内窥镜和加热装置的制作方法

1.本发明涉及一种具有细长轴的内窥镜，该内窥镜包括至少第一轴管，该第一轴管具有插入在其近端中的窗口，并且其中该内窥镜还包括电加热装置，该电加热装置布置在窗口附近，位于第一轴管处或第一轴管中，其中该加热装置包括柔性印刷电路板，设计为导体环的电阻加热元件和温度传感器布置在该柔性印刷电路板上。此外，本发明还涉及一种对应的加热装置。


背景技术：

2.内窥镜长期以来在医学上用于检查或治疗人或动物患者体内难以进入的腔。为此，内窥镜通常具有细长轴，该细长轴具有连接到其近端的主体，可以在该主体处握住内窥镜。在轴的远端处，通常布置物镜，其图像经由光学或电子图像引导件传输到近端，并可通过适当的装置在近端处进行观察和/或评估。轴的远端通常由窗口密封以防止灰尘或液体进入。
3.内窥镜的轴可以是柔性的或刚性的。刚性轴由一个布置在另一个内部的多个轴管组装而成，主要用于泌尿外科、妇科和腹腔镜手术。
4.在腹腔镜手术中，内窥镜通过人工通道插入患者的被气体扩胀的腹腔中。特别是在手术开始时，当内窥镜具有比患者腹腔中的气体低得多的温度时，可能发生内窥镜窗口上的湿气冷凝。这有时会阻碍主治医师的视线，以至于他不得不中断手术并清洁窗口。
5.为了避免这种冷凝，包括用于窗口的加热装置的内窥镜已经公知一段时间了。借助加热装置，内窥镜的窗口即使在插入患者腹腔之前也被加热到升高的温度，从而显著降低了冷凝的风险。
6.然而，对于对应的内窥镜，对加热装置的控制有很高的要求，因为一方面必须达到足够的温度以避免冷凝，另一方面必须遵守关于医疗器械表面温度的规定限制。因此，在一些情况下，窗口和轴的相邻区段的温度必须维持在几开尔文的温度范围内，例如在37℃到40℃之间。
7.为此目的，这些加热装置通常包括温度传感器，该温度传感器被布置成靠近第一轴管以便测量其温度并且相应地控制加热装置。例如从de 102019104489 a1中已知对应的内窥镜。
8.可靠温度控制的基本先决条件是温度传感器与轴管之间的良好热接触。然而，由于有限的安装空间和必要的电绝缘，这证明是困难的。
9.在上述de 102019104489 a1中，温度传感器嵌入在具有限定轮廓的封装体中，该封装体的一个表面抵靠轴管。尽管这导致良好可再现的热接触，但是该解决方案仍然不是最佳的。


技术实现要素：

10.因此，本发明的目的是在所述类型的内窥镜中实现温度传感器与轴管之间更好的
热传导。
11.根据本发明，该目的通过具有细长轴的内窥镜来实现，该内窥镜包括至少第一轴管，该第一轴管具有插入在其近端中的窗口，并且其中，该内窥镜还包括电加热装置，该电加热装置布置在窗口附近，位于第一轴管处或第一轴管中，其中，该加热装置包括柔性印刷电路板，设计为导体环的电阻加热元件和温度传感器布置在该柔性印刷电路板上，其特征在于，以导热方式连接到温度传感器的导热结构附加地应用于该印刷电路板。
12.根据本发明的导热结构显著地改善了温度传感器与第一轴管之间的热接触。同时，热接触的质量与柔性印刷电路板的精确取向无关，因此不易受组装不准确的影响。
13.该导热结构可以具有面向该第一轴管的方向的表面，该表面比该温度传感器的面向该第一轴管的方向的表面大，优选大至少10倍，特别优选大至少100倍。这实现了高质量的热接触。在这种情况下，导热结构可以包括印刷电路板上的大面积导体带。
14.在根据本发明的内窥镜的优选实施方式中，导热结构可以是用于温度传感器的导体带的一部分。这样，通过温度传感器与导热结构之间的电接触同时确保良好的热传导。
15.在根据本发明的内窥镜的另一实施方式中，在导热结构与印刷电路板上的加热元件之间，可以设置0.1mm到3mm之间的距离，优选在0.2mm到2mm之间，特别优选地大约0.5mm。通过这种方式，可以避免“热短路”，在热短路时温度传感器将测量加热元件本身的温度。
16.在本发明的特定实施方式中，内窥镜可以包括布置在第一轴管中的至少第二轴管，并且加热装置可以布置在第一轴管与第二轴管之间。该第二轴管可以是其中设置有光学系统和/或摄像头的管。
17.同时，在布置有加热装置的区域中的第二轴管的表面可以由具有比第一轴管的材料低的热导率值的材料构成。这种措施还降低了加热元件与温度传感器之间“热短路”的风险。在这种情况下，第二轴管可以由在相关区域中具有低热导率值的材料制成和/或涂覆有这种材料。例如，聚醚醚酮(polyetheretherketone：peek)或陶器可用作材料。同样地，可以在加热装置与第二轴管的表面之间设置气隙。
18.在根据本发明的内窥镜的另一实施方式中，温度传感器可在其面向第二轴管的一侧上绝热。这减少或完全消除了第二轴管的温度对测量温度的任何影响。热绝缘可以实现为具有非导热材料的涂层，例如具有环氧树脂的涂层。
19.第二轴管可以在布置温度传感器的区域中具有平坦部。这使得柔性印刷电路板与第一轴管和第二轴管能够特别好且平滑地接触，其中温度传感器被容纳在该平坦部中。同时，这防止了温度传感器受到弯曲载荷，在最坏的情况下，弯曲载荷会导致传感器的损坏。
20.该目的还通过根据上述实施方式的内窥镜的加热装置来实现。关于由此可实现的优点和效果，明确参考上述内容。
附图说明
21.下面通过一些示例性实施方式更详细地解释本发明。在这点上，所示实施方式仅用于提供对本发明的更好理解，而不限制本发明。
22.图1示出了内窥镜。
23.图2示出了根据现有技术的内窥镜的远端。
24.图3示出了加热装置。
25.图4示出了另一内窥镜的远端。
具体实施方式
26.图1示出了具有细长轴2和主体3的内窥镜1。物镜4布置在轴2的远端。来自物镜的图像由电子图像转换器(未示出)转换为电子视频信号，并传送到主体3。如果需要，在电子预处理之后，经由线缆5从主体3输出视频信号。
27.控制开关6设置在主体的远端区域中，其可用于控制内窥镜1或连接的装置的功能。来自操作开关6的信号也经由线缆5路由。
28.在图2中示出了轴2的远端。该轴包括外轴管10和内轴管11。光纤12布置在外轴管10与内轴管11之间，该光纤12将光引导到轴2的远端以照亮内窥镜1的视场并将光发射到那里。
29.由多个光学元件组成的物镜4和电子图像转换器15布置在内轴管11中。为了保护物镜4和图像转换器15免受灰尘和湿气的影响，内轴管11由窗口16密封。
30.加热箔20围绕内轴管11放置，借助该加热箔可以加热内轴管11的远端和窗口16。在靠近窗口16处，温度传感器21设置在加热箔20上，该温度传感器被封装体22包围，其保护温度传感器免受损坏。
31.外轴管10与内轴管11之间的空间在远侧方向上由封装化合物25封闭。
32.内轴管11与温度传感器21之间的热传递受到封装化合物22及其与内轴管11的小接触表面的限制。
33.图3示出了改进的加热装置50。该加热装置50包括其上布置有导体环52的柔性印刷电路板51。为了清楚起见，没有示出导体环52的确切结构。通过电源线53向导体环52供电。
34.加热装置50还包括温度传感器55。在所示的示例中，温度传感器55包括桥接电路中的两个热敏电阻56、57，它们被封装在封装体58中，以防止损坏和短路。为了尺寸精确地制造封装体58，将其模制成塑料框架59。
35.温度传感器50经由导体带61、62、63连接到未示出的评估电路。在温度传感器50附近，导体带61、62、63形成在特别大的区域上，使得它们形成导热结构61'、62'、63'。这些导热结构61'、62'、63'通过未示出的电连接以导热方式连接到各个热敏电阻56、57。
36.导热结构61'、62'、63'的表面积比热敏电阻56、57的表面积大许多倍。在图3中，热敏电阻56、57和导热结构61'、62'、63'未按比例示出。例如，导热结构61'、62'、63'的表面积可以比热敏电阻56、57的表面积大至少10倍，并且导热结构61'、62'、63'的表面积甚至可以比热敏电阻56、57的表面积大至少100倍。
37.在导体环52与导热结构61'、62'、63'之间提供距离65，其防止导体环52与导热结构61'、62'、63'之间的直接热短路。根据加热装置50的尺寸，距离65可以是至少1mm，优选至少2mm，特别优选至少3mm。
38.导体环52、导体带53、61、62、63和导热结构61'、62'、63'优选由具有良好导电性和导热性的材料制成。优选地，相同的材料用于所有元件以简化制造。合适的材料例如是铜和/或银。
39.图4示出了另一内窥镜的轴102的远端。轴102包括外轴管110和中间轴管111，光纤
112布置在它们之间。中间轴管111的远端由窗口116密封。
40.此外，内轴管120布置在中间轴管111中，内窥镜的未示出的光学和/或光电部件布置在中间轴管111中。内轴管可以是内窥镜的r单元。
41.加热装置布置在中心轴管111与内轴管120之间，其基本上对应于图3的加热装置50。该加热装置包括柔性印刷电路板151，在其上应用用作电阻加热元件的导体环152。
42.为了控制加热装置，该加热装置还包括温度传感器155，该温度传感器155具有封装在封装体158中的两个热敏电阻156、157。
43.热敏电阻156、157与中间轴管111之间的热接触主要通过具有大表面积的导体带161建立，该导体带161是用于热敏电阻156、157的导体带的一部分。类似于图3，用于热敏电阻156、157的另外的导体带也可以被设计成具有大的表面积，并且因此有助于改善热接触。
44.由于温度传感器的热接触主要经由导体带161建立的事实，具有热敏电阻的封装体158可以布置在印刷电路板151的相反侧上，即这里布置在内侧上。这简化了印刷电路板151与中间轴管111内侧上的导体环152和导体带161的大面积接触。为了防止短路，设置在印刷电路板151上的导电结构152、161设置有未示出的绝缘层。同时，该绝缘层被制成尽可能薄，以便不干扰相应结构152、161与中间轴管111之间的热传导。
45.内轴管120在其外侧覆盖有热绝缘层170，以避免导体环152与温度传感器155之间的直接热传导。绝缘层170可以是例如由聚醚醚酮(peek)制成的塑料层或陶瓷层。绝缘层170可仅在加热装置的区域中或在较长的部分或整个长度上围绕内轴管120。附加地或可选地，绝缘空气层可以设置在电路板151与内轴管120之间。
46.因此确保了从导体环152经由内轴管120到温度传感器155的寄生热传导路径的热阻显著大于从导体环152经由中间轴管111到温度传感器的热传导路径的热阻。因此，可以通过温度传感器155精确地测量窗口116附近的中间轴管111的温度，而不会由于通过寄生热传导路径的热流而使测量失真。
47.在其远端，内轴管120和/或绝缘层170具有凹槽或平坦部171，温度传感器155插入该凹槽或平坦部171中。在这种情况下，封装体158用作热敏电阻156、157与内轴管120的附加热绝缘。
48.为了安装内窥镜，柔性印刷电路板151可以简单地缠绕在内轴管120的远端，并通过合适的方式固定在那里。这可以通过例如在内轴管120和电路板151上在导体环152和温度传感器的区域之外滑动热缩管，然后收缩该管来实现。然后内轴管120与柔性印刷电路板一起滑入中间轴管111中。