手術無影燈

無影燈的核心器件是照明光源，因此，根據光源的改進，無影燈大致經歷了3個發展階段。

1. 第一代：以白熾燈為光源的孔式無影燈。但白熾燈發光強度較低，光照不夠均勻。

2. 第二代：整體反射無影燈。光源以滷鎢燈為代表，這類光源與白熾燈的最大區別在於，滷鎢燈的玻璃外殼中充有鹵族元素氣體，使得燈絲工作温度更高，從而獲得更為理想的亮度、色温和發光效率。

3. 第三代：LED為光源的無影燈。用於照明的LED為冷光源，是現階段較為理想的無影燈光源。

手術無影燈是利用多點光源效應的原理設計的，即當有多個光源照射一個物體時，其中有些光源的光線被物體遮擋而無法照到接收面產生陰影時，其他光源的光線會從另一個角度照射到這個陰影區域，從而減弱並消除這個區域的陰影，最終形成無影區。

1. 孔式無影燈。

比較典型的孔式無影燈有四孔燈、五孔燈、九孔燈和十二孔燈，這4種燈分別為4個、5個、9個和12個白熾燈泡光源，其孔式燈可以組合成為子母燈的結構形式，例如，十二孔/五孔子母燈、九孔/五孔子母燈，也可以單獨使用。四孔、五孔無影燈的無影效果及照度較低，主要用於小型手術照明。單燈和十二孔/五孔子母燈，如圖1所示。

圖1 單燈和十二孔/五孔子母燈

孔式無影燈的懸臂系統有2根旋轉臂，可以繞基座作360°旋轉。燈頭可以上下襬動，擺動範圍為，水平線以上15°至水平線以下45°。孔式無影燈畢竟是20世紀70年代的產品，在它的工作範圍內，無影燈並不能定位到所需要的任意位置。

孔式無影燈通過同時拉動連接在各個光源上的拉桿，將各組光源的光匯聚到一個點上，進而達到減弱陰影的效果。孔式燈的每孔都有一組光源，光源主要由白熾燈泡、反光碗、隔熱玻璃、保護隔熱玻璃的白玻璃等組成。

圖2 孔式無影燈光源

如圖2，白熾燈泡固定在反光碗上，拉桿扯動夾在白熾燈泡上的夾圈，可以帶動反光碗在反光碗的固定圈內擺動，用以調節反射光的發射角度。反光碗固定在燈殼上，隔熱玻璃、白玻璃由玻璃固定圈固定在燈殼。通過隔熱玻璃、白玻璃過濾掉反射光的大部分紅外線與紫外線，匯聚各光源發出的反射光，形成照明光斑。

1. 整體反射無影燈。

整體反射無影燈的光源是鹵素燈泡，整體反射無影燈由燈頭、機械懸臂系統和相應的控制電路組成。

（1）燈頭

整體反射無影燈的燈頭有2種規格，70燈頭的直徑為700mm、50燈頭的直徑為500mm。整體反射無影燈系統根據需要可以有不同的組合，一般根據燈頭的直徑分別組合為:700/700、700/500、500/500。不同於孔式手術無影燈，整體反射無影燈的大(700)、小(500)燈均能滿足手術照明的需求。

圖3 整體反射無影燈的燈頭結構圖

整體反射無影燈的燈頭主要有3個組件。

1)光源組件:燈頭共有2個鹵素燈泡，其中一個為備用燈泡，即在主燈泡損壞時，備用燈泡可以立即自動啓用。通過旋轉消毒手柄能改變鹵素燈泡對反光罩的相對位置，進而調節光斑尺寸，同時也可改變照明深度。

2)反光罩:整體反射無影燈的反光罩是有數千個小平面組成的複合曲面，鹵素燈光源發出的光投射到這數千個小平面，由小平面將光反射到手術區域，這數千個不同角度的小平面可以將數千個不同方向的光形成具有理想照明深度的光斑。

圖4 整體反射無影燈的反光罩

3)隔熱組件:隔熱組件為6片隔熱玻璃組成的筒狀六邊形結構，鹵素燈泡安裝在隔熱筒內，隔熱筒的隔熱玻璃可以將紅外輻照隔絕在簡內，透過隔熱筒的僅是含有極少量紅外線的冷光。隔熱組件及隔熱筒內的部件必須要採用耐高温材料。

圖5 隔熱組件

（2）機械懸臂系統

整體反射無影燈的機械懸臂系統，如圖6所示。無影燈的機械懸臂系統是調整無影燈光照方位的機械裝置。為了滿足手術照明處於最佳角度，無影燈的機械懸臂系統可以對燈頭進行全方位的準確定位。機械懸臂系統利用軸承轉動，使手術燈能360°旋轉並定位於需要的方位。機械懸臂系統中有旋轉臂、平衡臂、吊臂和連接臂，它們之間連接的各結合器（關節）可以活動，目的是讓使用者能方便、自如地調整無影燈的光照方位。

圖6 機械懸臂系統

1. LED無影燈

LED無影燈的光學結構主要有兩大類，一種是LED與透鏡組合，另一種採用反光碗和LED組件。

（1）LED與透鏡組合為光源的無影燈

LED與透鏡組合無影燈的單組光學組件，它的單組光學組件由LED固定板、LED、凸透鏡、透鏡固定架等組成。儘管LED是冷光源，它的發光效率很高在發光的同時必然要產生一定的熱量，如果不及時散熱會使LED温度升高，導致LED發光效率降低、影響使用壽命。所以，固定襯板不僅用來固定LED，而且還起到為LED散熱的作用。

將安裝有透鏡的支架固定在襯板上，由支架控制LED光源和透鏡的相對位置，LED光源通過透鏡折射，將不同位置LED所發出的光匯聚在一起，產生具有照明深度的光斑。

（2）反光碗和LED組件為光源的無影燈

反光碗和LED組件的單組光源組件由LED固定塊、LED、反光杯、遮光罩組成。由於LED的發光射角一般為120°或90°，所以組件中的反光杯是3個半球面的組合，這樣每個反光碗就有3個焦點，分別對應3個LED。採用反光碗的優點是最大限度地利用了LED的光效，光的損耗較小。如果採用透鏡折射，不僅由於透鏡的透過率(透鏡一般用光學級亞克力，亞克力的可見光透過率為92%)會造成光效損失，並且透鏡折射光的利用率僅有60°左右的錐形角，即使加反光碗的透鏡，透鏡和反光碗的連接處對光的損耗也很大。

（3）LED無影燈的結構

LED無影燈的基本結構所示。

1）旋轉體：LED無影燈的旋轉體組件有底座與旋轉臂兩部分。底座用來固定無影燈，並放置開關電源、保險絲與接線座等元器件。旋轉臂與底座、平衡臂相連接，可以做360°轉動，可以增大燈頭水平工作區域。

2）平衡臂:用於平衡燈頭，使燈頭能在任意所需位置準確定位，並增大燈頭水平、上下工作區域。拉動平衡臂和燈頭彎管相接處，可以隨意上下移動及軸向旋轉燈頭。推動消毒手柄使燈頭做前後和左右翻轉，最終將燈頭體調節至所需位置。

3）控制面板:是無影燈的控制裝置。採用觸摸式按鈕，通過內置微處理器可以控制手術無影燈的通斷及亮度調節等。

4）電路控制:LED無影燈的電氣原理框圖如圖7所示。

網電源(220V交流電)經電源噪聲濾波器進入開關電源的輸入端，開關電源輸出24V直流電，經旋轉臂、平衡臂的傳電器，為主控制電路板供電。主控制系統接受控制面板的指令信息，通過控制2塊LED驅動板，分別驅動LED光源組件和背景燈。同時，主控制系統實時檢測LED光源組件的工作狀態(亮度是否有損壞)，並調整控制面板的顯示信息。無影燈光斑的大小，主要是通過調節燈頭與手術區域的距離來調整。主控板還有判斷主燈是否損壞的功能。等主燈損壞，主控板即可做出判斷，並觸發更換燈泡指示燈亮，要求立即更換主燈。

圖7 LED無影燈電氣原理框圖

能夠最大限度地減弱手術活動中投射在手術區城的陰影。

1. 使用完畢後，必須切斷電源。

2. 更換燈泡時，必須先切斷安裝在牆上的220V電源開關，待燈泡冷卻後才能更換。

3. 定期檢查無影燈各連接部位的連接狀況。由於手術無影燈是永久懸掛式設備，其安全性至關重要。必須定期檢查旋轉體底盤連接螺母和其他連接螺釘的狀態，發現有鬆動應立即旋緊。

4. 電源變壓器置於牆壁內或天花板上，控制箱變壓器產生的熱量不能散發掉，易引起變壓器燒壞，故變壓器周圍要餘留足夠散熱空間；同時，夏天的時候，由於空調使用製冷功能，容易引起温差大，出現天花板或牆壁有冷凝水現象，導致變壓器進水或受潮厲害，容易發生短路，所以也要做好防水的措施。

1. 燈不亮

打開頂部罩殼，檢查保險熔絲是否熔斷，供電電壓是否正常，如果兩者均無問題，請找專業人員來維修。

2. 變壓器損壞

一般有兩種原因造成變壓器損壞，供電電壓問題及電路短路引起超大電流造成變壓器損壞，後者應該請專業人員來維修。

3. 熔絲經常損壞

檢查在用的燈泡是否按説明書規定的額定功率配置，配置過大的功率的燈泡會引起超過熔絲額定電流的容量造成熔絲損壞，檢查電源電壓是否正常。

4. 消毒手柄變形

無影燈消毒手柄可採用高壓消毒(請詳見使用説明書但注意消毒時手柄不能壓重物，香則會引起手柄變形。

5. 無影燈轉動一下角度，燈不亮

這主要是因為無影燈吊臂兩端的傳感器，使用一段時間後會產生接觸不良現象，這種情況應該請專業人員來保養維修一次。

6. 無影燈移位

在較大的手術無影燈中，使用一段時間後，因內燈頭分量較重，需要較大的摩擦力來定位，會產生移動，可採用旋緊上部定位螺絲，以加大摩擦力的方法解決。

7. 孔式燈亮度變暗

冷光孔式無影燈的反光玻璃碗是採用鍍膜技術。一般國內鍍膜技術只能保證兩年壽命，兩年以後鍍膜層就會產生問題，反光變暗、起泡等。因此，碰到這種情説需要調換反光碗。

[1]範彭年.整體反射式手術無影燈[J].中國醫療器械雜誌,1991(04):213-215.

[2]劉力,閔蘇.智能無障礙LED手術無影燈[J].中國醫療設備,2010,25(07):74-75+65.

[3]劉志.LED手術無影燈:節能照明潮產品[J].中國醫院建築與裝備,2012,13(03):68-69.

[1]漆小平,董海龍,付峯.手術室設備[M].北京:科學出版社,2016:43-54.

[2]李文靜.光學原理及醫用光學儀器[J].電子測試,2013(07):264-265.

[3]李桂明.手術無影燈常見故障分析與檢修[J].醫療裝備,2017,30(10):57.