JP2011062517A

JP2011062517A - 手術用ライト

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Publication number: JP2011062517A
Application number: JP2010203900A
Authority: JP
Inventors: Leif Jacobi; ジャコビレイフ
Original assignee: Berchtold Holding GmbH
Current assignee: Berchtold GmbH and Co KG
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2030-09-13
Also published as: DE102009042338B4; US8348459B2; DE102009042338A1; CN102022674B; EP2299163A2; US20110069485A1; EP2299163A3; CN102022674A; JP5650962B2; EP2299163B1

Abstract

【課題】熱放散を向上させるとともに、外科医が手術領域への入射光の一部を遮ったときに影を形成することなく照射野を均一に照明することができる手術用ライトを提供する。
【解決手段】手術用ライトが、複数の発光ダイオード２２を有した光源と、手術領域へ発光ダイオード２２の光を導く、光軸Ｏおよび外周側縁部１４を有した主反射器１２と、を備えている。主反射器１２は、面の形態で構成されており、複数の反射器小面１８ａ，１８ｂ，・・・，１８ｘに分割されている。また、部分２０が、光軸方向に互いに隣接した２つの小面１８ａと小面１８ｂとの間に設けられるとともに、入射光を反射させないように方向付けられている。部分２０は、照射野を照明することには寄与していないが、低い方の縁部、即ち手術方向へ向かう小面１８ｂの縁部が光軸Ｏに沿って手術領域の方向にオフセットしているので、主反射器１２を平坦に形成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射器と、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を有した光源と、を備えた手術用ライトに関する。

発光ダイオードを用いて手術領域へ導入すべき光を形成するための手術用ライトが周知である。この形式の周知の手術用ライトの課題は、発光ダイオードの熱放散を向上させること（ｈｅａｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）と、影が生じたり、色付きの影が形成されることなく手術領域を均一に照射することである。

本発明の目的は、熱放散を向上させるとともに、外科医が手術領域への入射光の一部を遮ったときに影を形成することなく照射野を均一に照明することができるように、発光ダイオードを有した手術用ライトをさらに改良することである。

本発明の目的は、請求項１に記載の特徴、特に、複数の発光ダイオードを有した光源と、手術領域へ発光ダイオードの光を導く、光軸および外周側縁部を有した主反射器と、を備えた手術用ライトによって満足される。本発明では、主反射器は、面の形態で形成されており、発光ダイオードは、その光が主反射器の外周側縁部から主反射器へ結合されるように配置されるとともに方向付けられている。つまり、発光ダイオードは、主反射器と手術領域との間には配置されておらず、手術領域を照射するために主反射器の面全体を使用することができる。本明細書において、面の設計とは、主反射器が複数の反射器により構成されていないことを意味する。本発明では、面の設計は、例えば、段や小面からなる設計として考えられる。さらに、光源である発光ダイオードは、主反射器の外周側縁部において離間して配置されており、これにより、確実に熱放散を向上させることができる。複数の発光ダイオードの光が主反射器の外周側縁部から主反射器へ結合されるので、高輝度を達成することができるとともに、複数の光源を用いて主反射器の全体を均一に照射することができる。

本発明では、発光ダイオードは、主反射器の外周側縁部に、リング状に、特に、円状に配置されている。したがって、発光ダイオードが、手術用ライトもしくはランプボディの外周部に周方向に配置されていることが理解できる。ここで、主反射器または発光ダイオードの配置を、例えば、長円形、楕円形や四角形の形状とすることができる。しかし、円状の配置を用いることにより、特に均一な照射を達成することができる。

本発明の有利な実施例は、明細書の説明、図面および特許請求の範囲の従属請求項において説明されている。

本発明の有利な実施例では、少なくとも１つの結合反射器を介して主反射器へと発光ダイオードの光を結合するように、発光ダイオードが配置されている。本実施例では、主反射器の光軸に対して、発光ダイオードの放射方向を半径方向もしくは概ね半径方向へ方向付ける必要はない。発光ダイオードは、むしろ、その放射軸が主反射器の光軸に対して平行もしくは概ね平行に延びるように配置され、これにより、ライト取付具の設計の小型化に寄与することができ、光出口領域の反対側に位置したライト取付具側の方向において、発光ダイオードの熱放散を向上させることができる。

本発明の他の有利な実施例では、結合反射器は、リング状反射器であり、該リング状反射器は、主反射器の外周側縁部の領域に配置されるか、もしくは主反射器と一体に形成されている。上記の実施例では、主反射器は、開口部を備えることができ、該開口部を通して、発光ダイオードの光が、主反射器の後部から結合反射器へ放射され、主反射器へと導かれる。

本発明の他の有利な実施例では、発光ダイオードの光は、主反射器の外周側縁部から主反射器へ該主反射器の光軸の方向に結合される。代替的に、主反射器の光軸に対してある角度で光を放射することもできる。

主反射器は、個々の部分即ち領域、もしくは小面に分割することができ、互いに隣接した部分の間の移行部が、数学的な意味で、非連続的にまたは連続的に延びることができる。本発明の他の有利な実施例では、主反射器の個々の領域（小面）は、異なる焦点面へ入射光を投影する少なくとも２つの群へ分割されている。これにより、種々の反射器領域が異なる作動距離に対して形成され、従来の手術用ライトよりも遙かに向上した照射が実現される。

色付きの影の形成を最小限に抑制するために、異なる色温度、特に、全体として２つの異なる色温度、例えば、１０，０００Ｋおよび２，５００Ｋを有した発光ダイオードを、主反射器の外周側縁部に沿って交互に配置することができる。本実施例では、異なるスペクトル部分が概ね等しい角度で照射野へ放射されるので、発光ダイオードを有した周知の手術用ライトに比べて、色付きの影の形成が特に抑制される。

本発明では、ＬＥＤ即ち発光ダイオードは、異なる色の光部分および白色の光部分を有したあらゆる望ましい発光ダイオードとして理解される。なお、発光ダイオードは、適切な光学取付部を備えていても備えていなくてもよい。発光ダイオードは、異なる色の光部分および白色の光部分を有した多チップ形発光ダイオードとすることもできる。

異なる色温度を有した２つの発光ダイオードを互いに対向して配置するように、主反射器の外周側縁部に発光ダイオードを配置することにより、色付きの影を特に減少させることができる。

本発明の他の有利な実施例では、発光ダイオードの少なくとも２つの群が、主反射器の外周側縁部に設けられ、主反射器の光軸に向かう第１の群の発光ダイオードの入射角と第２の群の発光ダイオードの入射角とは、大きさが異なる。これは、例えば、発光ダイオードを主反射器の光軸に対して異なる半径方向距離だけ離間して配置することや、発光ダイオードからなる光源の主反射器の光軸に対する角度が異なることによって実現することができる。いずれにおいても、利点としては、互いに同心に位置した大きさの異なる２つの照射野が、２つの群によって形成されることである。２つの照射野をクロスフェードすることによる照射野の大きさは、発光ダイオードの２つの群の照明を弱めることによって調整することができる。

本発明の他の有利な実施例では、主反射器は、２つの反射器領域もしくは反射器小面の間に配置された部分を有しており、この部分は、発光ダイオードの光を反射しないように方向付けられている。この部分は、照射野を照明することには寄与していないが、１つの小面の端部において、後方の小面の低い方の縁部が手術領域の方向へオフセットしており、主反射器の高さを減少させるように上記部分を使用することができる。

望ましい手術領域の照射は、自由な形式の反射器を、複数の反射器領域が同じ照射野を特に照明する主反射器として使用することによって達成することができる。つまり、異なる発光ダイオードによってそれぞれ照射される複数の小面は、同じ照射野へ方向付けられおり、これにより、数百個の小面を用いて、影を形成することなく手術領域を照射することができる。

最後に、例えば、２つからなる円環状レンズ、もしくは反射器と２段光学システムとの組み合わせを用いて、主反射器の外周側縁部から主反射器へと細長片の形態で発光ダイオードからの光を結合することが有利である。

手術用ライトの第１の実施例を概略的に示した断面図である。図１の実施例の主反射器を下から見たときの斜視図である。手術用ライトの他の実施例を概略的に示した断面図である。２つの照射野を形成するように、異なる角度で光を結合している状態を示した図である。手術用ライトの外周部に沿って異なる色温度を有した発光ダイオードの配置を示した図である。部分的に断面を取った光学モジュールの斜視図である。発光ダイオードからの放射を細長片を用いて結合し、結合された光の個々の領域部分が互いにオーバラップしている状態を示した図である。

図１は、中央主反射器１２を配置してなるディスク状ハウジング１０を有した手術用ライトの概略的な断面図であり、主反射器１２は、光軸Ｏおよび外周側縁部１４を備えている。図示した実施例では、主反射器１２は、その中央領域が開いており、内周側縁部１６も備えた構成とされている。これにより、上記の中央領域に対応した通気開口部がハウジング１０の領域に設けられている場合には、この通気開口部が、主反射器１２の中央領域の開いた部分と連通することができる。しかし、代替的に、図７に示したように、主反射器１２を閉じた構成とし、主反射器１２に中央ハンドル１５を取り付けることもできる。

図１および他の図に示した主反射器１２は、リング状反射器や複数個の反射器とは異なり、面の形態（ａｒｅａｌｆｏｒｍ）（図２）で示されており、図示した実施例のように、複数の反射器領域もしくは反射器小面１８ａ，１８ｂ，・・・，１８ｘに分割することができる。ここで、主反射器１２は、自由な形式の反射器として形成されており、個々の小面は、連続的にもしくは非連続的に互いに接続される。主反射器１２は、例えば、射出成形部品、またはプレス加工や引抜き加工されたアルミニウムからなる構成要素とすることができる。

図示した主反射器１２を非常に偏平に形成するために、部分２０が、光軸方向に互いに隣接した２つの小面１８ａと小面１８ｂとの間に設けられるとともに、入射光を反射させないように方向付けられている。このように、部分２０は、照射野を照明することには寄与していないが、低い方の縁部、即ち手術方向へ向かう小面１８ｂの縁部が光軸Ｏに沿って手術領域の方向にオフセットしているので、主反射器１２を偏平に形成することができる。

図示した手術用ライトは、複数の発光ダイオード２２の形態をとる光源を備えており、発光ダイオード２２は、主反射器１２の外周側縁部１４の領域にリング状に、即ち主反射器１２の周囲に周方向に配置されており、発光ダイオード２２の光は、主反射器１２の外周側縁部１４から主反射器１２へと結合される。しかし、図示した実施例では、発光ダイオード２２の光は直接に結合されず、少なくとも１つの結合反射器を介して間接的に結合される。図示した実施例では、リング状に、かつ光軸Ｏに概ね平行に配置された発光ダイオード２２の放射光をリング状結合反射器２４が反射し、実質的に光軸Ｏに向かう光を主反射器１２へ結合する。ここで、主反射器１２の形状は、複数の小面１８ａ，１８ｂ，・・・，１８ｘが、同じ照射野Ｌを照明するように構成されている。複数の小面が複数の発光ダイオードによって照明されるので、外科医が主反射器１２からの放射光の一部を遮ったときに、影が照射野Ｌに生じることはない。しかし、代替的に、個別の結合反射器によって、光を主反射器へ結合することもできる。上記の実施例は、図６と組み合わせて、より詳細に後述される。

色付きの影を減少させるために、異なる色温度、例えば、１０，０００Ｋおよび２，５００Ｋを有した発光ダイオードを、主反射器１２の外周側縁部１４に沿って交互に配置することができ、好ましくは、全体として２つのみの異なる色温度を有した発光ダイオードが、交互に配置される。これにより、色付きの影はかなり減少するが、主反射器１２の外周側縁部１４における互いに対向した２つの発光ダイオード２２をそれぞれ異なる色温度を有するように構成することにより、さらに、色付きの影を減少させることができる。代替的または付加的に、適切な光学取付部を有するとともに、異なる色の光部分と、白色の光部分とを備えた多チップ形発光ダイオードを発光ダイオード２２として使用することができる。

図５には、異なる色温度を有した上記発光ダイオードの交互の配置が示されている。図示した実施例では、全体として２つのみの異なる色温度Ａ，Ｂ、例えば、涼しい感じの白色および温かい感じの白色が、周囲に沿って交互に配置されている。半径方向に見ると、２つの異なる色温度は、一方の色温度が他方の色温度の後方に位置するように互いに配置されている。隣接した２つの発光ダイオードの間の角度αは、約６°とすることができる。図５に示したように、照射野Ｌ１が、互いに隣り合うように発光ダイオードを順次配置してなる内周側リングによって形成され、照射野Ｌ２が、互いに隣り合うように発光ダイオードを順次配置してなる外周側リングによって形成される。上記の発光ダイオード配置を有した手術用ライトは、図３と組み合わせてより詳細に後述される。図３は、図１の実施例に実質的に対応した手術用ライトの実施例を示しているが、図３の実施例では、照射野Ｌの大きさを変えることができる。図３の実施例では、同一の構成要素には、同一の符号が用いられており、対応する構成要素については、再度、個別に説明されていない。

図３に示した実施例では、発光ダイオード２２からなるリングに加えて、発光ダイオード２３からなる追加の同心リングが配置されており、発光ダイオード２２は、光軸Ｏから発光ダイオード２３よりも離間して配置されている。発光ダイオード２２，２３の光は、同じ小面に案内されるが、これらの光は、互いに異なる入射角で結合反射器２４へと入射し、発光ダイオード２２，２３の２つの群のための主反射器１２へと案内される。発光ダイオード２２からなる第１の群または発光ダイオード２３からなる第２の群の照明を弱めることにより異なる大きさの照射野Ｌ１，Ｌ２を形成することができ、これにより、機械的な移動を伴うことなく、照射野の大きさを調整することができる。

上述した手術用ライトのハウジング１０は、偏平な形状または図示したようなディスク形状として形成することができる。また、ハウジング１０は、その中央が貫通するように形成することもできる。主反射器は、図示した形状を備えることができ、もしくはフリスビーやハブキャップの形状を備えることもできる。さらに、主反射器は、多角形や楕円の形状も備えることができる。

主反射器１２の小面が複数の群に分割されており、該小面の各群が異なる焦点面に入射光を投影するので、手術用ライトからの作動距離が異なる場合でも、光の状態が概ね等しくなる。したがって、光の状態を実質的に変えることなく、手術領域からの手術用ライトの距離を変化させることができる。

図４は、異なる角度で主反射器１２へ光を結合することによって、オーバラップする２つの照射野をどのように形成できるかを概略的に示している。図示した実施例では、光は、主反射器の外周側縁部１４の領域において互いに異なる角度で主反射器１２へと結合され、これにより、照射野Ｌ１，Ｌ２は、互いにオーバラップする。

図６には、図３に示した配置の代替の構成として、発光ダイオードボード３２を有した光学モジュール３０が示されており、発光ダイオードボード３２には、２つの発光ダイオード２２，２３が、互いに接近して配置されており、垂直方向下側に光を放射する。そして、この発光ダイオードによる放射は、１次光学システム３４，３６、例えば、プラスチックレンズを介して、さらに、フィルタ３８の各々を介して、関連した結合反射器４０，４２の各々へと垂直方向下側へ導かれる。結合反射器４０，４２の各々は、主反射器１２の外周側縁部１４から主反射器１２へ関連した発光ダイオード２２，２３の光を結合する。

例えば、図３の実施例において、主反射器１２の外周側縁部１４に図６の光学モジュールを配置し、発光ダイオード２２，２３およびリング状反射器２４の代わりとすることができる。例えば、６０個の光学モジュールを、主反射器１２の外周側縁部に沿って配置することができる。

図７には、図６の個別の光学モジュールによる光の結合が、概略的に示されている。単一の光学モジュール３０が、半径方向の細長片の形態で、主反射器１２の外周側縁部１４からの放射光を結合し、主反射器１２の個別の反射器領域もしくは反射器小面が、細長片からの入射光を照射野Ｌへと下方へ反射し、このとき、照射野Ｌはオーバラップしている。

Claims

複数の発光ダイオード（２２，２３）を有した光源と、
手術領域へ前記発光ダイオード（２２，２３）の光を導く、光軸（Ｏ）および外周側縁部（１４）を有した主反射器（１２）と、
を備え、
前記主反射器（１２）は、面の形態で形成され、
前記発光ダイオード（２２，２３）の光は、前記主反射器（１２）の前記外周側縁部（１４）から前記主反射器（１２）へ結合され、
前記発光ダイオード（２２，２３）は、前記主反射器（１２）の前記外周側縁部（１４）に、リング状、特に、円状に配置されていることを特徴とする手術用ライト。
前記主反射器（１２）は、同じ照射野（Ｌ，Ｌ１，Ｌ２）を特に照明する複数の反射器領域（１８ａ，１８ｂ，・・・，１８ｘ）へと分割されていることを特徴とする請求項１に記載の手術用ライト。
前記発光ダイオード（２２，２３）の光は、少なくとも１つの結合反射器（２４，４０，４２）を介して前記主反射器（１２）へ結合されることを特徴とする請求項１または２に記載の手術用ライト。
前記結合反射器は、前記主反射器（１２）と一体に特に形成されたリング状反射器（２４）であることを特徴とする請求項３に記載の手術用ライト。
複数の個別の結合反射器（４０，４２）が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の手術用ライト。
前記主反射器（１２）は、開口部を備え、該開口部を通して、前記発光ダイオード（２２，２３）の光が前記少なくとも１つの結合反射器へ放射されることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の手術用ライト。
前記発光ダイオード（２２，２３）の光は、前記主反射器（１２）の前記外周側縁部（１４）から前記主反射器（１２）へ前記光軸（Ｏ）の方向に結合されることを特徴とする請求項１〜６の少なくとも１つに記載の手術用ライト。
前記反射器領域（１８ａ，１８ｂ，・・・，１８ｘ）は、異なる焦点面へ入射光を投影する少なくとも２つの群へ分割されていることを特徴とする請求項２に記載の手術用ライト。
異なる色温度（Ａ，Ｂ）を有した発光ダイオード（２２，２３）が、前記主反射器（１２）の前記外周側縁部（１４）に沿って交互に配置され、特に、全体として２つの異なる色温度が設けられていることを特徴とする請求項１〜８の少なくとも１つに記載の手術用ライト。
前記異なる色温度（Ａ，Ｂ）を有した２つの発光ダイオードが、前記主反射器（１２）の前記外周側縁部（１４）に互いに対向するように径方向に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の手術用ライト。
少なくとも２つの発光ダイオード（２２，２３）が、前記主反射器（１２）の前記外周側縁部（１４）に設けられ、前記少なくとも２つの発光ダイオード（２２，２３）の光が異なる角度で前記主反射器へ結合されることを特徴とする請求項１〜１０の少なくとも１つに記載の手術用ライト。
前記主反射器（１２）は、２つの反射器領域（１８ａ，１８ｂ）の間に配置された部分（２０）を有し、該部分（２０）は、前記発光ダイオードの光を反射しないように方向付けられていることを特徴とする請求項２に記載の手術用ライト。
前記発光ダイオード（２２）は、前記主反射器（１２）と前記手術領域との間には配置されていないことを特徴とする請求項１〜１２の少なくとも１つに記載の手術用ライト。
前記主反射器（１２）は、自由な形成の反射器であることを特徴とする請求項１〜１３の少なくとも１つに記載の手術用ライト。
前記発光ダイオード（２２，２３）の光は、前記主反射器（１２）の前記外周側縁部（１４）から前記主反射器（１２）へ細長片の形態で、特に、前記主反射器（１２）の前記外周側縁部（１４）に沿って配置された複数の光学モジュール（３０）によって結合されていることを特徴とする請求項１〜１４の少なくとも１つに記載の手術用ライト。