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1. (WO2012156617) MEDICAL ILLUMINATION DEVICE FOR OPERATING UNIT
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

Dispositif d'éclairage médical pour bloc opératoire

La présente invention concerne un dispositif d'éclairage médical pour bloc opératoire.

Un tel dispositif d'éclairage comporte classiquement un bras articulé dont une extrémité est fixe et dont une extrémité opposée mobile est équipée d'un module d'éclairage.

Le module d'éclairage peut être déplacé par un chirurgien, de manière à orienter le faisceau lumineux vers une zone à éclairer d'un patient.

Les besoins en quantité de lumière, en forme et en taille de la tâche lumineuse générée par le dispositif d'éclairage peuvent varier, notamment en fonction du type d'intervention pratiquée.

Le document US 7 465 065 propose un dispositif d'éclairage comportant plusieurs modules d'éclairage hexagonaux identiques ou similaires, assemblés mécaniquement et connectés électriquement les uns aux autres par leurs bords latéraux, les modules pouvant pivoter les uns par rapport aux autres. Le nombre de modules ainsi que la manière de les assembler les uns aux autres peuvent varier en fonction de la quantité de lumière nécessaire ou encore de la forme de la tâche lumineuse à obtenir.

Un tel montage est relativement complexe et ne permet pas d'adapter la forme de chaque module d'éclairage puisque cette forme est imposée par le montage en « nid d'abeilles ».

En outre, dans les salles ou blocs opératoires équipés de systèmes de ventilation de type plafonniers à flux laminaire, le flux d'air orienté du plafond vers le bas, est stoppé par le dispositif d'éclairage.

L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ces problèmes.

A cet effet, elle propose un dispositif d'éclairage médical pour bloc opératoire, comportant un bras articulé dont une extrémité est fixe et dont une extrémité opposée mobile est reliée à un moyeu comportant au moins

une zone de raccordement et de fixation d'un module d'éclairage, sur laquelle est monté au moins un module d'éclairage, chaque module d'éclairage ayant une forme générale hélicoïdale.

De cette manière, il est possible de faire varier le nombre de modules d'éclairage en fonction des besoins, le moyeu étant choisi de façon à avoir un nombre de zones de raccordement correspondant au nombre de modules d'éclairage nécessaires. Les modules d'éclairage sont tous fixés et raccordés au moyeu.

Ainsi, à partir d'un même bras articulé, de modules de raccordement identiques, et d'une gamme de moyeux similaires dont seul le nombre de zones de raccordement varie, il est possible de réaliser des dispositifs d'éclairage adaptés à des interventions ou à des besoins très différents.

Un tel dispositif d'éclairage est en outre simple, peu coûteux et fiable.

Enfin, la forme hélicoïdale des modules permet d'obtenir une tâche lumineuse relativement homogène même avec un nombre réduit de modules d'éclairage. La forme hélicoïdale des modules d'éclairage permet en effet de placer des sources lumineuses, telles que des LEDs montés dans des collimateurs autour ou partiellement autour d'une zone à éclairer (en vue de dessus). La forme hélicoïdale permet en outre de placer toutes les sources lumineuses sur une sphère dont le centre est la zone à éclairer.

Selon une caractéristique de l'invention, le moyeu comporte une partie centrale reliée au boîtier précité monté sur l'extrémité mobile du bras articulé, et une ou des zones de raccordement reliées radialement à la partie centrale.

De manière avantageuse, chaque module d'éclairage comporte une pluralité de sources lumineuses, par exemple à diodes électroluminescentes, orientées vers une même zone à éclairer et situées à même distance de cette zone.

Ceci permet d'obtenir une tâche lumineuse homogène.

De l'air peut également circuler entre les différents modules d'éclairage. Une telle forme est particulièrement adaptée aux salles ou blocs opératoires équipés de systèmes de ventilation de types plafonniers à flux laminaire générant un flux d'air orienté du plafond vers le bas.

Le dispositif d'éclairage peut comprendre plusieurs modules d'éclairage identiques ou similaires, reliés en hélice par une extrémité à des zones de raccordement de la partie centrale du moyeu.

Selon une forme de réalisation de l'invention, chaque module d'éclairage comporte des moyens de diffusion de la lumière comprenant deux lentilles, mobiles l'une par rapport à l'autre, et comportant chacune une surface plane et une surface ondulée présentant des creux et des saillies, lesdites surfaces ondulées des lentilles étant agencées en regard l'une de l'autre, de façon à faire converger ou diverger les rayons lumineux qui les traversent en fonction de leurs positions respectives, chaque lentille présentant une forme générale hélicoïdale ou en arc de cercle et étant montée en face inférieure du module d'éclairage correspondant, la lentille mobile étant guidée par ses bords latéraux sur des glissières définissant une trajectoire hélicoïdale ou en arc de cercle.

Il est ainsi possible d'augmenter ou de diminuer la dimension de la tâche lumineuse, par déplacement d'une lentille par rapport à l'autre.

En particulier, l'une des lentilles peut être fixe, l'autre pouvant être mobile et actionnée par une poignée.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la poignée est fixée à la partie centrale du moyeu et pivotante autour d'un axe, la rotation de la poignée autour de son axe entraînant le déplacement de la lentille mobile par l'intermédiaire de biellettes.

La même poignée peut ainsi servir au positionnement manuel des modules d'éclairage vis-à-vis de la zone à éclairer, et à l'ajustement de la surface de la tâche lumineuse.

L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 est une vue éclatée, en perspective, d'un dispositif d'éclairage selon une première forme de réalisation de l'invention ;

- la figure 2 est une vue éclatée, en perspective, d'un module d'éclairage équipant le dispositif de la figure 1 ;

- la figure 3 est une vue éclatée, en perspective, d'un dispositif d'éclairage selon une deuxième forme de réalisation de l'invention ;

- la figure 4 est une vue éclatée, en perspective, d'un module d'éclairage équipant le dispositif de la figure 3 ;

- les figures 5 et 6 sont des représentations des surfaces ondulées des lentilles, selon deux variantes de réalisation ;

- les figures 7 et 8 illustrent le principe de diffusion de la tâche lumineuse, pour deux positions différentes de la lentille mobile vis-à-vis de la lentille fixe.

Un dispositif d'éclairage médical pour bloc opératoire selon une première forme de réalisation est représenté aux figures 1 et 2. Le terme "bloc opératoire" inclut également les cas où le dispositif d'éclairage est adapté à un fauteuil dentaire ou à un domaine d'activité similaire. Ce dispositif comporte un bras articulé dont une extrémité est fixe et dont une extrémité opposée mobile est reliée par un boîtier 1 à un moyeu 2.

L'extrémité fixe est par exemple fixée à un mur, à un plafond ou encore à un bras de distribution. Le bras articulé est, de manière connue en soi, formé de plusieurs éléments reliés les uns aux autres par des articulations permettant de déplacer manuellement l'extrémité libre en tout point de l'espace et d'orienter cette extrémité et donc le moyeu 2 dans toutes les directions.

L'extrémité mobile du bras articulé est reliée au boîtier 1 par un bras coudé 3 dont une extrémité comporte une articulation 4 permettant un pivotement autour d'un axe A et raccordée à l'extrémité mobile du bras articulé, le boîtier 1 étant monté sur l'autre extrémité du bras coudé 3.

Le boîtier 1 présente une forme allongée et sert au logement de moyens de commande électrique du dispositif d'éclairage. Il comporte une extrémité opposée au bras coudé 3 et équipée d'une articulation 5 permettant le pivotement autour d'un axe B, sensiblement perpendiculaire à l'axe A.

Le moyeu 2 est monté sur le boîtier 1 par l'intermédiaire de l'articulation 5.

Le moyeu 2 comporte une partie centrale 6 de forme allongée, reliée à l'articulation 5, et une zone 7 de raccordement électrique et de fixation d'un module d'éclairage, reliée radialement à la partie centrale 6.

Une poignée 8 est montée sur une face inférieure de la partie centrale 6 et un module d'éclairage 9 est fixé sur la zone 7 de raccordement et de fixation.

La zone 7 de raccordement et de fixation comporte un évidement 10 servant au logement de moyens électriques de commande 1 1 du module d'éclairage 9, refermé par un capot 12.

La structure du module d'éclairage 9 va maintenant être décrite en référence à la figure 2.

Le module d'éclairage 9 comporte un corps creux 13, ouvert vers le bas, et de forme générale hélicoïdale ou en arc de cercle, en vue de dessus. L'une des extrémités du corps 13 comporte une zone 14 de raccordement et de fixation à la zone 7 du moyeu 2, un joint 15 étant monté entre le corps et le moyeu . Le module 9 est fixé au moyeu 2 à l'aide de vis 16, visibles à la figure 1 .

Le bord externe latéral courbe du corps 13 comporte une poignée 23 s'étendant sur une partie de sa longueur.

Cinq sous-ensembles d'éclairage 17, comprennent chacun quatre sources d'éclairage ponctuelles, par exemple des diodes électroluminescentes, montées chacune dans un support 18 adapté de

forme générale carrée, sont logés et fixés à l'intérieur du corps 13. Chaque support 18 comporte par exemple quatre collimateurs 19 dans lesquels sont placées les diodes électroluminescentes.

Un sous-ensemble d'éclairage supplémentaire 20, servant à l'éclairage dit d'ambiance, est également monté dans le corps 13.

Un élément optique 21 hélicoïdal ou en arc de cercle est monté sur la face inférieure du corps 13, un joint 22 étant disposé entre l'élément optique 21 et le corps 13.

L'élément optique 21 comporte une plaque transparente de protection 24 ou une lentille en forme de plaque hélicoïdale ou en arc de cercle.

Les diodes électroluminescentes sont toutes orientées vers une même surface à éclairer. En particulier, les diodes électroluminescentes sont situées sur la surface externe d'une sphère d'un diamètre de 1 m, lesdites diodes éclairant ainsi une zone autour du centre de la sphère.

Lorsque les besoins en lumière sont plus importants, l'invention propose d'augmenter le nombre de modules d'éclairage 9.

La figure 3 illustre une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle quatre modules d'éclairage 9 identiques sont montés en hélice sur un moyeu 2 comportant quatre zones 7 de raccordement et de fixation, toutes reliées radialement à la partie centrale 6.

Dans cette forme de réalisation, au moins l'un des modules d'éclairage 9 est équipé de moyens de diffusion de la lumière comprenant deux lentilles 25, 26 (voir figures 7 et 8), mobiles l'une par rapport, et comportant chacune une surface plane 27 et une surface ondulée 28 présentant des creux et des saillies, lesdites surfaces ondulées 28 des lentilles 25, 26 étant agencées en regard l'une de l'autre, de façon à faire converger ou diverger les rayons lumineux qui les traversent en fonction de leurs positions respectives.

L'une 25 des lentilles est fixe et appartient à l'élément optique 21 , l'autre 26 étant mobile et guidée par ses bords latéraux 29 sur des

glissières définissant une trajectoire hélicoïdale ou en arc de cercle (figure 4). Les glissières sont formées par des languettes 30 situées sur un rebord périphérique de l'élément optique et présentant des rainures dans lesquelles coulissent les bords latéraux 29 de la lentille mobile 26. Les ondulations des lentilles 25, 26 peuvent être dirigées vers l'extérieur, sans modifier le fonctionnement de l'invention.

Comme représenté schématiquement à la figure 5, chaque lentille 25 ou 26 est formée d'une plaque transparente en arc de cercle, les alternances de zones en creux et en saillie étant orientées dans deux directions, respectivement en direction circonférentielle et en direction radiale.

Le principe général des moyens de diffusion à l'aide de deux plaques mobiles l'une par rapport à l'autre est connu du document US 5 775 799. L'invention permet d'adapter ce principe général au cas des modules d'éclairage précité.

Ce principe va maintenant être décrit en référence aux figures 7 et 8 représentent schématiquement les deux lentilles 25, 26, dans deux positions différentes de la lentille mobile 26. La figure 6 sera commentée ultérieurement.

En position de non diffusion, représentée à la figure 7, les lentilles

25, 26 sont positionnées de telle manière que les creux de la lentille fixe 25 soient disposés en regard des saillies de la lentille mobile 26 et inversement. Les pas des creux et des saillies sont identiques d'une lentille à l'autre, aussi bien en direction circonférentielle qu'en direction radiale.

Dans cette position, les effets des deux lentilles 25, 26 s'annulent et le faisceau de lumière collimaté 31 provenant des diodes électroluminescentes émerge de la deuxième lentille encore sensiblement collimaté (voir flèches 32), c'est-à-dire de manière non diffuse. Ceci est représenté par les lignes de référence 33 sur la figure 7.

Pour la diffusion de la lumière, les deux lentilles 25, 26 sont positionnées de telle manière que les creux de la lentille fixe 25 sont disposés en regard des creux de la lentille mobile 26.

Dans cette position, les effets de divergence des deux lentilles 25, 26 se cumulent et le faisceau de lumière émerge de la deuxième lentille 26 de façon très diffuse. Ceci est représenté schématiquement par les lignes de référence 34 sur la figure 8.

Des positions intermédiaires de la lentille mobile 26 vis-à-vis de la lentille fixe 25 permettent d'obtenir une diffusion plus moins ou moins importante du flux de lumière, et donc une tâche lumineuse plus ou moins grande.

La surface ondulée 28 de la chaque lentille 25, 26 est une nappe sinusoïdale qui peut être exprimée en coordonnées sphériques sous la forme mathématique suivante :

* 0)

dans laquelle :

Θ est l'angle de longitude,

φ est l'angle de latitude,

R est le rayon de courbure (galbe) des lentilles,

K est l'amplitude relative de la nappe sinusoïdale,

ΡΘ est la période selon l'angle Θ,

Ρφ est la période selon l'angle φ,

ϋφ est la différence de latitude entre les bords longitudinaux de la surface ondulée,

(pmin est l'angle de latitude minimal.

En ajustant la formule mathématique du paragraphe précédent aux paramètres dimensionnels du module d'éclairage, on obtient la surface optique ondulée recherchée, qui est ensuite appliquée sur les surfaces 28 en regard des lentilles 25, 26.

La période des ondulations dépend préférentiellement du diamètre apparent des sources lumineuses, c'est-à-dire des diodes électroluminescentes. Il est en effet préférable qu'une demi-période d'ondulation (bosse ou creux) soit entièrement contenue dans le diamètre apparent d'une source lumineuse.

Préférentiellement, le diamètre apparent de la source lumineuse est beaucoup plus grand qu'une demi-période de la surface ondulée. Cette période influe également sur l'amplitude de déplacement, entre les deux lentilles 25, 26, nécessaire pour le passage de la position de diffusion (figure 7) à la position de non-diffusion (figure 8).

La surface ondulée 28 d'une lentille est représentée à la figure 5, l'amplitude des ondulations étant sensiblement constante, quel que soit l'angle de longitude.

Afin d'augmenter le diamètre de la tâche de lumière, il est notamment possible d'augmenter l'amplitude des ondulations de la lentille illustrée à la figure 5. Si l'on cherche à obtenir une trop grande tâche de lumière, c'est-à-dire une trop grande diffusion du flux lumineux émis par les diodes électroluminescentes, on observe que la tâche comporte en son centre une zone dont l'intensité lumineuse est plus faible, appelée zone « d'ombre ».

Afin d'éviter un tel phénomène, une variante de réalisation consiste à faire varier l'amplitude des ondulations en fonction de la longitude de sorte que la surface ondulée 28 présente une zone très diffusante, permettant d'obtenir une tâche large avec une zone d'ombre centrale, et une zone moins diffusante, permettant d'obtenir une tâche de diamètre plus faible éclairant la zone d'ombre. Une telle surface ondulée 28 est représentée à la figure 6.

D'un point de vue mathématique, cette opération consiste à remplacer l'amplitude relative K dans la formule précitée par une fonction Κ(θ) qui dépend de la longitude Θ de manière non linéaire.

Cette forme de réalisation permet par exemple d'obtenir une tâche lumineuse de diamètre 650 mm et d'intensité homogène sur toute sa surface, contre 500 mm pour la forme de réalisation de la figure 5. On définit par exemple par diamètre de la tâche lumineuse, le diamètre de la zone dont l'intensité lumineuse est supérieure à 10% de l'intensité maximale.

On pourrait élargir encore davantage la tâche lumineuse, mais cela n'est pas utile pour les applications médicales usuelles et l'usinage des ondulations serait dans ce cas plus complexe à réaliser.

Le déplacement de la lentille mobile 26 est obtenu par pivotement de la poignée 8 autour de son axe C. Comme cela est visible à la figure 3, l'extrémité supérieure de la poignée 8 comporte une collerette annulaire 35 dont la périphérie externe est reliée à une extrémité d'une biellette 36 par un axe de pivotement, l'autre extrémité de la biellette étant couplée en rotation à une extrémité 38 d'un organe de renvoi 37 (voir également figure 4). L'organe de renvoi 38 présente une forme en L, comportant deux branches sensiblement perpendiculaires l'une par rapport à l'autre, et est monté à pivotement en son centre 39 sur la zone 14 de raccordement et de fixation du corps 13 du module d'éclairage 9. L'une des branches de l'organe de renvoi 37 est reliée à la biellette 36, l'autre branche étant reliée à l'extrémité d'une tige basculante 40 traversant une lumière (non visible) ménagée dans la zone 14 de fixation et de raccordement du corps 13.

La tige 40 est montée pivotante autour d'un axe 41 du corps, une extrémité de la tige 40 étant montée pivotante sur l'organe de renvoi 37, l'autre extrémité de la tige 40 étant reliée à la lentille mobile 26.

Ainsi, la rotation de la poignée 8 autour de son axe C entraîne le déplacement de la biellette 36 et donc la rotation de l'organe de renvoi 37, ce qui provoque la rotation de la tige 40 et le déplacement de la lentille mobile 26 le long de sa trajectoire en arc de cercle.

La lentille mobile 26 est déplaçable entre les deux positions extrêmes représentées schématiquement aux figures 7 et 8, ces deux

positions étant définies par exemple par appui de la plaque mobile 26 sur des butées.

L'invention propose ainsi un dispositif d'éclairage dont la structure est modulaire, le type de moyeu 2 utilisé et le nombre de modules d'éclairage 9 étant choisis en fonction des besoins. Quel que soit le nombre de modules d'éclairage 9, le bras articulé, la poignée 8 et les modules d'éclairage 9 sont identiques, seul le moyeu 2 étant choisi parmi une pluralité de moyeux similaires comprenant chacun de 1 à 4 zones de raccordement par exemple.

En outre, l'agencement en hélice des modules d'éclairage 9 permet à l'air issu des systèmes de ventilation, par exemple des plafonniers à flux laminaire, de pouvoir circuler correctement entre les modules d'éclairage 9, généralement du plafond vers le sol.

Comme indiqué précédemment, ce dispositif d'éclairage peut, si nécessaire, être équipé ou non de moyens de diffusion de la lumière permettant à un opérateur tel qu'un chirurgien d'ajuster le diamètre de la tâche lumineuse en fonction des besoins.