CN113329677A - 用于诊断、手术或治疗的照明仪器 - Google Patents

用于诊断、手术或治疗的照明仪器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于身体部位的诊断、治疗或手术的照明仪器(1)，包括:至少一根光纤(4)，用于将电磁辐射从电磁辐射源(3)直接传输到身体部位；和支撑光纤(4)的壳体(5)；光纤(4)的光输出端的光学轴线在壳体(5)中的照明部分(52a)中在周向延伸，该照明部分(52a)是环形的并且被布置成面向身体部位；照明部分(52a)中的光纤(4)具有一个或多个漫射区域(4a)，用于将电磁辐射通过其周向表面(4b)漫射到光纤(4)的外部；耦合装置(2)，其支撑电磁辐射源(3)以产生电磁辐射，其特征在于还包括:转换构件(6)，其由壳体(5)支撑而不直接接触电磁辐射源(3)并且布置在漫射区域(4a)与身体部位之间，用于将电磁辐射转换成可见光以照亮身体部位，并且其中光纤(4)的光入射端直接与电磁辐射源(3)光学连接，其中转换构件(6)在光纤(4)的光入射端与电磁辐射源(3)之间的光学接合部的外部。

Description

用于诊断、手术或治疗的照明仪器
技术领域
本发明涉及用于诊断、手术或治疗的照明仪器。本发明更具体地涉及一种用于钻孔、刮牙、喷涂等的照明牙科仪器。
背景技术
用于钻孔、刮牙或喷涂的牙科仪器通常需要照明，以使牙科医生能够足够清楚地看到正被治疗的区域。照明中的任何锐边和彩色条纹都可能导致牙科医生的眼睛快速疲劳。此外，工具，即，钻头、刮牙器和空气/水射流的阴影会使牙科医生难以工作。因此，通常希望能够集中且均匀地照亮相对较大的区域。由于白光LED的发光效率，白光LED技术通常用于牙科仪器的照明。大多数白光LED被制造为磷光体转换型LED，其具有覆盖有黄色磷光体的蓝光发光二极管。黄色磷光体在蓝光激发下发出白光。与白炽灯相比，LED技术更高效，但是当用于只能进行有限冷却的环境中时，过热会导致光输出降低和LED退化。
DE10209194A1公开了一种手持牙科仪器，其与可拆卸的耦合装置一起使用，该耦合装置具有用于照亮物体的光源。该手持牙科仪器包括光导，该光导被布置成将来自光源的光传输到身体部位。光源是具有集成磷光体的LED。手持牙科仪器具有支撑光导的壳体。壳体可拆卸地附连到耦合装置。
US 2014/0134568 A1公开了一种具有光照装置的医疗/牙科仪器，该光照装置具有在头部部分中集成有磷光体的LED。
US 2007/0121786 A1公开了一种诊断/治疗仪器，例如具有牙科仪器工具和光辐射单元的手持件，该光辐射单元具有集成磷光体的LED。
发明内容
本发明的一个目的是克服现有技术的缺点，并提供一种用于诊断、手术或治疗的照明仪器，其具有改进的照明。
该目的通过权利要求1中限定的用于诊断、手术或治疗的照明仪器来实现。从属权利要求的主题涉及进一步的发展。
本发明提供了一种用于身体部位的诊断、治疗或手术的照明仪器。照明仪器包括：至少一根光纤，其用于将电磁辐射从电磁辐射源传输到身体部位；和支撑光纤的壳体。光纤的光学轴线在周向布置在壳体中的照明部分中。照明部分是环形的，并且布置成面向身体部位。照明部分中的光纤具有一个或多个漫射区域，用于将电磁辐射通过周向表面漫射到光纤外部。照明仪器还包括转换构件，优选地磷光体，其由壳体支撑而不直接接触电磁辐射源，并且布置在漫射区域与身体部位之间，用于将电磁辐射转换成可见光以照亮身体部位。转换构件在光纤与电磁辐射源之间的光学接合部之外。
本发明的一个主要有利效果是，相对较大的区域可以被穿过光纤的周向表面的漫射区域强烈且均匀地照亮，而没有任何阴影，光纤在周向布置在照明仪器的环形照明部分中。本发明的另一个主要有利效果是，由于转换构件远离电磁辐射源布置，即在被漫射区域暴露的光出射侧上，防止了电磁辐射源过热。因此，可以防止照明中温度相关的颜色偏移。因此，电磁辐射源的辐射输出通常可以增加，并且照明效率可以提高。可以延长电磁辐射源的寿命，并且可以避免或减少维护的需要。由于抑制了过热，电磁辐射源甚至可以在更高的辐射输出水平下安全操作，以获得更强的照明。此外，由于抑制了过热，使用者在应用期间可以更安全和舒适地握持照明仪器。例如，可以防止使用者的手出汗。
根据本发明的实施例，照明仪器优选地适于与具有电磁辐射源例如是LED或激光二极管的耦合装置一起使用，而没有诸如磷光体等转换构件。耦合装置优选可拆卸地附连到壳体。替代地，耦合装置可以是照明仪器的一体式部件。耦合装置优选地具有软管，该软管至少包括电线，用于连接到为电磁辐射源供电的电源。在该实施例中，耦合装置和照明仪器构成照明系统。替代地，耦合装置可以是电池驱动的。电池是可更换的和/或可通过充电适配器再充电。替代地，耦合装置的软管可以具有另一根光纤，用于将电磁辐射传输到照明仪器。
根据本发明的实施例，漫射区域优选地具有与待照亮区域的几何形状相匹配的尺寸和形状。漫射区域优选在整个照明部分上延伸。替代地，多个相同的漫射区域沿着环形照明部分以规则的间隔排列。替代地，漫射区域可以沿着环形照明部分以不规则的间隔排列。
根据本发明的实施例，光纤优选地布置在形成于壳体表面的凹槽中。凹槽优选以与光纤匹配的尺寸和形状提供。凹槽的横截面优选为抛物线形，以获得朝向身体部位的均匀照明。然而，凹槽可以具有各种横截面。例如，横截面替代地为u形。凹槽的深度优选地略大于光纤的直径，以提供用于填充半透明密封物质的空间，该半透明密封物质优选地具有光漫射特性。
根据本发明的实施例，照明部分优选地具有反射表面，以将光反射向身体部位。通过对凹槽抛光获得反射表面。替代地，凹槽可以涂有反射性物质。替代地，分立的环形光学反射表面布置在光纤后方的凹槽中。
根据本发明的实施例，一个或多个透镜优选地分别布置在漫射区域与身体部位之间。透镜优选为环形。因此，照明的大小和形状可以根据具体应用进行调整。
根据本发明的替代实施例，照明仪器优选地设有牙科装置，例如牙科喷涂装置、牙钻装置或牙科刮牙器装置，或者用于医疗成像的相机。相机可能对可见光、紫外光或红外光敏感。在这些实施例中，除了电线之外，耦合装置的软管优选地设置有用于加压空气和/或加压液体的供应管线。牙科喷涂装置具有用于喷射加压空气和加压液体的喷嘴。牙钻装置具有毂和由毂支撑的钻头。牙钻装置优选由涡轮驱动。替代地，可以使用电动马达。牙科刮牙器装置具有用于刮牙的顶端。壳体优选地具有抓握部分和头部部分，用于支撑相应的牙科装置和/或相机。环形照明部分位于相机、喷嘴或钻头或刮牙顶端周围的头部部分中，以获得无阴影的均匀照明。
根据本发明的一个实施例，光纤优选地在壳体内部从抓握部分延伸到头部部分中的照明部分。
根据本发明的实施例，光纤的漫射区域优选地具有适于将电磁辐射散射到外部的至少一个结构。该结构包括在光纤中形成的空隙和/或粒子。这些结构优选地形成在光纤的纤芯和/或包层中。照明部分中的光纤没有任何保护涂层，以使电磁辐射能够通过周向表面漫射。
根据本发明的替代实施例，电磁辐射源优选适于使用者选择性地发射蓝光、紫光或红外光。转换构件具有转换材料，优选磷光体和/或镧系元素掺杂的纳米粒子。镧系元素掺杂的纳米粒子将近红外光转换成可用于生物成像的近紫外光。转换材料优选在相应的漫射区域涂覆到光纤上。替代地，转换材料被布置在相应的漫射区域附近。不同的漫射区域可以具有用于照明和/或医疗成像的转换材料不同的组成。
附图说明
在随后的描述中，将通过使用示例性实施例并参考附图来更详细地描述本发明，其中
图1是根据本发明实施例的具有照明仪器和耦合装置的照明系统的示意性透视图；
图2A是图1中照明仪器的示意透视图；
图2B是图1中耦合装置的示意透视图；
图3是图1中照明仪器头部部分的示意性底视图；
图4A是图1中照明仪器头部部分沿图3中的线A-A截取的示意性剖视图；
图4B是根据另一个实施例的照明仪器的头部部分沿图3中的线A-A截取的示意性剖视图；
图4C是根据另一个实施例的照明仪器的头部部分沿图3中的线A-A截取的示意性剖视图；
图4D是根据另一个实施例的照明仪器的头部部分沿着图3中的线A-A截取的示意性剖视图；
图5是照明仪器的示意性局部顶视图，显示了照明的光分布。
附图中所示的附图标记表示下面列出的元件，并且将在示例性实施例的后续描述中提及。
1.照明仪器
2.耦合装置
3.电磁辐射源
4.光纤
4a.漫射区域
4b.周向表面
5.壳体
51.抓握部分
52.头部部分
52a.照明部分
52b.凹槽
6.转换构件
6a.转换材料
7.反射表面
8.牙钻装置
8a.毂
8b.钻头
9.照明系统
10.软管
11.透镜
12.漫射器
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的照明系统(9)。如图2A和图2B所示，照明系统(9)具有照明仪器(1)和耦合装置(2)。照明仪器(1)适用于身体部位的诊断、治疗或手术。照明仪器(1)适于与耦合装置(2)一起使用。如图2A和图2B所示，照明仪器(1)和耦合装置(2)可拆卸地附连。照明仪器(1)的壳体(5)可以可拆卸地附连到耦合装置(2)。替代地，耦合装置(2)可以固定到壳体(5)上，使得使用者不能拆卸它。如图2B所示，耦合装置(2)具有用于产生电磁辐射的电磁辐射源(3)。电磁辐射源(3)优选地是没有直接接触半导体的集成磷光体元件的LED。耦合装置(2)具有用于向电磁辐射源(3)供应电力的软管(10)。如图2A和图3所示，壳体(5)具有抓握部分(51)和头部部分(52)。如图3所示，头部部分(52)具有照明部分(52a)。照明仪器(1)具有光纤(4)，用于将电磁辐射从电磁辐射源(3)传输到面向身体部位的照明部分(52a)。如图3所示，光纤(4)为单体件，具有光输出端和光入射端。因此，可以尽可能地减少照明损失。光输出端在头部部分(52)中，光入射端在握持部分(51)中。替代地，光纤(4)可以正好具有两个零件，其中一个零件可以具有位于头部部分(52)中的光输出端，并且其中第二零件可以具有位于抓握部分(51)中的光入射端。从而可以简化组装过程。这两个零件可以在抓握部分(51)和头部部分(52)的组装期间连接。光纤(4)由照明仪器(1)的壳体(5)支撑。光纤(4)在壳体(5)内从握持部分(51)延伸到头部部分(52)的照明部分(52a)。如图3所示，光纤(4)的光输出端的光学轴线在壳体(5)的照明部分(52a)中在周向延伸。照明部分(52a)是环形的，并且布置成面向身体部位。图4A示出了图1中照明仪器(1)的照明部分(52a)沿图3中的线A-A截取的剖视图。照明部分(52a)在壳体(5)的表面上具有凹槽(52b)。光纤(4)的光输出端的光学轴线在周向布置在凹槽(52b)中。凹槽52b与光纤4的光输出端的形状相匹配。如图4A所示，照明部分(52a)中的光纤(4)具有漫射区域(4a)，用于将电磁辐射通过周向表面(4b)漫射到光纤(4)的外部。光纤(4)的光入射端与电磁辐射源(3)直接连接/耦合。漫射区域(4a)是环形的，并在整个照明部分(52a)上延伸。照明部分(52a)具有反射表面(7)。光纤(4)的漫射区域(4a)具有适于将电磁辐射散射到外部的结构。该结构包括空隙和粒子。电磁辐射源(3)是适于发射蓝光的LED。发蓝光的LED没有磷光体涂层以防止抓握部分(51)内部过热。替代地，可以使用发射紫光的LED。如图4A所示，转换构件(6)由壳体(5)支撑，并布置在漫射区域(4a)与身体部位之间，用于将电磁辐射转换成可见光，以照亮身体部位。如图4A所示，转换构件(6)具有直接布置在相应漫射区域(4a)上的转换材料(6a)。转换材料(6a)包括磷光体。图4B至图4C示出了该实施例的替代版本。如图4B和图4D所示，转换材料(6a)作为厚层布置在相应的漫射区域(4a)上。如图4C所示，转换材料(6a)涂覆在漫射区域(4a)上。如图4C所示，额外的漫射器(12)布置在漫射区域(4a)与身体部位之间。如4D所示，透镜(11)布置在漫射区域(4a)与身体部位之间。凹槽52b中的间隙填充有耐热透明密封材料。如图1所示，照明仪器(1)具有牙钻装置(8)。牙钻装置(8)具有毂(8a)和由毂(8a)支撑的钻头(8b)。头部部分(52)支撑毂(8a)。如图3所示，照明部分(52a)位于毂(8a)周围的头部部分(52)中。替代地，照明仪器(1)可以设置有牙科喷涂装置、牙科刮牙器装置和/或相机。相机可以通过壳体(5)上的保持器可拆卸地附连到壳体(5)的外部。保持器也可以是集成的或可拆卸的。相机被布置成观察头部部分(52)下侧的被照亮的区域。根据所获取的图像，可以确定照明仪器(1)特别是牙钻、刮牙器、喷嘴的对准/位置，并且因此可以基于计划的操纵向使用者提供用于指导的反馈。相机优选地是2D或3D相机。

Claims (20)

1.一种用于身体部位的诊断、治疗或手术的照明仪器(1)，包括:
至少一根光纤(4)，用于将电磁辐射从电磁辐射源(3)直接传输到所述身体部位；和
支撑所述光纤(4)的壳体(5)；
所述光纤(4)的光输出端的光学轴线在所述壳体(5)中的照明部分(52a)中沿周向延伸，所述照明部分(52a)是环形的并且被布置成面向所述身体部位；
所述照明部分(52a)中的所述光纤(4)具有一个或多个漫射区域(4a)，用于将电磁辐射通过所述光纤的周向表面(4b)漫射到所述光纤(4)的外部，
耦合装置(2)，所述耦合装置支撑用于产生电磁辐射的所述电磁辐射源(3)，
其特征在于，所述照明仪器还包括:
转换构件(6)，所述转换构件由所述壳体(5)支撑而不直接接触所述电磁辐射源(3)，并且布置在所述漫射区域(4a)与所述身体部位之间，用于将所述电磁辐射转换成可见光以照亮所述身体部位，以及
其中，所述光纤(4)的光入射端直接与所述电磁辐射源(3)光学连接，其中，所述转换构件(6)在所述光纤(4)的所述光入射端与所述电磁辐射源(3)之间的光学接合部的外部。
2.根据权利要求1所述的照明仪器(1)，其特征在于，所述耦合装置(2)可拆卸地附连到所述壳体(5)。
3.根据权利要求2所述的照明仪器(1)，其特征在于，所述壳体(5)具有抓握部分(51)和头部部分(52)，其中所述照明部分(52a)位于所述头部部分(52)中，其中所述耦合装置(2)可拆卸地附连到所述抓握部分(51)。
4.根据权利要求3所述的照明仪器(1)，其特征在于，在所述光输出端与所述光入射端之间延伸的所述光纤(4)是单体件光纤(4)，其中所述转换构件(6)和所述光输出端位于所述头部部分(52)中，并且其中所述光入射端位于所述抓握部分(51)中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的照明仪器(1)，其特征在于，所述漫射区域(4a)也是环形的，并且在整个所述照明部分(52a)上延伸，以便产生环形照明。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明仪器(1)，其特征在于，所述照明部分(52a)包括在所述壳体(5)的表面上的凹槽(52b)，其中所述凹槽(52b)匹配所述光纤(4)的形状。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的照明仪器(1)，其特征在于，所述照明部分(52a)包括反射表面(7)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的照明仪器(1)，其特征在于，还包括分别布置在所述漫射区域(4a)与所述身体部位之间的一个或多个透镜(11)。
9.根据权利要求1至8中任一项当从属于权利要求3时所述的照明仪器(1)，其特征在于，还包括牙科喷涂装置，所述牙科喷涂装置具有一个或多个喷嘴，其中所述壳体(5)具有抓握部分(51)和用于支撑所述牙科喷涂装置的头部部分(52)，并且其中所述照明部分(52a)围绕所述牙科喷涂装置的所述喷嘴位于所述头部部分(52)中。
10.根据权利要求1至8中任一项当从属于权利要求3时所述的照明仪器(1)，其特征在于，还包括牙钻装置(8)，所述牙钻装置(8)具有毂(8a)和由所述毂(8a)支撑的钻头(8b)，其中，所述壳体(5)具有抓握部分(51)和用于支撑所述毂(8a)的头部部分(52)，其中，所述照明部分(52a)围绕所述毂(8a)位于所述头部部分(52)中。
11.根据权利要求1至8中任一项当从属于权利要求3时所述的照明仪器(1)，其特征在于，还包括牙科刮牙器装置，所述牙科刮牙器装置具有顶端，其中，所述壳体(5)具有抓握部分(51)和用于支撑所述顶端的头部部分(52)，其中，所述照明部分(52a)围绕所述顶端位于所述头部部分(52)中。
12.根据权利要求1至11中任一项当从属于权利要求3时所述的照明仪器(1)，其特征在于，所述光纤(4)在所述壳体(5)内从所述握持部分(51)延伸至所述头部部分(52)的所述照明部分(52a)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的照明仪器(1)，其特征在于，所述光纤(4)的一个或多个漫射区域(4a)各自至少具有适于将所述电磁辐射散射到外部的一结构，其中所述结构包括空隙和/或粒子。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的照明仪器(1)，其特征在于，所述电磁辐射源(3)适于发射蓝光。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的照明仪器(1)，其特征在于，所述电磁辐射源(3)适于发射紫光。
16.根据权利要求1至13中任一项所述的照明仪器(1)，其特征在于，所述电磁辐射源(3)适于发射红外光。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的照明仪器(1)，其特征在于，所述转换构件(6)包括转换材料(6a)，所述转换材料涂覆在相应的漫射区域(4a)上或者紧邻所述相应的漫射区域(4a)分立地布置。
18.根据权利要求17所述的照明仪器(1)，其特征在于，所述转换材料(6a)包括磷光体和/或镧系元素掺杂的纳米粒子。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的照明仪器(1)，其特征在于，还包括：软管(10)，用于向所述耦合装置(2)至少供应电力。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的照明仪器(1)，其特征在于，还包括：相机，所述相机被布置成通过所述照明部分(52a)观察被照亮的区域。
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