CN111836652A - 灭菌设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种灭菌设备，所述灭菌设备使用热等离子体或非热等离子体来对外科窥视装置(诸如内窥镜、胃窥镜、腹腔镜等)进行消毒。本公开的方面提供：(i)一种用于对由外科窥视装置的插入管形成的器械通道内侧进行灭菌的设备，(ii)一种用于对外科窥视装置的整个外部表面进行处理的整体装置灭菌设备，以及(iii)一种用于对外科窥视装置的插入管的远侧端部面进行清洁和灭菌的设备。

Description

灭菌设备

技术领域

本发明涉及外科窥视装置(诸如内窥镜、胃窥镜、腹腔镜等)的灭菌。特别地，本发明涉及用于对此类外科窥视装置的器械通道和/或主体进行灭菌或消毒的设备。

背景技术

细菌是单细胞生物，它们几乎随处可见，大量存在，并且能够迅速地分裂和繁殖。大多数细菌是无害的，但是存在三类有害群体；即：球菌、螺旋菌和杆菌。球菌细菌是圆形细胞，螺旋菌细菌是螺旋状细胞，并且杆菌细菌是杆状的。有害细菌引起疾病诸如破伤风和伤寒等。

病毒可仅通过接管其他细胞来生存和繁殖，即它们无法独自存活。病毒引起疾病诸如感冒、流感、腮腺炎和艾滋病。真菌孢子和称为原生动物的微小生物可引起疾病。

已知此类微生物会存留在外科窥视装置(诸如内窥镜、胃窥镜等)的器械通道中。为了使外科窥视装置不会成为感染源，高度期望移除这些生物。灭菌是破坏或消除所有形式的生命(尤其是微生物)的动作或过程。

对镜身的器械通道进行灭菌的已知方法涉及使用清洁流体，所述清洁流体穿过通道进行冲洗以排出碎屑。也可使用刷子来擦洗内部。然后在自动清洗或消毒单元中对镜身进行消毒，这可涉及将镜身浸入可能有害的化学物质(诸如戊二醛)中。最后，将镜身用水，然后用酒精彻底漂洗以移除消毒剂痕迹。

此类已知的方法是劳动密集的，并且还易于导致器械通道的灭菌不完全或不充分。

发明内容

最一般地，本发明提供灭菌设备，所述灭菌设备使用热等离子体或非热等离子体来对外科窥视装置(诸如内窥镜、胃窥镜、腹腔镜等)进行消毒。在各个方面，本发明提供：(i)一种用于对由外科窥视装置的插入管形成的通道(例如，器械通道)内侧进行灭菌的设备，(ii)一种用于对外科窥视装置的整个外部表面进行处理的整体装置灭菌设备，以及(iii)一种用于对外科窥视装置的插入管的远侧端部面进行清洁和灭菌的设备。

在第一方面，提供一种用于对外科窥视装置进行灭菌的设备，所述设备包括：灭菌器械，所述灭菌器械能够插入穿过沿着外科窥视装置的插入管延伸的纵向通道，所述灭菌器械包括：细长探针，所述细长探针包括用于传送射频(RF)电磁(EM)能量和/或微波EM能量的同轴电缆；探针尖端，所述探针尖端连接在所述同轴电缆的远侧端部处以用于接收所述RF能量和/或微波能量；以及气体导管，所述气体导管用于将气体传送到所述探针尖端；其中所述同轴电缆包括内导体、外导体以及将所述内导体与所述外导体分开的介电材料，其中所述探针尖端包括连接到所述同轴电缆的所述内导体的第一电极，以及连接到所述同轴电缆的所述外导体的第二电极，其中所述第二电极包封所述探针尖端的内部体积，其中所述第一电极在所述内部体积内纵向延伸，其中所述探针尖端还包括绝缘帽，所述绝缘帽安装在所述同轴电缆的远侧端部处以将所述同轴电缆与所述内部体积隔离，其中所述气体导管通过在所述绝缘帽与所述第二电极之间形成的流动路径与所述内部体积流体连通，其中所述第一电极和所述第二电极被配置来从所述同轴电缆接收所述RF能量和/或微波能量以在所述内部体积中建立电场以用于撞击其中的等离子体，并且其中所述探针尖端包括出口，所述出口用于从所述内部体积释放等离子体。

因此，这方面的设备允许使用热等离子体和/或非热等离子体来对窥视装置的器械通道进行灭菌，这可特别有效地破坏器械通道的壁上存在的细菌和病毒。所述设备可被设定尺寸来装配常规窥视装置的器械通道，但是也可设想，本发明的设备还可用于对穿过窥视装置的插入管的任何通道(诸如活检通道)进行灭菌。在这方面，应当理解，器械通道当在本说明书中使用时可被认为是指穿过窥视装置的插入软管的任何通道。

绝缘帽可安装在第二电极内，例如以限定内部体积的近侧端部。流动路径可包括第二电极中的允许气体在绝缘帽周围流动的多个开口。多个开口可被规则地间隔开以促进气体均匀地流动到内部体积中。

绝缘帽可帮助确保等离子体在探针尖端的远侧部分中生成，并且还可帮助将生成的等离子体从探针尖端引导出去。在一些实施方案中，绝缘帽可在穿过第二电极的开口区域中具有斜切的远侧端部。这可帮助增加气体在第二电极中沿着流动路径的速度，从而有助于气体的通过量和将等离子体从探针尖端的远侧端部引导出去。

第二电极可以是圆柱体。多个开口可各自包括所述圆柱体中的纵向凹口。例如，第二电极的近侧端部可以是雉堞形的以提供多个开口。

所述设备可被配置来生成和递送羟基自由基以进行灭菌或消毒。因此，所述设备可包括用于将水递送到内部体积的液体导管。液体导管可以是穿过同轴电缆的内导体的中空过道。以此方式，提供另外的导管不需要在细长探针中要求更多的空间。

液体导管可被配置来将水雾递送到内部体积中。使用水雾或蒸汽可促进由等离子体中的正离子生成羟基自由基。

细长探针可包括保护套管，所述保护套管限定所述同轴电缆延伸穿过的内腔。气体导管可以是在同轴电缆的外表面与保护套管的内表面之间形成的通路。这也可确保设备紧凑而易于插入穿过器械通道。

探针尖端可包括在内部体积的远侧端部处安装在第一电极上的导电帽。导电帽与第二导体隔离。例如，导电帽可与第二电极的远侧端部间隔开以限定出口。导电帽可确保有效地产生等离子体，并且帮助从探针尖端的端部周向地引导等离子体，以对器械通道的内壁进行有效地灭菌。导电帽有效地用作第一电极的延伸部以用于生成等离子体。

第一电极可以是螺旋状的。螺旋状电极有利地在微波频率下在电极中提供串联共振，从而将最大能量递送到气体和等离子体中。第一电极由同轴电缆的内导体的延伸超过外导体的远侧端部的部分形成。

所述设备可包括撤回装置，所述撤回装置安装在细长探针上并且被配置来使细长探针穿过其缩回。撤回装置可被配置来将细长探针以预定速率撤回。例如，撤回装置可包括可驱动来使细长探针缩回的马达。以此方式，所述设备可被配置来自动地操作而无需人为控制。可选择预定速率来确保对器械通道进行彻底灭菌。预定速率可小于10mm每秒，例如5mm每秒，优选地1mm每秒或更小，诸如0.5mm每秒或更小。

所述探针尖端还可包括安装在其远侧端部处的清洁刷子。清洁刷子可辅助从器械通道的表面移除或释放生物膜。

所述设备可包括振动激励装置，所述振动激励装置被配置来将超声振动施予到细长探针和/或探针尖端或安装在探针尖端上的刷子。振动激励装置可以是马达(例如，线性马达或步进马达)，或超声换能器或压电致动器。在一些实施方案中，振动激励装置可以是撤回装置或可被并入到撤回装置中。在其他实例中，振动激励装置可以是例如安装在细长探针上或探针尖端内的独立装置。

在第二方面，提供了一种用于对外科窥视装置进行灭菌的设备，所述设备包括：外壳，所述外壳限定用于接纳外科窥视装置的壳体；安装在所述外壳中的等离子体施加器，所述等离子体施加器包括等离子体生成区域和出口，所述出口用于将生成的等离子体从所述等离子体生成区域引导到所述壳体中；功率生成器，所述功率生成器被连接以将RF能量和/或微波EM能量递送到所述等离子体施加器；气体供应源，所述气体供应源被连接以将气体递送到所述等离子体施加器。整个外科窥视装置的外部表面可利用此装置进行灭菌。在一个实例中，壳体可被布置来接纳整个装置。壳体可以是微波空腔。例如，它可与微波炉相似。在一些实例中，所述设备可适合常规工业清洗机以例如在清洗机的滚筒周围提供等离子体施加器，由此使滚筒成为上文限定的壳体。

外壳可包括回转台，所述回转台用于使外科窥视装置在壳体内旋转。

在这方面，所述设备还可利用羟基自由基进行灭菌。例如，所述设备可包括用于将水递送到壳体中的液体供应源。液体供应源可通过具有喷嘴的导管，所述喷嘴被布置来将水雾递送到壳体中。在其他实例中，可将水供应到等离子体施加器的等离子体生成区域中。

如上文所限定，可通过根据本发明的第一方面的设备来对窥视装置的器械通道同时进行灭菌。任选地，所述设备可包括多于一个此类装置，由此可对窥视装置的插入管内的多个通道同时进行灭菌。

所述外壳可包括限定所述壳体的表面的面板，其中所述面板具有安装在其中的等离子体施加器阵列。例如，壳体的顶壁或侧壁可包括等离子体施加器的阵列。以此方式，这可确保将等离子体引导到窥视装置的所有外表面处，并且对窥视装置进行彻底灭菌。

壳体可包括用于接纳外科窥视装置的主体的主体部分，以及用于接纳外科窥视装置的插入管的环状区域。环状区域可包括环状等离子体生成器，所述环状等离子体生成器被配置来相对于外科窥视装置的插入管移动。所述等离子体生成器安装在处理床上，所述处理床能够相对于主体部分沿着所述外科窥视装置的插入管的长度移动。

在一些实施方案中，处理床可以是可移动的以便使环状等离子体生成器相对于插入管移动。等离子体施加器可通过移动处理床而移动，以确保由环状等离子体生成器产生的等离子体对插入管的整个外表面适当地进行灭菌。在一些实施方案中，处理床可以是传送带，使得设备可以是紧凑的。

根据本发明的第三方面，提供一种用于对外科窥视装置进行灭菌的设备，所述设备包括：外壳，所述外壳限定用于接纳外科窥视装置的插入管的远侧端部的凹槽；刷子，所述刷子安装在所述凹槽中以接触所述插入管的所述远侧端部；驱动元件，所述驱动元件可操作地连接到所述刷子，以致使所述刷子在所述外壳内进行相对运动。此设备主要用于物理清洁插入管的远侧端部面。然而，所述设备还可包括安装在外壳中的等离子体施加器，所述等离子体施加器包括等离子体生成区域和出口，所述出口用于将生成的等离子体从所述等离子体生成区域引导到所述凹槽中。所述设备因此可对远侧端部面进行清洁和灭菌。

外壳可连接到被布置来将RF能量和/或微波EM能量输送到等离子体施加器的功率生成器，并且连接到被布置来将气体递送到等离子体施加器的气体供应源。外壳可进一步连接到用于将水递送到凹槽中的液体供应源，由此可生成羟基自由基以辅助灭菌和消毒。

术语“外科窥视装置”在本文中可用来意指设置有插入管的任何外科装置，所述插入管是在侵入性手术期间被引入到患者体内的刚性或柔性(例如可转向)导管。插入管可包括器械通道和光学通道(例如，用于传输光以照亮和/或捕获插入管远侧端部处的治疗部位的图像。器械通道可具有适于接纳侵入性外科工具的直径。器械通道的直径可以是5mm或更小。

在本文中，术语“内”意指径向上更靠近于器械通道和/或同轴电缆的中心(例如，轴线)。术语“外”意指在径向上更远离器械通道和/或同轴电缆的中心(轴线)。

除非上下文另外指明，否则术语“导电”在本文中用于意指导电性。

在本文中，术语“近侧”和“远侧”是指细长探针的端部。在使用时，近侧端部更靠近于用于提供RF能量和/或微波能量的生成器，而远侧端部更远离所述生成器。

在本说明书中，“微波”可被广泛地用来指示400MHz至100GHz的频率范围，但是优选地1GHz至60GHz的范围。已考虑的特定频率为：915MHz、2.45GHz、3.3GHz、5.8GHz、10GHz、14.5GHz和24GHz。相反，本说明书使用“射频”或“RF”来指示至少三个较低数量级的频率范围，例如，高达300MHz，优选地10kHz至1MHz，并且最优选地400kHz。微波频率可被调整以使递送的微波能量最佳化。例如，探针尖端可被设计来在某个频率(例如900MHz)下操作，但是在使用时，最有效的频率可以是不同的(例如866MHz)。

附图说明

现将通过实例参考附图来描述本发明的实施方案，在附图中：

图1示出作为本发明的实施方案的灭菌设备；

图2示出用于与本发明一起使用的第一探针尖端的剖视图；

图3是与第一探针尖端一起使用的第二电极的透视图；

图4示出用于与本发明一起使用的第二探针尖端的剖视图；

图5是示出由第二探针尖端生成的等离子体位置的计算机模拟模型；

图6是本发明的实施方案的整体外科窥视装置灭菌设备的示意图；

图7是图6所示的灭菌设备的环状等离子体生成器的近视图；

图8是作为本发明的另一个实施方案的整体外科窥视装置灭菌设备的示意图；

图9是作为本发明的实施方案的远侧端部清洁装置的透视图；

图10是可与本发明一起使用的具有刷子的探针尖端的透视图；

图11A是可与本发明一起使用的用于生成羟基自由基的探针尖端的示意性透视图；

图11B是穿过图11A的探针尖端的剖视图；

图12是可与本发明一起使用的用于生成羟基自由基的另一个探针尖端的示意性透视图；

图13是可与本发明一起使用的用于生成羟基自由基的又另一个探针尖端的示意性透视图；并且

图14是适于使用本发明的原理对外科窥视装置的外部表面进行灭菌的灭菌设备的示意图。

具体实施方式；其他选项和优选

图1示出作为本发明的实施方案的灭菌设备10。灭菌设备包括例如具有柔性轴形式的细长探针。细长探针包括同轴电缆12，所述同轴电缆12在其远侧端部处具有探针尖端14。细长探针可包括在其中传送同轴电缆12的保护套管，但这不是必需的。生成器30连接到同轴电缆12的近侧端部。气体供应源40也连接到细长探针，以通过延伸穿过细长探针的气体导管(未示出)向探针尖端14供应气体。气体导管可形成同轴电缆12的一部分，例如可以是形成在同轴电缆内(例如在其内导体内)的纵向中空通路。替代地，气体导管可以是例如在保护套管内沿着同轴电缆延伸的单独管或通路。气体供应源40可以是用于形成非热等离子体或热等离子体的任何适当惰性气体(例如氩气、氦气、氮气、二氧化碳或其组合)的供应源。在一些实例中，可能还期望供应紫外线(UV)光以辅助灭菌过程。

细长探针被配置，例如被设定尺寸来装配在一个或多个通道内，所述一个或多个通道沿着外科窥视装置50(诸如内窥镜、胃窥镜、支气管窥镜等)的插入管52的长度延伸。在下面的论述中，细长探针可插入到插入管的器械通道中。然而，本发明可适用于穿过插入管的任何通道(例如用于在正常使用期间将碎屑从处理部位冲洗掉的排气通道)的灭菌。

设备10还包括撤回装置20，所述撤回装置20被布置来使细长探针纵向移动，以便能够在器械通道中进行可控的撤回，如下文更详细地解释。撤回装置20可被配置来在向前和反向方向上运行，使得撤回装置20可用于穿过器械通道既插入又撤回细长探针。

同轴电缆12和探针尖端14可插入穿过窥视装置50的插入管52的器械通道。细长探针可由使用者手动插入，或者可使用撤回装置20插入。器械通道可在插入细长探针之前用液体冲洗，在这种情况下，灭菌设备10可在所述细长探针被插入时用于干燥器械通道，并且在探针尖端14穿过器械通道被撤回时用于对器械通道进行灭菌或消毒。当将细长探针插入器械通道中或从器械通道中撤回时，细长探针本身可用于例如穿过气体导管或单独的液体传送导管引入液体。

设备10的功能是在将其从器械通道撤回时对器械通道的内部进行灭菌。它可与用于对窥视装置50(例如其主体54和/或插入管52)的外部进行灭菌的设备结合使用。

在操作时，在探针尖端14穿过器械通道撤回期间，生成器30将射频(RF)电磁(EM)能量和/或微波EM能量供应到探针尖端14。气体供应源40同时通过气体导管将气体供应到探针尖端14。RF和/或微波能量以及所供应的气体在探针尖端处组合，以生成热等离子体或非热等离子体，所述热等离子体或非热等离子体从探针尖端14发出以与器械通道的内表面接触，以便破坏或消除微生物。例如，在WO2009/060213A1中公开了以此方式生成等离子体的实例。

生成器可被控制来确定所生成的等离子体是非热等离子体还是热等离子体。例如，供应微波能量可具有可选择来产生非热等离子体或热等离子体的功率和/或占空比。在一些实例中，热等离子体可用来在灭菌之后干燥器械通道的内部。这可能是有利的，因为它避免了在清洁之后悬挂窥视装置来进行干燥的需要，并且加快了整体镜身处理周期。

撤回装置20可被布置来控制探针尖端的撤回速率。撤回速率可以是缓慢的，例如小于10mm每秒，优选地小于1mm每秒，诸如0.5mm每秒。撤回速率可以是恒定的。与可手动实现的情况相比，使用机械撤回装置能够更好地控制此类缓慢的撤回速率。

在一些实例中，可期望在生成等离子体时，在细长探针的远侧端部处存在水(例如，水雾或蒸汽)。在这种情景下，等离子体可从水中生成羟基自由基。羟基自由基是有效的灭菌剂。水可穿过细长探针来供应。在一个实例中，水穿过在同轴电缆的内导体内形成的纵向通路来供应。其间，气体导管可以是在同轴电缆外导体的外表面与保护套管的内表面之间形成的环状空间。以此方式，气体和液体两者可被递送到等离子体生成区域，从而允许局部生成羟基自由基。在一些实施方案中，所述设备可被配置来接收紫外线辐射以促进形成羟基自由基。例如，在WO 2009/060214 A1中公开了以此方式生成羟基自由基的实例。

设备10还可包括振动激励装置，所述振动激励装置被配置来致使插入管与细长探针之间进行相对振动。振动激励装置可与撤回装置20集成在一起，例如作为替代性操作模态。在振动操作模式中，撤回装置20可被布置来致使细长探针在器械通道内进行快速(例如超声波)小振幅振荡。在其他实例中，振动激励装置可独立于撤回装置操作。例如，振动激励装置可包括被配置来致使细长探针与插入管之间进行相对超声振动的合适马达(例如，步进马达或线性马达)或压电元件。振动激励装置可安装在细长探针上或插入管上。振动的目的是辅助或促进从器械通道中移除生物膜或其他碎屑。

振动激励装置可连接在细长探针的近侧端部处，即，紧靠撤回装置20。替代地或另外，振动激励装置可例如在探针尖端处或在其上位于细长探针的近侧端部处。振动激励装置可被布置来使探针尖端本身或安装在探针尖端上的刷子振动。在此实例中，振动激励装置可包括连接到刷子或等离子体施加器或在其附近的压电元件或微型马达。由振动激励装置激励的频率振动可在20kHz至10MHz的范围内。

图2示出用于在本发明中使用(例如，用于在上文所述的设备10中使用)的第一探针尖端100的剖视图。如图1所示，探针尖端100可连接到同轴电缆12的远侧端部。探针尖端100被配置来接收RF和/或微波EM能量以及气体以便产生热等离子体或非热等离子体，所述热等离子体或非热等离子体在将探针尖端100从窥视装置50的器械通道中撤回时可从探针尖端100的远侧端部被引导出去以引导至准器械通道的壁以用于灭菌。

在此实施方案中，探针尖端100在其远侧端部处包括第一电极102和第二电极104。第一电极102具有螺旋形状，并且第二电极104是在每个端部处开口的中空圆柱体，其中第一电极102通常沿着第二电极104的纵向轴线定位。空间103(也称为等离子体生成区域)从而被限定在第一电极102与第二电极104之间。

第二电极104具有在近侧端部中形成的雉堞部(即，如图3所示，由凹口125分开的一系列突出指状部121)。雉堞部允许气体从环绕同轴电缆12的环状气体导管106流动到第二电极104内的空间中。可通过配置所供应的RF和/或微波EM辐射以在空间103中第一电极102与第二电极104之间生成高电场来撞击等离子体。等离子体可使用RF EM能量来撞击并且通过微波EM能量来保持。生成的等离子体从第二电极104的远侧开口端部流出，以接触插入细长探针的器械通道的内表面。

同轴电缆12包括通过绝缘介电材料111与外导体110分开的内导体108。第一电极102连接到同轴电缆的内导体108，并且第二电极104连接到同轴电缆12的外导体110。在一些实施方案中，第一电极102可在其远侧端部处另外包括帽，诸如图4中示出并且在下文论述的帽218。

气体导管106可由在同轴电缆的外导体110的外表面与环绕同轴电缆12的保护套管112之间的环状间隙形成。如以上所述，可将气体在同轴电缆12的近侧端部处或其周围从气体供应源40引入到气体导管106。

第二电极104被配置来在同轴电缆12的远侧端部处装配在外导体110上方和套管112内。因此，第二电极104在其远侧端部处位于气体导管106内。气体能够穿过形成在第二电极104的近侧端部中的雉堞部从气体导管106流动到第二电极104内。

圆柱体陶瓷帽114通常在第二电极104内定位在同轴电缆12的远侧端部处。陶瓷帽114与同轴电缆12的外导体110的远侧端部间隔开。在这些部分之间的纵向间隙116可填充有粘合剂(例如UV固化粘合剂)，以防止在外导体110与内导体108之间产生任何电弧。

陶瓷帽114可在纵向方向上延伸大约2mm。陶瓷帽114具有斜切远侧端部面以促进从气体导管106流入空间103中的气体在第一电极102与第二电极104之间穿过，其中等离子体被撞击。第一电极102通过延伸穿过陶瓷帽114的导电元件(未示出)连接到同轴电缆的内导体108。导电元件可以是内导体108的突出超过外导体110的远侧端部的部分。

此实施方案的第一电极102由被扭绞以形成螺旋状或螺旋结构的导线形成。在一些实施方案中，导线可缠绕在介电材料(例如PTFE、PEEK或陶瓷材料)的实心核心上。替代地，导线可缠绕薄壁式开口圆柱体上。导线可优选地由良导体(诸如铜、银、金或电镀钢)制成，以确保在探针尖端100中最小化导体损耗。导线可以是内导体108的从同轴电缆12的远侧端部延伸出去的远侧部分。

第一电极102被配置成为在微波频率下与本发明一起使用的共振结构。在这些频率下，形成第一电极102的导线显示出电感行为。通过将第一电极102形成螺旋形物，当向尖端100供应能量时，在每个相邻匝之间产生电容。因此，此结构为在第一电极102中进行串联共振创造了适当的条件，从而在供应给探针尖端100的EM能量的微波频率下具有最小阻抗。

图3示出第二电极104的实例的透视图。第二电极104是具有开口远侧端部123的中空圆柱体以允许在电极内产生的等离子体从远侧端部流出。电极104的近侧端部也是开口的，使得电极可以如上所描述的方式装配到同轴电缆的远侧端部。电极104的近侧端部是雉堞形的，使得在电极104的近侧端部中指状物121之间形成多个凹口125。如上所描述，这些凹口125允许气体从气体导管106流动到电极104的内部，其中气体被撞击以产生热等离子体或非热等离子体。可期望具有在第二电极104的圆周周围规则地间隔开的多个凹口，使得进入空间103的气流在纵向轴线周围基本上是相对均匀的。

第二电极104具有至少11mm的总长度，其中在雉堞部的基座与第二电极104的远侧端部之间的距离为至少3mm，优选地为至少5mm。例如，所述距离可为6.8mm。此距离通常等于第二电极104内的在其中生成热等离子体或非热等离子体的体积的长度。

图4示出用于与本发明一起使用的探针尖端120的第二实施方案的剖视图。与第一探针尖端100对应的第二探针尖端120的特征已被赋予相同的附图标记，并且不再对其进行描述。探针尖端120以与上文描述的第一探针尖端100类似的方式装配在同轴电缆的远侧端部处。

在探针尖端120中，第一电极102是笔直的而不是螺旋状的。例如，第一电极102可仅仅是同轴电缆的内导体108的延伸部。第一电极102的远侧端部处是导电端帽122，所述导电端帽122与第二电极104的远侧端部间隔开以限定间隙119。探针尖端120被配置来接收RF能量和/或微波EM能量以及气体以便产生热等离子体或非热等离子体。探针尖端120以与上文描述的探针尖端100类似的方式操作。

端帽122辅助保持热等离子体或非热等离子体，并且在探针尖端120从窥视装置50的器械通道中撤回时还操作来将等离子体朝向器械通道的壁引导以用于灭菌。端帽122可以是圆形盘，例如具有类似于(优选地稍微大于)第二电极104的外径的直径。端帽122由导电材料(诸如铜、银、金或电镀钢)制成。端帽122连接到第一电极102的远侧端部，使得在第二电极104的远侧端部与端帽122之间存在大约0.5mm的间隙。端帽也可在具有螺旋状第一电极的实施方案(诸如图2所示的探针尖端100)中使用。

图5是示出当使用时探针尖端120周围的电场强度的计算机生成的模拟。可以看出，端帽122的存在起作用来将电场集中在环形区域124中，所述环形区域124在第二电极104的远侧端部与端帽122的纵向相对部分之间延伸。这指示可在此区域中生成等离子体，于是穿过空间103的气体流将被端帽122偏转以将等离子体引导到器械通道的内表面上。

尽管在图2和图4中未示出，但是探针尖端还可包括例如安装超过第二导体的远侧端部的刷子。所述刷子可包括被配置来抵靠器械通道的内表面摩擦以辅助灭菌和清洁过程的多个可变形刷毛。

图6示出用于对窥视装置50的主体54和器械通道同时进行灭菌的设备300的示意图。所述设备300在本文可称为整体外科窥视装置灭菌设备。为了清楚起见，在图6中设备的各部分被示出为透明的。透明度对于本发明不是必不可少的。

设备300包括接纳窥视装置的主体54的头部腔室302。头部腔室302被布置来生成热等离子体或非热等离子体以用于对主体54的外部表面进行清洁和灭菌。头部腔室302包括在限定U形横截面的外壳之间形成的内部体积303。主体54可插入到一对直立的面板305(其形成U形横截面中的臂)之间的体积303中。

体积303是在其中等离子体和/或羟基自由基被施加到主体52的灭菌区。主体54可穿过体积303的顶表面中的开口(例如在面板305之间)被引入到体积303中。替代地，头部腔室302的基座307可从面板305拆卸下来以形成进入体积303中的开口。在另一个实例中，面板中的一个或两个可枢转地连接到基座307，由此它们可旋转离开其竖直位置以使主体54能够插入。因此，头部腔室302可以是能够开口的以用于将主体54定位在腔室内，并且可关闭以进行灭菌。头部腔室302的直立面板305中的至少一个可包括用于将窥视装置的主体54保持在头部腔室302内的适当位置的构件。例如，主体54可利用一个或多个钩子保持在适当位置。

等离子体施加器的阵列可布置在面板305的面向体积303中的内侧表面上。每个等离子体施加器可被布置来接收气体(例如氩气)和来自合适生成器(未示出)的RF和/或微波EM能量的供应。每个等离子体施加器可具有包封的等离子体生成区域和出口，所述出口用于将等离子体从等离子体生成区域朝向窥视装置的主体54引导。例如，每个等离子体施加器可包括对应于上文关于图2至图5描述的探针尖端中的一个的结构。

头部腔室302可另外或替代地被配置来生成羟基自由基(在本文也称为OH自由基)以用于对窥视装置的主体54进行灭菌。通常，在上文论述的等离子体施加器的等离子体生成区域中，由供应的水(优选地如雾或蒸汽)生成OH自由基。等离子体在包括水的区域中的生成可例如通过与等离子体中的高能阳离子的反应而致使形成羟基自由基。

使用OH自由基进行灭菌可使用上文描述的等离子体施加器结合用于将水(例如水雾)引入体积303中的单独进水口(未示出)来实现。

替代地，OH自由基可例如通过布置水供应源以提供给每个等离子体施加器来在每个等离子体施加器处生成。等离子体施加器可被调适成使得等离子体被引导到水雾中，之后被引导到体积303中，使得来自每个施加器的输出主要是OH自由基。因此，头部腔室302可包括具有OH自由基生成区域和出口的施加器阵列，所述出口用于将生成的OH自由基从OH自由基生成区域朝向窥视装置的主体54引导出去。头部腔室302可进一步被配置来例如通过提供盖元件来将OH自由基限制在头部腔室302中，所述盖元件可封闭头部腔室302的直立面板305之间(例如在头部腔室302的端部和顶部处)的体积303的开口。

为了生成OH自由基，头部腔室302可包括雾生成器，所述雾生成器被连接以将水雾(即，雾的水分)递送到每个施加器的OH自由基生成区域中。每个施加器还可包括被连接以将气体递送到OH自由基生成区域中的气体进口，所述施加器由此可产生热等离子体或非热等离子体以产生电离放电，以用于生成OH自由基以便从施加器递送出去。

为了对插入管52内的器械通道的内部表面进行灭菌，可使用如图1所示的设备10。在使用时，细长探针可从插入管52的远侧端部朝向其近侧端部插入穿过器械通道，使得在初始位置中，探针尖端14(其可以是如上文关于图2至图5所描述的探针尖端)在器械通道的近侧端部处，例如在窥视装置的主体54处或其内。

设备300还包括处理床304，所述处理床304可被配置来线性地移动，或者可被提供为如下文所解释的传送带。细长探针的近侧端部从插入管52的远侧端部突出，并且在锚固件306处固定到处理床304。细长探针可通过锚固件306连接到生成器和气体供应源(未示出)。例如，生成器和气体供应源可连接到锚固件306，所述锚固件306可包括用于与细长探针连通的接口端口。替代地，细长探针可延伸穿过锚固件以与生成器和气体供应源直接连接。

用于对细长探针的外部表面进行灭菌的环状等离子体生成器308安装在处理床304上。下文关于图7更详细地论述环状等离子体生成器308。

在此实例中，插入管52并未固定到处理床304，而是相对于包含窥视装置的主体54的头部腔室302安装在固定位置。

在使用时，处理床304和插入管52相对于彼此移动，例如通过在纵向方向上远离头部腔室302移动处理床304。锚固件306和环状等离子体生成器308固定到处理床304，因此此相对移动致使探针尖端穿过器械通道撤回，并且致使环状等离子体生成器308经过插入管52的外部表面。在此移动期间，探针尖端14和环状等离子体生成器308被配置来生成热等离子体或非热等离子体，使得器械通道和插入管52的外表面被灭菌。

处理床304可以小于1mm每秒(诸如0.5mm每秒)的速率移动。运动可以是连续的，或者可以离散步长进行，每个步长小于1mm。设备300由此可在具有最小人工干预的情况下提供对整个窥视装置的自动灭菌。

可理解，可以其他方式实现相对移动。例如，头部腔室可相对于处理床304纵向移动。在另一个实例中，环状等离子体生成器308可能够独立地移动，例如以相对于处理床滑动。因此，插入管52的外部可与器械通道被分开灭菌。

处理床304可以传送带的形式提供。由于可将锚固点306安装到传送带上，使得其在传送带的端点周围循环，同时保持探针尖端14和细长探针穿过器械通道被撤回的方向，因此这可减少设备300的长度。

图7是图6的突出显示区域309的放大图，其特别地示出环状等离子体生成器308。环状等离子体生成器308在支架310上安装到处理床304，使得处理床304在纵向方向上的移动也使环状等离子体生成器308移动。插入管52穿过环状等离子体生成器308的中心安装。所生成的等离子体在器械软管52的整个圆周周围朝向其表面引导，以确保当环状等离子体生成器308通过移动处理床304而经过器械软管52时，器械软管52被完全灭菌。

环状等离子体生成器308例如通过穿过支架310的连接件而连接到气体供应源和生成器。生成器可供应RF和/或微波EM能量以使等离子体能够由安装在环状等离子体生成器308中的一个或多个等离子施加器撞击并得以维持。等离子体施加器可在径向方向上定向，使得将生成的等离子体引导到由环状等离子体生成器308环绕的圆形空间中。每个等离子体施加器可以与上文论述的探针尖端14类似的方式配置。

环状等离子生成器308可以任何合适的方式配置以确保生成等离子体并将其引导到细长探针穿过其中的外部表面上。

图8是作为本发明的另一个实施方案的整体外科窥视装置灭菌设备400的示意图。设备400包括沿着一个边缘枢转地连接的基座部分402和罩盖部分404。在关闭位置中，基座部分402和罩盖部分404限定内部体积，所述内部体积被配置来接纳整个窥视装置50，即主体54和插入管52两者。因此，设备400可以是相对紧凑的，并且在一些实施方案中可以是便携式的。

在打开位置中，基座部分402和罩盖部分404分离来使内部体积暴露以接纳窥视装置50。

基座部分402和罩盖部分404中的至少一者包括容纳一个或多个等离子体施加器的面板，所述等离子体施加器被布置来将生成的等离子体引导到窥视装置50的外表面。在一些实施方案中，基座部分402和罩盖部分404中的至少一者可另外或替代地包括多个OH自由基施加器，以用于与上文关于图6描述的灭菌设备300的头部腔室302类似的方式对窥视装置50进行灭菌。

当窥视装置50处于基座部分402与罩盖部分404之间的体积中时，窥视装置50的器械通道可使用如图1所示的灭菌设备10来灭菌。

设备的内部体积可包括将微波EM能量发射到其中的微波空腔。在这种实例中，生成器可包括磁控管或合适的半导体放大器。所述设备可包括进水口(未示出)以能够在内部体积内产生雾，由此由等离子体生成OH自由基。

所述设备可包括用于使内部体积内的窥视装置旋转，以确保外表面的所有区域都经受非热等离子体或OH自由基的回转台或其他旋转机构。在下文论述的图14中示出这种设备的实例。

窥视装置可在其经受灭菌之前在常规的工业清洗机中进行清洗。然而，在另一个实例中，灭菌设备可被集成到常规的工业清洗机中。例如，清洗机的滚筒可被配置为可将微波EM能量发射到其中的微波空腔。替代地或另外，等离子体施加器(诸如上文论述的那些)可布置在滚筒周围或其上以在其中递送等离子体。

图9描绘被配置来对插入管502的远侧端部进行清洁和灭菌的远侧端部清洁装置500。远侧端部清洁装置500可与上文论述的灭菌设备10和环状灭菌生成器308组合使用，或者可以是独立的单元。

远侧端部清洁装置包括外壳504(例如，刚性圆柱体外壳)，所述外壳504限定被设定尺寸来接纳外科窥视装置的插入管502的远侧端部的凹槽506。插入管502由多个辊508支撑，这些辊508起作用来使插入管502在凹槽506内居中。凹槽506包含跨越凹槽以接触插入管的远侧端部面的刷子510。刷子510连接到安装在外壳504中的驱动单元(例如，线性马达或步进马达，未示出)。在使用时，刷子通过驱动单元旋转以清洁插入管502的远侧端部面中的光学器件和任何凹槽。

在一个实例中，外壳504还可包括在插入管的远侧端部的侧表面周围延伸的多个刷子。这些另外的刷子也可被配置来在外壳内旋转以清洁插入管在其远侧端部处的外圆周。此类刷子也可被包括在上文论述的环状等离子体生成器308内。

除了刷子之外，外壳还可包括安装在外壳504内的等离子体施加器(例如，类似于上文论述的探针尖端)，以将非热等离子体或热等离子体源递送到插入管502的远侧端部面上以用于灭菌或消毒。外壳504还可包括进水口，所述进水口用于引入水或雾以有助于清洁过程和/或辅助生成羟基自由基以便对镜身端部进行灭菌。

图10描绘用于灭菌设备10(其类似于上文关于图1所论述的灭菌设备10)的探针尖端140，其中细长探针在插入管52的远侧端部处从器械通道53突出。与上文论述的探针尖端相同的特征被赋予相同的附图标记，并且不再对其进行描述。

探针尖端140包括安装在第二电极104的远侧部分上，端帽122的近侧的圆盘状刷子126。所述刷子可以是可变形的以装配穿过器械通道53。它可用来抵靠插入管52的远侧端部面摩擦以辅助清洁。用于灭菌的等离子体或羟基自由基可在刷子内或刷子近侧生成。

图11A描绘可在本发明中使用的另一种探针尖端150。与上文论述的探针尖端相同的特征被赋予相同的附图标记，并且不再对其进行描述。

在此实例中，探针尖端150穿过细长探针供应水，并且包括形成在第二电极104中的多个出水口孔152。

图11B是穿过探针尖端150的剖视图。在此实例中，同轴电缆12的内导体108是中空的以限定纵向通道151以用于将水从细长探针的近侧端部传送到探针尖端。在此实例中，第一电极102包括内导体108的延伸超过同轴电缆12的远侧端部的远侧部分。纵向通道151继续进入到第一导体102中。在等离子体生成区域103内，出口156(例如，穿过第一电极102的多个径向孔中的一个)使水能够从纵向通道151逸出。出口156可被配置为喷嘴，以促进在空间103内生成水雾。第二导体104中的出口孔152允许水离开探针尖端并与插入管的内表面(未示出)接触。

出口孔152位于探针尖端在其处发出等离子体的间隙近侧。因此，当所述装置穿过器械通道被撤回时，可将水雾供应到插入管的表面，之后将等离子体引导到该区域。这可促进生成羟基自由基以达到灭菌或消毒的目的。

探针尖端可仅用于递送水例如以冲洗通道，或在无水的情况下递送等离子体(例如热等离子体以干燥通道)，或者同时递送等离子体和水(例如以利用羟基自由基处理器械通道)。

图12描绘可在本发明中使用的另一种探针尖端160。与上文论述的探针尖端相同的特征被赋予相同的附图标记，并且不再对其进行描述。在此实例中，端帽122在远侧方向上延伸，并且具有安装在其上的刷子162。刷子可被配置成与图10所示的刷子126具有相同目的。在此实例中，出口孔152在刷子162内位于间隙119的远侧。因此，递送的水是为了达到促进刷子162的清洁作用的目的。

图13描绘可在本发明中使用的另一种探针尖端170。与上文论述的探针尖端相同的特征被赋予相同的附图标记，并且不再对其进行描述。探针尖端170与探针尖端160相同，不同的是出口孔152位于间隙119的近侧并且与图11A和图11B中公开的那些具有相同目的。应当理解，探针尖端可具有本文论述的出水口孔的任何组合。

图14描绘被配置来对外科窥视装置604的外部表面进行灭菌的灭菌设备600。设备600包括限定用于接纳外科窥视装置604的内部体积603的腔室602(例如圆柱体外壳)。腔室3602可具有可移动的罩盖或其他可打开的窗口或门，以允许插入和移除外科窥视装置604。

腔室602包括外科窥视装置604安装在其上的回转台606。回转台606可例如在可位于腔室602的基座中的驱动机构(未示出)的控制下在腔室602内旋转。

内部体积603被布置来接纳各种输入以辅助对外科窥视装置604的外部表面进行灭菌。

例如，水供应源608可被连接以将水递送到将水(例如，雾或喷雾)注入内部体积603中的多个进水口610。在此实例中，多个进水口610被示出为在腔室602的顶表面中。然而，在实践中，它们可位于腔室的任何或所有表面周围以例如将均匀的雾递送到内部体积中。

腔室602包括可将微波能量从其发射到内部体积603中的微波入口616。内部体积可被配置为微波空腔。微波能量可通过端接微波耦合器620的合适的电缆618传送到腔室602，所述微波耦合器620将微波能量耦合到内部体积中。

气体供应源612可连接到气体入口614以用于将气体(例如惰性气体，诸如氩气)递送到内部体积中。惰性气体和微波能量的组合可允许等离子体在内部体积中撞击。等离子体和雾一起的存在可促进形成羟基自由基以辅助灭菌。尽管未在图14中示出，但是气体入口和微波入口可被组合，使得将等离子体直接注入腔室602中。

另外或替代地，腔室602可被布置来接纳可被递送到内部体积中的紫外线(UV)辐射的供应。UV辐射还可辅助从水雾中形成羟基自由基。

可提供其他类型的设备以使用羟基自由基来对外科窥视装置604的外部表面进行灭菌。例如，等离子体射流的阵列(或可能的强UV源)可与雾生成器结合使用以在外科窥视装置604的上方或其周围进行扫描。

Claims (32)

1.一种用于对外科窥视装置进行灭菌的设备，所述设备包括：

灭菌器械，所述灭菌器械能够插入穿过沿着外科窥视装置的插入管延伸的纵向通道，所述灭菌器械包括：

细长探针，所述细长探针包括用于传送射频(RF)电磁(EM)能量和/或微波EM能量的同轴电缆，

探针尖端，所述探针尖端连接在所述同轴电缆的远侧端部处以用于接收所述RF能量和/或微波能量，以及

气体导管，所述气体导管用于将气体传送到所述探针尖端；

其中所述同轴电缆包括内导体、外导体以及将所述内导体与所述外导体分开的介电材料，

其中所述探针尖端包括连接到所述同轴电缆的所述内导体的第一电极，以及连接到所述同轴电缆的所述外导体的第二电极，

其中所述第二电极包封所述探针尖端的内部体积，其中所述第一电极在所述内部体积内纵向延伸，

其中所述探针尖端还包括绝缘帽，所述绝缘帽安装在所述同轴电缆的远侧端部处以将所述同轴电缆与所述内部体积隔离，

其中所述气体导管通过在所述绝缘帽与所述第二电极之间形成的流动路径与所述内部体积流体连通，

其中所述第一电极和所述第二电极被配置来从所述同轴电缆接收所述RF能量和/或微波能量以在所述内部体积中建立电场以用于撞击其中的等离子体，并且

其中所述探针尖端包括出口，所述出口用于从所述内部体积释放等离子体。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述绝缘帽安装在所述第二电极内，并且其中所述流动路径包括所述第二电极中的允许气体在所述绝缘帽周围流动的多个开口。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述第二电极是圆柱体，并且所述多个开口各自包括所述圆柱体中的纵向凹口。

4.如权利要求3所述的设备，其中所述第二电极的近侧端部是雉堞形的以提供所述多个开口。

5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其包括液体导管，所述液体导管用于将水递送到所述内部体积。

6.如权利要求5所述的设备，其中所述液体导管是穿过所述同轴电缆的所述内导体的中空过道。

7.如权利要求5或6所述的设备，其中所述液体导管被配置来将水雾递送到所述内部体积中。

8.如任一前述权利要求所述的设备，其中所述细长探针包括保护套管，所述保护套管限定所述同轴电缆延伸穿过的内腔，并且其中所述气体导管是在所述同轴电缆的外表面与所述保护套管的内表面之间形成的通路。

9.如任一前述权利要求所述的设备，其中所述探针尖端包括在所述内部体积的远侧端部处安装在所述第一电极上的导电帽，所述导电帽与所述第二电极的远侧端部间隔开以限定所述出口。

10.如任一前述权利要求所述的设备，其中所述第一电极是螺旋状的。

11.如任一前述权利要求所述的设备，其中所述第一电极由所述同轴电缆的所述内导体的延伸超过所述外导体的远侧端部的部分形成。

12.如任一前述权利要求所述的设备，其中所述绝缘帽具有斜切远侧边缘。

13.如任一前述权利要求所述的设备，其还包括撤回装置，所述撤回装置安装在所述细长探针上并且被配置来使所述细长探针穿过其缩回。

14.如权利要求13所述的设备，其中所述撤回装置包括马达，所述马达能够驱动来以小于10mm每秒的速度使所述细长探针缩回。

15.如任一前述权利要求所述的设备，其中所述探针尖端还包括安装在其远侧端部处的清洁刷子。

16.如任一前述权利要求所述的设备，其还包括振动激励装置，所述振动激励装置被配置来将超声振动施予到所述细长探针和/或所述探针尖端。

17.如权利要求16所述的设备，其中所述振动激励装置安装在所述细长探针上。

18.一种用于对外科窥视装置进行灭菌的设备，所述设备包括：

外壳，所述外壳限定用于接纳外科窥视装置的壳体；

安装在所述外壳中的等离子体施加器，所述等离子体施加器包括等离子体生成区域和出口，所述出口用于将生成的等离子体从所述等离子体生成区域引导到所述壳体中；

功率生成器，所述功率生成器被连接以将RF能量和/或微波EM能量递送到所述等离子体施加器；

气体供应源，所述气体供应源被连接以将气体递送到所述等离子体施加器。

19.如权利要求18所述的设备，其中所述外壳包括回转台，所述回转台用于使所述外科窥视装置在所述壳体内旋转。

20.如权利要求18或19所述的设备，其包括液体供应源，所述液体供应源用于将水递送到所述壳体中。

21.如权利要求20所述的设备，其中所述液体导管被配置来将水雾递送到所述壳体中。

22.如权利要求20或21所述的设备，其中所述液体导管被布置来将水递送到所述等离子体施加器的所述等离子体生成区域中。

23.如权利要求18至22中任一项所述的设备，其中所述外壳包括限定所述壳体的表面的面板，其中所述面板具有安装在其中的等离子体施加器阵列。

24.如权利要求18至23中任一项所述的设备，其中所述壳体包括用于接纳所述外科窥视装置的主体的主体部分，以及用于接纳所述外科窥视装置的插入管的环状区域。

25.如权利要求24所述的设备，其中所述环状区域包括环状等离子体生成器，所述环状等离子体生成器被配置来相对于所述外科窥视装置的所述插入管移动。

26.如权利要求25所述的设备，其中所述环状等离子体生成器安装在处理床上，所述处理床能够相对于所述主体部分沿着所述外科窥视装置的所述插入管的长度移动。

27.如权利要求26所述的设备，其中所述处理床包括传送带。

28.如权利要求18至26中任一项所述的设备，其还包括根据权利要求1至17中任一项所述的用于对延伸穿过所述外科窥视装置的所述插入管的通道内侧进行灭菌的设备。

29.一种用于对外科窥视装置进行灭菌的设备，所述设备包括：

外壳，所述外壳限定用于接纳外科窥视装置的插入管的远侧端部的凹槽；

刷子，所述刷子安装在所述凹槽中以接触所述插入管的所述远侧端部；

驱动元件，所述驱动元件可操作地连接到所述刷子，以致使所述刷子在所述外壳内进行相对运动。

30.如权利要求29所述的设备，其还包括：

安装在所述外壳中的等离子体施加器，所述等离子体施加器包括等离子体生成区域和出口，所述出口用于将生成的等离子体从所述等离子体生成区域引导到所述凹槽中。

31.如权利要求30所述的设备，其还包括：

功率生成器，所述功率生成器被连接以将RF和/或微波EM能量递送到所述等离子体施加器；

气体供应源，所述气体供应源被连接以将气体递送到所述等离子体施加器。

32.如权利要求30或31所述的设备，其包括液体供应源，所述液体供应源用于将水递送到所述壳体中。

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