Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к разъемам, которые могут применяться для соединения компонентов, в частности, медицинских диагностических приборов, применяемых в медицине и ветеринарии, таких как видеоэндоскоп, диафаноскоп, приборы для флуоресцентной эндоскопии, ультразвуковой эндоскопии, лазерной эндоскопической хирургии, 3d-эндоскопии и высокочастотной хирургии.
Уровень техники
Медицинские диагностические приборы находят широкое применение в медицине и клинической практике для внутриполостной и наружной диагностики. Одним из распространенных видов медицинского диагностического прибора, используемого для неинвазивной диагностики, является видеоэндоскоп. Видеоэндоскоп обычно состоит из жесткой или гибкой эндоскопической насадки, предназначенной для ведения в тело пациента и имеющей на ее дистальном конце видеокамеру или фотоматрицу, рукоятки, служащей для манипулирования эндоскопом со стороны врача, и устройства отображения или монитора, предназначенного для вывода изображения исследуемого участка тела пациента.
Большинство известных видеэндоскопов имеют жесткую конструкцию насадки, при этом большинство указанных насадок выполнены неразъемными. Это приводит к тому, что для обеспечения врачу возможности качественного обзора исследуемой полости в широком диапазоне углов наблюдения необходимо использование нескольких различных видеоэндоскопов, например, имеющих различные углы и направления наблюдения.
Известны технические эндоскопы с аналоговым композитным сигналом, получаемым от видеосенсора. Для соединения насадки с рукояткой указанного эндоскопа используются коаксиальные разъемы типа RCA, а также байонетный разъем типа BNC. По указанным разъемам передается аналоговый сигнал стандартов PAL, SECAM и т.д. Также известны технические эндоскопы с цифровым коаксиальным соединителем с байонетным разъемом для цифрового сигнала SDI (Serial Digital Interface).
Недостатками указанных видеоинтерфейсов являются необходимость оцифровки данных для их сохранения и обработки в виде аналогового композитного сигнала и необходимость использования дополнительных преобразователей для цифрового сигнала SDI для перехода на массовую элементную базу, содержащую чипы, которые имеют интерфейсы для преобразования данных от ведеосенсора. Для указанного преобразования цифрового сигнала SDI нужны дорогостоящие и многокомпонентные решения. Еще одним недостатком всех специализированных интерфейсов, использующих аналоговый композитный сигнал или цифровой сигнал SDI, является узкая область применения, обусловленная передачей одного только видеосигнала. При этом для увеличения количества каналов необходимо увеличение количества контактов, размещаемых на торцевой части насадки технического эндоскопа, что ограничено диаметром самой насадки, который в случае медицинского применения должен очень малым. Также недостатком указанных эндоскопов является невозможность передачи через коаксиальные разъемы больших токов, необходимых для некоторых видов медицинской диагностики.
Из RU 2000120389 А известен многоконтактный электрический разъем с нулевым усилием сочленения-расчленения круглой формы с электрическими контактами, расположенными по окружности разъема. Однако, увеличение количества контактов вилки и розетки указанного разъема, каждый из которых в окружном направлении разъема имеет размер в несколько миллиметров, приводит к существенному увеличению диаметра соединительной части разъема вследствие увеличения ее периметра пропорционально количеству размещаемых контактов. Так, при необходимости размещения по окружности данного разъема, например, 40 контактов, требуемых для передачи сигналов при некоторых видах медицинской диагностики, при размере каждого из контактов около 3 мм, периметр соединительной части будет составлять около 120 мм, а ее диаметр составит, соответственно, около 40 мм. Таким образом использование известного разъема не позволяет обеспечить компактные размеры его соединительной части в случае его применения для соединения компонентов медицинского диагностического прибора.
Корме того, в указанном разъеме для фиксации электрического контакта между контактными парами после вставления вилки в розетку требуется выполнение зажимного соединения посредством закручивания накидной гайки, что усложняет установление электрического соединения и делает принципиально невозможной фиксацию указанного соединения одной рукой.
Таким образом, несмотря на большое многообразие известных систем, остается насущной задача создания разъема для соединения компонентов диагностических, в частности, видеоэндоскопических систем со съемными взаимозаменяемыми функциональными насадками с различными характеристиками (длина, диаметр, управляемость дистального конца и др.) для диагностических и хирургических манипуляций, которые бы обеспечивали соединение насадки с управляющим блоком системы таким образом, чтобы с одной стороны, обеспечивалась бы передача большого количества управляющих сигналов, что обеспечивало бы широкую универсальность системы, а с другой стороны, обеспечивалась бы компактность и возможность быстрой замены дистальной насадки, в том числе ее «горячей замены» непосредственно во время проведения диагностики без отключения источника питания, а также простота в управлении, одноразовость и невысокая стоимость.
Раскрытие сущности изобретения
Согласно общей концепции настоящего изобретения указанная выше задача решена путем создания разъема, который может применяться в частности, для соединения частей медицинского прибора для диагностических и хирургических манипуляций, содержащего управляющий блок и присоединяемую к нему съемную дистальную насадку, причем насадка и управляющий блок выполнены разъемными с возможностью передачи большого количества сигналов при обеспечении компактности и простоте соединения.
Согласно настоящему изобретению указанная выше задача решена благодаря разъему для приема и/или передачи множества сигналов, содержащему вставляемую одна в другую соединительную и приемную части, при этом на внешней поверхности соединительной части и на внутренней поверхности приемной части выполнено по меньшей мере по одному ряду из взаимно соответствующих двух или более контактных элементов, причем указанные ряд или ряды проходят в направлении продольной оси разъема под наклоном к указанной оси, так что каждый последующий в продольном направлении разъема контактный элемент ряда смещен относительно предыдущего контактного элемента в радиальном направлении внутрь соединительной части и кнаружи приемной части разъема.
Благодаря такому размещению контактных элементов, при котором каждый последующий в продольном направлении разъема контактный элемент смещен относительно предыдущего контактного элемента в радиальном направлении внутрь соединительной части, и соответственно, кнаружи приемной части разъема обеспечено наличие зазора между соответствующими контактными элементами разъема в процессе их соединения, что позволяет избежать трения между контактными элементами, их преждевременного замыкания в процессе соединения частей разъема. В свою очередь, это облегчает соединение разъема и его последующее разъединение, увеличивает срок службы разъема.
Кроме того, такое расположение контактных элементов позволяет увеличить их количество, которое может быть обеспечено при заданной толщине, например при заданном диаметре, соединительной части. Это обусловлено распределением контактных элементов одновременно в продольном и поперечном направлениях в противоположность их размещению только в одном поперечном сечении или только в продольном направлении. Следует отметить, что на практике может потребоваться размещение до 40-50 контактных элементов при ограниченном диаметре соединительной части и приемной части разъема.
Варианты реализации и преимущества настоящего изобретения далее будут описаны на примере использования разъема для соединения дистальной насадки и управляющего блока медицинского прибора для проведения диагностических, терапевтических или хирургических операций, однако следует понимать, что изобретение не ограничивается этой областью применения и его преимущества могут быть реализованы также в других областях, где требуется простота, надежность, компактность, благодаря тому, что конструкция разъема, предложенного авторами настоящего изобретения с одной стороны, обеспечивает передачу большого количества сигналов при компактности указанного соединения, а с другой стороны, обеспечивает быстрое, надежное и простое соединение и разъединение обеих частей разъема пользователем, в отсутствие необходимости закручивания или закрепления накидной гайкой.
В частности, предложенная конструкция разъема диагностической системы в совокупности с размещением электронных компонентов в управляющем блоке приводит к возможности использования разнообразных по размерам и другим параметрам насадок и созданию диагностических, в частности, эндоскопических систем с недорогими съемными, в том числе, одноразовыми, взаимозаменяемыми функциональными насадками, имеющими различные характеристики, такие как длина, диаметр, управляемость дистального конца насадки и т.д. для диагностических и хирургических манипуляций, характеризующихся широкой универсальностью и компактностью.
Указанное расположение контактных элементов соединительной части разъема насадки позволяет разместить большое количество контактных элементов и обеспечить передачу через них необходимого количества электрических и информационных сигналов между насадкой и управляющим блоком диагностического медицинского прибора, достаточного, в том числе, для передачи сигналов изображения с высокой разрешающей способностью, в частности, равной или большей 4К, при сохранении компактности насадки.
В одном из вариантов реализации по меньшей мере один из контактных элементов обеспечивает подачу через него электропитания, причем указанный по меньшей мере один контактный элемент имеет меньшую длину, чем остальные контактные элементы.
Указанные признаки обеспечивают возможность быстрой замены насадки, присоединенной к управляющему блоку посредством разъема по настоящему изобретению, в том числе ее «горячей замены» непосредственно во время проведения диагностики без отключения источника питания, благодаря тому, что замыкание контактов, на которые подаётся питание, происходит в данном случае в последнюю очередь, когда замкнуты все остальные контакты. Аналогично, при разъединении контакты, на которые подаётся питание, отключаются первыми.
В результате проведенных экспериментальных испытаний в процессе создания изобретения было установлено, что совокупность указанных признаков разъема по настоящему изобретению позволяет, во-первых, разместить большое количество контактных элементов при ограниченном диаметре разъема, образованного приемной частью и соединительной частью, составляющем как правило от 10 до 15 мм, и во-вторых, обеспечить легкость соединения, снижение трения и исключить или снизить вероятность несанкционированного случайного замыкания пар контактных элементов соединительной части и приемной части разъема, например в процессе установки насадки в управляющий блок.
Угол наклона может быть подобран исходя из необходимого количества контактных элементов, которые требуется разместить при заданном диаметре соединительной части.
Экспериментально был установлен предпочтительный интервал угла наклона, при котором с одной стороны, обеспечивается исключение или снижение вероятности несанкционированного случайного замыкания пар контактных элементов разъема, снижение трения, и простота соединения, а с другой стороны, обеспечивается компактность соединительной части разъема (которая, с свою очередь обеспечить компактность элемента, частью которого является соединительная часть разъема, например, насадки), и соответственно, приемной части разъема (которая соответственно, обеспечит компактность элемента, частью которого является приемная часть разъема, например, управляющего блока), а также комфортная величина усилия, прилагаемого специалистом при соединении разъема, установке насадки в управляющий блок и их разъединении по окончании работы.
Настоящее изобретение относится также к медицинскому прибору для проведения диагностических, терапевтических или хирургических операций, содержащему
управляющий блок для съемной дистальной насадки и съемную дистальную насадку, причем
насадка и управляющий блок соединены посредством разъема с возможностью передачи сигналов к/от насадки от/к управляющему блоку, выполненного в виде вставляемых один в другой соединительных элементов, на внешней поверхности одного из которых и на внутренней поверхности другого выполнен ряд или ряды контактных элементов, проходящие в направлении продольной оси разъема под наклоном к указанной оси.
В одном из вариантов реализации разъем выполнен в виде осесимметричных тел, имеющих общую продольную ось симметрии.
В одном из вариантов реализации разъем содержит множество контактных элементов, расположенных на внешней поверхности одного соединительного элемента и на внутренней поверхности другого соединительного элемента в один или несколько рядов, проходящих под наклоном к продольной оси разъема.
В одном варианте реализации радиальное расстояние между контактными поверхностями каждого из рядов контактных элементов и продольной осью разъема постоянно уменьшается при приближении контактных элементов к оконечности разъема.
В другом варианте реализации радиальное расстояние между контактными поверхностями каждого из рядов контактных элементов и продольной осью симметрии постоянно увеличивается при приближении к оконечности разъема.
Согласно изобретению, разъем содержит контактные элементы для приема и/или передачи множества сигналов, в частности, для подачи через них питания и/или передачи информационных сигналов к/от насадки от/к управляющему блоку медицинского диагностического прибора.
В конкретных вариантах реализации разъема угол наклона указанного ряда или рядов выбран из следующих интервалов: от 0,05 до 89,5 градусов, от 0,5 до 45 градусов, от 5 до 25 градусов, от 4 до 7 градусов, от 5 до 10 градусов, от 7 до 15 градусов, от 10 до 15 градусов, от 10 до 20 градусов, от 10 до 35 градусов, от 15 до 35 градусов, от 20 до 40 градусов, от 25 до 45 градусов.
В одном из вариантов реализации, радиальное расстояние между контактными поверхностями каждого из контактных элементов и продольной осью соединительной части разъема постоянно уменьшается, а радиальное расстояние между контактными поверхностями каждого из ответных контактных элементов и продольной осью приемной части разъема постоянно увеличивается при приближении контактных элементов к оконечности разъема.
В одном из вариантов реализации разъема, контактные поверхности контактных элементов расположены в плоскости, проходящей под наклоном к продольной оси разъема.
В конкретных вариантах реализации, ряд контактных элементов разъема выполнен в виде прямой линии, кривой линии, зигзагообразной линии, винтовой линии, спиралеобразной линии.
В одном из вариантов реализации, на каждой из соединительной и приемной частей разъема расположены по два или более ряда контактных элементов, расположенных со смещением друг относительно друга в окружном направлении.
В одном из вариантов реализации разъем дополнительно содержит электрические контактные элементы, расположенные на торцевой поверхности соединительной части и ответные контактные элементы, расположенные на внутренней торцевой поверхности приемной части.
В одном из вариантов реализации количество пар контактных элементов в разъеме составляет от 2 до 40 или более, предпочтительно от 4 до 12, от 10 до 20, от 16 до 24, от 20 до 40 пар контактных элементов.
В одном из вариантов реализации разъема, контакты приемной части выполнены в виде подпружиненных контактов, а контакты соединительной части в виде плоских пластинок, или наоборот.
В одном из вариантов реализации разъема, соединительная часть имеет форму цилиндра, конуса, пирамиды, усеченного конуса, усеченной пирамиды, или их сочетания.
В одном из вариантов реализации разъем также содержит направляющие средства, задающие ориентацию соединительной части относительно приемной части и обеспечивающие по существу равный зазор между контактными элементами соединительной части и соответствующими ответными контактными элементами приемной части разъема при вставке соединительной части в приемную часть разъема. Направляющие средства могут быть выполнены в виде выступа. В этом случае приемная часть содержит паз, соответствующий по форме и размеру выступу. В другом варианте реализации направляющие средства могут быть выполнены в виде лыски.
В одном из вариантов реализации соединительная часть разъема также содержит метку радиочастотной идентификации для идентификации указанной соединительной части при ее присоединении к приемной части.
В одном из вариантов реализации разъема соединительная часть также содержит фиксирующий элемент для разъемной фиксации соединительной части в приемной части при взаимодействии указанного фиксирующего элемента со средствами фиксации, расположенными в указанной приемной части, причем фиксирующий элемент выполнен с возможностью высвобождения соединительной части из приемной части при приведении в действие средства извлечения, расположенного на приемной части.
Настоящее изобретение относится также к способу проведения диагностического, терапевтического или хирургического воздействия с использованием заявленного медицинского прибора, согласно которому:
- присоединяют заявленную съемную дистальную насадку к заявленному управляющему блоку посредством описанного выше разъема;
- подают электропитание на управляющий блок;
- вводят съемную дистальную насадку в обследуемую область тела пациента;
- осуществляют диагностическое, терапевтическое или хирургическое воздействие, определяемое видом присоединенной съемной дистальной насадки.
В одном из вариантов реализации указанного способа соединение/разъединение съемной дистальной насадки и управляющего блока проводят путем линейного перемещения соединительной части и приемной части по направляющим вдоль продольной оси разъема до достижения замыкания/размыкания указанных взаимно соответствующих контактных элементов разъема.
В одном из вариантов реализации после соединения соединительной и приемной частей разъем дополнительно фиксируют средствами фиксации, расположенными в указанной приемной части и выполненными с возможностью высвобождения соединительной части из приемной части путем приведения в действие средства извлечения, расположенного на приемной части.
Изобретение также относится к способу осуществления разъемного соединения с использованием описанного выше разъема, согласно которому вводят соединительную часть в приемную часть разъема путем линейного перемещения вдоль продольной оси разъема до достижения замыкания/размыкания взаимно соответствующих контактных элементов разъема.
В одном из вариантов реализации после соединения соединительной и приемной частей разъем дополнительно фиксируют средствами фиксации, расположенными в указанной приемной части, выполненными с возможностью высвобождения соединительной части из приемной части путем приведения в действие средства извлечения, расположенного на приемной части.
Краткое описание чертежей
Описание настоящего изобретения сопровождается чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 изображен аксонометрический вид медицинского диагностического прибора, состоящего из управляющего блока, выполненного в виде рукоятки, с присоединенной съемной дистальной;
на фиг. 2 изображен аксонометрический вид управляющего блока, выполненного в виде рукоятки, с приемной частью разъема согласно одному из вариантов реализации изобретения;
на фиг. 3 изображен аксонометрический вид съемной видеоэндоскопической дистальной насадки с соединительной частью разъема согласно одному из вариантов реализации изобретения;
на фиг. 4 изображен аксонометрический вид съемной дистальной насадки с размещенной на ней антенной и электронными компонентами радиочастотной метки согласно одному из вариантов реализации изобретения;
на фиг. 5 изображен аксонометрический вид проксимальной контактной группы соединительной части разъема съемной видеоэндоскопической дистальной насадки и механизма 5 фиксации съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 в рукоятке 1;
на фиг. 6 изображен аксонометрический вид дистальной контактной группы приемной части разъема управляющего блока согласно одному из вариантов реализации изобретения;
на фиг. 7 изображены контактные группы разъема видеоэндоскопической дистальной насадки и управляющего блока в соединенном состоянии согласно одному из вариантов реализации изобретения;
на фиг. 8 изображен вид двух смежных контактов разъема видеоэндоскопической дистальной насадки и управляющего блока в момент их начального совместного контакта и в замкнутом состоянии согласно одному из вариантов реализации изобретения;
на фиг. 9 изображен аксонометрический вид съемной видеоэндоскопической дистальной насадки с разъемом соединительной части согласно одному из вариантов реализации изобретения;
на фиг. 10 изображены контактные группы разъема видеоэндоскопической дистальной насадки и управляющего блока в соединенном состоянии согласно одному из вариантов реализации изобретения;
на фиг. 11 изображена проксимальная часть оптической системы видеоэндоскопической дистальной насадки согласно одному из вариантов реализации изобретения;
на фиг. 12 изображена дистальная часть оптической системы видеоэндоскопической дистальной насадки согласно одному из вариантов реализации изобретения.
Осуществление изобретения
Ниже приведено описание настоящего изобретения на примере многокомпонентной видеоэндоскопической системы со съемными видеоэндоскопическими дистальными насадками, компоненты которого соединены с помощью разъема по настоящему изобретению.
Под дистальной насадкой понимается функциональный элемент медицинского диагностического прибора, например видеоэндоскопической системы, присоединяемый к управляющему блоку медицинского диагностического прибора и содержащий на своем дистальном участке трубчатую часть или тело, вводимое в исследуемую область тела пациента для проведения диагностики, а также функциональную головку, расположенную в трубчатом теле или на проксимальном участке насадки и содержащую оптические и электронные компоненты, предназначенные для формирования светового или иного воздействия, используемого при диагностике исследуемой области пациента, а также приема и преобразования отраженного от исследуемой области сигнала и его передачи на устройство отображения медицинского диагностического прибора.
В одном из вариантов реализации изобретения медицинский диагностический прибор представляет собой видеоэндоскопическую систему, называемую ниже также видеоэндоскопом, со съемными видеоэндоскопическими дистальными насадками, изображенную на фиг. 1, которая содержит: управляющий блок, выполненный в виде рукоятки 1, которая изображена более подробно на фиг. 2 и содержит приемную часть, предназначенную для присоединения видеоэндоскопической дистальной насадки к управляющему блоку; набор съемных одноразовых видеоэндоскопических дистальных насадок 2, одна из которых при работе видеоэндоскопа размещена в отверстии приемной части рукоятки 1; и устройство 100 отображения видеосигнала, имеющее электрическое соединение посредством соединительного кабеля 3 с рукояткой 1 видеоэндоскопа и предназначенное для обработки, вывода, хранения и передачи во внешние информационные системы или системы хранения данных изображения, воспринимаемого съемной видеоэндоскопической дистальной насадкой 2. Далее в описании термины «рукоятка» и «управляющий блок» используются взаимозаменяемо.
В одном из вариантов реализации рукоятка 1 выполнена в виде полого пластикового корпуса, содержащего трубчатую часть, расположенную в его верхней части и включающую в себя расположенный на дистальном участке 38 рукоятки 1 приемную часть в виде отверстия 400 для присоединения съемной насадки 2, и нижнюю часть, предназначенную для обхвата и удерживания рукоятки 1 рукой во время ее использования. В одном из вариантов реализации изобретения, рукоятка 1 содержит электрические кнопки 6 управления, электронный блок 8 и контактную группу 4 управляющего блока, содержащую подпружиненные контактные элементы 12, являющиеся ответными контактными элементами, предназначенными для взаимодействия с контактными элементами съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2. На проксимальном участке 39 рукоятки 1 расположена кнопка 7 для извлечения вставленной в рукоятку 1 съемной дистальной насадки 2, более подробно описанная ниже.
Наряду с вариантом осуществления, в котором приемная часть разъема управляющего блока охватывает соединительную часть разъема насадки 2 при ее присоединении к управляющему блоку, возможен альтернативный вариант реализации, в котором насадка 2 имеет приемное отверстие, расположенное на соединительной части насадки, а управляющий блок имеет выступающую приемную часть, охватываемую приемным отверстием соединительной части насадки 2. При этом вариант осуществления, при котором приемная часть разъема управляющего блока охватывает соединительную часть разъема насадки 2, является предпочтительным, поскольку в данном случае обеспечивается более высокая защита приемного отверстия, в особенности, ответных контактных элементов управляющего блока от загрязнения, в частности, вследствие возможного проникновения в него физиологических жидкостей.
В одном из вариантов реализации изобретения электронный блок 8 рукоятки 1, изображенный на фиг. 2, выполнен в виде электронной платы с электронными компонентами и соединен с устройством 100 обработки и отображения видеосигнала посредством кабеля 3, а также с дистальной контактной группой 4 рукоятки 1 и кнопками 6 управления. В одном из вариантов реализации изобретения электронный блок 8 содержит микропроцессор для обработки видеосигналов, полученных с функциональной головки, в частности видеоголовки 17, съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 (см. фиг. 3), и для выработки управляющих электрических сигналов, обеспечивающих управление электронными компонентами насадки 2, в частности, видеосенсором видеоголовки 17, а также другими электронными компонентами функциональной головки, такими как светодиоды освещения, функциональные диагностические модули и т.п. в случае их наличия. Электронные компоненты электронного блока 8 реализуют необходимые входные интерфейсы, например MIPI CSI, для получения данных от видеосенсора и других функциональных элементов, обработки этих данных и передачи обработанного сигнала через выходные интерфейсы по соединительному кабелю 3 на устройство 100 отображения видеосигнала. Выходные интерфейсы электронного блока 8 должны обеспечивать достаточную пропускную способность и передачу сигнала на необходимое расстояние. В качестве выходных интерфейсов электронного блока 8 могут использоваться, например, HDMI, DisplayPort и/или Thunderbolt, USB 3. При использовании видеосенсора с выходным интерфейсом, не поддерживаемым электронным модулем 8, в съемной дистальной насадке 2 могут быть расположены электронные компоненты для согласования интерфейсов видеосенсора и электронного блока 8. Необходимость размещения дополнительных электронных компонентов определяется на этапе инженерной реализации изобретения. В одном из вариантов реализации изобретения в электронном блоке 8 реализуется контроллер NFC, а в рукоятке 1 размещается его антенна. Обработка этих данных электронным блоком 8 позволяет использовать в электронном блоке 8 необходимое для корректной работы с видеосенсором программное обеспечение, например драйвер. Кроме того, в одном из вариантов реализации изобретения электронный блок 8 реализует физические или логические интерфейсы для обмена командами с устройством 100 отображения видеосигнала. Выбор интерфейсов передачи данных и команд осуществляется при инженерной реализации изобретения.
В одном из вариантов реализации изобретения электрические кнопки 6 управления расположены на корпусе рукоятки 1 в месте, удобном для их использования оператором или врачом во время видеоэндоскопического обследования. Электрические кнопки 6 управления электрически соединены с электронным блоком 8. В одном из вариантов реализации изобретения пользователь при нажатии кнопки 6 может, например, сохранять кадры видеоизображения и/или останавливать/запускать запись видеоизображения.
В одном из вариантов реализации изобретения устройство 100 отображения видеосигнала, изображенное на фиг. 1, содержит устройство отображения, например дисплей с TFT матрицей, устройство согласования форматов выходного сигнала электронного блока 8 и входного сигнала устройства отображения, такое как контроллер матрицы, например с HDMI входом и LVDS или eDP выходом. Кроме того, устройство 100 отображения видеосигнала может содержать электронные компоненты для сохранения кадров видеоизображений и/или всего или части видеосигнала и их записи на внешние носители, например флеш-память, и/или передачи их на внешние, включая удаленные, устройства записи и хранения. Далее устройство 100 отображения видеосигнала в изобретении подробно не рассматривается, а его состав и возможности определяются на этапе инженерной реализации изобретения.
В одном из вариантов реализации изобретения съемная видеоэндоскопическая дистальная насадка 2, изображенная на фиг. 3, выполнена в виде комбинации по существу цилиндрических тел вращения и/или конусообразных тел различных диаметров, формы и различной степени жесткости, включающих в себя цилиндрическую трубчатую часть 16, имеющую продольную ось симметрии L0, защитный колпачок 15, продольная ось которого совпадает с продольной осью L0 трубчатой части 16, и по существу цилиндрическую или конусообразную соединительную часть 50, выполненную с возможностью разъемного соединения с рукояткой 1 видеоэндоскопа, т.е. представляющую собой средство разъемного соединения насадки 2 с управляющим блоком медицинского диагностического прибора, и имеющую продольную ось L1, совпадающую в данном варианте реализации с продольной осью L0 цилиндрической трубчатой части 16 и защитного колпачка 15, задающих совместно продольную ось видеоэндоскопической дистальной насадки 2. В одном из вариантов реализации соединительная часть 50 разъема может быть также выполнена по существу в форме усеченного конуса, сужающегося в проксимальном направлении насадки 2 и имеющего продольную ось L1. Соединительная часть 50 разъема может быть также выполнена в форме тела, охватывающая поверхность которого имеет форму цилиндра, конуса, пирамиды или их комбинации, имеющего преимущественно ось или плоскость симметрии.
В одном варианте реализации изобретения насадка 2 выполнена в виде по существу осесимметричных тел, т.е. тел, имеющих пространственную ось симметрии, причем оси указанных тел совпадают. При таком варианте реализации все внешние силы, действующие на насадку, направлены преимущественно вдоль ее продольной оси, а внешние силы, действующие на компоненты насадки в процессе присоединения и отсоединения насадки 2 от рукоятки 1, а также в процессе ее использования при проведении диагностики, сведены по существу к минимуму вследствие минимизации возможных крутящих моментов, действующих на компоненты насадки.
Съемная видеоэндоскопическая дистальная насадка 2 имеет дистальный конец 40, к которому примыкает дистальный участок 42 насадки, предназначенный для осуществления манипуляций в теле пациента, и противоположный ему проксимальный конец 41, к которому примыкает проксимальный участок 43 насадки, на котором насадка присоединяется к рукоятке 1. На своем дистальном участке 42 видеоэндоскопическая дистальная насадка 2 содержит неуправляемую вводимую часть, выполненную в виде трубчатой части 16, и функциональную головку, содержащую видеоголовку 17, расположенную внутри трубчатой части 16 на ее дистальном конце. На проксимальном конце трубчатой части 16 к ней примыкает защитный колпачок 15, предназначенный для защиты рукоятки 1 и удобства манипулирования насадкой 2 при ее присоединении к рукоятке 1. Длина защитного колпачка вдоль продольной оси насадки может составлять в практическом варианте реализации величину от 20 до 40 мм. На своем проксимальном участке 43 насадка 2 содержит примыкающую к защитному колпачку 15 соединительную часть 50 с расположенными на ней электрическими контактными элементами, посредством которой насадка присоединяется к приемному элементу рукоятки 1.
В одном из вариантов реализации изобретения видеоголовка 17 содержит источники освещения, например светодиоды, и оптико-электронный модуль, содержащий видеосенсор и систему линз, предназначенные для приема, обработки и передачи отраженных от обследуемой области сигналов, в частности видеоизображения, на электронный блок 8. Светодиоды и видеосенсор электрически соединены с контактными элементами, расположенными на печатной плате или платах, размещенных на соединительной части 50 разъема на проксимальном участке 43 видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и содержащих ряд 13 или ряды электрических контактных элементов для обмена сигналами с электронным блоком 8. Далее видеоголовка 17 в изобретении более подробно не рассматривается, а ее состав и возможности определяются на этапе инженерной реализации изобретения.
В одном из вариантов реализации изобретения защитный колпачок 15 является также защитным корпусом для электронных компонентов, размещенных в соединительной части 50 разъема, расположенной на видеоэндоскопической дистальной насадке 2. Кроме того, он предназначен для предохранения управляющего блока от попадания в него физиологических жидкостей во время диагностики, а также обеспечения требуемых эргономических характеристик при манипуляциях с видеоэндоскопической дистальной насадкой 2, совершаемых врачом, например ее извлечение из рукоятки 1 и соединение с ней. Защитный колпачок может быть изготовлен за одно целое с одним из компонентов насадки, например методом литья под давлением, но может быть также изготовлен в виде отдельного элемента, насаживаемого на трубчатую часть 16 в процессе сборки насадки 2.
В одном из вариантов реализации соединительной части съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2, изображенной на фиг. 4, последняя содержит идентификационную радиочастотную метку и электронные компоненты для радиочастотной идентификации, например NFC – антенну 18 и необходимые электронные компоненты, размещенные на печатной плате 19, расположенной под защитным колпачком 15. Идентификационная метка может содержать информацию о типе видеосенсора и его уникальный идентификационный код. Считывание указанной информации электронным блоком управления управляющего блока позволяет настроить управляющий блок на использование съемных насадок с различными типами видеосенсора. Наличие уникального идентификатора у видеоэндоскопической дистальной насадки 2 позволяет также вести учет эксплуатационной нагрузки на указанную насадку. Например, содержащуюся в идентификационной метке информацию можно использовать для контроля сроков хранения насадки в стерильной упаковке и того, использовалась ли ранее данная видеоэндоскопическая дистальная насадка 2 или нет, что может позволить предотвратить повторное использование уже использованной съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2.
Еще в одном варианте реализации изобретения в видеоэндоскопической дистальной насадке 2 могут быть расположены дополнительные электронные компоненты (не показаны), необходимые для правильного функционирования микросхемы видеосенсора, например smd-резисторы или конденсаторы. Необходимость в этих дополнительных элементах и их состав определяются производителем видеосенсора.
Трубчатая часть 16 насадки 2 служит для введения в тело пациента и приближения видеоголовки 17 к обследуемой врачом области, а диаметр трубчатой части 16 и ее длина определяется анатомическими особенностями и расположением этой области, а также видом диагностики. Например, для обследования полостей носа длина трубчатой части 16 составляет около 16-18 см, а ее диаметр имеет величину около 4 мм, а для обследования органов слуха длина трубчатой части 16 составляет 3-5 см при ее диаметре около 2-3 мм. Трубчатая часть 16 может быть выполнена в виде монолитного или полого цилиндрического тела из жестких материалов, таких как, например, нержавеющая сталь, или упругих материалов, таких как, например, силиконовая резина. В одном из вариантов реализации трубчатая часть 16 имеет круглое поперечное сечение для минимизации ее инвазивного воздействия во время проведения диагностики. Однако, поперечное сечения трубчатой части 16 насадки 2 может иметь также форму, отличную от круглой, например форму эллипса. В большинстве случаев применения съемной дистальной насадки 2 диаметр трубчатой части 16 составляет от 2 до 10 мм, чаще всего около 4 мм, а диаметр соединительной части составляет от 10 до 60 мм.
Соединительная часть 50 разъема видеоэндоскопической дистальной насадки 2, изображенная на фиг. 3-5, расположена на проксимальном участке 43 указанной видеоэндоскопической дистальной насадки 2. В данном варианте реализации соединительная часть 50 разъема выполнена в виде по существу цилиндрического тела, имеющего продольную ось L1 симметрии, и содержит два линейных ряда 13, 14 расположенных на ее поверхности электрических контактных элементов. В других вариантах реализации соединительная часть 50 может иметь форму поперечного сечения, отличную от круглой, например овальную, прямоугольную, трапециевидную и другие подходящие формы. Контактные элементы соединительной части разъема расположены в двух рядах 13 и 14 на печатных платах, размещенных по существу вдоль продольной оси L1 соединительной части 50 под наклоном 5 градусов к указанной оси и зеркально относительно указанной оси, так что контактные элементы в каждом из рядов приближаются к продольной оси разъема в проксимальном направлении насадки, т.е. каждый последующий в проксимальном направлении направлении насадки контактный элемент смещен относительно предыдущего контактного элемента в радиальном направлении внутрь соединительной части 50 разъема.
Расположение контактных элементов в ряд означает, что линия, соединяющая центры контактных элементов и, соответственно, их контактных поверхностей, образует прямую или кривую линию. В данном варианте реализации соединительная часть 50 и трубчатая часть 16 дистальной насадки 2 расположены соосно, так что их продольные оси L0 и L1 совпадают. Однако в общем случае продольная ось L0 трубчатой части 16 и продольная ось L1 ее соединительной части 50 могут не совпадать, в частности, они могут быть расположены параллельно или под углом друг к другу.
В других вариантах реализации изобретения контактные элементы соединительной части 50 разъема могут быть расположены по кривой линии, например, по винтовой линии. Еще в одном варианте реализации изобретения соединительная часть 50 разъема может иметь более двух рядов электрических контактных элементов, расположенных со смещением друг относительно друга в окружном направлении соединительной части 50 с по существу одним и тем же углом наклона указанных рядов контактных элементов к продольной оси разъема. Еще в одном варианте реализации изобретения ряд или ряды контактных элементов могут быть расположены на одной печатной плате по прямой и/или кривой, в частности, винтовой линии. Еще в одном варианте реализации изобретения контактные элементы могут быть расположены дополнительно на торцевой поверхности проксимального конца 41 видеоэндоскопической дистальной насадки 2.
Контактные элементы, являющиеся ответными для контактных элементов соединительной части 50 разъема видеоэндоскопической дистальной насадки 2, расположены в приемной части разъема трубчатой части рукоятки 1 и будут подробно описаны ниже.
В альтернативном варианте реализации, в котором насадка 2 имеет приемное отверстие, расположенное на соединительной части 50 разъема, а управляющий блок или рукоятка 1 имеет выступающую приемную часть, охватываемую приемным отверстием соединительной части 50 разъема, печатные платы рядов 13, 14 контактных элементов насадки и ответных контактных элементов управляющего блока будут иметь противоположное расположение. То есть, печатные платы на соединительной части 50 разъема насадки 2, на которой расположены два ряда 13, 14 контактных элементов, будут расположены под наклоном к продольной оси L1 соединительной части 50 разъема дистальной насадки 2 с удалением контактных элементов от указанной оси в направлении проксимального конца насадки 2, т.е. их смещение в радиальном направлении, т.е. расстояние в радиальном направлении между контактными поверхностями контактных элементов видеоэндоскопической дистальной насадки 2, расположенных в рядах 13, 14 контактных элементов, и продольной осью L1 соединительной части 50 разъема видеоэндоскопической дистальной насадки 2, будет увеличиваться при их приближении вдоль продольной оси L1 к проксимальному концу 41 указанной насадки 2, т.е. каждый последующий контактный элемент будет смещен относительно предыдущего контактного элемента в радиальном направлении внутрь в дистальном направлении насадки.
Контактные элементы разъема могут быть выполнены любым известным способом, например в виде контактных площадок, вытравленных на жестких или полужестких печатных платах, например, круглой или прямоугольной формы с их последующим покрытием износоустойчивым материалом.
Контактные элементы приемной части разъема, расположенной в управляющем блоке, являющиеся ответными контактными элементами для контактных элементов соединительной части 50 разъема, расположенной на насадке 2, в одном из вариантов реализации изобретения представляют из себя подпружиненные контакты или погопины (pogo pin), контактная поверхность которых представляет собой полусферу или круглую поверхность со скругленными углами диаметром примерно 1 мм ± 0,5 мм, их длина в свободном (не поджатом) состоянии составляет от 3 до 5 мм, а максимальный ход штока между не поджатым и полностью поджатым состоянием составляет от 0,1 до 0,6 мм. В одном из вариантов реализации диаметр подпружиненных контактов составляет от 0,8 до 1,2 мм. Однако, в других вариантах реализации подпружиненные контакты могут иметь другое исполнение упругих контактов. Использование подпружиненных контактов обеспечивает также плотность соединения насадки 2 и рукоятки 1 за счет упругого воздействия множества подпружиненных контактов, обеспечивающих поджим насадки 2 в приемном элементе рукоятки 1.
В одном из вариантов реализации ширина площадки контактных элементов разъема вдоль продольной оси L1 соединительной части 50 разъема соответствует по размерам проекции подпружиненного ответного контактного элемента (погопина) рукоятки 1. Например, если погопин имеет диаметр 1,5 мм, то ширина площадки в продольном направлении насадки имеет размер не более 1,5 мм, а ее длина, измеряемая в направлении, поперечном продольной оси, определяется допустимыми размерами соединительной части разъема насадки 2 и может составлять от 1,5 до 5 мм. Величина шага между контактными элементами определятся диаметром погопина и минимальным требуемым расстоянием между ними и может составлять от 0,1 до 2 мм. Например, при диаметре погопина, составляющем 1,5 мм, и расстоянии между соседними погопинами, составляющем 0,1 мм, шаг контактных элементов, т.е. расстояние между центрами соседних контактных элементов насадки 2 и рукоятки 1 будет составлять 1,6 мм.
Контактные элементы соединительной части 50 разъема размещены на печатных платах, а также электрически соединены с выходами видеосенсора и светодиодов, размещенных в видеоголовке 17 съемной дистальной видеоэндоскопической насадки 2. В одном из вариантов реализации печатные платы, на которых расположены ряды 13 и 14 контактных элементов разъема, расположены под наклоном к продольной оси L1 соединительной части 50 разъема с их приближением к указанной оси в направлении проксимального конца насадки и имеют угол наклона, образованный между линией, проходящей через центры контактных поверхностей контактных элементов, и продольной осью соединительной части разъема, составляющий в общем случае величину больше 0 и меньше 90 градусов. Другими словами, радиальное расстояние между контактными поверхностями контактных элементов разъема, расположенных в двух рядах 13 и 14 контактных элементов, и продольной осью разъема постоянно уменьшается при приближении контактных элементов к проксимальному концу разъема, т.е. каждый последующий в проксимальном направлении насадки 2 контактный элемент смещен относительно предыдущего контактного элемента в радиальном направлении внутрь. Образующийся при этом угол наклона рядов 13 и 14 контактных элементов к продольной оси L1 соединительной части 50 разъема составляет величину больше 0 и меньше 90 градусов. Под монотонным или постоянным изменением, в частности постоянным уменьшением или постоянным увеличением, в контексте настоящей заявки понимается постоянное уменьшение или, соответственно, постоянное увеличение соответствующей величины на любую положительную величину, т.е. изменение в одном направлении, при этом указанное изменение может быть как равномерным, так и неравномерным.
Для обеспечения компактности размеров насадки 2, в частности соединительной части 50 разъема, угол наклона рядов 13, 14 контактных элементов к продольной оси L1 соединительной части 50 разъема составляет величину от более 0 до примерно 45 градусов, в одном из вариантов реализации составляет величину от более 0 до примерно 30 градусов, более в одном из вариантов реализации величину от более 0 до примерно 20 градусов, и наиболее в одном из вариантов реализации величину от более 0 до 10 градусов. При необходимости дальнейшего увеличения количества электрических пар контактных элементов насадки 2 и управляющего блока угол наклона рядов 13, 14 контактных элементов в практическом варианте реализации может составлять величину от 0,5 до 5 градусов. Согласно другим примерам реализации, угол наклона может быть выбран из следующих интервалов: от 5 до 15 градусов, от 10 до 15, от 10 до 20 градусов, от 5 до 25, от 10 до 35, от 15 до 35, от 20 до 40, от 25 до 45 градусов.
Предложенное техническое решение позволяет разместить на разъеме по настоящему изобретению от 1 до 40 и более контактных элементов при диаметре соединительной части от 10 до 15 мм.
Таким образом, в разъеме, являющемся частью съемной дистальной насадки по настоящему изобретению, каждый из расположенных в рядах 13, 14 контактных элементов смещен относительно смежного с ним контактного элемента в продольном, в частности проксимальном, направлении разъема, при этом радиальное расстояние между одним из двух смежных контактных элементов, расположенным в продольном направлении ближе к концу 41 разъема, и продольной осью L0, L1 разъема меньше радиального расстояния между другим из указанных двух смежных контактных элементов и продольной осью разъема. Другими словами, радиальное расстояние между контактными элементами и продольной осью разъема постоянно уменьшается в направлении конца 41 разъема, т.е. при приближении указанных контактных элементов каждого из рядов 13, 14 контактных элементов к концу 41 разъема, так что каждый последующий в проксимальном направлении разъема контактный элемент смещен относительно предыдущего контактного элемента в радиальном направлении внутрь соединительной части разъема.
В частности, контактные элементы в рядах 13, 14 соединительной части 50 разъема расположены таким образом, что продольные оси рядов 13, 14 контактных элементов совпадают с образующими прямого кругового конуса, ось которого совпадает с продольной осью L1 соединительной части 50, а его вершина расположена проксимально относительно указанного ряда контактных элементов. При этом телесные углы при вершинах конусов, построенных для каждого из рядов 13, 14 контактных элементов не обязательно должны быть равны, а вершины не обязательно должны совпадать. Таким образом, допускается линейное смещение друг относительно друга различных рядов контактных элементов вдоль продольной оси L1 соединительной части 50, и наклон одного ряда контактных элементов относительно продольной оси L1 соединительной части 50 может быть не равен наклону другого ряда контактных элементов.
Как видно на фиг. 4 и фиг. 5, за счет наклона рядов 13, 14 контактных элементов к продольной оси L1 соединительной части 50, радиальное расстояние между их контактными поверхностями постоянно, и в данном случае – равномерно, уменьшается в продольном направлении насадки 2. То есть при приближении указанных контактных элементов к проксимальному концу 41 насадки 2 радиальное расстояние между линией, проходящей через центры их контактных поверхностей перпендикулярно продольной оси L1 соединительной части 50 до указанной оси равномерно уменьшается. При этом, в данном варианте реализации, наиболее удаленные от продольной оси L1 соединительной части 50 контактные элементы, расположенные в рядах 13, 14 контактных элементов на фиг. 5 слева, размещены на расстоянии от указанной оси, равном примерно 4-5 мм, а наиболее близкие к ней контактные элементы, расположенные в рядах 13, 14 на фиг. 5 справа, размещены на расстоянии от указанной оси, равном примерно 1-2 мм. При этом угол наклона рядов 13, 14 контактных элементов к продольной оси L1 соединительной части 50 в данном варианте реализации составляет от 5 до 15 градусов. При небольших углах наклона печатных плат контактных элементов возможно расположение в ряд достаточно большого числа контактных элементов без существенного увеличения габаритов насадки 2, т.е. обеспечение ее компактности даже в случае размещения на насадке 2 и рукоятке 1 значительного количества контактных элементов.
Благодаря расположению контактных элементов разъема по настоящему изобретению обеспечивается компактное выполнение соединительной части 50 насадки 2, диаметр которой в данном случае равен по существу удвоенному радиальному расстоянию наиболее удаленного контактного элемента от продольной оси L1 насадки 2, что в данном варианте реализации составляет 8-12 мм, длина соединительной части составляет 15-30 мм, что обеспечивает также компактность размеров приемной части разъема рукоятки 1, охватывающего соединительную часть 50 разъема насадки 2, в том числе, позволяет уменьшить диаметр дистальной части рукоятки 1, обеспечивая ее высокую эргономичность, что имеет важное значение, например, для интубационных эндоскопов, а также легкость и удобство управления насадкой 2 в процессе диагностики одной рукой врача, удерживающей рукоятку 1. Указанные диаметр и длина соединительной части 50 разъема позволяют обеспечить изготовление съемных дистальных насадок, которые имеют требуемый минимальный диаметр трубчатой части насадки, вводимой в тело пациента, а также компактные размеры соединительной части, небольшой вес, небольшую стоимость, просты и удобны в использовании, обеспечивают простоту присоединения и отсоединения насадки 2 от рукоятки 1, а также обеспечивают при этом надежную передачу необходимого количества электрических и информационных сигналов между насадкой 2 и рукояткой 1 диагностического медицинского прибора. При этом дистальная насадка по изобретению может быть изготовлена съемной и одноразовой, что исключает необходимость ее стерилизации перед каждым использованием и повышает гигиеничность диагностики. Кроме того, в случае выполнения насадки в виде комбинации по существу тел вращения или осесимметричных тел, имеющих общую продольную ось симметрии, присоединение насадки 2 и ее отсоединение от рукоятки 1 происходит максимально интуитивно, просто и надежно вдоль продольной оси трубчатой части 16 насадки 2 и может осуществляться, в том числе, одной рукой врача, удерживающей рукоятку 1 медицинского диагностического прибора без опасности повреждения насадки за счет возникновения внешних крутящих моментов.
В одном из вариантов реализации изобретения рукоятка 1 также содержит средства фиксации (см. фиг. 5), представляющие собой механизм 5 фиксации соединительной части разъема (насадки 2) в приемной части разъема (рукоятке 1), и механическую кнопку 7 для извлечения съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 (см. фиг. 2). В одном из вариантов реализации изобретения механизм 5 фиксации разъема содержит подпружиненную защелку, содержащую выступ 404 защелки и пружину 405 защелки. В одном из вариантов реализации изобретения средства фиксации рукоятки 1 выполнены с возможностью взаимодействия со средствами фиксации насадки 2, представляющими собой выемку 403, расположенную на проксимальном конце соединительной части 50 разъема. При соединении съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 с рукояткой 1 подпружиненная защелка совмещается с выемкой 403. Затем под действием пружины 405 защелки выступ 404 защелки входит в выемку 403 на проксимальном конце соединительной части 50 съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и, таким образом, фиксирует съемную видеоэндоскопическую дистальную насадку 2 во вставленном в рукоятку 1 положении, предотвращая ее перемещение в осевом направлении и обеспечение надежного контакта пар электрических контактных элементов насадки 2 и рукоятки 1 при проведении врачом видеоэндоскопических обследований.
В одном из вариантов реализации изобретения нажимная подпружиненная механическая кнопка 7 (см. фиг. 2), используемая в качестве средства извлечения насадки 2, расположена на проксимальном конце 39 рукоятки 1 и соединена со стержнем 406, другой конец которого соединен с подпружиненной защелкой механизма 5 фиксации. Механическая кнопка 7 видеоэндоскопической дистальной насадки 2 расположена в месте, удобном для ее нажатия одним из пальцев руки, удерживающей указанную видеоэндоскопическую дистальную насадку 2. При нажатии механической кнопки 7 пользователем, удерживающим рукоятку 1, она через стержень 406 отклоняет выступ 404 защелки из фиксирующего насадку 2 положения, тем самым высвобождая видеоэндоскопическую дистальную насадку 2 для ее извлечения из рукоятки 1. В качестве альтернативы, средства извлечения могут быть выполнены в виде поворотного рычага, сдвижного элемента и т.п. В альтернативном варианте реализации защелка и выемка средств фиксации видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и рукоятки 1 могут быть поменяны местами.
Дополнительно приемная часть разъема, расположенная в рукоятке 1, может иметь нажимную пружину, нагружаемую при вставке видеоэндоскопической дистальной насадки 2 в рукоятку 1 и способствующую выталкиванию видеоэндоскопической дистальной насадки 2 при ее высвобождении из рукоятки 1 с помощью средства извлечения. Таким образом обеспечивается возможность замены видеоэндоскопической дистальной насадки 2 при помощи одной руки, удерживающей рукоятку 1, в том числе в режиме «горячей замены», т.е. без отключения напряжения электропитания дистальной насадки 2 со стороны управляющего блока или рукоятки 1 диагностического прибора. Таким образом, вторая свободная рука врача может быть использована для других манипуляций.
Размеры отверстия приемной части 400 разъема, расположенной в рукоятке 1, и размеры соединительной части 50 разъема, расположенной на съемной видеоэндоскопической дистальной насадке 2, выполнены такими, что обеспечена возможность вставки соединительной части 50 в отверстие 400 рукоятки 1 с минимальным зазором между наружной поверхностью соединительной части 50 и внутренней поверхностью приемной части разъема (отверстия 400) рукоятки 1. Таким образом обеспечивается направленное введение соединительной части 50 разъема в приемную часть разъема с обеспечением по существу равного зазора между каждым из контактных элементов соединительной части 50 разъема, в частности, видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и соответствующим ответным контактным элементом приемной части разъема , в частности рукоятки 1, при вставке съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 в рукоятку 1.
В одном из вариантов реализации изобретения контактная группа 4 рукоятки 1, изображенная на фиг. 6, размещена в отверстии 400 приемной части, расположенном на дистальном конце трубчатой части рукоятки 1. Отверстие приемной части рукоятки 1 в варианте реализации изобретения выполнено в виде цилиндрического отверстия или отверстия, имеющего форму усеченного конуса, по существу комплементарного по форме геометрической форме соединительной части 50 разъема насадки 2 и имеющего продольную ось L2. В одном из вариантов реализации изобретения контактная группа 4 содержит два ряда 9 и 10 подпружиненных контактных элементов, симметрично расположенных вдоль продольной оси L2 трубчатой части рукоятки 1 и выполненных с возможностью соединения с двумя рядами 13 и 14 контактных элементов соединительной части 50 разъема при ее вставке в рукоятку 1.
В рассматриваемом варианте реализации изобретения контактные элементы насадки 2 расположены на двух печатных платах, расположенных обращенными в противоположные стороны и содержащих ряды 13, 14 контактов, состоящий каждый из двенадцати контактных элементов соответственно, расположенных в ряду по прямой линии, проходящей под наклоном относительно продольного направления дистальной насадки 2. Указанное расположение рядов 13, 14 контактных элементов может быть также охарактеризовано как смещение одного ряда относительно другого ряда на 180 градусов в окружном направлении соединительной части разъема. Количество ответных контактных элементов каждого из рядов 9, 10 рукоятки 1 совпадает с количеством контактных элементов соответствующих рядов 13, 14 насадки 2. Таким образом, в указанном варианте реализации насадка 2 и приемная часть рукоятки 1 содержат по 24 контактных элемента.
Каждый из рядов 9 и 10 подпружиненных контактных элементов содержит печатную плату 11 и двенадцать расположенных на ней подпружиненных контактных элементов 12, размещенных на печатной плате 11 и имеющих с ней электрическое соединение. При этом печатные платы 11 расположены под наклоном к продольной оси L2 приемной части разъема трубчатой части рукоятки 1 с удалением от указанной оси в направлении дистального конца трубчатой части, так что радиальное расстояние между контактными поверхностями подпружиненных контактных элементов 12 и продольной осью L2 трубчатой части рукоятки 1 увеличивается в дистальном направлении рукоятки 1.
Таким образом, каждый последующий из расположенных в рядах 9, 10 ответных контактных элементов смещен относительно смежного с ним в продольном направлении ответного контактного элемента приемной части разъема рукоятки 1 как в продольном направлении рукоятки 1, так и в радиальном направлении внутрь, так что радиальное расстояние между одним из двух смежных ответных контактных элементов, расположенным в продольном направлении ближе к дистальному концу 38 рукоятки 1, и продольной осью L2 приемной части разъема трубчатой части рукоятки 1 больше радиального расстояния между другим из указанных двух смежных ответных контактных элементов и продольной осью L2 приемной части. Другими словами, радиальное расстояние между ответными контактными элементами и продольной осью приемной части постоянно увеличивается в дистальном направлении рукоятки 1, т.е. при приближении ответных контактных элементов к дистальному концу 38 рукоятки 1.
Каждая печатная плата 11 рукоятки 1 имеет электрическое соединение посредством гибкого ленточного кабеля (не показан) с электронным блоком 8 (см. фиг. 2) рукоятки 1. Общее количество ответных контактных элементов 12 определяется при инженерной реализации изобретения и в основном зависит от типа выходного интерфейса, разрешения и/или максимальной разрядности шины данных видеосенсоров, используемых в видеоэндоскопических дистальных насадках 2, а также дополнительных электрических элементов, расположенных на функциональной головке, таких как светодиоды и т.п. Наиболее совершенные модели современных видеоэндоскопических дистальных насадок выдают видеосигнал с разрешением 13 мегапикселей, а бюджетные версии - с разрешением 0.3 мегапикселя, при этом миниатюрные версии сенсоров OV6211 имеют разрешение 400х400 пикселей. Например, в одном из вариантов реализации изобретения при использовании видеосенсора OV7699 производства компании OmniVision общее количество контактных элементов 12 в контактной группе 4 равно 16 (14 для видеосенсора и 2 для электропитания светодиодов), а при использовании видеосенсора Ov5670 – 44 (42 контакта для видеосенсора и 2 контакта для электропитания светодиодов).
В общем случае, минимальное количество контактных элементов видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и рукоятки 1, т.е. их общее минимальное количество контактных пар, равно двум, с помощью которых возможна подача электропитания, например, на источник светового излучения в случае использования съемной дистальной насадки 2 для диафаноскопии. Максимальное количество контактных пар, которые можно реализовать на соединительной части разъема по настоящему изобретению, фактически не ограничено. На практике, как отмечено выше, общее количество контактных пар определяется разрешением сенсора, типом его интерфейса и наличием дополнительных функциональных элементов. Очевидно, что при практической реализации принимается во внимание сенсор с максимальным количеством контактов, которое в совокупности с требуемым количеством дополнительных контактов на элементы освещения и дополнительные элементы и определяет необходимое количество контактных пар насадки 2 и рукоятки 1.
Количество рядов 9 и 10 контактных элементов 12 не ограничивается приведенным на фиг. 6. В других вариантах реализации изобретения контактная группа 4 может содержать один или более рядов контактных элементов 12, расположенных в ряд под углом к продольной оси L2 трубчатой части рукоятки 1, составляющим величину больше 0 и меньше 90 градусов. При этом могут использоваться также сдвоенные ряды контактных элементов, т.е. контактные элементы, расположенные на одной печатной плате в двух преимущественно параллельных рядах.
Например, при необходимости размещения на видеоэндоскопической дистальной насадке 2 и рукоятке 1 по 40 контактных элементов, они могут быть размещены на двух печатных платах в одиночных рядах по 20 контактов каждый, или в сдвоенных рядах на каждой из двух печатных плат по 10 контактов в каждом ряду.
В одном из вариантов реализации количество печатных плат видеоэндоскопической дистальной насадки 2 соответствует количеству печатных плат рукоятки 1, а наклон печатных плат видеоэндоскопической дистальной насадки 2 соответствует наклону печатных плат рукоятки 1. Таким образом, при присоединении видеоэндоскопической дистальной насадки 2 к рукоятке 1 посредством вставки указанной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 в отверстие 400 приемной части разъема управляющего блока каждая из контактных поверхностей рядов 13, 14 контактных элементов печатных плат видеоэндоскопической дистальной насадки 2 приходит в соприкосновение с соответствующим подпружиненным контактным элементом 12 контактной группы 4 рукоятки 1. Контактные элементы 12 контактной группы 4 рукоятки 1 расположены по линии, соответствующей по форме линии расположения контактных элементов печатных плат видеоэндоскопической дистальной насадки 2. Другими словами, радиальное расстояние между контактными поверхностями контактных элементов рукоятки 1 и продольной осью трубчатой части рукоятки 1 увеличивается или уменьшается в дистальном направлении трубчатой части рукоятки 1 в соответствии с тем, уменьшается или увеличивается расстояние между контактными поверхностями контактных элементов видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и продольной осью насадки в проксимальном направлении насадки 2. Другими словами, каждый последующий в дистальном направлении приемной части контактный элемент рукоятки 1 смещен относительно предыдущего контактного элемента в радиальном направлении наружу или внутрь в зависимости от того, внутрь или наружу в радиальном направлении смещен каждый последующий в проксимальном направлении насадки контактный элемент относительно предыдущего контактного элемента насадки 2.
Ответные контактные элементы 12 управляющего блока, изображенные на фиг. 6, расположены таким образом, что оси рядов 11 ответных контактных элементов 12 в данном варианте реализации также совпадают с образующими прямого кругового конуса, ось которого совпадает с продольной осью приемной части разъема управляющего блока, а его вершина расположена, проксимально относительно ряда ответных контактных элементов 12. При этом телесные углы при вершинах конусов, построенных для каждого из рядов 13, 14 контактных элементов и ответных контактных элементов 12 должны быть равны для обеспечения оптимального электрического контакта между всеми соответствующими контактными элементами насадки 2 и управляющего блока.
В случае расположения контактных элементов насадки 2 по винтовой линии, она также может проходить по поверхности кругового конуса, т.е. с постоянным приближением каждого из рядов контактных элементов к оси насадки 2 в продольном направлении насадки 2. В этом случае ответные контактные элементы 12 управляющего блока также проходят по винтовой линии, которая является комплементарной к винтовой линии рядов 13, 14 контактных элементов насадки 2.
В случае расположения рядов контактных элементов на поверхности воображаемого кругового конуса, в частности, в случае совпадения рядов контактирующих контактных элементов с образующими прямого кругового конуса, обеспечивается простота присоединения насадки 2 к управляющему блоку с обеспечением надежного замыкания контактных элементов насадки 2 и управляющего блока. Посредством взаимодействующих контактных элементов насадки 2 и рукоятки 1 на насадку 2 могут передаваться управляющие сигналы с управляющего блока для управления электронными компонентами указанной насадки 2, в частности, электронными компонентами функциональной головки, а также информационные сигналы, например видеосигналы, воспринимаемые и формируемые видеоголовкой 17 насадки 2, между насадкой 2 и управляющим блоком, например, для их последующей передачи на устройство 100 отображения видеосигнала для визуального отображения результатов диагностики.
При этом, при небольших величинах телесных углов кругового конуса возможно расположение в ряд достаточно большого числа контактных элементов без существенного увеличения габаритов насадки 2, в частности диаметра насадки 2.
Кроме того, размещение контактных элементов на поверхности кругового конуса позволяет обеспечить присоединение насадки 2 к управляющему блоку медицинского диагностического прибора, а также отсоединение от него простым линейным перемещением (вставкой) насадки 2 в приемную часть управляющего блока за счет отсутствия поднутрений, а также предотвратить паразитное замыкание контактных элементов в процессе вставки насадки 2, поскольку в данном случае при вставке насадки 2 в управляющий блок соответствующие контактные элементы насадки 2 и ответные контактные элементы управляющего блока перемещаются навстречу друг другу линейно по параллельным линиям вдоль продольных осей насадки 2, а также вдоль оси приемной части разъема управляющего блока, как показано ниже на фиг. 8. Таким образом, обеспечивается замыкание каждого из контактных элементов насадки 2 только с предназначенным ему ответным контактным элементом 12 управляющего блока, и исключается возможность их непреднамеренного контакта с другими ответными контактными элементами в процессе вставки насадки 2 в управляющий блок.
Линейность перемещения насадки 2 при ее присоединении к управляющему блоку с одновременным замыканием всех имеющихся пар контактных элементов, необходимых для передачи управляющих воздействий от управляющего блока на насадку 2 для обеспечения управления электронными компонентами насадки 2, обеспечивает возможность ее вставки в управляющий блок простым и линейным движением оператора, в том числе при помощи одной руки, что позволяет освободить вторую руку оператора для осуществления других манипуляций. Кроме того, в случае выполнения контактного элемента насадки 2, используемого для подачи электропитания на насадку 2, более коротким по сравнению с остальными контактными элементами, как будет более подробно описано ниже, может быть обеспечена возможность «горячей замены» насадки, т.е. замены одной диагностической дистальной насадки на другую без отключения электропитания от управляющего блока диагностического прибора.
При этом указанный технический результат достигается при размещении вершины кругового конуса с любой стороны от рядов 13, 14 контактных элементов, поскольку принципиальным является наличие наклона рядов 13, 14 контактных элементов насадки 2 относительно продольной оси насадки 2, т.е. смещения каждого последующего в продольном направлении насадки 2 контактного элемента относительно предыдущего контактного элемента в радиальном направлении внутрь.
На фиг. 7 изображены видеоэндоскопическая дистальная насадка 2 и рукоятка 1 в соединенном состоянии посредством разъема согласно одному из вариантов реализации изобретения. Каждый из контактных элементов двух рядов 9 и 10 дистальной приемной части разъема рукоятки 1 соединен с соответствующим контактным элементом рядов 13, 14 контактных элементов печатных плат соединительной части 50 съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2. Наклонное положение контактных элементов позволяет, во-первых, увеличить количество контактных элементов при меньшем внешнем диаметре видеоэндоскопической дистальной насадки 2 по сравнению с расположением контактной группы перпендикулярно к продольной оси L1 соединительной части 50 разъема, во-вторых, позволяет избежать возникновения нежелательных электрических соединений и поломки подпружиненных контактных элементов при присоединении видеоэндоскопической дистальной насадки 2 к рукоятке 1, содержащих параллельное размещение рядов 9 и 10 контактных элементов.
В одном из вариантов реализации изобретения видеоэндоскопическая дистальная насадка 2 содержит направляющие средства, содержащие выступ 402, проходящий вдоль продольной оси L1 соединительной части 50 и выполненный с возможностью направления видеоэндоскопической дистальной насадки 2 при ее соединении с рукояткой 1, в которой предусмотрены ответные направляющие средства, выполненные в виде ответного паза 401, взаимодействующего с указанным выступом 402 видеоэндоскопической дистальной насадки 2 так, что выступ 402 соединительной части разъема насадки входит в ответный паз 401 рукоятки при ее вставке в рукоятку 1. Благодаря взаимодействию паза 401 и выступа 402 при соединении съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 с рукояткой 1 обеспечивается однозначная ориентация рядов контактных элементов видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и рукоятки 1 друг напротив друга, а также соблюдение по существу равного зазора между соответствующими контактными элементами съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и контактными элементами рукоятки 1 при присоединении видеоэндоскопической дистальной насадки 2 к рукоятке 1 с обеспечением равномерного сближения и замыкания указанных контактных элементов видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и рукоятки 1 при вставке соединительной части 50 съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 в отверстие 400 рукоятки 1. В одном из вариантов реализации изобретения выступ 401 видеоэндоскопической дистальной насадки 2 расположен между рядами 13 и 14 контактных элементов видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и проходит по всей длине соединительной части разъема видеоэндоскопической дистальной насадки 2, а отверстие 400 рукоятки 1 содержит паз 402, расположенный на внутренней поверхности отверстия 400 и проходящий на длину соединительной части разъема насадки 2.
Направляющие средства видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и ответные направляющие средства рукоятки 1 в одном из вариантов реализации изобретения могут быть также обеспечены за счет выполнения по меньшей мере части сечения соединительной части 50 видеоэндоскопической дистальной насадки 2 комплементарной по меньшей мере части сечения отверстия 400 приемной части разъема рукоятки 1, например, в форме многоугольника или сечения любой другой формы, отличной от круга, которое будет однозначным образом определять правильную ориентацию насадки 2 при ее вставке в рукоятку 1. В частности, указанные направляющие средства могут быть реализованы в виде лыски 503, выполненной на окружной поверхности соединительной части 50 разъема насадки 2, как показано на фиг. 9, и комплементарной по форме приемной части рукоятки 1, обеспечивающих единственно возможную угловую ориентацию разъема насадки относительно приемной части 400 разъема при вставке насадки 2 в рукоятку 1.
Геометрические размеры, в частности, длина и угловое положение печатных плат, а также величина продольного перемещения видеоэндоскопической дистальной насадки 2 до ее фиксации защелкой рукоятки 1, выбираются по результатам проведенных экспериментов таким образом, чтобы пружина каждого ответного контактного элемента 12 приемной части разъема рукоятки 1 была сжата при соединении и фиксации видеоэндоскопической дистальной насадки 2 в рукоятке 1 в степени, достаточной для надежного электрического соединения, компенсации возможных люфтов и исключения дребезга контактных элементов. Как показано на фиг. 8, указанная величина поджатия, т.е. величина перемещения подвижной части подпружиненных ответных контактных элементов 12 вдоль оси k0, k1 между их состоянием покоя до состояния подпружиненного контакта с контактными элементами насадки 2 при полностью вставленной видеоэндоскопической дистальной насадке 2, определяемая длиной отрезков В11А21, В10А20, составляет в практическом варианте реализации величину около 0,1-0,2 мм. Следует отметить, что величина поджатия каждого из ответных контактных элементов непосредственно влияет на величину усилия, требуемого для установки насадки в рукоятку, которая в свою очередь также зависит от угла расположения контактных элементов относительно оси соединительной части разъема. С увеличением угла наклона увеличивается величина усилия для установки насадки в рукоятку при заданной величине поджатия ответных контактных элементов.
Кроме того, размер контактных поверхностей и порядок коммутации силовых и сигнальных линий выбирается такими, чтобы обеспечить подсоединение силовых линий, т.е. линий подачи питания на видеоэндоскопическую дистальную насадку, в последнюю очередь, т.е. после соединения всех сигнальных линий, что обеспечивает возможность «горячей замены» одной насадки на другую без отключения питания управляющего блока диагностического прибора. Для этого контактные поверхности контактных элементов силовых линий питания на печатных платах видеоэндоскопической дистальной насадки 2 выполняются укороченными по сравнению с контактными поверхностями остальных контактных элементов, в частности, контактных элементов сигнальных линий.
При присоединении съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 к рукоятке 1 контактные элементы соединительной части разъема перемещаются вдоль продольных осей L0, L1 трубчатой части 16 и, соответственно, продольной оси L2 приемной части разъема рукоятки 1 навстречу контактным элементам 12 рукоятки 1. В момент времени Т1 (см. фиг. 8) все контактные элементы 450’ насадки 2, за исключением проксимальных контактных элементов 451’, одновременно приходят в соприкосновение с ответными контактными элементами 12 рукоятки 1 в точках В11, обеспечивая замыкание сигнальных линий для передачи информационных сигналов. Из-за укороченной контактной поверхности силовых контактных элементов 451’ электропитания видеоэндоскопической дистальной насадки 2 силовые контактные элементы 451’ видеоэндоскопической дистальной насадки 2 придут в соприкосновение с силовыми контактными элементами 451’ рукоятки 1 только после того, как придут в соприкосновение все информационные контактные элементы 450’ видеоэндоскопической дистальной насадки 2 со всеми ответными информационными контактными элементами 450 рукоятки 1. Т.е. электропитание на насадку 2 не будет подано, пока точка В10 проксимальных ответных контактных элементов 12 рукоятки 1 не коснется проксимальных контактных элементов 451’ насадки 2, при этом в указанный момент касания точки В11 остальных ответных контактных элементов 12 рукоятки 1 уже будут находиться в надежном контакте с остальными контактными элементами 450’ насадки 2.
Соединение в момент времени Т1 является ненадежным из-за возможных допусков в изготовлении видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и рукоятки 1. При дальнейшем встречном осевом перемещении соединительной части разъема и приемной части разъема подпружиненные контактные элементы поджимаются на величину B10A20, при этом точка соединения контактных элементов перемещается по контактной поверхности вдоль отрезка B20A20. В момент времени Т2, характеризующий рабочее состояние соединения видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и рукоятки 1, в котором осуществляется фиксация насадки 2 в рукоятке 1 механизмом 5 фиксации, величина поджатия подпружиненных контактных элементов 12 больше величины возможных неровностей, что обеспечивает надежное электрическое соединение.
Таким образом, укороченная ответная контактная поверхность силовых подпружиненных контактных элементов 451’ и 451 обеспечивает подачу электропитания с некоторой задержкой после соединения всех информационных контактных элементов 450’ и 450, что позволяет извлекать видеоэндоскопическую дистальную насадку 2 и присоединять ее к рукоятке 1 без отключения электропитания управляющего блока медицинского диагностического прибора.
В случае использования в приемной части разъема подпружиненных ответных контактных элементов, в зависимости от рабочей величины хода штока или величины поджатия подпружиненных контактных элементов 12 вдоль оси k0, k1 между ненагруженным состоянием и состоянием контакта с контактными элементами насадки 2, соответствующего величине отрезка B11-A21 на фиг. 8, а также величины шага контактных элементов, размера и формы их контактных поверхностей может быть рассчитан минимальный угол α наклона между линией, проходящей через центры контактных поверхностей контактных элементов, и продольной осью L1 соединительной части 50 видеоэндоскопической дистальной насадки 2, при котором будут исключены нежелательные контакты непредназначенных для контакта друг с другом контактных элементов при вставке насадки 2 в управляющий блок. Уменьшение размеров контактных поверхностей контактных элементов насадки 2 и диаметра контактных элементов управляющего блока, а также повышение точности изготовления контактных элементов насадки 2 и управляющего блока будет способствовать уменьшению указанного минимального угла α наклона контактных элементов к продольной оси насадки 2, дальнейшему уменьшению габаритов и повышению компактности насадки 2.
В другом варианте реализации настоящего изобретения съемная видеоэндоскопическая дистальная насадка 2, изображенная на фиг. 9, содержит предназначенную для осуществления манипуляций в теле пациента неуправляемую вводимую часть, выполненную в виде трубчатой части 501, расположенной на дистальном участке 42 насадки 2 и содержащей защитное окно 500 на своем дистальном конце, защитный колпачок 45 и соединительную часть 50, содержащую корпус 502 соединительной части, две печатные платы 504 и 514 (не показана), с контактными элементами 450’, расположенные на проксимальном участке корпуса 502. Корпус соединительной части выполнен в виде по существу осесимметричного тела, имеющего продольную ось L1, а также горизонтальную плоскость симметрии.
Как показано более подробно на фиг. 10, контактные элементы 450’ съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 расположены на двух печатных платах 504, 514, расположенных обращенными в противоположные друг от друга стороны симметрично относительно продольной оси L1 соединительной части 50 и под наклоном к указанной оси L1 так, что плоскости печатных плат 504, 514 пересекают продольную ось L1 соединительной части 50 разъема насадки 2 в одной точке, расположенной на проксимальном продолжении оси L1 (справа от соединительной части 50 разъема насадки 2, изображенной на фиг. 9). Каждая из указанных печатных плат 504, 514 содержит по два параллельных ряда контактных элементов 450’, причем каждый из рядов состоит из десяти контактных элементов, расположенных по прямой линии, и проходит под наклоном относительно продольной оси L1 соединительной части 50 видеоэндоскопической дистальной насадки 2, соответствующим наклону печатных плат 504, 514 относительно продольной оси L1 соединительной части 50. Таким образом, радиальное расстояние между контактными элементами 450’ и продольной осью L1 соединительной части 50 разъема насадки 2 постоянно уменьшается в продольном направлении насадки 2, т.е. каждый последующий в проксимальном направлении насадки 2 контактный элемент смещен относительно предыдущего контактного элемента в радиальном направлении внутрь. Продольное направление насадки 2 в данном случае совпадает с продольной осью L1 соединительной части 50.
Общее количество контактных элементов, расположенных на соединительной части 50 съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 в данном варианте реализации равняется 40. Контактные элементы соединительной части 50 разъема съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 выполнены с возможностью контакта с ответными контактными элементами 510, 515 приемной части разъема управляющего блока или рукоятки 1, расположенными в ней на печатных платах 509, 516. При этом, поверхности крайних контактных элементов 451’ на печатных платах 509, 516 видеоэндоскопической дистальной насадки 2, которые используются для подачи через них силовых линий питания, выполнены укороченными по сравнению с контактными поверхностями остальных контактных элементов, которые используются для передачи сигналов. Благодаря этому, как было пояснено выше, при вставке насадки 2 в рукоятку 1 может быть обеспечена подача электропитания на электронные компоненты насадки 2 после соединения (замыкания) всех контактных пар сигнальных линий и, таким образом, может быть обеспечена возможность «горячей» замены одной дистальной насадки 2 на другую.
В одном из вариантов реализации изобретения корпус 502 соединительной части 50 разъема на ее дистальном участке выполнен в форме кругового цилиндра с продольной осью L1 соединительной части 50, на окружной поверхности которого выполнена лыска 503, а поперечное сечение приемной части разъема рукоятки 1 выполнено комплементарным по форме сечению дистального конца соединительной части 50 в месте расположения лыски 503, которая предназначена для обеспечения однозначной угловой ориентации съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 при ее вставке в рукоятку 1. На проксимальном участке корпуса 502 соединительной части 50 выполнена также полость 505, проходящая от торцевой поверхности проксимального конца корпуса 502 внутрь корпуса 502 вдоль его продольной оси L1 или параллельно ей и предназначенная для размещения в ней выступа 512 подпружиненной защелки рукоятки 1, предназначенной для фиксации дистальной насадки 2 при ее присоединении к рукоятке 1.
Для этого в корпусе 502 перпендикулярно продольной оси полости 505 в одном из вариантов реализации расположен цилиндрический фиксирующий элемент 511, предназначенный для зацепления с выступом 512 подпружиненной защелки рукоятки 1. Элемент 511 смещен в перпендикулярном направлении относительно продольной оси полости 505 таким образом, что выступ 512 защелки в повернутом относительно рабочего положения состоянии выполнен с возможностью беспрепятственного перемещения вдоль продольной оси полости 505, обеспечивая таким образом возможность извлечения съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 из рукоятки 1. Извлечение насадки 2 из рукоятки 1 осуществляется при приведение в действие средств извлечения (не показаны), расположенных на рукоятке 1, для передачи известным образом механического воздействия на выступ 512 защелки для его отклонения от рабочего (фиксирующего) положения и высвобождения, таким образом, насадки 2 для ее извлечения из рукоятки 1.
Форма и размеры выступа 512 защелки рукоятки 1 и фиксирующего элемента 511 насадки 2 выбираются такими, чтобы в состоянии фиксации соединительной части 50 разъема насадки 2 в приемном отверстии рукоятки 1 обеспечивался надежный контакт между контактными элементами 450 соединительной части разъема насадки 2 и ответными контактными элементами 510, 515 приемной части разъема рукоятки 1 с обеспечением необходимой величины поджатия B11-A21 штоков подпружиненных контактных элементов 12, как показано на фиг. 8.
Корпус 502 соединительной части 50 содержит функциональную головку, содержащую оптико-электронный модуль 506, который через гибкий ленточный кабель 507 электрически соединен с печатной платой 508, содержащей электронные компоненты, необходимые для правильного функционирования оптико-электронного модуля 506, и, через гибкие ленточные кабели 513, соединен с печатными платами 504 и 514. Функциональная головка также содержит источники 520 излучения, расположенные в непосредственной близости от оптико-электронного модуля 506 и предназначенные для генерации оптического излучения, используемого для освещения исследуемой области. Оптико-электронный модуль 506 функциональной головки предназначен для приема оптического излучения или сигнала, отраженного от исследуемого объекта, его преобразования и формирования на его основании видеосигнала высокого разрешения, а также передачи указанного видеосигнала высокого разрешения на устройство 100 отображения видеосигнала медицинского диагностического прибора.
Кроме того, в трубчатой части 501 насадки и корпусе 502 соединительной части 50 размещены элементы двухканальной оптической системы съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2, представленные на фиг. 11 и фиг. 12.
Первый канал оптической системы дистальной насадки 2 является осветительным каналом, представляющим собой световод 521 и предназначенным для передачи света определенной части или частей видимого спектра, а для некоторых видов эндоскопических обследований - также для передачи инфракрасного и/или ультрафиолетового излучения, от источников 520 излучения, расположенных в корпусе 502 соединительной части 50 разъема насадки 2, до защитного окна 500, расположенного на дистальном конце трубчатой части 501 насадки 2, для освещения через него исследуемой области. Защитное окно может представлять собой как плоский элемент, не преломляющий световое излучение, там и представлять собой оптическую линзу. Спектральный состав излучения, передаваемого по первому каналу, зависит от специфики проводимого эндоскопического обследования. На проксимальном конце первого канала расположена печатная плата 519 с размещенным на ней источниками 520 излучения, в частности света, которая электрически соединена с печатной платой 508, на которой размещены электронные компоненты, например драйверы светодиодов, необходимые для функционирования источников 520 излучения. В качестве источников света в одном из вариантов реализации используются светодиоды. Передача света от источников 520 излучения до дистального конца трубчатой части 501 осуществляется по световоду 521, в качестве которого в одном из вариантов реализации используется оптоволокно или световодный жгут. Для оптического согласования (стыковки) источников 520 излучения и световода 521 используется согласующий оптический элемент (соединитель) 518, в качестве которого, например, используются фокусирующие граданы. Количество и тип световодов 521, источников 520 излучения и соединителей 518, а также их физических параметров, определяется на этапе инженерной реализации изобретения и зависит от специфики эндоскопического обследования, для которого предназначена съемная видеоэндоскопическая дистальная насадка 2.
Второй канал оптической системы дистальной насадки 2 является оптическим информационным каналом 517 и предназначен для передачи отраженного обследуемым объектом света, проходящего через защитное окно 500, расположенное на дистальном конце трубчатой части 501, от защитного окна 500 до приемника светового излучения и оптико-электронного модуля 506, размещенных в корпусе 502. Техническая реализация оптического информационного канала известна и определяется, в основном, диаметром и длиной трубчатой части 501 и может быть осуществлена, например, с использованием линзовых (оборачивающих) систем, градиентных стержневых линз, называемых также граданами, GRIN линз, одножильного световода, световодного жгута с регулярной укладкой волокон или комбинации вышеперечисленных компонентов или иным способом, известным на момент реализации изобретения.
На дистальном конце (объективе) информационного канала 517 и осветительного канала, состоящего из световодов 521, в одном из вариантов реализации размещены линзовые элементы, градиентные оптические элементы и/или призмы, осуществляющие преобразование отраженного от исследуемой области света для обеспечения необходимых углов и направлений обзора. В одном из вариантом реализации функцию линзы может выполнять само защитное окно 500, которое может быть изготовлено из любого пропускающего свет, в частности, полимерного материала.
Благодаря расположению функциональной головки в корпусе 502 соединительной части 50, имеющей существенно больший диаметр, чем диаметр трубчатой части 501 дистальной насадки 2, обеспечена возможность размещения в указанной соединительной части источников излучения большей мощности или разного спектрального состава и оптико-электронного модуля с системой линз и светочувствительной матрицы большего диаметра для приема и передачи изображения с высокой разрешающей способностью, в частности, равной или большей 4К, позволяющей обеспечивать отображение исследуемой области с разрешением до 4096 × 3072 пикселей и выше.
При размещении функциональной головки с оптико-электронным модулем непосредственно на дистальном конце трубчатой части 501 дистальной насадки 2, например в варианте реализации насадки 2, показанном на фиг. 3, диаметр размещаемых в ней линз ограничен ее диаметром, который задается анатомическими особенностями обследуемой области тела пациента, и который для некоторых исследований не должен превышать 2 мм. В отличие от этого, диаметр соединительной части может иметь величину от 10 до 20 мм, в одном из вариантов реализации от 10 до 15 мм, что позволяет обеспечить возможность размещения в указанной соединительной части источников излучения большей мощности и светочувствительной матрицы большего диаметра.
Несмотря на то, что разъем для присоединения съемной видеоэндоскопической дистальной насадки 2 и медицинский диагностический прибор по настоящему изобретению были описаны на примере видеоэндоскопа со съемной насадкой, содержащей видеоголовку, настоящее изобретение может быть также использовано для различных видов медицинских диагностических приборов, например для диафаноскопа, приборов для флуоресцентной эндоскопии, ультразвуковой эндоскопии, 3d-эндоскопии, лазерной эндоскопической хирургии и высокочастотной хирургии.
В случае применения для высокочастотной хирургии функциональная головка дистальной насадки может содержать электрод электрохирургического инструмента. В одном из вариантов реализации функциональная головка может содержать видеосенсор и электрод электрохирургического инструмента для обеспечения визуального эндоскопического контроля при хирургическом вмешательстве.
В случае применения для лазерной эндоскопической хирургии функциональная головка может содержать источник лазерного излучения.
В случае применения для прибора ультразвуковой эндоскопии функциональная головка дистальной насадки может содержать ультразвуковой излучатель.
В случае применения для проведения различных специальных видеоэндоскопических обследований, таких как, например, ИК-видеоэндоскопия, флуоресцентная диагностика или узкоспектральная эндоскопия (Narrow Band Imaging, NBI), функциональная головка дистальной насадки 2 может содержать в различной комбинации источники инфракрасного излучения, ультрафиолетового излучения и/или излучения синего, зеленого и/или других цветов. Состав источников излучения определяется реализуемым дистальной насадкой 2 методом эндоскопической диагностики.
В случае применения для диафаноскопии функциональная головка дистальной насадки 2 может содержать только источник видимого света.
В случае применения для 3d видеоэндоскопа функциональная головка дистальной насадки может содержать два видеосенсора.
В настоящем описании изобретение было описано на примере вариантов реализации, которые не должны рассматриваться как ограничивающие объем охраны настоящего изобретения. Для специалиста очевидно, что возможны изменения и модификации заявленного предмета изобретения без выхода за рамки и объем настоящего изобретения, который определяется приложенной формулой изобретения. Как было отмечено выше, разъем по настоящему изобретению может быть с успехом использован в диагностических приборах, применяемых в различных областях, таких как диафаноскопия, флуоресцентная эндоскопия, ультразвуковая эндоскопия, лазерная эндоскопическая хирургия, 3d-эндоскопия и высокочастотная хирургия.
В частности, настоящее изобретение может быть использовано для создания медицинских диагностических комплексов, в состав которых входят одна рукоятка или управляющий блок и несколько съемных одноразовых дистальных насадок с одинаковыми или различными характеристиками, такими как управляемость, жесткость и геометрические размеры вводимой в полость тела части дистальной насадки, наличие органов управления дистальным концом, разрешение и угол обзора видеосенсора и т.п., при этом соединение дистальных насадок с управляющим блоком посредством разъема по настоящему изобретению позволяет, во-первых, разместить большое количество контактных элементов при ограниченном диаметре разъема, образованного приемной частью и соединительной частью, и, во-вторых, обеспечить легкость соединения, снижение трения и исключение или снижение вероятности несанкционированного замыкания пар контактных элементов в процессе соединения насадки с управляющим блоком, в том числе. обеспечить возможность «горячей замены» одной насадки на другую без отключения питания управляющего блока диагностического прибора.
Группа изобретений относится к разъему, который может применяться для соединения компонентов, в частности, медицинских диагностических приборов, применяемых в медицине и ветеринарии, таких как видеоэндоскоп. Предлагается разъем для приема и/или передачи множества сигналов, содержащий вставляемую одна в другую охватываемую и охватывающую части. На внешней поверхности охватываемой части и на внутренней поверхности охватывающей части выполнено по меньшей мере по одному ряду из взаимно соответствующих двух или более контактных элементов. Указанные ряд или ряды проходят в направлении продольной оси разъема под наклоном к указанной оси, так что каждый последующий в направлении к оконечности соответствующей части разъема контактный элемент каждого ряда смещен относительно предыдущего контактного элемента указанного ряда в радиальном направлении внутрь охватываемой части и кнаружи охватывающей части разъема. Медицинский эндоскопический прибор для проведения диагностических, терапевтических или хирургических операций содержит управляющий блок и съемную дистальную насадку, причем насадка и управляющий блок соединены посредством вышеуказанного разъема с возможностью передачи сигналов к/от насадки от/к управляющему блоку. Способ проведения диагностического, терапевтического или хирургического воздействия с использованием медицинского прибора включает этапы: присоединяют съемную дистальную насадку к управляющему блоку посредством вышеуказанного разъема; подают электропитание на управляющий блок; вводят съемную дистальную насадку в обследуемую область тела пациента; осуществляют диагностическое, терапевтическое или хирургическое воздействие, определяемое видом присоединенной съемной дистальной насадки. Способ осуществления разъемного соединения с использованием указанного выше разъема включает этапы: вводят охватываемую часть в охватывающую часть разъема путем линейного перемещения вдоль продольной оси разъема до достижения замыкания/размыкания взаимно соответствующих контактных элементов разъема. Применение данной группы изобретений позволит упростить присоединение и отсоединение дистальной насадки от управляющего блока прибора и замену ее на другую. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.
1. Разъем для приема и/или передачи множества сигналов,
содержащий вставляемую одна в другую охватываемую и охватывающую части, при этом на внешней поверхности охватываемой части и на внутренней поверхности охватывающей части выполнено по меньшей мере по одному ряду из взаимно соответствующих двух или более контактных элементов, причем указанные ряд или ряды проходят в направлении продольной оси разъема под наклоном к указанной оси, так что каждый последующий в направлении к оконечности соответствующей части разъема контактный элемент каждого ряда смещен относительно предыдущего контактного элемента указанного ряда в радиальном направлении внутрь охватываемой части и кнаружи охватывающей части разъема.
2. Разъем по п. 1, в котором радиальное расстояние между контактными поверхностями каждого из контактных элементов и продольной осью охватываемой части разъема постоянно уменьшается, а радиальное расстояние между контактными поверхностями каждого из ответных контактных элементов и продольной осью охватывающей части разъема постоянно увеличивается при приближении контактных элементов к оконечности соответствующей части разъема.
3. Разъем по п. 1, в котором контактные поверхности контактных элементов расположены в плоскости, проходящей под наклоном к продольной оси разъема.
4. Разъем по п. 1, в котором угол наклона указанного ряда или рядов выбран из следующих интервалов: от 0,05 до 89,5 градусов, от 0,5 до 45 градусов, от 5 до 25 градусов, от 4 до 7 градусов, от 5 до 10 градусов, от 7 до 15 градусов, от 10 до 15 градусов, от 10 до 20 градусов, от 10 до 35 градусов, от 15 до 35 градусов, от 20 до 40 градусов, от 25 до 45 градусов.
5. Разъем по п. 1, в котором ряды контактных элементов выполнены в виде прямой линии, кривой линии, зигзагообразной линии, винтовой линии, спиралеобразной линии.
6. Разъем по любому из пп. 1-5, в котором контактные элементы выполнены с возможностью подачи через них питания и/или передачи информационных сигналов.
7. Разъем по п. 1, в котором на каждой из охватываемой и охватывающей частей расположены по два или более ряда контактных элементов, расположенных со смещением относительно друг друга в окружном направлении.
8. Разъем по п. 1, который дополнительно содержит электрические контактные элементы, расположенные на торцевой поверхности охватываемой части, и ответные контактные элементы, расположенные на внутренней торцевой поверхности охватывающей части.
9. Разъем по п. 1, в котором количество пар контактных элементов составляет от 2 до 40 или более, предпочтительно от 4 до 12, от 10 до 20, от 16 до 24, от 20 до 40 пар контактных элементов.
10. Разъем по п. 1, в котором контакты охватывающей части выполнены в виде подпружиненных контактов, а контакты охватываемой части в виде плоских пластинок, или наоборот.
11. Разъем по п. 1, в котором охватываемая часть имеет форму цилиндра, конуса, пирамиды, усеченного конуса, усеченной пирамиды или их сочетания.
12. Разъем по п. 1, который также содержит направляющие средства, обеспечивающие по существу равный зазор между контактными элементами охватываемой части и соответствующими ответными контактными элементами охватывающей части разъема при вставке охватываемой части в охватывающую часть.
13. Разъем по п. 1, в котором охватываемая часть также содержит метку радиочастотной идентификации для идентификации указанной охватываемой части при ее присоединении к охватывающей части.
14. Разъем по п. 1, в котором охватываемая часть также содержит фиксирующий элемент для разъемной фиксации охватываемой части в охватывающей части при взаимодействии указанного фиксирующего элемента со средствами фиксации, расположенными в указанной охватывающей части, причем фиксирующий элемент выполнен с возможностью высвобождения охватываемой части из охватывающей части при приведении в действие средства извлечения, расположенного на охватывающей части.
15. Медицинский эндоскопический прибор для осуществления диагностических, терапевтических или хирургических воздействий, содержащий управляющий блок и съемную дистальную насадку, причем насадка и управляющий блок соединены посредством разъема по одному из пп. 1-14 с возможностью передачи сигналов к/от насадки от/к управляющему блоку.
16. Способ осуществления диагностического, терапевтического или хирургического воздействия с использованием медицинского эндоскопического прибора по п. 15, согласно которому:
- присоединяют съемную дистальную насадку к управляющему блоку посредством разъема по одному из пп. 1-14;
- подают электропитание на управляющий блок;
- вводят съемную дистальную насадку в обследуемую область тела пациента;
- осуществляют диагностическое, терапевтическое или хирургическое воздействие, определяемое видом присоединенной съемной дистальной насадки.
17. Способ по п. 16, согласно которому соединение/разъединение съемной дистальной насадки и управляющего блока проводят путем линейного перемещения охватываемой части и охватывающей части по направляющим вдоль продольной оси разъема до достижения замыкания/размыкания указанных взаимно соответствующих контактных элементов разъема.
18. Способ по п. 16, согласно которому после соединения охватываемой и охватывающей частей разъем дополнительно фиксируют средствами фиксации, расположенными в указанной охватывающей части и выполненными с возможностью высвобождения охватываемой части из охватывающей части путем приведения в действие средства извлечения, расположенного на охватывающей части.
19. Способ осуществления разъемного соединения с использованием разъема по одному из пп. 1-14, согласно которому:
вводят охватываемую часть в охватывающую часть разъема путем линейного перемещения вдоль продольной оси разъема до достижения замыкания/размыкания взаимно соответствующих контактных элементов разъема.
20. Способ по п. 19, согласно которому
после соединения охватываемой и охватывающей частей разъем дополнительно фиксируют средствами фиксации, расположенными в указанной охватывающей части, выполненными с возможностью высвобождения охватываемой части из охватывающей части путем приведения в действие средства извлечения, расположенного на охватывающей части.
| Способ определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания и устройство для его осуществления | 2018 |
|
RU2721992C1 |
| US 20080208246 A1, 28.08.2008 | |||
| WO 1998010488 A1, 12.03.1998 | |||
| WO 2011006052 A3, 13.01.2011 | |||
| US 9622810 B2, 18.04.2017 | |||
| US 7116190 B2, 03.10.2006 | |||
| ВИДЕОЭНДОСКОП И КОМПЛЕКТ ВИДЕОЭНДОСКОПОВ | 2013 |
|
RU2526948C1 |
| ВИДЕОЭНДОСКОП ДЛЯ ОСМОТРА ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ | 2011 |
|
RU2494424C2 |
