DE2133719A1

DE2133719A1 - Operationsleuchte mit lichtleiter

Info

Publication number: DE2133719A1
Application number: DE2133719A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Dr Junginger
Original assignee: Original Hanau Quarzlampen GmbH
Current assignee: Original Hanau Quarzlampen GmbH
Priority date: 1971-07-07
Filing date: 1971-07-07
Publication date: 1973-01-25
Also published as: US3772506A; DE2133719B2; JPS4829283A; DE2133719C3; FR2141240A5

Description

PATENTANWALT DIPL-INQ. JOACHIM STRASSE

HANAU · RUMERSTR. 19 · POSTFACH 7« · TEL.IO803· TELEQRAMME: HANAUPATtNT · TELEX- 4 18478ipat

ORIGIUAL HANAU QUARZLAMPEN GmbH 6. JuM 1971

6450 Hanau/Main Zo/Jg - 1292

Operatlonsleuchte mit Lichtleiter

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Operatlonsleuchte mit einem Lichtleiter zur verlustarmen übertragung des Lichtstroms einer Lichtquelle der Operatlonsleuchte auf das Operationsfeld.

Das Problem der Schattenfreiheit Im Operationsfeld wird meist dadurch gelöst, daß mehrere Leuchten, die zu einer großen Operatlonsleuchte zusammengefaßt sind, aus verschiedenen V/ln- \ kein das Operationsfeld, beleuchten. Die Schattenfreiheit bedeutet dabei nicht das Fehlen jeglicher Lichtabstufung, hervoi— gerufen durch Hindernisse Im Strahlengang des Lichtes, sondern das Vermeiden von Schlagschatten, wie sie beim partiellen Abdecken von nur einer Lichtquelle entstehen. Das Zusammenwirken von mehreren OperatIons Ieuchten, die zu einer Leuchte zusammengefaßt sind, gewährleistet eine Schattenfreiheit, die das plastische Sehen nicht einschränkt.

ύΰ\ einer derartigen OperatIons Iouchte wurde vorgeschlagen, die einzelnen OperatI ons Ioucb1en entlang eines an einer Stelle

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offenen Kreisringes und einer im Zentrum des Kreisringes voi— gesehenen Operations Ieuchte anzuordnen, wobei jede Operatlonsleuchte eine Einheit bildet, welche eine von einem Kiihlnittel durchströmte Kühleinrichtung aufweist. Durch die Kühlung der Operations I euchten können Lichtquellen mit besonders hoch belastbaren Glühlampen eingesetzt werden, die bisher trotz guter Lichtausbeute wegen der besonders großen Explosionsgefahr der verwendeten Narkosegase von der Anwendung in der Operationsbeleuchtung ausgeschlossen werden mußten. Die Abmessungen der Glühlampen der vorgeschlagenen OperatI ons Ieuchten können aufgrund der verwendeten KühIeinr1chtungen kleiner als bei üblichen Leuchten gehalten werden, wobei auch gleichzeitig die psychologische Belastung des Chirurgen vermindert wird, der sich bislang durch die in einem gemeinsamen großen Leuchtenkörper eingesetzten Operations Ieuchten räumlich beengt fühlte.

Bei der Verwendung einer einzelnen OperatI ons Ieuchte zum Ausleuchten eines Operationsfeldes stellt sich die Aufgabe, die austretenden Strahlen der Leuchte aufzufächern und mit nahezu gleicher Beleuchtungsstärke auf das Operationsfeld abzustrahlen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die OperatI ons Ieuchte so gestaItet wIrd, daß der Lichtleiter die I IchtoptI sehe Verbindung zwischen einem Reflektor einer Glühlampe und einer darunter liegenden RefIoktoranordnung der Operat I ons I euchte bildet, wobei eine Richtungsumkehr des Lichtstroms vor dem Auftreffen auf einen weiteren, auf das Operationsfeld abstrahlenden Reflektor vorgesehen Ist.

Der als Verbindung zwischen dem Reflektor und einer weiteren Reflektoranordnung benutzte Lichtleiter Ist beispielsweise in Form eines die Körperhöhle selbst ausleuchtenden Endoskops bekannt.

Des weiteren sind bei einer bekannten Operations!euch te im Leuchtenkörper mehrere LIchtausfritto Im Abstand voneinander

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angeordnet, wobei für al Ie Lichtaustritte zumindest eine gemeinsame, vom Leuchtenkörper gesonderte Lichtquelle vorgesehen Ist, die über zumindest einen flexiblen Lichtleiter mit den Lichtaustrltton verbunden ist. Al Ie diese Lösungen haben abor keine Anregung dafür gegeben, wie bei einer Operations Iouchte mit einem kleinen Aus IeuchtungsfeId das Problem der Auffächerung dos austretenden Lichtstroms und somit der Vergrößerung des üeIeucntungsfeI des bei möglichst gleicher Beleuchtungsstärke zu lösen wäre.

Die Reflektoranordnung besteht vorteilhafterweise aus einem Pr i srnenkörper mit mindestens zwei voneinander abgesetzten schragen Flanken in Gestalt ansteigender Sägezähne und aus dem abgestuften Reflektor mit einem Inneren und einem davon abgesetzten äußeren Teil. Der Lichtleiter ist zentral durch den abgestuften Reflektor geführt und beispielsweise als gerader Glasstab ausgebildet, In dem In bekannter Welse die Strahlung durch Totalreflexion weitergeleitet wird.

Damit das geschehen kann, 1st der Glasstabeingang in an sich bekannter Weise unmitte)jar In der Nähe des weiter von der RefIexionsschIcht entfernt liegenden Brennpunktes des rotatiionselliptischen Reflektors angeordnet. Der Glasstabausgang weist gegenüber dem Prismenkörper einen Abstand auf. Der Glasstab führt das Licht der Glühlampe zu der RefIektoranordnurig, welche eic aus den Glasstab austretende, über die Breite une i nho i 1 I i ehe Lichtintensität in ein Feld nahezu gleicher Beleuchtungsstärke umwandelt und auf das Operationsfeld abstrahlt. Der Prismenkörper weist vorteI Ihafterweiso eine reflektierende Oberfläche zur Umlenkung der aus dem Glasstab austretenden Lichtstrahlen in richtung des abgestuften Reflektors auf. Die Geometrie des Pr Isnenkörpers und des abgestuften Reflektors Ist derart gewühlt, daß dio inneren Flanken des Pr i srnunkörpers dlu Lichtstrahlen auf den inneren, den Glasstab umgebenden Teil des Reflektors umlenken, während die äußeren Flünkon ü I ü L I chtsi rah I on auf den abgesetzten Teil dos Roflek-

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tors abstrahlen, wobei die RefIektorto!Ie die Lichtstrahlen Jeweils weltgehend parallel In Richtung des Operationsfeldes reflektieren, so daß die ursprünglich divergierenden Strahlen In ein gleichmäßiges Feld umgewandelt worden.

In weiterer Abwandlung der Erfindung bestellt der Lichi leiter aus einem flexiblen Glasfaserschlauch, dor das Licht von der Operat1 ons leuchte abnimmt. In bekannter Weise durch Totalreflexion weiterleitet und in die von einem rot at IonsparaboI tsehen Reflektor gebildete Reflektoranordnung strahlt. Der Glasfaserschlauch b1 Idet vorzugsweI se eine S-formlge Halbschleife mit senkrechten Endabschnitten, deren Lichteintritts- und LlchtaustrIttsfIüchen horizontal und zueinander parallel verlaufen, wobei der untere Endabschnitt in Richtung dos oberen L'ndabschnitts gekrümmt Ist und mit diesem fluchtet. Durch die Lichteintritts- und Lichtaustrittsflüchen des 0 I asf aser:;ch I auches sowie durch die Lichtquelle der OporatI ons I buchte verläuft eine gemeinsame Senkrechte.

Durch die Anordnung eines Lichtleiters zwischen dem die Lichtquelle der Operations Ieuchte unmittelbar umgebenden Reflektors und der RefIektoranordnung kann der Abstand zwischen der Operat I ons I euchte und dem direkt In das Operationsfeld abstrahlenden Reflektors beliebig gewählt worden, wodurch dor Vorteil erreicht wird, daß In einfacher Welse die Größe des Be I euchtungsfeldes variiert werden kann.

Die Erfindung wird anhand der zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeisplele Im folgenden noch näher erläutert:

Es ze i gen :

Flg. 1 in schemat1 scher Schnittdarstellung eine Oporationsleuchte genä'ß der Erfindung mit einem Glasstab als LIchtIeIter und

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FIg. 2 eine schematische Sehn Ittanstent einer weiteren Ausführungsform mit einem Glasfaserschlauch als Lichtleiter.

In dem In FIg. I gezeigten Ausführungsbelsplel erfolgt (!Ic Lichtübertragung von einer Glühlampe 12 einer OperatI ons I ouch te

10 auf das Operationsfeld mittels elnos Glasstabos 20, eines

Prismenkörpers 24 und eines abgestuften Reflektors 28. Die Glühlampe 12 Ist In bekannter Welse In einen Brennpunkt eines

rotatIonseI I I pt I sehen RefIektorspIegeIs 14 angeordnet. Als

OperatIons Ieuchte 10 kann - wie schon vorgeschlagen wurde - eine Leuchte vorgesehen werden, die von einem Kühlgehäuse umgeben Ist, das laufend von einem unter überdruck stehenden Kühlmittel |

durchspült wlrd.

0Ie nicht unmittelbar In den Glasstab 20 eintretende Strahlung wird von dem Reflektor 14 In dessen zweiten brennpunkt gesammelt. Der Reflektor 14 Ist so gestaltet, daß die Infrarot-Strahlung weitgehend durch seine RefIoxlonsschIcht hindurchdringt und nur die übrige Strahlung reflektiert wird. Dazu Ist In bekannter Welse der Reflektor 14 als Kaltlichtspiegel mit einer nur für Infrarot-Strahlung durchlassigen Reflexlonsschlcht 16 ausgebildet. DIo reflektierten Strahlen 18 werden Im zweiten Brennpunkt des rotationselI I pt I schon Reflektors 14 gesammelt, dar Im Inneren des Glasstabes 20 In unmittelbarer Nähe des Glasstabeingangs liegt. Der zweite Brennpunkt bzw. ™ die zweite Brennlinie liegt Im Scheitel des Winkels, innerhalb dessen alte Strahlen 18 Im Glasfaserstab durch Totalreflexion weItergeIeItet werden. Die Außenseite des totaIrefIektIerenden Glasstabes 20 kann zur Vermeidung Jeden Strahlenaustritts aus dem Glasstab 20 noch verspiegelt sein. Selbstverständlich kann anstelle von herkömmt I ehern Glas auch Kunstglas oder sonstiges IichtIeItendes Material Verwendung finden.

Der Glasstab 20 durchsetzt den Ihn einschließenden Reflektor 28, dessen äußerer Teil gegenüber dem Innenteil stufenförmig abgo-

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setzt Ist. Der Reflektor 28 bildet zusammen mit den Prismenkörper 24 eine Ref I ektoranordnung, welche die L I ch tübertragung von der Glühlampe 12 auf das Operationsfeld ermöglicht. Die aus dem Glasstab 20 austretenden Lichtstrahlen 22 sind divergent und treffen auf den In einigem Abstand vom Glasstabausgang angeordneten PrIsmonkörper 24. Dieser weist mindestens zwei voneinander abgesetzte schräge Flanken auf, die von der Seite Im Schnitt gesehen wie Sägezähne aussehen, deren 3aslsptinkte auf einer aufsteigenden Linie liegen. Die Inneren Flanken des Prlsnenkörpers 24 bilden dabei einen Kegel. Der Prismenkörper 24 wird von olnor ebenen Grundfläche abgeschlossen. Süntllche auf den PrIsmenkörper 24 auftreffenden Strahlen 22 werden In Ihrer Richtung umgelenkt und In den Reflektor 28 eingestrahlt. Dabei werden die auf den Innenkegal des Prismenkörpers 24 auftroffonden Strahlen 22 In den Inneren Toll und die auf die äußeren Flanken des Prismenkörpers 24 auftroffenden Strahlen In den äußeren Tel I des Reflektors 28 gestrahlt. Öle Geometrie des Prismenkörpers 24 und des abgestuften Reflektors 28 Ist so gewählt, daß der Innere und dar äußere Teil des Reflektors 28 die Lichtstrahlen 26 Jeweils weltgehend In Form von Strahlen parallel In Richtung des Operationsfeldes reflektieren. Dadurch, daß das Licht von der Glühlampe 12 über den Reflektor zuerst In einem Glasstab 20 geführt wird und von dort über den PrIsmenkörper 24 und den abgestuften Reflektor 28 auf das Operationsfeld gestrahlt wird, kann die aus dem Glasstab 20 austretende, über die Breite uneinheitliche Lichtintensität In ein Feld nahezu gleicher Beleuchtungsstärke umgewandelt werden. Es Ist., somit möglich, daß zunächst wegen der geringen Abmessungen des Reflektors 14 schmale QeIeuchtungsfeId mit uneinheitlicher Lichtintensität durch die WeIterIeItung der Strahlung In dem Glasstab 20, deren Umkehrung durch den PrIsmonkörper 24 und deren Einstrahlung in den Im Vergleich zum Reflektor 14 wesentlich größeren Reflektor 28 ein aufgefächertes und nahezu gleichmäßig ausgeleuchtetes Operationsfeld zu erhalten.

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In Γ ig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsforn der Operationsleuchte 13 dargestellt, die anstelle eines Glasstabes 20 einen Clasfaserschlauch 32 aufweist und bei welcher der Prlsmonkörpor 24 nichi erforderlich Ist. Die nit FIg. 1 übereinstimmenden Bauteile sind in flg. 2 nicht mit Bezugszahlon belegt. Die aus dem Reflektor austretenden Lichtstrahlen werden gleichfalls Im zweiten Brennpunkt des Reflektors gesammelt, der Im Inneren des GIasfaserschIauchs 32 In unmittelbarer Nähe der Llchteintrittsflache liegt. Die Weiterleitung der Strahlung erfolgt Im GIasfaserschI auch 32 wieder in bekannter Welse durch Totalreflexion, wobei die Außenseite des GIasfaserschIauchs 32 verspiegelt sein kann, um etwaige Verluste durch Lichtaustritt zu | verhindern. Der Glasfaserschlauch 32 η I mr.t das Licht von der Glühlampe bzw. vom Reflektor ab und strahlt es in einen parabolischen Reflektor 36. Der Glasfaserschlauch 32 bildet olne S-förmige HaIbschIeIfe, deren Enden geradlinig, d. h. nicht gekrümmt verlaufen. Die Lichteintritts- und Ll chtaustr I ttsf I iichen liegen horizontal und zueinander parallel. Der untere Endabschnltt 1st in Richtung des oberen Endabschnitts gekrümmt und fluchtet mit diesem.

Der Glasfaserschlauch 32 ist seitlich an dem Reflektor 36 voi— beigeführt und sein unteres Ende auf den Reflektor 36 gerichtet. Der Brennpunkt des parabolischen Reflektors 36 liegt Innei— halb des unteren Endes des GI asfaserschIauchs 32 In unmlttelbarer Nähe der Lichtaustrittsfläche desselben. Selbstverständlich kann anstelle von. natürlichem Glas auch künstliches Glas oder sonstiges IichtIeItendes Material für den Schlauch 32 verwendet werden. Der Einfallswinkel der eintretenden Lichtstrahlen In den Glasfaserschlauch 32 ist derart gewählt, daß innerhalb dieses Winkels alle Strahlung Im Glasfaserschlauch 32 durch Totalreflexion we I terge I e I tet wird. flach Austritt der Lichtstrahlen 34 aus dom GIasfasorschI auch 32 troffen diese divergent auf den Reflektor 36 auf und worden als parallele Lichtstrahlen 38 auf das Operationsfeld gestrahlt. Durch den S-förmlgen G I ;is f asersch I auch 32 erfolgt eine Umkehrung der

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LichtstrahIenrichtung und eine Auffächerung der Strahlen durch die Abstrahlung auf den Reflektor 36. Dadurch wird eine Vei— brelterung des Bestrahlungsfeldes Im Vergleich zu dem nur mittels des oberen Reflektors der Glühlampe erzielbaren Beleuchtungsfeldes erhalten. Des weiteren wird die aus dem Glasfaserschlauch 32 austretende, zunächst uneinheitliche Lichtintensität In ein Feld nahezu gleicher Beleuchtungsstärke umgewandelt. Durch die Endflächen des GI asfaserschIauchs 32 verläuft eine Senkrechte, deren gedachte Verlängerung durch die Glühlampe hindurchgeht.

Durch den Einsatz des Glasstabes 20 bzw. des flexiblen Gtasfasersch!auchs 32 als lichtoptische Verbindung zwischen dem Reflektor Γ4 der Glühlampe 12 und einer darunter liegenden Reflektoranordnung der OperatIons Ieuchte 10, bestehend aus dem Prismenkörper 24 und dem abgestuften Reflektor 28 bzw. nur aus dem parabolischen Reflektor 36, kann der Abstand zwischen Glühlampe 12 und dem unmittelbar auf das Operationsfeld abstrahlenden Reflektor 28 bzw. 36 beliebig gewählt werden. Darüber hinaus besteht noch die Möglichkeit, den Reflektor 28 bzw. 36 Im Vergleich zu dem Reflektor 14 der Glühlampe 12 verhältnismäßig groß zu wählen, so daß ein entsprechendes breites Beleuchtungsfeld erhalten wird.

Der Glasfaserschlauch 32 kann beispielsweise auch mit Hilfe eines nicht dargestellten Adapters an eine bekannte Operationsleuchte angeschlossen werden, um das Licht auf das Operationsfeld zu I ei ten .

Ansprüche:

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Claims

- 9 Ansprüche :

f\. Operations Ieuchte mit einem Lichtleiter zur verlustarmen ^w-/^ Übertragung des Lichtstroms einer Lichtquelle der Operationsleuchte auf das Operationsfeld, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter die lichtoptische Verbindung zwischen einem Reflektor (14) einer Glühlampe (12) und einer darunter liegenden Reflektoranordnung der Operatlonsleuchte (10) bildet, wobei eine Richtungsumkehr des Lichtstroms vor dem Auftreffen auf einen auf das Operationsfeld abstrahlenden Reflektor (28 bzw. 36) vorgesehen Ist. \
2. Operatlonsleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoranordnung aus einem Prismenkörper (24) mit mindestens zwei voneinander abgesetzten, schrägen Flanken in Gestalt ansteigender Sägezähne und aus dem abgestuften Reflektor (28) mit einem Inneren und einem davon abgesetzten äußeren Teil besteht.
3. Operatlonsleuchte nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennze I chnet, daß der Lichtleiter zentral durch den abgestuften Reflektor (28) geführt und als gerader Glasstab (20) ausgebildet Ist, In dem In bekannter Weise die A Strahlung durch Totalreflexion weltergeIeItet wird.
4. Operatlonsleuchte nach den Ansprüchen t bis 3, dadurch gekennze I chnet, daß der Glasstabeingang In an sich bekannter V/eise unmittelbar in der Nähe des welter von einer Reflexionsschicht (16) entfernt liegenden Brennpunktes des rotationsei I lpt1 sehen Reflektors (14) und der Glasstabausgang In einem Abstand zu dem Prismenkörper (24) angeordnet ist.

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5. OperatI ons I suchte nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d υ r c "-· gekennze t chnet, daß der Prismenkörper (24) eine reflektierende Oberfläche zur Umlenkung der aus dem Glasstab (20) austretenden Lichtstrahlen (22) In Fichtung des abgestuften Reflektors (28) aufweist.
6. OperatIons leuchte nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn ze ! chnet , daß dia Geometrie des Prismenkörpers (24) und des abgestuften Reflektors (28) so gewählt IstV daß die Inneren Flanken des Prismenkörpers (24) die Lichtstrahlen auf den inneren, den Glasstab- (20) umsch!Ießenden Teil des RefIektors (28) um Ienken, während die äußeren Flanken die Lichtstrahlen auf den abgesetzten Teil dos Reflektors (28) abstrahlen, wobei die RefIektorteI Ie die Lichtstrahlen jeweils weltgehend parailol in Richtung des Operationsfeldes ref ! ekt I aren .
7. OperatIons leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter aus olnen flexiblen Glasfaserschlauch (32) besteht, der das Licht von der Operat 1 ons leuchte abnimmt, In bekannter We I se "durch Totalreflexion weiterleitet und In die von einem rotationsparabolischen Reflektor (36) gebildete Reflektoranordnung strahlt.
8. OporatI ons Ieuchto nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennze I chnet, daß der Glasfaserschlauch (32) eine S-förmige Halbschletfe mit senkrechten EndabschnIt~ ten bildet, deren Lichteintritts- und Lichtaustrittsflüchen horizontal und zueinander parallel verlaufen, wobei der untere Endabschnitt In Richtung des oberen Endabschnitts gekrümmt Ist und mit diesem fluchtet.
9. OperatI ons Ieuchte nach den Ansprüchen 1, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Senkrechte auf die beiden Endflächen dos Glasfaserschtauchs (32) durch die Glühlampe (12) vorläuft.

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