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一種可重復(fù)進(jìn)行高溫高壓滅菌的醫(yī)用內(nèi)窺鏡的制作方法

文檔序號(hào):12321145閱讀:603來(lái)源:國(guó)知局
一種可重復(fù)進(jìn)行高溫高壓滅菌的醫(yī)用內(nèi)窺鏡的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及醫(yī)用設(shè)備,尤其涉及一種可重復(fù)進(jìn)行高溫高壓滅菌的醫(yī)用內(nèi)窺鏡,屬于醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域。



背景技術(shù):

醫(yī)用內(nèi)窺鏡通常是用在微創(chuàng)治療、經(jīng)皮介入放射學(xué)和外科手術(shù)等領(lǐng)域。因?yàn)橐M(jìn)入人體體腔內(nèi)進(jìn)行治療和診斷,所以對(duì)于這種類型的內(nèi)窺鏡在每次使用之前需進(jìn)行消毒,否則在使用一次后必須棄用。

在某些情況下,可使用高濃度消毒劑對(duì)內(nèi)窺鏡進(jìn)行滅菌處理,在其他一些情況下,則需要使用高溫高壓滅菌法,即在一定的高溫度蒸汽下對(duì)內(nèi)窺鏡進(jìn)行高壓滅菌。但是上述類型的內(nèi)窺鏡對(duì)于高溫高壓滅菌流程非常敏感,這種敏感包括多方面原因,一方面是透鏡組系統(tǒng)、圖像傳感器和其他使用透明粘合劑粘合的元件在高溫高壓滅菌處理的過(guò)程中會(huì)部分融化從而模糊鏡頭,而在高壓作用下蒸汽會(huì)泄露到透鏡組之間,使透鏡光學(xué)特性降低,造成圖像成像質(zhì)量大幅度下降,不能提供手術(shù)診斷所要求的圖像成像清晰度;另外,內(nèi)窺鏡在經(jīng)過(guò)高溫高壓滅菌處理后的余熱也會(huì)造成圖像信號(hào)的失真。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明是為了解決上述不足,提供了一種可重復(fù)進(jìn)行高溫高壓滅菌的醫(yī)用內(nèi)窺鏡。

本發(fā)明的上述目的通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種可重復(fù)進(jìn)行高溫高壓滅菌的醫(yī)用內(nèi)窺鏡,其特征在于:所述內(nèi)窺鏡包括薄壁內(nèi)窺鏡導(dǎo)管、照明單元,透鏡組單元,攝像單元和視頻處理單元,所述照明單元、透鏡組單元和攝像單元位于薄壁內(nèi)窺鏡導(dǎo)管的遠(yuǎn)端,并通過(guò)耐高溫級(jí)環(huán)氧基樹(shù)脂緊密粘合在內(nèi)窺鏡導(dǎo)管的內(nèi)壁上;薄壁內(nèi)窺鏡導(dǎo)管近端安裝視頻處理單元,并設(shè)有手柄,所述攝像單元內(nèi)的傳輸引線和電纜通過(guò)熱塑性彈性套管包裹并延伸至視頻處理單元的近端,視頻處理單元連接電纜;所述手柄上安裝有幾個(gè)操作按鈕,所述按鈕包括聚焦調(diào)節(jié)、白平衡和電源開(kāi)關(guān)按鈕;所述視頻處理單元安裝有視頻圖像處理芯片;

所述透鏡組單元包括第一透鏡組和第二透鏡組,所述第一透鏡組包括透鏡和透鏡,所述第二透鏡組包括透鏡和透鏡;所述內(nèi)窺鏡導(dǎo)管遠(yuǎn)端安裝有一個(gè)透明的平板保護(hù)石英玻璃;第一透鏡組位于平板保護(hù)石英玻璃和第二透鏡組之間;第一透鏡組和第二透鏡組之間以及第一透鏡組和平板保護(hù)石英玻璃之間設(shè)有空隙;

所述第二透鏡組近端安裝有晶體濾波器和紅外截止濾光片,并使用醫(yī)療級(jí)耐高溫環(huán)氧基樹(shù)脂將其緊密粘合在內(nèi)窺鏡導(dǎo)管內(nèi)壁上。

所述攝像單元包括電路板和電路板,電路板上表面安置圖像傳感器,下表面安裝有電子元件,電路板上表面安裝有電子元件, 兩個(gè)電路板之間相互平行,兩者之間的距離d4在2.5mm左右,兩個(gè)電路板橫截面積等于或小于圖像傳感器,電路板下表面的電子元件通過(guò)傳輸引線和圖像傳感器直接連接;電路板兩側(cè)設(shè)有圓柱形凹槽,用于通過(guò)傳輸引線;所述電子元件一部分安裝在電路板的下表面,一部分安裝在電路板的上表面,信號(hào)及電源線連接著電路板下表面電氣連接點(diǎn)和電路板上表面的電氣連接點(diǎn);電纜中的信號(hào)及電源線通過(guò)連接線和電路板連接,進(jìn)一步穿過(guò)電路板上的孔和電路板、圖像傳感器連接。

所述攝像單元中平板保護(hù)石英玻璃厚度d1約為0.4mm,傳感器厚度d2約為1mm,電路板的厚度d3在0.5mm左右,電路板和電路板的間距為2.5mm,整個(gè)攝像單元厚度為5mm。

所述照明單元采用微型貼片式LED作為照明光源,包括近光LED組和遠(yuǎn)光LED組,對(duì)稱分布在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)最前端的兩側(cè)。

所述近光LED組和遠(yuǎn)光LED組安裝在銅基板上。

所述近光LED組和遠(yuǎn)光LED組均覆蓋一層透明平板保護(hù)玻璃。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)能夠通過(guò)高溫高壓進(jìn)行滅菌處理,實(shí)現(xiàn)了內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的重復(fù)使用,降低了內(nèi)窺鏡的成本,操作簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是透鏡組單元放大的橫截面示意圖。

圖3是攝像單元放大的縱向截面示意圖。

圖4是攝像單元使用一塊電路板的橫截面示意圖。

圖5是攝像單元使用兩塊電路板的橫截面示意圖。

圖6是照明單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳述。

如圖1所示,一種可重復(fù)進(jìn)行高溫高壓滅菌的醫(yī)用內(nèi)窺鏡,所述內(nèi)窺鏡1包括照明單元3,透鏡組單元4,攝像單元5和視頻處理單元6,所述照明單元3、透鏡組單元4和攝像單元5位于內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1的遠(yuǎn)端,并通過(guò)耐高溫級(jí)環(huán)氧基樹(shù)脂緊密粘合在內(nèi)窺鏡導(dǎo)管2的內(nèi)壁上,所述環(huán)氧基樹(shù)脂能夠確保在高溫高壓處理過(guò)程中不會(huì)融化而模糊鏡頭的問(wèn)題,使得內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1的成像清晰度和穩(wěn)定性不受影響;內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1近端安裝視頻處理單元6,并設(shè)有手柄11。另外,所述攝像單元5內(nèi)的傳輸引線8都使用一種防縮熱塑性彈性套管進(jìn)行包裹,同時(shí)電纜7也使用該種熱塑性彈性套管包裹并延伸至視頻處理單元6的近端,防止在高溫高壓滅菌處理過(guò)程對(duì)信號(hào)傳輸線和電源線的破壞;視頻處理單元6連接電纜12。特別的,為了方便手術(shù)時(shí)的實(shí)時(shí)性操作,在手柄11上安裝有幾個(gè)操作按鈕10,所述按鈕包括聚焦調(diào)節(jié)、白平衡和電源開(kāi)關(guān)按鈕。進(jìn)一步處理后的圖像信息通過(guò)電纜12中的視頻信號(hào)線輸出到外部高清顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像顯示。特別的,為了在最小化內(nèi)窺鏡直徑尺寸的條件下,獲得最大的探測(cè)靈敏度和 信號(hào)強(qiáng)度,本發(fā)明采用高達(dá)2400萬(wàn)像素的超微圖像傳感器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。而影響成像質(zhì)量的另一重要因素是圖像重構(gòu)和圖像處理,為此,本發(fā)明選則專用的視頻圖像處理芯片9對(duì)接收的圖像信息進(jìn)行處理,所述芯片9包括軟體兼容系統(tǒng)級(jí)晶片,可以提供在高達(dá)4K 30P分辨率下的H.265編碼的視頻,或H.264高達(dá)4K60P的影像,其最新一代的影像傳感器處理器(ISP)與高速SLVDS/MIPI/HISPI支持多達(dá)64萬(wàn)畫(huà)素傳感器的分辨率接口,而交錯(cuò)的多重曝光,高的寬動(dòng)態(tài)范圍(HDR)處理提供了更寬的動(dòng)態(tài)范圍和圖像細(xì)節(jié)。

現(xiàn)有技術(shù)的醫(yī)用內(nèi)窺鏡系統(tǒng)不能進(jìn)行高溫高壓滅菌的主要原因之一是,在高溫高壓作用下,粘合劑融化使得蒸汽進(jìn)入透鏡組之間改變其光學(xué)特性,從而降低圖像質(zhì)量。因此針對(duì)此方面的設(shè)計(jì)就變得尤為重要,本發(fā)明選擇專用的環(huán)氧基樹(shù)脂進(jìn)行功能元件的加固,如圖2所示為透鏡組單元放大的橫截面圖,透鏡組單元4包括第一透鏡組和第二透鏡組,所述第一透鏡組包括透鏡13和14,所述第二透鏡組包括透鏡15和16。上述透鏡安裝在由醫(yī)用耐高溫硬質(zhì)塑料構(gòu)成的薄壁內(nèi)窺鏡導(dǎo)管2的遠(yuǎn)端,所述內(nèi)窺鏡導(dǎo)管2遠(yuǎn)端安裝有一個(gè)透明的平板保護(hù)石英玻璃19防止透鏡在操作過(guò)程中被刮擦而降低鏡頭的清晰度。平板保護(hù)玻璃位于第一透鏡組的遠(yuǎn)端,第二透鏡組位于第一透鏡組的近端。為了保證內(nèi)窺鏡系統(tǒng)經(jīng)過(guò)高溫高壓滅菌處理后,依然能重復(fù)使用,本發(fā)明使用一種醫(yī)療級(jí)耐高溫環(huán)氧基樹(shù)脂將平板保護(hù)玻璃19和第一 透鏡組13和14緊密粘合在內(nèi)窺鏡導(dǎo)管2的內(nèi)壁上,第二透鏡組15和16使用一種耐高溫級(jí)環(huán)氧基樹(shù)脂緊密粘合在內(nèi)窺鏡導(dǎo)管2的內(nèi)壁上,特別的,第一種環(huán)氧基樹(shù)脂只需15-30分鐘的固化時(shí)間就能實(shí)現(xiàn)緊密粘合,而第二種環(huán)氧基樹(shù)脂固化時(shí)間超過(guò)12小時(shí),更快的固化時(shí)間有利于建立需要的永久聚焦特性。兩種環(huán)氧基樹(shù)脂可以在265°F溫度下15分鐘內(nèi),保持其結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性,此種特性使內(nèi)窺鏡系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)多次高溫高壓滅菌處理(265°F溫度下15分鐘)后,依然能夠重復(fù)使用,但是通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,在經(jīng)過(guò)12~15次高溫高壓滅菌處理后,上述環(huán)氧基樹(shù)脂的光學(xué)特性會(huì)受損,內(nèi)窺鏡系統(tǒng)不能再使用。為了阻止色差的產(chǎn)生,透鏡組之間以及透鏡組和平板保護(hù)玻璃之間要有足夠空隙。進(jìn)一步為了提高光學(xué)質(zhì)量,第二透鏡組近端安裝有晶體濾波器17和紅外截止濾光片18,并使用醫(yī)療級(jí)耐高溫環(huán)氧基樹(shù)脂將其緊密粘合在內(nèi)窺鏡導(dǎo)管內(nèi)壁上。所述晶體濾波器17可改變被照射物體反射光的光譜強(qiáng)度分布,這樣就可以根據(jù)需要接收所需寬度范圍內(nèi)的光譜,而紅外截至濾光片18能有效抑制高于圖像傳感器空間頻率的光波通過(guò)引起的波紋擾動(dòng)。

圖3所述為本發(fā)明實(shí)施例的攝像單元5放大的縱向截面圖,本發(fā)明使用了兩塊的電路板,電路板21上表面安置圖像傳感器20,下表面安裝有電子元件27,電路板29上表面安裝有電子元件27,兩個(gè)電路板之間相互平行,兩者之間的距離d4在2.5mm左右,兩個(gè)電路板橫截面積等于或小于圖像傳感器20,并和傳 感器擁有相等的熱膨脹系數(shù)。電路板21下表面的電子元件27通過(guò)傳輸引線22和圖像傳感器20直接連接。電路板21兩側(cè)設(shè)有圓柱形凹槽23,用于通過(guò)傳輸引線22。所述電子元件27一部分安裝在電路板21的下表面,一部分電子元件27安裝在電路板29的上表面,信號(hào)及電源線26連接著電路板21下表面電氣連接點(diǎn)24和電路板29上表面的電氣連接點(diǎn)25,從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電路板的電氣連接。電纜7中的信號(hào)及電源線28通過(guò)連接線30和電路板29連接,進(jìn)一步穿過(guò)電路板29上的孔和電路板21、圖像傳感器20連接。所述電路板進(jìn)一步可以包括電源和無(wú)線傳輸器,這樣就可以通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)男问綄膱D像傳感器接收到的信號(hào)發(fā)送給視頻處理單元6,同時(shí)也不需要電源線將傳感器和電路板與外部電源連接到外部電源。所述攝像單元5中平板保護(hù)石英玻璃19厚度d1約為0.4mm,傳感器20厚度d2約為1mm,電路板21厚度d3在0.5mm左右,兩個(gè)電路板間距為2.5mm,整個(gè)攝像單元厚度在5mm左右。

特別的,整個(gè)攝像單元5封裝在一個(gè)薄壁不銹鋼外殼31內(nèi),使用防縮熱塑性彈性套管將所有傳輸引線和電纜包裹起來(lái),進(jìn)一步為了避免高溫高壓滅菌處理對(duì)圖像傳感器20和電路板上的電子元件的影響,在外殼內(nèi)壁上涂抹一層隔熱材料。同時(shí)外殼31的前端使用透明的石英保護(hù)玻璃,使得入射光能不受影響的進(jìn)入圖像傳感器中。

本發(fā)明攝像單元5采用兩塊平行電路板和使用一塊電路板 相比更能進(jìn)一步縮小內(nèi)窺鏡系統(tǒng)遠(yuǎn)端直徑尺寸,如圖4所示為攝像單元使用一塊電路板的橫截面示意圖,圖像傳感器20位于電路板21的上表面,電子元件27全部焊接在電路板21的下表面,但是因?yàn)殡娮釉^(guò)多,使得電路板21的面積大于傳感器20的面積。圖5為使用兩塊電路板的橫截面示意圖。電路板21和29平行放置,和圖4相比,雖然因?yàn)閮蓚€(gè)電路板的存在,增大了攝像單元的厚度,但是兩塊電路板能使電子元件有充足的布置空間,使得電路板的面積等于或小于圖像傳感器20的面積。

圖6為本發(fā)明某一具體實(shí)施例的照明單元3示意圖。采用的是微型貼片式LED作為照明光源,6個(gè)LED均勻?qū)ΨQ分布在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2最前端的兩側(cè),其中3個(gè)LED 32組成近光光源,3個(gè)LED 33組成遠(yuǎn)光光源,遠(yuǎn)近光的配合能實(shí)現(xiàn)更大視角范圍的觀測(cè)??紤]到LED的散熱,將近光LED組和遠(yuǎn)光LED組安裝在銅基板34上,以加快LED光源的導(dǎo)熱,進(jìn)一步給LED覆蓋一層透明平板保護(hù)玻璃35,以保護(hù)LED。

通過(guò)上述設(shè)計(jì)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)能夠通過(guò)高溫高壓進(jìn)行滅菌處理,實(shí)現(xiàn)了內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的重復(fù)使用,降低了內(nèi)窺鏡的成本,同時(shí),本發(fā)明設(shè)計(jì)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)很多部分依然采用現(xiàn)有技術(shù)制造的傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的配置和部件,這樣對(duì)于內(nèi)科醫(yī)生和外科醫(yī)生不需要進(jìn)行專門(mén)的培訓(xùn)即可進(jìn)行操作,降低了操作難度。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效 流程變換,或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。

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