DE102009049143B3

DE102009049143B3 - Endoskop

Info

Publication number: DE102009049143B3
Application number: DE102009049143A
Authority: DE
Inventors: Eugen Dr. Weimer; Hubert Czujack
Original assignee: Sopro Comeg GmbH
Current assignee: Sopro Comeg GmbH
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2029-10-13
Also published as: KR101618920B1; CN102573598A; AU2010306240B2; US20120136213A1; CA2777252A1; JP2013507150A; RU2563430C2; JP5655078B2; AU2010306240A1; RU2012117962A; EP2488092A1; BR112012008426A2; CN102573598B; WO2011044878A1; KR20120095385A; US8485968B2

Abstract

Starres, stabförmiges Endoskop für medizinische Anwendungen, aufweisend ein distales Ende mit einem lichtdurchlässigen, distalen Fenster und einem daneben liegenden Lichtaustritt, dem distalen Fenster zugewandt ein optisches Ablenkprisma, ein proximales Ende mit einer optischen Beobachtungseinrichtung oder einem Kameraadapter, wobei die beiden äußeren Hohlrohre als Hüllrohr mit einem Fenster am distalen Ende ausgeführt sind, ein innerstes Hohlrohr innerhalb des Hüllrohres angeordnet ist, welches am distalen Fenster ein Ablenkprisma und in seinem Inneren ein optisches System zur Übertragung von Lichtstrahlen aufweist, zwischen dem Hüllrohr und dem innersten Rohr mindestens zwei in Richtung der Längsachse verschiebbare Rohre angeordnet sind, am distalen Fenster eine Vorrichtung vorgesehen wird, mit der der Streulichteinfall auf der dem Fenster zugewandten Seiten des Ablenkprismas verhindert werden kann, das dem distalen Fenster zugewandte Ablenkprisma auf einer Welle, die rechtwinklig zur Hohlrohrachse liegt, drehbar gelagert ist, das erste innere Hohlrohr am distalen Ende mit dem Ablenkprisma derart verbunden ist, dass ein Verschieben des Rohres gegen das fixierte innerste Hohlrohr zu einer Drehung des Prismas um dessen Welle führt, das Hüllrohr einen dichten und hermetisch abgeschlossenen Innenraum bildet, der auch die darin befindlichen inneren Hohlrohre vollständig umfasst, und dessen Dichtheit den ihn umgebenden Raum mit Dampf sterilisierbar macht, die Verschiebung ...

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein starres Endoskop für medizinische Anwendungen, welches zur Autoklavensterilisation geeignet ist und bei dem verschiedene Blickrichtungen eingestellt werden können.
Medizinische Endoskope dienen üblicherweise zum Betrachten innerer Organe in einem Hohlraum. Hierbei wird entweder eine natürliche Körperöffnung verwendet oder es wird ein Einschnitt am Körper vorgenommen, durch den das Endoskop zum Beobachtungspunkt hindurch geschoben wird. Am distalen Ende des Endoskops befinden sich eine Lichtquelle zum Ausleuchten und ein Fenster, durch welches das von dem Objekt reflektierte Licht in das Endoskop eintreten kann, wonach es durch eine optische Einrichtung zum proximalen Ende des Endoskops zum Betrachter oder einem Bildaufnehmer weitergeleitet wird.
Nach der Benutzung des Endoskops muss dieses gereinigt, desinfiziert und sterilisiert werden, um eine Infektion zwischen Patienten zu vermeiden. Die Sterilisation ist durchaus problematisch. Entweder muss man giftige Substanzen verwenden, die im Anschluss daran wieder aufwändig entfernt werden müssen, oder man verwendet Dampf, was aber zu Dichtheitsproblemen führen kann.
Um den Patienten zu schonen, möchte man möglichst dünne Endoskope zum Einsatz bringen. Das bringt mit sich, dass an die optischen Einrichtungen hohe Anforderungen gestellt werden müssen. Auch möchte man möglichst viele Untersuchungen mit demselben Endoskop durchführen, da jeder Wechsel des Endoskops mit körperlichen Belastungen des Patienten verbunden ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Endoskop für medizinische Anwendungen zur Verfügung zu stellen, welches leicht mit Dampf sterilisierbar ist, viele Untersuchungen ohne Endoskopwechsel ermöglicht und bei dünner Bauweise höchste optische Qualität aufweist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem starren, stabförmigen Endoskop, aufweisend

• ein distales Ende mit einem lichtdurchlässigen, distalen Fenster und einem daneben liegenden Lichtaustritt,
• dem distalen Fenster zugewandt ein optisches Ablenkprisma,
• ein proximales Ende mit einer optischen Beobachtungseinrichtung oder einem Kameraadapter,
• einen aus ineinander liegenden Hohlrohren aufgebauten Endoskopschaft, wobei
• die beiden äußeren Hohlrohre als Hüllrohr mit einem Fenster am distalen Ende ausgeführt sind,
• ein innerstes Hohlrohr innerhalb des Hüllrohres angeordnet ist, welches am distalen Fenster das Ablenkprisma und in seinem inneren ein optisches System zur Übertragung von Lichtstrahlen aufweist,
• zwischen dem Hüllrohr und dem innersten Hohlrohr mindestens ein erstes und ein sich innerhalb dessen befindendes zweites inneres Hohlrohr angeordnet sind, die in Richtung der Längsachse verschiebbar sind,
• am distalen Fenster eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit der der Streulichteinfall auf den dem Fenster zugewandten Seiten des Ablenkprismas verhindert werden kann,
• das dem distalen Fenster zugewandte Ablenkprisma auf einer Welle, die rechtwinklig zur Hohlrohrachse liegt, drehbar gelagert ist,
• das zweite innere Hohlrohr am distalen Ende mit dem Ablenkprisma derart verbunden ist, dass ein Verschieben dieses Rohres gegen das fixierte innerste Hohlrohr zu einer Drehung des Prismas um dessen Welle führt,
• das Hüllrohr einen dichten und hermetisch abgeschlossenen Innenraum bildet, der auch die darin befindlichen inneren Hohlrohre vollständig umfasst, und dessen Dichtheit den ihn umgebenden Raum mit Dampf sterilisierbar macht,
• die Verschiebung des ersten und des zweiten inneren Hohlrohrs gegen das innerste Hohlrohr durch Magnetkräfte erfolgt, die von verschiebbaren Permanentmagneten erzeugt werden, wobei mindestens je ein Permanentmagnet innerhalb und außerhalb des hermetisch abgeschlossenen Innenraums angeordnet ist.

Die Bewegungen, die innerhalb des hermetischen Innenraums erforderlich sind, werden ausschließlich durch Magnetkräfte übertragen. Dadurch kann ein hermetischer Innenraum gebildet werden, der keine Dichtungen mehr für verschiebbare oder drehbare Teile erfordert und es besteht die Möglichkeit der Sterilisation mit Dampf, der nicht mehr durch das sonst unvermeidliche und durch die dampfbedingten Temperaturwechsel und Ausdehnungen bedingte Lagerspiel in das innere des Endoskops, in dem die Optik angeordnet ist, eindringen kann.
Ein Endoskop mit magnetischer Verstelleinrichtung wird auch in der DE 199 27 816 A1 beschrieben. Hierbei ist ein Endoskop offenbart mit abgedichteter Gehäusewand und innerhalb angeordnetem Bauelement, das mit einem am Bauelement befestigten, von einem Magnetfeld bewegbaren Triebkörper durch die Wand hindurch von einem außerhalb der Wand angeordneten Magneten verstellbar ist. Die Bewegung wird jedoch von einem vom Endoskop konstruktiv getrennten, äußeren Magneten bewirkt.
Das optische System kann so ausgelegt werden, dass Nutzlicht nur durch den unteren Teil der dem Fenster zugewandten Seite des Ablenkprismas einfällt. Dadurch ist es möglich, das restliche Prisma durch Vorrichtungen so abzudecken, dass Streulicht fast vollständig abgeblockt wird. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass die Vorrichtung, mit der der Lichteinfall auf der dem Fenster zugewandten Seite des Ablenkprismas begrenzt wird, eine ungefähr halbflächige Schwärzung dieser Fläche des Prismas ist. In alternativer oder additiver Weise wird vorgesehen, dass die Vorrichtung ein axial verschiebbarer Shutter ist. Ein derartiger Shutter schützt auch die rückwärtige Austrittsfläche des Prismas vor Streulichteinfall bei kleinen Ablenkwinkeln.
Durch eine derartige Vorrichtung wird Streulicht von der Optik des Endoskops ferngehalten. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass ein erfindungsgemäßes Endoskop wegen des großen Beobachtungsraums, den ein solches Endoskop ermöglicht, auch über eine entsprechend leistungsfähige Beleuchtungseinrichtung aus Lichtleitfasern oder Dioden verfügt und diesen Beobachtungsraum gut ausleuchtet.
Wegen dieser Besonderheit einer großflächigen und mit hoher Lichtstärke erfolgenden Beleuchtung ist auch die Streulichtproblematik entsprechend relevant. Ein weiterer Grund ist, dass bei medizinischen Anwendungen die zu beobachtenden Oberflächen anders als bei technischen Anwendungen meist sehr nah am Endoskop sind und eine hohe Streulichtintensität erzeugen. Hierdurch unterscheidet sich das erfindungsgemäße Endoskop auch vom Stand der Technik, wie etwa in der US 3,856,000 beschrieben wird. Bei der dort gezeigten Anordnung ist ein Lichteinfall durch die vordere Eintrittsfläche des Prismas nicht begrenzt und auch die Kippung des Prismas erfolgt über einen viel Platz beanspruchenden Zugdraht.
Zur Verhinderung dieser Streulichteinflüsse dienen sowohl die Schwärzung als auch der Shutter, der alle dem Fenster zugewandten Teile des Prismas verschatten muss, die außerhalb des Blickwinkels liegen. Sobald das Prisma gekippt wird und der Blickwinkel zur Seite geht, muss der Shutter zurückgezogen werden. Die Drehbewegung des Prismas und des Shutters sind daher miteinander verbunden. Diese gekoppelten Bewegungen können entweder durch ein gemeinsames verschiebbares Rohr oder durch verschiedene Hohlrohre bewirkt werden. Die Verwendung eines Zugdrahtes würde insbesondere bei den kleinen Durchmessern medizinischer Endoskope zu viel Platz beanspruchen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Ablenkprisma auf der dem distalen Fenster abgewandten reflektierenden Seite mit einem Zahnradsegment ausgestattet ist, welches in eine Zahnstange eingreift, welche mit dem zweiten inneren Hohlrohr fest verbunden ist. Die drehbare Welle, an der das Ablenkprisma angebracht ist, wird vorzugsweise in einem innersten Hohlrohr, welches auch die optischen Vorrichtungen zur Weiterleitung der Lichtstrahlen enthält, befestigt. Hiermit kann eine hohe Präzision bei der Verstellung des Prismas gewährleistet werden, wobei gleichzeitig eine sehr schmale Bauweise erreicht wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass die Übertragung der Magnetkräfte durch mindestens ein Paar Dauermagneten erfolgt, wobei der eine Dauermagnet außen auf dem ersten inneren Hohlrohr fixiert und der andere Dauermagnet außerhalb des zweiten äußeren Hohlrohrs verschieblich gelagert ist. In einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Dauermagneten als ringförmige Magneten ausgeführt und so gepolt sind, dass sie in die gleiche Querschnittsebene gezogen werden. Hierdurch wird ein besonders günstiger Kraftschluss erreicht.
In einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass als Ablenkprisma ein 90 Grad Rechteckprisma verwendet wird und dass als Blickwinkel gegenüber der Längsachse ein Bereich von 10 Grad bis 110 Grad kontinuierlich eingestellt werden kann und der Sichtwinkel ca. 60 Grad umfasst. Während Endoskope nach herkömmlichem Stand der Technik jeweils nur eine einzige Einstellung der Blickrichtung zulassen und während der Untersuchung entsprechend oft gewechselt werden müssen, ermöglicht die erfindungsgemäße Bauart die Untersuchung ohne Instrumentenwechsel, was einerseits den Vorteil einer geringeren Belastung des Patienten und andererseits den Vorteil hat, dass weniger Geräte nach der Untersuchung sterilisiert werden müssen, wobei die Sterilisation mit Dampf sehr schnell erfolgen kann. Insgesamt reduziert sich hierdurch die Anzahl der vorzuhaltenden Endoskope deutlich, was ein großer wirtschaftlicher Vorteil der Erfindung ist.
Die Erfindung wird anhand der Skizzen 1, 2 und 3 näher erläutert. 1 und 2 zeigen dabei eine vereinfachte Prinzipskizze eines Längsschnitts durch das distale Ende des Endoskops mit den beiden Endstellungen eines beispielhaften 90 Grad Prismas. Hierbei schützt das äußerste Rohr das Beleuchtungssystem, das in diesem Fall aus einem Lichtleiterbündel 2 besteht. Darin angeordnet ist das zweite äußere Hohlrohr 3 mit dem Fenster 4 und dem Frontteil 5, die dicht miteinander verbunden sind. Diese Elemente bilden das Hüllrohr.
In dem hermetisch abgeschlossenen Innenraum innerhalb des Hüllrohrs befindet sich in Fensternähe das Rechteckprisma 6 mit dem geschwärzten Bereich 7. Es ist auf der Welle 8 drehbar gelagert, die Drehung erfolgt mittels des Zahnradsegments 9, welches durch die Zahnstange 10 betätigt wird. Während die Welle 8 an dem innersten Hohlrohr 15 fixiert ist, wird die Zahnstange 10 durch das zweite innere Hohlrohr 12 bewegt. Bei Verwendung von 2 beweglichen Hohlrohren (11 und 12) ist der Schutter 13 mit dem Hohlrohr 11 verbunden. Die Welle 8, auf der das Prisma 6 am Prismenhalter gelagert ist, wird, wie bereits erwähnt, zusammen mit dem optischen System 14 vom innersten Hohlrohr 15 gehalten.
In 1 beträgt der Blickwinkel α 60 Grad und die Mittellinie 16 des Sichtwinkels β liegt 100 Grad gedreht gegenüber der Waagerechten. Gegenüber der Waagerechten kann also der Bereich zwischen 130 Grad und 70 Grad gesehen und untersucht werden. In 2 beträgt der Blickwinkel ebenfalls 60 Grad und der Mittelpunkt des Sichtwinkels liegt bei 10 Grad gedreht gegenüber der Waagerechten. Gegenüber der Waagerechten kann also zwischen 40 Grad und –20 Grad gesehen und untersucht werden. Dieser weite Bereich stellt hohe Anforderungen an das Beleuchtungssystem 2. Gängige Bauformen der Erfindung erreichen eine Kippung des Prismas derart, dass der Sichtwinkel bis 110 Grad beträgt bei einem Blickfeld von 60 Grad plus/minus 10 Grad.
3 zeigt eine Prinzipskizze eines Endoskops mit einer Darstellung des hermetisch geschlossenen Innenraums 17, der gepunktet dargestellt ist. Innerhalb dieses Innenraums 17 ist ein ringförmiger Magnet 18 angeordnet, der mit dem ersten inneren Hohlrohr 11 verbunden ist, und der von einem darüber, außerhalb des Innenraums 17, befindlichen ringförmigen Magneten 19, der axial verschieblich ist, axial bewegt werden kann. Weiterhin ist innerhalb dieses Innenraums 17 ist ein weiterer ringförmiger Magnet 20 angeordnet, der mit dem zweiten inneren Hohlrohr 12 verbunden ist, und der von einem darüber, außerhalb des Innenraums 17, befindlichen ringförmigen Magneten 21, der ebenfalls axial verschiebbar ist, axial bewegt werden kann. Die beiden äußeren ringförmigen Magneten 19 und 21 sind so miteinander verbunden, dass sie sich in einem definierbaren Verhältnis zueinander bewegen und einstellen lassen, wodurch die richtige Shutterstellung bei unterschiedlichen Blickwinkeln eingestellt wird. 3 zeigt auch die Anordnung des hermetisch dichten Fensters 22 am proximalen Ende des Endoskops.

Claims

Starres, stabförmiges Endoskop für medizinische Anwendungen, aufweisend • ein distales Ende mit einem lichtdurchlässigen, distalen Fenster und einem daneben liegenden Lichtaustritt, • dem distalen Fenster zugewandt ein optisches Ablenkprisma, • ein proximales Ende mit einer optischen Beobachtungseinrichtung oder einem Kameraadapter, • einen aus ineinander liegenden Hohlrohren aufgebauten Endoskopschaft, wobei • die beiden äußeren Hohlrohre als Hüllrohr mit einem Fenster am distalen Ende ausgeführt sind, • ein innerstes Hohlrohr innerhalb des Hüllrohres angeordnet ist, welches am distalen Fenster das Ablenkprisma und in seinem Inneren ein optisches System zur Übertragung von Lichtstrahlen aufweist, • zwischen dem Hüllrohr und dem innersten Hohlrohr mindestens ein erstes und ein sich innerhalb dessen befindendes zweites inneres Hohlrohr angeordnet sind, die in Richtung der Längsachse verschiebbar sind, • am distalen Fenster eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit der der Streulichteinfall auf den dem Fenster zugewandten Seiten des Ablenkprismas verhindert werden kann, • das dem distalen Fenster zugewandte Ablenkprisma auf einer Welle, die rechtwinklig zur Hohlrohrachse liegt, drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass • das zweite innere Hohlrohr am distalen Ende mit dem Ablenkprisma derart verbunden ist, dass ein Verschieben dieses Rohres gegen das fixierte innerste Hohlrohr zu einer Drehung des Prismas um dessen Welle führt, • das Hüllrohr einen dichten und hermetisch abgeschlossenen Innenraum bildet, der auch die darin befindlichen inneren Hohlrohre vollständig umfasst, und dessen Dichtheit den ihn umgebenden Raum mit Dampf sterilisierbar macht, • die Verschiebung des ersten und des zweiten inneren Hohlrohrs gegen das innerste Hohlrohr durch Magnetkräfte erfolgt, die von verschiebbaren Permanentmagneten erzeugt werden, wobei mindestens je ein Permanentmagnet innerhalb und außerhalb des hermetisch abgeschlossenen Innenraums angeordnet ist.
Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung, mit der Streulichteinfall auf der dem Fenster zugewandten Seite des Ablenkprismas verhindert werden kann, eine ungefähr halbflächige Schwärzung dieser Fläche des Ablenkprismas ist.
Endoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung, mit der Streulichteinfall auf einer dem Fenster zugewandten Seite des Ablenkprismas verhindert werden kann, ein axial verschiebbarer Shutter ist, dessen Bewegung mit der Drehung des Prismas im distalen Bereich direkt gekoppelt ist oder der über ein in axialer Richtung verschiebbares Rohr beweglich ist.
Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkprisma auf der dem distalen Fenster abgewandten Seite mit einem Zahnradsegment ausgestattet ist, welches in eine Zahnstange eingreift, welche mit dem zweiten inneren Hohlrohr fest verbunden ist, während die drehbare Welle, an der das Rechteckprisma angebracht ist, an dem innersten Hohlrohr befestigt ist.
Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Magnetkräfte durch mindestens ein Paar Dauermagnete erfolgt, wobei der eine Dauermagnet außen auf einem inneren Hohlrohr fixiert und der andere Dauermagnet außerhalb des Hüllrohrs verschieblich gelagert ist.
Endoskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagneten als ringförmige Magneten ausgeführt sind und so gepolt sind, dass sie in die gleiche Querschnittsebene gezogen werden.
Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Blickwinkel gegenüber der Längsachse 10 Grad bis 110 Grad stufenlos eingestellt werden können und der Sichtwinkel 60 Grad plus/minus 10 Grad umfasst.