CN114190870A

CN114190870A - 内窥镜端头部

Info

Publication number: CN114190870A
Application number: CN202111009740.8A
Authority: CN
Inventors: 汉斯·约胡姆森; 莫滕·斯伦森; 托马斯·巴什拉·詹森; 莫坦·雅克布森
Original assignee: Ambu AS
Current assignee: Ambu AS
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2022-03-18
Also published as: EP3964116A1; US20220061645A1

Abstract

一种用于内窥镜的内窥镜端头部，该内窥镜用于对不可触及的位置进行目视检查，该内窥镜端头部包括：‑端头壳体，该端头壳体封闭了密封的内部空间并且包含透明部分；‑图像传感器，该图像传感器透过该端头壳体的透明部分在光学方向上观察；‑光导部件，该光导部件具有光入射表面和光出射表面；‑第一光源，该第一光源具有发光表面并且被配置为在中心照明方向上从发光表面发射光；以及‑电气电路，该电气电路与该图像传感器和该第一光源电连通；其中该第一光源、该图像传感器和该电气电路容纳在该端头壳体的密封的内部空间中，其中该第一光源附接到该光导部件。

Description

内窥镜端头部

技术领域

本披露涉及内窥镜端头部、内窥镜端头部的光导部件、内窥镜以及组装内窥镜端头部的方法。

背景技术

插入式内窥镜是医学领域众所周知的设备，用于通过将内窥镜的插入部分插入，来对身体的中空器官或空腔(比如肺部)的内部进行目视检查。内窥镜的插入部分包括细长插入管、端头部以及将插入管与端头部相连的弯曲区段。内窥镜典型地具有手柄，该手柄连接到插入管并且如从操作者所见是定位在内窥镜的近端处。内窥镜进一步具有成像子组件，该成像子组件具有内置在内窥镜的远端处的端头部中的图像传感器。

在整个披露中使用的近侧的定义是最靠近操作者而远侧是最远离操作者。通常需要对内窥镜的远侧端头前方的区域、特别是图像传感器的视野进行照明。实现这种照明的一种已知方式是在内窥镜的端头部中引入一个或多个光源(比如发光二极管(LED))以及一个或多个光导，例如在披露了可抛式内窥镜的EP 19 161 893中提到的。

本披露对光纤与光导进行了区分。在此背景下，光纤应理解为非常细长且柔性的元件，其中长度比直径大了几个数量级，从而使光纤具有高度的柔性以允许它们将光通量传导到期望的位置。光导应理解为短得多的、优选地是刚性的元件，这些元件适于以期望的方式引导并且分配光。此外，光纤用于传输光，而如本文所使用，光导主要用于重塑入射光束。

弯曲区段被提供用于在体腔内操纵内窥镜。弯曲区段具有例如通过许多铰接节段实现的增大的柔性，端头部形成了这些铰接节段中的最远节段。内窥镜的插入部中的弯曲区段的弯曲或伸直典型地通过分别张紧或松弛操控线来进行，这些操控线从端头部延伸穿过铰接节段的剩余部分并沿着细长插入管的内部延伸到手柄的控制机构(比如，控制杆)。

图像传感器和其他电子器件(比如容纳在内窥镜的远端处的端头部中的LED照明装置)的数据和/或电力缆线沿着细长插入管的内部和弯曲区段从手柄延伸到端头部。此外，工作通道可以沿着插入管的内部和弯曲区段从手柄延伸到端头部，例如从而允许从体腔去除液体或者允许医疗工具或外科手术器械插入到体腔中。

驱动可以使用内窥镜的医疗应用的数量的参数之一是插入管和内窥镜端头部的外直径。因此，该领域中持续存在的目标是最小化此外直径，以使内窥镜能够检查较小的身体导管，例如，进一步深入到支气管树的分支或鼻道中。然而，在这种小型化的端头部中，难以确保图像传感器和光源的一致的光学性能。

发明内容

鉴于上文所述，可以看出本披露的目的是提供一种小型化的内窥镜端头部，同时减小成像装置和光源的光学特性的差异。

本披露的另一目的是提供一种组装端头部的方法，该方法减小成像装置和光源的光学特性的差异。

如下所述，本披露的各方面可以实现这些目的中的一个或多个目的。

本披露的第一方面涉及一种用于内窥镜的内窥镜端头部，该内窥镜用于对比如人体体腔的不可触及的位置进行目视检查，该内窥镜端头部具有外表面并且沿着纵向轴线延伸，并且包括：

-端头壳体，该端头壳体沿着该纵向轴线延伸并且至少部分封闭密封的内部空间，该端头壳体包含：

o壳体外表面，该壳体外表面用于形成该内窥镜端头部的外表面的第一部分，以及

o透明部分，比如窗口或前透镜，该透明部分具有面向该内窥镜端头部的密封的内部空间的内表面和形成该内窥镜端头部的外表面的第二部分的外表面；

-成像子组件，该成像子组件包含透过该端头壳体的透明部分在光学方向上观察的图像传感器；

-光导部件，该光导部件包括具有光入射表面和光出射表面的第一光导，该第一光导被配置为将穿过该光入射表面接收的光穿过该光出射表面和该端头壳体的透明部分传播出；

-第一光源，该第一光源优选具有发光表面并且被配置为在中心照明方向上发射光、优选从该发光表面发射光，以被该第一光导的光入射表面接收，优选地，该中心照明方向至少部分地定向在该图像传感器的光学方向上；以及

-电气电路，该电气电路包括与该图像传感器电连通的第一电路部分，并且优选包括与该第一光源电连通的第二电路部分，该电气电路被配置为传输由该图像传感器生成的、指示该光学方向上的视像的图像信号，优选传输到该内窥镜的手柄；

其中该第一光源、该图像传感器和该电气电路容纳在该端头壳体的密封的内部空间中，其中该第一光源附接到、优选直接附接到该光导部件并且优选相对于该图像传感器定位在近侧。

通过将光源优选地直接附接到光导部件，由于光源相对于光导部件的变化的偏移位置而引起的光功率的损耗和变化。此外，通过将光源直接附接到光导部件，可以减少或者甚至避免光源与光导部件之间的间隙距离的差异。这具有减小功率损耗和功率差异的优点。这种布置的进一步的优点是降低了在应用期间将内部空间密封的粘合剂进入光源与光导部件之间的风险，因为这可能导致光学性能降低，比如照明功率降低或照明颜色偏移。另一优点是这种布置更容易组装，特别是当端头部被小型化而作为光源并且光导部件是集成组件时。

在本披露中，两个部分之间的直接附接可以被定义为两个部分经由附接装置附接，而没有中间连接器部分。直接附接的示例是两个部分粘合在一起，以使得同一粘合剂接触两个元件。间接附接的示例是经由弯曲区段和插入管提供的端头部与手柄之间的附接。

附加地或替代性地，光导可以被配置为将由相应光入射表面接收的光、经过成像子组件并穿过相应光出射表面传输出。

附加地或替代性地，第一光导和/或第二光导基本上由聚合物材料组成，并且第一光导和/或第二光导的周向表面限定了聚合物-空气界面。

附加地或替代性地，内窥镜可以包括布置在对应光源与对应光导之间的一个或多个光学重定向部件。所述光学部件可以被配置为将从光源发射的光朝对应光导的光入射表面反射或镜面反射。

附加地或替代性地，端头壳体可以沿着纵向轴线延伸，并且可以包括围绕纵向轴线周向延伸的壁。壁可以具有圆柱壳形状。透明部分可以封闭壁的远端。

附加地或替代性地，端头壳体可以形成为单件。端头壳体的透明部分优选由透明材料形成。

附加地或替代性地，端头壳体可以通过单射注射成型制造，优选由透明材料制造。这是制造端头壳体的简单且廉价的方式。替代性地，端头壳体可以通过包括至少两个射流的多射注射成型工艺来制造。壁可以由一个射流形成，优选由不透明材料的射流形成，并且透明部分可以由另一个射流形成，优选由透明材料的射流形成。通过以不同材料形成端头壳体的一部分，允许将此部分定制成具有具体特性，例如此部分可以由不透明材料形成，这可以防止杂散光进入图像传感器。

附加地或替代性地，透明部分优选为窗口。透明部分可以形成在端头壳体的远端面中。

附加地或替代性地，内窥镜端头部可以包括例如通过粘合剂密封该壁的近侧开口的插塞。插塞可以与壳体分开形成。

附加地或替代性地，密封的内部空间填充有空气。特别地，光导或光导的周向表面被空气围绕。内部空间可以通过近侧开口进入，并且端头壳体可以封闭该内部空间，以使得近侧开口是通向内部空间的唯一入口。

附加地或替代性地，光源可以包括被配置为发射基本上白光的发光二极管。发光二极管可以是单一发光二极管，这也称为单管芯发光二极管。附加地，发光二极管可以是基于磷光体的，这特别适合，因为它可以发射白光并且紧凑。

在任何情况下，发光二极管可以包括由盖围绕的半导体管芯，该盖典型地是基于环氧树脂的。替代性地，光源可以包括多个发光二极管，比如三个，这些发光二极管各自被配置为发射不同波长的光，比如红光、绿光和蓝光。这多个发光二极管可以被盖覆盖，并且可以被布置成使得从盖发射的光是基本上白光。在这两种情况下，盖的外表面可以限定光源的发光表面。替代性地，光源可以包括一根或多根光纤，该一根或多根光纤被配置为传输来自外部光源(比如发光二极管)的光，该外部光源定位在内窥镜端头部的外部，比如定位在手柄中。发光表面因此可以形成这一根或多根光纤的一部分。

附加地或替代性地，光源的中心照明方向可以至少部分地定向在图像传感器的光学方向上，优选平行于图像传感器的光学方向。这可以具有减少光损耗的优点，因为光源的所发射光束的重定向减少。光源的中心照明方向可以与对应光导的光入射表面相交。

替代性地，光源的中心照明方向可以基本上垂直于图像传感器的光学方向。这具有实现光源的更紧凑布置的优点。

附加地或替代性地，成像子组件可以包括透镜布置，该透镜布置包括与光学方向对准并且在透明部分的内表面与图像传感器之间的一个或多个透镜，以使得图像传感器透过该透镜布置和透明部分进行观察。

附加地或替代性地，第一光源可以是电气部件，比如一个或多个发光二极管，并且电气电路可以包括与第一光源电连通的第二电路部分。

附加地或替代性地，电气电路可以被提供在印刷电路板(PCB)上。电气电路可以包括主电路部分，该主电路部分用于将印刷电路板的各种电子部件例如电容器、晶体管等互连。电气电路的第一电路部分可以将图像传感器电连接到主电路部分，并且电气电路的第二电路部分可以将光源与主电路部分电连接。

第一电路部分和/或第二电路部分可以是柔性的，以使得在组装之前，图像传感器和光源可相对于彼此移动。在这种情况下，电气电路可以被提供在柔性电路板(FPC)上。这在组装中可能是优点，因为图像传感器和光源可以相对移动到它们的期望位置，而与生产公差无关。

电气电路可以被配置为将图像信号传输到定位在手柄中的电气部件，比如电路板。图像信号可以从内窥镜端头部的电气电路经由有线连接或无线连接而传输。因此，电气电路不必包括在端头部和手柄之间延伸的、用于传输图像信号的缆线。

附加地或替代性地，内窥镜端头部可以包括用于支撑电气电路的框架部。特别地，电气电路可以设置在围绕框架部折叠的折叠FPC上。

附加地或替代性地，光导部件可以包括具有光入射表面和光出射表面的第二光导，该第二光导被配置为将穿过该光入射表面接收的光穿过该光出射表面和该端头壳体的透明部分传播出。附加地，内窥镜端头部可以包括第二光源，该第二光源具有发光表面并且被配置为在中心照明方向上从发光表面发射光到第二光导的光入射表面，优选地，第二光源的中心照明方向至少部分定向在图像传感器的光学方向上。附加地或替代性地，第二光源的发光表面的表面法线可以至少部分定向在图像传感器的光学方向上。

第二光源可以附接到、优选直接附接到光导部件，并且优选相对于图像传感器定位在近侧，并且其中第一光导和第二光导在成像子组件(优选为图像传感器)的相反侧并排或平行延伸。

通过具有带有第一光导与第二光导两者的光导部件，端头部的组装被进一步改进，因为光导可以作为单一部件来操纵。对于第二光源，也实现了如前所述将第一光源附接到光导部件的进一步的优点。

附加地或替代性地，光导出口可以包括至少部分地围绕相应光导的套环，并且透明部分的内表面可以包括用于接纳相应套环的一个或多个座。每个座可以形成为用于固持相应光导的轨道或凹部。这对于组装内窥镜端头部可以是有利的。

附加地或替代性地，光导部件可以与端头壳体分开形成，并且其中第一光导出口和可选地第二光导出口朝向透明部分的内表面定向。

这种布置对于组装是特别有利的，因为光源可以在端头壳体外部附接到光导部件，接着随后与端头壳体组装在一起。

第二光导可以与第一光导相同或对称，并且第二光源可以与第一光源相同或对称。这可以改进图像传感器的视野中的光分布。

附加地或替代性地，端头壳体可以包括远端面和提供通向密封的内部空间的入口的近侧开口，其中远端面优选被定位成与近侧开口相反，并且其中远端面包括透明部分的外表面的至少一部分，优选包括透明部分的整个外表面。

附加地或替代性地，当在垂直于纵向轴线的截面中观察时，第一光源和/或第二光源可以至少部分与成像子组件(优选为图像传感器)重叠。

这具有实现光源和成像子组件的更紧凑布置的优点，因为光源可以封装在图像传感器后方，并且因此减小光源和成像子组件的组合直径，从而实现端头壳体的较小外直径。

附加地或替代性地，第一电路部分和/或第二电路部分可以是柔性电路结构，优选地使得在组装之前，图像传感器和光源可经由第一电路部分和/或第二电路部分的挠曲相对于彼此移动。

由于通过将成像子组件和光源以预定相对距离来定位实现了最佳的光学性能，所以柔性电路部分具有允许组装者将各部分相对于彼此移动并因此吸收这种差异的优点。

附加地或替代性地，第一光导和/或第二光导可以基本上由具有第一折射率的透明材料组成，并且其中光源的发光表面可以通过粘合剂粘合到相应光导的光入射表面，该粘合剂优选具有在第一折射率的+/-0.2内、优选在+/-0.1内的第二折射率。

通过将光源粘合到相应光导的光入射表面，消除了这两个元件之间的间隙，因此提高了光源的照明功率。通过将第一折射率和第二折射率配置为相似的，在光导与光源之间具有粘合剂层带来的不太令人期望的光学效果被减少或甚至消除。

本披露的第二方面涉及一种用于内窥镜端头部、比如根据第一方面的内窥镜端头部的光导部件，该光导部件包括：

-第一光导和第二光导，该第一光导和该第二光导相隔一定间隙并且沿着相应纵向中心线延伸、优选并排或平行地延伸，其中每个光导具有近端、远端、该近端处的光入射表面、该远端处的光出射表面以及围绕该相应纵向中心线从该光入射表面延伸到该光出射表面的周向表面，以及

-横向构件，该横向构件从该第一光导横向延伸到该第二光导、优选跨过该间隙，从而形成整体式刚性光导部件，

其中这些光导被配置为将穿过相应光入射表面接收的光穿过该相应光出射表面传播出，优选地同时最小化穿过相应周向表面的光损耗。

这种光导部件的优点是便于将两个间隔开的光导组装在小型化的端头壳体中，因为它们可以通过横向构件作为整体部件来操纵。

附加地或替代性地，光导可以在光导之间某距离处延伸的、即不与光导相交的第一平面中是反射对称的。

附加地或替代性地，第一光导和/或第二光导可以在包含纵向中心线并且优选与第一平面相交的第二平面中是反射对称的。

附加地或替代性地，第一光导和/或第二光导可以在垂直于第二平面并且包括纵向中心线并且优选与第一平面相交的第三平面中是反射不对称的。

附加地或替代性地，每个光导的纵向中心线可以是笔直的或弯曲的。纵向中心线可以并排延伸或者优选平行延伸。

附加地或替代性地，每个光导可以是单一成型部件。

附加地或替代性地，每个光导可以沿着相应纵向中心线具有变化的截面。每个光导可以包括过渡部分，该过渡部分包含相应光入射表面、沿着纵向中心线具有变化的截面。每个光导可以进一步包括从过渡部分直接延伸的笔直部分，该笔直部分沿着纵向中心线具有基本恒定的截面。过渡部分可以相对于纵向轴线以锥角逐渐变细，其中锥角在1至12度的范围内，优选在5至10度的范围内，或者更优选在7至10度的范围内。

附加地或替代性地，光导、特别是每个光导的笔直部分可以具有宽度和高度。宽度可以在0.35至0.55mm的范围内，或者优选在0.4至0.5mm的范围内。高度可以在0.6至0.8mm的范围内，或者优选在0.65至0.75mm的范围内。

附加地或替代性地，光导相隔的间隙在横向于纵向轴线方向上的距离可以在1.3至1.8mm的范围内，优选在1.4至1.7mm的范围内。

附加地或替代性地，第一光导和/或第二光导可以由折射率高于空气的折射率的材料制成。这确保入射到相应光导的周向表面上的光的全内反射的临界角也增大，因此提高了相应光导从入射到出射而传输光的能力。

附加地或替代性地，第一光导部件包括至少部分地围绕一个或这两个光入射表面的一个或多个轨道，该(这些)轨道被配置为固持附接到相应光导的光源。

附加地或替代性地，横向构件可以是不透明的，或者可以由不透明材料形成。

在本披露的上下文中，光导不被视为与光纤相同。光纤典型地又长又细，即长度比直径大了几个数量级，并且因此是柔性的，从而为光纤提供了高度的柔性，以允许它们将光通量传输到期望的位置，而不重塑光束。光纤典型地也成束布置。相反，光导应被理解为短得多，即典型地长度典型地在与直径相同的数量级内或比直径大了一个数量级，并且优选为刚性的，典型地由透明材料制造为单件(例如，单件式形成)。光导在功能上的不同之处还在于，它适于以期望的方式引导和重塑入射光束。进一步，光纤典型地包括不透明的护套，而光导典型地单件式形成而没有护套。

附加地或替代性地，横向构件可以从第一光导的近端横向延伸到第二光导的近端、优选地跨过间隙。

这对于促进组装可以是有利的，因为组装者可以推动横向构件以确保光导部件如期望地定位在壳体中。横向构件也可以以这种方式将端头壳体分隔成近侧部分和远侧部分，并因此可以辅助密封光导部件。

替代性地，横向构件可以从第一光导的远端横向延伸跨过间隙到第二光导的远端。替代性地，横向构件可以从第一光导的中心部分横向延伸跨过间隙到第二光导的中心部分，中心部分位于相应光导的近侧部分和远侧部分之间。

附加地或替代性地，横向构件可以将内部空间分隔成由横向构件封闭的近侧内部空间和远侧内部空间，远侧内部空间容纳成像子组件。

附加地或替代性地，光导部件单件式形成，并且可以优选通过成型工艺(比如注射成型工艺)制造。

附加地或替代性地，光导部件(即第一光导、第二光导和横向构件)由单一透明聚合物材料制成。

附加地或替代性地，光导部件可以通过单射注射成型制造，优选由透明材料制造。这是制造光导部件的简单方式。替代性地，光导部件可以通过包括至少两个射流的多射注射成型工艺来制造。横向构件可以由一个射流形成，优选由不透明材料的射流形成，并且第一光导和第二光导可以由另一个射流形成，优选由透明材料的射流形成。通过以不透明材料形成横向构件的一部分，可以防止杂散光进入图像传感器。

附加地或替代性地，第一光导和第二光导的光入射表面可以是平面的并且优选是平行的，和/或第一光导和第二光导的光出射表面可以是平面的并且优选是平行的。在优选实施例中，所有光入射表面和光出射表面都是平面的且平行。

附加地或替代性地，横向构件与端头壳体之间可以存在间隙。间隙可以围绕纵向轴线基本均匀。间隙可以用粘合剂密封。

本披露的第三方面涉及一种用于对比如人体体腔的不可触及的位置进行目视检查的内窥镜，该内窥镜包括：

-手柄，该手柄由操作者握持并且包括控制设备；

-根据本披露的第一方面的内窥镜端头部；

-用于插入到患者体内的插入管，该插入管从该手柄延伸到该内窥镜端头部，并且包括弯曲区段；

-一根或多根缆线，该一根或多根缆线延伸穿过该插入管，并将该内窥镜端头部的电气电路与该手柄电连接；以及

-至少一根操控线，该至少一根操控线将该手柄与该弯曲区段的远端连接，以使得该控制设备的操纵引起该弯曲区段的弯曲。

本披露的第四方面涉及一种用于对比如人体体腔的不可触及的位置进行目视检查的内窥镜系统，该内窥镜系统包括监视器和根据第三方面的内窥镜、或者包括根据第一方面的内窥镜端头部的内窥镜，其中该内窥镜可连接到该监视器，并且该监视器被配置为显示由该内窥镜端头部的图像传感器捕获的图像。

本披露的第五方面涉及一种用于组装内窥镜端头部的方法，比如根据第一方面的内窥镜端头部，该内窥镜端头部沿着纵向轴线延伸，该方法包括以下步骤：

-提供：

o壳体，该壳体沿着该纵向轴线延伸并且至少部分地封闭内部空间，该端头壳体包含：

o提供通向该内部空间的入口的近侧开口，

o壳体外表面，用于形成该内窥镜端头部的外表面，以及

o透明部分，比如窗口或前透镜，该透明部分具有内表面和外表面，该内表面面向该内窥镜端头部的内部空间，并且该外表面面向该内窥镜端头部的外部，o成像子组件，该成像子组件包含在光学方向上观察的图像传感器，

o光导部件，该光导部件包括第一光导，该第一光导包括近端、远端、该近端处的光入射表面、该远端处的光出射表面以及围绕相应纵向中心线从该光入射表面延伸到该光出射表面的周向表面，该第一光导被配置为将穿过该光入射表面接收的光穿过该光出射表面传播出，优选地同时最小化穿过该周向表面的光损耗，

o第一光源，该第一光源具有发光表面并且被配置为在中心照明方向上从发光表面发射光，以及

o电气电路，该电气电路包括与该图像传感器电连通的第一电路部分以及与该(多个)光源电连通的第二电路部分，该电气电路被配置为传输由图像传感器生成的、指示该光学方向上的视像的图像信号，优选传输到该内窥镜的手柄，其中该第一电路部分和该第二电路部分中的至少一个是柔性的，因而该图像传感器和该(多个)光源能够相对于彼此移动；

-将该第一光源附接到、优选直接附接到该光导部件、优选附接到该第一光导，以使得由该第一光源发射的光被该第一光导的光入射表面接收，并且使得该成像子组件、该光导部件和该电气电路形成主子组件；

-将该主子组件穿过该端头壳体的近侧开口插入到该内部空间中，以使得该图像传感器的光学方向延伸穿过该透明部分，并且使得该第一光导的光出射表面的表面法线至少部分地朝向该透明部分的内表面定向；

-将该主子组件固定到该端头壳体，并密封该近侧开口以密封该内部空间。

附加地或替代性地，可以根据本披露的第二方面提供光导部件。

附加地或替代性地，该方法可以进一步包括优选在该插入步骤之前执行的以下步骤：

-将该主子组件布置在夹具(jig)中，经由该第一电路部分和/或该第二电路部分的挠曲将该光导部件相对于该成像子组件沿着该纵向方向调整到预定相对位置，并且随后将该光导部件相对于该成像子组件固定，优选通过粘合来固定，

其中，插入该主子组件的步骤包括沿着该纵向方向插入该主子组件，直到该成像子组件的远端抵靠该端头壳体的内部远侧部分、优选该透明部分的内表面，并且直到该光导部件的远端、优选该第一光导的光出射表面抵靠该端头壳体的内部远侧部分、优选该透明部分的内表面。

在本披露中，表面在某方向上的部分定向可以被定义为所述表面的表面法线与所述方向之间的角度是锐角或零，例如发光表面至少部分定向在光学方向上可以被定义为发光表面的表面法线与光学方向形成锐角或平行，并且表面朝向元件定向可以被定义为所述表面的表面法线与所述元件相交。

本领域技术人员将理解的是，本披露的以上各方面及其实施例的任何一个或多个都可以与本披露的其他方面及其实施例中的任何一个或多个进行组合。

附图说明

下面将参考附图更详细地描述本披露的实施例。这些图中示出了实施本发明的一种方式，并且不应被解释为限制了落入所附权利要求的范围内的其他可能的实施例。

图1是根据本披露的内窥镜的示意性透视图，

图2是图1所示的内窥镜的远侧端头和弯曲区段的示意性透视图，

图3是图2的远侧端头在没有弯曲区段的情况下的示意性透视图，

图4a是沿着图3的A-A线的远侧端头的示意性透视截面图，

图4b是沿着图3的A-A线的远侧端头的示意性侧视截面图，并且展示了细节图A，

图5是沿着图3的B-B线的远侧端头的示意性侧视截面图，

图6a至图6b是分别以透视图和侧视图展示的图3的远侧端头在没有端头壳体的情况下的示意图，

图7a至图7b是分别以远侧透视图和近侧透视图展示的远侧端头在没有端头壳体的情况下的第二实施例的示意图，

图8是远侧端头在没有端头壳体的情况下的第三实施例的示意性俯视图，以及

图9是可连接到图1的内窥镜的监视器的示意性透视图。

图10a是单独的光导部件的示意性透视图。

图10b是光导部件在垂直于远侧部分的纵向轴线的平面中的示意性截面图。

图11是如图4b所示的细节图A的放大图，并且展示了光导的过渡部分，其限定了锥角α。

具体实施方式

图1展示了内窥镜1，该内窥镜是可抛式的，并且不打算被清洗和重复使用。内窥镜1包括内窥镜端头部50、具有用于握持的手柄壳体22和控制杆21的手柄20、以及用于插入到患者体内并在手柄20与弯曲区段40的近端41之间延伸的插入管30。插入管30具有管状外表面31，该管状外表面针对内窥镜1的周围环境提供了屏障。弯曲区段40包括铰接节段43、连接这些节段43的铰链44(如图2中最佳所见)和薄外套筒42。内窥镜1进一步包括两根操控线(未示出)，这些操控线在插入管30内部从手柄20的控制杆21延伸到远侧端头50，并且布置成鲍登缆线配置，以使得操作者可以在操纵控制杆21时，将弯曲区段的节段43围绕其相应铰链44铰接，以引起弯曲区段40的弯曲。薄外套筒42覆盖了节段43、铰链44、和节段43d之间的间隙，从而为弯曲区段40提供光滑的外表面，以便提高接受内窥镜检查的患者的舒适度，尤其是当操作者铰接该弯曲区段40时。薄外套筒42进一步为内窥镜端头部50与弯曲区段40之间的连接提供了附加的密封层。此外，工作通道(未示出)沿着插入管的内部从手柄20延伸到内窥镜端头部50的工作通道开口(未示出)，例如从而允许从体腔去除液体或者允许医疗工具或外科手术器械插入到体腔中。

转到图3和图4a至图4b，在没有弯曲区段40的情况下可以更详细地看到内窥镜端头部50。端头部50包括面向端头部50的外部的外表面51、以及端头壳体60，该端头壳体包括围绕纵向轴线52周向延伸并围绕内部空间62的圆柱壳形周向壁68，如在图4a至图4b中最佳所见。周向壁68在端头壳体60的远端处被远端壁69封闭，并且在端头壳体60的相反端处具有近侧开口63，该近侧开口提供了通向内部空间62的唯一入口。端头壳体60包括不透明部分和透明部分，该透明部分包括布置在远端壁69中的窗口65。窗口65具有面向密封的内部空间62的内表面66和形成端头壳体60的外表面51的一部分的窗口外表面67。端头壳体通过双射注射成型工艺制造，以使得透明部分65通过双射注射成型工艺中的透明聚合物材料射流形成，并且不透明部分通过双射注射成型工艺中的不透明聚合物材料射流形成，从而使得端头壳体60被形成为单一聚合物件。端头部50进一步包括分开形成的插塞(未示出)，该插塞布置在近侧开口63中并经由粘合剂密封该近侧开口，从而完全液体和气体密封该填充有空气的内部空间62。

如在图4a至图4b中最佳所见，端头部50包括成像子组件70、光导部件80的第一实施例、第一光源90和第二光源91以及安装在框架部(未示出)上的电气电路94。

成像子组件70包含镜筒73和图像传感器71，该图像传感器在光学方向72上穿过镜筒73观察并透过端头壳体60的窗口65向外观察。镜筒73包括封闭在筒中的几个透镜。透镜优化了图像传感器71的视像，并且筒形成了防止杂散光进入图像传感器71的光学屏障。

光导部件80的第一实施例包含第一光导81和第二光导82，它们相隔一定间隙并且沿着相应的笔直纵向中心线平行延伸。每个光导具有近端、与近端相反的远端、近端处的光入射表面83、远端处的光出射表面84以及围绕相应的纵向中心线从光入射表面83延伸到光出射表面84的周向表面85。第一光导80和第二光导81的光入射表面83是平面的且平行，并且第一光导80和第二光导81的光出射表面84是平面的且平行。周向表面85限定了光导部件80与内部空间62之间的聚合物-空气界面。光导部件80进一步包含横向构件86，该横向构件从第一光导81的近端横向延伸到第二光导82的近端、跨越光导81、82之间的间隙。光导部件80由刚性且透明的聚合物材料单件式形成，该聚合物材料的折射率高于空气的折射率。这确保了入射在每个光导81、82的周向表面85上的光的全内反射的临界角也增大，并且因此提高了光导81、82将光从相应光入射表面83传播到相应光出射表面84的能力，并且因而最小化了穿过周向表面85的光损耗。

端头部50进一步包括第一光源90和第二光源91，每个光源由单一基于磷光体的发光二极管形成，用于发射基本上白光。每个光源90、91包括用于发射光的单个半导体管芯(未示出)，该半导体管芯被基于环氧树脂的盖围绕，该盖具有形成发光表面92的外表面。每个光源90、91的发光表面92通过粘合剂粘合到相应光导80、81的光入射表面83，以使得由每个光源90、91发射的光被相应光导80、81穿过窗口65传播出，而为图像传感器71提供照明。替代性地，光源可以是传输来自布置在内窥镜的手柄中的LED的光的光纤的远端。

如图5中最佳所见，当在垂直于纵向轴线52的截面中观察时，在它们的预期位置中，第一光源90和第二光源91与成像子组件70、特别是镜筒73部分重叠。当考虑制造和组装差异时，光源90、91与成像子组件70的重叠在大部分端头部中是显著的。

光导81、82在光导81、82之间等距延伸并且不与光导81、82相交的第一平面80a中具有相互反射对称性。第一平面80a包括端头部50的纵向方向52。每个光导81、82在包含每个光导81、82的纵向中心线并且垂直于第一平面80a的第二平面80b中具有各自反射对称性。每个光导在相应第三平面89中是非对称的。第三平面89垂直于第二平面80b并且平行于第一平面80a，并且包含相应光导81、82的纵向中心线。这实现端头壳体的元件的更紧凑的封装。

转到图6A至图6B，示出了没有端头壳体60情况下的端头部50，端头部50进一步包括提供在柔性电路板(FPC)上的电气电路94。电气电路94包括折叠的主电路部分98、与图像传感器71和主电路部分98电连通的第一电路部分95、以及与第一光源90和第二光源91和主电路部分98电连通的第二电路部分96。电气电路94被配置为经由连接到主电路部分98的几根缆线97将由图像传感器71生成的、指示光学方向72上的视像的图像信号传输到内窥镜1的手柄20的电路(未示出)，如在图6a中最佳所见。第一电路部分95和第二电路部分96是柔性电路结构，并且包括轻微的弯曲，该弯曲允许成像子组件70和光源90、91在固定在端头壳体60中之前经由第一电路部分95和第二电路部分96的挠曲相对于彼此沿着纵向方向52移动，在这种情况下，该纵向方向与光学方向72重合。电气电路94相对于插塞(未示出)定位在远侧，并且容纳在端头壳体60的密封的内部空间中。

每个发光表面92的表面法线93优选平行于图像传感器71的光学方向72定向，以使得光从光源90、91以与图像传感器71的视像相同的方向发射。光导部件80被布置成使得成像子组件70占据光导81、82之间的间隙，并且使得光源90、91相对于图像传感器71定位在近侧，即后方。这实现成像子组件70和光源90、91的更紧凑的配置。

转到图7a至图7b，示出了没有端头壳体并且没有缆线的情况下，具有光导部件80的第二实施例的端头部50。此第二实施例与先前示出的光导部件的不同之处在于，光导部件在每个光入射表面83处包括轨道89，横向构件85是板形的，并且每个光导81、82在对应的如对于第一实施例描述的第三平面中不是不对称的。如在图7b中最佳所见，轨道89部分地围绕相应光入射表面83，并且被配置为固持用于粘合到相应光入射表面的相应光源90、91并为之提供座。板形横向构件85提供了屏障，而在横向构件85与端头壳体的内表面之间只有小间隙。因此，横向构件85防止施加在横向构件85附近的密封粘合剂经过横向构件85，这可能对光导81、82的功能产生负面影响。

转到图8，示出了在没有端头壳体并且没有缆线的情况下，具有光导部件80的第三实施例的端头部50。此第三实施例与第二实施例的不同之处在于，纵向中心线不是笔直的，而是遵循成角度的路线，并且包括在光入射表面处的初始向外成角度的部分、以及最终笔直部分。

如下来进行端头部50的组装。将端头壳体60、插塞(未示出)、光导部件80和电气电路94作为分开制造的部分提供。端头壳体60、插塞和光导部件80是注射成型的聚合物部分。电气电路94安装在框架部(未示出)上，并且具有预先安装在相应电路部分95、96上的成像子组件70和光源90、91。光导部件80可以是所描述的三个实施例中的任何一个。

既而将第一光源90的发光表面92直接粘合到第一光导81的光入射表面83，并且将第二光源91的发光表面92直接粘合到第二光导82的光入射表面83。这确保了从光源发射的光被相应光导接收并经由相应光出射表面84传输出，并且电气电路94、成像子组件70、光源90、91和光导部件80可以作为主子组件来操纵，例如图4a至图4b、图6a至图6b或图8所示。

接着将主子组件定位在夹具(未示出)中，该夹具仅允许光导部件80相对于成像子组件70的相对平移调整。接着，经由第一电路部分95和第二电路部分96的挠曲，将镜筒73的远端74相对于光导部件80的光出射表面84调整到预定位置。此预定位置对应于这些部件在端头壳体60中的期望位置，并且在这种情况下是使得镜筒73的远端74定位在与光出射表面84相同的平面中，如图6b和图8中最佳可见。接着将光导部件80和成像子组件70固定到框架部以固定它们的相对位置。

接着将此主子组件穿过端头壳体60的近侧开口63插入到内部空间62中，以使得图像传感器71的光学方向72延伸穿过窗口65，并且使得第一光导81和第二光导82的光出射表面84朝向窗口65的内表面66定向。由于先前的相对调整，主子组件被推入内部空间62中，直到光出射表面84和镜筒73的远端74同时抵靠窗口65的内表面66。接着将主子组件粘合到端头壳体60的内表面。

接着将插塞(未示出)插入到近侧开口63中并封闭该近侧开口，同时允许缆线97穿过该开口到达手柄20。在插塞与内部壳体表面之间施加粘合剂，以将内部空间62进行流体和气体密封。接着可以将端头部50与弯曲区段40、插入管30和手柄20组装在一起，以形成图1所示的内窥镜。

在图9中，示出了监视器11。监视器11包括缆线插口12，图1所示的内窥镜1的监视器缆线13可以连接到该缆线插口，以经由手柄20的电路在内窥镜1的图像传感器与监视器11之间建立信号通信，该电路经由缆线97连接到端头壳体50的电气电路90。监视器11显示由内窥镜1的图像传感器捕获的图像和/或视频，因此允许操作者通过内窥镜1的图像传感器看到。

如图10a至图10b最佳所见，每个光导81、82包括包含相应光入射表面83的锥形过渡部分87、82a以及从过渡部分87直接延伸到相应光出射表面84的笔直部分82a、82b。如图10b所示，每个光导81、82的笔直部分81b、82b具有宽度w和高度h。进一步，光导81、82横向于纵向轴线52以距离d间隔开。宽度w在0.35至0.55mm的范围内，优选在0.4至0.5mm的范围内。高度h在0.6至0.8mm的范围内，优选在0.65至0.75mm的范围内。距离d在1.3至1.8mm的范围内，优选在1.4至1.7mm的范围内。

如在图11上可以看出，每个光导81、82的过渡部分87从相应光入射表面83到相应笔直部分88相对于纵向轴线52以锥角α逐渐变细。锥角α在1至12度、优选5至10度、更优选7至10度的范围内。

附图标记清单

以下是贯穿本披露所使用的附图标记的清单。假如有任何疑问，请使用以下清单中的附图标记。

1 内窥镜

11 监视器

12 缆线插口

13 监视器缆线

20 手柄

21 控制杆

22 手柄壳体

30 插入管

31 管状外表面

32 工作通道

40 弯曲区段

41 近端

42 套筒

43 节段

44 铰链

50 端头部

51 外表面

52 纵向轴线

60 壳体

61 远端面

62 内部空间

63 近侧开口

64 壳体外表面

65 窗口

66 内部窗口表面

67 外部窗口表面

68 周向壁

69 远端壁

70 成像子组件

71 图像传感器

72 光学方向

73 镜筒

74 远端

80 光导部件

80a 第一平面

80b 第二平面

81 第一光导

82 第二光导

83 光入射表面

84 光出射表面

85 周向表面

86 横向构件

87 过渡部分

88 笔直部分

89 轨道

α 锥角

90 第一光源

91 第二光源

92 发光表面

93 中心照明方向

94 电气电路

95 第一电路部分

96 第二电路部分

97 缆线

98 主电路部分

Claims

1.一种用于内窥镜的内窥镜端头部，该内窥镜用于对比如人体体腔的不可触及的位置进行目视检查，该内窥镜端头部具有外表面并且沿着纵向轴线延伸，并且包括：

○壳体外表面，该壳体外表面用于形成该内窥镜端头部的外表面的第一部分，以及

○透明部分，比如窗口或前透镜，该透明部分具有面向该内窥镜端头部的密封的内部空间的内表面和形成该内窥镜端头部的外表面的第二部分的外表面；

-第一光源，该第一光源被配置为在中心照明方向上发射光，以被该第一光导的光入射表面接收；以及

-电气电路，该电气电路包括与该图像传感器电连通的第一电路部分，该电气电路被配置为传输由该图像传感器生成的、指示该光学方向上的视像的图像信号；

其中该第一光源、该图像传感器和该电气电路容纳在该端头壳体的密封的内部空间中，其中该第一光源附接到该光导部件并且优选相对于该图像传感器定位在近侧。

2.根据权利要求1所述的内窥镜端头部，其中，该光导部件包括具有光入射表面和光出射表面的第二光导，该第二光导被配置为将穿过该光入射表面接收的光穿过该光出射表面和该端头壳体的透明部分传播出，其中该内窥镜端头部包括第二光源，该第二光源具有发光表面，并被配置为在中心照明方向上从该发光表面发射光以被该第二光导的光入射表面接收，其中该第二光源附接到该光导部件并且优选相对于该图像传感器定位在近侧，并且其中该第一光导和该第二光导在该成像子组件的相反侧并排延伸。

3.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜端头部，其中，该光导部件与该端头壳体分开形成，并且其中该第一光导出口和/或该第二光导出口朝向该透明部分的内表面定向。

4.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜端头部，其中，该端头壳体包括远端面和提供通向该密封的内部空间的入口的近侧开口，其中该远端面被定位成与该近侧开口相反，并且其中该远端面包括该透明部分的外表面的至少一部分。

5.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜端头部，其中，当在垂直于该纵向轴线的截面中观察时，该第一光源和/或该第二光源至少部分与该成像子组件重叠。

6.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜端头部，其中，该第一电路部分和/或该第二电路部分是柔性电路结构。

7.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜端头部，其中，该第一光导和/或该第二光导基本上由具有第一折射率的透明材料组成，并且其中该(多个)光源的发光表面通过粘合剂粘合到相应光导的光入射表面。

8.一种用于内窥镜端头部的光导部件，该光导部件包括：

-第一光导和第二光导，该第一光导和该第二光导相隔一定间隙并且沿着相应纵向中心线延伸，其中每个光导具有近端、远端、该近端处的光入射表面、该远端处的光出射表面以及围绕该相应纵向中心线从该光入射表面延伸到该光出射表面的周向表面，以及

-横向构件，该横向构件从该第一光导横向延伸到该第二光导，从而形成整体式刚性光导部件，

其中这些光导被配置为将穿过该相应光入射表面接收的光穿过相应光出射表面传播出。

9.根据权利要求8所述的光导部件，其中，该横向构件从该第一光导的近端横向延伸到该第二光导的近端。

10.根据权利要求8至9中任一项所述的光导部件，其中，该光导部件单件式形成。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的光导部件，其中，该第一光导和该第二光导的光入射表面是平面的，和/或

其中该第一光导和该第二光导的光出射表面是平面的。

12.根据权利要求1至7中任一项所述的内窥镜端头部，其中，该光导部件是根据权利要求8至11中任一项所述的光导部件。

13.一种用于对比如人体体腔的不可触及的位置进行目视检查的内窥镜，该内窥镜包括：

-手柄，该手柄由操作者握持并且包括控制设备；

-根据权利要求1至7或12中任一项所述的内窥镜端头部；

-用于插入到患者体内的插入管，该插入管从该手柄延伸到该内窥镜端头部并且包括弯曲区段；

-一根或多根缆线，该一根或多根缆线延伸穿过该插入管并将该内窥镜端头部的电气电路与该手柄电连接；以及

14.一种用于对比如人体体腔的不可触及的位置进行目视检查的内窥镜系统，该内窥镜系统包括监视器和根据权利要求13所述的内窥镜、或者包括根据权利要求1至7或12中任一项所述的内窥镜端头部的内窥镜，其中该内窥镜可连接到该监视器，并且该监视器被配置为显示由该内窥镜端头部的图像传感器捕获的图像。

15.一种用于组装内窥镜端头部的方法，该内窥镜端头部沿着纵向轴线延伸，该方法包括以下步骤：

-提供：

○壳体，该壳体沿着该纵向轴线延伸并且至少部分地封闭内部空间，该端头壳体包含：

■提供通向该内部空间的入口的近侧开口，

■壳体外表面，用于形成该内窥镜端头部的外表面，以及

■透明部分，比如窗口或前透镜，该透明部分具有内表面和外表面，该内表面面向该内窥镜端头部的内部空间，并且该外表面面向该内窥镜端头部的外部，

○成像子组件，该成像子组件包含在光学方向上观察的图像传感器，

○光导部件，该光导部件包括第一光导，该第一光导包括近端、远端、该近端处的光入射表面、该远端处的光出射表面以及围绕相应纵向中心线从该光入射表面延伸到该光出射表面的周向表面，该第一光导被配置为将穿过该光入射表面接收的光穿过该光出射表面传播出，

○第一光源，该第一光源具有发光表面并且被配置为在中心照明方向上从该发光表面发射光，以及

○电气电路，该电气电路包括与该图像传感器电连通的第一电路部分以及与该(多个)光源电连通的第二电路部分，该电气电路被配置为传输由图像传感器生成的、指示该光学方向上的视像的图像信号，其中该第一电路部分和该第二电路部分中的至少一个是柔性的，因而该图像传感器和该(多个)光源能够相对于彼此移动；

-将该第一光源附接到该光导部件，以使得由该第一光源发射的光被该第一光导的光入射表面接收，并且使得该成像子组件、该光导部件和该电气电路形成主子组件；

16.根据权利要求15所述的方法，其中，该光导部件是根据权利要求8至11中任一项所述提供的。

17.根据权利要求15至16中任一项所述的方法，进一步包括：以下步骤：

-将该主子组件布置在夹具中，经由该第一电路部分和/或该第二电路部分的挠曲将该光导部件相对于该成像子组件沿着该纵向方向调整到预定相对位置，并且随后将该光导部件相对于该成像子组件固定，

其中，插入该主子组件的步骤包括沿着该纵向方向插入该主子组件，直到该成像子组件的远端抵靠该端头壳体的内部远侧部分，并且直到该光导部件的远端抵靠该端头壳体的内部远侧部分。