CN111918598A - 医疗内窥镜器械 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种医疗内窥镜器械，具有用于向人体或动物体内进行微创插入的远端侧细长插入部(1)，插入部(1)具有至少一个第一LED(5)、第二LED(7)和图像传感器(9)，第一LED(5)、第二LED(7)和图像传感器(9)沿共同的观察方向(x)定向。在此，第一LED(5)具有适合于荧光内窥镜检查的第一发光光谱(19)，第二LED(7)具有适合于白光内窥镜检查的第二发光光谱(21)，沿观察方向(x)在第二LED(7)前面布置滤光器(23)。在此，所述滤光器(23)具有透射光谱(25)并且第二LED(7)被设计为，根据第二发光光谱(21)在第一波长范围(K)内比在第二波长范围(L)内平均更强地辐射，并且滤光器(23)被设计为，由第二LED(7)射出的光根据透射光谱(25)在第二波长范围(L)内比在第一波长范围(K)内平均更少地透射。
Description
技术领域
本公开涉及一种医疗内窥镜器械，其具有用于向人体或动物体内进行微创插入的远端侧细长插入部。
背景技术
出于医学诊断和/或治疗目的而使用内窥镜对人体或动物体内进行视频拍摄是已知的。在此通常是利用光源照亮身体内部并使用CCD传感器进行图像拍摄。由于CCD传感器的光谱灵敏度不同于人眼的光谱灵敏度，因此在现有技术中通常要在CCD传感器前面的图像路径中设置校正滤光器，以获得所拍摄图像的自然色彩图像。CCD传感器通常比眼睛更灵敏，特别是在红色和红外波长范围内，因此所使用的校正滤光器在该波长范围内的衰减特别强烈。但是这里的缺点在于，由于使用了校正滤光器，很大部分的发光量是被耦合到身体内部并在那里转换成热量，而不是用于CCD传感器的图像拍摄。
为了更好地利用或节省耦合的光功率，专利文献WO 95/17845提出不要将二向色校正滤光器放置在CCD传感器前面的图像路径中，而是放置在外部光源前面或内窥镜的光导系统中。亦即，不应该由CCD传感器接收的光甚至不会耦合到体内。由此保护了组织免于不必要的热量和发光量的耦合。
然而，这种由专利文献WO 95/17845已知的内窥镜视频系统既不适合用于白光内窥镜检查，也不适合用于荧光内窥镜检查。与白光内窥镜检查相比，荧光内窥镜检查(其例如用于恶变前的和早期的恶性组织的检查和定位)不依赖于组织的自然真实颜色显示，而是依赖于荧光激发，通过荧光激发能够将病理组织与健康组织区分开。在此，借助于光辐射激发的病理组织本身或者指示病变组织的细菌积聚可以特有地发出荧光，并因此能够相对于周围的健康组织被可识别地定位。例如在光动力诊断(PDD)和/或光动力治疗(PDT)的框架下，荧光内窥镜检查可以借助于在病理组织上选择性地积聚光敏剂或标记物质(例如氯霉素e6)来进行。
发明内容
本公开提供了一种医疗内窥镜器械，其能够选择性地用于荧光内窥镜检查和白光内窥镜检查，并且尽管如此仍然通过更好地使用耦合的发光量用于相应的使用目的来保护组织免受未使用的热量和发光量的耦合。
根据本公开提供了一种医疗内窥镜器械，其具有用于向人体或动物体内进行微创插入的远端侧的细长的插入部，该插入部具有至少一个第一发光二极管(LED)、第二LED和图像传感器，其中，第一LED、第二LED和图像传感器沿同一观察方向定向。在此，第一LED具有适合于荧光内窥镜检查的第一发光光谱，第二LED具有适合于白光内窥镜检查的第二发光光谱，其中，沿观察方向在第二LED前面布置有滤光器。在此，该滤光器具有透射光谱，其中，第二LED被设计为，根据第二发光光谱在第一波长范围内的辐射比在第二波长范围内的辐射平均更强，并且其中，滤光器被设计为，由第二LED射出的光根据透射光谱在第二波长范围内比在第一波长范围内平均有更少地透射。
“发光光谱”在此是指基于光的波长λ的光的强度分布I(λ)。在此，将波长λ1与波长λ2之间的波长范围内的平均强度定义为
“透射光谱”在此是指基于光的波长λ的光透射率百分比T(λ)的分布。在此，将波长λ1与波长λ2之间的波长范围内的平均透射率或者说穿透率定义为
即，如果第一波长范围从波长λ1扩展至波长λ2，并且第二波长范围从波长λ3扩展至波长λ4，则得到
和
亦即，第二LED在第一波长范围内的平均强度
大于第二LED在第二波长范围内的平均强度
同样地，滤光器在第一波长范围内的平均透射率或者说穿透率
大于滤光器在第二波长范围内的平均透射率或者说穿透率
如果函数I(λ)和/或T(λ)对于第一和/或第二波长范围内的某些波长或光谱线不能被局部积分，则在平均时应忽略这样的波长或光谱线。亦即，在第二波长范围、优选为红色和红外波长范围内的光受到抑制时，第二LED的发光光谱和滤光器的透射光谱彼此互补。第一波长范围可以从可见光谱中的短波端(例如λ1＝400nm)扩展至第二波长范围的短波端(例如λ2＝λ3＝550nm)，第二波长范围从该第二波长范围的短波端扩展至可见光谱中的长波端(例如λ4＝700nm)。优选地，第一波长范围和第二波长范围彼此邻接并且大小相同。第一波长范围优选地低于第二波长范围。
这两个LED是作为光源布置在插入部中，以便在身体内“在自然位置”产生光，从而不需要外部光源和光导系统。第一LED可以用于荧光内窥镜检查，第二LED可以用于白光内窥镜检查。图像传感器，例如CCD传感器或CMOS传感器，可以选择性地用于荧光内窥镜检查和白光内窥镜检查，并且在图像路径中不需要短通滤光器形式的校正滤光器，其降低了可用于成像的发光量。利用本文公开的器械，可以在PDD和/或PDT的范围内进行荧光内窥镜检查。然而，如果例如第二LED具有短波的第二发光光谱以便有效地激发荧光，则可以将该器械的优选实施方式主要设计用于PDD。对于PDT来说，具有更高的组织穿透深度的、更长波长的第二发光光谱可能是更有效的。
然而，在此所公开的器械还提供了其它的优点。一方面，LED在横向上比光导体占据更少的空间，因此它们可以在插入部的非常有限的安装空间中以与图像传感器相同的观察方向放置在图像传感器的旁边。另一方面，与光导体相比，利用LED能够以足够的亮度相应低耗费(例如不用散射透镜)、低光学损失地照亮更大的空间角度。在第二波长范围内，优选在红色和红外波长范围内，相比于卤素灯、氙气灯、卤化物灯或其它金属蒸气灯的发光光谱，第二LED的发光光谱已经具有更低的强度，因此可以将用于LED光的滤光器设计为比卤素灯、氙气灯、卤化物灯或其它金属蒸气灯的光必须被滤光时所用的滤光器更薄。由于滤光器更薄，因此第二LED可以沿观察方向更“向前地”布置在插入部的外表面上，优选在其端面上，这减小了“钥匙孔效应”或“隧洞效应”并增大了所照亮的空间角度。
对于LED来说，“观察方向”在此是指在兰伯特辐射器(Lambert-Strahler)意义下LED的主辐射方向；对于图像传感器来说，则是指主拍摄方向，即，在平面CCD传感器或CMOS传感器中传感器表面的法线。亦即，第一LED、第二LED和图像传感器都是沿相同的“观察方向”定向。优选地，该观察方向是从插入部的端侧向远端指向，但是附加地或替代地，也可以是从插入部的横向侧横向向外指向。在上述的端侧布置中，“前”是指沿观察方向关于器械的远端侧；在侧向布置中，“前”是指沿观察方向关于器械的横向。因此，也可以选择将第一LED、第二LED和图像传感器布置在插入部的公共壁上。优选地，该公共壁是插入部的远端侧端面，在此，观察方向是沿着插入部的纵向方向朝远端侧延伸。特别地，在这种施方式中，用于将第一LED、第二LED和图像传感器放置在端面上的横向安装空间是非常有限的。在插入部的壁中可能仅为每个LED或图像传感器提供了直径从1mm至1.5mm的凹部。在极端情况下，所能提供的直径甚至可以仅有0.5mm。
可选地，第一LED可以相对于第二LED关于观察方向被向前偏移地布置。由于用于荧光内窥镜检查的第一LED不需要前置的滤光器，因此第一LED可以沿观察方向进一步向前地布置在插入部的外表面上，优选在其端面上，由此可以减小钥匙孔效应并增大所照亮的空间角度。第二LED由于前置的滤光器而相对于第一LED关于观察方向向后偏移。一方面，滤光器必须足够厚，以便能够足够强地过滤出第二波长范围，由此使得具有图像传感器的白光内窥镜能够在在图像路径中没有附加校正滤光器的情况下实现看起来尽可能自然的真实颜色显示。另一方面，滤光器还应该尽可能得薄，以便第二LED能够尽可能远地放置在前面，从而减小钥匙孔效应并增大所照亮的空间角度。
可选地，滤光器可以是吸收滤光器。对于具有光导系统的外部光源来说，二向色滤光器可能是有利的，因为它不会被加热太多，但是与吸收滤光器相比，在插入部中在LED前面进行滤光是不利的，因为二向色滤光器具有取决于角度的透射光谱。对于具有基本上平行的或准直的光束的光导系统而言，这不是很大的问题，但是在具有兰伯特辐射器的发射特性的LED的情况下会导致不期望的颜色失真。吸收滤光器仅在很小程度上具有透射光谱的这种角度依赖性，因此LED光的不期望的颜色失真是小到可以忽略不计的。另外，由于不必补偿光导系统中的损失，因此插入部中的LED的发光量相比于外部光源明显更少。因此，吸收滤光器的加热以及由此引起的吸收滤光器的损坏的问题在第二LED前面并不那么明显。
可选地，滤光器可以是红外线阻挡滤光器，其中，可见光谱中的第一波长范围低于550nm，可见光谱中的第二波长范围高于550nm。第二LED的绝大部分红光和红外光(其与除了该LED以外的其他光源相比总归是以更低的强度发出)被白光内窥镜的滤光器滤除。一方面，成像自然，另一方面，第二LED的经过滤除的长波光不会不必要地加热组织。滤光器中的发热可以通过插入部的壁和/或冷却剂来排除。
可选地，在垂直于观察方向的平面中，图像传感器到第一LED的距离可以与到第二LED的距离基本相同，并且优选地可以布置在第一LED与第二LED之间。由此，使用者可以容易地在白光内窥镜与荧光内窥镜之间进行切换，而照明角度和/或照明强度或者图像中的投射阴影不会有大得改变。虽然必要时可以通过对第一LED和第二LED的不同操控来补偿不同的距离，但是这在能量上效率很低。优选地，将图像传感器布置在端面的中心。第一LED和第二LED可以侧向彼此错开地、以尽可能小且相同的横向间隔布置在端面上。
可选地，第一发光光谱和第二发光光谱可以基本相同或不同。第一LED和/或第二LED的发光光谱可以各自适合于荧光内窥镜检查和白光内窥镜检查，而与各个发光光谱是否基本相同无关。因此，第一LED和第二LED可以是相同的类型，即结构相同，但这并不是必须的。可能有利的是，第一LED具有特别适合于荧光内窥镜检查的第一发光光谱。例如，第一LED可以是发射蓝光的LED以用于荧光激发，而第二LED可以是发射白光的LED以用于白光内窥镜检查。第一LED和/或第二LED的发光光谱可以在大约550nm的波长之上，即在红色的第二波长范围内，并随着波长的增大而减小，因此与卤素灯、氙气灯、卤化物灯或其它的金属蒸气灯的发光光谱相比，红光和红外光部分明显更少，并且对于颜色真实的白光内窥镜检查而言也只是需要相应更小强度的过滤。
可选地，滤光器可以具有进光侧和出光侧，并且在进光侧与出光侧之间沿观察方向具有厚度，以及沿与观察方向正交的方向具有直径，在此，厚度为0.3mm至直径的80％。下限0.3mm是基于必须对第二LED在第二波长范围内的光进行滤光所需的最小值得出的，以便在白光内窥镜检查中，在图像传感器之前的图像路径中没有校正滤光器的情况下能够实现颜色真实的成像。下限0.3mm主要取决于可用滤光材料的最大光学密度。上限80％是基于第二LED由于滤光器而能够沿观察方向回退的最大值得出的，以便能够在仍可容忍的钥匙孔效应的情况下充分地照亮至少2.24球面度的空间角度。滤光器的直径与厚度之比约为1.5是特别有利的。可选地，滤光器可以具有进光侧和出光侧，并且在进光侧与出光侧之间沿观察方向可以具有0.3mm至1.2mm的厚度。例如，在直径为1mm的情况下，滤光器可以为约0.67mm厚，或者在直径为1.5mm的情况下，滤光器可以为约1mm厚。
可选地，滤光器的进光侧与第二LED的出射出侧之间的距离可以小于滤光器在观察方向上的厚度的30％，理想的是小于10％。这样做的有利之处在于：能够使第二LED沿观察方向尽可能远地向前设置，从而能够在钥匙孔效应尚可容忍的情况下充分地照亮最大可能的空间角度。然而与直接接触相比，最小程度的间隔开是有利的，因为光在进入滤光器时会从光学密度较小的介质，也就是具有较小折射率的介质，例如空气，朝向垂直线强烈地折射，并在离开滤光器时相应强烈地折射离开垂直线，从而减小了钥匙孔效应。在直接接触的情况下，进入滤光器时朝向垂直线的折射显著减小，因此由第二LED倾斜射出的一部分光线可能不再朝向滤光器的光射出侧折射，而是会损失在滤光器的圆柱形套表面中。
可选地，滤光器和第二LED可以布置在插入部的壁中的凹部中，在此，该壁限定了外表面，并且第二LED的光射出侧与该外表面的距离最大为该凹部的直径的三分之二。该外表面可以优选是插入部的端面。第二LED所在的凹部会产生一定的“隧洞视觉”或者说钥匙孔效应，因为第二LED会由于前置的滤光器而在观察方向上相对于外表面向回偏移。如果所述的距离大于直径的三分之二，则“隧洞视觉”或者钥匙孔效应会导致只有非常小的空间角度才能被充分地照亮。
可选地，第二LED的第二发光光谱和滤光器的透射光谱在550nm与700nm之间的第二波长范围内可以随着波长的增加而降低，并且滤光器对于第二LED发出的波长为600nm的光的透射率可以达到20％至45％。因此，第二LED和滤光器是互补的，从而能够在滤光器的厚度尽可能小的情况下充分地滤除红色的第二波长范围，由此实现用于白光内窥镜的颜色真实成像，而无需在图像传感器前面的图像路径中使用额外的校正滤光器。
可选地，可以沿观察方向在第一LED的光射出侧和/或滤光器的出光侧之前设置至少一个白光可穿透的保护元件，其中，保护元件沿观察方向的厚度要薄于滤光器沿观察方向的厚度。在此，至少一个保护元件可以是尽可能薄的保护玻璃、保护塑料和/或涂覆在第一LED或滤光器上的二氧化硅层。该保护元件可以保护滤光器和/或第一LED免受诸如刮痕之类的机械性损坏和诸如侵蚀性体液、清洁或制备介质和/或氧化所引起的化学性损坏。
可选地，该至少一个保护元件可以与第一LED的光射出侧或与滤光器的出光侧直接接触，或者该至少一个保护元件与第一LED的光射出侧或者滤光器的出光侧的距离小于滤光器沿观察方向的厚度的10％。这样做的有利之处在于，第二LED能够沿观察方向尽可能向前地布置，从而在钥匙孔效应尚可容忍的情况下充分地照亮尽可能大的空间角度。
可选地，滤光器和/或第二LED可以被基本上沿观察方向延伸的反射性圆柱形套内表面包围。该圆柱形套内表面例如可以插入部的壁中的凹部形成。替代地或附加地，该反射性圆柱形套内表面可以为此作为径向向内的反射层施加在滤光器和/或第二LED的圆柱形外表面上。
可选地，可以有n≥2个第一LED和/或m≥2个第二LED在垂直于观察方向的平面中关于图像传感器的观察方向轴线n重或m重旋转对称地布置在插入部中。由此，不仅对于白光内窥镜检查，而且对于荧光内窥镜检查，均减小了不希望的阴影投射。在此，可以设置相同数量的第一LED和第二LED，即n＝m，它们围绕图像传感器以圆的方式布置为，使第一LED和第二LED循环交替。然而，如果第二LED被用作用于荧光内窥镜检查的相对较弱的蓝色LED，则例如有利的是提供比第一白色LED更多的第二LED，即，m>n。
附图说明
下面参照附图中示出的实施例对本公开做详细说明。其中：
图1以示意性纵截面图示出了根据本文公开的医疗内窥镜器械的一个实施例的插入部的远端侧部分；
图2和图3以正视图示出了根据本文公开的医疗内窥镜器械的两个实施例的插入部的端面；
图4和图5以正视图示出了根据本文公开的医疗内窥镜器械的另外两个实施例的插入部的端面；
图6和图7示出了根据本文公开的医疗内窥镜器械的一个实施例的第一LED和第二LED的发光光谱；以及
图8至图11示出了根据本文公开的医疗内窥镜器械的多个实施例的滤光器的各种示例性透射光谱。
具体实施例
图1示出了医疗内窥镜器械的插入部1的远端侧部分。插入部1被设计为，以微创的方式插入到人体或动物体内，以便能用光照亮或照射人体或动物体，并且能够从人体内部传输出视频或图像。为了将这种插入为微创的，插入部1的外径A应尽可能得小，在本实施例中为小于5mm。
在插入部1的远端侧端面3上，并排地布置有第一LED 5、第二LED 7和图像传感器9，它们沿共同的观察方向x定向，在本实施例中，观察方向x对应于插入部1的纵向方向。第一LED 5、第二LED 7和图像传感器9分别布置在插入部1的端壁13中的凹部11a、b、c中。端壁13限定了插入部1的端面3上的外表面15。第一LED 5、第二LED 7和图像传感器9分别布置在薄保护玻璃片形式的保护元件17a、b、c的后面，这些保护玻璃片全部与插入部1的端面3上的外表面15对齐，以防止诸如刮痕之类的机械损伤和诸如由侵蚀性体液、清洁或制备介质和/或氧化所引起的化学损伤。保护元件17a、b、c还可以被设计为一覆盖第一LED 5、第二LED 7和图像传感器9的共有保护玻璃片。保护元件17a、b、c对于白光是可穿透的，并且在本实施例中具有至少为1.75的折射率以及比常规光学玻璃更高的断裂强度和硬度。保护元件17a、b、c可以由合成单晶晶体构成。
第一LED 5具有适合于荧光内窥镜检查的第一发光光谱19(见图6)，在此，该第一发光光谱在蓝色波长范围内在406nm处具有半值宽度为12nm的峰值。利用第一LED 5的蓝光，可以在光动力诊断(PDD)和/或光动力治疗(PDT)的框架下，使选择性积聚在病理组织上的光敏剂在红光波长范围内发出荧光。红色波长范围内的这种荧光可以通过没有在前设置校正滤光器的图像传感器9很好地拍摄。可以在图像传感器9的前面设置物镜和/或长通滤光器(在图1中未示出)。然而，这种长通滤光器并不代表用于使光谱传感器灵敏度适应于人眼光谱灵敏度的校正滤光器，而是仅阻挡直接从身体散射回来的第一LED 5的短波蓝光。
第二LED 7具有适合于白光内窥镜检查的第二发光光谱21(见图7)，第二发光光谱在此在400nm至550nm的第一波长范围K内具有峰值并在550nm至700nm的第二波长范围L内随着波长的增加而降低。替代于图6所示的第一发光光谱19，第一LED 5可以具有与第二LED7相同的发光光谱21，只要由此可以实现所提供的荧光内窥镜检查所需的荧光激发。在这种情况下，第一LED 5和第二LED 7可以是相同类型的。
在本实施例中，第二LED 7相对于第一LED 5关于观察方向x向后偏移地布置。这样做是基于：在第二LED 7的前面并且在保护元件17b的后面布置一红外线阻挡滤光器23，其具有根据图8至图11中任一个所示的透射光谱25。第二LED 7的光根据第二发光光谱21(见图7)在低的第一波长范围K内的辐射平均明显强于在高的第二波长范围L内的辐射，但是通过红外线阻挡滤光器23，第二LED 7的光根据透射光谱25(见图8至11)在高的第二波长范围L内的透射平均低于在第一波长范围K内的透射。红外线阻挡滤光器亦即，在减少高的第二波长范围L内的光时，第二LED 7的第二发光光谱21和红外线阻挡滤光器23的透射光谱25彼此互补。这样做的积极效果在于：在红外线阻挡滤光器23的进光侧27与红外线阻挡滤光器23的出光侧29之间的红外线阻挡滤光器23的厚度D可以更薄，从而使第二LED 7的出光侧29到外表面15的距离S(第二LED 7由于红外线阻挡滤光器23而必须向后偏移该距离)变得尽可能小。
插入部1的端壁13中的凹部11b在此具有直径B，第二LED 7、红外线阻挡滤光器23和保护元件17b被精确配合地放入到该凹部中。凹部11b可以配置有反射性圆柱形套内表面，但这不是必须的，因为在此处描述的实施方式中通过其它措施已经能够充分减小钥匙孔效应。作为端壁13的替代，具有内径B的套筒可以精确配合地并且还可以在必要时反射性地包围第二LED7、红外线阻挡滤光器23和保护元件17b。红外线阻挡滤光器23的径向外表面可以在必要时配置反射性的金属层。
直径B与第二LED 7的出光侧29和外表面15之间的距离S(第二LED7由于红外线阻挡滤光器23而向后偏移该距离)的比B/S确定了第二LED 7所照亮的空间角度Ω。该被照亮的空间角度Ω应至少为2.24球面度(即，约为一个单位半球面的35％)，以尽可能减小钥匙孔效应。在此，该比B/S约为1.5。
亦即，为了使距离S尽可能短，一方面为红外线阻挡滤光器23选择最小可能的厚度D，例如0.3mm至直径B的80％，其提供了尚且足够高的滤光效果。另一方面，使第二LED 7的光射出侧31与红外线阻挡滤光器23的进光侧27之间的最小距离H小于红外线阻挡滤光器23的厚度D的10％，以避免在进入红外线阻挡滤光器23时朝向垂直线的折射，由此减小钥匙孔效应。
在图2至图5所示的插入部1的端面3的前视图中，示出了具有多个第一LED 5a-c或第二LED 7a-c的不同实施例。图像传感器9分别同轴居中地布置在插入部1的端壁13中。在图像传感器9周围，分别有n≥2个第一LED 5a-c和/或m≥2个第二LED7a-c在垂直于观察方向x的平面中关于图像传感器的观察方向轴线x而n重或m重旋转对称地布置在插入部1中。在图2和图4中，n＝2且m＝2，其中，彼此直径对置的各个第一LED 5a、b与同样彼此直径对置的各个第二LED7a、b相对于中心图像传感器9具有相同的距离C。在图3和图5中，n＝3且m＝3，其中，沿周向彼此错开120°的各个第一LED 5a-c与同样沿周向彼此错开120°的各个第二LED 7a、b相对于中心图像传感器9具有相同的距离C。与图2和图3所示实施例不同的是，在图4和图5所示实施例中，凹部11不具有圆形的横截面，而是具有矩形或正方形的横截面。在矩形凹部11的情况下，直径B对应于矩形短边的长度。
在图6和图7中示例性示出了第一LED 5的第一发光光谱19和第二LED 7的第二发光光谱21，在此替代地，第一LED 5的第一发光光谱19可以与第二LED 7的第二发光光谱21相同。第一LED 5在此是具有第一发光光谱19的蓝色LED，其适合于荧光内窥镜检查，并且在蓝色波长范围内在406nm处具有半值宽度为12nm的峰值。第二LED5在此是具有第二发光光谱21的发白光的LED，其在此在400nm至550nm的第一波长范围K内具有峰值并且在550nm至700nm的第二波长范围L内随着波长的增加而降低。因此，第二LED 5在第一波长范围K内比在第二波长范围L内平均更强地发光。在图5和图7中无量纲地绘制了关于波长λ(单位：nm)的相对强度Irel。相对强度Irel被定义为，其在强度最大时为1。在此，将波长λ1与波长λ2之间的波长范围内的平均强度定义为
亦即，如果第一波长范围K从波长λ1＝400nm扩展至波长λ2＝550nm，并且第二波长范围L从波长λ3＝550nm扩展至波长λ4＝700nm，则得到：
在图8到图11中示例性示出的红外线阻挡滤光器23的透射光谱25对应于不同的滤光器类型和厚度。图8示出了Schott公司的、厚度为1mm的带通滤光器BG 39(蓝玻璃)的透射光谱25。图10示出了相同的红外线阻挡滤光器23，其厚度为1.2mm。可以看出，透射光谱25与红外线阻挡滤光器23的厚度D成比例。例如，在600nm处，在1mm厚度下的透射率约为51％，而在1.2mm厚度下仅为46％。在高波长范围L内的更强的滤光效果可以利用不同的滤光玻璃来实现。图9示出了Schott公司的、厚度为1mm的带通滤光器BG 62(蓝玻璃)的透射光谱25。在此，在600nm处，在1mm厚度下的透射率仅约为28％。为了能够进一步减小厚度D，也可以选择Schott公司的带通滤光器BG 67(蓝玻璃)，在图11中示出了其在0.67mm厚度下的透射光谱25。在600nm处的透射率在此同样低于30％。
通过对第一LED 5的荧光和第二LED 7的借助于滤光器23过滤的白光的选择，使得能够仅利用一个图像传感器9就在荧光内窥镜检查与白光内窥镜检查之间实现简单、快速的切换。在此，图像传感器9不需要短通滤光器形式的校正滤光器并因此更有效率，特别是在白光内窥镜检查中，因为通过第二LED 7的在高波长范围L内已经较弱的光与红外线阻挡滤光器23的组合，会对组织加热的长波光(其无论是对于白光内窥镜还是对于图形传感器来说都过于敏感的)甚至完全没有从器械发射出来。在直径B受微创手术限制的情况下，通过适当地选择具有合适厚度的红外线阻挡滤光器23，可以减小钥匙孔效应。
构件或运动方向的“第一”、“第二”、“第三”等编号名称在此纯粹是为了将构件或运动方向区分开而任意选择的，并且可以任意不同地选择。其与重要性排序无关。构件或技术特征被标称为“第一”不应该被误解为必须存在这种类型的第二构件或技术特征。此外，除非另有明确说明或绝对必要，否则任何方法步骤均可以按照任意的顺序和/或在时间上部分或完全重叠地进行。
根据在此所述的、在本说明书中被本领域技术人员视为显而易见的参数、构件或功能的等效实施方式，在此被理解为如其明确描述的那样。相应地，权利要求的保护范围旨在涵盖这些等效的实施方式。被看作可选的、有利的、优选的、期望的或类似表示的“可以”特征应被理解为可选的，而不应视为对保护范围的限制。
所述实施方式应被理解为说明性示例，并不代表可能的实施方式的排他性列举。在一种实施方式的相关框架中所公开的每个特征，不管其是在哪个实施方式中被相应地描述，都可以单独地或与一个或多个另外的特征结合使用。尽管在此描述和示出了至少一个实施例，但是鉴于本说明书，对于本领域技术人员而言显而易见的变型和替代性实施方式也包括在本公开的保护范围内。此外，术语“具有”不旨在排除其他的附加特征或方法步骤，“一个”也不排除有多个。
Claims (21)
1.一种医疗内窥镜器械，具有用于向人体或动物体内进行微创插入的远端侧的、细长的插入部(1)，其中，所述插入部(1)具有至少一个第一LED(5)、第二LED(7)和图像传感器(9)，其中，所述第一LED(5)、所述第二LED(7)和所述图像传感器(9)沿共同的观察方向(x)定向，
其特征在于，
所述第一LED(5)具有适合于荧光内窥镜检查的第一发光光谱(19)，并且所述第二LED(7)具有适合于白光内窥镜检查的第二发光光谱(21)，其中，沿观察方向(x)在所述第二LED(7)的前面布置有滤光器(23)，其中，所述滤光器(23)具有透射光谱(25)，其中，所述第二LED(7)被设计为，根据所述第二发光光谱(21)在第一波长范围(K)内的辐射比在第二波长范围(L)内的辐射平均更强，并且其中，所述滤光器(23)被设计为，由所述第二LED(7)射出的光根据所述透射光谱(25)在所述第二波长范围(L)内比在所述第一波长范围(K)内平均有更少的透射。
2.根据权利要求1所述的医疗内窥镜器械，其中，所述第一LED(5)、所述第二LED(7)和所述图像传感器(9)被布置在所述插入部(1)的共有的壁(13)上。
3.根据权利要求1或2所述的医疗内窥镜器械，其中，所述第一LED(5)、所述第二LED(7)和所述图像传感器(9)被布置在所述插入部(1)的远端侧端面(3)上，并且所述观察方向(x)在所述插入部(1)的纵向方向上向远端侧延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，所述第一LED(5)相对于所述第二LED(7)关于所述观察方向(x)被向前偏移地布置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，所述滤光器(23)是吸收滤光器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，所述滤光器(23)是红外线阻挡滤光器，其中，所述第一波长范围(K)在可见光谱中低于550nm，并且所述第二波长范围(L)在可见光谱中高于550nm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，所述图像传感器(9)在垂直于所述观察方向(x)的平面中到所述第二LED(7)的距离与到所述第一LED(5)的距离基本上相同，并且所述图像传感器优选地布置在所述第一LED(5)与所述第二LED(7)之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，所述第一发光光谱(19)和所述第二发光光谱(21)是不同的或基本相同的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，所述第一LED(5)是发射白光的LED，所述第二LED(7)是发射蓝光的LED，或者所述第一LED(5)和所述第二LED(7)是相同类型的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，所述滤光器(23)具有进光侧(27)和出光侧(29)，并且在所述进光侧(27)与所述出光侧(29)之间沿所述观察方向(x)具有一厚度(D)，并在与所述观察方向(x)正交的方向上具有一直径(B)，其中，所述厚度为0.3mm至所述直径(B)的80％。
11.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，所述滤光器(23)具有进光侧(27)和出光侧(29)，并且在所述进光侧(27)与所述出光侧(29)之间沿所述观察方向(x)具有0.3mm至1.2mm的厚度(D)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，所述滤光器(23)的进光侧(31)与所述第二LED(7)的光射出侧(31)的距离(H)小于所述滤光器(23)沿所述观察方向(x)的厚度(D)的30％，优选小于10％。
13.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，所述滤光器(23)和所述第二LED(7)布置在所述插入部(1)的壁(13)中的凹部(11b)中，其中，所述壁(13)限定外表面(15)，并且所述第二LED(7)的光射出侧(31)与所述外表面(15)的距离(S)最大为所述凹部(11b)的直径(B)的三分之二。
14.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，所述第二LED(7)的第二发光光谱(21)和所述滤光器(23)的透射光谱(25)在550nm至700nm之间的所述第二波长范围(L)内随着波长增加而降低，并且所述滤光器(23)对于由所述第二LED(7)射出的波长为600nm的光的透射率为20％至45％。
15.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，沿所述观察方向(x)，在所述第一LED(5)的光射出侧和/或所述滤光器(23)的出光侧(29)的前面布置至少一个可穿透白光的保护元件(17a，b)，其中，所述保护元件(17a，b)沿所述观察方向(x)的厚度比所述滤光器(23)沿所述观察方向(x)的厚度(D)更薄。
16.根据权利要求15所述的医疗内窥镜器械，其中，至少一个所述保护元件(17a，b)与所述第一LED(5)的光射出侧或与所述滤光器(23)的出光侧(29)直接接触，或者至少一个所述保护元件(17a，b)与所述第一LED(5)的光射出侧或与所述滤光器(23)的出光侧(29)的距离小于所述滤光器沿所述观察方向(x)的厚度(D)的30％，优选为10％。
17.根据权利要求16所述的医疗内窥镜器械，其中，在至少一个所述保护元件(17a，b)与所述第一LED(5)的光射出侧或所述滤光器(23)的出光侧(29)之间布置有介质，该介质的折射率在所述滤光器(23)的折射率的90％至110％的范围内。
18.根据权利要求16或17所述的医疗内窥镜器械，其中，至少一个所述保护元件(17a，b)是保护玻璃、保护塑料和/或涂覆在所述第一LED或所述滤光器(23)上的二氧化硅层。
19.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，所述滤光器(23)和/或所述第二LED(7)被反射性的圆柱形套内表面包围，该圆柱形套内表面基本上沿所述观察方向(x)延伸。
20.根据权利要求19所述的医疗内窥镜器械，其中，所述反射性的圆柱形套内表面由所述插入部(1)的壁(13)中的凹部(11a，b)形成。
21.根据前述权利要求中任一项所述的医疗内窥镜器械，其中，n≥2个第一LED(5a-c)和/或m≥2个第二LED(7a-c)在垂直于所述观察方向(x)的平面中关于所述图像传感器(9)的观察方向轴线(x)被n重或m重旋转对称地布置在所述插入部(1)中。
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