CN104107025B - 带有刚性弯曲轴的内窥镜及生产该内窥镜的方法 - Google Patents

带有刚性弯曲轴的内窥镜及生产该内窥镜的方法 Download PDF

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Abstract

提供具有主体（2）和从所述主体（2）延伸的刚性轴（3）的内窥镜，所述轴具有以直线方式延伸的第一区段（5）、邻接于第一区段（5）的弯曲的第二区段（6）和邻接于第二区段（6）的第三区段（7），所述第三区段形成轴（3）的远端（4）。其中，轴（3）具有用于容纳仪器（37）的一体式仪器管（11）以及光学模块（26），所述仪器管延伸至轴（3）的远端（4）且在该处具有开放端（12），借助于该光学模块可以记录轴（3）的远端（4）前面的区域的图像，而且其中，提供有从主体（2）延伸到远端（4）的包壳管（10），其中布置有仪器管（11）和光学模块（26），且该包壳管具有用于第一区段（5）的直线部分（32），和连接于直线部分（32）的用于第二区段（6）的弯曲部分（33）。

Description

带有刚性弯曲轴的内窥镜及生产该内窥镜的方法
技术领域
本发明涉及一种具有刚性弯曲轴的内窥镜以及生产该内窥镜的方法。
背景技术
这种内窥镜用于例如医学领域中，例如用来进行鼻部区域中的检查和选择性治疗。为此，通常这种内窥镜具有带有开放的远端的弯曲仪器管和相应地弯曲的光学管。经由光学管记录远端前面的相应区域的图像，并且仪器可以经由仪器管被置于相应点，来例如去除组织。光学管和仪器管彼此连接并且可以具有几个部分，从而由两种管形成的刚性轴不具有平滑的外表面，而具有凹陷和边缘。这是不利的，因为污物会聚集在该处从而难以对内窥镜进行清洗和消毒。
发明内容
从这点出发，本发明的目的是提供一种具有刚性弯曲轴的内窥镜，其具有用于容纳仪器的仪器管和用于记录轴远端的前面区域的图像的光学模块，所述内窥镜能够容易地清洗。
根据本发明，所述目的由如下内窥镜来实现，其具有主体和从主体延伸的刚性轴，所述刚性轴具有以直线方式延伸的第一区段，邻接于第一区段的弯曲的第二区段和邻接于第二区段的第三区段，所述第三区段形成轴的远端，其中，所述轴具有用于容纳仪器的一体式仪器管以及光学模块，仪器管延伸到所述轴的远端且在该处具有开放端，借助于光学模块可以记录轴的远端前面区域的图像，而且其中，提供有从主体延伸到远端的包壳管，在该包壳管中布置有仪器管和光学模块，且该包壳管具有用于第一区段的直线部分和连接于直线部分的用于第二区段的弯曲部分。
包壳管可以为轴提供光滑外表面，一方面污物不会聚集于所述外表面上，另一方面其易于清洗。由于包壳管由几个部分形成，所以根据本发明的内窥镜也易于生产。特别是已弯曲的仪器管可以将其弯曲区段插入到弯曲部分，并且仪器管的直线区段可以插入到直线部分。所述两个部分之后可以彼此连接，因而成为所期望的包壳管。
优选仪器管不突出到包壳管的远端之外。特别是仪器管的远端可以与包壳管的远端齐平。
而且，光学模块在包壳管内部且优选为不会突出到远端之外。
远离直线部分的弯曲部分的端部可以形成轴的远端。作为替代方案，包壳管可以具有形成轴远端且连接到弯曲部分的第三部分。第三部分可以特别地通过机械加工由固体材料制成，而第一和第二部分优选由空心管、特别是挤压空心管制成。形成包壳管的部分优选由不锈钢制成。
彼此连接的部分可以彼此焊接。优选焊接点随后被研磨，因而包壳管具有平滑的连续外表面。
第三部分可以一体式形成，且具有将远离弯曲部分的端部密封的端板，其中，在端板中提供有用于仪器管的开口和用于光学模块的至少一个开口。
端板中用于光学模块的至少一个开口可以借助于透明的盘或板密封。其特别可以是玻璃板或玻璃盘(例如蓝宝石玻璃)。玻璃可以被软钎焊以使开口气密密封。
弯曲部分可以具有大于0°且小于120°、特别是大于或等于10°且小于或等于110°的曲率。此外，该曲率可以在10°到100°、10°到90°、20°到120°、30°到120°或45°到120°的范围之内。
光学模块可以特别地布置在轴的远端处。光学模块可以具有至少一个成像透镜系统(例如物镜)。此外，光学模块可以具有直接布置在成像透镜系统后面的图像传感器，例如CMOS或CCD传感器。作为替代方案，将记录的图像传输到主体中的传输透镜系统可以布置在成像透镜系统的下游。图像传感器可以布置在主体中以记录传输的图像。作为替代方案或另外可以在主体上提供光学观察设备，经由该设备使用者可以看到传输到主体中的图像。
此外，根据本发明的内窥镜可以具有经由远端照亮可记录区域的照明系统。照明系统可以例如在远端处具有光源。作为替代方案，光源可以布置在主体中。为了传输光源的光，可以使用例如光纤，其经由轴从主要部分延伸到远端。光源可以特别是发光二极管或激光二极管。光源优选地发射在可见光谱的范围内的光。作为替代方案或另外光源也可以发射在其它波长范围例如在红外范围内的光。
此外，内窥镜本身可以不具有光源，而具有连接在主体上的光纤，于是来自外部光源的光经由该光纤可以被引导到远端。
优选仪器管具有除了圆形横截面的区域之外还包含其他区域的横截面形状。插入的仪器占据圆形横截面的区域，于是该其他区域可以用作冲洗和/或吸引的通道。特别地，仪器管可以具有D形状横截面。
包壳管可以具有细长的横截面形状，该横截面形状具有彼此相对配置的两个圆形端部和连接所述端部且以直线方式延伸的两个边。圆形端部特别可以具有固定半径的曲线，特别是半圆曲线。特别是以直线方式延伸的边可以相互平行。
如前所述，可以在主体中布置光源，光源的光经由光纤系统被引导到远端来照亮远端前面的可记录区域。
光源可以与将光源产生的热传导到主体的壳体壁的第一导热体直接机械接触，其中，第一导热体的热导率大于壳体壁的热导率。因此，壳体壁可以由例如不锈钢制成，第一导热体可以由铝制成。
在根据本发明的内窥镜中，可以在主体中布置与第一导热体热接触且承载有将其推靠在壳体壁内侧的力的至少一个其他导热体。特别地，两个其他导热体可以被布置为彼此相对。该两个导热体可以被推离彼此。为此，可以使用例如被引导到两个导热体的至少一个中的内螺纹的螺杆。螺杆远离内螺纹的端部可以被推靠在另外的导热体。通过适当地设置螺杆，两个导热体可以被推离彼此。
根据本发明的内窥镜中，导热体与壳体壁的热接触可以只通过没有导热胶或导热膏的接触产生。作为替代方案，可以使用导热胶或导热膏。
在根据本发明的内窥镜中，除了仪器管之外的主体和轴相对于周围环境是气密密封的从而可以是耐高温高压的。这里，耐高温高压特别意味着，内窥镜在从至少100℃或至少130℃起的水蒸汽(特别是饱和水蒸汽)中暴露指定时期(例如几分钟)以消毒，内窥镜不会损坏(特别地水蒸汽不能渗透到轴(除了仪器管之外)和主体中)。
本发明的目的进一步通过一种用于生产根据本发明的内窥镜的方法来实现，该方法中执行如下步骤：
a)将仪器管的弯曲区段插入到所述弯曲部分中，
b)将仪器管的直线区段插入到所述直线部分中，和
c)(永久地)连接这两部分。
步骤a)和b)可以以任意顺序进行。根据步骤c)的连接可以例如通过焊接来实现。
根据本发明的方法可以以使仪器管弯曲的步骤为特征。此外，其可以以使直线中空管弯曲来制造弯曲部分的步骤为特征。
根据本发明的方法可以以与根据本发明的内窥镜及其发展相联系地描述的生产步骤为特征。此外，其可以以生产根据本发明的内窥镜及其发展的方法步骤为特征。
可以理解的是，在不偏离本发明的范围之内，以上提到的和以下将说明的特征可以不仅在以上述提到的组合中，也以其他组合或独立地使用。
附图说明
以下参照附图以实例进一步详细解释本发明，所述附图也公开了本发明的必要特征，所述特征在以下附图中示出：
图1根据本发明的内窥镜的一个实施方案的立体图；
图2根据图1的内窥镜的剖视图；
图3根据图1和2的内窥镜的轴3的远端4的放大俯视图；
图4图2中的细节A的放大图；和
图5沿着图2中剖面线B-B的放大剖视图；
具体实施方式
在图1中示出的实施方案中，根据本发明的内窥镜1包括主体2和连接于主体2的刚性轴3，所述刚性轴在远离主体2的远端4处弯曲。由于轴的刚性构造，该弯曲无法改变。
刚性轴3具有连接于主体2并与第二弯曲区段6邻接的第一直线区段5。形成轴3的远端4的第三区段7邻接于第二区段6。
主体3具有连接有轴3的主要部分8以及柄9，
从根据图2的剖视表示能够最清楚地看出，轴3包含从远端4延伸到主要部分8中的包壳管10。在包壳管10中布置有延伸到远端4且在该处具有开放端12的仪器管11。虽然包壳管10的远端被端板60(图3)密封，但是端板60具有用于仪器管11的开口61，因而可以从外部进入开放端12。一体式形成而没有中断的仪器管11从远端4延伸并穿过主体2的主要部分8，且在连接套管13处开放。由于仪器管11在远端4处具有开放端12，所以仪器可以经由连接套管13插入到仪器管11中并被推到并超过远端4。
另外，在包壳管10中提供有光学通道14，如同下面会详细描述的，该光学通道用于能够照亮远端4前面的区域且记录照亮区域的图像。
为了照亮远端4前面的区域，在主要部分8中由铝制成的基板16中放置发光二极管15，其发射耦合到置于发光二极管15前面的光纤17中的照明光。为此，光纤17的一端经由夹具18直接置于发光二极管15的前面。
光纤17从发光二级管15延伸并穿过主要部分8的内部而进入包壳管10的光学通道14中，在其内部伸至远端4。从图3所示的远端4的俯视图能够最清楚地看出，由于端板60具有两个照明开口20、21，所以光纤17经过轴3的第二弯曲区段6之后，在分路点19处分为伸至两个照明开口20、21的两个光纤区段。在根据图2的表示中，两个光纤区段向根据图2的附图的平面外向前和向后延伸。因此在根据图2的剖视表示中，光纤17看上去像是在分路点19处终止。
两个照明开口20、21各自被保护玻璃22、23(图3)气密密封。在远端4中的端板60中，在两个照明开口20和21之间形成其他的开口24，其又被保护玻璃25气密密封。经由该开口24进行远端4前面的照明区域的图像的记录。为此，记录模块26在光学通道14中布置在保护玻璃25之后。这可以在放大表示图2中的细节A的图4的剖视表示中特别明显地看出。
记录模块26在保护玻璃25之后包括位于夹具29中的物镜27和图像传感器28(这里形成为CMOS传感器)，所述夹具用于定位保护玻璃25之后的物镜27和图像传感器28。此外，电缆24(这里为带状电缆)在图4中进行示意性表示，其连接到图像传感器28，且经由光学通道14从图像传感器28伸至柄9中相应的电子控制单元，在图2中示意性地画出了电子控制单元的两个电路板31中的一个。为了简化描述，示出的电缆30在弯曲的第二区段6前终止。
包壳管10在这里由在点35和36处彼此焊接的三个部分32、33和34形成。第一部分32形成直的区段5。第二部分33形成弯曲的第二区段6，第三部分34与第二部分33一起形成轴3的第三区段7。第二部分33在其两端的每一个可以具有直线地延伸的区域，继而形成第一或第三区段5、7的部分。弯曲的第二部分33在这里弯曲，使得第三区段7的轴向和第一区段5的轴向之间的角度α为70°。该角度α优选为大于0°且小于或等于120°。特别地，该角度α大于或等于10°且小于或等于110°。
包壳管10由几部分形成，使得根据本发明的内窥镜1或根据本发明的内窥镜1的轴3易于生产。因此，为了生产内窥镜1，推动一体式仪器管11使其远端穿过弯曲的第二部分33，直到仪器管11的弯曲区段在内侧抵靠在相应的弯曲部分33上为止。之后第三部分34被从远端侧推动，第一部分32被从近端侧推动。随后第一部分32在点35处被焊接到第二部分33，第三部分34在点36处被焊接到第二部分33。
当然，推动第三和第一部分34、32的顺序也可以颠倒过来。此外焊接也可以先在点36处、后在点35处进行。最后，也可以在推动第一或第三部分32、34之后进行相应的焊接，然后推动并焊接其余部分(第三或第一部分34、32)。
在第三部分34被推到仪器管11上之前，记录模块26和光纤17的光纤区段的端部可以固定在第三部分34中。此外，也可以已经插入保护玻璃22、23和25。保护玻璃22、23和25优选被软钎焊，因此它们被气密密封到相应的开口20、21和24中。最后，仪器管11也在远端中被软钎焊或焊接到端板60中的相应开口61，因此在这里存在气密密封的连接，使得流体确实可以经由仪器管11的开放端12流入仪器管11或流出仪器管11。但是，没有从仪器管11或仪器管11的内部到光学通道14或到主体2内部的连接。光学通道14和主体2两者相对于周围环境是气密密封的。
从图3的表示中特别可见的是仪器管11具有大体上D形状的横截面。从而可以有利地获得如下效果，如图3中虚线圆所示，当仪器37被布置在仪器管11中时，仪器管11中仍然有可以用于冲洗和/或吸引的两个空闲区域38、39。冲洗的流体可以经由这些区域38、39被供给到远端4前面的区域。此外，相应的材料可以经由区域38、39被吸走。如图1中所示，为此，可以在连接套管13上提供T形连接元件40，其一方面提供用来插入仪器的进出通道41，另一方面具有吸引/冲洗连接42。连接元件40只在图1中而没有在图2中画出。这种冲洗设备使得可以在使用内窥镜1时将例如污物从保护玻璃25、22和/或23的前面移除，因而可以为记录模块26创造和维持永久良好的记录条件。
仪器管11的D形状横截面导致已经描述的优势，即在插入有仪器37时仍有用作冲洗和/或吸引通道的空闲区域38、39。而且，D形状横截面非常紧凑，因而包壳管10的横截面也可以保持尽可能地小。在仪器管11的D形状横截面之外当然也可以有其它横截面形状，优选地选择为使得在圆形的横截面区域(这里用于仪器37)之外还有可用作冲洗和/或吸引通道的至少一个空闲区域(这里是区域38、39)。
为了使包壳管10可以容纳仪器管11，其不具有圆形横截面，而是偏离圆形的例如可被称为双D横截面的横截面。横截面因此具有由例如彼此平行的直线边64、65(图3)所连接的两个弯曲(这里半圆)端部62、63。为了能够更好地表现图1立体图的中包壳管10的该横截面形状，画出沿包壳管的轴向延伸的两条辅助线L1、L2，其说明两端62、63到直线边65的过渡。另外，画出另一条辅助线L3，其指示从弯曲的第二区段6到以直线方式延伸的第三区段7的过渡。
布置在柄9中的电路板31用于控制图像传感器28和发光二极管15。电路板31被布置在柄9中第一和第二导热体43和44之间。这特别在示出沿着图2的剖面线B-B的剖视图的图5中能够看到。导热体43、44具有朝向彼此的平整内侧45、46。两个导热体43和44的外侧适应于柄9中空的圆柱形壁区段47的内轮廓。第一和第二导热体43、44每一个都具有突出到主要部分8中且在每种情况下靠着第三导热体53的相应内侧50、51的突出区段48、49，所述导热体53的外侧靠着主要部分8的基本上中空的圆柱形壁区段54。第三导热体53具有大体上U形的横截面。如在图2中可清楚地看到的，第三导热体53与基底16接触。
第一导热体43的突出区段48具有其中拧有螺杆56的内螺纹55，所述螺杆远离内螺纹55的端部被推靠着第二导热体44的突出区段49。螺杆56被拧到内螺纹55中，使得两个突出区段48、49被推离彼此，并因此靠在第三导热体53的内侧50、51。因此在突出区段48、49和第三导热体53之间存在面接触。这样也使得第三导热体53被推靠到中空圆柱形壁区段54的内侧。此外，借助于螺杆56两个突出区段48、49的延展使得第一和第二导热体43和44良好地靠着中空圆柱形壁区段47。
导热体43、44和53以及基底16由铝制成，具有高热传导性或比壁区段47和54更高的热传导性，并用于在大表面区域上将在发光二极管15的工作过程中形成的热传递到中空圆柱形壁区段47和54，并由此将该热其向外消散。导热体43、44和54因此用来散热。中空圆柱形壁区段47和54由不锈钢制成，并具有明显低于导热体43、44和53的热传导率。然而，由于大表面区域上的接触，可以保证散热。
通过突出区段48和49的延展来保证单独的导热体43、44和53之间的接触，通过作为所述延伸的结果的力的施加保证导热体43、44和53与相应的壁区段47和54的接触。如果必须和/或期望，导热体43、44和54以及基底16可以彼此被粘附固定和/或固定到相应的壁区段47和54。
图1中也画出在柄9较低端部处的电缆57，其一方面用来向发光二极管15、电路板31和图像传感器28供电。另一方面，借助于图像传感器28记录的图像的图像数据经由电缆57被传送到外面。为此，例如，在电缆57的端部处提供连接器(未示出)。
除了仪器管11之外的整个内窥镜1相对于周围环境被气密密封地形成。特别是光学通道14和主体2相对于周围环境和仪器管11的内部被气密地密封。为此，在这里包壳管10和主体的壁部分由不锈钢制成。待密封的连接点优选被焊接。因此内窥镜1是耐高温高压的。
由于仪器管11一体式形成而没有中断，所以内窥镜1在加压加热过程中可以被很好地清洗和消毒。
包壳管10由几部分形成，使得可以提供具有端部弯曲的刚性轴3的内窥镜，所述内窥镜中的轴3的外轮廓是平滑的且没有易于聚集污物的边缘、凹陷、切口或突出。焊接点35和36可以被磨平，使得包壳管10没有隆起而具有平滑外表面。
包壳管的第一和第二部分32和33优选由中空管制成。其可以特别通过拉伸而制成管。这种管可以良好地弯曲。第三部分36优选用固体材料通过机械加工制成。因此远端4特别是具有开口20、21、24和61的端板60可以被很好地制成。特别是开口20、21和24可以制成为使得插入状态中的各个保护玻璃22、23和25与上板60的上面齐平。另外，相应的座66可以形成为用于光学模块26(图4)。
根据本发明的内窥镜1特别形成为用于医学领域的内窥镜。此外，其可以用作在耳朵、鼻子和咽喉领域使用的内窥镜。

Claims (15)

1.一种内窥镜，具有
主体(2)和
刚性轴(3)，所述刚性轴从所述主体(2)延伸，具有以直线方式延伸的第一区段(5)、邻接于所述第一区段的弯曲的第二区段(6)和邻接于所述第二区段(6)的第三区段(7)，所述第三区段形成所述轴(3)的远端(4)，
其中，所述轴(3)具有用于容纳仪器(37)的一体式仪器管(11)以及光学模块(26)，所述仪器管延伸到所述轴(3)的远端(4)且在该处具有开放端(12)，借助于所述光学模块可以记录所述轴(3)的远端(4)前面的区域的图像，
而且其中，提供有从所述主体(2)延伸到所述远端(4)的包壳管(10)，在该包壳管中布置有仪器管(11)和光学模块(26)，且该包壳管具有用于所述第一区段(5)的单独的直线部分(32)和连接于所述直线部分(32)的用于所述第二区段(6)的单独的弯曲部分(33)，
其中，所述包壳管(10)的彼此连接的部分(32、33、34)被彼此焊接，并且其中，焊接点(35、36)被磨平使得所述包壳管(10)没有隆起而具有平滑外表面。
2.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述包壳管(10)具有形成所述轴(3)的远端(4)且连接于所述弯曲部分(33)的第三部分(34)。
3.根据权利要求2所述的内窥镜，其中，所述第三部分(34)一体式形成并具有将远离所述弯曲部分的端部密封的端板(60)，其中，在所述端板(60)中形成有用于所述仪器管(11)的开口(61)和用于所述光学模块(26)的至少一个开口(20、21、24)。
4.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述弯曲部分(33)具有大于0°且小于120°的曲率。
5.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述光学模块(26)在所述远端(4)处具有图像传感器(28)。
6.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述仪器管(11)具有除了圆形横截面的区域之外还包括其他的区域(38、39)的横截面形状，其中，所述仪器管(11)特别地具有D形状横截面。
7.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述包壳管(10)具有细长的横截面形状，该横截面形状具有彼此相对配置的两个圆形端部(62、63)和连接所述端部(62、63)且以直线方式延伸的两个边(64、65)。
8.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，在所述主体(2)中布置有光源(15)，所述光源发射经由光纤系统(17)引导到所述远端(4)以照亮所述远端(4)前面的可记录区域的光。
9.根据权利要求8所述的内窥镜，其中，所述光源(15)与将光源(15)产生的热传导到所述主体(2)的壳体壁(47、54)的第一导热体(16)直接机械接触，其中，所述第一导热体(16)的热导率大于所述壳体壁(47、54)的热导率。
10.根据权利要求9所述的内窥镜，其中，在所述主体(2)中布置至少一个其他导热体(43、44)，所述其他导热体(43、44)与所述第一导热体热接触且承载有将其推靠在所述壳体壁(47、54)内侧的力。
11.根据权利要求9所述的内窥镜，其中，所述导热体与所述壳体壁(47、54)的热接触只通过接触产生而没有导热胶或导热膏。
12.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，除了所述仪器管(11)之外的主体(2)和所述轴(3)相对于周围环境是气密密封的从而是可耐高温高压的。
13.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述仪器管从所述主体延伸到所述轴的末端。
14.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述弯曲部分(33)具有大于或等于10°且小于或等于110°的曲率。
15.一种用于制造根据以上任一项权利要求所述的内窥镜的方法，其中执行如下步骤：
a)将所述仪器管(11)的弯曲区段插入到所述弯曲部分(33)中，
b)将所述仪器管(11)的直线区段插入到所述直线部分(32)中，和
c)通过焊接来连接所述弯曲部分(33)和所述直线部分(32)，并将焊接点(35、36)磨平使得所述包壳管(10)没有隆起而具有平滑外表面。
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