具体实施方式

下面提供了优选实施例的详细描述。尽管描述了几个实施例，但是应该理解，本专利说明书中描述的新主题不限于本文描述的任何一个实施例或实施例的组合，而是包括许多替代、修改和等同形式。另外，尽管在下面的说明书中阐述了许多具体细节以便提供透彻地理解，但是缺少部分甚至全部这些细节仍能实现一些实施例。而且，为了清楚起见，没有详细描述现有技术中已知的某些技术材料，以避免不必要地淡化本文所述的新主题。应该清楚的是，这里描述的一个或几个具体实施例的各个特征可以与其他描述的实施例的特征或其他特征结合使用。此外，各个附图中相同的附图标记和指示表示相同的元件。在具体实施方式中提及的所有授权和申请专利均在本专利说明书中给出参照索引。

图1和图2分别是根据一些实施例的具有一次性部分的便携式内窥镜的右视图和俯视图。便携式内窥镜100包括一根细长的插管120，其远端110能插入人体的中空器官或空腔。根据一些实施例，远端110形成为附接到插管120上的独立的远端子组件。根据一些实施例，远端110的直径约为4.55mm。有关手持式内窥镜的独立远端子组件的更多详细信息，请参见：美国专利No.9,895,048(以下称为“'048专利”)；申请号为15/462,331，2017年3月17日提交，公开号为U.S.2017-0188793A1的申请专利(以下称为“'331申请”)；和2018年1月23日提交，申请号为PCT/US18/14880，国际公开号为No.WO0/2018/136950的国际专利申请(以下称为“'880申请”)。远端110包括成像模块和至少一个LED光源，用于观察远端110所插入的器官或内腔。远端110还包括一个或多个流体端口。

根据一些实施例，插管120是刚性的、柔性的或半柔性的，并且包括一个或多个连接到端口132的流体通道。端口132包括一个鲁尔接头，以使端口132与各种医用流体部件(图中未示出)无泄漏连接。插管120中的一个或多个流体通道或内腔，连接至远端110的一个或多个面向远端的流体端口。根据一些实施例，插管120中的一个或多个流体通道或内腔也连接至近端端口130和430。近端端口130和430还包括鲁尔接头，以使其与各种医用流体部件(图中未显示)无泄漏连接。根据一些实施例，近端端口130与插管120的纵轴124基本成一直线，从而提供了刚性或半刚性器械能够穿越的基本笔直的工作通道。根据一些实施例，仅提供了一个近端端口130，并且略去了第二近端端口430。提供具有笔直的近端部分的器械通道(通过端口130)，可以改善器械插入和操作的便利性。已经发现，器械端口(例如端口130和/或430)如能紧邻显示模块150，并且与显示模块150的中心成垂直线，在人体工程学方面获益明显。这种布置更容易将外科手术器械插入端口130或430中，并且更易于操纵器械，因为就用户的眼睛而言，器械与显示屏在同一视野和同一角度。特别地，端口和显示屏之间的短距离允许操作人员将他/她的视觉范围限制在相对较小的区域。根据一些实施例，近端端口(在这种情况下为端口130)与显示模块150的屏幕350中心之间的距离d小于约15cm。根据一些实施例，距离d小于大约12cm。根据一些实施例，距离d小于大约10cm。

根据一些实施例，所有三个端口130、132和430都连接到插管120内的同一个内腔或通道；在其他实施例中，这些端口连接到两个或更多的独立的内腔。当两个或多个端口连接到插管120中同一个内腔时，可以使用一个或多个“鸭嘴阀”或类似的阀来防止回流或泄漏。根据一些实施例，从远端组件110中的LED光源和相机模块延伸出的电缆穿过一个插管120内的独立通道连接电连接器136，插管120内至少还有1个流体通道。电连接器136被设置为与手柄140上的手柄电连接器144形成可拆卸的电连接。在流体端口132附近的是壳体134和插入式壳体138。根据一些实施例，插入式壳体138与形成在手柄140中的侧面插槽滑动配合，例如，卡入其中(参见图4A中的侧槽或插槽440)。

内窥镜100包括手柄140，其尺寸和形状为手枪状，以易于由内窥镜操作者(例如医生或其他医疗专业人员)以持枪状抓握。显示模块150通过轴承可旋转地和/或可枢转地安装在手柄140上，该轴承可以是塑料制成的滑动轴承和橡胶包裹的铰链。在手柄140上还可见图像捕获按钮142。根据一些实施例，手柄140和显示模块150可重复使用并组成可重复使用部分402(在图4A和图4B中示出)。根据一些实施例，手柄140中具有一个或多个电子模块146，所包含的电子模块146被配置为提供下列至少一个功能：照相控制，视频捕获，视频处理，视频/数据存储，电池充电和控制，触摸屏处理以及WiFi通讯。根据一些实施例，电子模块146包括电子成像系统，该电子成像系统支持自动调节诸如曝光控制(AEC)，增益控制(AGO)和白平衡(AWB)等。另外，电子模块146被设置为提供自动光控制(ALC)，以控制拟成像物体的照明。远端110中的照相和照明模块，以及电子模块146中的成像和控制一起被构造成为“调节良好”的成像系统，能提供有用的“自动模式”。根据一些实施例，手柄140类似于在“'048专利”，“'331申请”和“'880申请”中所示出和描述的，通常全都是枪式手柄，可以包含电子元件并且与显示器耦合，但本申请中的手柄140在显著方面存在差异，包括手柄140与一次性使用部分400的可拆卸的连接以及交互作用。

图3是一些实施例的具有侧接一次性部分的便携式内窥镜的透视图。图中所示的内窥镜100仅包括一个近端端口130。在其他一些实施例，可根据用户的特定需要制作不同型式的一次性使用的部分400。在一些实施例中，类似于美国专利No.10,278,563中所述的方式，一次性部分的注射针头从插管端头露出；或类似于2019年6月20日提交的申请号16/447,251的美国专利中所述的，一次性部分的插管具有可弯曲的远端；或类似于US 2019/0282071 A1中所述的，一次性部分的插管包括可让外科手术器械穿行的工作通道；或类似于美国专利No.8,460,182所述的，一次性部分的插管远端制作成可刮取或以其他方式采集组织样本。如虚线箭头所示，根据一些实施例，插管120可绕其纵轴124旋转。

图4A和图4B是一些实施例中的，具有侧装一次性部分的便携式内窥镜进一步的透视图。图4A更清楚地示出了内窥镜100中单次使用的一次性使用部分400和多次使用的可重复使用部分402。一次性使用部分400包括插管120，远端110，电连接器136，端口130、132和430以及插入式壳体138。可重复使用部分402包括手柄140和显示模块150。如虚线箭头所示，一次性使用部分400沿纵轴124的径向方向滑动或卡入可重复使用部分402的侧面。特别地，一次性使用部分400的插入式壳体138的尺寸与可重复使用部分402的手柄140中的插槽440紧密贴合但可拆卸。插入式壳体138与插槽440的配合连接为一次性使用部分400和可重复使用部分401之间提供牢固的物理连接。所述两个部分400和402之间的电连接是使用电连接器136和手柄电连接器144建立的。已经发现，将物理连接与电连接分开的优点包括电子部件更好的抗流体污染能力，以及一次性使用部分和可重复使用部分更容易、更直观的匹配连接。另外，这种类型的电连接可以方便地选择将一次性部分400连接到一个诸如机柜的电子单元，而非手柄140。机柜可以包含计算设备和显示器，或其他图像处理和/或图像存储设备，或者将图像从402部分传输到远程位置(例如医院工作站或远程医疗设施)的设备。根据一些实施例，电连接器136经由柔性电缆414连接一次性使用部分400，且能使插管如图3的虚线箭头所示旋转。电缆414的远端部分在插管120的内部，但是近端部分在外部，暴露于环境外，且具有足够长度和柔性使插管120相对于壳体134和手柄140旋转。

图4B示出了便携式内窥镜100的一次性使用部分和可重复使用部分之间的物理连接和电连接的更多细节。根据一些实施例，电连接器136和144使用诸如微型显示端口(类型DP20)的标准电连接方案，用于1代和2代雷电接口。图4B示出了公连接器410，其可与手柄140上的母连接器144配合。至于机械连接，插入式壳体138可包括定位辅助件，例如定位球460、462和464，装有弹簧，并可以与插槽440内形成的内槽442和444接合。此外，插入式壳体138上设有柱450和452，手柄140的插槽440的内侧设有孔470和472与之配合。

图5是根据一些实施例的，具有侧接一次性部分和耐流体手柄部分的便携式内窥镜的爆炸图，显示了密封部件和其他方面。可重复使用部分402的许多组件使用O形圈和/或垫圈密封，包括左和右手柄盖片542和540都使用相应的O形圈或垫圈532彼此密封。类似地，使用O形环534密封显示模块150的前盖550和后盖552。使用O形环551密封显示模块150与左手柄盖片542。各种其他开口用O形环密封(例如O形环530)。类似地，前盖581和底盖或片583可以通过O形圈和/或垫圈与左右手柄盖片540和542密封。

图5还显示了安装有电子模块146的主印刷电路板570。锂离子充电电池580通过电连接器144来为电子元件、显示模块150以及远端的相机模块和LED灯供电。在一些实施例中，还包括Wi-Fi功能，如图5示出了WiFi主板582和WiFi天线584。

图6是根据一些实施例的具有可侧面安装的一次性部分的便携式内窥镜的密封结构和其他方面的立体图。在该视图中示出了O形环密封件532和534。图5和图6示出和描述的O形环密封件使得便携式内窥镜的可重复使用部分402具有很高的防水性。例如，手柄140配置为符合IXP 7标准，并且可以承受在流体表面以下以下0.15米至1米处浸没长达30分钟。使用后，再次使用前要对内窥镜可重复使用部分进行消毒和/或灭菌，以防止交叉污染。根据一些实施例，可重复使用部分402采用的如图所示和所述的密封，能够在诸如酒精这样的流体浸润中也有一定水平的抗流体性能，以进行清洁、消毒和/或灭菌。根据一些实施例，使用可拆卸的硅胶塞145密封电连接器144，可重复使用部分402可通过浸入环氧乙烷(EO)中进行灭菌。根据一些其他实施例，可重复使用部分402能承受反复的高压釜环境，诸如134℃下的热蒸汽环境。

图7是根据一些实施例的具有侧装一次性部分的便携式内窥镜的插管旋转结构和其他部分的立体爆炸图。在远端，示出的远端110包括端部外壳710，两个或更多个LED(仅示出了LED 720和722作为示例)和相机模块730。插管120的近端被插入流体汇集腔732的远端中。汇集腔732近端固定到壳体134，壳体134的近端又固定到基座750。壳体134内是插管连接器746，该插管连接器746远端被设置为能接收插管120的近端。连接器746的近端连接到连接件744，该连接件744可以通过螺纹和/或环氧树脂附接到连接器746。连接件744连接到工作通道连接件742上。基座750通过“夹在”通道连接件742的近端和连接件740上的法兰之间而保持在适当的位置。连接件740连接到管754上。管754的近端固定到鲁尔端口件756。管754构造成在插入式壳体138内自由旋转。插入式壳体138和电连接器136相对于手柄140保持固定不动，而大多数其他部件绕着纵轴124旋转。特别地，根据一些实施例，以下部件作为一个单元绕纵轴124一起旋转：远端110，插管120，汇集腔732，壳体134，连接器746和744，工作通道连接件742，基座750，连接件740，管754和鲁尔接头756。根据一些实施例，插管120和其他部件的旋转幅度被限制为略小于360度(例如，如图8B所示的350度，或至少180度)，这样柔性电缆414不会因过度旋转而变得过紧。基座750可以包括凸片752，该凸片752可塞入插入式壳体138法兰的远端面上的圆形插槽810中(在图8A中示出)。

图8A和8B是根据一些实施例的具有侧装一次性部分的便携式内窥镜插管旋转结构和其他部分的剖面图和主视图。在一些实施例中，通过限制基座750的凸片752(如图7所示)的移动，圆形插槽810能限制插管120和其他部件的旋转。注意，由于插管包含多个内腔，插管中的工作通道可能稍微偏离中心或偏离纵轴124。连接件744能使工作通道更多地靠近位于中央的纵轴124。

图9是根据一些实施例中具有侧装一次性部分的便携式内窥镜的WiFi天线布置和其他方面的侧视图。图中示出了WiFi主板582和WiFi天线584的位置。注意，WiFi天线584可以延伸到显示模块150的触摸屏并沿着显示模块的触摸屏的背面延伸，以降低手柄140金属部分的屏蔽效应。根据一些实施例，主板582上的WiFi模块和天线584可以将视频传输到诸如其他外部监视器或工作站中的WiFi接收器。

图10是根据一些实施例的触敏视频显示屏的立体图。如上所述，手柄140中的电子模块146包括电子成像系统，该电子成像系统支持诸如曝光控制(AEC)，增益控制(AGC)和白平衡(AWB)之类的参数自动调节。此外，还集成了ALC(自动照明控制)，用于控制成像物体的照明。远端110中的相机和照明模块以及电子模块146中的成像和控制一起被构造成“调节良好”的成像系统，能提供有用的“自动模式”。但是，在某些情况下，尤其是在内窥镜检查中使用“手动模式”有时有优势。在手持便携式内窥镜100中，当远端110在腔内时，自动模式在大多数情况下工作良好。但是在某些情况下，例如，当远端110上的摄像头靠近与相机模块视线方向相切的组织内壁时，与距离LED较远的其他区域相比，部分像场(由于内壁靠近照明LED)非常明亮。为了更好地可视化内壁(或靠近摄像头的部分)，可以使用“手动模式”，而关闭所有自动成像功能。在图10中，诸如触摸屏幕350上转角位置按钮1020、1022、1024和1026的其中一个的切换按钮，能够切换或转换自动模式和手动模式。根据一些其他实施例，使用手柄140上的硬件按钮可代替触摸屏按钮或除触摸屏按钮之外还使用手柄140上的硬件按钮，以在自动模式和手动模式之间切换。此外，“手动模式”可以具有2或3档来降低LED亮度，以方便可视化目标表面。这种自动模式和手动模式的设置在美国专利No.10,292,571有所描述。

根据一些实施例，自动模式构造成能全自动AGC，AEC和ALC，而手动模式关闭AGC，AEC和ALC，并将LED亮度设置为其默认亮度的50％(或其他预先设定的亮度，例如75％)。屏幕350为非接触式或非触摸式操作，这样临床操作人员就无需脱下手套去按动和激活屏幕150上的按钮。根据一些实施例，按钮1020、1022、1024和1026是浮现在显示屏幕350上方的虚拟触摸按钮。如图所示，它们可以位于屏幕的角落或边缘附近。用户可以在屏幕350上的位置1030处横向移动(滑动)“X”或“+”图案以关闭和隐藏浮动按钮。用户可以在屏上划圆周运动(未显示)调出浮动按钮。

图11A和11B为一些实施例中便携式内窥镜的一次性部分的插管以及远端的更多细节的横截面图。图11A示出了插管120的一些示例尺寸。插管120外径4.1毫米。工作通道内腔内径2.2毫米，并且电缆内腔1102是椭圆形的，其尺寸如图所示。电缆内腔1102可用于承载通向远端110上的相机模块和LED的电缆。在图11B中，示出了相机模块730，LED 720和722的尺寸和位置。相机模块730的正方形区域边长为1.05mm，并且LED 720和722是矩形，其长边长度与相机730的边长大致相同。

根据一些实施例，本文描述的内窥镜100可应用于妇科疾病。例如，类似Pipelle的子宫内膜活检装置，类似由新泽西州英特格兰生命科学公司(Integra Live SciencesCorp.)提供的SoftFlex这样的子宫内膜活检插管，又如伊利诺伊州美德金(MedGyn)提供的子宫内膜取样器(EndoSampler)，再如外科刮匙等，都可以通过工作通道插入人体来进行子宫内膜活检。

图12-14是一些实施例中的一种内窥镜，该内窥镜可以用不同方式将图12示出的一次性使用部分和图13示出的可重复使用部分组合到图14示出的内窥镜。图12中示出的一次性使用部分12400在其他方面可以像图4A示出的一次性使用部分400一样，但有一个不同的电连接器1236贴附在一个贴附在插入式壳体1238上并向上延伸的柱子1201上。一次性使用部分12400优选省略图4A中的端口430，尽管如果需要的话，可以增加这样一个端口。这种配置取代了一个电连接器，比如图4A中的连接器136。插入式壳体1238在其他方面可以像图4A中的插入式壳体138一样，但优选是在其上表面进一步包括一个脊1241，该脊向近端延伸，最好是延伸到插入式壳体的近端，并可在其下端进一步包括一个类似的脊。图12的插管120可围绕其纵轴旋转，例如，与图3有关的描述。图13中的可重复使用部分12402在其他方面与图4A的可重复使用部分402相似，但有一个面向远侧的电连接器1244，以取代图4A中的电连接器144。此外，可重复使用部分12402最好在其底面包括一个向近侧延伸的凹槽1242，并可在其上表面有一个相匹配的凹槽。图14示出了一次性使用部分12400和可重复使用部分12402组装成内窥镜1400。

将图12和图13的一次性使用部分和可重复使用部分组装到图14的内窥镜中是很方便快捷的，并有助于避免组装错误。一次性使用部分12400通常密封在一个无菌袋中。用户将其从包装中取出，并将插入式壳体138的近端部分滑入插槽1240，如图12和13中所示，从左到右的方向，优选是直到脊1241卡入凹槽1242。然后，用户在近端方向上卡住插入式壳体138，使电连接器1236与连接器1244啮合，柱子1201的近端表面压在手柄140的远端表面。柱子1201和手柄140的远端面之间的接触应足以防止液体进入手柄140或触达电连接器1236和1244，但为了更加安全，手柄140的远端面可以进一步设置一个外围密封，当柱子1201压在手柄140上时，外围密封会被挤压。如本专利说明书中的上述实施例，显示模块150安装在手柄140上以便相对于手柄围绕至少一个轴线倾斜，插管120安装在手柄140上以便相对于插入式壳体138和手柄140围绕其纵轴旋转。

组装图14示出的内窥镜会自动对准两个电连接器1236和1244。在横向于插管120的纵轴的方向上，将插入式壳体138卡入手柄140的插槽1240时，电连接器1236和1244自动对准。因此，相对于手柄140向近侧移动插入式壳体138会自动将电连接器1236和1244正确地对准，而用户无需查看它们是否对准。

在一些实施例中，插槽1240设置与图13所示相反的手柄140的侧面。插槽1240也选择性地位于手柄140的另一部位，例如更接近或位于手柄140的顶部，在这种情况下，显示模块150可被安装以允许插入式壳体138到达插槽1240。

在一些实施方案中，一次性使用部分12400可以在没有手柄140和显示模块150的情况下用于医疗，通过电缆或通过WiFi连接将电连接器1236与诸如工作站或具有显示模块150功能的塔式装置电联。(见图9)图4A中的一次性使用部分400同样可以与工作站或塔式装置等设备相连接。然后，一次性使用部分12400或400可以像铅笔一样被握住，也可以根据用户的喜好来抓取。在一些实施例中，如果一次性使用部分12400或400没有手柄140和显示模块150的情况下要与外部显示器和处理器一起使用，可以提供一个简化的手柄，该手柄在其他方面与手柄140一样，但对于可能喜欢手枪式手柄的用户来说，不包含电子元件或所含电子元件最少。在这种情况下，简化手柄的远端需要缩短以允许电缆接入电连接器1238，但如果使用WiFi通信，则不需要缩短。

图15是一些实施例的内窥镜，该内窥镜在其他方面与图1和图2的内窥镜相似，但是其电连接器15136安装成与固定安装在手柄140的远端部分的底面的电连接器15144相配。在其他方面，连接器15136可以像连接器136一样，在像图4B中的电缆414一样的柔性电缆上从插入式壳体延伸出来，在其他方面，连接器15144可以像图1和图2中的连接器144一样。

图16示出了被设置为与远程图像处理器和显示器交互的一次性使用的内窥镜部分。一次性使用部分16400与图12的一次性使用部分1400一样，但其电触点1636设置在从插入式壳体1638向下延伸的支柱16201上，而图12中的支柱1201从插入式壳体1238向上延伸。电缆1602有一个终止于电触点1604的自由端，该电触点被设置为与电触点1636配合以用于插管120远端的成像和照明模块与一个处理和显示模块1606之间的通讯，该显示模块远离一次性使用部分16400且被设置为执行手柄140中的电子电路的功能和上述其他实施例中显示模块150的功能。图16的配置的一个优点是，用户可以用不同的方式握住一次性使用部分16400，例如可以把插入式壳体1638当作棍子来抓，也可以把一次性使用部分16400当作铅笔来握。将电连接器1636置于插入式壳体1638之下，将电缆1602置于一次性使用部分16400之下，这比现有的将其置于一次性使用部分之上更符合人体工程学。另一个是模块1606可以被几个人方便地观察，它可以是医院塔台的其他标准工作站，已被编程为与一次性使用部分16400互动。

尽管为了清楚起见已经详细描述了前述内容，但是显而易见的是，可以在不脱离本发明原理的情况下进行某些改变和修改。应当注意，存在许多实现本文描述的过程和装置的替代方式。因此，本实施例应被认为是说明性的而不是限制性的，并且本文描述的工作主体不限于本文给出的细节，这些细节可以在所附权利要求的范围和等同范围内对其进行修改。