JP2021512733A - 関心領域の検出及び照明のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

照明アセンブリのための照明システムは、外科手術室で手術領域を選択的に照射するように構成されたライトアセンブリと、ライトアセンブリ内に位置付けられ、光を放射するように構成された複数の光源と、を備える。システムは、画像データを捕捉するように構成された少なくとも一つの撮像装置およびコントローラをさらに備える。コントローラは、陰になった領域および汚染された領域のうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの関心領域の画像データをスキャンし、手術領域の関心領域の位置を識別するように構成される。コントローラは、ライトアセンブリを制御して、少なくとも一つの光源を起動し、関心領域に光を放射するようにさらに構成される。
【選択図】図４

Description

本開示は一般に、照明システムに関し、より具体的には、外科手術現場および外科手術室の照明システムに関する。

外科手術現場および外科手術室に提供される人工照明は、位置決め、影、光度およびグレアに関して多くの問題を呈しうる。医療専門家は多くの場合、外科手術手順を通して人員および機器を移し変えているため、静止しておらず、照明を動的にする必要がある。さらに、人員の物理的寸法の差異は、光源の位置決めを困難にする場合がある。したがって、外科手術室のための新しい照明システムは有利でありうる。

本開示の一態様によれば、照明アセンブリのための照明システムは、ライトアセンブリを備える。ライトアセンブリは、外科手術室の手術領域を選択的に照射するように構成され、ライトアセンブリ内に位置付けられた複数の光源は、光を放射するように構成される。システムは、画像データを捕捉するように構成された少なくとも一つの撮像装置およびコントローラをさらに備える。コントローラは、陰になった領域および汚染された領域のうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの関心領域の画像データをスキャンし、手術領域の関心領域の位置を識別するように構成される。コントローラは、ライトアセンブリを制御して、少なくとも一つの光源を起動し、関心領域に光を放射するようにさらに構成される。

本開示の別の態様によれば、手術領域の関心領域を照射するための方法が開示されている。方法は、手術領域を表す視野内の画像データを捕捉し、少なくとも一つの関心領域の画像データをスキャンすることを含む。関心領域は、陰になった領域および汚染された領域のうちの少なくとも一つを含む。方法は、手術領域の関心領域の位置を識別し、関節式ライトアセンブリを制御して、複数の光源の少なくとも一つからの放射を向けて関心領域に当てた光を放射することをさらに含む。

本開示のさらに別の態様によれば、照明システムが開示されている。システムは、外科手術室の手術領域を選択的に照射するように構成されたライトアセンブリを備える。複数の光源は、関節式ライトアセンブリと接続している。照明アセンブリは、複数の光源の放射方向を調整して、手術領域に選択的に当てるように構成された複数のアクチュエータを含む。少なくとも一つの撮像装置は、画像データを捕捉するように構成される。システムは、画像データの光度の少なくとも一つの変化について画像データをスキャンし、画像データの光度の少なくとも一つの変化に基づいて陰になった領域の位置を識別するように構成されたコントローラをさらに備える。コントローラは、関節式ライトアセンブリの複数のアクチュエータを制御して、放射方向を陰になった領域の位置に向けるようにさらに構成される。さらに、コントローラは、複数の光源の可視光放射を起動して、陰になった領域の位置を照射しうる。可視光放射の起動後、コントローラは続けて、可視光放射を含む画像データに基づいて陰になった領域の位置の照明を確認しうる。

本開示のこれらおよびその他の態様、目的、および特徴は、当業者が以下の明細書、特許請求の範囲、および添付図面を調べることによって理解および認識される。本明細書に開示する例それぞれの特徴は、他の例の特徴と共に、またはこれの代替として使用しうることも理解される。

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および特定の図は、明瞭とするために、縮尺が誇張されているか、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、適応照明のために構成された照明システムを備えた外科手術室の概略図である。

図３は、照明システムの照明モジュールの概略図である。

図４は、適応照明のために構成された関節式ヘッドアセンブリを備えた照明システムを備えた外科手術室の概略図である。

図５は、適応照明のための消毒ルーチンを示すフローチャートである。

図６は、適応照明のための影軽減ルーチンを示すフローチャートである。

図７は、本開示による照明システムのブロック図である。

本発明の追加の特徴および利点は、以下の詳細な記述において記載され、この記述から当業者に明らかとなる、あるいは、特許請求の範囲および添付図面と共に以下の記述で記載されるように本発明を実行することで認識される。

本明細書で使用される、二つ以上の項目の列挙で使用される場合の「および／または」という用語は、列挙される項目のいずれか一つがそれだけで用いられ、または、列挙される項目のうち二つ以上の項目のあらゆる組み合わせが用いられ得ることを意味する。例えば、ある組成物が構成要素Ａ、Ｂおよび／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およびＢを組み合わせて、ＡおよびＣを組み合わせて、ＢおよびＣを組み合わせて、または、Ａ、ＢおよびＣを組み合わせて含有し得る。

この明細書では、関連する用語、例えば、第一および第二、上および下などは、一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ために、単独で用いられるもので、そのような構成要素または動作の間での実際の相互関係または順序を必ずしも要求または暗示するものではない。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」またはその用語の他の変形形態は、列挙される要素を含むプロセス、方法、物品、または装置がそれらの要素のみを含むものではなく、明白に列挙されていないか、またはそのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置にとって固有のものではない他の要素を含んでもよいように、非排他的包含を網羅することを意図している。「．．．を備える」が前に付く要素は、それ以上の制約なしに、その要素を含むプロセス、方法、物品、または装置の追加的な同一要素の存在を除外しない。

図１を参照すると、照明システム１０を利用する外科手術室の概略図が示されている。照明システム１０は、外科手術室１４に図示され、一つまたは複数のライトアセンブリ１８を含む。ライトアセンブリ１８は、一つまたは複数の光源２０を含みうる。照明システム１０は、照明システム１０の使用を補助するために示された一つまたは複数の撮像装置２２を含みうる。撮像装置２２は、ライトアセンブリ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、および／または外科手術室１４の周りに位置付けられてもよく、またはそれらに結合されてもよい。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、その他のタイプの撮像装置および／またはそれらの組み合わせでありうる。さまざまな実施例によると、撮像装置２２は、患者、テーブル２６、または外科手術室１４の他の特徴によって反射された光をコリメートおよび／または収束するための一つまたは複数のレンズを含みうる。

テーブル２６は、術野３０を少なくとも部分的に画定しうる。本開示では、術野３０は、手術が実行される隔離された領域でありうる手術領域としうる。術野３０のすべての家具および機器は、滅菌ドレープで覆われうる。外科手術室１４内には、様々な手順で利用されうる一つまたは複数の機器３４またはツールが位置付けられうる。外科手術室１４に関連して説明するが、本開示の照明システム１０は、さまざまな環境で利用されうることが理解されるであろう。例えば、照明システム１０は、自動車修理領域、医師のオフィス、歯科医、写真スタジオ、製造現場、および動的照明ソリューションが有利でありうるその他の領域で利用されうる。

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うる。さまざまな実施例によれば、テーブル２６は、正方形、長方形および／または楕円形の構成を有しうる。テーブル２６は、金属（例えば、ステンレス鋼）、ポリマーおよび／またはその組み合わせから構成されうる。さまざまな実施例によれば、滅菌カバー（例えば、布または紙）は、テーブル２６の表面にわたって位置付けられうる。テーブル２６は、傾斜、回転、および／または上昇または下降するように構成されうる。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、患者および／または術野により簡単にアクセスできるようにするのに有利でありうる。傾斜に加えて、テーブル２６は、Ｘ−Ｙ面に対して上昇、下降、回転および／またはスライドするように構成されうることが理解されよう。

本開示のさまざまな実施形態によって提供されるように、照明システム１０は、外科手術室１４の照明レベルを検出するように構成された適応照明を提供しうる。例えば、一つまたは複数の機器３４および／または医療従事者３６の位置は、一つまたは複数の影３８または陰になった領域を形成しうる。システム１０の一つまたは複数の撮像装置２２は、影３８を示す画像データを捕捉するように構成されうる。画像データは、外科手術室１４および／または術野３０の影３８の位置を識別しうるコントローラ４０に供給されうる。影３８の識別に応答して、コントローラ４０は、ライトアセンブリ１８を制御して、ライトアセンブリ１８から放射される光の強度、焦点、および／または基点を変更し、影３８を照射するように構成されうる。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、一つまたは複数の光源２０の強度を自動調整することができる。

いくつかの実施形態では、本開示は、外科手術室１４および／または術野３０の汚染された可能性のある領域４２の検出および／または処理をさらに提供しうる。汚染された領域４２は、外科手術室１４のほこり、生物学的材料、および／または体液（例えば、粘液、血液、唾液、尿など）が堆積しうる領域に対応しうる。こうした材料は、外科手術室１４における一つ以上の手順、または患者または人員によって放出された異物の結果として堆積しうる。こうした実施形態では、システム１０は、約２５ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の検出放射光で、外科手術室１４のさまざまな領域を選択的に照射するように構成されてもよい。検出放射の受け取りに応答して、汚染された領域４２は、検出放射の一つまたは複数の波長帯域を吸収しうる。吸収の変化レベルに基づいて、一つまたは複数の撮像装置２２は、汚染された領域４２を識別するように構成されうる。

汚染された領域４２を識別することに加えて、システム１０は、汚染された領域４２の消毒をさらに提供しうる。例えば、いくつかの実施形態では、ライトアセンブリ１８の一つまたは複数の光源２０は、殺菌光の波長を放射するように構成されうる。したがって、外科手術室１４の汚染された領域４２を識別することに応答して、コントローラ４０は、殺菌光の殺菌放射を起動して、汚染された領域４２を占めうる細菌を減菌しうる。本明細書で論じるように、汚染された領域４２が位置する外科手術室１４の領域の選択的な照明は、光源２０を選択的に起動し、強度、焦点、および／または殺菌放射が放射される基点を調整することによって照射されうる。殺菌放射は、約２６０ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲の光の波長を含みうる。こうした波長は、一つまたは複数の光源２０から放射されてもよく、これは水銀系のランプ、紫外線発光ダイオード（ＵＶ−Ｃ ＬＥＤ）ランプ、および／またはパルスキセノンランプを含みうる。

ライトアセンブリ１８は、さまざまな構成を取りうる。ライトアセンブリ１８は、一つまたは複数の光源２０を含みうる。第一の実施例では、ライトアセンブリ１８はモジュール式であり、相互接続され、トラックシステムによって支持されてもよい。例えば、ライトアセンブリ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。異なるライトアセンブリ１８は、異なる形状を取ることができ、照明システムは、さまざまなライトアセンブリ１８を含みうることが理解されよう。ライトアセンブリ１８のトラックシステムは、一つまたは複数のライトアセンブリ１８を他のライトアセンブリ１８に対して移動させることを可能にしうる。ライトアセンブリ１８の形状は、ライトアセンブリ１８が、ライトアセンブリ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うる。例えば、正方形または三角形のライトアセンブリ１８は、互いに接触してグループ化されてもよく、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てもよい。さまざまな実施例によれば、ライトアセンブリ１８は、かみ合わせるか、またはさもなくば電気的および／または機械的に互いに接続するように構成されうる。例えば、ライトアセンブリ１８は、接続されると、互いに電力を共有してもよい。

さまざまな実施形態では、照明システム１０のライトアセンブリ１８は独立して動作してもよく、また互いに連動してもよい。例えば、ライトアセンブリ１８のそれぞれは、コントローラ４０を含んでもよく、および／またはコントローラ４０と連通してもよい。したがって、コントローラ４０は、ライトアセンブリ１８の一つまたは複数の光源２０を選択的に起動して、協働してコントローラ４０によって制御されるライトアセンブリ１８のそれぞれによって形成されるスケーラブルなシステムを提供しうる。このようにして、照明システム１０は、本開示に従って、さまざまな永久的または永久的な取り付けにスケール設定され、柔軟に実施されうる。

さらに別の実施例では、ライトアセンブリ１８は、ミラー４１と連動するように構成されうる。ミラー４１は、テーブル２６の上方に位置付けられてもよい。図示の実施例では、ミラー４１は、外科手術室１４の天井に位置付けられているが、ミラー４１は追加的にまたは代替的にテーブル２６の上に懸架されうることが理解されよう。さまざまな実施例によれば、ライトアセンブリ１８によって放射される光がコリメートされ、テーブル２６および／または患者に向かって反射されうるように、ミラー４１は凹面でありうる。こうした実施例では、ライトアセンブリ１８は、リング内に位置付けられ、ミラー４１に向かって光を放射するように構成された一つまたは複数の光源２０を含みうる。光源２０は、ミラー４１の周囲に近接して、および／またはテーブル２６に近接して位置付けられてもよい。ライトアセンブリ１８のこうした実施例は、光源２０および／またはライトアセンブリ１８が、外科手術室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可能にするのに有利でありうる。

上述のように、ライトアセンブリ１８は、可視光および／または不可視光を放射するように構成された一つまたは複数の光源２０を含みうる。例えば、光源２０は、可視光、赤外光（例えば、近赤外線および／または遠赤外線）および／または紫外線光を放射するように構成されうる。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てもよい。光源２０からの光の可視光の例は、約１，７００Ｋ〜約２７，０００Ｋの色温度を有しうる。一つまたは複数の光源２０の色温度は、色温度範囲にわたって変化しうる。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、一つまたは複数のガイダンスシステム（例えば、スキャンおよび制御システム）と共に使用されうる。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、フィルムおよび／または塗料）は、表面（例えば、テーブル２６、機器３４、ライトアセンブリ１８および／または外科手術室１４のその他の部分）の洗浄、衛生および／または滅菌を提供するように構成されうる。例えば、紫外線光は、細菌、ウイルスを殺すため、および／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うる。

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ってもよい。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うる。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、可視光および／または紫外線光であってもよい。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）内に適用されうる。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、および／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てもよい。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。

さまざまな実施例によると、一つまたは複数の光源２０は、一つの回転の偏光されていないおよび／または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（ＬＣＤ）、レーザーダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）、白熱光源、ハロゲン光源、および／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の偏光の実施例では、光源２０は、第一の回転の偏光を放射するように構成される。さまざまな実施例によると、第一の回転の偏光は、円偏光および／または楕円偏光を有しうる。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において一定のレートで回転する、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、および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うる。回り慣習を使用し、左または右の親指を伝播の方向に向けてポイントし、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、円偏光の実施例の回りと実質的に類似した回りを有するが、電気ベクトルが回転中に大きさが変化するものと説明され得る。光の円偏光は、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うる。追加的または代替的に、反射偏光子を利用してもよい。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、第二の回転の偏光）である光は、光源２０に反射して返し、ここで「無偏光化」され、偏光子に反射して返される。

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からの光の第一の回転の偏光によって照射されるため、患者内に存在する水分または水は、光の第一の回転の偏光を、光の第二の回転の偏光として鏡面反射する傾向がありうる。以上で説明する通り、第一の回転の偏光は、患者から鏡面反射されると、回転が反転して第二の回転の偏光を形成し、人および／または機械（例えば、撮像装置２２）の観察者によってグレアとして知覚されうる。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反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、反射面の下にある物体の詳細を視覚的にマスクし、「グレア」画像が周囲の物体よりも明るく見えるために、周囲の物体を不明瞭にしうる。反射された第二の回転の偏光は、第一の回転の偏光とは逆でありうる。第一の回転の偏光が円形偏光される実施例では、第一の回転の偏光および第二の回転の偏光は、互い対して逆に円偏光される。言い換えると、第一の回転の偏光および第二の回転の偏光は、逆回転（例えば、左回転および右回転）を有しうる。以下でより詳細に説明するように、光学フィルタは、ウェアラブル装置２８、ユーザと患者の間に位置するフィルタ、撮像装置２２および／またはライトアセンブリ１８の移動可能な画面の実施例に組み込まれてもよい。

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ってもよい。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うる。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、可視光および／または紫外線光であってもよい。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）内に適用されうる。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、および／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てもよい。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。

図２は、適応照明のために構成された照明システムを備えた外科手術室の概略図を示す。ここで図１および２を参照すると、照明システム１０は、一つまたは複数の撮像装置２２を含みうる。撮像装置２２は、視野５０内の画像データを捕捉し、外科手術室１４の、および／または術野３０からの少なくとも一部分を捕捉するように構成されうる。撮像装置２２は、照明システム１０のコントローラ４０に視覚情報をリレーするように構成されうる。コントローラは、メモリおよびプロセッサを含みうる。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）を格納してもよい。さまざまな実施例によれば、メモリは、光制御ルーチンおよび／または画像分析ルーチンを含みうる。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、術野３０の影および光度、ガイダンスシステムからの光、関心点の位置（例えば、テーブル２６の周りのユーザ、ウェアラブル装置２８）および／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てもよい。コントローラ４０は、システム１０の例示的なブロック図を示す図７を参照してさらに説明する。

さまざまな実施例によると、画像分析ルーチンはまた、画像内の複数のマーカー５２の位置を識別するように構成されてもよい。マーカー５２は、画像の関心点を指定する、記号、コンピュータ可読コードおよび／またはパターンであってもよい。例えば、複数のマーカー５２は、画像分析ルーチンが術野３０の周囲を決定しうるように、術野３０の周りに位置付けられてもよい。さらに、一つまたは複数のマーカー５２は、外科手術室１４および／または患者の機器３４、ユーザ、関心点に位置付けられてもよい。画像分析ソフトウェアは、マーカー５２および／または術野３０によって示される周囲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、またはしなくてもよい。

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、光制御ルーチンは、ライトアセンブリ１８がどのように動作するかを制御しうる。例えば、光制御ルーチンは、ライトアセンブリ１８を移動、方向付け、起動、またはさもなくば影響して、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）に光を放射するように構成されてもよい。このような実施形態では、システム１０は、一つまたは複数の光源２０の位置およびまたは投影方向５６を調整するように構成された電気機械システムに相当しうる、一つまたは複数の位置決め装置５４（例えば、モーター、アクチュエータなど）を備えてもよい。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、さまざまな所定の点（例えば、患者および／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うる。

いくつかの実施形態では、コントローラ４０は、システム１０を処理および制御して、光制御ルーチンを完了する。光制御ルーチンは、光源２０からの照明放射５８を選択的に起動および／または方向付けて、影３８または外科手術室１４の照明の変化に基づいて照明放射５８の配向、位置、および／または基点の位置を調整しうる。光制御ルーチンは、照明放射５８の位置または配向を段階的に調整して、照明の不快な急速な切り替えを最小化しうる。このようにして、システム１０は、外科手術室１４の様々な部分の検出および選択的な照明を提供しうる。

光源２０に関連して説明した任意およびすべての特徴が、任意およびすべてのライトアセンブリ１８の実施例に適用されうることが理解されよう。例えば、ｉｎ ｓｉｔｕライトアセンブリ１８は、画素化したおよび／または独立して移動可能な光源２０を含んでもよく、一方で移動可能なライトアセンブリ１８は偏光された光を放射しうる。さらに、光源２０の方向付け可能な実施例は、ライトアセンブリ１８のいずれかに適用されうる。

さまざまな実施例によれば、外科手術室１４内に位置付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を含みうる。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）、衣類および／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、光の一つまたは複数の波長または波長帯域を強化（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てもよい。例えば、上述の蛍光染料を使用する場合、ウェアラブル装置２８は、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を通過することを可能にしうる。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うる、蛍光染料のより高い視認性を可能にするのに有利でありうる。

別の実施例では、ウェアラブル装置２８は、光の一つまたは複数の偏光を除去するように構成されうる。以上で説明する通り、鏡面反射した円偏光された光は、回転を反転させうる。ウェアラブル装置２８は、光の第一の回転の偏光が通過することを可能にする一方で、光の第二の回転の偏光がグレアを最小化することを可能にするように構成されてもよい。さまざまな実施例によれば、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うる。光学フィルタは、第二の回転の偏光を反射および／または吸収するように構成される。光学フィルタは、一つ以上の反射偏光子および／または吸収偏光子を含みうる。こうした実施例では、光学フィルタは偏光子と称されうる。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、光学リターダおよび／または液晶材料を有する二重輝度向上フィルム（ＤＢＥＦ）偏光子などの多層プラスチックフィルムを含みうる。光学フィルタの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％の環境光および／または光学フィルタ上の第一の回転の偏光の入射光の透過率を有しうる。さらに、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二の回転の偏光の反射率および／または吸光度を有しうる。第二の回転の偏光の除去は、外科手術部位からの知覚されたグレアを低減および／または排除しうる。光学フィルタを透過する第一の回転の偏光の色は、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としうる。

さまざまな実施例によれば、ウェアラブル装置２８は、シャッターを切って、一つまたは複数のライトアセンブリ１８および照明システム１０に連結し、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および遅延を提供しうる。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てもよい。

さまざまな実施例によれば、ウェアラブル装置２８は、光を反射および／または放射するように構成されうる。反射する実施例では、ウェアラブル装置２８は、一つまたは複数のライトアセンブリ１８から光を収集、反射、転向および／またはコリメートするように構成されたミラー４１または他の反射面を含みうる。例えば、ウェアラブル装置２８の反射素子は、反射素子の反射軸を変化させて、着用者が見た場所にライトアセンブリ１８からの光を転向させる、一つまたは複数の検流計および／またはジャイロスコープを含みうる。追加的または代替的に、ウェアラブル装置２８は、一つまたは複数の光源２０を含みうる。光源２０の効率は、着用者が術野３０を見ているかどうかに基づいて光源２０をオンおよびオフすることによって、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）、および／またはユーザが見ている領域の測定された照明および／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。さまざまな実施例によれば、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、より軽くおよび／またはバッテリー時間の増加を有しうる。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、光の拡大を提供しうる。

さまざまな実施例によれば、ウェアラブル装置２８は、一つまたは複数のガイダンスシステムを含みうる。ガイダンスシステムは、着用者が見ているおよび／または作業している場所を示す機能を含みうる。例えば、ガイダンスシステムは、可視光および／または不可視（例えば、赤外線）光を放射するレーザを含みうる。ガイダンスシステムから放射された光は、撮像装置２２によって追跡され、照明システム１０に中継されうる。ガイダンスシステムから放射される光のこうした追跡により、照明システム１０が、ライトアセンブリ１８からの光を、ユーザが見ている場所に放射することを可能にしうる。

以上で説明した通り、照明システム１０は、外科手術室１４および／または術野３０から画像データを捕捉する、一つまたは複数の撮像装置２２を含みうる。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うる。コントローラ４０は、メモリおよびプロセッサを含みうる。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）を格納してもよい。さまざまな実施例によれば、メモリは、光制御ルーチンおよび／または画像分析ルーチンを含みうる。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、術野３０の影および光度、ガイダンスシステムからの光、関心点の位置（例えば、テーブル２６の周りのユーザ、ウェアラブル装置２８）および／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てもよい。さまざまな実施例によると、画像分析ルーチンはまた、画像内の複数のマーカー５２の位置を識別するように構成されてもよい。マーカー５２は、画像の関心点を指定する、記号、コンピュータ可読コードおよび／またはパターンであってもよい。例えば、複数のマーカー５２は、画像分析ルーチンが術野３０の周囲を決定しうるように、術野３０の周りに位置付けられてもよい。さらに、一つまたは複数のマーカー５２は、外科手術室１４および／または患者の機器３４、ユーザ、関心点に位置付けられてもよい。画像分析ソフトウェアは、マーカー５２および／または術野３０によって示される周囲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、またはしなくてもよい。

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、光制御ルーチンは、ライトアセンブリ１８がどのように動作するかを制御しうる。例えば、光制御ルーチンは、ライトアセンブリ１８を移動、方向付け、起動、またはさもなくば影響して、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）に光を放射するように構成されてもよい。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、および／または手および機器３４が位置付けられている場所を追跡しうる。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、ユーザの注視が術野３０の外側で検出された時、ライトアセンブリ１８は、最後に知られている注視位置に向かって光を放射するように構成されうる。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一つまたは複数の光源２０を切り替えて、その電力を節約するように構成されうる。第三に、光制御ルーチンは、ジェスチャ制御に基づいて、一つまたは複数の照明アセンブリ１８を制御しうる。例えば、異なる照明アセンブリ１８からの光が向けられる場所は、ジェスチャによって示されてもよい（例えば、第一の光源２０が光るべき点では一本指で、第二の光源２０が光るべき場所では二本指で示す）。光制御ルーチンが反応しう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につまむことを含みうる。光源２０からの光の方向付けは、上述の方法のいずれかによって達成されうる。第三の実施例では、光制御ルーチンは、ユーザに位置付けられたマーカーの位置および配向（例えば、頭または手／手袋）に応答しうる。

例えば、ライトアセンブリ１８からの照明は、ユーザの頭および／または手の配向に基づいて移動または変更されうる。さらに、光制御ルーチンは、一つまたは複数の光源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うる。例えば、ユーザおよびマーカー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、外科手術部位を照射しうる。第四の実施例では、一つ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てもよい。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、一つまたは複数の光源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）を介して制御されう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、一つまたは複数の光を自動的にオフにするように構成されうる。例えば、光源制御ルーチンが、光源２０がユーザの目の中で光る、または光の角度およびユーザの位置決めのためにグレアを生じさせることを検出する場合、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を起動および／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。

さらに図２を参照すると、いくつかの実施形態では、撮像装置２２は、一つまたは複数の赤外線エミッタ６０と共に使用されうる。図２では単一の赤外線エミッタとして示されるが、システム１０は、ライトアセンブリ１８を通して分散された複数の赤外線エミッタ６０を備えてもよい。動作中、赤外線エミッタ６０は、外科手術室１４への赤外線ドット６４の領域を含む赤外線放射６２を投影しうる。赤外線ドット６４は、視野５０を示す、撮像装置２２によって捕捉された画像データに基づいて、コントローラ４０の一つまたは複数の画像プロセッサによって検出されうる。検出に応答して、コントローラ４０は、赤外線ドット６４の相対位置を識別し、一つまたは複数の光源２０および位置決め装置５４を制御して、照明放射５８を向けて外科手術室１４の所望の位置を照射しうる。

コントローラ４０は、一つまたは複数の画像分析ルーチンおよび外科手術室１４の三次元マップを適用することによって、外科手術室１４の赤外線ドット６４の位置を識別しうる。三次元マップを用いて、上記の光制御ルーチン操作のいずれかを実行しうる。さらに、照明放射５８（または本明細書で論じる様々な電磁放射）を向けるために、光源２０のそれぞれの位置、および投影方向５６の任意の範囲の動きが、コントローラ４０に対して較正されうる。したがって、影３８または任意の関心点の位置が赤外線ドット６４に基づいてコントローラ４０によって識別されると、コントローラ４０は、一つまたは複数の照明放射５８を選択的に向けて影３８を照射しうる。このようにして、コントローラ４０は、光源２０の起動、配向、および／または基点を制御して、外科手術室１４の所望の領域または部分を照射しうる。

コントローラ４０はまた、一つまたは複数の画像認識技術を適用することによって、影３８の位置、またはその他の様々な関心点（例えば、汚染された領域４２）または外科手術室の任意の様々な部分または領域を識別するように構成されてもよい。例えば、照明システム１０は、機器３４の場所および使用を追跡するように構成されうる。例えば、機器３４は、撮像装置２２によって見ることができる（例えば、赤外線反射および／または蛍光）ことができる塗料、マーカー、および／またはインジケータを含みうる。さらに、コントローラ４０は、視野５０の画像データに捕捉された人員３６、テーブル２６、患者または様々な形状または文字の一つまたは複数の部分を検出するように構成されうる。機器３４は、タイプ（例えば、消耗器具と非消耗）に基づいておよび／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てもよい。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うる。いくつかの実施例では、一つまたは複数の機器３４は、無線周波数識別追跡装置を含んでもよく、これは存在検出のためにコントローラ４０によって識別され、三角測量またはその他の方法に基づいて位置する。

さらに図２を参照すると、システム１０は、外科手術室１４および／または術野３０の汚染された可能性のある領域４２を検出および／または滅菌するようにさらに構成されうる。汚染された領域４２は、ほこり、生物学的材料、および／または体液（例えば、粘液、血液、唾液、尿など）が外科手術室１４内に堆積されうる領域に相当しうる。こうした材料は、外科手術室１４における一つ以上の手順、または患者または人員によって放出された異物の結果として堆積しうる。こうした実施形態では、システム１０は、外科手術室１４のさまざまな領域を検出放射７２で選択的に照射するように構成された一つまたは複数の検出エミッタ７０を備えうる。検出放射７２は、約２５ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の光から成りうる。検出放射の受け取りに応答して、汚染された領域４２は、検出放射７２の一つ以上の波長帯域を吸収しうる。吸収の変化レベルに基づいて、一つまたは複数の撮像装置２２は、汚染された領域４２を識別するように構成されうる。撮像装置２２は、汚染された領域４２を強調または改善しうる一つまたは複数の色フィルタまたは色付きレンズ（例えば、黄色またはオレンジ色のレンズ）を含みうる。

汚染された領域４２を識別することに加えて、システム１０は、汚染された領域４２の消毒をさらに提供しうる。例えば、いくつかの実施形態では、ライトアセンブリ１８の光源２０は、殺菌光の波長を含む減菌放射８２を放射するよう構成された一つまたは複数の滅菌エミッタ８０を含みうる。したがって、外科手術室１４の汚染された領域４２を識別することに応答して、コントローラ４０は、放射８２が滅菌のために汚染された領域４２に当たるように、殺菌光の滅菌放射８２を起動しうる。滅菌放射８２は、約２５０ｎｍ〜２９０ｎｍの範囲の光の波長を含みうる。こうした波長は、一つまたは複数の光源２０から放射されてもよく、これは水銀系のランプ、紫外線発光ダイオード（ＵＶ−Ｃ ＬＥＤ）ランプ、および／またはパルスキセノンランプを含みうる。

図３を参照すると、照明アセンブリ１８の例示的な実施形態の照明モジュールの概略図が示されており、照明モジュール９０と呼ばれる。照明モジュール９０は、ハウジング９１または筐体内に配置された複数の光源２０を含みうる。ハウジング９１は、光源２０、一つまたは複数の撮像装置２２を収容するように構成されてもよく、また一つまたは複数の位置決め装置５４に懸架されるか、またはその他の方法で取り付けられるように構成されてもよい。この構成では、照明モジュール９０は、さまざまな用途で利用されうるモジュール式アセンブリを提供しうる。

照明モジュール９０の光源は、複数の可視光源９２を含みうる。可視光源９２は、異なる色温度の光を放射するように構成された二つ以上の異なる光源を含みうる。例えば、第一の可視光源９２ａは、暖色系の光放射９４ａ（例えば、およそ４０００Ｋの色温度）を放射するように構成されうる。さらに、第二の可視光源９２ｂは、寒色系の光放射９４ｂ（例えば、およそ６５００Ｋの色温度）を放射するように構成されうる。放射９４ａおよび９４ｂのそれぞれは、本明細書で議論された特定の色温度に限定されない場合がある。したがって、暖色系および寒色系という用語は、例示的な実施形態における放射９４ａおよび９４ｂの相対的な色温度を指しうる。したがって、コントローラ４０は、光源９２ａおよび９２ｂのそれぞれを選択的に起動して、放射９４ａおよび９４ｂを放射しうる。このようにして、システム１０は、望ましい照明強度、光ビームの程度または範囲、および色温度を制御して、動的照明を提供するよう動作可能な光モジュール９０を提供しうる。

光源２０は、赤外線エミッタ６０、検出エミッタ７０、および／または滅菌エミッタ８０のうちの一つ以上をさらに含みうる。前述したように、赤外線エミッタ６０は、外科手術室１４への赤外線ドット６４の領域を含む赤外線放射６２を投影しうる。検出エミッタ７０は、検出放射７２を外科手術室１４内に放射して、滅菌のために一つまたは複数の汚染された領域４２を選択的に照射するように構成されうる。滅菌エミッタ８０は、減菌放射８２を放射して、汚染された領域４２が識別される、コントローラ４０によって識別された一つまたは複数の特定の位置を含む外科手術室１４を減菌するように構成される。したがって、さまざまな実施形態において、本開示は、外科手術室１４またはさまざまな類似の用途に実装されうる多目的のインテリジェントな適応照明システムを提供する。

図４は、関節式ヘッドアセンブリ１００を組み込んだ照明システム１０を備えた外科手術室１４の概略図である。図３および４を参照すると、関節式ヘッドアセンブリ１００は、本開示による一つまたは複数の位置決め装置５４の例示的な実施形態としての役割を果たしうる。図４に示すように、複数の照明モジュール９０は、ヘッドアセンブリ１００によって外科手術室１４の天井から懸架されて示されている。ヘッドアセンブリ１００は、照明モジュール９０のハウジング９１と接続していてもよい。ヘッドアセンブリ１００は、照明モジュール９０を第一の軸１０４ａ（例えば、Ｙ軸）を中心に回転させるように構成された第一のアクチュエータ１０２ａを含みうる。ヘッドアセンブリ１００は、照明モジュール９０を第二の軸１０４ｂ（例えば、Ｘ軸）を中心に回転させるように構成された第二のアクチュエータ１０２ｂを含みうる。この構成では、照明モジュール９０は、外科手術室１４のテーブル２６の上方に懸架されてもよく、コントローラは、アクチュエータ１０２ａおよび１０２ｂを制御して、放射のそれぞれ（例えば、６０、７０、８０、９４ａ、および／または９４ｂ）ならびに撮像装置２２の視野５０を外科手術室全体を通して照準を合わせる、または向けるように構成されうる。

ヘッドアセンブリ１００は、アクチュエータ１０２ａおよび１０２ｂの移動（例えば、回転作動）に応答して操作または調整されうる、一つまたは複数のジンバル式アームを含みうる。この構成では、コントローラ４０は、第一の軸１０４ａおよび第二の軸１０４ｂを中心とした照明モジュール９０の回転を制御することによって、アクチュエータ１０２ａおよび１０２ｂのそれぞれを制御して、ヘッドアセンブリ１００上の照明モジュール９０の配向を操作するように構成されうる。照明モジュール９０のこうした操作により、コントローラ４０が、光源２０および撮像装置２２を向けて外科手術室１４の床表面１０６全体を照射、減菌、および／または検出することを可能にしる。このようにして、システム１０は、本明細書で論じるように、一つまたは複数のライトアセンブリ１８の動作範囲および手術領域の増大を提供しうる。

撮像装置２２は照明モジュール９０のそれぞれに組み込まれて示されているが、撮像装置２２は照明モジュール９０から遠隔に位置してもよい。例えば、単一の撮像装置２２は、中央コントローラに接続して外科手術室１４の中央に位置してもよい。中央コントローラは、撮像装置２２によって捕捉された画像データを処理し、制御信号をコントローラ４０のそれぞれに通信することによって、ヘッドアセンブリのそれぞれを制御するように構成されうる。このようにして、照明モジュール９０のそれぞれは、撮像装置２２を含む必要がない場合があり、画像データを独立して処理する必要がない場合もある。しかしながら、いくつかの実施形態では、照明モジュール９０のそれぞれに撮像装置２２を組み込むことは、追加の視野を提供するために有益でありうる。

位置決め装置５４およびアクチュエータ１０２ａおよび１０２ｂは、本明細書で論じるように、一つまたは複数の電気モーター（例えば、サーボモーター、ステッパーモーターなど）に対応してもよい。したがって、位置決め装置５４（例えば、アクチュエータ１０２）のそれぞれは、照明モジュールを３６０度、またはヘッドアセンブリ１００もしくはライトアセンブリ１８を支持しう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てもよい。コントローラ４０は、一つまたは複数の位置決め装置５４（例えば、モーター）を制御して、光源２０の放射のそれぞれ（例えば、６０、７０、８０、９４ａ、および／または９４ｂ）ならびに撮像装置２２の視野５０を向けて外科手術室１４の所望の位置を標的としうる。照明モジュール９０を、正確に向けて所望の位置を標的とするために、コントローラ４０を較正して、照明モジュール９０の位置を制御し、外科手術室１４のグリッドまたは作業エンベロープ内の位置を標的としうる。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装置５４およびアクチュエータ１０２の動作の変化による較正更新または補正の形態での保守を必要としうる。

いくつかの実施形態では、ライトアセンブリ１８はまた、トラックアセンブリ上に位置付けられてもよい。このような実施形態では、ライトアセンブリ１８はまた、第一の軸１０４ａおよび第二の軸１０４ｂに沿って移動するよう構成されてもよい。照明システム１０のこうした構成は、コントローラ４０が、閉塞された、またはその他の方法で光源２０の放射（例えば、６０、７０、８０、９４ａ、および／または９４ｂ）ならびに撮像装置２２の視野５０がアクセスできない場合がある外科手術室１４の領域に到達することができるように、より広範な動きを提供しうる。

図５を参照すると、適応照明を提供するよう構成されたシステム１０のための消毒ルーチン１１０を示すフローチャートが示されている。ルーチン１１０は、照明モジュール９０をヘッドアセンブリ１００で照準を合わせることによって開始しうる（１１２）。一般に、消毒ルーチン１１０は、外科手術室の一つまたは複数の領域を一つまたは複数の減菌放射８２で処理することを含みうる。いくつかの実施形態では、減菌放射８２は、複数の照明モジュール９０のそれぞれから放射されうる。例えば、中央コントローラは、コントローラ４０のそれぞれを制御してもよく、またはコントローラ４０のそれぞれは、連通および協調して動作して、減菌放射８２を外科手術室の一つまたは複数の領域に向けるよう構成されてもよい。このようにして、標的領域に送達される滅菌放射８２の強度が著しく増大されうる。そうすることで、システム１０は、外科手術室１４の一つまたは複数の領域に対する滅菌時間を減少させるように動作可能でありうる。

いくつかの実施形態では、システム１０は、コントローラ４０を制御して、一つまたは複数の減菌放射８２を向けて外科手術室１４を体系的にスイープするように構成されてもよい。こうした動作は、滅菌に必要な所定の時間にわたり、滅菌放射８２が到達可能または遮られていない表面に送達されるまで、固定されたスイープ経路またはラスタ経路に沿って外科手術室全体をスイープすることによって完了しうる。いくつかの実施形態では、外科手術室の一つまたは複数の領域が、滅菌に対して優先されうる。例えば、テーブル２６および外科手術室のその他の領域は、第一の処理領域として識別されうる。したがって、システム１０は、外科手術室１４のさまざまな残りの部分または第二の部分の完全なスイープを完了する前に、複数の照明モジュール９０を制御して、減菌放射８２を向けてテーブル２６をスイープしうる。

外科手術室１４の異なる領域に分散された複数の照明モジュール９０および／またはエミッタ８０を実装する実施形態では、コントローラ４０または中央コントローラは、エミッタを制御して、エミッタ８０のそれぞれに近接した、または局所的な領域を処理しうる。例えば、一実施形態では、四つの照明モジュール９０およびエミッタ８０の投影方向を独立して調整するように構成されたヘッドアセンブリ１００を備える。ヘッドアセンブリ１００および対応するアクチュエータ１０２のそれぞれは、コントローラ４０またはコントローラと連通している中央コントローラによって制御されて、ラスタ処理経路を外科手術室１４の別々の象限に適用することによって、局在的な滅菌処理スイープを完了しうる。照明モジュール９０によって処理される象限のそれぞれは、四つのそれぞれの照明モジュール９０および対応する滅菌エミッタ８０のそれぞれに最も近い領域または象限に対応しうる。このようにして、システム１０は、減菌のための一つまたは複数の領域を優先し、減菌放射８２による外科手術室１４の体系的な処理を完了しうる。

再び図５を参照すると、コントローラ４０または中央コントローラは、処理するための一つまたは複数の汚染された領域４２を検出するように追加的に動作可能でありうる。システム１０は、ヘッドアセンブリ１００を操作して外科手術室１４をスキャンすることによって、汚染された領域４２を検出しうる。ヘッドアセンブリ１００を操作するために、コントローラ４０または中央コントローラは、位置決め装置５４（例えば、アクチュエータ１０２）を制御して、光源２０の放射（例えば、６０、７０、８０、９４ａ、および／または９４ｂ）ならびに撮像装置２２の視野５０を初期検出領域に照準を合わせうる。照明モジュール９０の検出領域および対応する経路は、異なっている、または別個であって、外科手術室１４の重なり合っていない部分をカバーしている。明確にするために、ルーチン１１０は、図５を参照して単一の照明モジュール９０に関して説明される。照明モジュール９０が初期検出領域に照準を合わせられると、コントローラは検出エミッタ７０を第一の検出領域で起動しうる（１１４）。検出エミッタ７０は検出放射７２を放射するが、コントローラ４０は、第一の標的領域に向けられた視野５０内の画像データを捕捉して処理しうる（１１６）。コントローラ４０は次に、画像データを処理して汚染された領域４２を識別しうる（１１８）。

画像データに基づいて、コントローラ４０は、汚染領域が検出されるかどうかを決定しうる（１２０）。汚染された領域４２が画像データで識別される場合、コントローラ４０は滅菌エミッタ８０を起動しうる（１２２）。コントローラ４０は、滅菌エミッタの起動を維持して、減菌放射８２を所定時間の間汚染された領域４２に向けうる。汚染された領域４２が画像データで識別されない場合、コントローラ４０は、ステップ１２４に進み、ルーチン１１０を完了するかどうかを決定しうる。ルーチン１１０を完了しない場合、コントローラ４０は位置決め装置５４（例えば、アクチュエータ１０２）の制御を続け、光源２０の放射（例えば、６０、７０、８０、９４ａ、および／または９４ｂ）ならびに撮像装置２２の視野５０を第二の標的領域に照準を合わせうる（１２６）。ステップ１２４でルーチン１１０を完了する場合、コントローラ４０はルーチンを終了し、ヘッドアセンブリをホームポジションに位置付けることに進みうる。

図６を参照すると、適応照明のための影軽減ルーチン１３０を示すフローチャートが示されている。ルーチン１３０は、複数の関節式ヘッドアセンブリ１００を操作して、照明モジュール９０を術野３０に向けることによって開始しうる（１３２）。照明モジュール９０が術野３０に向けられると、コントローラ４０は、撮像装置２２を制御して、視野５０内の画像データを捕捉しうる（１３４）。画像データを捕捉する一方で、コントローラ４０は、赤外線エミッタ６０を追加的に起動して、赤外線放射６２を術野３０内に投影しうる（１３６）。次に、コントローラ４０のプロセッサは、画像データを処理して一つまたは複数の影３８を識別しうる（１３８）。影３８は、術野３０の閉塞または暗い領域に対応しうる、ピクセル強度の変化に基づいて検出されうる。

ステップ１４０で、コントローラ４０は、影３８が検出されるかどうかを決定しうる。一つまたは複数の影３８が検出される場合、コントローラ４０は、赤外線放射６２の赤外線ドット６４を含みうる画像データに基づいて、障害物の位置を識別することを企図することに進みうる（１４２）。画像データに基づいて、コントローラ４０は、位置決め装置５４（例えば、アクチュエータ１０２）を制御して、一つまたは複数の照明モジュール９０の照準を調整し、術野３０のテーブル２６と障害物の間に延びる経路を回避しうる（１４４）。このようにして、システム１０は、照明モジュール９０からの照明が、手術全体を通して手術領域の影３８を効果的に照射したかどうかを検出および確認しうる。ステップ１４４での照準の調整後、またはステップ１４０で影３８が検出されない場合、ステップ１４６で、コントローラはルーチン１３０を完了するかどうかを決定しうる。ルーチンを完了する場合、コントローラ４０はルーチンを終了し、ヘッドアセンブリをそのホームポジションに位置付けうる。ステップ１４６でルーチンを完了しない場合、ルーチンはステップ１３４に戻り、術野３０の画像データを監視しうる。

いくつかの実施形態では、障害物は、ステレオスコピック構成の撮像装置２２によって捕捉されうる深度画像データに基づいて同様に識別されうる。前述のように、撮像装置２２は、照明モジュール９０および／またはシステム１０のさまざまな構成要素のうちの一つ以上に組み込まれうる。深度画像データに基づいて、システム１０は、一つまたは複数の照明モジュール９０から放射された光が障害物から反射され、一つまたは複数のその他の照明モジュール９０とは異なる深度において深度画像データに反射して返ると識別するように構成されうる。深度の差異に基づいて、システム１０のコントローラ４０は、照明モジュール９０の光源２０からの一つまたは複数の放射が障害物によって遮断されていると識別するように構成されうる。検出に応答して、コントローラ４０は、追加の、または代替的な照明モジュール９０を起動して、障害物に対して深度画像データにおける大きな深度を有する領域を照射することによって確認されうる、関心領域を照射しうる。

図７を参照すると、照明システム１０のブロック図が示される。本明細書で説明するように、照明システム１０は、外科手術室１４および／または術野３０から画像データを捕捉するように構成された、一つまたは複数の撮像装置２２を含みうる。撮像装置２２は、照明システム１０のコントローラ４０に視覚情報をリレーするように構成されうる。コントローラは、メモリ１５０およびプロセッサ１５２を含みうる。メモリ１５０は、プロセッサ１５２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）を格納してもよい。さまざまな実施例によれば、メモリ１５０は、光制御ルーチンおよび／または画像分析ルーチンを含みうる。例示的な実施形態では、メモリ１５０は、消毒制御ルーチン１１０および／または影軽減ルーチン１３０を含みうる。

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４０は、一つまたは複数の制御命令を、モーターまたはアクチュエータコントローラ１５４に通信しうる。制御信号に応答して、モーターコントローラ１５４は、アクチュエータ１０２ａ、１０２ｂまたは位置決め装置５４を制御して、ライトアセンブリ１８の配向を移動、方向付け、またはさもなくば調整しうる。このようにして、コントローラ４０は、照明アセンブリ１８に光を放射するように指示する、および／または視野５０を所望の位置に向けうる。システム１０は、さらに、一つまたは複数の電源１５６を備える。電源１５６は、照明アセンブリ１８のさまざまな構成要素ならびにアクチュエータ１０２ａ、１０２ｂまたは位置決め装置５４のために、一つまたは複数の電源またはバラストを提供しうる。

いくつかの実施形態では、システム１０は、プロセッサ１５２と通信しうる一つまたは複数の通信回路１５８をさらに備えてもよい。通信回路１５８は、システム１０を操作するためのデータおよび制御情報を、ディスプレイまたはユーザインターフェース１６０に通信するように構成されうる。インターフェース１６０は、システム１０を制御し、ゲージシステム１０によって識別されたデータを通信するように構成された一つまたは複数の入力または操作要素を含みうる。通信回路１５８は、さらに、照明アセンブリの配列として組み合わせて動作しうる、追加の照明アセンブリ１８と通信しうる。通信回路１５８は、さまざまな通信プロトコルを介して、通信するよう構成されてもよい。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てもよい。追加のプロトコルには、ＭＯＤＢＵＳ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、ＣＡＮバス、ＤＡＴＡ ＨＩＧＨＷＡＹ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＤＭＸ５１２）、またはさまざまな通信基準の形態が挙げられうる。

さまざまな実施形態では、システム１０は、さまざまな追加の回路、周辺装置、および／または付属品を備えてもよく、これはさまざま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１６４と通信するように構成された無線トランシーバ１６２を備えてもよい。このような実施形態では、無線トランシーバ１６２は、通信回路１５８と同様に動作し、システム１０を動作させるためのデータおよび制御情報を、モバイル装置１６４のディスプレイまたはユーザインターフェース１６０に通信してもよい。無線トランシーバ１６２は、一つ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）、およびＺ−Ｗａｖｅ（登録商標）など）を介してモバイル装置１６４と通信してもよい。このような実施形態では、モバイル装置１６４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てもよい。

さまざまな実施形態では、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、および／または有機光発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含むがこれに限定されない、一つの回転の偏光されていないおよび／または偏光された光を生成するように構成されうる。光源２０の偏光の実施例では、光源２０は、第一の回転の偏光を放射するように構成される。さまざまな実施例によると、第一の回転の偏光は、円偏光および／または楕円偏光を有しうる。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において一定のレートで回転する、偏光状態である。

論じたように、ライトアセンブリ１８は、一つまたは複数の光源２０を含みうる。複数の光源２０を含む実施例では、光源２０は一列に配置されうる。例えば、光源２０の配列は、約１×２〜約１００×１００の配列およびその間のすべての変形を含みうる。このように、光源２０の配列を含むライトアセンブリ１８は、画素化したライトアセンブリ１８として知られうる。任意のライトアセンブリ１８の光源２０は、固定されていてもよく、または個別につながれていてもよい。光源２０は、すべてつながれていても、一部分がつながれていても、または全くつながれていなくてもよい。光源２０は、電気機械的に（例えば、モーター）および／または手動（例えば、ユーザによって）で、つながれていてもよい。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、さまざまな所定の点（例えば、患者および／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うる。

当業者や本開示の製作者または使用者は、開示の修正を思いつくであろう。したがって、図面に示した、および上で記載した実施形態は、単に例示的目的のためであって、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。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。

記述された開示の構造および他の構成要素が、任意の特定材料に限定されないことは、当業者であれば理解するであろう。本明細書に開示された他の例示的実施形態は、本明細書に別段の記載がない限り、広範な材料から形成されうる。

本開示の目的で、「連結」（その全ての形態で、連結する、連結した、連結されたなど）という用語は、一般に、（電気的なまたは機械的な）二つの構成要素を直接的または間接的に相互に結合することを意味する。こうした結合は、本質的に静的とすることも、本質的に動的とすることもできる。こうした結合は、（電気的なまたは機械的な）二つの構成要素および任意の追加的な中間体部材が、互いにまたは二つの構成要素と一つの単一体として一体的に形成されて達成し得る。こうした結合は、特に明記されない限り、本質的に永久的とすることも、本質的に取り外し可能または分離可能とすることもできる。

例示的実施形態で図示されている本開示の要素の構成および配置は、例示にすぎないことに注意することも重要である。本開示では、本革新について少数の実施形態のみを詳細に記載してきたが、本開示を検討する当業者は、数多くの修正（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状および比率、パラメータの値、取り付け配置、材料の使用、色、向きなどの変形形態）が、詳述されている主題に関する新規性のある教示および利点から大きく逸脱することなく、可能なことを簡単に認識するであろう。例えば、一体型で形成されているように表示されている要素を複数の部品で構成することができ、または複数の部品として表示されている要素を一体型で形成することができ、インターフェースの操作を逆にしたり、または別の方法で変化させたり、構造体および／または部材または結合装置またはシステムのその他の要素の長さまたは幅を変化させることができ、要素間に提供されている調節位置の性質または数を変化させることができる。注目すべきは、システムの要素および／または組立品は、十分な強度または耐久力を提供する任意の広範な材料から、広範な色、質感、および組み合わせの任意のもので構成し得ることである。したがって、こうしたすべての修正は、本革新の範囲内に含まれることが意図される。本革新の趣旨を逸脱することなく、所望の他の例示的実施形態の設計、動作条件、および配置において、他の置換、修正、変更、および省略がなされうる。

当然のことながら、任意の記載されたプロセスまたは記載されたプロセス内のステップは、開示された他のプロセスまたはステップと組み合わせて、本開示の範囲内での構造体を形成しうる。本明細書で開示されている例示的構造体およびプロセスは、例示を目的とし、限定するものとは解釈されない。

また当然のことながら、本開示の概念を逸脱することなく、前述の構造体および方法に対して変化および変形をすることができ、また当然のことながら、こうした概念は、それらの請求の範囲に文言で明示的に別段の定めをした場合を除き、下記の請求の範囲によって網羅されることが意図されている。さらに、以下に記載するように、特許請求の範囲は発明を実施するための形態に組み込まれ、その一部をなす。

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、およびその他の数量および特徴が、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、および当業者に公知のその他の要因を反映する近似ならびに／または、より大きいもしくはより小さいであってもよい。「約」という用語が、値または範囲の終点を説明する際に使用されるとき、本開示は、引用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」を詳述するかどうかにかかわらず、数値または範囲の終点は、二つの実施形態、すなわち、「約」によって修正されるものと「約」によって修正されないものとを含むことが意図される。それぞれの範囲の終点は、他の終点と関係して、および他の終点から独立して、両方において重要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」という用語およびその変形は、記載された特徴が、値または説明に対して等しいまたはおよそ等しいことに注目することを意図する。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」が、互いに約５％以内、または互いに約２％以内など、それぞれの約１０％以内の値を示してもよい。

Claims (20)

1. 照明システムであって、
   外科手術室で手術領域を選択的に照射するように構成されたライトアセンブリと、
   前記ライトアセンブリ内に位置付けられ、光を放射するように構成された複数の光源と、
   画像データを捕捉するように構成された少なくとも一つの撮像装置と、
   コントローラであって、
   陰になった領域および汚染された領域のうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの関心領域の前記画像データをスキャンし、
   前記手術領域の前記関心領域の位置を識別し、
   前記ライトアセンブリを制御して、少なくとも一つの前記光源を起動させて、前記関心領域に当たる光を放射するように構成される、前記コントローラと、を備える、照明システム。
2. 前記複数の光源が、
   暖色系の可視光を放射するように構成された第一の光源と、
   寒色系の可視光を放射するように構成された第二の光源と、を備える、請求項１に記載の照明システム。
3. 前記複数の光源が、
   約２５ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の波長を含む検出放射を放射するように構成された第三の光源をさらに含む、請求項２に記載の照明システム。
4. 前記ライトアセンブリが、前記手術領域上に紫外線光を含む検出放射を放射するように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明システム。
5. 前記コントローラが、
   前記手術領域の少なくとも一部分上に延在する視野において前記画像データを捕捉するようにさらに構成される、請求項４に記載の照明システム。
6. 前記コントローラが、
   前記画像データの前記検出放射の一つまたは複数の波長帯域の吸収における変化を識別することに応答して前記汚染された領域を識別するようにさらに構成される、請求項５に記載の照明システム。
7. 前記コントローラが、
   前記汚染された領域の少なくとも一部分を前記ライトアセンブリから放射された可視光で照射するようにさらに構成され、この可視光によって照射される前記手術領域の一部分が前記汚染された領域を示す、請求項６に記載の照明システム。
8. 前記コントローラが、
   前記検出放射を制御して前記手術領域を照射し、
   前記少なくとも一つの撮像装置を調整して、前記視野内の前記検出放射からの反射光を捕捉し、
   前記視野の前記調整に基づいて、前記手術領域を表す前記画像データを捕捉するようにさらに構成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明システム。
9. 前記複数の光源が、少なくとも一つのアクチュエータを含む関節式アセンブリと接続し、前記コントローラが、前記少なくとも一つのアクチュエータを制御して、前記検出放射の方向を調整し、前記複数の光源の少なくとも一つの配向を調整するように構成される、請求項８に記載の照明システム。
10. 前記コントローラが、
    前記画像データに基づいて、前記手術領域の前記汚染された領域の位置を識別するようにさらに構成される、請求項８に記載の照明システム。
11. 前記コントローラが、
    前記ライトアセンブリを制御して、殺菌光を含む減菌放射を前記汚染された領域の位置に放射するようにさらに構成される、請求項８に記載の照明システム。
12. 前記コントローラが、
    前記画像データ内の前記位置の光度の変化を識別することに応答して前記陰になった領域を前記関心領域として識別するようにさらに構成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の照明システム。
13. 前記コントローラが、
    前記関心領域を前記陰になった領域として識別することに応答して、前記複数の光源のうちの少なくとも一つを制御して、前記陰になった領域を可視光放射で照射するようにさらに構成される、請求項１２に記載の照明システム。
14. 前記複数の光源が、少なくとも一つのアクチュエータを含む関節式アセンブリと接続し、前記コントローラが、前記少なくとも一つのアクチュエータを制御して、前記複数の光源の可視光放射の方向を調整して前記陰になった領域に当てるように構成される、請求項１３に記載の照明システム。
15. 手術領域における関心領域を照射するための方法であって、前記方法が、
    前記手術領域を表す視野内の画像データを捕捉することと、
    陰になった領域および汚染された領域のうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの前記関心領域の前記画像データをスキャンすることと、
    前記手術領域の前記関心領域の位置を識別することと、
    関節式ライトアセンブリを制御して、複数の光源の少なくとも一つからの放射を向けて前記関心領域に当たる光を放射することと、を含む、方法。
16. 前記関心領域を前記汚染された領域として検出することが、
    検出放射を前記手術領域内に放射することと、
    前記画像データの前記検出放射の一つまたは複数の波長帯域の吸収における変化を識別することに応答して前記汚染された領域を識別することと、を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記関心領域を前記汚染された領域として識別することに応答して、前記複数の光源のうちの前記少なくとも一つを起動して、殺菌光を含む減菌放射を前記汚染された領域の位置に放射することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記関心領域を前記陰になった領域として検出することが、前記画像データの前記位置の光度の変化を識別することに応答して、前記陰になった領域を前記関心領域として識別することを含む、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記少なくとも一つのアクチュエータが、前記関節式ライトアセンブリの前記複数の光源の配向を調整するように構成される、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 照明システムであって、
    外科手術室で手術領域を選択的に照射するように構成されたライトアセンブリと、
    前記手術領域に選択的に当たるように複数の光源の放射方向を調整するように構成された複数のアクチュエータを含む関節式ライトアセンブリと接続している複数の光源と、
    画像データを捕捉するように構成された少なくとも一つの撮像装置と、
    コントローラであって、
    前記画像データの光度における少なくとも一つの変化について前記画像データをスキャンし、
    前記画像データの光度における前記少なくとも一つの変化に基づいて、陰になった領域の位置を識別し、
    前記関節式ライトアセンブリの前記複数のアクチュエータを制御して、前記放射方向を前記陰になった領域の位置に向け、
    前記複数の光源の可視光放射を起動して、前記陰になった領域の位置を照射し、
    前記可視光放射を含む前記画像データに基づいて前記陰になった領域の位置の照明を確認するように構成される、前記コントローラと、を備える、照明システム。

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