CN114287871B - 具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统。本发明针对现有技术中内摄像系统散热较差的问题，提供一种具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统，包括通过导光束相连接的光源系统和摄像系统，所述摄像系统包括摄像主机和位于摄像主机内的摄像模组安装空间，所述摄像模组安装空间内设有固定连接在摄像主机上的安装架，所述安装架上设有芯片，还包括具有风冷结构和水冷结构的高效散热装置，所述水冷结构位于高效散热装置的表面，所述高效散热装置连接在芯片上。本发明同时具有风冷结构和水冷结构，两种冷却方式相互配合保证对芯片具有较好的冷却效果。

Description

具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统。

背景技术

近年来，内窥镜系统越来越广泛的应用在外科手术中，内窥镜系统是一种图像处理系统，主要包括有设置有摄像头的内窥镜、内窥镜摄像主机以及显示器，其中，内窥镜摄像主机用来处理摄像头采集到的图像信息，显示器用来显示摄像主机处理后的图像信息。用于处理采集到图像信息的芯片一般设置在摄像主机内，芯片在使用过程中会产生大量的热量，现有技术中的散热结构不能及时的将热量散发，导致芯片的寿命受到影响。

例如，中国发明专利公开了一种摄像机散热装置[申请号：201210293282.X]，该发明专利包括Sensor板、CMOS芯片、散热金属块以及导热膜；所述CMOS芯片安装在所述Sensor板的正面，导热膜包括前部、弯折部以及后部；所述弯折部连接所述前部与后部，所述前部粘贴在所述Sensor板上，所述后部粘贴在所述散热金属块上。

该发明专利通过引入导热膜，设置导热膜与金属块的散热通道在一定程度上提升了散热效果，但其散热效果仍有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种散热效果好的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统，包括通过导光束相连接的光源系统和摄像系统，所述摄像系统包括摄像主机和位于摄像主机内的摄像模组安装空间，所述摄像模组安装空间内设有固定连接在摄像主机上的安装架，所述安装架上设有芯片，还包括具有风冷结构和水冷结构的高效散热装置，所述水冷结构位于高效散热装置的表面，所述高效散热装置连接在芯片上。

在上述的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统中，所述高效散热装置包括连接在芯片上的导热板，所述导热板上固定连接有若干导热翅片，所述导热翅片向远离芯片的方向延伸，所述水冷结构设置在导热翅片的侧面，所述风冷结构连接在安装架上且位于导热翅片的上方。

在上述的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统中，所述风冷结构包括至少一个风扇，所述风扇位于导热翅片的正上方。

在上述的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统中，所述水冷结构包括凸出导热翅片侧面的第一水路筋条和第二水路筋条，所述第一水路筋条位于第二水路筋条的上方且第一水路筋条和第二水路筋条之间具有用于安装冷却水管的水路通道，第一水路筋条、第二水路筋条和水路通道组合形成一个水路单元。

在上述的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统中，每一块导热翅片侧面均平行设置有若干个水路单元，所述第一水路筋条和/或第二水路筋条上设有与水路通道相连通的连接缺口，冷却水管通过连接缺口在相邻的水路单元内延伸。

在上述的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统中，所述第一水路筋条和第二水路筋条上还设有与水路通道相连通的选择缺口，冷却水管通过选择缺口在不相邻的水路单元内延伸。

在上述的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统中，所述连接缺口倾斜设置且连接缺口远离水路通道的一端较另一端更靠近导热翅片的边沿。

在上述的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统中，相邻两个水路单元之间还设有挂耳，所述挂耳固定连接在导热翅片上且挂耳的侧面呈弧形，冷却水管通过连接缺口或选择缺口延伸出水路单元后压设在挂耳侧面。

在上述的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统中，所述摄像系统还包括棱镜成像组件，所述棱镜成像组件由至少四个传感器和至少三个棱镜组成，四组不同波长光经棱镜折射或反射后分别传播至四个传感器成像。

在上述的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统中，所述传感器包括蓝光传感器、绿光传感器、红光传感器和荧光传感器，所述棱镜包括设置在蓝光传感器和绿光传感器之间的蓝光分光棱镜、设置在绿光传感器和红光传感器之间的绿光分光棱镜和设置在红光传感器和荧光传感器之间的红光分光棱镜。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明同时具有风冷结构和水冷结构，两种冷却方式相互配合保证对芯片具有较好的冷却效果，延长了芯片使用寿命。

、本发明的水冷结构位于导热翅片侧面，即裸露在外，相比现有技术中大部分采用内部水路系统的方式可降低加工成本。

、本发明可通过选择缺口来选择冷却水管所流经的水路单元，即可方便的调节冷却路径的长短，以适应不同功率、装置及场景下的散热需求，具有更好的普适性。

、本发明的摄像系统由至少四个传感器组成，四个传感器用于针对性接收不同波长的光进行成像，成像效果相比现有技术有了显著提升。

、本发明摄像系统的棱镜及传感器分布位置合理，结构紧凑。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是摄像主机的俯视图；

图3是摄像主机的内部结构示意图；

图4是高效散热装置的部分结构示意图；

图5是图4中A处的放大图；

图6是棱镜成像组件的成像原理图；

图7是棱镜成像组件的结构示意图；

图中：高效散热装置4、风冷结构41、水冷结构42、导热板43、导热翅片44、光源系统100、摄像系统200、棱镜成像组件201、蓝光传感器202、绿光传感器203、红光传感器204、荧光传感器205、蓝光分光棱镜206、绿光分光棱镜207、红光分光棱镜208、摄像主机209、摄像模组安装空间210、芯片230、安装架231、导光束300、水路单元420、第一水路筋条421、第二水路筋条422、水路通道423、连接缺口424、选择缺口425、选择缺口425。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

结合图1-4所示，一种具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统，包括通过导光束300相连接的光源系统100和摄像系统200，所述摄像系统200包括摄像主机209和位于摄像主机209内的摄像模组安装空间210，所述摄像模组安装空间210内设有固定连接在摄像主机209上的安装架231，所述安装架231上设有芯片230，还包括具有风冷结构41和水冷结构42的高效散热装置4，所述水冷结构42位于高效散热装置4的表面，所述高效散热装置4连接在芯片230上。

本发明，使用时，光源系统100发出由白光和荧光混合而成的的混合光，并由导光束300导出照射在患者组织上，患者组织经照射后的反射光被摄像系统200收集。在使用过程中，芯片230产生的热量通过高效散热装置4上的风冷结构41和水冷结构42进行冷却降温。故本发明同时具有风冷结构41和水冷结构42，两种冷却方式相互配合保证对芯片230具有较好的冷却效果，延长了芯片230的使用寿命。

结合图3和图4所示，所述高效散热装置4包括连接在芯片230上的导热板43，所述导热板43上固定连接有若干导热翅片44，所述导热翅片44向远离芯片230的方向延伸，所述水冷结构42设置在导热翅片44的侧面，所述风冷结构41连接在安装架231上且位于导热翅片44的上方。本发明的水冷结构42位于导热翅片44侧面，即裸露在外，相比现有技术中大部分采用在导热板43或导热翅片44内部打孔加工水路系统的方式，大大降低了生产成本。

具体的说，所述风冷结构41包括至少一个风扇411，所述风扇411位于导热翅片44的正上方。利用风扇411加速导热翅片44表面的空气流动速率，提高散热效果。

结合图3-5所示，所述水冷结构42包括凸出导热翅片44侧面的第一水路筋条421和第二水路筋条422，所述第一水路筋条421位于第二水路筋条422的上方且第一水路筋条421和第二水路筋条422之间具有用于安装冷却水管的水路通道423，第一水路筋条421、第二水路筋条422和水路通道423组合形成一个水路单元420。

冷却水管安装在水路通道423内，冷却水管可采用柔性管道，冷却水管的管径略大于水路通道423的最大宽度，从而保证冷却水管能稳定安装。在此基础上，优选地，水路通道423远离导热翅片44一侧的宽度小于水路通道423靠近导热翅片44一侧的宽度，这样可以有效防止冷却水管脱出。

优选地，每一块导热翅片44侧面均平行设置有若干个水路单元420，所述第一水路筋条421和/或第二水路筋条422上设有与水路通道423相连通的连接缺口424，冷却水管通过连接缺口424在相邻的水路单元420内延伸。

平行设置数个水路单元420可有效提升冷却效果。设置连接缺口424可使得一根冷却水管延伸经过数个水路单元420，减少了安装冷却水管的工作量。

优选地，所述第一水路筋条421和第二水路筋条422上还设有与水路通道423相连通的选择缺口425，冷却水管通过选择缺口425在不相邻的水路单元420内延伸。

通过选择缺口425使得冷却水管可越过一个或者数个水路单元420后再重新进入水路单元420，从而简单方便的调控冷却水管实际与导热翅片44的接触长度和接触面积。故本发明可通过选择缺口425来选择冷却水管所流经的水路单元420，即可方便的调节冷却路径的长短，以适应不同功率、装置及场景下的散热需求，具有更好的普适性。

如图5所示，所述连接缺口424倾斜设置且连接缺口424远离水路通道423的一端较另一端更靠近导热翅片44的边沿。

倾斜设置的连接缺口424可有效避免冷却水路发生弯折导致水路不畅通的问题。

如图5所示，相邻两个水路单元420之间还设有挂耳426，所述挂耳426固定连接在导热翅片44上且挂耳426的侧面呈弧形，冷却水管通过连接缺口424或选择缺口425延伸出水路单元420后压设在挂耳426侧面。

设置挂耳426可使得冷却水管在两个水路单元420之间延伸时可压设在挂耳426侧面，从而保证冷却水管能在避免弯折的同时保持绷紧状态。

结合图6和图7所示，所述摄像系统200还包括棱镜成像组件201，所述棱镜成像组件201由至少四个传感器202、203、204、205和至少三个棱镜206、207、208组成，四组不同波长光经棱镜206、207、208折射或反射后分别传播至四个传感器202、203、204、205成像。

使用时，光源系统100发出由白光和荧光混合而成的的混合光，并由导光束300导出照射在患者组织上，患者组织经照射后的反射光被摄像系统200收集，且反射光通过三个棱镜206、207、208折射或反射后形成不同波长的光并分别被四个传感器202、203、204、205接收成像。故本发明的摄像系统200由至少四个传感器202、203、204、205组成，四个传感器202、203、204、205用于针对性接收不同波长的光进行成像，成像效果相比现有技术有了显著提升。

具体的说，所述传感器202、203、204、205包括蓝光传感器202、绿光传感器203、红光传感器204和荧光传感器205，所述棱镜206、207、208包括设置在蓝光传感器202和绿光传感器203之间的蓝光分光棱镜206、设置在绿光传感器203和红光传感器204之间的绿光分光棱镜207和设置在红光传感器204和荧光传感器205之间的红光分光棱镜208。此处的之间特指光路之间，而不是对空间位置的限定。

优选地，所述棱镜成像组件201还包括用于接收反射混合光的凸透镜209，透过所述凸透镜209的混合光为平行光。这样可以减少光的损失，保证成像后的清晰度。

使用时，透过所述凸透镜209的平行光传播至蓝光分光棱镜206表面，部分光由蓝光分光棱镜206折射至蓝光传感器202表面，另一部分光透过蓝光分光棱镜206传播至绿光分光棱镜207表面；此后，部分光由绿光分光棱镜207折射至绿光传感器203表面，另一部分光透过绿光分光棱镜207传播至红光分光棱镜208表面；此后，部分光由红光分光棱镜208折射至红光传感器204表面，另一部分光透过红光分光棱镜208传播至荧光传感器205表面。其原理简图可参考图6所示，即每经过一层棱镜对应反射掉一种波长的光线，并将该光线利用一个传感器进行接收成像。

其中，所述蓝光分光棱镜206的分光波长为495nm；所述绿光分光棱镜207的分光波长为593nm；所述红光分光棱镜208的分光波长为649nm。白光即为由红、绿、蓝这光学三原色混合后所形成的。

具体设置方式可参考图7所示，蓝光分光棱镜206与凸透镜209的轴心线夹30度角，蓝光传感器202位于蓝光分光棱镜206的一侧并与蓝光分光棱镜206夹角在105度左右，这样可以保证蓝光以近乎垂直的方向射入；蓝光分光棱镜206远离凸透镜209的一侧设有绿光分光棱镜207，绿光分光棱镜207与蓝光分光棱镜206夹约30度角，绿光传感器203位于绿光分光棱镜207与蓝光分光棱镜206的侧面且与绿光分光棱镜207夹约90度夹角，这样可以保证绿光以近乎垂直的方向射入；绿光分光棱镜207远离蓝光分光棱镜206的一侧设有红光分光棱镜208，红光分光棱镜208与绿光分光棱镜207夹约45度角，红光传感器204位于红光分光棱镜208的侧面且与红光分光棱镜208夹约90度夹角，这样可以保证红光以近乎垂直的方向射入；在最远离凸透镜209的位置处设有荧光传感器205，仅反射出去蓝光、绿光、红光后仅剩的荧光被荧光传感器205接收。经实践发现，这种布置方式具有较好的图像成像效果以及较低的空间占有率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了高效散热装置4、风冷结构41、水冷结构42、导热板43、导热翅片44、光源系统100、摄像系统200、棱镜成像组件201、蓝光传感器202、绿光传感器203、红光传感器204、荧光传感器205、蓝光分光棱镜206、绿光分光棱镜207、红光分光棱镜208、摄像主机209、摄像模组安装空间210、芯片230、安装架231、导光束300、水路单元420、第一水路筋条421、第二水路筋条422、水路通道423、连接缺口424、选择缺口425、选择缺口425等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统，包括通过导光束(300)相连接的光源系统(100)和摄像系统(200)，其特征在于：所述摄像系统(200)包括摄像主机(209)和位于摄像主机(209)内的摄像模组安装空间(210)，所述摄像模组安装空间(210)内设有固定连接在摄像主机(209)上的安装架(231)，所述安装架(231)上设有芯片(230)，还包括具有风冷结构(41)和水冷结构(42)的高效散热装置(4)，所述水冷结构(42)位于高效散热装置(4)的表面，所述高效散热装置(4)连接在芯片(230)上；

所述高效散热装置(4)包括连接在芯片(230)上的导热板(43)，所述导热板(43)上固定连接有若干导热翅片(44)，所述导热翅片(44)向远离芯片(230)的方向延伸，所述水冷结构(42)设置在导热翅片(44)的侧面，所述风冷结构(41)连接在安装架(231)上且位于导热翅片(44)的上方；

所述水冷结构(42)包括凸出导热翅片(44)侧面的第一水路筋条(421)和第二水路筋条(422)，所述第一水路筋条(421)位于第二水路筋条(422)的上方且第一水路筋条(421)和第二水路筋条(422)之间具有用于安装冷却水管的水路通道(423)，第一水路筋条(421)、第二水路筋条(422)和水路通道(423)组合形成一个水路单元(420)；

每一块导热翅片(44)侧面均平行设置有若干个水路单元(420)，所述第一水路筋条(421)和/或第二水路筋条(422)上设有与水路通道(423)相连通的连接缺口(424)，冷却水管通过连接缺口(424)在相邻的水路单元(420)内延伸；

所述第一水路筋条(421)和第二水路筋条(422)上还设有与水路通道(423)相连通的选择缺口(425)，冷却水管通过选择缺口(425)在不相邻的水路单元(420)内延伸；

所述连接缺口(424)倾斜设置且连接缺口(424)远离水路通道(423)的一端较另一端更靠近导热翅片(44)的边沿；

相邻两个水路单元(420)之间还设有挂耳(426)，所述挂耳(426)固定连接在导热翅片(44)上且挂耳(426)的侧面呈弧形，冷却水管通过连接缺口(424)或选择缺口(425)延伸出水路单元(420)后压设在挂耳(426)侧面。

2.如权利要求1所述的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统，其特征在于：所述风冷结构(41)包括至少一个风扇(411)，所述风扇(411)位于导热翅片(44)的正上方。

3.如权利要求1所述的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统，其特征在于：所述摄像系统(200)还包括棱镜成像组件(201)，所述棱镜成像组件(201)由至少四个传感器(202、203、204、205)和至少三个棱镜(206、207、208)组成，四组不同波长光经棱镜(206、207、208)折射或反射后分别传播至四个传感器(202、203、204、205)成像。

4.如权利要求3所述的具有高效散热结构的医用内窥镜荧光冷光源摄像系统，其特征在于：所述传感器(202、203、204、205)包括蓝光传感器(202)、绿光传感器(203)、红光传感器(204)和荧光传感器(205)，所述棱镜(206、207、208)包括设置在蓝光传感器(202)和绿光传感器(203)之间的蓝光分光棱镜(206)、设置在绿光传感器(203)和红光传感器(204)之间的绿光分光棱镜(207)和设置在红光传感器(204)和荧光传感器(205)之间的红光分光棱镜(208)。

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