[发明专利]热控照明设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是提交于2013年9月16日的美国临时专利申请号61/878,395(代理人案卷号40556-731.101)的非临时专利申请并要求其权益；上述文献的全部内容通过引用而并入于此。

发明背景

1.发明领域。本发明总体上涉及医疗设备和方法，更具体而言，涉及照明式外科手术器械(诸如照明式外科手术牵开器)以及手持式器械(诸如照明式抽吸设备)。本领域技术人员将会理解，这些示例并不旨在成为限制性的，并且还设想到其他照明式器械或工具。

市场上存在各种向外科术野提供照明的外科手术设备。这些设备中的许多设备是由纤维束或单个纤维制成。在手术室中，使用现代光源来产生大量的照明强度。该能量耦合到这些照明产品中，所述照明产品在一定距离上传输光，从而将所述能量输出到外科手术面上。

在某些情况下，这些设备可能对患者、使用者或所使用的器材造成热危险。当来自纤维束的所有光能聚焦在患者身上时，组织可能焦干，并且所生成的热量还可能导致灼伤。已有报告称手术布单在手术室中熔化并起火。在外科手术操作期间，血液、其他碎屑或手术布单可能阻挡设备并遮挡光输出。阻挡光会造成若干问题。第一个问题是术野上照明的减少，从而使得对任务的视力减到最小。这显然可能影响操作的效率。然而，更关键的问题是在被阻挡的照明设备的部分上的热积聚。由于光无法出射，因此其会在受遮挡时转化成热量。举例而言，血液在平均40℃的温度下凝固，因此当血液凝固在照明设备的表面上时，其将会遮挡光输出，从而使从设备出射的光量减到最小。增大的能量密度还将会进一步加热该设备。纤维束常常是由可不受此影响的玻璃制成，但纤维束中所使用的粘合剂可能因热量而受损，而当纤维束由聚合物制成时，纤维可能变热并熔化或者超过玻璃化转变温度并发生变形。因此，期望提供能够控制所生成的热量以便避免损坏照明式外科手术器械并且避免伤害患者或操作者的照明式外科手术器械。在手术布单的示例中，如果布单阻挡照明元件，则该布单上的能量密度由于几个原因而高得多。如前文所述，如果布单实际接触照明元件，则照明元件会变热。另一原因在于，如果布单非常靠近照明元件并且存在气隙，则相比于布单更远离照明元件放置并且光分散在布单上的更大区域中的情况，由所述布单吸收的光的能量密度如此之高以至于其将会使该布单熔化。

因此，期望提供具有低能量密度输出的设备。可以通过增大从中递送光的表面积来控制能量密度，从而减少生成的热量。然而，增大表面积可能增大外科手术设备的整体轮廓。这可能是不期望的，因为更大的外科手术设备可能在外科术野中占据过多的空间，从而需要不期望的更大切口。因而，鉴于不断减小的外科手术切口大小，提供具有较小轮廓的照明式外科手术器械以便避免阻挡外科术野亦将会是有利的。

通过下文公开的设备和方法将会满足这些目标中的至少一些目标。

2.背景技术。照明式外科手术器械可以包括照明元件，诸如光纤、光波导或用于提供光的其他手段。光波导和光纤在本领域已众所周知。

发明内容

本发明总体上涉及医疗设备和方法，更具体而言，涉及可以照明外科术野的医疗和外科手术器械。再具体而言，这样的照明式外科手术和医疗器械被设计用于在使用期间控制和管理其热性质，以便最小化或防止熔化或者对所述器械、所述外科术野的其他损害以及对患者或操作者的伤害。

在本发明的第一方面，用于照明患者体内的外科术野的照明元件可以包括光输入部分、光传输部分和光输出部分。所述光输入部分用于向所述照明元件中输入光，而所述光传输部分用于从中传输光，优选地通过全内反射或者通过其他手段，诸如通过使用所述照明元件上的涂层来传输光。所述光输入部分光学耦合至所述光传输部分的近端部分。所述光输出部分邻近所述光传输部分的远端部分，并且包括光汲取区域，其中光以一定能量密度从所述光输出部分出射。所述光汲取区域大到足以将所述能量密度保持在防止所述照明元件的熔化或其他损坏或者灼伤所述患者或操作者的水平，并且所述光汲取区域具有小轮廓，所述小轮廓被配置用于避免阻碍接近所述外科术野以及对其的可视化。

所述光输出部分可以是锥形的(平坦锥形或圆锥形)，并且所述光输出部分可以包括上表面和平坦的平整下表面。所述上表面可以相对于所述平坦的平整下表面成角度。所述上表面可以相对于所述平坦的平整下表面形成30度或更小的角。在备选实施方式中，所述上表面或所述下表面可以是弯曲的。