CN116507258A - 内窥镜以及用于成型内窥镜的透明窗口的方法 - Google Patents
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Abstract
插入式内窥镜的端头部的壳体的透明窗口(5，6)是通过以下成型的：提供成型工具。将第一聚合物材料引入该成型工具中。允许所述第一聚合物材料凝固以形成第一壳体部。将至少一种第二聚合物材料引入该成型工具中，其中，所述第二聚合物材料与所述第一聚合物材料不同并且是透明的。允许所述第二聚合物材料凝固以与所述第一壳体部一起形成组合式壳体部件(4)。将所述组合式壳体部件(4)从所述成型工具中取出。至少第二聚合物材料经由多个入口(Inlw)注入所述成型工具中以形成多个体积的所述第二聚合物材料。
Description
本披露内容涉及一种内窥镜，更具体地涉及一种用于内窥镜的端头壳体以及该端头壳体的制造。
插入式内窥镜通常包括近侧手柄，插入管从该近侧手柄朝向内窥镜的远端延伸。在远端处，插入管包括铰接式弯曲区段，该铰接式弯曲区段的弯曲可以由操作者使用手柄处的轮和/或杠杆等来控制。铰接式弯曲区段包括若干铰接式分段，这些铰接式分段包括用于附接至管而形成插入管的主体的近侧分段、若干中间分段、以及包括端头部的远端分段，该端头部尤其容纳内窥镜的照明电子器件和成像电子器件。在内窥镜中，工作通道从手柄中的入口端口通过插入管延伸至远端分段中的出口端口。
这种插入式内窥镜的示例是从EP 3539449(通过援引并入本文)中已知的可抛弃式内窥镜。此现有技术内窥镜包括端头壳体(如图1所示)作为远侧分段的一部分，该端头壳体包括用于尤其容纳所述照明电子器件和成像电子器件的电子器件隔室。用作工作通道的一部分的工作通道通路沿着电子器件隔室延伸。端头壳体在双部件两阶段插入成型工艺中由塑料材料制造为一体式物件，该端头壳体包括用于在照明设备和成像设备前方的窗口的透明部件。优选地，其他部件是不透明的或染过色的，以便吸收来自照明设备的杂散光而不会使之直接进入成像设备中。
在双部件两阶段插入成型工艺中一体地成型透明窗口时，重要的是，使光学性质尽可能无缺陷，即，保持表面光滑，并且保持窗口内的材料的透明度均匀，以避免色散和折射。
在此方面的一个问题是，在成型的透明材料注入阶段期间，控制流入模具空腔中的液体透明材料的流动，由于透明窗口的形状复杂，均匀填充模具空腔可能具有困难。
此外，当用于窗口的透明材料优选地在第二阶段中注入时，液化的材料可能倾向于在窗口的不同部分之间的较窄通路中溶解掉微量的不透明材料。虽然是微量，但是这种不透明材料也会使所形成的窗口中的透明材料的质量劣化。
基于此，目的是改进内窥镜的一体地形成的端头壳体中的透明窗口的质量和成型工艺。
根据本披露内容的第一方面，此目的是通过一种用于成型插入式内窥镜的端头部的壳体的透明窗口的方法来实现的，所述方法包括：提供成型工具；将第一聚合物材料引入该成型工具中；允许所述第一聚合物材料凝固以形成第一壳体部；将至少一种第二聚合物材料引入该成型工具中，其中，所述第二聚合物材料与所述第一聚合物材料不同；允许所述第二聚合物材料凝固以与所述第一壳体部一起形成组合式壳体部件；将所述组合式壳体部件从所述成型工具中取出，其中，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的一者是透明聚合物材料并且经由多个入口注入所述成型工具中以形成多个体积的所述透明聚合物材料。
根据本披露内容的第二方面，该目的是通过一种内窥镜来实现的，该内窥镜包括近侧手柄、远侧端头部、以及从该近侧手柄朝向该远侧端头部延伸的插入管，其中，所述端头部包括端头壳体，该端头壳体由第一聚合物材料和第二聚合物材料一体地成型，该第二聚合物材料与该第一聚合物材料不同，其中，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的所述一者是透明聚合物材料并且形成彼此分开的多个体积。
根据本披露内容的第三方面，该目的是通过一种系统来实现的，该系统包括显示单元和根据第二方面的内窥镜。
根据本披露内容的第一方面的实施例，所述多个入口的所述入口数量等于所述多个体积的体积数量。由此，流入每个体积中的液化的聚合物材料的流动可以得到控制，并且填充得到改进。
根据本披露内容的实施例，所述多个体积中的至少一些体积的大小彼此不同。通过周密地选择体积的大小，流入体积中的液化的聚合物的流动可以进一步得到控制。此外，所选择的形状和体积会影响其他本体部，由此允许该其他本体部被成形以更好地用其他液化的聚合物材料填充。
根据本披露内容的实施例，所述透明聚合物材料的所述体积是彼此分开的。将体积彼此完全分开允许对杂散光进行良好控制，例如防止来自微弱源的不期望的杂散光在没有首先离开内窥镜、然后从外部反射的情况下进入图像接收器。
根据本披露内容的实施例，所述体积数量是三个。经验表明，三个窗口足够(即，一个窗口用于成像，两个窗口用于照明)，而且减少数量简化了模具以及成型工艺。
根据本披露内容的实施例，所述第一聚合物材料或所述聚合物材料中的一者是不透明的。这阻止了透明部之间的杂散光。
现在将基于非限制性示例性实施例并且参考附图更详细地进行披露，在附图中：
图1示出了根据本披露内容的包括显示单元和内窥镜的系统，
图2示出了本披露内容的内窥镜的端头部的壳体，
图3示出了图2的壳体的分解视图，其展示了该壳体的制造，
图4示出了端头部的壳体的替代性实施例的分解视图，
图5a至图5c示出了入口残余物尚未移除的另一替代性实施例的壳体的成型部件，以及
图6a和图6b示出了用于成型另一替代性实施例的凹形模具部。
首先转向图1，示出了包括内窥镜2(可抛弃式或一次性使用的内窥镜)以及可重复使用的显示单元27(内窥镜2连接至该可重复使用的显示单元)的系统。连接件可以是任何适合的供应或通信装置(比如电缆3)。
内窥镜2的近端包括手柄13，插入管12从该手柄朝向位于内窥镜2的远端处的铰接式弯曲区段11延伸。弯曲区段11连接至远侧端头部1，该远侧端头部包括壳体4，该壳体尤其容纳内窥镜的照明装置和图像接收装置(比如LED和电子图像传感器)(未示出)。
在图2中更详细地示出了壳体4。如下文将解释的，壳体4是通过两阶段双部件注塑成型由适合的聚合物材料制造而成的。相应地，该壳体包括第一透明聚合物材料，窗口5、6是该第一透明聚合物材料制成的。窗口5、6可以包括中央窗口5和两个侧向窗口6，该中央窗口在图示的取向上位于工作通道7上方，这两个侧向窗口在工作通道7的两侧。如可以看出的，两个侧向窗口6包括沿着第二壳体部8的长度延伸相当长一段距离的部分6a。第二壳体部8优选地由第二聚合物制成，该第二聚合物与第一聚合物材料不同，例如不同之处在于该第二聚合物是不透明的、有颜色的等。不透明的是优选的，因为这样会减少在照明源(比如LED)前方的窗口6与在图像接收器(比如相机、或电子图像传感器)前方的中央窗口5之间的杂散光。
现在转向图3，示出了图2的壳体的分解视图。可以看出的是，工作通道7仅设置在第二壳体部8中。还可以看出的是，透明窗口6可以包括导光件9，这些导光件用于将来自容纳在隔室10中的LED的光导向至在端头部1前方的外部，这些隔室设置在第二壳体部8中。而且，在第二壳体部8中，设置了用于在中央窗口5后面的成像电子器件的隔室14。
优选地，壳体4是通过两阶段双部件注塑成型制造而成的。与EP 3539449(通过援引并入本文)的描述类似，首先，将第二壳体部通过注塑成型在第一模具构型中成型，在该第一模具构型中，一个模具部具有与所形成的壳体部8的外部形状互补的凹形形状，以及芯部或芯模，该芯部或芯模具有与所形成的壳体部8的内部形状互补的凸形形状。为此，将液化的第一聚合物材料经由布置在箭头Inlb所指示的位置处的入口注入模具中。在所展示的示例中，存在两个入口。当然，并不排除单个入口以及其他位置和更多个入口，因为这取决于壳体部8的实际设计。在注入之后，注入的第一聚合物材料凝固或固化。然后，通过将凹形部更改成具有外部形状的部分，可以将壳体部8转换到第二模具构型，该部分与芯模和固化的壳体部一起提供窗口部5、6的形状。如从图3中可以看出的，壳体部8的设计使得第二模具中出现多个(在此情况下为三个)不同的(即，单独的)用于窗口5、6的体积。这三个单独的体积中的每个体积经由专用于特定体积的入口(例如，该入口的位置如用箭头Inlw所指示的)被填充。即，第二模具构型有多个入口，其中，入口数量与多个体积的体积数量相匹配。一些体积可以具有多于一个入口，使得多个入口的入口数量大于体积数量。当第二聚合物材料已经凝固或固化时，将两种聚合物材料融合在一起，并提供了包括由第二透明聚合物材料制成的透明窗口5、6以及由第一聚合物材料制成的不透明的壳体部8的一体式壳体4。然后，可以将一体式壳体4连结至弯曲区段11，装配电子器件，密封起来。因此，可以提供使用该一体式壳体的内窥镜2(特别地，可抛弃式或一次性使用的内窥镜)。
如可以看出的，用于照明设备的透明窗口6的体积在两个侧向翼部6a中从实际窗口和导光件9向后延伸，即，向不需要照明的位置延伸。这允许将入口置于实际窗口6和导光件9的临界区后面较远处，在这些临界区处，液化的透明材料的湍流造成的变形可能会残留在凝固或固化的窗口材料中。此外，与实际窗口相比，体积的这些向后部分相当的大，以便在材料到达临界区之前进一步减少湍流。此外，这些侧向翼部6a将壳体4所必需的材料以有利的方式分布在透明窗口部5、6与不透明的壳体部8之间。即，在不透明的壳体部8中设置了互补的凹部8a。这些凹部8a减小了不透明的壳体部的特征中的靠近用箭头Inlw所指示的入口的一些特征的材料厚度。这允许更加均匀的注入，因为没有较大的容易进入的体积，这样的体积就像用于液化的透明聚合物材料的水槽一样，而且会阻止液化的透明聚合物正确地进入狭窄的体积和通路、然后朝向模具的另一端蔓延。此外，如果这样的体积首先被填充，那么液化的聚合物材料将倾向于在这些体积中凝固，然后流动阻力允许液化的聚合物材料允许材料被挤压至较窄的通路中。翼部6a的情况则相反，这些翼部就像大导管一样，控制液化的透明聚合物材料涌向实际窗口6和导光件9处的狭窄特征。
现在转向图5a和图5b，示意性地示出了用于注塑成型的两个阶段的第一凹形模具部16和第二凹形模具部17的截面。出于说明目的，以虚线示出了原本不可见的部分的轮廓。在此，模具部16、17之所以被称为凹形是因为这些模具部分别包括内部模具空腔18、19。在图5a和图5b中，未示出会在这两个图的右侧封闭模具16、17的互补的凸形模具部，因为该互补的凸形模具部不包括入口并且因此在此上下文中可以被认为是本领域技术人员本身已知的。该互补的凸形模具部之所以被称为凸形是因为该模具部包括中央芯模，该中央芯模延伸至相应模具空腔18、19中，并且在成型工艺的第一阶段之后，在第一模具部16被替换为第二模具部17时，该中央芯模用于固持第二壳体部8，以便在该工艺的第二成型阶段中对包括导光件9的透明窗口5、6进行后续成型。
第一模具16包括用于液化的聚合物材料的供应通道22。供应通道22分离形成通向模具空腔18的两个入口通路21，在图5a的截面中仅可看见这两个入口通道之一。一旦液化的聚合物材料已经凝固，第二壳体部8的最终形状就会如图6a中所示。当将第二壳体部8从模具空腔18中取出时，残余材料25(即，浇口流道，从供应通道22和通路21到入口)将从第二壳体部8脱落，并且带有第二壳体部8的芯模置于第二模具空腔19中。
类似地，第二模具17包括用于液化的聚合物的供应通道22。此供应通道22一分为三，以提供用于包括翼部6b以及可能的导光件9的窗口5、6的单独的入口通路23、24。在此同样，在图5b的截面中仅可看见入口通路24之一，但包括翼部6b以及可能的导光件9的窗口6的最终形状将如图6b中所示，这些翼部和导光件将经由残余材料26和通路23、24连接至入口。然而，图6b仅是说明性的，并且在第二模具阶段之后所形成的物件将如图6c所展示的，其中，由第二材料制成的壳体8与包括翼部6b以及可能的导光件9的窗口5、6融合在一起而形成一体地成型的本体。当从模具中取出时，残余材料(即，浇口与流道)脱落，仅在透明材料的光学性质不受影响的部位处留下入口痕迹。
所描述的其他实施例将以对应的方式成型，而无论窗口是完全分开的不同窗口还是与较窄通路相互连接。
虽然，当前优选的是在第二阶段中将透明材料作为第二材料成型，但技术人员应当了解，同样可以在模具的凹形部中将透明材料作为第一材料成型，然后通过将不同的凸形模具部插入芯部的凹形部中来改变模具构型。
此外，虽然当前优选的是成型多个完全不同或单独的透明窗口5、6，但并不排除这些窗口可以通过如图4所展示的较窄桥接件15相互连接，例如以便在将透明材料在两阶段双部件注塑成型工艺的第一阶段中成型的情况下固定这些窗口在模具中的相互位置。只要相互连接的体积5、6中的每个体积是通过其自身专用的入口Inlw被填充的即可，由于材料不穿过这些通路15，因此仍然避免了在通路中溶解掉不透明的材料以及窗口质量劣化的问题。为此，可能相关的是，例如通过将流动路径通过通道延伸至入口来延迟流向体积5、6中的一些体积的一部分流，以确保单独的流在通路中汇聚。这种延迟也可以是这样一种选项：即使在第二阶段中成型的体积是完全分开的，也防止在第一阶段中成型的一个或多个物件出现错位或变形。
Claims (11)
1.一种用于成型插入式内窥镜的端头部的壳体的透明窗口的方法，所述方法包括
提供成型工具，
将第一聚合物材料引入该成型工具中，
允许所述第一聚合物材料凝固以形成第一壳体部，
将至少一种第二聚合物材料引入该成型工具中，其中，所述第二聚合物材料与所述第一聚合物材料不同，
允许所述第二聚合物材料凝固以与所述第一壳体部一起形成组合式壳体部件，
将所述组合式壳体部件从所述成型工具中取出，其中，
所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的一者是透明聚合物材料并且经由多个入口注入所述成型工具中以形成多个体积的所述透明聚合物材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个入口的所述入口数量等于所述多个体积的体积数量。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多个体积中的至少一些体积的大小彼此不同。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述透明聚合物材料的所述体积是彼此分开的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述体积数量是三。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一聚合物材料或所述第二聚合物材料中的一者是不透明的。
7.一种内窥镜，包括近侧手柄、远侧端头部、以及从该近侧手柄朝向该远侧端头部延伸的插入管，
其中，所述端头部包括端头壳体，该端头壳体由第一聚合物材料和第二聚合物材料一体地成型，该第二聚合物材料与该第一聚合物材料不同，
其中，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的所述一者是透明聚合物材料并且形成彼此分开的多个体积。
8.根据权利要求7所述的内窥镜，其中，所述多个体积中的至少一些体积的大小彼此不同。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的内窥镜，其中，该透明聚合物材料包括彼此分开的三个体积。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的内窥镜，其中，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的一者是不透明的。
11.一种系统，包括显示单元和根据权利要求7至10中任一项所述的内窥镜。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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