JP4841013B1 - 医療用光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】医療手術において、操作者の身体に装着可能なよう簡単な構成で光量の調整を行うことが可能な医療用光源装置を提供する。
【解決手段】操作者の身体に装着されて医療施術の対象部に光を照射する医療用光源装置であって、バッテリー電源部１１を有し、制御部４は第１のスイッチ５Ａの操作にてバッテリー電源部１１からＬＥＤ照光１部に定格値の電流を流して発光させ、第２のスイッチ５Ｂ、５Ｃが操作されるとＬＥＤ照光部１に流れる平均電流値を該定格値よりも大きい増大値の電流を所定時間供給して、その間照射光量の増大を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、医療施術の際に施術対象部にＬＥＤ素子による光を照射する医療用光源装置に関する。

医療施術（手術を含む）に用いる医療用光源装置は、操作者の後方の上部に光源を配置して患部を照射するのが一般的である。また、医師等の操作者の頭部等身体に光源装置を装着して医療施術を行うことも知られている。

医療施術においては、施術対象の局部へ照射する光の量（照度）を上げたい場合が生じる。そのような場合は全体の照明の光量を上げるのであるが、照明が施術室の天井等に固定設置されている場合は、必ずしも施術対象局部への光照射量を上げられない場合がある。

従って、操作者が、施術対象局部への光照射量を上げることにより必要な局部への充分な明るさを確保できるようにするためには、施術者の身体に装着するタイプの医療用光源装置が望ましい。このような、医療用光源装置としては、その発光効率の良さからＬＥＤライトが用いられる。

特許文献１には操作者の胸ポケットや帽子の鍔等に装着可能なクリップを具備したバッテリー内臓型の携帯用ＬＥＤライトが開示されている。また、特許文献２及び特許文献３には、ライト付きの帽子であって、ＬＥＤライトを鍔に取り付けると共に、ライトとは別体のバッテリーも帽子に収納するようにした構成が示されている。

特開２００６−１８５７５５号公報 特開２００８−２１０５４７号公報 特開２００９−２９３１４６号公報

しかしながら、医療現場での手術時の光源に用いる場、例えば血管や微細な箇所の切除や縫合等の施術によっては、短時間だけ局部へより多くの光量で照射させる必要性が生じる。

一般的な例えば家庭内照明のためのＬＥＤ照明装置においては、ＬＥＤの発光量を多段階に調光することは行われている。しかしながら、何れも調節された発光量で継続的に発光するようになっているために、高出力の発光状態に調節された場合は相応に発熱することを想定して、熱による突然の停止や劣化による極端な寿命の低下に備えて、適切な放熱対策を施すことが必要となる。ところが、このような放熱対策は、操作者の体に装着可能なよう小型化を前提とする医療用光源装置にとっては、装置の大型化を招くことになる。

また、高出力の発光状態を長時間維持するには大きな電源が必要となるが、携帯型の光源装置の電源はバッテリーを使用するために、大容量のバッテリーが必要となってこの面でも装置の大型化は避けられない。

以上の点から本発明は、操作者が身体に着ける光源装置であれば、操作者自身から光を照射するために操作者にとっての必要な照度は確保されており、長時間に及ぶ手術であっても特別に照度を上げることが必要な高い精密度が要求される作業時間は限られている点に着目し、ＬＥＤ素子が高出力で発光する期間を制限することにより、放熱対策や大容量のバッテリーを必要としない小型化された医療用光源装置の提供を目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、操作者の身体に装着されて医療施術の対象部に光を照射する医療用光源装置であって、ＬＥＤ素子により構成されたＬＥＤ照光部と、前記ＬＥＤ照光部を前記操作者の身体に装着する保持部と、前記ＬＥＤ照光部に対して電源を供給するためのバッテリー電源部と、前記バッテリー電源部から前記ＬＥＤ照光部に流れる平均電流値を定格値から当該定格値よりも大きい増大値にする電流制御回路を備える制御部と、前記ＬＥＤ照光部を点灯させるための第１のスイッチと、前記ＬＥＤ照光部を増大光量で点灯させるための第２のスイッチと、を有し、前記制御部は、前記第２のスイッチのＯＮ操作に応答して、所定期間だけ前記ＬＥＤ照光部に前記増大値の電流を流すことを特徴とする医療用光源装置を提供するものである。

前記所定期間は、前記増大値の電流が流れることによる前記ＬＥＤ素子の温度上昇時間特性に基づいて設定されることを特徴としている。

さらに、前記所定時間は、前記ＬＥＤ素子の温度上昇時間特性に基づいて当該ＬＥＤ素子の当該所定時間内の温度が最大許容値を超えないように設定されることを特徴としている。

また、前記制御部は、前記ＬＥＤ照光部に前記増大値の電流を流した後前記ＬＥＤ素子の温度が定格許容値以下に低下するまでの期間は、前記第２のスイッチのＯＮ操作が行われても、前記ＬＥＤ照光部に前記増大値の電流を流すことを停止することを特徴としている。

前記バッテリー電源部は、バッテリーを充電するためのＡＣアダプタを有する充電器を備えたことを特徴としている。

また、前記バッテリー電源部は前記充電器と共に、前記操作者の身体に装着するためのバッテリー保持ベルトを備えたことを特徴としている。

さらに、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ及び前記制御部を一体にしたコントロールユニットを形成し、当該コントロールユニットを前記バッテリー保持ベルトで保持するようにしたことを特徴としている。

本発明は、さらに、操作者の身体に装着されて医療施術の対象部に光を照射する医療用光源装置であって、ＬＥＤ素子により構成されたＬＥＤ照光部と、前記ＬＥＤ照光部を前記操作者の身体に装着する保持部と、前記ＬＥＤ照光部に対して電源を供給するためのバッテリー電源部と、前記バッテリー電源部から前記ＬＥＤ照光部に流れる平均電流値を定格値から当該定格値よりも大きい増大値にする電流制御回路を備える制御部と、前記ＬＥＤ照光部を点灯させるための第１のスイッチと、前記ＬＥＤ照光部を増大光量で点灯させるための少なくとも一つの第２のスイッチと、前記ＬＥＤ素子の温度を検知する温度センサと、を有し、前記制御部は、前記第２のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作に応答して、前記ＬＥＤ素子の温度が予め設定された最大許容値を超えない範囲で、前記ＬＥＤ照光部に前記増大値の電流を流すことを特徴とする医療用光源装置を提供するものである。

前記定格値よりも大きい増大値は複数段階に設定され、前記第２のスイッチの操作により、前記ＬＥＤ照光部は、前記第１のスイッチがＯＮ操作された際の通常の光量よりも多い前記複数段階の光量の光を照射するように構成されたことを特徴としている。

また、前記制御部は、前記ＬＥＤ素子の温度が予め設定された最大許容値から所定値以上低下しない場合は、前記第２のスイッチのＯＮ操作が行われても、前記ＬＥＤ照光部に前記増大値の電流を流すことを停止することを特徴としている。

前記バッテリー電源部は、バッテリーを充電するためのＡＣアダプタを有する充電器を備えたことを特徴としている。

また、前記バッテリー電源部は前記充電器と共に、前記操作者の身体に装着するためのバッテリー保持ベルトを備えたことを特徴としている。

前記スイッチ装置及び制御部を一体にしたコントロールユニットを形成し、前記コントロールユニットを前記バッテリー保持ベルトで保持するようにしたことを特徴としている。

本発明によれば、操作者の身体に装着可能なＬＥＤ素子による光源装置において、光量を特に上げる必要が生じた場合には、発熱の影響によりＬＥＤ素子が劣化しない範囲で所定期間にわたって最大値以下であって定格値（連続定格値）を上回る電流を流すことにより、複雑な構成を用いずとも光量を上げることができる。よって、大容量のバッテリーや特別な放熱対策が必要なくなり、小型化された医療用光源装置が提供される。

本発明の実施形態に係る医療用光源装置の電気回路をブロックにて示す図である。 本発明の実施形態に係る制御部がＬＥＤ照光部の点灯を制御する処理手順の一実施例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る医療用光源装置の電気回路をブロックにて示す図である。 本発明の他の実施形態に係る制御部がＬＥＤ照光部の点灯を制御する処理手順の別の実施例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電流制御回路の一例を示す具体的な回路構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る電流制御回路にパルス駆動方式を採用した回路構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る医療用光源装置を装着した状態を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る医療用光源装置のバッテリー保持ベルトの説明図である。 本発明の実施形態に係る医療用光源装置の保持具をヘッドバンドとしたときの説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本医療用光源装置の電気的な構成について詳細に説明すると、図１は、本発明の一実施形態に係る医療用光源装置の電気回路をブロック図にて示すもので、ＬＥＤ素子を有するＬＥＤ照光部１と、マイクロプロセッサユニットＭＰＵ及び電流制御回路２を備えた制御部４と、スイッチ部５と、充電式のバッテリーを複数個接続して成るバッテリー電源部１１と、このバッテリー電源部１１を充電する充電器６としてのＡＣアダプタとから構成されている。そして、制御部４のマイクロプロセッサユニット（以下、単にＭＰＵと言う）には、これら周辺の装置を制御する処理手順がプログラムされている。

スイッチ部５は、ＬＥＤ照光部１を点灯させるための第1のスイッチ５Ａと、ＬＥＤ照光部１を増大光量で点灯させるため第２のスイッチ５Ｂ、５Ｃとから成る。制御部４は、これら第２のスイッチ５Ｂ、５Ｃが操作されると、ＬＥＤ照光部１に流れる平均電流値を定格値から当該定格値よりも大きい増大値にするよう電流制御回路２を制御する。

本実施形態においては、増大する光量を２通りに選択可能なよう２通りのスイッチ５Ｂと５Ｃとを設けて、操作者により増大する光量を適宜、大または小に選択できるようになっている。

また、制御部４は、バッテリー電源部１１の電源容量をチェックしており、電圧低下を検知するとインジケータ９を点灯させて警告し、そして、充電器６が制御部４に接続されると、制御部４は充電器６からバッテリー電源部１１におけるバッテリーを充電するための電流供給を制御して充電を行う。

図２は、制御部４のＭＰＵによるＬＥＤ照光部１の点灯を制御する処理手順を示すフローチャートである。ＭＰＵは、スイッチ５Ａが操作されると処理手順をスタートし、ＬＥＤ照光部１に定格値の電流を供給するよう電流制御回路２を制御する（ステップＳ１）。このとき電流制御回路２は、バッテリー電源部１１からＬＥＤ照光部１に流れる平均電流値が定格値となるようＭＰＵによって制御されている。

そして、ＭＰＵはレジスタＲにタイマＴ２フラグをセットしているかを確認し（ステップＳ２）、セットしていなければステップＳ４に進むが、セットしているとレジスタＲのタイマＴ２にタイマ値を加算してタイマ計時を行う（ステップＳ３）。このステップＳ２及びステップＳ３の処理については後に明らかとなるが、ここではタイマフラグＴ２をセットしておらず、ＭＰＵはステップＳ４の処理となる。

ステップＳ４では、スイッチ部５からの信号を取得してスイッチ５Ａの操作を確認し、スタートから２度目のスイッチ５Ａの操作がなければ、スイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃの操作を確認する（ステップＳ５）。何れかのスイッチ５Ｂ、５Ｃの操作を確認すると、ＭＰＵは内部に有しているレジスタＲで計時しているタイマＴ２が終了しているかを確認する（ステップＳ６）。この場合、タイマＴ２による計時動作は行っておらず、次のステップＳ７に進む。

ステップＳ７でＭＰＵは、増大光量フラグＦ０をレジスタＲにセットするが、増大光量フラグＦ０は操作されたスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃを識別するデータが書き込まれる。

そして、ＭＰＵは、増大光量フラグＦ０の内容に基づいて、ＬＥＤ照光部１の照光量を操作されたスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃに応じて増大すべく、電流制御回路２を制御する（ステップＳ８）。この光量増大制御により、ＬＥＤ照光部１に流れる平均電流値は定格値から当該定格値よりも大きい増大値の電流が流れる。そして、スイッチ５Ｂ、５Ｃの何れが操作されても、ＬＥＤ照光部１への供給電流は定格値を上回る増大値となるが、スイッチ５Ｂが操作されたときに流す電流の方が、スイッチ５Ｃが操作されたときに流す電流よりも高くしてある。

ＬＥＤ照光部１に定格値よりも大きい増大値の電流が流れると、ＬＥＤ素子はその温度上昇特性に応じて発熱し不具合を生ずるために、ＭＰＵがＬＥＤ照光部１に定格値よりも大きい増大値の電流を流す時間は、ＬＥＤ素子の温度上昇特性に基づく所定期間に定められている。

更に、具体的には、この所定期間は、ＬＥＤ素子の温度上昇時間特性に基づいて当該ＬＥＤ素子の当該所定期間内の温度が最大許容値を超えないように設定されている。

よってＭＰＵは、増大光量の制御を行った後、レジスタＲのタイマＴ１にタイマ値を加算してタイマＴ１計時を行う（ステップＳ９）。そして、加算の結果、タイマＴ１の値が所定の判定値に達したかを判定することで、タイマ時間が前記所定期間経過したかを判定する（ステップＳ１０）。このとき増大光量が大きいスイッチ５Ｂが操作されたときの方が大きな電流を流すために前記所定期間は短く設定してあり、ＭＰＵはレジスタＲにセットしている増大光量フラグＦ０の内容に応じて、タイマＴ１の値の判定値を変えるようにプログラムされている。

例えば、スイッチ５Ｂが操作されたときの光量は通常の定格電流供給時と比べて光量を４０％アップさせるために前記所定期間として２０分のタイマ時間を設定しており、一方、スイッチ５Ｃが操作されたときは、ＬＥＤ照光部１の光量は通常の定格電流供給時と比べて光量を３０％アップさせるために前記所定期間として３０分のタイマ時間を設定している。

ステップＳ１０において、タイマ時間内であると判断したときは、ＭＰＵはスイッチ５Ａが操作されていないことを確認し（ステップＳ１３）、ステップＳ８からの動作を繰り返す。すなわちＭＰＵは増大光量制御モードとなるのであるが、このモードでスイッチ５Ａの操作を確認すると（ステップＳ１３）、電流制御回路２を制御してＬＥＤ照光部１への電流の供給を停止させＬＥＤ照光部１の点灯を終了する（ステップＳ１２）。同時に、制御部４は、レジスタＲの内容をすべてクリアして初期状態となる。

一方、ＭＰＵは、ステップＳ１０にてタイマ時間Ｔ１の終了を確認すると、レジスタＲにタイマＴ２フラグＦ１をセットすると共に増大光量フラグＦ０をクリアした後（ステップＳ１１）、ステップＳ１の処理に移ってＬＥＤ照光部１への供給電流を定格値に切換えて増大光量の制御を終了し、ステップＳ２からの動作となる。

このようにＬＥＤ照光部１の光量を増大させ、再び定格値の電流を流して通常の光量に戻した後からの一定期間においては、ＭＰＵはスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃが操作されても増大値の電流を流すことを停止するようになっている。この一定期間は、ＬＥＤ照光部１に増大値の電流を流した後にＬＥＤ素子の温度が定格許容値以下に低下するまでの時間に設定している。

したがって、ＬＥＤ照光部１の光量を増大させて、再び定格値の電流を流して通常の光量に戻した状態でステップＳ２の処理となると、ＭＰＵは前のステップＳ１１の処理にてレジスタＲにタイマＴ２フラグＦ１をセットしているために、次のステップＳ３の処理にてレジスタＲのタイマＴ２にタイマ値を加算してタイマＴ２計時を行う。

以後、ＭＰＵは、ステップＳ４にてスイッチ５Ａの操作によりＬＥＤ照光部１の駆動停止を指示されない限り、タイマＴ２の計時を行いながら通常光量での発光を制御する。

そして、ステップＳ５にてスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃが操作されたことを確認すると、次のステップＳ６にてタイマＴ２の値が所定の判定値に達したかを判定することで、タイマＴ２時間が所定期間経過したかを判定する。このときの所定期間は、ＬＥＤ照光部１に増大値の電流を流した後ＬＥＤ素子の温度が定格許容値以下に低下するまでの前述した時間である。

よって、タイマＴ２が所定期間を経過している場合にはタイマＴ２をクリアしてステップＳ７に進み、レジスタＲに増大光量フラグＦ０をセットして増大光量制御を行う。しかしながら、タイマＴ２が所定期間に達していなければ、増大光量制御を行うことなくステップＳ２からの処理となり通常光量での発光を制御しながらタイマＴ２の計時を行う。

斯かる処理手順による一連の制御により、ＭＰＵは定格値の電流をＬＥＤ照光部１に供給している状態でスイッチ５Ｂ或いは５Ｃが操作されると、ＬＥＤ照光部１が発熱によるＬＥＤ素子の劣化防止が保障されているタイマ時間内で定格電流を上回る増大値の電流を流して高光束（増光）を実現する。

図３は、本発明の他の実施形態に係る医療用光源装置の電気回路をブロック図にて示すもので、回路の構成要素において図１と同じ機能を有するものは同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態においては、ＬＥＤ照光部１のＬＥＤ素子の温度をサーミスタ等による温度センサ１５を設けている。また、図４のフローチャートにて示すように、ＭＰＵによるＬＥＤ照光部１の点灯を制御する処理手順も図２の処理手順とは異なっており、以下説明する。

ＭＰＵは、スイッチ５Ａが操作されると処理手順をスタートし、ＬＥＤ照光部１に定格電流を供給するよう電流制御回路２を制御する（ステップＳ２１）。電流制御回路２は、バッテリー電源部１１からＬＥＤ照光部１に流れる平均電流値が定格値となるようＭＰＵによって制御されている。

そして、ＭＰＵは、スイッチ部５からの信号を取得してスイッチ５Ａの操作を確認し（ステップＳ２２）、操作されていなければ、スイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃの操作を確認する（ステップＳ２３）。スイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃが操作されていないとステップＳ２２からの処理の繰り返しとなるが、ステップＳ２２にてスイッチ５Ａの操作を確認すると、ステップＳ２９の処理となりＭＰＵはＬＥＤ照光部１へのバッテリー電源部１１からの電流供給を停止するよう電流制御回路２を制御して発光動作を停止する。

一方、ＭＰＵは、何れかのスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃの操作を確認すると、温度センサ１５からの出力を取り込んで温度を検知し（ステップＳ２４）、検知温度が所定温度（例えば、８０°Ｃ、または余裕を見越したそれ以下の温度）であるかを判定し（ステップＳ２５）、所定温度以下であればレジスタＲに操作されたスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃに応じた増大光量フラグＦ０をセットする（ステップＳ２６）。増大光量フラグＦ０は操作されたスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃを識別するデータである。

続いて、ＭＰＵは、増大光量フラグＦ０の内容に応じた増大光量制御を行い（ステップＳ２７）、次のステップＳ２８にてスイッチ５Ａの操作により発光の停止を指示されていないかを確認し、スイッチ５Ａが操作されていなければステップＳ２２からの処理に戻る。増大光量制御は、図２の処理手順と同様、増大光量フラグＦ０の内容に基づいて、ＬＥＤ照光部１の照光量を操作されたスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃに応じて増大すべく、ＭＰＵは電流制御回路２を制御する。

このようにして、ＬＥＤ照光部１の照光量の増大が行われている状態で、温度センサ１５による検知温度が所定温度に到達していることをステップＳ２５にて検知すると、レジスタＲの増大光量フラグＦ０をクリアしてステップＳ２１の処理となり、ＭＰＵはＬＥＤ照光部１への供給電流を定格値に切換えて光量増大制御を終了し、ステップＳ２２からの処理となる。そして、スイッチ５Ａの操作を確認すると、電流制御回路２を制御してＬＥＤ照光部１への電流の供給を停止させる（ステップＳ２９）。同時に、制御部４は、レジスタＲの内容をクリアして初期状態となる。

スイッチ５Ａが操作されていないと、ＭＰＵはＬＥＤ照光部１に定格電流を供給するよう電流制御回路２を制御しており、ＬＥＤ照光部１は通常の光量で発光している。しかして、スイッチ５Ａが操作されずにスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃが操作されたことを確認すると、ＭＰＵはステップＳ２４の処理となり、温度センサ１５からの出力を取り込んで温度を検知し、検知温度が所定温度を超えているかを判定し（ステップＳ２５）、未満であればレジスタＲに操作されたスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃに応じた増大光量フラグＦ０をレジスタＲにセットして（ステップＳ２６）再び増大光量制御を繰り返す。従って、ＬＥＤ素子の温度が所定未満であることをステップＳ２５にて確認している間は光増量終了後でも光量増大を再開することができる。

電流制御回路２の具体的な回路構成を示して、制御部４におけるＭＰＵによるＬＥＤ照光部１への供給電流の制御について説明する。尚、電流制御回路２の構成を図５及び図６にて２通り例示するが、図１及び図２の何れの実施形態の電流制御回路２で用いても良い。

図５に示す電流制御回路２は、電源ＶｃｃにＬＥＤ照光部１のＬＥＤ素子２９とそのコレクタ側で接続される駆動トランジスタＱ１と、このトランジスタＱ１のエミッタ側に接続される抵抗回路１２とを接続して成る。そして、ＭＰＵは抵抗Ｒ１１を通してトランジスタＱ１のベースをポートａで接続して、そのＯＮ／ＯＦＦを制御する。

抵抗回路１２は、トランジスタＱ１のエミッタと一端で接続されて他端が接地されている抵抗Ｒ１と、この抵抗Ｒ１と並列接続されるトランジスタＱ２及び抵抗Ｒ２の直列回路と、やはり抵抗Ｒ１と並列接続されるトランジスタＱ３及び抵抗Ｒ３の直列回路とから成る。そして、トランジスタＱ２のベースは抵抗Ｒ１２を通して制御部４のポートｂ、トランジスタＱ３のベースは抵抗Ｒ１３を通して制御部４のポートｃに接続されて、制御部４によりそれぞれそのＯＮ／ＯＦＦが制御される。ここで、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３は、接続される各トランジスタへのベース電流を制限するために設けられる。

抵抗回路１２の抵抗値は抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の合成抵抗値によって定まり、トランジスタＱ２及びトランジスタＱ３がＯＦＦしている通常状態で電流制限抵抗値はＲ１で、トランジスタＱ２がＯＮでトランジスタＱ３がＯＦＦのときはＲ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）、トランジスタＱ２及びトランジスタＱ３が共にＯＮのときはＲ１・Ｒ２・Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）となる。

このとき、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の抵抗値を、Ｒ１＞Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＞Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）となるように設定し、抵抗値がＲ１のときＬＥＤ素子２９への供給電流は定格値で、電流制限抵抗値がＲ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）のときの供給電流は増大値、電流制限抵抗値がＲ１・Ｒ２・Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）のときの供給電流は更に増大するようにしている。これにより、制御部４がトランジスタＱ２及びトランジスタＱ３の何れもＯＦＦさせたときは、ＬＥＤ素子２９には定格値の電流が供給されて通常の発光量であるが、トランジスタＱ２をＯＮさせると増大値の電流が供給されて発光量が増し、トランジスタＱ２及びトランジスタＱ３を共にＯＮさせると、さらに供給電流が大きくなり発光量が増大する。

したがって、制御部４によるトランジスタＱ２及びトランジスタＱ３のＯＦＦさせる制御は前述した処理手順の「ＬＥＤに定格電流供給」の処理に該当し、トランジスタＱ２をＯＮさせる制御はスイッチ５Ｂが操作されたときの「光量増大制御」に該当し、トランジスタＱ２及びトランジスタＱ３を共にＯＮさせる制御はスイッチ５Ｃが操作されたときの「光量増大制御」に該当する。

斯かる構成の電流制御回路２は、ＭＰＵがトランジスタＱ１をＯＮさせて電源Ｖｃｃを電流制御回路２に供給するとＬＥＤ素子２９に電流が流れる。このとき制御部４はトランジスタＱ２及びトランジスタＱ３をＯＦＦさせているので定格電流がＬＥＤ素子２９には流れて通常の発光を行っている。尚、ＭＰＵはトランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦを所定のデューティー比で制御して所定の電流が流れるように制御している。従って、ＬＥＤ素子２９への印加電圧は矩形波状となるが、矩形波に限らずその立ち上がりと立下りを階段状にすることで略半波形状にすると良い。これによって、急激な照度変化を解消することができる。

そして、スイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃの操作により、ＭＰＵがトランジスタＱ２をＯＮ、或いはトランジスタＱ２及びトランジスタＱ３を共にＯＮさせると、抵抗回路１２の電流制限抵抗値に応じた電流がＬＥＤ素子２９に流れて発光する。従って、定格電流によるＬＥＤ照光部１の照光動作中にスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃが操作されると、ＭＰＵは操作されたスイッチの増光量に応じて定格電流を上回る量の電流が、ＬＥＤ素子に流れるようＬＥＤ照光部１を制御する。このように制御部４は、ポートａ，ｂ，ｃからトランジスタＱ１、Ｑ２及びＱ３を制御してＬＥＤ素子２９の発光量を切換える。

ＬＥＤ照光部１の発光動作を制御するのに上記した回路構成に限らず、回路上のスイッチデバイス、例えばトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ等にて照光強度の指定に応じたデューティー比を制御することでＬＥＤ照光部１へ流れる電流を制御するパルス駆動方式であっても良い。

図６はパルス駆動方式による電流制御回路２の構成を示している。同図で、スイッチデバイス３１には例えばＭＯＳＦＥＴを使用しており、そのゲート側にパルス発生器３２からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号が入力するよう接続し、制御部４のポートａ’からの制御信号にてＰＷＭ信号が高レベルとなるとスイッチデバイス３１がオンとなり、バッテリー電源部１１の電圧が印加されて入力側から負荷側へ電流が流れる。

スイッチデバイス３１の負荷側にはＬＥＤ照光部１のＬＥＤ３４と保護抵抗Ｒ４を接続してアースしているが、その前段にはコイルとＬとコンデンサＣとから成る平滑回路を設けて、スイッチング動作によるパルス出力を平均化して出力するようになっている。コイルＬの更に前段には、スイッチデバイス３１がＯＦＦになってもコイル３５に電流を供給し続けるためにダイオード３５を設けている。これにより、スイッチデバイス３１のＯＮ時間（ＯＦＦ時間）を制御すれば、ＬＥＤ照光部１へ流れる電流を調節することができる。よって、この場合、制御部４は、パルス発生器３２のデューティー比を変える制御を行うことでＬＥＤ照光部１の光量を増大できる。尚、ＬＥＤ素子２９に印加する電圧は矩形波状であるが、矩形波に限らずその立ち上がりと立下りを階段状にすることで略半波形状であっても良い。

ＭＰＵはスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃの操作に応じて、ＬＥＤ照光部１に流れる平均電流値は定格値から当該定格値よりも大きい増大値の電流が流れるようにデューティー比を変える制御を行う。そして、スイッチ５Ｂ、５Ｃの何れが操作されても、ＬＥＤ照光部１への供給電流は定格値を上回る増大値となるが、スイッチ５Ｂが操作されたときに流す電流の方が、スイッチ５Ｃが操作されたときに流す電流よりも高くしてある。ＭＰＵがポートａ’からパルス発生器３２へ制御信号を出力する制御は処理手順の「ＬＥＤに定格電流供給」の処理や、スイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃが操作されたときの「増大光量制御」に該当する。

かかる構成の電流制御回路２は、ＭＰＵがポートａ’から出力する制御信号はＬＥＤ照光部１に定格値の電流を供給するデューティー比を指示しているが、スイッチ５Ｂまたは５Ｃが操作されると、ＭＰＵは操作されたスイッチの増大光量に応じて増大値の電流を供給するようデューティー比を変える制御信号を出力する。

以下、本発明の上記の実施形態に係る医療用光源装置を操作者が装着した場合を図６を参照して説明する。ＬＥＤ照光部１は、操作者４０が掛ける双眼ルーペで保持されて操作者４０の頭部に装着されている。従って、この例では双眼ルーペが保持具７として機能している。しかしながら、保持具７はこのような双眼ルーペに限るものではなく、帽子やヘッドバンドであっても良い。図８はヘッドバンドを保持具７とした例を示すもので、ＬＥＤ照光部１をヘッドバンドに取り付けている。このヘッドバンドは樹脂部材から成っており、操作者の頭にその弾性により保持することで固定できる。ヘッドバンドはこのような構成に限らず、また材質も布やゴム等による種々な形態がある。

そして、操作者４０の身体の一部として、この例では腰にバッテリー保持ベルト８を巻いているが、このバッテリー保持ベルト８は、図７に示すように互いに接続された複数の充電式のバッテリー３を備えたバッテリー電源部１１と、コントロールユニット１０が取り付けられている。コントロールユニット１０は、ＭＰＵと電流制御回路２を含む制御部４とスイッチ装置５を一つのユニットに一体化したものである。バッテリー電源部１１のバッテリー３はコントロールユニット１０に繋がっており、コントロールユニット１０はコード４２を通してＬＥＤ照光部１へ駆動電流を供給して照光動作を制御する。

尚、バッテリー電源部１１のバッテリー３は複数個とは限らず、ＬＥＤ照光部１に長時間に亘って安定した電源を供給できるのであれば、大型の１個のバッテリー３で済む場合もあるが、このような重量のあるバッテリーでもバッテリー保持ベルト８に取り付けることで身体の一部に装着することができる。

また、コントロールユニット１０は、コンセント４１にプラグが差し込まれた充電器６が接続されるとバッテリー３への充電制御を行うが、バッテリー３への充電を行いながらＬＥＤ照光部１による照光動作を行うことができる。

こうして操作者は、身体の一部に取り付けたバッテリー保持ベルト８にてバッテリー３を保持しながら施術を行うことができ、長時間の施術を必要とする医療用光源装置として好適である。また、充電しながらの作業も可能となる。

しかも、バッテリー保持ベルト８に取り付けたコントロールユニット１０のスイッチ装置５によりＬＥＤ照光部１への通電を制御し、必要に応じてスイッチ５Ｂまたはスイッチ５Ｃを操作することで所定期間光量を増大することができ、この面からも医療施術に適した光源装置である。そして、ＬＥＤ光は発熱量が少なく、長時間照射しても照射対象物が熱による影響を受けにくい利点がある。よって、数時間にも及ぶ医療手術にあっては、人体の組織を傷めることが無く、医療手術の光源装置として好適である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明は、医療手術の際に操作者の頭部から光を照射することで手元の施術対象部に充分な明るさを確保でき、また必要に応じて所定期間内で光量を増大することができる医療用光源装置に関し、産業上の利用可能性を有する。

１ ＬＥＤ照光部
２ 電流制御回路
３ バッテリー
４ 制御部
５Ａ 第１のスイッチ
５Ｂ 第２のスイッチ
５Ｃ 第２のスイッチ
６ 充電器
７ 保持具
８ バッテリー保持ベルト
１０ コントロールユニット
１１ バッテリー電源部

Claims (13)

1. 操作者の身体に装着されて医療施術の対象部に光を照射する医療用光源装置であって、
   ＬＥＤ素子により構成されたＬＥＤ照光部と、
   前記ＬＥＤ照光部を前記操作者の身体に装着する保持部と、
   前記ＬＥＤ照光部に対して電源を供給するためのバッテリー電源部と、
   前記バッテリー電源部から前記ＬＥＤ照光部に流れる平均電流値を定格値から当該定格値よりも大きい増大値にする電流制御回路を備える制御部と、
   前記ＬＥＤ照光部を点灯させるための第１のスイッチと、
   前記ＬＥＤ照光部を増大光量で点灯させるための第２のスイッチと、を有し、
   前記制御部は、前記第２のスイッチのＯＮ操作に応答して、所定期間だけ前記ＬＥＤ照光部に前記増大値の電流を流すことを特徴とする医療用光源装置。
2. 前記所定期間は、前記増大値の電流が流れることによる前記ＬＥＤ素子の温度上昇時間特性に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の医療用光源装置。
3. 前記所定時間は、前記ＬＥＤ素子の温度上昇時間特性に基づいて当該ＬＥＤ素子の当該所定時間内の温度が最大許容値を超えないように設定されることを特徴とする請求項２に記載の医療用光源装置。
4. 前記制御部は、前記ＬＥＤ照光部に前記増大値の電流を流した後前記ＬＥＤ素子の温度が定格許容値以下に低下するまでの期間は、前記第２のスイッチのＯＮ操作が行われても、前記ＬＥＤ照光部に前記増大値の電流を流すことを停止することを特徴とする請求項３に記載の医療用光源装置。
5. 前記バッテリー電源部は、バッテリーを充電するためのＡＣアダプタを有する充電器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の医療用光源装置。
6. 前記バッテリー電源部は前記充電器と共に、前記操作者の身体に装着するためのバッテリー保持ベルトを備えたことを特徴とする請求項５に記載の医療用光源装置。
7. 前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ及び前記制御部を一体にしたコントロールユニットを形成し、当該コントロールユニットを前記バッテリー保持ベルトで保持するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の医療用光源装置。
8. 操作者の身体に装着されて医療施術の対象部に光を照射する医療用光源装置であって、
   ＬＥＤ素子により構成されたＬＥＤ照光部と、
   前記ＬＥＤ照光部を前記操作者の身体に装着する保持部と、
   前記ＬＥＤ照光部に対して電源を供給するためのバッテリー電源部と、
   前記バッテリー電源部から前記ＬＥＤ照光部に流れる平均電流値を定格値から当該定格値よりも大きい増大値にする電流制御回路を備える制御部と、
   前記ＬＥＤ照光部を点灯させるための第１のスイッチと、
   前記ＬＥＤ照光部を増大光量で点灯させるための少なくとも一つの第２のスイッチと、
   前記ＬＥＤ素子の温度を検知する温度センサと、を有し、
   前記制御部は、前記第２のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作に応答して、前記ＬＥＤ素子の温度が予め設定された最大許容値を超えない範囲で、前記ＬＥＤ照光部に前記増大値の電流を流すことを特徴とする医療用光源装置。
9. 前記定格値よりも大きい増大値は複数段階に設定され、前記第２のスイッチの操作により、前記ＬＥＤ照光部は、前記第１のスイッチがＯＮ操作された際の通常の光量よりも多い前記複数段階の光量の光を照射するように構成されたことを特徴とする請求項８に記載の医療用光源装置。
10. 前記制御部は、前記ＬＥＤ素子の温度が予め設定された最大許容値から所定値以上低下しない場合は、前記第２のスイッチのＯＮ操作が行われても、前記ＬＥＤ照光部に前記増大値の電流を流すことを停止することを特徴とする請求項９に記載の医療用光源装置。
11. 前記バッテリー電源部は、バッテリーを充電するためのＡＣアダプタを有する充電器を備えたことを特徴とする請求項８に記載の医療用光源装置。
12. 前記バッテリー電源部は前記充電器と共に、前記操作者の身体に装着するためのバッテリー保持ベルトを備えたことを特徴とする請求項１１に記載の医療用光源装置。
13. 前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ及び前記制御部を一体にしたコントロールユニットを形成し、当該コントロールユニットを前記バッテリー保持ベルトで保持するようにしたことを特徴とする請求項１２に記載の医療用光源装置。

Images