JP6863982B2 - 眼科手術用照明のためのビームガイド - Google Patents

Description

本明細書において開示される実施形態は、眼科用照明システムに関することができる。より具体的には、本明細書に記載されている実施形態は、光源からのシングルビームをマルチビームに分割することに関することができる。マルチビームの１つ又は複数は、患者の眼等の術野へと透過させることができる。

眼科顕微鏡下手術では、患者の眼の様々な体組織を正確に切開及び／又は切除する必要がある。手術中、患者の眼は眼内照明装置又はその他の照明プローブで照明できる。外科医は、片手で眼内照明装置を持ちながら、反対の手で手術プローブを持つことができる。眼内照明装置は、光源から発せられる光で患者の眼を照明できる。光源は、出力パワーにより特徴付けることができる。光源の出力パワーは時々、眼内照明器具により透過可能な光の量を超えることがありうる。このような場合、光源からの光を眼内照明器具に直接結合することができない。手術の効率は、患者の眼へと透過させられる光の適切な量に依存しうる。

したがって、上述のニーズの１つ又は複数に対処することにより、光源から患者の眼へと光を確実に透過させるのを助ける改良された機器、システム、及び方法が依然として求められている。

提示される解決案は、満たされていない医学的ニーズを、光源から発せられるシングルビームをマルチビームに分割してから患者の眼へと透過させる特異的な解決策によって満たす。光学アレイを光源により発せられる光ビームの光路内に位置付けることができる。光学アレイは、光ビームの一部を反射させ、光ビームの一部を透過させる１つ又は複数の光学素子を含むことができる。異なる光学素子は、異なる量の光を反射及び透過させることができる。光学アレイは、光源からの光ビームが所望の光学素子と相互作用するように移動させることができる。ビームガイドは、モータ等の間駆動機構により移動させることができる。ビームガイドと駆動機構は各々、中間移動式支持部に取り付けることができる。駆動機構は移動式支持部を移動させることができ、それが今度はビームガイドを移動させる。

いくつかの実施形態によれば、眼科用照明装置を提供できる。この装置は、移動式支持部を含むことができる。装置はまた、移動式支持部に連結されて光源からの光ビームと相互作用するように位置付けられた光学アレイも含むことができる。光学アレイは、第一及び第二の光学素子を含むことができる。第一の光学素子は、光ビームのうち第一の関連する量を反射及び透過させるように構成できる。第二の光学素子は、光ビームのうち、第一の光学素子とは異なる第二の関連する量を反射及び透過させるように構成できる。装置は、移動式支持部に連結された駆動機構をさらに含むことができる。駆動機構は、移動式支持部に光学アレイを選択的に移動させて、光ビームが第一の光学素子又は第二の光学素子の一方に選択的に入射されるように構成できる。

いくつかの実施形態によれば、眼科手術用照明の方法を提供できる。この方法は、光学アレイを使って、光源からの光ビームの反射部分と光源からの光ビームの透過部分を案内するステップを含むことができる。光学アレイは、第一及び第二の光学素子を含むことができる。第一の光学素子は、光ビームのうち第一の関連する量を反射及び透過させるように構成できる。第二の光学素子は、光ビームのうち、第一の光学素子とは異なる第二の関連する量を反射及び透過させるように構成できる。方法はまた、駆動機構を使って移動式支持部を移動させることによって光学アレイを移動させるステップを含むことができる。光学アレイは移動式支持部に連結でき、それによって光ビームは第一の光学素子又は第二の光学素子の一方に選択的に入射される。

本開示のその他の態様、特徴、及び利点は以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。

眼科用照明システムの概略図である。 眼科用照明システムの照明サブシステムの概略図である。 眼科用照明システムのビームガイドの上面図である。 眼科用照明システムのビームガイドの上面図である。 眼科用照明システムのビームガイドの正面図である。 眼科用照明システムのビームガイドの上面図である。 眼科用照明システムの光学アレイの図である。 眼科用照明システムの光学アレイの図である。 眼科用照明システムの光学アレイの図である。 眼科用照明システムの光学アレイの図である。

図中、同じ参照符号を有する要素は同じ又は同様の機能を有する。

以下の説明において、特定の実施形態を説明するために具体的な詳細事項を示すことができる。しかしながら、当業者であればわかるように、開示されている実施形態は、これらの具体的な詳細事項の一部又は全部がなくても実施されてよい。本明細書において、具体的及び／又は例示的であるが、限定的ではない実施形態を提示できる。当業者は、本明細書に特に記載されていないその他の主題も本開示の範囲と主旨に含められることに気付くであろう。

本開示は、光学アレイを使って光源からのシングルビームを分割する機器、システム、及び方法を説明する。各々が光ビームの一部を反射させ、光ビームの一部を透過させる１つ又は複数の光学素子を有する光学アレイ。それゆえ、光源からのシングルビームは、反射光ビームと透過光ビームとに分割できる。これらの反射及び透過光ビームは、手術コンソール又はその照明サブシステムの異なるポートへと向けることができる。照明機器の光ファイバは、ポートのうちの１つに連結できる。照明機器は、反射又は透過ビームを、患者の眼等の術野に送達して、その術野を照明できる。光学アレイの光学素子は、異なる量の光を反射及び透過させることができる。それゆえ、各ポートに送達される光の量は、光と相互作用する光学素子に依存することができる。光学アレイは、光ビームが所望の光学素子と相互作用するように移動できる。モータ等の駆動機構は、光学アレイを移動させることができる。光学アレイと駆動機構は各々、中間移動式支持部に接続できる。駆動機構は、光学アレイがそれに対応して移動するように移動式支持部を移動させることができる。駆動機構は、ベルトプーリシステム、ラックアンドピニオンシステム、及び親ねじとベアリングブロックのシステム等の連結機構を介して移動式支持部に運動を付与することができる。

本開示の機器、システム、及び方法は多くの利点を提供し、これには（１）駆動機構を中間移動式支持部に連結することにより、駆動機構の振動から生じる光ビームの歪みが最小化されること、（２）比較的高精度の連結機構で光学アレイを移動させることにより、光の配向が改善されること、（３）駆動機構と光学アレイを中間移動式支持部に連結することにより、異なる構成要素の誤差の複合的な影響が最小化されること、及び（４）高い安定性の結果として、光ビームに関する狭い誤差要件を実現できること、が含まれる。

図１及び２は、例示的な眼科用照明システム１００を示している。図１は、眼科用照明システム１００の概略図とすることができる。図２は、眼科用照明システム１００の照明サブシステム１１０の概略図とすることができる。眼科用照明システム１００は、ビームガイド１３０を含むことができる。ビームガイド１３０は、移動式支持部１５０と、移動式支持部１５０に連結される光学アレイ１４０を含むことができる。光学アレイ１４０は、光源１２０からの光ビーム１２２と相互作用するように位置付けることができる。光学アレイ１４０は、図３Ａ〜９に示されているような光学素子１４２、１４４、１４６、１４８のうちの１つ又は複数等、複数の光学素子を含むことができる。光学素子の１つは、光学ビーム１２２のうち第一の関連する量を反射及び透過させるように構成できる。光学素子の別の１つは、光ビーム１２２のうち第二の関連する量を反射及び透過させるように構成できる。光ビーム１２２の第一及び第二の関連する量は異なるようにすることができる。ビームガイド１３０はまた、移動式支持部１５０に連結された駆動機構１７０を含むことができる。例えば、駆動機構１７０は、連結機構１６０を介して移動式支持部１５０に連結できる。駆動機構１７０は、移動式支持部１５０に光学アレイ１４０を選択的に移動させるように構成できる。光ビーム１２２は、光学素子の１つに選択的に入射させることができる。

眼科用照明システム１００は、前眼部への処置、後眼部への処置、網膜硝子体への処置、白内障の処置、及び／又はその他の所望の処置を含む各種の眼科手術を施行するために使用できる。術野は、前眼部、後眼部、角膜、水晶体、硝子体眼房、透明膜、血管、網膜、粘膜、小窩、中心窩、傍中心窩、周中心窩、視神経乳頭、眼杯、及び／又はその他の生物組織を含む患者の眼の何れの適当な生理機能部位を含むこともできる。

光源１２０は、光ビーム１２２を発して術野を照明するように構成できる。光源１２０としては、スーパコンティニウムレーザ光源等のレーザ光源、白熱電流、ハロゲン電球、メタルハライド電球、キセノン電球、水銀ランプ電球、発光ダイオード（ＬＥＤ）、その他の適当な光源、及び／又はそれらの組合せを含むことができる。例えば、光源１２０は、明るい、広帯域の、及び／又は白色光を術野へと発するように構成できる。光源１２０は、可視光、赤外線、紫外（ＵＶ）線等、何れの適当な波長の光を発するようにも構成できる。例えば、光ビーム１２２の波長は、約２５０ｎｍ〜約２５００ｎｍ、約２５０ｎｍ〜約７５０ｎｍ、約３８０ｎｍ〜約７５０ｎｍ、約７５０ｎｍ〜約２５００ｎｍ、及び／又はそれより大小の両方を含めた他の適当な数値とすることができる。光源１２０は、波長可変又は波長掃引光源とすることができる。光源１２０は、固定波長光源とすることができる。光源１２０は、光ビーム１２２の波長又は色を変化させるように構成されるレンズ、ミラー、フィルタ、及び／又は回折格子等の光学部と通信できる。光ビーム１２２は、コリメートビームとすることができる。それに関して、照明サブシステム１１０は、１つ又は複数のレンズ、ミラー、フィルタ、及び／又は回折格子を有するコリメータ等、光ビーム１２２をコリメートするための１つ又は複数の追加の光学構成要素を含むことができる。光源１２０は、照明サブシステム１１０の筐体内に固定することができる。その結果、光ビーム１２２は、固定位置に向けることができる。本明細書に記載されているように、光学アレイ１４０は、光ビーム１２２に関する光学素子１４２、１４４、１４６、１４８の適正な位置付け、水平さ、及び／又は整列状態を保つような方法で光ビーム１２２の光路の中に移動させることができる。

一般に、ビームガイド１３０及び／又は光学アレイ１４０は、ビームスプリッタとして特徴付けることができる。例えば、ビームガイド１３０及び／又は光学アレイ１４０は、光ビーム１２２を透過ビーム１２４と反射ビーム１２６に分割できる。本明細書に記載されているように、光ビーム１２２のうち透過及び／又は反射する量又は割合は、光ビーム１２２と相互作用する光学素子（例えば、光学素子１４２）によって決定できる。透過ビーム１２４と反射ビーム１２６は、それぞれ異なる光路に関連付けることができる。各光路は、透過ビーム１２４又は反射ビーム１２６をさらにマルチビームに分割するためのビームスプリッタ又はビームガイド等の追加の構成要素を含むことができる。各光路はまた、所望の特性を有する光を術野に送達しやすくするためのフィルタ、集光器、及び／又はその他の光学素子も含むことができる。

再び図１及び２を参照すると、透過ビーム１２４は、ポート１１２へと向けることができる。反射ビーム１１４は、ポート１１４へと向けることができる。ポート１１２、１１４は、照明サブシステム１１０の筐体の外部に配置できる。光学アレイ１４０、移動式支持部１５０、連結機構１６０、駆動機構１７０、及びベースプレート１７０の他、光源１２０は照明サブシステム１１０の筐体内に位置付けることができる。照明機器２６０の光ファイバ２６２は、ポート１１２において照明サブシステム１１０に連結できる。透過ビーム１２４は、ポート１１２において光ファイバ２６２に送達できる。照明機器２７０の光ファイバは、ポート１１４において照明サブシステム１１０に連結できる。反射ビーム１２６は、ポート１１４において光ファイバ２７２に送達できる。照明機器２６０及び／又は照明機器２７０は、術野を選択的に照明できる。例えば、使用者は、それぞれポート１１２、１１４における光の送達を選択的に有効化又は無効化することによって照明機器２６０、２７０の何れかを選択できる。使用者は、外科医、その他の医療専門家、又は技術者とすることができる。ある時点で、光ファイバ２６２、２７２の一方又は両方を使用できる。光ファイバ２６２、２７２は、単一の照明機器に連結できる。照明機器２６０及び／又は２７０は、スポット照明装置、シャンデリア照明装置、眼内照明装置、及び／又はその他の適当な照明プローブとすることができる。

光ファイバ２６２及び／又は２７２は、外科用プローブに連結できる。例えば、外科用プローブと光源１２０は、レーザビーム送達システム、光凝固システム、光線力学的治療システム、網膜レーザ治療システム等の治療用ビーム送達システムの一部の一部とすることができる。

図１に関して、光学アレイ１４０は、光ビーム１２２と相互作用して光を分割し、反射及び／又は透過させるように構成された１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、又はそれ以上の光学素子を含むことができる。光学アレイ１４０は、光ビーム１２２の光路内に位置付けて、光ビーム１２２を横切るようにすることができる。３つの光学素子（例えば、光学素子１４２、１４４、１４６）を含む光学アレイ１４０を図３Ａ〜６Ｃに示すことができる。２つの光学素子（例えば、光学素子１４２、１４４）を含む光学アレイ１４０を図７に示すことができる。４つの光学素子（例えば、光学素子１４２、１４４、１４６、１４８）を含む光学アレイ１４０を図８に示すことができる。１つの光学素子（例えば、光学素子１４２）を含む光学アレイ１４０を図９に示すことができる。光学素子１４２、１４４、１４６、１４８の１つ又は複数は、ガラス、石英ガラス、隕石ガラス、ゲルマニウム、蛍石、プラスチック、高屈折率プラスチック、トライベックス、アクリル、ポリカーボネート、又はその他の適当な材料で製作し、又はこれを含むことができる。光学素子１４２、１４４、１４６、１４８は、相互に隣接して水平、垂直、及び／又はその他の適当な構成で位置付けることができる。光学素子１４２、１４４、１４６、１４８は、例えば接着剤又は機械的アタッチメントを利用して相互に連結できる。

光学素子１４２、１４４、１４６、１４８は、光ビーム１２２のうちの関連する量又は割合を反射及び透過させるように構成できる。それに関して、光学素子１４２、１４４、１４６、１４８の各々は、光ビーム１２２のうちの異なるパーセンテージ、例えば約１％〜約９９％、約１０％〜約９０％、約２０％〜約８０％、及び／又はそれより大小の両方を含むその他の適当な数値を反射及び透過させるように構成できる。反射及び透過させられる光の量は、不完全な反射／透過の結果としてのあらゆる損失を含めてその合計が１００％と等しくなるという点で関連付けることができる。例えば、光学素子１４２は、入射光の７５％を反射させ、２５％を透過させるように構成できる。その結果、反射ビーム１２６は、光ビーム１２２のパワーの７５％を有することができ、透過ビームは光ビーム１２２のパワーの２５％を有することができる。例えば、光学素子１４４は、光ビーム１２２の５０％を反射させ、５０％を透過させるように構成できる。例えば、光学素子１４６は、光ビーム１２２の２５％を反射させ、７５％を透過させるように構成できる。本明細書に記載されているように、使用者は光学アレイ１４０及び／又は光学素子１４２、１４４、１４６、１４８を光ビーム１２２の光路内に選択的に移動させて、光ビーム１２２が所望の方法で分割されるようにすることができる。例えば、光の所望の量をそれぞれ透過ビーム１２４と反射ビーム１２６としてポート１１２、１１４へと向けることができる。

光学素子１４２、１４４、１４６、１４８は、光ビーム１２２の部分的な透過及び部分的反射を容易にするように適当に配置できる。例えば、光学素子１４２、１４４、１４６、１４８は、ガラスプリズム、金属コーティングミラー、ダイクロイックフィルタ、ダイクロイックミラー、ダイクロイックミラー付きプリズム、ノッチフィルタ、ホットミラー、及び／又はコールドミラーを含むことができる。光学素子１４２、１４４、１４６、１４８は、１つ又は複数の光学コーティング及び／又は埋設粒子を含むことができる。それに関して、光学コーティング及び／又は埋設粒子は、所望の透過／反射量を実現するように選択及び／又は適用できる。光学コーティング及び／又は埋設成分としては、プラスチック、酸化金属、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、フッ化ナトリウムアルミニウム、天然及び／又は合成染料、有機及び／又は無機染料、コロイド状染料、希土類遷移元素、又はその他の適当な材料を含むことができる。光学素子１４２、１４４、１４６、１４８は、光ビーム１２２を、多層誘電コーティングを用いる等、干渉に基づいて分割できる。光ビーム１２２の透過と反射は、波長依存とすることができる。例えば、光学素子１４２、１４４、１４６、１４８は、ロングパス、ショートパス、バンドパス、バンドストップ、及び／又はその他の適当なフィルタとすることができる。光学素子１４２、１４４、１４６、１４８は、堆積金属を使って光ビーム１２２を分割できる。光学素子１４２、１４４、１４６、１４８上の堆積金属のパターン及び／又は密度で、反射及び透過の量を決定できる。光学素子１４２、１４４、１４６、１４８上に材料を堆積させるために、何れの適当なプロセスでも使用でき、これには物理気相成長法、化学気相成長法、化学吸着法、物理吸着法、ディップコーティング、溶剤蒸発法、及び／又はその他の適当なプロセスが含まれる。

図２、３Ａ、３Ｂ、４、及び５に関して、移動式支持部１５０は、それに連結される眼科用照明システム１００の１つ又は複数の構成要素を有するような大きさ及び形状とすることができる。図３Ａ及び３Ｂは、移動式支持部１５０を含むビームガイド１３０の上面図とすることができる。図４は、移動式支持部１５０を含むビームガイド１３０の正面図とすることができる。図５は、移動式支持部１５０を含むビームガイド１３０の別の上面図とすることができる。移動式支持部１５０は、鋼鉄を含む金属等の何れの適当な材料で製造することもできる。移動式支持部１５０は、光学アレイ１４０、駆動機構１７０、及び／又は連結機構１６０のための中実で安定な中間基礎を提供するように構成できる。例えば、光学アレイ１５０は、接着剤、機械的継手、及び／又はそれらの組合せを使って移動式支持部１５０に機械的に取り付けることができる。例えば、光学アレイ１５０は、移動式支持部１５０にしっかりと、及び／又は剛体的に連結できる。連結機構１６０の全部又は一部及び／又は駆動機構１７０の全部又は一部は、移動式支持部１５０に機械的に連結できる。それに関して、連結機構１６０及び／又は駆動機構１７０は、移動式支持部１５０に直接又は間接に連結できる。移動式支持部１５０は、スムーズに、予測可能に、及び／又は規則的に並進移動するように構成できる。それに関して、移動式支持部１５０はベースプレート１８０に移動可能に連結できる。例えば、移動式支持部１５０とベースプレート１８０との間に配置されたラジアル又は円錐軸受けにより、移動式支持部１５０をベースプレート１８０に関して並進移動させやすくすることができる。移動式支持部１５０は、ベースプレート１８０に関して左右及び／又は上下に移動するように構成できる。移動式支持部１５０は、直線に沿って、又はある平面内において、等、１つ又は複数の方向に移動できる。

ベースプレート１８０は、それに連結された眼科用照明システム１００の１つ又は複数の構成要素を有するような大きさ及び形状とすることができる。例えば、ベースプレート１８０は、移動式支持部１５０、連結機構１６０、及び／又は駆動機構１７０のための中実で安定な基礎とすることができる。連結機構１６０及び／又は駆動機構１７０の全部又は一部は、ベースプレート１８０に機械的に取り付けることができる。例えば、連結機構１６０及び／又は駆動機構１７０の全部又は一部は、ベースプレート１８０にしっかりと、及び／又は剛体的に連結できる。ベースプレート１８０は、照明サブシステム１１０の筐体及び／又は手術コンソール２４０の筐体に関して固定及び／又は不動化することができる。ベースプレートは、移動式支持部１５０、連結機構１６０、及び／又は駆動機構１７０の適正な位置付け、水平化、及び／又は整列を容易にする精密研削された上面を有することができる。例えば、移動式支持部１５０はベースプレート１８０の水平な上面に沿って並進移動でき、それによって光ビームは光学アレイ１４０と整列された状態に保たれる。

駆動機構１７０は、移動式支持部１５０に動きを付与するように構成された、何れの適当な機器とすることもできる。例えば、駆動機構１７０は電気モータ等のモータ３１０とすることができる。駆動機構１７０は、移動式支持部１５０に直接又は間接に連結して、移動式支持部１５０が光学アレイ１４０を選択的に並進移動させるようにすることができる。駆動機構１７０を光学アレイ１４０に直接取り付けることは回避できる。駆動機構１７０は、有利な態様として、連結機構１６０を介して移動式支持部１５０に連結できる。例えば、駆動機構１７０は、連結機構１６０のある構成要素に直接取り付けることができる。駆動機構の不要な機械的属性、例えば振動及び／又は位置ずれは、光学アレイ１４０ではなく、連結機構１６０及び／又は移動式支持部１５０に生じるようにすることができる。駆動機構１７０は、歯車減速を行うためのギアボックス３１２を含むことができ、それによって駆動機構１７０及び／又は移動式支持部１５０の動きに関連する速度、加速、及び／又はその他の属性を制御できる。

連結機構１６０は、駆動機構１７０と移動式支持部１５０を連結する機械的要素の何れの適当な組合せを含むこともできる。連結機構１６０はまた、移動式支持部１５０の動きと駆動機構１７０の動きの結果として、光学アレイ１４０がそれに対応して動きやすくすることもできる。光学アレイ１４０は、使用者の入力に応答して移動させることができ、それによって光ビーム１２２は所望の光学素子と相互作用して、透過ビーム１２４及び反射ビーム１２６を生成する。透過ビーム１２４と反射ビーム１２６は、使用者の照明の必要性に基づいて、光ビーム１２２からの光の量又は比率等、所望の特性を有することができる。

移動式支持部１５０を移動させるステップは、連結機構１６０を作動させるステップを含むことができる。これに関して、連結機構１６０の１つ又は複数の構成要素を駆動機構１７０に直接取り付けることができる。連結機構１６０の１つ又は複数の構成要素は、駆動機構１７０に直接取り付けることができる。いくつかの例において、連結機構１６０はベルトプーリシステムを含むことができる。ベルトプーリシステムは、少なくとも２つのスピンドルを含むことができ、これには駆動スピンドル、駆動プーリ、従動プーリ、及び１つ又は複数のベルトが含まれる。駆動スピンドル及び／又は駆動プーリは、モータ３１０及び／又はギアボックス３１２等の駆動機構に機械的に連結できる。１つ又は複数のベルトは、駆動プーリと従動プーリとの間に延びるようにすることができる。駆動プーリの回転によって、従動プーリを回転させることができる。従動プーリは、１つ又は複数の歯車に機械的に連結できる。１つ又は複数の歯車は、移動式支持部１５０に連結して、移動式支持部１５０を並進させるように構成できる。移動式支持部１５０の並進移動により、光学アレイ１５０をそれに対応して並進移動させることができる。

図３Ａ、３Ｂ、及び４に示されている連結機構１３０は、ラックアンドピニオンシステムとすることができる。図３Ａ及び３Ｂは、ビームガイド１３０の上面図とすることができる。図４は、ビームガイド１３０の正面図とすることができる。移動式支持部１５０は、ベースプレート１８０に移動可能に連結できる。光学素子１４２、１４４、１４６を含む光学アレイ１４０は、移動式支持部１５０に直接取り付けることができる。モータ３１０とギアボックス３１２は、ベースプレート１８０に直接取り付けることができる。ピニオン３２２は、例えばシャフトカプラを介してモータ３１０のシャフト３１４に機械的に連結できる。光学アレイ１４０は、シャフト３１４に直接取り付けられない。モータ３１０を作動させると、シャフト３１４が回転でき、それによってピニオン３２２が回転する。ピニオン３２２は、ラック３２０に機械的に係合させることができる。例えば、ピニオン３２２の歯は、ラック３２０の歯と機械的に係合させることができる。ラック３２０は、移動式支持部１５０に機械的に連結し、及び／又は直接取り付けることができる。ピニオン３２２の回転は、ラック３２０を並進移動させることができる。例えば、ピニオン３２２の時計回り又は反時計回り方向への回転によって、ラックをそれぞれ方向３０２又は方向３０４に並進移動させることができる。ラック３２０と移動式支持部１５０との間の機械的連結により、移動式支持部１５０は、ラック３２０が移動するとそれに対応して移動できる。例えば、移動式支持部１５０は方向３０２、３０４に並進移動できる。同様に、光学例１４０と移動式支持部１５０との間の機械的連結により、光学アレイ１４０は、それに対応して方向３０２、３０４に並進移動できる。

図３Ａ及び３Ｂに示されているように、光源１２０からの光ビーム１２２は、光学素子１４４と相互作用して、透過ビーム１２４と反射ビーム１２６を生成できる。光学アレイ１４０は方向３０２に並進移動でき、その一方で、光ビーム１２２は静止したままであり、それによって光ビーム１２２が光学素子１４６と相互作用する。光学アレイ１４０は方向３０４に並進移動でき、その一方で、光ビーム１２２は静止したままであり、光ビーム１２２は光学素子１４２と相互作用する。透過ビーム１２４と反射ビーム１２６の特性は、それぞれの光の量を含め、光ビーム１２２が光学素子１４２又は１４６と相互作用するときに光学素子１４４と比較して異なるようにすることができる。

図３Ａに示されているように、光ビーム１２２は、光学素子１４２に関する入射角αにより特徴付けることができる。反射ビーム１２６は、光学素子１４２に関する半射角βにより特徴付けることができる。反射の法則により、入射角αは半射角βと等しくすることができる。透過ビーム１２４と反射ビームは角度γだけ分離させることができる。角度γは事前に決定でき、９０°等の数値を含むことができる。

図５に示されている連結機構１３０は、親ねじと軸ベアリングブロックのシステムとすることができる。図５は、ビームガイド１３０の上面図とすることができる。移動式支持部１５０は、ベースプレート１８０に移動可能に連結できる。光学素子１４２、１４４、１４６を含む光学アレイ１４０は、移動式支持部１５０に直接取り付けることができる。モータ３１０とギアボックス３１２は、ベースプレート１８０に直接取り付けることができる。親ねじ３４０はモータ３１０のシャフトに、例えばシャフトカプラ３１８を介して機械的に連結できる。エンドベアリング３４４は、ベースプレート１８０にしっかりと、直接取り付けることができる。親ねじ３４０は、モータ３１０のシャフトとエンドベアリング３４４との間に延びるようにすることができる。ベアリングブロック３４２は、親ねじ３４０と機械的に係合できる。例えば、親ねじ３４０は、何れかの雄ねじを有することができ、ベアリングブロック３４２はそれに対応する雌ねじを有することができる。アクメねじを含む何れの適当なねじでも、親ねじ３４０とベアリングブロック３４２に利用できる。ベアリングブロック３４２は、親ねじ３４０に沿って移動するように構成できる。例えば、ベアリングブロック３４２は、親ねじ３４０の時計回り及び反時計回り方向の回転の結果として、親ねじ３４２に沿って方向３０２、３０４に並進移動するように構成できる。モータ３１０を作動させると、親ねじ３１４は回転でき、それによってベアリングブロック３４２が移動する。ベアリングブロック３４２は、移動式支持部１５０に機械的に連結できる。したがって、ベアリングブロック３４２の時計回り又は半時計回り方向の回転により、移動式支持部１５０を方向３０２、３０４の一方又は他方に並進移動させることができる。同様に、光学アレイ１４０と移動式支持部１５０との間の機械的連結によって、光学アレイ１４０はそれに対応して方向３０２、３０４へと並進移動できる。

図５において、光源１２０からの光ビーム１２２は光学素子１４６と相互作用して、透過ビーム１２４と反射ビーム１２６を生成できる。光学アレイ１４０は方向３４０に並進移動することができ、その一方で、光ビーム１２２は静止したままであり、それによって光ビーム１２２が光学素子１４４と相互作用する。光学アレイ１４０は、方向３０４にさらに並進移動することができ、その一方で光ビーム１２２は静止したままであり、それによって光ビーム１２２は光学素子１４２と相互作用する。それぞれの光の量を含めた透過ビーム１２４と反射ビーム１２６の特性は、光ビーム１２２が光学素子１４２又は１４４と相互作用するときに、光学素子１４６と比較して異なるようにすることができる。

ベアリングブロック３４２は、減衰機構３５０を介して移動式支持部１５０に連結することができる。一般に、減衰機構３５０は、移動式支持部１５０と、連結機構１６０の１つ又は複数の素子との間の中間構成要素とすることができる。例えば、減衰機構３５０は、移動式支持部１５０とベアリングブロック３４２との間の中間構成要素とすることができる。減衰機構３５０は、モータ３１４等の駆動機構１７０及び／又は親ねじ３４０及び／又はベアリングブロック３４２等の連結機構１６０に関連する振動を最小化するように構成できる。減衰機構３５０は、ベルトプーリシステム及びラックアンドピニオンシステムを含む何れの適当な連結機構１３０とも一緒に実装できる。

図３Ｂ及び５に示されているように、ビームガイド１３０は、光学アレイ１４０に隣接して位置付けられたスタビライザ３３０を含むことができる。スタビライザ３３０は、移動式支持部１５０の移動中に、光学素子１４２、１４４、１４６の望ましくない移動を最小化することによって、光学アレイ１４０を安定化させるように構成できる。スタビライザ３３０は、光学素子１４２、１４４、１４６を取り付けるための裏打ち板とすることができる。スタビライザ３３０は、光学素子１４２、１４４、１４６の各々について提供することができ（図３Ａ）、又はスタビライザ３３０は、光学素子１４２、１４４、１４６の全部のために提供することもできる（図５）。スタビライザ３３０は、移動式支持部１５０に直接連結できる。

図３Ａに示されているように、ビームガイド１３０は、光学アレイ１４０に隣接して位置付けられたカウンタスタビライザ３３２を含むことができる。例えば、カウンタスタビライザ３３２は、スタビライザ３３０に関して光学アレイ１４０の反対側に位置付けることができる。カウンタスタビライザ３３２は、移動式支持部１５０の移動中に、光学素子１４２、１４４、１４６の望ましくない移動を最小化することによって光学アレイ１４０を安定化させるように構成できる。例えば、スタビライザ３３０は、移動式支持部１５０の移動中等に、光学アレイ１４０をカウンタスタビライザ３３２に押し付けて、光学素子１４２、１４４、１４６の望ましくない移動を制限することができる。カウンタスタビライザ３３２は、移動式支持部１５０に直接連結できる。カウンタスタビライザ３３２は、光学素子１４２、１４４、１４６の前面を横切って延びるような大きさ及び形状とすることができる。光ビーム１２２は、前面に入射するようにすることができる。カウンタスタビライザ３３２は、光ビーム１２２がそれと相互作用しないように、透明にすることができる。むしろ、光ビーム１２２はカウンタスタビライザ３３２を透過し、光学素子１４２、１４４、又は１４６と相互作用することができる。

ビームガイド１３０は、光学アレイ１４０及び／又は駆動機構１７０の位置を判断するように構成された位置センサを含むことができる。位置センサは、光学アレイ１４０及び／又は駆動機構１７０の位置を追跡して、光ビーム１２２と光学アレイ１４０を確実に適正に整列させることができる。位置センサは、図３Ｂに示されるように、エンコーダ３１６とすることができる。エンコーダ３１５は、モータ３１０のシャフト３１４の角度位置を判断し、追跡することができる。移動式支持部１５０及び／又は光学アレイ１４０の位置は、シャフト３１４の角度位置に基づいて判断できる。位置センサは、光学アレイ１４０及び／又は駆動機構１７０の位置を判断し、追跡するためのレーザ干渉計、ホール効果センサ、又はその他の適当な機構とすることができる。コンピューティングデバイス２１０は、光学アレイ１４０及び／又は駆動機構１７０の検出された位置を利用して、使用者の入力に基づき、移動式支持部１５０及び／又は光学アレイ１４０を移動させる駆動機構１７０のための制御信号を生成することができる。

図６Ａ〜６Ｃは、光学アレイ１７０の正面図とすることができ、光ビーム１２２と光学素子１４２、１４４、１４６の相対的整列を示している。光学素子１４２、１４４、１４６は、同様の大きさ及び形状とすることができる。光学素子１４２、１４４、１４６は、光ビーム１２２の断面全体がそれとそれぞれ相互作用するような大きさ及び形状とすることができる。光学アレイ１４０は、本明細書に記載されているように移動させ、その一方で、光ビーム１２２は光学素子１４２、１４４、１４６に関して適正に整列されたままとすることができる。例えば、光ビーム１２２は、光学素子１４２、１４４、１４６の中で中央に位置付けて、光ビーム１２２を透過及び反射させやすくすることができる。図６Ａにおいて、光ビーム１２２は光学素子１４６と相互作用できる。駆動機構１７０を作動させ、連結機構１６０を操作し、移動式支持部１５０を移動させ、それに対応して光学アレイ１４０を移動させることによって、光ビーム１２２が光学素子１４４（図６Ｂ）と光学素子１４２（図６Ｃ）に選択的に入射するようにできる。光学素子１４２、１４４、１４６は各々、光ビーム１２２のうちの異なる量を反射及び透過させることができる。光学アレイ１４０は、使用者の照明の必要性に基づいて使用者の入力に応答して移動させることができる。例えば、使用者は、ポート１１２及び１１４の各々に向けられる光の量を決定できる。使用者は、入力デバイス２２０（図１）において使用者の入力を提供でき、これは光のうち、ポート１１２及び１１４の各々に向けられる量を示す。使用者の入力に応答して、コンピューティングデバイス２１０は、駆動機構１７０のための制御信号を生成できる。駆動機構１７０は、光学アレイ１４０を移動させて、光ビーム１２２が光の所望の量をポート１１２及び１１４の各々に方向付けることになる光学素子１４２、１４４、又は１４６に選択的に入射するようにできる。

光学アレイ１４０は様々な方法で配置できる。例えば、図７の光学アレイ１４０は光学素子１４２、１４４を含むことができる。光学素子１４２、１４４は、同様の大きさ及び形状とすることができる。光学素子１４２、１４４は、図６Ａ〜６Ｃの光学素子１４２、１４４、１４６より大きくすることができる。光ビーム１２２は、光学素子１４４に入射できる。光学アレイ１４０の移動により、光ビーム１２２が光学素子１４０に選択的に入射するようにできる。

図７の光学アレイ１４０は、光学素子１４２、１４４、１４６、１４８を含むことができる。光学素子１４２、１４４、１４６、１４８は、異なる大きさとすることができる。例えば、光学素子１４２は、光学素子１４４、１４６、１４８より狭くすることができる。光学素子１４４は、光学素子１４２、１４６、１４８より広くすることができる。光ビーム１２２は、光学素子１４６及び１４８の両方と相互作用するように位置付けることができる。光学素子１４６及び１４８の特性は、光ビーム１２２とのこのような同時の相互作用によって光の反射及び透過量に関する所望の特性を提供することができる、というものとすることができる。

一般に、光学素子１４２、１４４、１４６、１４８は、光ビーム１２２との相互作用を容易にするような大きさ、形状とし、そのような何れの方法でも配置することができる。例えば、図９の光学アレイ１４０は、光学素子１４２を含む。コーティング又は埋設粒子は、光学素子１４２の上に階調的に配置できる。反射及び透過光の量の連続的変化は、光学アレイ１４０が光ビーム１２２に関して移動すると得られる。例えば、光学ビーム１２２が光学素子１４２の側部１４３により近い位置で相互作用すると、光ビーム１２２は完全に、又はほぼ完全に透過でき、ほとんど、又は全く反射されない。光学ビーム１２２が光学素子１４２の側部１４５により近い位置で相互作用すると、光ビーム１２２は完全に、又はほぼ完全に反射でき、ほとんど、又は全く反射されない。

図１に関して、照明サブシステム１１０、光源１２０、ビームガイド１３０、及び／又はコンピューティングデバイス２１０は、手術コンソール２４０に組み込むことができる。外科医は、手術コンソール２４０を使って、眼科手術に関連する１つ又は複数のパラメータを制御できる。手術コンソール２４０の１つ又は複数の構成要素は、筐体に連結し、及び／又はその中に配置することができる。筐体は、眼科手術中に患者の近くに位置付けることができるように可動式とすることができる。筐体は、空気圧、光学、流体、及び／又は電気供給ラインを含むことができ、それによって眼科用照明システム１００の構成要素間の通信が容易となる。

コンピューティングデバイス２００は、光源１２０と駆動機構１７０を含む照明サブシステム１１０と通信することができる。コンピューティングデバイス２００はまた、入力デバイス２２０と通信することもできる。コンピューティングデバイス２００は、制御信号を生成して眼科用照明システム１００の構成要素にそれを送信し、及び／又はそこから入力又は状態信号を受信するように構成することができる。例えば、コンピューティングデバイス２００は、光源１２０の作動と停止、駆動機構１７０の作動と停止、ポート１１２、１１４への光の選択的透過、光ファイバ２６２、２７２による光の選択的透過の他、光源１２０により発せられる光の強度、波長、及び／又はその他の特性を制御できる。それに関して、光源１２０と駆動機構１７０は、コンピューティングデバイス２１０と電気通信することができる。コンピューティングデバイス２１０は、プロセッサ２１２とメモリ２１４を有する処理回路を含むことができる。プロセッサ２１２は、メモリ２１４に記憶されているようなコンピュータ命令を実行して、眼科用照明システム１００の各種の構成要素を制御することができる。プロセッサ２１２は、標的デバイスコントローラ及び／又はマイクロプロセッサとすることができる。半導体メモリ、ＲＡＭ、ＦＲＡＭ、又はフラッシュメモリ等のメモリ２１４は、プロセッサ２１２とインタフェースにより接続できる。そのため、プロセッサ２１２は、メモリ２１４に書き込み、そこから読み取り、メモリ２１４の管理に関連するその他の一般的な機能を実行できる。コンピューティングデバイス２１０の処理回路は、ロジック機能を実行できる、電源、入力、及び出力ピンを備える集積回路とすることができる。コンピューティングデバイス２１０は、それと通信する表示装置２３０に表示データを出力することができる。表示装置２３０は、眼科手術中にシステムの動作及びパフォーマンスに関するデータを表示するように構成できる。

プローブサブシステム２５２は、コンピューティングデバイス２１０と電気通信することができる。プローブサブシステム２５２は、プローブ２５０の操作を容易にする様々な構成要素を含むことができる。使用者は、術野内でプローブ２５０を利用し、１つ又は複数の外科的手技を施行することができる。例えば、プローブ２５０は、切開切除プローブ、硝子体切除プローブ、超音波水晶体乳化吸引プローブ、レーザプローブ、焼灼プローブ、真空プローブ、潅流プローブ、はさみ、鉗子、吸引機器、及び／又はその他の適当な手術器具とすることができる。プローブ２５０は、プローブサブシステム２５２と機械的、電気的、空気圧、流体、及び／又はその他の適当な方法により通信、連通することができる。

入力デバイス２２０は、コンピューティングデバイス２１０と通信することができる。入力デバイス２２０は、駆動機構１７０の作動、移動式支持部１５０の移動、光学アレイ１４０の移動、光学素子１４２、１４４、１４６、１４８の選択、光ビーム１２２と選択された光学素子１４２、１４４、１４６、１４８との相互作用、透過ビーム１２４及び反射ビーム１２６に関連するそれぞれの光の量、光源１２０の作動／停止、及び／又は本明細書に記載されているその他の特徴を含め、使用者が眼科用照明システム１００を制御できるように構成できる。入力デバイス２２０は、各種のオン／オフスイッチ、ボタン、トグル、ホイール、デジタルコントール、タッチスクリーンコントロール、又はその他のユーザインタフェース構成要素の何れを含むこともできる。入力デバイス２２０は、手術コンソール２４０上に一体に配置できる。表示装置２３０は、入力デバイス２２０とすることができる。入力デバイス１６２は、例えば、非限定的な例として、手術用フットスイッチ、遠隔操作デバイス、タッチスクリーン制御デバイス、及び／又はその他のコンピューティングデバイス等の個別の構成要素とすることができる。入力デバイス２２０は、受け取った使用者の入力に基づいて入力信号を生成し、送信できる。コンピューティングデバイス２１０は、入力信号を受信し、処理できる。コンピューティングデバイス２１０は、制御信号を生成し、照明サブシステム１１０、光源１２０、駆動機構１７０、プローブサブシステム１７２、及び表示装置１６８に送信することができる。例えば、使用者は入力デバイス１８０で、ポート１１２、１１４の各々において利用可能となるそれぞれの光の量を示す使用者の入力を提供できる。例えば、使用者の入力は、ポート１１２で光ビーム１２２の５０％、ポート１１４で５０％と指定することができる。使用者の入力に応答して、コンピューティングデバイス２１０は、移動式支持部１５０と光学アレイ１４０を移動させて、ポート１１２、１１４に所望の量の光を提供する光学素子が光ビーム１２２と相互作用するようにするための制御信号を生成し、送信することができる。光学アレイは、所望の特性を有する透過ビーム１２４と反射ビーム１２６をそれぞれポート１１２、１１４へと案内できる。

本明細書に記載されている実施形態は、光を選択的に案内し、分割して、手術コンソールの筐体及び／又は照明サブシステムのポートに案内するための機器、システム、及び方法を提供することができる。入射ビームからの光は、異なる量の光を反射及び透過させる複数の光学構成要素を有する光学アレイによって分割できる。上述の例は、限定的ではなく、例示的な性質のものとすることができる。当業者であれば、開示されている実施形態と矛盾しないその他のシステムも容易に着想できるかもしれず、これも本開示の範囲内に含めるものとする。したがって、本願は以下の特許請求の範囲によってのみ限定できる。

Claims (13)

1. 眼科用照明装置において、
   移動式支持部と、
   前記移動式支持部に連結されて光源からの光ビームと相互作用するように位置付けられた光学アレイであって、第一の光学素子及び第二の光学素子を含み、前記第一の光学素子は、前記光ビームのうち第一の関連する量を反射及び透過させるように構成され、前記第二の光学素子は、前記光ビームのうち、前記第一の光学素子とは異なる第二の関連する量を反射及び透過させるように構成される光学アレイと、
   前記移動式支持部に連結された駆動機構であって、前記移動式支持部に前記光学アレイを選択的に移動させて、前記光ビームが前記第一の光学素子又は前記第二の光学素子の一方に選択的に入射されるように構成される駆動機構と、
   前記移動式支持部、前記光学アレイ、及び前記駆動機構が内部に位置付けられる筐体であって、該筐体は第一のポート及び第二のポートをさらに含み、前記第一のポート及び前記第二のポートの各々は、光ファイバと通信するように構成され、前記光ビームの反射部分は前記第一のポートに向けられ、前記光ビームの透過部分は前記第二のポートに向けられる、筐体と、
   を含む眼科用照明装置。
2. 前記駆動機構はモータを含み、
   前記モータは前記移動式支持部に連結機構を介して連結される、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記連結機構は、
   前記モータと前記移動式支持部に連結されたベルトプーリシステム
   を含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記連結機構は、
   前記移動式支持部に連結されたラックと、
   前記モータに連結され、前記ラックと係合するように構成されたピニオンと、
   を含む、請求項２に記載の装置。
5. 前記連結機構は、
   前記モータに連結された親ねじと、
   前記移動式支持部に連結され、前記親ねじに沿って移動するように構成されたベアリングブロックと、
   を含む、請求項２に記載の装置。
6. 前記ベアリングブロックは前記移動式支持部に、前記駆動機構又は前記連結機構の少なくとも一方に関連する振動を最小化するように構成された減衰機構を介して連結される、請求項５に記載の装置。
7. 前記光学アレイに隣接して位置付けられ、移動中に前記光学アレイを安定化させるように構成されたスタビライザ
   をさらに含む、請求項１に記載の装置。
8. 前記光学アレイ又は前記駆動機構の少なくとも一方の位置を判断するように構成された位置センサ
   をさらに含む、請求項１に記載の装置。
9. 使用者の入力を受信し、前記光学アレイを移動させるように構成された入力デバイスと、
   前記入力デバイスと通信し、前記使用者の入力に応答して制御信号を前記駆動機構に出力するように構成されたコンピューティングデバイスと、
   をさらに含む、請求項１に記載の装置。
10. 眼科手術用照明の方法において、
    光学アレイを使って、光源からの光ビームの反射部分と前記光源からの前記光ビームの透過部分を案内するステップであって、前記光学アレイは、第一の光学素子及び第二の光学素子を含み、前記第一の光学素子は、前記光ビームのうち第一の関連する量を反射及び透過させるように構成され、前記第二の光学素子は、前記光ビームのうち、前記第一の光学素子とは異なる第二の関連する量を反射及び透過させるように構成されるステップと、
    駆動機構を使って移動式支持部を移動させることによって前記光学アレイを移動させるステップであって、前記光学アレイは前記移動式支持部に連結され、それによって前記光ビームは前記第一の光学素子又は前記第二の光学素子の一方に選択的に入射されるステップと、
    を含み、
    前記光ビームの反射部分は、前記第一の光学素子又は前記第二の光学素子から第一のポートに向けられ、前記光ビームの透過部分は、前記第一の光学素子又は前記第二の光学素子から第二のポートに向けられる、方法。
11. 前記光学アレイを移動させるステップは、
    前記移動式支持部と前記駆動機構を連結する連結機構を作動させるステップ
    を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 連結機構を作動させるステップは、
    ベルトプーリシステム、
    ラックアンドピニオンシステム、及び
    親ねじとベアリングブロックのシステム
    のうちの少なくとも１つを作動させるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記光学アレイを移動させるステップは、
    入力デバイスにおいて受け取った使用者の入力に応答して前記光学アレイを移動させるステップを含む、請求項１０に記載の方法。

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