醫(yī)用內(nèi)窺鏡的概念與分類(lèi)

彭燕　孔祥云

摘 要：在擁有海量專利文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)中有效地利用分類(lèi)號(hào)可以更便捷地獲取所需信息，而各個(gè)分類(lèi)號(hào)不同的細(xì)分特點(diǎn)也在一定程度上反映了世界主要經(jīng)濟(jì)地區(qū)在該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。文章以當(dāng)今各專利分類(lèi)體系為視角，探討醫(yī)用內(nèi)窺鏡的概念及分類(lèi)。

關(guān)鍵詞：內(nèi)窺鏡，專利，分類(lèi)，IPC

中圖分類(lèi)號(hào)：N04；R19739；TH7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-8578（2014）S1-0065-04

The Conception and Classification of Endoscope

PENG Yan KONG Xiangyun

Abstract： Using the classification effectively in the database comprising massive patent literature can help accessing information needed more conveniently. Moreover， different features on division between different classifications reflect the technology trends of the major electronic regions in the world. This article discusses the concept and classification of medical endoscope in the view of different patent classifications.

Keywords： endoscope， patent， classification， IPC

收稿日期：2014-06-08

作者簡(jiǎn)介：彭燕（1982—），女，北京人，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心專利審查員，主要從事醫(yī)療器械領(lǐng)域的專利審查工作。通信方式：peng_yan@yeah.net。

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 11244—2005《醫(yī)用內(nèi)窺鏡及附件通用要求》中的定義，內(nèi)窺鏡（endoscope）是指具有觀察目的的醫(yī)學(xué)儀器，有或沒(méi)有鏡片，深入人體自然的或通過(guò)外科手術(shù)打開(kāi)的孔道進(jìn)行檢查、診斷或治療的醫(yī)療器械。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，通?；诮Y(jié)構(gòu)特征和醫(yī)學(xué)應(yīng)用兩個(gè)方面對(duì)內(nèi)窺鏡進(jìn)行歸類(lèi)。

一 醫(yī)用內(nèi)窺鏡的技術(shù)分類(lèi)

1.依據(jù)成像結(jié)構(gòu)的分類(lèi)

內(nèi)窺鏡的發(fā)展經(jīng)歷了硬式內(nèi)鏡、半可屈式內(nèi)鏡、纖維內(nèi)鏡和電子內(nèi)鏡4個(gè)階段。從某種程度上講，內(nèi)窺鏡的發(fā)展歷程反映了內(nèi)窺鏡成像結(jié)構(gòu)的變化，依據(jù)其成像結(jié)構(gòu)，醫(yī)用內(nèi)窺鏡可以分為硬式內(nèi)窺鏡（腔鏡）、纖維內(nèi)窺鏡、電子內(nèi)窺鏡、超聲內(nèi)窺鏡、膠囊內(nèi)窺鏡等。其中，硬式內(nèi)窺鏡具有硬質(zhì)外管。

纖維內(nèi)窺鏡采用光導(dǎo)纖維導(dǎo)光及成像，它的導(dǎo)光束和導(dǎo)像束均由大量光學(xué)纖維組成，利用光在光纖中的全反射來(lái)傳遞光信號(hào)。一套完整的纖維內(nèi)鏡系統(tǒng)由冷光源、纖維內(nèi)窺鏡及附屬的器械組成。纖維內(nèi)窺鏡的基本結(jié)構(gòu)包括先端部、彎曲部、插入管、操作部、目鏡部和導(dǎo)光光纜等。冷光源發(fā)出的強(qiáng)光經(jīng)內(nèi)窺鏡的導(dǎo)光束傳入被觀察處，為診斷和治療提供高亮度的照明。導(dǎo)像束一端對(duì)準(zhǔn)目鏡，另一端通過(guò)物鏡鏡片對(duì)準(zhǔn)被觀測(cè)物表面，操作者通過(guò)目鏡能夠非常直觀地看到臟器表面的情況，便于及時(shí)準(zhǔn)確地診斷病情。

電子內(nèi)窺鏡與纖維內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，不同之處在于成像系統(tǒng)。電子內(nèi)窺鏡不是通過(guò)光導(dǎo)纖維傳輸圖像的，而是通過(guò)電荷耦合器件圖像傳感器（charge coupled device， 簡(jiǎn)稱CCD）將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)過(guò)圖像處理器還原出高清晰度的、色彩逼真的圖像。因此，一套完整的電子內(nèi)鏡系統(tǒng)由冷光源、圖像處理器、監(jiān)視器、電子內(nèi)鏡及附屬的器械組成[1]。

超聲內(nèi)窺鏡是以電子/纖維內(nèi)窺鏡為基礎(chǔ)，將超聲探頭經(jīng)由內(nèi)窺鏡的活檢通道伸入體腔，繼而靠近需檢測(cè)的目標(biāo)器官。采用超聲換能器為傳感元件進(jìn)行成像，用微型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)超聲探頭進(jìn)行線性/扇形掃描。超聲內(nèi)窺鏡和電子/纖維內(nèi)窺鏡在成像方式上有著顯著的區(qū)別，電子內(nèi)窺鏡或纖維內(nèi)窺鏡僅能觀察到器官的黏膜組織表面，而超聲內(nèi)窺鏡則利用換能器材料的壓電效應(yīng)及后續(xù)電路的信號(hào)處理而獲取圖像，能夠觀察到器官斷層結(jié)構(gòu)的剖面。

膠囊內(nèi)窺鏡是典型微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS），其形態(tài)為膠囊，典型的膠囊內(nèi)窺鏡由6 個(gè)基本部分組成，包括圖像傳感器、透鏡、光源、電源、無(wú)線傳輸模塊和外殼。吞服后，膠囊內(nèi)窺鏡在消化道內(nèi)將所攝圖像傳輸?shù)交颊哐鼛系母袘?yīng)器和數(shù)據(jù)記錄儀，然后將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)中加以分析，膠囊內(nèi)窺鏡則經(jīng)胃和腸隨糞便排出。感應(yīng)器如同24小時(shí)心電監(jiān)護(hù)儀，直接接受消化道內(nèi)各種傳出信號(hào)，而后數(shù)據(jù)記錄儀將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和再現(xiàn)。

2.依據(jù)應(yīng)用部位的分類(lèi)

醫(yī)用內(nèi)窺鏡能夠深入到全身各個(gè)系統(tǒng)的外腔、管腔內(nèi)或閉合式的體腔內(nèi)（胸腔、腹腔、關(guān)節(jié)腔等）進(jìn)行診斷和治療，依據(jù)其應(yīng)用部分可以分為：呼吸系統(tǒng)內(nèi)鏡，包括鼻內(nèi)鏡、喉鏡、支氣管鏡、胸腔鏡和縱隔鏡；消化系統(tǒng)內(nèi)鏡，包括食管鏡、胃鏡、結(jié)腸鏡、小腸鏡、十二指腸鏡、膽道鏡和經(jīng)口膽道鏡；腹腔鏡，可用于執(zhí)行腹腔鏡甲狀腺手術(shù)、腹腔鏡膽管手術(shù)、腹腔鏡結(jié)直腸手術(shù)、腹腔鏡胃手術(shù)和腹腔鏡疝修補(bǔ)術(shù)；泌尿系統(tǒng)內(nèi)鏡，包括膀胱鏡、經(jīng)皮腎鏡、輸尿管鏡和泌尿外科腔鏡；運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)鏡，包括關(guān)節(jié)鏡和椎間盤(pán)鏡；生殖系統(tǒng)內(nèi)鏡，包括陰道鏡、宮腔鏡和婦科腹腔鏡；其他內(nèi)鏡，例如神經(jīng)內(nèi)鏡、CT仿真結(jié)腸鏡、共聚焦激光顯微內(nèi)鏡等。

二 醫(yī)用內(nèi)窺鏡的各分類(lèi)體系特點(diǎn)

在醫(yī)用內(nèi)窺鏡領(lǐng)域，常用的專利分類(lèi)體系是IPC、ECLA、FI、FT和UCLA。在這些分類(lèi)體系中，IPC、ECLA、FI的分類(lèi)原則基本一致，ECLA、FI分類(lèi)是在IPC分類(lèi)基礎(chǔ)上進(jìn)行的細(xì)分和擴(kuò)展；FT從技術(shù)主題的多個(gè)角度考慮分類(lèi)類(lèi)目，對(duì)于同一內(nèi)容從多個(gè)不同角度給出分類(lèi)號(hào)；而UCLA優(yōu)先考慮“最接近的功能”的分類(lèi)原則，將一個(gè)相似結(jié)果的裝置或工藝工程，都分在同一類(lèi)中。因此，從技術(shù)主題的角度講，IPC、ECLA、FI和FT是基于技術(shù)主題的不同分類(lèi)表現(xiàn)，而這種分類(lèi)表現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)醫(yī)用內(nèi)窺鏡的分類(lèi)存在關(guān)聯(lián)[2]。

從IPC分類(lèi)表中可以看出，IPC分類(lèi)基于內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)特征和用途特征設(shè)立技術(shù)主題的類(lèi)目，其中結(jié)構(gòu)特征涉及硬質(zhì)內(nèi)窺鏡、纖維內(nèi)窺鏡和電子內(nèi)窺鏡的多個(gè)方面，如彎曲、照明、成像和工作通道等；而用途特征涉及內(nèi)窺鏡具體的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。從這個(gè)角度講，IPC分類(lèi)基于技術(shù)主題所設(shè)立的類(lèi)目與本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的內(nèi)窺鏡分類(lèi)基本一致（除去IPC分類(lèi)表未能反映的內(nèi)窺鏡的最新發(fā)展方向，如膠囊內(nèi)窺鏡、超聲內(nèi)窺鏡等）。

FT分類(lèi)從多個(gè)不同的方面對(duì)醫(yī)用內(nèi)窺鏡進(jìn)行了分類(lèi)，但是就總體而言，上述分類(lèi)是在醫(yī)學(xué)用途、結(jié)構(gòu)特征及相關(guān)方法的基礎(chǔ)上而設(shè)立的，其中醫(yī)學(xué)用途涉及內(nèi)窺鏡的具體應(yīng)用部位；結(jié)構(gòu)特征涉及硬質(zhì)內(nèi)窺鏡、纖維內(nèi)窺鏡、電子內(nèi)窺鏡的多個(gè)方面，如彎曲、照明、成像和工作通道等；相關(guān)方法則涉及與內(nèi)窺鏡照明、成像、控制有關(guān)的方法性內(nèi)容，其是對(duì)內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)類(lèi)特征的補(bǔ)充。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，通常是基于內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用區(qū)分內(nèi)窺鏡的種類(lèi)。如上所述，IPC和FT均是基于與內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)、方法和應(yīng)用相對(duì)應(yīng)的技術(shù)主題設(shè)立類(lèi)目。因此，IPC和FT與本領(lǐng)域公知的內(nèi)窺鏡分類(lèi)之間存在較強(qiáng)的技術(shù)關(guān)聯(lián)性。由于ECLA和FI是在IPC分類(lèi)基礎(chǔ)上進(jìn)行的細(xì)分和擴(kuò)展，因此從技術(shù)角度看，IPC、ECLA、FI和FT分類(lèi)符合本領(lǐng)域技術(shù)人員慣常的思考方式。而UCLA所采用的功能性分類(lèi)，與本領(lǐng)域技術(shù)人員慣常的思考方式不同，兩者之間的轉(zhuǎn)換存在跨度，因此UCLA分類(lèi)與本領(lǐng)域公認(rèn)的內(nèi)窺鏡分類(lèi)之間的技術(shù)關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)。

IPC作為目前唯一的國(guó)際通用專利文獻(xiàn)分類(lèi)體系，其優(yōu)勢(shì)在于大部分專利文獻(xiàn)均有IPC分類(lèi)號(hào)[3]。但是，它也存在著明顯的缺陷，在內(nèi)窺鏡領(lǐng)域具體表現(xiàn)為：大部分類(lèi)目的分類(lèi)不夠徹底或者較為粗略。例如，內(nèi)窺鏡的主體或操作部是內(nèi)窺鏡的重要構(gòu)成部分，但是IPC分類(lèi)表中并沒(méi)有與之對(duì)應(yīng)的分類(lèi)號(hào)，其僅是被劃分到A61B1/00下。又例如，與內(nèi)窺鏡成像相關(guān)的技術(shù)主題（包括膠囊內(nèi)窺鏡）均被分到A61B1/04分類(lèi)號(hào)下等。這就進(jìn)而導(dǎo)致在一些分類(lèi)位置下文獻(xiàn)堆積情況嚴(yán)重，大大影響了檢索效率。因此存在以增加類(lèi)目的方式對(duì)這些類(lèi)目進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分以滿足分類(lèi)和檢索的需求。

EC主要是依據(jù)內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)特征對(duì)IPC進(jìn)行了細(xì)分，其對(duì)IPC進(jìn)行的進(jìn)一步細(xì)化包括：（1）對(duì)內(nèi)窺鏡組件功能的細(xì)分，分別從耦合/連接組件、防污染組件、保持定位/定位/追蹤組件、光學(xué)組件方面進(jìn)行細(xì)分，其中追蹤組件的細(xì)分獨(dú)立列出了膠囊內(nèi)窺鏡的分類(lèi)，這些細(xì)分反映了內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)改進(jìn)的比較新的發(fā)展趨勢(shì)；（2）對(duì)可彎曲內(nèi)窺鏡彎曲方式的細(xì)分，包括從其彎曲部位的控制方式、插入部/傳動(dòng)方式/彎曲材料的選擇方面進(jìn)行細(xì)分，對(duì)于發(fā)明點(diǎn)涉及內(nèi)窺鏡的彎曲方式的方案檢索更為便利；（3）對(duì)內(nèi)窺鏡攝像方面的進(jìn)一步細(xì)分，分化出膠囊內(nèi)窺鏡的攝像和一般內(nèi)窺鏡的攝像；（4）對(duì)照明裝置的細(xì)分，分化出提供多波長(zhǎng)照明裝置的技術(shù)方案；（5）對(duì)冷卻或沖洗裝置方面的細(xì)分，分化出充氣、沖洗、防霧三種功能；（6）對(duì)內(nèi)窺鏡的部分醫(yī)學(xué)用途進(jìn)行了進(jìn)一步的細(xì)分，涉及耳、呼吸道、上消化道以及外科手術(shù)開(kāi)口，在這些醫(yī)學(xué)應(yīng)用中由于具體應(yīng)用部位的不同，內(nèi)窺鏡在結(jié)構(gòu)上存在較大差別，這種細(xì)分能夠在不依賴關(guān)鍵詞的情況下有效地縮小檢索范圍。

雖然FI對(duì)IPC的細(xì)分，在細(xì)分方向上與EC對(duì)IPC的細(xì)分存在很大不同，但是FI同樣是依據(jù)內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)特征做出了上述細(xì)分，其對(duì)IPC的進(jìn)一步細(xì)分包括：（1）對(duì)內(nèi)窺鏡表觀物理結(jié)構(gòu)的細(xì)分，包括對(duì)主體、附件、前端結(jié)構(gòu)、目鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的進(jìn)一步細(xì)化；（2）對(duì)內(nèi)窺鏡可彎曲功能相關(guān)結(jié)構(gòu)的細(xì)分，包括對(duì)彎曲管的結(jié)構(gòu)、與可彎曲操作相關(guān)的部件、可彎曲內(nèi)窺鏡在體內(nèi)的引導(dǎo)的細(xì)分；（3）對(duì)內(nèi)窺鏡內(nèi)通道的細(xì)分，包括對(duì)內(nèi)通道自身結(jié)構(gòu)、插入器械以及內(nèi)通道輸送物質(zhì)的細(xì)分；（4）對(duì)內(nèi)窺鏡水汽通道的細(xì)分，進(jìn)一步分化出供氣、供水、抽吸、體腔內(nèi)壓力調(diào)整；（5）對(duì)涉及內(nèi)窺鏡成像功能的細(xì)分，包括成像器件的結(jié)構(gòu)、位置、成像控制的細(xì)分；（6）對(duì)內(nèi)窺鏡照明裝置的細(xì)分，包括光源類(lèi)型、位置、配套連接結(jié)構(gòu)的細(xì)分。

FT則從多角度多重觀點(diǎn)的多維結(jié)構(gòu)對(duì)醫(yī)用內(nèi)窺鏡進(jìn)行了全方位的細(xì)化，包括：（1）內(nèi)窺鏡的用途或待觀察區(qū)域；（2）獲取的圖像類(lèi)別；（3）圖像的傳輸方式；（4）插入部特點(diǎn)；（5）內(nèi)窺鏡主體結(jié)構(gòu)或其配置的特點(diǎn)；（6）附件的特點(diǎn)；（7）操作和功能方面的特點(diǎn)；（8）成像單元特點(diǎn)；（9）照明單元特點(diǎn)；（10）存儲(chǔ)特點(diǎn)。

從分類(lèi)表的編排形式上講，IPC 與EC、FI 都是單維擴(kuò)展的，F(xiàn)T 是多角度多重觀點(diǎn)的多維結(jié)構(gòu)。這些擴(kuò)展方式各有利弊，IPC、EC 與FI 最簡(jiǎn)單但直接命中率有待不斷提高，F(xiàn)T 形式復(fù)雜、格式略顯煩瑣，但指教性最強(qiáng)。

從某種意義上講，所有的分類(lèi)體系其本質(zhì)都是一樣的，各分類(lèi)體系當(dāng)中存在相當(dāng)多相同或類(lèi)似，或者彼此上下位的具體分類(lèi)位置。這也是現(xiàn)實(shí)中IPC、EC、UC、FI/FT 能夠進(jìn)行相互映射的前提。當(dāng)然，這些分類(lèi)體系彼此之間的映射并不是簡(jiǎn)單的一一映射關(guān)系，還存在很多一對(duì)多、多對(duì)多的映射關(guān)系，而且還存在很多無(wú)法進(jìn)行完全映射的情形。這也從另一個(gè)角度說(shuō)明，正是各分類(lèi)體系的不同編排結(jié)構(gòu)決定了其分類(lèi)體系的獨(dú)特性，同時(shí)也在很大程度上決定了該分類(lèi)體系的準(zhǔn)確性和便利性。

三 結(jié) 語(yǔ)

隨著專利制度的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的技術(shù)開(kāi)始申請(qǐng)專利，專利文獻(xiàn)庫(kù)已經(jīng)成為包括海量技術(shù)文獻(xiàn)的文獻(xiàn)資源庫(kù)。在專利文獻(xiàn)庫(kù)中有效地利用分類(lèi)號(hào)可以更便捷地獲取所需信息，而各個(gè)分類(lèi)號(hào)不同的細(xì)分特點(diǎn)也在一定程度上反映了世界主要經(jīng)濟(jì)地區(qū)（歐洲、美國(guó)、日本等）在該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。因此，做好技術(shù)主題的專利分類(lèi)研究對(duì)一個(gè)技術(shù)主題的概念辨析、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究具有重要意義。

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