JP2008186805A - 点灯制限照明源 - Google Patents

Abstract

【課題】照明装置が寿命の全期間を通して出力光束が設定規格を保って十分に機能を発揮し、電球の破滅的不良を防止する装置と方法を提供する。
【解決手段】眼科用照明源の点灯を制限する装置と方法である。装置としては、所望の使用寿命を持った照明源と、点灯パルスを供給できる照明源を点灯する点灯装置とを備え、その照明源が所望の使用寿命を超えて点灯しないように点灯パルスが制限されている、眼科用照明源である。所望の使用寿命は、照明源のメーカー仕様に基づいて期待される寿命より短い任意の使用寿命に選択できる。点灯パルス電圧制限は、所望の使用寿命の終期近傍で閾値電圧が照明源を点灯するのに必要な最低電圧であるように、閾値電圧を決定して行うことが出来る。照明源は、さらに、点灯パルスが照明源を点灯に失敗した時、ユーザーに照明源を交換するように警告できる、警告装置を備えている。
【選択図】図７

Description

本発明は、一般的に、照明装置に関し、より具体的には、本発明は、眼科用照明装置に関し、さらに具体的には、眼科用照明装置の使用寿命を延ばすための方法と装置に関する。

多くの眼科外科処置において、外科医が患部を観察するために患者の眼の部分を照明する必要がある。多くの異なるタイプの機器が知られており、また、入手できるので、眼科外科医は、これらを使用して、患者の眼の内部を照明することが出来る。眼科用照明装置は、共通に、この目的に使用されている。

典型的な、眼科用照明装置の手で持つ部分（プローブ）は、突出したチップとハンドルの基部に接続され、ハンドルとチップを通過してチップの末端に至る長い光ファイバー、を持つハンドルを備えており、チップの末端から光ファイバーを伝達してきた光を投射することができる。光ファイバーの基部は、高輝度照明装置のように、光学的に照明源に結合しており、光ファイバーの中を通過した光を受けることができる。このタイプの照明プローブは、通常、小さな切口を通して眼にプローブ・チップを挿入して使われる。このように、照明源からの光は、光ファイバーに沿って伝播され、ハンドピースを通して、プローブ（ファイバー）の末端から照射されて、外科医のために術部を照明する。長い光ファイバーを使用して照明源から光を伝播して術部に向ける眼科照明装置は、この分野では良く知られている。

このような眼科用照明装置は、通常、ハンドヘルド・プローブ、電源、信号処理を司る電子部品、関連するコネクター、表示装置、その他の当業者に知られたインターフェイスを備えている。ハンドヘルド・プローブは、筐体に収納された照明源からの光を伝達し、筐体は、通常、照明源と関連する光学機器を収納しており、光学機器は、照明源からの光をプローブの光ファイバーへ案内する。眼科用照明装置によっては、照明源として他のタイプの電球を使用しているが、好適な照明源は、キセノン・アーク灯のような、アーク灯である。

眼科用照明装置の照明源のキセノン・アーク灯は、通常、一定の決まった時間（電球寿命）の間、使用できるように製造されている。電球の寿命の限界は、電球の出力光束が所望の出力仕様を下回った点、（この点は、電球をそれ以上継続して使用するとアーク灯の破滅的な不良に至ると思われる、電球の年齢（累積使用時間）、にも対応する）に対応するように製造されている。しかしながら、テキサス、フォート・ウォースのアルコン・ラボラトリ社で製造された、アルコン・高輝度照明装置（ＡＨＢＩ）のような、あるタイプの照明装置は、典型的なアーク灯照明装置に比べて、より長い期間、より高い光束を出力するように製造されている。このような照明装置では、出力光束が、照明装置が寿命の全期間を通して十分に機能を発揮できる、設定規格を下回って劣化する前に、特別の電球寿命限界に達することがある。このように、出力光の減少は、破滅的な不良に至ると思われる点を越えて、電球が齢をとったことを示す、指標として使用することは出来ない。

ＡＨＢＩのような、あるタイプの照明装置は、一旦、電球がある年齢（たとえば、４００時間）に達すると、ソフトウェアで実装された機構が、電球を交換するようにユーザーに警告する。外科手術中に照明が消えるのを防止するため、ソフトウェアで実装された機構を書き換えることができる。電球の点灯を防止する、別のソフトウェアで実装されたロック機構も使用され、こちらのソフトウェアも書き換えることができる。照明装置を連続して使用すると、電球を破局的な不良の可能性が増加した、危険な状態で使用することになる。

したがって、上に議論した従来の眼科用照明装置の問題を低減したあるいは取除いた、眼科用照明装置の（キセノン・アーク灯のような）アーク灯の点灯を制限するハードウェアのための方法と装置に対する必要性がある。

本発明のアーク灯の点灯を制限するハードウェアのための方法と装置の実施形態は、実質的に、これらの必要性その他に応える。本発明のひとつの実施例は、所望の使用寿命を持つ照明源と、照明源を点灯する点灯パルスを供給できる点灯装置とを備え、点灯パルスが所望の使用時間を越えて照明源が点灯するのを防止するように制限されている、眼科用照明装置である。照明源の製造元の仕様から期待される使用寿命より短い、照明源の所望の使用寿命は、任意に選択できる。点灯パルスの電圧制限は、閾値電圧であることができ、閾値電圧は、使用寿命の終期近傍で照明源を点灯するのに必要な最低電圧である。照明源は、さらに、点灯パルスが照明源を点灯できなかったときに、ユーザーに照明源を交換するように警告できる警告装置を備えることができる。

本発明の別の実施形態は、本発明の教示にしたがい、点灯パルス印加中に、電球電極に蓄積されるエネルギーを制限することにより、アーク灯の点灯を制限するハードウェアのための方法を含むことができる。本発明の眼科用の照明装置を作動させる方法のひとつの実施形態は、眼科用照明装置の照明源を供給する工程と、点灯パルスを供給して照明源を点灯できる点灯装置を供給する工程と、を含み、点灯パルスは、点灯パルスが所望の使用時間を越えて照明源が点灯するのを防止するように制限されている。照明源の製造元の仕様から期待される使用寿命より短い、使用時間を任意に選択することによって、照明源の所望の使用時間を、決定することができる。この方法は、さらに、点灯パルスが照明源を点灯できなかったときに、ユーザーに照明源を交換するように警告する警告工程を含むことができる。

本発明の実施形態は、眼科あるいはその他の外科手術に使用される、外科手術機器あるいは装置の内に実装することができる。特に、アーク灯の点灯を制限するハードウェアのための方法と装置は、水銀・キセノンの、水銀蒸気の、あるいは、ハロゲン化金属の光源のような、アーク灯照明源が、効果的に安全に、小さな直径を持つ光ファイバーのような、光線伝達装置に接続されることが望まれる、如何なる眼科用照明装置の中にでも、あるいは、如何なる眼科用照明装置にも組み込んで、実装することができる本初発明の方法と装置の、その他の用途は、当業者には明らかであろう。

本発明の好適な実施形態は、同じ部位、あるいは、対応する部位には、同じ参照番号を用いて図に示されている。

本発明の方法と装置の実施形態は、眼科用照明装置のアーク灯照明源の点灯を制限するハードウェアが、老朽化したアーク灯照明源が破局的な不良に至るのを防止し、電球が故障したことを知らせる。アーク灯の電球電極に、高電圧パルスを“ストライキングする”ことによって、アーク灯は点灯され、２つの電極間で、可視光を放射するアークに安定化した、放電を開始する。一定の内部ガス圧と組成の下で、アーク灯を点灯するのに必要なエネルギーは、電球の電極間の距離（アーク・ギャップ）に直接比例する。ある電球では、電球の電極間の距離は、作動期間中の電極の腐食（主に、陰極での腐食）により、電球の年齢に直接比例する。点灯パルスを点灯している期間中の、アーク灯電極に加えられるエネルギーに制限を設けることにより、本発明の方法と装置の実施形態は、電球の電極間の距離（腐食）、すなわち、電球の使用寿命に上限を提供することができる。

本発明の方法と装置の実施形態は、アーク灯を点灯するために供給する点灯パルスを制限するハードウェアを提供することができる。所望の閾値寿命を超えて作動しているアーク灯球が点灯されない（電球の電極間の距離が大き過ぎるために）ように、しかし、閾値寿命よりも若い電球は点灯するように、保証するために、供給された点灯パルスを追跡することが出来る。これは、電子機器（点灯装置および／あるいは電源モジュールあるいは安定器）で、たとえば、点灯パルス電圧に上限を設けたり、点灯パルスの点灯中に点灯装置に供給されるエネルギーに制限を設けたりすることで、達成することが出来る。これらの制限のいずれも十分に大きくなったアーク・ギャップ（すなわち、所望の寿命を越えて使用された電球）を持つ電球が点灯されないようにして、アーク灯の電極間の距離、すなわち、電球の作動時間に上限を設けるように設定することができる。このように、本発明の方法と装置の実施形態は、老朽化した電球の破局的な不良を招く機会と、これに伴う照明装置あるいは外科手術用装置の損傷を、低減あるいは防止する、ハードウェアで構成された安全機構を提供することができる。このようなハードウェアで構成された安全機構は、装置のソフトウェアで書き換えられないように、製造されている。

図１は、本発明に対応する高輝度眼科用照明装置の概略図である。照明装置１０は、照明点灯装置３００を含む電源１２、照明源１４、コールド・ミラー１６、ホット・ミラー１８、ビーム分割器２０、ミラー２１、光ファイバー・ポート２４、減衰器２２を備えている。照明装置１０は、照明源１４からの光を受け術部に伝達する、1つあるいはそれ以上の光ファイバー・プローブ２６も備えている。光ファイバー・プローブ２６は、筐体１１の中にある照明源１４と光学的に結合している光ファイバー３４を含む、照明装置１０のハンドヘルド部分を備えている。高輝度眼科用照明装置１０は、単に例示であって、本発明の範囲の如何なる限定も意図してはいない。本発明の実施形態は、眼科用照明装置、医療用レーザー、あるいは、その他の装置および機器（アーク灯の点灯を制限することが所望されるハードウェア）のような、アーク灯照明源１４の点灯を制限する如何なるハードウェアにも使用することが出来る。

この例での照明装置１０の照明源１４は、キセノン・電球を備えているが、使用年数と共に陰極が劣化してアーク・ギャップに影響する、当業者に知られた適当な光源を備えることが出来る。キセノン・電球１４は、コールド・ミラー１６、ホット・ミラー１８、ビーム分割器２０、ミラー２１、減衰器２２、および、光ファイバー２４で構成される光路に沿う光線２８を放射する。この例では、ビーム分割器２０は、必要に応じて、光線２８を、２つの光路に分割して２つの光学プローブに供給する。当業者には馴染みがあるように、コールド・ミラー１６とホット・ミラー１８は、組み合わされて、光線２８（熱）の赤外線および紫外線を取除いて、熱を持たない可視光２８を下流の光学部品に供給する。減衰器２２は、光線２８を減衰する。減衰器２２は、光線が透過する、各々の光路（同じである必要性はない）にあわせて製造することができる。さらに、減衰器２２は、たとえば、ＰＣＢ３０を介して、独立に制御することができる。

高輝度眼科用照明装置１０は、２つの光ファイバー・ポート２４（非球面レンズあるいは焦点を結ぶ機器を備えている）を備えて示されているが、当業者には、単一の光ファイバー・ポート２４あるいはより多くの光ファイバー・ポート２４であっても照明装置１０内に実装できることは明らかである。照明装置１０は、信号処理と制御機能を提供するために、さらに、プリント回路（“ＰＣＢ”）３０、あるいは、電子回路的に等価なものを備えている。ＰＣＢ３０は、上に記載した（当業者には明らかな）所望の処理および機能制御ができる、如何なる方法あるいは構成でも、実装することができる。光ファイバー・ポート２４は、高輝度照明装置の筐体１１に挿入されて、照明源１４に光学的に結合して所望の部位に光を向ける、ファイバー・プローブ２６に対応した光ファイバー３４の基部を受ける受け口を備えている。

図２は、図１の照明装置１０の部分をより詳細に表した図である。照明源１４のアーク領域（たとえば、キセノン・アーク灯）から発せられた光は、コリメート・レンズ１３を用いて平行にされ、コールド・ミラー１６、ホット・ミラー１８、および、減衰器２２によってフィルタ−される。その後、光は、凝集レンズ２３（凝集レンズ２３は、光ファイバー・ポート２４の一部であることができる）によって、光ファイバー３４に焦点を合わされる。

図３は、本発明に対応する照明源１４の電球点灯装置３００をより詳細に表す図である。この例では、照明源１４は、オルサム７５Ｗ・キセノン電球であるが、当業者に知られる適当なアーク灯電球ならなんでもよい。電源３１０は、安定器（バラスト）３２０の高電圧点灯装置３１５にエネルギーを供給する。電源３１０は、電源１２から分離できる、あるいは、電源１２からに一体化できる。高電圧点灯装置３１５は、照明源１４に、点灯パルスを供給する。記載のように、点灯装置３００を、電源３１０および／あるいは高電圧点灯装置３１５（安定器３２０）が照明源１４の電極へ供給されるエネルギーあるいは電圧をある閾値電圧値に制限するように製造することができる。この閾値電圧値は、照明源１４の所望の使用寿命の終期近傍で照明源を点灯するのに要求される、最低電圧であることができる。照明源１４の所望の使用寿命は、製造元の仕様から期待される光源の寿命より短い所望の寿命を、任意に選択することによって決定することができる。

図４Ａ、４Ｂは、それぞれ、例として、オルサムＸＢＯ７５ワット・ショート・アーク電球光源のタイムゼロ（図４Ａ）での電極ギャップ、１２００時間使用後（図４Ｂ）の電極ギャップを表した写真である。２つの写真のアーク・ギャップの差異は、この例で０時間から１２００時間の間に作動中に発生した、陰極の腐食を示している。照明源１４電球が齢をとるにつれて、陰極６５の先端部が腐食してなくなり、陰極６５の先端部は、陽極６０から離れて（通常の装着において）下の方へ移動して、鈍端になる。陰極６５が腐食するにつれて、アーク５５は、寸法が大きくなり、輝度のピークが下がり、陽極６０から離れて、陰極６５と同じ方向へ移動して、照明装置の光のスループットは単調急激に減少する。ここでは、オルサムＸＢＯ７５ワット・キセノン電球を例にとったが、この他のこのような照明源においては、解析結果は同等と期待される。

図５は、あるアーク電球が歳をとるに連れて、そのアーク灯照明源１４を、点灯するのに必要となる点灯電圧を示すグラフである。図５からわかるように、照明源１４の所望の寿命に対する所望の閾値点灯電圧は、このようなグラフ曲線から決定して、図３のような、点灯装置３００を製造することが出来る。

図６は、新しい電球（左の波形）と古くなった電球（右の波形）を点灯するのに必要と期待される点灯パルスを表す仮想的な波形を示すグラフである。図６は、ハードウェア的に制限された点灯閾値電圧の例も示している。点灯装置３００に閾値電圧制限を設けることによって、一旦、照明源１４の電極ギャップが、照明源１４を点灯するのに設定された閾値電圧を超えた（すなわち、所望の照明源１４の寿命を超えた）点灯電圧が要求される点まで、増加した後は、照明源１４の点灯を防止することができる。

図７は、本発明の方法のひとつの実施形態のある工程図を表すブロック図である。特に、図７は、一旦、使用寿命を超えたら、ユーザーに照明源１４を交換する警告する工程に対する、本発明の実施形態の一部である警告装置のベースとなっている論理を表している。

このように、本発明の様々な実施形態は、たとえば、眼科用照明装置のような、アーク灯照明源の点灯制限するハードウェアを提供する。さらに、本発明の実施形態は、ハードウェアがアーク灯照明源の作動寿命を制限できるという有利な効果を提供ことで、作動中のアーク灯の破滅的な不良を回避できる。本発明の様々な実施形態は、たとえば、眼科用照明装置のような照明装置の如何なるアーク灯にも組み込むことができる。

本発明は、いくつかの好適な実施形態を参照して記載されたが、本発明の思想と基本的な特徴を離れずに、この他の具体的な形式や変形態様においても実施することができると理解されるべきである。したがって、以上の記載は、完全に例示であって限定ではなく、本発明の範囲は、添付の請求項によって示されている。

本発明の高高輝度眼科用照明装置のひとつの実施形態を表す概略図である。 図１の照明装置１０の部分をより詳細に表した図である。 本発明に対応する、照明源用電球点灯装置を表す概略図である。 例として、オスラムＸＢＯ７５ワット・ショート・アーク電球照明源の、０時間での電極ギャップを示す像である。 例として、オスラムＸＢＯ７５ワット・ショート・アーク電球照明源の、１２００時間での電極ギャップを示す像である。 あるアーク灯電球の使用時間に対する、そのアーク灯電球を点灯するのに必要な点灯電圧を例として示したグラフである。 新しい電球（左の波形）と古い電球（右の波形）を点灯するのに必要と期待される点灯パルスの表す仮想的な波形を示すグラフである。 本発明の方法のひとつの実施形態の工程を表すブロック図である。

Claims (12)

1. 眼科用照明装置の作動方法であって、
   眼科用照明装置の照明源を供給する工程と、
   前記照明源の所望の使用寿命を決定する工程と、
   前記照明源を点灯する点灯パルスを供給できる点灯装置を供給する工程と、
   を含み、前記所望の使用寿命を超えて、前記照明源が点灯するのを防ぐように、前記点灯パルスの電圧を制限する、眼科用照明装置の作動方法。
2. 前記照明源がキセノン・アーク灯である、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記照明源の所望の使用寿命を決定する工程が、前記所望の使用寿命を、前記照明源のメーカーの仕様に基いて期待される寿命より短い使用寿命を任意に選択する工程を含む、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記点灯装置が、電源と、前記点灯パルスを供給する高電圧点灯装置と、を備える、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 前記点灯パルス電圧が、前記所望の使用寿命の終期近傍で前記照明源を点灯するのに必要な最低電圧である、閾値電圧に制限されている、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. さらに、前記点灯パルスが前記照明源を点灯するのに失敗したとき、ユーザーに前記照明源を交換するよう警告する工程、を含む、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 眼科用照明装置であって、
   所望の使用寿命を持った照明源と、
   前記照明源を点灯する点灯パルスを提供できる点灯装置と、
   を備え、前記所望の使用寿命を超えて前記照明源を点灯するのを防止するように、前記点灯パルスの電圧が制限されている、ことを特徴とする、眼科用照明装置。
8. 前記照明源がキセノン・アーク灯である、ことを特徴とする、請求項７に記載の照明装置。
9. 前記照明源の所望の使用寿命が、前記所望の使用寿命を、前記照明源のメーカーの仕様に基いて期待される寿命より短い使用寿命を任意に選択されている、ことを特徴とする、請求項７に記載の照明装置。
10. 前記点灯装置が、電源と、前記点灯パルスを供給する高電圧点灯装置と、を備える、ことを特徴とする、請求項７に記載の照明装置。
11. 前記点灯パルス電圧が、前記所望の使用寿命の終期近傍で前記照明源を点灯するのに必要な最低電圧である、閾値電圧に制限されている、ことを特徴とする、請求項７に記載の照明装置。
12. さらに、前記点灯パルスが前記照明源を点灯するのに失敗したとき、ユーザーに前記照明源を交換するよう警告する警告装置、を備える、ことを特徴とする、請求項７に記載の照明装置。