CN116113793A - 外科手术照明装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种外科手术照明装置，所述外科手术照明装置包括外壳(12)；多个光源(24)，所述多个光源联接到所述外壳；以及封闭板(18)，所述封闭板用于通过允许光穿过而对所述照明装置进行封闭。所述封闭板包括多个透镜元件，每个透镜元件被配置为收集和聚焦来自对应光源的光以产生位于距所述照明装置预定距离处的具有预定直径的光斑。为了简化所述照明装置的结构，所述光源和盖板以一种方式进行布置，使得来自所述光源且由相关联的透镜元件接收的光束在没有明显反射或偏转的情况下抵达所述透镜元件。所述封闭板因此包括收集和聚焦来自所述光源的所述光所需的所有光学器件。

Description

外科手术照明装置

技术领域

本公开涉及一种用于手术室中的外科手术照明装置。

现有技术

外科手术灯通常是呈圆顶状物的形式，所述圆顶状物可通过铰接式支撑件从手术室的天花板悬挂下来或安装在移动结构上。所述外科手术灯可包括一个或多个光源，诸如LED、卤素灯泡或更罕见地白炽灯泡。根据关于外科手术灯的法国标准NF EN 60601-2-41，外科手术灯必须在距发光区1m的距离处产生白光场，所述白光场的特征在于中心照射、直径、显色指数和特定颜色的温度以允许为外科医生实现最佳观察条件。这通常通过使用一个或多个光学器件以收集由光源发射的光束并将所述光束朝向外科手术视野聚焦来实现。灯之后由大体上透明的底侧封闭，所述底侧也可进一步收集光束或使所述光束偏转，而且以适合于无菌环境的方式对灯的圆顶状物进行密封。

照明设备可包括单个光学器件或成组的光学器件，包括例如反射器、逆反射器、透镜、准直器等。图1示出了常规外科手术灯的结构。光源1在此处是卤素灯泡。来自光源的向上发散的光束被收集并且通过布置在灯泡1上方的凸反射器2而向下反射。这些束以及由所述源侧向地发射的光束被聚光器3收集并且呈现为平行或会聚束。这种束之后通过一系列棱镜5朝向外科手术视野引导。所述外科手术灯可具有滤光器4，以对来自卤素源的紫外和红外光线进行滤光。最终，这个光学系统用透明底侧6进行封闭。这些不同的光学器件中的每一者必须被正确地定位并且良好地维持在照明设备内的适当位置。使用LED作为光源的装置面临着类似的问题，为每个LED提供光学器件的需求则加剧了该项挑战。出于这个原因，对于外科手术灯来说并不少见的是，包括内部结构以固定光源、任何可能的印刷电路和诸如准直器、透镜或反射器等各种光学器件。照明设备因此是昂贵的，并且组装和维护起来也很复杂。它还要求在制造期间注意精度以确保各种元件可被恰当地对准。

发明内容

本公开旨在于缓解与已知布置相关联的问题，并且更具体地提供一种外科手术照明装置，所述外科手术照明装置具有使得整个装置更轻、更耐用、更易于组装且更为便宜的简化的设计。

这个目的和其他目的在一种外科手术照明装置中实现，所述外科手术照明装置包括外壳和联接到所述外壳的多个光源，所述装置还包括封闭板，所述封闭板至少部分对光是透明的并且可联接到所述外壳以通过允许来自所述光源的光穿过而对所述装置进行封闭。所述封闭板包括多个透镜元件，每个透镜元件被配置为收集和聚焦来自对应光源的光以产生位于所述照明装置的预定距离处的具有预定直径的照射光斑。所述光源和这个封闭板被布置为使得来自所述光源且由相关联的透镜元件接收的光束基本上无反射或偏移地抵达所述透镜元件。通过防止在来自所述光源的光到达所述封闭板的光学元件之前发生任何偏转和反射，所述布置确保了收集和聚焦来自所述光源的所述光所需的任何光学器件都包括在所述封闭板内。换句话说，所述装置在所述光源与所述封闭板之间不具有光学元件。以此方式，所述装置在所述光源与所述封闭板之间大体上是中空的。因此简化了照明装置的整体结构，这有助于组装和维护两者。由于所有元件都可固定到所述外壳，因此不再需要提供附加的机械支撑件。这减轻了总重量并且提高了耐用性。

每个透镜元件另外是菲涅耳透镜(Fresnel lens)，其包括由一系列凸出的棱镜包围的中心透镜区域，所述凸出的棱镜同心地布置在所述封闭板的光入射表面上。这种结构允许通过最小化所述板的厚度而实现来自光源的光与所产生的光斑的最佳耦合。

根据优选的实施方案，所述封闭板包括至少一个滤光器。这可通过以下方式来实现：针对特定的医疗应用对所述板进行表面处理以引起光的色温的变化或者阻止或透射某些波长。

在有利的实施方案中，所述封闭板具有基本上平滑的光出射表面。以此方式，有助于清洁所述照明装置的所述封闭板并且降低了污染的风险。

优选地，所述封闭板的所述光出射表面基本上是凹形形状。这有助于将源于不同的光源和光学元件的光束定位到同一光点上。

当封闭板由连接在一起的数个部分构成时，根据优选的实施方案有助于封闭板的制造。

优选地，所述封闭板包括底板，所述底板具有：外表面，所述外表面与所述封闭板的所述光出射表面匹配；以及内表面，所述内表面具有附接到所述底板的所述内表面的至少一个透镜元件。这种结构使得有可能单独地制造透镜元件，同时最小化其成本，这大大地有助于所述透镜元件的制造和可获得的精度，当后者通过成型，通过注塑来形成时尤其如此。

当这个底板具有固定所述透镜元件的多个凹口时，封闭板的组装甚至更为容易。

根据特别有利的实施方案，所述封闭板还包括至少一个光板，所述至少一个光板放置于所述透镜元件与所述底板之间以对所述光进行扩散或滤光。以此方式，所述照明装置可提供光斑直径或色温的变化，而不需要附加光学器件。

根据优选的实施方案，所述封闭板在包括所述透镜元件的区域中的厚度为至多50mm，优选地至多25mm。另外，所述光源与所述封闭板之间的距离优选地是在60mm与20mm之间，并且更优选地是在50mm与20mm之间。

优选的是，所述透镜元件和所述封闭板中的至少一者由PMMA或PC，或这两种材料的组合制成。

在特别有利的型式中，所述照明装置包括LED光源。

根据本公开的另一个方面，提出了一种用于对如上所述的外科手术照明装置进行封闭的封闭板，所述封闭板包括适于用作光出射表面的平滑的外表面和内表面，其中多个透镜元件设置在所述板的所述内表面上，每个透镜元件(20)是菲涅耳透镜，包括由一系列凸出的棱镜(202、203)包围的中心透镜区域(201)，所述凸出的棱镜同心地设置在所述封闭板(18)的内表面上并且每个透镜元件被配置为收集和聚焦来自光源的光。

优选地，所述封闭板还包括至少一个底板，所述至少一个底板具有附接到所述底板的内表面的至少一个透镜元件。

根据本公开的又另一个方面，提出了一种制造外科手术照明装置的发光表面的方法，所述方法包括以下步骤：提供底板，所述底板具有适于用作光出射表面的平滑的外表面和内表面；提供多个透镜元件，所述多个透镜元件适于基本上无反射或偏转地收集和聚焦来自光源的光；以及将所述透镜元件固定在所述底板的所述顶表面上。

优选地，所述方法还包括以下步骤：在将所述透镜元件粘结到所述底板之前在所述透镜元件与所述底板之间插入光板以对光进行扩散和/或滤光。替代地，所述方法可包括以下步骤：对所述封闭板进行表面处理以阻止某些波长的透射。

由此制成的封闭板优选地意图用于如上所述的外科手术照明装置中。

附图说明

在阅读作为非限制性实例呈现的实施方案的详细描述之后将更好地理解本公开，并且其他优点将显现出来，所述非限制性实例由附图示出，在附图中：

图1示意性地示出了根据现有技术的外科手术照明装置的结构；

图2是根据本公开的外科手术照明装置的示意图；

图3以横截面示意性地示出了图2的外科手术照明装置；

图4示意性地示出了透镜元件以及其功能；

图5示意性地示出了根据一个实施方案的封闭板；

图6示意性地示出了根据另一个实施方案的封闭板；

图7a示出了根据另一个实施方案的照明装置的封闭板的局部分解截面图；

图7b示意性地示出了图7b的已组装的封闭板的截面图；

图8是根据另一个实施方案的封闭板的局部分解截面图。

具体实施方式

图2示出了根据本公开的外科手术照明装置10。照明装置10可为灯具头或圆顶状物，其可单独地使用或结合其他圆顶状物一起使用来照亮外科手术部位。照明装置10包括壳体或外壳12，所述壳体或外壳在所示的实例中安装在臂16上。这个臂16可固定到铰接式支撑件，所述铰接式支撑件锚定到手术室的天花板或墙壁。所述臂也可安装在放置于地面上的固定或移动支撑件上。外壳12具有后表面(未示出)和成角度地延伸到后表面的连续侧壁。

手柄14固定到外壳12的侧壁并且在所述侧壁的周边的一部分上延伸。照明装置10的底侧或光出射表面由封闭板18或底侧封端，这允许光从照明装置10出射，同时保护所述照明装置免于湿气、灰尘等影响并且允许彻底清洁。另一个手柄22从外壳12延伸到发光表面的中心，这使得有可能单手操纵装置10。

如图3所示的照明装置10的横截面图所示，外壳12在后壁与侧壁之间限定内部空间以容纳光源和任何相关联的电路、散热器或其他事物。封闭板18设有数个透镜元件20。优选地，每个透镜元件20被定位成从单个对应光源24收集和聚焦光。为清楚起见，在图3中仅示出了两个光源24。所述光源与封闭板18中的透镜元件20对准。实际上，照明装置10将包括与所存在的透镜元件20一样多的光源24，即在图1所示的装置中存在九个光源和透镜元件。图3所示的光源24是LED，优选地为“板上芯片”(COB)类型，但是可使用其他类型的LED以及甚至其他光源。在所示的实例中，每个LED光源24使用未示出的连接器抵靠外壳12的内壁保持在适当位置。其他附接手段也是可能的。外壳12可设有凸出的衬垫26(如图所示)以对光源24进行定位和定向，并且对外壳主体12提供热连接以有助于散热。封闭板18可通过夹子或通过螺钉，例如使用中心手柄22或通过装配连接柱来固定到外壳12。一旦附接，封闭板18的外边缘就密封外壳12的边缘以防止湿气和灰尘。可使用附加垫圈来改进这种密封。

图4是根据照明装置的一个实施方案的透镜元件20的截面图。透镜元件20基本上是圆形形状，其中中心区域201包括凸出的基本上为凸形的透镜。在这个中心区201周围，同心地布置了棱镜结构或齿状物，每一者具有相对于彼此成角度地布置的入射表面202和反射表面203。在所示的实施方案中，传入面是平面的，而反射面203是具有曲率的复杂表面。传入表面也可为弯曲的。在所示的图示中，提供了四个棱镜或同心齿状物，但有可能使用更多或更少的齿状物。中心区201和齿状物202被配置为收集由光源发射的光束的不同部分。这示意性地示出于附图中。所发射的束的每个部分在不同位置进入透镜元件20。由光源24发射的束的中心部分穿过透镜的中心区201并且朝向距透镜给定距离处的指定点聚焦。所发射的光的较为发散的部段逐渐地耦合到齿状物的入射表面202中的一者，其中所述发射的光的部段发生折射，然后从反射表面203反射到同一指定点。所有束都通过共同的出射表面204离开透镜元件20并且叠加在焦点处。出射表面204可为平坦的或略微凹形的以更好地将光引导到指定光斑。结合有由同心齿状物包围的中心透镜的这种结构允许透镜元件20从光源24收集最多的光线并且以最小足迹将所述光线聚焦在给定的聚焦区域上。透镜元件20因此执行与常规的外科手术照明装置中所存在的透镜、准直器和反射器的组合相同的功能。透镜元件20可为或包括菲涅耳透镜。

在使用时，每个透镜元件20的聚光效率在一定程度上取决于透镜元件20的厚度并且尤其取决于齿状物202的高度，但是它还取决于透镜元件的直径、透镜元件20与相关联光源24之间的距离以及还有LED的发光表面的尺寸。关于透镜20的厚度，观察到，齿状物202(尤其是朝向透镜的外侧方向)越高，可收集到的发射光束越多。然而，这种情况是以较小的光斑直径为代价的。在照明装置10的许多配置中，封闭板18的光透射区域(即，包括光学元件20的区域)将具有50mm或更小的最大厚度，并且在一些配置中具有25mm或更小的最大厚度。关于光源24与封闭板18的最顶部部分之间的距离，一些型式具有60mm的最大距离，而其他型式具有20mm的最大距离。优选距离是在20mm与50mm之间。

根据图3所示的照明装置显而易见的是，通过将收集和聚焦光所需的所有光学元件并入封闭板中，大大地简化了照明装置的整体结构。所有元件可直接附接到外壳12。因此，没有必要为各种元件提供中间机械支撑件。因此，还极大地简化了所述装置的组装。还可显著地减轻设备的总重量。另外，在光源24与透镜元件20之间提供了空间。在一些实施方案中，这个空间可保持为空的或基本上为空的。在其他实施方案中，这个空间可用于插入扩散板以改变光斑的直径。例如，可在一些透镜元件20的前面插入扩散板并且光斑的直径可通过改变供应到LED光源24的电流来改变。类似地，可将滤光片插置在光源24中的一者或多者与对应的透镜元件20之间，以便改变光斑的色温或切断特定波长区，这取决于外科医生的需求。

图5示出了根据照明装置10的一个实施方案的封闭板18。封闭板18包括数个透镜元件20，所述透镜元件布置在表面上的预定位置处以对应于外壳12中光源24的位置。封闭板由基本上透明的材料，诸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、硅树脂或其他合适的材料制成。所述封闭板优选地通过成型，通过注塑来制造，并且可一件地形成。所述封闭板也可由不同的材料制成。在一些型式中，封闭板18的不发光区域(即，不具有透镜元件20的区域)可能是不太透明的或甚至基本上是不透明的。这可通过施加涂层来实现。当安装在照明装置1上时，图中所示的封闭板18的底侧将形成外表面。这一侧优选地是平滑的，从而允许所述底侧不透水地对照明装置进行封闭。这个表面也可为平坦的或弯曲的，例如凹形的。柱28设于封闭板18的上表面上以使得所述封闭板能够通过螺钉等固定到外壳12。可提供诸如夹子等其他附接手段，以将封闭板附接到外壳的边缘或手柄22。

在所示的实例中，外壳12和封闭板18具有大体上为圆形的形状。然而，应当了解，创造性布置可应用于各种形状和结构的照明装置，包括包含数个外壳或壳体部分的那些。因此，封闭板18可采用不同的形状或以数个部分提供，这取决于照明装置的形状。

图6示出了根据另一个变型的封闭板18。在这种布置中，封闭板由数个部分或区段180(在所示的实例中为三个)构成，所述部分或区段之后可胶粘在一起以确保不透水性和不透灰尘性。以数个部分制造封闭板18有助于注塑成型工艺并且因此降低成本。同时，可提高制造精度，尤其是使得有可能在透镜元件20上获得较小的留隙角。

图7a和图7b示出了根据另一个实施方案的封闭板18。在这种配置中，封闭板18由底板181构成，所述底板具有平滑的底侧和容纳各种透镜元件20的凹口或位置182。透镜20之后通过超声波或其他类似手段附接到底板181。这种布置具有可单独地进行底板和透镜元件20的注塑成型的优点。这使得有可能获得更小的棱镜角度，从而提高透镜准确度。如图7b所示，透镜元件20可设有平坦或略微凹形的出射表面，而不会影响封闭板18的平滑底侧。底板181和透镜元件20也可由不同的材料制成。例如，透镜20可为PMMA，而底板181为PC。另外可设想的是，底板由数个部分组成，所述部分之后被胶粘在一起以形成最终结构。

组成图7a和图7b所示的封闭板的结构可如图8所示进行进一步的修改。在这种布置中，另一个光板30插置在透镜元件20与底板181之间。光板30可为扩散板以增大所产生的光斑的直径。光板30也可为滤光器，从而使得有可能针对特定应用修改光的色温，或吸收某一波长带。通过将扩散板或滤光器30插置在特定的单独透镜元件20与底板181之间，然后允许控制对单独光源24的供电，照明装置可用于以可调整的方式提供不同的光斑直径或不同的光温。

在装置的另一个变型中，一个或多个滤光器可通过板18或一个或多个透镜元件20的表面处理而并入到封闭板中。

附图标记列表

1   卤素灯泡

2   凸反射器

3   聚光器透镜

4   滤光器

5   棱镜扩散器/偏转器

6   底侧

10  照明装置

12  外壳

14  手柄

16  臂

18  封闭板

180 封闭板区段

181 底板

182 位置/凹口

20  透镜元件

22  无菌手柄

24  光源

26  衬垫

201 透镜元件的中心区域

202 棱镜入射表面

203 棱镜反射表面

204 透镜元件出射表面

28  柱

30  光板

Claims (20)

1.一种外科手术照明装置，所述外科手术照明装置包括外壳(12)和联接到所述外壳的多个光源(24)，所述装置还包括封闭板(18)，所述封闭板至少部分对光是透明的并且可联接到所述外壳以通过传递来自所述光源的光而对所述照明装置(10)进行封闭，所述封闭板(18)包括多个透镜元件(20)，每个透镜元件(20)是菲涅耳透镜，包括由一系列凸出的棱镜(202、203)包围的中心透镜区域(201)，所述凸出的棱镜同心地设置在所述封闭板(18)的内表面上，每个透镜元件被配置为收集和聚焦来自对应光源(24)的光以产生位于距所述照明装置预定距离处的具有预定直径的照射光斑，所述光源(24)和所述封闭板(18)被布置为使得来自所述光源且由相关联的透镜元件(20)接收的光束基本上无反射或偏转地撞击在所述透镜元件上，所述装置在所述光源(10)与所述封闭板(18)之间不含光学元件。

2.根据权利要求1所述的外科手术照明装置，其中所述封闭板(18)包括至少一个滤光器。

3.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术照明装置，其中所述封闭板(18)具有基本上平滑的光出射表面。

4.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术照明装置，其中所述封闭板(18)的所述光出射表面基本上是凹形形状。

5.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术照明装置，其中所述封闭板(18)包括粘结在一起的多个部分(20；180；181、182)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术照明装置，其中所述封闭板(18)包括至少一个底板(181)，所述至少一个底板具有：外表面，所述外表面对应于所述封闭板的所述光出射表面；以及内表面，所述内表面具有附接到所述底板(181)的所述内表面的至少一个透镜元件(20)。

7.根据权利要求6所述的外科手术照明装置，其中所述底板(181)的所述内表面包括附接有所述透镜元件(20)的多个凹口(182)。

8.根据权利要求6或7所述的外科手术照明装置，其中所述封闭板(18)还包括至少一个光板(30)，所述至少一个光板设置在所述透镜元件(20)与所述底板(181)之间以对所述光进行扩散和/或滤光。

9.根据任一前述权利要求所述的外科手术照明装置，其中所述封闭板在包括所述透镜元件(20)的区域中的厚度为至多50mm，优选地至多25mm。

10.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术照明装置，其中所述光源(24)与所述封闭板(18)之间的距离是在60mm与20mm之间，优选地在50mm与20mm之间。

11.如前述权利要求所述的外科手术照明装置，其中所述透镜元件(20)和所述封闭板(18)中的至少一者由PMMA、PC、硅树脂或其组合制成。

12.如前述权利要求所述的外科手术照明装置，所述外科手术照明装置包括LED光源(10)。

13.根据前述权利要求中一项所述的外科手术照明装置，其中所述装置在所述光源(10)与所述封闭板(18)之间基本上是空的。

14.根据前述权利要求中一项所述的外科手术照明装置，其中所有所述光学元件都包括在所述封闭板(18)中。

15.一种用于根据前述权利要求中任一项的外科手术照明装置(10)中的封闭板，所述封闭板包括适于用作光出射表面的平滑的外表面和内表面，其中多个透镜元件(20)布置在所述板的所述内表面上，每个透镜元件(20)是菲涅耳透镜，包括由一系列凸出的棱镜(202、203)包围的中心透镜区域(201)，所述凸出的棱镜同心地布置在所述封闭板(18)的内表面上并且每个透镜元件被配置为收集和聚焦来自光源(24)的光。

16.根据权利要求15所述的封闭板，所述封闭板包括至少一个底板(181)，所述至少一个底板具有附接到所述底板(181)的内表面的至少一个透镜元件(20)。

17.根据权利要求16所述的封闭板，所述封闭板包括至少一个光板(30)，所述至少一个光板设置在所述透镜元件(20)与所述底板(181)之间以对所述光进行扩散和/或滤光。

18.一种制造根据权利要求15至17中一项的外科手术照明装置的封闭板的方法，所述方法包括以下步骤：提供底板，所述底板具有适合于用作光出射表面的平滑的外表面和内表面；提供多个透镜元件(20)，所述多个透镜元件适于基本上无反射或偏转地收集和聚焦来自光源的光；以及将所述透镜元件(20)附接到所述底板的所述内表面。

19.根据权利要求18所述的制造封闭板的方法，所述方法还包括以下步骤：在粘结之前在所述透镜元件与所述底板之间插置光板以对所述光进行扩散和/或滤光。

20.根据权利要求18或19所述的制造封闭板的方法，所述方法用于根据权利要求1至14中任一项的外科手术照明装置中。

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