JP2018117971A - 無影灯 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来の無影灯に比べて、無影灯のハンドル等を把持し位置および向きを操作しなければならない回数を減少させ、近年の歯科治療などに適合した無影灯を提供する。
【解決手段】光軸の方向が異なる複数の光源2011および2012ならびに光源2021および2022を有する基板111ならびに112と、前記複数の光源からの光を集光する集光部材101、102と、を備える複数の光源ユニットと、各光源ユニットの前記複数の光源を選択的に切り換えて発光させることで、前記各集光光源ユニットからの光が交叉する交叉位置を変更させる切換部130と、有する無影灯100を提供する
【選択図】図1

Description

本発明は、無影灯に関し、特に歯科の治療の際などに口腔内などを照明可能とする無影灯に関する。
図7は、従来の無影灯10を備える歯科治療ユニットの一例を示す構成概略図である。図7に示される歯科治療ユニットは、治療椅子1、ワークテーブル2、スピットン3、術者用インスルツルメントホルダ4、アシスタントインスツルメントホルダ5、ハンドピース(インスツルメント)6、インスツルメントホース7、無影灯支持用アーム8、9、無影灯10、フットペダル11などを備えている。術者用インスツルメントホルダ4には、歯科治療において使用するエアータービン、マイクロエンジン、超音波スケーラ、マルチシリンジ等、種々のハンドピースが収納されている。
歯科治療の際には、術者は治療椅子1を上下動させ、また、治療椅子1の背もたれや枕を倒起動、傾斜動させ、患者を治療しやすい姿勢にして治療を行なう。このとき、術者は無影灯10による照明の下、患者の口腔内について診察を行なったり上述のインスツルメントを含む治療具を必要であればフットペダル11を介して制御しながら治療作業を行なったりする。
無影灯10に用いられる光源としては、近年の半導体製造工程を用いて製造されるLED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)を含む発光体が無影灯10の光源として使用がされてきている(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。LEDなどを使用することにより、光源を従来のクリプトンランプなどの白熱電球系の光源よりも点光源に近くすることができ、また、小型化されたレンズ等を装着することにより発光の広がりや発光の方向などの指向性をより精密に制御することができるようになってきた。このため、無影灯10内の複数の位置に光源を配置して同時に発光させることにより無影照明の効果を高めることが可能となっている。
特開2015−156295号公報 特開2011−108575号公報
一方、インプラント(人工歯根)などの歯科治療手法の近年の進歩とともに、治療部位が歯の表面部から顎の骨内部までに至り広範囲となってきている。このため、術者が歯の表面から深くに位置する治療部位に達するまで切削などの作業を行なうことになる。作業部位が深くなるにつれ、歯の表面の切削により形成された開口の大きさ(例えば直径)に対する歯の表面より作業部位までの距離の比が増大し、無影灯10の無影効果を高めるために複数の位置から照射される光の一部が作業部位に届かず影が生じてしまう頻度が増加し、無影灯10の位置、光の照射方向を操作する回数が従来よりも増加してきている。このため、術者が治療作業を中断し、無影灯10を把持し位置および向きを操作しなければならい回数が増加してきている。
本発明は、以上の情実に鑑みてなされたものであり、従来の無影灯に比べて、無影灯のハンドル等を把持し位置および向きを操作しなければならない回数を減少させ、近年の歯科治療などに適合した無影灯を提供することを、その目的とする。
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、無影灯であって、光軸の方向が異なる複数の光源を有する基板と、前記複数の光源からの光を集光する集光部材と、を備える複数の光源ユニットと、各光源ユニットの前記複数の光源を選択的に切り換えて発光させることで、前記各集光光源ユニットからの光が交叉する交叉位置を変更させる切換部と、を有することを特徴とするものである。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記各光源ユニットの前記複数の光源を選択的に切り換えることにより、前記無影灯から前記交叉位置までの距離が変更可能となることを特徴とするものである。
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記集光部材が凹面鏡であることを特徴とするものである。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかの発明において、前記複数のユニットそれぞれについて前記複数の光源の配置位置が異なることを特徴とするものである。
請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれかの発明において、前記複数の光源のそれぞれがLED発光体であることを特徴とするものである。
請求項6の発明は、請求項1から請求項5のいずれかの発明において、前記複数の光源ユニットが備える集光部材が一体成形されていることを特徴とするものである。
請求項7の発明は、請求項1から請求項6のいずれかの発明において、前記切換部は、フットコントローラからの操作によって動作可能であることを特徴とするものである。
本発明によれば、無影灯を把持し位置および向きを操作しなければならない回数を減少させることができる。
本発明の一実施形態に係る無影灯の一実施例を説明するための要部概要図である。 図1のI−I断面線による断面図である。 図1の切換部により光源ユニットからの光が交叉する交叉位置が変更できることの説明図である。 図1の切換部により光源ユニットからの光が交叉する交叉位置が変更できることの説明図である。 本発明の別の実施形態に係る無影灯本体の断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る無影灯本体の断面図である。 従来の無影灯を備える歯科治療ユニットの一使用形態を説明するための図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の無影灯に係る好適な実施の形態について説明する。以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る無影灯を説明するための要部概要図であり、本発明の位置実施形態に係る無影灯本体を正面からみた図を含む。図2は、図1におけるI−I断面線における断面図である。
無影灯100は、無影灯本体120と切換部130とを有する。無影灯本体120は、集光部材101、102、103および104を備えている。また、無影灯本体120を正面から見た形状は、例えば患者の口腔の開口形状が患者にとっての左右方向が上下方向よりも通常は長いという口蓋形状に合わせ、図1に向かって左右方向に長く上下方向に短い配置となるのが好ましい。当該配置としては、例えば横長の楕円上に各集光部材101、102、および104を配置することができる。例えば、集光部材101および102を楕円とその長軸とが交わる位置に配置し、集光部材103および104を楕円とその短軸とが交わる位置に配置することができる。
無影灯本体120は、図示されない無影灯ホルダによって背面または側方が支持されて、図7に示す無影灯支持用アーム8、9に接続される。無影灯ホルダには、ハンドルが備えられており、術者やアシスタントがハンドルを把持して操作することにより、無影灯本体120の位置や向きを変更することができる。
また、各集光部材101、102、103および104は、後述する光源からの光を無影灯本体120の前方(図2に向かって上方)の位置に集光することができるようになっている。このため、集光部材101、102、103および104それぞれが、例えば、後述するように放物面や回転楕円体面を有する凹面鏡となっている場合には、放物面や回転楕円体面の中心線(対称線)が交叉するようになっていることが好ましい。より具体的には、放物面にあっては、y=x2のようにY軸に対称な放物線を回転させて放物面を得る場合は、Y軸が中心線(対称線)となり、回転楕円体面にあっては、回転させる楕円の長径あるいは短径を含む直線が中心線(対称線)となる。
図1を参照すると、各集光部材101、102、103および104を跨ぐように、三脚のY字形のフレーム111、112、113および114がそれぞれ配置されている。例えばフレーム111は、三脚それぞれの端にフレーム脚部1111、1112および1113を有しており、フレーム脚部1111、1112および1113は、無影灯本体120に固定されている。他のフレーム112、113および114についても同様である。
図1の無影灯本体120のI−I断面線における断面図を示す図2を参照すると、無影灯本体120は、波状に屈曲された板状部材により形成されている。フレーム111および112それぞれは、フレーム脚部1113および1123それぞれを貫通する貫通部材2113および2123により無影灯本体120に取り付けられ固定されている。貫通部材2113および2123の一例としてネジがある。なお、図2には示されていない、フレーム111および112の他のフレーム脚部1111、1112、1121および1122ならびに他のフレーム113および114の他のフレーム脚部についても同様に、ネジなどの貫通部材により無影灯本体120に取り付けられ固定される。そこで、以後の説明では、フレーム111および112の他のフレーム脚部1111、1112、1121および1122ならびに他のフレーム113および114のフレーム脚部についての説明は省略する。
無影灯本体120の成形(成型)は、例えばアルミニウムなどの鏡面加工が可能な金属の板にプレス加工を行ない、波状に屈曲させて一体成形を行なうことができる。波状に屈曲することにより、集光部材101および102を凹形状にすることができる。また、集光部材101および102の凹形状の部分を鏡面加工することにより、集光部材101および102を凹面鏡とすることができる。凹面鏡の鏡面の形状としては、上述の放物面や、他には楕円体面、球面など、本発明の効果が奏されるように、任意に選択および設計することができる。図2には示されていないが、集光部材103および104においても同様に、凹面鏡とすることが可能である。また、集光部材101、102、103および104の鏡面形状は同一とすることもできるし、異なっていてもよい。
また、無影灯本体120の材質は、金属に限られるものではなく、プラスチックなどの樹脂材料により形成し、少なくとも集光部材101、102、103および104が配置される位置にアルミ蒸着などを行ない、鏡面加工をして集光部材101、102、103および104を得ることができる。
また、無影灯本体120は、一体形成される必要はなく、集光部材101、102、103および104と、各集光部材が配置される基材と、などから複数の部品により構成されていてもよい。
フレーム111のY字形の中央部(脚の交差点)には、基板211が配置され、基板211には、複数の光源2011および2012が配置されている。各光源2011および2012のそれぞれには、特定の方向に最も強い光を出射することができる光源が用いられる。例えば、各光源2011および2012には、LED素子から発光する光を特定の方向に最も強い光を出射する特性を有するLED発光体を用いることができる。LED発光体に例えばレンズを備えることにより、LED発光体のLED素子から発光する光をレンズにより特定の方向に最も強く出射することができる。
光源一般について、光源が最も強い光を出射する方向を、光源の「光軸の方向」ということにすると、図2に示すように同一基板211に配置されている光源2011および2012の光軸の方向は異なっている。例えば、基板211の法線方向に対する光源2011および2012それぞれの取付角を変えることにより、光源2011および2012の光軸の方向を異ならせることができる。また、基板211として法線方向が異なる複数の傾斜した面を有する基板を使用し、各傾斜した面に各光源2011および2012を取り付けることによっても、光源2011および2012の光軸の方向を異ならせることができる。
光源2011および2012の光軸の方向が異なっていても、光源2011および2012それぞれの光軸は、集光部材101の内側に向けられていることが好ましい。各光源2011および2012から照射される光は、光軸を中心に立体的に広がった後に、集光部材101に照射される。しかし、集光部材101は上述のように凹面鏡とし、反射面の形状および反射面に対する光源2011および2012の位置を設定することにより、集光部材101に照射され反射した光を、平行光としたり、集光部材101から離れた位置に向かって集まる光(収束光)としたりすることができる。
また、光源2011の光軸の方向と光源2012の光軸の方向とを比較すると、図2においては、光源2011の光軸の方向は、光源2012の光軸の方向よりも、無影灯本体120の辺部に向かうようになっている。言い換えると、光源2012の光源の方向は、光源2011の光軸の方向よりも、無影灯本体120の中央に向かうようになっている。このため、光源2011から出射された光は集光部材101の辺部側にて反射し、図2に向かって斜め右上方に向かう光となる。また、光源2012から出射された光は、集光部材101において、光源2011から出射された光が反射する位置よりも無影灯本体120の中央寄りの位置にて反射される。光源2012の光軸方向や集光部材101の形状を適宜設計することにより、光源2012から出射され集光部材101に反射した光も図2に向かって斜め右上方に向かう光とすることができる。このとき、光源2012から出射され集光部材101に反射した光の進行方向の傾きは、光源2011から出射され集光部材101に反射した光の進行方向の傾きよりも、図2に向かって垂直方向に近くなる(図2に向かって右方をx座標が正の向き、上方をy座標が正の向きとすると、光源2012から出射され集光部材101に反射した光の進行方向の傾きの値は、光源2011から出射され集光部材101に反射した光の進行方向の傾きの値よりも大きくなる)。
同様に、光源2021から出射された光は集光部材102の辺部側にて反射し、図2に向かって斜め左上方に向かう光となる。また、光源2022から出射された光は、集光部材102において、光源2021から出射された光が反射する位置よりも無影灯本体120の中央寄りの位置にて反射される。光源2022の光軸の方向や集光部102の形状を適宜設計することにより、光源2022から出射され集光部材102に反射した光も図2に向かって斜め左上方に向かう光とすることができる。このとき、光源2022から出射され集光部材102に反射した光の進行方向の傾きは、光源2021から出射され集光部材102に反射した光の進行方向よりも、図2に向かって垂直方向に近くなる(図2に向かって右方をx座標が正の向き、上方をy座標が正の向きとすると、光源2012から出射され集光部材101に反射した光の進行方向の傾きの絶対値は、光源2011から出射され集光部材101に反射した光の進行方向の傾きの絶対値よりも大きくなる)。
他の集光部材103および104に関しても同様の説明ができ、したがって、前述のように、各集光部材101、102、103および104から出射される光を、無影灯本体120の前方の位置で交叉させることが可能となる。そこで各集光部材101、102、103および104から出射される光が交叉する位置を交叉位置という。
また、交叉位置は、各集光部材101、102、103および104の形状、各光源2011、2012、2021、2022などの光軸の方向や各フレーム111、112、113および114の形状により、変化させることができる。また、各集光部材101、102、103および104の形状、各光源2011、2012、2021、2022などの光軸の方向や各フレーム111、112、113および114の形状が設計により定まっていても、各フレーム脚部と無影灯本体120とを固定するための貫通部材にネジを用いる場合には、各フレーム脚部と無影灯本体120との間にバネなどの弾性体を配置し、ネジの締め付け具合を調整することにより、交叉位置を微調整することができる。
以後において、集光部材101と基板211とをまとめ、「集光部材101と基板211とを備える光源ユニット」と称呼する。また、光源2011および2012を、光源ユニットの光源2011および2012と称呼する。また、フレーム111に配置されている基板211および基板211に配置されている光源2011および2012について説明したが、フレーム112に配置されている基板212および基板212に配置されている光源2021および2022についても同じ説明をすることができる。また、フレーム113および114それぞれについても、図2には示されていない基板が配置され、配置された基板それぞれには、光軸の方向が異なるように、複数の光源が配置されている。したがって、図1に示される無影灯本体120は、四つの光源ユニットを有することになる。
なお、本発明は、四つの光源ユニットに限定されるものではなく、二以上の任意の光源ユニットを用いて実施することができる。また、各光源ユニットの光源の数も任意の数とすることができる。
各光源を発光させるために、基板に配置された各光源に電力を供給する配線が、例えば、各フレームの脚の内部に配置され、各フレーム脚部1113、1123、1133および1143を通じて無影灯本体120の背面に集線されて、切換部130に接続される。切換部130は、各光源ユニットの複数の光源を選択的に切り換えて発光させる。例えば、集光部材101を備える光源ユニットは、光源として、光源2011および2012を有しているので、切換部130は、光源2011および2012のいずれかに電力を供給し発光させる。また、集光部材102を備える光源ユニットは、光源として、光源2021および2022を有しているので、切換部130は、光源2021および2012のいずれかに電力を供給して発光させる。集光部材103および104を備える光源ユニットそれぞれについても、切換部130は、同様に複数の光源のいずれかに電力を供給し光源を発光させる。
切換部130による各光源ユニットの複数の光源の発光の切換は、術者やアシスタントの切換部130に対する操作に基づいて、実行することができる。例えば、術者やアシスタントが切換部130のボタン等を操作することにより、切換が実行される。術者やアシスタントは直接、切換部130をボタン等により直接的に操作する必要はなく、例えば、歯科治療ユニットに接続されたフットペダル11を介して切換部130を間接的に操作することができるようになっていてもよい。また、歯科治療ユニットにマイクが備わっており、術者やアシスタントの発話を認識して切換部130が操作されるようになっていてもよい。また、カメラなどにより術者やアシスタントのジェスチャ動作や作業の進行具合を撮影し、撮影画像を認識し、自動的に切換が実行されてもよい。
図3および図4は、切換部130による切換の操作を行なうことにより、交叉位置を変更することが可能であることを説明するための図である。まず、図3を参照すると、切換部130によって、図3に示される各光源ユニットの光源2011および2021がそれぞれ選択され、各集光部材101および102により集光された光301および302が無影灯本体120の前方にて交叉している。この交叉位置までの無影灯本体120からの距離をL1とし、光301および302が交叉する角度をθ1とする。
次に図4を参照すると、切換部130によって各光源ユニットの光源2012および2022がそれぞれ選択され、各集光部材101および102により集光された光401および402が無影灯本体120の前方にて交叉している。この交叉位置までの無影灯本体120からの距離をL2とし、光401および402が交叉する角度をθ2とする。
そうすると、上記に説明したような集光部材101および102が凹面鏡であること、各光源ユニットにおける光源2011、2012の光軸の方向が異なり、また、光源2021および2022の光軸の方向が異なることにより、L1およびL2は異なり、L1<L2となり、また、θ1およびθ2は異なり、θ1>θ2とすることができる。
1<L2であることにより、術者が例えば歯の表面を治療など作業する場合には、図3に示した光301および302の交叉が生ずるように切換部130を操作しておくことができ、また、治療が進行し、術者が歯の表面から深くに位置する部位を作業する状態となるときには、図4に示した光401および402の交叉が生ずるように切換部130を操作することにより、無影灯本体120の位置や向きを変えずに、適切に作業部位を照射することができる。したがって、無影灯を把持し位置および向きを操作しなければならない回数を減少させることができる。これにより、術者やアシスタントが無影灯100に接触する回数を減らし、手に雑菌などが付着する可能性を低減できる。
また、作業部位が歯の表面から深くなるにつれ、歯の表面の切削により形成された開口の大きさに対する歯の表面より作業部位までの距離の比が大きくなっても、θ2<θ1であることにより、奥深くの作業部位にまで十分な光を照射することが可能となる。
また、光の交叉位置における光のスポット径を変えることができる。すなわち、交叉位置までの無影灯本体120からの距離が、小さい場合(例えば図3)と、大きい場合(例えば図4)とを比較すると、交叉位置までの無影灯本体120からの距離が大きい場合の方が、小さい場合よりも光の交叉する領域の幅が小さくなるので、スポット径を小さくすることができる。したがって、奥深くの作業部位にまで十分な光を照射することが可能となる。
(第2の実施形態)
上記においては、光源2011、2012および光源2021、2022がそれぞれ同じ基板211および212に配置されて近接した状態に図示されている図2、図3および図4を用いて、第1の実施形態を説明した。本発明はこれに限定されるものではなく、光源2011および2012の距離を大きく設定することもできる。例えば光源2011および2012を異なる位置に配置し、光源2011および2012の距離を大きくすることによっても、切換部130により交叉位置を変更することができる。
また、例えば図5に示すように、光源2011および2012のそれぞれを異なる基板2111および2112に配置してもよい。この場合、光源2011および2012のそれぞれが基板2111および2122に対して同じ角度に取り付けられていても、フレーム111を曲げたり折ったりして形成することにより、光源2011および2012ならびに光源2011および2012の光軸の方向を異ならせ、切換部130により交叉位置を変更することができる。
(第3の実施形態)
第1および第2の実施形態においては、集光部材として光の反射を利用して光源からの光を集光する場合について説明した。ただし、本発明は、光の反射を利用することに限定されない。例えば、集光部材として光を屈折するレンズを用いて光源からの光を集光することも可能である。
図6は、本発明のさらに別の一実施形態に係る無影灯本体の断面図を示す。無影灯本体620は、集光部材101および102に対応する集光部材として、レンズ601および602を有する。レンズ601および602は、レンズの中心軸が無影灯本体620の前方にて交叉するように配置されている。また、無影灯本体620のレンズ601および602の後方には、マウント611および612が形成され、基板211および212が配置されている。基板211には、光源2011および2012が、光軸の方向が異なるように配置されている。また、基板212には、光源2021および2022、が光軸の方向が異なるように配置されている。
第1および第2の実施形態と同様に、レンズ601ならびに光源2011および2012を一つの光源ユニットとし、レンズ602ならびに光源2021および2022を別の一つの光源ユニットとし、また、さらに図示していないレンズならびに複数の光源をさらに別の光源ユニットとすることができる。そして、切換部130により各光源ユニットの複数の光源を選択的に切り換えて発光させることにより、各光源ユニットからの光が交叉する交叉位置を変更させることが可能となる。
1…治療椅子、2…ワークテーブル、3…スピットン、4…術者用インスツルメントホルダ、5…アシスタントインスツルメントホルダ、6…ハンドピース(インスツルメント)、7…インスツルメントホース、8、9…無影灯支持用アーム、10無影灯、11、フットペダル、100…無影灯、101、102、103、104…集光部材、111、112、113、114…フレーム、1111、1112、1113、1121、1122、1123、1131、1132、1133、1141、1142、1143…フレーム脚部、120…無影灯本体、130…切換部、2011、2012、2021、2022…光源、211、212…基板、2113、2123…ネジ、301、302、401、402…光、2111、2112、2121、2122…基板、620…無影灯本体、611、612…マウント。

Claims (7)

  1. 光軸の方向が異なる複数の光源を有する基板と、前記複数の光源からの光を集光する集光部材と、を備える複数の光源ユニットと、
    各光源ユニットの前記複数の光源を選択的に切り換えて発光させることで、前記各光源ユニットからの光が交叉する交叉位置を変更させる切換部と、
    を有する無影灯。
  2. 前記各光源ユニットの前記複数の光源を選択的に切り換えることにより、前記交叉位置までの距離が変更可能な、請求項1に記載の無影灯。
  3. 前記集光部材は凹面鏡である請求項1または2に記載の無影灯。
  4. 前記複数のユニットそれぞれについて前記複数の光源の配置位置が異なる、請求項1から請求項3のいずれかに記載の無影灯。
  5. 前記複数の光源のそれぞれはLED発光体である、請求項1から請求項4のいずれかに記載の無影灯。
  6. 前記複数の光源ユニットが備える集光部材が一体成型されている請求項1から請求項5のいずれかに記載の無影灯。
  7. 前記切換部は、フットコントローラからの操作によって動作可能である請求項1から請求項6のいずれかに記載の無影灯。
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