特開 2023-27368 ハンドヘルドモバイル光源

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023027368

(43)【公開日】2023-03-01

(54)【発明の名称】ハンドヘルドモバイル光源

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/06 20060101AFI20230221BHJP

   A61B 1/12 20060101ALI20230221BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20230221BHJP

   A61B 1/07 20060101ALI20230221BHJP

   G02B 23/26 20060101ALN20230221BHJP

【ＦＩ】

A61B1/06 511

A61B1/12 542

A61B1/00 718

A61B1/07 731

G02B23/26 B

【審査請求】有

【請求項の数】23

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022206494

(22)【出願日】2022-12-23

(62)【分割の表示】P 2018542993の分割

【原出願日】2016-10-28

(31)【優先権主張番号】62/247,456

(32)【優先日】2015-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/247,454

(32)【優先日】2015-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/247,451

(32)【優先日】2015-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】518150541

【氏名又は名称】アセラ・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110000741

【氏名又は名称】弁理士法人小田島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ルート，トーマス・ブイ

(72)【発明者】

【氏名】デービス，トーマス

(72)【発明者】

【氏名】クック，マイケル

(72)【発明者】

【氏名】エプスタイン，マイケル・エス

(72)【発明者】

【氏名】ジョーンズ，カールトン

(72)【発明者】

【氏名】レオ，デービッド

(57)【要約】      （修正有）

【課題】医療用および工業用装置に光を提供するために使用する強化された照明システムを提供する。
【解決手段】ハンドヘルド照明システム２０００は近位末端ＰＥから遠位末端ＤＥへ延びるハンドヘルドハウジング２００１、および少なくとも一部がハウジング内に配置された光モジュールを含む。ハンドヘルド照明システムはさらに、ハウジングに結合され（すなわち少なくとも一部がハウジング内に配置され）、そして光モジュールに電力を供給するために該光モジュールに電気的に結合している（例えば一対の導線を通して）取り出し可能かつ交換可能な電力モジュールを含む。光モジュールからの光強度は、電力モジュール上のノブから制御することができる。種々のアダプターが、照明システムを多くの医療用、工業用、歯学用または獣医学用内視鏡または他の用具に結合することを可能にする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハンドヘルド照明システムであって：
近位末端から遠位末端へ延びるハンドヘルドハウジングと、
該ハウジング内に取り出し可能かつ交換可能に配置され、そして光を生じるための少なくとも光源を有する光モジュールと、
前記ハウジング内に配置され、そして前記光モジュールに電力を供給するためにそれに電気的に結合している電力モジュールとを含み、
前記光モジュールは、光ガイドが光モジュールにより生じる光を受けるように、光モジュールを光ガイドに結合するためにハウジングの該遠位末端に配置されたアダプターを有する、
システム。

【請求項2】

前記アダプターは取り出し可能で、しかも交換可能である、請求項１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項3】

前記ハンドヘルドハウジングは、光モジュールおよび電力モジュールの少なくとも一つにより生じる熱を、外部環境へ移すことを促進する波形外面を含む、請求項１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項4】

前記電力モジュールは、前記光モジュールにより生じる光の強度の調整を可能にする請求項１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項5】

前記光ガイドが光ファイバーを含む、請求項１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項6】

前記光モジュールは、光モジュールを前記電力モジュールに電気的に接続するために、前記ハウジングの内壁に突出している一対の電気コネクターを含む、請求項１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項7】

前記ハウジングは、前記光モジュールを受けるために前記内壁から前記遠位末端に延びる第１エンクロージャーを含む、請求項６に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項8】

前記ハウジングはさらに、前記電力モジュールを受けるために前記内壁から前記近位末端に延びる第２エンクロージャーを含む、請求項７に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項9】

前記電力モジュールが回転可能な外殻を含み、殻の回転が前記光モジュールにより生じる光の強度を調整する、請求項１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項10】

前記ハウジングは、前記電力モジュールを該ハウジングに錠締めするために、前記外殻の端に係合するための保持溝を含む、請求項９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項11】

前記殻の回転が前記電位差計の抵抗に変化を生じ、これにより光モジュールにより生じた光の強度を調整するように、前記電力モジュールは、前記光源に電気的に結合し、そして前記回転可能な殻に機械的に結合した調整可能な電位差計を含む、請求項９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項12】

前記ハウジングは熱伝導性材料を含む、請求項１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項13】

前記ハウジングはアルミニウムを含む、請求項１１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項14】

前記光モジュールは：
近位末端から遠位末端に延びる中空チャンバーと、
該中空チャンバー内に位置するレンズと、
少なくとも一つのスリーブと、
レンズを出る光が光モジュールを出る前にウインドを通過するように、前記中空チャンバー内に配置され、そしてレンズの該出力面に光学的に結合した光学ウインドとを含み、そして
光を前記レンズの該入力面に提供するために、光源が前記中空チャンバーに前記遠位末端で結合され、
前記レンズは光源から光を受ける入力面、および光がレンズを通って出る出力面を備えたレンズ本体を有し、該レンズはさらに該レンズ本体を少なくとも部分的に囲むカラーを含み、
前記レンズに機械的支持を提供するために、前記カラ―に接して前記中空チャンバー内に配置される、
請求項１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項15】

前記光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、請求項１４に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項16】

前記ウインドはサファイアウインド、石英ウインドおよびガラスウインドのいずれかを含む、請求項１４に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項17】

前記中空チャンバーの遠位末端に配置された複数の外部ネジ山をさらに含む、請求項１６に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項18】

前記中空チャンバーの遠位末端に脱着可能に結合するために適合した保持ウインドをさらに含む、請求項１７に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項19】

前記保持ウインドは、中空チャンバーの遠位末端で前記外部ネジ山との係合に適合する複数の内部ネジ山を含む、請求項１８に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項20】

前記保持ウインドは、光モジュールを光ガイドに結合するためのアダプターに結合するための開口部を含む、請求項１９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項21】

前記光学ウインドと前記保持ウインドとの間に配置されたワッシャーをさらに含む、請求項２０に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項22】

上にＬＥＤが配置されるプリント回路基板をさらに含む、請求項２１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項23】

前記基板は、電力を前記電力モジュールから前記ＬＥＤに適用するために複数の導線を含む、請求項２２に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項24】

前記中空チャンバーの遠位末端に結合されたプレートをさらに含み、該プレートは前記電力モジュールに結合するために前記導線が通って延びる複数の開口部を有する、請求項２３に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項25】

前記少なくとも一つのスリーブが、前記カラ―の反対側に配置された一対のスリーブを含む、請求項２４に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項26】

前記レンズは：
前記入力面を有する近位セクションおよび前記出力面を有する遠位セクションを含むレンズ本体を含み、
前記近位セクションがさらに：
遠位セクションに向けられた少なくとも一部の光が、前記出力面を通ってレンズ本体を出るように、前記入力面を介してレンズ本体に入る少なくとも一部の光を受け、そして該受けた光の少なくとも幾らかを全内反射を介して前記遠位セクションに向ける実質的に楕円形の外周面を含む、請求項１４に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項27】

前記外周楕円面は、近位焦点および遠位焦点により特徴付けられ、そして該遠位焦点がレンズ本体の前記遠位セクション内に位置するように形成される、請求項２６に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項28】

楕円面での反射を介して前記遠位焦点で受けた光が、前記出力面により囲まれる立体角内の該出力面に向けて放射状に広がるように、前記遠位焦点が前記出力面下で少し離れて位置する、請求項２７に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項29】

前記楕円面が前記光源により発光される少なくとも一部の光を、前記近位焦点から前記遠位焦点へ移すように、前記楕円面の前記近位焦点が前記光源に実質的に位置する、請求項２８に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項30】

前記入力面は中央凸部および該中央凸部を囲む外周部を含む、請求項２９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項31】

前記入力面が少なくとも部分的に光源を受けるように構成された孔の面を形成する、請求項３０に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項32】

前記楕円面の近位焦点は前記孔内に配置される、請求項３１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項33】

前記外周部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも一部が、反射されることになる前記外周楕円面に広がるように前記入力面の外周部が形成される、請求項３２に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項34】

前記外周部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも約８０％が、レンズ本体の前記外周面に広がるように前記入力面の外周部が形成される、請求項３３に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項35】

前記凸部は約５０～約３００Ｄの範囲の正の屈折力を特徴とする、請求項３４に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項36】

前記凸部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも一部が前記出力面に広がる、請求項３５に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項37】

前記凸部を介して前記レンズ本体に入る光が、前記外周面を打たずに前記出力面に広がるように該凸部が構成されている、請求項３６に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項38】

前記入力面の外周部が、近位凹区分および遠位凸区分を含む、請求項３７に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項39】

前記入力面は、前記光源により発光される光の少なくとも約８０％を捕捉するように構成される、請求項３８に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項40】

前記入力面は、前記光源により発光される光の少なくとも約９０％を捕捉するように構成される、請求項３９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項41】

前記近位セクションおよび前記遠位セクションは、前記レンズ本体の光軸に配置される、請求項４０に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項42】

前記出力面は実質的に平らである、請求項４１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項43】

前記出力面は前記光軸に対して実質的に直交する、請求項４１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項44】

前記カラ―は前記近位セクションと前記遠位セクションとの間の境界に配置される、請求項４３に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項45】

前記レンズ本体がポリマー材料を含む、請求項２６に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項46】

前記ポリマー材料は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）および高密度ポリエチレンのいずれかである、請求項４５に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項47】

前記電力モジュールは電池式である、請求項１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項48】

前記電力モジュールはＡＣ線間電力により動く、請求項１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項49】

内視鏡システムであって：
少なくとも部分的に被験者に挿入される形状の光ガイドと、
光を該光ガイドに提供するために光ガイドに結合したハンドヘルド照明システムと、
を含み、該ハンドヘルド照明システムが、
近位末端から遠位末端へ延びるハンドヘルドハウジングと、
該ハウジング内に配置され、そして光を生じるための少なくとも一つの光源を有する光モジュールと、
前記ハウジング内に配置され、そして該光モジュールに電力を供給するために電気的にそれに結合している電力モジュールと
を含み、
前記光モジュールは、光ガイドが光モジュールにより生じた光を受けるように光モジュールを該光ガイドに結合するために、ハウジングの該遠位末端に配置されたアダプターを有する
内視鏡システム。

【請求項50】

前記アダプターは取り出し可能で、しかも交換可能である、請求項４９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項51】

前記ハンドヘルドハウジングは、光モジュールおよび電力モジュールの少なくとも一つにより生じる熱を、外部環境へ移すことを促進する波形外面を含む、請求項４９に記載の
ハンドヘルド照明システム。

【請求項52】

前記電力モジュールは、前記光モジュールにより生じる光の強度の調整を可能にする、請求項４９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項53】

前記光ガイドは光ファイバーを含む、請求項４９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項54】

前記光モジュールは、光モジュールを前記電力モジュールに電気的に接続するために、前記ハウジングの内壁に突出している一対の電気コネクターを含む、請求項４９にハンドヘルド照明システム。

【請求項55】

前記ハウジングは、前記光モジュールを受けるために前記内壁から前記遠位末端に延びる第１エンクロージャーを含む、請求項５４に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項56】

前記ハウジングはさらに、前記電力モジュールを受けるために前記内壁から前記近位末端に延びる第２エンクロージャーを含む請求項５５に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項57】

前記電力モジュールは回転可能な外殻を含み、殻の回転が前記光モジュールにより生じる光の強度を調整する、請求項４９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項58】

前記ハウジングは、前記電力モジュールを前記ハウジングに錠締めするために、前記外殻の端に係合するための保持溝を含む、請求項５７に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項59】

殻の回転が前記電位差計の抵抗に変化を生じ、これにより光モジュールにより生じた光の強度を調整するように、前記電力モジュールが前記光源に電気的に結合し、そして前記回転可能な殻に機械的に結合した調整可能な電位差計を含む、請求項５７に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項60】

前記ハウジングは熱伝導性材料を含む、請求項４９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項61】

前記ハウジングはアルミニウムを含む、請求項６０に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項62】

前記光モジュールは：
近位末端から遠位末端に延びる中空チャンバーと、
該中空チャンバー内に位置するレンズと、
少なくとも一つのスリーブと、
ウインドと
を含み、そして
光を前記レンズの入力面に提供するために、光源が前記中空チャンバーに前記遠位末端で結合され、
該レンズは光源から光を受ける入力面、および光がレンズを通って出る出力面を備えたレンズ本体を有し、該レンズはさらに該レンズ本体を少なくとも部分的に囲むカラーを含み、
前記レンズに機械的支持を提供するために、前記カラ―に接して前記中空チャンバー内に配置され、
レンズを出る光が光モジュールを出る前にウインドを通過するように、前記中空チャンバー内に配置され、そしてレンズの前記出力面に光学的に結合する、
請求項４９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項63】

前記光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、請求項６２に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項64】

前記ウインドはサファイアウインド（ウインド用の他の材料の選択肢）のいずれかを含む、請求項６３に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項65】

前記中空チャンバーの遠位末端に配置された複数の外部ネジ山をさらに含む、請求項６４に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項66】

前記中空チャンバーの遠位末端に脱着可能に結合するために適合したリングをさらに含む、請求項６５に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項67】

前記リングは、中空チャンバーの遠位末端で前記外部ネジ山との係合に適合する複数の内部ネジ山を含む、請求項６６に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項68】

前記リングは、光ガイドに結合するために構成されたアダプターに結合するための開口部を含む、請求項６７に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項69】

前記光学ウインドと前記リングとの間に配置されたワッシャーをさらに含む、請求項６８に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項70】

ＬＥＤが配置されるプリント回路基板をさらに含む、請求項６９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項71】

前記基板は、電力を前記ＬＥＤに適用するために複数の導線を含む、請求項７０に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項72】

前記中空チャンバーの遠位末端に結合されたプレートをさらに含み、該プレートは前記電力モジュールに結合するために前記導線が通って延びる複数の開口部を有する、請求項７１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項73】

前記少なくとも一つのスリーブは、前記カラ―の反対側に配置された一対のスリーブを含む、請求項７２記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項74】

前記レンズは：
前記入力面を有する近位セクションおよび前記出力面を有する遠位セクションを含むレンズ本体を含み、該近位セクションがさらに：
遠位セクションに向けられた少なくとも一部の光が、前記出力面を通ってレンズ本体を出るように、前記内面を介してレンズ本体に入る少なくとも一部の光を受け、そして該受けた光の少なくとも幾らかを全内反射を介して前記遠位セクションに向ける実質的に楕円形の外周面を含む、請求項４９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項75】

前記外周楕円面は、近位焦点および遠位焦点により特徴付けられ、そして該遠位焦点がレンズ本体の前記遠位セクション内に位置するように形成される、請求項７４に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項76】

楕円面での反射を介して前記遠位焦点で受けた光が、前記出力面により囲まれる立体角内の該出力面に向けて放射状に広がるように、前記遠位焦点が前記出力面下で少し離れて位置する、請求項７５に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項77】

前記楕円面は前記光源により発光される少なくとも一部の光を、前記近位焦点から前記遠位焦点へ移すように、該楕円面の該近位焦点が該光源に実質的に位置する、請求項７６に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項78】

前記入力面が中央凸部および該中央凸部を囲む外周部を含む、請求項７７に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項79】

前記入力面は少なくとも部分的に光源を受けるように構成された孔の面を形成する、請求項７８に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項80】

前記楕円面の近位焦点が前記孔内に配置される、請求項７９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項81】

前記外周部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも一部が、反射されることになる前記外周楕円面に広がるように前記入力面の外周部が形成される、請求項８０に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項82】

前記外周部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも約８％が、レンズ本体の前記外周面に広がるように前記入力面の外周部が形成される、請求項８１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項83】

前記凸部は約５０Ｄ～約３００Ｄの範囲の正の屈折力を特徴とする、請求項８２に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項84】

前記凸部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも一部が前記出力面に広がる、請求項８３に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項85】

前記凸部を介して前記レンズ本体に入る光が、前記外周面を打たずに前記出力面に広がるように該凸部が構成される、請求項８４に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項86】

前記入力面の外周部が、近位凹区分および遠位凸区分を含む、請求項８５に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項87】

前記入力面は、前記光源により発光される光の少なくとも約８０％を捕捉するように構成される、請求項８８に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項88】

前記入力面は、前記光源により発光される光の少なくとも約９０％を捕捉するように構成される、請求項８７に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項89】

前記近位セクションおよび前記遠位セクションは、前記レンズ本体の光軸に配置される、請求項８８に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項90】

前記出力面が実質的に平らである、請求項８９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項91】

前記出力面は前記光軸に対して実質的に直交する、請求項９０に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項92】

前記カラ―は前記近位セクションと前記遠位セクションとの間の境界に配置される、請求項９１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項93】

前記レンズ本体はポリマー材料を含む、請求項７４に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項94】

前記ポリマー材料は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネートおよび高密度ポリエチレンのいずれかである、請求項９３に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項95】

前記電力モジュールは電池式である、請求項４９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項96】

前記電力モジュールはＡＣ線間電力により動く、請求項４９に記載のハンドヘルド照明システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、２０１５年１０月２８日に出願された出願番号第６２／２４７，４５６号を有する「ハンドヘルドモバイル光源（Ｈａｎｄｈｅｌｄ ｍｏｂｉｌｅ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）」という表題の仮特許出願、および２０１５年１０月２８日に出願された出願番号第６２／２４７，４５４号を有する「高出力ＬＥＤ用の埋め込み可能モジュール（Ｅｍｂｅｄｄａｂｌｅ ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｏｕｔｐｕｔ ＬＥＤ）」という表題の仮特許出願、および２０１５年１０月２８日に出願された出願番号第６２／２４７，４５１号を有する「高出力ＬＥＤ用の楕円形光学レンズ（Ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｌｅｎｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｏｕｔｐｕｔ ＬＥＤ）」という表題の仮特許出願の優先権を主張し、これらはそれぞれ引用により全部、本明細書に編入する。

【0002】

本出願はまた、本出願と同時に出願され、引用によりそれらの全部を編入する「高出力ＬＥＤ用の埋め込み可能なモジュール」および「高出力ＬＥＤ用の楕円形光学レンズ）」という表題の実用出願に関する。

【背景技術】

【0003】

背景
本発明は一般に、医療用および工業用内視鏡のような種々の装置に機械的に結合して高強度、低発熱光を提供することができるハンドヘルド照明システム（ｈａｎｄｈｅｌｄ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）に関する。

【0004】

小さな閉鎖領域で作動する多くの装置が、操作するための光源を必要とする。例えば腹腔鏡および内視鏡的手法は、皮膚の小さい切開または自然な身体開口部を通して行われる。内部領域を操作または見るために、医療専門家は、これらの小さい開口部内にぴったり合うが、体内の内部領域に届くために十分な長さの小さく細長い遠位部分を有する内視鏡を使用する。これら用具には、近づくことが困難な身体内の領域に届くために、正確かつ精密な動きを提供することが必要となる。内視鏡の遠位作業末端は通常、医療専門家が施術している間、身体内の内部領域を見ることができるようにする小さいカメラを含む。内視鏡のカメラおよび作業末端には、医療専門家が内部領域を見ることができるように十分に遠隔制御された照明がなければならい。幾つかの内視鏡では、患者の身体の外側に位置するカメラが光ガイド（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ）を介して照らされた内部領域から反射された放射線を受け、そして医療専門家が観察する領域の画像を形成することができる。

【0005】

多くの通常の光源は電力を光に変換することが非効率的であるので、外部電源に接続しなければならず、それらの移動範囲を限定する。発光ダイオード（ＬＥＤ）は大量の熱を生じることなく光を生じることができるが、一般にそれらは内視鏡システムのような様々な応用に有用となるために十分な照明を生じることができない。たとえ多数のＬＥＤを使用しても、多くの従来のシステムではＬＥＤにより生じた光を装置の光ガイドへ非効率的に結合し、不十分な照明強度をもたらすことになる。

【0006】

したがって強化された照明システムに関する必要性、そして特に様々な医療用および工業用装置に光を提供するために使用することができるようなシステムの必要性が存在する。

【発明の概要】

【0007】

一つの態様では、ハンドヘルド照明システムが開示され、これは近位末端から遠位末端
へ延びるハンドヘルドハウジング、および少なくとも一部がハウジング内に配置された取り出し可能かつ交換可能な光モジュールを含む。ハンドヘルド照明システムはさらに、ハウジングに結合され（すなわち少なくとも一部がハウジング内に配置されている）、そしてそれに電力を供給するために、例えば一対の導線を通して光モジュールに電気的に結合する電力モジュールを含む。

【0008】

光モジュールはさらに、光モジュールからの光をそれらの光ガイド（１もしくは複数）に提供するために、１もしくは複数の光ガイド、例えば１もしくは複数の光ファイバーを有する装置に照明システムを結合するために、ハウジングの遠位末端に配置されたアダプターを含み、光ガイドは次いで光をその照明するための視野へと移すことができる。幾つかの態様では、アダプターは取り出し可能かつ交換可能である。

【0009】

幾つかの態様では、ハンドヘルドハウジングは熱伝導性材料、例えばアルミニウムのような金属で形成された少なくとも一部を含む。幾つかのそのような態様では、熱伝導性部分が光モジュールおよび／または電力モジュールにより生じる熱を、外部環境へ移すことを促進する波形外面を含む。そのような幾つかの態様では、波形外面がその表面積を上げる複数のハネ（ｆｉｎ）を含み、これによりその面を通る熱の消散を強化する。そのような幾つかの態様では、ハネが長軸方向に延び、そして約１／８インチ～約１／６インチの範囲の高さを有する。

【0010】

幾つかの態様では、電力モジュールが、光モジュールにより生じる光の強度の調整を可能にする。幾つかの態様では、光モジュールは光モジュールを電力モジュールに電気的に接続するために、ハウジングの内壁に突出している一対の電気コネクター（リード：ｌｅａｄ）を含む。

【0011】

幾つかの態様では、ハウジングが、光モジュールを受けるためにハウジングの遠位末端からその内壁に延びる第１エンクロージャー（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）、および電力モジュールを受けるためにハウジングの内壁から近位末端に延びる第２ハウジングを含む。

【0012】

幾つかの態様では、回転可能な殻の回転が電力モジュールにより供給される電力で光モジュールを調整し、これにより光モジュールにより生じる光の強度を変化させるように、ハウジングは電力モジュールに結合された回転可能な殻を含む。そのような幾つかの態様では、ハウジングは回転可能な殻が結合するヒートシンク部分を含む。例として回転可能な殻はヒートシンク部分の内壁に備えられた保持溝（ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｇｒｏｏｖｅ）内で係合できるばね懸架式ボールを含む場合がある。例として、殻の回転が電位差計の抵抗に変化を生じ、これにより光モジュールにより生じる光の強度を調整するように、電力モジュールは、光モジュールの光源に電気的に結合し、そして該回転可能な殻に機械的に結合した調整可能な電位差計を含むことができる。

【0013】

幾つかの態様では、光モジュールが、近位末端から遠位末端に延びている中空チャンバー、中空チャンバー内に取り出し可能かつ交換可能に位置するレンズを含み、レンズは光源（例えばＬＥＤ）からの光を受ける入力面（ｉｎｐｕｔ ｓｕｒｆａｃｅ）、および光がレンズを通って出る出力面（ｏｕｔｐｕｔ ｓｕｒｆａｃｅ）を含むレンズ本体を有し、該レンズはさらに該レンズ本体を少なくとも部分的に囲むカラー（ｃｏｌｌａｒ）を含む。

【0014】

光モジュールはさらに、レンズに機械的支持を提供するために、レンズカラ―に接して中空チャンバー内に配置された少なくとも一つのスリーブ、およびレンズを出る光が光モジュールを出る前に光学ウインドを通過するように、中空チャンバー内に配置され、そしてレンズの前記出力面に光学的に結合した光学ウインドを含むことができる。光源は、光
をレンズの前記入力面に提供するために、中空チャンバーの近位末端でそれに結合することができる。光学ウインドはサファイアウインド、石英ウインド、ガラス等のような任意の適切な材料から形成することができる。

【0015】

上記光モジュールの幾つかの態様では、保持ウインドは例えば中空チャンバーの遠位末端でそれぞれのネジ山と係合している複数のネジ山を介して、中空チャンバーの遠位末端に脱着可能に結合することができる。保持ウインドはアダプターに結合するための開口部を有することができ、これは次に光モジュールからの光を光ガイドに送達するように、光ガイドに結合することができる。

【0016】

幾つかの態様では、ガスケットが光学ウインドと保持ウインドとの間に配置されることができる。

【0017】

光モジュールはさらに、光源が取り付けられるプリント回路（ＰＣ）基板を含むことができる。ＰＣ基板は、電力を光源に適用するために、そして任意にその操作を制御するために複数の導線を含むことができる。

【0018】

プレートは光モジュールのハウジングの遠位末端に結合されることができ、ここでプレートは照明システムの電力モジュールに結合するために、照明モジュールの導線が通って延びることができる複数の開口部を有することができる。

【0019】

幾つかの態様では、光モジュールはそのハウジング内にレンズを保持するためのショルダーを含むことができる。例えば光モジュールは、レンズをＰＣ基板上に支持する少なくとも一つのスリーブを含むことができる。幾つかの態様では、一対のスリーブがレンズカラ―の反対側に配置され、ここで一つのスリーブがレンズをＰＣ基板上に支持し、そしてもう一つのスリーブが光学的ウインドをレンズ上に支持する。

【0020】

複数の異なるレンズを光モジュールに使用することができる。例としてレンズは、前記入力面を有する近位セクション（ｐｒｏｘｉｍａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ）および前記出力面を有する遠位セクション（ｄｉｓｔａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ）を備えているレンズ本体を含むことができる。近位セクションは、遠位セクションに向けられた光の少なくとも一部が前記出力面を通ってレンズ本体から出るように、前記入力面を通ってレンズ本体に入る少なくとも一部の光を受け、そして該受けた光の少なくとも幾らかを全内反射を介して前記遠位セクションに向ける実質的に楕円形の外周面（ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）を含むことができる。外周楕円面は、近位焦点および遠位焦点により特徴付けられる。幾つかの態様では、遠位焦点がレンズ本体に対して外側、例えばレンズの出力面上で少し離れて位置するように外周面が形成される。他の態様では、遠位焦点はレンズ本体内、例えば出力面下または出力面に位置することができる。さらに幾つかの態様では、楕円面が光源により発光された光の少なくとも一部を近位焦点から遠位焦点に移すように、近位焦点は実質的に光源に、または光源の近傍に配置される。多くの態様で、焦点はレンズの光軸上、例えばレンズ本体が回転的に対称となる軸に配置される。

【0021】

幾つかの態様では、入力面が中央凸部（ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｎｖｅｘ ｐｏｒｔｉｏｎ）および該中央凸部を囲む外周部を含む。そのような態様では、入力面が少なくとも部分的に光源を受けるように構成された孔の面を形成することができる。幾つかのそのような態様では、近位焦点が入力孔に位置することができる。

【0022】

幾つかの態様では、入力面の外周部が近位凹区分（ｐｒｏｘｉｍａｌ ｃｏｎｃａｖｅ
ｓｅｇｍｅｎｔ）および遠位凸区分（ｄｉｓｔａｌ ｃｏｎｖｅｘ ｓｅｇｍｅｎｔ）
を含む場合がある。

【0023】

幾つかの態様では、前記外周部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも一部が、それにより反射される前記外周楕円面に広がるように、入力面の外周部が形成される。入力面の外周部は、該外周部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％（そして好ましくは１００％）が、それにより反射されるレンズ本体の外周面に広がるように形成される。

【0024】

幾つかの態様では、入力面の凸部が約５０Ｄ～約３００Ｄの範囲の正の屈折力（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ）を現すことができる。幾つかのそのような態様では、前記凸部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも一部が、外周面を打つことなく出力面に広がる。

【0025】

幾つかの態様では、レンズの入力面が光源により発光される光エネルギーの少なくとも約７０％、または少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％（そして好ましくは１００％）を捕捉するように構成される。幾つかの態様では、レンズが光源により発光される光エネルギーを光源からその出力面に、少なくとも約７０％、または少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％の効率で移す。

【0026】

幾つかの態様では、照明システムの光モジュールは、光源により発光される光を照明システムが結合する装置の光ガイドに、少なくとも約３０％、または少なくとも約４０％、または少なくとも約５０％、または少なくとも約６０％、または少なくとも約７０％、または少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％の効率で結合する。

【0027】

幾つかの態様では、レンズの出力面が実質的に平らであり、そしてレンズの光軸に直交している。

【0028】

レンズは種々の異なる材料、例えばポリマー材料、またはガラスで形成することができる。適切な材料の幾つかの例には限定するわけではないが、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、およびシリコーンがある。

【0029】

幾つかの態様では、照明システムの電力モジュールは電池式であることができ、そして他の態様では、電力モジュールはＡＣ線間電圧を受けることができ、そしてその電圧を光源に適用するために適するＤＣ電圧に変換することができる。

【0030】

幾つかの態様では、ハンドヘルド照明システムは光モジュールを含むことができ、これは近位末端から遠位末端に延びている中空チャンバー、該中空チャンバー内に位置するレンズを含み、該レンズは光源から光を受ける入力面、および光がレンズを通って出る出力面を備えたレンズ本体を有し、前記レンズはさらに前記レンズ本体を少なくとも部分的に囲むカラーをさらに含む。光モジュールは、さらに前記カラ―が設置される少なくとも一つのショルダー、光をレンズの前記入力面に提供するために前記遠位末端で前記中空チャンバーに結合する光源を含むことができる。幾つかの態様では、レンズに座を提供しているショルダーは、中空チャンバー内に配置されたスリーブの状態であることができる。他の態様では、ショルダーはチャンバーの内壁から延びる突起の形態であることができる。

【0031】

上記の光モジュールでは、レンズはさらに入力面を介してレンズ本体に入る光の少なくとも一部を受け、そして受けた光を全内反射を介してレンズの出力面に向けるための外周面を含む場合がある。そのような幾つかの態様では、外周面は入力焦点および出力焦点により特徴付けられる先端を切った楕円形を有する場合がある。

【0032】

幾つかの態様では、照明システムのハウジングは光モジュールおよび電力モジュールの少なくとも一つにより生じる熱を、外部環境へ移すことを促進する波形外面を含む場合がある。例として波形面はその表面積を強化するためにハウジングの外面に配置された複数のハネを含む場合があり、これにより熱の周辺環境への消散を促進する。

【0033】

関連する態様では内視鏡システムが開示され、これは少なくとも部分的に被験者に挿入されることになると構成される光ガイド、光をそこに提供するために該光ガイドに光学的結合したハンドヘルド照明システムを含む。ハンドヘルド照明システムは、
近位末端から遠位末端へ延びるハンドヘルドハウジング、該ハウジング内に配置され、そして光を生じるための少なくとも一つの光源を有する光モジュール、および前記ハウジング内に配置され、そして該光モジュールに電気的に結合してそれに電力を供給するための電力モジュールを含む場合がある。

【0034】

幾つかの態様では、光モジュールは照明システムのハウジング内に取り出し可能かつ交換可能に配置される場合がある。

【0035】

光モジュールを含む上記内視鏡の照明システムは、上に考察した方法で実施する場合がある。

【0036】

関連する態様では装置が開示され、これは少なくとも一つの光ガイドを収容している本体、および光を光ガイドに提供するために光ガイドに光学的に結合するように本体に機械的に結合するハンドヘルド照明システムを含む。ハンドヘルド照明システムは、装置の光ガイドに送達されることになる光を生じるために、取り出し可能かつ交換可能な光モジュールを含む場合がある。光モジュールを含むハンドヘルド照明システムは、上で考察した方法で実施する場合がある。幾つかの態様では、装置は内視鏡、照明される外科用具、例えば外科用へッドライト、ビデオカメラ、開創器または検鏡のいずれかである場合がある。

【0037】

本発明の様々な態様のさらなる理解は、以下に簡単に説明する図面と一緒に、以下の詳細な説明を参照することにより得られる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本教示の態様によるハンドヘルド照明システムの概略斜視図である。

【図2A】図１に表したハンドヘルド照明システムの断面図である。

【図2B】光モジュールを取り出し可能かつ交換可能に受けるために、照明システムの遠位末端に提供された孔、および光を装置に供給するために照明システムを装置に結合するためのアダプターの部分断面図である。

【図3】図１に表したハンドヘルド照明システムの概略分解斜視図である。

【図4】別のハンドヘルド照明システムの分解図である。

【図5A】本教示によるハンドヘルド照明システムを使用するために適する光モジュールの斜視分解図である。

【図5B】図５Ａに表した光モジュールの断面図である。

【図6】本教示の態様によるハンドヘルド照明システムの電力モジュールの分解図であり、様々な構成要素を表している。

【図7】照明システムで使用されるＬＥＤの強度を調整するために、電力モジュールの例示的回路図である。

【図8A】本教示による照明システムが視野を照らす光を提供する態様による内視鏡の断面図である。

【図8B】図８Ａに表される内視鏡の斜視図である。

【図9】本教示による照明システムを有する態様による内視鏡の斜視図であり、ここで照明システムはＡＣ線間電圧を受ける。

【図10A】本教示の照明システムに使用できる別の光モジュールの断面図である。

【図10B】図１０Ａに表した光モジュールに使用するレンズの斜視図である。

【図11】別の態様による光モジュールの上部斜視図である。

【図12】図１１に表した光モジュールの別の上部斜視図である。

【図13】図１１に表した光モジュールの下部斜視図である。

【図14】図１１に表した光モジュールの下部図である。

【図15】光モジュールの斜視断面図である。

【図16】光モジュールの断面図である。

【図17】光モジュールの斜視分解図である。

【図18】レンズを保持するように構成された光モジュールのハウジング部分の上部斜視図である。

【図19】図１８に表したレンズホルダーの側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

発明の詳細な説明
本発明は一般に、光源（典型的にはＬＥＤ）により発光される光を光ガイド（例えば光ファイバー）に効率的に移すことができるハンドヘルドイルミネーション（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）システム（本明細書ではハンドヘルド照明システムとも呼ぶ）に関する。幾つかの態様では、イルミネーションシステムは、ＬＥＤにより発光される光を光ガイドに、約３０％より高い、または約４０％より高い、または約５０％より高い、または約６０％より高い、または約７０％より高い、または約８０％より高い、または約９０％より高い、または約９５％より高い効率で移すことができる。イルミネーションシステムは光を生じるための取り出し可能かつ交換可能な光モジュール、および電力を光モジュールならびにその操作の制御に供給するための電力モジュールを含む。上で検討したように、本教示によるハンドヘルドイルミネーションシステムは、様々な異なる医療用および工業用装置に結合してそれに光を提供することができる。多くの態様では、システムのハウジングの少なくとも一部が、ヒートシンクとして機能して、光または電力モジュールのいずれかにより生じる熱を効率的に消散する。以下でさらに詳細に検討するように、ハンドヘルドイルミネーシシステムは、広い角拡散（例えば約１８０度の拡角）にわたって光源（例えばＬＥＤ）により発光される光を集め、そしてそれをレンズに実質的により小さい角拡散に収束して、その光を装置（例えば内視鏡）の光ガイドに効率的に結合することができる。さらに幾つかの態様では、本教示によるハンドヘルドイルミネーシシステムにより生じる出力光は、角度をわたって高い色の均一性（ｈｉｇｈ ｃｏｌｏｒ－ｏｖｅｒ－ａｎｇｌｅ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を現すことができる。本教示による様々な態様のハンドヘルド照明システムを以下に検討する。

【0040】

様々な用語は、本明細書では当該技術でそれらの通例の意味と一致して使用する。さらに説明の例として幾つかの用語を以下に定義する：
用語「屈折力（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ）」は本明細書では当該技術でその通例の意味と一致して使用し、光学素子または面が入射光を収束または広げる程度を称し、そして面の素子の焦点距離の逆数に等しい。

【0041】

本明細書で使用する用語「楕円面」または類似の用語は、楕円のセクションとして形成される面を指す。換言すると、楕円面は先端が切り取られた楕円の形態である。

【0042】

用語「開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）」は本明細書では当該技術でその通例の意味と一致して使用し、光学素子またはシステムが光を発するか、または受けることができる角度の範囲を特徴付ける無次元数を指す。

【0043】

本明細書で使用する用語「約」はおよそ数値の最大１０％の変動を示すことを意図している。

【0044】

本明細書で使用する用語「実質的に」とは、完全な状態または条件に対して５％未満の偏差を示すことを意図している。

【0045】

図１、２Ａ、２Ｂ、３、４、５Ａおよび５Ｂに関して、本発明の態様によるハンドヘルド照明システム２０００は、近位末端（ＰＥ）から遠位末端（ＤＥ）へ延び、そして近位セクション２００１ａ（本明細書では回転可能な殻とも呼ぶ）および遠位セクション２００１ｂ（本明細書ではヒートシンク部分とも呼ぶ）から構成されるハンドヘルドハウジング２００１を含み、これは互いに脱着可能に結合している。またハンドヘルド照明システム２０００は、エンドキャップ２００１ｃを含む。この態様では、ヒートシンク部分２００１ｂはアルミニウムのような熱伝導性材料により形成され、ハウジング内で生じた熱を外部環境へ移すためのヒートシンクとして機能する。この態様では、回転可能な殻２００１ａおよびエンドキャップ２００１ｃは、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）のようなプラスチックで形成する場合がある。他の態様では、ヒートシンク、回転可能な殻およびエンドキャップは、同じ材料、例えばアルミニウムから形成する場合がある。

【0046】

ヒートシンク部分２００１ｂはエンクロージャー２００２を含み、これは異なる直径の二つの実質的に円筒の中空部分２００２ａおよび２００２ｂから構成される。孤立型（ｓｔａｎｄ－ａｌｏｎｅ）光モジュール２００４は中空部分２００２ａに取り出し可能かつ交換可能に配置される。光モジュール２００４はハウジング２００５を含み、その中に光モジュールの種々の構成要素が配置される。特に光モジュール２００４は、プリント回路（ＰＣ）基板２０１２上に取り付けられた発光ダイオード２０１０からの光を受ける孔を形成する入力面２００８を持つ近位セクション２００６ａを有するレンズ２００６を含む。この態様では、入力面は外周部分２００８ｂにより囲まれた中央凸部２００８ａを含み、ここで外周部分２００８ｂは近位凹区分（Ａ）および遠位凸区分（Ｂ）を含む。幾つかの態様では、中央凸部２００８ａは約５０Ｄから約３００Ｄの範囲の屈折力を現す場合がある。

【0047】

この態様では、入力面の中央凸部が正の屈折力を提供し、これはレンズ本体に入る光線を、その表面を通って、一般にレンズ本体内に位置する例えばレンズの出力面から少し下の距離に位置する焦点（本明細書では収束点とも呼ぶ）への収束をもたらす。幾つかの他の態様では、凸部はその焦点（すなわちその部分により屈折した光線が収束する点）がレンズに対して外部になるように構成される。例として凸部の焦点は、レンズに結合した光ガイドの近位末端内でよく、あるいは光パイプの入力面を照らすために、焦点から広がる光線が、光ガイドの入力面により囲まれる（ｓｕｂｔｅｎｄｅｄ）立体角に対応する最大の角拡散を現すように、レンズおよび光パイプの両方に対して外側でよい。例としてそのような幾つかの態様では、凸部の焦点は楕円形の外周面の遠位焦点と実質的に一致する場合がある。

【0048】

近位部分２００６ａはさらに楕円形の外周面２０１６を含み、これはその上の入射光を全内反射を介してレンズ２０１４の出力面に向ける。レンズ２００６はさらに光が通ってレンズおよび外周面２０１３を出る出力面２０１４を有する遠位セクション２００６ｂを含み、外周面２０１３はこの態様では先端が切断された円錐形であるが、他の形状も利用する場合がある。

【0049】

外周楕円面２０１６は入力焦点ｆ１および出力焦点ｆ２を特徴とし、これらはこの態様ではレンズの光軸（ＯＡ）上に位置する。外周楕円面は光源２０１０により発光される光
の少なくとも一部を入力焦点から出力焦点へと移す。この態様では、入力焦点は入力孔内に位置し、そして出力焦点はレンズに対してレンズの出力面に対して少し離れて外側に位置している。幾つかの態様では、出力焦点の位置は、出力焦点から広がる光線が、光の光ガイドへの結合を最大にするレンズに結合する光ガイドの入力面をわたる角拡散を現すように選択される。例えば広がるビームは、光ガイドの入力開口数に見合う角拡散を有する場合がある。例えば出力焦点１２４０とレンズの出力面との間の距離は、約４ｍｍ～約６ｍｍの範囲でよいが、他の値も例えばレンズのサイズおよび／またはレンズが使用される特定の応用に依存して使用する場合がある。

【0050】

複数のリード２０１７ａ／２０１７ｂは、光モジュールの電力モジュール２０２８への結合を可能にし、これを以下にさらに詳細に記載する。一対のスリーブ２０１３ａ／２０１３ｂがリード２０１７ａ／２０１７ｂを保護する。

【0051】

レンズ２００６はさらに、レンズ本体を囲むカラー２０１８（本明細書ではフランジとも称する）を含む。この態様では、カラー２０１８がレンズ本体を部分的に囲んでいるが、他の態様ではカラーはレンズ本体を完全に囲む。レンズ２００６は、レンズカラ―２０１８のそれぞれ下および上で、しかもそれらと接して配置される一対のスリーブ２０２０および２０２２（本明細書ではスペーサーとも称する）を介してＰＣ基板２０１２上に機械的に固定される。光学ウインド２０２４はレンズの出力面２０１４上に配置され、そしてスリーブ２０２２により支持される。

【0052】

光学ウインド２０２４は、好ましくはレンズの出力面２０１４と接触してウインドとレンズとの間の良好な光学的結合を確実にする。幾つかの態様では、ゲルのような屈折率が合う材料をレンズの出力面と光学ウインドとの間に配置して、レンズを出る光が貫通するウインドに結合する時の光学的損失を最少にすることができる。光学ウインド２０２４はレンズの出力面を保護することができる。加えて幾つかの態様では、光学ウインド２０２４はレンズを出る光の１もしくは複数の特性を調整することができる。例として光学ウインド２０２４はフィルター、例えばバンドパスフィルターとして機能するように選択でき、レンズを出る特定の波長の光の通過を可能にすると同時に、他の波長は遮断する。例えばそのようなレンズを出る光のフィルタリングは、光の色の温度を調整するために使用することができる。光学ウインド２０２４は、サファイア、石英、ガラス等のような種々の異なる材料で形成することができる。幾つかの態様では、光学ウインド２０２４を形成する材料は、実質的に可視放射線に対して透明である。他の態様では、光学ウインド２０２４は電磁気スペクトルの別の領域の放射線に対して透明である。例として光モジュールが赤外線領域の電磁気スペクトルの放射線を発光する幾つかの態様では、光学ウインド２０２４は高密度ポリエチレンで形成する場合がある。

【0053】

光モジュール２００４はさらに、光モジュールのハウジング２００５の上端に取り出し可能かつ交換可能に付けられた保持ウインド２０２５（本明細書ではリングウインドとも称する）を含む。特にこの態様では、ウインドリング２０２５が、モジュールのハウジングの上端に提供された複数の内部ネジ山２００５ａと係合できる複数の外部ネジ山２０２５ａを含む。ガスケット２０２６が保持ウインドと光学ウインドとの間に配置される。保持ウインド、光学ウインドおよびガスケットは、外部環境から光モジュールを共同的に封止する。

【0054】

ハンドヘルド照明システム２０００はさらに、アダプター２０２７（本明細書では「光ガイドアダプター」とも称する）を含み、これはハウジング２００１の遠位末端近くに提供されるエンクロージャー２００２の上部中空円筒部分２００２ｂに取り出し可能かつ交換可能に受け入れられることができ、例えば視野を照らす光ガイドを使用する複数の異なる装置に照明システムを結合できるようにする。この態様では光ガイドアダプターは、上
部中空円筒部分２００２ｂの内壁に提供された複数のネジ山２０１９と係合することができる複数のネジ山２０２７ａを含むことができる。他の態様では、光ガイドアダプター２０２７はエンクロージャー２００２ｂにパチッとはめ込むことができる。ガスケット２０１１はアダプター２０２７と光モジュール２００４との間に配置されてその間に封止を提供する。

【0055】

有利にはハンドヘルドシステム２０００は、例えば単に光ガイドアダプター２０２７を変えることにより様々な異なる装置に結合して、視野を照らすためにそのような装置に使用されている光ガイドに光を提供することができる。そのような装置の幾つかの例には、限定するわけではないが、内視鏡システム、照射される外科用具、例えば外科医術用ヘッドライト、ビデオカメラ、開創器、検鏡、および高い強度、高品質が要求される他の装置である。

【0056】

図２Ａ，３および６に関して、ハンドヘルド照明システム２０００はさらにハウジング２００１内に配置された電力モジュール２０２８を含み、光モジュール２００４およびその操作の制御に電力を提供する。この態様においてより具体的には、電力モジュールの一部が回転可能な殻２００１ａ内に収容され、そしてその別の部分がハウジング２００１のヒートシンク部分２００１ｂ内に提供された中空エンクロージャー２０００ｄ内に収容される。この態様では、電力モジュール２０２８がハウジングの内壁２０３０に突出しているネジ２０２９を介してハウジングに固定される。

【0057】

電力モジュール２０２８は、電力をＬＥＤ２０１０に提供するために少なくとも一つの電池２０３４を収容するケーシング２０３２（本明細書ではスレッド（ｓｌｅｄ）とも称する）を含む。電力モジュール２０２８はさらにプリント回路基板２０３６を含み、その上に以下でより詳細に検討するように光モジュールの操作を制御するための電子素子が取り付けられる。特に電位差計／スイッチ２０３８がスイッチプリント回路基板２０４０に取り付けられ、これは次にＰＣ基板２０３６に取り付けられる。スイッチ２０３８が照明システムのスイッチを入れるために使用される時、バネ２０４２は電池２０３４との電気的接触を形成し易くする。電位差計２０３８は、そのオーム抵抗を調整できるようにするシャフト２０３８ａを含み、次いでこれは以下でより詳細に検討するように、ＬＥＤ２０１０により発光される光の強度の調整を可能にする。

【0058】

電力モジュール２０３８はさらに、電位差計のシャフトが通って延びることができる開口部２０４４ａを有するプリント回路基板マウント２０４４を含む。加えて電位差計のシャフトは、電位差計のシャフトを回転可能な殻２００１ａに回転できるように結合させるために、ハウジングのエンドキャップ２００１ｃ内に提供された開口部２０４６内に延びる。スペーサー２０４６および静止シール２０４８は、ハウジングのエンドキャップ２００１ｃとＰＣ基板マウント２０４４との間に配置され、ここで静止シールは電力モジュールを外部環境に対して封止するために役立つ。

【0059】

この態様では、回転可能な殻２００１ａがハウジングのヒートシンク部分２００１ｂに回転可能に結合される。さらに具体的には、ヒートシンク部分の外壁がその近位末端に円周溝２０５０を含み、ここで溝はハウジングの周りに３００度延びる。回転可能な殻２００１ａは、溝２０５０に係合することができるバネ懸架式ボール２０５２を含む。溝２０５０は、ボールを捕獲するために溝の各先端に戻り止め機構を含み、これにより回転可能なシャフトの回転を限定する。

【0060】

使用者は回転トルクを回転可能な殻２００１ａにかけてバネ懸架式ボールを戻り止め機構から外し、そして殻を回転し、これは次いでエンドキャップ２０４６を介して電位差計のシャフトの回転を生じる。電位差計のシャフトの回転は、その抵抗の変化をもたらし、
これは次いでＬＥＤ２０１０により発光される光の強度の調整を生じる。この態様では、電位差計のシャフト２０３８ａの溝に配置された一本のワイヤー４がシャフトのエンドキャップ２０４６への結合を援助する。

【0061】

動的シール２０５４が回転可能な殻２００１ａとヒートシンク部分２００１ｂとの間に提供され、ハウジング内の様々な構成要素を封止することを促進すると同時に、ＬＥＤ２０１０により発光される光の強度を調整するために、殻２００１ａの回転を可能にする。

【0062】

引き続いて図５に関して、電力モジュール２０２８はさらに一対のワイヤー１および２、および電池２０３４と回路基板２０３６との間の電気的接続を形成できるようにする関連構成要素３を含む。

【0063】

図６は電力モジュール２０２８内の電気的構成要素の回路図を概略的に表し、そのうちの少なくとも幾つかはＰＣ基板２０２６に取り付けられ、電力をＬＥＤ２０１０に供給し、そして放射された発光の強度を調整する。上記のように電池２０３４はＬＥＤ２０１０に電力を提供する。この態様では、電池は３．７ボルトの電圧および７５０ミリアンペアの電流を提供する。トランジスタＱ１は電池の逆方向の配置に対する保護を提供する。スイッチ（Ｒ１３－ＮＣ／Ｒ１３Ｃ）は電力をＬＥＤ２０１０に切り替えることができるようにする。電位差計（Ｒ１３－１，２，３）は、フィードバックネットワーク（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｃ４およびＣ６）からの電流の入れ替えにより、ＬＥＤ２０１０に流れる電流を調整する。スイッチレギュレータＵ１（ＬＴＣ３１１２ＥＤＨＤ）の出力電流（Ｉｏｕｔ）は、ＬＥＤ電流を正確に映し出し、ここでＵ１はＦＢピンの電圧がフィードバック電圧に到達するまでＬＥＤ電流を上げることができる。低ドロップアウト電圧レギュレータＵ２，Ｒ２０およびＲ２１は安定な電圧を設定するので、Ｕ１はＬＥＤ電流をゼロまでずっと調整することができる（例えば電池の電圧が下がった時、電流が正しく調整されることを保つために）。抵抗器Ｒ４はＬＥＤ電流に上限を設定する（約１．０３Ａ）。この抵抗器の値を上げて、ＬＥＤ電流を１Ａ未満に制限することができる。この態様では、キャパシタＣ５および抵抗器Ｒ６およびＲ７が最大出力電圧を６Ｖに設定し、これはＬＥＤがハンドヘルドシステムに取り付けられていない場合、電圧を制限する。さらにＵ１およびインダクタＬ１は降圧／昇圧の切り替えを行い、電池電圧の降下に直面したときＬＥＤ電流を維持する。

【0064】

上記のように、ヒートシンク部分２００１ｂは光モジュールおよび電力モジュールの一部のためのハウジングを提供するだけでなく、ハウジング内の１もしくは複数の構成要素により生じる熱を外部環境へ移すことも促進し、これによりハウジングの外面の温度が所望する閾値未満に確実に留まるようにする。図１および３に関して、ハウジング２００１のヒートシンク部分２００１ｂの外面は複数のハネ２０６４を含み、これはハウジング内の１もしくは複数の構成要素（例えばＬＥＤ２０１０）により生じる熱を外部環境へ移すことを促進する。より具体には、ハネ２０６４はヒートシンク部分の外部表面積を上げ、これにより熱の外部環境への消散を強化する。この態様では、ハネ２０６４はヒートシンク部分の外面に沿って長手方向に配置される（すなわちイルミネーシシステムの光軸（ＯＡ）に平行）。長手方向のハネの使用は、突出技法を使用してハウジングの作成を可能にするので、製造上の利点も提供することができる。

【0065】

この態様では１２個のハネが使用されているが、他の態様ではハネの数は異なる場合がある。幾つかの実施では、隣接するハネの間の谷の深さ（または換言すればハネの高さ）は、例えば約１／８インチ～約１／６インチの範囲の場合がある。幾つかの態様では、ヒートシンク部分の外面の全有効表面積、すなわち熱の消散に有効な面積は、少なくとも約１０平方インチとなり得る。幾つかの態様では、照明システムを使用している時、ヒートシンクによる熱消散の効率は、ハウジングの外面の温度が約１１５°Ｆ未満に維持される
ことを確実にする。幾つかの場合ではハウジングの温度を最高温度に、またはそれ未満に維持することは、たとえＬＥＤ２０１０が１アンペアの電流で操作されていても達成することができる。

【0066】

幾つかの態様では、ヒートシンク部分２００１ｂだけでなく回転可能な殻２００１ａも熱伝導性材料、例えばアルミニウムのような金属で形成して、ハウジング内の１もしくは複数の構成要素により生じる熱を外部環境へ移すことを促進する場合がある。さらにそのような態様では、回転可能な殻は熱消散を強化するために複数のハネを含む場合がある。

【0067】

上記のように、幾つかの態様ではハンドヘルドイルミネーションシステムが医療用または工業用装置に結合されて、光を、例えば視野を照射するために装置の１もしくは複数の光ガイドに提供する場合がある。例として図８Ａおよび８Ｂは、近位末端（ＰＥ）から遠位末端（ＤＥ）へ延びる可撓性の細長い要素２０６０を含む内視鏡本体２０５８を有する内視鏡２０５６を概略的に表し、ここで複数の光ファイバー２０６１が配置されている。また内視鏡２０５６は、１もしくは複数のレンズ、カメラおよび画像処理回路（この図には示さない）のような他の光学的構成要素も当該技術に既知の様式で含むことができる。細長い要素は患者に挿入するために構成されている。例示的内視鏡２０５６は装置を操作するためにハンドル２０６２も含む。

【0068】

本教示によるハンドヘルドイルミネーションシステム２０００は、可撓性要素２０６０に配置された光ファイバーに光を提供するように、内視鏡本体に結合される。より具体的には、ハンドヘルドイルミネーションシステム２０００は光ガイドアダプター２０２７を介して内視鏡本体に結合される。光ガイドコネクター２０６３は、光モジュール２００４を光ファイバーに光学的に結合して光を光ファイバーに提供し易くでき、これは次いで光を可撓性の細長い要素２０６０の遠位末端（ＤＥ）に視野を照らすために伝えることができる。

【0069】

使用では、可撓性要素２０６０は少なくとも部分的に患者に挿入され、そして外部イルミネーションシステム２０００を使用して光を細長い要素２０６０に配置された光ガイド（１もしくは複数）に提供することができ、これは次いで光を細長い要素の遠位へと導き、これを通って光は内視鏡を出て視野を照らす。

【0070】

幾つかの態様では、本教示によるハンドヘルド照明システムは電池で作動できるが、他の態様ではハンドヘルド照明システムにはＡＣ線間電力が供給され得る。例として、図９は本教示の態様による内視鏡３０００を概略的に表し、これはＡＣ（交流電流）線間電圧を動力源とするハンドヘルド照明システム３００２を含む。ハンドヘルド照明システム３００２は上で検討したハンドヘルド照明システム２０００に類似するが、その電力モジュールが、ハウジング内に配置された光モジュールのＬＥＤへ適用するために、ＡＣ線間電圧を適切なＤＣ電圧に変換する交流／直流コンバータを含む点が異なる。

【0071】

本教示によるハンドヘルド照明システムの一つの利点は、それが様々な異なる光モジュールと共に使用できる点である。例えば図１０Ａおよび１０Ｂに関し、別の態様による光モジュール３００がハウジング３０１を含み、ここでレンズ３０２は取り出し可能かつ交換可能に配置されている。レンズ３０２はＬＥＤ３０６に光学的に結合する入力面３０４を含み、これはプリント回路基板３０８上に取り付けられてそれらから光を受ける。レンズ３０２はさらに光が通ってレンズを出る出力面３１０（これはこの態様では実質的に平らである）を含む。またレンズ３０２は、入力面を通ってレンズに入る少なくとも一部の光を受け、そしてその上の入射光を全内反射を介して出力面に向ける外周面３１２を含む。前記態様と同様に、外周面３１２は先端が切断された楕円形の形態であり、これはＬＥＤ３０６上またはその近傍に入力焦点ｆ１を、そしてレンズに対して少し離れて、例えば
レンズの出力面３１０の上で約４ｍｍ～約６ｍｍの範囲で外側の出力焦点ｆ２を含む。カラ―（本明細書ではフランジとも称する）３１４がレンズ本体を一部囲み、そして以下でさらに詳細に検討するようにハウジング３０１内でレンズを配置し容易くする。

【0072】

さらに具体的には、カラ―３１４の下面に接するスリーブ３１６がプリント回路基板３０８上のレンズ３１２を支持する。別のスリーブ３１８はレンズカラ―３１４の上面に設置され、そしてレンズの出力面３１０から距離Ｄ上で光学ウインド３２０を支持する。光学ウインド３２０は例えば前記態様に関連して上で検討した様式で実施することができる。

【0073】

保持ウインド３２２は複数のネジ山３２２ａを介してハウジングに脱着可能に結合され、このネジ山はハウジング３０１の内面に提供されるそれぞれのネジ山と係合する。保持ウインド３２２と光学ウインド３２０との間に位置するガスケット３２２は、封止を提供することができる。前記態様と同様に、保持ウインド３２２は光モジュール３００を光ガイドに光学的に結合するために、光ガイド（示さず）のアダプター３２６に接続することができる。光ガイドモジュール３００は、光モジュールを電源、例えば１もしくは複数の電池に接続するために一対の導線３００ａおよび３００ｂを含む。

【0074】

幾つかの態様では、本教示によるハンドヘルド照明システムは、レンズを設置するために例えばモジュールのハウジングの内壁から延びる突起形態のショルダーを提供するハウジングを有する光モジュールを含む場合がある。例として図１１～１９に関して、ハウジングに取り出し可能かつ交換可能に挿入できる別の態様による光モジュール１は、互いに脱着可能に結合されたレンズホルダー１７およびウインドリング８を有する外部ハウジング５を含む。この態様では、レンズホルダー１７が、上部開口部２０および下部開口部２１を持つ円筒状の内部通路１９を含む。レンズホルダー１７は光学レンズ３を内部通路１９内に保持するために、内部ショルダー２２を含む。レンズホルダー１７はさらに、サファイアウインド１４を光学レンズ３の出力面４にわたって実質的に平らに整列して保持するため、第２の内部ショルダー２３を含む。レンズホルダー１７の下部開口部２１は、任意のワイヤーまたは電源がＬＥＤ２に操作可能に接続されるようにする。

【0075】

この態様では、光学レンズ３はＬＥＤ２による発光が通過できるように１つの透明材料で形成される。例えばレンズ３はガラス、プラスチックまたはサファイアで形成することができる。レンズ３はＬＥＤ２からの光を受けるために入力面１０を有する近位（または光を受ける）セクション９、および実質的に平らな出力面４を有する遠位（光を出す）セクション６を含む。また光学レンズ３は、レンズホルダー１７内に保持されるために、内部ショルダー２２に設置されることができるカラ―８を含む。入力面１０は、集合して孔１１を形成する外周曲面１２および中央凸部面１３を含む。光学レンズ３は、全内反射を介して入射光を反射する外周楕円面を含む。

【0076】

ウインドリング１８は、上部開口部２５および下部開口部２６を持つ円筒状の内部通路２４を含む。ウインドリング１８はサファイアウインド１４の上面１５と接して、サファイアウインドを内部ショルダー２３に対して固定する。この態様では、ウインドリング１８の下部面およびレンズホルダー１７の上面は、互いに脱着できるように連結するためのネジ状である。

【0077】

外部ハウジング５はＬＥＤ２、楕円形の光学レンズ３およびサファイアウインド１４を外部環境から保護する。弾力のある外部ハウジング５は、内部ＬＥＤ２、楕円形の光学レンズ３およびサファイアウインド１４を誤整列または損傷する恐れなしにモジュール１が照明装置に付けられようにする。幾つかの態様では、レンズホルダー１７およびウインドリング１８は金属、合金またはプラスチックで形成する場合がある。

【0078】

幾つかの態様では、モジュール１は電力をＬＥＤ２および任意の回路に供給するために電源につながれて、正しい電圧をＬＥＤ２に提供することができ、その両方とも当該技術では周知である。例として電源は１もしくは複数の電池またはＡＣ線間電力の場合がある。

【0079】

当業者は、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変更を上記態様に行うことができると考えるだろう。さらに一態様に関連して開示された要素は、別の態様に使用することができる。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【手続補正書】

【提出日】2023-01-20

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハンドヘルド照明システムであって：
近位末端から遠位末端へ延びるハウジングと、
前記ハウジング内に取り出し可能かつ交換可能に配設され、少なくとも１つの光源を有して光を発生させる光モジュールと、
前記ハウジング内に配置され、前記光モジュールに電気的に結合して、電力を前記光モジュール供給する電力モジュールと、
前記ハウジングの前記遠位末端に取り出し可能かつ交換可能に配設され、前記光モジュールを光ガイドに結合して、前記光ガイドに前記光モジュールが発生させる前記光を受光させるアダプターと、を備え、
前記光モジュールが、
近位末端から遠位末端に延びる中空チャンバー、および
前記中空チャンバー内に配置され、レンズ本体を有するレンズであって、前記レンズ本体が、前記光源から光を受ける入力面と、光が前記レンズを出る際に通る出力面とを有するレンズを備える、ハンドヘルド照明システム。

【請求項2】

前記アダプターが、前記レンズ、前記光源、および前記光ガイドとは独立して、前記ハウジングから取り出し可能であるように、前記ハウジングおよび前記アダプターが構成されている、請求項１に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項3】

前記レンズおよび前記光源が前記ハウジング内に配置されたままである間に、前記アダプターが前記ハウジングから取り出し可能であるように、前記ハウジングおよび前記アダプターが構成されている、請求項１または２に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項4】

前記電力モジュールは、前記光モジュールが発生させる前記光の強度を調整することを可能にする、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項5】

前記光ガイドが、光ファイバーを含む、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項6】

前記光モジュールは、前記光モジュールと前記電力モジュールとを隔てる前記ハウジングの内壁を貫いて突出する一対の電気コネクターであって、前記光モジュールを前記電力モジュールに電気的に接続するための一対の電気コネクターを含む、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項7】

前記ハウジングは、前記光モジュールを受けるために前記内壁から前記遠位末端に延びる第１エンクロージャーを含む、請求項６に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項8】

前記ハウジングは、前記電力モジュールを受けるために前記内壁から前記近位末端に延びる第２エンクロージャーをさらに含む、請求項７に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項9】

前記電力モジュールが回転可能な外殻を含み、前記外殻の回転により、前記光モジュールが発生させる前記光の強度が調整される、請求項１ないし８のいずれか１つに記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項10】

前記ハウジングは、前記外殻の端に係合して前記電力モジュールを前記ハウジングに錠締めさせるための保持溝を含む、請求項９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項11】

前記電力モジュールは、調整可能な電位差計を含み、前記電位差計は、前記光源に電気的に結合し、かつ前記回転可能な殻に機械的に結合し、前記殻の回転の結果、前記電位差計の抵抗に変化が生じることにより、前記光モジュールが発生させた前記光の前記強度が調整される、請求項９または１０に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項12】

前記ハウジングは熱伝導性材料を含む、請求項１ないし１１のいずれか１つに記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項13】

前記ウインドは、サファイアウィンド、石英ウインド、およびガラスウインドのいずれかを含む、請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項14】

前記中空チャンバーの前記遠位末端に配設された、複数の外部ネジ山をさらに含む、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項15】

前記中空チャンバーの前記遠位末端に脱着可能に結合するように適合された保持ウインドをさらに含む、請求項１４に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項16】

前記保持ウインドは、前記中空チャンバーの前記遠位末端の前記外部ネジ山と係合するように適合された複数の内部ネジ山を含む、請求項１５に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項17】

前記保持ウインドは、前記アダプターに結合して前記光モジュールを前記光ガイドに結合させるための開口部を含む、請求項１６に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項18】

前記光学ウインドと前記保持ウインドとの間に配設されたガスケットをさらに含む、請求項１６に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項19】

ＬＥＤが上に配設されるプリント回路基板をさらに備え、前記基板が、前記電力モジュールから前記ＬＥＤに電力を適用するための複数の導線を備える、請求項１ないし１８のいずれか１つに記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項20】

前記中空チャンバーの前記遠位末端に結合されたプレートをさらに備え、前記プレートは、前記電力モジュールに結合するためにその中を通って前記導線が延びる複数の開口部を有する、請求項１９に記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項21】

内視鏡システムで使用するように構成される、請求項１ないし２０のいずれか１つに記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項22】

前記アダプターが、
前記光ガイドに結合するように構成されている上側部位と、
前記ハウジングの前記遠位末端に、取り出し可能かつ交換可能に係合するように構成されている下側部位と、
を備える、請求項１ないし２１のいずれか１つに記載のハンドヘルド照明システム。

【請求項23】

前記アダプターが、複数のアダプターのうちの第１のアダプターであり、前記複数のアダプターの各々が、複数の装置のうちの１つのそれぞれ対応する光ガイドに結合するように構成されている上側部位と、前記光モジュールを前記それぞれ対応する光ガイドに結合して、前記光ガイドが前記光モジュールによって発生される前記光を受けるための、前記ハウジングの前記遠位末端に取り出し可能かつ交換可能に係合するように構成されている下側部位とを有する、請求項１ないし２２のいずれか１つに記載のハンドヘルド照明システム。

【外国語明細書】