CN112890742A

CN112890742A - 内窥镜、一次性内窥镜系统及内窥镜光源

Info

Publication number: CN112890742A
Application number: CN202011415741.8A
Authority: CN
Inventors: B·舒尔特海斯; M·克雷默; H·拉瑟特; H·沃纳; J·维托尔; V·哈格曼; J·麦因尔; J·格林; O·凯博
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2021-06-04
Also published as: US20210169316A1; JP2021087782A; EP3831273B1; DE102019133042A1; EP3831273A1; US11633090B2

Abstract

本发明总体上涉及内窥镜和内窥镜系统，尤其还涉及一次性内窥镜和/或一次性内窥镜系统。另一方面本发明还涉及一种用于内窥镜和/或用于内窥镜系统的光源，例如用于一次性内窥镜和/或用于一次性内窥镜系统的光源。

Description

内窥镜、一次性内窥镜系统及内窥镜光源

技术领域

背景技术

已知诊断器械、外科器械和/或治疗器械，例如用于诊断、微创干预或治疗的内窥镜，作为刚性或柔性的实施方案，并在文献中作出充分描述。当今，日益普遍地采用一次性内窥镜(又称为“抛弃式内窥镜”)，尤其是通过一次应用来防止污染，以提高医学技术检查、治疗和/或微创干预措施期间的患者安全性。为此，现有内窥镜的构思是在医疗技术意义上可再处理的，即可清洁的、可消毒的以及尤其是可高压灭菌的。

尽管如此，由于这种设备的再处理的错误使用或不利设计，仍偶尔会发生要求的细菌数量未达到，并且因此细菌会在下次使用时转移到患者身上。通过使用这类一次性内窥镜可以避免这种情况。

日益采用一次性内窥镜的又一方面还在于经济效益。特别是在每次治疗之后适当且规律地进行再处理过程对于执业医生或诊所而言需要很高的成本。此外，对于诸如热消毒器、高压灭菌仪和/或等离子灭菌仪的清洁器械而言需要投入大量费用，使得总体上采用这种一次性内窥镜更为合理。

另一优势在于，这种一次性内窥镜既能用作移动式“手持”器械，并且因此又能用于急诊医疗、军事医护或难以进入的地区，例如可以用于尤其不具备再处理条件的救灾任务中。

下面举例说明文献中描述的这类一次性内窥镜、“单次用”内窥镜或“抛弃式内窥镜”：

文献US 3581738 A1公开了一种一次性内窥镜，其包括由合成树脂材料制成的主体，该主体具有形成窥镜的大体管状的侧壁以及嵌入该侧壁中的一体细长光导元件，其中该元件由光导材料形成，该光导材料涂覆有折射率不同于光导材料的透明材料，其中主体由被内窥镜轴向分开的两个配对半部形成，其中每个半部均具有元件包封件。

文献US 4964710 A1描述了一种刚性内窥镜，其配备有物镜系统、目镜和中间中继镜。中继系统是使用塑料及玻璃元件的混合系统。塑料件由偶数个(N个)轴向定向的透镜组成，它们具有均与它们的直径相同的量级的长度。玻璃件为奇数个(N-1个)轴向定向的玻璃扁圆柱，它们的端面经过抛光。

文献EP 1890173 A1描述了一种可用于这类内窥镜的光导体的制造方法。在该方法中，捆扎大量的光纤，随后在连接到光纤束中间部分的接头(Mundstück)的一部分处切割光纤束。这样就将光纤束分成第一光纤束和第二光纤束。第一光纤束和第二光纤束的分割表面具有相同的特性和条件，因为第一光纤束和第二光纤束是由通过捆扎相同的光纤而获得的光纤束形成。第一光纤束组装在内窥镜的插入部中，而第二光纤束组装在柔性软管中，这样就在内窥镜的插入部中形成第一光导体，而在柔性软管中形成第二光导体。由此创建光导体的可分离光传输路径。

这种内窥镜因其一次性应用而承受很高的成本负担，因此必须优化组件或部件的制造成本。成像和照明的主要部件之一是光导体或图像导体。它们目前仍以相对复杂的工艺步骤来进行组装或加工。造成目前的光导体和图像导体成本较高的通常是复杂的机械部件，有时与包含这些光导体或图像导体的光学元件(诸如透镜)组合，有时也是复杂的加工步骤(诸如端面的打磨和抛光)。

另一方面，在内窥镜的用途中，尤其是在医疗技术中，还须考虑到某些光学技术要求。这些要求包括尽量无损耗地将由光源提供的光引向检查部位，还包括以保真颜色或目标颜色显示检查部位，以及避免在检查部位产生多余的热量。就此而言，由光源提供的光通量以及将光传输到内窥镜的远端面临特殊的挑战。尤其是对于具有小直径的内窥镜系统，一方面需要极亮的光源，另一方面需要光通量优化的光导体。

在使用有源电子器件(例如相机芯片和/或LED)来进行照明时，还须考虑到电绝缘、电屏蔽和患者漏电流方面的要求，根据内窥镜的应用领域，不得超过最大极限值。例如，心脏应用中要求漏电流为10μA，这对应于CF分类(参阅EN 60601-1，第三版，表3)。

除了这些光学技术和电气要求外，还须考虑到生物相容性方面的要求。关于生物相容性，必须确保材料与人体组织相容。对于可能与人体接触的医疗产品，存在确定和评估可能的相互作用和不良副作用的监管要求。选择所需的测试取决于人体的接触类型和持续时间。根据欧洲医疗产品指南MDD 93/42EWG(简称MDD)或2017年4月5日颁布的法规(EU)2017/745(简称MDR)，材料/产品与患者直接接触时，则始终需要对产品进行这种生物评估。

材料的生物测试和评估的主要规则为DIN EN ISO 10993和根据美国药典VI级测试(USP Class VI)。尽管最初打算用更普及的ISO 10993代替USP Class VI测试，但目前USP测试更常用于评估生物相容性塑料。为此，一方面评估用于侵入性应用的材料的化学化合物，另一方面进行细胞毒性试验，其中检查活细胞培养物的可能毒性作用。DIN EN ISO10993中对这方面的要求进行了概述，尤其是在第一部分和第五部分(DIN EN ISO 10993-1:2010-04)中。在美国，这要符合FDA要求。关于DIN EN ISO 10993的相应要求记录在USPClass VI中。

内窥镜设计为一次性内窥镜还得益于以下事实：选择材料时，不必在同等程度上考虑所谓的再处理法，即使用强碱性溶液以及通过在高达135℃的温度且约3巴的典型蒸汽压下进行高压灭菌消毒的清洁/消毒过程，这样尤其还允许更经济地选择材料。仅需考虑气体消毒法(例如环氧乙烷消毒)的适用性以及关于该材料的RoHS和REACH规定。

本申请人所享有的专利申请DE 10 2019 125 912和DE 10 2018 107 523涉及光导体的各种方面。基于激光的光源未被提及。

美国专利US 6,398,721B涉及一种外科显微镜设备，其可以包括激光二极管。

美国专利申请US 2006/0279950 A1描述了一种LED。内窥镜未被提及，然而可以使用例如包括纤维的光导体。该LED以透射模式操作。

美国专利申请US 2006/0152926 A1也描述了一种LED，其也可以例如用于内窥镜中。LED以透射模式操作。

美国专利US 5,436,655 A描述了一种可以包括激光器的内窥镜。

在美国专利申请US 2004/0246744 A1中描述了一种高效的光源。

在美国专利申请US 2019/0014979 A1中描述了一种也可以用激光操作的内窥镜。

美国专利申请US 2019/0290100 A1描述了一种光学成像系统，其尤其可以用于荧光显微术(STED显微术)。

在国际专利申请WO 2013/092498 A1中描述了一种内窥镜，其可以包括激光二极管作为光源。

美国专利申请US 2006/0069314 A1描述了一种用于内窥镜的固态光源。

在德国专利申请DE 10 2017 108 698 A1中描述了一种光电器件。

但迄今为止，无法经济地实现高光密度照明的优势。特别是目前无法实现用于一次性内窥镜的激光的优势。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服或至少减少现有技术中的缺陷，特别是提供一种尤其是单次用的内窥镜系统，其包括明亮的光源或具有高亮度的照明件以及为此优化的光导系统。

本发明的目的通过独立权利要求的主题实现。具体和优选的实施方式参阅从属权利要求。

在此，本发明涉及一种内窥镜，该内窥镜包括第一构件和第二构件，其中在第一构件中内置有光源，并且其中第二构件具有与第一构件连接的近端、优选可拆卸地连接的近端，并且具有远端，其中在远端中布置有用于采集或传输图像和/或采集或传输光学信息的元件、诸如相机芯片或光纤元件，并且其中在第二构件中延伸有具有至少一个光导纤维的光导体以将光源的光从近端引导到远端并在远端处发射，以及优选地布置有用于对相机芯片馈电的供电线(尤其是在这种相机芯片布置于远端处的情况下)，并且其中光源包括用于发射初级光的至少一个激光器，并且包括转换器，该转换器将激光器的光至少部分地转换成另一波长的光(次级光)并发射，其中转换器与第二构件中与第一构件连接的近端耦合，使得由转换器转换并发射的光耦入到光导体中。用于图像采集或图像传输的光纤元件又称为“图像导体(Image Guides)”，并由数万个单纤维组成，这些纤维在端面处彼此有序地布置。这样的光纤元件可以尤其由玻璃或塑料组成或者包含玻璃或塑料，例如构造为玻璃纤维或塑料纤维。

这种内窥镜的实施方案具有一系列优势。

即，根据本公开，该内窥镜分为两个构件。在又可以称为近端构件的第一构件中内置有光源，该光源包括构造成用于发射初级光的至少一个激光器。例如，激光器可以构造成使得其构造成用于发射蓝光和/或紫外光。此外，第一构件包括转换器，该转换器构造成将激光器的光至少部分地转换成不同波长的光并发射。

这一点有利的是，以此方式激光是可用的。特别地，以此方式可能的是，实现特别高的照明强度。

转换器与第二构件的与第一构件连接的近端耦合，使得由转换器转换和发射的光耦入或可耦入到光导体中。

换而言之，第一构件实施为使得其与又可称为远侧构件的第二构件可连接，或者其甚至与第二构件处于连接。

根据精确的设计且根据其所含元件的类型，第一构件可以例如实施为手持件，即例如也可以实施为用作手控和/或保持内窥镜的构件。然而还可能的是，第一构件包括用于控制和/或操作内窥镜的元件，例如也实施为控制单元和/或评估单元，使得在这种情况下，第一构件也可以构造为用于内窥镜的操作器械。

此外，内窥镜还包括第二构件，该第二构件具有近端和远端，并且其中该第二构件中延伸有包括至少一个光导纤维的光导体。光导体实施成将光源的光从近端引导到远端并在该远端处发射。在远端处布置有用于图像采集的元件，例如用于图像采集的相机芯片或光纤图像导体。在远端包括相机芯片的情况下，第二构件还优选地包括用于对相机芯片馈电的供电线。

这样的具有两个构件(或者也具有组件)的内窥镜的实施方案具有优势。因为，内窥镜根据所述的实施方案构建为使得第一构件包括成本相对更高的元件、例如包括至少一个激光器的光源，而第二构件包括成本相对更低的元件。可能的是将内窥镜分开，并且以此方式可以例如将低成本的元件安置在相对低成本的单次用组件中，而将少数高成本的元件安置在多次用组件中。

因此，现在首次可能的是，例如提供一种内窥镜，将非常高质量照明的优势与仅用于一次性使用的内窥镜的优势相结合。这里应当注意的是，根据本公开的内窥镜不必强制实施为一次性内窥镜或至少部分地实施为一次性内窥镜。确切而言，也可以设想视需要进行调整。

但有利的是，第一构件和第二构件能彼此可拆卸的方式彼此连接。如果内窥镜构造为至少部分地用于一次性使用的内窥镜，则第二构件可以例如在使用后丢弃。但是，第二构件也能可拆卸地连接至第一构件，而仍旨在多次使用，并在与第一构件分离之后，经受用于医疗用途的某些清洁和消毒过程。

利用根据本公开的内窥镜(其又可描述为模块化内窥镜)，一方面还可能简化操纵。另一方面，尤其当内窥镜构造为一次性内窥镜或至少部分地构造为一次性内窥镜，即其至少某些组件是仅用于一次性使用的内窥镜时，可以将高质量照明(例如借助能够实现高光强度的激光照明)与一次性器械的优势相结合。

包括光导体的第二构件例如可以实施为刚性的，还或者柔性的。一般地，第二构件也可以是指所谓的内窥镜轴杆，在本公开的上下文中，该轴杆一般既指刚性的第二构件，又指柔性的构件，其例如仅包括柔性的外套管，例如包括塑性材料。如果第二构件实施为刚性的，则其可以例如设计成使得第二构件所包括的光导体至少局部被包含金属或塑料的一个管区段或多个管区段包围。第二构件的确切实施方案可以根据内窥镜的优选应用领域来选择。

根据一优选实施方式，转换器包括陶瓷转换器材料。这种实施方案有利的原因在于，可以实现也用于白光的特别高的光密度。即，陶瓷转换器材料在温度上特别稳定，使得能够实现特别高的亮度。也可设想基于有机的转换器或有机和陶瓷的转换器材料的组合。尤其，转换器可以设计成使得其包括转换器元件，该转换器元件包括两种或多种转换器材料，这些转换器材料尤其是可以设计成使得它们将初级光转换成不同光谱组成的光。例如可以设想，转换器元件包括所谓的“黄的”和所谓的“红的”磷光体。关于磷光体在此理解为发光材料。例如，这些材料可以呈现为混合物，例如呈现为包含有机和陶瓷材料的混合物，或呈现为有机或陶瓷材料的混合物。然而，转换器也可以设计成使得其包括多个转换器元件，这些转换器元件均包含不同的转换器材料。这些实施方案中混合物也是可考虑的。

尤其，陶瓷转换器材料可以是发光陶瓷材料或包括发光陶瓷材料。在本发明的上下文中，这意味着转换器可以例如主要(即至少50重量％)或基本(即至少90重量％)由发光陶瓷材料组成。转换器也可以完全由发光陶瓷材料组成。尤其，转换器和/或转换器元件就包括发光陶瓷材料或由发光陶瓷材料组成。转换器和/或转换器元件也可以构造为复合材料，例如构造为磷光体-玻璃复合物，或构造为磷光体-塑料复合物、尤其是磷光体-硅复合物，或构造为磷光-陶瓷复合物，且在这种情况下，优选包含至少10重量％、例如10重量％至30重量％、尤其是10重量％至20重量％的发光陶瓷材料。

根据一实施方式，转换器和/或转换器元件包括榴石状陶瓷材料作为发光陶瓷材料，或者主要(即至少50重量％)或基本(即至少90重量％)或者完全由其组成，其中榴石状陶瓷材料优选地具有以下分子式：

A₃B₅O₁₂:RE，其中

A包含Y和/或Gd和/或Lu，以及

B包含Al和/或Ga，

并且其中RE选自稀土元素的组，并且优选包含Ce和/或Pr。

根据又一实施方式，榴石状陶瓷材料具有以下分子式：

(Y_1-xCe_x)₃Al₅O₁₂，和/或

(Y_1-x-yGd_yCe_x)₃Al₅O₁₂，和/或

(Lu_1-xCe_x)₃Al₅O₁₂，和/或

(Y_1-x-zLu_zCe_x)₃Al₅O₁₂，

其中对于x适用：0.005<x<0.05，

并且其中对于y适用：0<y<0.2，

并且其中对于z适用：0<z<1。

根据一实施方式，转换器和/或转换器元件包括发光陶瓷材料，或者主要(即至少50重量％)或基本上(即至少90重量％)或者完全由其组成，其中转换器呈现为：

-单相实心陶瓷(即所谓的光瓷)，和/或

-多相实心陶瓷，和/或

-特定孔隙率的单相或多相陶瓷，和/或

-复合材料，诸如磷光体-玻璃复合物(英文：phosphor in glass，PIG)和/或磷光体-硅复合物(英文：phosphor in silicone，PIS)。

根据另一实施方式，陶瓷材料也包括其他氧化物(榴石化合物除外)以及氮化物、尤其选自氧氮化铝和氧氮化硅铝的组。

根据又一实施方式，转换器和/或转换器元件构造为多孔烧结陶瓷，并且孔隙率在0.5％至10％之间、优选在4％至8％之间。这里，孔隙率与体积有关。平均孔径优选在400μm至1200μm之间、更优选在600μm至1000μm之间、特别优选在600μm至800μm之间。

在本公开的上下文中，单相陶瓷(或光瓷)是指至少95体积％的陶瓷所包含的晶体和/或微晶为同晶相。优选地，异相的体积含量明显更低。尤其，甚至高于96体积％或高于97体积％或高于98体积％或甚至高于99体积％的陶瓷所包含的晶体和/或微晶可以构造成同晶相。此外，不排除单相陶瓷还可以包含非晶组分。然而，这些非晶组分一般低于5体积％。

特别有利的是，陶瓷材料可以设计成使得该材料具有1W/mK至20W/mK范围内的导热率。以此方式，在转换期间产生或形成的热能能够特别良好的分布，使得转换器材料的转换特性在材料的操作期间仅略微变化或甚至完全不变。

尤其，陶瓷转换器材料可以设计为多晶的。

特别有利的是，材料呈现均质或基本均质，其中材料的均质实施方案优选表明该材料呈现为单相陶瓷(或光瓷)。

根据还一实施方式，转换器具有至少两种陶瓷转换器材料，该陶瓷转换器材料将激光转换成具有不同光谱组成的光。当要求特别精确和/或详细的检查来确定待检的对象或区域的状态时，尤其是在医疗领域中，当必须关于待检组织状况的精确信息时，这种实施方案则可尤其有利于例如有针对性地创建治疗和/或疗法计划。其原因在于，以此方式能够实现高照明强度，并获得具有例如组成偏离“白的”色位的光，和/或根据具体情况匹配光的光谱组成。

特别有利地，转换器包括两个转换器元件，其中这些转换器元件分别包含一种陶瓷转换器材料，使得转换器元件将光转换成具有不同光谱组成的光。以此方式就能特别轻松地匹配色位，尤其是在这种实施方案中，能够特别简单地通过相应的控制仅照亮两种转换器材料中的一种和/或将激光相应地分布到两种转换器材料上实现。

根据一实施方式，转换器与光导体光耦合，使得由转换器漫反射的光耦入或至少可耦入到光导体中。这一点有利于确保引导具有期望光谱分布的直光穿过光导体到达待由内窥镜检查的区域。在本公开的上下文中，除非另作明确说明，漫反射光是指由转换器转换和/或散射和/或反射的光。

根据另一优选实施方式，激光器如此布置并指向转换器，使得仅由转换器转换和/或散射和/或反射的光耦入到光导体中，其中该光还能包含例如散射或反射的初级光的部分。

从安全角度考虑，这种内窥镜的实施方案特别有利的是，它能防止激光到达待检的区域。

一般地可能的是，转换器和激光器布置在所谓的透射结构中，即激光器的光贯穿(即透射过)转换器，并且在此转换和/或散射。但也有可能且甚至优选的是，尤其为了确保无激光(即由激光器发射但未转换和/或未散射的光)到达待检的区域，使得转换器和激光器布置在反射中，即激光射到转换器上并被其反射，并且在此转换和/或散射。

根据另一实施方式，激光器布置成使得激光器的光基本上逆向于由转换器转换和/或散射和/或反射且耦入到光导体中的光的光发射方向而导向到转换器上和/或能转向到其上。从安全角度考虑，这种实施方案可以特别有利于防止直接的激光耦入到光导体中。这种内窥镜的实施方案例如能够通过如下方式实现：该内窥镜具有使激光器的光逆向于来自转换器的漫反射光的光发射方向的机构。例如，该机构可以是光导纤维和/或包括光导纤维。

这里，“基本上逆向于由转换器转换且耦入到光导体中的光的光发射方向”是指转换器和/或转换器元件的表面和/或转换器元件上的法向矢量与初级光的耦入方向之间形成至少±10°的角度。

适当的光导体可以例如包括用于这种内窥镜系统的几十个、几百个到几千个单纤维，其中光导体所包含的单纤维的确切数目例如取决于光导体的最终端径和/或光导体所包含的单纤维的直径。常见的纤维直径在20μm至100μm之间。典型的直径为30μm、50μm和70μm。

尤其，对于一次性内窥镜或小尺寸内窥镜系统有利的是，使用少数几个粗纤维作为光导纤维来确保可在待检的区域中保证充足的光密度或照明强度。这一方面能够低成本地快速进行组装，另一方面确保从激光光源到内窥镜远端的高光通量。

经证实，至多二十个、优选至多10个这样的单纤维有利于在组装工作量与充足的光通量传输之间达成良好的折衷，其中一个纤维足以满足超薄的内窥镜系统。三个或七个单纤维的纤维束提供的优势在于，它们可以非常紧密地包装在公共的套管中。7个纤维的布置方案的特殊优势在于，这些单纤维能够更易于呈圆形布置在公共的套管中，还能产生适合具有圆形横截面的纤维的理想包装紧密度。通过这种7个纤维的布置方案，例如在内窥镜的远端处，单纤维能够围绕相机芯片或围绕图像导体分组，以便能够对待检的组织进行均匀地光照。关于作为光源的激光或发光二极管或转换器的更常见的正方形芯片形状也可能有利的是，使用四个单纤维或四个或两个这种纤维的整数倍。一方面就最大可能的有源纤维面积(即实际的纤维光导横截面区域)而言可用于照明的腔体可以填充有更多个纤维，另一方面能够实现更加的光耦入。

在此有利的是，一个光导纤维或多个光导纤维的直径在100μm至1000μm范围内、优选至600μm、优选在150μm至400μm范围内。这类纤维能够像单纤维那样明显易于组装，并且仍能具有足够小的最小弯曲半径。对于当今的具有1x1mm²大小相机芯片的内窥镜，理想的是例如四个单纤维，相机的每一边各布置一个，它们的直径在200μm至300μm范围内。同样优选具有总共八个或十二个单纤维的布置方案，相机的每一边上布置有两个或三个纤维，在这种情况下，单纤维的直径在150μm至最大200μm的范围内。也可规定，例如使用具有不同直径的纤维来尽可能填满相机芯片与周围包鞘之间的面积或可用空间，使得能够实现尽量最高的光通量。在12个纤维的布置中，相机的每一边布置有3个纤维，中间纤维的直径例如约为250μm，而另外的两个纤维的直径仅为100μm至150μm。

原则上，也可以使用细纤维束代替单纤维，细纤维束尤其是由极细的单纤维组成，其单纤维直径优选小于70μm、特别优选小于50μm、通常为30μm，其仅具有将纤维束聚拢的极薄外套。本申请人在其尚未公开的另外的申请中描述了这种纤维束实施方案。

根据又一实施方式，一个光导纤维或多个光导纤维为阶跃折射率玻璃纤维(Stufenindex-Glasfaser)。优选地，一个光导纤维或多个光导纤维为阶跃折射率玻璃纤维，其玻璃组合物除不可避免的痕量之外不含铅和/或其他重金属，也不含锑和/或砷和/或其他重要元素，诸如Cr(VI)。

在本公开的上下文中，纤维是指这样的物体：其在笛卡尔坐标系的一个空间方向上的最大横向尺寸比在垂直于该第一空间方向的其他两个空间方向上的最大横向尺寸大至少10倍、优选大至少50倍。换而言之，纤维为极长又极细的物体。

在本公开的上下文中，阶跃折射率玻璃纤维是指其折射率从内部(纤芯)到外部以至少一阶的形式变化的玻璃纤维。在此情形下，玻璃纤维包括芯玻璃和包层玻璃，其中芯玻璃与包层玻璃具有不同的折射率。

玻璃纤维包含玻璃。除玻璃材料之外，玻璃纤维还可以包含至少部分地包围玻璃材料表面的另一种材料，即所谓的涂料。根据预期用途，可以将不同的玻璃状材料用于玻璃纤维。特别地，玻璃纤维可以包含单组分和/或多组分玻璃。例如，玻璃纤维可以包含石英玻璃作为基本的单组分玻璃和/或尤其是构造为石英玻璃纤维，其中石英玻璃也可以被掺杂，例如掺杂有OH离子和/或掺杂有氟，和/或例如呈现为富水或贫水的石英玻璃变体，其中在这种情况下仍称之为单组分玻璃，或者包含多组分玻璃、例如多组分硅酸盐玻璃。此外，玻璃也可以构造为硫系玻璃。石英玻璃纤维或石英纤维也指包含掺杂的石英玻璃的纤维。

优选地，光纤包括纤维芯和纤维边或纤维包层。在优选的实施方式中，芯层由芯玻璃制成。

优选地，光纤包括围绕纤维芯的纤维包层。在优选的实施方式中，纤维包层包含包层玻璃。

纤维包层的卤素或卤化物含量优选小于500ppm(m/m)、更优选小于400ppm(m/m)、更优选小于300ppm(m/m)、更优选小于250ppm(m/m)、更优选小于200ppm(m/m)、更优选小于150ppm(m/m)、更优选小于100ppm(m/m)、更优选小于80ppm(m/m)、更优选小于60ppm(m/m)、更优选小于40ppm(m/m)、更优选小于20ppm(m/m)、甚至更优选小于10ppm(m/m)。在特别优选的实施方式中，纤维包层不含卤素。卤素例如为氯、氟、溴和/或碘或其阴离子。纤维包层中卤素的浓度过高会导致形成相应的卤酸，尤其例如在蒸汽消毒过程中。相应的卤酸可能降低光纤制品的耐性并从中泄漏。尤其，卤酸会侵蚀高压灭菌器和内窥镜的材料、例如不锈钢，并导致形成不期望的生锈。

纤维芯的卤素或卤化物含量优选小于500ppm(m/m)、更优选小于400ppm(m/m)、更优选小于300ppm(m/m)、更优选小于250ppm(m/m)、更优选小于200ppm(m/m)、更优选小于150ppm(m/m)、更优选小于100ppm(m/m)、更优选小于80ppm(m/m)、更优选小于60ppm(m/m)、更优选小于40ppm(m/m)、更优选小于20ppm(m/m)、甚至更优选小于10ppm(m/m)。在特别优选的实施方式中，芯层不含卤素。根据本发明的卤素例如为氯、氟、溴和/或碘或其阴离子。纤维芯中卤素的浓度过高会导致形成相应的卤酸，尤其是例如在蒸汽消毒过程中。相应的卤酸可能降低光纤制品的耐性并从中泄漏。特别地，卤酸会侵蚀高压灭菌器和内窥镜的材料、例如不锈钢，并导致形成不期望的生锈。

在某些实施方式中，光纤为石英纤维。在一实施方式中，纤维包层和/或纤维芯的石英份额为至少76重量％、更优选至少81重量％、更优选至少84重量％、更优选至少88重量％、更优选至少92重量％、更优选至少95重量％、更优选至少97重量％、更优选至少98重量％。更高的石英份额会导致耐化学性增高且耐热性增高。

在一实施方式中，芯玻璃具有以下特征：

芯玻璃所包含的SiO₂优选至少8重量％、更优选至少23重量％、更优选至少24重量％、特别优选至少25重量％、或甚至至少26重量％。在特定实施方式中，芯玻璃可以包含甚至至少28.3重量％的SiO₂、尤其优选至少34重量％的SiO₂。在一些优选实施方式中，芯玻璃包含甚至至少35重量％的SiO₂、更优选至少42重量％的SiO₂。

本发明的优选芯玻璃按重量百分比包含以下组成范围内的以下组分：

组分	下限	上限
			B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	0	24
SiO<sub>2</sub>	23	62.1
			Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	0	10
Li<sub>2</sub>O	0	10
			Na<sub>2</sub>O	0	18.5
K<sub>2</sub>O	0	25.7
			BaO	0	57.8
ZnO	0	40
			La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	0	25
ZrO<sub>2</sub>	0	10
			HfO<sub>2</sub>	0	14.2
SnO<sub>2</sub>	>0	2
			MgO	0	8
CaO	0	8
			SrO	0	24.4
Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	0	22
			Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	0	11.9
Rb<sub>2</sub>O	0	15
			Cs<sub>2</sub>O	0	21
GeO<sub>2</sub>	0	7.5
			F	0	2
ΣR<sub>2</sub>O	5	20
			ΣMgO、CaO、SrO、ZnO	20	42

R₂O为全部碱金属氧化物含量之和。

芯玻璃中可以包含以下一种或多种组分：Cs₂O、Rb₂O、MgO、CaO、SrO、Gd₂O₃、Lu₂O₃、Sc₂O₃、Y₂O₃、In₂O₃、Ga₂O₃和WO₃。

除非本文另作说明，以下组分优选不应包含在芯玻璃中，或者它们的浓度仅分别为至多500ppm，这是因不可避免的原料杂质而定：TiO₂、CeO₂、Nb₂O₅、MoO₃、Bi₂O₃、PbO、CdO、Tl₂O、As₂O₃、Sb₂O₃、SO₃、SeO₂、TeO₂、BeO、放射性元素和着色组分。尤其应避免使用TiO₂，因为该组分可能导致在UV范围内强烈吸收。在优选的实施方式中，还应避免使用组分WO₃。

芯玻璃中可以包含的组分TiO₂、CeO₂、Nb₂O₅和/或Bi₂O₃为至多0.5重量％、优选至0.3重量％、并且特别优选至0.2重量％。在优选实施方式中，玻璃芯不含这些组分。

优选地，芯玻璃不含光学活性组分，尤其是Sm₂O₃、Nd₂O₃、Dy₂O₃、Pr₂O₃、Eu₂O₃、Yb₂O₃、Tb₂O₃、Er₂O₃、Tm₂O₃和/或Ho₂O₃。CeO₂在紫外线范围内吸收，从而优选的玻璃芯不含CeO₂。

尤其对于折光率大于1.65的芯玻璃，碱土金属氧化物La₂O₃、Ta₂O₅、ZrO₂和HfO₂组分的总含量为优选至少40重量％、更优选至少42重量％、更优选至少50重量％、特别优选至少55重量％。如果这些组分的含量过低，则通常无法获得优选的折射率。取决于配方，该总含量不应超过72重量％的值。

在一实施方式中，包层玻璃具有以下特征：包层玻璃的SiO₂含量优选>60重量％、更优选>65重量％，并且特别优选至少69重量％。SiO₂含量优选至多75重量％、特别优选直至73重量％。包层玻璃倾向于比芯玻璃经受更强烈的环境影响。更高的SiO₂含量具有更佳的耐化学性。因此，该组分在包层玻璃中的含量优选大于其在芯玻璃中的含量。

优选地，包层玻璃的组成如此选择或与芯玻璃相匹配，使得包层玻璃的线性热膨胀系数和芯玻璃的线性热膨胀系数差异尽可能小。一般地，在20℃至300℃的温度范围内，纤维芯和纤维包层的热膨胀系数(CTE)可以相同或不同。尤其CTE是不同的。包层的CTE优选小于纤维芯的CTE，通常小至少1.0*10^-6/K，但根据玻璃，也可以通常小至少2.5*10^-6/K。纤维芯的CTE通常为6.5*10^-6/K至10*10^-6/K，包层的CTE为4.5*10^-6/K至6*10^-6/K。这样实现纤维芯在冷却时比纤维包层收缩得更多，从而在纤维包层中建立保护纤维的压缩应力，这有利于纤维的机械负荷能力，尤其是其弯曲强度。

下表表示可与芯玻璃一起使用的包层玻璃的某些优选组成。包层玻璃包含(氧化物按重量％计)：

氧化物	第1组	第2组	第3组	第4组
					SiO<sub>2</sub>	70-78	63-75	75-85	62-70
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	5-10	1-7	1-5	1-10
					B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	5-14	0-3	10-14	>15
Li<sub>2</sub>O	无	0–1	0–3	<0.1
					Na<sub>2</sub>O	0-10	8-20	2-8	0-10
K<sub>2</sub>O	0-10	0-6	0-1	0-10
					MgO	0-1	0-5	无	0-5
CaO	0-2	1-9	无	0-5
					SrO	0-1	无	无	0-5
BaO	0-1	0-5	无	0-5
					卤素	无	无	无	无

在另一实施方式中，芯玻璃和/或包层玻璃为硫系玻璃，其尤其能够应用于红外范围内。下表按摩尔百分比显示硫系纤芯玻璃和/或硫系包层玻璃的优选组成：

组分	mol..％
		S	50-90
Ga	0-25
		As	0-40
Ge	0-35
		R<sup>1</sup>(以R<sup>1</sup>Hal形式添加)	0-7.25
R<sup>2</sup>(以R<sup>2</sup>Hal形式添加)	0-13.5
		M<sup>1</sup>(以M<sup>1</sup>Hal<sub>2</sub>形式添加)	0-5
M<sup>2</sup>(以M<sup>2</sup>Hal<sub>2</sub>形式添加)	0-7.25
		Ln(以LnHal<sub>3</sub>形式添加)	0-4
Ga、As和Ge的总和	10-42
		R<sup>1</sup>、R<sup>2</sup>、M<sup>1</sup>、M<sup>2</sup>和Ln的总和	0-16
Hal的总和	0-16

这里，Hal＝F、Cl、Br和/或I；Hal₂和/或Hal₃＝Cl和/或Br；R¹＝Li、Na、K、Rb和/或Cs；R²＝Ag和/或Cu；M¹＝Mg、Ca、Sr和/或Ba；M²＝Zn、Cd、Hg和/或Pb；Ln＝La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ty、Lu、Y和Sc。

特别有利的是，玻璃纤维、纤维棒或压制纤维棒由无铅或无重金属的芯玻璃和包层玻璃组成。这类纤维系统尤其是在VIS-光谱范围内提供高透射率，并因在蓝色光谱范围内具有相对较高的透射率而显示高度的颜色保真度，这在组织的医学评估中尤为重要。通常，组织的颜色仅细微的差异就决定其是良性还是恶性组织变化。因此，由光源、光导体和成像装置组成的整个系统的高CRI值十分重要，其中CRI(显色指数)为测光参数的特征因数，用来描述具有相同相关色温的光源的显色质量。利用上述玻璃纤维、纤维棒或压制纤维棒可以获得高于90的CRI值。本申请人名为SCHOTT

的产品揭示了这种纤维系统，并且其组成可参阅DE 102012100233 B4和DE 102013208838 B4。EP 2072477 B1也描述了类似的无铅纤维系统。

尤其用于内窥镜时，有利的是，玻璃纤维、纤维棒或压制纤维棒由玻璃系统组成，该玻璃系统对于传导的光的接收角2α大于80°、特别优选大于100°，这对应于大于0.64、特别优选大于0.77的数值孔径(NA)。一方面，可以实现尤其通常具有极宽辐射角度的LED的光在无需近端处的复杂光学器件的情况下就能耦入到玻璃纤维或纤维棒或压制纤维棒中，而不会增加耦入损耗。另一方面，在远端处无需额外的光学器件就能实现广角光照，这对于内窥镜检查尤为优选。如果玻璃纤维、纤维棒或压制纤维棒的接收角2α为至少120°或NA为至少0.86，则能以目前常见的相机视角(通常为对角线120°)获得最佳光照。

如上所述，玻璃纤维在其拉伸过程之后通常具有无损的火焰抛光表面，该表面需要尽可能保护其免遭损伤。为此，在绕卷过程之前将所谓的涂料施加到玻璃纤维上，该涂料尤其是在纤维彼此摩擦时及其与例如金属表面接触时保护纤维。这类涂料通常由喷涂到玻璃纤维上的蜡基或硬脂基溶液组成。本申请人尚未公开的申请中进一步描述了这类涂料。

关于纤维的进一步机械稳定性，尤其是在如上所述较大直径纤维的情况下，经证实有利的是，一个或多个光导纤维具有至少部分地和/或局部地布置在其外侧面上的聚合物基涂层或护套，其由聚合物基管材制成，例如实施为收缩管。这样可以实现强度更高且因此弯曲半径更小的纤维。通过这种措施，可以显著削弱或补偿较粗纤维在增强刚度和尽量减小允许弯曲半径方面的固有缺陷。

根据一实施方式，光导体包括多个光导纤维，其中至少一个光导纤维、优选多个光导纤维、特别优选全部光导纤维具有至少部分和/或局部地布置在其侧表面上的聚合物基涂层或由聚合物基管材制成的护套。

有利的是由丙烯酸酯基、聚酰胺基、聚氨酯基、聚酰亚胺基、环氧基、乙烯-四氟乙烯共聚物基或聚二甲苯基化合物制成的涂层(又称为聚二甲苯基涂层)，例如基于聚对二甲苯化合物、例如按品名“Parylene(派瑞林)”作为涂层材料，或这些化合物的混合物。适当的涂层材料例如按品名或商标或名称

(聚酰胺)或

或

或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)购得，作为覆层或涂层或涂层材料。这些层通常通过加热或借助紫外光来进行固化。替代地或附加地，涂层也可以包含热塑性弹性体、例如热塑性聚酯弹性体或热塑性共聚酯弹性体(例如按品名Hytrel商购)，或硅酮。

在特殊情况下，也可以采用例如由金或铝制成的金属涂层。

特别有利的是，这种涂层在拉伸纤维后立即在低压下借助浸渍、喷涂、挤出或离析而可施加或施加到一个或多个光导纤维上。特别地，这样的涂层在拉伸纤维后立即在低压下借助浸渍、喷涂、挤出或离析而施加到一个或多个光导纤维上。特别地，这样通过在拉伸一个或多个纤维之后立即进行施加，可以实现一个或多个纤维在与其他材料或其他纤维接触之前获得近乎完美的火焰抛光表面。这样就能至少减轻使一个或多个纤维的强度下降的微损。原则上甚至还可设想，这样的涂层也可以恢复任何的先前损伤或至少部分地减轻这种先前损伤的影响。还能实现防止水解侵蚀。

通常如此施加这类层，使得通过具有喷嘴的坩埚将新拉伸的光导体作为纤维拉出，待涂覆的聚合物材料位于该喷嘴中，其中利用喷嘴也可以调整层厚。

该涂层的层厚通常在5μm至100μm范围内、优选在10μm至50μm范围内。

附加地，还可规定，除该第一涂层之外，还可以采取至少一个另外的有机涂层。这种额外的涂层又称为缓冲层，通常应用于石英纤维。作为用于这种缓冲层的材料，例如考虑PMMA、聚酰胺

聚酰亚胺或氟化聚合物，诸如乙烯-四氟乙烯共聚物(简称ETFE)，其例如可按品名

商购。这种另外的涂层用于提高抗弯强度的鲁棒性。特别地，该缓冲层也可以包含热塑性弹性体、例如热塑性聚酯弹性体或热塑性共聚酯弹性体，例如可按品名

购得，和/或聚偏二氟乙烯(例如可按品名Kynar购得)，或聚四氟乙烯(例如可按品名Teflon购得)，或聚氨酯。这样的缓冲涂层可以例如通过喷涂、浸渍、挤出和静电法施加。

这种层系统可以例如由双层系统制成，其中首先将例如由丙烯酸酯或环氧化合物制成的通常10μm至50μm厚的较薄层施加到光导体上，随后再施加例如由

PMMA或聚酰亚胺制成的所谓缓冲层作为进一步的机械保护，该缓冲层则也可具有明显更厚的壁厚，通常为50μm至200μm。

对于空间极小的应用，第一涂层足以确保尽可能高的抗弯强度。

这里应当指出，也可设想其他尤其是提高纤维强度的方法。这样，例如通过类似于玻璃热钢化的目标温度过程，可以在表面附近建立更高的压缩钢化，这会提高纤维的抗弯强度。也可设想纤维的化学硬化。然而，为了获得纤维的光学特性，需要另外的包层，在其中可以通过在熔融盐中进行离子交换或通过随后的回火喷涂盐层而在该额外的包层中建立有针对性的额外的压缩钢化。也可设想电子或离子束硬化。但这些最后提到的方法比较耗费高。此外，这样难以维持纤维的光学特性。

根据另一实施方式，涂层也可以实施为阻挡光的，即实施为不透明或吸光的，例如着色的，如黑色或蓝色。这一点有利的是，以此方式可以减少相机芯片上的串扰。

在特别有利的实施方式中，光导体包括至少一个玻璃纤维，尤其是包含多组分硅酸盐玻璃的玻璃纤维或由多组分硅酸盐玻璃制成的玻璃纤维，或优选构造为玻璃纤维束，尤其是构造为包括玻璃纤维的玻璃纤维束，其中包含多组分硅酸盐玻璃或由多组分硅酸盐玻璃制成，或由多组分硅酸盐玻璃制成的玻璃纤维组成。其原因在于，利用这样的玻璃纤维，能以特别灵活的方式调节包含这些玻璃纤维的玻璃纤维束的光学特性，并且从而能调节光导体或内窥镜的光学特性。此外，这种基于玻璃纤维的光导体具有远高于聚合物光纤(POF)的耐温性。这一点在实现特别良好的耦入效率时，例如由玻璃纤维制成或包含玻璃纤维的细纤维束直接接触到LED芯片或非常靠近这样的芯片时尤为重要。然而，聚合物光纤或由聚合物光纤组成或包含聚合物光纤的纤维束不能承受这样的热负荷，否则纤维将熔化。

根据一实施方式，一个光导纤维或多个光导纤维保持在耦入套管的近端处，该耦入套管实施为对激光光源的机械接口，并且因此在聚焦距离和相对于光源对中方面实现限定的光耦入。在一个单纤维或多个单纤维的情况下，理想的是三个或七个单纤维，可以例如设置所谓的SMA插头作为耦入套管，它们尤其能够实现限定的对激光光源的定向，并且也尤其可用于激光应用。为此，也可设想所谓的FC插头。这里又是七个单纤维的布置方案特别有利，因为一方面能够实现基本上圆形的横截面，并且另一方面各个纤维之间的夹楔面积

可能最小。这一点在耦入效率方面具有优势。夹楔是指圆形纤维束之间的间隙。另一种最佳的纤维布置方案取自19个单纤维，其中的单纤维则最佳地围绕中央纤维紧密包装在两壳中。通常借助粘合剂、例如双组分热交联环氧粘合剂，或借助UV固化粘合剂，对这些单纤维进行固定。

为了提高耦入效率，还可规定，将光导纤维以热熔方式布置在近端处。这里，一方面因热变形过程而使本身圆形的单纤维变形为至少近似六边形的横截平面，可以将夹楔面积减至最小，因此可以近乎无隙地布置。此外，在预定的耦入横截面或聚焦直径的情况下，可以安置更多个纤维，从而传输更高的光通量。

这样的热熔纤维例如可以布置在耦入套管中的近端处。但热熔纤维在近端处也可呈现为无套管。对于需要有效利用空间的实施方案尤其有利的是，即例如近端等处具有特别小的区域横截面。

根据另一实施方式，与近端相比，至少一个光导纤维和/或多个光导纤维和/或光导体在远端处变形。这就表明，根据一种实施方式，至少一个光导纤维和/或多个光导纤维和/或甚至光导体本身可以在远端处与近端处具有不同形状的横截平面。例如，一个纤维和/或多个纤维和/或光导体在近端处的横截平面可基本上构造为圆形的(在测量精度范围内)，但在远端处例如呈现卵形或肾形或基本上D形的横截面。不同的光导纤维也可以具有不同的横截平面，尤其近端处的横截平面可以呈圆形，但一个或多个纤维在远端处呈卵形，而其他纤维呈肾形。也可以设想其他横截平面，例如矩形或近似矩形的横截平面，尤其在远端处，或大体上多边形的横截平面。另外，一个纤维和/或多个纤维和/或光导体在近端和或远端处的横截平面形状可以由曲率半径彼此不同的至少两条线界定和/或构造为两个仅部分重合的圆和/或椭圆的微分平面。尤其，横截平面可以设计为圆弓形，其中在圆弓形的情况下曲率半径无穷大，即在测量精度范围内为直线。这样构造为圆弓形的横截平面又可称为D形的横截平面或基本上D形的横截平面。

特别地，近似D形的横截面在此提供对可用腔体的高度利用，并且因此可以提高内窥镜的远端处的光通量或照明强度。在本公开的上下文中，基本上D形的横截面或基本上D形的横截平面尤指构造为圆弓形的面。

这种实施方案可以尤其有利于确保一个纤维和/或多个纤维和/或光导体相对于相机芯片的特别有利的空间布置。

一般地，至少在测量精度范围内，至少一个光导纤维和/或多个光导纤维可以具有至少局部形状偏离圆形的横截平面。这一点可有利于在内窥镜的第二构件中实现各个元件特别有效的布置，例如节省空间的布置。

这在光导体的远端中尤为有利。

根据一实施方式，至少一个光导纤维和/或多个光导纤维至少在光导体的远端处具有削平的形状且长宽比为至少1.5:1的横截面，和/或卵形横截面和/或肾形横截面，和/或由曲率半径彼此不同的至少两条线界定和/或构造为两个仅部分重合的圆和/或椭圆的微分平面的横截面。

根据另一实施方式，一个或多个光导纤维的数值孔径为至少0.7、优选至少0.8、特别优选至少0.85。优选地，一个或多个光导纤维的纤芯包含玻璃材料，其组成选自上述玻璃组成和芯玻璃的玻璃组合范围。特别地，玻璃纤维的纤芯可以主要(即至少50重量％)或基本上(即至少90重量％)或甚至完全由这样的玻璃材料组成。

有利的是一个或多个光导纤维的纤芯包含这样的玻璃材料的实施方式，因为这样能够实现极好的相机的视场(在此，尤其是对于例如1×1mm²面积的所谓的C-MOS相机)的照亮。

根据又一实施方式，一个光导纤维或多个光导纤维构造成使得一个光导纤维或多个光导纤维的纤芯和/或包层玻璃除不可避免的痕量之外不含铅和/或其他重金属，也不含锑和/或砷和/或其他重要元素，诸如Cr(VI)(六价铬)。

本发明的另一方面涉及一种一次性内窥镜系统，其包括第一构件和以无菌方式单独包装的第二构件，该第二构件优选地构造或可构造为轴杆，该轴杆在从其无菌包装中取出后能够可拆卸地耦合到第一构件，以获得内窥镜，尤其是根据本公开实施方式的内窥镜。

在本公开的上下文中，轴杆是指内窥镜的第二构件，该第二构件相比其长度具有很小的横截平面。换而言之，相比长度，轴杆构造得很细。这种第二构件构造为轴杆的实施方案尤其在借助内窥镜检查极难接近的区域和/或应用于医疗技术时十分有利。

根据本公开的内窥镜系统的优势在于，第二构件、尤其是轴杆已经以无菌方式包装以用于快速连续检查，使得能够迅速地检查多个区域，或者在医学检查中对不同患者的多次检查可以快速连续进行，同时确保足够的卫生。因此，对于根据本公开的内窥镜系统尤其有利的是，第二构件能够可拆卸地耦合到第一构件，以此实现一次性内窥镜的优势，同时例如在医疗检查或其他医疗用途中，内窥镜系统的各部分并非必经消毒，而是安置在可重复使用的第一构件中。以此方式，例如即使对于一次性内窥镜也能以激光照明。

根据一实施方式，设置构造为至少局部柔性的轴杆的第二构件，该轴杆包括具有软管或编织管或热缩管的柔性包鞘，该包鞘至少局部地包围光导体与其至少一个光导纤维以及用于对相机芯片馈电的供电线和优选至少一个到数据和/或图像处理单元的反馈信号线，该数据和/或图像处理单元尤其能作为第一构件中的组件。这种尤其具有柔性轴杆的实施方案尤其适合医疗应用。

根据另一实施方式，设置构造为至少局部刚性的轴杆的第二构件，该轴杆包括具有套管的刚性包鞘，该包鞘包围光导体与其至少一个光导纤维以及用于对相机芯片馈电的供电线和至少一个到数据和/或图像处理单元的反馈信号线，该信号和/或图像处理单元尤其能作为第一构件中的组件。这种实施方案尤其有利的原因在于，这样能够更佳地保护第二构件(在此构造为刚性轴杆)所包含的元件免受机械负荷。

本公开的又一方面涉及一种用于内窥镜的光源，尤其是根据本公开实施方式所述的用于内窥镜的光源。该用于内窥镜、尤其是用于根据本公开实施方式的内窥镜的光源包括用于发射初级光、优选用于发射蓝光和/或紫外光的激光器以及与该激光器相关联的至少一个转换器和具有一个或多个光导纤维的光导体，其中激光器布置成使得激光器的光至少部分地照射转换器的表面，并且光导体以其至少一个光导纤维的近端接收由转换器转换且散射或发射的光。

这样的光源实施方案能够提高耦合效率，因为例如可使用具有相对于空气高的数值孔径的一个光导纤维或多个光导纤维。以此方式，激励激光器也可以在空间上与内窥镜的其他元件解耦，使得例如也能防止这些元件被激光器的过度加热。

一般地，在不局限于上述示例的情况下，光源还可以包括更多个组件或构件。特别地，光源可以包括例如可以使激光转向和/或更改、尤其是使激光校准的光学元件。例如，这样的构件可以呈现或设计为衍射光学元件(DOE)。则这种实施方案可例如有利的是，DOE设计成使得转换器的至少一个表面被完全照亮，或者使得激光器的光转向到多个不同的转换器或转换器元件上。但也可设置并不校准和/或转向和/或更改初级光而是转向和/或更改和/或校准次级光(即经转换和/或散射的光)的光学元件。

特别地，可以设置布置在远端的漫射镜，其以更宽的空间角度发射由纤维引导的光，并且因而可以照亮更大的组织区域。

根据又一实施方式，光源包括用于将激光导向转换器的光导纤维，其中光导纤维的耦出端和光导体的耦入端指向转换器的相同表面，使得转换器在漫反射中运行，并且在光导纤维中用于传导激光的光传导方向与由转换器耦入到光导体中的光传导方向相反。这样就能防止直接的激光耦入到内窥镜的光导体中，这从安全角度考虑十分有利。尤其在转换器发生故障的情况下，这种布置可以防止极强的激光或激光光源的初级辐射直接到达患者的组织。通常应当指出，这种布置中的转换器热传导地连接至作为无源构件的散热器(例如呈冷却体形式)或连接至有源冷却设备。此外，如果转换器受损或甚至完全损坏，它也额外构造为所谓的束流捕集器(Strahlenfalle)。

根据还一实施方式，转换器包括两个转换器元件，其中转换器元件分别包含陶瓷转换器材料，其中优选地转换器元件含有不同的转换器材料，使得转换器元件将激光转换成具有不同光谱组成的光，其中设置至少一个激光器，该激光器分别以激光束照射两个转换器元件。

也可设想单个转换器，其由发射不同波长的光的两种转换器材料的混合物组成。

这种实施方案能够获得特别良好的CRI，即能够特别良好地再现颜色。

优选地，光导体具有两个耦入端，其中转换器元件布置成使得由转换器元件发射的光耦入到分别耦入端之一中。

一般地，光源可以设计成使得其包括多个转换器元件，其中光导体设计成使得其具有多个耦入端，其中转换器元件布置成使得由转换器元件发射的光分别耦入到耦入端之一，其中转换器元件的数目对应于耦入端的数目，使得每个转换器元件优选地与各自的耦入端相关联。

利用这种实施方案，可实现特别高的CRI值。其原因在于，光导纤维实际上已经添加了混色。

可能特别有利的是，耦入到光导体中的光通量份额是可调节的。这样就能以特别简单的方式匹配光源所产生的光的色位。因此，根据一实施方式，光源具有用于调节由两个转换器元件或由光源所包括的全部转换器元件耦入到光导体中的光通量份额的装置。

附图说明

下面结合附图对本发明予以详述。相同的附图标记代表相同或彼此相应的元素。图中：

图1示出根据一实施方式的内窥镜未按比例绘制的示意图；

图2示出内窥镜的远端未按比例绘制的示意图；以及

图3和图4示出根据一些实施方式的光源各部分未按比例绘制的示意图。

具体实施方式

图1是根据一实施方式的内窥镜1未按比例绘制的示意图。该内窥镜1包括第一构件7和第二构件5，其中第一构件布置于图中左侧，而第二构件5位于图中右侧。第二构件5包括与第一构件7连接的近端50。可以规定，第二构件5中与第一构件7连接的近端50设计成可拆卸的。尤其，两个构件5和7设计成使得它们借助可拆卸的连接来进行设计。这一点尤其有利的是，一个构件仅用于一次性使用，而另一个构件(在此例如第一构件7)包含用于多次性使用的部件，尤其是那些高质量和/或高成本的部件。尤其，当一种特殊的光源(例如包括至少一个激光器的光源)被包含在构件之一(在此例如第一构件7)中时，即为这种情况。

第二构件还具有远端51，其中该远端51中布置有用于图像采集的相机芯片15。在第二构件5中还延伸有包含至少一个光导纤维11的光导体9。该光导纤维设计成将光源3的光从光导体9的近端50引导到光导体9的远端51并且在该远端51处发射。在第二构件5中还延伸有用于对相机芯片15馈电的供电线(未示出)。

光源3包括设计用于发射初级光的至少一个激光器10以及转换器17，该转换器17将激光器10的光至少部分地转换成不同波长的光并发射。转换器17与第二构件5中与第一构件7连接的近端50耦合，使得由转换器17转换和发射的光耦入到光导体9中。

转换器17优选地包含陶瓷转换器材料。

转换器17可以就此设计成使得其具有至少两种陶瓷转换器材料，它们将激光器10的光(或激光)转换成具有不同光谱组成的光。

一般地，不限于图1中例示的内窥镜1或根据图1的示例性内窥镜1所包含的具有激光器10的光源3，转换器17可以理解为包含转换器材料的转换器元件(图中未示出)。特别地，该转换器元件可以设计成使得其包括转换器材料，并且例如在此尤其优选地，该转换器材料可以是陶瓷材料或包括陶瓷材料，该陶瓷材料例如以薄材料层的形式施加到基底上，该基底可以充当转换初级光时所产生的热能的导体。这种实施方案尤其优选的是，光源或转换器在漫反射中运行。

根据所述内窥镜的一实施方式，转换器17与光导体9光耦合，使得由转换器17漫反射的光耦入和/或至少可耦入到光导体9中。优选地，激光器10可以如此布置且指向转换器17，使得仅由转换器17转换和/或散射的光耦入和/或至少能耦入到光导体9中。从安全角度考虑，这种设计尤其理想的是，防止高能激光到达例如组织表面80(在此例如图1中的左侧所示)。

有利地可以规定，激光器10布置成使得来自激光器10的光逆向于由转换器17转换且耦入到光导体9中的光的光发射方向而定向到转换器17上和/或可转向到其上。

尤其从组装角度考虑，尤其当第二构件5仅用于一次性使用时，可能有利的是，光导体9具有至多十个光导纤维11。但一般地，光导体9中可以有直至几百个单纤维11，这取决于相应的纤维直径以及所致或所得的纤维束的粗度，进而取决于光导体9的粗度，并且可以相应地选择纤维11的数目。

光导纤维11的典型纤维直径(或纤维粗度)可以优选在100μm至1000μm范围内、优选至600μm，其中最大纤维直径特别优选在150μm至400μm范围内。但也可设想直径为30μm、50μm或70μm的细纤维。

根据一实施方式，一个光导纤维11或多个光导纤维11构造为阶跃折射率玻璃纤维。

优选地，一个光导纤维11和/或多个光导纤维11可以构造成使得至少一个纤维11和/或多个光导纤维11相对于空气的数值孔径(NA)为至少0.7、优选为至少0.8、特别优选为至少0.85。这一点特别有利于获得高的CRI(Color Rendering Index-显色指数)。

尤其从组装角度考虑，可能有利的是，至少一个光导纤维11或多个光导纤维11又如图1示意性所示在光导体9的近端50处布置在耦入套管55中。

第二构件5可以例如设置为至少局部柔性的轴杆，或也可以设置为至少局部刚性的轴杆。第二构件可以例如包括包鞘53(如图1示例性示出)。在构件5构造为至少局部柔性的轴杆的情况下，包鞘53呈柔性设计，尤其是利用软管或编织管或利用热缩管。在第二构件5构造为至少局部刚性的轴杆的情况下，包鞘53优选呈刚性构造且包括套管。一般地，不限于本图例示的示例，包鞘53至少局部地包围具有至少一个纤维11的光导体9、用于对相机芯片15馈电的供电线以及优选至少一个反馈信号线12、优选到数据和/或图像处理单元18的信号线，该数据和/或图像处理单元18尤其是能作为第一构件7中的组件。

作为一特别优选的实施例，布置有七个约200μm粗的光导纤维11，其实施为NA＞0.85的所谓广角纤维(Weitwinkelfaser)，其中这七个光导纤维11围绕相机芯片15布置，并在近端处胶合在公共的耦入套管55中。替代地，这七个光导纤维11也可以热熔在耦入套管55中。但一般地，也有可能并且甚至优选的是，在近端处存在无套管的热熔纤维。

图2示出内窥镜1的第二构件5的远端51的示意图，但在图2的a.)至e.)中未按比例绘制。远端51分别包含光导体9(在此其分别包含多个纤维11)以及包含相机芯片15。

图2的a.)中布置有四个纤维11，它们具有测量精度范围内的圆形横截面。在此，它们围绕相机芯片15布置，该相机芯片15在此例如具有近似正方形的形状，使得分别在相机芯片15的边上有一个纤维11。相比之下，在图2的d.)中，仅在相机芯片15的三个边上布置有纤维11。

在图2的b.)中，仅相机芯片15的两个边上布置有两个纤维11。在此，光导纤维11的横截面未呈圆形，而是呈卵形或椭圆形。尤其，光导纤维11可以构造成使得它们如在此所示在远端51(其与图中未示出的近端50相反)处变形。尤其，光导纤维11可在近端50处具有圆形横截面，而如在此所示在远端处存在变形。这一点可能有利于将纤维11围绕相机芯片布置。

优选地，多个光导纤维11和/或至少一个光导纤维11可以如在此示例性所示至少在远端51处具有削平的形状的横截面，尤其是具有至少1.5:1的长宽比和/或具有卵形横截面和/或肾形横截面。可以设想其他横截面形状，例如多边形，但就光导纤维11围绕相机芯片15的布置而言，恰好削平的形状特别有利。图2的c.)示出这样一种布置方案，即围绕相机芯片15布置有四个纤维，这些纤维在远端处具有基本上D形的横截面。

不仅在图2的b.)而且在图2的c.)中示出的纤维11的远端可以例如以所示的方式通过热成型工艺来变形，使得构造成在图2的a.)至d.)中所示的相应横截平面或横截面。为此，在模具中将纤维11加热到超过其加工温度，然后在压力下发生变形。当然，由于纤维材料的粘性，无法仿制完美的几何形状。因此，基本上D形的横截面在渐窄的尖角处具有较小的倒圆角。原则上，这种成型可以应用于玻璃纤维、石英纤维或塑料纤维，其中成型温度匹配于各自的材料。采用塑料纤维(POFs)的温度通常为150℃至300℃，采用玻璃纤维的温度通常为500℃至800℃，而采用石英纤维的温度为直至2000℃。

如上所述，图2的e.)示出12个纤维的布置。在此，将总共四个粗纤维11与八个细纤维分组，使得每个腔体(区段)中，粗纤维11布置在腔体的中间，并且两个细纤维11分别布置在粗纤维11的左右。这样，尽管纤维11相对较少，但仍能良好地利用腔体的面积，并且因此能够实现相对较高的光通量。这种类型的示例还能例如扩展为具有20个单纤维11的布置，即每个腔体5个纤维11，其中理想地纤维11具有3个直径分级。

最后，图3和图4示出光源3各部分或区段未按比例绘制的两个示意图。

用于内窥镜1、尤其用于根据本公开的内窥镜的光源3包含用于发射初级光、优选用于发射蓝光和/或紫外光激光器10(未示出)以及与该激光器相关联的至少一个转换器17和光导体90。转换器17在此构造成使得其包含第一转换器元件170，该第一转换器元件包含陶瓷转换器材料173。这里，转换器元件170构造成使得陶瓷转换器材料173作为材料层存在于同样被转换器元件包含的基底或散热器(Heat Sink)172上，该基底或散热器可以例如构造用于传导因激光的转换而产生的热能。还设置包含一个或多个光导纤维11的光导体90。这里，激光器10(未示出)布置成使得激光器10的光至少部分地照射转换器17的表面，即尤其至少部分地由转换器材料173形成的表面175，并且光导体以至少一个光导纤维11的近端接收由转换器17转换和/或散射和/或射出的光。

根据在图3中的图示，可以规定，光导纤维100将激光馈送到转换器17。在这种情况下，如图3中示例性所示，光导纤维100的耦出端和光导体90的耦合输入端91优选地向转换器17的相同表面175定向，使得转换器在漫反射中运行。在这种情况下，光导纤维100中的光传导方向与由转换器耦入到光导体90中的光传导方向相反。有利地可以规定，光导体90在远端93处具有对内窥镜的第二构件5的光导体9的接口。光源3还可以具有例如用于光束成形、聚焦和/或校准的光学元件(如在此呈透镜96形式所示)，尤其所谓的衍射光学元件。

图4示出包含激光器10(本图未示出)的光源3的区段或部分。转换器17在此包含两个转换器元件170、171。在此，转换器元件170包含第一转换器材料173、尤其陶瓷转换器材料173，并且转换器元件171包含第二转换器材料174、尤其陶瓷转换器材料174，其中转换器材料173和174在此构造成是不同的，使得转换器元件170和171将激光转换成具有不同光谱组成的光。例如，转换器材料173可以设置为所谓的“红磷光体”，而转换器材料174可以设置为所谓的“黄磷光体”。这种实施方案则特别有利于优化所谓的CRI，尤其获得高于80的CRI。

一般地，光源3可以包含多个转换器元件170、171，在这种情况下，光导体90的耦入端91、92的数目优选对应于转换器元件的数目。

尤其，设置至少一个光导纤维100，其将激光器10的光向转换器元件170、171的表面175上转向。在此，光导纤维100的数目也优选对应于转换器元件170、171的数目，如本图示例性示出两个转换器元件。图中还示出光导体90的远端93，其中在此可以优选地设置对第二构件5的光导体9的接口。

附图标记列表

1 内窥镜

3 光源

5 内窥镜的第二构件(例如轴杆)

50 第二构件的近端

51 第二构件的远端

53 包鞘

55 耦入套管

7 内窥镜的第一构件

9、90 光导体

91、92 光导体90的耦入端

93 光导体90的远端(接口)

96 光学元件(例如透镜)

10 激光器

11、100 光导纤维

12 反馈信号线

15 相机芯片

17 转换器

170、171 转换器元件

172 散热器(Heat Sink)

173、174 转换器材料

175 转换器的表面

18 数据和/或图像处理单元

Claims

1.一种内窥镜(1)，所述内窥镜包括第一构件(7)和第二构件(5)，其中所述第一构件(7)中内置有光源(3)，并且其中所述第二构件(5)具有与所述第一构件(7)连接的近端(50)、优选可拆卸地连接的近端(50)，并且具有远端(51)，其中在所述远端(51)中布置有用于图像采集的元件、如相机芯片(15)或光纤元件，并且其中在所述第二构件(5)中延伸有具有至少一个光导纤维(11)的光导体(9)，以将所述光源(3)的光从所述近端(50)引导到所述远端(51)并在所述远端(51)处发射，以及延伸有用于对所述相机芯片(15)馈电的供电线，并且其中所述光源(3)包含用于发射初级光的至少一个激光器(10)，以及包含转换器(17)，所述转换器将所述激光器(10)的光至少部分地转换成不同波长的光并发射，其中所述转换器(17)与所述第二构件(5)中与所述第一构件(7)连接的近端(50)耦合，使得由所述转换器(17)转换并发射的光耦入到所述光导体(9)中。

2.根据权利要求1所述的内窥镜(1)，其中所述转换器(17)包含陶瓷转换器材料(173、174)。

3.根据权利要求2所述的内窥镜(1)，其中所述转换器(17)具有至少两种陶瓷转换器材料(173、174)，所述至少两种陶瓷转换器材料将激光转换成具有不同光谱组成的光。

4.根据权利要求3所述的内窥镜(1)，其中所述转换器(17)包含两个转换器元件(170、171)，其中所述转换器元件(170、171)分别含有一种所述陶瓷转换器材料(173、174)，使得所述转换器元件(170、171)将所述激光转换成不同光谱组成的光。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜(1)，其中所述转换器(17)与所述光导体(9)光耦合，使得由所述转换器(17)漫反射的光、即转换和/或散射和/或反射的光耦入和/或至少能耦入到所述光导体(9)中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的内窥镜(1)，其中所述激光器(10)如此布置且指向所述转换器(17)，使得仅由所述转换器(17)转换和/或散射和/或反射的光耦入和/或至少能耦入到所述光导体(9)中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的内窥镜(1)，其中所述激光器(10)布置成使得所述激光器(10)的光基本上逆向于由所述转换器(17)转换且耦入到所述光导体(9)中的光的光发射方向而定向到所述转换器(17)上和/或能转向到其上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的内窥镜(1)，其中所述光导体(9)具有至多二十个、优选至多十个光导纤维(11)，其中优选地所述一个光导纤维(11)或多个光导纤维(11)的直径在100μm至1000μm范围内、优选在100μm至600μm范围内、特别优选在150μm至400μm范围内，其中所述光导单纤维(11)也能够具有不同的直径。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的内窥镜(1)，其中所述一个光导纤维(11)或多个光导纤维(11)为阶跃折射率玻璃纤维，其中优选地所述一个光导纤维(11)和/或多个光导纤维(11)为其玻璃组合物除不可避免的痕量之外不含铅和/或其他重金属、也不含锑和/或砷和/或其他重要元素、诸如Cr(VI)的阶跃折射率玻璃纤维。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的内窥镜(1)，其中所述一个或多个光导纤维(11)相对于空气的数值孔径(NA)为至少0.7、优选至少0.8、特别优选至少0.85，

其中优选地所述一个或多个光导纤维(11)具有其侧表面上的聚合物基涂层或由聚合物基软管材料制成的护套，

其中优选地，

所述涂层由丙烯酸酯基、聚酰胺基、聚氨酯基、聚酰亚胺基、环氧基、乙烯-四氟乙烯共聚物基或聚二甲苯基化合物或者这些化合物的混合物制成，

和/或，

其中所述涂层借助浸渍、喷涂、挤出或离析在拉伸所述纤维(11)后直接在低压下能施加或施加到所述一个或多个光导纤维(11)上，

和/或，

其中所述涂层的层厚为10μm至100μm、优选为20μm至50μm。

11.根据权利要求10所述的内窥镜，其中所述涂层具有至少一个另外的外涂层，所述外涂层能由PMMA、聚酰胺、聚酰亚胺或诸如乙烯-四氟乙烯共聚物的氟化聚合物或者它们的混合物制成。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的内窥镜(1)，其中所述一个光导纤维(11)或多个光导纤维(11)在所述近端(50)处布置在耦入套管(55)中。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的内窥镜(1)，其中所述光导纤维(11)以热熔方式布置在所述近端(50)处。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的内窥镜，其中所述至少一个光导纤维(11)和/或多个光导纤维(11)和/或所述光导体(9)在所述远端(51)处相对于所述近端(50)变形。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的内窥镜，其中所述至少一个光导纤维(11)和/或多个光导纤维(11)至少在所述光导体(9)的远端(51)处具有削平的形状的横截面，其长宽比为至少1.5:1，和/或其中横截平面的形状匹配于所述相机芯片和所述远端的外轮廓之间的剩余面积，尤其具有卵形横截面和/或肾形横截面和/或圆弓形横截面。

16.一种一次性内窥镜系统，所述一次性内窥镜系统包括第一构件(7)和以无菌方式单独包装的第二构件(5)，所述第二构件(5)优选地构造或能构造为轴杆，所述轴杆在从其无菌包装(20)中取出后能拆卸地与所述第一构件(7)耦合，以获得根据权利要求1至15中任一项的内窥镜。

17.根据权利要求16所述的一次性内窥镜系统，其中设置构造为至少局部柔性的轴杆的第二构件(5)，所述轴杆包含具有软管或编织管或热缩管的柔性包鞘(53)，所述包鞘(53)至少局部地包围所述光导体(9)与其至少一个光导纤维(11)以及用于对所述相机芯片(15)馈电的供电线和优选至少一个优选到数据和/或图像处理单元(18)的反馈信号线(12)，所述数据和/或图像处理单元(18)尤其能作为所述第一构件(7)中的组件。

18.根据权利要求16或17中任一项所述的一次性内窥镜系统，其中设置构造为至少局部刚性的轴杆的第二构件(5)，所述轴杆包括具有套管的刚性包鞘(53)，所述包鞘(53)包围所述光导体(9)与其至少一个光导纤维(11)以及用于对所述相机芯片(15)馈电的供电线和至少一个到数据和/或图像处理单元(18)的反馈信号线(12)，所述信号和/或图像处理单元(18)优选地能作为所述第一构件(7)中的组件。

19.一种用于内窥镜(1)、尤其是根据权利要求1至15中任一项的内窥镜(1)的光源(3)，所述光源包含用于发射初级光、优选用于发射蓝光和/或紫外光的激光器(10)以及与所述激光器相关联的至少一个转换器(17)和具有一个或多个光导纤维(11)的光导体(90)，其中所述激光器(10)布置成使得所述激光器(10)的光至少部分地照射所述转换器(17)的表面(175)，并且所述光导体(90)以其至少一个光导纤维(11)的近端接收由所述转换器(17)转换和/或散射和/或反射的光。

20.根据权利要求19所述的光源(3)，包含用于将激光导向所述转换器(17)的光导纤维(100)，其中所述光导纤维(100)的耦出端和所述光导体(90)的耦入端指向所述转换器(17)的相同表面(175)，使得所述转换器(17)在漫反射中运行，并且在光导纤维(100)中用于传导激光的光传导方向与由所述转换器(17)耦入到所述光导体(90)中的光传导方向相反。

21.根据权利要求19或20中任一项所述的光源(3)，其中所述转换器(17)包含两个转换器元件(170、171)，其中所述转换器元件(170、171)分别含有陶瓷转换器材料(173、174)，其中优选地所述转换器元件(170、171)含有不同的转换器材料(173、174)，使得所述转换器元件(170、171)将激光转换成具有不同光谱组成的光，其中设置至少一个激光器(10)，所述激光器(10)分别以激光束照射两个转换器元件。

22.根据权利要求21所述的光源(3)，其中所述光导体(90)具有两个耦入端(91、92)，其中所述转换器元件(170、171)布置成使得由所述转换器元件(170、171)发射的光耦入到分别所述耦入端(91、92)之一中。

23.根据权利要求21或22中任一项所述的光源(3)，包含用于调节由两个转换器元件(170、171)耦入到所述光导体中的光通量的比例的装置。