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Die Erfindung betrifft ein Lichtquellensystem zum Einkoppeln von Licht in ein medizinisches Gerät, insbesondere ein chirurgisches Handgerät, vorzugsweise zur Anwendung in der Ophthalmologie, mit einer Lichtquelle und einer sich von der Lichtquelle erstreckende Lichtleitfaser.
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Lichtquellensysteme der in Rede stehenden Art dienen zur Bereitstellung von Licht bei medizinischen, insbesondere operativen Eingriffen für Operateure. Aus der Praxis sind Lichtquellensysteme zur Anordnung in medizinischen Geräten, insbesondere in medizinischen Einmal-Handgeräten, bekannt. Darin ist ein freies Ende der Lichtleitfaser hin zu einer Leuchtdiode (LED) derart angeordnet, dass das von der Leuchtdiode emittierte Licht in die Lichtleitfaser einkoppelt. Die bekannten Lichtquellensysteme sind jedoch in nur wenigen verschiedenen Lichtfarben erhältlich, insbesondere Warm- oder Kaltweiß. Das Spektrum des durch die bekannten Lichtquellensysteme emittierten Lichts ist also eingeschränkt. Die erhältlichen Lichtfarben werden in der Praxis nicht allen Beleuchtungs- bzw. Helligkeitsverhältnissen gerecht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lichtquellensystem der gattungsbildenden Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass mit einfachsten konstruktiven Mitteln und bei kleinstmöglicher Bauweise Licht mit einem größtmöglichem Spektrum erzeugbar ist.
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Voranstehende Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist das Lichtquellensystem dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle mehrere Lichtquelleneinheiten mit unterschiedlichen Farben umfasst und die Lichtleitfaser an einem freien Ende eine Aufweitung aufweist, wobei das Licht der Lichtquelleneinheiten in das aufgeweitete Ende der Lichtleitfaser einkoppelbar ist, so dass gebündeltes Licht entsteht.
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In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass eine Kombination mehrerer Lichtquelleneinheiten unterschiedlicher Farben das Licht- bzw. Farbspektrum erheblich erweitert. Dabei ist es denkbar, dass das Spektrum an den Operateur bzw. den medizinischen Eingriff individuell anpassbar ist. In weiter erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass eine Aufweitung eines freien Endes der Lichtleitfaser, also eine Vergrößerung der Querschnittfläche der Lichtleitfaser an dessen freien Ende, die Einkopplung des Lichts mehrerer Lichtquelleneinheiten unterschiedlicher Farbe ermöglicht. So ist es möglich, Licht unterschiedlicher Farben ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand in eine einzige Lichtleitfaser einzukoppeln. Durch Einkopplung des Lichts mehrerer Lichtquelleneinheiten entsteht gebündeltes Licht. Weitere konstruktive Mittel sind nicht erforderlich, so dass eine kleine Bauweise geschaffen ist.
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Lichtleitfasern von unterschiedlicher Dicke bzw. unterschiedlichen Durchmessern können genutzt werden. Die Dicke bzw. der Durchmesser von Lichtleitfasern wird auch Gauge-Größe genannt. Durch die Aufweitung der Lichtleitfaser zur Einkopplung des Lichts mehrerer Lichtquelleneinheiten ist eine Lichteinkopplung in eine Lichtleitfaser, insbesondere in eine Lichtleitfaser kleiner Gauge-Größe, möglich.
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Vorteilhaft an der Nutzung einer Lichtquelle mit mehreren Lichtquelleneinheiten ist weiterhin, dass geräteseitig einzig eine Anschlussbuchse zur Stromaufnahme benötigt wird.
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Folglich ist mit dem erfindungsgemäßen Lichtquellensystem ein Lichtquellensystem realisiert, das mit einfachsten konstruktiven Mitteln und bei kleinstmöglicher Bauweise Licht mit einem größtmöglichem Spektrum erzeugt.
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In vorteilhafter Weise ist die Lichtquelle in einem medizinischen Handgerät und/oder in einer Steuer-/Versorgungseinheit zum Betreiben eines medizinischen Handgeräts und/oder in einer zwischen dem Handgerät und der Steuer-/Versorgungseinheit anordenbaren Zwischeneinheit angeordnet. Das medizinische Handgerät kann ein Handstück, ein Handgriff oder ein sonstiges handgeführtes Gerät sein. Es ist auch denkbar, dass das medizinische Handgerät ein solches zur Durchführung von ophthalmologischer Operationen, insbesondere von Phakoemulsifikation, ist. Die Steuer-/Versorgungseinheit kann eine beliebig ausgeführte Basisstation sein, an die das Handgerät anschließbar ist und die das Handgerät mit allen notwendigen Arbeitsmedien und/oder Energie versorgt. Die zwischen dem Handgerät und der Steuer-/Versorgungseinheit angeordnete Zwischeneinheit kann im Sinne eines Adapters in einem gesonderten Gehäuse angeordnet sein, das Versorgungsleitungen, insbesondere Schläuchen und/oder Kabeln des Handgeräts, zugeordnet ist oder integraler Bestandteil desselben ist. Durch Anordnung der Lichtquelle in dem medizinischen Handgerät ist eine kleinstmögliche bzw. kompakte Bauweise geschaffen. Außerdem ist dadurch die Länge der Lichtleitfaser, nämlich von dem freien Ende der Lichtleitfaser zur Lichteinkopplung bis zu dem freien Ende der Lichtleitfaser zur Lichtauskopplung, besonders kurz, so dass der Einfluss möglicher Störungen reduziert ist. Durch Anordnung der Lichtquelle in der Steuer-/Versorgungseinheit ist eine zentrale Lichterzeugung geschaffen. So können mehrere medizinische Handgeräte mit gebündeltem Licht versorgt werden.
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Das medizinische Handgerät und/oder die Steuer-/Versorgungseinheit zum Betreiben eines medizinischen Handgeräts und/oder die Zwischeneinheit kann auf beliebige Art und Weise eine farbliche Ausgestaltung aufweisen, die auf die konkret verwendete Gauge-Größe der aufgeweiteten Lichtleitfaser schließen lässt. Es handelt sich dabei um eine Farbcodierung, die einen direkten Zusammenhang zwischen der Gauge-Größe der aufgeweiteten Lichtleitfaser und einer bestimmten Farbe herstellt. Dabei ist es denkbar, dass die Farbe mit Hilfe einer Eloxalschicht, einer Lackschicht oder durch Anodisieren aufgetragen wird. Durch die Farbcodierung ist es dem Anwender möglich, durch bloßes Betrachten, also visuell bzw. optisch, des Geräts bzw. der Einheit die Gauge-Größe der aufgeweiteten Lichtleitfaser zu bestimmen.
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In weiter vorteilhafter Weise ist die Lichtquelle als RGB-LED, insbesondere als Hochleistungs-RGB-LED, ausgeführt. Die RGB-LED umfasst mindestens drei Lichtquelleneinheiten, wobei es sich um eine rote, eine grüne und eine blaue Leuchtdiode (LED) bzw. LED-Chips handelt. Durch Lichtbündelung dieser Leuchtdioden ist RGB-Licht erzeugbar. Leuchtdioden erzeugen eine geringe Abwärme und emittieren nahezu monochromatisches Licht, so dass sie für die Verwendung in medizinischen Geräten besonders geeignet sind. Die jeweiligen Anteile des rot-, grün- und blaufarbigen Lichts in dem gebündelten Licht (Einzelfarbanteile) bestimmen die Farbe bzw. Farbton bzw. Farbtemperatur des gebündelten Lichts.
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Das Lichtquellensystem sieht in besonders vorteilhafter Weise mindestens vier Lichtquelleneinheiten vor, wobei mindestens eine Lichtquelleneinheit eine weißfarbige Leuchtdiode (LED) bzw. LED-Chip ist. Unter Verwendung der weißfarbigen Leuchtdiode kann die Helligkeit des gebündelten Lichts insgesamt verändert werden.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Lichtquelleneinheiten an- und ausschaltbar ist. Dies ermöglicht eine einfache Auswahl der einzelnen in der konkreten Anwendungssituation benötigten Lichtquellen. Zudem kann der Operateur bzw. der Anwender je nach Bedarf beliebig zwischen verschiedenen Lichtfarben hin- und herschalten. Zusätzlich oder alternativ kann die Lichtintensität zumindest eines Teils der Lichtquelleneinheiten einstellbar sein. Insbesondere die Veränderung des Lichtstroms der Lichtquelleneinheiten können die Einzelfarbanteile erhöht oder verringert werden, nämlich im Sinne einer Lichtdimmung. Im Konkreten kann die An- und Ausschaltung der Lichtquelleneinheiten sowie die Einstellung der Lichtintensität durch Veränderung der elektrischen Stromstärke und/oder der elektrischen Spannung erfolgen.
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Die Intensität und/oder die Farbe des gebündelten Lichts, insbesondere von RGB-Licht, ist in weiter vorteilhafter Weise durch Veränderung des Lichtstroms der einzelnen Lichtquelleneinheiten einstellbar. Dadurch kann eine RGB-Steuerung geschaffen sein. Somit kann den während des medizinischen Eingriffs vorherrschenden Beleuchtungs- bzw. Helligkeitsverhältnissen Rechnung getragen werden. Außerdem kann dadurch die Farbe bzw. der Farbton bzw. die Farbtemperatur des Lichts individuell an die Anforderungen des Operateurs und/oder des medizinischen Eingriffs angepasst werden.
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Das Ein- und Ausschalten und/oder die Intensität und/oder die Farbe des gebündelten Lichts kann an dem medizinischen Gerät, insbesondere an dem medizinischen Handgerät und/oder an der Versorgungseinheit zum Betreiben des Handgeräts und/oder in der Zwischeneinheit, einstellbar sein. Hierfür können bekannte Bedienelemente, beispielsweise mechanische Tasten, Folien- bzw. Membrantasten oder sonstige berührungsempfindliche Tasten, wie Schaltflächen eines Touchscreens, eingesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Intensität und/oder die Farbe des gebündelten Lichts über eine externe Bedieneinheit einstellbar sein. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Funkfernbedienung handeln.
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Die Lichtquelle bzw. die Lichtquelleneinheiten und die Lichtleitfaser können in weiter vorteilhafter Weise fest oder lösbar miteinander verbindbar sein. Im Konkreten können Steckverbindungen und/oder Schraubverbindungen und/oder materialschlüssige Verbindungen, vorzugsweise Klebeverbindungen, zum Einsatz kommen. Durch die Verbindung ist eine Baugruppe geschaffen, die äußerst robust und, insbesondere bei der Montage, besonders einfach handzuhaben ist.
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Die Lichtleitfaser kann eine polymere optische Faser (POF) oder eine Glasfaser sein, die jeweils besonders geeignete optische Eigenschaften aufweisen.
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Die für die Lichtquelle erforderliche elektrische Energie kann von dem medizinischen Handgerät und/oder von der Steuer-/Versorgungseinheit und/oder von der Zwischeneinheit beziehbar sein. Dabei kann es sich um eine externe Stromversorgung handeln, deren elektrische Energie durch Stromkabel oder dergleichen übertragen wird und der Lichtquelle zur Verfügung gestellt wird. Zusätzlich oder alternativ kann es sich um eine interne Energieversorgung handeln, beispielsweise in Form einer Batterie oder eines Akkumulators. Dies begünstigt eine kompakte Bauweise des medizinischen Geräts.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
- 1 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtquellensystems mit einer RGB-LED und einer Lichtleitfaser und
- 2 in einer schematischen Seitenansicht die aufgeweitete Lichtleitfaser aus 1.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Lichtquellensystem zum Einkoppeln von Licht in ein medizinisches Gerät zur Durchführung ophthalmologischer Operationen. Im Konkreten handelt es sich um ein steriles Einmal-Handgerät, das anstatt einer externen Beleuchtungseinheit verwendet werden kann. Das Lichtquellensystem umfasst als Lichtquelle eine Hochleistungs-RGB-LED 1 und eine Lichtleitfaser 2. Die RGB-LED 1 umfasst vier Lichtquelleneinheiten 3, 4, 5, 6, die als LED-Chips ausgebildet sind. Die LED-Chips weisen jeweils unterschiedliche Farben auf, wobei ein roter LED-Chip 3, ein grüner LED-Chip 4, ein blauer LED-Chip 5 und ein weißfarbiger LED-Chip 6 vorgesehen sind. Mit den LED-Chips 3, 4, 5 ist RGB-Licht erzeugbar.
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Die LED-Chips 3, 4, 5, 6 sind auf einer Stützstruktur 8 angeordnet und mit dieser verbunden. Dabei sind die LED-Chips 3, 4, 5, 6 in enger räumlicher Nähe zueinander angeordnet und in nahezu gleicher räumlicher Orientierung ausgerichtet. Die Stützstruktur 8 weist sechs Anschlussfüße 9 bzw. Pins auf, die zur elektrischen Verbindung des Lichtquellensystems mit dem medizinischen Handgerät dienen. Die Anschlussfüße 9 dienen einerseits zur Energieversorgung des Lichtquellensytems und andererseits zur Steuerung der RGB-LED.
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Es handelt sich bei der Lichtleitfaser 2 um eine polymere optische Faser (POF). Die polymere optische Faser weist an einem freien Ende eine Aufweitung 7 auf, in Form einer sich kegelförmig vergrößernden Querschnittfläche. Die Aufweitung 7 ist durch Stauchung hergestellt. Die vergrößerte Querschnittfläche des freien Endes der polymeren optischen Faser ist gerade so groß ausgeführt, dass sie alle vier LED-Chips 3, 4, 5, 6 überdeckt. Mit anderen Worten, die vergrößerte Querschnittfläche des freien Endes der polymeren optischen Faser entspricht der durch die Lichtquelleneinheiten 3, 4, 5, 6 aufgespannten Fläche, im Sinne einer einhüllenden Fläche. Dadurch ist sichergestellt, dass das Licht der vier LED-Chips 3, 4, 5, 6 vollständig in das aufgeweitete Ende der polymeren optischen Faser einkoppelt. Auf diese Weise entsteht gebündeltes Licht mit roten, grünen, blauen und weißen Einzelfarbanteilen (RGB-Licht).
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Die Lichtleitfaser 2 ist zu ihrem Schutz vor Beschädigung und/oder Störeinflüssen mit einer Ummantelung 10 versehen.
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Die LED-Chips 3, 4, 5, 6 sind jeweils ein- und ausschaltbar. Darüber hinaus ist die Intensität und/oder die Farbe jedes einzelnen LED-Chips 3, 4, 5, 6 individuell einstellbar. Dadurch ist die Intensität und/oder die Farbe des RGB-Lichts insgesamt einstellbar.
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2 zeigt die aufgeweitete Lichtleitfaser 2 aus 1. Die Lichtleitfaser 2 ist an dem von der Ummantelung 10 freigelegten freien Ende in ihrer Querschnittfläche vergrößert, nämlich gegenüber ihrer Querschnittfläche außerhalb des Bereichs des freien Endes. Die Aufweitung 7 bzw. Querschnittvergrößerung ist im Wesentlichen in Form eines Kegels ausgebildet. Ein glatter Übergang der Querschnittfläche von einer serienmäßigen Querschnittflächengröße zu einer vergrößerten Querschnittflächengröße ist geschaffen.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lichtquellensystems wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
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Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lichtquellensystems lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, dieses jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtquelle
- 2
- Lichtleitfaser
- 3
- roter LED-Chip
- 4
- grüner LED-Chip
- 5
- blauer LED-Chip
- 6
- weißer LED-Chip
- 7
- Aufweitung
- 8
- Stützstruktur
- 9
- Anschlussfuß
- 10
- Ummantelung
