Die vorliegende Erfindung betrifft eine medizinische Vorrichtung zum Beleuchten oder Anstrahlen eines Behandlungsbereichs. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung chirurgisches prismatisches Licht zum Beleuchten eines Operationsbereichs.

Die Verwendung von Beleuchtungsvorrichtungen ist in der medizinischen Industrie wohl bekannt, um für das Personal bei medizinischen Eingriffen wie z. B. Untersuchungen und einer Operation eine angemessene Beleuchtung bereitzustellen. Typischerweise werden Beleuchtungsvorrichtungen an einer Decken- oder Wandhalterung oder alternativ an einem Bodenständer befestigt und sind so ausgelegt, dass sie in einer gewünschten Position angeordnet werden, um die Beleuchtungsbedürfnisse des medizinischen Personals zu erfüllen. Eine Beleuchtungsvorrichtung, die Prismen verwendet, um Licht auf einen Operationsbereich oder ein Operationsgebiet zu konzentrieren, ist im US-Patent 3 941 993 beschrieben. Kommerzielle Ausführungsformen von einem derartigen prismatischen Licht, das eine Kuppel aufweist, die beispielsweise an einer Deckenaufhängung angebracht ist, ist von ALM EQUIPMENTS Hospitaliers in Frankreich mit einem Großhändler, ALM Surgical Equipment Inc. in Santa Ana, Kalifornien, erhältlich, wie in einem technischen Handbuch mit dem Titel "Operating Theatre Light ECL 701" (1983), dargestellt und beschrieben.

Im Allgemeinen umfasst die Vorrichtung des '993-Patents in einer bevorzugten Ausführungsform eine Prismenbaueinheit, die aus einer Vielzahl von Prismen 13 gebildet ist, die im Allgemeinen wie in 3 davon in Bezug auf eine oder mehrere Lichtquellen 14, 15 oder 16 angeordnet sind. Das von der Quelle oder den Quellen emittierte Licht wird durch eine entsprechende Anzahl von toroidförmigen optischen Systemen 17, 18 und 19 auf die Prismen 13 gerichtet. Vorzugsweise sind die einzelnen Prismen geradlinig und in Sektoren gruppiert, wie in 4 des '993-Patents gezeigt. Außerdem sind die Prismen so orientiert, dass Licht, das von der (den) Quelle(n) durch das (die) toroidförmige(n) optische(n) System(e) senkrecht auf die Flächen der Prismen gerichtet wird, durch die gegenüberliegende Fläche vollständig reflektiert wird und dann durch die Austrittsfläche gebrochen wird. Die Scheitelwinkel der Prismen ermöglichen das Richten der Lichtstrahlen auf die gewünschten Abschnitte des Bereichs 21, wie in 5 im '993-Patent gezeigt. In dieser Weise beleuchtet die Vorrichtung des '993-Patents den Operationsbereich eines Patienten, der auf dem Operationstisch liegt, mit im Wesentlichen gleichmäßiger Beleuchtung, ausgezeichneter Schattenkontrolle und guter Tiefenschärfe.

Ein weiteres prismatisches Operationslicht, das gekrümmte Prismen verwendet, ist im französischen Patent 1 495 007 dargelegt. Dieses französische Patent ist im Allgemeinen in Spalte 1 des '993-Patents beschrieben und in 1 davon schematisch dargestellt. Im Gegensatz zur Vorrichtung des '993-Patents sorgte die Vorrichtung des vorstehend erwähnten französischen Patents im Allgemeinen nicht für eine gleichmäßige Beleuchtung, wie in 2 des '993-Patents dargestellt. Das gekrümmte Prisma des französischen Patents '007 war eine vollständig kreisförmige Linse, die nicht in Sektoren unterteilt war, wie vom '993-Patent vorgeschlagen.

Trotz der Vorteile der Vorrichtung gemäß dem '993-Patent bleibt weiterhin ein Bedarf, die Zweckmäßigkeit und Leistung der Beleuchtungsvorrichtung für die medizinische Verwendung zu verbessern. Ich habe eine verbesserte medizinische Beleuchtungsvorrichtung erfunden, die zusätzliche Verbesserungen für derzeit erhältliche medizinische prismatische Lichter schafft. Diese Verbesserungen wenden sich an die Bedürfnisse von unterschiedlichem medizinischen Personal unter Umständen, unter denen verschiedene Beleuchtungsmuster erwünscht sein können. Die vorliegende Erfindung schafft es beispielsweise, dass, sobald das Licht innerhalb eines breiten Bereichs von Positionen angeordnet wird, dann die Neigung der Austrittsflächen der Prismen eine Änderung der Beleuchtungsintensität oder eine Änderung des Beleuchtungsbereichs ermöglicht. Außerdem ermöglicht eine solche Neigungsfähigkeit bei einem prismatischen Beleuchtungssystem eine Verstellung der Optimierung der Schärfentiefe, während immer noch eine im Allgemeinen gleichmäßige Beleuchtung ermöglicht wird. Die vorliegende Erfindung schafft auch eine niedrigere oder größere Intensität im ganzen Beleuchtungsbereich.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Beleuchten eines Behandlungsbereichs mit einem Mittel zum Fokussieren einer Vielzahl von Lichtstrahlen; einer Prismenbaueinheit, die aus mehreren Sektoren von Prismen gebildet ist, wobei jedes Prisma eine Eintrittsfläche und eine Austrittsfläche aufweist, wobei die Spitzen der Sektoren im Wesentlichen in der Mitte der Prismenbaueinheit liegen, wobei die Sektoren von Prismen so konfiguriert und dimensioniert sind, dass das Fokussiermittel die mehreren Lichtstrahlen im Allgemeinen auf die Eintrittsflächen der Prismen fokussieren können; und einem Mittel zum Verschieben mindestens einer vorgegebenen Anzahl von Sektoren, so dass die Austrittsflächen der Prismen der vorgegebenen Sektoren selektiv in einer Konfiguration angeordnet werden können, die eine im Allgemeinen entweder ebene oder unebene Konfiguration ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verschiebungsmittel ein ringförmiges Element, das so konfiguriert und dimensioniert ist, dass es die inneren Enden der vorgegebenen Sektoren abstützt und selektiv entlang einer vorgegebenen Richtung derart beweglich ist, dass die Bewegung des ringförmigen Elements die vorgegebenen Prismenaustrittsflächen in einer Konfiguration anordnet, die eine im Allgemeinen entweder ebene oder unebene Konfiguration ist. Das ringförmige Element ist selektiv von einer ersten Position in eine zweite Position beweglich, so dass die Prismenbaueinheit Licht in einem Bereich von Ebenen jeweils zwischen einer ersten Ebene und einer zweiten Ebene fokussiert. Ein relativ kleiner intensiver Lichtfleck wird in einer Ebene erzeugt, während ein relativ großer Lichtbereich mit verringerter Intensität in anderen Ebenen zumindest über und unter der Ebene des kleinen Lichtflecks erzeugt wird. Vorzugsweise schafft die Verschiebung von der ersten Position in die zweite Position eine Winkelablenkung des Lichtstrahlenbündels, das aus den Austrittsflächen der Prismen austritt, von etwa sechs Grad.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist selektiv entlang der vorgegebenen Richtung aus einer ersten Position, in der die Prismenaustrittsflächen im Allgemeinen uneben sind, über eine Position, in der die Prismenaustrittsflächen im Allgemeinen eben sind, und in eine zweite Position, in der die Prismenaustrittsflächen im Allgemeinen uneben sind, beweglich. Die erste Position zur zweiten Position schafft vorzugsweise eine Winkelablenkung des Lichtstrahlenbündels, das aus den Austrittsflächen der Prismen austritt, von etwa minus drei Grad bis plus drei Grad, wie aus der Position bestimmt, in der die Prismenaustrittsflächen im Allgemeinen eben sind.

Die Beleuchtungsvorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform weist ein ringförmiges Element mit einem L-förmigen Element auf, das entlang seines Umfangs angeordnet ist und sich davon nach außen erstreckt, um die inneren Enden der vorgegebenen Sektoren aufzunehmen. Das Verschiebungsmittel umfasst mindestens ein Stabelement, das im Allgemeinen entlang der vorgegebenen Richtung angeordnet ist. Das ringförmige Element ist so konfiguriert und dimensioniert, dass es selektiv entlang mindestens eines Abschnitts des mindestens einen Stabelements gleitend beweglich ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verschiebungsmittel ferner ein Plattenelement mit mindestens einer erhöhten Oberfläche mit einer vorgegebenen Neigung, wobei das Plattenelement benachbart zum ringförmigen Element drehbar angeordnet ist; und mindestens ein Stiftelement, das an einem Ende mit dem ringförmigen Element gekoppelt ist und an seinem anderen Ende mit der erhöhten Oberfläche in Kontakt steht, so dass bei der Drehung des Plattenelements das Stiftelement sich an seinem anderen Ende entlang der erhöhten Oberfläche bewegt und entsprechend das ringförmige Element zusammen mit den inneren Enden der Prismen entlang des Stabelements verschiebt. Vorzugsweise sind eine Vielzahl von Stiftelementen an ihren einen Enden mit dem ringförmigen Element gekoppelt, wobei das Plattenelement eine entsprechende Vielzahl von erhöhten Oberflächen aufweist, so dass jedes andere Ende der Stiftelemente mit einer jeweiligen erhöhten Oberfläche des Plattenelements in Kontakt steht. Die Vielzahl von Stiftelementen sind relativ zum ringförmigen Element beabstandet und die erhöhten Oberflächen sind entsprechend um das Plattenelement beabstandet.

Ein Ansatz erstreckt sich von einem Abschnitt des Umfangs des Plattenelements, woraufhin eine selektive Bewegung des Ansatzes das Plattenelement dreht und dadurch die inneren Enden der Prismen entlang des Stabelements verschiebt.

In alternativen bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Mittel zum Fokussieren einer Vielzahl von Lichtstrahlen mindestens ein im Allgemeinen toroidförmiges optisches System oder mindestens ein im Allgemeinen reflektierendes optisches System. Beide optischen Systeme weisen eine optische Achse auf, die die Mitte der Prismenbaueinheit im Allgemeinen schneidet. In jedem System ist auch mindestens eine Lichtquelle vorgesehen und ist so dimensioniert und konfiguriert, dass zumindest ein Teil der von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen auf das optische System einfällt oder von diesem gesammelt wird und auf die Eintrittsflächen der Prismen fokussiert wird.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist jedes Prisma eine reflektierende Fläche zum Empfangen von auf dieses gerichtetem Licht nach dem Durchtritt durch die Eintrittsfläche und zum Richten von Licht durch die Austrittsfläche des Prismas auf.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auch auf eine optische Vorrichtung für eine Vorrichtung zum Beleuchten eines Behandlungsbereichs mit einer Prismenbaueinheit, die aus einer Vielzahl von Sektoren von Prismen gebildet ist, wobei jedes Prisma eine Eintrittsfläche und eine Austrittsfläche aufweist, wobei die Spitzen der Sektoren im Wesentlichen in der Mitte der Prismenbaueinheit liegen, wobei die Sektoren von Prismen so konfiguriert und dimensioniert sind, dass eine Vielzahl von Lichtstrahlen, die im Allgemeinen auf die Eintrittsflächen der Prismen einfallen, auf den Behandlungsbereich gerichtet wird; und einem Mittel zum Verschieben zumindest einer vorgegebenen Anzahl von Sektoren, so dass die Austrittsflächen der Prismen der vorgegebenen Sektoren selektiv in einer Konfiguration angeordnet werden können, die eine im Allgemeinen entweder ebene oder unebene Konfiguration ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist jedes Prisma eine reflektierende Fläche zum Empfangen von auf dieses gerichtetem Licht nach dem Durchtritt durch die Eintrittsfläche und zum Richten des Lichts durch die Austrittsfläche des Prismas auf.

Die optische Vorrichtung umfasst ein Mittel zum Fokussieren einer Vielzahl von Lichtstrahlen, so dass sie im Allgemeinen auf die Eintrittsflächen der Prismen fallen. Alternativ kann das Fokussiermittel ein toroidförmiges oder reflektierendes optisches System sein.

Außerdem richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine optische Vorrichtung für eine Vorrichtung zum Beleuchten eines Behandlungsbereichs mit einer Prismenbaueinheit, die aus mehreren Sektoren von Prismen gebildet ist, wobei jedes Prisma eine Eintrittsfläche und eine Austrittsfläche aufweist, wobei die Spitzen der Sektoren im Wesentlichen in der Mitte der Prismenbaueinheit liegen, wobei die Sektoren von Prismen so konfiguriert und dimensioniert sind, dass mehrere Lichtstrahlen, die im Allgemeinen auf die Eintrittsflächen der Prismen fallen, auf den Behandlungsbereich gerichtet werden; und die Austrittsflächen der Prismen entlang der Länge des Sektors im Allgemeinen bogenförmig sind. Vorzugsweise umfasst die Prismenbaueinheit eine Vielzahl von Sektorelementen, wobei jedes Sektorelement eine Oberfläche aufweist, an der die Prismen angeordnet sind, und wobei die andere Oberfläche die Austrittsfläche der Prismen ist und entlang der Länge des Sektorelements im Allgemeinen bogenförmig ist. Die Prismen können gemäß bevorzugten alternativen Ausführungsformen gekrümmt oder geradlinig sein.

In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Prismenbaueinheit mehrere Sektorelemente, wobei jedes Sektorelement eine Oberfläche, an der die Prismen angeordnet sind und durch die Lichtstrahlen eintreten, und eine äußere Oberfläche, durch die die Lichtstrahlen austreten, aufweist; und mehrere Keilelemente, die in der Anzahl den mehreren Sektorelementen entsprechen, wobei jedes Keilelement eine innere Oberfläche aufweist, durch die die austretenden Lichtstrahlen eintreten und die in der Konfiguration jener der äußeren Oberfläche des jeweiligen Sektorelements entspricht, und eine äußere Oberfläche aufweist, die die Austrittsfläche der Prismen ist und entlang der Länge des jeweiligen Sektorelements im Allgemeinen bogenförmig ist, wobei die innere Oberfläche des Keilelements parallel und benachbart zur anderen Oberfläche des jeweiligen Sektorelements angeordnet ist. Die innere Oberfläche des Keilelements und die andere Oberfläche des jeweiligen Sektorelements können im Allgemeinen aneinander angrenzen.

Jedes Prisma kann auch eine reflektierende Fläche zum Empfangen von auf dieses gerichtetem Licht nach dem Durchtritt durch die Eintrittsfläche und zum Richten von Licht durch die Austrittsfläche des Prismas aufweisen.

Die optische Vorrichtung umfasst ferner ein Mittel zum Fokussieren von mehreren Lichtstrahlen im Allgemeinen auf die Eintrittsflächen der Prismen und auch ein Mittel zum Verschieben zumindest einer vorgegebenen Anzahl von Sektoren, so dass die Austrittsflächen der Prismen der vorgegebenen Sektoren selektiv in einer Konfiguration angeordnet werden können, die eine im Allgemeinen entweder ebene oder unebene Konfiguration ist.

Ferner richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Beleuchten eines Behandlungsbereichs, das das Positionieren einer Beleuchtungsvorrichtung benachbart zu und in einer gewünschten Höhe über dem Behandlungsbereich umfasst. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Lichtquelle; ein Mittel zum Fokussieren von mehreren Lichtstrahlen von der Lichtquelle; eine Prismenbaueinheit, die aus mehreren Sektoren von Prismen gebildet ist, wobei jedes Prisma eine Eintrittsfläche und eine Austrittsfläche aufweist, wobei die Spitzen der Sektoren im Wesentlichen in der Mitte der Prismenbaueinheit liegen, wobei die Sektoren von Prismen so konfiguriert und dimensioniert sind, dass das Fokussiermittel die mehreren Lichtstrahlen im Allgemeinen auf die Eintrittsflächen der Prismen fokussieren kann; und ein Mittel zum Verschieben zumindest einer vorgegebenen Anzahl von Sektoren, so dass die Austrittsflächen der Prismen der vorgegebenen Sektoren selektiv in einer Konfiguration angeordnet werden können, die eine im Allgemeinen entweder ebene oder unebene Konfiguration ist. Das Verfahren umfasst ferner das Einschalten der Lichtquelle; und das selektive Betätigen des Verschiebungsmittels, um die Austrittsflächen der Prismen selektiv in einer im Allgemeinen entweder ebenen oder unebnen Konfiguration anzuordnen, um eine vorgegebene Lichtfleckgröße in einer gewünschten Ebene mit einem entsprechenden Lichtbereich mit relativ verringerter Intensität in Ebenen zumindest oberhalb und unterhalb der Ebene des kleinen Lichtflecks zu erzeugen.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben, in welchen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Sektors von gekrümmten Prismen mit einer bogenförmigen Austrittsfläche an einem Sektorelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist.

2 eine innere Stirnansicht des Sektors von Prismen von 1 entlang der Linie A von 1 ist.

3 eine innere Stirnansicht einer alternativen Ausführungsform des Sektors von Prismen in 1 entlang der Linie A von 1 und mit einem mit dem Sektorelement gekoppelten bogenförmigen Keil mit einer im Allgemeinen flachen unteren Oberfläche ist.

4 eine Seitenansicht des Sektors von Prismen von 1 ist.

5 eine Draufsicht auf den Sektor von Prismen von 1 ist.

6 eine perspektivische Ansicht des bogenförmigen Keilelements von 3 gemäß der vorliegenden Erfindung ist.

7 eine perspektivische Ansicht eines Sektors von geradlinigen Prismen mit einer flachen Austrittsfläche ist.

8 eine Seitenansicht des Sektors von 7 ist.

9 eine Draufsicht auf den Sektor von 7 ist.

10 eine perspektivische Ansicht eines halben Sektors von Prismen gemäß der vorliegenden Erfindung ist.

11 eine innere Stirnansicht des halben Sektors von Prismen von 10 mit flachen Austrittsflächen entlang der Linie B von 10 ist.

12 eine innere Stirnansicht des halben Sektors von Prismen von 10 mit bogenförmigen Austrittsflächen entlang der Linien B von 10 ist.

13 eine innere Stirnansicht des halben Sektors von Prismen von 11 und mit einem bogenförmigen Keil, der unterhalb der flachen unteren Oberfläche des halben Sektors angeordnet ist, ist.

14 eine Draufsicht auf den halben Sektor von 10 ist.

15 eine Seitenansicht des halben Sektors von 10 ist.

16 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht eines prismatischen Operationslichts gemäß der vorliegenden Erfindung ist.

17 eine vergrößerte Ansicht der Kopplung des Prismeneinstellhalters am Abstandshalterstab ist.

18 eine vergrößerte Ansicht des Griff- und Verschiebungsmechanismus von 16 ist.

19 eine Draufsicht auf den Prismeneinstellhalter ist, der die inneren Endabschnitte der Prismenbaueinheit festhält.

20 eine Draufsicht auf die Prismeneinstellplatte ist.

21 eine Seitenansicht der Prismeneinstellplatte von 19 ist.

22 eine Draufsicht auf die Prismeneinstellplatte bei der Betätigung zwischen zwei Positionen ist.

In der Beschreibung, die folgt, ist jegliche Bezugnahme auf entweder eine Richtung oder eine Orientierung hauptsächlich und nur für den Zweck der Erläuterung vorgesehen und ist in keiner Weise als Begrenzung des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen sollen auch, obwohl sie bevorzugt sind, nicht als Begrenzung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden. Ferner sind gleiche Teile oder Elemente in den verschiedenen Zeichnungen hierzu für eine leichte Bezugnahme mit gleichen Zeichen identifiziert.

Wie in 1 gezeigt, umfasst eine prismatische Anordnung 10 zur Verwendung in einer Beleuchtungsvorrichtung eine Vielzahl von Prismen 12. Jedes Prisma 12 weist mindestens eine Eintrittsfläche 14 und eine Austrittsfläche 16 auf. Außerdem, und falls erwünscht, kann das Prisma 12 eine reflektierende Fläche 18 umfassen. Der Zweckmäßigkeit der Konstruktion und Anordnung halber werden die Vielzahl von Prismen 12 vorzugsweise einteilig mit einem im Allgemeinen dreieckig geformten Sektorelement 20 ausgebildet, das einen inneren Endabschnitt 22 und einen äußeren Endabschnitt 24 aufweist, die frei von Prismen sind, um die Kopplung des Sektorelements in der Beleuchtungsvorrichtung zu ermöglichen, wie nachstehend genauer beschrieben. Die untere Oberfläche des Sektorelements 20 stellt die Austrittsfläche 16 der Prismen 12 bereit. Wie gezeigt, sind die Prismen 12 gekrümmt, können jedoch verschiedene Formen oder Konfigurationen aufweisen. Überdies können die Prismen 12 verschiedene Größen am Sektorelement 20 aufweisen. Anstatt einer Vielzahl von einzelnen Prismen 12 hintereinander können beispielsweise mehrere Prismen 12 nebeneinander am Sektorelement 20 in einer beliebigen gegebenen Position vom inneren Endabschnitt 22 liegen.

Wie in 2 und 4 gezeigt, weisen die Prismen 12 vorzugsweise dieselbe Höhe über der oberen Oberfläche des Sektorelements 20 auf. Die Prismen 12 weisen auch eine kleinere Länge in der Richtung des inneren Endabschnitts 22 auf, wie in 5 dargestellt. Wie angegeben, sind jedoch verschiedene Konfigurationen, einschließlich verschiedener Höhen, verfügbar. Wie von oben in 5 zu sehen, weist das Sektorelement 20 eine dreieckige Form auf. In dieser Weise können eine Vielzahl von Sektorelementen 20 nebeneinander mit einer zum Pfeil A in 1 senkrechten optischen Achse angeordnet werden. Folglich liegen die jeweiligen inneren Endabschnitte 22 zur optischen Achse benachbart.

Mit Bezug auf 2 ist die Austrittsfläche 16 des Prismensektors 20 vorzugsweise in einer im Allgemeinen bogenförmigen Konfiguration gekrümmt. Die bogenförmige Oberfläche 16 weist vorzugsweise einen Krümmungsradius von etwa 3,5 Inch von einem Krümmungszentrum "P" auf, das unter der Oberfläche 16 angeordnet ist, wie in 2 gezeigt. Dieser Krümmungsradius sieht eine seitliche Strahlaufweitung von etwa 2 Grad für einen Prismensektor mit einer Breite am äußeren Endabschnitt 24 von etwa 1 1/8 Inch vor.

In der in 3 gezeigten alternativen Ausführungsform ist die untere Oberfläche 16' des Sektorelements 20 im Allgemeinen flach und ein Keilelement 26 ist zum Eingriff mit der unteren Oberfläche 16' vorgesehen. Wie in 6 deutlicher gezeigt, weist das Keilelement 26 eine obere Oberfläche 28 auf, die der Oberflächenkonfiguration der unteren Oberfläche 16' des Sektorelements 20 entspricht. Dies ermöglicht den Durchtritt von Lichtstrahlen durch das Sektorelement 20 und in das Keilelement 26 ohne Unterbrechung hinsichtlich der Laufrichtung. Beim Durchtritt durch das Keilelement 26 verlaufen die Lichtstrahlen aus der unteren Oberfläche 30, die als Austrittsflächen der Prismen 12 am Sektorelement 20 dient. In dieser alternativen Ausführungsform weist jedoch die untere Oberfläche 30 eine bogenförmige Konfiguration auf, wie vorher in der Oberfläche 18 der in 2 dargestellten Ausführungsform vorgesehen. Für Erläuterungszwecke können die Krümmungen der bogenförmigen Oberflächen in den Fig. hierin übertrieben sein, um deren Krümmung deutlicher anzugeben. Das Keilelement 26 kann so lang und so breit wie das entsprechende Sektorelement 20 sein. Es kann jedoch eine kürzere Länge aufweisen als das Sektorelement 20, solange es ausreichend lang ist, so dass es sich unter den Prismen 12 erstreckt und folglich ihre Austrittsflächen 30 bereitstellt.

In der in 1-6 dargestellten Ausführungsform, die zwanzig Prismen 12 umfasst, weist der Krümmungsradius des Bogens der bogenförmigen Konfiguration vorzugsweise einen Krümmungsradius von etwa 3 1/2 Inch von einem Krümmungszentrum "P" auf, das unter den Oberflächen 16 oder 30 angeordnet wäre. Die Höhe des Bogens der bogenförmigen Oberflächen 16 oder 30 nimmt jedoch vom inneren Endabschnitt 32 zum äußeren Endabschnitt 34 des Keilelements 26 zu. Am inneren Endabschnitt 32 ist die Differenz der Höhe des Bogens am Zentrum gegenüber den Kanten etwa 0,002 Inch und am äußeren Endabschnitt 34 ist die Höhendifferenz etwa 0,028 Inch. Für die gekrümmten Prismenflächen 14 und 18 wird diese Differenz zwischen dem Zentrum und den Kanten Durchhang genannt und ist in 4 durch "d" dargestellt. Im Fall der bevorzugten Ausführungsform von 2, in der die bogenförmige Oberfläche in der Austrittsflächenoberfläche 16 des Sektorelements 20 vorgesehen ist, gelten dieselben Zahlengrößen für die Höhen ebenso.

Wie in 4 gezeigt, ist die Krümmung der Eintrittsfläche 14 durch den Krümmungsradius "R" definiert, während der Krümmungsradius der reflektierenden Fläche 18 durch den Krümmungsradius "r" definiert ist. Überdies ist der Winkel "a", um den sich der Krümmungsradius "r" über einer Horizontalen erstreckt, in der nachstehenden Tabelle zusammen mit den Werten für "r" und "R" dargelegt. Der Wert des Winkels "b", um den sich der Krümmungsradius "R" unter der Horizontalen erstreckt, ist jedoch vorzugsweise für jedes Prisma derselbe und ist etwa –30°, wie durch das nachstehend erörterte toroidförmige optische System festgelegt. Wie angegeben, stellt die nachstehende Tabelle die Liste von Werten für jedes Prisma bereit, wobei das erste (1) Prisma zum inneren Endabschnitt 22 benachbart ist und das zwanzigste (20) Prisma benachbart zum äußeren Endabschnitt 24 angeordnet ist. Die Zwischenprismen sind dazwischen nacheinander nummeriert. Außerdem ist in der Tabelle auch der Wert von "d" gezeigt, der den Durchhang oder die Augen der Krümmungsoberflächen für die Eintrittsfläche 14 und die reflektierende Fläche 16 darstellt.

Die Krümmungszentren für die gekrümmten Prismen 12 von 4 müssen nicht notwendigerweise übereinstimmen. Im Gegensatz zur Funktionsweise des französischen Patents, das einen zentralen Spitzenbereich der Lichtintensität bereitstellte, sehen die gekrümmten Prismen 12 von 1-5, die mit der bogenförmigen Oberfläche 16 oder 30 gekoppelt sind, eine gleichmäßigere Beleuchtung in einem kleineren Beleuchtungsbereich als jenem, der mit gleich großen geradlinigen Prismen erhalten wird, vor. Die Ausführungsformen von 1-5 werden vorzugsweise in Prismen mit prismatischem Licht des 700-Modells, die von ALM erhältlich sind, wie z. B. jenen, die im vorstehend erwähnten technischen Handbuch beschrieben und dargestellt sind, verwendet.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform von 1 20 Prismen 12 aufweist, kann die Anzahl nach Wunsch variieren. Vorzugsweise sind 20 Prismen vorhanden, die die Anzahl ist, die in den von ALM vertriebenen Lichtern des 700-Modells erhältlich ist. Im 500-Modell befinden sich 10 und im 900-Modell befinden sich 31. Überdies können die einzelnen Prismen 12 einteilig mit dem Sektorelement 20 während der Konstruktion ausgebildet werden oder separat ausgebildet werden und mit dem Sektorelement 20 optisch gekoppelt werden. Wie angegeben, kann die Größe der Prismen auch ebenso wie die Positionierung der Prismen 12 selbst am Sektorelement 20 variieren. In beiden Fällen sehen die Austrittsoberflächen 16 des Sektorelements 20 oder sieht die Austrittsoberfläche 30 des Keilelements 26 die Austrittsflächen der Prismen 12 vor. Im Betrieb kann Licht durch die Eintrittsfläche 14 geleitet und durch die Prismen 12 durch die Austrittsfläche 16 des Sektorelements 20 in der Ausführungsform von 2 oder die Austrittsfläche 304 des Keilelements 26, wie in der Ausführungsform von 3 nach außen gebrochen werden, wenn die Lichtquellen in Verbindung mit entsprechend gewählten Scheitelwinkeln für die Eintrittsoberflächen geeignet angeordnet sind. Die Auswahl der Scheitelwinkel und der erhaltenen Lichtveränderungen sind im Allgemeinen im '993-Patent erörtert. Obwohl das '993-Patent ein toroidförmiges optisches System darstellt, kann ein reflektierendes optisches System alternativ ebenso verwendet werden. Alternativ kann das Licht durch die Prismen 12 so hindurchtreten, wie in der bevorzugten Vorrichtung des '993-Patents, dass es auch an der reflektierenden Oberfläche oder Fläche 18 reflektiert wird. Hier sind die Lichtquellen wieder gemäß dem optischen Fokussierungssystem angeordnet und die Prismenwinkel dementsprechend gewählt, um diese Betriebsart zu erhalten. Es sollte jedoch beachtet werden, dass im Fall des Betriebs, so dass die reflektierende Fläche 18 enthalten ist, eine viel größere Biegung besteht als in der Brechungsbetriebsart ohne Verwendung der reflektierenden Fläche 18. Typischerweise ist das Ausmaß der Biegung für die Reflexionsbetriebsart viermal so groß wie für die Brechungsbetriebsart.

Mit Bezug auf 7 bis 9 ist eine prismatische Baueinheit 110 gezeigt, die im Stand der Technik bekannt ist. Eine solche Baueinheit ist mit 48 Sektorelementen 120 im Licht des ALM-Modells 700 enthalten, wie vorstehend im technischen Handbuch mit dem Titel "Operating Theatre Light ECL 701" (1983), angeführt. Wie in 7-9 gezeigt, sind die einzelnen Prismen 112 einteilig auf einem Sektorelement 120, das eine im Allgemeinen flache untere Oberfläche 118 aufweist, zwischen dem inneren und dem äußeren Endabschnitt 122 bzw. 124 angeordnet. Die Prismen 112 sind geradlinig und weisen eine Eintrittsfläche 114, eine Austrittsfläche 116, die mit der unteren Oberfläche des Sektorelements 120 übereinstimmt, und eine reflektierende Fläche 118 auf. Wie in der Kuppelbaueinheitszeichnung für das Licht des ALM-Modells 700 gezeigt, wird der innere Endabschnitt 122 innerhalb einer ringförmigen Dichtung oder eines Halterings gehalten. Ebenso wird der äußere Endabschnitt 124 innerhalb einer Nut in einer Fugendichtung gehalten, wie in der Kuppelbaueinheitszeichnung gezeigt. Eine Staubabdeckung kann, falls erwünscht, unter der unteren Oberfläche 118 des Stützelements 120 angeordnet werden, um ein weiteres Dichtungselement bereitzustellen, das dabei hilft, die internen Komponenten des Kuppelgehäuses in einer sterilen Umgebung zu halten. Mit 48 Sektorelementen 120 sieht jedes einen Sektorwinkel von 7,5° vor.

Die bevorzugte Ausführungsform der optischen Baueinheit des Lichts des ALM-Modells 700, wie in dem vorstehend angegebenen technischen Handbuch dargestellt, weist zwei toroidförmige optische Systeme auf. Diese beinhalten zwei kompakte Lichtquellen mit jeweiligen kugelförmigen Reflektoren und toroidförmigen Linsen, die die resultierenden Lichtstrahlen im Allgemeinen in einem Winkel von 30 Grad unter die Horizontale richten. Die 48 Prismensektoren 110 weisen geradlinige Eintrittsflächen 114 auf, die zu diesen Lichtstrahlen in der vertikalen Ebene normal (senkrecht) liegen. Da sie geradlinig sind und nicht in einem Krümmungsradius entsprechend einer Radiuslinie von der optischen Achse liegen, werden die in die Fläche 114 auf beiden Seiten der Sektormittellinie eintretenden Strahlen seitlich gebrochen, was den Strahl aufweitet. Der Winkel der reflektierenden Fläche 118 ist so gewählt, dass die Strahlen longitudinal in überlappende Elemente am Behandlungsbereich gerichtet werden. Die flache Austrittsoberfläche 118 ist zur Eintrittsoberfläche optisch parallel, um die seitliche Lichtstrahlbrechung zu vervollständigen. Das resultierende gleichmäßige Muster des Lichts, das auf den Behandlungsbereich fokussiert wird, wird longitudinal und seitlich von jedem Sektor in einen Strahl mit etwa acht Grad aufgeweitet. Etwa die Hälfte dieser Aufweitung ist ein Ergebnis der Größe der Lichtquelle und etwa die Hälfte ist ein Ergebnis der Länge der flachen Fläche 114, die die seitliche Aufweitung erzeugt, und des Winkels der reflektierenden Fläche 118, der longitudinal überlappende Strahlen bereitstellt. Alternativ können die Prismenwinkel gemäß der Positionierung der Lichtquellen und der Fokussierungsoptik gewählt werden, ob es sich um eine toroidförmige Linse oder reflektierende Optik handelt, so dass die Lichtstrahlen in die Eintrittsfläche 114 in einem nicht senkrechten Winkel eintreten. Anschließend können die Lichtstrahlen in einer Brechungsbetriebsart durch das Sektorelement 120 und aus der Austrittsfläche 116 heraus verlaufen, ohne an der reflektierenden Fläche 118 zu reflektieren.

Noch eine weitere Ausführungsform einer prismatischen Baueinheit 210 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 10–15 dargestellt. Die darin dargestellte Ausführungsform eignet sich auch für das Licht des ALM-Modells 700. Die Breite des Sektorelements 20 wurde vorzugsweise im Vergleich zur Größe oder Breite des Sektors 120 in der in 7 gezeigten Ausführungsform um die Hälfte verringert. Diese Struktur verringert die seitliche Aufweitung der Lichtstrahlen, was zu einer minimalen seitlichen Aufweitung führt. Durch Ändern des Winkels der reflektierenden Fläche 218 könnte die longitudinale Strahlaufweitung auch verringert werden, was zu einem gleichmäßigen kleinen und viel helleren Lichtfleck führt. In der in 11 dargestellten Ausführungsform weist die Austrittsfläche 218 des Sektorelements 220 eine im Allgemeinen flache Konfiguration auf. In dieser Konfiguration würde eine vollständige Prismenbaueinheit zur Verwendung im Licht des ALM-Modells etwa 96 Prismensektoren 220 umfassen, die um eine Mittelachse angeordnet sind. Mit Bezug auf 12 ist eine alternative Ausführungsform der Prismenbaueinheit 210 mit halbem Sektor von 10 gezeigt, in der die Austrittsoberfläche 216', die die Austrittsfläche der Prismen 212 ist, eine im Allgemeinen bogenförmige Konfiguration der in Verbindung mit 1-6 beschriebenen Art aufweist, um das Licht seitlich aufzuweiten. Noch eine weitere Ausführungsform ist in 13 gezeigt, in der die bogenförmige Konfiguration der Austrittsoberfläche 230 in einem separaten Keilelement 226 erscheint, das unter dem Sektorelement 220 angeordnet ist. Wie in 13 gezeigt, muss das Keilelement 226 nicht direkt mit der unteren Oberfläche des Sektorelements 220 gekoppelt sein, sondern kann darunter angeordnet sein, um einen Durchtritt von Licht durch den Sektor 220 und anschließend durch das Keilelement 226 und schließlich aus der Austrittsfläche 230, wie in der Ausführungsform von 3, vorzusehen. Alternativ kann das Keilelement 226 mit dem Sektorelement 220 so gekoppelt sein, dass ihre gegenüberliegenden Oberflächen aneinander angrenzen oder miteinander in Eingriff stehen, so dass sie den Durchtritt der Lichtstrahlen optisch nicht stören. Obwohl die Prismen 212 in den hierin erörterten verschiedenen Ausführungsformen im Allgemeinen als einteilig mit den Sektorelementen der verschiedenen Ausführungsformen ausgebildet gezeigt wurden, sollte erkannt werden, dass die Prismen auch separat ausgebildet und anschließend mit den jeweiligen Sektorelementen optisch gekoppelt werden können.

Mit Bezug auf 16 umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 340 gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Lichtquellen 342 und 344, die entlang der optischen Achse 346 übereinander positioniert oder angeordnet sind. Im Allgemeinen stellt 16 ein Licht des ALM-Modells 700 dar, das einen Neigungs- oder Verschiebungsmechanismus umfasst, wie nachstehend genauer beschrieben. Toroidförmige Fokussierlinsen 348 und 350 sind benachbart zu den Lichtquellen 342 bzw. 344, wie in 16 gezeigt, entlang der optischen Achse 346 positioniert oder angeordnet. Im Allgemeinen ist die Struktur der Vorrichtung von 16 in der Zeichnung 9.2C des vorstehend erwähnten technischen Handbuchs mit dem Titel "Operating Theatre Light ECL 701" gezeigt. Viele der Struktur- und Betriebselemente von 16 sind gemeinsam in der Zeichnung 9.2C dieses Handbuchs gezeigt und darin beschrieben, auf das für eine weitere ausführliche Erörterung hingewiesen wird. Wie in 16 gezeigt, gibt es jedoch Modifikationen an der Struktur des Lichts des 700-Modells der Zeichnung 9.2C die die Neigungs- oder Verschiebungsfähigkeit ermöglichen.

Eine Vielzahl von Prismen 312 mit entsprechenden Sektorelementen 320 der im Allgemeinen in 1 oder 10 gezeigten Art und wie vorher erörtert sind im Allgemeinen um die optische Achse 346 der Vorrichtung 340 positioniert oder angeordnet. Eine Griffbaueinheit 352 ist entlang der optischen Achse 346 angeordnet.

Mit Bezug auf 18 ist die Griffbaueinheit 352 zusammen mit dem Verschiebungsmechanismus 354 dargestellt, der die Neigungsfähigkeit der Prismensektoren 320 ermöglicht. Der innere Endabschnitt 322 des Prismenbaueinheits-Sektorelements 320 ist innerhalb des äußeren Kanals eines L-förmigen Elements 356 eines Prismenrings oder Einstellhalters 358 abgestützt. Wie auch in 19 genauer gezeigt, ist der Prismeneinstellhalter 358 aus einem ringförmigen Ring 360 gebildet, der Öffnungen 362 für Buchsen 364 aufweist, die entlang Abstandhalterstäben 366 gleiten, von denen einer in 16 und 17 gezeigt ist. Entlang des Umfangs des ringförmigen Rings 360 erstreckt sich das L-förmige ringförmige Element 356 nach unten, um den Kanal zu schaffen, in dem das innere Endelement 322 der Prismenbaueinheit 310 angeordnet und abgestützt ist, wie gezeigt. Drei Stifte 368, wie in 18 gezeigt, sind durch Muttern 370, die an Gewinden an den jeweiligen Enden der Stifte 368 befestigt sind, am ringförmigen Ring 360 an drei Montagelöchern 372 so befestigt, dass sie mit einer Prismeneinstellplatte 374 zusammenwirken, die sich dreht, wie nachstehend beschrieben, um zu bewirken, dass sich der Prismeneinstellhalter 358 nach oben oder unten bewegt und folglich die Neigungs- oder Verschiebungsfähigkeit der Prismen 312 bereitstellt.

Die Prismeneinstellplatte 374 ist in 20 und 21 genauer gezeigt. Die Prismeneinstellplatte 374 umfasst drei erhöhte Oberflächen oder Rampen 376, die vorzugsweise an der Prismeneinstellplatte 374 beabstandet sind und mit den drei entsprechend beabstandeten Stiften 368 zusammenwirken, wie in 18 gezeigt. Falls erwünscht, können die Stifte 368 und Rampen 376 gleich beabstandet sein. Die Prismeneinstellplatte 374 weist einen Hebel 378 auf, wie in 20 gezeigt. Bei der Drehung der Prismeneinstellplatte 374 durch Bewegen des Hebels 378 kommen die Stifte 368 mit den erhöhten Oberflächen oder Rampen 376 in Eingriff und verschieben oder neigen den inneren Endabschnitt 322 der Prismenbaueinheit 310 vertikal in Abhängigkeit von der relativen Position bei der Drehung der Platte 374. Die Drehbewegung der Prismeneinstellplatte 374 ist in 22 dargestellt, die in einer durchgezogenen Linie die Prismeneinstellplatte 374 in einer Position 1 darstellt und in Durchsicht dieselbe in einer späteren Position 2 zeigt. Entsprechend der Prismenbaueinheit wird der innere Endabschnitt 322 in der Richtung der optischen Achse 346 bei der Bewegung von der Position 1 zu 2 nach oben vorgeschoben. Die Prismeneinstellplatte 374 mit dem Ansatz oder Hebel 378 ermöglicht, dass medizinisches Personal die Prismeneinstellplatte 374 mit seinem Daumen dreht, während es den Griff 352 hält. In dieser Weise können die Austrittsflächen 316 der Prismen 312 von einer unebnen Konfiguration, in der die inneren Enden 322 unter der in 16 gezeigten Horizontalen liegen, entsprechend der Position 1 in eine unebene Konfiguration, in der die inneren Enden 322 über der Horizontalen liegen, entsprechend der Position 2 verändert werden. Zwischen den Positionen 1 und 2 können die Austrittsflächen 316 eine ebene Konfiguration annehmen. Alternativ kann sowohl die Position 1 als auch R so ausgewählt werden, dass sie einer ebenen Konfiguration für die Austrittsflächen 316 entspricht, und die restliche Position kann einer unebenen Konfiguration entweder über oder unter der Horizontalen von 16 entsprechen. In alternativen Ausführungsformen kann der Prismeneinstellhalter 358 so konfiguriert und dimensioniert sein, dass nur eine selektive Anzahl von Sektorelementen 320 innerhalb des L-förmigen Elements 356 festgehalten werden, so dass weniger als alle der Sektoren 320 geneigt werden können.

Im Allgemeinen bewegt die Drehung der Prismeneinstellplatte 374 den Prismenhalter 358 selektiv nach oben oder nach unten entlang des Abstandhalterstabes 366. In dieser Weise können die inneren Endelemente 322 der Sektoren 320 der Prismen 312 entlang der optischen Achse 346 nach oben oder nach unten verschoben werden. Vorzugsweise ist diese Verschiebung bis zu etwa 1 1/2 Grad oberhalb oder unterhalb einer ebenen Konfiguration der Austritts- oder Öffnungsflächen der Prismen 312. Folglich steht eine Gesamtverschiebung von vorzugsweise etwa 3 Grad zur Verfügung. Wenn das toroidförmige optische System 348, 350 und die Prismenbaueinheit 310 so konfiguriert sind, dass sie unter Verwendung von nur Brechung und nicht Brechung plus Reflexion arbeiten, dann wären etwa 12 Grad an Gesamtverschiebung erforderlich, um denselben Effekt zu erhalten, wie mit einer Verschiebung von drei Grad mit Reflexion an der reflektierenden Fläche 318 erhalten wird.

Mit Bezug auf 16 ist eine O-Ring-Dichtung 380 vorgesehen, um die Staubabdeckung 382 in der existierenden Dichtung eines typischen ALM-Lichts abzudichten. Drei Stellschrauben 384 mit Federn 386 und Befestigungsmuttern 388 mit zugehörigen Zwischenlagscheiben, die in 22 gezeigt sind, sind vorgesehen, von welchen ein Satz in 18 gezeigt ist, um die Position des Prismeneinstellhalters 360 so einzustellen, dass er gleichmäßig mit den Stiften 368 in Eingriff gelangt. Die Stellschrauben 384 können entlang ovaler Schlitze 389 gleiten, wie in 22 gezeigt, als Hilfe bei der Einstellung. In dieser Weise kann die Prismeneinstellplatte 358 selektiv durch Drehung der Schrauben 384 nivelliert werden. Wie in 17 deutlicher gezeigt, ist jeder Abstandhalterstab 366 in der Größe auf den verringerten Abschnitt 392 und ferner den verringerten Abschnitt 394 modifiziert. Der verringerte Abschnitt 392 nimmt eine Feder 396 und eine Buchse 364 auf, die über dem ringförmigen Ring 360 innerhalb der Öffnung 362 angeordnet ist. Die Feder 396 wird zwischen der Zwischenlagscheibe 398 und der Buchse 364 festgehalten. Die Feder 396 spannt den ringförmigen Ring 360 im Prismeneinstellhalter 358 normalerweise nach unten vor. Der weitere verringerte Abschnitt 394 nimmt eine untere Isolationsbuchse 400 auf und ist an seinem Ende mit einem Gewinde versehen, um eine Befestigung an der Gewindemutter 402 zu ermöglichen.

Der innere Endabschnitt 322 der Prismensektorelemente 320 kann folglich entweder in einer Aufwärts- oder Abwärtsrichtung von einer ebenen Konfiguration, wie ursprünglich in 16 gezeigt, verschoben werden. Obwohl die bevorzugte Ausführungsform die Verschiebung der inneren Endabschnitte 322 der Prismensektorelemente 320 vorsieht, können alternativ die inneren Endelemente 322 fest gehalten werden, während die äußeren Endelemente 324 so ausgelegt sein können, dass sie sich in einer Aufwärts- oder Abwärtsrichtung relativ zur optischen Achse 346 bewegen, um die Neigung bereitzustellen. Falls erwünscht, können außerdem sowohl die inneren als auch äußeren Endelemente 322 und 324 der Prismenbaueinheiten 310 verschoben werden, um einen größeren Verschiebungsbereich vorzusehen.

Mittels der Neigungsfähigkeit kann der Betriebsbereich des ALM-Lichts dynamisch vergrößert werden. Typischerweise wird das Licht von ALM 700 im Allgemeinen auf etwa 42 Inch vom Behandlungsbereich fokussiert. Die Tiefenschärfe für diese fokussierte Position ist etwa 27 Inch, d. h. 13-1/2 Inch über und 13-1/2 Inch unter der Brennebene von 42 Inch. Mit der Neigungsfähigkeit kann jedoch das Licht von ALM 700 in verschiedenen Positionen innerhalb eines Bereichs von 30 Inch bis 54 Inch fokussiert werden. In irgendeiner Position innerhalb dieses Bereichs weist das Licht eine andere entsprechende Tiefenschärfe auf, die dadurch den dynamischen optischen Verwendungsbereich umfasst. Außerdem ermöglicht die Neigungsfähigkeit für eine beliebige gegebene Brennpunktposition eine Veränderung des beleuchteten Musters von einem Fleck mit gleichmäßiger, aber intensiverer Beleuchtung zu einer Flut einer weniger intensiven gleichmäßigen Beleuchtung über einen größeren Bereich im Operationsbereich. In dieser Weise kann das medizinische Personal veränderte Beleuchtungsmuster erhalten, ohne das Licht umpositionieren zu müssen. Die Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung stellt folglich die Fähigkeit zu relativ kleineren und intensiveren Lichtmustern, wie für spezielle chirurgische Eingriffe erwünscht, bereit. Überdies ermöglichen Änderungen von geradlinigen zu gekrümmten Prismen oder Änderungen der Länge von geradlinigen Prismen und/oder des Winkels von einigen der reflektierenden Prismenoberflächen 18 eine Steigerung der Beleuchtung innerhalb eines vorgegebenen Operationsbereichs ohne eine erforderliche Steigerung der Leistung der Quelle, die die an der Operationsstelle konzentrierte Wärme unerwünscht erhöhen könnte. In dieser Hinsicht sind 60 schmälere Sektoren (d. h. vielmehr 6° als 7,5°) mit den existierenden Prismenoberflächen eine bevorzugte Anordnung für eine gesteigerte Beleuchtung mit bis zu 100000 Lux mit einem Licht von ALM 700, das derzeit etwa 80000 Lux bereitstellt, wie im vorstehend erwähnten technischen Handbuch angegeben. In Abhängigkeit von der Quelle sowie von der Bemessung der Quelle stehen außerdem verschiedene Muster oder Intensitätsänderungen zur Verfügung, wie gewünscht.