專利名稱：整裝的可滅菌外科系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種外科系統。更特別地，本發明涉及一種整裝的可滅菌外科系統，諸 如內窺鏡系統。
背景技術：
具有各種不同的外科系統可以對手術過程和手術位置進行觀察。內窺鏡就是這樣 一種手術裝置。這種裝置在手術過程中可以插入患者體內，以便在患者體內照明、觀察和/ 或控制手術位置。普通的內窺鏡通常采用柔軟的內窺鏡軸，該軸的第一端可插入患者體內。 該軸的第一端安裝有攝像機，并且其第二端連接有電源，以向該攝像機提供電力。另外，該 軸具有貫穿于其中并與患者體外的光源連接的光纖束。該光源由另一個電源供電，來自該 光源的光通過軸中的光纖束從第二端傳輸到第一端以照亮患者體內的手術位置。此外，內 窺鏡的第二端連接到電視監視器上，該電視監視器也具有另一電源，以顯示攝像機接收到 的圖像。因而，該種類型的普通外科系統，如內窺鏡系統，通常體積大、結構復雜并且難于 操作。

發明內容
本發明涉及一種外科系統，例如內窺鏡系統。根據一個實施例，內窺鏡系統包括 軸，該軸具有光源和/或圖像獲取裝置，如攝像機，其中每一個都安裝在軸的遠端或者通過 光纖連接到軸的遠端。光源可以是發光二極管或者發光二極管的陣列，并且該光源具有設 置在軸的遠端上的自身的電源。該軸具有密封的護套，從而是可滅菌的，例如是能經受高溫 高壓的。有利地，光源和/或圖像獲取裝置也密封在軸的遠端內，從而是可滅菌的，例如是 能經受高溫高壓的。該軸還包括工作通道，其用于允許工具穿過軸而通過；沖洗/抽吸通 道，其用于允許液體穿過軸而被輸送；以及電纜，其用于穿過軸而傳遞數據或者電能。軸的近端或者固定地、或者可拆卸地連接到帶有視頻處理器的控制模塊上。優選 地，控制模塊是可滅菌的，例如是能經受高溫高壓的。圖像獲取裝置獲得的圖像數據通過軸 內電纜中的數據傳輸纜傳送到視頻處理器，并且顯示在與控制模塊整體安裝的顯示屏上。 控制模塊包括沖洗/抽吸系統，該系統用于通過軸的沖洗/抽吸通道來輸送流體。控制模 塊還可以包括控制單元，該控制單元使得使用者能夠控制內窺鏡系統的特定功能；以及 控制器，該控制器可自動控制內窺鏡系統的特定功能。控制模塊與電源模塊連接。電源模塊包括與軸內的操縱纜連接的操縱電機。此外， 電源模塊還包括用于驅動如沖洗/抽吸系統、操縱電機等的驅動電機。電源模塊還包括電
4源，該電源用來向電機、控制器、光源、圖像獲取裝置等提供電能。在一個實施例中，控制模 塊和電源模塊包含在一個單獨的單元中。


圖1是根據本發明的一個實施例的內窺鏡系統的幾個部件的立體圖；圖2是圖1中所示的內窺鏡系統的另外的部件的立體圖；圖3是圖1中所示的內窺鏡系統的控制單元的示意圖；圖4是圖2中所示的電力傳輸纜的接頭的主視圖；圖5是圖2中所示的內窺鏡系統的電機排布的示意圖；圖6是圖1和圖2中所示的內窺鏡系統的示意圖；圖7是圖1中所示的內窺鏡系統的存儲裝置的示意圖；圖8是根據本發明的另一個實施例的內窺鏡系統的幾個部件的立體圖；圖9是根據本發明的再一個實施例的內窺鏡系統的幾個部件的立體圖；以及圖10是根據本發明的又一個實施例的手持式外科系統的幾個部件的立體圖。
具體實施例方式圖1到圖7中示出了根據本發明的外科系統(在本實施例中為內窺鏡系統10)的 一個實施例。圖1示出了內窺鏡系統10的幾個部件，包括軸12和控制模塊14，軸12連接 到該控制模塊上。雖然此處所述的實施例描述了軸12被固定地連接到控制模塊14上，但 是可以想到，在根據本發明的可選擇的實施例中，軸12也可以可拆卸地連接到控制模塊14 上。此外可以想到，雖然外科系統10結合內窺鏡來描述，但是該外科系統也可結合直腸鏡、 肛鏡等使用。根據一個實施例，軸12包括管狀的護套13，該護套包括涂層或者其他密封裝置， 以在軸12的內部區域和外在環境之間提供流體緊密封。護套13可以由親和組織的、可滅菌 的彈性材料制成，優選地，護套13由能經受高溫高壓的材料制成。此外，護套13可以由具有 高的或者相對高的潤滑性的材料制成。例如，護套13可由如下材料制成Tefl0nTM(即含氟 聚合物，如聚四氟乙烯-“PTFE”)；硅樹脂；TefIonTM/硅樹脂組合物，例如SIL_K0RETM(由 W. L GoreMssociates制造)；“EPTFE(膨體聚四氟乙烯)”，例如膨體Teflon等。其他可 以采用的適合的材料和密封裝置在本申請人于2002年3月15日提交的共同未決美國專利 申請No. 10/099, 634中有更詳細地描述，其整個內容特別結合于此供參考。在該實施例中，軸12具有可插入到患者體內的遠端12a，以及與控制模塊14或者 固定或者可拆卸地連接的近端12b。在該實施例中，光源26和圖像獲取裝置28都安裝在 軸12的遠端12a上。在其他的實施例中，光源26和/或圖像獲取裝置28安裝在控制模塊 14中。如果光源26安裝在控制模塊14中，那么光會通過光纖從光源26傳送到軸12的遠 端12a。如果圖像獲取裝置28安裝在控制模塊14中，那么圖像數據(例如，包括體內反射 的光)會通過光纖從軸12的遠端12a傳送到圖像獲取裝置28。圖像獲取裝置28包括透鏡和設置用來通過透鏡獲取圖像的圖像傳感器，例如光 敏裝置，如CXD或者CMOS型圖像傳感器。在一個實施例中，圖像獲取裝置28還包括用來清 潔透鏡上的碎屑的清潔裝置。有利地，光源26和圖像獲取裝置28被密封在軸12的遠端12a內，這樣光源26和圖像獲取裝置28也可被滅菌，例如經受高溫高壓。根據圖1中的實施例，軸12還限定有電纜20，該電纜從軸12的遠端12a向軸12 的近端12b延伸。根據本發明的一個實施例，電纜20包括電力傳輸纜22和數據傳輸纜24。 電力傳輸纜22的遠端與安裝在軸的遠端12a上的光源26和/或圖像獲取裝置28連接。 電力傳輸纜22的近端與電源相連接，例如，與設置在控制模塊14上的電源44連接，可選擇 地，與安裝在電源模塊50上的電源62連接(以下將結合圖2進行更詳細地描述)。電力傳 輸纜22設置用來從電源44或者電源62向光源26和/或圖像獲取裝置28提供電能。可選擇地或者另外地，在軸12的遠端12a上靠近光源26和圖像獲取裝置28可以 安裝附加電源，從而可以向光源26和/或者圖像獲取裝置28提供電能。例如，圖8示出了 本發明的一個實施例，其中，內窺鏡系統400具有安裝在軸12的遠端12a上、并靠近光源26 和圖像獲取裝置28的附加電源27a。附加電源27a向光源26和/或圖像獲取裝置28提供 電能。因而，根據本實施例，可以不再需要軸12內的電力傳輸纜22，從而在需要時，可以減 小軸12的截面積。由于在手術過程中，軸12可以通過外科醫生切開的切口而插入到患者 體內，并且由于通常需要最小化該切口的尺寸(例如為了愈合)，因此，為使用于插入患者 體內的切口更小，減小軸12的截面積是有利的。根據本發明的各種其他實施例，可以理解，光源26和圖像獲取裝置28的電源可 以沿著軸12安裝在任意位置上，或者可以安裝在任何其他的位置上。在這些實施例中，光 源26和圖像獲取裝置28的電源沿著軸12位于某個位置上，而電力傳輸纜22在光源26和 /或者圖像獲取裝置28與電源之間在軸12內延伸，例如，圖9示出了本發明的另一個實施 例，其中，內窺鏡系統500具有附加電源27b，該電源位于軸12的遠端12a和近端12b之間 的軸12的部分內。附加電源27b向光源26和圖像獲取裝置28中的一個或者向二者均提 供電能。因而，根據這個實施例，可以部分地不再需要軸12內的電力傳輸纜22，例如，附加 電源27b和軸12的近端12b之間的軸的部分內的電力傳輸纜可以取消。再返回參見圖1，安裝于軸12的遠端12a上的光源26除了可以包括發光二極管或 者發光二極管的陣列之外，還可以是其他任意類型的光源。發光二極管或者發光二極管的 陣列可以發出諸如白色的光，由于與普通內窺鏡系統的光源的電能需求相比，發光二極管 或者發光二極管陣列的電能需求相對較低，因此使得這種電源可以設置在軸12的遠端12a 上。如上所述，軸12上的電纜20還包括數據傳輸纜24。該數據傳輸纜24的遠端被連 接到圖像獲取裝置28 (該裝置安裝在軸12的遠端12a上)上，數據傳輸纜24的近端連接 到視頻處理模塊30(該模塊設置在控制模塊14內)上。在該實施例中，視頻處理器30設 置用來通過數據傳輸纜24接收來自圖像獲取裝置28的數據信號。可選擇地，軸12不具有 數據傳輸纜24，而是具有無線接收和發送裝置，其能夠以無線方式傳輸數據。根據本發明的一個實施例，軸12還包括工作通道16，該工作通道從軸12的遠端 12a向軸12的近端12b延伸。工作通道的口 16a位于軸12的遠端12a上，并通向工作通道 16內。工作通道16與設置在控制模塊14內的工作通道通路16c連通，從而使得使用者可 以通過控制模塊14內的工作通道通路16c可接近工作通道16。工作通道16可以設置成允 許通過小的內窺鏡工具等，諸如切割刀片，因而使得使用者能夠通過軸12操縱位于軸12的 遠端12a附近的組織，而不需要從患者體內取出軸12的遠端12a。
根據本發明的一個實施例，軸12還包括沖洗/抽吸通道32，該通道從軸12的遠端 12a延伸到軸12的近端12b。沖洗/抽吸通道的口 32a位于軸12的遠端12a，并通向沖洗 /抽吸通道32內。沖洗/抽吸通道32與設置在控制模塊14和/或電源模塊50上(下文 結合圖2進行說明)的沖洗/抽吸系統19連接或者連通。沖洗/抽吸通道32設置用來穿 過沖洗/抽吸通道32，以在第一方向，例如，朝向軸12的遠端12a的方向上輸送液體，以沖 洗手術部位，和/或，穿過沖洗/抽吸通道32，以在相反方向，例如，離開軸12的遠端12a的 方向上輸送流體，以抽吸手術部位的流體。根據本發明的一個實施例，軸12還限定有至少一個操縱(轉向)纜，以對至少軸 12的一部分進行操縱。在一個實施例中，軸12的整個長度都是可操縱的，而根據其他的實 施例，只有軸12的一部分，如鄰近軸12的遠端12a的部分是可操縱的。在所示的實施例中， 軸12包括第一操縱纜34和第二操縱纜36。第一操縱纜34設置用來在第一和第二方向(以 180度角互相分開，例如南北向)上操縱軸12，而第二個操縱纜36設置用來在第三和第四 方向(以180度角互相分開，并且和第一、第二方向以90度角分開，例如東西向)上操縱軸 12。可以理解，這里提到的南、北、東、西是對相對坐標系來說的。有利地，第一操縱纜34和 第二操縱纜36中的每一個都從軸12的遠端12a，或者從鄰近軸12的遠端12a的位置延伸 到軸12的近端12b。然而，可以理解，雖然此處僅示出和描述了在上述的每個方向上的單獨 一條操縱纜來操縱軸12，但是在下文所述的本發明的其他實施例中，可以使用一條以上的 操縱纜來實現該目的。例如，操縱纜可以如名稱為“A Carriage Assembly forControlling a Steering Wire Mechanism Within a Flexible Shaft”的美國專利申請 No. 09/510，923 中所述的那樣進行設置和形成，其全部內容特別結合于此供參考。在軸12的遠端12b上，第一操縱纜34和第二操縱纜36與控制模塊14和/或者 電源模塊(動力模塊)50上的驅動部件連接。圖3中示出和描述的一種該裝置(下面將進 行更詳細的討論)設置成第一操縱纜34和第二操縱纜36與操縱電機84、90的驅動軸86、 92連接。如上所述，圖1還示出了用來控制內窺鏡系統10的操作的控制模塊14。有利地， 控制模塊14是設有控制單元150的手持式裝置，該控制單元具有控制機構以使得使用者可 控制內窺鏡系統10的某些功能。優選地，控制模塊或者可拆卸的，或者是當與軸12連接時 是可滅菌的，例如，經受高溫高壓。控制模塊14包括控制器122，該控制器與軸12、控制模 塊14、和電源模塊50的各種部件相連接。有利地，控制器122設置用來控制內窺鏡系統10 的其他功能。下面將對圖6進行更詳細地說明，該圖示意性地示出了與內窺鏡系統10的其 他部件連接的控制器122的一個實施例。根據本發明的實施例，控制模塊14包括視頻處理器30，該視頻處理器通過軸12的 數據傳輸纜24或者通過無線裝置接收來自圖像獲取裝置28的數據信號。控制模塊14還包 括與視頻處理器30連接的整體顯示屏46。在通過數據傳輸纜24接收到來自于圖像獲取裝 置28的信號之后，視頻處理器30用來處理信號并在顯示屏46上顯示圖像，該圖像對應于 圖像獲取裝置28接收的圖像。根據一個實施例，顯示屏46可以相對于控制模塊14移動， 例如旋轉、滑動等。以這種方式，顯示屏46在處于收回位置時不能被使用者看到，而在處于 伸出位置時可以被使用者看到。如前所述，控制模塊14是以適當的材料和密封件制成，從 而當顯示屏46處于收回位置時，控制模塊可進行滅菌，例如經受高溫高壓。因而，包括顯示屏46的控制模塊14可以在其所工作的環境中被保護起來。除了從圖像獲取裝置中接收的視頻數據之外，顯示屏46還顯示與內窺鏡系統10 的操作相對應的數據。例如，根據一個實施例，顯示屏46通過諸如指示器18a和18b這樣 的指示器(示于圖6中，下面將作更詳細地描述)提供指示，該指示對應于系統是否打開或 者關閉，或者對應于操縱纜、沖洗/抽吸系統19、或內窺鏡系統10的任何其他方面的狀態。控制模塊14還可以包括沖洗/抽吸系統19，例如泵，其配置用來在第一方向通過 沖洗/抽吸通道32朝向軸12的遠端12a泵送液體以對手術部位進行沖洗。另外，控制模 塊14可以包括第二或者同樣的泵(未顯示)，其配置用來在相反方向通過沖洗/抽吸管道 32泵取流體使之遠離軸12的遠端12a以抽吸手術部位的流體。沖洗/抽吸系統的操作可 以由控制模塊14的控制單元150上的沖洗/抽吸控制開關39來控制。泵由控制模塊14 上的電源44，電源模塊50上的電源62或者任何其它的電源來提供動力。控制模塊14與電力傳輸纜48的一端48a連接。電力傳輸纜48可固定地或者可 拆卸地連接到控制模塊14上。下面結合圖2對電力傳輸纜48的其他特征進行說明。控制模塊還可以包括作為控制單元150的部件的操縱控制器1300、開關312、和兩 位搖桿314。下面結合圖3對操縱控制器1300、開關312、和兩位搖桿314進行更詳細的說 明。圖2示出了電源模塊50，控制模塊14可以牢固地或者可拆卸地連接到該電源模塊 上。雖然此處描述的實施例包括與控制模塊14可拆卸地連接的電源模塊50，但是可以理 解，在本發明的可選擇的實施例中，電源模塊50可以與控制模塊14固定地連接。在該實施 例中，電源模塊50可以被使用者佩戴在身上，例如通過帶51佩帶。控制模塊14通過電力傳輸纜48與電源模塊50連接。如圖2所示，通過位于電力 傳輸纜48的一端48b上的接頭56，該電力傳輸纜48可以可拆卸地連接到電源模塊50的 相應接頭58上。根據一個實施例，接頭56包括鍵結構56a，從而使接頭56正確定位，以與 設置電源模塊50上的接頭58相匹配和互補。這種鍵結構56a可以設置在接頭56和所述 相匹配和互補的接頭58(設置在電源模塊50上)兩者中的一個或兩個上。例如，接頭56 可以包括快速連接型的連接器，該連接器可以使用諸如簡單的推壓動作而將電力傳輸纜48 的接頭56與電源模塊50的接頭58接合在一起。可以設置密封件，用來在接頭56內部和 外在環境之間提供流體緊密封。在可選擇的實施例中，電力傳輸纜48通過其第一端48a固 定地連接到控制模塊14(見圖1)上，同時又通過其第二端48b固定地連接到電源模塊50 上。有利地，電源模塊50還容納操縱和驅動電機。例如，根據本發明的一個實施例，電 源模塊50容納幾個操縱電機以對軸12的操縱纜34、36進行操作。圖5示出了的操縱電機 的這種布置的一個典型實施例，以下將對其進行更詳細地描述。此外，根據本發明的一個實 施例，電源模塊50容納驅動電機以操作沖洗/抽吸系統19等。此外，電源模塊50可以包括流體容器60和電源62，如電池。根據一個實施例，流 體容器60和電源62可從電源模塊50取出。以這種方式，流體容器60可以根據需要補充 流體，例如水。根據本發明的一個實施例，流體容器60可提供流體以通過沖洗/抽吸系統 19泵送到手術部位。可選擇地，流體容器60可通過沖洗/抽吸系統19儲存從手術部位取 出的流體。在該實施例中，流體容器60可從電源模塊50中取出以便清空里面的東西。此
8外，電源62可從電源模塊50中取出以便在需要時對其進行充電。如上所述，根據本發明的 各個實施例，電源62可以向光源26和圖像獲取裝置28提供電能，然而，在本實施例中，電 源62向設置在控制模塊14和電源模塊50上的控制器122和/或沖洗/抽吸系統19和/ 或操縱和驅動電機等提供電能。根據另外一個實施例，電源模塊包括電源線59，使電源模 塊50可以插接到電插座(未顯示)或其他常規電源中，從而不再需要電源62或者不再需 要為電源62提供備用電源。現參照圖6，該圖為內窺鏡系統10的示意圖。控制器122可以設置在控制模塊14 中，并且配置為用來對內窺鏡系統10的各種功能和操作進行控制。設置有存儲器單元130， 并且該存儲器單元包括存儲器，例如ROM部件132和/或RAM部件134，用來存儲控制器122 所用的程序或者算法。ROM部件132通過導線136與控制器122進行電和邏輯連接，而RAM 部件134通過導線138與控制器122進行電和邏輯連接。RAM部件134可以包括任意類型 的隨機存儲器，例如，磁存儲裝置、光存儲裝置、光-磁存儲裝置、電存儲裝置等。同樣地， ROM部件132可以包括任意類型的只讀存儲器，例如，諸如PC卡或PCMCIA型裝置這樣的可 移動存儲裝置。可以理解，ROM部件132和RAM部件134具體可以是一個單獨的單元或者 可以是分開的單元，并且ROM部件132和/或RAM部件134可以以PC卡或者PCMCIA型裝 置的形式設置。控制器122進一步通過導線154與顯示屏46連接，并分別通過導線156、158與指 示器18a和18b連接。導線124、126、128分別將控制器122電和邏輯地連接到電機84、90、 96上，三個電機的功能將在下面更詳細地詳述。控制單元150通過導線152與控制器122 進行電和邏輯地連接，該控制單元可以包括控制模塊14的控制部件，如操縱控制器1300， 沖洗/抽吸系統開關39等。圖3示出了控制單元150的其他部件，下面對其進行更詳細地 描述。此外，控制器122通過數據傳輸纜24與圖像獲取裝置28進行電和邏輯地連接。而 且，控制器122通過導線120與一個或多個存儲器單元174進行電和邏輯地連接，圖7示出 了該存儲器單元的一個實例，下面將對其進行更詳細的詳述。如上所述，電源模塊50包括配置用來驅動操縱纜34、36的電機。圖5示意性地示 出了電源模塊50中的電機的一種可行布置。在圖5中示意性示出的典型實施例中，三個電 動電機84、90、96設置在電源模塊50中，每個電機都通過諸如電源62這樣的電源進行工 作。然而，可以理解，為了實現此目的，可以提供任意適當數量的電機，并且這些電機可通過 電池電源、線路電流、直流電源供給、電子控制直流電源，交流電源等進行工作，同樣還可以 理解，操縱電機84、90可以連接到直流電源上，該電源進而與線路電流相連，并且該電源向 電機提供工作電流。根據本發明的一個實施例，在軸12的近端12b，第一操縱纜34和第二操縱纜36連 接到控制模塊14的驅動部件(未顯示)上，該驅動部件進而連接到位于電源模塊50上的 操縱電機84、92的驅動軸86、92上。可以理解，根據本發明的各種其他實施例，驅動軸86、 92和操縱電機84、90可以改為安裝到控制模塊14上。參照圖5，當接頭56與電源模塊50接合時，電機84的輸出軸86與電力傳輸纜48 的接頭56上的連接器63接合，從而驅動第一操縱纜34。可以理解的是，雖然只示出和描述 了一個南-北方向上的、用于操縱軸12的單獨的操縱纜34，但是，根據本發明的可選擇的 實施例，本發明可以通過滑輪裝置而使用一對操縱纜來達到此目的。此外，當接頭56與電源模塊50接合時，電機90的輸出軸92與接頭56上的連接器66相連，從而驅動第二操縱 纜36。再者，可以理解的是，雖然只示出和描述了一個東-西方向上的、用于操縱軸12的 單獨的操縱纜36，但是，根據本發明的可選擇的實施例，本發明可以通過滑輪裝置而使用一 對操縱纜而達到此目的。電機84、90可以固定到支架100上，該支架可以通過電機96的輸 出軸98在第一位置和第二位置之間選擇性地移動，這樣可以選擇性地與電機84、90接合和 斷開，從而可以根據需要使軸12拉緊、操縱或者彎曲。可以理解，也可以使用其他的機械、 電或者機電的機構來選擇性地與操縱機構接合或者斷開。例如，電機可以根據諸如名稱為 “A Carriage Assembly for Controlling a Steering Wire MechanismWithin a Flexible Shaft”的美國專利申請No. 09/510, 923中所述的那樣設計和形成，其全部內容特別結合于 此供參考。現參照圖4，該圖為電力傳輸纜48的接頭56的前端視圖。接頭56包括第一連接 器63和第二連接器66，每一個連接器可轉動地固定到接頭56上。連接器63和66中的每 一個都包括各自的凹進部63a、66a。該兩個凹進部可以是六角形的形狀。然而，可以理解， 凹進部63a、66a可以是使連接器63、66非旋轉地和剛性地接合到包括在電源模塊50內的 電機裝置的各個驅動軸86、92上的任何形狀和結構，下面將進行更充分地描述。可以理解， 可以在電機裝置的各個驅動軸86、92上設置互補的凸起，從而如下所述驅動軸12的操縱纜 34、36。還可以理解，可以在驅動軸86、92上設置凹進部，并在連接器63、66上設置互補的 凸起。也可以設置任何其他可用于非旋轉地和可松開地連接連接器63、66和電機裝置的驅 動軸86、92的接頭裝置。根據一個實施例，連接器63、66與上述部件接合以對操縱纜34， 36施加拉力，從而操縱對軸12的遠端12a進行操縱。圖4還示出了流體連接器73。該流 體連接器73將電源模塊50上的流體容器60與控制模塊14上的沖洗/抽吸系統19進行 連接。此外，圖4示出了電源連接器75。在以上描述的實施例中，其中電源62對軸12以及 控制模塊14的部件提供電能，電源連接器75將電源62與這些部件連接起來。現參照圖3，該圖為控制模塊14的控制單元150的示意圖。根據本發明的一個實施 例，控制單元150包括操縱控制器1300，其具有多個開關1302、1304、1306、1308，這些開關 排列在四位搖桿1310下面。通過搖桿1310對開關1302、1304的操作可以控制第一操縱纜 34的通過操縱電機84進行的操作。同樣地，通過搖桿1310對開關1306、1308的操作可以 控制第二個操縱纜36的通過操縱電機90進行的操作。可以理解，搖桿1310和開關1302、 1304、1306、1308布置成使得開關1302、1304的操作可以在南-北方向操縱軸12，而開關 1306,1308的操作可以在東-西方向操縱軸12。再者，此處提到的南、北、東、西是對相關 坐標系來說的。可選擇地，數字操縱桿，模擬操縱桿等都可以設置用來代替搖桿1310和開 關1302、1304、1306、1308。電位器或者任何其他種類的啟動器也可以用來代替開關1302、 1304、1306、1308。而且，控制單元150可以包括開關312，該開關還根據控制器122采用的操作程序 或算法控制內窺鏡系統10的某些功能。例如，開關312的操作可以控制電機96的操作，從 而可以選擇性地接合和斷開操縱機構，或者可以控制光源26或圖像獲取裝置28的啟動。控 制單元150還可以設置有開關39，該開關的操作根據控制器122的操作程序或算法可以控 制內窺鏡系統10的其他一些功能。例如，開關39的操作可以控制沖洗/抽吸系統19的啟 動。控制單元150還包括兩位搖桿314，該搖桿具有可操作的第一和第二開關316、318。根據控制器122使用的操作程序或算法，這些開關316、318的操作還可以控制內窺鏡系統10 的其它功能。例如，兩位搖桿314的操作可以控制圖像獲取裝置28的縮放和擴大功能。控制單元150包括分離的控制器322，該控制器通過導線324與開關302、304、 306,308電和邏輯地連接，通過導線326與開關316、318電和邏輯地連接，通過導線328與 開關312電和邏輯地連接，通過導線330與開關39電和邏輯地連接。指示器18a、18b和顯 示裝置46與控制器322而不是控制器122電和邏輯地連接。根據本發明的一個實施例，一個或多個軸12、控制模塊14和電源模塊(動力模 塊)50可以包括存儲單元，如圖7中示意性地示出的存儲單元174。該存儲單元174可以存 儲如以下文獻中所述的信息，如2000年11月28日提交的美國專利申請No. 09/723,715 ； 2001年4月17日提交的美國專利申請No. 09/836，781 ;2001年6月22日提交的美國專利 申請No. 09/887,789 ；以及2002年3月15日提交的美國專利申請No. 10/099，634，其每一 個文獻的全部內容均特別結合于此供參考。例如，如圖7所示，存儲單元174包括數據連接 器272，該連接器包括觸點276，每個觸點通過各自的導線(線)278與存儲單元174電和邏 輯地連接。例如，存儲單元174配置用來存儲序列號數據180、附件類型標識數據182、和使 用數據184。存儲單元174還存儲其他數據。序列號數據180和標識數據182配置作為只 讀數據。在典型的實施例中，序列號數據180是唯一可以確定具體部件的數據，而ID數據 182是識別該部件類型(例如軸)的數據。使用數據184說明具體部件的使用，例如，軸12 的使用次數或者光源26啟動的次數。可以理解，軸12可以設計和配置成僅使用一次，或 者，在該實施例中(軸12是可滅菌的或耐高壓加熱的)可多次使用。控制模塊14和/或 電源模塊50也可以設計和配置成使用預定的次數。相應地，使用數據184可以用來判斷軸 12是否已經使用和/或使用次數是否超過了允許使用的最大值。根據一個實施例，在已經 達到允許使用的最大值之后再嘗試使用軸12 (或者控制模塊14和電源模塊50)可能會產 生“出錯”狀態。雖然上文已經參照內窺鏡系統對本發明進行了描述，但是可以認識到，在各種不 同的手術過程，例如，直腸鏡檢查、肛鏡檢查等中，也可以使用其他類型的外科系統。例如， 圖10示出了外科系統600的各種部件的示意圖。外科系統600可以構造成手持式的裝置， 并且可以采用與內窺鏡系統不同的方式。外科系統600可以包括軸612，該軸與控制模塊 614相連，控制模塊614進而與手柄650相連。為清楚起見，該外科系統的在圖1到圖9中 已經示出的其它部件，例如控制模塊、顯示屏、電源等，沒有在圖10中示出。然而，根據本發 明的各種實施例，可以理解，在外科系統600中可以采用任何一個或者所有這些部件。根據本發明的各種實施例，本發明具有普通外科系統，例如內窺鏡系統不具備的 優點。例如，普通的內窺鏡在用于患者體內之前通常要根據所謂的高級消毒標準而不是滅 菌標準進行清洗和消毒。滅菌可以提供比高級的消毒更高的清潔度，因而可以提供更高的 患者安全標準。普通的內窺鏡系統在用于患者體內之前通常不能進行滅菌，因為普通內窺 鏡系統所采用的材料是不可滅菌的，而且因為普通的內窺鏡沒有足夠的密封以經受滅菌過 程。與普通的內窺鏡系統不同，本發明的內窺鏡系統10的各種部件，特別是軸12、光源26、 圖像獲取裝置28、控制模塊14，以及在某些情況下，電源模塊50，可以是滅菌的或耐高溫加 熱的，從而可對患者提供更高程度的安全性。而且，因為本發明中內窺鏡系統10的各種部 件，例如軸12、光源26、圖像獲取裝置28、控制模塊14、和電源模塊50可以是滅菌的或耐高壓加熱的，因此這些部件可以使用一次以上并且可以使用在多個患者身上，并且與使用一 次后就必須丟棄的普通內窺鏡系統相比可以明顯節省費用。此外，根據某些實施例，根據本發明的外科系統在軸12的遠端使用發光二極管或 者發光二極管的陣列作為光源26。因而，與普通的外科系統，例如那些采用位于患者體外 的光源并且采用光纖束通過軸傳輸光的內窺鏡系統相比，本發明的外科系統可以對光線進 行更有效的使用，而那些普通的外科系統在到達手術部位之前就損失了大部分的光線。此 外，根據本發明使用的發光二極管或者發光二極管的陣列可以向手術部位提供令人滿意的 照明而需要很少的電能。因而，根據一個實施例，電源可以設置在軸12的遠端12a，或者沿 軸12的任何其它位置，也可以設置在控制模塊14中，或者電源模塊50中。另外，根據一些實施例，本發明的外科系統采用與手持式的控制模塊14整合在一 起的顯示屏46，從而可以取代笨重和復雜的單獨的電視監視器。而且，根據一些實施例，本 發明的外科系統采用可與軸12、控制模塊14、或電源模塊50結合成整體的電源、電機等，從 而使得外科系統是整裝的，例如，不需要額外的外部電源、驅動機構等。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則的內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包括在本發明的保護范圍之內。
1權利要求
一種外科系統，包括軸，其具有近端和遠端，其中所述軸的內部在所述近端和遠端處從環境流體緊密封，從而可滅菌以重復使用；圖像獲取裝置，其形成為用來接收來自所述軸的遠端的圖像數據；發光二極管，其形成為用來在所述軸的遠端提供光；控制模塊，其連接到所述軸的近端；電源模塊，其連接到所述控制模塊上，所述電源模塊形成為用來驅動至少一個可驅動的部件，所述可驅動的部件容納在所述軸、所述控制模塊和所述電源模塊的至少一個中；及至少一個電源，其整體地容納在所述軸、所述控制模塊和所述電源模塊的至少一個中，其中所述圖像獲取裝置和所述發光二極管安裝在所述軸的遠端并由所述軸不從環境向所述軸內漏液體地密封，從而可滅菌和重復使用。
2.如權利要求1所述的外科系統，其中所述軸形成為內窺鏡。
3.如權利要求1所述的外科系統，其中所述軸是柔性的。
4.如權利要求1所述的外科系統，其中所述軸是能夠承受高溫高壓的。
5.如權利要求1所述的外科系統，其中所述控制模塊是可滅菌的。
6.如權利要求5所述的外科系統，其中所述控制模塊是能夠承受高溫高壓的。
7.如權利要求1所述的外科系統，其中所述發光二極管是發光二極管陣列的一部分。
8.如權利要求1所述的外科系統，還包括用于為所述發光二極管提供電能的第二電 源，所述發光二極管和所述第二電源位于所述軸的遠端。
9.如權利要求1所述的外科系統，其中所述控制模塊可拆卸地連接到所述軸的近端。
10.如權利要求1所述的外科系統，其中所述控制模塊包括視頻處理器。
11.如權利要求10所述的外科系統，其中所述軸包括數據傳輸纜，并且其中由所述圖 像獲取裝置接收的圖像數據通過所述數據傳輸纜被傳輸到所述視頻處理器。
12.如權利要求1所述的外科系統，還包括顯示屏。
13.如權利要求1所述的外科系統，其中所述顯示屏整體地安裝到所述控制模塊上。
14.如權利要求1所述的外科系統，其中所述軸包括沖洗/抽吸通道，并且其中所述控 制模塊包括沖洗/抽吸系統，用于通過所述軸的沖洗/抽吸通道傳輸流體。
15.如權利要求1所述的外科系統，其中所述電源模塊包括泵，所述泵與所述沖洗/抽 吸系統連接，用于通過所述沖洗/抽吸通道進行導入流體和清除流體的至少一個。
16.如權利要求1所述的外科系統，其中所述軸包括用于操縱所述軸的至少一部分的 操縱纜，并且其中所述電源模塊包括與所述操縱纜連接的操縱電機。
17.如權利要求1所述的外科系統，其中所述軸包括用于允許工具從所述軸中穿過的 工作通道。
18.如權利要求1所述的外科系統，其中所述控制模塊包括用于使得使用者能夠控制 所述外科系統的控制單元。
19.如權利要求1所述的外科系統，其中所述控制模塊包括用于自動地控制所述外科 系統的控制器。
20.如權利要求1所述的外科系統，其中所述軸包括電力傳輸纜。
21.如權利要求1所述的外科系統，其中所述系統形成為手持式的裝置。
22.如權利要求1所述的外科系統，其中所述電源模塊包括驅動電機和電源的至少一個。
23.如權利要求1所述的外科系統，其中所述外科系統形成為直腸鏡和肛鏡的其中之
全文摘要
本發明公開了一種整裝的可滅菌外科系統，如內窺鏡系統。該諸如內窺鏡系統的外科系統包括可滅菌的軸，該軸具有安裝在軸的遠端上、或者通過光纖連接到軸的遠端上的光源和/或圖像獲取裝置。光源是發光二極管或發光二極管的陣列，并具有位于軸的遠端上的自身的電源。軸包括工作通道、沖洗/抽吸通道、和電纜。軸的近端連接到控制模塊上，該控制模塊具有視頻處理器和用于顯示來自圖像獲取裝置的圖像數據的、整體安裝的顯示屏。控制模塊還包括沖洗/抽吸系統、控制單元、和控制器。控制模塊連接到電源模塊。電源模塊包括與軸中的操縱纜連接的操縱電機。此外，電源模塊包括驅動電機和電源。
文檔編號A61B1/05GK101904734SQ201010262618
公開日2010年12月8日 申請日期2003年9月30日 優先權日2002年9月30日
發明者邁克爾·P·惠特曼 申請人:機能醫療干預公司