TW201402984A - 自動手術照明裝置及其手術自動照明控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種自動手術照明裝置及其手術自動照明控制方法，手術照明裝置之位置對應一目標面，並包括一支撐件，其係連接至少一移動件，此移動件位於目標面上方。移動件上設有至少一光照擷取模組，其係照亮目標面，及連續擷取目標面之影像，以輸出其對應之一迴授訊號。光照擷取模組與移動件電性連接至少一控制單元，控制單元接收回授訊號，以據此透過移動件移動光照擷取模組，直到使影像抓到完整之目標面為止。如此便可照亮整個目標面，以提升手術品質、縮短手術時間、降低交叉感染之機率及其法律爭議。

Description

自動手術照明裝置及其手術自動照明控制方法

本發明係有關一種照明技術，特別是關於一種自動手術照明裝置及其手術自動照明控制方法。

醫院開刀房係利用外科手術燈照亮病人身上進行手術之位置。如第1圖所示，許多外科手術燈10係以複數個臂機構懸吊於醫院一室內之天花板、牆壁或支架上，該等臂機構係可動式，以利調整外科手術燈相對於病人之位置。通常外科手術燈係位於外科醫生之後方，使外科醫生之頭部位於外科手術燈與手術位置之間。外科手術燈的品質好壞將深入影響手術結果。

外科手術燈有幾個重大的問題需要考量，首先，外科手術的燈照視野會因病人的移動變差。通常在手術過程中，因為手術燈位於醫護人員頭頂上方，而醫生、護士與助理會不固定地移動，所以醫生、護士與助理的頭部都會擋住光線，以口腔為例，口腔的上側、下側、左側、右側都是有需要燈照的視野觀圍，單一光源難以照亮整個口腔的部位。因此，必須不斷手動改變手術燈的位置，不然就無法使手術目標面得到最佳的光照。再者，醫生若徒手操作手術燈，則在手術過程中，會造成病人的交叉感染。此外，如果外科醫生要處理多面之欲處理物時，也有其困擾。舉例來說，牙科醫師要處理像牙齒這樣的硬組織物時，即便是光線沒有被擋住，在牙齒的死角處，仍然會呈現陰暗而看不到，造成手術品質下降。

因此，本發明係在針對上述之困擾，提出一種自動手術照明裝置及其手術自動照明控制方法，以解決習知所產生的問題。

本發明之主要目的，在於提供一種自動手術照明裝置及其手術自動照明控制方法，其係利用光照擷取模組擷取目標面之影像，並配合 回授訊號之傳遞，不斷改變光照角度，直到抓到完整之目標面為止，藉此方法，提升光照品質與手術品質、縮短手術時間、降低交叉感染之機率及其法律爭議。

為達上述目的，本發明提供一種自動手術照明裝置，其位置對應一目標面，此自動手術照明裝置包括一支撐件，其係連接至少一移動件，此移動件位於目標面上方。支撐件與移動件之間連結有一中心軸桿，其係軸向垂直目標面。移動件上設有至少一光照擷取模組，此模組係照亮目標面，及連續擷取此目標面之影像，以輸出其對應之一迴授訊號。光照擷取模組與移動件電性連接至少一控制單元，其係接收回授訊號，以據此透過移動件移動光照擷取模組，直到使上述影像抓到完整之目標面為止。

本發明亦提供一種手術自動照明控制方法，其利用至少一移動件及設於其之至少一光照擷取模組執行之。首先，光照擷取模組照亮一目標面，及擷取目標面之影像，以輸出其對應之一迴授訊號。接著，接收回授訊號，以據此透過移動件移動光照擷取模組，直到使上述影像抓到完整之目標面為止。

茲為使 貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後：

請參閱第2圖至第5圖。本發明之自動手術照明裝置之位置，對應一目標面12，此目標面12可為口腔面、手術操作部位中之可偵測之目標物件、醫師手部、牙科手機(dental handpiece)頭部、口鏡、牙齒或嘴巴外型，在此以口腔面為例。

本發明包含一支撐件14，其係可為安裝於天花板之一支撐座或一附掛於診療椅之支撐架，在此以支撐座為例。支撐件14連結一機械手臂16，機械手臂16則連結一中心軸桿18，使機械手臂16位於支撐件 14與中心軸桿18之間。中心軸桿18又連結至少一移動件20，以位於支撐件14和機械手臂16此兩者，與移動件20之間，且此中心軸桿18之軸向垂直目標面12。移動件20之數量在此以複數個為例，如四個，且移動件20需位於目標面12上方。上述移動件20上設有至少一光照擷取模組22，其係照亮目標面12，及連續週期性擷取目標面12之影像，以輸出其對應之一迴授訊號。在此實施例中，每一移動件20上分別設有一光照擷取模組22。機械手臂16上設有至少一第一位調器24，且中心軸桿18與機械手臂16上設有一第二位調器26。光照擷取模組22、移動件20、第一位調器24、第二位調器26皆電性連接至少一控制單元28，控制單元28可為外置式，或者整合於光照擷取模組22或支撐件14中，在此以整合於支撐件14中為例。控制單元28預設有對應至少一光照擷取模組22之至少一目標區域，控制單元28接收回授訊號，以比較上述影像與其對應之目標區域，並據其比較結果透過移動件20移動光照擷取模組22，同時根據回授訊號透過第一位調器24控制機械手臂16移動，以帶動光照擷取模組22，直到使上述影像位於其對應之目標區域內，且影像抓到完整之目標面12為止。此外，控制單元28亦根據迴授訊號透過第二位調器26，控制中心軸桿18以與連結機械手臂16之連結處為固定點進行轉動，使中心軸桿18之軸向保持垂直目標面12。

每一移動件20更包含一滑桿30與一第三位調器32，滑桿30連接中心軸桿18，並位於目標面12上方。第三位調器32設於滑桿30上，並電性連接控制單元28，控制單元28接收回授訊號，比較影像與其對應之目標區域，並據其比較結果透過第三位調器32控制光照擷取模組22於滑桿30上移動，直到使影像位於其對應之目標區域內，且影像抓到完整之目標面12為止。例如：如第3圖所示，控制單元28根據迴授訊號，透過第三位調器32控制光照擷取模組22於滑桿30上滑動。如第4圖所示，控制單元28根據迴授訊號，透過第三位調器32控制光照擷取模組22，以滑桿30之軸向為軸，進行轉動，如圖所示， 轉動α角。如第5圖所示，控制單元28根據迴授訊號，透過第三位調器32控制光照擷取模組22，以垂直滑桿30之方向為軸，進行轉動，如圖所示，轉動λ角。

每一光照擷取模組22更包含一發光源34與一影像感測器36，發光源34透過第三位調器32設於滑桿30上，並照亮目標面12。影像感測器36則透過第三位調器32設於滑桿30上，並電性連接控制單元28，影像感測器36連續週期性擷取目標面12影像，以輸出迴授訊號。

中心軸桿18與滑桿30上設有至少一第四位調器38。由於滑桿30有複數個，因此第四位調器38也有複數個，其係分別位於每一滑桿30與中心軸桿18之間。第四位調器38電性連接控制單元28，控制單元28接收迴授訊號，以比較上述影像與其對應之目標區域，並據其比較結果透過第四位調器38，控制滑桿30以中心軸桿18之軸向為軸，進行轉動，以帶動光照擷取模組22，直到使影像位於其對應之該目標區域內，且影像抓到完整之目標面12為止。如第3圖與第4圖所示，轉動θ角。

請同時參閱第2圖與第6圖，本發明之運作方式如下所述：首先，於控制單元28中，預設目標面12之完整影像，其係由對應至少一光照擷取模組22之至少一目標區域所構成，因此目標區域為複數個，如四個。接著，如步驟S10所示，開啟發光源34與影像感測器36。此時發光源34隨意照射光線，且影像感測器36係隨意連續週期性擷取目標面12之影像，以輸出其對應之迴授訊號。然後，如步驟S12所示，控制單元28接收此回授訊號，比較擷取到之影像與其對應之目標區域，產生一比較結果。最後，如步驟S14所示，控制單元28依據比較結果，透過第一位調器24控制機械手臂16移動，透過第三位調器32控制光照擷取模組22於滑桿30上滑動或轉動，透過第四位調器38，控制滑桿30以中心軸桿18之軸向為軸，進行轉動，以帶動光照擷取模組22，直到使影像位於其對應之目標區域內，且影像抓到完整之目標面12為止。且因為發光源34幾乎與影像感測器36處在同一位置， 所以發光源34亦可照亮完整之目標面12。此外，控制單元28亦根據回授訊號所對應之比較結果，透過第二位調器26，控制中心軸桿18以與連結機械手臂16之連結處為固定點進行轉動，使中心軸桿18之軸向保持垂直目標面12。由於藉由第一位調器24、第二位調器26、第三位調器32與第四位調器38之控制，可以不斷調整光照角度。因此，光照品質與手術品質能隨之而提升。在目標面12之光照不會被擋住的前提下，手術視線良好，亦能縮短手術時間。另本發明為一自動照明裝置，並非手持式之照明裝置，所以能降低交叉感染之機率及其法律爭議。

在上述步驟S12與S14，亦可以一步驟取代之，即在步驟S10結束後，控制單元28接收回授訊號，以據此透過移動件20移動光照擷取模組22，直到使影像位於其對應之目標區域內，且影像抓到完整之目標面12為止。

當滑桿30以中心軸桿18之軸向為軸，進行轉動時，為了避免使滑桿30彼此產生碰撞，如第7圖所示，控制單元將360度區分為複數個角度區間，以根據迴授訊號透過第四位調器38，控制每一滑桿30以中心軸桿18之軸向為軸，進行轉動。

請繼續參閱第8圖，在此以一個移動件20之實施例為例。本發明包含一支撐件14，其係為安裝於天花板之一支撐座。支撐件14連結一機械手臂16，機械手臂16則連結一移動件20，以位於支撐件14與移動件20之間。上述移動件20上設有一光照擷取模組22，其係照亮目標面12，及連續週期性擷取目標面12之影像，以輸出其對應之一迴授訊號。機械手臂16上設有至少一第一位調器24。光照擷取模組22、移動件20、第一位調器24皆電性連接至少一控制單元28，控制單元28可為外置式，或者整合於光照擷取模組22或支撐件14中，在此以整合於支撐件14中為例。控制單元28預設有對應光照擷取模組22之一目標區域，控制單元28接收回授訊號，以比較上述影像與其對應之目標區域，並據其比較結果透過移動件20移動光照擷取模組 22，同時根據回授訊號透過第一位調器24控制機械手臂16移動，以帶動光照擷取模組22，直到使上述影像位於其對應之目標區域內，且影像抓到完整之目標面12為止。另外，光照擷取模組22之組成元件與前述相同，於此不再贅述。

請同時參閱第6圖與第8圖，本發明之運作方式如下所述：首先，於控制單元28中，預設目標面12之完整影像，其係由對應光照擷取模組22之一目標區域所構成。接著，如步驟S10所示，開啟發光源34與影像感測器36。此時發光源34隨意照射光線，且影像感測器36係隨意連續週期性擷取目標面12之影像，以輸出其對應之迴授訊號。然後，如步驟S12所示，控制單元28接收此回授訊號，比較擷取到之影像與其對應之目標區域，產生一比較結果。最後，如步驟S14所示，控制單元28依據比較結果，透過移動件20移動光照擷取模組22，並透過第一位調器24控制機械手臂16移動，以帶動光照擷取模組22，直到使影像位於其對應之目標區域內，且影像抓到完整之目標面12為止。又因為發光源34幾乎與影像感測器36處在同一位置，所以發光源34亦可照亮完整之目標面12。

同樣地，在上述步驟S12與S14，亦可以一步驟取代之，即在步驟S10結束後，控制單元28接收回授訊號，以據此透過移動件20移動光照擷取模組22，直到使影像位於其對應之目標區域內，且影像抓到完整之目標面12為止。

綜上所述，本發明能自動改變光照角度，以提升手術光照品質、縮短手術時間，及降低感染機率。

以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧外科手術燈

12‧‧‧目標面

14‧‧‧支撐件

16‧‧‧機械手臂

18‧‧‧中心軸桿

20‧‧‧移動件

22‧‧‧光照擷取模組

24‧‧‧第一位調器

26‧‧‧第二位調器

28‧‧‧控制單元

30‧‧‧滑桿

32‧‧‧第三位調器

34‧‧‧發光源

36‧‧‧影像感測器

38‧‧‧第四位調器

第1圖為先前技術之外科手術燈示意圖。

第2圖為本發明之具有複數移動件之結構示意圖。

第3圖為本發明之光照擷取裝置以中心軸桿為軸，進行轉動示意圖。

第4圖為本發明之光照擷取裝置以滑桿為軸，進行轉動示意圖。

第5圖為本發明之光照擷取裝置以垂直滑桿之方向為軸，進行轉動示意圖。

第6圖為本發明之方法流程圖。

第7圖為本發明之滑桿轉動之角度區間示意圖。

第8圖為本發明之具有一移動件之結構示意圖。

12‧‧‧目標面

14‧‧‧支撐件

16‧‧‧機械手臂

18‧‧‧中心軸桿

20‧‧‧移動件

22‧‧‧光照擷取模組

24‧‧‧第一位調器

26‧‧‧第二位調器

28‧‧‧控制單元

30‧‧‧滑桿

32‧‧‧第三位調器

34‧‧‧發光源

36‧‧‧影像感測器

38‧‧‧第四位調器

Claims (19)

1. 一種自動手術照明裝置，其位置對應一目標面，該自動手術照明裝置包括：一支撐件；至少一移動件，連接該支撐件；至少一光照擷取模組，其係設於該至少一移動件上，並照亮該目標面，及擷取該目標面之影像，以輸出其對應之一迴授訊號；以及至少一控制單元，電性連接該至少一光照擷取模組與該至少一移動件，該至少一控制單元接收該回授訊號，以據此透過該至少一移動件移動該至少一光照擷取模組，直到使該影像抓到完整之該目標面為止。
2. 如請求項1所述之自動手術照明裝置，更包含一中心軸桿，其係連結該支撐件與該至少一移動件，並位於此兩者之間，該中心軸桿之軸向垂直該目標面。
3. 如請求項2所述之自動手術照明裝置，更包含：一機械手臂，其係連結該支撐件與該中心軸桿，並位於此兩者之間；以及至少一第一位調器，其係設於該機械手臂上，並電性連接該至少一控制單元，該至少一控制單元根據該迴授訊號，透過該至少一第一位調器控制該機械手臂移動，以帶動該至少一光照擷取模組，直到使該影像抓到該完整之該目標面為止。
4. 如請求項3所述之自動手術照明裝置，更包含一第二位調器，其係設於該中心軸桿與該機械手臂上，並電性連接該至少一控制單元，該至少一控制單元根據該迴授訊號透過該第二位調器，控制該中心軸桿以與連結該機械手臂之連結處為固定點進行轉動，使該中心軸桿之該軸向垂直該目標面。
5. 如請求項2所述之自動手術照明裝置，其中該至少一移動件更包含：一滑桿，連接該中心軸桿，並位於該目標面上方；以及一第三位調器，其係設於該滑桿上，並電性連接該至少一控制單元， 該至少一控制單元接收該回授訊號，以據此透過該第三位調器控制該至少一光照擷取模組於該滑桿上移動，直到使該影像抓到該完整之該目標面為止。
6. 如請求項5所述之自動手術照明裝置，其中該至少一控制單元根據該迴授訊號，透過該至少一第三位調器控制該至少一光照擷取模組於該至少一滑桿上滑動，直到使該影像抓到該完整之該目標面為止。
7. 如請求項5所述之自動手術照明裝置，其中該至少一控制單元根據該迴授訊號，透過該至少一第三位調器控制該至少一光照擷取模組於該至少一滑桿上，以垂直該至少一滑桿之方向為軸，進行轉動，直到使該影像抓到該完整之該目標面為止。
8. 如請求項5所述之自動手術照明裝置，其中該至少一控制單元根據該迴授訊號，透過該至少一第三位調器控制該至少一光照擷取模組於該至少一滑桿上，以該至少一滑桿之軸向為軸，進行轉動，直到使該影像抓到該完整之該目標面為止。
9. 如請求項5所述之自動手術照明裝置，其中該至少一光照擷取模組更包含：一發光源，透過該至少一第三位調器設於該至少一滑桿上，並照亮該目標面；以及一影像感測器，透過該至少一第三位調器設於該至少一滑桿上，並電性連接該至少一控制單元，該影像感測器連續擷取該影像，以輸出該迴授訊號。
10. 如請求項5所述之自動手術照明裝置，更包含至少一第四位調器，其係設於該中心軸桿與該至少一滑桿上，並電性連接該至少一控制單元，該至少一控制單元根據該迴授訊號透過該至少一第四位調器，控制該至少一滑桿以該中心軸桿之該軸向為軸，進行轉動，以帶動該至少一光照擷取模組，直到使該影像抓到該完整之該目標面為止。
11. 如請求項10所述之自動手術照明裝置，其中該滑桿與該第三位調器皆為複數個時，該至少一第四位調器與該至少一光照擷取模組皆為 複數個，每一該光照擷取模組分別透過每一該第三位調器設於每一該滑桿上，且該控制單元將360度區分為複數個角度區間，以根據該迴授訊號透過該至少一第四位調器，控制每一該滑桿以該中心軸桿之該軸向為軸，進行轉動。
12. 如請求項1所述之自動手術照明裝置，其中該至少一光照擷取模組係週期性擷取該影像，以輸出該迴授訊號。
13. 如請求項1所述之自動手術照明裝置，其中該支撐件為一支撐座或一附掛於診療椅之支撐架。
14. 如請求項1所述之自動手術照明裝置，其中該至少一控制單元為外置式，或者整合於該至少一光照擷取模組或該支撐件中。
15. 如請求項1所述之自動手術照明裝置，更包含：一機械手臂，其係連結該支撐件與該至少一移動件，並位於此兩者之間；以及至少一第一位調器，其係設於該機械手臂上，並電性連接該至少一控制單元，該至少一控制單元根據該迴授訊號，透過該至少一第一位調器控制該機械手臂移動，以帶動該至少一光照擷取模組，直到使該影像抓到該完整之該目標面為止。
16. 如請求項1所述之自動手術照明裝置，其中該至少一控制單元預設有對應該至少一光照擷取模組之至少一目標區域，該至少一控制單元接收該回授訊號，以比較該影像與其對應之該目標區域，並據其比較結果透過該至少一移動件移動該至少一光照擷取模組，直到使該影像位於其對應之該目標區域內，且該影像抓到完整之該目標面為止。
17. 如請求項1所述之自動手術照明裝置，其中該目標面為口腔面、手術操作部位中之可偵測之目標物件、醫師手部、牙科手機(dental handpiece)頭部、口鏡、牙齒或嘴巴外型。
18. 一種手術自動照明控制方法，其利用至少一移動件及設於其之至少一光照擷取模組執行之，該自動手術照明方法包含下列步驟：該至少一光照擷取模組照亮一目標面，及擷取該目標面之影像，以 輸出其對應之一迴授訊號；以及接收該回授訊號，以據此透過該至少一移動件移動該至少一光照擷取模組，直到使該影像抓到完整之該目標面為止。
19. 如請求項18所述之手術自動照明控制方法，其中在接收該回授訊號，以據此透過該至少一移動件移動該至少一光照擷取模組，直到使該影像抓到完整之該目標面為止之步驟，更包含下列步驟：接收該回授訊號，以比較該影像與其對應之一目標區域，產生一比較結果；以及依據該比較結果透過該至少一移動件移動該至少一光照擷取模組，直到使該影像位於其對應之該目標區域內，且該影像抓到完整之該目標面為止。