氣動眼科掃描內(nèi)腔探頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種眼科內(nèi)腔探頭，其包括機(jī)頭和具有縱軸的套管組件。套管組件包括與外管同心的內(nèi)管；其中手柄還可以包括由氣動能源供能的馬達(dá)，該馬達(dá)向傳動軸提供運(yùn)動；以及將傳動軸運(yùn)動連接至套管組件的傳動系統(tǒng)；其中傳動系統(tǒng)向內(nèi)管和外管提供了圍繞套管縱軸的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。本發(fā)明還提供了一種用于內(nèi)窺鏡眼科顯微手術(shù)中的流體控制臺，其包括氣動模塊，以從外部源獲得氣動力，并且提供可調(diào)節(jié)氣動力；掃描模塊，連接至氣動模塊；以及內(nèi)腔探頭，連接至掃描模塊。
【專利說明】氣動眼科掃描內(nèi)腔探頭
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求享有2011年3月22日提交的美國臨時(shí)申請序列號N0.61/466364的優(yōu)先權(quán)，所述文獻(xiàn)在此全文引入作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本文所述的實(shí)施例涉及眼科顯微外科手術(shù)內(nèi)腔探頭的領(lǐng)域。更特別地，本文所述的實(shí)施例涉及內(nèi)窺鏡光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)的領(lǐng)域以及眼科顯微外科手術(shù)技術(shù)的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0004]眼科顯微外科手術(shù)的領(lǐng)域發(fā)展迅速。通常，這些手術(shù)包括使用能夠到達(dá)正手術(shù)操作或診斷的組織的內(nèi)腔探頭。這種手術(shù)利用具有連接至遠(yuǎn)程控制臺中的控制設(shè)備的內(nèi)腔探頭的內(nèi)窺鏡手術(shù)器械?，F(xiàn)有技術(shù)提供的內(nèi)腔探頭，操作非常復(fù)雜，常常需要使用復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)移動正在操作的部件，在許多情況下，在內(nèi)腔探頭的設(shè)計(jì)中包括馬達(dá)。大部分現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備成本較高，并且這使得在一 次或少量幾次手術(shù)過程之后難以丟棄。而且，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備通常使用橫截面為數(shù)毫米的內(nèi)腔探頭。這些內(nèi)腔探頭在眼科顯微手術(shù)技術(shù)中實(shí)用性較差。在眼科手術(shù)中，優(yōu)選尺寸為I毫米或更小，以覆蓋通常所包括的區(qū)域，而不影響不相關(guān)的組織。
[0005]在內(nèi)窺鏡手術(shù)器械中已經(jīng)使用了允許處于診斷或治療目的而使用時(shí)間依賴地引導(dǎo)光的掃描系統(tǒng)。這些器械通常使用的內(nèi)腔探頭，在組織的延展區(qū)域上提供成像、治療或兩者功能、而不需要相對于其周圍環(huán)境移動內(nèi)窺鏡。然而，由于以低成本提供輕型、小型驅(qū)動系統(tǒng)的困難，已經(jīng)減緩了對適應(yīng)于眼科手術(shù)的掃描內(nèi)腔探頭的發(fā)展。這尤其是對于前向眼科掃描內(nèi)腔探頭，其可能需要具有固定或受控的相對速度的反向旋轉(zhuǎn)傳動軸。
[0006]因此，需要一種簡單有效的系統(tǒng)，以提供用于一次設(shè)計(jì)的眼科顯微手術(shù)內(nèi)腔探頭。還需要一次性內(nèi)腔探頭，其具有可由諸如塑料的低成本材料注塑而成的輕型部件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的用于內(nèi)腔探頭的驅(qū)動系統(tǒng)可以包括流體能源；具有機(jī)頭的內(nèi)腔探頭和具有縱軸線的套管組件。套管組件包括與外管同心的內(nèi)管；其中機(jī)頭還可以包括由流體能源提供動力的馬達(dá)，該馬達(dá)向傳動軸提供運(yùn)動；以及將傳動軸運(yùn)動連接至套管組件的傳動系統(tǒng)；其中傳動系統(tǒng)向內(nèi)管和外管提供了圍繞套管縱軸線的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0008]此外，根據(jù)本文所公開的實(shí)施例，用于內(nèi)腔探頭的驅(qū)動系統(tǒng)可以包括電能源；具有機(jī)頭的內(nèi)腔探頭和具有縱軸線的套管組件。套管組件包括與外管同心的內(nèi)管；其中機(jī)頭還可以包括由電能源提供動力的馬達(dá)，該馬達(dá)向傳動軸提供運(yùn)動；以及將傳動軸運(yùn)動連接至套管組件的傳動系統(tǒng)；其中傳動系統(tǒng)向內(nèi)管和外管提供了圍繞套管縱軸的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。[0009]根據(jù)所公開的一些實(shí)施例，用于內(nèi)窺鏡眼科顯微手術(shù)中的流體控制臺可以包括氣動模塊以從外部源獲得氣動力，并且提供可調(diào)節(jié)氣動力；掃描模塊，其連接至氣動模塊；以及內(nèi)腔探頭，其連接至掃描模塊。
[0010]下文將參考下列附圖而更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其他實(shí)施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的顯微手術(shù)內(nèi)腔探頭，包括光學(xué)掃描元件、機(jī)頭、連接纜線和馬達(dá)部分。
[0012]圖2示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭一部分的局部橫截面，其包括馬達(dá)部分、傳動系統(tǒng)和套管組件。
[0013]圖3A示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭一部分的局部橫截面，其包括馬達(dá)部分、傳動系統(tǒng)和套管組件。
[0014]圖3B示出了根據(jù)一些實(shí)施例的活塞、傳動軸、旋轉(zhuǎn)齒輪和傳動軸承。
[0015]圖3C示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭一部分的局部橫截面，其包括馬達(dá)部分、傳動系統(tǒng)和使用螺紋導(dǎo)向部連接至機(jī)頭的套管組件。
[0016]圖4示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭一部分的局部橫截面，其包括馬達(dá)部分、傳動系統(tǒng)和套管組件。
[0017]圖5示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭一部分的局部橫截面，其包括馬達(dá)部分、傳動系統(tǒng)和套管組件。
[0018]圖6示出了根 據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭一部分的局部橫截面，其包括馬達(dá)部分、傳動系統(tǒng)和套管組件。
[0019]圖7示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭一部分的局部橫截面，其包括馬達(dá)部分、傳動系統(tǒng)和套管組件。
[0020]圖8A示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭一部分的局部橫截面，其包括馬達(dá)部分和套
管組件。
[0021]圖8B示出了根據(jù)一些實(shí)施例的圖8A的馬達(dá)部分的頂視圖。
[0022]圖9示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭一部分的局部橫截面，其包括馬達(dá)部分、傳動系統(tǒng)和套管組件。
[0023]圖10示出了根據(jù)一些實(shí)施例的流體控制臺，包括氣動模塊和掃描模塊。
[0024]在附圖中，具有相同附圖標(biāo)記的元件具有相同或相似的功能。
【具體實(shí)施方式】
[0025]使用內(nèi)窺鏡器械的顯微手術(shù)可以包括具有簡單和成本有效的驅(qū)動連接系統(tǒng)的內(nèi)腔探頭。內(nèi)腔探頭可以是用于由專業(yè)人員直接操作的手持內(nèi)腔探頭。在一些實(shí)施例中，內(nèi)腔探頭可以受控于機(jī)器臂或計(jì)算機(jī)控制的設(shè)備。內(nèi)腔探頭的近端靠近操作控制者(專家或設(shè)備)，而遠(yuǎn)端靠近或接觸組織。根據(jù)本文公開的實(shí)施例的內(nèi)腔探頭可以具有小尺寸，易于從遠(yuǎn)端操作，并且對周圍組織形成最小創(chuàng)傷。在遠(yuǎn)端部分中，內(nèi)腔探頭末端具有尖端，從尖端處內(nèi)腔探頭在位于尖端附近的目標(biāo)組織上進(jìn)行一些動作。例如，內(nèi)腔探頭可以從其尖端遞送光，并且從組織接收反射或散射的光，并且連接通過尖端。內(nèi)腔探頭的尖端可以包括允許尖端執(zhí)行其動作的可移動元件。在一些實(shí)施例中，尖端還可以包括固定元件，以提供流體屏障，并且分開組織和內(nèi)部移動元件。
[0026]在一些實(shí)施例中，內(nèi)腔探頭可以在近端包括機(jī)頭，而在接觸組織的遠(yuǎn)端包括套管系統(tǒng)。套管系統(tǒng)可以關(guān)于縱軸線(LA)對稱，在一些實(shí)施例中，套管系統(tǒng)可以包括光學(xué)掃描元件。套管系統(tǒng)還可以包括兩個(gè)同心套管，內(nèi)管和外管。此外，根據(jù)本文公開的實(shí)施例，需要使用單個(gè)驅(qū)動系統(tǒng)向內(nèi)管提供相對于外管的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。同樣根據(jù)本文公開的一些實(shí)施例，驅(qū)動系統(tǒng)可以使用流體流動，諸如氣流能量。其他實(shí)施例可以使用電能以對驅(qū)動系統(tǒng)供電力。
[0027]在手持內(nèi)腔探頭中的驅(qū)動系統(tǒng)可以將氣流能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械活塞運(yùn)動。因而，活塞運(yùn)動可以用于驅(qū)動齒輪系，以在內(nèi)腔探頭的遠(yuǎn)端反向旋轉(zhuǎn)兩個(gè)套管。通過傳動系統(tǒng)將活塞運(yùn)動傳遞至反向旋轉(zhuǎn)的套管。在一些實(shí)施例中，傳動系統(tǒng)可以包括諸如蝸輪或花鍵齒輪(spline gear)的擺動齒輪。還可以允許齒輪僅在圍繞套管縱軸線的一個(gè)方向(例如經(jīng)由單向軸承)而沿著活塞傳動軸旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，傳動系統(tǒng)可以包括齒輪系統(tǒng)，以將單一傳動軸輸入從活塞轉(zhuǎn)換成套管的相連反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0028]如上所述的驅(qū)動系統(tǒng)還可以包括雙活塞馬達(dá)和傳動系統(tǒng)，其包括解耦齒輪系統(tǒng)，用于獨(dú)立地驅(qū)動控制內(nèi)外管中每一個(gè)。在一些實(shí)施例中，驅(qū)動系統(tǒng)還使用曲軸系統(tǒng)將活塞運(yùn)動轉(zhuǎn)換成傳動軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。如果活塞運(yùn)動平行于套管軸，那么使用齒輪系統(tǒng)以圍繞兩個(gè)套管各自的軸線而使兩者反向旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，齒輪系統(tǒng)可以包括傘齒輪。
[0029]在一些實(shí)施例中，驅(qū)動系統(tǒng)可以包括持續(xù)或可調(diào)節(jié)(非振蕩)流體流動以旋轉(zhuǎn)連接至傳動軸、連接至傳動系統(tǒng)的單個(gè)風(fēng)扇。如上所述的驅(qū)動系統(tǒng)可以包括雙風(fēng)扇馬達(dá)，以驅(qū)動用于獨(dú)立地驅(qū)動控制內(nèi)、外管中每一個(gè)的解耦齒輪系統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)可以包括雙風(fēng)扇馬達(dá)，每一個(gè)直接連接至用于獨(dú)立驅(qū)動控制的套管。
[0030]圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的顯微手術(shù)內(nèi)腔探頭100，包括光學(xué)掃描元件110、機(jī)頭150、連接纜線195和馬達(dá)部分200。根據(jù)一些實(shí)施例，光學(xué)掃描元件110也可以稱為“套管組件”。元件110包 括內(nèi)腔探頭100的遠(yuǎn)端，其沿著內(nèi)腔探頭的軸可以是細(xì)長的并且具有有限的橫截面積。例如，在一些實(shí)施例中，套管組件110可以直徑約為0.5mm，機(jī)頭150可以具有直徑為數(shù)毫米的基本圓筒形。
[0031]在一些實(shí)施例中，組件110可以與組織接觸，包括用于眼科顯微手術(shù)的目標(biāo)組織。因而，組件110可以覆蓋有防止組織感染或污染的材料。而且，手術(shù)過程和協(xié)議可以建立用于組件100的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，所述衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)在此全文引入作為參考。例如，可能需要組件10在使用過一次之后能夠丟棄。在一些情況下，組件110可以在至少每次在不同的患者身上或在人體的不同部件上執(zhí)行手術(shù)之后丟棄。
[0032]內(nèi)腔探頭100和組件110的實(shí)施例可以符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，諸如EN ISO 14971(2007)，“Medical Devices-Application of Risk Management to Medical Devices;，，ISO/TS20993 (2006)，“Biological evaluation of medical devices-Guidance ona risk management process ;，，ISO 14001 (2004) , “Environmental managementsystems-Requirements with guidance for use ;，，IS05752(2009), “Ophthalmic instruments-endoiIluminators-fundamental requirements and test methods for opticalradiation safety;” 以及 IS015004-2(2007), “Ophthalmic instruments-fundamentalrequirements and test methods-Part 2: Light Hazard Protection.，，所有上述標(biāo)準(zhǔn)文件在此全文引入作為參考。
[0033]可以使用與圖1 一致的套管組件110的其他實(shí)施例。例如，由Mike Papac,Mike Yadlowsky和John Huculak于與本申請同日提交的、代理人案號N0.3833/4546.37、題為 “Counter-rotating Ophthalmic Scanner Drive Mechanism，，并且受讓與 AlconLaboratories, Inc公司的美國專利申請中描述的實(shí)施例，所述文獻(xiàn)在此全文引入作為參考。
[0034]機(jī)頭150可以更靠近內(nèi)腔探頭的近端，并且與元件110相比可以具有更大的橫截面。根據(jù)一些實(shí)施例，元件150可以適于手動操作內(nèi)腔探頭100。元件150可以適于機(jī)器人操作或適于由自動設(shè)備或遠(yuǎn)程操作設(shè)備而保持。雖然組件110可以與活體組織接觸，但是元件50可以不直接與活體組織接觸。因而，即使元件150可以符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，這些與用于組件110的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)相比相對不那么嚴(yán)格。例如，元件150可以包括內(nèi)腔探頭100的可以在丟棄之前重復(fù)使用的部件和組件。
[0035]因而，如本文所公開的內(nèi)腔探頭100的一些實(shí)施例可以在元件150中包括多個(gè)部件，并且可以在組件110中包括更便宜的可替換部件。一些實(shí)施例可以具有可移除元件110，其是一次性的，但是機(jī)頭150可以使用多次。在一些實(shí)施例中，套管組件110可以通過粘合劑而固定至機(jī)頭150。根據(jù)其他實(shí)施例，組件110可以從機(jī)頭150上移除，以允許容易地更換內(nèi)腔探頭100而進(jìn)行重復(fù)的手術(shù)。與圖1 一致的一些實(shí)施例可以具有一次性元件150和一次性組件110。
[0036]在一些實(shí)施例中，可移除套管組件110可以包括壓入式豎直插入件，其具有獨(dú)立的外部螺紋鎖?？赡苄枰I以在將組件110插入機(jī)頭150中期間維持內(nèi)管130相對于外管140的角度位置。作為選擇地，可以使用小粘合軌道或一次性機(jī)械定位銷，以在將組件110插入機(jī)頭150中期間維持內(nèi)管130相對于外 管140的角度位置。在安裝完成之后，一次性定位銷可以移除和丟棄。在首次使用時(shí)，粘合劑可以由傳動功率而克服。對于基于光纖的探頭，光纖和支撐管可以是可回縮的。因而，當(dāng)移除和再定位組件110時(shí)，光纖可以回縮?？苫乜s機(jī)構(gòu)可以包括抵靠機(jī)械止動部件的彈簧，或者是手動的。用于基于光纖的內(nèi)腔探頭的可回縮機(jī)構(gòu)可以避免對可移除組件110中的光纖造成損傷。
[0037]在一些實(shí)施例中可以包括纜線195，以將內(nèi)腔探頭100連接至遠(yuǎn)程控制臺或控制器設(shè)備(圖1中未示出)。纜線195可以包括功率傳遞元件，以將電或氣動功率傳遞至馬達(dá)部分200中的機(jī)械致動器或馬達(dá)。纜線195可以包括傳遞元件以將光學(xué)信息和功率，諸如激光束或激光脈沖，從遠(yuǎn)程控制臺或控制器運(yùn)送至組織。光學(xué)傳遞元件還可以將光學(xué)信息從組織運(yùn)送至遠(yuǎn)程控制臺或控制器，用于進(jìn)行處理。例如，纜線195可以包括至少一根或多個(gè)光纖，以將光傳遞至組織或者從組織傳出。在一些實(shí)施例中，一根光纖可以將光傳遞至組織，而另一根光纖可以從組織傳出光。此外，一些實(shí)施例可以通過一根光纖將光傳遞至組織和從其上傳出。
[0038]根據(jù)與圖1 一致的一些實(shí)施例，通過遠(yuǎn)程控制臺控制內(nèi)腔探頭100，并且所有的操作按鈕和手動致動器位于遠(yuǎn)處。一些控制操作可以包括打開或關(guān)閉氣動功率，或者調(diào)節(jié)套管組件110的轉(zhuǎn)速。一些實(shí)施例使用圖形用戶界面(GUI)而在控制臺提供控制。在其他實(shí)施例中，外科醫(yī)生或醫(yī)護(hù)人員可以使用腳踏開關(guān)或語音指令，以控制內(nèi)腔探頭100的操作。一些實(shí)施例，諸如圖1中所示的，在側(cè)面包括按鈕160，以通過按壓按鈕而提供對內(nèi)腔探頭100的一些操作的直接控制。結(jié)合內(nèi)腔探頭100使用的其他設(shè)備，諸如鑷子或剪刀還可以包括致動器，外科醫(yī)生可以用他/她的手按壓以打開或關(guān)閉。
[0039]纜線195還可以包括管道線路(圖1中未示出)，以向馬達(dá)部分200提供氣動力。例如，第一管道線路可以包括輸入流體流，向馬達(dá)部分200提供氣動力。此外，第二管道線路可以包括輸出流體流，向馬達(dá)部分200提供排氣。此外，根據(jù)一些實(shí)施例，第一管道線路可以包括輸入流體，向馬達(dá)部分200提供第一壓力。第二管道線路可以包括輸入流體，向馬達(dá)部分200提供第二壓力。在一些實(shí)施例中，纜線195可以向馬達(dá)部分200提供電力。例如，馬達(dá)部分可以包括至少一個(gè)馬達(dá)，從纜線195接收動力。
[0040]與圖1 一致的一些實(shí)施例可以包括具有可移除套管組件110的機(jī)頭150。由卡扣系統(tǒng)或卡銷系統(tǒng)可以從機(jī)頭150上容易地移除組件110。機(jī)頭150可以包括軸承和襯套，其連接至組件110的近端以提供支撐和穩(wěn)定性。
[0041]在諸如如圖1中所示的實(shí)施例中，可能需要的是顯微手術(shù)內(nèi)腔探頭100具有最小橫截面面積。這可以減少手術(shù)過程在目標(biāo)組織上的創(chuàng)傷，尤其在感興趣區(qū)域附近的區(qū)域中。為了限制內(nèi)腔探頭100中的套管組件的橫截面區(qū)域，包括在內(nèi)腔探頭的移動部件中的機(jī)械元件需要彼此靠近設(shè)置。
[0042]馬達(dá)部分200可以包括在機(jī)頭150的遠(yuǎn)端中。根據(jù)如圖1中所示的內(nèi)腔探頭100的實(shí)施例，馬達(dá)部分200可以具有錐形外形，以便于將機(jī)頭150與組件110連接。例如，在一些實(shí)施例中，機(jī)頭150可以具有較大的直徑(以幾個(gè)mm至Icm的數(shù)量級，或更大)，而組件110可以具有較小的直徑(從100 μ m或更少至數(shù)百μ m或高達(dá)0.5mm,或者更大)。馬達(dá)部分200可以包括馬達(dá)125和傳動軸212以將馬達(dá)125連接到傳動系統(tǒng)127。下文將關(guān)于與圖2-8以及圖10 —致的實(shí)施例而詳細(xì)地描述馬達(dá)部分200。
[0043]圖2示出了根 據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭150的部分，其包括馬達(dá)部分200和組件110。馬達(dá)125可以包括活塞210、氣動流體通道201和氣動流體通道202。在與圖2 —致的實(shí)施例中的傳動系統(tǒng)127可以是包括蝸輪220、230和240的螺旋形槽。在一些實(shí)施例中，傳動系統(tǒng)127可以在蝸輪220、230和240任一中包括花鍵齒輪。傳動軸212將活塞210連接至蝸輪220。
[0044]根據(jù)圖2，氣 動流體通道201通過第一壓力在一個(gè)方向上向活塞210提供氣動力。氣動流動通道202通過第二壓力在相反方向上向活塞210提供氣動力。例如，通道201中的壓力增加可能“向下”推動活塞210。而通道202中的壓力增加可以向上推動活塞210。相反的結(jié)構(gòu)也可以適用，即通道202中的壓力減小向上拉拔活塞210。同樣地，通道201中的壓力減少可以向下拉拔活塞210。在一些實(shí)施例中，可以使用“推動”和“拉拔”氣動力的組合。例如，當(dāng)通道201中壓力減小時(shí)，通道202中的壓力可以增加。因而，可以將來自通道201的拉拔力加至通道202中的推動力，以將活塞210向下移動。同樣地，可以將來自通道201的推動力加至通道202中的拉拔力，以將活塞210向上移動。通過通道201和202而提供至活塞210的氣動力可以包括真空系統(tǒng)。因而，可以將真空連接至通道201 (或202)，以將通道中的壓力減小至低于另一通道202 (或201)中的壓力。
[0045]根據(jù)圖2的馬達(dá)部分200可以包括圍繞傳動軸212的密封件215。密封件215可以是由諸如橡膠的彈性材料制成的O形環(huán)。密封件215可以防止馬達(dá)125內(nèi)的流體與組件110內(nèi)的空間接觸。因而，密封件215避免了馬達(dá)125的流體污染組件110內(nèi)的元件。密封件215還將馬達(dá)125內(nèi)的壓力水平保持在合適的值。
[0046]傳動系統(tǒng)127可以包括根據(jù)與圖2—致的實(shí)施例的蝸輪220、230和240。齒輪220、230和240可以具有平行的軸線。如圖2中所示，齒輪220的旋轉(zhuǎn)軸線是組件110的縱軸線(LA)。齒輪230具有標(biāo)為SA2的旋轉(zhuǎn)軸線，而齒輪240具有標(biāo)為SA1的旋轉(zhuǎn)軸線。在與圖2-9 —致的實(shí)施例中，組件110的縱軸線標(biāo)為LA。圍繞其向內(nèi)管130提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的系統(tǒng)中127的軸線，在與圖2-9 —致的實(shí)施例中標(biāo)為SA2。圍繞其向外管140提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的系統(tǒng)127中的軸線在與圖2-9 —致的實(shí)施例中標(biāo)為SA115根據(jù)與圖2 —致的實(shí)施例，軸線SA1和SA2平行于軸線LA。其他實(shí)施例可以具有軸線SA1和SA2相對于軸LA的不同結(jié)構(gòu)。此外，根據(jù)圖2-9，軸線SA1和SA2可以彼此平行，其間具有距離D。應(yīng)當(dāng)注意到，在與圖2 —致的實(shí)施例中，軸線LA和SA1之間的距離可以與LA和SA2之間的距離不同。與圖2中所示概念一致的一些實(shí)施例，可以使得軸線LAdA1和SA2并不包括在同一平面內(nèi)，但是包括在組件110的外徑內(nèi)。其他實(shí)施例可以具有關(guān)于彼此定向具有任意角度的軸線LA、SA1和SA2。此外，一些實(shí)施例可以包括彼此共線的軸線LA、SA1和SA2。
[0047]根據(jù)圖2，齒輪220可以固定至傳動軸212，而可以允許齒輪230和240圍繞傳動軸217旋轉(zhuǎn)。根據(jù)上文所述，當(dāng)氣動力移動活塞210時(shí)，由傳動軸210上下移動齒輪220。隨著齒輪220移動，其推動齒輪230和240的凹槽。齒輪220在齒輪230和240上的推動施加了力矩，其引起了齒輪240和230圍繞傳動軸217的旋轉(zhuǎn)。
[0048]圖2包括套管組件110。組件110通過傳動系統(tǒng)127而連接至機(jī)頭150中的馬達(dá)125。根據(jù)一些實(shí)施例，組件110可以包括同心管或套管130和140。內(nèi)管130和外管140可以沿著LA與他們的對稱軸對齊。內(nèi)管130和外管140是中空的，并且可以能夠相對彼此在圍繞LA的旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中相對彼此移動。稱內(nèi)管130為旋轉(zhuǎn)的，而外管140為反向旋轉(zhuǎn)是任意的，并且建立了管130和140之間的相對運(yùn)動。在一些實(shí)施例中，當(dāng)管130順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，管140可以圍繞軸LA逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。相反的結(jié)構(gòu)也可以發(fā)生，其中管130逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而管140順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
[0049]如圖2中所示，由馬達(dá)125通過齒輪230和240而提供了管130和140的旋轉(zhuǎn)。齒輪230和240可以在任意時(shí)間點(diǎn)同向旋轉(zhuǎn)，提供了共同旋轉(zhuǎn)套管130和140。在用于光學(xué)掃描的與圖2 —致的實(shí)施例中(例如，在OCT中)，光束的旋轉(zhuǎn)掃描圖案可以產(chǎn)生。在這種結(jié)構(gòu)中，共同旋轉(zhuǎn)的管130和140仍然可以通過使得檢測同步化而提供固定的線性光學(xué)掃描圖案，從而在套管組件110的不同旋轉(zhuǎn)期間，光學(xué)地捕獲沿著固定線的每個(gè)相鄰點(diǎn)?？梢允褂门c圖2 —致的共同旋轉(zhuǎn)管130和140的其他實(shí)施例，用于在體積成像中旋轉(zhuǎn)光學(xué)線掃描。齒輪230和240分別通過套管或管內(nèi)側(cè)壁上的螺紋引導(dǎo)部而連接至套管130和140。
[0050]與圖2 —致的一些實(shí)施例可以包括固定套管120。套管120可以向組件110提供保護(hù)蓋。同樣地，套管120通過作用在外管140旋轉(zhuǎn)上的粘彈性力而可以防止或減少在目標(biāo)組織上引發(fā)的剪切應(yīng)力。使用固定套管120是任選的，并且可以由將內(nèi)腔探頭100引入處的目標(biāo)組織的類型而確定。
[0051]用于形成套管元件120、130和140的材料可以是任意各種生物相容材料。例如，一些實(shí)施例可以包括由不銹鋼或塑料材料制成的元件120、130和140。而且，一些實(shí)施例可以具有部分或整體覆有保護(hù)層的元件120、130和140。涂層材料可以是金層或一些生物相容性聚合物。在一些實(shí)施例中，涂層的作用可以是向組件110中的移動部件提供潤滑和減少摩擦。例如，涂層材料可以減少管140內(nèi)表面和管130外表面之間的摩擦。在一些實(shí)施例中，涂層的作用可以是向直接接觸組件110的組織提供保護(hù)。
[0052]隨著內(nèi)管130和外管140相對彼此反向旋轉(zhuǎn)，為了減少兩者之間的摩擦，組件110的一些實(shí)施例可以包括滾珠軸承250。軸承250可以沿著組件110的長度以預(yù)定距離間隔開。在包括固定套管120的實(shí)施例中，可以在外管140和固定套管120之間包括軸承250。滾珠軸承250可以由諸如不銹鋼或硬化塑料、例如乙烯樹脂的材料而制成?？梢允褂闷渌牧现T如銅或鋁以及聚合物涂層以向組件110中的移動部件提供摩擦減小。
[0053]圖3A不出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭150的部分，其包括馬達(dá)部分200、傳動系統(tǒng)127和套管組件110。圖3A中的馬達(dá)部分200包括具有活塞210、傳動軸212、密封件215以及氣動流體通道201和202的馬達(dá)125，如上參考圖2所述。圖3A中的組件110包括內(nèi)管130、外管140，并且任選地，一些實(shí)施例可以包括滾珠軸承250和固定套管120。上文已經(jīng)參考圖2詳細(xì)描述了組件110。
[0054]根據(jù)圖3A的傳動系統(tǒng)127包括旋轉(zhuǎn)蝸輪320和齒輪330、331、332、335、340和341。圖3A中的軸線UUSA1和SA2彼此平行，如參考圖2詳細(xì)所述。齒輪系統(tǒng)127將傳動軸212的上下運(yùn)動轉(zhuǎn)換成內(nèi)管130和外管140之間的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在與圖3A—致的實(shí)施例中，由于允許蝸輪320在一個(gè)方向上圍繞傳動軸212旋轉(zhuǎn)，其經(jīng)由與齒輪的螺紋面連接的蝸桿螺紋而引起了齒輪330和340在相反方向上的旋轉(zhuǎn)。
[0055]齒輪341連接至齒輪340，并且向內(nèi)管341提供了旋轉(zhuǎn)。在與圖3A—致的一些實(shí)施例中，齒輪341可以相對于齒輪340固定，圍繞相同的軸線SA2旋轉(zhuǎn)。齒輪331連接至齒輪330，并且在相反的方向上向齒輪332提供旋轉(zhuǎn)。齒輪332可以連接至齒輪335，其向外管140提供了旋轉(zhuǎn)。在與圖3A —致的實(shí)施例中，齒輪330和331可以相對于彼此固定，并且圍繞相同的軸線SA2旋轉(zhuǎn)。齒輪332和335也可以相對于彼此固定并且圍繞相同的軸線218旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，圖3A中的傳動系統(tǒng)127可以在內(nèi)管130和外管140之間提供反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。例如，當(dāng)齒輪330和340可以都順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)管130可以由齒輪341而逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。并且，外管140可以由齒輪335而順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，其依次由齒輪331而逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)125和旋轉(zhuǎn)齒輪320之間的詳細(xì)連接在圖3B中描述。
[0056]圖3B示出了根據(jù)一些實(shí)施例的活塞210、傳動軸212、旋轉(zhuǎn)齒輪320和傳動軸承321。根據(jù)與圖3A和3B—致的實(shí)施例，當(dāng)活塞210上下移動時(shí)，軸承321允許齒輪320圍繞傳動軸212旋轉(zhuǎn)。例如，隨著傳動軸212由活塞210向下移動，由設(shè)置與其接觸的齒輪330和340的反扭矩而順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)齒輪320 (參考圖3A)。當(dāng)活塞210向下移動時(shí)齒輪320順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，取決于齒輪320表面上的蝸桿螺紋的取向。在圖3B中所示的實(shí)施例中，齒輪320上的蝸桿螺紋使得當(dāng)活塞210向下移動時(shí)，齒輪320順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。一些實(shí)施例可以具有相反的結(jié)構(gòu)，從而當(dāng)活塞210向下移動時(shí)，齒輪320逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
[0057]當(dāng)活塞210向上移動時(shí)，不同的實(shí)施例可能與圖3B —致。在傳動軸承321是標(biāo)準(zhǔn)雙向軸承的實(shí)施例中，齒輪320可以在與當(dāng)活塞210向下移動時(shí)的方向不同的方向上旋轉(zhuǎn)。這是由于設(shè)置與齒輪320接觸的齒輪330和340的反扭矩(參見圖3A)。在該情況下，系統(tǒng)127 (參考圖3A)向內(nèi)管130提供了相對于外管140的反向旋轉(zhuǎn)移動，當(dāng)活塞120向下移動時(shí)，外管140與反向旋轉(zhuǎn)移動相反。例如，當(dāng)活塞210向下移動時(shí)，內(nèi)管130可以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而外管140可以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。并且當(dāng)活塞210向上移動時(shí)，內(nèi)管130可以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而外管140可以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。結(jié)果將是套管組件110的纏卷運(yùn)動。套管組件110的纏卷運(yùn)動可以減少對直接接觸套管組件110的組織的磨損。纏卷運(yùn)動是指管130和140在一個(gè)周期內(nèi)同向旋轉(zhuǎn)，而在下一個(gè)周期中轉(zhuǎn)換成在相反方向上旋轉(zhuǎn)。因而，當(dāng)掃描效果是線性軌跡時(shí)，組件110周圍的組織經(jīng)受到較少的剪切。
[0058]在與圖3B —致的其他實(shí)施例中，軸承321可以是單向軸承或單向軸承，從而允許其僅在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)(順時(shí)針或逆時(shí)針)。因而，隨著由活塞210而上、下移動傳動軸212時(shí)，結(jié)果是齒輪320在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)齒輪330和340。齒輪330和340的旋轉(zhuǎn)方向可以是順時(shí)針或逆時(shí)針，這取決于允許單向齒輪321旋轉(zhuǎn)的方向。例如，軸承321可以允許齒輪320僅圍繞傳動軸212順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)活塞210向上移動和當(dāng)活塞210向下移動時(shí)，齒輪330和340將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
[0059]圖3C示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭150 —部分的局部橫截面，其包括馬達(dá)部分200、傳動系統(tǒng)127和可拆卸的套管組件110。使用螺紋導(dǎo)向部350而將組件110連接至機(jī)頭150。機(jī)械止動部件360將組件110固定在合適的位置。螺紋導(dǎo)向部350和止動部件360確保了內(nèi)管130和外管140的近端分別形成了與傳動系統(tǒng)127的齒輪341和335的正確接觸。
[0060]同樣顯然的是，具有機(jī)頭150和可拆卸套管組件110的內(nèi)腔探頭100的其他實(shí)施例也是可能的。例如，代替螺紋導(dǎo)向部350，通過壓力，套管組件110可以簡單地卡扣在機(jī)頭150上并且保持在合適的位置。在一些實(shí)施例中，卡銷機(jī)構(gòu)可以將螺紋導(dǎo)向部350替換為凹槽和銷，其通過鎖定在刻在機(jī)頭150中的 孔或空間中，而將組件110固定在合適的位置。考慮到圖3C中所示的概念，具有可拆卸套管組件110的機(jī)頭150的其他實(shí)施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯然的。
[0061]圖4示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭150的部分，其包括馬達(dá)部分200和套管組件110。在與圖4 一致的實(shí)施例中的馬達(dá)125包括活塞210、傳動軸212和氣動流體通道201和202。同樣在圖4中包括了如上參考圖2所述的密封件215。馬達(dá)125以與圖2和圖3A中所提供的描述相一致的方式而運(yùn)作。圖4中的套管組件110包括內(nèi)管130和外管140。一些實(shí)施例還包括滾珠軸承250和固定套管120。圖4中的組件110與上述在圖2和圖3A中的組件110的描述相一致。
[0062]馬達(dá)部分200中的傳動系統(tǒng)127將傳動軸212的上、下運(yùn)動轉(zhuǎn)換成管130和140在組件Iio內(nèi)的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。根據(jù)與圖4 一致的實(shí)施例，傳動系統(tǒng)127可以包括曲軸450、軸頸軸承(襯套)460、圓錐齒輪410、415、420、425和427以及旋轉(zhuǎn)軸線217。曲軸450將傳動軸212的上、下運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。曲軸450通過襯套460而在兩端鉸鏈連接在部分200上。襯套460允許旋轉(zhuǎn)并且向曲軸450提供支撐。如圖4中所述，曲軸450可以垂直于傳動軸212。套管組件110內(nèi)的反向旋轉(zhuǎn)管130和140具有平行于傳動軸212的軸線。因而，錐形齒輪410、415、420、425和427可以用于將曲軸450的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成圍繞套管組件110的軸線的旋轉(zhuǎn)，如圖4中所示。
[0063]根據(jù)與圖4 一致的實(shí)施例，齒輪410和420可以在曲軸450上具有軸線，并且可固定至其上。定向在垂直于齒輪410的平面的齒輪415的軸線沿著組件110的軸線。齒輪415可以固定至組件110的內(nèi)管130。因而，曲軸450的齒輪410的旋轉(zhuǎn)引起了內(nèi)管130的旋轉(zhuǎn)。同樣地，齒輪427定位在垂直于齒輪420的平面內(nèi)，并且其軸線沿著組件110的軸線。齒輪427可以固定至外管140，并且通過齒輪425連接至齒輪420。齒輪425可以與齒輪420處于同一平面內(nèi)，其軸線位于傳動軸217上，平行于曲軸450。傳動軸217通過襯套460鉸鏈連接在部分200上，允許傳動軸217和齒輪425在齒輪420旋轉(zhuǎn)時(shí)也旋轉(zhuǎn)。隨著齒輪420旋轉(zhuǎn)，其將旋轉(zhuǎn)傳遞至齒輪425和427，因而旋轉(zhuǎn)外管140。在從曲軸450至外管140的傳動鏈中的齒輪425提供了相對于管130的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。因此，在與圖4 一致的實(shí)施例中，軸線SA1和SA2可以彼此平行，并且可以形成包括軸LA的平面。然而，軸線LA垂直于軸線SA1和SA2。而且，在與圖4 一致的一些實(shí)施例中，軸線LA可以不處于平行軸線SA1和SA2形成的平面內(nèi)。
[0064]圖4還示出了光纖布線路徑470。路徑470可以是穿過馬達(dá)部分200的空心孔，以允許光纖到達(dá)組件Iio的遠(yuǎn)端。路徑470還可以包括多根光纖，諸如光纖束。路徑470可以通過鉆出穿過部分200的孔而形成。在一些實(shí)施例中，路徑470可以通過將部分200的兩個(gè)模制半部連接在一起而形成，每個(gè)半部具有模制在其中的凹槽或通道，用于路徑470。
[0065]圖5示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭150的部分，其包括馬達(dá)部分200和套管組件110。圖5中的馬達(dá)125可以包括輸入流體通道501、速度調(diào)節(jié)器505、驅(qū)動風(fēng)扇510和排氣管502。在圖5中還包括了如上參考圖2所述的密封件215。根據(jù)與圖5 —致的實(shí)施例，流體從輸入流體通道501持續(xù)地流至排氣管502。速度調(diào)節(jié)器505可以增加或減少通過風(fēng)扇510的流速。在與圖5 —致的實(shí)施例中的傳動系統(tǒng)類似于參考圖4所述的系統(tǒng)127。因而，在圖5中，軸線SA1和SA2相對于軸LA的設(shè)置符合圖4中所述內(nèi)容。
[0066]根據(jù)與圖5 —致的實(shí)施例，流體從通道501持續(xù)地流至通道502。隨著流體撞擊在風(fēng)扇510上，其向傳動軸212 提供了圍繞其軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在一些實(shí)施例中，風(fēng)扇510包括葉片，其橫越的表面區(qū)域垂直于包括傳動軸212的軸線的平面。而且，葉片可以彎曲，從而每個(gè)葉片圍繞傳動軸212橫越了螺旋面的部分。螺旋面定向與所有葉片方向一致:順時(shí)針或逆時(shí)針。螺旋面的特定定向以及流體流動的方向可以確定傳動軸212的旋轉(zhuǎn)方向。如圖5中所示，馬達(dá)125可以在通道501中包括速度調(diào)節(jié)器505。速度調(diào)節(jié)器505設(shè)置在風(fēng)扇510上游。在與圖5—致的實(shí)施例中，調(diào)節(jié)器505可以在通道501中提供限制，以向流體創(chuàng)建文丘里效應(yīng)。在這種結(jié)構(gòu)中，對于不可壓縮或幾乎不可壓縮的流體的文丘里效應(yīng)包括流動橫截面的減小和流速的增加。因而，從流體到傳動軸212的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的動量轉(zhuǎn)移可能增力口。通過精確地調(diào)節(jié)通道501的橫截面，可以改變速度增加的量。因而，與圖5—致的一些實(shí)施例可以提供對管130和140在組件110中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的速度控制。
[0067]圖5中的組件110與上述在圖2和圖3A中的組件110的描述相同。同樣地，圖5中的光纖布線路徑470與上述參考圖4所提供的描述一致。
[0068]圖6示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭150的一部分，其包括馬達(dá)部分125、傳動系統(tǒng)127和套管組件110。圖6中的馬達(dá)部分125與上述關(guān)于圖5提供的說明書一致。傳動系統(tǒng)127與上述參考圖4所提供的描述一致。因而，當(dāng)軸線SA1和SA2彼此平行時(shí)，軸線LA垂直于兩者。圖6中的組件110與上述在圖2和圖3A中的組件110的描述相同。在圖6中還包括與上述參考圖2所述一致的密封件215。根據(jù)與圖6 —致的實(shí)施例，光纖布線路徑470可以沿著軸線LA行進(jìn)。因而，將對包括在路徑470中的光纖和其他元件的彎曲減小至最小。為了提供如圖6中所述的路徑470，馬達(dá)125可以設(shè)置在機(jī)頭150的側(cè)面，增加傳動軸212的長度。
[0069]圖7示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭150的部分，其包括馬達(dá)部分125、傳動系統(tǒng)127和套管組件110。馬達(dá)部分125可以包括兩個(gè)馬達(dá)，每個(gè)馬達(dá)包括如圖5和6中的風(fēng)扇710-1和710-2，并且設(shè)置在機(jī)頭150的任一側(cè)圍繞光纖路徑470。在圖7中，光纖路徑470如參考圖6所述。在圖7中還包括如上參考圖2所述的密封件215。圖7中的組件110與上述圖2和圖3A中的組件110的描述一致。
[0070]根據(jù)與圖7 —致的實(shí)施例，馬達(dá)126可以包括入口流體路徑701，用于輸送至兩個(gè)風(fēng)扇710-1和710-2。在分別撞擊在每個(gè)風(fēng)扇710-1和710-2上之后，排氣流可以通過兩個(gè)通道702-1和702-2而離開引擎125。此外，一些實(shí)施例可以包括致動器721-1和721-2，提供了參考圖5中的調(diào)節(jié)器505所述的速度調(diào)節(jié)控制。因而，與圖7 —致的實(shí)施例可以向風(fēng)扇710-1和710-2的速度提供獨(dú)立的調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施例中，風(fēng)扇710-1和710-2的葉片可以定向?yàn)椴煌姆较?，從而傳動軸212-1和212-2相對于彼此旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)利用了在兩個(gè)相對方向上提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的單一氣動力，并且簡化了傳動系統(tǒng)217的設(shè)計(jì)。
[0071]如圖7中所示的傳動系統(tǒng)127可以包括齒輪720-1和730_1，將傳動軸212-1的旋轉(zhuǎn)連接至外管140。系統(tǒng)127還·可以包括齒輪720-2和730-2，將傳動軸212-2的旋轉(zhuǎn)連接至內(nèi)管130。與圖7 —致的其他結(jié)構(gòu)也是可行的，例如齒輪720-2和730-2將傳動軸212-2的旋轉(zhuǎn)連接至外管140以及齒輪720-1和730-1將傳動軸212-1的旋轉(zhuǎn)連接至內(nèi)管130。在這種結(jié)構(gòu)中，必須重新設(shè)置齒輪730-2和730-1，以便于向內(nèi)管130和齒輪730-1提供余隙空間。根據(jù)圖7，軸LA、SA1和SA2彼此平行，如上參考圖2詳細(xì)所述。
[0072]根據(jù)與圖7—致的實(shí)施例，當(dāng)傳動軸212-1可以在給定方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，而可以在相反地方向向管140提供旋轉(zhuǎn)。這也同樣適用于傳動軸212-2和管130。最終結(jié)果是，管130和140相對彼此具有反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。而且，每個(gè)管130和140的速度可以使用致動器721-1和721-2而獨(dú)立于彼此進(jìn)行調(diào)節(jié)。如圖7中所示的引擎125的運(yùn)作，使用相同的氣動力以驅(qū)動兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0073]圖8A示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭150的部分，其包括馬達(dá)部分125和套管組件110。根據(jù)與圖8A —致的實(shí)施例，提供了兩個(gè)獨(dú)立的流體通道803-1和803-2，分別具有流體入口 801-1和801-2以及排氣通道802-1和802-2。對于每個(gè)流體通道，驅(qū)動風(fēng)扇810-1和810-2設(shè)置與流動方向相切。風(fēng)扇810-1和810-2定向在包括流體通道803-1和803-2的平面中。因而風(fēng)扇810-1和810-2的旋轉(zhuǎn)軸線垂直于流體通道803-1和803-2的方向。風(fēng)扇810-1和810-2包括葉片，其在平行于包括風(fēng)扇軸的平面的平面內(nèi)具有表面部分。而且，風(fēng)扇810-1和810-2可以設(shè)置使得流體通道803-1和803-2沿著小部分被風(fēng)扇的葉片尖端而中斷。隨著通道803-1和803-2中的流體撞擊風(fēng)扇810-1和810-2的葉片，從流體傳遞至葉片的動量引起了風(fēng)扇圍繞其軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。圖8A中的組件110與上述在圖2和圖3A中的組件110的描述相同。同樣地，沿著軸線LA行進(jìn)的光纖布線路徑470與上述參考圖6所提供的描述一致。圖8A中的密封件215與上述參考圖2所述一致。
[0074]根據(jù)與圖8A —致的實(shí)施例，分別直接通過風(fēng)扇810-2和810_1而可以提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動從馬達(dá)125到內(nèi)管130和外管140的傳遞。因而，在諸如圖8A中所示的結(jié)構(gòu)中，在機(jī)頭150中使用了較少的縱向空間；并且?guī)缀醪恍枰蛲耆恍枰獋鲃育X輪。在與圖8A中一致的實(shí)施例中，軸LA、SA1和SA2共線。另一方面，可能需要使用兩個(gè)流體通道803-1和803-2，包括入口通道801-1和801-2以及排氣通道802-1和802-2。如圖8A中所示，通過通道803-1和803-2的流動以相反方向進(jìn)行。這向內(nèi)管130 (風(fēng)扇810-2)提供了相對于外管140 (風(fēng)扇810-1)的相反旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。正如下文將參考圖SB詳細(xì)描述的，與圖8A中所示概念一致的其他結(jié)構(gòu)也是可行的。
[0075]圖8B示出了根據(jù)一些實(shí)施例的圖8A的馬達(dá)25的一部分的頂視圖。在所示的兩個(gè)結(jié)構(gòu)851和852中，出于清楚的目的，分別是出了風(fēng)扇810-1和810-2。應(yīng)當(dāng)理解，風(fēng)扇810-1和810-2設(shè)置在彼此頂部，如上在圖8A中所示共享旋轉(zhuǎn)軸線。在結(jié)構(gòu)851中，通過設(shè)置流體通道803-1和803-2相對于風(fēng)扇相切，并且位于相對于風(fēng)扇中心的相對側(cè)上向風(fēng)扇810-1和810-2提供了反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在這種結(jié)構(gòu)中，在通道803-1和803-2中具有同向的流體流動，引起了風(fēng)扇810-1和810-2的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在結(jié)構(gòu)852中，通過設(shè)置流體通道803-1和803-2相對于風(fēng)扇相切并且位于風(fēng)扇中心的同一側(cè)上，而向風(fēng)扇810-1和810-2提供了反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在這種結(jié)構(gòu)中，在通道803-1和803-2中具有相反方向的流體流動引起了風(fēng)扇810 -1和810-2的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0076]應(yīng)當(dāng)注意到，諸如圖8B中的結(jié)構(gòu)851，可以允許馬達(dá)125對于兩個(gè)流體通道803-1和803-2具有單一流體入口 801和單一排氣口 802。與圖8B中結(jié)構(gòu)852 —致的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，通過對于流體通道僅適用風(fēng)扇810-1和810-2的一側(cè)，而減少機(jī)頭150中使用的橫截面空間。
[0077]圖9示出了根據(jù)一些實(shí)施例的機(jī)頭150的部分，其包括馬達(dá)部分125、傳動系統(tǒng)127和套管組件110。與圖9 一致的實(shí)施例類似于圖7中所述的實(shí)施例，其中兩個(gè)馬達(dá)910-1和910-2向內(nèi)管130和外管140提供了反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。因而，圖9中的傳動系統(tǒng)127與參考圖7所述的一致，包括了軸LA、SA1和SA2的相對定向。圖9中的組件110與上述在圖2和圖3A中的組件110的描述相同。同樣地，沿著機(jī)頭150的軸行進(jìn)的光纖布線路徑470與上述參考圖6所提供的描述一致。
[0078]根據(jù)一些實(shí)施例，圖9中的馬達(dá)910-1和910-2可以是電動馬達(dá)。因而，在與圖9中一致的實(shí)施例中，可能必須沒有流體通道，而密封件215可以不包括在設(shè)計(jì)中。
[0079]圖10示出了根據(jù)一些實(shí)施例的流體控制臺1000，包括氣動模塊1050、掃描模塊1060和內(nèi)腔探頭100。根據(jù)圖10，氣動力獲自于外部源，諸如壁壓力連接器1010，由“開/關(guān)”開關(guān)1012接合。由包括元件1055-1057的模塊1050調(diào)節(jié)氣動力。使用機(jī)械調(diào)節(jié)器(M)1055來調(diào)節(jié)輸入的壁壓力近似處于電子調(diào)節(jié)器(E) 1056和(E) 1057的輸入范圍內(nèi)。電子調(diào)節(jié)器(E)1056和(E)1057向壓力腔1051和1052提供了精細(xì)和可控制的壓力調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)器1056和1057包括在各自的控制回路中，以控制相應(yīng)腔內(nèi)的壓力。
[0080]壓力腔1051提供了具有第一壓力(壓力I)的流體，而壓力腔1052提供了具有第二壓力(壓力2)的流體。壓力I可以用于與壓力2不同的手術(shù)操作。例如，在一些實(shí)施例中，壓力I可以用于操作剪刀系統(tǒng)，或者手術(shù)期間使用的其他機(jī)械元件。此外，系統(tǒng)可以對用于玻璃體切除術(shù)的切割器提供動力。
[0081]由元件1052提供的壓力2通過插塞式纜線1058而連接至掃描模塊1060。纜線1055可以是能夠獲得處于預(yù)選壓力的流體的塑料管道。掃描模塊1060可以包括入口連接器1070以接收纜線1055，并將壓力2連接進(jìn)入元件1065。元件1065依次將壓力2轉(zhuǎn)換成預(yù)選掃描壓力(壓力3)，其通過閥1061和1062而連接至掃描儀I的流體通道1071和掃描儀2的流體通道1072。在與前文提供的說明書一致的一些實(shí)施例中，掃描儀I可以包括與內(nèi)管130旋轉(zhuǎn)相關(guān)的圖1-8中的一些元件。同樣地，掃描儀2可以包括與外管140旋轉(zhuǎn)相關(guān)的圖1-8中的一些元件。
[0082]根據(jù)一些實(shí)施例,掃描模塊1060可以是OCT掃描模塊。在這種情況下,掃描儀I可以與組件110中的內(nèi)管130相關(guān)，在遠(yuǎn)端具有光學(xué)元件。同樣地，掃描儀2可以與組件110中的外管140相關(guān)，在遠(yuǎn)端具有光學(xué)元件。
[0083]根據(jù)本文公開的一些實(shí)施例的探頭100可以提供簡單有效的系統(tǒng)，以在兩個(gè)同心管中產(chǎn)生精確受控的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。這種內(nèi)腔探頭可以用作為OCT成像內(nèi)腔探頭，或者多點(diǎn)激光內(nèi)腔探頭。雖然內(nèi)腔探頭可以具有三維布局，但是它們橫截面高度受限，并且在特定方向上呈細(xì)長。因而，根據(jù)本文所述實(shí)施例的內(nèi)腔探頭可以具有縱軸線，其處于內(nèi)腔的長度方向上并且具有橫截面。此外，在一些實(shí)施例中，內(nèi)腔探頭可以是軸向?qū)ΨQ，至少在內(nèi)腔探頭可以包括遠(yuǎn)端的部分中。
[0084]在OCT成像技術(shù)中，可以通過使用內(nèi)腔探頭而將具有相干長度的光束引導(dǎo)至目標(biāo)組織中的特定點(diǎn)。相干長度提供了深度分辨率，其當(dāng)在內(nèi)腔探頭的近端處改變時(shí)可以去盤繞以產(chǎn)生組織的已照明部分的全面圖像。全面的輪廓通常稱為OCT技術(shù)中的A-掃描。通過沿著線掃描已照明的點(diǎn)，A掃描輪廓可以轉(zhuǎn)換成二維組織圖像。這可以稱為OCT技術(shù)中的B-掃描過程。在一些實(shí)施例中，B掃描可以是沿著組織橫截面的直線。此外，通過沿著組織中的不同線執(zhí)行重復(fù)的B掃描，可以提供組織的3D再現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，B掃描可以是一組線，其具有相同的長度，并且設(shè)置在來自共同交點(diǎn)的半徑上。因而，多個(gè)B掃描可以在組織中提供具有深度的圓形區(qū)域的圖像。
[0085]根據(jù)OCT掃描模塊1060的一些實(shí)施例，多個(gè)A掃描對于每個(gè)B掃描步驟可以是完整的。例如，512次A掃描可以用于完成一次B掃描。一些實(shí)施例可以在每個(gè)B掃描周期中使用較少數(shù)量的A掃描，因而允許以較快的速度進(jìn)行B掃描過程。在這種情況下，管130和140的旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)速度可以進(jìn)一步增加。
[0086]為了獲得復(fù)雜組的掃描線，包括設(shè)置在預(yù)選圖案中的B掃描線，可移動部件可以在內(nèi)腔探頭的遠(yuǎn)端處使用。可移動部件可以包括精密的光學(xué)部件，其被移動以沿著所需方向操縱光束。精確控制該運(yùn)動對于OCT過程的效率而言是重要的。尤其，運(yùn)動的可重復(fù)性可能是需要的，從而A掃描可以沿著B掃描線對準(zhǔn)以符合連續(xù)圖像。在一些實(shí)施例中，可移動部件在內(nèi)腔探頭中的運(yùn)動可以是具有閉合軌跡的周期性循環(huán)。例如，軌跡可以是圓形位于內(nèi)腔探頭軸線上的環(huán)形。內(nèi)腔探頭縱軸線可以是光學(xué)系統(tǒng)的光軸線。
[0087]根據(jù)本文公開的一些實(shí)施例的具有對稱軸的基本上單向內(nèi)腔探頭可以提供圍繞內(nèi)腔探頭軸線的徑向B掃描。為了實(shí)現(xiàn)此，可以使用兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)元件，通過使用齒輪組合的傳動系統(tǒng)而相應(yīng)地同步化。例如，圍繞內(nèi)腔探頭軸線同心設(shè)置的兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)元件可以在垂直于內(nèi)腔探頭軸線并且中心位于內(nèi)腔探頭軸線上的平面內(nèi)沿著徑向而提供波束的光學(xué)掃描。該設(shè)置可以使用如Wu等人的論文中詳細(xì)所述的光學(xué)元件，所述文獻(xiàn)在此全文引入作為參考(J.Wu，M.Conry, C.Gu，F(xiàn).Wang，Z.Yaqoob 和 C.Yang 在 31 (9) 1265 (2006)的 OpticsLetters 發(fā)表的'〃Paired-angle_rotation scanning optical coherence tomographyforward-1maging endoprobe〃0ptics Letters)。一些實(shí)施例可以包括同步系統(tǒng)，從而可以根據(jù)需要而調(diào)節(jié)兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)元件的相對相位和速度。因而，兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)元件可以提供沿著包括內(nèi)腔探頭軸線的平面的線性徑向掃描。此外，通過調(diào)節(jié)反向旋轉(zhuǎn)元件的相對角速度和相位，徑向掃描的平面可以圍繞內(nèi)腔探頭軸線而旋轉(zhuǎn)。如上所述的一些實(shí)施例可以使得徑向掃描并非完全線性。即，光束可以不在包含在包括內(nèi)腔探頭軸線的平面內(nèi)的完美直線上移動。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動可以基本上接近平面，位于基本上接近平面內(nèi)直線的細(xì)長軌跡。在一些實(shí)施例中，光束的軌跡可以在垂直于內(nèi)腔探頭軸線并且中心位于內(nèi)腔探頭軸線上的平面上形成細(xì)長的數(shù)字8。
[0088]在一些實(shí)施例中，OCT技術(shù)使用前向掃描過程。在該情況下，光學(xué)照明發(fā)生在內(nèi)腔探頭軸線的前向上。在前向掃描中，目標(biāo)組織在垂直于內(nèi)腔探頭軸線的平面內(nèi)可以位于內(nèi)腔探頭前方。因而，從內(nèi)腔探頭的尖端行進(jìn)至組織、而后從組織返回內(nèi)腔探頭的光，可以在基本上平行于內(nèi)腔探頭軸線的方向上行進(jìn)。在使用前向掃描的一些實(shí)施例中，目標(biāo)組織可以近似垂直于內(nèi)腔探頭軸線，但是并非精確。此外，在一些實(shí)施例中，從內(nèi)腔探頭進(jìn)行至目標(biāo)組織和從目標(biāo)組織行進(jìn)至內(nèi)腔探頭的光可以不平行于內(nèi)腔探頭軸線，但是關(guān)于內(nèi)腔探頭軸線形成對稱圖案。例如，在前向掃描中照亮目標(biāo)組織的光可以關(guān)于內(nèi)腔探頭軸線形成體錐或其一部分。同樣地，在前向掃描中由內(nèi)腔探頭收集的光可以來自于包括圍繞內(nèi)腔探頭軸線的錐形部分的一部分的3D區(qū)域中的目標(biāo)組織。
[0089]在一些實(shí)施例中，OCT技術(shù)可以使用側(cè)面成像。例如，在側(cè)面成像中，目標(biāo)組織可以平行于包含內(nèi)腔探頭軸線的平面。在類似的情況下，可能需要在圍繞內(nèi)腔探頭軸線的環(huán)形軌跡中移動照明點(diǎn)以形成目標(biāo)組織的閉環(huán)圖像。這種情況可能出現(xiàn)在包括血管內(nèi)手術(shù)的眼科顯微手術(shù)中。例如，在冠狀動脈血管造影術(shù)中，可以使用本文所述的實(shí)施例而沿著動脈內(nèi)腔以圓筒形截面完全掃描冠狀動脈的內(nèi)壁。
[0090]一些實(shí)施例可以使用本文提供的內(nèi)腔探頭，用于遞送意于進(jìn)行治療目的的激光。例如，在光動力學(xué)過程中，可以掃描激光以激活存在于先前遞送至目標(biāo)組織的藥物中的化學(xué)藥劑。在一些實(shí)施例中，可以使用激光以選擇性地?zé)g或移除來自目標(biāo)區(qū)域的組織或殘余材料。在如前所述的實(shí)施例中，由內(nèi)腔探頭遠(yuǎn)端中的可移動部件對正在遞送的光提供了精確控制。
[0091]應(yīng)當(dāng)注意到，根 據(jù)本文公開的一些實(shí)施例，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動提供了平穩(wěn)的系統(tǒng)以進(jìn)行線性運(yùn)動。雖然旋轉(zhuǎn)運(yùn)動可以持續(xù)提供，但是如果直接嘗試，循環(huán)的線性運(yùn)動可能需要停止和加速機(jī)械元件。停止和加速經(jīng)受摩擦的機(jī)械元件可能是不合要求的。
[0092]如上所述的本發(fā)明的實(shí)施例僅是示意性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本文特定公開的內(nèi)容發(fā)現(xiàn)各種備選實(shí)施例。這些備選實(shí)施例也意于落入本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。同樣地，本發(fā)明僅受限于下列權(quán)利要求。
【權(quán)利要求】
1.一種眼科內(nèi)腔探頭，包括: 機(jī)頭，其連接至具有縱軸線的套管組件，該套管組件包括與外管同心設(shè)置的內(nèi)管，其中機(jī)頭還包括: 馬達(dá)，其由加壓流體提供動力，該馬達(dá)使傳動軸運(yùn)動；以及 傳動系統(tǒng)，用于將傳動軸的運(yùn)動傳至套管組件；其中該傳動系統(tǒng)用于使內(nèi)管和外管圍繞套管組件的縱軸線反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中馬達(dá)包括由加壓流體移動的機(jī)械活塞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中傳動系統(tǒng)包括擺動齒輪，該齒輪被允許僅在圍繞套管組件的縱軸線的一個(gè)方向上沿著活塞軸旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中傳動系統(tǒng)包括蝸輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中傳動系統(tǒng)包括花鍵齒輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中傳動系統(tǒng)包括單向軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中馬達(dá)包括至少兩個(gè)活塞馬達(dá)，并且其中傳動系統(tǒng)包括解耦齒輪系統(tǒng)，用于獨(dú)立驅(qū)動控制內(nèi)管和外管。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中傳動系統(tǒng)使用曲軸而將活塞運(yùn)動轉(zhuǎn)換成軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中活塞運(yùn)動平行于套管組件中的縱軸線，而曲軸垂直于套管組件的縱軸線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中傳動系統(tǒng)包括彼此垂直的至少兩個(gè)傘齒輪，以將曲軸的運(yùn)動傳至套管組件中的內(nèi)管和外管。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中馬達(dá)包括風(fēng)扇，所述風(fēng)扇連接至軸以響應(yīng)于加壓流體的流動而驅(qū)動傳動系統(tǒng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中馬達(dá)還包括使用文丘里效應(yīng)的速度調(diào)節(jié)器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中馬達(dá)包括均連接至軸的至少兩個(gè)風(fēng)扇，以驅(qū)動用于獨(dú)立地驅(qū)動控制內(nèi)管和外管的兩個(gè)齒輪系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的眼科內(nèi)腔探頭，其中馬達(dá)還包括使用文丘里效應(yīng)的至少兩個(gè)速度調(diào)節(jié)器，以獨(dú)立地調(diào)節(jié)內(nèi)管和外管的旋轉(zhuǎn)速度。
15.—種內(nèi)腔探頭,包括: 機(jī)頭和具有縱軸線的套管組件，該套管組件包括與外管同心設(shè)置的內(nèi)管；以及 馬達(dá)，其由電能源供電，該馬達(dá)使傳動軸運(yùn)動；以及； 傳動系統(tǒng)，用于將傳動軸運(yùn)動傳至套管組件；其中 傳動系統(tǒng)使內(nèi)管和外管圍繞套管組件的縱軸線反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
16.一種用于內(nèi)窺鏡眼科顯微手術(shù)的流體控制臺，該控制臺包括: 氣動模塊，用于從外部源獲得氣動力并且提供可調(diào)節(jié)的氣動力； 連接至氣動模塊的掃描模塊；以及 連接至掃描模塊的內(nèi)腔探頭。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的流體控制臺，其中內(nèi)腔探頭包括: 機(jī)頭以及具有縱軸線的套管組件，該套管組件包括與外管同心設(shè)置的內(nèi)管，其中機(jī)頭還包括:馬達(dá)，其由掃描模塊提供的氣動能提供動力，馬達(dá)使傳動軸運(yùn)動；以及傳動系統(tǒng)，用于將傳動軸的運(yùn)動傳至套管組件；其中傳動系統(tǒng)使內(nèi)管和外管圍繞套管組件的縱軸線反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的流體控制臺，其中可調(diào)節(jié)氣動力包括在第一手術(shù)過程中使用的第一壓力以及在第二手術(shù)過程中使用的第二壓力；并且掃描模塊還包括第一掃描儀和第二掃描儀；以及所述掃描模塊將第二壓力轉(zhuǎn)換成預(yù)選的掃描壓力。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的流體控制臺，其中第二手術(shù)過程是眼科顯微手術(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的流體控制臺，其中眼科顯微手術(shù)包括OCT技術(shù)。
21.一種用于執(zhí)行眼科顯微手術(shù)的方法，包括:提供具有氣動驅(qū)動系 統(tǒng)的內(nèi)腔探頭，該氣動驅(qū)動系統(tǒng)包括傳動系統(tǒng)，用于在第一方向上旋轉(zhuǎn)第一套管以及在第二方向上旋轉(zhuǎn)第二套管；將第一和第二套管插入眼睛中；啟動氣動驅(qū)動系統(tǒng)；經(jīng)由連接至第一套管的光學(xué)元件以及連接穿過第二套管的光學(xué)元件提供光束；使用第一和第二套管用光束掃描眼睛的至少一部分；從光束的掃描中獲得眼睛的一部分的圖像。
【文檔編號】A61B17/00GK103442670SQ201280013980
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月22日
【發(fā)明者】M·J·帕帕克, M·J·亞德洛斯基, J·C·赫庫拉克 申請人:愛爾康研究有限公司