JP7134256B2 - 内視鏡システムのための可撓性ライトガイドおよびヒートシンク - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、内視鏡ライトガイドに関し、より具体的には、発光ダイオードのための可撓性ヒートシンクを有する内視鏡ライトガイドに関する。

関連技術の説明
内視鏡手術の分野では、様々な手術部位を照射するために、可視光を体内に向ける必要がある。従来、これは、光ファイバーライトガイドの遠位端を内視鏡の光ファイバーライトポストに取り付けることによって達成される。ライトガイドの対向する近位端は、電気光源に接続される。通常、光源は、最適化された光伝送のために内視鏡のライトポストに連結される光ファイバーケーブルを有する高出力ランプを含むＡＣ電圧式電子エンクロージャである。既存の光ファイバーライトガイドの特徴の一つは、可撓性があり、体内の異なる手術部位を見るために内視鏡を調節または回転させる場合に、外科医によって容易に操作されうることである。

既存の光ファイバーライトガイドの制約は、その構造に使用される材料の特性により、その性能が使用にわたって劣化することである。ライトガイドは、アレイバンドルを構成する、多くの個々のガラス光ファイバーストランドから成る。外側ジャケットは、このガラスストランドのバンドルを取り囲み、使用、洗浄、再処理（滅菌）中に装置が曝されることになる環境からの保護を提供する。個別のファイバーストランドは、使用中に破損しやすい延伸ガラスから作製される。個別のファイバーがその長さに沿ったいずれかで破損すると、光を伝送することができなくなるため、光源出力からの全体的な光伝送がある割合で低下することになる。これらの問題を克服するための従来の試みには、内視鏡のライトポストに取り付けられる電池式ＬＥＤ光源の使用が関与する。しかしながら、これらの装置は、使用可能な電池寿命に制限されるため、充電操作、およびまたは電池交換間の使用時間が短い。したがって、ケーブルの望ましい可撓性を保持する一方で、より長期間の照射を内視鏡のライトポートに提供することができるアプローチのための技術分野におけるニーズが存在する。

本発明は、ライトガイドの発光ダイオードモジュールのためのヒートシンクを含む内視鏡のための可撓性電子ライトガイドを備える。ヒートシンクは、電子ライトガイドが外科医にとって望ましい可撓性形態ファクタを保持する一方で、外科医によって接触する構成要素が過熱されないように光源から熱を逃がすように、設計される。電子ライトガイドは、ガラス光ファイバーを使用せず、また、製品寿命にわたって減少しない較正された固定の照明出力に依存する。また、電子ライトガイドは、従来の光ファイバーライトガイドを使用する時に存在する連結された光学面の数を低減する。ＬＥＤはスコープポストに直接位置付けられるため、ライトガイドの近位端の光源に作製される接続は、電子ライトガイドを使用する場合には除去される。この光学接続を除去することにより、関連する表面損失も除去され、次いで、光出力が増大する。

より具体的には、本発明は、ハウジング内に発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する発光ダイオードモジュールを有する可撓性電子ライトガイドである。電力ケーブルはＬＥＤに連結され、ＬＥＤに電力を提供する。発光ダイオードモジュールに隣接する可撓性管は、ＬＥＤから、そして電力ケーブルの周りに伸び、発光ダイオードモジュールから熱を逃がす。

一実施形態では、可撓性管は、固体管が可撓性であることを可能にする所定のパターンに従って穿孔された固体金属管を含みうる。別の実施形態では、可撓性管は編組ワイヤジャケットを含みうる。編組ワイヤジャケットは、互いに接触する一連の金属ボールを封入しうる。可撓性管はまた、複数の金属を含みうる。さらなる実施形態では、可撓性管は、発光ダイオードモジュールの周りに位置付けられた管の、一方の端部にファンに連結された中空管と、他方の端部にマニホールドとを含む。マニホールドは、一連の開口部を画定する前面を有しうる。ファンは、可撓性管が取り付けられるベースユニット内に位置付けられうる。追加的な実施形態では、可撓性管は、流体貯蔵部に連結された中空管を含みうる。中空管は、所定の一方向の流体の流れのみを可能にするように構成された少なくとも一つの弁を含みうる。さらに別の実施形態では、可撓性管は、ばねによって互いに接触して保持された一連の構成要素から形成されるリンク機構を含みうる。さらに追加的な実施形態では、可撓性管は、複数の金属ボールが充填された中空管を含みうる。複数の金属ボールは、０．０６２５ミリメートル～２．００ミリメートルの直径を有しうる。

本発明は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を読むことにより、より完全に理解され、認識される。

図１は、本発明による可撓性ライトガイドを有する内視鏡の斜視図である。 図２は、本発明による可撓性ライトガイドの断面図である。 図３は、本発明による図２の可撓性ライトガイドの分解図である。 図４は、本発明による、管が可撓性になることを可能にする、固体金属管にエッチングされうる例示的なパターンである。 図５は、本発明による、一緒に連結された複数の金属から形成される可撓性ヒートシンクの概略図である。 図６は、本発明による可撓性ライトガイドのための、編組ワイヤメッシュから形成される可撓性ヒートシンクである。 図７は、本発明による一連の金属ボールを封入する編組ワイヤジャケットから形成される可撓性ヒートシンクである。 図８は、本発明による一連の金属ボールを封入する編組ワイヤジャケットから形成される可撓性ヒートシンクである。 図９は、本発明による複数の金属ボールを封入する中空管から形成される可撓性ヒートシンクである。

図を参照して、図中、同様の数字は同様の部品を指し、図１に、ハンドピース１４内の撮像構成要素が挿入管１２の対向する端部の視野の光学画像を捕捉する、挿入管１２を有する内視鏡１０が図示されている。可撓性シャフト１６は、ハンドピース１４から伸び、ハンドピース１４内の撮像構成要素によって捕捉された画像を、ビュー画面またはモニターなどの遠隔に位置付けられたディスプレイに送信する。電子ライトガイド１８は、内視鏡１０の光入力ポート２０で挿入管１２に横断方向に連結される。

図２および図３を参照すると、電子ライトガイド１８は、レンズ１１４と、プリント回路基板に取り付けられ、レンズ１１４の後ろに位置付けられたＬＥＤ１１６とを収容する本体１１２を備える。窓１４４は、レンズ１１４を保護し、ＬＥＤ１１６からの光が電子ライトガイド１８から内視鏡１０の光ポートに放射されることを可能にするために、レンズ１１４の前方に位置付けられる。ＬＥＤ１１６、レンズ１１４および窓１４０は、セル１４６にパッケージされて、本明細書に記載の方法で電子ライトガイド１８に統合されうる個別のモジュールを形成しうることを認識されたい。固体ヒートシンク１１８は、ＬＥＤ１１６が起動されたときに生成される熱を除去するためにＬＥＤ１１６に隣接して位置付けられ、本体１１２から後方に延在する。固体ヒートシンク１１８は、銅本体であってもよく、蓄積された熱の改善された熱分散のためにフィンを含みうる。固体ヒートシンク１１８は、銀エポキシなどの金属エポキシを使用してＬＥＤ１１６に接着されてもよく、ＬＥＤ１１６から熱を逃がすように促進する。編組銅メッシュなどの可撓性ヒートシンク１２０は、一つまたは複数のバンドクランプ１２２および１２４によって、剛性ヒートシンク１１８に直接取り付けられる。ケーブル１２６は、可撓性ヒートシンク１２０内に伸び、ＬＥＤ１１６に電力供給するための一対のワイヤ１２８および１３０を含む。ワイヤ１２８および１３０は、固体ヒートシンク１１８を通って伸び、それぞれ、対応する絶縁体スリーブ１３２および１３４の対によってそれから絶縁される。熱収縮１３６は、編組メッシュを圧縮したままにするために、可撓性ヒートシンク１２０の中間部分上に位置付けられうる。歪み軽減を提供するためのブーツ１３８は、構成要素ならびに本体１１２の少なくとも一部分の上に位置付けられ、ブーツ１３８と係合するように本体１１２の前方端上に取り付けられたリング１４０によって所定位置に保持される。フィッティング１４２は、内視鏡１０のライトポート２０に電子ライトガイド１８と選択的に連結および連結解除するために、本体１１２の前方端の内側に位置付けられうる。Ｏリング１４８は、使用中に電子ライトガイド１８の内部構成要素を進入からシールし、使用後に電子ライトガイド１８の滅菌を可能にするために、様々な場所に含まれうる。

可撓性ヒートシンク１２０は、好ましくは編組ワイヤメッシュであるが、本発明は、必要な可撓性、および電子ライトガイド１８の長さの一部分の下方への熱伝送を提供する他のアプローチを含む。例えば、図４を参照すると、可撓性ヒートシンク１５０は、剛性ヒートシンク１１８に連結された可撓性シャフト１５２を含みうる。可撓性シャフト１５２は、シャフト１５２が三次元に曲がることを可能にする所定のパターン１５４に従って材料をシャフト１５２から除去するために、金属などの熱伝導性材料から形成される固体管をレーザー切断することによって形成されうる。シャフト１５２の一方の端部は、剛性ヒートシンク１１８に連結されてＬＥＤ１１６から熱を奪う一方で、シャフト１５２の屈曲を介して内視鏡１０の移動を可能にする。

図５を参照すると、本発明による可撓性ヒートシンク２００は、剛性ヒートシンク１１８と接触するように配置される複数の熱伝導性材料２０４によって取り囲まれる中央電気ケーブル２０２を含みうる。

図６を参照すると、本発明による可撓性ヒートシンク５００は、剛性ヒートシンク１１８のための電気配線５０４を取り囲む編組ジャケット５０２を含みうる。編組ジャケット５０２は、熱伝導性である一つまたは複数の材料から形成される。編組ジャケット５０２は、剛性ヒートシンク１１８と接触して配置され、熱をそれから除去する。

図７を参照すると、本発明による可撓性ヒートシンク６００は、剛性ヒートシンク１１８のための電気配線を取り囲む編組ジャケット６０２を含みうる。一連のボール６０４は、編組ジャケット６０２内に緊密に充填される。編組ジャケット６０２およびボール６０４は、金属などの熱伝導性である一つまたは複数の材料から形成される。編組ジャケット６０２は、剛性ヒートシンク１１８と接触するように配置され、追加的な熱コレクタを提供するボール６０４を用いて熱をそれから取り除く。

図８を参照すると、本発明による可撓性ヒートシンク７００は、ばねなどの付勢要素７０６によって一緒に緊密に圧縮された一連の構成要素７０４から形成されるリンク機構７０２を含みうる。構成要素７０４の緊密な圧縮は、ヒートシンク７００および剛性ヒートシンク１１８を含む内視鏡が使用される場合に、熱の容易な伝送および可撓性移動を可能にする。

図９を参照すると、本発明による可撓性ヒートシンク８００は、剛性ヒートシンク１１８のための電気配線を取り囲む可撓性ジャケット８０２を含みうる。一連のボール８０４は、可撓性ジャケット８０２内に緊密に充填される。可撓性ジャケット８０２およびボール８０４は、熱伝導性である一つまたは複数の材料から形成される。可撓性ジャケット６０２は、ボール６０４が剛性ヒートシンク１１８と接触して熱をそれから除去するように配置される。ボール８０４は、ボールベアリングなど、砂粒ほどに小さい（０．０６２５ｍｍ～２．００ｍｍ）場合がある。

Claims (12)

1. 内視鏡の光入力ポートに連結される可撓性電子ライトガイドであって、
   発光ダイオードを支持するハウジングと、
   前記発光ダイオードに連結された電力ケーブルと、
   前記発光ダイオードに隣接し、そして前記電力ケーブルの周りに伸びて、前記発光ダイオードから熱を逃がす可撓性管と、を備える、可撓性電子ライトガイド。
2. 前記可撓性管が、固体金属管が可撓性であることを可能にする所定のパターンに従って穿孔された固体金属管を含む、請求項１に記載の可撓性電子ライトガイド。
3. 内視鏡のための可撓性電子ライトガイドであって、
   発光ダイオードを支持するハウジングと、
   前記発光ダイオードに連結された電力ケーブルと、
   前記発光ダイオードに隣接し、そして前記電力ケーブルの周りに伸びて、前記発光ダイオードから熱を逃がす可撓性管と、を備え、
   前記可撓性管が編組ワイヤジャケットを含み、
   前記編組ワイヤジャケットが、互いに接触する複数の金属ボールを封入する、可撓性電子ライトガイド。
4. 前記可撓性管が複数の金属を含む、請求項３に記載の可撓性電子ライトガイド。
5. 内視鏡のための可撓性電子ライトガイドであって、
   発光ダイオードを支持するハウジングと、
   前記発光ダイオードに連結された電力ケーブルと、
   前記発光ダイオードに隣接し、そして前記電力ケーブルの周りに伸びて、前記発光ダイオードから熱を逃がす可撓性管と、を備え、
   前記可撓性管が中空管を含み、
   前記可撓性電子ライトガイドが、
   前記管の一方の端部に連結されたファンと、
   前記管の他方の端部に連結され、前記発光ダイオードモジュールの周りに位置付けられたマニホールドと、をさらに備える、可撓性電子ライトガイド。
6. 前記マニホールドが、一連の開口部を画定する前面を含む、請求項５に記載の可撓性電子ライトガイド。
7. 前記ファンが、前記可撓性管が取り付けられるベースユニット内に位置付けられる、請求項６に記載の可撓性電子ライトガイド。
8. 前記可撓性管が、流体貯蔵部に連結された中空管を含む、請求項１に記載の可撓性電子ライトガイド。
9. 前記中空管が、所定の一方向への流体の流れのみを可能にするように構成された少なくとも一つの弁を含む、請求項８に記載の可撓性電子ライトガイド。
10. 内視鏡のための可撓性電子ライトガイドであって、
    発光ダイオードを支持するハウジングと、
    前記発光ダイオードに連結された電力ケーブルと、
    前記発光ダイオードに隣接し、そして前記電力ケーブルの周りに伸びて、前記発光ダイオードから熱を逃がす可撓性管と、を備え、
    前記可撓性管が、ばねによって互いに接触して保持された一連の構成要素から形成されるリンク機構を含む、可撓性電子ライトガイド。
11. 前記可撓性管が、複数の金属ボールが充填された中空管を含む、請求項１に記載の可撓性電子ライトガイド。
12. 前記複数の金属ボールが、０．０６２５ミリメートル～２．００ミリメートルの直径を有する、請求項１１に記載の可撓性電子ライトガイド。
    

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