專利名稱：細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于伸入人體及工業(yè)部件內(nèi)狹窄部位的顯微窺視裝置，特別是一種細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置。
背景技術(shù)：
內(nèi)窺鏡是一種微創(chuàng)及介入療法的理想醫(yī)療器械。內(nèi)窺鏡按其工作原理分為電子內(nèi)窺鏡、超聲內(nèi)窺鏡及光學(xué)內(nèi)窺鏡。前兩種內(nèi)窺鏡由于受到微型CCD探頭及超聲探頭尺寸的限制，目前內(nèi)鏡端頭尺寸大于2mm。光學(xué)內(nèi)窺鏡是根據(jù)光學(xué)成像原理和光纖圖像傳輸原理構(gòu)成。光學(xué)內(nèi)窺鏡分為剛性直管型和可彎曲柔軟型兩種。當(dāng)前國內(nèi)醫(yī)學(xué)臨床普遍使用的剛性光學(xué)內(nèi)窺鏡的直徑在2mm以上。由于這種內(nèi)鏡端頭尺寸較大，且不可彎曲，因此只能進(jìn)入人體較大的直腔進(jìn)行觀察，如腹腔鏡、直腸鏡等。隨著微型光學(xué)元器件及光纖技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)內(nèi)窺鏡的微型化成為可能。國內(nèi)已有剛性光學(xué)內(nèi)窺鏡的報道，國外有少數(shù)廠家可生產(chǎn)細(xì)徑柔軟型光纖內(nèi)窺鏡產(chǎn)品，如美國的FiberTech公司，日本的Olympus公司等。由于價格昂貴，國內(nèi)僅幾家醫(yī)院耗資10多萬美元購入此種內(nèi)窺鏡，且性能指標(biāo)不是最先進(jìn)的。又由于進(jìn)口設(shè)備附件極昂貴，特別是內(nèi)窺鏡的光纖圖像部件，因此不能一次性使用，導(dǎo)致不安全性。中國專利CN 1376443 A公開了一種光纖內(nèi)窺鏡，采用非同配位排列的光纖束作為傳像束。這種傳像束是由多根單纖維絲排列而成，外徑不可能作細(xì)，并且單位橫截面積的纖維絲根數(shù)不可能很高，在應(yīng)用時將會受到許多限制，國際上的細(xì)徑光纖內(nèi)窺鏡不采用這種設(shè)計。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，為臨床醫(yī)學(xué)的微創(chuàng)介入療法提供一種能伸入人體狹窄部位細(xì)徑柔性、具有顯微分辨能力，可直接觀察病灶的醫(yī)療器械，同時光纖部件可方便更換，成本較低，提供一次性使用，避免交叉感染。
本實(shí)用新型細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置主要包括光纖圖像部件，照明部件和圖像輸出及存儲部件構(gòu)成；微型光學(xué)成像透鏡與傳像光纖連接構(gòu)成光纖圖像部件，傳像光纖的末端與圖像耦合部件相連；光源、反射鏡、聚光耦合部件及傳光光纖構(gòu)成照明部件，光源的光經(jīng)聚光耦合部件會聚于傳光光纖端面上，傳光光纖與傳像光纖在分叉部件處合并，傳光光纖的另一端圍繞在圖像部件周圍；圖像耦合部件，攝像頭及計算機(jī)構(gòu)成圖像輸出及存儲部件。
從內(nèi)窺鏡的前端面至分叉部件為內(nèi)窺鏡的工作部分(可伸入人體部分)。內(nèi)窺鏡的工作部分的長度為10～150cm，外徑為0.4～1.5mm。
所述的傳像光纖為3000～10000像素。所述的內(nèi)窺鏡工作部分的彎曲半徑小于20mm。
所述的光纖圖像部件中的微型光學(xué)成像透鏡與傳像光纖之間光膠或用光學(xué)膠(光學(xué)膠的折射率要與光學(xué)部件相匹配)連接，它們的外面用金屬套管封裝，可為不銹鋼、銅或鋁。
所述的分開前的傳光光纖與圖像部件之間用醫(yī)用膠(可粘合塑料、橡膠和金屬，如140系列環(huán)氧樹脂)粘合。
所述的圖像部件和分開前的傳光光纖整個在護(hù)套內(nèi)，護(hù)套采用的材料是聚丙烯酰胺或聚四氟乙烯。
所述的攝像頭是電荷耦合器件(CCD)攝像頭或互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管(CMOS)攝像頭。
本實(shí)用新型所述的內(nèi)窺鏡裝置進(jìn)行圖像傳輸和圖像存儲的方法包括光源發(fā)出的光由聚光耦合部件耦合到傳光光纖的前端面上，再經(jīng)傳光光纖傳輸并照明被觀察物，微型光學(xué)成像透鏡將被觀測物成像于傳像光纖的前端面上，傳像光纖將圖像傳輸?shù)焦饫w的后端面上，由圖像耦合部件將圖像耦合到攝像頭的靶面上，攝像頭將圖像的光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸入計算機(jī)，計算機(jī)對圖像進(jìn)行采集并顯示在熒光屏上，并可對圖像進(jìn)行存儲及進(jìn)行文件管理。
所述的圖像采集、存儲和文件管理包括下述步驟(參見圖3圖像采集存儲流程圖)1)開啟裝置電源，包括CCD攝像頭電源、光源電源和電腦電源；2)將內(nèi)窺鏡前端面對準(zhǔn)觀測目標(biāo)；3)CCD將圖像的光學(xué)信號(或輸入圖像卡)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并輸入計算機(jī)；4)計算機(jī)將圖像數(shù)字信號顯示在顯示器上；5)重復(fù)步驟2-4，直到選好觀測目標(biāo)后進(jìn)行圖像采集；6)建立分類文件夾，將采集的圖像存入文件夾中；7)切斷設(shè)備電源并關(guān)閉電腦。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1)內(nèi)窺鏡的核心部分，即圖像部件和傳光部件，采用微型光學(xué)成像透鏡和光纖，它與其他類型內(nèi)窺鏡相比，具有最大的微型化潛力，可使內(nèi)窺鏡工作部分最小外徑達(dá)0.4mm。
2)內(nèi)窺鏡具有柔性，內(nèi)窺鏡工作部分的彎曲半徑小于20mm，因此可進(jìn)入剛性內(nèi)窺鏡無法到達(dá)的狹窄彎曲空間。
3)內(nèi)窺鏡的分辨能力可達(dá)到顯微術(shù)所要求的水平，可分辨物體尺寸已滿足醫(yī)學(xué)診斷的要求。
4)本實(shí)用新型具有自照明部件，可不必借助其他方法，即可照明內(nèi)窺鏡所到達(dá)的部位進(jìn)行觀察。
5)內(nèi)窺鏡計算機(jī)化，可以方便地將先進(jìn)的IT技術(shù)引入內(nèi)窺鏡中。在圖像技術(shù)方面可實(shí)現(xiàn)與IT技術(shù)的同步發(fā)展。
6)內(nèi)窺鏡光纖部件價格較低，內(nèi)窺鏡光纖部件可方便替換，為臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供一次性使用的可能，避免交叉感染。醫(yī)用級材料的使用，具有醫(yī)用安全可靠性。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2圖像采集存儲流程圖；圖3細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺裝置觀察模擬血管圖像。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型結(jié)合附圖詳細(xì)描述如下如圖1所示，1為光源，2為聚光耦合部件，3為傳光光纖，4為微型光學(xué)成像透鏡，5為傳像光纖，6為圖像耦合部件，7為CCD攝像頭，8為計算機(jī)，9為反射鏡，10為分叉部件，11為內(nèi)窺鏡的工作部分。
微型光學(xué)成像透鏡4及傳像光纖5構(gòu)成光纖圖像部件，包括光源1、反射鏡9、聚光耦合部件2及傳光光纖3構(gòu)成照明部件。圖像耦合部件6，CCD攝像頭7及計算機(jī)8構(gòu)成圖像輸出及存儲部件。從內(nèi)窺鏡的前端面至分叉部件是內(nèi)窺鏡的工作部分。微型光學(xué)成像透鏡4是棒透鏡(最大外徑≤1.0mm)，本實(shí)用新型選用外徑為0.6mm的棒透鏡。
光源1發(fā)出的光由聚光耦合部件2耦合到傳光光纖3的前端面上，再經(jīng)傳光光纖3傳輸并照明被觀察物，傳光光纖與傳像光纖在分叉部件處分開。微型光學(xué)成像透鏡4將被觀測物成像于傳像光纖5的前端面上。傳像光纖5將圖像傳輸?shù)焦饫w的后端面上，由圖像耦合部件6將圖像耦合到CCD7的靶面上。CCD7將圖像的光信號(或輸入圖像卡后)轉(zhuǎn)換為電信號輸入計算機(jī)8。計算機(jī)對圖像進(jìn)行采集并顯示在熒光屏上，同時可對圖像進(jìn)行存儲及進(jìn)行文件管理。
所述的光纖圖像部件中的微型光學(xué)成像透鏡與傳像光纖之間光膠或用光學(xué)膠(光學(xué)膠的折射率要與光學(xué)部件相匹配)連接，外面用不銹鋼套管封裝。
內(nèi)窺鏡的照明部件與圖像部件一體化。根據(jù)照明要求傳光光纖以不同排列和不同數(shù)目分布在圖像部件周圍，最多布滿圓周。傳光光纖與圖像部件之間用醫(yī)用膠粘合(140系列環(huán)氧樹脂)。傳光光纖與傳像光纖在分叉處分開，傳光光纖的尾部與聚光耦合部件相連接，并可方便脫開。上述的傳像光纖為10000像素，上述的內(nèi)窺鏡工作部分的彎曲半徑15mm。內(nèi)窺鏡工作部分的長度為80cm，內(nèi)窺鏡工作部分外徑為1.3mm，最佳分辨率為63um。
內(nèi)窺鏡的微型光學(xué)成像透鏡及傳像光纖外層用護(hù)套封裝為一體，護(hù)套材料為不銹鋼。成像部件和分叉前的傳光光纖用套管封裝為一體，套管采用醫(yī)用級材料(聚丙烯酰胺)。
應(yīng)用實(shí)施例細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置對模擬血管的觀察用紅色薄壁彎曲形塑膠管模擬血管，直徑為2mm。用黃色、棕色直徑為0.5mm顆粒狀橡皮泥附著在管壁上模擬血管內(nèi)病變組織。用上述的細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置進(jìn)行觀測。將內(nèi)鏡伸入到模擬血管內(nèi)，內(nèi)鏡前端面距病變物分別為5mm和2.5mm時，所觀察到的圖像如圖2所示。圖2-1為血管內(nèi)無異物圖像；圖2-2為內(nèi)鏡前端面距異物5mm時觀察褐色異物圖像；圖2-3為內(nèi)鏡前端面距異物2.5mm時觀察到褐色異物圖像；圖2-4為內(nèi)鏡前端面距異物2.5mm時觀察黃色異物圖像。結(jié)果表明本實(shí)用新型可以進(jìn)入剛性內(nèi)窺鏡無法到達(dá)的狹窄彎曲空間，分辨能力可達(dá)到顯微術(shù)所要求的水平，可清晰觀察到不同顏色的管內(nèi)異物，能滿足醫(yī)學(xué)診斷的要求。
權(quán)利要求1.一種細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于它主要包括光纖圖像部件，照明部件和圖像輸出及存儲部件構(gòu)成；微型光學(xué)成像透鏡與傳像光纖連接構(gòu)成光纖圖像部件，傳像光纖的末端與圖像耦合部件相連，并可方便脫開進(jìn)行更換；光源、反射鏡、聚光耦合部件及傳光光纖構(gòu)成照明部件，傳光光纖與聚光耦合部件連接，并可方便脫開進(jìn)行更換，光源的光經(jīng)聚光耦合部件會聚于傳光光纖端面上，傳光光纖與傳像光纖在分叉部件處合并，并圍繞在圖像部件周圍；圖像耦合部件，攝像頭及計算機(jī)構(gòu)成圖像輸出及存儲部件；內(nèi)窺鏡前端面至分叉部件是內(nèi)窺鏡工作部分。
2.按照權(quán)利要求1所述的細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于所述的內(nèi)窺鏡的工作部分的外徑為0.4～1.5mm。
3.按照權(quán)利要求1所述的細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于所述的內(nèi)窺鏡工作部分的彎曲半徑小于20mm；所述的光纖圖像部件工作部分的長度為10～150cm。
4.按照權(quán)利要求1所述的細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于所述的光纖圖像部件中的微型光學(xué)成像透鏡與傳像光纖之間光膠或用光學(xué)膠連接，光學(xué)膠的折射率與所述的光學(xué)部件相匹配，它們的外面用金屬套管封裝。
5.按照權(quán)利要求1所述的細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于所述的分叉前的傳光光纖與圖像部件用醫(yī)用膠粘合。
6.按照權(quán)利要求1所述的細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于所述的圖像部件和傳光光纖整個封裝在套管內(nèi)。
7.按照權(quán)利要求1所述的細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于所述的攝像頭是電荷耦合器件攝像頭或互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管攝像頭。
8.按照權(quán)利要求1所述的細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于所述的微型光學(xué)成像透鏡為棒透鏡。
9.按照權(quán)利要求1所述的細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于所述的傳像光纖為3000～10000像素。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種細(xì)徑柔性光纖顯微內(nèi)窺鏡裝置。它主要包括微型光學(xué)成像透鏡與傳像光纖連接構(gòu)成的光纖圖像部件，傳像光纖的末端與圖像耦合部件相連，并可方便脫開進(jìn)行更換；光源、反射鏡、聚光耦合部件及傳光光纖構(gòu)成照明部件，光源的光經(jīng)聚光耦合部件會聚于傳光光纖端面上，傳光光纖在分叉部件后圍繞在成像部件周圍；圖像耦合部件，攝像頭及計算機(jī)構(gòu)成圖像輸出及存儲裝置。內(nèi)窺鏡的工作部分外徑在1.5mm以下，最小可達(dá)0.4mm。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，圖像部件和傳光部件一體化，具有柔軟性，可進(jìn)入狹窄彎曲的空間進(jìn)行觀測。內(nèi)窺鏡的光纖部件可方便更換，避免交叉感染。采用醫(yī)用級材料，可用于人體內(nèi)部，具有安全性。
文檔編號A61B1/07GK2615688SQ03250699
公開日2004年5月12日 申請日期2003年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月28日
發(fā)明者林美榮 申請人:南開大學(xué)