CN113287051A - 能够通过微控制器对刚性内窥镜进行温度调节的防起雾系统 - Google Patents
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Abstract
对于刚性内窥镜,最终结果是结合可通过微控制器进行温度调节的防起雾系统,这是本发明的主题,即具有一种显然标准的刚性内窥镜(图4)。可以承受外科手术期间持续的温度变化,为内窥镜装置增值并防止普遍起雾。通过这种可调节温度的防起雾系统,可以控制温度水平,从而在使用硬性内窥镜的任何干预措施(如宫腔镜检查,膀胱镜检查,普通外科手术,关节镜检查等)中,易于防止起雾/凝结。完全使用本发明这样就避免了外科医生在手术过程中需要从患者体内取出内窥镜。因此,外科医生不会由于持续的不良可见性而变得疲劳。这减少了干预的持续时间,优化了过程并提供了所讨论的内窥镜所期望的视觉质量。
Description
技术领域
本发明属于医疗手术设备领域,更具体地,涉及微创手术领域。
本发明的主要目的是可以通过微控制器进行温度调节的系统,该系统可以在任何刚性内窥镜的制造过程中实施。通过此系统,我们可以控制远端的温度水平,目的是在使用硬性内窥镜的任何干预措施(例如宫腔镜检查、泌尿外科、普外科、关节镜检查等)中防止起雾/凝结。
背景技术
内窥镜手术是当今普遍且安全的医疗技术。这是一种外科手术技术,可通过自然的孔眼、手术切口或损伤来实施,以使中空器官或体腔可视化。使用摄像机的帮助,医疗团队可以看到患者体内的手术区域并对其进行干预。光线通过玻璃纤维传输以进行照明和可视化,而不会传输有害的热量。
这些技术被称为微创技术,因为它们可以防止开放式手术或常规手术所需的大手术刀割伤,从而实现更快、更舒适的术后期。
用于病理学诊断和治疗的内窥镜检查程序在所有医院和医疗中心成为常见程序之前,已经开发出用于病理学诊断和治疗的内窥镜检查程序。
刚性内窥镜检查目前是一种常见且安全的诊断外科技术。这是一种外科手术技术,可通过自然的孔眼、手术切口或损伤来实施,以使中空器官或体腔可视化。使用摄像机的帮助,医疗团队可以看到患者体内的手术区域并对其进行干预。这些技术被称为微创技术,因为它们可以防止大量干预,因此可以在合并症少得多的情况下实现恢复期,并使患者感到更舒适。
内窥镜下的损伤治疗目前包括多种技术,例如腹腔镜检查,用于使腹腔内部内容物可视化;关节镜,用于关节;膀胱镜检查,用于膀胱和尿道的内表面;以及宫腔镜检查,用于通过阴道和子宫颈的子宫内部。
自内窥镜手术开始以来,手术期间的视觉问题一直是微创技术发展的障碍。在手术过程中保持正确的视觉对于维持该技术的有效性和安全性至关重要。视觉的这些缺陷会导致手术时间增加甚至出现并发症。这些视觉问题中的一些已经随着光学系统和监视器中具有更高分辨率的视觉系统的发展而得到改善。但是由于患者内部与镜头(Lens Fogging,LF)之间的温度差,由于镜头的起雾会导致一些视觉问题,这是手术固有的。Lawrentschuk等人在一项实验研究中证明,腹腔镜检查中源自LF的视觉问题会随着光学器件的镜头温度的降低而增加,并随着腹内湿度百分比的增加而增加。
内窥镜末端或远端(LF)的起雾是由末端玻璃的两个表面之间的温度差引起的。空气具有以蒸气形式保留湿气的能力,而湿气与温度有直接关系。因此,当保留一定量的水蒸气的一定量的空气冷却时,其保留能力将降低并且过量的湿气将凝结。与冷的表面接触的空气膜被迫散去多余的湿气,正是这种冷凝使内窥镜的玻璃起雾。以下原因导致镜头起雾:某些手术(例如胃外科手术)中使用的吹入气体(CO2)温度低;患者自身的体温;由于体液的存在而存在于手术区域内的湿气;手术器械与内窥镜的相互作用;以及外部变量。
为了防止该问题,已经提出了多种解决方案。在减少LF的建议方案中,我们可以找到3个大组:
1.加热内窥镜的机构。已经描述了用于将内窥镜的端部维持在降低起雾的温度的不同方法。提出使用外部加热和加湿的CO2作为减少LF的有效理论方法,但没有实际的临床证明。经典地,已经描述了使用热盐溶液来提高内窥镜的温度,甚至使用热水壶来使血清在更长的时间内保持是热的。还已经开发出了在光学器件干燥时加热光学器件的末端的装置。
2.防起雾解决方案。已经使用了多种产品通过在腹腔镜末端使用表面活性剂物质来降低起雾的倾向。像Betadine或洗必泰这样的经典,或更特别的像是FREDTM(Covidien,都柏林,爱尔兰)、ResoclearTM(Resorba,纽伦堡,德国)。
3.修改内窥镜的设备。已经描述了用于减小LF的对常规内窥镜的不同修改。Ohdaira小组描述了在光学器件玻璃上使用二氧化钛层以减少相机的起雾,并在光学器件末端的振动系统进行自清洁。妨碍其开发和商业化的主要缺点之一是高价格和内窥镜消毒的问题。
但是,这些只是临时解决方案,因为光学器件失去温度的那一刻,镜头会再次起雾。这些未解决的困难导致:手术或检查区域的视觉丧失;为了使内窥镜除雾并继续进行外科手术,由于在介入过程中内窥镜在体内的抽出和插入中的连续重复而引起的在介入过程中的时间损失;设备和/或患者受到污染的风险;在外科手术过程中增加使用者的疲劳感,等等。
到目前为止,大多数出版物和研究都集中在外部加热内窥镜末端的方法上,这些方法可以在不同温度下采用不同的解决方案,也可以采用局部加热系统。鉴于导致LF开始的最重要因素是光学器件与患者内部之间的温度差异,因此开发了可调节的自加热系统,无论整个干预过程中产生的条件如何,该系统在整个干预过程中均可保持内窥镜的恒定温度,因此消除了LF,并在干预过程中提高了外科医生的视觉质量。
任何本领域技术人员都会想到对图像进行处理以解决起雾的问题,换句话说,将解决方案应用于诸如物镜、镜头、相机和监视器之类的图像组件。在本发明中,不处理图像,但是,我们设法在不改变产品的外部和内部尺寸的情况下提高了视觉质量。
与电阻器不是镍铬合金并且电阻器位于内管内部的文献CN20538610 U和US2007149856 A1中所描述的不同,在该专利申请中描述的用于刚性内窥镜的医疗装置中,电阻器位于所述内管的外部。
本文所述的装置与CN20538610 U之间的另一个重要区别在于,后者与本发明的装置所包括的双同轴管结构相反,包括一根单管。
本发明关于文献CN20538610 U和US2007149856 A1的其他差异涉及以下事实:电阻器通过胶带粘贴在内管的外表面上而完全粘附和绝缘,同时光纤还位于包围所述电阻器的同轴空间内。
因此,在本发明中,镍铬合金电阻器位于在内管与外管之间界定的同轴空间中;其中,与其中电阻器(不是由镍铬合金制成)连同镜头进入内管内部的文献CN20538610 U和US2007149856 A1相比,光纤穿过所述同轴空间并且也被定位(由绝缘体隔开)。
在这种情况下,没有人想到的是电阻器的关键位置,在该关键位置电阻器提供了受控的温度,从而保护了镜头和物镜,这与从未制造的CN20538610U和US2007149856A1中从未发生过的情况相反,其中本发明是图像系统的组成部分(物镜),导致物镜的不希望的温度升高,因此不可能在市场上应用。
另外,应该指出的是,内窥镜的劣化的主要问题是湿气的入口和密封的丧失。当该湿气或流体的入口发生时,所述入口直接通过透镜系统产生。在本发明的装置中,电阻器位于透镜系统的外部并且不与透镜系统直接接触,因此防止了电风险。
相反,在诸如文献CN20538610U和US2007149856A1中描述的常规内窥镜中,如果湿气或液体进入电阻器和透镜系统共同定位的空间,则所述电阻器会变湿,破裂或损坏,这将对产品以及与温度可调节控制器的连接造成电风险。
除此之外,这里描述的电阻器并不意味着产品标准有任何变化。仍可使用具有认证质量的同一透镜系统,在由于密封造成劣化的情况下,可以轻松维修透镜系统,而不会影响其在内管与外管之间安装的电气系统。
还应该注意的是,我们了解到,由于无法进行适配,因此未制造内窥镜装置(例如CN20538610 U和US2007149856 A1中所述的装置),因此在不修改产品标准和常规通用零件的情况下,无法以这种方式进行制造;尤其是因为没有足够的空间。
还应该注意的是,在本发明的用于刚性内窥镜的医疗装置中,放置连接引脚使得如果在干预期间的某个时刻必须停止使用内窥镜的防起雾作用,则可以继续像常规情况那样使用内窥镜的防起雾作用,目的是首先以使手术区域能够被照亮。这就是为什么连接引脚位于ID环中,靠近负责传输光的灯柱的原因。
灯柱的通用性促进了现有光缆的适应性,从而使防起雾系统可以替代使用。
此外,应注意的是,连接引脚在内窥镜(ID环4)的那部分中的位置有利于适配性。
因此,就产品设计而言,本发明的用于刚性内窥镜检查的医疗装置是一种新颖的系统,其专注于优化和易于制造,对用户和产品本身没有风险。
发明概述
本发明是防起雾系统,其可以通过微控制器进行温度调节,该系统在任何刚性内窥镜的制造过程中实施。因此,控制其温度,使得在介入期间内窥镜在任何情况下都不会起雾。
本发明可以应用于任何类型的内窥镜手术中,其中将光学器件引入生物体、人或动物的腔中。这使得内窥镜手术成为其应用领域。这克服了迄今为止尚未解决的由于起雾而在外科手术领域造成的视觉丧失的困难。
光学器件末端或远端的起雾是由末端的玻璃的两个面之间的温度差引起的。空气具有以蒸气形式保持湿气的能力,而湿气与温度有直接关系。因此,当保留一定量的水蒸气的一定量的空气冷却时,其保留能力将降低并且过量的湿气将凝结。与冷的表面接触的空气膜被迫散去多余的湿气,正是这种凝结使光学器件的玻璃模糊。
以下原因导致镜头起雾:
-吹入气体(CO2)的低温,用于某些外科手术,例如胃外科手术。
-患者的体温本身。
-由于体液的存在,外科手术区域内部存在的湿气。
-手术器械和内窥镜的相互作用。
-外部变量。
当前,在外科手术中,镜头起雾是在两个不同的时刻发生的:
干预之前。
-在将光学器件引入腔之前,将其浸入50℃的热血清中,以加热其壁并防止其成为水蒸气在该表面上凝结的冷表面。
-通过加热的吹入器导管提高CO2的温度。
干预期间:
-在光学器件的末端使用防起雾剂,例如异丙醇和市场上出售的其他产品。
-通过纱布垫手动清洁镜头,并将内窥镜浸入50℃的热血清中。
-将内窥镜的远侧末端引入辅助加热装置。
但是,这些只是临时解决方案,因为光学器件失去温度的那一刻,镜头会再次起雾。
这些仍未解决的困难导致:
-手术或检查区域的视觉丧失。
-介入期间由于内窥镜在介入期间在人体中的抽出和插入过程中的连续重复而造成的时间损失,以使其除雾并继续进行手术或医学检查。
-消耗性CO2探针的高成本
本发明的主要优点如下:
-外科医生将始终拥有清晰的视觉。这样,他们可以将内窥镜的工作温度控制在30到50摄氏度之间的范围内。
-防止在干预过程中内窥镜在体内的抽出和插入过程中连续重复,以使其除雾并继续进行手术或医学检查。由于不需要进行连续的操纵以使其在外部除雾,因此这可以显著减少干预时间。同样,可以更好地控制在干预过程中可能发生的出血。
-降低了耗材成本,从而节省了大量资金。在使用加热的CO2吹入器的情况下,由于所使用的(消耗性)探针是一次性的并且具有高的经济成本。
-安装了此防起雾系统后,内窥镜不会改变标准内窥镜的尺寸、长度或重量。因此,不必更换手术室器械,例如套管针。
-可以校正难以控制的外部变量,这些变量会直接影响手术时间和结果:外科医生可防止由于手术室环境条件而引起的起雾。使用与内窥镜同时引入患者体内的其余手术器械,例如烧灼器或任何其他可产生热量的器械。所有这些器械都会在正在进行干预的腔体内部产生热量,这直接影响到镜头起雾之前的观看时间。患者的人体测量特征本身也会发生同样的情况。
对本发明的描述
防起雾温度控制系统,本发明的目的,包括在内管中安装由镍铬合金(镍和铬的合金)制成的电阻器,该电阻器用耐高温胶带绝缘。所述电阻器的温度可调节,工作在30至50摄氏度之间的可变范围内。通过安装在光源中的微控制器来实现温度调节。
电阻器耦合在内窥镜的内管的外表面上,径向地终止于远端。该电阻器通过位于内窥镜主体中的连接器接受电;即使内窥镜的光纤和防起雾系统都连接到光源,这也可以使内窥镜的光纤和防起雾系统的电源相互独立。
附图说明
作为对所提供描述的补充,并且为了帮助使本发明的特征更易于理解,所述描述附有一组附图,这些附图以举例说明而非限制的方式表示以下内容:
图1示出了没有外管的本发明装置的侧视图。
图2示出了组装在最终产品中的本发明的装置的侧视图的横截面,其中可以看到组成该装置的不同元件的分解图。
图3示出了组装在最终产品中的本发明的装置的侧视图。
图4示出了温度控制连接的详细视图。
图5示出了温度控制连接的另一个详细视图。
图6示出了图5所表示的横截面。
图7示出了本发明的装置的前部的详细横截面。
发明详述
鉴于所提到的附图并且根据所使用的编号,附图示出了本发明的优选的示例性实施方案,其包括下面详细指示和描述的部件和元件。
刚性内窥镜的架构主要包括4个部分:
-外管(11)
-主体(12)
-目镜(13)
-灯柱(14)
外管(11)容纳内管(2),在内管(2)中放置有镜头(7)、1型隔离物(8)、2型隔离物(6)和物镜系统(5)。光纤(9)和电阻器(1)位于内管(2)与外管(11)之间。电阻器(1)缠绕在内管(2)的表面上,并通过耐高温胶带完全粘合并绝缘。因此,光纤(9)位于已经缠绕在内管(2)上的电阻器(1)上,从而占据了到外管(11)的内表面为止的剩余空间。
主体(12)是负责组装构成最终产品的各个子组件的部件。目镜(13)与外管(11)和灯柱(14)一起聚集在主体中。因此,它是负责传递视觉,传递光的子组件与温度可控防起雾系统之间的纽带。
目镜(13)将与近端视觉相关的所有元件归为一组。聚焦系统(10)位于此子组件中。目镜(13)连接到相机,以便能够将由刚性内窥镜获得的图像投影在监视器上。
灯柱(14)是负责容纳与光传输有关的部件的组件。该组件直接连接到光缆。沿着外管(11)的内部延伸的光纤(9)穿过该组件。
围绕内管(2)放置的电阻器(1)由镍铬合金制成。镍铬合金是由镍和铬制成的合金。它以高度耐高温金属以及具有高电阻而著称。其主要特性是:
-高抗腐蚀性和抗氧化性。
-高度耐高温(高熔点)。
-高电阻(不是如其他金属那样好的导体)。
-没有磁性。
-银灰色。
-耐久和灵活。
(https://www.micro-log.com/index.php?controller=attachment&id_attachment=19)
可以通过在30到50摄氏度之间的热间隔内达到可变温度来调节电阻器(1)的温度。电阻器(1)的直径为0.2mm,电阻器(1)的值为180Ω,功耗为1.2W。
电阻器(1)放在内管(2)周围,事先用聚酰胺耐高温胶带绝缘。所述带成功地用于温度低至-269摄氏度和高至400摄氏度的应用中。该胶带具有粘合膜,以便粘贴到内窥镜的内管(2)上。它具有高性能、可靠性和耐用性,并具有电气、热、化学和机械特性的独特组合。
(http://www.dupont.com/content/dam/dupont/products-and-services/membranes-and-films/poIyimde-films/documents/DEC-Kapton-HN-datasheet.pdf)
内窥镜组装完成后,电阻器(1)将连接到两个连接引脚(15),该连接引脚从内窥镜的主体(12)伸出,如(图4)所示,以便能够执行与将要连接的装置的热调节。
图1表示具有以下元件的本发明的装置:电阻器(1)、内管(2)、目镜环(3)和ID环(4)。
Claims (2)
1.用于刚性内窥镜的医疗装置,包括:
-由外管(11)和内管(2)形成的双同轴管结构;其中在两个管(2、11)之间有同轴空间,其中光纤(9)沿所述同轴空间的长度位于所述同轴空间中;
-主体(12),包括用于光纤(9)的灯柱(14);其中,所述主体(12)耦合到双同轴管结构的后端段;并且其中,所述灯柱(14)被配置为将光缆插入其中,并且该光缆插入光源;
-连接到所述主体(12)的目镜(13);
-位于所述内管(2)内的镜头(7);
-位于所述内管(2)的前端部的内部的物镜系统(5);其中,所述前端部位于与所述双同轴管结构的后端部相对的区域中;
其特征在于,所述医疗装置包括位于所述物镜系统(5)周围的由镍铬合金制成的电阻器(1),该电阻器(1)位于所述双同轴管结构的同轴空间内;其中所述电阻器(1)缠绕在所述内管(2)上,并通过耐高温胶带完全粘附和绝缘,所述耐高温胶带粘贴在内管(2)的外表面上;并且其中,所述光纤(9)围绕所述电阻器(1),所述电阻器(1)被构造为防止所述物镜系统(5)起雾。
2.根据权利要求1所述的用于刚性内窥镜的医疗装置,其特征在于,所述主体(12)包括两个连接引脚(15),所述两个连接引脚被配置用于电连接,以便为所述电阻器(1)供电以利用电流对温度进行调节和控制。
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