CN116917661A - 手戴式照明方法、系统和装置 - Google Patents

Abstract

一种小型精准的照明源安装在使用者的手指上，用于为精确工作提供局部照明，比如手术程序和在黑暗或有限的空间中执行的其他工作。具有圆形或弓形形状的框架接合该手指并且固定外壳，该外壳具有小型但是非常明亮的灯，该灯聚焦在由指部的端部限定的预定区域上，该预定区域可能是用于由该指部抓握的器械的活动区域。

Description

手戴式照明方法、系统和装置

背景技术

在固定灯不切实际或不必要的情况下采用用于专门以及工作光照背景的便携式光源。对小型便携式照明装置的需求在一段时间已经由通常被称为“闪光灯”的各种简单装置所满足。

作为示例，手术环境描绘了工作光照至关重要的背景。手术环境通常需要无菌区以防止感染并且需要充足的光照以增强视觉区域，以便精确操作人体组织。典型的手术室采用一系列明确的固定装置和程序来维持无菌环境并且确保除了光照之外的器械与公用事业的稳健基础设施，比如气体、吸力、药物、电气和气动资源等。现代手术室(OR)定义了高度发展和专业化的环境，以确保有效的医疗护理。

发明内容

一种小型的精确照明源安装在使用者的指部上，用于为精确工作提供局部照明。具有圆形或弓形形状的框架接合该指部并且固定外壳，该外壳具有小型但是非常明亮的灯，该灯聚焦在由指部的端部限定的预定区域上，该预定区域可能是用于由该指部抓握的活动区域。纽扣式电池和LED(发光二极管)等低成本元件有助于单次使用光照器具的功效，该单次使用光照器具由不可缩回的开关或通过装置激活而闭合的触点来通电。与许多手术附件一样，单次使用材料和附件减少来自其他患者或手术的交叉污染，并且生产单次使用装置的成本降低有助于使用的可行性。

本文的构型部分地基于以下观察：用于精确手动工作的实用光照通过减轻眼睛疲劳并且促进手眼协调来提高速度、效率和准确度。不幸的是，在医疗和非医疗背景中的传统的实用光照方法存在不足，即电力和空间限制与在狭窄、有限的空间(如手术区常有的情况)提供明亮照明的理想相悖。光照源需要连接到电源或依靠内置电池；前者干扰移动，后者受限于电荷材料的体积，该电荷材料的寿命持续手术程序的可能不确定的持续时间。

因此，本文中的构型通过提供一种小型的、安装于指部(手指)的单次使用灯而基本上克服了上述不足，该单次使用灯通常针对手持式器械的功能端，并且由储存在外壳中、与一对聚焦LED元件相邻的内置电池供电，用于照亮器械的工作区域、比如手术区。安装于指部的照明源产生并聚焦光，以减轻光在较大区域传播时的漫射损失。而且，照明源紧邻操作员灵巧操作的物体。

在基本的构型中，一种便携的自含式个人光照设备包括本体，该本体具有照明源和使照明源照明的电源。多个可变形的叉部从本体延伸，使得叉部适于形成环形的凹形形式，用于围绕人类指部以偏置夹紧或压缩配合而有弹性地会聚。照明源于是沿着由叉部围绕其接合的人类指部所限定的方向聚焦在远侧区域上、比如围绕伸出的指部的端头的区域，用于为由手指执行的工作照亮。

在特别的构型，可以提供如本文所披露的手术照明构型，并且该手术照明构型包括本体，该本体具有外壳和环形框架。环形框架具有两个叉部，这两个叉部从外壳以弓形方式延伸，使得叉部适于类似于珠宝制品接合食指或其他手指。外壳包括光照元件、用于给光照元件供电的电源、以及用于容纳光照元件的托座。托座是自含式组件，该组件包括导电构件，这些导电构件在该光照元件与电源之间用于给该光照元件通电。外壳上的孔隙适于经由可滑动的接合来接纳托座，使得托座进行单次使用组合时该接合建立电源与光照元件之间的电连通。

附图说明

通过下文对本发明的特定实施例的描述，本发明的上述和其他的目的、特征和优点将变得显而易见，如附图中所展示的，在附图中，相似的附图标记在不同的视图中指代相同部分。附图不一定按比例绘制，而是重点放在说明本发明的原理上。

图1是从左侧观察的手术照明装置的外壳和托座的前立体视图；

图2是从右侧观察的手术照明装置的外壳和托座的后立体视图；

图3A和图3B描绘了用于手术照明装置的电路操作；

图4是从底侧视角观察的手术照明装置的外壳和托座的左侧的立体视图；

图5A和图5B示出了限定图1至图4的装置中的光照元件的焦点的投射角；

图6示出了托座转变到接合的、不可拆卸的取向；

图7示出了光照元件以周向方式布置的替代构型；

图8示出了用于改变图1至图4的装置的投射角的替代构型；以及

图9示出了用于隐藏以及改变如图1至图4中的投射角的替代构型。

具体实施方式

下文描绘了单次使用手术实用灯的各种构型的示例。示出了若干个视图和布置；通过对所示的形状因子和电路的微小变化，其他实施例对于本领域技术人员来说可能是显而易见的。

下文所描述的构型披露并展示了一种适用于许多背景的、基于小尺寸、指戴式、以及无需采用大电池而低功耗的自含式电力的工作光照特征。手术示例被作为说明性例子而进行讨论。这样的手术用途实施了很多特征，比如单次使用、无菌呈现以及工作聚焦，然而许多背景不需要或不强制执行所有这些限制。许多工作不限于无菌器械，并且出于同样的原因可以不强制执行单次使用。这样的非医疗应用的示例用途和应用可以包括如闪光灯、头灯、电灯、手电筒、探照灯、聚光灯、提灯等的操作；用于以下领域：比如艺术、手工艺、修理、钓鱼、露营、徒步旅行、跑步、夜间背景、骑自行车、车辆维修、房屋周围、可视化、攀登、洞穴探险、摄影、户外运动、狩猎、划船、散步、潜水、步行、制造、仓储、挖掘、发电和电厂作业、保管工作、耕作、商业捕鱼、伐木、园林美化、害虫防治、食品加工、油田工作、废物收集与处理、回收、建筑、维修、航运、驾驶、货车运输、时尚、定向越野、滑雪、背包旅行、登山、山地自行车运动、采矿、搜索和救援、洞穴探险、城市探险者、故障灯、娱乐、指示器、光照、通信、信号、照明、测量与互动、机器视觉、生物检测、远程控制、传感器系统、安全灯、小麦灯、戏剧灯、电影灯、应急灯、阅读、工作、夜光、指向、装饰、导航、汽车相关、航空相关、灯、激光笔、多重波光灯、暗室安全灯、裂隙灯、桌面光照、工业、研究、休闲、武器系统、宠物相关、狂欢、音乐会、舞蹈俱乐部、杀菌、种植等的灯、红外线灯、频闪闪光灯、健康益处、安全装置、防护装备、救援设备、划船、执法、旅游、检查、工程、检查器械、修补、阅读、检查伤口、检查口腔和喉咙、评估瞳孔反应、观察小开口、查看光线不足的区域、管道、兽医应用、牙科、免提应用、军事、控制装置、工作光照、浮雕光照、摄影、安全、电工、体力劳动、烹饪、机械和其他。

图1是从左侧观察的手术照明装置的外壳和托座的前立体视图，并且图2是从右侧观察的手术照明装置的外壳和托座的后立体视图。参照图1和图2，手术照明装置100包括本体110，该本体具有外壳112和环形框架114。环形框架具有两个叉部116-1、116-2(总体为116)，这两个叉部从外壳112以弓形方式延伸，使得叉部116适于接合长形部位(比如佩戴者的食指、手腕或其他指部)。长形叉部可以具有任何合适的长度，以通过摩擦或压缩偏置而接合，或者可以形成环。

外壳112包括一个或多个光照元件120-1、120-2(总体为120)、电源122(比如用于给光照元件120供电的电池)、以及用于容纳光照元件120的托座130。导电构件152在光照元件120与电源122之间延伸，用于给光照元件通电，如下文图3B所示出。孔隙140适于与托座130可滑动地接合，使得可滑动的接合建立电源122与光照元件120之间的电连通。锥形表面142可以便于附接以及将托座130锁定在孔隙140中，并且可以提供用于光照元件120的下文进一步讨论的电致动。外壳112中的孔口118-1、118-2(总体为118)与插入后的光照元件120对准，以允许从外壳112照明。电源122设置在托座130中，并且进一步包括致动器150，该致动器响应于托座130可滑动地插入到孔隙140中而用于建立电连通。可以提供适于闭合(接触)电路并且给光照元件120供电的任何合适的机构。

在第一构型，装置被配置成作为单次使用装置在无菌环境中用于医疗应用。当然，可以对手灯进行消毒以用于随后的医疗用途，或者在非无菌环境中使用。当然，可以提供用于电池移除或可充电性的改动。

图3A和图3B描绘了用于照明装置100的电路150操作。当托座130滑入到孔隙140中用于装置激活时，建立了电源122与光照元件120之间的电连通。可以采用任何合适的机构，比如机械开关、偏置触点、导电表面、电感耦合、磁耦合，或基于插入托座130而使电路闭合(通电)的其他合适的方法。

电路150不需要过多的部件而妨碍托座130。电源122可以是纽扣式电池、可充电电池或其他电源。导电构件152(比如电线或迹线)将电源122的正极端子和负极端子联接至光照元件120(示出为相邻的LED120-1与120-2)的相应端子。可以基于空间限制而采用任何合适数量的光照元件；LED提供匹配电源寿命的低功耗，并且应该维持最少4到6小时，但是可以轻松延长至10小时，用于更长时间的手术程序。

电路150进一步包括开关154，该开关响应于托座130的接合而用于建立电连通。可以将开关154对准成与孔隙140内的突起144或锥形表面142接合，用于当托座130插入时闭合(激活)电路。孔隙140具有基于托座130的大小并且与该托座以紧公差对准的周界142，使得可滑动地插入到外壳中将托座拉到与孔隙140内部相邻，用于引起与表面特征或异常物(比如用于致动开关154的突起144)的接触或者干涉。

还可以采用可替代的构型，这些可替代的构型可以用可移除的突片(比如设置成偏压在电池与弹簧加载触点之间的塑料条或绝缘构件)来替代开关。可移除的突片被设置成通过防止来自电池的电流流动以维持断开的电路，并且在移除突片之后闭合电路，用于给光照元件通电。托座或电池的不可触及性为医疗用途提供了强制单次使用规定，因为使用时间因此受限于电池寿命。

开关可以与用于限制电池的弹簧偏置元件成一体。导电构件152可以包括用于将电池以导电的方式保持的弹簧偏置件。同一弹簧偏置件可以通过可滑动地横穿锥形表面142、变形并压靠锥形表面、以及在横穿锥形侧面之后释放到或“卡扣”到闩锁布置中而提供不可拆卸的接合。

图4是从底侧视角观察的手术照明装置的外壳和托座的左侧的立体视图。将托座130插入到孔隙140中还可以基于外壳112中的电源122’给光照元件建立电力。用于使电路150闭合并且在托座130插入之后给光照元件120通电(供电)的替代方式可以包括例如托座130上的导电表面。导电表面可以附接或连接至导电元件152，并且被设置成与孔隙的内表面上的互补的导电表面可滑动地接合在，使得导电表面与互补的导电表面的可滑动的接合闭合了用于给光照元件120通电的电连接。外壳112中的替代的电源122’给导电表面通电；还提供互补的接地连接。

图5A和图5B示出了限定图1至图4的装置中的光照元件的焦点的投射角。参照图1至图5B，光照元件120限定由虚线160-1、160-2限定的投射角162。投射角162基于纵向地延伸穿过接合的长形部位166的轴线164，用于聚焦在长形部位166的远端167上。投射角166的范围取决于光照元件120的周边、以及与总体围绕投射角162的中心的、来自每个相应的光照元件120的最强照明的方向相对应的光束聚焦168-1、168-2(总体为168)。光束聚焦168汇聚在工作区域170，该工作区域基于手术器械172在手术区中的活动。

长形部位166预期由人类指部限定，并且叉部116相对的差小于长形部位166的直径165。由于灯稍微向下指向并且在外壳前方，因此由于灵巧性增加，可能会使用食指来完成手中工作。长形部位还可以接合或缠绕不同的承载物、比如佩戴者的手腕或手臂。叉部116因而包括可变形材料，用于沿着相对的方向压缩叉部，以将叉部116设置在提供与长形部位166摩擦接合的距离处。可变形材料的弹性将叉部偏置成抵靠长形部位166，使得叉部116通过偏置抵靠长形部位166而保持外壳112。在替代的布置中，116叉部可以具有封闭件，该封闭件限定适于可滑动地与长形部位连通的圆形形状，从而如同珠宝戒指围绕手指摩擦地固定一样固定外壳。

图6示出了托座130转变到接合的、不可拆卸的取向。参照图1至图6，一旦托座130与孔隙140完全接合，从而致动开关154并且将光照元件120与孔口118对准，托座130就以不可拆卸的方式与孔隙140接合。接合的托座130’保持固定并且不可拆卸，以用于强制执行装置100的单次使用规定。暴露的托座面板132上没有设置突片、脊或接合表面。锥形边缘134对齐以提供总体上光滑、平缓地成角度的过渡，用于抵抗撬开或干扰现在托座130’与外壳112的永久接合。托座130-孔隙140接合可以进一步包括由锥形表面142致动的闩锁，用于使托座130在插入后以不可拆卸的方式接合到孔隙140中。

例如，可变形的突起可以从托座延伸，使得可变形的突起被设置成与锥形表面142可滑动地连通。在托座130插入后，可变形的突起恢复到未变形状态，以限定与外壳112的闩锁、过盈配合，用于防止托座撤回。

图7示出了光照元件以周向方式布置的替代构型。圆形阵列700限定用于光照元件120-1、120-N的安装。电路150经由导电构件152附接至圆形阵列700。圆形阵列700可以围绕长形部位166摩擦接合。

图8示出了用于改变图1至图4的装置的投射角的替代构型。在图8中，叉部116形成完整的圆形框架117(如同可以配合的珠宝物件)。光照元件120设在枢转附接件810中，该枢转附接件通过球812和承窝814布置而固定至圆形框架117。

图9示出了用于隐藏以及改变如图1至图4中的投射角的替代构型。图9示出了托座130铰接的装置900，该托座转变到打开位置130”以暴露并且定位光照元件120。铰接允许调整投射角162以适应手中工作。

在替代的构型，手术照明装置通过放宽单次使用特征限制而提供一般的实用灯。这可以由托座上的锁止部或钩来提供，用于给电源122换新(电池更换)。替代性地，电源可以是可充电(锂离子或其他电池化学)电池。在一般(未灭菌的/手术室)背景中的使用当然可以是普遍使用背景并且无需实施单次使用规定。可充电和/或可更换的电池是特别有益的。在可更换电池的情况下，托座无需锁定，而是提供电池通路。在可充电构型中，包括再充电连接。可以采用USB(通用串行总线)插孔或相似的连接用于微型以及个人电子设备。

虽然本文所限定的系统和方法已经参考其实施例而特别地示出和描述，但本领域技术人员应当理解的是，在不脱离由所附权利要求涵盖的本发明范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种改变。

Claims (18)

1.一种用于提供指戴式照明的方法，包括：

提供本体，该本体具有外壳和环形框架；

该环形框架具有一个或多个长形叉部，该一个或多个长形叉部从该外壳以弓形方式延伸，这些叉部适于与人类指部接合；

该外壳包括：

光照元件；

电源，该电源用于给该光照元件供电；

托座，该托座用于容纳该光照元件；

导电构件，这些导电构件在该光照元件与电源之间用于给该光照元件通电；

绝缘突片，该绝缘突片阻断这些导电构件在该电源与该光照元件之间建立闭合电路；以及

将该托座接纳到孔隙中，该孔隙适于与该托座可滑动地接合；

移除该绝缘突片从而使得在该电源与该光照元件之间建立电连通。

2.一种指戴式照明装置，包括：

本体，该本体具有外壳和环形框架；

该环形框架具有一个或多个长形叉部，该一个或多个长形叉部从该外壳以弓形方式延伸，这些叉部适于与人类指部接合；

该外壳包括：

光照元件；

电源，该电源用于给该光照元件供电；

托座，该托座用于容纳该光照元件；

导电构件，这些导电构件在该光照元件与电源之间用于给该光照元件通电；以及

孔隙，该孔隙适于与该托座可滑动接合，该可滑动接合建立该电源与该光照元件之间的电连通。

3.如权利要求2所述的装置，其中，该电源设置在该托座中，进一步包括致动器，该致动器响应于该托座可滑动地插入到该孔隙中而用于建立电连通。

4.如权利要求2所述的装置，进一步包括开关，该开关响应于该接合而用于建立该电连通。

5.如权利要求2所述的装置，进一步包括可移除的突片，该可移除的突片被设置成维持断开的电路，在移除该突片之后，该电路闭合，用于给该光照元件通电。

6.如权利要求2所述的装置，其中，该托座以不可拆卸的方式与该孔隙接合。

7.如权利要求2所述的装置，进一步包括闩锁，该闩锁由锥形表面致动，用于使该托座在插入后以不可拆卸的方式接合到该孔隙中。

8.如权利要求2所述的装置，进一步包括可变形的突起，该可变形的突起从该托座延伸，该可变形的突起被设置成与该锥形表面可滑动地连通，该可变形的突起恢复到未变形状态，从而限定与该外壳过盈配合，用于防止托座撤回。

9.如权利要求2所述的装置，进一步包括导电表面，该导电表面在该托座上，该导电表面被设置成与该孔隙的内表面上的互补的导电表面可滑动地接合，该导电表面与该互补的导电表面的可滑动的接合闭合了用于给该光照元件通电的电连接。

10.如权利要求2所述的装置，其中，该光照元件限定投射角，该投射角基于纵向延伸穿过所接合的人类指部的轴线，用于聚焦在该人类指部的远端。

11.如权利要求10所述的装置，其中，这些叉部相对的距离小于该人类指部的直径，用于将这些叉部偏置抵靠该人类指部。

12.如权利要求10所述的装置，其中，这些叉部包括可变形材料，用于沿着相对的方向压缩这些叉部，以将这些叉部设置在提供与该人类指部的摩擦接合的距离处，使得这些叉部相对的距离小于该人类指部的直径，用于将这些叉部偏置抵靠该人类指部。

13.如权利要求10所述的装置，其中，这些叉部具有封闭件，该封闭件限定适于与该人类指部可滑动地连通的圆形形状。

14.如权利要求2所述的装置，进一步包括手动开关，该手动开关响应于使用者输入而用于建立该电连通。

15.如权利要求2所述的装置，其中，该本体通过由耐热材料构造以及该外壳的密封而适于灭菌。

16.如权利要求2所述的装置，进一步包括可充电电源和电联接件，该可充电电源和该电联接件用于给该电源充电。

17.一种用于使用指戴式照明装置来提供工作照明的方法。

18.一种便携的自含式个人光照设备，包括：

本体，该本体具有照明源和使该照明源照明的电源；以及

多个可变形的叉部，该多个可变形的叉部从该本体延伸，这些叉部适于形成环形的凹形形式，用于围绕人类指部而有弹性地会聚，

该照明源沿着由该人类指部限定的方向聚焦在远侧区域上。