KR20210003898A - 내시경 시스템을 위한 가요성 광 가이드 및 히트 싱크 - Google Patents

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KR20210003898A
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Abstract

LED(발광 다이오드)의 히트 싱크 역할을 하는 내시경 용 가요성 전자 광 가이드이다. 광 가이드 내의 가요성 튜브는 LED에서 연장되어 LED에서 열을 분로한다. 가요성 튜브는 가요성으로 천공된 고체 금속 튜브 일 수 있다. 가요성 튜브는 또한 편조 와이어 재킷일 수 있으며 서로 접촉하는 일련의 금속 볼을 둘러 쌀 수 있다. 가요성 튜브는 또한 복수의 상이한 금속으로 제조될 수있다. 가요성 튜브는 또한 속이 빈 튜브 일 수 있으며 공기 또는 액체 냉각 시스템을 지원하거나 모래 알갱이만큼 작은 금속 볼로 포장될 수 있다. 가요성 튜브는 또한 스프링에 의해 단단히 접촉된 일련의 금속 부품으로 형성된 연결 장치일 수 있다.

Description

내시경 시스템을 위한 가요성 광 가이드 및 히트 싱크
본 발명은 내시경 광 가이드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 다이오드 용 가요성 히트 싱크(heat sink)를 갖는 내시경 광 가이드에 관한 것이다.
내시경 수술 분야에서는 다양한 수술 부위를 비추기 위해 가시 광선을 인체에 직접 비추는 것이 필요하다. 전통적으로 이것은 광섬유 광 가이드의 말단부를 내시경의 광섬유 광 포스트에 부착함으로써 달성된다. 광 가이드의 반대쪽 근위 단부는 전자 광원에 연결된다. 일반적으로 광원은 최적화된 광 전송을 위해 내시경의 광 포스트에 연결되는 광섬유 케이블이 있는 고출력 램프가 포함된 AC 전압 전원 전자 인클로저이다. 기존 광섬유 광 가이드의 특징 중 하나는 유연하고 내시경을 조정하거나 회전하여 신체 내의 다른 수술 부위를 볼 때 외과의가 쉽게 조작할 수 있다는 것이다.
기존 광섬유 광 가이드의 한계는 그 구조에 사용되는 재료의 특성으로 인해 사용에 따라 성능이 저하된다는 점이다. 광 가이드는 배열된 번들을 구성하는 많은 개별 유리 광섬유 가닥으로 구성된다. 외부 재킷은 이 유리 가닥 번들을 둘러싸고 있어 사용, 청소 및 재 처리(살균) 중에 장치가 영향을 받는 환경으로부터 보호한다. 개별 섬유 가닥은 사용 중에 파손되기 쉬운 인발 유리로 만들어진다. 개별 섬유가 길이를 따라 어디에서나 끊어지면 더 이상 빛을 투과할 수 없으므로 광원 출력에서 나오는 전체 빛 투과율이 백분율로 감소한다. 이러한 문제를 극복하기 위한 기존의 시도는 내시경의 광 포스트에 부착되는 배터리 전원 LED 소스의 사용을 포함한다. 그러나 이러한 디바이스는 사용 가능한 배터리 수명으로 제한되므로 충전 작업과 배터리 교체 사이의 사용 시간이 짧다. 따라서, 케이블의 원하는 유연성을 유지하면서 더 오랜 기간 동안 내시경의 광 포트에 조명을 제공할 수 있는 접근 방식이 당 업계에 필요하다.
본문 내에 포함되어 있음.
본 발명은 광 가이드의 발광 다이오드 모듈 용 히트 싱크를 포함하는 내시경 용 가요성 전자 광 가이드를 포함한다. 히트 싱크는 전자 광 가이드가 외과의가 원하는 가요성 폼 팩터를 유지하면서 광원의 열을 차단하여 외과의가 접촉할 구성 요소가 과열되지 않도록 설계되었다. 전자 광 가이드는 유리 섬유 광학을 사용하지 않으며 제품 수명 동안 감소하지 않는 보정된 고정 조명 출력에 의존한다. 또한 전자 광 가이드는 기존의 광섬유 광 가이드를 사용할 때 존재하는 결합된 광학 표면의 수를 줄여준다. LED가 스코프 포스트에 직접 위치하기 때문에 전자 광 가이드를 사용할 때 광 가이드의 근위 단부에 있는 광원에서 이루어진 연결이 제거된다. 이 광학 연결을 제거하면 관련 표면 손실도 제거되어 광 출력이 증가한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 하우징 내부에 발광 다이오드(LED)를 갖는 발광 다이오드 모듈을 갖는 플렉시블 전자 광 가이드이다. 전원 케이블이 LED에 연결되어 LED에 전원을 공급한다. 발광 다이오드 모듈에 인접한 가요성 튜브는 LED에서 전원 케이블 주위로 연장되어 발광 다이오드 모듈에서 열을 차단한다.
일 실시 예에서, 가요성 튜브는 고체 튜브가 가요성을 허용하는 미리 결정된 패턴에 따라 천공된 고체 금속 튜브를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 가요성 튜브는 편조(braided) 와이어 재킷을 포함할 수 있다. 편조 와이어 재킷은 서로 접촉하는 일련의 금속 볼을 둘러 쌀 수 있다. 가요성 튜브는 또한 복수의 금속을 포함할 수 있다. 추가 실시 예에서, 가요성 튜브는 발광 다이오드 모듈 주위에 위치하는 튜브의 일 단부에서 팬 및 다른 단부에서 매니 폴드에 결합되는 중공 튜브를 포함할 수 있다. 매니 폴드는 일련의 개구를 정의하는 전면을 가질 수 있다. 팬은 가요성 튜브가 부착되는 베이스 유닛 내에 위치할 수 있다. 추가 실시 예에서, 가요성 튜브는 유체 저장소에 결합된 중공 튜브를 포함할 수 있다. 중공 튜브는 하나의 소정 방향으로만 유체의 흐름을 허용하도록 구성된 적어도 하나의 밸브를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 가요성 튜브는 스프링에 의해 서로 접촉하여 유지되는 일련의 구성 요소로 형성된 링크를 포함할 수 있다. 또 다른 추가 실시 예에서, 가요성 튜브는 복수의 금속 볼로 채워진 중공 튜브를 포함할 수 있다. 복수의 복수의 금속 볼은 0.025mm 내지 2.00mm의 직경을 가질 수 있다.
본문 내에 포함되어 있음.
본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 보다 완전히 이해되고 인식될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 가요성 광 가이드를 갖는 내시경의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가요성 광 가이드의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도 2의 가요성 광 가이드의 분해도이다.
도 4는 본 발명에 따라 튜브가 유연할 수 있도록 고체 금속 튜브로 에칭될 수 있는 예시적인 패턴이다.
도 5는 본 발명에 따른 싱크(sink)로 결합된 다수의 금속으로 형성된 가요성 히트 싱크의 개략도이다.
도6은 본 발명에 따른 가요성 광 가이드 용 편조 와이어 메쉬 히트 싱크로 형성된 가요성 히트 싱크다.
도 7은 본 발명에 따른 일련의 금속 볼을 둘러싸는 편조 와이어 재킷으로 형성된 가요성 히트 싱크다.
도 8은 본 발명에 따른 일련의 금속 볼을 둘러싸는 편조 와이어 재킷으로 형성된 가요성 히트 싱크다. 및
도 9는 본 발명에 따른 다수의 금속 볼을 감싸는 중공 튜브로 형성된 플렉시블 히트 싱크이다.
도면을 참조하면, 동일한 번호는 전체적으로 동일한 부분을 지칭하며, 도 1에는 핸드 피스(14) 내의 이미징 구성 요소가 삽입 튜브(12)의 반대쪽 단부의 시야의 광학 이미지를 캡처할 수 있게 하는 삽입 튜브(12)를 갖는 내시경(10)이 도시되어 있다. 가요성 샤프트(16)는 핸드 피스(14)로부터 연장되어 핸드 피스(14) 내의 이미징 구성 요소에 의해 캡처된 이미지를 뷰 스크린 또는 모니터와 같은 원격 배치된 디스플레이로 전송한다. 전자 광 가이드(18)는 내시경(10)의 광 입력 포트(20)에서 삽입 튜브(12)에 가로로 결합된다.
도 2 및 3을 참조하여, 전자 광 가이드(18)는 렌즈(114)를 수용하는 본체(112) 및 인쇄 회로 기판에 장착되고 렌즈(114) 뒤에 위치하는 LED(116)를 포함한다. 윈도우(144)는 렌즈(114)를 보호하고 LED(116)로부터의 광이 전자 광 가이드(18)로부터 내시경(10)의 광 포트로 방출될 수 있도록 렌즈(114) 앞에 위치된다. LED(116), 렌즈(114) 및 창(140)은 여기에 설명된 방식으로 전자 광 가이드(18)에 통합될 수 있는 개별 모듈을 형성하기 위해 셀(146)에 패키징 될 수 있다는 것을 인식해야 한다. 고체 히트 싱크(118)는 LED(116)가 활성화될 때 생성된 열을 제거하기 위해 LED(116)에 인접하게 위치되고 본체(112)로부터 후방으로 연장된다. 고체 히트 싱크(118)는 구리 몸체일 수 있고 축적된 열의 개선된 분산을 위한 핀을 포함할 수 있다. 고체 히트 싱크(118)는, 은 에폭시와 같은 금속 에폭시를 사용하여 LED(116)에 부착되어 LED(116)로부터 열이 전달되는 것을 촉진할 수 있다. 편조 구리 메시와 같은 가요성 히트 싱크(120)는 하나 이상의 밴드 클램프(122 및 124)에 의해 강성 히트 싱크(118)에 직접 부착된다. 케이블(126)은 가요성 히트 싱크(120) 내에서 연장되고 LED(116)에 전력을 공급하기 위한 한 쌍의 와이어(128 및 130)를 포함한다. 와이어(128 및 130)는 고체 히트 싱크(118)을 통해 연장되고 각각 한 쌍의 대응하는 절연체 슬리브(132 및 134)에 의해 그로부터 절연된다. 열 수축(136)은 편조 메쉬를 압축된 상태로 유지하기 위해 가요성 히트 싱크(120)의 중간 부분 위에 위치할 수 있다. 변형 완화를 제공하기 위한 부트(138)는 본체(112)의 적어도 일부뿐만 아니라 구성 요소 위에 위치되고 부트(138)와 맞물리도록 본체(112)의 전방 단부 위에 부착된 링(140)에 의해 제자리에 고정된다. 피팅(142)은 전자 광 가이드(18)를 내시경(10)의 광 포트(20)에 선택적으로 결합 및 분리하기 위해 몸체(112)의 전방 단부 내부에 위치할 수 있다. O- 링(148)은 사용 중에 전자 광 가이드(18)의 내부 구성 요소를 침투로부터 밀봉하고 사용 후 전자 광 가이드(18)의 살균을 허용하기 위해 다양한 위치에 포함될 수 있다.
가요성 히트 싱크(120)가 바람직하게는 편조 와이어 메쉬이지만, 본 발명은 전자 도광 체(18)의 길이의 일부로 필요한 유연성 및 열 전달을 제공하는 다른 접근법을 포함한다. 도 4를 참조하면, 예를 들어, 가요성 히트 싱크(150)는 강성 히트 싱크(118)에 결합되는 가요성 샤프트(152)를 포함할 수 있다. 가요성 샤프트(152)는 샤프트(152)가 3 차원으로 구부러 질 수 있게 하는 미리 결정된 패턴(154)에 따라 샤프트(152)로부터 재료를 제거하기 위해 금속과 같은 열 전도성 재료로 형성된 고체 튜브를 레이저 절단함으로써 형성될 수 있다. 샤프트(152)의 한 단부는 강성 히트 싱크(118)에 결합되어 LED(116)로부터 열을 빼내면서 샤프트(152)의 굴곡을 통해 내시경(10)의 이동을 허용한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 가요성 히트 싱크(200)는 강성 히트 싱크(118)과 접촉하도록 배치된 다수의 열 전도성 재료(204)로 둘러싸인 중앙 전기 케이블(202)을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 가요성 히트 싱크(500)는 강성 히트 싱크(118)를 위한 전기 배선(504)을 둘러싸는 편조 재킷(502)을 포함할 수 있다. 편조 재킷(502)은 열 전도성인 하나 이상의 재료로 형성된다. 편조 재킷(502)은 단단한 히트 싱크(118)와 접촉하여 그로부터 열을 제거한다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 가요성 히트 싱크(600)은 강성 히트 싱크(118)을 위한 전기 배선을 둘러싸는 편조 재킷(602)을 포함할 수 있다. 일련의 볼(604)은 편조 재킷(602) 내에 단단히 패킹된다. 편조 재킷(602) 및 볼(604)은 금속과 같이 열 전도성 인 하나 이상의 재료로 형성된다. 편조 재킷(602)은 추가적인 열 수집기를 제공하는 볼(604)로 열을 제거하기 위해 단단한 열 싱크(118)와 접촉하도록 배치된다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 가요성 히트 싱크(700)는 스프링과 같은 편향 요소(706)에 의해 함께 단단히 압축된 일련의 구성 요소(704)로 형성된 연결부(702)를 포함할 수 있다. 구성 요소(704)의 긴밀한 압축은 히트 싱크(700) 및 강성 히트 싱크(118)를 포함하는 내시경이 사용될 때 열의 준비된 전달 및 유연한 이동을 허용한다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 가요성 히트 싱크(800)는 강성 히트 싱크(118)를 위한 전기 배선을 둘러싸는 가요성 재킷(802)을 포함할 수 있다. 일련의 볼(804)은 가요성 재킷(802) 내에 단단히 패킹된다. 가요성 재킷(802) 및 볼(804)은 열 전도성 인 하나 이상의 재료로 형성된다. 가요성 재킷(602)은 볼(604)이 단단한 히트 싱크(118)와 접촉하여 그로부터 열을 제거하도록 배치된다. 볼(804)은 볼 베어링과 같이 모래 알갱이처럼 작거나(.0625mm와 2.00mm 사이) 더 클 수 있다.

Claims (13)

  1. 발광 다이오드를 지지하는 하우징;
    발광 다이오드에 연결된 전원 케이블;
    발광 다이오드에 인접하고 발광 다이오드로부터 열을 분로시키기 위해 전원 케이블 주위로 연장되는 가요성 튜브;
    를 포함하는,
    내시경 용 가요성 전자 광 가이드.
  2. 제1항에 있어서,
    가요성 튜브는 고체 금속 튜브가 가요성이 되도록 하는 미리 결정된 패턴에 따라 천공된 고체 금속 튜브를 포함하는,
    가요성 전자 광 가이드.
  3. 제1항에 있어서,
    가요성 튜브는 편조 와이어 재킷을 포함하는,
    가요성 전자 광 가이드.
  4. 제3항에 있어서,
    편조 와이어 재킷은 서로 접촉하는 복수의 금속 볼을 둘러싸는,
    가요성 전자 광 가이드.
  5. 제3항에 있어서,
    가요성 튜브는 복수의 금속을 포함하는,
    가요성 전자 광 가이드.
  6. 제1항에 있어서,
    가요성 튜브는 중공 튜브를 포함하고 가요성 전자 광 가이드는 튜브의 단부에 결합된 팬 및 튜브의 다른 단부에 결합되고 발광 다이오드 모듈 주위에 위치하는 매니 폴드를 더 포함하는,
    가요성 전자 광 가이드.
  7. 제6항에 있어서,
    매니 폴드는 일련의 개구를 정의하는 전면을 포함하는,
    가요성 전자 광 가이드.
  8. 제7항에 있어서,
    팬은 가요성 튜브가 부착된 베이스 유닛 내에 위치하는,
    가요성 전자 광 가이드.
  9. 제1항에 있어서,
    가요성 튜브는 유체 저장소에 결합된 중공 튜브를 포함하는,
    가요성 전자 광 가이드.
  10. 제9항에 있어서,
    중공 튜브는 하나의 미리 결정된 방향으로만 유체의 흐름을 허용하도록 구성된 적어도 하나의 밸브를 포함하는,
    가요성 전자 광 가이드.
  11. 제1항에 있어서,
    가요성 튜브는 스프링에 의해 서로 접촉하여 유지되는 일련의 구성 요소로 형성된 연결 장치를 포함하는,
    가요성 전자 광 가이드.
  12. 제1항에 있어서,
    가요성 튜브는 복수의 복수의 금속 볼로 채워진 중공 튜브를 포함하는,
    가요성 전자 광 가이드.
  13. 제12항에 있어서,
    복수의 복수의 금속 볼은 0.025mm와 2.00mm 사이의 직경을 갖는,
    가요성 전자 광 가이드.
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