專利名稱：內(nèi)窺鏡儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有LED照明模塊的內(nèi)窺鏡儀器。
背景技術(shù)：
對(duì)內(nèi)窺鏡而言，直接在內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端部區(qū)域中設(shè)置LED形式的照明裝置是有利 的，因?yàn)檫@樣就可以不用內(nèi)窺鏡內(nèi)的光導(dǎo)(Lichtleiter)。但是在使用內(nèi)窺鏡遠(yuǎn)端部的LED 時(shí)面臨的問題是，如何將由LED產(chǎn)生的廢熱排放出去。為了避免例如灼傷到周圍的組織，這 是必不可少的。例如，由專利文獻(xiàn)JP11216113A已知，可利用輸入的空氣來冷卻LED。在專利文獻(xiàn)EP1911389A1中提出一種用于內(nèi)窺鏡的照明裝置，其中，通過LED的連 接電極(Anschlusselektroden)來釋放由LED產(chǎn)生的廢熱。但是這種連接電極的截面非常 大而硬，從而在柔性的內(nèi)窺鏡中的使用是非常受限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種具有LED照明模塊的內(nèi)窺鏡儀器，其使得能夠柔性 地構(gòu)成內(nèi)窺鏡桿(Endoskopschaft)，并同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)排出LED產(chǎn)生的熱量。本發(fā)明的目的通過一種具有至少一個(gè)LED照明模塊的內(nèi)窺鏡儀器得以實(shí)現(xiàn)，該 LED照明模塊具有至少一個(gè)設(shè)置在該儀器的遠(yuǎn)端部的LED和安裝在該LED上的電連接導(dǎo)線， 將該連接導(dǎo)線為同軸電纜，其從儀器的遠(yuǎn)端部延伸到近端部，并將LED產(chǎn)生的廢熱排出，其 中，同軸電纜的至少一個(gè)電導(dǎo)體與LED導(dǎo)熱地連接。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)窺鏡儀器具有至少一個(gè)LED照明模塊。該儀器設(shè)計(jì)為，在儀器的 遠(yuǎn)端部區(qū)域設(shè)置至少一個(gè)用于照明的LED。通過這種方式可以舍去通常在內(nèi)窺鏡桿中使用 的光導(dǎo)體。光導(dǎo)體束是非常敏感的，并且通常具有光學(xué)損失。通過在儀器遠(yuǎn)端部設(shè)置LED 還可以克服這個(gè)缺點(diǎn)。照明模塊具有至少一個(gè)LED，但是，例如為了取得更大的照明度，也可以使用多個(gè) LED。該至少一個(gè)LED以公知的方式具有電連接導(dǎo)線，用以向LED供電。在醫(yī)用儀器或內(nèi)窺 鏡中，電連接導(dǎo)線從LED延伸到儀器的近端部，并在那里與電源連接，或者也可選擇延伸到 儀器的外面與電源連接。根據(jù)本發(fā)明，還可以使用電連接導(dǎo)線來排出由LED產(chǎn)生的廢熱。也就是說，利用電 連接導(dǎo)線、特別是其金屬導(dǎo)體的熱傳導(dǎo)特性，以排出散耗熱。為此，這樣確定連接導(dǎo)線中至 少一個(gè)電導(dǎo)體的尺寸，使其能夠充分地導(dǎo)熱，特別是具有足夠大的熱傳導(dǎo)值，以便將相當(dāng)一 部分、最好是大部分散落在LED上的散耗熱從LED排開。優(yōu)選使用具有高導(dǎo)熱率的材料作 為電導(dǎo)體的材料，例如銀、銅或含有足夠高比例的這種類型的材料的合金。為了實(shí)現(xiàn)充分的 熱傳導(dǎo)，尤其是一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體的足夠大的絕對(duì)熱傳導(dǎo)值，還必須與熱導(dǎo)性一起優(yōu)化導(dǎo) 體的截面積。在較大的熱導(dǎo)率下，較小的截面就足夠了。而對(duì)于特定的較小的熱導(dǎo)率，則 需要較大的材料截面。由于電連接導(dǎo)線一般沿與光的照射方向相反的方向延伸，因此，可以 通過電連接導(dǎo)線將產(chǎn)生的熱量從被照明的區(qū)域中排走。所以在內(nèi)視鏡儀器中，熱量沿儀器CN 102038482 A說明書2/8頁 近端部的方向被釋放，從而使圍繞儀器的遠(yuǎn)端區(qū)域的待觀察的對(duì)象的區(qū)域(例如周圍的組 織)能夠在最大程度上理想地不受LED所產(chǎn)生的廢熱的影響。為了確保從LED到電連接導(dǎo)線的至少一個(gè)導(dǎo)體的優(yōu)化的熱傳導(dǎo)，將該導(dǎo)體例如通 過焊接與LED導(dǎo)熱地連接，在此，理想狀態(tài)下是實(shí)現(xiàn)盡可能大平面的連接區(qū)域或熱傳遞區(qū) 域。根據(jù)本發(fā)明，使用同軸電纜或具有類似于同軸電纜的結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線作為連接導(dǎo)線， 而且同軸電纜的至少一個(gè)電導(dǎo)體直接或間接地與LED導(dǎo)熱地連接。在此，將具有至少一個(gè) 內(nèi)電導(dǎo)體和至少一個(gè)圍繞該內(nèi)電導(dǎo)體的外電導(dǎo)體的或具有類似結(jié)構(gòu)的電纜作為同軸電纜， 其中，電導(dǎo)體不一定必須設(shè)置為同心的。當(dāng)電纜具有足夠的柔韌性時(shí)(正如其在可彎曲的內(nèi)窺鏡中的使用那樣，對(duì)于可彎 曲的系統(tǒng)而言，這是特別重要的)，通過使用同軸電纜或類似的電纜設(shè)置，可以使一個(gè)或多 個(gè)被用于散熱的電導(dǎo)體具有較大的截面積。在同軸電纜中，對(duì)用于散熱的導(dǎo)體而言，可以在 最大程度地最小化外徑的同時(shí)最大限度地獲得導(dǎo)體的截面積。在這里，在盡可能小的外周 下，可以獲得最大的截面積，并由此實(shí)現(xiàn)最大可能的散熱。如所實(shí)施的，同軸電纜優(yōu)選為柔性的，以便可以將其用于柔性的內(nèi)窺鏡的桿中，且 不會(huì)影響內(nèi)窺鏡桿的可彎曲性。為此，還優(yōu)選同軸電纜的至少一個(gè)導(dǎo)體是由多個(gè)單獨(dú)的電 導(dǎo)體、特別是金屬線組合在一起的。特別是這樣的導(dǎo)體可以由許多軟線(Litzen)組成。如 由傳統(tǒng)的同軸電纜可知的那樣，這些軟線可以彼此交織在一起，或簡單地沿電纜的縱向延 伸、成束地設(shè)置在電纜中，特別是外導(dǎo)體可以設(shè)計(jì)成金屬絲網(wǎng)。使用許多軟線可以確保電纜 具有較大的柔韌性。優(yōu)選使用連接導(dǎo)線的多個(gè)或甚至全部電導(dǎo)體來導(dǎo)出LED所產(chǎn)生的廢熱。為此，優(yōu) 選將連接導(dǎo)線的多個(gè)或全部電導(dǎo)體與LED導(dǎo)熱地連接，也就是例如通過焊接。在此，可以理 想地為所有導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)盡可能大平面的、朝向LED的熱傳遞區(qū)域，從而優(yōu)化在導(dǎo)體上的LED的 熱傳遞。還優(yōu)選的是，用來散熱的連接導(dǎo)線的至少一個(gè)電導(dǎo)體的截面積大于向LED輸送電 力所需的截面積，優(yōu)選至少是后者的三倍，更優(yōu)選的是至少是后者的5倍。通過這種相對(duì)于 電力輸送所需的截面積擴(kuò)大的截面積，可以確保充分的散熱。因此，大部分由LED產(chǎn)生的廢 熱可以通過這些電導(dǎo)體被釋放。還優(yōu)選連接導(dǎo)線的多個(gè)或全部電導(dǎo)體都具有這樣擴(kuò)大了的 截面積。連接電纜的至少一個(gè)電導(dǎo)體優(yōu)選以最大的截面積與LED導(dǎo)熱連接。通過這種方式 可以確保從LED到導(dǎo)體的最佳熱傳遞。連接導(dǎo)線的至少一個(gè)電導(dǎo)體可直接或間接地通過連接件，例如連接板，導(dǎo)熱地與 LED連接。因此，可以將一個(gè)或必要時(shí)多個(gè)LED設(shè)置在例如一個(gè)電路板或一個(gè)高導(dǎo)熱的銅元 件上，并將一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體與該電路板導(dǎo)電連接，或連接到布設(shè)在電路板上的導(dǎo)線線路 上或與高導(dǎo)熱的銅元件連接。例如，可以將LED粘在直接與同軸電纜的屏蔽層或外導(dǎo)體連 接的銅環(huán)上。優(yōu)選將電路板設(shè)計(jì)為，使其具有較低的熱阻，即，電路板優(yōu)選具有較高的熱導(dǎo) 性和較低的厚度/高度。為此，例如也可以為設(shè)置在電路板上或電路板中的導(dǎo)線線路設(shè)計(jì) 較大尺寸的截面，從而能夠通過導(dǎo)線線路在連接電纜的導(dǎo)體上散熱。通過將發(fā)光二極管與 連接電纜的至少一個(gè)導(dǎo)體直接連接，可以獲得更優(yōu)化的熱傳遞。發(fā)光二極管的電氣連接觸4點(diǎn)的截面可以小于連接導(dǎo)線的導(dǎo)體的截面。盡管如此，為了實(shí)現(xiàn)從發(fā)光二極管到連接導(dǎo)線 的導(dǎo)體的整個(gè)截面上的最優(yōu)的熱傳遞，可以將LED的不用于電氣連接的其他區(qū)域與連接導(dǎo) 線的導(dǎo)體導(dǎo)熱地接觸，例如通過導(dǎo)熱膠或類似的導(dǎo)熱介質(zhì)。在此，這種導(dǎo)熱介質(zhì)設(shè)計(jì)為電絕 緣的。優(yōu)選電連接導(dǎo)線在背面與至少一個(gè)LED導(dǎo)熱地連接。在此，LED的背面是指背向 LED所產(chǎn)生的光的發(fā)射方向的面。在內(nèi)窺鏡儀器的設(shè)置中，該面優(yōu)選是LED的面向儀器近端 部的背面。特別優(yōu)選的是，至少將設(shè)計(jì)為同軸電纜或類似的電纜的連接導(dǎo)線的外電導(dǎo)體與 LED導(dǎo)熱地連接。由此對(duì)在連接導(dǎo)線的金屬表面上沿內(nèi)窺鏡桿到達(dá)外部環(huán)境的熱流進(jìn)行優(yōu) 化。但是還可能，無論是同軸電纜的外電導(dǎo)體還是內(nèi)電導(dǎo)體，都導(dǎo)熱地與LED連接，以進(jìn)行 散熱。為使導(dǎo)熱導(dǎo)體的截面積最大化，可以使同軸電纜的外導(dǎo)體在徑向上具有比絕緣層 更大的厚度，絕緣層位于同軸電纜的內(nèi)電導(dǎo)體和外電導(dǎo)體之間。也就是說，在這種實(shí)施方式 中，同軸電纜的外電導(dǎo)體優(yōu)選具有比通常已知的同軸電纜更大的截面積。理想的是在內(nèi)導(dǎo) 體和外導(dǎo)體之間只設(shè)置非常薄的、恰好可以保證電絕緣的絕緣層。通過這種方式可以使電 纜的低導(dǎo)熱材料部分的截面積最小化，而導(dǎo)熱的部分，即電導(dǎo)體則可以構(gòu)成為具有盡可能 大的截面積。同時(shí)可以使同軸電纜的外徑保持得盡可能地小，考慮到在內(nèi)窺鏡儀器的桿中 的有限空間，這是非常有利的。為了進(jìn)一步最小化絕緣層的截面積，優(yōu)選同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體具有最小的截面積， 其大小與要傳輸?shù)碾姽β氏嗥ヅ?。也就是說，在這種實(shí)施方式中，優(yōu)選將內(nèi)電導(dǎo)體的截面 積選擇為只與為了給LED傳輸電力所必需的截面積一樣大。因此，這個(gè)截面積和截面周長 要保持得盡可能地小，由此也使所需的絕緣層的周向延伸并由此也使它的截面積最小。替 代地，在這種實(shí)施方式中，優(yōu)選使外導(dǎo)體的截面積足夠大，以便能夠?qū)崿F(xiàn)所需的從LED的散 熱。根據(jù)另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，可以舍去在同軸電纜外導(dǎo)體的外周上的電絕緣。在 這種實(shí)施方式中，只在用于為LED供電的同軸電纜的兩個(gè)同心導(dǎo)體之間設(shè)置電絕緣。由此 可以進(jìn)一步改進(jìn)在連接導(dǎo)線截面中良好導(dǎo)熱部分和導(dǎo)熱差的部分之間的比例。兩個(gè)同心導(dǎo)體之間的電氣短路通過電導(dǎo)體之間的絕緣來排除。與通過內(nèi)窺鏡儀器 的外部元件的短路由于該同心設(shè)置而被排除。因此，通過這種方式可以對(duì)同軸電纜的整個(gè) 截面進(jìn)行優(yōu)化，以充分用于傳輸電力和導(dǎo)熱。照明模塊可以固定地集成在內(nèi)窺鏡儀器中。在這里，可以將照明模塊作為預(yù)制模 塊集成到儀器當(dāng)中。此外，還可以在內(nèi)窺鏡儀器中將照明模塊設(shè)置為可拆卸的或可更換的， 從而例如可以在受到損害的情況下很容易地進(jìn)行更換，或?qū)ζ溥M(jìn)行清潔和消毒。此外，還可 以針對(duì)各種使用目的提供不同的照明模塊，這些照明模塊在儀器中可以被更換，但也可以 固定地集成在儀器中。電連接導(dǎo)線從設(shè)置在內(nèi)窺鏡儀器的遠(yuǎn)端部上的LED延伸到近端部， 從而確保了從電源向儀器的遠(yuǎn)端部以及設(shè)置在那里的LED的電力供應(yīng)。此外，如上所述，電 連接導(dǎo)線還可用于釋放LED的散耗熱或廢熱。這些熱量將被連接導(dǎo)線至少部分地釋放到儀 器的近端部。由此，至少一部分LED的廢熱在必要時(shí)被連接導(dǎo)線釋放到與LED間隔地設(shè)置 的冷卻體上，電連接導(dǎo)線或至少一個(gè)電連接導(dǎo)線的導(dǎo)體同樣導(dǎo)熱地與該冷卻體連接。然后，通過該冷卻體可以將廢熱向外例如發(fā)送到大氣當(dāng)中。在最簡單的實(shí)施例中，該冷卻體是內(nèi) 窺鏡手柄的表面或已有的通向外界的接口。此外，通過特別是同軸電纜形式的電連接導(dǎo)線 的外周表面也進(jìn)行一定的放熱，從而使LED的廢熱經(jīng)過照明模塊的整個(gè)長度或其連接導(dǎo)線 排放到周圍環(huán)境中。通過這種方式還降低了(內(nèi)窺鏡)表面上出現(xiàn)在局部的最高溫度，因 為熱能整體上通過較大的表面分布排放。通過這種方式可以避免組織損傷或燒傷。為了優(yōu)化散熱，將內(nèi)窺鏡儀器中的連接導(dǎo)線優(yōu)選設(shè)計(jì)成，從遠(yuǎn)端部到近端部的連 續(xù)導(dǎo)線。因此應(yīng)避免接頭(Verbindimgsstellen)，因?yàn)榻宇^具有較差的熱傳遞；并在整體 上對(duì)在儀器的從遠(yuǎn)端部到近端部的整個(gè)長度上的導(dǎo)熱性進(jìn)行優(yōu)化。此外優(yōu)選的是，LED在四周和/或正面被熱導(dǎo)率低于電連接導(dǎo)線的元件所包圍。這 些元件例如可以以熱絕緣層的形式，例如由合成材料制成。由此可以確保大部分廢熱通過 電連接導(dǎo)線被釋放，而不是排放到直接圍繞LED的區(qū)域中，特別是LED的正面。通過這種方 式可以避免在內(nèi)窺鏡儀器的遠(yuǎn)端部區(qū)域中出現(xiàn)會(huì)引起燒傷的溫度峰值。這些具有更低的熱 導(dǎo)率的元件，即熱絕緣元件，可以作為照明模塊的組成部分直接圍繞LED，甚或例如在內(nèi)窺 鏡儀器的內(nèi)部圍繞照明模塊。所以，例如還可以用合成材料制成內(nèi)視鏡儀器的端部或頭部 的壁并由此形成熱絕緣。


下面根據(jù)附圖示例性地對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。其中圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的LED照明模塊的結(jié)構(gòu)，圖2示意性示出了在內(nèi)窺鏡中的根據(jù)圖1的LED照明模塊的組成，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的連接導(dǎo)線的截面示意圖，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的連接導(dǎo)線的截面示意圖，圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的截面示意圖，圖6a以遠(yuǎn)端俯視圖示出了在內(nèi)窺鏡中設(shè)置LED照明模塊的第一實(shí)施例，圖6b以透視圖示出了根據(jù)圖6a的設(shè)置，圖7a以遠(yuǎn)端俯視圖示出了在內(nèi)窺鏡中設(shè)置LED照明模塊的第二實(shí)施例，圖7b以透視圖示出了根據(jù)圖7a的設(shè)置，圖8以遠(yuǎn)端俯視圖示出了在內(nèi)窺鏡中設(shè)置LED照明模塊的第三個(gè)實(shí)施例，圖9以遠(yuǎn)端俯視圖示出了在內(nèi)窺鏡中設(shè)置LED照明模塊的第四個(gè)實(shí)施例，圖10以遠(yuǎn)端俯視圖示出了在內(nèi)窺鏡中設(shè)置LED照明模塊的第五個(gè)實(shí)施例，圖11以部分截面圖示出了將兩個(gè)LED連接在連接導(dǎo)線上的第一個(gè)實(shí)施例，圖12以透視圖示出了將兩個(gè)LED連接在連接導(dǎo)線上的第二個(gè)實(shí)施例，圖13以透視圖示出了將兩個(gè)LED連接在連接導(dǎo)線上的第三個(gè)實(shí)施例，圖Ha、14b和Hc分別以遠(yuǎn)端俯視圖、側(cè)視圖和透視圖示出了將四個(gè)LED連接在 連接導(dǎo)線上。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的照明模塊具有設(shè)置在遠(yuǎn)端部區(qū)域中的LED單元2。該 LED單元可以包括一個(gè)或多個(gè)LED。在此處所示出的例子中，LED單元2的遠(yuǎn)端側(cè)為防護(hù)玻璃單元4所覆蓋。該防護(hù)玻璃單元4不一定必須是LED照明模塊的一部分并因此而用虛線 示出，它還可以配屬于內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端，也可以設(shè)計(jì)為透鏡或透鏡單元。防護(hù)玻璃單元4向外 封閉照明模塊，并保護(hù)位于其后面的、近端側(cè)的LED單元2免受污染和損傷。此外，防護(hù)玻 璃單元4可以起到熱絕緣的作用，從而使LED單元排放的廢熱不會(huì)或僅以很低的程度到達(dá) LED照明模塊或內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端部。例如，正如在此處所示出的那樣，在LED單元2的近端設(shè) 置了(并一定是必需的)薄薄的連接板6，LED單元2通過該連接板與構(gòu)成連接單元的連 接導(dǎo)線8電連接。這種連接板可以設(shè)計(jì)成電路板，或者例如還可設(shè)計(jì)成金屬薄片、銅薄片等 等。將LED單元2這樣設(shè)置在連接板6上，使得在LED單元2與連接板6和/或連接導(dǎo)線8 之間不僅實(shí)現(xiàn)電接觸，而且還實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱性連接。如果LED單元2與連接導(dǎo)線8不直接導(dǎo) 熱地接觸，則除了在連接導(dǎo)線8和連接板6之間的電接觸以外，在連接板6和連接導(dǎo)線8之 間還要設(shè)置高導(dǎo)熱連接。在LED單元2與連接板6之間、LED單元2與連接導(dǎo)線8之間和/ 或在連接板6與連接導(dǎo)線8之間的高導(dǎo)熱性連接可以或者通過直接貼靠來實(shí)現(xiàn)，或者通過 例如利用釬焊、熔焊或粘貼所產(chǎn)生的導(dǎo)熱性連接來實(shí)現(xiàn)，也可通過例如導(dǎo)熱膠或?qū)嵝哉?合劑這樣的高導(dǎo)熱性介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。在連接導(dǎo)線8的遠(yuǎn)端部設(shè)置接口 10，其例如可以設(shè)置在內(nèi)窺鏡桿的近端部。接口 10—方面用于連接導(dǎo)線8的電接觸，另一方面也用于連接導(dǎo)線8的熱接觸。接口 10例如也 可以建立至電路板12的、用作電連接的連接。根據(jù)本發(fā)明，由LED單元2所產(chǎn)生的廢熱將通過連接板6，或者直接傳輸?shù)竭B接導(dǎo) 線8上，并從這里被導(dǎo)向近端，相當(dāng)一部分廢熱已經(jīng)通過連接導(dǎo)線的護(hù)套排放到內(nèi)窺鏡桿 上，并從那里排放到周圍。可能仍存在于連接導(dǎo)線8的近端部的剩余的廢熱將通過近端側(cè) 接口 10排放到其他散熱元件上，或排放到周圍環(huán)境。在優(yōu)選的LED單元的沿側(cè)向以及遠(yuǎn)端 方向(此處例如通過防護(hù)玻璃單元4)同時(shí)熱絕緣時(shí)，可以使LED單元2所產(chǎn)生的廢熱至少 不是全部直接地排放到LED單元的周圍環(huán)境中，而是從這里有目的地向近端方向通過連接 導(dǎo)線8釋放。為此，特別將由金屬制成的連接導(dǎo)線8的電導(dǎo)體的截面的大小設(shè)計(jì)為，使它們 有足夠的熱導(dǎo)率，以便能夠釋放全部或至少大部分發(fā)生的耗散熱。由此可以避免過熱以及 可能與此相關(guān)的、例如對(duì)LED單元2周圍的組織的傷害。圖2示意性示出了在內(nèi)窺鏡中根據(jù)圖1的LED照明模塊的組成。圖中可以看到例 如LED單元2、可選的連接板6和設(shè)置在內(nèi)窺鏡頭部14中的、在遠(yuǎn)端覆蓋LED單元2的防護(hù) 玻璃單元4，其根據(jù)不同的實(shí)施方式而附屬于LED照明模塊或內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端部，并因此在圖 2中以虛線示出。例如，可以將內(nèi)窺鏡頭部14設(shè)計(jì)為硬的，而將沿縱軸X的方向連接在近 端側(cè)的內(nèi)窺鏡桿16 (Endoskopschaft)設(shè)計(jì)為柔性的。但是也可以將內(nèi)窺鏡頭部14和內(nèi)窺 鏡桿16都設(shè)計(jì)為硬的或完全柔性的。連接導(dǎo)線8通過內(nèi)窺鏡桿16朝向內(nèi)窺鏡的近端部延 伸，在近端部設(shè)置接口 10，用于與近端側(cè)電路板12電接觸。接口 10不必用于與電路板12 接觸。例如，在這里也可以使用連接插頭或類似的器件來實(shí)現(xiàn)電接觸。必要時(shí)，連接導(dǎo)線8 還可以經(jīng)過內(nèi)窺鏡延伸到外部設(shè)備。通過圖2所示的箭頭示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)窺鏡中的熱流。正如通過細(xì)箭 頭所示出的那樣，僅有很少一部分熱量從LED單元2到達(dá)直接的環(huán)境中，即穿過內(nèi)窺鏡頭部 14的壁和防護(hù)玻璃單元4被導(dǎo)出。如寬箭頭所示，大部分熱量沿近端方向經(jīng)過高導(dǎo)熱性連 接傳輸?shù)竭B接板6上，并由此再經(jīng)過高導(dǎo)熱性連接傳輸?shù)竭B接導(dǎo)線8上；或者，例如在不使用可選的連接板6時(shí)直接從LED單元2傳輸?shù)竭B接導(dǎo)線8上。熱量從連接導(dǎo)線8進(jìn)一步向 近端轉(zhuǎn)移，在此，根據(jù)內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)，連接導(dǎo)線8沿側(cè)向排放掉一部分熱量或全部熱量，由 此，使要繼續(xù)向近端傳輸?shù)臒崃侩S著與內(nèi)窺鏡遠(yuǎn)端的距離的增加而減少。因此，只有一部分 從LED單元2傳輸?shù)竭B接導(dǎo)線8上的廢熱，甚至可能完全沒有熱量再從連接導(dǎo)線8通過接口 10在近端側(cè)排放。另一部分排放的熱量將在連接導(dǎo)線8的延伸路線上，通過連接導(dǎo)線8沿 縱向X排放到周圍環(huán)境中。因此，根據(jù)本發(fā)明在該實(shí)施例中將實(shí)現(xiàn)由LED單元2所產(chǎn)生的 廢熱不是直接排放到周圍環(huán)境中，而是沿近端方向排放，然后通過連接導(dǎo)線8經(jīng)由更大的 表面排放到周圍環(huán)境中，從而避免了可能導(dǎo)致對(duì)例如周圍的組織的灼傷的局部溫度峰值。根據(jù)本發(fā)明，將連接導(dǎo)線8設(shè)置為同軸電纜或具有與同軸電纜類似的結(jié)構(gòu)。對(duì)此 的實(shí)施例在圖3到圖5中示出。圖3示出了這種同軸電纜的第一種實(shí)施方式，其具有內(nèi)層 導(dǎo)體18和同心環(huán)繞內(nèi)層導(dǎo)體18、環(huán)狀的外層導(dǎo)體20。內(nèi)層導(dǎo)體18和外層導(dǎo)體20通過環(huán) 狀的絕緣層22彼此電絕緣。此外在根據(jù)圖3的實(shí)施例中還設(shè)置了外絕緣層M，外絕緣層 24外周地環(huán)繞外層導(dǎo)體20。根據(jù)本發(fā)明，無論是內(nèi)層導(dǎo)體18還是外層導(dǎo)體20都用于LED 單元2的電連接。同時(shí)導(dǎo)體18和導(dǎo)體20還用于沿近端方向散熱，如圖1和圖2所示。為 此，至少一個(gè)導(dǎo)體的截面積大于向LED單元2輸送所需要的電力而必需的截面積，優(yōu)選比后 者大三倍或5倍。通過這種方式，與在傳統(tǒng)電連接導(dǎo)線中所應(yīng)用(如連接所使用的LED單 元所需的)的相比，可以實(shí)現(xiàn)明顯更大的絕對(duì)熱傳導(dǎo)值。為了提高連接導(dǎo)線8或其電導(dǎo)體18和20的熱傳導(dǎo)值，值得努力的是對(duì)電導(dǎo)體18 和20的截面積進(jìn)行優(yōu)化。為此，在圖4中示意性示出了另一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中， 舍去了外絕緣層對(duì)。與圖3中的實(shí)施例相比，這使得在連接導(dǎo)線8的相同的總外徑下增加 了電導(dǎo)體18和20的截面積，其中，可以增加內(nèi)層導(dǎo)體18的直徑和/或外層導(dǎo)體20的徑向厚度。在根據(jù)圖5的實(shí)施例中可以看到對(duì)電導(dǎo)體18和20的截面所做的進(jìn)一步優(yōu)化。在 這里同樣舍去了外絕緣層M(見圖幻。但是同時(shí)使內(nèi)層導(dǎo)體18的直徑最小化。理想情況 下，內(nèi)層導(dǎo)體18的直徑或截面積此時(shí)只等于為了傳輸所需的電力或所產(chǎn)生的電流而必需 的截面積。這導(dǎo)致內(nèi)層導(dǎo)體18的直徑相對(duì)較小，由此使所需要的、在外周圍繞內(nèi)層導(dǎo)體18 的絕緣層22的周長縮小。由此使絕緣層22的總截面積縮小，并且可以將外層導(dǎo)體20設(shè)計(jì) 為沿徑向特別厚，從而使電導(dǎo)體18和20的總截面積在外徑恒定不變時(shí)最大。原則上，為了 確保連接導(dǎo)線8的高度柔韌性，導(dǎo)體20也可由多個(gè)在經(jīng)向上彼此相對(duì)移動(dòng)的層組成。通過 金屬導(dǎo)體18和20的更大的截面積，也提高了熱導(dǎo)率，或增加了絕對(duì)熱傳導(dǎo)值，由此實(shí)現(xiàn)了 對(duì)LED單元2的更好的散熱。下面根據(jù)圖6到圖10，對(duì)先前所描述的LED照明模塊或更多的LED照明模塊在內(nèi) 窺鏡中的設(shè)置進(jìn)行示例性說明。為此，圖6到圖8示意性示出了內(nèi)窺鏡桿的遠(yuǎn)端俯視圖和 斜視圖。在如圖6a和圖6b所示的實(shí)施例中，將LED照明模塊沈設(shè)置在內(nèi)窺鏡桿中，LED照 明模塊沈優(yōu)選可以前面所述的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于在該實(shí)施例中，內(nèi)窺鏡桿觀相對(duì)較細(xì)， 例如是柔性的，因此在LED照明模塊沈中只設(shè)置一個(gè)LED。此外，在內(nèi)視鏡桿觀中還設(shè)置 了儀器通道30和圖像傳感器單元31。在如圖7a和圖7b所示的實(shí)施例中設(shè)在了多個(gè)LED照明模塊，在這里圍繞中央通CN 102038482 A說明書7/8頁 道環(huán)形地設(shè)置了 8個(gè)LED照明模塊沈。在此也可以用先前所述的方式來設(shè)計(jì)LED照明模塊 26。在此，所述多個(gè)單獨(dú)的LED照明模塊沈中的每一個(gè)都具有各自的連接導(dǎo)線8，連接導(dǎo)線 8向近端伸展。也可以選擇使多個(gè)LED照明模塊例如通過電路板連接到共同的連接導(dǎo)線8， 連接導(dǎo)線8還用于散熱。為了使沿徑向從LED照明模塊沈到桿管34(Schaftr0hr)的熱流 密度保持在最低限度，將每個(gè)單獨(dú)的LED照明模塊沈用薄合成材料管36或由其他具有較 低熱導(dǎo)率的材料制成的管包圍，由此減少了沿側(cè)面方向的熱流。這是特別有利的，因?yàn)樵谠?實(shí)施例中，LED照明模塊沈設(shè)置得非?？拷苓叺臈U管34，而在硬的內(nèi)窺鏡中，桿管用金屬 制成。因此，通過由具有相對(duì)較低的熱導(dǎo)率的材料制成的管道36，可以防止在桿管34上的 過量熱傳導(dǎo)，而且正如以上所述，熱量被有目的地通過連接導(dǎo)線8向近端釋放，并經(jīng)過桿管 34的較大的長度/較大的表面連續(xù)地排放到環(huán)境中。在如圖8所示的實(shí)施例中，在桿34或內(nèi)窺鏡頭部中在圖像傳感器單元31兩側(cè)設(shè) 置兩個(gè)照明單元26。在這里所示出的實(shí)施例中，每個(gè)LED照明模塊沈各具有兩個(gè)LED38。 此外在桿34或內(nèi)窺鏡頭部中還設(shè)置有儀器通道30。在如圖9所示的實(shí)施例中，在圖像傳 感器單元31周圍設(shè)置了四個(gè)LED照明模塊沈，其中，有兩個(gè)LED照明模塊沈各具有兩個(gè) LED38，而另兩個(gè)則各具有一個(gè)LED38。多個(gè)LED照明模塊沈例如可以是發(fā)射不同波長的 LED照明模塊26。因此，舉例來說，可以將兩個(gè)例如只具有一個(gè)LED38的LED照明模塊沈 設(shè)計(jì)成發(fā)出白光；而將另外兩個(gè)LED照明模塊沈設(shè)計(jì)成向熒光內(nèi)窺鏡發(fā)射紫色激勵(lì)光。圖10示出了總共六個(gè)LED照明模塊沈在桿管34中的設(shè)置。在此也可以將不同 的LED照明模塊設(shè)計(jì)為發(fā)射不同的波長。在這里，也以前面所述的方式設(shè)置了圖像傳感器 單元31和儀器通道30。這個(gè)實(shí)施例清楚地示出，如何能夠通過可用性(VerfUgbarkeit)以 及使用大小不同且可能具有不同功能(例如，不同的發(fā)射區(qū))的照明模塊，以最佳的方式利 用可用的空間，例如，在使用模塊化概念的前提下，能夠在不增加內(nèi)窺鏡的整體直徑的情況 下使所提供的光量和/或功能性達(dá)到最優(yōu)。圖11到圖13示出了三個(gè)將構(gòu)成LED單元2的LED38連接到連接導(dǎo)線8的實(shí)施例。 如圖11所示，同軸電纜形式的連接導(dǎo)線8具有如前所述的內(nèi)層導(dǎo)體18和外層導(dǎo)體20，以 及二者之間的絕緣層22。連接導(dǎo)線8的遠(yuǎn)端部平面地觸及到連接板6，從而在連接導(dǎo)線8 的端面和連接板6之間實(shí)現(xiàn)了高導(dǎo)熱、大面積的連接。例如可以使用導(dǎo)熱性粘合或釬焊連 接。如果連接板6是電路板，則由于較低的熱阻和良好的熱傳導(dǎo)，連接板6沿經(jīng)向X上實(shí)施 為非常薄的。為了進(jìn)一步降低熱阻，可以為連接板6設(shè)置環(huán)繞、通孔或表面觸點(diǎn)接觸(Um-， Durch-oder Ankontaktierungen)。在連接板6上導(dǎo)電、導(dǎo)熱地安裝了兩個(gè)構(gòu)成LED單元2 的LED 38。因此，這里也可以適當(dāng)?shù)姆绞皆贚ED38和連接板6之間建立高導(dǎo)熱性的連接，從 而使LED 8的廢熱通過連接板6傳輸?shù)竭B接導(dǎo)線8的金屬導(dǎo)體18和20上，并能夠由它們 向近端排放。如圖12所示的實(shí)施方式，其中，組成LED單元2的LED 38直接放置在連接導(dǎo)線8 的端面上。在圖12所示的實(shí)施例中，兩個(gè)內(nèi)層導(dǎo)體18彼此絕緣地設(shè)置在絕緣層22內(nèi)。通 過這種方式可以使兩個(gè)LED 38相互獨(dú)立地提供電能。由此可以在各照明模塊中對(duì)LED 38 進(jìn)行不同的控制。例如，由此例如可以使LED 38具有不同的功能并面向應(yīng)用地使用(例 如，用白色LED進(jìn)行白光照明，用藍(lán)色LED激發(fā)熒光)。LED 38設(shè)置為，大面積地直接貼靠 在用于散熱的外層導(dǎo)體20的端面上。為此，例如通過焊接或粘合設(shè)置在LED38和外層導(dǎo)體920之間的高導(dǎo)熱的連接。內(nèi)層導(dǎo)體18則例如使用金線捆在LED 38的相應(yīng)的連接面上。圖13所示出的實(shí)施方式與圖12所示出的實(shí)施方式相應(yīng)，其中，在LED38之間又設(shè) 置了電路板40，其使兩個(gè)LED 38與兩個(gè)內(nèi)層導(dǎo)體18電接觸(見圖12)。根據(jù)本發(fā)明的LED照明模塊可以不同的形式實(shí)施。根據(jù)需求(光量，波長)以及 在內(nèi)窺鏡中的幾何比例可以使用合適的LED照明模塊。圖14a到圖Hc示出了另一種實(shí)施方式，其基本上與圖11所示的實(shí)施方式相同， 不同之處在于，在連接板6上設(shè)置了四個(gè)LED 38。相應(yīng)的，該LED照明模塊是光照強(qiáng)烈、但 空間需求較低的照明模塊。附圖標(biāo)記列表2-LED單元4-防護(hù)玻璃單元6-連接板8-連接導(dǎo)線 ο-接 Π12-電路板14-內(nèi)窺鏡頭部16-內(nèi)窺鏡桿18-內(nèi)層導(dǎo)體20-外層導(dǎo)體22，24-絕緣層26-LED照明模塊28-內(nèi)窺鏡桿30-儀器通道31-圖像傳感器單元32-中央通道；34_桿管36-塑料管38-LED40-電路板χ-縱軸
權(quán)利要求
1.一種具有至少一個(gè)LED照明模塊的內(nèi)窺鏡儀器，所述LED照明模塊具有至少一個(gè)設(shè) 置在該儀器的遠(yuǎn)端部的LED(38)和連接在所述LED(38)上的電連接導(dǎo)線(8)，其特征在于， 所述電連接導(dǎo)線(8)為同軸電纜，并從該儀器的遠(yuǎn)端部延伸到近端部，用于將所述LED(38) 產(chǎn)生的廢熱排出，其中，所述同軸電纜的至少一個(gè)電導(dǎo)體(18，20)與所述LED(38)導(dǎo)熱地連接。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，所述電連接導(dǎo)線(8)的多個(gè)導(dǎo)體 (18，20)與所述LED (38)導(dǎo)熱地連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，所述電連接導(dǎo)線的至少一個(gè)電導(dǎo) 體(18，20)的截面積大于向所述LED(38)輸送電力所需的截面積，優(yōu)選至少為該截面積的三倍。
4.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，所述電連接導(dǎo)線(8)的 至少一個(gè)電導(dǎo)體(18，20)以其最大截面積與所述LED (38)導(dǎo)熱地連接。
5.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，所述電連接導(dǎo)線(8)的至 少一個(gè)電導(dǎo)體(18，20)直接或間接地通過連接件(6)與所述LED (3 導(dǎo)熱地連接。
6.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，所述電連接導(dǎo)線(8)在背 面與所述LED (38)導(dǎo)熱地連接。
7.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，至少所述電連接導(dǎo)線(8) 的外電導(dǎo)體00)與所述LED(38)導(dǎo)熱地連接。
8.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，所述同軸電纜的外導(dǎo)體 (20)沿徑向的厚度大于絕緣層0 的厚度，所述絕緣層位于內(nèi)電導(dǎo)體(18)和外電導(dǎo)體 (20)之間。
9.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，所述同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體 (18)具有最小截面積，其大小與待傳輸?shù)碾姽β氏嗥ヅ洹?br> 10.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，所述同軸電纜的外導(dǎo)體 (20)在其外周上沒有電絕緣。
11.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，所述LED(38)在周側(cè)和/ 或正面被熱導(dǎo)率低于所述電連接導(dǎo)線(8)的元件G，36)所環(huán)繞。
12.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，所述電連接導(dǎo)線(8)設(shè)計(jì) 為柔性的。
13.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，所述電連接導(dǎo)線的至少一 個(gè)導(dǎo)體是由多個(gè)單獨(dú)的電導(dǎo)體、特別是由多條軟線構(gòu)成。
14.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)窺鏡儀器，其特征在于，所述LED照明模塊是可更 換的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有LED照明模塊的內(nèi)窺鏡儀器，該LED照明模塊具有至少一個(gè)設(shè)置在儀器的遠(yuǎn)端部的LED和連接在該LED上的電連接導(dǎo)線，其中，該連接導(dǎo)線為同軸電纜，并從儀器的遠(yuǎn)端部延伸到近端部，用于將LED產(chǎn)生的廢熱排出，其中，該同軸電纜的至少一個(gè)電導(dǎo)體與LED導(dǎo)熱地連接。
文檔編號(hào)A61B1/00GK102038482SQ20101051721
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者克勞斯·施倫普夫, 貝恩德·克勞斯·韋伯, 阿德里安·馬洛, 魯?shù)婪颉ず嘭惛駹?申請(qǐng)人:理查德·沃爾夫有限公司