DE10027477A1 - Endoskop mit einem starren Lichtleiter - Google Patents

Description

Es ist grundsätzlich bekannt, daß eine starre Optik für Endoskopie, im folgenden als starres Endoskop bezeichnet, aus einer für die Bildgebung verwendeten Optik und aus einer Lichtquelle zur Beleuchtung des betrachteten Objektes besteht. Es ist weiterhin beispielsweise aus der europäischen Patentschrift Nr. 0 369 937 A1 bekannt, daß die Lichtquelle mit einem parallel zur optischen Achse liegenden Glasfaserbündel, einem sogenannten Lichtwellenleiter, realisiert wird. In das Glasfaserbündel wird nach dem Stand der Technik am proximalen Ende (die dem Anwender zugewandte Seite) über ein weiteres Glasfaserbündel, das sogenannte Lichtleitkabel, das Licht einer externen Lichtquelle eingekoppelt. Über die Glasfaserbündel wird das Licht zum distalen Ende des Endoskops (die dem betrachteten Objekt zugewandte Seite) hin übertragen.

Nach dem Stand der Technik besteht ein starres Endoskop üblicherweise aus einem metallischen Innenrohr zur Aufnahme des optischen Systems (Objektiv, Stablinsen, Distanzröhrchen), welches mit einem metallischen Endoskopkopf, in dem sich das Okular und Justiereinrichtungen befinden, fest verbunden ist. Darüberliegend ist ein metallisches Außenrohr angeordnet, das auch mit dem Endoskopkopf fest verbunden ist. In dem dazwischen liegenden Hohlraum ist das Glasfaserbündel für die Beleuchtung des Untersuchungsobjektes angeordnet. Das Glasfaserbündel besteht aus vielen einzelnen Glasfasern. Diese Glasfasern sind an ihren Endflächen mit geeignetem Klebstoff, beispielsweise Epoxidharz, verklebt und werden danach bearbeitet. Am Kopf des Endoskops, also dem proximalen Ende des Endoskops, werden die Glasfasern senkrecht oder schräg zur optischen Achse herausgeführt und enden in einem standardisierten Anschluß, um das Lichtleitkabel anzuschließen. Dieser mechanische Aufbau für die Aufnahme des optischen Systems wird im folgenden als Hüllrohr bezeichnet.

Diese Hüllrohre werden im allgemeinen ausschließlich in aufwendiger Handarbeit hergestellt. Das Glasfaserbündel wird dabei durch den Endoskopkopf und die Rohre eingezogen. In einem weiteren Fertigungsschritt wird die optische Achse des distalen Glasfaserbündelendes mit der Blickrichtung des Objektives in Übereinstimmung gebracht, d. h. distales und proximales Ende des Glasfaserbündels werden ausgerichtet, fixiert und danach mit geeignetem Klebstoff verklebt. Nach der Aushärtung des Klebers werden die Endflächen geschliffen und poliert.

Bei sogenannten starren Weitwinkelendoskopen, das sind Endoskope deren Objektiv einen größeren Gesichtsfeldwinkel aufweist, werden noch zusätzlich aperturerweiternde Mittel (z. B. Faserkegel) in den Anschlußstutzen integriert. Hierdurch wird das Licht auf das betrachtete Objekt besser verteilt.

Nun ist der oben beschriebene Aufbau von starren Endoskopen sehr komplex und mit einem hohen manuellen Aufwand verbunden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines starren Endoskops derart konstruktiv zu vereinfachen, daß auf eine Reihe von Fertigungsschritten verzichtet werden kann.

Ziel der Erfindung ist es, die Hüllrohrmontage wesentlich zu vereinfachen. Die Grundidee ist, das Glasfaserbündel vorab zu konfektionieren. Dazu soll das Glasfaserbündel in einer geeigneten Vorrichtung eingelegt, das distale Glasfaserende je nach Lichtrichtung ausgerichtet und das gesamte vorgeformte Glasfaserbündel so verschmolzen werden, daß die einzelnen Glasfasern in ihrem Querschnitt nur leicht verändert werden. Gegenwärtig werden die Glasfaserbündelenden von den Lichtleitkabeln miteinander verschmolzen, um sie gegenüber extremen Wärmebelastungen, wie sie innerhalb von Endoskopie- Lichtquellen auftreten, besser beständig zu machen. Es ist auch möglich, an das verschmolzene Glasfaserbündelende einen Faserkegel zur Aperturerweiterung direkt anzuformen.

Das Glasfaserbündel kann aber auch in der Vorrichtung mittels geeigneter Verfahren (z. B. durch Epoxidharz-Klebstoff) zu einem starren Lichtleiter geformt werden.

Der Querschnitt des Lichtleiters ist dem Einbauraum zwischen Außenrohr und Innenrohr angepaßt und so bemessen, daß der Lichtleiter leicht montiert werden kann.

Da die verschmolzenen Glasfasern einen geringeren Raum einnehmen als ein Faserbündel gleichen Querschnitts, ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung, daß mehr Glasfasern für eine verbesserte Lichtübertragung in den zur Verfügung stehenden Einbauraum eingebracht werden können.

In den Ausführungsbeispielen auf den Fig. 1 bis 4 sind erfindungsgemäße Lösungen für starre Lichtleiter für starre Endoskope beispielhaft ausgeführt.

In Weiterführung des erfindungsgemäßen Gedankens werden die Enden des Lichtleiters vorgeschliffen. Der proximale Lichtaustritt ist mit einem angeformten Glasfaserkegel versehen und parallel zur optischen Achse ausgerichtet. Hier liegt die Überlegung zugrunde, das Endoskop an eine dahinter liegende Einrichtung, welche eine Videokamera, eine Scharfeinstellvorrichtung sowie die Lichtzuführung beeinhaltet, mittels einer Schnellkupplung anzukoppeln. Die starren Lichtleiter können für verschiedene Optiklängen und -durchmesser ausgebildet sein.

Eine weitere Möglichkeit ist, das Glasfaserbündel um das Innenrohr anzuordnen und in einer geeigneten Vorrichtung mit Kunstoff zu ummanteln (z. B. zu umspritzen). Ausführungsbeispiele sind auf den Fig. 5 und 6 dargestellt. Hierbei werden die losen Glasfasern um das Innenrohr angeordnet und die Bündelenden durch Vorrichtungen in ihrer Lage fixiert. Am proximalen Bündelende ist ein Glasfaserkegel direkt angeformt.

Das so vorbereitete Teil wird in eine geeignete Spritzform eingelegt und mit einem autoklavierbaren thermoplastischen Kunststoff komplett umspritzt, so daß der metallische Endoskopkopf und das Außenrohr bisheriger Bauart entfällt.

Auch kann das vorbereitete Teil durch andere Materialien ummantelt werden z. B. durch Epoxidharz.

Fig. 1 eine Seitenansicht eines starren Lichtleiters aus Glasfasern als Formteil (z. B. verschmolzen),

Fig. 2 eine Seitenansicht eines starren Lichtleiters aus Glasfasern als Formteil, dessen proximale Krümmung senkrecht zur Achse verläuft

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Faserbündels zweigeteilt, um ca. 30° abgewinkelt,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Faserbündels zweigeteilt, um ca. 70° abgewinkelt,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Hüllrohres, bestend aus starren Lichtleiter aus Glasfasern, Innenrohr, und aus Kunststoff gespritzen Außemmantel,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Hüllrohres, bestend aus starren Lichtleiter aus Glasfasern mit einer Blickrichtung von ca. 30°, Innenrohr, und aus Kunststoff gespritzen Außemmantel.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines aus einzelnen Glasfasern geformten miteinander verbundenen starren Lichtleiters 14, dessen Querschnitt 13 derartig ausgebildet ist, daß er den Raum zwischen Innenrohr und Außenrohr ausfüllt. Die Glasfasern am distalen Ende 20 sind parallel zur Achse ausgerichtet, der Quer­ schnitt 11 ist mit 13 identisch, der Anschliffwinkel 12 beträgt 90°, die Lichtrichtung 10 beträgt 0°.

Auch der Querschnitt 15 des starr geformten Lichtleiters 14 ist identisch mit 13. Danach folgt ein beliebig geformter Abschnitt 18, der in einem kreisrunden Quer­ schnitt 16 endet. Der Abschnitt 19 ist ein direkt an den starren Lichtleiter angeformter Faserkegel zur Aperturerweiterung, welcher mit einem ebenfalls kreisförmigen, aber gegenüber 16 vergrößerten Querschnitt 17 am proximalen Ende 43 abschließt. Die Achsen von 14 und 19 sind parallel angeordnet.

Fig. 2 zeigt einen starren Lichtleiter 14, dessen distaler Abschnitt 20 sowie die Querschnitte 11, 13 und 15 wie in der Fig. 1 ausgeführt sind. Der beliebig geformte Abschnitt 18 bildet einen rechten Winkel 21 zur Lichtleiterachse. Der starre Licht­ leiter 14 endet proximal im kreisförmigen Querschnitt 16. Zwischen dem starren Lichtleiter und dem separat angeordneten Faserkegel 45 befindet sich eine Trennstelle 22.

In der Fig. 3 ist eine Variante 23 des distalen Endes dargestellt. Die Lichtrichtung 26 beträgt 30°, der Anschliffwinkel 24 beträgt 60°. Die Glasfasern des starr geformten Lichtleiters 14 sind zweigeteilt und um 30° zur Achse geneigt, so daß sie senkrecht zur Schlifffläche angeordnet sind, so daß sich der Querschnitt 25 darstellt. Der restliche Teil des starren Lichtleiters 14 ist wie in den Fig. 1 und 2 ausgebildet.

Fig. 4 zeigt eine weitere mögliche Ausführung 27 des distalen Endes. Der Anschliffwinkel 28 beträgt 20°, so daß sich eine Lichtrichtung 29 von 70° ergibt, wenn der starre Lichtleiter zweigeteilt und so stark gekrümmt wird, daß er auch hier senkrecht zur Austrittsfläche steht. Dabei ergibt sich das Querschnittsbild 30. Der restliche Teil des starren Lichtleiters 14 ist wie bei den Fig. 1 und 2 ausgebildet. In der Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel für einen starren Lichtleiter, bei dem die Glasfasern 35 mit dem Innenrohr 32 fest verbunden sind. Das distale Ende 31 ist so ausgebildet, daß die Glasfasern senkrecht zur Fläche stehen und sich eine Lichtrichtung 10 von 0° ergibt. Dabei können die Glasfasern auch lose aus dem Hüllrohr herausragen und erst zu einem späteren Zeitpunkt abgeschnitten, geschliffen und poliert werden. An das Glasfaserbündel kann ein apertur­ erweiternder Teil 38 (Faserkegel) direkt angeformt werden. Dieser Bündelteil ist verschmolzen. Das Innenrohr 32 ist mit einem topfförmig ausgebildeten Teil 36 fest verbunden, der der Aufnahme des Okulares und einer Justiereinrichtung dient. Das gesamte Innenrohr 32/36 mit dem Glasfaserbündel 35/38 ist allseitig mit einem Kunststoff 33/34 derartig ummantelt, daß sich ein komplett geformtes Hüllrohr 40 ergibt. An das Kopfteil 34 ist eine Ausformung für eine geeignete Rastverbindung 37 zu einem Anschlußteil 39, welches eine Videoeinrichtung und die Lichtzuführung für das Hüllrohr 40 aufnimmt, angeformt.

In der Fig. 6 ist eine mögliche Variante der Ausführung gemäß Fig. 5 dargestellt. Die Glasfasern sind am distalen Ende 41 zweigeteilt und um das Innenrohr 32 derartig abgewinkelt, daß sich eine Lichtrichtung 26 von 30° ergibt. Der Winkel 42 der Anschlifffläche beträgt 60°.

Claims (10)

1. Endoskop mit starrem Lichtleiter 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern miteinander verschmolzen sind und der Querschnitt 13 des Bündels an den Querschnitt zweier ineinanderer liegender einseitig sich berührender Rohre angepaßt ist.

2. Endoskop mit starrem Lichtleiter 14 nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dessen distale Enden 20, 23 oder 27 so ausgeführt sind, daß sich die Lichtrichtungen 10 von 0°, 26 von 30° oder 29 von 70° oder jeder beliebige andere Lichtrichtungswinkel ergeben.

3. Endoskop mit starrem Lichtleiter 14 nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dessen proximales Ende 43 mit einem angeformten Faserkegel 19 versehen ist und welches parallel zur optischen Achse angeordnet ist.

4. Endoskop mit starrem Lichtleiter 14 nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dessen proximales Ende 44 mit einem separaten Faserkegel 45 versehen ist und welches um den rechten Winkel 22 zur optischen Achse angeordnet ist.

5. Endoskop mit starrem Lichtleiter 14 nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieser auf einem metallischen Innenrohr 32 fixiert ist, und mit diesem allseitig mit einem sterilisierbaren Kunststoff 33 ummantelt ist. Der Kunststoff kann auch mit geeigneten Füll- und Zusatzstoffen versehen sein.

6. Endoskop nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der starre Lichtleiter 14 durch ein loses Glasfaserbündel 35 ersetzt ist und dieses auf einem metallischen Innenrohr 32 fixiert ist, und mit diesem allseitig mit einem sterilisierbaren Kunststoff ummantelt ist. Der Kunststoff kann auch mit geeigneten Füll- und Zusatzstoffen versehen sein.

7. Endoskop nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Kopfteil 34 als Spritzteil ausgeführt ist und an dem Vorrichtungen 37 für eine Schnellkupplung mit einem getrennten Videoteil 39 fest angeformt sind.

8. Endoskop nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Glasfaseranordnung am distalen Ende 31 so ausgeführt ist, daß eine Licht­ richtung 10 von 0°, 26 von 30° oder 29 von 70° oder ein beliebiger anderer Lichtrichtungswinkel realisiert wird.

9. Endoskop nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dessen proximales Ende so ausgeführt ist, daß ein Faserkegel 38 direkt an das Faserbündel 35 angeformt ist.

10. Endoskop nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Licht­ kanal und der Optikkanal so angeordnet sind, daß sie zu einem getrennten Videoteil 39, welches mit einer Schnellkupplung 37 angekoppelt werden kann, übereinstimmen.