用于内窥镜装置的透镜保护装置制作方法_丹尼尔·舍温专利（保护装置,内窥镜,透镜）-早鸽网

用于内窥镜装置的透镜保护装置制作方法

专利名称

用于内窥镜装置的透镜保护装置制作方法
发明者

丹尼尔·舍温
公开日

2013年2月27日
申请日期

2011年4月11日
优先权日

2010年4月12日
申请人

科琳娜显微镜股份公司
文档编号

A61B1/06GK102946788SQ201180028620
关键字

保护装置内窥镜透镜装置用于
权利要求

1.一种内窥镜装置，包括 a)近端、远端以及定位在所述近端和所述远端之间的第一位置； b)以位于所述第一位置的物镜终止的光学系统； c)位于所述物镜和所述远端之间的透镜保护单元，所述透镜保护单元包括位于所述远端处的旋转窗；和 d)位于所述远端上的光源，所述光源适于照亮所述内窥镜装置的所述远端的前方的空间2.根据权利要求I所述的内窥镜装置，包括远端部，所述远端部包括 a.插入杆，包括 i.邻近所述插入部的内部的一侧的外表面定位的光载体； .中心腔管，包括从所述光载体的端部向前突出的部分； iii.安装至所述中心腔管的所述突出的部分的远端的物镜；和 b.透镜保护单元，包括 i.电动机组件； .连接至所述电动机组件的远端的可旋转透明窗； iii.包围所述电动机组件的部件的壳体； iv.邻近所述透镜保护单元的内部的一侧的外表面定位的光载体；和 V.包围所述透镜保护单元的所有部件的外壳；其中，所述中心腔管的所述突出的部分的尺寸和形状被确定为使得所述突出的部分能够插入所述电动机组件的中空中心，直到所述物镜紧邻所述可旋转透明窗；并且所述透镜保护单元中的所述光载体的近端被构造为匹配所述插入杆的所述光载体的远端，从而允许光从所述插入杆传输至所述透镜保护单元的远端3.根据权利要求2所述的内窥镜装置，其中可旋转透明窗与电动机组件的电动机的转子成一体4.根据权利要求2所述的内窥镜装置，其中壳体与电动机组件的电动机的定子成一体5.根据权利要求2所述的内窥镜装置，其中电动机组件的电动机为磁性电动机6.根据权利要求5所述的内窥镜装置，其中电动机包括连接至可旋转透明窗的多个轴向设置的磁体7.根据权利要求4所述的内窥镜装置，其中定子包括三个分开的线圈，每个线圈经由电引线连接至DC电源的不同相8.根据权利要求7所述的内窥镜装置，包括适于采用反向EMF或反电动势切换激励电动机的电路9.根据权利要求2所述的内窥镜装置，包括适于供给电流以加热可旋转透明窗的电路10.根据权利要求9所述的内窥镜装置，其中加热电流作为交流电流被供给至定子的线圈11.根据权利要求9所述的内窥镜装置，其中加热电流作为交流或直流电流供给至适于加热可旋转透明窗的单独的线圈12.根据权利要求9所述的内窥镜装置，包括温度传感器，所述温度传感器靠近可旋转透明窗以提供反馈至供给加热电流的所述电路，从而以将所述可旋转透明窗附近的温度维持在预定温度的功率或程度供给所述电流13.根据权利要求12所述的内窥镜装置，其中所述预定温度为37°C14.根据权利要求I所述的内窥镜装置，包括从所述内窥镜装置的近端至所述透镜保护单元的远端穿过所述内窥镜装置的一个或更多个工作通道15.根据权利要求2所述的内窥镜装置，其中插入杆适于允许其能够被灭菌或消毒16.根据权利要求I所述的内窥镜装置，其中透镜保护单元适于允许其在单次使用后被丢弃
技术领域

本发明涉及保护观察装置的物镜免受环境影响的领域具体地，本发明涉及通过离心透镜保护装置保护内窥镜装置的物镜的领域
背景技术
具体实施例方式

图I、图2和图3示出在US 7，104，657中描述的发明的示例性实施例的主要特征图I为内窥镜90的插入端的倾斜示意图，内窥镜90的远端由离心透镜保护装置100覆盖(注意到在附图，为清楚起见，透镜保护装置100和内窥镜90的远端之间的距离被放大)在内窥镜90的远端处是被保持在壳体96中的透镜92可选地，一个或更多个通道(图中未示出)从内窥镜90的近端穿过内窥镜90的内部到它的远端这些通道用于多种功能，例如，用于将气体泵送到将被观察的空间中、用来将流体和粒子从该空间中吸出、用来喷射水例如清洗将被观察的区域或清洗内窥镜透镜92、提供光、提供治疗材料和/或提供工具根据将执行的程序，通道的尺寸和数量在不同的内窥镜中改变透镜保护装置100固定或附在内窥镜90的前端处盘片102 (或弯曲板或透镜或滤光片)覆盖内窥镜透镜92，可选的管延长部170装配在通道的端部98中，使通道延伸穿过透镜保护装置壳体140透镜保护装置100的不同实施例可以被提供用于不同尺寸和配置的内窥镜透镜保护装置100包括在其近端处的短套管(图I至图3未示出)，短套管用来例如借助于压力，如由弹性材料制成的套管或者采用张紧带或粘合剂将透镜保护装置100安装在内窥镜90的端部上可选地，短护套包括用于从内窥镜中快速移除的断线(tearstring)可替换地，对于内窥镜的一些实施例，保护装置100连接至内窥镜的远端上的现有安装位置在可替换实施例中，保护装置100包括包围内窥镜90的护套190护套190可以与透镜保护装置100成一体或者它可以在制造之后连接至保护装置，例如，它可以在将保护装置安装在内窥镜上时装配在保护装置上控制箱104经由从透镜保护装置100延伸至透镜保护装置控制箱104的一个或更多个引线132控制透镜保护装置100的动作电引线132可以穿过内窥镜90可替换地，引线132嵌入护套中或位于护套和内窥镜90之间控制箱104包括可以位于控制箱104之内或之外的开/关/重启开关106和电源108控制箱104可选地包括用于连接至内窥镜90的把手(图I至图3中未示出)的带子或粘合剂背衬控制箱104的用于透镜保护装置100的元件可以结合在内窥镜90的把手或内窥镜检查套件中，或者可以封装成分开的单元，如图I所示图2为根据US 7，104,657中描述的发明的一些实施例的离心透镜保护装置100的倾斜示意图提供基本上透明的盘片102，其被以允许盘片102能够自由旋转的方式保持在壳体140中，(例如)如下文所述壳体140连接至内窥镜90的远端壳体140可选地设置有多个延长部170，延长部170为内窥镜90中通道的延长部分这些通道中的一部分可以用于抽吸，以从盘片102的即时环境中去除流体或粒子在该发明的一些实施例中，壳体140设置有凹陷或空腔180，其用作仪器的插孔或接受孔或连接点在一些实施例中，一些空腔180可以位于延长部170内部延长部170中的一个或多个可以用于连接至内窥镜之外的仪器(例如被保持在空腔180中的仪器)的控制线可选地，内窥镜中的一些通道用于多于一种的功能图3为图2的剖视图盘片102设置有多个轴向对准的磁体110每个磁体的一端例如采用粘合剂或采用围绕该磁体的张紧环固定至盘片102可选地，磁体直接地安装在盘片102上，例如，被保持在形成在盘片102中的凹陷中磁体110从盘片102轴向地延伸到壳体140的内部空间中盘片102可选地由允许旋转的多个球轴承或滚珠轴承150保持在合适的位置在一些实施例中，轴承150的直径为O. 2毫米可替换地或附加地，使用滑环轴承在保护装置100的基部处可选地设置第二个轴承160，例如滑环轴承在示例性实施例中，磁体110由用作张紧环的一对可选的滑环112和114互连，以防止旋转的离心力将磁体从盘片102上分离或引起不适当的变形滑环112和114与轴承160和150滑动接触在一些实施例中，保护装置100的寿命相对短，因此轴承的磨损并不关键这种滑环可以安装在移动部件(如，盘片)上或安装在静止部件(如，壳体140)上多个线圈130设置在壳体140的本体内的壳体140的内表面处或附近在一些实施例中，通过在壳体140中专门形成的空腔中沉积导电材料，如铜或银或钼或导电塑料的工艺，制成线圈130多种不同的光刻方法可以用于制造线圈130可替换地，线圈可以沉积在刚性或柔性基板上并且该基板插入壳体140中可替换地或附加地，线圈130缠绕在芯体上，可选地，线圈130缠绕在铁磁芯体上位于其芯体上的线圈130被插入壳体140中的可接纳的凹陷中在US 7，104,657中给出了透镜保护装置100的电动机组件的不同实施例的其它描述，包括典型的尺寸、旋转速度、线圈的布置等图4A为本发明的内窥镜装置的远端部200的示意性侧面剖视图图4B示意性地示出了图4A的视图，其中本发明的内窥镜装置的远端部200的两个主要部分彼此轴向地分开如在这两个图中所示的那样，内窥镜装置的远端部200包括插入杆300和透镜保护单元 202插入部300类似于常规内窥镜装置的插入部，但已经被修改，如从图中明显看出并且下面将在本文中进行描述插入部300可以为刚性的、半刚性的或柔性的柔性的实施例可以包括使远端弯曲的线缆或允许重复可控的弯曲的关节段插入部300的关系本发明的利益的主要特征是光载体304和中心腔管302，中心腔管302包含以物镜306终止的光学系统该光学系统的精确特性与本发明不相关并且因此不在本文中详细讨论它，该光学系统可以为本领域已知的任何类型的系统，如摄像机或用以将由物镜306收集的光传输至近端的图像形成系统的光纤束或光学中继系统光载体304位于插入部300内部的一侧的外表面附近光载体将来自位于内窥镜装置的近端处的光源的光传导至插入杆的远端，以照亮物镜前方的空间如在所有内窥镜装置中一样，薄的弹性护套310覆盖插入部300以防止流体或其它碎片进入该装置的内部和光沿任一方向穿过该装置的壁与其中光载体在远端的位于与物镜大致相同的平面中的面上终止的常规内窥镜装置不同，本发明的内窥镜装置的插入杆300的中心腔管302包括向远处越过光载体304的端部突出的部分，如图4A和图4B所示这种独特的结构的目的是在透镜保护单元连接至插入部时允许光退偶离开光路在结构上，这是将本发明与US 7，104，657区分开的主要特征中的之一中心腔管302的突出部的尺寸和形状被确定为使得突出部可以插入透镜保护单元202的电动机组件220的中空中心中，直到连接至突出部的远端的物镜306紧邻可旋转窗102本发明的另一个特征在于，插入杆300的中心腔管302的远端可以被构造为将透镜306保持在垂直于内窥镜的纵向轴线的平面中，或者保持在如图4A和图4B所示的角度以提供对具体应用来说最佳的观察角度在图5中的侧面剖视图中更详细地示出的透镜保护单元202包括电动机组件220、连接至电动机组件的远端的可旋转透明窗102、和邻近透镜保护单元的内部的一侧的外表面定位的光载体204透镜保护单元202被外壳206围绕已作必要改动的电动机组件220基本上与本文前面描述并且在图I至图3中示出的并在US7，104，657中详细描述的离心透镜保护装置100相同参照图5，电动机组件220包括壳体140、磁体110、线圈130、上部轴承150和下部轴承160窗102固定地连接至磁体110的延长部208窗102由在光学系统敏感的光谱区域中具有高光学透射率的材料制成，例如，在可见区中为玻璃以及在近红外区域中为蓝宝石窗102在线圈被激励时随着磁体110 —起旋转，并且通过旋转产生的离心力保持其没有碎片在图5、图6和图7中，数字211和数字210分别表示透镜保护单元202的垂直和水平对称轴线数字212表示电动机组件220的水平对称轴线在本发明的实施例中，线圈130包括三个分开的线圈，每个线圈经由电引线132连接至DC电源108的不同相(参见图I)用于电动机组件220的电路定位在控制箱104上，该电路适于使得每次电压仅施加至两个线圈磁场相对于第三线圈的旋转在其中产生反向电磁力或反电动势(EMF) (back electromagnetic force)这种反向EMF或反电动势由该电路检测，并且当EMF达到预定大小时，该电路将直流电压切换至另一对线圈反向EMF或反电动势切换的使用确保窗102稳定地旋转，并使得能够以最低的成本制造电动机组件，因为该电动机不需要电刷除了供给至电动机组件220的线圈130以引起窗102旋转的三相电力之外，可以从控制箱104中的电路供给附加电流以加热该窗加热电流可以作为交流电流供给至线圈 130，或者作为交流或直流电流供给至为此目的设置的单独的线圈优选地，温度传感器设置在窗102附近，以提供反馈至该电路，该电路将以一功率或程度供给加热电流，该功率或程度将窗102附近的温度维持在预定温度处，理想地为37° C，以防止在该窗上出现冷凝光载体204为用以将来自插入杆300的光载体304的远端的光传输至透镜保护单元202的远端的光纤束或其它类型的光导图6为本发明的内窥镜200的透镜保护单元202的正视图垂直对称轴线211还限定平面A-A，图5的平面作为电动机组件220的水平对称轴线212低于透镜保护单元202的水平对称轴线210的事实的结果，在透镜保护单元202的远端面上，即在内窥镜200的远端面，形成大致月牙形区域214，该大致月牙形区域214未被旋转窗102覆盖正如例如由图6可以看到的那样，区域214的全部或部分可以用来允许来自光载体204的光向外投射，以照亮窗102前方的空间因此，光路和照明光的路径已经彼此隔开，并且有时在使用US 7，104,657中描述的透镜保护装置100时出现的问题，即从内窥镜发射的光背反射到物镜309上的问题已经被克服光载体204的形状可以形成为横截面与区域214的全部或部分重合如果仅区域214的一部分用于照明，则剩余部分可以包括可以用于本领域已知的多种用途(如，吹入法、吸取或抽吸或诊断或外科手术工具的引入)中的任一种的一个或更多个操作通道图7为本发明的内窥镜200的透镜保护单元202的实施例的正视图，其包括两个工作通道222如图4A和图4B所示，插入杆300和透镜保护单元202被设置为分开单元，它们被连接在一起以形成单个内窥镜装置200插入杆300和透镜保护单元202可以以本领域技术人员已知的数种方式连接在一起例如，中心腔管302的远端延长部和电动机组件220的中空中心可以被制造为使得前者非常贴合地滑入后者中作为另一个或附加示例，透镜保护单元202中的隔离环216可以包括一个或更多个弹簧加载销，其沿着近端方向突出并卡入或脱离插入杆300主体的远端308中形成的配合孔此外，提供本领域已知类型的光耦合器(图中未示出)以最小化光载体304和204与电连接器之间的界面处的光损失，电连接器是例如卡口连接器，其位于电动机组件220的远端308和近端上以使得电引线132与电动机电气连续这些元件也可以用来将插入杆300和透镜保护单元202连接在一起在中心腔管302的远端延长部滑入电动机组件220的中空中心中之后，可以拉动紧配合弹性套管套在它们二者的外侧上以将它们保持在一起套管可以设置有断线，断线可以用来在该程序或过程之后容易去除它，由此允许容易地分开插入杆300和透镜保护单元 202发明人希望强调的是，虽然用语内窥镜通常与医疗应用相关联，但本发明不是意味着限于仅用于医疗仪器存在与医疗过程或处理不相关的广宽范围的应用，其中使用内窥镜装置(在工业应用中称为管道探测器)，并且其中本发明的装置可以用来允许更清楚的观察和对位于脏环境中的精密光学系统的保护这种应用的示例是电动机和发动机的内部的检查,金属和塑料外壳的内部的检查,建筑物的墙壁、地板和天花板中的中空空间的检查在医疗应用的情况中，在内窥镜200用来执行诊断、治疗或外科手术程序之后，可以将透镜保护单元202从插入杆300上分离在本发明的实施例中，插入杆300是可灭菌的并且在连续的程序中反复使用，并且在每个程序之后丢弃透镜保护单元202 未在图中示出且与本发明不相关的是内窥镜200的近端近端处的把手可以与内窥镜装置相关的有用特征，如用于弯曲/操纵线缆的控制杆、连接至工作通道的进入端口以及连接至包括照明源、吸取装置、水、空气和电源的内窥镜检查套件的联接器把手还包括连接至观察系统和连接至控制箱104的连接以及用于电动机组件220的电源108如在现有技术中一样，用于电动机组件的控制电路和电源的部件可以被设置为分开的单元，或者全部或一些部件可以结合在内窥镜连接至其上的内窥镜检查套件内或内窥镜的本体或把手内虽然已经以说明的方式描述了本发明的实施例，但将会理解，在不超过权利要求的范围的情况下，可以以多种变化、修改和调整执行本发明

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权力要求
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法律状态

专利名称：用于内窥镜装置的透镜保护装置的制作方法多种光学系统需要在恶劣或不利的环境中运行，其中不同厚度或粘性的一种或多种材料的固体粒子和/或流体小滴和/或其它块体(本文中共同地称为“碎片”)可能粘附至透镜并降低图像质量。特别困难的观察环境是人体的内部。多种医疗仪器已经被设计用于此目的。内窥镜和腹腔镜为用于观察、诊断和治疗的设备，如用于人体或动物体内的活组织检查或烧灼或腐坏的设备。它们包括通常位于该设备的远端处的物镜系统和用于执行收集图像至所述设备的近端的装置，在该设备的近端处可以直接观察或显示图像，由此允许操作者观察物镜前方的空间。物镜可以为照相机的一部分、光学中继系统，或者可以将图像聚焦在将图像传输至观察者的光缆上。通常，内窥镜透镜变为至少部分地被体液和粒子阻塞。在多种情况中，阻塞变得很严重，以至于内窥镜变得不起作用或不能操作。在这种情况中必须清洗透镜。清洗透镜的一种方法是用水、空气或其它气体的射流喷射透镜的外表面。通过为内窥镜组件的组成部分的通道将水或气体供给至远端上的邻近透镜的一个或更多个喷嘴。在一些情况中，内窥镜必须从人体中撤回用于清洗和重新插入-费时、风险增大并且通常是不舒服的过程。这个问题的另一个解决方案是离心透镜保护装置。离心透镜保护装置包括旋转放置在透镜的前面的玻璃片，以便由玻璃片拦截碎片。由玻璃片在它旋转时产生的离心力将碎片扔向玻璃片的周边，在那里碎片落下或有时积聚，但在任何情况中碎片都不再干扰图像。授权给Rapp的美国专利No. 5，223，880描述了一种照相机保护装置，其中玻璃片与磁性电动机的转子成一体，其中围绕玻璃片的外壳为电动机壳体。授权给Nash的美国专利No. 5,315,333提供了采用带子连接至盘片的单个电动机。盘片安装在两行轴承上。透镜保护装置安装在照相机上，以将透镜与回转力和振动力隔离。澳大利亚申请9515074描述了另一种带基系统，其中据称盘片以2600和3000RPM之间的速度旋转。建议采用曲面或疏水表面以帮助去除水。采用照相机电池组或采用单独的电池可以给电动机供电。本发明的发明人做出的美国专利No. 7，104，657(通过引用将该美国专利的描述，包括其中引用的公开文献，结合于此)提供了用于医疗观察装置的透镜保护装置。透镜保护装置由旋转窗和引起旋转的电动机构成。这两个部件都由位于内窥镜装置的前端或远端处的、在观察系统的物镜的前方的外壳包围。将所述外壳、电动机和旋转窗配置为可以以该专利中描述的多种方式连接至任何现有的内窥镜装置的单元。在实践中，已经发现该发明的使用确实解决了体液和粒子在透镜前方积聚的问题，但图片质量有时是降低的。被配备为显像体腔内的处理区域或部位的任何内窥镜装置包括紧跟着物镜定位的照明装置，如光纤或LED，以照亮感兴趣的区域。由于US 7，104，657中的透镜保护装置的旋转窗还覆盖照明装置，因此从内窥镜发射的光中的一些被从窗的内侧部分地反射到透镜上。这种背反射光是上述图像质量降低的原因。因此本发明的目的是提供装配有用于显像装置的物镜的旋转透镜保护装置的内窥镜装置，其中防止来自照明源的光的背反射。本发明的其它目的和优点随着描述的进行将变得清楚
本发明是一种内窥镜装置，包括近端、远端以及定位在所述近端和所述远端之间的第一位置。内窥镜装置包括以位于所述第一位置的物镜终止的光学系统。透镜保护单元定位在所述物镜和所述远端之间以保护物镜。所述透镜保护单元包括位于内窥镜装置的远端处的旋转窗。内窥镜装置还包括位于所述远端上的光源。所述光源适于照亮所述内窥镜装置的所述远端前方的空间。本发明的实施例是一种内窥镜装置，其远端部包括a.插入杆，包括i.邻近所述插入部的内部的一侧的外表面定位的光载体；ii.中心腔管，包括从所述光载体的端部向前突出的部分；iii.安装至所述中心腔管的所述突出部的远端的物镜；和b.透镜保护单元，包括i.电动机组件；ii.连接至所述电动机组件的远端的可旋转透明窗；iii.包围所述电动机组件的部件的壳体；iv.邻近所述透镜保护单元内部的一侧的外表面定位的光载体；和V.包围所述透镜保护单元的所有部件的外壳。所述中心腔管的所述突出部的尺寸和形状被确定为使得所述突出部能够插入所述电动机组件的中空中心，直到所述物镜紧邻所述可旋转透明窗。此外，所述透镜保护单元中的所述光载体的近端被构造为匹配所述插入杆的所述光载体的远端，从而允许光从所述插入杆传输至所述透镜保护单元的远端。在本发明的内窥镜装置的实施例中，可旋转透明窗与电动机组件的电动机的转子成一体。在本发明的内窥镜装置的实施例中，壳体与电动机组件的电动机的定子成一体。在本发明的内窥镜装置的实施例中，电动机组件的电动机为磁性电动机。在本发明的内窥镜装置的实施例中，电动机包括连接至可旋转透明窗的多个轴向设置的磁体。在本发明的内窥镜装置的实施例中，定子包括三个分开的线圈，每个线圈经由电引线连接至DC电源的不同相。内窥镜装置的这些实施例可以包括适于采用反向EMF或反电动势切换激励电动机的电路。内窥镜装置的实施例包括适于供给电流以加热可旋转透明窗的电路。加热电流可以作为交流电流被供给至定子的线圈，或者作为交流或直流电流供给至设置用于加热可旋转透明窗的单独的线圈。内窥镜装置可以包括温度传感器，该温度传感器靠近可旋转透明窗以提供反馈至供给加热电流的所述电路，从而以将所述可旋转透明窗附近的温度维持在预定温度的功率或程度供给所述电流。在本发明的内窥镜装置的实施例中，所述预定温度为 37° C。本发明的内窥镜装置的实施例包括从所述内窥镜装置的近端至所述透镜保护单元的远端穿过所述内窥镜装置的一个或更多个工作通道。在本发明的内窥镜装置的实施例中，插入杆是可灭菌或可消毒的。在本发明的内窥镜装置的实施例中，透镜保护单元在单次使用后被丢弃。参照附图，通过本发明的实施例的接下来的说明性的和非限制性的描述，将进一步理解本发明的所有上述的和其它特性和优点。在附图中，相同的附图标记有时用来指示不同附图中的相同的元件。图I为根据在US 7，104,657中描述的现有发明的一些实施例的具有包围内窥镜的护套的透镜保护装置的示意图；图2为根据在US 7，104,657中描述的现有发明的一些实施例的透镜保护装置的放大示意图；图3为在US 7，104，657中描述的现有发明的一些实施例的穿过盘形转子、其磁体中的两个以及其定子壳体的横截面的示意图；图4A为本发明的内窥镜装置的远端部的示意性侧面剖视图；图4B示意性地示出图4A的视图，其中本发明的内窥镜装置的远端部的两个主要部分彼此分开；图5为本发明的透镜保护单元的侧面剖视图；图6为本发明的透镜保护单元的实施例的正视图；以及图7为本发明的包括多个工作通道的透镜保护单元的另一个实施例的正视图。

本发明公开一种内窥镜装置，包括近端、远端以及定位在所述近端和所述远端之间的第一位置。内窥镜装置包括以位于所述第一位置的物镜终止的光学系统。透镜保护单元定位在所述物镜和所述远端之间以保护物镜。所述透镜保护单元包括位于内窥镜装置的远端处的旋转窗。内窥镜装置还包括位于所述远端上的光源。所述光源适于照亮所述内窥镜装置的所述远端的前方的空间。

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