專利名稱：用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸、醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域。特別涉及一種用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，本發(fā)明還涉及使用該工具軸的醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡。
背景技術(shù)：
醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡是一種可插入人體組織和臟器內(nèi)腔進(jìn)行直接觀察，診斷治療的醫(yī)用電子光學(xué)儀器。通過它能直接觀察人體組織和內(nèi)臟器官的組織形態(tài)，提高診斷的準(zhǔn)確性。電子內(nèi)窺鏡的主要結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于工具軸(其中工具軸為電子內(nèi)窺鏡插入人體組 織或臟器內(nèi)腔的前端部并用于承載攝像裝置及照明裝置的部分)遠(yuǎn)端端部的攝像裝置、照明裝置、信號傳導(dǎo)線纜、視頻處理系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)等部分。其中，其前端的攝像裝置由成像傳感器及其處理電路構(gòu)成。成像傳感器設(shè)置于圓柱體形或類似于圓柱體形本體的工具軸的前端(即工具軸插入人體的端部，也稱為遠(yuǎn)端，與遠(yuǎn)端相対的一端稱為近端)，其成像面垂直于工具軸端面，并朝向外側(cè)。成像傳感器可以是電荷耦合器件(CCD)或金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。工作吋，利用照明裝置(冷光源照明裝置)對待檢部位照明，通過成像傳感器將被照明物體成像在光敏面上，由成像傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，由電纜傳輸至視頻處理器，經(jīng)處理還原后顯示在監(jiān)視器屏幕上?？梢?，電子內(nèi)窺鏡不同于傳統(tǒng)的利用光纖成像并傳導(dǎo)圖像的光學(xué)內(nèi)窺鏡。電子內(nèi)窺鏡是通過裝在內(nèi)窺鏡前端端部的成像傳感器成像。由于現(xiàn)在半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步，成像傳感器的光敏面的像素可以做得很小。在相同尺寸的成像面，電子內(nèi)窺鏡的分辨率相對于光學(xué)內(nèi)窺鏡有很大的提高。這意味著電子內(nèi)窺鏡工具軸徑向尺寸可以做得很小。徑向尺寸做小可以減少患者痛苦，縮短手術(shù)恢復(fù)時(shí)間。當(dāng)前電子內(nèi)窺鏡(以及光學(xué)內(nèi)窺鏡)的徑向尺寸一般是幾個(gè)毫米，我們希望做到中醫(yī)針灸針的尺寸，即I毫米以下。內(nèi)窺鏡的徑向尺寸的減小意味著更小的成像面，這導(dǎo)致無法一次獲取足夠的受檢信息，為醫(yī)學(xué)診斷帶來不便。如何既能夠減小工具軸徑向尺寸，減小患者的痛苦，又能夠?qū)Ω髤^(qū)域成像，獲取滿足醫(yī)學(xué)診斷的圖像，是研究人員不得不面對的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡，以解決現(xiàn)有電子內(nèi)窺鏡的上述問題。本發(fā)明提供的一種用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，包括設(shè)置于工具軸前端部的成像傳感器，包括本體和成像傳感器；其中，成像傳感器設(shè)置于本體中靠近本體遠(yuǎn)端ー側(cè)，且該成像傳感器光敏面平行于本體軸線，并朝向本體外側(cè)；在所述本體外周面上對應(yīng)于成像傳感器光敏面的位置設(shè)置有透光光學(xué)窗ロ?？蛇x的，所述成像傳感器光敏面呈長方形，其沿本體軸向的像素?cái)?shù)大于垂直于本體軸線的像素?cái)?shù)。
可選的，所述成像傳感器的光敏面短邊與所述本體軸線垂直相交。可選的，還包括照明裝置，所述照明裝置一體設(shè)置于所述成像傳感器周邊?？蛇x的，還包括照明裝置，且所述照明裝置設(shè)置于成像傳感器光敏面的長邊側(cè)和/或短邊側(cè)，并與成像傳感器分立設(shè)置?？蛇x的，所述照明裝置為發(fā)光二極管。可選的，所述發(fā)光二極管為單色發(fā)光二極管或白光ニ極管?？蛇x的，所述照明裝置為傳導(dǎo)光纖?？蛇x的，還包括處理電路，其設(shè)置于本體內(nèi)部且光敏面的背面一側(cè)或者沿本體軸向設(shè)置于成像傳感器遠(yuǎn)離遠(yuǎn)端的ー側(cè)。可選的，在所述光學(xué)窗ロ與成像傳感器光敏面之間還包括成像透鏡或透鏡組?？蛇x的，所述成像傳感器為電荷耦合器件或金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器?？蛇x的，所述本體前端沿接近端部方向尺寸逐漸減小，且邊緣圓角化。 可選的，在所述本體外側(cè)設(shè)置有保護(hù)層。 本發(fā)明還提供ー種醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡，使用上述任一所述的工具軸?？蛇x的，還包括工具軸旋轉(zhuǎn)裝置和圖像拼接裝置；其中所述工具軸旋轉(zhuǎn)裝置用于控制工具軸沿軸線旋轉(zhuǎn)；所述圖像拼接裝置用于將工具軸在不同旋轉(zhuǎn)角度時(shí)獲取的圖片順次首尾拼接起來。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的其中ー個(gè)方面，成像傳感器的光敏面平行于工具軸的軸線；且其光敏面朝向工具軸的外側(cè)，即工具軸的外周面方向；由于工具軸軸向尺寸較大，成像傳感器在該方向具有更大空間布置光敏面，從而使得沿工具軸軸線方向可以布置更多的像素；也即可以將成像傳感器光敏面做成長條形，以此來達(dá)到增大成像范圍，而工具軸的徑向尺寸則不必做的很大，因而不會對使用者増加任何的不適或痛苦；而且，還可以通過旋轉(zhuǎn)工具軸的方式彌補(bǔ)短邊方向像素不足，從而使得有效成像面大大増大，有利于一次性獲取更大尺寸的成像。


圖I為本發(fā)明的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖2為本發(fā)明的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸另外的實(shí)施例中處理電路沿工具軸軸向設(shè)置于成像傳感器遠(yuǎn)離遠(yuǎn)端的ー側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3、4和5分別為本發(fā)明的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖之ニ、三和四；圖6為本發(fā)明的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸的其它實(shí)施例中照明裝置獨(dú)立于成像傳感器設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7和圖8分別為用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸的另外的實(shí)施例中成像傳感器光敏面設(shè)置于工具軸軸線上的示意圖之ー和之ニ。
具體實(shí)施例方式在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。電子內(nèi)窺鏡包括了設(shè)置于工具軸前端的攝像裝置、照明裝置、傳遞采集的圖像信號的傳遞電纜、對圖像信號進(jìn)行還原處理的處理裝置和顯示圖像的監(jiān)視器、打印機(jī)等輸出設(shè)備。在本發(fā)明中，對電子內(nèi)窺鏡的前端攝像裝置及照明裝置進(jìn)行了改進(jìn)，在下面的具體描述中，僅就攝像裝置和照明裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。其余部件可以沿用現(xiàn)有的任何組成電子內(nèi)窺鏡的部件，這里不再一一列舉并描述。圖I為本發(fā)明的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖3、4和5分別為本發(fā)明的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖之ニ、三和四。下面請參考圖1，本實(shí)施例中，用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸包括本體I和成像傳 感器1-1，工具軸本體I呈圓柱體形或者類似于圓柱體形。其至少應(yīng)為柱狀，并具有連續(xù)光滑的外周面。本實(shí)施例中，以其是圓柱體為例進(jìn)行說明。成像傳感器1-1設(shè)置于本體I中且靠近本體I遠(yuǎn)端ー側(cè)。該成像傳感器1-1可以是電荷耦合器件或者金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器，或者為其它任何能夠收集光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。成像傳感器1-1的光敏面平行于該工具軸本體I的軸線。且其光敏面朝向工具軸本體I的外側(cè)，即工具軸本體的外周面方向。在工具軸本體I的外周面上對應(yīng)成像傳感器1-1的光敏面的位置，設(shè)置有光學(xué)窗ロ 1-4，以使光可以經(jīng)由該光學(xué)窗ロ 1-4進(jìn)入工具軸本體并照射到光敏面上。本實(shí)施例中，成像傳感器1-1的光敏面呈長方形，其長邊平行于所述工具軸本體I軸線,短邊垂直于工具軸本體軸線。由于工具軸本體軸向尺寸較大,成像傳感器1-1在該方向具有更大空間布置光敏面，從而使得沿工具軸本體軸線方向可以布置更多的像素。也即可以將成像傳感器光敏面做成長條形，以此來達(dá)到增大成像范圍，而不會對使用者増加任何的不適或痛苦。而對于光敏面的寬邊方向，可以在不大于工具軸本體徑向尺寸范圍內(nèi)合理布置，而且，還可以通過旋轉(zhuǎn)工具軸的方式彌補(bǔ)短邊方向像素不足，從而使得有效成像面大大增大，而造成的創(chuàng)ロ尺寸大大降低，有利于一次性獲取更大尺寸的成像。例如如圖7和圖8所示，成像傳感器的光敏面已放置到工具軸軸線上，其寬邊尺寸達(dá)到工具軸能容納的最大尺寸。請繼續(xù)參看圖I，在本實(shí)施例中，在所述工具軸本體I內(nèi)且光學(xué)窗ロ 1-4和成像傳感器1-1之間，還設(shè)置有成像透鏡或者成像透鏡組1-2，用于將待檢測物成像在光敏面上。成像透鏡或成像透鏡組1-2的結(jié)構(gòu)可參考現(xiàn)有的成像傳感器設(shè)置于遠(yuǎn)端部時(shí)成像鏡頭的設(shè)計(jì)，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下很容易設(shè)計(jì)出滿足本實(shí)施例應(yīng)用的成像鏡頭或透鏡組，這里不再進(jìn)行贅述。在本實(shí)施例中，在所述工具軸本體I中還設(shè)置有照明裝置，用于在采集圖像時(shí)對待檢測物進(jìn)行照明，其中照明裝置1-6的布置方式如圖3、圖4或圖5所示，既可以一體設(shè)置于成像傳感器的長邊側(cè)，也可以設(shè)置于短邊側(cè)，也可以在成像傳感器四周均設(shè)置，還可以單邊設(shè)置或者一長邊ー短邊設(shè)置。其中，該照明裝置可以發(fā)光二極管(LED)，包括單色發(fā)光二極管或白光ニ極管。在其它實(shí)施例中，照明裝置也可以獨(dú)立于成像傳感器，設(shè)置于工具軸本體I內(nèi)，如圖6示出了照明裝置獨(dú)立于成像傳感器長邊側(cè)的情形，當(dāng)然，其也可以設(shè)置于短邊側(cè)，在照明裝置1-6與成像傳感器分立設(shè)置吋，照明裝置1-6既可以是發(fā)光二極管，也可以是傳導(dǎo)光纖，傳導(dǎo)光纖出光端部設(shè)置于成像傳感器周邊(包括單邊、雙邊或四邊)，傳導(dǎo)光纖通過與電纜相同的方式延伸至體外，其入光部接照明光源。這里不再展開論述。請繼續(xù)參看圖1，本實(shí)施例中，還可以設(shè)置工具軸本體I遠(yuǎn)端接近端部方向尺寸逐漸減小，并使得邊緣圓角化，這可以減小該電子內(nèi)窺鏡用于檢測時(shí)，插入到人體內(nèi)部時(shí)的阻力，并減輕使用者的痛苦。在該遠(yuǎn)端還可以設(shè)置其它結(jié)構(gòu)，諸如導(dǎo)流通道等，這里不再贅述。在本發(fā)明實(shí)施例中，還包括處理電路1-3，用于對成像傳感器光敏面轉(zhuǎn)換的信號進(jìn)行處理，其可以如圖I的方式設(shè)置于工具軸內(nèi)部且光敏面背面的ー側(cè)；也可以如圖2的方式沿工具軸軸線設(shè)置于成像傳感器遠(yuǎn)離遠(yuǎn)端的ー側(cè)。由于本發(fā)明實(shí)施例中的成像傳感器的位置設(shè)置，使得處理電路1-3的布置具有更大的靈活性，對其尺寸減小的要求也大大降低，從而使得布置更加容易。由于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡工具軸本體I要伸入人體內(nèi)部，難免受到體液的腐蝕，故在 其外面還設(shè)置有保護(hù)層la，以保護(hù)其內(nèi)部的成像傳感器不被分泌物、粘液、水等腐蝕。上述的工具軸應(yīng)用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡之中，可顯著提高工具軸軸向采集的圖像的尺寸。對于徑向像素?cái)?shù)目較少或不足，可通過旋轉(zhuǎn)工具軸的方式彌補(bǔ)。因而，醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡可以包括旋轉(zhuǎn)裝置，用于控制工具軸沿軸線旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)可以是連續(xù)的，也可以是按照一定步長步進(jìn)。旋轉(zhuǎn)后工具軸不同角度采集的圖像可以通過圖像拼接裝置順次首尾拼接起來，構(gòu)成完整的圖像。其中，在工具軸連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，可按照一定頻率采樣，圖像拼接裝置可以根據(jù)光敏面尺寸以及旋轉(zhuǎn)角度確定采樣頻率，將不同時(shí)間采集的圖片通過識別前一副圖片的尾端和下一幅圖片的頂端，若有相同部分，則使得相同部分重疊，從而將兩幅圖拼接。在工具軸步進(jìn)式轉(zhuǎn)動時(shí)，步進(jìn)的步長需根據(jù)光敏面的尺寸和旋轉(zhuǎn)角度確定，將每次獲得圖片按照上述的方式拼接，即可獲得完整的圖片。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，包括設(shè)置于工具軸前端部的成像傳感器，其特征在于包括本體和成像傳感器；其中， 成像傳感器設(shè)置于本體中靠近本體遠(yuǎn)端ー側(cè)，且該成像傳感器光敏面平行于本體軸線，并朝向本體外側(cè)；在所述本體外周面上對應(yīng)于成像傳感器光敏面的位置設(shè)置有透光光學(xué)窗ロ。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，其特征在于所述成像傳感器光敏面呈長方形，其沿本體軸向的像素?cái)?shù)大于垂直于本 體軸線的像素?cái)?shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，其特征在于所述成像傳感器的光敏面短邊與所述本體軸線垂直相交。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，其特征在于還包括照明裝置，所述照明裝置一體設(shè)置于所述成像傳感器周邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，其特征在于還包括照明裝置，且所述照明裝置設(shè)置于成像傳感器光敏面的長邊側(cè)和/或短邊側(cè)，并與成像傳感器分立設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，其特征在干所述照明裝置為發(fā)光二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，其特征在于所述發(fā)光二極管為單色發(fā)光二極管或白光ニ極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，其特征在于所述照明裝置為傳導(dǎo)光纖。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，其特征在于還包括處理電路，其設(shè)置于本體內(nèi)部且光敏面的背面一側(cè)或者沿本體軸向設(shè)置于成像傳感器遠(yuǎn)離遠(yuǎn)端的ー側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，其特征在于在所述光學(xué)窗ロ與成像傳感器光敏面之間還包括成像透鏡或透鏡組。
11.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5或8或9或10所述的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的エ具軸，其特征在干所述成像傳感器為電荷耦合器件或金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5或8或9或10所述的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的エ具軸，其特征在干所述本體前端沿接近端部方向尺寸逐漸減小，且邊緣圓角化。
13.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5或8或9或10所述的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的エ具軸，其特征在于在所述本體外側(cè)設(shè)置有保護(hù)層。
14.ー種醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡，其特征在于，使用上述權(quán)利要求I至13任一所述的工具軸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡，其特征在于，還包括工具軸旋轉(zhuǎn)裝置和圖像拼接裝置； 其中所述工具軸旋轉(zhuǎn)裝置用于控制工具軸沿軸線旋轉(zhuǎn)； 所述圖像拼接裝置用于將工具軸在不同旋轉(zhuǎn)角度時(shí)獲取的圖片順次首尾拼接起來。
全文摘要
一種用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸，包括設(shè)置于工具軸前端部的成像傳感器，包括本體和成像傳感器；其中，成像傳感器設(shè)置于本體中靠近本體遠(yuǎn)端一側(cè)，且該成像傳感器光敏面平行于本體軸線，并朝向本體外側(cè)；在所述本體外周面上對應(yīng)于成像傳感器光敏面的位置設(shè)置有透光光學(xué)窗口。本發(fā)明的用于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的工具軸使得工具造成的創(chuàng)口尺寸大大降低，而同時(shí)可以一次性獲取更大尺寸的成像。本發(fā)明還提供一種醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡。
文檔編號A61B1/00GK102743147SQ20121025896
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者馬永 申請人:北京圣博亞科技有限公司