KR101483159B1 - 의료용 광원 장치 - Google Patents

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쇼이치 나카무라
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Abstract

조작자의 신체에 장착되는 의료용 광원 장치에 있어서, 조사 범위를 신체가 현재 향하고 있는 방향과 비켜 간 상태로 설정 가능하게 한다. 조작자의 신체에 조광부(1)를 장착하는 유지구(7)에 가속도 센서(106)를 달고, 조작자의 신체의 움직임을 가속도 센서(106)에서 검출한다. 조사 범위의 중심 위치 설정 스위치(107b)가 조작되면, 위치 검출부(108)는, 가속도 센서(106)가 검출한 가속도 정보에 근거해 중심 위치를 검출하고, 광축 조정부(109)는 조광부(1)의 광축을 검출한 중심 위치에 고정한다. 그리고, 조광부(1)로부터의 조사광에 의한 조사 각도는 조사 제어부 (110)에 의해 복수 단계로 조절 가능하게 되어 있다.

Description

의료용 광원 장치{MEDICAL LIGHT SOURCE DEVICE}
본 발명은 의료 시술시 시술 대상 부위에 광원에 의한 빛을 조사하는 의료용 광원 장치에 관한 것이다.
의료 시술(외과 수술을 포함)에 이용하는 의료용 광원 장치로서, 조작자가 시술 대상의 국부로 빛을 직접 조사하여 충분한 밝기를 확보기 위해, 조작자의 머리 등의 신체에 광원장치를 장착하여 의료 시술을 행하는 것이 알려져 있다.
이러한 조작자의 신체에 장착하는 타입의 광원 장치로서는 조작자의 가슴 포켓이나 모자의 챙 등에 장착할 수 있는 클립을 구비한 배터리 내장형의 휴대용 LED 라이트가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조).
또한, 라이트가 부착된 모자로서, LED 라이트를 챙에 부착하면서 동시에 라이트와는 별도의 배터리도 모자에 수납하도록 한 구성이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2 및 3을 참조).
일본특허공개공보 제2006-185755호 일본특허공개공보 제2008-210547호 일본특허공개공보 제2009-293146호
그렇지만, 신체에 장착하는 광원 장치에서는, 신체를 조사 대상 부위로 향하는 것으로 조사 방향이 정해지기 때문에, 신체가 향할 방향과 조사 방향을 달리할 수 없었다.
예를 들면, 광원 장치를 신체의 머리 부분에 장착하는 의료용 광원 장치의 경우에는, 시술 개소에 시선을 맞추는 것으로 머리 부분이 이 방향을 향해 시술 개소가 조명되지만, 이때 시선의 위치와 시술 개소와는 일치하고 있고, 이 위치가 조명 범위의 중심 위치로서 빛이 조사된다. 그러나, 시술중에, 조사 범위의 중심 위치와 시술 개소를 맞추지 않고 조명하는 상황도 생긴다. 즉, 시술 개소와는 다른 개소의 모습을 확인하면서 시술을 하는 경우이며, 이때, 이 다른 개소가 조사 범위 밖이면, 확인 때마다, 머리 부분을 움직여 조사 범위를 시술 개소로부터 다른 개소로 바꾸어야 해서 매우 번거로운 작업이 된다.
그 때문에, 머리 부분의 위치를 이 다른 개소로 향하지 않은 상태여도, 이 다른 개소에도 조사 범위가 및, 머리 부분을 움직이지 않고 시선만을 이동시키면 되는 의료용 광원 장치가 필요하다.
또, 의료 시술에 대해서는, 예를 들면, 혈관이나 미세한 개소의 절제나 봉합 등의 시술에 따라서는, 단시간만 보다 많은 광량으로 조사시키고 싶을 때가 있다.그러나, 그러한 경우, 조작자의 손끝은 시술 개소에 집중하고 있어, 광량의 전환으로 스위치 조작을 하면 집중이 중단되어 버리기 때문에 손끝을 이용하지 않고 간단하게 변경 조작을 할 수 있는 의료용 광원 장치가 필요하다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 설정에 의해서 조사 방향을 신체가 향하고 있는 방향과 다른 상태로 편향하는 것이 가능한 의료용 광원 장치의 제공을 목적으로 하고 있다.
그리고, 손끝에 의한 스위치 조작을 하지 않아도 광량의 변경이나 조명의 온·오프를 할 수 있는 의료용 광원 장치의 제공을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 의료 광원 장치는, 조작자의 신체에 장착되어 의료 시술의 대상 부위에 빛을 조사하는 의료용 광원 장치에 있어서, 상기 조광부를 상기 조작자의 신체에 장착하는 유지구와, 상기 유지구에 장착되는 가속도 센서와, 상기 조사 범위의 중심 위치를 설정할 때, 상기 가속도 센서가 검출한 가속도 정보에 근거하여 상기 중심 위치를 검출해 유지하는 위치 검출부와, 상기 검출한 중심 위치에 상기 조광부의 광축을 설정하는 광축 조정부를 갖춘 것을 특징으로 한다.
또, 상기 조광부로부터의 조사광에 의한 조사 각도를 복수 단계로 조절 가능한 조사 제어부를 더욱 갖춘 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 가속도 센서는, 서로 직교하는 X축, Y축을 가지며, 상기 X축은 상기 조작자의 좌우 축을 따르고, 상기 Y축은 상기 조작자의 전후 축을 따르도록 상기 유지구에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다. 이때, 가속도 센서의 유지구에의 설치에는, 미리 각도를 갖도록 하는 것을 특징으로 한다. 또, Z축을 더 포함한 3축 센서인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 광축의 설정을 해제하기 위해서, 상기 위치 검출부가 유지하고 있는 상기 중심 위치를 클리어 하는 리셋 수단을 갖춘 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의한 의료 광원 장치는, 조작자의 신체에 장착되어 의료 시술의 대상 부위에 빛을 조사하는 의료용 광원 장치에 있어서, 상기 조광부를 상기 조작자의 신체에 장착하는 유지구와, 상기 조광부에 대해서 전원을 공급하기 위한 배터리 전원부와, 상기 유지구에 장착되는 가속도 센서와, 상기 가속도 정보에 근거하여 조작자에 의한 소정의 움직임을 검출하는 동작 검출부와, 상기 소정의 움직임이 검출되었을 때 상기 배터리 전원부로부터 상기 조광부에 흐르는 전류량을 제어하는 광량 제어부를 갖춘 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 상기 조광부는, 통전 전류가 정격값을 웃돌아도 내구성을 가지는 광원을 갖추고, 상기 광량 제어부는, 전류를 증량할 때, 상기 배터리 전원부로부터 상기 조광부에 흐르는 평균 전류값을 소정 기간만 정격값으로부터 그 정격값보다 큰 증대값으로 하는 것을 특징으로 한다. 그때, 상기 소정 기간은, 상기 증대 값의 전류가 흐르는 것에 의한 상기 광원의 온도 상승 시간 특성에 근거하여 설정된다. 또는, 상기 소정 기간은, 상기 광원의 온도 상승 시간 특성에 근거하여 해당 광원의 온도가 최대 허용치를 넘지 않는 기간으로 설정된다.
또, 상기 유지구에 제2의 가속도 센서를 장착하고, 상기 광량 제어부는, 상기 조광부에 흐르는 평균 전류값을 상기 증대값의 전류를 흘리는 제어를 하고 있을 때, 상기 가속도 센서가 소정 값 이상의 가속도를 검출하면, 상기 조광부에 흐르는 전류값을 상기 정격값의 전류로 전환하는 것을 특징으로 하고 있다.
조작자가 발성하는 음성을 인식하는 음성 인식부를 갖추고, 상기 광량 제어부는, 상기 음성 인식부에 의한 인식 음성 또는 상기 가속도 정보의 어느 쪽인가에 근거하여, 상기 조광부에 흐르는 전류량을 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 조광부를 장착하는 유지구에 가속도 센서를 설치하고, 조광부에 의한 조사 범위의 중심 위치를 그때의 신체의 움직임에 수반하는 가속도 정보의 위치로 설정하는 것으로, 그 후, 신체를 움직여도 신체의 방향과 조사 방향은 다른 상태로 고정하는 것이다. 이것에 의해, 시술 개소와는 다른 개소를 확인하면서 처치를 하는 시술에서, 조작자는, 신체의 방향을 고정한 채로 시선을 바꾸는 것만으로 양쪽 모두가 확인할 수 있고 시술에 집중할 수 있다.
또, 가속도 센서에서 검출하는 조작자의 신체의 움직임에서 광량의 증감을 조정할 수 있기 때문에, 조작자는 손끝으로 스위치를 조작할 필요가 없고, 의료용에 이용해 최적인 광원 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태와 관련되는 의료용 광원 장치의 전기회로를 블록으로 나타내 보이는 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태와 관련되는 제어부가 조광부의 점등을 제어하는 처리 순서의 하나의 실시예를 나타내는 플로우 차트(flow chart)이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태와 관련되는 의료용 광원 장치의 전기회로를 블록으로 나타내 보이는 도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태와 관련되는 제어부가 조광부의 점등을 제어하는 처리 순서의 다른 실시예를 나타내는 플로우 차트(flow chart)이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태와 관련되는 전류 제어 회로의 일례를 나타내는 구체적인 회로 구성을 나타내는 도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태와 관련되는 전류 제어 회로에 펄스 구동 방식을 채용한 회로 구성을 나타내는 도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태와 관련되는 의료용 광원 장치를 장착한 상태를 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태와 관련되는 의료용 광원 장치의 배터리 유지 벨트의 설명도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태와 관련되는 의료용 광원 장치의 유지구를 헤드 밴드로 했을 때의 설명도이다.
도 10은 광원으로부터의 빛을 확산 또는 집속을 전환하는 구성을 빛의 조사 방향에 따른 단면으로 나타내 보이는 개략적인 설명도이다.
도 11은 음성인식기술을 이용해 조광부(1)의 온·오프나 광량 제어를 하는 경우의 의료용 광원 장치의 전기회로를 블록으로 나타내 보이는 도이다.
도 12는 가속도 센서를 갖추었을 때의 MPU의 타이머 인터럽트에 의한 새치기의 처리 순서를 나타내는 플로우 차트(flow chart)이다.
도 13은 조작자가 대상물에 따라 조사 범위를 변경하고 있는 상태를 나타내는 설명도이다.
도 14는 조사 방향 및 조사 범위가 변경 가능한 조광부의 구성을 측단면에서 나타내 보이는 설명도이다.
도 15는 조광부의 조사 방향 및 조사 범위의 변경 제어를 설명하는 기능 블럭도이다.
도 16(a)는 조사 방향을 설정하는 처리 순서, 도 16(b)는 조사 범위를 조정하는 처리 순서를 나타내는 플로우 차트(flow chart)이다.
도 17은 가속도 센서를 쌍안 확대경에 장착한 구성의 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시 형태와 관련되는 의료용 광원 장치의 외관 구성에 대해 설명한다. 도 7은, 조작자(40)가 의료용 광원 장치를 장착하고 있는 상태를 나타내고, 조광부(1)는, 조작자(40)가 거는 쌍안 확대경에 유지되어 조작자(40)의 머리 부분에 장착되어 있다. 따라서, 이 예에서는 쌍안 확대경이 유지구(7)이다. 유지구(7)는, 이러한 쌍안 확대경에 한정하는 것이 아니고, 모자나 헤드 밴드여도 좋다. 도 9는 헤드 밴드를 유지구(7)로 한 예를 나타내는 것으로, 조광부(1)를 헤드 밴드에 달고 있다. 이 헤드 밴드는 수지 부재로 이루어져 조작자의 머리에 그 탄성에 의해 유지하여 고정할 수 있다. 헤드 밴드는 이러한 구성에 한정하지 않고, 또 재질도 옷감이나 고무 등에 의한 다양한 형태가 있다.
도 7로 돌아가서, 조작자(40)의 신체의 일부로서 이 예에서는 허리에 배터리 유지 벨트(8)를 감고 있지만, 이 배터리 유지 벨트(8)는, 도 8에 나타내듯이 서로 접속된 복수의 충전식의 배터리(3)를 갖춘 배터리 전원부(11)(도 1)와 컨트롤 유닛(10)이 장착되어 있다.
배터리 전원부(11)의 배터리(3)는 컨트롤 유닛(10)에 연결되어 있고, 컨트롤 유닛(10)은 코드(42)를 통해 조광부(1)에 구동 전류를 공급해 조광동작을 제어한다. 배터리 전원부(11)의 배터리(3)는 복수 개에 한정되지 않고, 조광부(1)에 장시간에 걸쳐 안정된 전원을 공급할 수 있다면, 대형의 1개의 배터리(3)로 끝나는 경우도 있지만, 이러한 중량이 있는 배터리도 배터리 유지 벨트(8)에 고정함으로써 신체의 일부에 장착할 수 있다.
또, 컨트롤 유닛(10)은, 콘센트(41)에 플러그가 삽입된 충전기(6)가 접속되면 배터리(3)에의 충전 제어를 하지만, 배터리(3)에의 충전을 하면서 조광부(1)에 의한 조광 동작을 할 수 있다.
이렇게 해 조작자는, 신체의 일부에 설치한 배터리 유지 벨트(8)로 배터리(3)을 유지하면서 시술할 수 있어 장시간의 시술을 필요로 하는 의료용 광원 장치로서 매우 적합하다. 또, 충전하면서 작업도 가능해진다.
상기의 의료용 광원 장치에 있어서, 통상, 조광부(1)의 조사 방향은 신체(이 예에서는 머리 부분)가 향할 방향과 일치하고 있지만, 본 발명은, 설정에 의해서 조사 방향을 신체가 향하고 있을 방향과 비켜 간 상태로 편향할 수 있도록 하는 것이다. 도 13을 이용해 구체적으로 설명하면, 유지구(7)에서 조작자의 머리 부분 (111)에 장착되어 있는 조광부(1)는, 조작자가 시술을 하는 대상 부위(A)를 응시하고 있는 자세에 맞추어, 실선에서 나타내 보이는 조사 범위(Sa)로 조사하고 있다.이때, 조작자가 대상 부위 A에 시술하는데 대상 부위 B를 확인하면서 처치를 할 필요가 있고, 조사 범위를 점선으로 나타내 보이는 범위(Sb)로 변경하고 싶을 때는, 일단 시선을 대상 부위 A로부터 대상 부위 B로 옮기고, 이 시선의 위치를 조광부(1)의 광축의 위치로 설정하는 것으로, 시선을 대상 부위 A로 되돌려도 조광부(1)의 조사 방향은 대상 부위 B로 향해진 상태로 유지하는 것이다.
이때, 시선을 대상 부위 A로부터 대상 부위 B로 변경하는 머리 부분(111)의 움직임을 가속도 센서에서 검출해, 가속도 정보가 나타내 보이는 위치를 조광부(1)에 의한 조사 범위의 중심 위치로서 광축을 설정하는 것으로, 조사 방향을 신체가 향하고 있는 방향과 떨어진 상태로 편향할 수 있다. 그리고, 검출한 가속도 정보를 기억해 두는 것으로, 조사 방향과 신체가 향하고 있는 방향과, 항상 일정한 관계로 편향시키고 있다.
조광부(1)에 의한 조사 방향의 편향은, 도 14에 나타낸 바와 같이, 광원 소자(101)의 광축각을 편향 부재(105)에 의해서 상하 좌우 또는 원주상을 360도로 변위시키는 것으로 달성된다. 이것에 의해, 조작자는, 대상 부위 A를 시술하면서 대상 부위 B를 확인하는데, 그때마다, 머리 부분(111)을 움직이지 않고 시선을 바꾸는 것만으로 마무리하고 시술에 집중할 수 있다.
또, 조사 범위의 Sa로부터 Sb로의 변경에 의해 대상 부위 A가 조사 범위 Sb로부터 빗나가는 때는, 대상 부위 A를 포함하도록 조사 각도를 확대해 조사 범위 Sb를 펼친다. 조사 각도의 확대는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 광원 소자(101)로부터의 빛을 목표를 향해서 조사하기 위한 리플렉터(102)의 개방 각도(α)를 크게 하는 것으로 할 수 있다. 예를 들면, 도 14에 나타낸 바와 같이, 원추형 모양을 가지는 리플렉터(102)의 반사면의 일부에 광축 방향에 따라서 절삭 깊이를 마련해 고정 부재(104)에 의해 리플렉터(102)를 외측으로부터 중심 방향으로 죄거나 늦추거나 하여, 절삭 깊이를 넣은 리플렉터(102)의 양단부(103a, 103b)가 서로 겹치는 부분 (110)의 폭을 조정하는 것에 의해 개방 각도(α)를 조정할 수 있다.
조사 각도의 확대는, 조사광의 시야각을 조정하는 것도 가능하다. 도 10에서 빛의 시야각을 조정하는 구성의 일례를 개략적으로 설명하면, 광원(90)의 빛을 조사하는 측의 전면에, 입사하는 빛을 반사시키는 것으로 광원(90)으로부터의 빛을 확산하는 복수의 슬릿(92)을 갖춘 확산 부재(91)를 배치한다. 확산 부재(91)는, 모터 또는 솔레노이드에 의한 구동부(93)의 구동력으로, 광원(90)의 빛을 조사하는 면 위를 실선 위치와 점선 위치와의 사이를 이동 가능하게 하고 있고, 구동부(93)로 확산 부재(91)를 실선 또는 점선의 위치로 이동시키는 것으로, 광원(90)의 빛의 시야각을 펼치거나 좁히거나 할 수 있다.
또, 액정 셔터에 의해 집속광과 확산광을 전환하는 구성도 있어, 이 경우에는 응답성이 높게 순간에 전환할 수 있다. 도 15는, 조광부(1)에 의한 조사 범위의 변경을 설명하는 기능 블럭도이다. 가속도 센서(106)는, 조광부(1)과 함께 유지구(7)에 다는 것으로 조작자의 움직임을 파악할 수 있다. 도 17은, 가속도 센서 (106)를 쌍안 확대경(87)에 장착한 예를 나타내고 있다.
가속도 센서(106)로는, 기계식·광학식·반도체식 등 여러 가지가 사용 가능하지만, 쌍안 확대경이나 모자 또는 헤드 밴드 등을 유지구(7)로서 조작자의 머리 부분에 장착되는 의료용 광원 장치로서는 소형화의 면에서 반도체 식이 최적이다.
그리고, 가속도 센서(106)는, 서로 직교하는 X축과 Y축을 가지는 2축의 센서로, X축은 조작자의 좌우 축을 따라, Y축은 조작자의 상하 축을 따르도록 유지구(7)에 장착되고, 조작자의 머리 부분의 움직임에 의한 진동을 검출해 전기신호로 변환해, 신호 케이블(88)에 의해서 출력한다.
이때, 가속도 센서(106)가 2축의 센서이면, 센서부가 수직으로 서게 되어 버리면 조작자에 의한 움직임의 변화분을 검출할 수 없게 되는 일이 있다. 그 대책으로서는, 조작자의 자세가 직립의 경우에서도 가속도 센서(106)를 작동시키기 위해서, 가속도 센서(106)의 유지구(7)에의 설치에 미리 각도를 갖도록 해 두면 좋다. 이와 같이 다는 것으로 가속도 센서(106)는 2축의 센서로도 충분하지만, 이 문제를 완전하게 회피하려면, 3축의 데이터의 사용과 자이로 센서에 의한 가속도 검출을 하면 더욱 좋다.
또, 가속도 센서(106)로 3축의 센서를 이용하면, 조작자의 움직임, 특히 상하의 움직임을 Y축과 Z축에 의해 상세하게 검출할 수 있기 때문에, 설정하는 조사 범위의 정밀도가 높아져 한층 효과적이다.
조작 장치(107)는, 조작자가 조사 범위의 변경시에 조작하는 조사 범위 선택 스위치(107a)와, 조사 범위의 중심 설정시에 조작하는 중심 설정 스위치(107b)와, 그 밖에 리셋 스위치(107c)를 갖추고 있다.
위치 검출부(108)는, 가속도 센서(106)가 출력하는 X, Y의 가속도의 값으로부터 조작자의 머리 부분(111)의 상하 좌우의 위치를 검출한다. 그리고, 위치 검출부(108)는, 조작 장치(107)의 중심 설정 스위치(107b)가 조작되면, 이때의 가속도 정보가 나타내 보이는 위치를 중심 위치로서 기억해 광축 조정부(109)에 출력한다.
광축 조정부(109)는, 중심 위치 정보에 근거해 구동장치(M2)를 구동해 편향 부재(105)를 변위시키고, 발광소자(101)의 광축을 이 중심 위치에 맞추어 편향시킨다. 이와 같이, 도 13으로 조작자가 시선을 대상 부위 A로부터 대상 부위 B에 이동시켜 중심 설정 스위치(107b)를 조작하면, 대상 부위 B가 조사 범위의 중심 위치가 되어, 조작자가 시선을 대상 부위 B로부터 대상 부위 A에 되돌려도 조사 범위는 Sb에 유지된다.
조사 범위를 편향시키는 것으로, 조사 범위 Sb에 실제로 시술을 하는 대상 부위 A가 포함되지 않게 되었을 때는, 조작 장치(107)의 조사 범위 선택 스위치 (107a)를 조작해 조사 범위를 확대한다. 이 조작에 응답하여, 조사 제어부(110)는, 구동장치(M1)를 제어해 고정 부재(104)에 의한 리플렉터(102)의 고정을 3 단계로 조절하는 것으로 개방 각도(α)를 조정한다. 이때, 조사 제어부(110)는, 조사 범위 선택 스위치(107a)의 조작 회수에 따라 구동장치(M1)를 제어해 조사 범위를 변경한다.
또, 조작 장치(107)는, 리셋 스위치(107c)를 조작하면 리셋 신호(R)를 위치 검출부(108) 및 조사 제어부(110)로 출력한다. 위치 검출부(108)는, 리셋 신호(R)에 의해 기억하고 있는 가속도 정보를 클리어 하는 것으로 광축 조정부(109)에 의한 광축의 편향 상태는 해제되고, 조광부(1)의 조사 방향과 조작자의 머리 부분이 향하고 있는 방향과는 일치하게 된다. 또, 조사 제어부(110)는, 리셋 신호(R)의 입력에 의해, 조사 범위를 디폴트로 설정되어 있는 제일 좁은 범위로 하도록 고정 부재 (104)를 조정한다.
머리 부분의 움직임을 검지하는 가속도 센서(106)를 이용하여, 조광부(1)의 온·오프나 광량 제어를 할 수 있다. 이 경우, 위치 검출부(108)는, 조사 범위 선택 스위치(107a)와 중심 설정 스위치(107b)가 동시에 밀리고 있으면, 가속도 정보를 조명 제어부(112)로 출력한다.
이것에 의해, 조명 제어부(112)는, 머리 부분의 우측 방향의 이동으로 광량을 증대하도록 조광부(1)를 제어하고, 좌측 방향의 이동으로 광량을 감소하도록 조광부(1)를 제어한다. 또, 조명 제어부(112)는, 머리 부분의 윗 방향의 이동으로 조광부(1)을 점등시키고, 아래 방향의 이동으로 조광부(1)를 소등시킨다.
이와 같이, 가속도 센서(106)에서 머리 부분의 움직임을 검지하고, 조작 장치(110)에 적당한 스위치 조작을 하는 것으로, 조광부(1)의 조사 범위의 설정 및 그 온·오프나 광량 제어를 할 수 있다.
이상, 본 발명과 관련되는 의료용 광원 장치의 제어 구성을 기능 블록에 의해 설명해 왔다. 도 1은, 본 발명의 일실시 형태와 관련되는 의료용 광원 장치의 전기회로를 블럭도로 나타내 보이는 것으로, 마이크로 프로세서 유닛(이하, 단지 MPU라고 말한다)에는, 전류 제어 회로(2)와, 조광부(1)의 온·오프 시에 조작되는 조명 스위치(5)와, 충전식의 배터리를 복수 접속해서 완성되는 배터리 전원부(11)와, 이 배터리 전원부(11)를 충전하는 충전기(6)로서의 AC어댑터와, 가속도 센서 (106)과, 고정 부재(104)의 구동장치(M1 )와, 편향 부재의 구동장치(M2)와, 조작 장치(107)을 접속하고 있다. 조작 장치(107)는, 상기한 것처럼 조사 범위 선택 스위치(107a)와 중심 설정 스위치(107b)와 리셋 스위치(107c)를 포함하는 것이다. 또, MPU, 전류 제어 회로(2), 조명 스위치(5) 및 조작 장치(107)는, 상기 컨트롤 유닛(10)에 수용되어 배터리 유지 벨트(8)로 조작자의 신체에 유지된다.
조광부(1)는, 전류 제어 회로(2)에 접속되어 있고, 전류 제어 회로(2)는, MPU로부터의 제어 신호에 따르고, 배터리 전원부(11)로부터 조광부(1)로의 통전 전류를 조정하는 것으로 점등이나 광량의 증감을 제어한다. 이때, MPU는, 조사 범위 선택 스위치(107a)와 중심 설정 스위치(107b)가 동시에 눌려져 있는 상태로, 가속도 센서(106)가 조작자의 머리 부분의 움직임을 검지해 출력하는 가속도 정보에 근거하여, 전기 제어 신호를 전류 제어 회로(2)에 출력한다.
본 실시 형태에 대해서는, 전류 제어 회로(2)는, 광량 증대의 제어 신호가 MPU로부터 공급되면, 조광부(1)에 흘리는 평균 전류값을 정격값으로부터 그 정격값보다 큰 증대값의 전류를 공급해 밝게 발광시킨다. 따라서, 조광부(1)를 열로부터 보호하기 위해서 고출력으로 발광하는 기간을 제한할 필요가 있다.
그러나, 조작자가 신체에 장착하는 광원 장치의 경우, 조작자 자신으로부터 빛을 조사하기 위해서 조작자에게 있어서의 필요한 조도는 확보되어 있고, 게다가 의료용의 경우에는, 장시간에 이르는 수술이어도 특별히 조도를 올리는 것이 필요한 높은 정밀도가 요구되는 작업시간은 한정되어 있기 때문에, 고출력으로 발광하는 기간에 제한이 있어도 실용상의 문제는 생기지 않는다. 반대로, 장기간으로의 고출력의 발광에 대비한 방열 대책이나 대용량의 배터리가 필요로 하지 않고, 소형화를 도모할 수 있어 신체에 장착하는 광원 장치로서는 바람직하다.
조광부(1)의 광원은, LED 소자로 한정되지 않고, 통전 전류가 정격값을 웃돌아도 즉시 파손하지 않고, 어느 정도의 내구성을 가지는 광원이면 좋고, 예를 들면, 할로겐 램프나 크세논램프가 있다. 그러나, 통상의 가스가 들어간 백열전구는, 통전 전류가 정격값을 웃돌면 필라멘트의 파손을 일으키기 때문에 바람직하지 않다. 할로겐 램프는, 백열전구와 같이 텅스텐의 필라멘트를 가지지만, 램프가 고온이 되어 텅스텐이 승화해도, 할로겐 사이클로 불리는 화학반응에 의해 텅스텐이 필라멘트로 돌아오기 때문에, 열로부터의 내구성을 나타내고 있다. 또, 필라멘트를 갖지 않는 크세논램프는, 더욱 높은 내구성을 나타내고 있다.
또, MPU는, 배터리 전원부(11)의 전원 용량을 체크하고 있고, 전압저하를 검지하면 인디케이터(indicator)(9)를 점등시켜 경고하고, 그리고, 충전기(6)가 제어부(4)에 접속되면, 제어부(4)는 충전기(6)로부터 배터리 전원부(11)에 있어서의 배터리를 충전하기 위한 전류 공급을 제어하고 충전을 한다.
도 15에서, 조사 범위의 설정에서 설명한 위치 검출부(108), 광축 조정부 (109) 및 조사 제어부(110)의 각 기능 블록은, MPU가 조사 범위를 설정하는 처리 순서로 프로그램되어 있다. 도 16(a)는 조사 방향을 설정하는 처리 순서, 도 16(b)는 조사 범위를 조정하는 처리 순서의 플로우 차트(flow chart)를 나타내고 있다.
도 16(a)에 있어서, MPU는 중심 설정 스위치(107b)가 조작되는 것을 검출하면, 스텝 S101의 처리가 되어 가속도 센서(106)가 검출하고 있는 가속도 데이터를 입력한다. 그리고, 스텝 S102의 처리에 있어서, MPU는, 얻은 가속도 데이터의 X, Y의 위치가 조사 범위의 중심 위치가 되도록 구동장치(M2)를 구동하고, 편향 부재 (105)를 조정해 조광부(1)의 광축을 맞추어 조사 방향을 머리 부분의 위치로부터 어긋난 상태로 편향시킨다.
다음으로, MPU는, 스텝 S103에서, 메모리(M)에 가속도 정보를 기억해 두고, 조광부(1)의 조사 방향과 신체가 향하고 있는 방향을 항상 일정한 관계로 편향시킨 상태로 유지한다. MPU는, 리셋 스위치(107c)가 조작되면 메모리(M)를 클리어 하고, 광축의 X, Y의 위치가 각각“0”이 되도록 구동장치(M2)를 구동시켜 편향 상태를 해제한다. 도 16(b)에서, MPU는, 조사 범위 선택 스위치(107a)가 조작되는 것을 검출하면, 스텝 S201에서 스위치(107a)의 조작 회수를 계수하고, 스텝 S202에서는 그 회수에 따라, 구동장치(M1)를 구동시켜 고정 부재(104)를 조정해 조사 범위를 확대한다. MPU는, 리셋 스위치(107c)가 조작되면, 조사 범위는 최소의 조사 범위가 되도록 구동장치(M1)를 구동한다.
가속도 센서(106)를 이용하여, 조작자의 머리 부분의 움직임에 의해서 조광부(1)의 온·오프 및 광량을 조절하는 MPU의 제어에 대해서, 도 2의 플로우 차트(flow chart)로 설명한다. 이 경우, 가속도 센서(106)에 의한 가속도 정보에 근거해 조작자에 의한 머리 부분의 소정의 움직임을 검출하는 동작 검출부와 소정의 움직임이 검출되었을 때, 전류 제어 회로(2)를 제어해 배터리 전원부(11)로부터 조광부(1)에 흐르는 전류량을 조정하는 광량 제어부의 기능은 MPU에 의한 프로그램의 처리에서 달성된다.
먼저, MPU는, 조작 장치(107)의 스위치(107a, 107b)가 동시에 눌려져 있는 상태에서 가속도 센서(106)에서 조작자의 머리 부분의 윗 쪽에의 움직임을 검출했을 때 처리 순서를 스타트시켜, 조광부(1)에 정격값의 전류를 공급하도록 전류 제어 회로(2)를 제어한다(스텝 S1). 이때 전류 제어 회로(2)는, 배터리 전원부(11)로부터 조광부(1)에 흐르는 평균 전류값이 정격값이 되도록 MPU에 의해서 제어되어 있다. 또, 본 예에서는, 조광부(1)의 온·오프에 대해서는, 조명 스위치(5)의 조작으로도 할 수 있다.
그리고, MPU는 레지스터(R)에 타이머(T2) 플래그(F1)를 세트 하고 있는지를 확인하고(스텝 S2), 세트 하고 있지 않으면 스텝 S4로 진행되지만, 세트 하고 있으면 레지스터(R)의 타이머(T2)에 타이머 값을 가산해 타이머 계시를 실시한다(스텝 S3). 이 스텝 S2 및 스텝 S3의 처리에 대해서는 후에 분명해지지만, 여기에서는 타이머 플래그(T2)를 세트해 두지 않고, MPU는 스텝 S4의 처리가 된다.
스텝 S4에서, MPU는, 스위치(107a, 107b)의 동시 누름 상태에서, 조작자가 머리 부분을 하부로 움직여 「소등 지시」를 하고 있지 않은가를 가속도 센서(106)에 의해 확인해, 머리 부분이 하부로 움직이지 않으면, 다음의 스텝 S5에서, MPU는, 조작자의 머리 부분이 우측 방향으로 움직여 「광량 증대 지시」를 하고 있지 않은가를 가속도 센서(106)에서 확인한다. 「광량 증대 지시」가 있을 때는, MPU는 레지스터(R)로 계시하고 있는 타이머(T2)가 종료하고 있는지를 확인한다(스텝 S6).이 경우, 타이머(T2)에 의한 계시 동작을 하지 않기 때문에, 다음의 스텝 S7로 진행되고, MPU는, 증대 광량 플래그(F0)를 레지스터(R)에 세트 한다.
본 예에서는, 광량의 증대는 2 단계에 조정할 수 있고, 한 번, 조작자가 머리 부분을 오른쪽으로 이동시킨 상태로, 한층 더 스위치(107a, 107b)를 동시에 누름 상태로 머리 부분을 오른쪽으로 이동시키면, 더 높은 증대 전류가 조광부(1)의 LED 소자에 흘러 최대 광량으로 발광시킨다. 따라서, MPU는, 광량 증대가 1 단계인지 또는 2 단계인지를 식별하는 데이터 증대 광량 플래그(F0)로 써 넣는다.
그리고, MPU는, 「광량 증대 지시」에 따라 조광부(1)로부터의 광량을 증대할 수 있도록 , 전류 제어 회로(2)에 제어 신호를 출력한다(스텝 S8). 이 광량 증대 제어에 의해, 조광부(1)에 흐르는 평균 전류값은, 정격값으로부터 그 정격값보다 큰 증대값이 된다. 조광부(1)에 정격값보다 큰 증대값의 전류가 흐르면, LED 소자는 그 온도 상승 특성에 따라 발열해 불편을 일으키기 때문에, MPU가 조광부(1)에 정격값보다 큰 증대값의 전류를 흘리는 시간은, LED 소자의 온도 상승 특성에 근거하는 소정 기간으로 정해져 있다. 구체적으로는, 이 소정 기간은, LED 소자의 온도 상승 시간 특성에 근거해 해당 LED 소자의 해당 소정 기간 내의 온도가 최대 허용치를 넘지 않게 설정되어 있다.
따라서 MPU는, 광량 증대 제어를 한 후, 레지스터(R)의 타이머(T1)에 타이머값을 가산해 타이머(T1) 계시를 실시한다(스텝 S9). 그리고, 가산의 결과, 타이머 (T1)의 값이 소정의 판정 값에 이르렀는지를 판정하는 것으로, 타이머 시간이 상기 소정 기간 경과했는지를 판정한다(스텝 S10). 이때 광량의 증대는 2 단계로 제어하고 있기 때문에, 최대 광량 때는 이 소정 기간이 짧아지도록 설정하고 있고, MPU는, 스텝 S7에서 증대 광량 플래그(F0)로 세트 한 증대 광량에 따라, 타이머(T1)의 값의 판정 값을 바꾸도록 프로그램되어 있다.
최대 광량 때는, 예를 들면, 통상의 정격 전류 공급시와 비교해서 광량을 40% 올리고, 상기 소정 기간으로서 20 분의 타이머 시간을 설정하고 있고, 1 단계에서의 광량 증대시에는, 통상의 정격 전류 공급시와 비교해서 광량을 30% 올리기 위해서, 상기 소정 기간으로서 30분의 타이머 시간이 설정된다.
스텝 S10에서, MPU는, 타이머 시간 내이다라고 판단했을 때는, 머리 부분의 하부의 움직임에 의해 「소등 지시」되어 있지 않은가를 확인하고(스텝 S13), 「소등 지시」가 없으면 스텝 S14로부터의 처리를 한다. 이 경우에 조작자가 머리 부분을 오른쪽으로 이동하고, 1 단계의 광량 증대로부터 최대 광량에의 「광량 전환 지시」를 하고 있는 경우, 또는 머리 부분을 왼쪽으로 이동해 최대 광량으로부터 1 단계에서의 광량 증대에의 「광량 전환 지시」를 하고 있는 경우에는, 스텝 S15의 처리가 된다. 따라서, MPU는, 이 「광량 전환 지시」에 따라 증대 광량 플래그(F0)의 내용을 고쳐 씀과 동시에, 레지스터(R)의 타이머(T1)에 타이머 값을 보정하고, 계속해서, 스텝 16에서 「광량 전환 지시」된 광량으로의 발광으로 전환하여, 스텝 S9로부터의 동작을 반복한다. 따라서, 증대값의 전류가 계속해 조광부(1)에 흘러 LED 소자는 통상보다 밝게 발광하고 있다.
이러한 광량 증대시에, 머리 부분의 하부의 움직임에 의해 「소등 지시」가 되면(스텝 S13), MPU는 전류 제어 회로(2)를 제어해 조광부(1)에의 전류의 공급을 정지시켜 조광부(1)의 점등을 종료한다(스텝 S12). 동시에, 제어부(4)는, 레지스터(R)의 내용을 모두 클리어 해서 초기 상태가 된다.
한편, MPU는, 스텝 S10에서 타이머 시간(T1)의 종료를 확인하면, 레지스터(R)에 타이머(T2) 플래그(F1)를 세트 함과 동시에 증대 광량 플래그(F0)를 클리어한 후(스텝 S11), 스텝 S1의 처리가 되고, 조광부(1)에의 공급 전류를 정격값으로 전환하여 LED 소자의 발광을 통상 상태로 바꾸고, 스텝 S2로부터의 동작이 된다.
이와 같이, 일단 조광부(1)의 광량을 증대시킨 후, 다시 정격값의 전류를 흘려 통상의 광량에 되돌린 상태로 스텝 S2의 처리가 되면, MPU는 전의 스텝 S11의 처리에서 레지스터(R)에 타이머(T2) 플래그(F1)를 세트 하고 있기 때문에, 계속해서 스텝 S3의 처리가 되고, 레지스터(R)의 타이머(T2)에 타이머 값을 가산해 타이머(T2) 계시를 한다. 그리고, MPU는, 조작자의 머리 부분의 움직임으로부터 「소등 지시」의 유무를 확인해(스텝 S4), 「소등 지시」가 없으면, 다음에 조작자로부터의 「광량 증대」의 유무를 확인하고(스텝 S5), 없으면 스텝 S2로 돌아온다.
MPU는, 스텝 S5에서, 조작자의 머리 부분의 움직임에서 「광량 증대 지시」되면, 다음의 스텝 S6에서 타이머(T2)의 값이 소정의 판정 값에 이르렀는지를 판정하는 것으로, 타이머(T2)시간이 소정 기간 경과했는지를 판정한다. 이때의 소정 기간은, 조광부(1)에 증대값의 전류를 흘린 후, LED 소자의 온도가 정격 허용치 이하로 저하할 때까지의 전술한 시간이다.
타이머(T2)가 소정 기간에 이르지 않으면, 그대로 스텝 S2로부터의 처리가 되어, LED 소자의 발광을 통상 상태로 유지해 타이머(T2)의 계시를 한다. 따라서, 조광부(1)의 광량을 증대시켜, 다시 정격값의 전류를 흘려 통상의 광량으로 되돌린 나중에의 타이머(T2)의 기간 내에서는, MPU는, 조작자가 머리 부분의 우측 방향에의 이동에 의해 「광량 증대 지시」를 실시해도 증대값의 전류를 흘릴지는 않는다.
그리고, 타이머(T2)가 소정 기간을 경과하고 있을 때는, 타이머(T2) 플래그 (F1)를 클리어해서 스텝 S7로 진행되고, MPU는, 레지스터(R)에 증대 광량 플래그(F0)를 세트 해, 조광부(1)에 증대값의 전류를 흘리도록 전류 제어 회로(2)를 제어한다.
상기의 일련의 제어에 의한 광량 증대 제어는, 조광부(1)가 발열에 의한 LED 소자의 열화 방지가 보장되어 있는 타이머 시간의 범위 내에서 정격 전류를 웃도는 증대값의 전류를 흘리는 것이다. 이것에 대해서, 정격 전류를 웃도는 증대값의 전류를 흘렸을 때의 조광부(1)의 상승 온도를 온도 센서에서 검지하는 것도 LED 소자의 열화 방지를 도모할 수 있다. 도 3은, 온도 센서를 마련한 의료용 광원 장치의 전기회로를 블럭도로 나타내 보이는 것으로, 회로의 구성요소에 대해 도 1과 같은 기능을 가지는 것은 동일한 부호를 교부해 설명을 생략한다. 이 실시 형태에서는, 서미스트 등에 의한 온도 센서(15)를 마련해 조광부(1)의 LED 소자의 온도를 측정하고 있다. 도 3의 전기회로에 있어서의 MPU에 의한 조광부(1)의 점등을 제어하는 처리 순서를, 도 4의 플로우 차트(flow chart)에서 이하에 설명한다.
MPU는, 조작 장치(107)의 스위치(107a, 107b)가 동시에 눌려져 있는 상태로 가속도 센서(106)에서 조작자의 머리 부분의 윗 쪽에의 움직임을 검출하면, 또는 조명 스위치(5)의 조작에 의해 처리 순서를 스타트시키고, 조광부(1)에 정격값의 전류를 공급하도록 전류 제어 회로(2)를 제어한다(스텝 S21). 전류 제어 회로(2)는, 배터리 전원부(11)로부터 조광부(1)에 흐르는 평균 전류값이 정격값이 되도록 MPU에 의해서 제어되고 있다.
그리고, MPU는, 조작자에 의한 머리 부분의 윗 쪽에의 이동에 의한 「소등 지시」를 하고 있는지를 확인해(스텝 S22), 「소등 지시」가 없으면, 다음으로, 조작자에 의한 머리 부분의 우측 방향에의 이동을 확인해 「광량 증대 지시」를 하고 있는지를 확인한다(스텝 S23). 「광량 증대 지시」가 없는 경우, MPU는 스텝 S22로부터의 처리가 반복이 되지만, 스텝 S22에서, 「소등 지시」가 행해지고 있으면, 스텝 S33의 처리가 되어 MPU는 조광부(1)에의 배터리 전원부(11)로부터의 전류 공급을 정지하도록 전류 제어 회로(2)를 제어해 발광 동작을 정지한다.
한편, MPU는, 스텝 S23에서, 「광량 증대 지시」를 하고 있는 것을 검출하면, 온도 센서(15)로부터의 출력을 얻어 온도를 검지해, 검지 온도가 소정 온도, 예를 들면, 광원이 LSD 소자의 경우는 80℃, 또는 여유를 예측한 그 이하의 온도, 인지를 판정해(스텝 S24), 소정 온도 미만이면 레지스터(R)에 증대 광량 플래그(F0)를 세트 한다(스텝 S25). 증대 광량 플래그(F0)는 조작자가 머리 부분을 우측 방향으로 1회 또는 2 회동인가 했는지에 따라, 1 단계에서의 광량 증대 또는 최대 광량을 식별하는 데이터이다.
계속하여, MPU는, 증대 광량 플래그(F0)의 내용으로부터, 조작자가 머리 부분의 움직임으로 지시한 1 단계에서의 증대 광량 또는 최대 광량으로 하도록 전류 제어 회로(2)를 제어한다(스텝 S26). 이 광량 증대 제어에 의해, 조광부(1)에 흐르는 평균 전류값은 정격값으로부터 그 정격값보다 큰 증대값의 전류가 흐른다.
그리고, 다음의 스텝 S27에서, 조작자에 의한 머리 부분의 움직임에서 「소등 지시」를 하지 않은가를 확인하고, 없으면 스텝 S28의 처리로 진행되고, 증대 광량의 변경의 음성 지시가 있는지를 확인한다. 1 단계의 광량 증대에 응한 광량 증대 제어를 하고 있는 상태에서, 조작자가 머리 부분을 우측 방향으로 이동시키면, MPU는 스텝 S29에서 증대 광량 플래그(F0)의 내용을, 최대 광량을 식별하는 데이터로 고쳐 쓴다. 그리고, 다음의 스텝 S30에서 조광부(1)로부터의 광량을 더욱 올릴 수 있도록 전류 제어 회로(2)를 제어하고, 스텝 S31의 처리가 된다. 한편, 조작자가 최대 광량의 제어를 하고 있는 상태로, 조작자가 머리 부분을 왼쪽 방향으로 이동시키면 증대 광량을 저하시켜 1 단계의 광량 증대 상태로 변경한다.
또, 스텝 S28에서, 「광량 전환 지시」가 없는 것을 확인했을 때는 스텝 S31의 처리로 진행되므로, 증대 광량을 변경하는 일 없이 지금까지의 발광 상태가 계속된다.
스텝 S31에서는, MPU는, 온도 센서(15)로부터의 출력을 얻어 온도를 검지해, 검지 온도가 소정 온도 미만의 온도인지를 판정한다.
소정 온도 이상이면, 스텝 S27로부터의 동작을 반복한다. 따라서, 조작자의 증대값의 전류가 계속해 조광부(1)에 흘러 어느 쪽의 경우도 LED 소자는 통상보다 밝게 발광하고 있다.
스텝 S27에서, MPU가, 조작자의 머리 부분의 움직임에 의해 「소등 지시」를 하고 있는 것을 확인하면, 스텝 S33의 처리가 되어, 전류 제어 회로(2)를 제어해 조광부(1)에의 전류의 공급을 정지시켜 조광부(1)의 점등을 종료한다.
조광부(1)의 LED 소자로부터의 광량의 증대를 하고 있는 상태로, 온도 센서 (15)에 의한 검지 온도가 소정 온도에 도달하고 있는 것을 스텝 S31에서 검지했을 때는, 레지스터(R)의 증대 광량 플래그(F0)를 리셋해 스텝 S21의 처리가 되어, MPU는 조광부(1)에의 공급 전류를 정격값으로 전환하고 광량 증대 제어를 종료해, 스텝 S22로부터의 처리가 된다.
그리고, MPU는, 조작자에 의한 머리 부분의 움직임에서 「소등 지시」를 하고 있는 것을 확인하면, 전류 제어 회로(2)를 제어해 조광부(1)에의 전류의 공급을 정지시킨다(스텝 S33). 동시에, 제어부(4)는, 레지스터(R)의 내용을 리셋해 초기 상태가 된다.
조작자에 의한 「소등 지시」가 없는 경우는, MPU는 조광부(1)에 정격 전류를 공급하도록 전류 제어 회로(2)를 제어하고 있고, 조광부(1)는 통상의 광량으로 발광하고 있다. 그리고, MPU는, 「소등 지시」가 없는 것을 스텝 S22에서 확인하고, 다음의 스텝 S23에서, 「광량 증대」의 지시를 확인하면 스텝 S24의 처리가 된다. 그리고, MPU는, 온도 센서(15)로부터의 출력을 얻어 온도를 검지해(스텝 S24), 검지 온도가 소정 온도를 넘고 있는지를 판정하고(스텝 S25), 미만이면 레지스터(R)에 조작자의 머리 부분의 움직임에 의한 1 단계에서의 광량 증대 또는 최대 광량의 지시에 응한 증대 광량 플래그(F0)를 레지스터(R)에 세트 하고(스텝 S26), 다시 광량 증대 제어를 반복한다. 따라서, LED 소자의 온도가 소정 미만인 것을 스텝 S25에서 확인하고 있는 동안은 광증량 종료 후라도 광량 증대를 재개할 수 있다.
전류 제어 회로(2)의 구체적인 회로 구성을 나타내고, 제어부(4)에 있어서의 MPU에 의한 조광부(1)에의 공급 전류의 제어에 대해 설명한다. 또, 전류 제어 회로(2)의 구성을 도 5 및 도 6에서 2가지 예시하지만, 도 1 및 도 2의 어느 쪽의 실시 형태의 전류 제어 회로(2)로 이용해도 좋다.
도 5에 나타내는 전류 제어 회로(2)는, 전원(Vcc)에 조광부(1)의 광원인 LED 소자(29)로 그 콜렉터 측에서 접속되는 구동 트랜지스터(Q1)와 이 트랜지스터(Q1)의 에미터 측에 접속되는 저항 회로(12)를 접속해서 이루어진다. 그리고, MPU는 저항(R11)을 통해 트랜지스터(Q1)의 베이스를 포트(a)로 접속하고, 그 온/오프를 제어한다.
저항 회로(12)는, 트랜지스터(Q1)의 에미터와 일단으로 접속되어 타단이 접지되고 있는 저항(R1)과, 이 저항(R1)과 병렬 접속되는 트랜지스터(Q2) 및 저항( R2)의 직렬 회로와, 역시 저항(R1)과 병렬 접속되는 트랜지스터(Q3) 및 저항(R3)의 직렬 회로로 이루어진다. 그리고, 트랜지스터(Q2)의 베이스는 저항(R12)을 통해 제어부(4)의 포트(b), 트랜지스터(Q3)의 베이스는 저항(R1)3를 통해 제어부(4)의 포트(c)에 접속되고, 제어부(4)에 의해 각각 그 온/오프가 제어된다. 여기서, 저항(R11), 저항(R12), 저항(R13)은, 접속되는 각 트랜지스터에의 베이스 전류를 제한하기 위해서 설치된다.
저항 회로(12)의 저항값은 저항(R1, R2 및 R3)의 합성 저항값에 의해서 정해지고, 트랜지스터(Q2) 및 트랜지스터(Q3)가 오프 하고 있는 통상 상태에서 전류 제한 저항값은 R1으로, 트랜지스터(Q2)가 온으로 트랜지스터(Q3)가 오프 때는 R1·R2/(R1＋R2), 트랜지스터(Q2) 및 트랜지스터(Q3)가 모두 온일 때는 R1·R2·R3/(R1＋R2＋R3)가 된다.
이때, 저항(R1, R2 및 R3)의 저항값을, R1＞R1·R2/(R1＋R2)＞R1·R2·R3/(R1＋R2＋R3)가 되도록 설정해, 저항값이 R1일 때 LED 소자(29)에의 공급 전류는 정격값으로, 전류 제한 저항값이 R1·R2/(R1＋R2)일 때의 공급 전류는 증대값, 전류 제한 저항값이 R1·R2·R3/(R1＋R2＋R3)일 때의 공급 전류는 더욱 증대하도록 하고 있다. 이것에 의해, 제어부(4)가 트랜지스터(Q2) 및 트랜지스터(Q3)의 어느 쪽도 오프 시켰을 때는, LED 소자(29)에는 정격값의 전류가 공급되어 통상의 발광량이지만, 트랜지스터(Q2)를 온 시키면 증대값의 전류가 공급되어 발광량이 늘어나고, 트랜지스터(Q2) 및 트랜지스터(Q3)를 모두 온 시키면, 한층 더 공급 전류가 커져 발광량이 증대한다.
따라서, MPU는, 스위치(107a, 107b)의 동시 누름 상태에서 가속도 센서(106)에서 조작자의 머리 부분이 윗 방향으로 이동하는 것을 검지하면, 트랜지스터(Q2) 및 트랜지스터(Q3)를 오프 시킨다. 그리고, 조작자의 머리 부분이 우측 방향으로 1회 이동하는 것을 검지했을 때는 트랜지스터(Q2)를 온 시키고, 우측 방향으로 2회 이동하는 것을 검지했을 때는 트랜지스터(Q2) 및 트랜지스터(Q3)를 모두 온 시킨다.
이러한 구성의 전류 제어 회로(2)는, MPU가 트랜지스터(Q1)를 온 시켜 전원(Vcc)을 전류 제어 회로(2)에 공급하면 LED 소자(29)에 전류가 흐른다. 이때 제어부(4)는 트랜지스터(Q2) 및 트랜지스터(Q3)를 오프 시키고 있으므로 정격 전류가 LED 소자(29)에는 흘러 통상의 발광을 하고 있다. 또, MPU는 트랜지스터(Q1)의 온/오프를 소정의 의무 비로 제어해 소정의 전류가 흐르도록 제어하고 있다. 따라서, LED 소자(29)에의 인가 전압은 직각형 파상이 되지만, 직각형 파에 한정하지 않고 그 첫 시작과 하강을 계단 모양으로 하는 것으로 대략 반파 형상으로 하면 좋다. 이것에 의해서, 급격한 조도 변화를 해소할 수 있다.
그리고, MPU가 조작자의 머리 부분의 움직임을 검출하고, 트랜지스터(Q2)를 온, 혹은 트랜지스터(Q2) 및 트랜지스터(Q3)를 모두 온 시키면, 저항 회로(12)의 전류 제한 저항값에 따른 전류가 LED 소자(29)에 흘러 발광한다. 따라서, 정격 전류에 의한 조광부(1)의 조광 동작 중에 조작자의 머리 부분이 우측 방향으로 1회 또는 2회 이동하는 것을 검출하면, MPU는 정격 전류를 웃도는 양의 전류가, LED 소자에 흐르도록 조광부(1)를 제어한다. 이와 같이 제어부(4)는, 포트(a, b, c)로부터 트랜지스터(Q1, Q2 및 Q3)를 제어해 LED 소자(29)의 발광량을 전환한다.
조광부(1)의 발광 동작을 제어하는데 상기한 회로 구성에 한정하지 않고, 회로 상의 스위치 디바이스, 예를 들면 트랜지스터, MOSFET 등으로 조광강도의 지정에 응한 의무 비를 제어하는 것으로 조광부(1)에 흐르는 전류를 제어하는 펄스 구동 방식이어도 좋다.
도 6은 펄스 구동 방식에 의한 전류 제어 회로(2)의 구성을 나타내고 있다.이 도면에서, 스위치 디바이스(31)에는 예를 들면 MOSFET를 사용하고 있고, 그 게이트 측에 펄스 발생기(32)로부터의 PWM(Pulse·Width·Modulation) 신호가 입력하도록 접속하고, 제어부(4)의 포트(a')로부터의 제어 신호로 PWM 신호가 고레벨이 되면 스위치 디바이스(31)가 온이 되어, 배터리 전원부(11)의 전압이 인가되어 입력 측으로부터 부하 측에 전류가 흐른다.
스위치 디바이스(31)의 부하 측에는 조광부(1)의 LED(34)와 보호 저항(R4)을 접속해 어스하고 있지만, 그 전단에는 코일(L)과 콘덴서(C)로 이루어지는 평활 회로를 마련하고, 스위칭 동작에 의한 펄스 출력을 평균화해 출력하게 되어 있다. 코일(L)의 더욱 전단에는, 스위치 디바이스(31)가 오프가 되어도 코일(L)에 전류를 계속 공급하기 위한 다이오드(35)를 마련하고 있다. 이것에 의해, 스위치 디바이스(31)의 온 시간(오프 시간)을 제어하면, 조광부(1)에 흐르는 전류를 조절할 수 있다. 따라서, 이 경우, 제어부(4)는, 펄스 발생기(32)의 의무 비를 바꾸는 제어를 하는 것으로 조광부(1)의 광량을 증대할 수 있다. 또, LED 소자(29)에 인가하는 전압은 직각형 파상이지만, 직각형 파에 한정하지 않고 그 첫 시작과 하강을 계단모양으로 하는 것으로 대략 반파 형상이어도 좋다.
MPU는, 스위치(107a, 107b)의 동시 누름 상태에서 가속도 센서(106)에서 조작자의 머리 부분이 우측 방향으로 1회 또는 2회 이동하는 것을 가속도 센서(106)에서 검지하면, 조광부(1)에 흐르는 평균 전류값은 정격값으로부터 그 정격값보다 큰 증대값의 전류가 흐르도록, 의무 비를 바꾸는 제어를 한다. 그리고, 머리 부분을 우측 방향으로 2회 이동시켰을 때는 1회 때보다 흘리는 전류를 증대시킨다.
상기의 실시 형태와 관련되는 의료용 광원 장치에서는, 머리 부분의 움직임을 검지하는 가속도 센서(106)를 이용하고, 조광부(1)의 조사 범위의 설정, 온·오프 및 광량 제어를 할 수 있도록 했지만, 온·오프 및 광량 제어에 대해서는 음성인식기술을 이용해도 좋다. 이 경우, 음성 모드와 가속도 모드를 새로 바꾸기 위한 변환 스위치를 마련하는 것으로, 가속도 센서(106)와 음성인식기술과의 병용도 가능하다.
도 11은, 음성인식기술을 이용해 조광부(1)의 온·오프나 광량 제어하는 경우의 의료용 광원 장치의 구성을 나타내고 있고, 회로의 구성요소에 대해 도 1과 같은 기능을 가지는 것은 동일한 부호를 교부해 설명을 생략한다.
도 11에서, 음성 인식부(5)는, 종래 공지의 일반적인 음성인식기술을 이용하고, 여러 종류 정도의 음성을 인식할 수 있게 되어 있다. 예를 들면, 음성 인식부(5)에는, 「점등」, 「소등」, 「밝게」및 「최대 밝게」 등을 지시하는 여러 종류의 필요한 단어의 음성 패턴이 등록되어 있어 마이크(5A)가 음을 모아 조작자의 발성하는 음성 신호와 비교해 그 내용을 식별하도록 구성되어 있다. MPU는, 음성 인식부(5)로부터 이러한 음성이 지시하는 명령 신호가 입력되면, 그 명령 내용에 따라서 전류 제어 회로(2)에 제어 신호를 출력한다.
즉, 음성 인식부(5)가 「점등」의 음성을 인식하면, MPU는, 배터리 전원부(11)로부터 통상의 정격 전류를 조광부(1)에 공급해 조광부(1)을 점등시키기 위한 제어 신호를 전류 제어 회로(2) 출력한다. 그리고, 음성 인식부(5)가 「밝게」의 음성을 인식했을 때는, MPU는, 조광부(1)에 흐르는 평균 전류값을 정격값으로부터 그 정격값보다 큰 증대값으로 공급하도록 전류 제어 회로(2)에 제어 신호를 출력하고, 「최대 밝게」의 음성을 인식했을 때는, MPU는, 조광부(1)에 흐르는 평균 전류값을 더욱 큰 증대값으로 공급하도록 전류 제어 회로(2)에 제어 신호를 출력한다. 음성 인식부(5)와 마이크(5A)는 하나의 유닛으로 일체화하고, MPU나 전류 제어 회로(2)와 함께 컨트롤 유닛(10)에 수용되지만, 마이크(5A)를 음성 인식부(5)로부터 별개의 개체로 하고, 조작자의 입 가나 가슴에 배치하고, 무선 혹은 유선으로 음성 인식부(5)로 접속하는 구성으로 해도 좋다. 예를 들면, 도 9로 나타내 보이는 조광부(1)의 유지구(7)인 헤드 밴드에서는, 조광부(1)과 함께 마이크(5A)를 조작자의 입가에 위치하도록 장착되어 있다.
또, 도 11에 나타내는 의료용 광원 장치에서는, 가속도 센서를 이용하고, 조작자의 움직임으로부터 조광부(1)의 발광량을 제어하고 있다. 이 경우, 가속도 센서(106)와는 별도로 발광량을 제어하기 위한 제 2의 가속도 센서를 마련하는 것이 바람직하다. 제 2의 가속도 센서(80)는, 가속도 센서(106)와 같이 조작자의 신체에 장착되는 유지구에 장착되어, 조작자의 움직임을 검출하기만 하는 1축의 센서이어도 좋다.
의료 수술에서는, 예를 들면 혈관이나 미세한 개소의 절제나 봉합 등의 시술등으로 국부에 보다 많은 광량으로 조사시킬 필요가 있는 시간은 전체 중에서 2할 정도로 여겨지고 있어 이 2할 정도의 시간 이외는 조광부(1)를 어둡게 하도록 제어하면, 전원의 소비를 억제할 수 있다. 따라서, 가속도 센서에서 검지한 조작자의 움직임으로부터, 시술 중은 아니라고 판단했을 때는, 조광부(1)에의 공급 전류를 정격값으로 전환한다. 이것에 의해, 조광부(1)에 흐르는 평균 전류값은 정격값으로부터 해당 정격값보다 큰 증대값의 전류가 흐르도록 설정해 있는 상태에 있을 때는, 정격값으로 완전히 교체되기 때문에 전원의 소비가 억제된다.
수술 중에서의 혈관이나 미세한 개소의 절제나 봉합 등의 시술에서는, 조작자는 조광부(1)를 고정해 시술 대상 개소에 빛을 집중시키기 위해서, 큰 움직임을 할 것은 없다. 따라서, 조광부(1)과 함께 유지구에 유지되어 있는 가속도 센서(80)가 검지하는 가속도는 작고, MPU는 조작자가 필요로 하는 강도로 발광시킨다.
한편, 수술 중이어도 직접 시술을 하지 않은 듯한 시간에는, 조작자는 준비작업 등으로 몸 전체를 이동시키는 큰 움직임을 하기 때문에, 가속도 센서(80)에서 검지되는 가속도는 커진다. 그리고, 가속도가 소정 값 이상이 되면, MPU는 조광부(1)의 조도를 낮추도록 전류 제어 회로(2)를 제어하는 것으로, 배터리 전원부(11)의 유효 이용을 도모할 수 있다. 이때, 가속도 센서(80)에서 검지되는 가속도가 소정 값 이상이 되면, 조광부(1)의 조광을 정지시켜도 좋다.
가속도 센서(80)에 의해 발광량의 제어를 하는 경우의 MPU의 동작에 대해 설명한다. 도 2 혹은 도 3의 플로우 차트(flow chart)에 의한 처리 순서를 실행중의 MPU는, 타이머 인터럽트에 의해 가속도 센서(80)으로부터의 가속도 검출 신호를 정기적으로 감시하고 있다. 도 12는 이 타이머 인터럽트시의 MPU의 새치기 처리로의 동작을 나타내는 플로우 차트(flow chart)로, MPU는, 스텝 S31에서 증대 광량 플래그(F0)(도 1, 도 2)세트를 확인하고, 세트 되어 있지 않으면 타이머 인터럽트가 되기 전의 처리로 돌아온다.
한편, 증대 광량 플래그(F0)가 세트 되어 있으면, 이 경우, MPU는 정격 전류를 웃도는 증대값의 전류가 LED 소자에 흐르도록 전류 제어 회로(2)를 제어하고 있어, 스텝 S32의 처리가 된다. 그리고, MPU는, 가속도 센서(80)로부터의 검출 신호를 얻어, 가속도 센서(80)로부터의 신호 값이 소정 값 이상인지를 판정한다(스텝 S33). 이때 조작자가 큰 움직임을 해 시술 이외의 작업을 하고 있는 경우의 신호 값은 소정 값 이상이 되어, MPU는, 조광부(1)에 흐르는 평균 전류값을 정격값으로 떨어뜨려 조광부(1)의 조도를 낮추도록 전류 제어 회로(2)를 제어하고(스텝 S34), 타이머 인터럽트가 되기 전의 처리로 돌아온다.
한편, 가속도 센서(80)로부터의 신호치가 소정 값 미만의 경우에는, 조작자는 큰 움직임을 하고 있지 않고 시술 중에서 조광부(1)의 조도를 낮출 필요는 없는 것으로서 타이머 인터럽트가 되기 전의 처리로 돌아온다. 이러한 타이머 인터럽트에 의한 새치기 처리를 추가하는 것으로, 조광부(1)의 정격을 웃도는 전류를 흘려 광량을 증대시켰을 때, 실제로는 시술 대상 개소에 빛을 집중시키는 시술을 하지 않았으면 통상의 발광 제어로 돌아올 수 있어 배터리 전원부(11)의 전력의 소모 방지나 조광부(1)의 보호에 유효하다.
본 발명은, 조작자의 신체에 장착되어, 통상은 신체가 향하고 있는 방향과 빛의 조사 방향이 일치하고 있는 것을, 필요에 따라서 신체가 향하고 있는 방향과 조사 방향이 다른 상태로 설정하는 것이 가능한 의료용 광원 장치에 관한 것으로, 산업상의 이용 가능성을 가진다.
1 조광부
2 전류 제어 회로
5 음성 인식부
5A 마이크
7 유지구
11 배터리 전원부
80 가속도 센서
106 가속도 센서
107 조작 장치
107c 리셋 스위치(리셋 수단)
108 위치 검출부
109 광축 조정부
110 조사 제어부

Claims (13)

  1. 조작자의 신체에 장착되어 의료 시술의 대상 부위에 빛을 조사하는 의료용 광원 장치에 있어서,
    조광부와,
    조광부를 상기 조작자의 신체에 장착하는 유지구와,
    상기 유지구에 장착되는 가속도 센서와,
    상기 조광부로부터의 조사광의 상기 조사 범위의 중심 위치를 설정할 때, 상기 가속도 센서가 검출한 가속도 정보에 근거하여 상기 중심 위치를 검출해서 유지하는 위치 검출부와,
    상기 중심 위치에 근거해 편향부재를 변위시켜서 상기 조광부의 광축을 해당 중심 위치에 설정하는 광축 조정부를 구비하고,
    상기 광축 조정부는, 상기 광축의 설정 후에 상기 가속도 정보가 변화해도 상기 광축의 위치를 상기 중심위치에 유지하는 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조광부로부터의 조사광에 의한 조사 각도를 복수 단계로 조절 가능한 조사 제어부를 더 갖춘 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유지구는, 상기 조광부와 상기 가속도 센서를 상기 조작자의 머리 부분에 장착하는 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가속도 센서는, 서로 직교하는 X축, Y축을 가지며, 상기 X축은 상기 조작자의 좌우 축을 따르고, 상기 Y축은 상기 조작자의 전후 축을 따르도록 상기 유지구에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가속도 센서는, 수직 방향에 대해서 미리 소정의 각도를 갖게 하여 상기 유지구에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 가속도 센서는, Z축을 더 포함한 3축 센서인 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 광축의 설정을 해제하기 위해서, 상기 위치 검출부가 유지하고 있는 상기 중심 위치를 클리어 하는 리셋 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조광부에 대해서 전원을 공급하기 위한 배터리 전원부와,
    상기 가속도 정보에 근거하여 조작자에 의한 소정의 움직임을 검출하는 동작 검출부와,
    광량 조정시에 상기 소정의 움직임이 검출되었을 때 상기 배터리 전원부로부터 상기 조광부에 흐르는 전류량을 제어하는 광량 제어부를 더 갖춘 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 조광부는, 통전 전류가 정격값을 웃돌아도 내구성을 가지는 광원을 구비하고, 상기 광량 제어부는, 전류를 증량할 때, 상기 배터리 전원부로부터 상기 조광부로 흐르는 평균 전류값을 소정 기간만 정격값으로부터 해당 정격값보다 큰 증대값으로 하는 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 소정 기간은, 상기 증대값의 전류가 흐르는 것에 의한 상기 광원의 온도 상승 시간 특성에 근거해서 설정되는 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
  11. 제 9항에 있어서, 　
    상기 소정 기간은, 상기 광원의 온도 상승 시간 특성에 근거해서 해당 광원의 온도가 최대 허용치를 넘지 않는 기간인 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 유지구에 제 2의 가속도 센서를 장착하고, 상기 광량 제어부는, 상기 조광부에 흐르는 평균 전류값을 상기 증대값의 전류를 흘리는 제어를 하고 있을 때, 상기 가속도 센서가 소정 값 이상의 가속도를 검출하면, 상기 조광부에 흐르는 전류값을 상기 정격값의 전류로 전환하는 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    조작자가 발성하는 음성을 인식하는 음성 인식부를 갖추고, 상기 광량 제어부는, 상기 음성 인식부에 의한 인식 음성 또는 상기 가속도 정보 중 어느 것에 근거하여 상기 조광부에 흐르는 전류량을 제어하는 것을 특징으로 하는 의료용 광원 장치.
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