外科照明控制和视频系统技术方案

一种外科照明系统（１０），包括与悬臂（４１’）连接的灯头（４４），其中所述悬臂（４１’）适于安装到外科手术室的表面（１４）上。灯头中设置有灯泡（１３０）。灯头中的处理器（１２０）与灯泡可操作地连接，用于控制灯泡的光强度，并适于产生表示灯头的第一状态的灯头状态信号。控制装置与灯头中的处理器（１２０）可操作地通信。控制装置用于接收灯头状态信号，并根据灯头状态信号从算法组中选择一组控制算法控制灯。灯头状态信号包括有关灯头的大小、灯泡的光强度、灯泡的状态、施加到灯泡的电流电平、施加到灯泡的电压电平、灯头的内部温度、一个或多个摄像机的存在、外科作业灯以及可控环境灯的信息。设置了可读显示装置（１６０），用于显示与灯头状态信号相关的信息。在控制系统中提供了几种冗余等级，以使由于失灵引起的失控的可能性降到最低。这样，当控制装置（３２，３４）失灵时，仍然可以操作灯头。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请交叉引用本申请要求2002年1月15日提交的序列号为No.60/348,999的美国临时申请的优先权。
技术介绍
本专利技术涉及一种外科照明系统、工作台、和附属设施，特别是一种外科照明控制系统。该系统提供了多用户界面、集中图像控制实现多功能、先进的摄像机探测/信号选路和光强度的闭环控制。它特别适合应用于联合提供外科手术室(OR)一种全面控制系统中，将利用特定的参照对其加以描述。但是，应该认识到本专利技术并不限于应用到前述的手术室环境中，还可应用于其它的多任务控制的应用。在手术室环境中一般使用大的高流明输出灯来照亮手术区域。通常将摄像机与灯连接以记录外科手术，从而帮助外科医生获得更多理想的视图。一些系统没有提供给手术室中的人员对摄像机的控制。这样的系统仅提供单一的摄像机定位和缩放因子，而不能使摄像机/灯本身移动。另外的一些系统中，手术室中的人员能够控制摄像机和灯，而外科医生则无法进行控制。当外科医生需要控制摄像机和灯时，必须要求未经过消毒的巡回护士调整照明控制或者摄像机控制。现有系统并不监控传输到灯头内的灯泡的电力。这导致了由于灯泡的偏差、电压的波动以及线路电阻引起的光强度的波动。灯头的电源的变化可能降低光强度，从而对外科手术的过程产生潜在的负面影响，灯的电源的变化也可能提高光强度，从而使灯的寿命降低。此外，大部分现有系统并不提供集中控制。因此，巡回护士必须先到一个操作面板处控制光强度，然后到另外一个位置转动摄像机等。这样在操作系统时产生了混乱，并且由于增加了用户界面位置而在手术室引起混乱。在使用集中控制的系统中，很难进行硬件更新/升级，这是因为控制软件通常无法识别和操作新设备。人们期望这样一种外科照明和视频控制系统，该系统具有只通过更新或设置软件参数就可与新设备交互的软件。本专利技术提供了一种新型和改进的方法和装置，其克服了上述问题和其他问题，能提供应用于外科手术室中的照明和视频系统的更优和更加全面的控制。
技术实现思路
本专利技术的优选实施例提供了一种即插即用控制接口，可使用户能够在一个操作台处操作多个装置，使外科医生能在无菌区域内控制更多的装置，使装置的控制更加简单和直观。本专利技术通过应用图像LCD显示器来控制多个装置如吊挂灯、环境灯、摄像机、以及手术室的其他附加设施改进用户对系统的使用。声音界面系统可以改进外科医生对装置的控制，使外科医生只通过讲话就可以调节照明及其它方面。通过脚踏输入界面和红外遥控界面，外科医生可以控制摄像机，从而直接控制摄像机的旋转和缩放功能。本专利技术的优选实施例提供了即插即用兼容性，从而使得如摄像机、所有灯头、作业灯、和其它的外科附属设施等可根据需要接入系统或者从系统中去除，而同时无需更新系统软件或控制协议。当将另加的灯头或其它装置加入系统时或者当装置通过升级或者其它方式而被替代时，可能出现上述情形。根据本专利技术系统的墙控制单元提供了一种图像LCD显示器，这种显示器采用集中的用户输入/输出端来实现所有控制。墙控制器还给系统选件如录像机、录音机、声音控制器、光纤作业灯、以及摄像机的底部控制器提供了输入/输出连接。LCD界面还提供了对摄像机光纤作业灯、环境灯、以及多路灯的高级用户控制。所有中型尺寸和大型尺寸的灯头优选地适合安装摄像机。摄像机模块可根据需要放入这些灯头的任一个中。控制系统适合自动探测摄像机所在的特定灯头，并将信号通过电子装置以即插即用的方式传到墙控制器。此外，系统还包括了维护功能，允许维护或维修人员将全部灯头断开以更换新的灯。控制系统探测到了新的灯头并根据需要将新的兼容的软件下载到灯头(即插即用)中。由于进行维护，因而减少了产品出故障的时间。每一个灯头包括一个微型控制器，该微型控制器可发送和接收来自墙控制器的控制信息，还可响应灯操纵面板的开关。微控制器还提供用于严格控制灯功率的闭环控制。控制器测量灯的电压和电流，并为脉宽调制电路(PWM)设置了占空系数。通过补偿大部分的变化有效地给出稳定的光。先进的控制允许通过在开关面板上输入系统的任一灯的控制而打开/闭合系统的所有灯头。推动并且保持灯操作面板上的强度下降按钮‘-’一个选定的时间(优选是4秒钟)后，所有灯头关闭，最好同时打开一环境灯。推动并且保持灯操作面板上的强度加强按钮‘+’一个选定的时间(优选是2秒钟)后，所有灯头打开，优选同时关闭环境灯。墙控制器提供了一种简单集中的用户界面，从而节省了巡回护士的时间。灯操作面板上的开关的先进控制也可使外科医生控制灯，从而节省了所有员工的时间。控制系统提供了几种等级的冗余度，以在外科手术过程中将照明系统的失控的可能降低到最小。控制中心的两种电源中的任何一种均足以保持微控制器的操作。如果墙控制器中的微控制器或者开关失灵，那么只使用基于灯的微控制器和开关就可实施开/关和强度控制功能。可通过用户界面使用摄像机特性，该控制界面至少包括功率和缩放、旋转、亮度、和调焦控制。先进的摄像机控制也可以通过包括白平衡、图像锁定(freeze，冻结)、时间和日期显示作为例子的用户界面来使用。摄像机模块适于与任何中型或大型灯头连接。本专利技术的控制系统自动探测摄像机模块的存在，将视频信号传输到墙控制器。根据本专利技术的外科照明系统中提供了许多控制特性。为了对系统中所有部件进行集中控制，该系统还包括图像用户界面，优选地是LCD显示器。在保持消毒处理的同时，该系统还提供了从灯操作开关面板的强度控制的单点对所有灯的开/关控制。还提供了先进的摄像机控制特性包括白平衡、图像锁定、时间和日期显示。控制系统探测到了摄像机模块，并将视频信号传到墙控制器。这与系统在多个位置接收摄像机模块的能力相符合。闭环灯功率控制电路随着时间和安装条件的变化而保持了稳定的强度水平。墙控制器探测到新的灯并自动下载软件以使灯与系统兼容。上述特性并不是根据本专利技术的外科照明系统中的所有控制特性。附图说明本专利技术可采用特定的方法、部件和部件布局的形式，其优选实施例将在说明书中详细说明，并结合构成下面的一部分的附图进行阐述，其中图1示出了根据本专利技术的外科照明系统的透视图，示出了悬挂在主轴上的第一组外科照明装置以及悬挂在副轴上的第二组外科照明设备及系统控制装置；图2示出了根据本专利技术的照明控制装置的部件结构图；图3示出了根据本专利技术的外科照明系统的电子模块的功能框图；图4示出了根据本专利技术的外科照明系统的灯控制面板的功能框图；图5示出了根据本专利技术的控制系统执行的部件自动检测功能的流程图；图6示出了根据本专利技术的外科照明系统的照明控制装置显示的用户界面；以及图7示出了根据本专利技术的系统的照明控制装置的示出子菜单的用户界面。具体实施例方式现在参照附图，附图的目的仅在于说明本专利技术的优选实施例，而不在于限制本专利技术，图1示出了外科照明系统10，包括由主轴集线器16悬挂在手术室的天花板14上的第一组照明装置12和由第二轴集线器20悬挂在手术室的天花板14上的第二组照明装置18。照明控制装置30包括用于操作第一组照明装置12的主控制单元32以及用于控制第二组照明装置18的副控制单元34。一组通信和电源线36将照明控制装置30与第一和第二组照明装置12、18连接在一起，以下面更为详细描述的方法控制第一和第二组照明装置。第一组照明装置12由主轴集线器16支撑，包括3个吊挂的灯头40-44、外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外科照明系统（１０），包括：灯头（４４），所述灯头（４４）与悬臂（４１’）连接，所述悬臂（４１’）适于安装到外科手术室的表面（１４）上；所述灯头中的灯泡（１３０）；所述灯头中的处理器（１２０），所述处理器与所述灯 泡可操作地连接在一起，用于控制所述灯泡的光强度，并适于产生表示所述灯头的第一状态的灯头状态信号；以及控制装置（３２，３４），用于与所述灯头中的所述处理器可操作地通信，所述控制装置用于接收所述灯头的状态信号，并且根据所述灯头的状态信号 从算法组中选择一组控制算法来控制所述灯头。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文H鲁斯，特里A德拉宾斯基，詹姆士A彼得鲁奇，戴维赫苏鲁恩，艾伦J格雷斯勒，尤里基泽尔曼，
申请(专利权)人：斯特里斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]