CN1643298A - 外科照明***中的人体工程控制器 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种适于在手术室使用的照明***(10)，其包括一个或多个顶灯，每个顶灯都包括壳体(28)以及从壳体延伸的前盖(50)。所述壳体内设置有光源(38)。手柄(36)在所述前盖下方延伸，并能相对其旋转。所述前盖连接有照明控制输入装置(60)，其对由所述光源发出的光线的强度进行调节。无菌壳套(54)可覆盖在所述手柄和所述前盖上，使得在操作者的手掌和手指抓住所述手柄的同时，通过大拇指在所述壳套上按动就可以操控所述输入装置。

Description

外科照明***中的人体工程控制器

技术领域

本发明涉及外科照明和辅助控制技术。本发明可应用于在手术室(OR)环境中，对从顶灯(lighthead)发出的光线的强度进行控制，本发明将对其作具体描述。然而，可以知道，本发明还应用于对其他设备的功能进行控制，并不受限于前述的照明情况。

背景技术

在手术室环境中，通常使用大型的高光照强度的顶灯来照亮手术现场。在手术过程中的某些时候，外科医生需要对光线的强度进行调节。例如，外科医生可能想要一个更强的顶部光线来更好地照亮手术区域，或者希望能降低顶部光线的强度以减少影子或眩光的影响。在某些情况下，将顶部的灯完全关闭，从而可以使用较小的局部光源，以帮助外科医生观察监视器屏幕及其他设备。

在通常的照明***中，光强控制器一般位于外科医生无法直接接触的区域，例如位于未消毒的承梁板上。为避免可能污染手术现场，当需要时，外科医生通常请巡回护士来调节未消毒的控制器。这不仅耗费护士的时间，同时还分散了外科医生的注意力。

美国专利第6,402,351号公开了一种照明***，其中在顶灯的无菌手柄的末端上设置有光强控制器。外科医生通过使用顶灯手柄的末端上的单个按钮来控制强度，随着对按钮的每次按压，光强在不连续的强度级上循环。然而，该***的一个主要的缺点在于，它使用起来不方便。使用者为了将拇指放到顶灯手柄底部的按钮的下方，必须将手翻转过来。此外，在按钮装置上会形成血液积存表面，这加大了后续过程中消毒的难度。还有一点，从功能上说，单个的按钮只能进行单向的光强级别循环。

本发明提供了新的经过改进的人体工程控制方法及装置，克服了上述及其他的问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种照明***。该照明***包括顶灯，该顶灯包括：壳体；光源，其设置在壳体中；手柄，其安装在壳体上，便于抓握以将壳体移动到选定的位置；以及前盖。前盖将手柄至少部分地与壳体隔开。前盖上的启动器对从光源发出的光线的强度进行选择性的调节。

根据本发明的另一方面，提供了一种对来自顶灯的照明进行调节的方法。该方法包括用无菌的壳套罩住顶灯手柄，以及操纵手柄以调节从顶灯的壳体发出的光线照射在目标上的光斑大小。该方法还包括透过无菌壳套操纵启动器，以调节发出光线的强度。启动器与手柄隔开，这样不需要拆下启动器，就可以将手柄从壳体上拆下来。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括顶灯的照明***。该顶灯包括壳体。壳体内设置有光源。前盖从壳体中延伸出来。手柄可相对于壳体转动，并且至少部分地通过前盖与壳体隔开。前盖上连有启动器，以对从光源发出的光线的强度进行调节。

根据本发明的另一方面，提供了一种外科灯装置。该外科灯装置包括壳体。壳体内设置有光源。壳体上安装有手柄，以用于对从光源发出的光线进行选择性的调焦。启动器对光源发出的光线的强度进行选择性的调节。启动器与手柄隔开，这样，无需拆下启动器，就可以将手柄从壳体上拆下来。可在手柄上选择性地安装壳套，使壳套包裹住启动器，这样，通过向启动器旁边的壳套加压，就可以控制启动器。

根据本发明的另一方面，提供了一种这种类型的外科灯装置，其包括：顶灯壳体；灯泡，其位于壳体内；透镜；手柄，其位于透镜旁边；前盖区，其在手柄和透镜之间；以及控制器，其与灯泡相耦合。人体工程控制器装置的前盖区上包括至少一个启动器，以对控制器的功能进行控制。

本发明的至少一个实施例的优点在于，提供了一种很容易操作的光强控制器。

本发明的至少一个实施例的另一优点在于，光强控制器的开关设置在外科顶灯的前盖区上。

本发明的至少一个实施例的另一优点在于，手柄可从前盖上拆下来，而不需要断开光强控制器开关与光源之间的机械连接或电连接。

本领域普通技术人员通过阅读下面对优选实施例所作的说明，可以清楚地理解本发明的其他优点和益处。

附图说明

本发明可通过不同的部件和部件排列方式，以及不同的步骤和步骤安排得以实现。附图的目的仅在于对优选实施例进行解释，而不是对本发明进行限定。

图1为根据本发明的一个实施例的照明***的透视图，该照明***包括一对与悬挂装置相连的顶灯；

图2为图1中的一个顶灯的局部剖视图；

图3为图2中的顶灯的分解透视图；

图4为图3中的前盖及前盖隔膜的放大透视图；

图5为图2中的无菌壳套的透视图；

图6为根据本发明的顶灯的另一实施例的手柄及前盖的放大透视图；

图7为根据本发明的另一实施例的照明***及主控制装置的示意图；

图8为图7中的控制面板的放大图；以及

图9为安装到图1中的顶灯的齿轮箱上的前盖及手柄的侧视剖视图。

具体实施方式

参照图1，适合于在手术室中使用的顶部照明***10照亮正在进行手术的病人12所在的区域。图1所示的***10包括两个顶灯14、16，其分别通过铰接臂组件20、22，从一个普通的安装装置18上悬吊下来。臂组件可相对于天花板24和病人将顶灯14、16独立地移动到各个位置。照明***10刚性地安装到通常位于天花板24上方的适合的固定支撑部，例如横梁(未示出)上。可以知道，照明***10还可包括其他的医疗设备，例如作业灯(task light)、监视器、摄像机，等等(未示出)。

如图2和图3所详细示出的，每个顶灯14、16都包括：壳体28，其包括一个拱形的灯罩或外壳30；透镜装置32，光线通过该装置从各个顶灯发出；以及手柄组件34。为了将顶灯调整到合适的位置，外科医生通常抓住手柄组件34的手柄36，将顶灯拉到想要的位置。壳体的外壳30和透镜装置32一起将光源38包围住，其中，光源可以为一个或多个灯泡或光纤部件。反光镜40将从光源38发出的光线通过透镜装置32射出。在一个实施例中，透镜装置32包括两个或多个透镜，其相对于彼此进行移动，通过减小或增大病人身上的光斑的直径，来调节病人身上的光线的焦点。如图2所示，在对顶灯14进行描述时，可以知道，该描述同样适用于顶灯16。

手柄36通常为圆柱形的中空杆，其闭合的末端42可以加宽或变形以便于抓握。手柄的上端或称近端逐渐变宽，形成一个凸缘44。顶灯壳体28上安装或其它形成有前盖(bezel)或孔罩50，其位于壳体和手柄36中间。例如，前盖通过螺杆、螺钉、胶粘剂、或其他合适的固定装置51安装到顶灯上。在所示的实施例中，用了四个螺钉51来将前盖连接到顶灯上，这将在下面作详细描述。

前盖50包括一个圆台形末端52，其靠近或与手柄36的凸缘44接触。手柄36可相对于前盖50绕穿过顶灯的轴X旋转，以调节灯38的焦点。因此，通过转动手柄36，就可以调节从顶灯发出的光束斑点的大小。通过旋转手柄36，病人身上的照明光线的光斑大小可以增大或者减小。如图4最佳所示，手柄36可通过前盖50中的一个适于定位的中心开口53，可旋转地安装到顶灯上，这将在下面作更详细的描述。

手柄36和前盖50由一个一次性无菌壳套54(如图2中假想线及图5中的透视图所示)所包裹。壳套上的抓握区55与手柄36上的相应区域(未示出)相配合，使得当外科医生想要转动手柄时，能防止壳套从手柄上脱落，并能阻止壳套和手柄之间的相对转动。壳套54具有一个无菌或高度消毒的外表面56，外科医生能够反复触摸，而没有弄脏医生的手的风险。当外科医生抓住并旋转手柄36时，壳套54与手柄一起转动。壳套包括一个通常为圆柱形的底部57，其将手柄36的底部42和侧面罩住，以及一个加宽的上部58，其将手柄的加宽上部44和前盖50罩住。

顶灯手柄组件的前盖50上设置有照明控制输入装置60，例如多个膜片开关，用作光源38的启动器。控制输入开关60的位置使得外科医生能够操作该开关，同时通过隔着一次性壳套54按动开关，保持无菌操作。具体地，至少壳套的上部58是足够柔软或者可动，使得通过按动与开关60紧接的壳套，就能操控壳套底下的开关。壳套最好用透明材料制成，这样，透过壳套，开关的位置就能很容易地看到。

开关60被用来控制从顶灯发出的光线的强度。当外科医生用手掌和手指轻轻握住手柄时，大拇指的位置适于很容易地按动位于手柄上方的前盖上的开关。开关和手柄之间的相对位置关系具有人体工程学上的优点，使得开关极其容易操作，便于使用。

如图2所示，环绕前盖50的周边间隔设置有多组开关60、62、64(优选实施例中为四组)，这样，不管外科医生的手转到了什么位置，都能很容易地摸到一组开关。另外，一个用塑料或橡胶制成的透明柔性环形隔膜66将所有的开关60覆盖住，从而形成一个外表面68，其易于保持清洁，又足够柔软，隔着它就能启动开关。

在一个实施例中，开关60为按钮形式，通过连续按动按钮，就能逐渐增大或减小光线的强度。按钮与一个合适的控制器70有效地连接，例如，通过合适的电线71连接。控制器用于接收来自按钮的输入信号，并对这些输入信号作出反应，调整施加到顶灯的各个光源38上的电能，从而对光强进行调节。如图3所示，控制器70可以设置在壳体28中，例如位于反光镜40和拱形外壳30之间，或者也可将控制器设置在其他地方，例如放入前盖50中，或者与顶灯14、16间隔并与之进行电连接。

在图2所示的实施例中，每一组开关60、62、64都包括一个第一按钮72，按动该第一按钮时，会使光强在较低光强与最大光强之间递增。当顶灯发出的光线的强度达到最大光强时，控制器70将保持此时的设置，继续按动光强增加按钮72也不会起作用。

每组开关60、62、64中的第二按钮76为降低光强按钮，按压并启动该按钮时，将使顶灯的光源38发出的光线强度降低。当顶灯达到最低光强设置(低级别光线)时，轻轻按动光强降低按钮76将不起作用。然而，如果将按钮76保持在按下状态一个预定时间，例如大约1～2秒，则光源38将被关闭。优选地，控制器70在关闭顶灯14的同时，启动环境灯80。该环境灯与顶灯14、16相间隔，提供低强度级别的室内照明。

图1示出了与安装装置18相结合的环境灯80，但也可考虑将环境灯设置在其他位置。在一个实施例中，通过按下按钮一个选定时长的时间来使顶灯14中的一盏关闭，也将使其他顶灯16关闭，不管此时的光强设置如何。同时，也考虑了其他的安排方式。例如，持续按住降低按钮76一个第一时间段内，例如1秒，将只关掉相关联的顶灯14，如果再按住按钮一个额外的可选定时间段，例如2～4秒，将关掉所有与控制器70相关联的顶灯，并打开顶部的环境灯80。可选定的延迟间隔时间段及其他的***参数最好以程序的形式写入到控制器软件中，这样，通过替换或修改软件就能对其进行调整。作为选择，就可以从与控制器70相关联的输入设备选定该时间间隔。

如图2所示，按钮74、76可根据需要，适当地标上可视的指示符81，例如加号(+)或减号(-)，来表示其功能。优选地，按钮上形成有突起的指示符，用于当照明级别较低时，能提供快速的触摸识别。这种触觉上的差别还能帮助外科医生在注意力集中到别的地方时区分出按钮。作为选择或者附加地，如图6所示，两个按钮74、76的形状不一样(在所示实施例中，为指向相反的三角形)，以便于通过触摸进行识别。每个按钮74、76都包括一个突起的指示符81(在所示的实施例中，∨代表降低强度，∧代表增加强度)。

作为选择，提供了一个独立的电源开关82，用于随时打开或关闭光源38。如图6所示，电源开关82可选择地安装在前盖50上，与开关74、76相邻。对于其他的开关74、76，可能有不止一个电源开关82。电源开关82最好与其他的开关易于区分，不管是从视觉上的还是通过触摸。在所示的实施例中，电源开关具有与开关74、76不同的颜色(例如，红色、蓝色、或绿色)，并且具有不同的圆形形状，而不是三角形。电源开关的中央有一个突起的电源符号部分84，以用于视觉和触觉识别。在一个实施例中，电源按钮82为一个拨动式开关。在顶灯14亮时按下电源开关，则将关闭顶灯。而在顶灯14关闭时按下电源开关，则将打开顶灯。在所示的实施例中，电源按钮82能够控制其他的顶灯16，并且/或者也能控制其他的设备。如果顶灯是亮着的，按下电源按钮82并保持按下状态一段时间，所有的顶灯14、16都将被所连接的控制器70关闭。如果顶灯14、16是关闭的，按下电源按钮82并保持住，则所有的顶灯都将被打开。例如，如果按住电源按钮两秒钟，则所有的顶灯都被切换。该功能所要延长的时间段可以根据需要进行调节。

控制器70用于接收来自按钮74、76、80的输入信号，并响应这些信号，对各个顶灯光源的电能进行调节，以实现期望的操作功能。在一个实施例中，提供了附加控制装置，例如按钮86、88，其以类似的方式与控制器相连接，以控制不同于所连接的顶灯的其他设备和装置，例如，视频、音频、或其他设备。

前盖开关74、76、82的实际位置位于前盖50上具有多个优点。首先，它使得这些开关能被一次性无菌壳套54的又薄又软的上部58所罩住，从而使之处于无菌区域之外，无需进行直接的消毒，就能启动这些开关。其次，它使得手柄和顶灯在机械上相互分离，从而能将手柄36很容易地从前盖50上拆下来。将所有的电连接都放置在前盖区域内，使得将手柄拆下来消毒时，仍能保持与顶灯14的电连接。因此，可以对手柄重复进行高等级的消毒过程，而不会有损坏电子部件的风险。第三，将开关设置在前盖上是一种在人体工程学上有益的外科顶灯安排方式，这使得操作变得容易。轻轻握住手柄36，同时利用向上伸出的大拇指的很自然的动作，就能舒适地启动开关74、76、82。

前盖50上的开关74、76、84的定位使得整个手柄36和前盖50都能被一单个的一次性无菌壳套54所包裹。壳套54最好比较薄，并易于在手柄36上滑动，以将前盖50的整个外露部分都包裹住。这使得外科医生在无菌手术区域隔着无菌壳套就可以直接控制照明控制器。由于壳套是一次性的，手术后只需扔掉就行。无菌壳套54在壳套一侧上的无菌区和未消毒前盖50上的未消毒部件之间形成了一个接合部位。前盖控制器70最好独立于可拆卸的顶灯手柄36，不是其一部分，也不需要消毒。

再参照图7和图8，主控制装置90与各个顶灯14、16相连。主控制装置90可以安装到手术室的墙壁上或其他任何方便的位置，如图8详细所示，其包括一个控制面板92，用于独立地控制***10中的顶灯和其他部件。控制面板包括一个显示屏94，和一连串手控开关，顶灯及其他部件可以通过这些开关来控制。例如，“选灯”开关96、98使得操作者能在不同的顶灯(显示板上编号为1～4)之间进行切换，并选中其中的一盏。然后，操作者可使用强度开关100、102来改变选中的顶灯所输出的光线的强度。强度开关100、102可以为拨动开关，其操作方法与强度按钮74、76类似，将信号发送到控制器70。对于主控制装置90的开关和照明控制输入装置60的开关，哪一个最后发送信号，则将取代另一个所发出的指令。在所示实施例中，一串发光二极管方块104与显示屏94上的各个顶灯相连，它可以对光线的强度在从零到最大强度之间进行指示，如2号顶灯的情况，没有发光块照亮，其强度为零，如1号顶灯情况，7个方块被照亮，此时强度为最大。标有“所有灯”的功能元件106可以将所有的顶灯14、16都设定为相同的设置。

如图8所示，通信电缆110、112在主控制装置90和每个顶灯中的控制器70之间延伸，用于在其间传输信号。例如，当一个顶灯14的控制器70从开关76接收信号以关闭灯泡38以及其他顶灯16的灯泡时，该控制器向主控制装置90发送一个信号，主控制装置接着向顶灯16的控制器发送信号，从而关闭该顶灯的灯泡。主控制装置90同时发信号到环境灯将其打开。这些操作同时或基本同时进行，使得手术室不会陷入很长时间的黑暗之中。

通过举例的方式，图7和图8示出了***10中的人体工程控制器，其中顶灯14、16安装在安装装置18的共用套筒120上。作业灯122和带有摄像机附件126的顶灯124也通过臂组件128、130安装到共用套筒120上。应当理解，这些部件及其他各种部件都可以由主控制装置90控制，并且也都具有与每个部件14、16、122、124相连接的各自的独立控制器。

以下参照图9，同时参照图3和图4，前盖50和手柄36最好按照下面所述安装到顶灯上。顶灯装有一个齿轮箱140，其在透镜32下方延伸。齿轮箱140上安装有一个手柄分组件144。具体地，手柄分组件上的螺纹146与齿轮箱140上相应的螺纹148相啮合。前盖50上连接有隔膜66，并使用螺钉51或其他合适的固定件安装到齿轮箱140的固定外壳150上。最好如图4所示，前盖的末端52的向内延伸的边缘154上形成有多个键槽152，并靠近开口53。键槽152中接收螺钉51。

来自前盖启动器60的电线71与控制器70相连接。手柄分组件144穿过前盖的开口53，并加工有外螺纹156。手柄36相应地加工有内螺纹158，当手柄安装到手柄分组件144上时，其与螺纹156进行螺纹啮合。手柄上端的凸缘44将螺钉51的头部覆盖住，并固定到前盖的末端52上。最后，将无菌壳套54套在手柄36和前盖50上。通过旋转手柄，使螺纹158与分组件螺纹156相脱离，手柄36可以很容易地从手柄分组件144上拆下来，以进行消毒。

当外科医生抓住并旋转手柄36时，手柄及分组件144一起转动，并将转动传递到齿轮箱140，其接着对从灯38照射到病人身上的光线的焦点进行调节。该调节可以通过调节灯38相对于反光镜40的位置，或通过调节透镜装置32的焦点来实现。

Claims (21)

1.一种照明***(10)，包括顶灯(14、16、124)，所述顶灯包括：壳体(28)；光源(38)，其设置在所述壳体内；以及手柄(36)，其安装在所述壳体上，适于抓握以将所述壳体移动到选定位置，所述照明***的特征在于包括：

前盖(50)，所述前盖将所述手柄至少部分地与所述壳体隔开；以及

启动器(60、62、64)，其位于所述前盖上，用于对从所述光源发出的光线的强度进行选择性的调节。

2.根据权利要求1所述的照明***，其特征还在于：

所述启动器包括至少一个开关(74、76)，用于对从所述光源发出的光线的强度以递增量进行调节。

3.根据权利要求1或2所述的照明***，其特征还在于：

在所述启动器和所述光源之间连接有控制器(70)，其响应于所述启动器的操作，对从所述光源发出的光线的强度进行控制。

4.根据权利要求3所述的照明***，其特征还在于：

所述控制器适于响应于所述启动器的连续操作，以预先确定的光强递增量对从所述光源发出的光线的强度进行调节。

5.根据权利要求3或4所述的照明***，其特征还在于：

所述启动器包括：

第一开关(74)，启动所述第一开关使从所述光源发出的光线的强度在从低强度级别到高强度级别之间增加一选定量；以及

第二开关(76)，启动所述第二开关使从所述光源发出的光线的强度在从低强度级别到高强度级别之间降低一选定量。

6.根据权利要求5所述的照明***，其特征还在于：

当所述光线的强度处于所述低强度级别时，所述控制器响应于所述第二开关的延长启动而将所述光源关闭。

7.根据权利要求5或6所述的照明***，其特征还在于：

当所述光线的强度处于所述低强度级别时，所述控制器响应于所述第二开关的延长启动而向与所述顶灯隔开的环境照明设备(80)施加电能。

8.根据权利要求6所述的照明***，其特征还在于：

所述控制器响应所述第二开关的延长启动，与关闭所述光源基本上同时向所述环境照明设备施加电能。

9.根据权利要求5至8中任一所述的照明***，其特征还在于：

所述启动器还包括：

第三开关(82)，当所述光源开启时，启动所述第三开关将使所述光源关闭；当所述光源关闭时，启动所述第三开关将使所述光源打开。

10.根据权利要求1至9中任一所述的照明***，其特征还在于：

所述手柄可相对于所述前盖和所述壳体中的至少一个转动。

11.根据权利要求1至10中任一所述的照明***，其特征还在于：

无需将所述启动器和所述光源之间的电连接断开，就可将所述手柄从所述顶灯上拆下来。

12.根据权利要求2所述的照明***，其特征还在于：

第二顶灯(16)，其包括第二壳体；

第二光源，其设置在所述第二顶灯壳体内；以及其中：

所述控制器(70)与所述第二光源进行电连接，并适于响应所述启动器选定的启动对从所述第二光源发出的光线的强度进行控制。

13.根据权利要求12所述的照明***，其特征还在于：

所述第二顶灯包括第二启动器，其通过第二控制器与所述第二光源相连，用于对由所述第二光源发出的光线的强度进行调节，所述第一启动器和第二启动器中的每一个都能将与所述第一启动器和第二启动器中的另一个相连的所述顶灯的光源关闭。

14.根据权利要求12或13所述的照明***，其特征还在于：

所述第一顶灯和第二顶灯均通过铰接臂(20、22)安装到共用支撑部(18)上。

15.根据权利要求1至14中任一所述的照明***，其特征还在于：

所述启动器包括至少一个开关(86、88)，用于对由视频设备(126)和音频设备组成的组中的至少一个的操作进行控制。

16.根据权利要求1所述的照明***，其特征还在于：

所述手柄和前盖上选择性地安装有无菌壳套(54)，使得

所述壳套罩住所述启动器，可透过所述壳套对所述启动器进行操作。

17.根据权利要求1至16中任一所述的照明***，其特征还在于：

齿轮箱，用于对所述光源发出的光线进行调焦，所述齿轮箱安装到所述壳体上；

手柄分组件，其安装到所述齿轮箱上，通过所述手柄分组件将所述手柄的转动传递到所述齿轮箱，所述手柄分组件穿过所述前盖的开口延伸，所述手柄可拆卸地安装到所述手柄分组件上。

18.根据权利要求17所述的照明***，其特征还在于：

所述顶灯壳体包括反光镜(40)和透镜***(32)，所述手柄的转动使得所述齿轮箱对所述透镜***中的一个透镜相对与所述透镜***中的其他透镜的位置进行调节，从而对焦点进行调节。

19.根据权利要求1至18中任一所述的照明***，其特征还在于：

所述控制器(70)连接在所述启动器和所述光源之间，并响应于所述启动器的启动对所述光源的强度进行控制。

20.一种对顶灯(14、16、124)的照明进行调节的方法，所述方法包括用无菌壳套(54)将所述顶灯的手柄(36)罩住，并操纵所述手柄对从所述顶灯的壳体(28)发出的光线照射到目标上光斑大小进行调节，所述方法的特征在于：

透过所述无菌壳套操纵启动器(60)以对所发出的光线的强度进行调节，所述启动器与所述手柄隔离开。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征还在于：

所述启动器设置在所述壳体和所述手柄中间，使得无需拆下所述启动器就能将所述手柄从所述壳体上拆卸下来，所述方法还包括，在罩住所述手柄之前：

对所述手柄进行消毒；以及

将所述手柄安装到所述顶灯上。

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