天花板內(nèi)聚焦定位的手術(shù)照明設(shè)備的制作方法

專利名稱：天花板內(nèi)聚焦定位的手術(shù)照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手術(shù)室無影手術(shù)燈(operating room surgical light)、 一種使用手術(shù)燈的方法，更具體地，涉及使用其中帶有可自動調(diào) 節(jié)的燈元件的手術(shù)燈，以便將從其發(fā)射的光的光軸引導(dǎo)到由無線射頻定位 器選擇的點(diǎn)。
背景技術(shù)：
醫(yī)院的手術(shù)室一般使用圍繞焦點(diǎn)布置的許多燈來照亮期望的區(qū)域，通 常是手術(shù)場所。由于光源圍繞著該點(diǎn)排列，故它們可調(diào)節(jié)成提供不投射陰 影的光，而陰影將妨礙所述手術(shù)場所的視野。 一般的手術(shù)照明通過安裝在 天花板或地板上的設(shè)備安排，在它們上面有允許手工調(diào)節(jié)照明的柄 (handle)。 一些設(shè)備被手工設(shè)置，而其它設(shè)備借助于動力裝置例如電動機(jī) 來設(shè)置。第4， 025， 777號美國專利展示了一種放置在手術(shù)室內(nèi)天花板上的手術(shù) 燈。支撐發(fā)光表面的該設(shè)備的較低部分被細(xì)分成給多個(gè)光輻射燈提供空 間。光輻射器定位成可調(diào)節(jié)的。因此，連接到燈的燈導(dǎo)向裝置不用移動總 設(shè)備本身，就可改變手術(shù)燈的光軸，以便來自各個(gè)燈單元的光束覆蓋在可 水平或垂直變化的一點(diǎn)上。此覆蓋的點(diǎn)可預(yù)先確定。各個(gè)燈單元保持在一 個(gè)萬向接頭(gimbal suspension)內(nèi)的外殼內(nèi)，并由導(dǎo)桿和彈簧互相連接。 因此通過適當(dāng)?shù)刂匦抡{(diào)節(jié)由相應(yīng)導(dǎo)桿形成的控制系統(tǒng)，可移動三個(gè)空間軸 的交叉點(diǎn)。設(shè)置了可沿導(dǎo)軌移動的托架。變化和位移可由驅(qū)動電動機(jī) (drive motor)實(shí)現(xiàn)。德國專利公開文件DE-OS 32 27 494描述了一種特別適于牙科工作和 頜手術(shù)的手術(shù)燈。如果患者的椅子移動，光束依然通過燈的自動跟蹤持續(xù) 地指向患者的口腔區(qū)域。必要的跟蹤裝置包括位于患者頭部區(qū)域的超聲波 發(fā)射器和位于醫(yī)療室內(nèi)的超聲波接收器、以及跟蹤或瞄準(zhǔn)電路。伺服電動 機(jī)或步進(jìn)電動機(jī)設(shè)置成通過分別使燈座處于預(yù)定位置或傾角狀態(tài)來確保 跟蹤。因?yàn)槌暡òl(fā)射器必須位于待照亮的手術(shù)部位的緊接的附近處，艮P， 在無遮掩的傷口的區(qū)域內(nèi)，所以這種手術(shù)燈不能用于普通手術(shù)。對于一般 的手術(shù)目的，因?yàn)槌暡òl(fā)射器不能放置在無遮掩的傷口內(nèi)，所以不能使用這種系統(tǒng)。調(diào)節(jié)中的錯(cuò)誤以及處理中的難度和消毒也阻礙了這種應(yīng)用。第4， 884， 008號美國專利展示了一種手術(shù)燈，其中可自動調(diào)節(jié)光束， 以補(bǔ)償手術(shù)燈與手術(shù)部位之間距離的移動或變化，以便最初設(shè)定的任何照 明模式或區(qū)域保持在其基本位置。超聲波距離傳感器位于外殼上，并面向 手術(shù)臺表面，產(chǎn)生表示外殼與表面之間實(shí)際距離的實(shí)際距離電信號。此距 離信號耦合到伺服控制電路，此電路控制燈調(diào)節(jié)元件布置。光束以圍繞圓 形部件的圓周形成環(huán)形的光束組從手術(shù)燈發(fā)射。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，假定諸如在上面引用的德國公開文件中的超聲波定位 器的、可提供空中跟蹤的本發(fā)明也適于放置在手術(shù)場所附近或上面，則它 是有益的。此外，如所述，使用最理想的照明條件的本發(fā)明，即發(fā)出充分 聚焦和高強(qiáng)度光的光源的本發(fā)明將是進(jìn)一步有益的。最后，如所述，也從 凹腔提供光源的本發(fā)明允許其它高架設(shè)備如手術(shù)成像C臂的定位，且是有 益的。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供待照明的手術(shù)場所或其它場所 的快速空中跟蹤。因此，本發(fā)明公開了無線射頻發(fā)射器如藍(lán)牙發(fā)射器的使用，其適合于 將距離信號傳輸?shù)浇邮掌?。此接收器接著通過單個(gè)光源或一組光源陣列的 致動器提供調(diào)節(jié)，因而以進(jìn)一步的有利條件來提供照明區(qū)域，即后面的陣 列設(shè)計(jì)會最小化陰影。此外，在一實(shí)施例中，發(fā)射器具有微小的外形并以 生物相容的材料構(gòu)成。此設(shè)備可為可消毒的以便重新使用或者為用完即可 丟棄的，因此允許將發(fā)射器包裝在消毒后的容器內(nèi)，并進(jìn)一步允許設(shè)備放 置在手術(shù)場所之內(nèi)、之上或旁邊。本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供維持最大的陰影消除的照明區(qū)域，同時(shí) 還提供強(qiáng)烈的、聚焦的照明區(qū)域。圍繞單個(gè)點(diǎn)例如以圓的形式聚集的光源允許單獨(dú)的光源瞄準(zhǔn)一特定 的點(diǎn)。當(dāng)任何單獨(dú)的光源與圓的中心點(diǎn)之間的半徑減少時(shí)，光源消除陰影 的工作能力減弱。當(dāng)此半徑接近于零時(shí)，最后產(chǎn)生的光源陣列等同于單個(gè) 光束。因此，本發(fā)明提供了一組光源陣列，其由于單獨(dú)的光源放置于分立外殼內(nèi)的改良而具有比正常半徑大的半徑(半徑是相對于光源與照明點(diǎn)之 間的距離)。不幸的是，當(dāng)光源與目標(biāo)源之間的距離增加時(shí)，在目標(biāo)源的 光束的聚焦性和強(qiáng)度降低。本發(fā)明公開了一種由于光源的分立外殼而提供 帶有最大視線的強(qiáng)烈、聚焦的光束的裝置。因?yàn)楣庠幢舜朔蛛x地裝進(jìn)外殼， 當(dāng)局部熱量的產(chǎn)生對于非常強(qiáng)烈、聚焦的光源的使用不再是較大的障礙 時(shí)，可以使用更大功率的燈或者其它更大功率的發(fā)光設(shè)備。換句話說，分 立的外殼最小化了熱量增加(或聚集)，如果多個(gè)燈放置在一起就會發(fā)現(xiàn) 這點(diǎn)。 一般來說通過自然散熱對燈冷卻就足夠了，雖然可以設(shè)計(jì)燈外殼和 支撐件主要由具有高散熱常數(shù)的材料例如鋁組成。本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種與手術(shù)室集成在一起的照明設(shè)備， 以便任何光源和其對應(yīng)的外殼凹入墻內(nèi)，因而提供了提高的空間效率和將 安裝在天花板上的另外裝置定位在手術(shù)操作場所附近的能力。


結(jié)合附圖可最好地理解本發(fā)明。注意，本發(fā)明不限于圖中顯示的確定 的實(shí)施例，其中參圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的透視圖，其中一些凹入式光源圍繞一中 心點(diǎn)排列，并聚焦在所述點(diǎn)上。 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的示意圖，其顯示了聚焦到一個(gè)點(diǎn)上的許多光源的 外殼。參圖3是現(xiàn)有技術(shù)的側(cè)面示意圖。 圖4是一般聚焦在一點(diǎn)并因而提供照明區(qū)域的兩個(gè)光源的示意性圖示。參圖5是聚焦在圖4中的同一點(diǎn)上的圖4中的光源的示意性圖示，所 述點(diǎn)此刻距離照明源更遠(yuǎn)了。參圖6是在圖4和圖5中被照亮的目標(biāo)場所的示意性圖示，所述光源 此刻彼此更加遠(yuǎn)離。參圖7是本發(fā)明的一個(gè)例子的等角投影(isometric)示意性圖示。 附圖標(biāo)記的簡短描述100手術(shù)燈；102照明目標(biāo)；104手術(shù)臺；110現(xiàn)有技術(shù)(PA)手術(shù) 室照明設(shè)備；112手術(shù)燈；114 PA手術(shù)燈外殼；116 PA超聲波定位器； 118光束；120照明區(qū)域/目標(biāo)；122天花板；124工作臺；150控制箱；152電源；154外殼；156燈；158工作臺；160照明目標(biāo)和定位器；162 無線定位信號；164聚焦的光束；166到控制箱的電纜；168致動器，轉(zhuǎn) 環(huán)(swivel)和底托；172到電源的電纜；176燈的外殼；178燈的底托和轉(zhuǎn)環(huán)具體實(shí)施方式
關(guān)于附圖，圖1顯示了具有根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的光源100的一個(gè)可能布 置的典型的手術(shù)室。虛圓圈和貫穿其到手術(shù)臺104上的點(diǎn)102的線表示聚 焦的光源100的減小的照明區(qū)域。由于光源100彼此遠(yuǎn)離而間隔開，因而 它們適合于為諸如點(diǎn)102的目標(biāo)區(qū)域提供額外的視線。相反，在圖2和圖3顯示的現(xiàn)有技術(shù)的典型范例中，排列在單個(gè)外殼 114內(nèi)的可自動調(diào)節(jié)的手術(shù)燈112向工作臺124上的照明目標(biāo)120提供照 明光118。照明目標(biāo)120由可以是超聲波探測器的設(shè)備116定位。如圖3 所示，現(xiàn)有技術(shù)包括連接到天花板122的光源外殼114，因而占用了頭頂 上的工作空間。圖4， 5和6表明了現(xiàn)有技術(shù)中的一些缺陷。圖4顯示兩個(gè)手術(shù)燈112， 其彼此相鄰并照亮工作臺124上的目標(biāo)區(qū)域120。虛線箭頭指明了照明光 束118的寬度。如圖4所示，如果照明源，即手術(shù)燈112，相鄰并靠近目 標(biāo)120，那么它們提供聚焦和充分的照明。但是，如圖6所示，當(dāng)目標(biāo)區(qū) 域離光源112較遠(yuǎn)放置時(shí)，光束寬度增加，并因此變得較弱地聚焦。隨著 離源的距離增加，光喪失了其強(qiáng)度和聚焦。作為對比，圖5顯示了彼此離 得更遠(yuǎn)的光源112。此外，由于從光源到目標(biāo)的距離增加了，所以目標(biāo)沒 有很好被照明。如圖7中所示，本發(fā)明包括對現(xiàn)有技術(shù)的很多改進(jìn)。在圖7中，光源 彼此獨(dú)立地裝入外殼，從而允許使用非常強(qiáng)烈、聚焦的光。非常強(qiáng)烈、聚 焦的光的使用補(bǔ)償了圖5中表明的效應(yīng)(光強(qiáng)度和聚焦減少)。每個(gè)光源例 如燈必須在色溫約在5600K的情況下提供大約至少100， 000 Lux。燈應(yīng)該是金屬鹵化物類型的。因此，光源沒有被放置在一起的限制，以提供如圖 2和圖3中所示的現(xiàn)有技術(shù)中必要的強(qiáng)度和聚焦。而且，光源的單獨(dú)外殼 允許每個(gè)光源放置在天花板內(nèi)的凹洞內(nèi)，從而釋放了寶貴的頭頂上的工作空間。圖7的右下部詳述了一實(shí)施例中的凹入式外殼154。所示的是包含在 燈外殼176內(nèi)的燈156，外殼176可連接到由控制箱150驅(qū)動的動力轉(zhuǎn)動 裝置和支撐件178上。這個(gè)轉(zhuǎn)動裝置允許燈外殼176和其燈156沿著雙向 虛箭頭描繪的路徑的定向移動。支撐件178本身可連接到底座和旋轉(zhuǎn)裝置 168上，旋轉(zhuǎn)裝置168允許燈外殼176和其燈156沿著兩個(gè)反方向?qū)嵕€箭 頭描繪的路徑的定向移動。電源由電纜172提供，其由外部的交流或直流 電源152供電。進(jìn)一步地，由控制箱150從電纜166提供控制信號。根據(jù) 工作臺158上的定位器160提供的距離信號162(在射頻波段內(nèi)無線發(fā)送)， 通過計(jì)算出燈156的合適位置，控制信號按需要驅(qū)動170和176。在前述說明中，某些術(shù)語和圖像描述用來說明優(yōu)選的實(shí)施例。然而， 所使用的術(shù)語或所描述的圖示不應(yīng)解釋超出現(xiàn)有技術(shù)中示出的不必要的 限制，因?yàn)檫@些術(shù)語和圖示僅是示例性的，并不意味著限制本發(fā)明的范圍。 進(jìn)一步認(rèn)識到，如在所附權(quán)利要求中指出的，在不背離本發(fā)明范圍的情況 下可對本發(fā)明做出其它修改。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)院手術(shù)室照明設(shè)備，包括至少一個(gè)外殼，其凹進(jìn)手術(shù)室的天花板內(nèi)；控制箱，其控制至少一個(gè)動力致動器；定位器，其適合于傳輸距離信號，所述距離信號實(shí)質(zhì)上在射頻電磁波頻譜內(nèi)，表示所述外殼和所述定位器之間的實(shí)際距離；在所述控制箱上的通信設(shè)備，所述通信設(shè)備從所述定位器無線地接收所述距離信號；在任一所述外殼內(nèi)的至少一個(gè)光源，且在所述外殼內(nèi)沒有其它光源，所述至少一個(gè)光源適合于提供在色溫約為5600K的情況下實(shí)質(zhì)上至少為100,000Lux的聚焦光束，且所述光源是金屬鹵化物類型的，以及當(dāng)與至少一個(gè)其它的光源一起使用時(shí)，所述至少一個(gè)光源適合于提供從至少兩個(gè)空間分離的區(qū)域指向一點(diǎn)的光源；在所述控制箱內(nèi)的定位系統(tǒng)，所述定位系統(tǒng)包括伺服控制電路，所述伺服控制電路適合于從所述定位設(shè)備接收距離信號，并適合于解釋所述距離信號以及接著驅(qū)動連接到任一所述外殼的任一所述致動器，從而通過參考所述距離信號來調(diào)節(jié)至少一個(gè)動力轉(zhuǎn)環(huán)、接頭、回轉(zhuǎn)輪或套管以照明所述定位設(shè)備。
2. 如權(quán)利要求l所述的醫(yī)院手術(shù)室照明設(shè)備，其中光源的數(shù)量為至 少兩個(gè)并且所述光源圍繞中心點(diǎn)排列。
3. 如權(quán)利要求l所述的醫(yī)院手術(shù)室照明設(shè)備，其中所述定位器為藍(lán) 牙設(shè)備。
4. 如權(quán)利要求l所述的醫(yī)院手術(shù)室照明設(shè)備，其中所述定位器主要 由生物相容的材料構(gòu)成。
5. 如權(quán)利要求l所述的醫(yī)院手術(shù)室照明設(shè)備，其中所述定位器為可消毒的。
6. 如權(quán)利要求l所述的醫(yī)院手術(shù)室照明設(shè)備，其中所述定位器為用 完即可丟棄的并可與類似的定位器互換。
7. —種使用用于照明手術(shù)室中的一點(diǎn)的裝置的方法，包括步驟 提供如權(quán)利要求1所述的手術(shù)燈； 在要被照明的點(diǎn)上放置所述定位器； 允許所述定位器與所述控制箱通信；允許所述控制箱通過啟動所述致動器響應(yīng)于通信而啟動所述伺服控 制電路；禾口允許所述致動器使用定位裝置如所述轉(zhuǎn)環(huán)、接頭、回轉(zhuǎn)輪或套管，以 定位所述光源，使得所述光源照明要被照明的所述點(diǎn)。
8. 如權(quán)利要求7所述的醫(yī)院手術(shù)室照明方法，其中所述光源的數(shù)量 至少為兩個(gè)并且所述光源圍繞中心點(diǎn)排列。
9. 如權(quán)利要求7所述的醫(yī)院手術(shù)室照明方法，其中所述定位器為藍(lán) 牙設(shè)備。
10. 如權(quán)利要求7所述的醫(yī)院手術(shù)室照明方法，其中所述定位器主 要由生物相容的材料構(gòu)成。
11. 如權(quán)利要求7所述的醫(yī)院手術(shù)室照明方法，其中所述定位器為 可消毒的。
12. 如權(quán)利要求7所述的醫(yī)院手術(shù)室照明方法，其中所述定位器為 用完即可丟棄的并可與類似的定位器互換。
全文摘要
本發(fā)明公開了提供用于手術(shù)場所的自動照明的改進(jìn)裝置的發(fā)明。通過使用適于將距離信號傳輸?shù)浇邮掌鞯臒o線射頻發(fā)射器，以陰影被最小化的進(jìn)一步的有利條件提供照明區(qū)域，所述接收器通過致動器提供單個(gè)光源或光源陣列的調(diào)節(jié)。另外，在一實(shí)施例中，發(fā)射器具有微小的外形并以生物相容的材料構(gòu)成。此設(shè)備可以是可消毒的以便重新使用，或者是用后即丟棄的，因而允許將發(fā)射器包裝在消毒后的容器內(nèi)，從而進(jìn)一步允許設(shè)備放置在手術(shù)場所之內(nèi)、之上或旁邊。本發(fā)明也公開了光源陣列，其排列成彼此離得比一般距離更遠(yuǎn)，且仍然由于光源的分立(凹入式)外殼而提供具有最大視線通路的聚焦的、強(qiáng)烈的照明區(qū)域。最后，凹入式外殼允許更有效地使用頭頂上的工作空間。
文檔編號F21S8/00GK101258357SQ200680031393
公開日2008年9月3日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月20日
發(fā)明者約翰·R·曼杰爾迪 申請人:奧普蒂姆斯服務(wù)有限公司