DE102010047884A1

DE102010047884A1 - Endoskop

Info

Publication number: DE102010047884A1
Application number: DE102010047884A
Authority: DE
Inventors: Dr. Weimer Eugen; Hubert Czujack
Original assignee: Sopro Comeg GmbH
Current assignee: Sopro Comeg GmbH
Priority date: 2010-10-11
Filing date: 2010-10-11
Publication date: 2012-04-12

Abstract

Starres, stabförmiges Endoskop mit einem äußeren Hüllrohr (1, 2, 3), einem inneren fixierten Optikrohr (15) und mindestens einem dazwischen angeordneten, beweglichen Schieberohr (12), für medizinische Anwendungen, aufweisend ein distales Ende mit einem lichtdurchlässigen, distalen Fenster (4) und einem daneben liegenden Lichtaustritt, dem distalen Fenster (4) zugewandt ein optisches Ablenkprisma (6), ein proximales Ende mit einer optischen Beobachtungseinrichtung (20) oder einem Kameraadapter, einen aus ineinander liegenden Hohlrohren aufgebauten Endoskopschaft, wobei die beiden äußeren Hohlrohre (1, 3) das Hüllrohr mit einem Fenster (4) am distalen Ende bilden, das Optikrohr (15) am distalen Fenster das bewegliche Ablenkprisma (6) und in seinem Inneren ein optisches System (14) zur Übertragung von Lichtstrahlen aufweist, zwischen dem Hüllrohr (1, 2, 3) und dem Optikrohr (15) mindestens ein Schieberohr (12) angeordnet ist, das in Richtung der Endoskop-Längsachse verschiebbar ist, das dem distalen Fenster (4) zugewandte Ablenkprisma (6) auf einer Welle (8), die rechtwinklig zur Endoskop-Längsachse liegt, drehbar gelagert ist, das Schieberohr (12) am distalen Ende mit dem Ablenkprisma (6) derart verbunden ist, dass ein Verschieben dieses Rohres gegen das Optikrohr (15) zu einer Drehung des Prismas um dessen Welle (8) führt, das Hüllrohr (1, 2, 3) 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 Schieberohrs gegen das Optikrohr durch Magnetkräfte erfolgt, die von verschiebbaren Permanentmagneten (18, 19) erzeugt werden, wobei mindestens je ein Permanentmagnet innerhalb (18) und außerhalb (19) des hermetisch abgeschlossenen Innenraums (17) angeordnet ist. ein axial verschiebbarer Shutter (13) ist, vorgesehen ist, mit dem der Streulichteinfall auf den dem distalen Fenster (4) zugewandten Seiten des Ablenkprismas (6) verhindert werden kann, und dessen Bewegung mit der Drehung des Ablenkprismas (6) im distalen Bereich direkt gekoppelt ist.

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 starres 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 mit einem äußeren Hüllrohr, einem inneren fixierten Optikrohr und mindestens einem dazwischen angeordneten, beweglichen Schieberohr, 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,

• die beiden äußeren Hohlrohre das Hüllrohr mit einem Fenster am distalen Ende bilden,
• das Optikrohr am distalen Fenster das bewegliche Ablenkprisma und in seinem Inneren ein optisches System zur Übertragung von Lichtstrahlen aufweist,
• zwischen dem Hüllrohr und dem Optikrohr mindestens ein Schieberohr angeordnet ist, das in Richtung der Endoskop-Längsachse verschiebbar ist,
• das dem distalen Fenster zugewandte Ablenkprisma auf einer Welle, die rechtwinklig zur Endoskop-Längsachse liegt, drehbar gelagert ist,
• das Schieberohr am distalen Ende mit dem Ablenkprisma derart verbunden ist, dass ein Verschieben dieses Rohres gegen das Optikrohr 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 Schieberohrs gegen das Optikrohr durch Magnetkräfte erfolgt, die von verschiebbaren Permanentmagneten erzeugt werden, wobei mindestens je ein Permanentmagnet innerhalb und außerhalb des hermetisch abgeschlossenen Innenraums angeordnet ist.
• ein axial verschiebbarer Shutter ist, vorgesehen ist, mit dem der Streulichteinfall auf den dem distalen Fenster zugewandten Seiten des Ablenkprismas verhindert werden kann, und dessen Bewegung mit der Drehung des Ablenkprismas im distalen Bereich direkt gekoppelt 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. Zusätzlich schützt der Shutter 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 gekoppelte Bewegung wird durch eine Kopplung der Bewegungen mit einer Gelenkverbindung zwischen Prismenachse und Shutter bewirkt. 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 Schieberohr fest verbunden ist. Die drehbare Welle, an der das Ablenkprisma angebracht ist, wird am Optikrohr, welches 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 vereinfachte Prinzipskizzen eines Längsschnitts durch das distale Ende des Endoskops mit den beiden Endstellungen eines beispielhaften 90 Grad Prismas. Die 3 zeigt eine Prinzipskizze des gesamten Endoskopes.
Hierbei schützt jeweils das äußerste Rohr 1 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.
Im 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 Optikrohr 15, welches die optischen Systeme zur Weiterleitung der vom Beobachtungsobjekt ausgehenden Lichtstrahlen enthält, fixiert ist, wird die Zahnstange 10 durch das Schieberohr 12 bewegt. Anstelle eines Zahnradsegmentes mit einer Zahnstange ist auch eine andere Gelenkart, die eine Dreh-Kipp-Bewegung ausführt, möglich.
Der Shutter 13 lässt sich abhängig von der Kippung des Ablenkprismas 6 in gekoppelter Weise bewegen. Der Shutter 13 wird hierbei mit einer Gelenkverbindung 11 an der Aufhängungsvorrichtung des Ablenkprismas 6 befestigt. Beim Drehen der Welle 8 wird der Shutter 13 entsprechend vorgezogen oder zurückgeschoben. Ein derartig aufgebautes Endoskop kann einfach und dünn konstruiert werden.
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 des Endoskops mit einer Darstellung des hermetisch geschlossenen Innenraums 17, der gepunktet dargestellt ist. Innerhalb des Innenraums 17 ist ein ringförmiger Magnet 18 angeordnet, der mit dem Schieberohr 12 verbunden ist, und der von einem darüber, außerhalb des Innenraums 17, befindlichen ringförmigen Magneten 19, der axial verschiebbar ist, axial bewegt werden kann. Die Kopplung der Bewegung des Shutters 13 erfolgt dabei distal durch die Gelenkverbindung 11. 3 zeigt auch die Anordnung des hermetisch dichten Fensters 20 am proximalen Ende des Endoskops.
Bezugszeichenliste

1: äußerstes Rohr
2: Lichtleiterbündel
3: zweites äußeres Hohlrohr
4: Fenster
5: Frontteil
6: Rechteckprisma
7: Geschwärzter Bereich
8: Welle
9: Zahnradsegment
10: Zahnstange
11: Gelenkverbindung
12: Schieberohr
13: Shutter
14: Optisches System
15: Optikrohr
16: Mittellinie
17: Innenraum
18: Ringförmiger Magnet
19: Ringförmiger Magnet
20: Fenster

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19927816 A1 [0008]
US 3856000 [0011]

Claims

Starres, stabförmiges Endoskop mit einem äußeren Hüllrohr (1, 2, 3), einem inneren fixierten Optikrohr (15) und mindestens einem dazwischen angeordneten, beweglichen Schieberohr (12), für medizinische Anwendungen, aufweisend • ein distales Ende mit einem lichtdurchlässigen, distalen Fenster (4) und einem daneben liegenden Lichtaustritt, • dem distalen Fenster (4) zugewandt ein optisches Ablenkprisma (6), • ein proximales Ende mit einer optischen Beobachtungseinrichtung (20) oder einem Kameraadapter, • einen aus ineinander liegenden Hohlrohren aufgebauten Endoskopschaft, wobei • die beiden äußeren Hohlrohre (1, 3) das Hüllrohr mit einem Fenster (4) am distalen Ende bilden, • das Optikrohr (15) am distalen Fenster das bewegliche Ablenkprisma (6) und in seinem Inneren ein optisches System (14) zur Übertragung von Lichtstrahlen aufweist, • zwischen dem Hüllrohr (1, 2, 3) und dem Optikrohr (15) mindestens ein Schieberohr (12) angeordnet ist, das in Richtung der Endoskop-Längsachse verschiebbar ist, • das dem distalen Fenster (4) zugewandte Ablenkprisma (6) auf einer Welle (8), die rechtwinklig zur Endoskop-Längsachse liegt, drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass • das Schieberohr (12) am distalen Ende mit dem Ablenkprisma (6) derart verbunden ist, dass ein Verschieben dieses Rohres gegen das Optikrohr (15) zu einer Drehung des Prismas um dessen Welle (8) führt, • das Hüllrohr (1, 2, 3) 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 Schieberohrs gegen das Optikrohr durch Magnetkräfte erfolgt, die von verschiebbaren Permanentmagneten (18, 19) erzeugt werden, wobei mindestens je ein Permanentmagnet innerhalb (18) und außerhalb (19) des hermetisch abgeschlossenen Innenraums (17) angeordnet ist. • ein axial verschiebbarer Shutter (13) ist, vorgesehen ist, mit dem der Streulichteinfall auf den dem distalen Fenster (4) zugewandten Seiten des Ablenkprismas (6) verhindert werden kann, und dessen Bewegung mit der Drehung des Ablenkprismas (6) im distalen Bereich direkt gekoppelt ist.
Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axial verschiebbare Shutter (13) über eine Gelenkverbindung (11) durch die Drehvorrichtung des Ablenkprismas (6) in gekoppelter Weise in axialer Richtung bewegt wird.
Endoskop nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkprisma (4) auf der dem distalen Fenster (4) abgewandten Seite mit einem Zahnradsegment (9) ausgestattet ist, welches in eine Zahnstange (10) eingreift, welche mit dem Schieberohr (12) fest verbunden ist, während die drehbare Welle (8), an der das Ablenkprisma (6) angebracht ist, an dem Optikrohr (15) befestigt ist.
Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Magnetkräfte durch mindestens ein Paar Dauermagnete (18, 19) erfolgt, wobei der eine Dauermagnet (18) außen auf dem Schieberohr (12) fixiert und der andere Dauermagnet (19) außerhalb des Hüllrohrs (1, 2, 3) verschieblich gelagert ist.
Endoskop nach Anspruch 4, 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 5, 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.
Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als am distalen Fenster (4) eine ungefähr halbflächige Schwärzung (7) der Fläche der dem distalen Fenster (4) zugewandten Seiten des Ablenkprismas (6) vorgesehen ist, mit der der Streulichteinfall auf den dem distalen Fenster (4) zugewandten Seiten des Ablenkprismas (6) verhindert werden kann.