用於外科手術燈的環境照明系統的製作方法
2023-07-27 15:23:16 2
專利名稱：用於外科手術燈的環境照明系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及外科手術照明技術。本發明可在涉及提供手術室的情形中使用的環境照明系統方面得到應用，本發明將對其作具體描述。然而，可以知道，本發明還可在涉及提供其它情形和應用中使用的柔和、均勻分布的環境照明系統方面得到應用，並不受限於前述的外科手術照明情況。
背景技術：
在手術室的情況下，通常使用大型的高光照強度的頂燈來照亮手術現場。在位於手術臺上方、與建築物天花板連接的鉸接臂上懸掛有一個或多個頂燈。另外，在某些手術過程中，要將這種大型頂燈關掉，這時在室內採用環境照明系統，這樣，外科醫生、護士以及其他輔助工作人員可以在沒有手術頂燈產生的眩光的情況下觀察視頻監控器和類似設備。環境照明系統能使工作人員在遠離手術臺的手術室區域內觀察和活動。
在現有手術室(OR)照明系統中，通過在手術頂燈支撐臂的上部安裝有較小的燈來提供環境照明。然而，這種類型的系統通常不能對用於外科手術的環境照明提供幫助，因為光線通常射在天花板或牆壁上，導致光線在房間內不均勻分布。由於在性質上具有很強的方向性，這些光線容易照亮房間的某些區域，同時使房間的其它區域仍處於黑暗之中。而且，定向光線會在無意中落在幹擾外科醫生、護士或麻醉師視線的位置。除此之外，在某個處理過程中，可能需要將頂燈移開，這就要求由無菌護士來移動該頂燈，不僅耗費護士的時間，也耗費外科醫生的時間。
本發明提供了一種新的經過改進的環境照明方法及裝置，其克服了上述及其它一些問題，產生了在外科手術室應用中尤其有用的柔和、均勻分布的環境光。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供了一種照明系統。該系統包括支撐套筒和頂燈，所述頂燈包括第一發光部件。一個臂組件用於將所述頂燈支撐在一個與所述支撐套筒相對的選定位置。環境燈包括第二發光部件，所述第二發光部件設置在所述支撐套筒上，並與所述臂組件相隔開。
根據本發明的另一方面，提供了一種醫療設備懸掛系統。該系統包括支撐管。一個臂組件通過軸進行安裝，用以使臂組件相對所述支撐套筒轉動。所述臂組件的末端支撐相關聯的醫療設備。燈罩組件在所述轉軸上方安裝到所述管上，環境燈的至少一個發光部件安裝在所述燈罩組件上，位於其周緣旁邊。
根據本發明的另一方面，提供了一種將環境燈安裝到醫療懸掛系統上的方法。該方法包括將燈罩延伸部安裝到所述懸掛系統的燈罩上。所述燈罩延伸部至少部分支撐所述環境燈的發光部件。
本發明的至少一個實施例的一個優點在於提供了一種散射環境照明系統。
本發明的至少一個實施例的另一優點在於即便在頂燈改變位置時所述環境燈也保持不動。
本發明的至少一個實施例的另一優點在於可對現有照明系統的環境燈進行改造。
本領域技術人員通過閱讀下面對優選實施例所作的說明，可以清楚地理解本發明的其它優點和益處。
本發明可以採用各種部件和部件排布，並且可以採用各種步驟及步驟排布。附圖僅用於說明優選實施例，而不能解釋為對本發明的限制。
圖1為根據本發明的包括一個燈罩組件的照明系統的透視圖；圖2為圖1中的根據本發明的第一實施例的支撐套筒及帶有一個燈罩延伸部的燈罩組件的放大剖視圖；圖3是圖1中的燈罩的放大透視圖；圖4是從下方觀察的圖1中的燈罩組件和支撐套筒的透視圖，其在裝配過程中使用了一個夾持環；圖5是圖4中根據本發明的第一實施例的帶有一個環境燈的燈罩組件的部分剖視透視圖；圖6是圖2中的燈罩和燈罩延伸部的放大剖視圖；圖7是圖1中的根據本發明的第二實施例的支撐套筒和帶有一個燈罩延伸部的燈罩的放大剖視圖；圖8是從上方觀察的圖7中的燈罩組件的放大透視圖；圖9是圖7中的燈罩組件的部分放大剖視圖；圖10是圖7中的燈罩組件的放大俯視圖；
圖11是圖7中的燈罩組件的透視圖；圖12是圖7中的燈罩組件的放大剖視圖。
具體實施例方式
參見圖1，適合於在手術室11使用的頂置照明系統10照亮正在進行手術的病人12所在的區域，並提供用於整個房間的環境光線。圖1中所示的該系統10包括兩個頂燈14、16，其分別通過鉸接臂組件20、22，從一個普通的安裝系統18上懸吊下來。臂組件允許頂燈14、16可以獨立地移動到與天花板24和病人12相對的各種位置。照明系統10剛性地安裝到通常位於天花板24上方的合適的固定支撐部26，例如橫梁上。頂燈14、16提供聚焦到病人或其它所需位置的定向光線。該照明系統還包括一個環境燈28，其為手術室提供散射的基本沒有方向的照明，特別是在當關掉頂燈14、16或將其設置為低光照強度時使用。該環境燈包括一個或多個發光部件，以下將詳細描述。可以知道，該照明系統10能以可替換地或額外地包括其它醫療設備，例如作業燈，監視器，攝像機，等等，這些設備通過類似於臂組件20、22的鉸接臂安裝在安裝系統上。
再參見圖2，普通的安裝系統18包括一個圓形的安裝盤或稱之為「乾酪盤」30，其通過多個長杆狀固定件32連接到剛性結構26上；以及一個支撐套筒33。該支撐套筒包括一個中空的圓柱支撐管或稱之為吊管34，其近端被夾緊在安裝盤30上，遠端36向下延伸。鉸接臂組件20、22分別通過可繞豎直軸線V轉動的可轉動套筒部即轉軸(spindle)38連接到吊管末端36上。每個鉸接臂20、22通常包括一個或多個關節40，該關節可以繞一個或多個軸線進行調節以提供額外的運動自由度。
吊管34在乾酪盤30下面延伸的長度可以通過楔形鎖緊裝置42調節。楔形鎖緊裝置42包括一個圓臺形襯圈44，該襯圈可拆地裝入一個類似形狀的焊接件46內，該焊接件剛性地連接到或整體形成於所述乾酪盤30上。焊接件46具有一個中心孔47，其用來接收穿入其中的吊管。螺母48旋合到襯圈44的下端，其位於焊接件46的下方，從而拉動襯圈，使之夾緊吊管34。
繼續參見圖2，燈罩組件49包括一個主體，其形成一個穹頂形的頂蓋或燈罩50，該燈罩為乾酪盤30和相關的安裝結構提供了一個裝飾性的蓋，並作為照明燈28的支撐物。燈罩50通過一個適當的固定件52安裝在吊管34上，其位於焊接件46和螺母48的下方。例如，燈罩50通過燈罩夾持環52夾緊在吊管上。燈罩具有一個基本水平延伸的底部53，該底部具有一個足夠大小的中心孔，適合於吊管34從中穿過。燈罩夾持環52緊挨該孔54固定在燈罩下方。如此安裝的燈罩呈環形地從吊管34沿徑向延伸，其底部53與乾酪盤30隔開並與其基本平行。在燈罩50上可以選擇性地設置一個或多個額外的偏心孔55(圖3)，以容納額外的輔助支撐套筒56(圖1)。
在一個實施例中，最好如圖4所示，固定件52採取兩個半環57、58的形式。通過將這兩個半環57，58繞吊管同時鎖緊而使燈罩50固定。由於燈罩50不承受臂組件20、22的重量，因此這種固定不需要特別堅固，並且可以考慮用各種固定零件來代替環57、58。
再參見圖2，並參見圖5和6，環境燈28包括至少一個發光部件60。該環境燈28可以包括一個單獨的發光部件60，例如螢光燈、白熾燈、發光二極體(LED)、放電燈(discharge light)、或者光纖元件。作為選擇，環境燈28也可包括多個發光部件60，例如螢光燈、白熾燈、發光二極體(LED)、放電燈、或者光纖元件。發光部件最好布置在吊管34周圍，使其沿所有角度方向都能發出散射光。
圖5和圖6示出環境燈28的一個實施例，其中發光部件60包括多個光纜66，以編織網68的形式，布置在焊接件46和吊管(圖2)周圍的環形物內。
在一個可選擇實施例(未示出)中，基本為圓形的螢光燈沿徑向與吊管間隔開，並內接一個幾乎完整的圓。螢光管用的工作部件，例如電連接和/或鎮流器，隨意安裝在乾酪盤上。在另一可選擇實施例(未示出)中，在環形物中或其附近布置有多個螢光管，這些管可以是弧形的或直線形的。
而在另一實施例(未示出)中，發光部件包括一個LED矩陣(一串LED)，呈弧形布置在吊管周圍的環形物內。
最好如圖2和5所示，燈罩組件49優選支撐環境燈28的至少一個發光部件60。具體地，如圖2所示，所述燈罩組件49包括一個環形燈罩延伸部70。對於燈罩延伸部來說，所說的「環形」意思既包括圓形本體，也包括橢圓形和多邊形本體，例如六邊形、或者八邊形，其中本體上形成一個孔，向內與本體周邊相隔開，該孔可以位於中心，或者也可偏心設置。雖然可以考慮使該燈罩延伸部僅環繞所述燈罩的70％或更多，最好是至少90％，但是最好使該燈罩延伸部70完全環繞所述燈罩50。
燈罩延伸部70可拆卸地安裝在所述燈罩50的周邊，即向上彎曲的凸緣72的上端71上。在所示實施例中，該燈罩延伸部70的環形殼體73通過固定件74安裝在所述凸緣72上。在圖6所示實施例中，固定件包括多個沿弧形間隔開的掛鈎75，其與燈罩50的凸緣72接合。該掛鈎安裝在燈罩延伸殼體73上，位於或鄰近該殼體的上端76。
也可考慮額外的或者可選擇的固定件。例如，在圖7至圖9所示的燈罩延伸部70』的一個可選擇實施例中，其中類似的元件用上標(』)來指出，並且新的元件給出新的標號，各個固定件74』都可包括螺栓、螺釘、粘接劑或其它合適的固定裝置。在圖7至圖9所示的實施例中，在燈罩50周圍沿弧形設置有多個固定件74』。每個固定件74』包括兩個螺栓78，其插入設置在燈罩延伸部70』上的通孔(未示出)和設置在燈罩50上的配合孔(未示出)中。支座80上的相應的孔(未示出)接收這兩個螺栓78。支座80對燈罩在所設置的孔的周圍進行了加強。為此，如圖8最佳所示，支座80具有一個彎曲表面82，其與相應的燈罩50的鄰近彎曲表面相匹配。可以知道，圖8所示的螺栓78和支座80也可以單獨用於，或者在掛鈎75的基礎上，將圖2所示的燈罩延伸部70剛性地連接到燈罩50上。
燈罩延伸部70、70』可以是單個的環形彎曲體，或者可以形成兩個或多個段，每段都構成燈罩延伸部的弧形的一部分，其在組裝過程中利用夾持件、圓環、鑽孔、攻絲或其它合適的方式，固定在一起，以形成一個環形體。因此，可對現有外科手術照明系統10的環境燈28進行改進而不需從建築天花板上拆下支撐套筒33。
如圖6所示，燈罩延伸部70的環形殼體73具有一個彎曲的內周壁83，其具有與燈罩的凸緣72相同的總體曲率，並抵靠在燈罩凸緣上；以及一個弓形的外周壁84，其上端76和下端85與所述內壁相接觸，以在中間確定一個封閉的環形凹腔或者容納部86，該容納部具有基本上為月牙形的橫截面。在容納部86內密封有發光部件68。因此發光部件60發出的所有(或基本上所有)的光都穿過燈罩組件殼體73而進入房間11。一個U形橡膠襯墊87將燈罩延伸部73的上端76夾在U形的臂之間。襯墊87的彈性軟帽88突伸到燈罩50和燈罩延伸部殼體73上方，並且在使用中可與天花板24或乾酪盤30接合。因此，在安裝或輕輕移動燈罩組件49的過程中，例如在臂組件20、22的位置變動時，帽88可以防止對燈罩延伸部70的損壞。
從圖2和圖6中可以看出，燈罩延伸部70的外徑比燈罩50稍大。因而，該燈罩的周邊72在徑向上與燈罩延伸部殼體73的彎曲內壁83間隔開。燈罩延伸部70確定一個大的中心孔89，其大小可以容納中心吊管34和從中穿過的任一偏心輔助吊管56。
在圖7至圖10所示的實施例中，燈罩延伸部70』缺少圖6所示的內壁83。代之以一個具有帶向上開口92的座部90形式的凹腔，其形成在燈罩的周邊72和燈罩延伸部70』之間。座部90內容納發光部件60，在所示實施例中，該發光部件包括一個螢光管編織網68。向上的開口92位於天花板24附近，從而得到一個發光部件60所用的基本封閉的容納部。因此，基本上發光部件60發出的所有的光都穿過燈罩延伸部70』而進入房間。
如圖7所示，燈罩延伸部70』直徑比燈罩50稍大，並且在其外周邊具有一個周壁，該周壁形成一個凸緣94，其曲率稍小於由燈罩的外周邊形成的凸緣72的曲率。因而，燈罩周邊72沿徑向與燈罩延伸部上的凸緣94的內部間隔開。燈罩延伸部70』上具有一個大的中心孔89』(圖9)，其大小可以容納中心吊管34和從中穿過的任一偏心輔助吊管56。
在一個替換實施例(未示出)中，燈罩延伸部為穹頂形，並具有基本為圓形的底座部，底座部與相應的燈罩的座部53接合。在燈罩延伸部的底座部上形成有一個或多個孔，這些孔與燈罩中的孔54、55相似，其大小適於剛好接收中心吊管34和從中穿過的任何輔助管56。
而在另一實施例(未示出)中，燈罩延伸部與燈罩50整個形成一體。
而在又一實施例(未示出)中，燈罩和燈罩延伸部形成兩個或多個弓形段，每段包括一個燈罩弓形部和一個與其形成一體的燈罩延伸部弓形部。這些段通過適當的固定構件，例如螺釘、螺栓等，在吊管周圍夾持在一起，然後通過夾持圈57、58固定在豎直位置。
燈罩延伸部70、70』，或者至少其外周壁84、94由一種透明或半透明材料製成，這種材料可以傳輸從發光部件60發出的光。例如，燈罩延伸部70、70』以及可選擇地還包括燈罩50，由一種磨砂的白色或淺色塑料製成，這種塑料使穿過其中的光散射，使光線基本均勻地分布在整個房間。
環境燈28的發光部件60的位置使得環境光基本均勻地分布在整個外科手術室，其中環境燈環繞並靠近中心支撐管34。環形的環境燈發光部件60的居中布置使得在手術過程中不再需要由無菌護士來操縱燈28或者改變其方向，因為在這種情況下，環境燈安裝在一個鉸接臂上，所以通常可以在改變臂的位置時對其進行移動。
再參見圖2至圖6所示的實施例，可從光源100，例如白熾燈泡、LED、或者成排的LED向環境燈28的發光部件60發光，這些光源可與發光部件60有間隔。光源100通過一個光學光導管(opticallight pipe)102或者一束光導管連接到發光部件60上。在所示實施例中，發光部件60是一個光擴散器，例如編織光纖(woven fiberoptic)元件68，其安裝在燈罩延伸部70的容納部86內。從市場上可以找到一種Lumitex公司生產的合適的編織光纖元件68。光導管102穿過燈罩凸緣72內的開口104，並穿過燈罩延伸部內壁83上的相應開口(未示出)。
如圖5所示，光源100可以安裝在乾酪盤30上，使得其重量不通過燈罩50支撐，或者安裝在其它位置，例如天花板上方。光源100還可以把光提供給系統10中的其它光纖元件，例如頂燈14、16。
燈罩延伸部70的組裝很容易實現，優選方式如下。如圖5所示，燈罩延伸部殼體73優選由彈性柔軟材料製成，並且在其內壁和外壁上具有窄槽106。通過抓該槽106旁邊的燈罩延伸部殼體73的端部，可將燈罩延伸部拉成C形，以將包括編織光纖元件68的發光部件60送入凹腔86中。光導管102從位於燈罩延伸部70的內壁83上的適當大小的孔(未示出)中穿出。在將發光部件60裝入凹腔86後，燈罩延伸部殼體73返回其初始環形形狀，然後將襯墊87裝到殼體73的上端76，以形成燈罩延伸部70。該後一步驟可以在將燈罩延伸殼體73定位在燈罩50周圍之前或之後進行。
當希望將殼體延伸部70安裝到燈罩50上時，要通過孔104將光導管102送入燈罩內，並將掛鈎75安裝在燈罩的邊緣72上。光導管102的自由端具有一個適當的連接件，使其扣合在位於光源100的殼體上的相應連接件上，從而使光導管102的自由端與光源100對準。可以知道，這裡的發光部件60包括螢光管、成排的LED、或者其它不採用獨立光源100的發光部件，可將光導管替換為適當的電線，用於將發光部件與電源(未示出)連接。
圖11示出燈罩延伸部70』的一種類似的布置方式，在該實施例中，編織光纖元件68可以通過適當的固定件(未示出)保持定位在座部90中，從而在安裝過程中不會落到外面去。光導管通過燈罩上的孔104送入，對圖5所示實施例來說，其自由端扣合在光源100旁邊的位置。然後將螺栓78插入燈罩中並緊固，直到燈罩延伸部70』牢固地連接在燈罩上。
因此，環境燈28提供了一種位於中心的照明系統，能夠均勻地照亮手術室。其避免了直射的刺眼的照明，並減少了對手術室中工作人員視覺產生不利影響的現象。當需要環境光時，頂燈不必移開。雖然編織光纖元件68能提供相對均勻的光線，但是在燈罩延伸部70、70』上也可以隨意應用熟知的光線柔和技術，例如磨砂技術，以使光線柔和一致，使射入手術室內的光線更加均勻，同時使任何直射亮點柔和。
在手術中，外科醫生或其他手術室醫務人員通過開關120打開一個或多個頂燈14、16，該開關可以如圖1所示安裝在頂燈上，或者位於手術室的牆壁上。每個頂燈可以設置多個開關，使得外科醫生和無菌人員都可以操縱該頂燈。每個頂燈包括一個光源或發光部件122，例如燈泡、螢光管，或者光纖光源。當外科醫生希望房間內照明更均勻時，一般使用開關120關掉頂燈，或者減少到低光照強度。同樣的開關120可以用來控制環境燈28，使得關掉頂燈光源時將環境燈打開。
在對現有系統的環境燈28進行改造時，發光部件60安裝在燈罩延伸部70、70』上，並且該延伸部安裝在燈罩50上。其在適當的地方與電源電連接。如果採用獨立光源100，就要將其安裝在乾酪盤30上並在燈罩上鑽出適當的孔104，用以接收穿過其中的光導管102。
權利要求
1.一種照明系統(10)，包括安裝系統(18)；頂燈(14、16)，所述頂燈包括第一發光部件(122)；臂組件(20、22)，所述臂組件用於將所述頂燈支撐在一個與所述安裝系統相對的選定位置；以及一個安裝在所述安裝系統上的燈罩組件(49)，其特徵在於環境燈(28)，包括第二發光部件(60)，所述第二發光部件設置在所述燈罩組件上。
2.如權利要求1所述的照明系統，其特徵在於所述第二發光部件(60)基本是環形，並且至少部分被所述燈罩組件的可移去的周壁(84、94)所包圍。
3.如權利要求1或2所述的照明系統，其特徵在於所述燈罩組件包括一個燈罩主體(50)以及一個安裝在所述燈罩主體上的透光燈罩延伸部(70、70』)，所述燈罩延伸部支撐所述第二發光部件。
4.如權利要求3所述的照明系統，其特徵在於所述燈罩延伸部(70、70』)是環形的，並且其外徑大於所述燈罩主體(50)的外徑。
5.如權利要求3或4所述的照明系統，其特徵在於所述燈罩延伸部(70、70』)形成至少兩個部分，其共同確定一個環形體。
6.如權利要求3至5中任一權利要求所述的照明系統，其特徵在於所述燈罩延伸部(70)確定一個封閉的容納部(86)，所述容納部內部用於容納所述第二發光部件。
7.如權利要求3至6中任一權利要求所述的照明系統，其特徵在於所述燈罩延伸部(70』)和燈罩主體(50)之間確定一個座部(90)，所述座部適於容納所述第二發光部件。
8.如權利要求1至7中任一權利要求所述的照明系統，其特徵在於所述第二發光部件為環形。
9.如權利要求1至8中任一權利要求所述的照明系統，其特徵在於所述第二發光部件包括由螢光管、發光二極體、白熾燈泡、放電燈和光纖元件構成的組中的一個或多個。
10.如權利要求9所述的照明系統，其特徵在於所述第二發光部件包括一個圓形螢光管。
11.如權利要求9所述的照明系統，其特徵在於所述第二發光部件包括一個圓形的螢光管串。
12.如權利要求9所述的照明系統，其特徵在於所述第二發光部件包括一個光纖網，並且所述環境燈還包括光源(100)；以及至少一個光導管，所述光導管適於通過所述光纖網與所述光源連接。
13.如權利要求1至12中任一權利要求所述的照明系統，其特徵在於所述第一發光部件(122)包括由螢光管、發光二極體、白熾燈泡、放電燈和光纖元件構成的組中的一個或多個。
14.如權利要求1至12中任一權利要求所述的照明系統，其特徵在於開關(120)，與所述頂燈配合，所述開關選擇性地使所述第一發光部件和所述第二發光部件工作。
15.如權利要求1至14中任一權利要求所述的照明系統，其特徵在於所述安裝系統包括管(34)，所述臂組件可轉動地安裝在所述管的下端(36)，所述燈罩組件安裝在所述管上；以及乾酪盤(30)，具有一個孔(47)，所述孔適於使所述管穿入其中。
16.一種醫療設備懸掛系統(10)，包括支撐套筒(33)；臂組件(20、22)，通過轉軸進行安裝，用以相對所述支撐套筒轉動，所述臂組件的末端支撐醫療設備(14、16)；燈罩組件(49)，安裝在所述支撐套筒上，並在所述轉軸上方從所述套筒延伸，所述燈罩組件上具有外周邊(84、94)；以及環境燈(28)，包括至少一個發光部件(60)，所述發光部件安裝在所述燈罩組件上，靠近其外周邊。
17.如權利要求16所述的醫療設備懸掛系統，其特徵在於所述燈罩組件包括容納部(86)或座部(90)，鄰近所述周邊，其容納所述發光部件。
18.如權利要求16所述的醫療設備懸掛系統，其特徵在於所述燈罩組件包括燈罩主體(50)，安裝在所述支撐套筒上；以及燈罩延伸部(70、70』)，可拆地安裝在所述燈罩主體上，其至少部分支撐所述發光部件。
19.如權利要求18所述的醫療設備懸掛系統，其特徵在於所述燈罩延伸部(70』)和燈罩主體之間確定一個向上敞開的座部(90)，其鄰近所述周邊，容納所述發光部件。
20.如權利要求18所述的醫療設備懸掛系統，其中所述燈罩延伸部(70)包括內周壁(83)和外周壁(84)，二者之間確定一個封閉的容納部(86)，其容納所述發光部件。
21.如權利要求16至20中任一權利要求所述的醫療設備懸掛系統，其特徵在於所述醫療設備選自由頂燈、作業燈、視頻監視器、以及攝像機構成的組。
22.一種將環境燈(28)安裝到醫療懸掛系統(10)上的方法，其特徵在於將一燈罩延伸部(70、70』)安裝到所述懸掛系統的燈罩(50)上，所述燈罩延伸部至少部分支撐所述環境燈的發光部件(60)。
全文摘要
一種適於在手術室中應用的照明裝置(10)，包括一個或多個頂燈(14、16)，以及一個包括一個或多個發光部件(60)的環境照明系統(28)。發光部件安裝在所述頂燈的燈罩組件(49)內，並布置在中心支撐套筒(33)的周圍，以向整個房間提供均勻照明。燈罩組件包括一個燈罩(50)和一個可拆地安裝在該燈罩上的燈罩延伸部(70、70』)，從而允許對現有照明系統的環境燈系統進行改造。
文檔編號F21V21/02GK1662771SQ03804471
公開日2005年8月31日 申請日期2003年2月25日 優先權日2002年2月25日
發明者戴維·葉魯桑, 艾倫·J·格雷斯勒, 尤裡·基澤爾曼 申請人:斯特裡斯公司