JP2015204291A - 医療用照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】医療用照明器具の形態を、より良くかつより快適な手術野の照明を得ることができるように改良すること。【解決手段】対象平面（２００）に光照射野（２５０）を生成するための発光手段（２０）と光学手段（４０）とを有する少なくとも１つの照明ユニット（１０）を備える、手術野の口腔内照明に対する医療用照明器具（１００）、特に歯科治療用照明器具において、さらに対象平面（２００）において光照射野（２５０）を拡張するために形成される拡散器が設けられる。【選択図】図５

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載の医療用照明器具（Ｍｅｄｉｚｉｎｉｓｃｈｅ Ｌｅｕｃｈｔｅ）に関する。本発明は特に、対象平面内に光照射野を生成するための発光手段と光学手段とを有する少なくとも１つの照明ユニットを備える、手術野を口腔内照明するための歯科医療用照明器具に関する。

一般的な照明器具は、例えば本発明者による特許文献１において知られる。特許文献１において述べられている照明器具は、最終的に手術野の治療目的に適している照明を確保するために異なる光学手段に割り当てられる発光手段としてＬＥＤまたはＬＥＤアレイが使用される。その場合、この光学手段は例えば最初に光線集束を行うための視準器、および光路内に後配置されたいわゆる集光器を含み、該集光器を用いて光線は対象平面内に目的とする光照射野が得られるように方向変換される、および／または、混合される。一般的に、この光学手段に対して付加的にさらに光路内にカバー板が設けられ、該カバー板の機能は先ず第１に、照明器具の光学的および電子的構成要素、すなわち特に発光手段と上述した光学ユニットとを汚染と損傷から保護することにある。

上述した従来技術からさらに、このような複数の照明ユニットが使用されて、該照明ユニットは異なる角度において配置されて、かつ、全照明野が複数の個別照明野の重なりによって得られるように位置調整され、その結果、影形成が、例えば、治療する歯科医師によって最小化されることが分かる。その場合、理想的には照明ユニットは、個別の光照射野が基本的に同一になる、すなわち完全に重なるように位置調整される、もしくは形成される。

その場合、最終的に生成される光照射野は、生じる可能性のある患者の頭の軽度の動きにおいても良好に照明されている治療野が維持されるために、できる限り均等に照明されなければならない。この方法によって、患者の頭が僅かに動いた場合、そのたびに歯科医師が照明器具の適切な調整によって照明野を追跡調整する必要性が生じることを回避できる。その場合、照明すべき治療野の大きさは、その中心の上部６０ｍｍの距離において最大照度１２００ルクスを要求しているＩＳＯ９６８標準の基準値によって限定される。この規定に関しては、患者を必要以上に眩しがらせるべきでないとすることが背景にある。

従来技術から知られる照明器具において、均一に照明された大きな光照射野に関連する上述した遮光限度の遵守は、使用される光学要素を用いて保証される。その際、光照射野の周縁領域において、極めて短い区間において約２０キロルクスの高い照度の範囲から例えば２キロルクス低い照度の範囲までの過渡部が生じる。その場合、このようないわゆる大きい輝度勾配は歯科医師の眼球活動を疲れさせる作用があることが指摘されている。

さらに別の問題は、完全には避けることができない製造上の精度に基づいて、対象平面における総合照明野への個別の照明ユニットの照明野の投影された重なりにおいて、個別の照明野の間にオフセットが発生する可能性がある、ことである。このようなオフセットは、それが僅かな場合であっても歯科医師によって知覚され、すなわち総合照明野は一様に照明された面として最早感じられなくなる。

独国特許公開公報第１０ ２０１１ ０７５ ７５３号

したがって本発明は、この従来技術から出発して、より良い、かつより快適な手術野の照明を得ることができるように医療用照明器具の形態を改良することを目的とする。

この課題は請求項１の特徴を有する医療用照明器具によって解決される。
本発明の他の有利な形態は従属請求項の対象である。

本発明に係る解決法は、上記の問題を回避するために照明ユニットの光路内に、照明野から照明されない周囲への大きな勾配を減少させる拡散器（Ｄｉｆｆｕｓｏｒ）を組み込むことを予定する。個別の照明野の知覚されるオフセットは拡散器を用いて弱められ、これは照明野におけるより均質な、より一様な輝度分布をもたらす。同時に照明野の周縁領域における強いコントラストが回避され、これは最終的に明らかにより快適な手術野の照明をもたらす。

本発明に基づけば、すなわち医療用照明器具、特に歯科医療用照明器具は手術野の口腔内照明に対して有益であり、対象平面内に光照射野を生成するための発光手段と光学手段とを有する少なくとも１つの照明ユニットを備え、ここで、対象平面における光照射野を拡張するために形成される本発明に係る拡散器が提供される。

本発明に係る拡散器を実現するために種々の可能性が存在する。その場合、円状もしくは楕円状の偏光をもたらし、かつ大きな透過性を備えるホログラフィック構造（例えばいわゆるμ構造）を有する拡散器の使用が特に有利であることが実証されている。このような拡散器を用いて、上記の問題が対象平面における光照射野の拡張によって回避されるだけでなく、さらに、例えば患者の歯の表面における反射が回避されるので、医師の眩しさが明確に減少する利点をもたらす。

次に拡散器として、例えば照明ユニットの光路に組み込まれる薄膜または固定フィルタを使用することができる。しかし、拡散器として独立した要素を使用する代りに、例えばμ構造を既に存在する照明ユニットの光学作用面の上に、または照明器具のカバー板の上に形成することも考えられる。一般的にこの構成要素は射出成形によって製造されるプラスチック要素であり、すなわち拡散器構造は簡単な態様において対応する射出成形金型に統合され、これは最終的に、拡散器を極めて安価に製造することができ、かつ照明器具に組み込むことを可能にする結果をもたらす。

光学構成要素もしくはカバーを製造するための射出成形金型へ拡散器を統合する別の利点は、光の散乱の程度もしくは光の循環の程度を位置依存性に構成することができることにある。それによって、照明野の周囲への過渡部の勾配はさらによい影響を受け、システム固有に調整することが可能になる。拡散器を照明器具の光路内の光学作用表面上に適当な放電加工によって生成することも別の可能性として考えられる。

すでに述べたように、本発明に係る照明器具は、好適には、対象平面における対応する光照射野が基本的に合致するように調整されるもしくは形成される複数の照明ユニットを備える。このケースにおいて、特に、全ての照明ユニットに対して共通の拡散器を使用することを予定することが可能であり、この共通の拡散器は極めて簡単な態様において、拡散器構造を照明器具の共通のカバーの構成部分とすることによって実現可能である。

すなわち最終的に本発明によって、その光技術的特性に関する従来技術による周知の解決策に対してさらに利点を備えた医療用照明器具を自由に使用することができる。

以下、本発明を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本発明に係る歯科医療用照明器具の全体図を示す。 図１に基づく照明器具の光照射野の生成に関わる構成要素の分解図を示す。 従来技術に基づく照明器具における光学構成要素の作用方式を模式的に示す。 従来技術に基づく照明器具における光学構成要素の作用方式を模式的に示す。 本発明に係る照明器具の光放射を示す。 従来技術に基づく照明器具と本発明に係る照明器具の光照射野の周縁領域における強度低下の比較を示す。

図１において斜視図で示されて全体が参照符号１００を与えられている医療用照明器具は歯科医療用の照明器具であり、これを用いて歯科医療作業個所の手術野を照明することができる。照明器具ヘッド１１０は、望ましい態様で手術野上において調整できるように詳細は示されていない継手アーム１０５に調節可能に配置される。ここで、調節性を良くするために照明器具ヘッドのハウジング１１１は２つの側方グリップ部１１２を備え、該側方グリップ部１１１は照明器具１００の配置の簡単な手動調節を可能にする。

図１に基づく照明器具１００における光生成と光放射は、照明器具１００の透明な前側の光放射側を介して放射される光束をそれぞれ発生する複数の照明ユニット１０を用いて行われる。図示された実施形態において５個の照明ユニット１０が設けられ、その際、全体としてほぼ台形の光放射面が得られるようにこれらの内の３個は上列に、２個はその下側に配置される。ただし、例えば４個または５個の照明ユニットが横並びに配置される別の配列も知られている。

照明器具１００の光生成と光放射に対して基本的な構成要素は、図２における分解図で示されている。その場合、支持要素５０としてハウジング１１１内に配置される回路板もしくは回路基板が利用され、その上に個別の照明ユニット１０が取付けられる。これらの照明ユニット１０は、図示した実施形態において３つの基本的な構成要素、すなわち発光手段２０と、ビームを形成するための第１光学手段３０と、光照射野を生成するための第２光学手段４０とによって構成される。次に、実際の光放射が透光性のカバー板４５を介して行われ、該カバー板４５は照明器具ヘッド１１０の前側の光放射領域を覆い、同時に内部にある構成要素に対する保護も担う。

照明ユニット１０の各種の構成要素の構造と機能は、基本的にすでに述べた特許文献１から知られる構造に対応している。それに応じて、以下、各種の構成要素の機能を簡潔に説明する。

すでに説明したように参照符号２０は、図示のケースではＬＥＤ光源によって構成される発光手段を示す。正確に言えば、それぞれほぼ六角形の支持プレート２１の形状による支持要素上に、光生成に関わる１つまたは複数のＬＥＤ２２が配置される。すでに述べたように個別のＬＥＤでもよく、ＬＥＤアレイでもよく、異なるＬＥＤを互いに組み合わせることも考えられる。その場合、異なる色または色温度のＬＥＤも可能であり、次にその光が以下に詳細に説明する光学手段を用いて、最終的に照明器具１００の光放射が望ましい色もしくは望ましい色温度の光で行われるように混合される。その場合、ＬＥＤ光源２２用の支持要素２１は支持体５０に連結され、その際特に、運転途中に発生する熱の効果的な放出を保証する特別な処置を予定することができる。

次に先ず、ＬＥＤ光源２２によって生成される光の光路内に第１光学手段３０が配置される。この手段はＬＥＤ光の視準に関与し、すなわちこれを用いてＬＥＤ照明手段２２によって通常は極めて大きな角度範囲に放射される光が先ず集束される。光線集束のためのこの光学手段３０は異なる態様において実現することが可能であり、例えば従来技術で周知の反射器要素とレンズ要素のようなものを含むことができる。この第１光学手段３０を用いて光は比較的狭い光線束にまとめられ、該光線束は基本的に次に第２光学手段４０に入る。

この第２光学手段４０は、対象平面に目標とする光照射野を得るために決定的な役目を担う。すなわち、この第２光学手段４０は、第１光学手段３０によって生成された光線束の光線を、光ができるだけ一様にいわゆる光照射野を意味する所定領域に向うように方向転換させる。この第２光学手段の考えられる形態は、上述した特許文献１に対応して、例えば多数のレンズ状要素を備える円板によって構成することができる。その場合、レンズは、それ自体が適当に当る部分光線束と光照射野を生成するように方向転換させる、ように仕上げられる。すなわち、各個別レンズによって、言うなれば、望まれる領域を照射する独自の仮想光源が形成される。その場合、個別レンズは、例えば、それによって形成される全ての仮想光源が同一領域を照射するように、その結果、すなわち多数の光線束の重なりによってできる限り一様な照明が得られるように形成することができる。さらに、共通領域を照明するこの方式において、多数の個別仮想光源によって影の形成を減らすことができる。すでに述べたように第２光学手段４０は他の方法でも形成することができるが、結果として、例えば仮想光源は再度共通に光照射野を照明する混合されて重なり合う光線束を生成する。さらに、第１光学手段３０と第２光学手段４０を共通の構造ユニットに統合することも考えられる。

個別光線束の重ね合わせは一般的に第２光学手段４０の作用方式に関係して行われるだけでなく、特に異なる照明ユニット１０に関連付けても行われる。これは先ず従来技術における周知の照明器具に基づいて図３および図４に示されるが、図３に上下に重ねて配置される２つの照明ユニット１０の光線束の重なりを側面図で示している。ここで、最初に第１光学手段３０によって光はそれぞれほぼ平行な光線束に変形されることが分かる。しかし次に第２光学手段４０は各光線束を拡張し、ここで２つの照明ユニット１０の異なる光学要素の配置と方向合わせは、最終的に放射される２つの光線束IおよびIIが対象平面２００において、基本的に同一に重なるように行われる。それによって、照明器具１００の全光放射を特徴付ける模式的に表した光照射野２５０が限定される。

その場合、照明ユニット１０の異なる光線束の重なりは、図４に示すように図３の図面に対して垂直な平面においても行われる。ここでは上列に配置された３つの照明ユニット１０の重なりを示しており、ここで再び例えば照明器具１００の前７０ｃｍの距離に配置された対象平面２００に、３つの光線束I、II、IIIの全てが基本的に同一に重なり合う。

ここまでの説明は特にすでに従来技術において周知の照明器具にも当てはまる。ただしここでは最終的に得られる照明はさらに最適化できることを示した。

第１の問題は、例えば、光照射野２５０の周縁領域に大きな輝度低下が起こることにある。これは、特に歯科医師および／または歯科助手に疲労をもたらす可能性のある照明の際の極めて強いコントラストを生じさせる。別の問題は、製造精度およびその他に基づいて、照明ユニット１０の個別光束の１００％正確な重なりが得られないことにある。対象平面２００内の光照射野２５０の発生における僅かなオフセットが必然的に生じ、このオフセットは最終的に手術野の不均一な照明として知覚される。

これらの問題を回避するために、光放射の光路内に拡散器を組み込むことが本発明によって提案される。本発明に係る照明器具の実施例において、図５に示すように、拡散器を照明器具の透光性のカバー４５に組み込むことが予定される。その場合、図５の図面は図４の図面に対応しているが、しかしここでは、カバー４５の光散乱特性に基づいて個別の光線束は容易に拡張されることを模式的に概略を示している。カバー４５が平らな、特に非散乱板によって構成されることから出発している図３および図４に図と比較して、すなわちこれによって重なり合う光束の周縁領域は容易に拡大される。その場合、付加的に光放射の影響に加えられる弱い散乱のみが関与する。しかしこの弱い散乱はここでは、周縁領域におけるコントラストもしくは輝度勾配の低下に基づいて一様でかつ快適に照明されることが知覚される僅かに拡大された光照射野２５０を得る結果をもたらす。さらに周縁領域におけるコントラストの低下は、例えば歯科医師の目球活動の疲労を少なくする作用をもたらす。

この輝度勾配の低下は図６に模式的に示されており、同図に従来技術に基づく照明器具の場合の光照射野の領域における輝度の低下（曲線Ａ）と、これと比較して本発明に係る照明器具の場合の低下（曲線Ｂ）とを示す。すなわち本発明に係る照明器具の場合の周縁領域は緩やかに「ぼやける」ことが明確に分かる。これは、すでに説明したようにいずれにしても避けることができない異なる照明ユニットの方向調整における若干の差異は、光照射野の周縁領域における明暗度として最早知覚されない効果をもたらす。何れにしてもこの処置によって、光照射野の周縁領域における照明状況が改良されるばかりでなく、付加的に光照射野全体に渡って明らかにより均一な外観が得られる効果が達成される。

拡散器を実現するための好適な実施形態は、すでに述べたように、これをカバー４５に組み込むことである。カバー４５は一般的にプラスチック部品であるので、その場合、カバーを製造するための適切な道具がすでに対応して製作されており、その結果、例えば光源に向いているカバー４５の内側に適当な光散乱構造を形成できる可能性がある。すなわち、本発明に係る態様において照明器具を形成することは、極めて低コストで、それにも拘わらず効率的な措置方法であることを意味する。

その場合、拡散器はホログラフィック構造、特にμ構造を用いて実現される場合に有利であることが判明している。その場合、この構造は、透過光が円形または楕円形に偏光されるように、その場合でも拡散器が特に高い透過率を備えるように形成することができる。その場合、透過光の偏光化は、例えば歯の表面における反射を減らし、それに応じて医師の眩しさに対する危険性を明らかに下げる有利な付加的効果をもたらす。

しかし、提案した措置方法の代りに、拡散器は例えば第２光学手段４０の部品とすることも可能である。この場合においても、優先的に射出成形において製造される適当な光学要素がすでに光散乱特性を備えているようにすることができる。

最後に、拡散器が独立した部品として照明器具１００内に持ち込まれる可能性も存在する。このケースにおいては、優先的に第２光学手段４０とカバー４５との間に配置される可撓性または非可撓性の適当な薄膜が使用される。

すなわち、最終的に本発明に係る解決策は、比較的簡単に実施される処置によって実現される。何れにしても、この処置を用いて照明器具の光放射は著しく改良される。その場合、拡散器の利点はすでに個別の照明ユニットの光放射において効果を現わす。すなわち、本発明に係る照明器具は、上述した実施態様の場合におけるように、複数の照明ユニットを備えることを必ずしも必要としない。

１０ 照明ユニット
２０ 発光手段
２１ 支持プレート
２２ ＬＥＤ
３０ 第１光学手段
４０ 第２光学手段
４５ カバー板
５０ 支持体
１００ 照明器具
１０５ 継手アーム
１１０ 照明器具ヘッド
１１１ ハウジング
１１２ グリップ部
２００ 対象平面
２５０ 光照射野
I 光線束
II 光線束
III 光線束
Ａ 従来技術に基づく照明器具の光照射野領域における輝度曲線
Ｂ 本発明に係る照明器具の光照射野領域における輝度曲線
Ｅ 輝度
Ｉ 位置

Claims (13)

1. 対象平面（２００）に光照射野（２５０）を生成するための発光手段（２０）と光学手段（４０）とを有する少なくとも１つの照明ユニット（１０）を備える、手術野の口腔内照明に対する医療用照明器具（１００）、特に歯科治療用照明器具において、
   対象平面（２００）において光照射野（２５０）を拡張するために形成される拡散器を有することを特徴とする医療用照明器具。
2. 前記拡散器は、照明ユニット（１０）の光路内に配置される薄膜によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の医療用照明器具。
3. 前記拡散器は、照明器具（１００）の光学手段の光学作用面の上またはカバー板（４５）に形成されることを特徴とする請求項１に記載の医療用照明器具。
4. 前記拡散器は、μ構造によって構成されることを特徴とする請求項１〜３の１つに記載の医療用照明器具。
5. 前記μ構造は位置に応じて異なって形成されることを特徴とする請求項４に記載の医療用照明器具。
6. 前記μ構造はホログラフィック構造であることを特徴とする請求項４に記載の医療用照明器具。
7. 前記照明ユニット（１０）の光学手段は、光線を集束するための第１光学手段（３０）と光照射野（２５０）を生成するための第２光学手段（４０）とを含むことを特徴とする請求項２〜６の１項に記載の医療用照明器具。
8. 前記第２光学手段（４０）は、優先的に共通の円板上に配置される多数のレンズを含むことを特徴とする請求項７に記載の医療用照明器具。
9. 前記各レンズは、レンズによって発生する部分光線束を対象平面において光照射野（２５０）に投影するために形成されることを特徴とする請求項８に記載の医療用照明器具。
10. 前記レンズは、対象平面に投影される光線束が全体として光照射野（２５０）を形成するように、レンズを透過する部分光線束を方向転換するために形成されることを特徴とする請求項８に記載の医療用照明器具。
11. 前記発光手段（２０）はＬＥＤ（２２）またはＬＥＤアレイを備えることを特徴とする請求項１〜１０の１つに記載の医療用照明器具。
12. 前記照明器具（１００）は、対応する光照射野が基本的に合致するように調整されるもしくは形成される複数の照明ユニット（１０）を備えることを特徴とする請求項１〜１１の１つに記載の医療用照明器具。
13. 共通の拡散器が全ての照明ユニット（１０）に対して設けられることを特徴とする請求項１２に記載の医療用照明器具。

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