视频内窥镜和制动件

本发明涉及一种具有侧向视向的视频内窥镜，其包括：具有近端和远端的细长杆、布置在该杆的远端的部分中的物镜、布置在该物镜附近的电子图像转换器和设置在杆近端处的主体，其中第一握持件设置在该主体上，第一握持件相对于所述杆和主体不可旋转并且用于使所述杆和主体绕该杆的纵轴线旋转以便改变该视频内窥镜的视向，第二握持件设置在该主体上，第二握持件能绕该杆的纵轴线相对于该杆和该主体旋转并用于在通过旋转第一握持件来改变该视频内窥镜视向时保持电子图像转换器的水平位置，以及在第二握持件与该主体和/或第一握持件之间设置至少一个环形弹性制动件。

此外，本发明涉及一种环形制动件。

视频内窥镜在医学上已被用了一段时间用于光学检查和在必要时用于治疗难以接近的人类患者或动物患者区域。为此目的，视频内窥镜通常包括细长杆，该杆穿过自然的或手术产生的体孔而插入感兴趣区域。主体位于杆近端处，在此处，视频内窥镜可被保持和控制。物镜布置在杆远端处，该物镜将感兴趣区域的图像投影到紧邻物镜布置的电子图像转换器上。图像转换器生成电子视频信号，其通过在杆中延伸的信号线或以无线方式被传输到主体，并从那里被传输到控制单元。视频信号可以从控制单元被路由到监视器和/或视频记录设备。

为了扩大可观察区域，视频内窥镜通常具有侧视方向，即，相对于杆的纵轴线偏离一定角度的视向。通过旋转该杆，该视向可被旋转。

为了在杆旋转时保持视频图像的水平位置，电子图像转换器必须在其旋转位置中保持恒定。为此目的，已知的视频内窥镜在主体上包括两个握持件。第一握持件不可旋转地联接至所述杆和主体，从而所述杆和进而视频内窥镜的视向可以通过旋转第一握持件被转动。例如第一握持件可以包括设置在主体远端处的转动环。第二握持件可相对于第一握持件和主体旋转并且被接合至图像转换器，使得图像转换器的旋转取向始终与第二握持件的旋转取向相对应。

为了改变视频内窥镜的视向，用户现在可在用一手握住第二握持件的同时用另一只手转动第一握持件。这样一来，视频图像的水平位置保持稳定。

为了确保视频内窥镜的舒适安全操作，借助设置在第二握持件与主体和/或第一握持件之间的环形弹性制动件调节为了转动该视向而待施加的力矩。

不可避免地在可彼此相对旋转的部件如第二握持件和主体和/或第一握持件之间出现间隙，在使用视频内窥镜期间湿气和污物可能进入该间隙中。这些间隙在视频内窥镜的修复过程中难以清除。所安装的环形弹性制动件也可以获得一定密封效果以防止湿气或污物进入。

对应的视频内窥镜例如由申请人以名称“ENDOEYE”投放市场。

在现有技术中，通常将由诸如橡胶或硅氧烷之类的弹性体制成的密封环用作环形弹性制动件。这样的密封环具有足够高的对机械、热和化学冲击的抵抗能力，其主要在视频内窥镜修复期间内影响该密封环。

但是，即便已知的弹性体密封件的密封能力在经过多次再处理循环之后仍保持完好无损，关于密封环的性能仍会出现变化。特别是已经观察到，随着时间推移，密封环的滑动性能改变，使得使第二握持件相对于主体旋转更加困难。这在使用视频内窥镜时是麻烦的。

因此，本发明的目的是提供视频内窥镜和环形制动件，其与所述问题相关地得到改进。

根据本发明的一个方面，此目的通过一种具有侧向视向的视频内窥镜来实现，其包括：具有近端和远端的细长杆、布置在该杆的远端的部分中的物镜、布置在该物镜附近的电子图像转换器和设置在杆的近端处的主体，其中第一握持件设置在该主体上，第一握持件相对于所述杆和主体不可旋转并且用于使所述杆和主体绕该杆的纵轴线旋转以便改变该视频内窥镜的视向，第二握持件设置在该主体上，第二握持件能绕该杆的纵轴线相对于所述杆和主体旋转并用于在通过旋转第一握持件来改变该视频内窥镜的视向时保持电子图像转换器的水平位置，以及在第二握持件与该主体和/或第一握持件之间设置至少一个环形弹性制动件，其进一步的特征在于，所述至少一个环形弹性制动件包括周向卷绕的螺旋弹簧，该螺旋弹簧的线圈被定向为使由单个线圈跨越的表面的表面矢量基本上在该制动件圆周方向上指向。

本发明包括以下发现：与弹性体密封件的相应特性相比，螺旋弹簧的滑动性能和密封性能受机械、热和/或化学影响的影响明显更低。与此同时，已经令人惊讶地发现，不可避免地出现在周向卷绕的螺旋弹簧中的间隙没有显著削弱螺旋弹簧防止污垢或湿气进入的密封效果。

在根据本发明的视频内窥镜的另一个有利实施方式中，该螺旋弹簧可以布置在第一接触面和第二接触面之间，使得该螺旋弹簧的线圈在第二握持件相对于主体旋转期间沿着第一接触面和/或第二接触面滑动。结果，螺旋弹簧的高长期稳定性直接促进视频内窥镜的滑动性能。

该螺旋弹簧可以由传导性材料尤其是弹簧钢制造，而第一和/或第二接触面可以由非传导性材料特别是塑料制造。这样的材料组合一方面提供特别令人愉悦的滑动性能，另一方面提供接触面相互间的电绝缘，类似于经典的弹性体密封。

在本发明的又一实施例中，迷宫密封件或间隙密封件可设置在所述至少一个环形制动件的前面或后面。这样的附加制动件可以进一步改善密封效果而不影响制动件滑动性能。

在根据本发明的视频内窥镜的一个有利实施例中，在第二握持件与主体和/或第一握持件之间，可以设置两个弹性制动件，每个弹性制动件包括在周向上卷绕的螺旋弹簧。

在此，第一弹性制动件可以设置在主体近端的一部分中，第二弹性制动件可以设置在主体远端的一部分中。这样一来，第二握持件以特别牢固的方式在主体上被引导。另外，在主体和第二握持件之间的且在主体长度上延伸的空腔因此可以在两侧被密封。

在根据本发明的视频内窥镜的一个可能实施方式中，螺旋弹簧可以具有非圆形的线圈横截面。就此而言，螺旋弹簧的线圈横截面的最大直径可以被排列成处在该杆的纵向上。该螺旋弹簧的线圈横截面的最小直径可以被排列成垂直于该杆的纵轴线。

螺旋弹簧的这种设计具有各种优点。一方面，非圆形形状防止螺旋弹簧在组装期间在杆的纵向上滚动，在这种情况下，弹簧可能不均匀地扭曲，这又将导致不均匀的制动和/或密封效果。与此同时，在螺旋弹簧的内侧和外侧的较小曲率半径减小了作用于接触面的表面压力。

在根据本发明的视频内窥镜的另一优选实施例中，所述至少一个制动件设置在径向间隙中，该间隙的径向高度比螺旋弹簧的线圈横截面的最小直径小至少10％，优选至少25％。但优选地，该间隙的径向高度是螺旋弹簧的线圈横截面的最小直径的至少50％。

较低的间隙高度垂直于杆的纵轴线压缩该螺旋弹簧，使螺旋弹簧的单独线圈倾斜。当间隙高度比螺旋弹簧的线圈横截面的最小直径小10％时，倾斜角约为25°，当间隙高度比螺旋弹簧的线圈横截面的最小直径小25％时，倾斜角约为40°。

在根据本发明的视频内窥镜的另一有利实施例中，所述至少一个制动件设置在径向间隙中，该间隙的径向高度小于该间隙的平均半径的20％，优选小于15％，特别优选小于10％。通过间隙的相应尺寸设定，确保螺旋弹簧的单独线圈之间的间隙不会变宽以致削弱密封效果。优选地，该间隙的径向高度为间隙的平均半径的至少1％。

螺旋弹簧可以由横截面基本为圆形的金属丝卷绕而成。

该目的通过根据上述实施例的视频内窥镜的制动件来进一步实现。就此而言，关于有利的实施例以及由此可获得的效果和优点，明确参照上面所述的内容。

以下，参照多个实施例来更详细描述本发明。就此而言，所示实施例仅用于提供对本发明的更好理解而不是将本发明限制到这些实施例。示出了：

图1示出视频内窥镜，

图2以截面图示出视频内窥镜，

图3a示出弹性制动件，

图3b示出图3a的截面放大图，

图4示出弹性制动件的截面图，

图5a示出处于未受力状况下的制动件的局部，

图5b和图5c示出处于受力状况的制动件的局部，

图6以截面图示出另一视频内窥镜。

图1示出具有细长杆2的视频内窥镜1，在杆远端中设有物镜3。物镜具有侧向视向，即，由箭头4表示的物镜3的视向偏离视频内窥镜1的纵轴线5。

此外，视频内窥镜1具有主体10，在该主体上设有第一握持件11和第二握持件12。

第一握持件11被设计成在主体远端处的旋转轮。借助第一握持件11，杆2、物镜3和主体10可绕内窥镜的纵轴线5被旋转，使得视频内窥镜的视向也绕纵轴线5旋转。这由双箭头15指示。

未示出的电子图像转换器例如靠近物镜3如CCD芯片或CMOS芯片地设置在杆2中。当然，也可以设置多个图像转换器以成像立体光学系统的不同颜色空间或部分图像。电子图像转换器将由物镜3投射的图像转换成电信号，该电信号穿过杆2被传输到主体10中，并从那里经由电缆16被传输到未示出的外部处理设备。处理设备可以处理电信号，例如以便在监视器上显示或在存储件中存储。

为了在视频内窥镜1的视向正被旋转时保持视频图像的水平位置，图像转换器可旋转地布置在杆2中并且旋转耦合至第二握持件12。为此规定了穿过杆或穿过主体10的壁起作用的磁耦合。这种磁耦合的结构本身是已知的，故在此无需详细解释。

第二握持件12相对于第一旋转体11和主体10可旋转地设置。当现在通过旋转第一握持件11使视频内窥镜的视向旋转时，第二握持件12可同时被保持就位，借此该电子图像转换器的取向也保持恒定。

图2以简化截面图示出视频内窥镜1，为了清楚起见而未示出杆2和主体10的内部。

可以看到，第一握持件11在从杆2到主体10的过渡区附近不可旋转地被联接到杆2。第二握持件12从主体10的近端延伸到其远端，并且在那里在主体10和第一握持件11之间延伸。

为了调节旋转视频内窥镜1的视向所需要的力矩，在主体10与第二握持件12之间以及在第一握持件11与第二握持件12之间设置环状弹性制动件21、22，如以下将详细解释的那样。

在主体10、第一握持件11和第二握持件12之间形成空腔20，在使用视频内窥镜1期间，湿气和污物可能进入该空腔，这可能难以去除。

制动件21、22还用作密封件用于防止湿气和污物进入空腔20。此外，在第一握持件11和第二握持件12之间的间隙23被制成特别窄，从而其用作附加间隙密封件。

图3a以前视图示出处于未受力状态的弹性制动件21，并且图3b示出图3a的部段X的放大图。

可以看到该制动件21由螺旋弹簧30组成。螺旋弹簧30的单独线圈31如此取向，即，由单独线圈31跨越的的表面33的表面矢量32基本上指向制动件21的圆周方向。

螺旋弹簧30由横截面大致呈圆形的金属丝卷绕而成。例如不锈钢适合作为螺旋弹簧30的材料。

为了制造环形制动件21，螺旋弹簧可以首先沿制动件的周向长度作为笔直螺旋弹簧被卷绕，然后被弹性弯曲而形成环。然后，螺旋弹簧的两端可被连接例如焊接在一起以形成连续环形螺旋弹簧。

在制动件21的外部中，环形形状不可避免地导致在螺旋弹簧30的线圈31之间的小间隙35。为了防止这些间隙变得大到足以削弱制动件21的密封效果，制动件21所插入的间隙的径向高度显著小于该间隙的平均半径。优选地，该间隙的高度小于该间隙的平均半径的20％，更优选小于该间隙的平均半径的15％，并且最优选小于该间隙的平均半径的10％。

图4以横截面示出弹性制动件21。可以看到制动件21的线圈横截面是非圆形的，大约为椭圆形。在此，线圈横截面的最大直径被排列成处在杆2的纵轴线5方向上，而线圈横截面的最小直径被排列成垂直于杆2的纵轴线5。

当组装视频内窥镜1时，例如当第二握持件12在主体10上轴向滑动时，制动件21的非圆形线圈横截面防止制动件21沿接触面滚动。在这种情况下螺旋弹簧30会不均匀地扭转，从而会削弱制动件21的制动和/或密封效果。

图5a至图5c示出间隙高度对螺旋弹簧30的结构的影响，在该间隙中插入弹性制动件21、22。

图5a示出处于松弛状态的螺旋弹簧的线圈31的位置，在这里，线圈31大致垂直于制动件周向延伸。

图5b示出如下情况，间隙的高度比螺旋弹簧30的线圈直径小了约10％。可以看到线圈31弹性地移动向一侧，在图5b中移动约25°。在此过程中，螺旋弹簧30建立回复力，回复力保证螺旋弹簧30与接触面的均匀密封接触。

螺旋弹簧30的回复力基本上决定了在制动件30与相应的接触面之间的摩擦，进而决定了要由使用者在旋转视频内窥镜1的视角时施加的力。由于回复力在暴露于化学或热影响时几乎不受影响，故摩擦在很长一段时间内且经过许多次修复周期都保持恒定。舒适操作视频内窥镜1所需要的螺旋弹簧30的准确回复力主要取决于视频内窥镜1的尺寸和所用材料。可以通过简单实验就毫不费力地找到具体的视频内窥镜1。

当使第二握持件12相对于视频内窥镜1的主体10旋转时，螺旋弹簧30的线圈31沿内接触面或外接触面滑动。用于螺旋弹簧的钢和塑料、例如用于接触面聚四氟乙烯(PTFF)或聚乙烯(PE)已被证明在此情况下是特别有利的材料组合。非传导性接触面提供额外的优势，即，视频内窥镜1的可彼此相对旋转的部段是彼此电绝缘的，这对应于在使用传统弹性体密封件时的情况。

图5c示出如下情况，该间隙的高度比螺旋弹簧30的线圈直径小约25％。在这里，线圈31倾斜约40°角度。

制动件22的设计对应于制动件21的所述设计。图6示出视频内窥镜101的一个替代设计。这基本上对应于图2所示的视频内窥镜1的设计，其中对应的零部件所带有的附图标记加100，并且不再详细说明所述零部件。

与在视频内窥镜1中不同，在视频内窥镜101中，第二制动件122未设置在第一握持件111与第二握持件112之间，而是设置在第二握持件112与主体110之间，在转入到杆102的过渡区附近。

作为另一特定特征，制动件122设置在形成于主体110内的内狭槽与形成在第二握持件112中的外狭槽之间。这允许在视频内窥镜101的组装期间获得制动件122实际上在两个狭槽之间接合，因此明显指示正确定位。当然，相应的实施例也可被用于第一制动件121。