自動化プロトコル、産業システムプロトコル、車両プロトコルバス、消費者通信プロトコルなどに対応し得る。追加のプロトコルは、ＭＯＤＢＵＳ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、ＣＡＮバス、ＤＡＴＡ ＨＩＧＨＷＡＹ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＤＭＸ５１２）、または様々な通信基準の形態、を含み得る。

様々な実施形態で、システム１０は、様々な追加の回路、周辺装置、及び／または付属品、を備えてもよく、これらは様々な機能を提供するためにシステム１０に組み込まれうる。例えば、いくつかの実施形態では、システム１０は、モバイル装置９４と通信するように構成された無線トランシーバ９２を備え得る。このような実施形態では、無線トランシーバ９２は、通信回路８８と同様に動作し、システム１０を動作させるためのデータ及び制御情報を、モバイル装置９４のディスプレイまたはユーザインターフェースに通信し得る。無線トランシーバ９２は、１または複数の無線プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎなど）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、及びＺ−Ｗａｖｅ（登録商標）など）を介して、モバイル装置９４と通信し得る。このような実施形態では、モバイル装置９４は、スマートフォン、タブレット、個人データアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップなどに対応し得る。

様々な実施形態で、光源２０は、特定の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、レーザーダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）、白熱光源、放電灯（例えば、キセノン、ネオン、水銀）、ハロゲン光源、及び／または、有機光発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、を含むがこれらに限定されない、偏光されていない及び／または一方向回転の偏光された光を生成するように構成され得る。光源２０の偏光の実施例では、光源２０は、第１回転偏光を放射するように構成される。様々な実施例によると、第１回転偏光は、円偏光及び／または楕円偏光を有し得る。電気力学では、光の円偏光は、各ポイントにおいて、光波の電界が一定の大きさを有するが、その方向が、時間と共に、波の方向に対して垂直な平面内において一定のレートで回転する、という偏光状態である。

論じたように、光アセンブリ１８は、１または複数の光源２０を含み得る。複数の光源２０を含む実施例では、光源２０は一列に配置され得る。例えば、光源２０の配列は、約１×２〜約１００×１００の配列及びその間のすべての変形を含み得る。このように、光源２０の配列を含む光アセンブリ１８は、画素化した光アセンブリ１８として知られ得る。任意の光アセンブリ１８の光源２０は、固定されていてもよく、または個別に関節運動されてもよい。光源２０は、全て関節運動されても、一部分が関節運動されても、または全く関節運動されなくてもよい。光源２０は、電気機械的に（例えば、モータ）及び／または手動（例えば、ユーザによって）で、関節運動され得る。光源２０が静止したまたは固定された実施例では、光源２０は、様々な所定の点（例えば、患者及び／またはテーブル２６上の）に焦点を当てるように割り当てられ得る。

図１を再び参照して、システム１０の様々な例示的な実施形態が、照明システム１０の多用途性を示すために考察される。例えば、医用室１４は、テーブルライトとして構成された１または複数の光アセンブリ１８を含み得る。こうした実施例では、光アセンブリ１８は、術野内にフリップアップするテーブル取り付け式のライトとして構成され得る。光アセンブリ１８は、テーブル２６に直接連結されてもよく、及び／または、テーブル２６と連結されたトラック３６上に位置付けられてもよい。光アセンブリ１８のトラック実施例は、光アセンブリ１８を、当該光アセンブリ１８の電源を切る必要なく、テーブル２６に沿って摺動及び／または移動させることを許容するのに有利であり得る。光アセンブリ１８は、未展開（例えば、テーブル２６の下）位置と展開（例えば、テーブル２６の上及び／または手術領域１６の中）位置との間で動作可能であってもよい。様々な実施例によれば、光アセンブリ１８は、曲げられ、回転され、及び／または可撓性であるように構成されたアーム上に位置付けられ得る。さらに、フリップアップ式の光アセンブリ１８のアームは、（例えば、自主的に及び／またはオペレータの制御によって）動くように自動化され得る。例えば、光アセンブリ１８は、テーブル２６に近接して位置付けられた外科医に追従するように移動するように構成され得る。

さらに別の例によれば、光アセンブリ１８は、移動可能な画面として構成され得る。こうした実施例では、光アセンブリ１８は、そこを通して見る中央視界ポートと、視界部分の一部、大部分、または完全にその周囲の周りに延びる、１または複数の光源２０と、を含み得る。こうした実施例では、光源２０は、光アセンブリ１８の患者側に位置付けられ得る。光源２０は、様々な角度から関心の領域を照明できる光リングを形成し得る。角度はまた、ユーザによって制御可能であってもよく、すべての角度からまたは一部分のみからの光を許容する。これは、不必要な照明の防止、グレアの回避、及び／または、特定の活動の視覚的なコントラスト、に役立ちうる。光アセンブリ１８は、当該光アセンブリ１８が、患者の周りの様々な場所に位置付けられ得るように、移動可能なアームまたは延長部上に位置付けられ得る。視界部分は、可視光及び／または不可視光の１または複数の波長または波長帯を遮断及び／または強化するように構成された透明性能を含み得る。さらに、当該透明性能は、透明性部分を通過する光を拡大するように構成され得る。拡大は、光アセンブリ１８のユーザに、小さな切創または他の外科手術手順のより良い観察を提供することにおいて、有利であり得る。光アセンブリ１８のこうした移動可能な画面の実施例は、指定領域上での影（例えば、互いに離れて位置付けられた複数の光源２０の使用に起因する）を減少させるのに有利であり得る。

さらに別の実施例では、光アセンブリ１８は、ミラー３８と連動するように構成され得る。ミラー３８は、テーブル２６の上方に位置付けられ得る。図示の実施例では、ミラー３８は、医用室１４の天井に位置付けられているが、ミラー３８は、追加的にまたは代替的に、テーブル２６の上方に懸架され得ることが理解されよう。様々な実施例によれば、光アセンブリ１８によって放射される光がコリメートされ、テーブル２６及び／または患者に向かって反射され得るように、ミラー３８は凹面であり得る。こうした実施例では、光アセンブリ１８は、リング内に位置付けられ、ミラー３８に向かって光を放射するように構成された１または複数の光源２０を含み得る。光源２０は、ミラー３８の周囲に近接して及び／またはテーブル２６に近接して位置付けられ得る。光アセンブリ１８のこうした実施例は、光源２０及び／または光アセンブリ１８が、医用室１４の天井から離れた非慣習的な場所に位置付けられることを許容するのに有利であり得る。

さらに別の実施例では、光アセンブリ１８は半円形態を有する。半円形態は、光源２０が影を減少させるように位置付けられ得るように、光アセンブリ１８を回転させることを可能にするのに有利であり得る。

さらに別の実施例では、光アセンブリ１８は、患者の開口部（例えば、切開及び／または腔）内に位置付けられるように構成され得る。こうした実施例は、ｉｎ ｓｉｔｕ光アセンブリ１８と呼ばれうる。こうした実施例では、光アセンブリ１８は、球状、柱状、立方体及び／または他の形状であり得る。光アセンブリ１８は、透明（ｃｌｅａｒ）、透明（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）、透過性及び／または不透明であり得る。例えば、光アセンブリ１８の大部分は、光を放射するために透明または透過性であってもよく、一方で一部分は不透明であってもよい（例えば、外科医の目に光が入るのを防ぐため）。光アセンブリ１８は、化学的または電気的な力を介して光を生成し得る。さらに、光アセンブリ１８は、１または複数の光源２０を含み得ることが理解されよう。いくつかの実施例では、光アセンブリ１８は、磁気回収オプション（例えば、患者からの取り外しを容易にする）及び／または無線識別タグを含み得て、光アセンブリ１８の場所特定を補助し得る。光アセンブリ１８のこうした実施例は、必要である場所（例えば、患者の内側）に、直接光を提供するのに有利であり得る。

前述の任意の及び／またはすべての光アセンブリ１８は、別のものと関連して使用され得ることが理解されよう。例えば、医用室１４は、本明細書に提供される教示から逸脱することなく、移動可能なアセンブリの実施例、フリップアップの実施例、及び／または、移動可能な画面、の実施例を含み得る。別の実施例では、光アセンブリ１８は、患者内に位置付けられてもよく、別々の光アセンブリ１８がミラー３８に向かって光を放射するように構成され得る。さらに、光アセンブリ１８の実施例の様々な特徴は、本明細書に提供される教示から逸脱することなく、組み合わせられ得る。例えば、１または複数のフリップアップ光の実施例は、それを通して見るための移動可能な画面の透明性を含み得る。別の実施例では、移動可能なアセンブリである光アセンブリ１８は、患者の上でホバリングを始めるよう指示されるまで、最初はジンバル式アームに結合され得る。

前述のように、光アセンブリ１８は、可視光及び／または不可視光を放射するように構成された１または複数の光源２０を含み得る。例えば、光源２０は、可視光、赤外光（例えば、近赤外線及び／または遠赤外線）及び／または紫外線光を放射するように構成され得る。いくつかの実施例では、光源２０は、制御された周波数でストロボ発光し得る。光源２０からの光の可視光の例は、約１，７００Ｋ〜約２７，０００Ｋの色温度を有し得る。１または複数の光源２０の色温度は、色温度範囲にわたって変化し得る。赤外光を放射するように構成された光源２０の実施例では、赤外光は、以下でより詳細に説明する通り、１または複数のガイダンスシステム（例えば、スキャン及び制御システム）と共に使用され得る。紫外線光を放射する光源２０の実施例では、紫外線光単独または他の特徴との組み合わせ（例えば、ＴｉＯ２塗装、フィルム及び／または塗料）は、表面（例えば、テーブル２６、機器３４、光アセンブリ１８及び／または医用室１４のその他の部分）の洗浄、衛生及び／または滅菌を提供するように構成され得る。例えば、紫外線光は、細菌、ウイルスを殺すため、及び／またはほこりや汚れを除去するために、光触媒プロセスで使用され得る。光源２０は、発光ダイオード、白熱電球、またはその他の光放射源であり得る。光源２０はまた、蛍光染料を励起する光を放射するように構成され得る。こうした実施例では、光は励起放射と呼ばれうる。励起放射は、赤外光、可視光及び／または紫外線光であり得る。こうした実施例では、患者への励起放射の適用で、外科手術部位が可視光で蛍光を発生するように、蛍光染料は患者の外科手術部位（例えば、切開または開放腔）内に適用され得る。さらに、生分解性粉末を患者の外科手術部位に塗布し、蛍光染料を運んでもよく、及び／または濡れた表面から光を散乱させることによってグレアを減少させるように構成し得る。こうした実施例では、生分解性粉末は、下にある組織がまだ見えるように透明であってもよいが、光が鏡面反射してグレアと知覚されないように、光の反射を変化させることができる。

様々な実施例によれば、１または複数の光源２０は、偏光されていない光及び／または一方向回りに偏光された光を生成可能な光エンジンであり、これは、特定の液晶表示装置（ＬＣＤ）、レーザダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）、白熱光源、ハロゲン光源、及び／または、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、を含むがこれらに限定されない、光源２０の偏光された光の実施例では、光源２０は、第１回転偏光を放射（発光）するように構成される。様々な実施例によれば、第１回転偏光は、円偏光及び／または楕円偏光を有し得る。電気力学において、円偏光は、各ポイントにおいて、光波の電界が一定の大きさを有するが、その方向が、時間と共に、波の方向に対して垂直な平面内において一定のレートで回転する、という偏光状態である。円偏光波は、二つのとり得る状態、電界ベクトルが伝播方向に対して右回りに回転する右回転の円偏光、及び、電界ベクトルが左回りに回転する左回転の円偏光、のうちの一つであり得る。回り（ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ）に関する慣習を使用し、左または右の親指を伝播の方向に対して光源の方に向けて、その後に指の曲げを場の時間的な回転に一致させることで、左回りまたは右回りが判定される。また、楕円偏光された光は、円偏光の実施例のそれと実質的に同様の回りを有するが、電気ベクトルは回転中に大きさが変化するものと説明され得る。円偏光は、光源２０からの直線偏光された光が一体または別個の１／４波長板を透過する場合に、達成され得る。追加的または代替的に、反射偏光子が利用されてもよい。吸収偏光子ではなく、反射偏光子が光源２０上で使用される場合、光源２０によって放射される「間違った」偏光（例えば、第２回転偏光）である光が、光源２０に反射して戻って、ここで「無偏光化」され偏光子に反射して返され得る。

光源２０の偏光した実施例では、患者の外科手術部位が光源２０からの第１回転偏光によって照明されるため、患者内に存在する水分または水が、当該第１回転偏光を、第２回転偏光として鏡面反射する傾向がある場合がある。以上で説明された通り、第１回転偏光は、患者から鏡面反射されると、回転が反転して第２回転偏光を形成し、人及び／または機械の観察者（例えば、撮像装置２２）によってグレアとして知覚され得る。一般的に、グレアは、水の表面膜などの滑らかな表面からの照射光の鏡面反射によって生じる効果である。このグレアは、反射面の下にあるオブジェクトの詳細を視覚的にマスクし得て、「グレア」画像が周囲のオブジェクトよりも明るく見えるために、周囲のオブジェクトを不明瞭にし得る。反射された第２回転偏光は、第１回転偏光とは逆であり得る。第１回転偏光が円形偏光される実施例では、第１回転偏光及び第２回転偏光は、互い対して逆に円偏光される。言い換えると、第１回転偏光及び第２回転偏光は、逆回転（例えば、左回転及び右回転）を有し得る。以下でより詳細に説明されるように、光学フィルタが、ウェアラブル装置２８内、ユーザと患者との間に位置するフィルタ内、撮像装置２２内、及び／または、光アセンブリ１８の移動可能な画面の実施例内、に組み込まれ得る。

以上に説明された通り、光アセンブリ１８は、１または複数の光源２０を含み得る。複数の光源２０を含む実施例では、光源２０は一列に配置され得る。例えば、光源２０の配列は、約１×２〜約１００×１００の配列及びその間のすべての変形を含み得る。このように、光源２０の配列を含む光アセンブリ１８は、画素化した光アセンブリ１８として知られ得る。

任意の光アセンブリ１８の光源２０は、固定されていてもよく、または個別に関節運動されてもよい。光源２０は、全て関節運動されても、一部分が関節運動されても、または全く関節運動されなくてもよい。光源２０は、電気機械的に（例えば、モータ）及び／または手動（例えば、ユーザによって）で、関節運動され得る。光源２０が静止したまたは固定された実施例では、光源２０は、様々な所定の点（例えば、患者及び／またはテーブル２６上の）に焦点を当てるように割り当てられ得る。

様々な実施例によれば、光源２０は患者の上にラスタ化されて、所望の場所に照明を提供し得る。言い換えれば、光源２０から放射される光は、方向付けされてもよい。光源２０は、機械的、光学的及び／または電気光学的方法によってラスタ化されてもよい。第一の実施例では、光源２０は、１または複数のモータを介して機械的に移動してもよい。第二の実施例では、１または複数のミラーが、１または複数の光源２０に光学的に結合され、かつ、放射光を方向付け可能なビームにラスタ化するように構成され得る。次に、ビームは患者にわたってラスタ化される。第三の実施例では、放射された光は、液晶素子を使用して方向付けされ得る。こうした実施例では、液晶素子は、放射光を本質的にコリメートもしくは拡散、または特定の方向に光を方向付けし得る。さらに、液晶素子は可変レンズとして機能し得る。こうした液晶素子は、光源２０が機械的に移動する必要がなく、機械的接続を除去し得るという点で有利であり得る。さらに、こうした液晶素子は、既存の光源２０及び光アセンブリ１８に後付けするために利用され得る。光源２０からの光のラスタ化は、様々な場所（例えば、患者の関心点）における光強度の制御を提供するのに有利であり得る。例えば、光は、より高い知覚強度を提供する領域ではより遅く、より低い知覚強度を生成する領域ではより速くラスタ化され得る。こうした特徴は、単一光源２０を使用して可変光強度の知覚外観を与えるのに有利であり得る。さらに、光を方向付けることによって、単一の光源は、それを要求に応じて方向付けかつ調整できるため、異なる種類の手術に対して高いレベルの調整性を提供し得る。

さらに別の実施例では、光アセンブリ１８及び／または光源２０は、デジタル光投影システムと類似した反射素子の配列と結合され得る。反射素子は、光源２０からの放射光を反射するために、オン状態とオフ状態の間で遷移するミラーであってもよい。ミラーをオン状態及びオフ状態（例えば、反射及び非反射）の間で切り替えることによって、光は様々な領域に反射されて、強度及び／または照明パターンを変化させることができる。反射光はまた、拡張現実で利用され得る患者上の画像を形成し得ることが理解されよう。また、検流計が反射素子と併せて使用され得ることも理解されるであろう。

光源２０に関連して説明された任意及びすべての特徴が、任意及びすべての光アセンブリ１８の実施例に適用され得ることが理解されよう。例えば、ｉｎ ｓｉｔｕ光アセンブリ１８は、画素化した及び／または独立して移動可能な光源２０を含んでもよく、一方で移動可能なアセンブリである光アセンブリ１８は偏光された光を放射し得る。さらに、光源２０の方向付け可能な実施例は、光アセンブリ１８の実施例のいずれかに適用され得る。

様々な実施例によれば、医用室１４内に位置づけられた一人または複数のユーザは、ウェアラブル装置２８を含み得る。ウェアラブル装置２８は、アイウェア（例えば、ゴーグル、眼鏡）、ヘッドウェア（例えば、フェイスシールド、ヘルメット、バイザーなど）、衣類、及び／または、その組み合わせ、であってもよい。アイウェアの実施例では、ウェアラブル装置２８は、光の１または複数の波長または波長帯を強化（例えば、透過率を高めることによって）または除去するように構成され得る。例えば、前述の蛍光染料を使用する場合、ウェアラブル装置２８は、当該蛍光染料から放射される波長のすべての光が、ウェアラブル装置２８を通過することを許容し得る。こうした特徴は、外科手術部位のより高い知覚輝度をもたらし得る、蛍光染料のより高い視認性を許容するのに有利であり得る。

別の実施例では、ウェアラブル装置２８は、光の１または複数の偏光を除去するように構成され得る。以上で説明する通り、鏡面反射した円偏光された光は、回転を反転させる。ウェアラブル装置２８は、第１回転偏光が通過することを許容する一方で、グレアを最小化するために第２回転偏光を除去するように構成され得る。様々な実施例によれば、偏光フィルタリングは、ウェアラブル装置２８内の光学フィルタによって達成され得る。光学フィルタは、第２回転の偏光を反射及び／または吸収するように構成される。光学フィルタは、１または複数の反射偏光子及び／または吸収偏光子を含み得る。こうした実施例では、光学フィルタは偏光子と称され得る。反射偏光子の実施例は、ワイヤグリッド偏光子と１／４波長板または光学リターダ、１／４波長板、光学リターダ及び／または液晶材料を有する二重輝度向上フィルム（ＤＢＥＦ）などの多層プラスチックフィルム、を含み得る。光学フィルタ３０のＤＢＥＦフィルムまたは吸収偏光子の実施例は、約５％、１０％、２０％、３０％、４０％、４５％、４９％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、または、約９９％より大きい、光学フィルタ上に入射する環境光及び／または第１回転偏光の透過率を有し得る。更に、光学フィルタは、約５％、１０％、２０％、３０％、４０％、４５％、４９％、５０％、６０％、７０％、８０％、９９％、または、それより大きい、第２回転偏光の反射率及び／または吸光度を有し得る。第２回転偏光の除去は、外科手術部位から知覚されるグレアを低減及び／または排除し得る。光学フィルタを透過する第１回転偏光の色は、天然の可視色に影響を及ぼすことを避けるために、かなり中性のグレーであり得る。

様々な実施例によれば、ウェアラブル装置２８は、シャッターを切られ得て、１または複数の光アセンブリ１８及び照明システム１０に連結され得て、異なるユーザに対して異なる照明を提供することができる。例えば、光源２０のストロボ発光する実施例では、異なるウェアラブル装置２８は、異なるユーザにとって光の知覚強度が異なるように、異なるシャッター速度及び遅延を提供し得る。こうした特徴は、ウェアラブル装置２８内にプログラムされてもよく、または、手術中に動的に調整され得る。

様々な実施例によれば、ウェアラブル装置２８は、光を反射及び／または放射するように構成され得る。反射する実施例では、ウェアラブル装置２８は、１または複数の光アセンブリ１８から光を収集、反射、転向及び／またはコリメートするように構成されたミラーまたは他の反射面を含み得る。例えば、ウェアラブル装置２８の反射素子は、当該反射素子の反射軸を変化させて、着用者が見る場所に光アセンブリ１８からの光を転向させる、１または複数の検流計及び／またはジャイロスコープを含み得る。追加的または代替的に、ウェアラブル装置２８は、１または複数の光源２０を含み得る。光源２０の効率は、着用者が手術領域１６を見ているかどうかに基づいて光源２０をオン及びオフすることによって、領域１６または術野３０に向けられた光源２０のみをオンにすることによって（例えば、向けられていない光源２０を遮断しつつ）、及び／または、ユーザが見ている領域の測定された照明及び／または影に基づいて光の強度を調整することによって、高めることができる。様々な実施例によれば、ウェアラブル装置２８は、従来的な照明システムと比較して、より軽く、及び／または、バッテリー時間の増加を有し得る。さらに、ウェアラブル装置２８はコードレスであってもよい。さらに、ウェアラブル装置２８は、アイウェアの実施例では、光の拡大を提供し得る。

様々な実施例によれば、ウェアラブル装置２８は、１または複数のガイダンスシステムを含み得る。ガイダンスシステムは、着用者が見ている及び／または作業している場所を示す機能を含み得る。例えば、ガイダンスシステムは、可視光及び／または不可視（例えば、赤外線）光を放射するレーザを含み得る。ガイダンスシステムから放射される光は、撮像装置２２によって追跡され、照明システム１０に中継され得る。ガイダンスシステムから放射される光のこうした追跡は、照明システム１０が、光アセンブリ１８からの光をユーザが見ている場所に放射することを許容し得る。

以上で説明した通り、照明システム１０は、医用室１４及び／または手術領域１６から画像データを取り込む、１または複数の撮像装置２２を含み得る。撮像装置２２は、照明システム１０のコントローラに視覚情報をリレーするように構成され得る。コントローラは、メモリ及びプロセッサを含み得る。メモリは、プロセッサによって制御される、コンピュータ実行可能コマンド（例えば、ルーチン）を格納し得る。様々な実施例によれば、メモリは、光制御ルーチン及び／または画像分析ルーチンを含み得る。画像分析ルーチンは、撮像装置２２からのデータを処理するように構成される。例えば、画像分析ルーチンは、手術領域１６の影及び光度、ガイダンスシステムからの光、関心点の場所（例えば、テーブル２６の周りのユーザ、ウェアラブル装置２８）、及び／または、ユーザからのジェスチャ、を識別するように構成され得る。

様々な例によると、画像分析ルーチンは、画像内の複数のマーカー２４の場所を識別するように構成され得る。マーカー２４は、画像内に関心点を指定する、記号、コンピュータ可読コード及び／またはパターンであり得る。例えば、複数のマーカー２４が、手術領域１６または術野３０の周りに位置付けられ得て、その結果、画像分析ルーチンは手術領域１６の周囲を決定することができる。さらに、１または複数のマーカー２４は、機器３４、ユーザ、医用室１４及び／または患者の関心点に位置付けられ得る。画像分析ソフトウェアは、マーカー２４及び／または手術領域１６によって示される周辺部の外側にあるガイダンスシステムからの光を、追跡してもよいし、または追跡しなくてもよい。

画像分析ルーチンが、撮像装置２２からのデータを処理すると、光制御ルーチンが、光アセンブリ１８がどのように動作するかを制御し得る。例えば、光制御ルーチンは、光アセンブリ１８を移動させ、方向付け、起動させ、またはさもなくば影響を与えて、ユーザが見ているまたは作業している場所（例えば、ガイダンスシステムから測定される）に光を放射する、というように構成され得る。第一の実施例では、光制御ルーチンは、光源２０から放射された光を方向付け、またはさもなくば移動させて、ユーザが見ている、及び／または、手及び機器３４が位置付けられている場所を追跡し得る。光制御ルーチンは、ユーザの注視の移動に対する光の移動の速度を遅くし、照明の急速な切り替えによる不快さを最小限にすることができる。第二の実施例では、ユーザの注視が手術領域１６の外側で検出された時、光アセンブリ１８は、最後に知られた注視位置に向かって光を放射するように構成され得る。さらに、光制御ルーチンは、ウェアラブル装置２８上に位置付けられた１または複数の光源２０をオフに切り替えて、その電力を節約するように構成され得る。第三に、光制御ルーチンは、ジェスチャ制御に基づいて、１または複数の照明アセンブリ１８を制御し得る。例えば、異なる光アセンブリ１８からの光が向けられる場所が、ジェスチャによって示され得る（例えば、第一の光源２０が光るべき点では一本指を示し、第二の光源２０が光るべき場所では二本指を示す）。光制御ルーチンが反応し得る他の例示的なジェスチャは、光ビームを拡大または縮小するためのつまむ動作を含み得る。光源２０からの光の方向付けが、前述の方法のいずれかによって達成され得る。別の実施例では、光制御ルーチンは、ユーザ（例えば、頭または手／手袋）に位置付けられたマーカー２４の場所及び配向に応答し得る。例えば、光アセンブリ１８からの照明が、ユーザの頭及び／または手の配向に基づいて移動または変更され得る。さらに、光制御ルーチンは、１または複数の光源２０からウェアラブル装置２８の反射鏡へ、光を向けるまたは方向付けるように構成され得る。例えば、ユーザ及びマーカー２４の移動を監視することによって、画像分析ルーチンは、反射鏡の場所を決定し、適切な角度でそれに向けて光を放射し、外科手術部位を照明することができる。第四の実施例では、１または複数の撮像装置２２は、影を検出できる可視光カメラであってもよく、それに応じて光制御ルーチンは照明を変更し得る。例えば、光制御ルーチンは、別の光源２０がブロックされるか、または影を生成し始める場合、１または複数の光源２０の強度を自動調整することができる。光制御ルーチンは、本明細書に提供される教示から逸脱することなく、音声または機械的入力（例えば、足）を介して制御され得ることが理解されよう。第五の実施例では、光制御ルーチンは、１または複数の光を自動的にオフにするように構成され得る。例えば、光源２０がユーザの目の中で光るまたは光の角度及びユーザの位置決めのためにグレアを生じさせる、ということを光源制御ルーチンが検出する場合、当該光制御ルーチンは、自動的に不快な光源をオフにし、他の光源２０を起動及び／または他の光源の輝度を増加させることによって埋め合わせる。

さらに他の実施例では、撮像装置２２は、１または複数の赤外線エミッタと併せて使用され得る。赤外線エミッタは、撮像装置２２によって読み取られ得る、赤外線ドットのフィールドを医用室１４に投影し得る。エミッタの場所を知り、ドットの位置を読む取ることによって、光制御ルーチン及び／または画像分析ルーチンは、外科手術室の三次元マップを作り出すことができる。当該三次元マップを用いて、前記の光制御ルーチン動作のいずれかが実行され得る。

照明システム１０及び／または前記に提供される開示は、医用室１４に存在する他の多数の機能と併せて動作するように構成される。例えば、照明システム１０は、機器３４の場所及び使用を追跡するように構成され得る。例えば、機器３４は、撮像装置２２によって見ることができる塗料、マーカー、及び／またはインジケータ（例えば、赤外線反射及び／または蛍光）を含み得る。機器３４は、タイプ（例えば、消耗器具と非消耗）に基づいて、及び／または、それらを使用または配置するオペレータによって、コード化され得る。機器３４は、撮像装置２２にそれらを示すことによって、それらが術野３０に出入りするときに追跡され得る。さらに他の実施例では、１または複数の機器３４が、無線識別追跡装置を含み得る。

当業者ないし本発明の製造者または使用者は、本開示の修正を思いつくであろう。従って、図面に示され及び前述された実施形態は、単に例示を目的にしており、本発明の範囲を限定することを意図してはいない。本発明の範囲は、均等論を含む特許法の原則に従って解釈される以下の特許請求の範囲によって定義される。

記述された開示及び他の構成要素の構築は、いなかる特定の材料にも限定されないことが、当業者によって理解されるだろう。本明細書に開示された発明の他の例示的な実施形態は、本明細書に別段の記載がある場合を除き、広範な材料から形成され得る。

本開示用に、用語「ｃｏｕｐｌｅｄ（結合された）」（ｃｏｕｐｌｅ，ｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｃｏｕｐｌｅｄなどその形式のすべてにおいて）は、直接的であれ間接的であれ、互いに２つの構成要素（電気的または機械的）が接合することを概して意味する。このような接合は、本質的に静止状態かまたは本質的に可動状態であってもよい。このような接合は、２つの構成要素（電気的または機械的）、ならびに、互いとまたは２つの構成要素と１つの単体として一体成形される付加的中間部材で、達成されてもよい。このような接合は、本質的に永続的であってよいか、または、別段の記載がない限り、本質的に取外し可能つまり遊離可能であってもよい。

例示的な実施形態において示されるような本開示の要素の構築及び配置は、単に説明的であることに注意することも重要である。本発明の少数の実施形態だけが、本開示において詳細に記述されているが、本開示を検討する当業者は、列挙された主題の新規の教示及び利点から逸脱することなく、多くの修正が可能（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形及び比率、パラメータ値、取り付け方法、材料の使用、色、向きなど）であることを容易に認識するだろう。例えば、一体成形として示される要素は、複数の部品が一体成形されてもよいように示される複数の部品または要素から構成されてもよく、インターフェースの操作が逆にまたは他の態様に変化されてもよく、システムの構造及び／または部材またはコネクタまたは他の要素の長さまたは幅が変化されてもよく、要素間に提供された調整位置の性質または個数が変化されてもよい。システムの要素及び／またはアセンブリは、任意の広範な色、質感、及び組合せにおいて、十分な強度または耐久性を提供する、任意の広範な材料から構成されてもよい。その結果、すべてのこのような修正は、本発明の範囲内に含まれるように意図される。他の代用、修正、変化、及び省略は、本発明の精神から逸脱することなく、所望の他の例示的な実施形態のデザイン、操作条件及び配置において、なされ得る。

いずれの説明されたプロセスまたは説明されたプロセス内のステップも、その他の開示されたプロセスまたはステップと組み合わされ、本開示の範囲内で構造を形成し得ることが理解されるであろう。本明細書に開示された例示的な構造及びプロセスは、説明のためのものであり、制限として解釈してはならない。

変形及び修正が、本開示の概念から逸脱することなく、前述の構造及び方法においてなされ得ることも理解されるべきであり、更に、このような概念は、特許請求の範囲がそれらの言葉で別段に明確に述べられていない限り、以下の特許請求の範囲に含まれるものとされることが理解されるべきである。更に、以下に規定される特許請求の範囲は、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成する。

本明細書に使用される「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、量、サイズ、公式、パラメータ、及び他の数量及び特徴が、ちょうどではない、またはちょうどである必要がない、ことを意味するが、必要に応じて、許容差、変換率、丸め、測定誤差など、及び当業者に既知の他の要因、を反映する近似であり得て、及び／または、より大きいもしくはより小さい。「約」という用語が、ある値またはある範囲の終点を説明する際に使用されるとき、本開示は、言及される特定の値または特定の終点を含むことを理解されたい。本明細書の数値または範囲の終点が「約」を引用するか否かにかかわらず、当該数値または当該範囲の終点は、二つの実施形態、すなわち「約」によって修飾されるものと「約」によって修飾されないものと、を含むことが意図される。範囲のそれぞれの終点は、他方の終点と関係しても、他方の終点から独立しても、それらの両方において有意であることがさらに理解されよう。

本明細書で使用される「実質的な」、「実質的に」という用語及びその変形は、記載された特徴が、ある値またはある説明に対して等しいまたはおよそ等しいことを示すことを意図する。例えば、「実質的に平坦な」表面は、平坦なまたはおよそ平坦な表面を示すことを意図する。さらに、「実質的に」は、二つの値が等しいまたはおよそ等しいと示すことを意図する。実施形態によっては、「実質的に」は、例えば互いの約５％以内、または互いの約２％以内など、互いの約１０％以内の値を示し得る。

Claims (20)

1. 医用室のための照明システムであって、
   外科手術室の領域内で選択的に光放射を向けるように構成された、少なくとも一つの照明源を有する光アセンブリと、
   前記医用室内の視野内の画像データを捕捉するように構成された撮像装置と、
   前記光アセンブリ及び前記撮像装置と通信しているコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラは、
   前記画像データ内のマーカーの場所を検出し、
   前記光アセンブリを制御して、前記マーカーの前記場所に基づいて、前記領域内に前記光放射を向ける、
   ように構成されている
   ことを特徴とする照明システム。
2. 位置決め機構
   を更に備え、
   前記位置決め機構は、前記光放射の方向を制御するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
3. 前記コントローラは、前記位置決め機構と通信し、前記マーカーの前記場所への前記光放射の方向を制御するように構成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の照明システム。
4. 前記位置決め機構は、前記領域内に前記光放射を向けるように構成された多軸アクチュエータを有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の照明システム。
5. 前記視野は、前記マーカーの前記場所が前記光放射によって照明される前記外科手術室の前記領域の部分を識別するように、前記外科手術室内に向けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明システム。
6. 前記光アセンブリは、前記視野の上方の前記医用室の天井に取り付けられるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明システム。
7. 前記光アセンブリは、前記医用室の前記領域内に配置された手術テーブルの一部に前記光放射を向けるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明システム。
8. 著しい不可視波長の光の検出放射を放射するように構成されているエミッタ
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
9. 前記検出放射は、赤外線または近赤外線領域の光を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明システム。
10. 前記マーカーが、前記検出放射を反射するよう構成された反射面を有する
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明システム。
11. 前記撮像装置は、前記マーカーから反射される前記検出放射の波長を捕捉して、前記マーカーを示す前記画像データを捕捉するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明システム。
12. 前記マーカーは、手持ち式機器上に配置されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明システム。
13. 医用室内の照明システムを制御するための方法であって、
    前記医用室の手術領域内のマーカーを位置付けることによって光放射の場所を識別する工程と、
    前記光放射を前記場所に向ける工程と、
    前記マーカーの移動に応答して前記マーカーの前記場所を追跡する工程と、
    前記マーカーの前記移動に追従するように前記光放射を向けて、前記場所の照明を維持する工程と、
    を備えたことを特徴とする方法。
14. 前記場所は、前記マーカーの無線識別を検出することによって前記マーカーの前記場所を三角測量することによって識別される
    ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記手術領域に向けられた視野内の画像データを捕捉する工程
    を更に備えたことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
16. 前記画像データ内で前記マーカーの前記場所を識別する工程
    を更に備えたことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記視野内への検出放射を放射する工程
    を更に備え、
    前記検出放射は、著しい不可視波長の光を含む
    ことを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
18. 前記検出放射は、赤外線または近赤外線領域の光を含む
    ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記マーカーから前記検出放射を反射する工程と、
    前記画像データ内で前記検出放射の前記反射を識別する工程と、
    前記反射に基づいて前記マーカーの場所を決定する工程と、
    を更に備えたことを特徴とする請求項１５に記載の照明システム。
20. 医用室のための照明システムであって、
    外科手術室の領域内で選択的に光放射を向けるように構成された、少なくとも一つの照明源を有する光アセンブリと、
    前記医用室内の視野内の画像データを捕捉するように構成された撮像装置と、
    前記視野内に検出放射を放射するように構成されたエミッタと、
    前記光アセンブリ及び前記撮像装置と通信しているコントローラと、
    を備え、
    前記コントローラは、
    前記検出放射を起動して前記視野に放射し、
    前記画像データ内で前記検出放射の反射を識別し、
    前記反射に基づいて前記画像データ内のマーカーの場所を決定し、
    前記光アセンブリを制御して、前記マーカーの前記場所に基づいて、前記領域内に前記光放射を向ける、
    ように構成されている
    ことを特徴とする医用室のための照明システム。

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