DE102011077273A1

DE102011077273A1 - Endoskop

Info

Publication number: DE102011077273A1
Application number: DE102011077273A
Authority: DE
Inventors: Christoph Arens
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2031-06-10
Also published as: DE102011077273B4

Abstract

Die Erfindung betrifft Endoskope. Die Endoskope zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass damit Objekte gezielt einfach betrachtbar sind. Dazu ist der Endenbereich des Endoskops ein in einer Führung bewegbar angeordneter Hohlkörper. Wenigstens ein Bereich des Hohlkörpers ist ein Fenster oder eine Linse für das vom aufzunehmenden Objekt reflektierte Licht. Im Hohlkörper ist ein Bildsensor für das vom aufzunehmenden Objekt reflektierte und über das Fenster oder die Linse in den Hohlkörper gelangte Licht angeordnet. Im Hohlkörper befinden sich ein mit dem Bildsensor verbundenes Datenverarbeitungssystem und ein mit dem Datenverarbeitungssystem zusammengeschalteter Sender für elektromagnetische Wellen. Der Hohlkörper besitzt mindestens einen Permanentmagnet. Darüber hinaus weist die Führung mehrere benachbart zueinander angeordnete und mit einer Steuereinrichtung verbundene Elektromagnete auf, so dass über ein zwischen dem Permanentmagnet und wenigstens einem Elektromagnet vorhandenes Magnetfeld der Hohlkörper sowohl in der Führung gehalten als auch durch nacheinander angesteuerte Elektromagnete bewegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft Endoskope für die medizinische Anwendung sowie für die technische Diagnostik.
Die heute im Einsatz befindlichen Endoskope haben alle eine eingeschränkte Beweglichkeit und können keine Rundum-Sicht anbieten. In den meisten Fällen gibt es starre Winkel-Endoskope. Die flexiblen Endoskope können nur bedingt frei gesteuert werden und sind gerade im Bereich ihres beweglichen Schaftes sehr anfällig für Korrosion. Derzeit ist im Bereich der starren Endoskopie noch die Stablinsen-Optik das Maß aller Dinge.
Im Bereich der flexiblen Endoskope setzen sich zunehmend die Chip-on-the-tip-Endoskope durch. Trotzdem ist die Qualität der Stablinsen-Optiken mit aufgesetzter Drei-Chip-Kamera besser als die alleinigen Chip-on-the-tip-Endoskope.
Es besteht eine eingeschränkte Beweglichkeit und Flexibilität der Endoskope. Derzeit sind die Mäntel der flexiblen Endoskope sehr anfällig für die Korrosion durch die Desinfektionslösungen.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Objekte mit einem Endoskop einfach zu betrachten.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die Endoskope zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass damit Objekte gezielt einfach betrachtbar sind. Dazu ist der Endenbereich des Endoskops ein in einer Führung bewegbar angeordneter Hohlkörper. Wenigstens ein Bereich des Hohlkörpers ist ein Fenster oder eine Linse für das vom aufzunehmenden Objekt reflektierte Licht. Im Hohlkörper ist ein Bildsensor für das vom aufzunehmenden Objekt reflektierte und über das Fenster oder die Linse in den Hohlkörper gelangte Licht angeordnet. Im Hohlkörper befinden sich ein mit dem Bildsensor verbundenes Datenverarbeitungssystem und ein mit dem Datenverarbeitungssystem zusammengeschalteter Sender für elektromagnetische Wellen. Der Hohlkörper besitzt mindestens einen Permanentmagnet. Darüber hinaus weist die Führung mehrere benachbart zueinander angeordnete und mit einer Steuereinrichtung verbundene Elektromagnete auf, so dass über ein zwischen dem Permanentmagnet und dem wenigstens einem Elektromagnet vorhandenem Magnetfeld der Hohlkörper sowohl in der Führung gehalten als auch durch nacheinander angesteuerte Elektromagnete bewegt wird.
Mittels einer bestimmten Ansteuerung der Elektromagnete der Führung in Verbindung mit dem Permanentmagnet des Hohlkörpers ist der Hohlkörper gezielt in der Führung bewegbar. Der Hohlkörper ist beispielsweise eine Kugel, die damit wie ein Auge bewegbar ist. Zusätzlich dazu kann die Kugel auch rotieren. Dazu werden insbesondere benachbarte Elektromagnete nacheinander angesteuert, so dass der Hohlkörper der Bewegung mittels des wirkenden Magnetfeldes zwischen dem jeweiligen Elektromagnet und dem Permanentmagnet folgt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 8 angegeben.
Der Hohlkörper besitzt nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 die Form eines Kugelabschnitts oder einer Kugel. Dadurch wirkt das Endoskop wie ein Auge.
Die Führung nimmt nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 einen Bereich des Kugelabschnitts oder der Kugel auf. Damit ist der Hohlkörper mittels der Führung in alle Richtung drehbar. Überragt die Führung die halbe Kugel, so wird die Kugel in der Führung gehalten.
In der Führung ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 mindestens ein Permanentmagnet angeordnet, so dass der Hohlkörper über das Magnetfeld zwischen den Permanentmagneten der Führung und des Hohlkörpers an der Führung gehalten wird. Vorteilhafterweise besitzt der Hohlkörper dazu einen Permanentenmagent für die Bewegung und einen weiteren zum Halt des Hohlkörpers. Die Stärke des Magnetfelds für die Bewegung ist dabei vorteilhafterweise größer als die Stärke des Magnetfelds für den Halt des Hohlkörpers.
Ein Empfänger für elektromagnetische Wellen des Senders ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 ein Bestandteil des Endoskops oder einer Brille mit einem Bildschirm für das Abbild des Objekts. Im letzteren Fall ist das Abbild des Objekts direkt mittels der Brille betrachtbar.
Die Brille ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 mit einem Bilddetektor für die Pupille versehen. Weiterhin ist der Bilddetektor mit einem Datenverarbeitungssystem und dieses Datenverarbeitungssystem mit der Steuereinrichtung für die Elektromagnete der Führung so zusammengeschaltet, dass die Bewegungen der Pupille und des Bildsensors des Hohlkörpers synchron zueinander sind. Damit besteht vorteilhafterweise eine Kopplung zwischen Hohlkörper und Auge des Nutzers des Endoskops. Diese Ausführungsform projiziert die Bilder direkt auf die Netzhaut, so dass weder ein Bildschirm noch ein Mikroskop notwendig sind und erlaubt einem Operateur, in hoher Auflösung durch die Steuerung seiner Augen im Raum eine bessere minimal-invasive Chirurgie durchführen zu können. Hierdurch kann sich der Operateur in den angesehenen Raum durch die Bewegungen seiner Augen weiterbewegen.
Man kann eine detailreichere Endoskopie durchführen, wobei sich das endoskopische Bild durch die Bewegungen der Augen wie in einem Flug steuern lässt. D. h., der Operateur ist unmittelbar in dem zuoperierenden Organ tätig. Hierdurch kann zunehmend die Robotik sowohl in den endoluminalen als endoskopischen Geweberesektionen eingesetzt werden.
Ein Empfänger für elektromagnetische Wellen des Senders ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 mit einem externen Datenverarbeitungssystem zusammengeschaltet. Darüber hinaus ist das externe Datenverarbeitungssystem mit einem Bildschirm zusammengeschaltet, so dass das Abbild des Objekts auf dem Bildschirm dargestellt wird.
Der bewegbar angeordnete Hohlkörper besitzt nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 eine Kugelform. Weiterhin befindet sich der Hohlkörper in einer den Hohlkörper wenigstens bereichsweise umgebenden transparenten Hülle. Die Hülle dient dabei vorteilhafterweise als Führung, so dass ein großer Abbildungsbereich realisierbar ist. Gleichzeitig ist die Hülle mit einem Träger dicht verbindbar, so dass ein in sich abgeschlossenes Endoskop realisiert ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Ein Endoskop besteht im Wesentlichen aus einem Hohlkörper in Form einer Kugel 1 mit einem Bildsensor 2, einem Datenverarbeitungssystem 3, einem Sender 4 und einem Permanentmagnet 5 sowie einer Führung 6 mit Elektromagneten 7.
Die Fig. zeigt einen Endenbereich des Endoskops in einer prinzipiellen Darstellung.
Der Endenbereich des Endoskopschafts 9 ist als Führung 6 für die Kugel 1 ausgebildet. Die Kugel 1 besitzt eine Linse 8 für das vom aufzunehmenden Objekt reflektierte Licht. In der Kugel 1 ist der Bildsensor 2 für das vom aufzunehmenden Objekt reflektierte und über die Linse 8 in die Kugel 1 gelangte Licht angeordnet. Der Bildsensor 2 ist ein bekannter CCD-Sensor, der das komplette Abbild sofort digitalisiert.
In der Kugel 1 befinden sich weiterhin das mit dem Bildsensor 2 verbundene Datenverarbeitungssystem 3 und der mit dem Datenverarbeitungssystem 3 zusammengeschalteter Sender 4 für elektromagnetische Wellen. In der Kugel 1 ist weiterhin ein Permanentmagnet 5 angeordnet. Die Führung 6 ist als die Kugel 1 wenigstens bereichsweise aufnehmende Kalotte 10 ausgebildet. Diese weist mehrere benachbart zueinander angeordnete und mit einer Steuereinrichtung 11 verbundene Elektromagnete 7 auf, so dass über ein zwischen dem Permanentmagnet 5 und wenigstens einem Elektromagnet 7 vorhandenes Magnetfeld die Kugel 1 in der Führung 6 sowohl gehalten als auch durch nacheinander angesteuerte Elektromagnete 7 bewegt wird. Der Sender 4 ist drahtlos mit einem Empfänger 12 für die elektromagnetischen Wellen des Senders 4 verbunden.
In einer Ausführungsform ist der Empfänger 12 für elektromagnetische Wellen des Senders 4 ein Bestandteil einer Brille mit einem Bildschirm für das Abbild des Objekts ist. Die Brille ist weiterhin mit einem Bilddetektor für die Pupille versehen. Dieser Bilddetektor ist mit einem Datenverarbeitungssystem und dieses Datenverarbeitungssystem mit der Steuereinrichtung 11 für die Elektromagnete 7 der Führung 6 so zusammengeschaltet, dass die Bewegungen der Pupille und des Bildsensors 2 der Kugel 1 synchron zueinander sind.
Bezugszeichenliste

1: Kugel
2: Bildsensor
3: Datenverarbeitungssystem
4: Sender
5: Permanentmagnet
6: Führung
7: angesteuerte Elektromagnete
8: Linse
9: Endenbereich des Endoskopschaftes
10: Kalotte
11: Steuereinrichtung
12: Empfänger

Claims

Endoskop, dadurch gekennzeichnet, dass der Endenbereich des Endoskops ein in einer Führung (6) bewegbar angeordneter Hohlkörper ist, dass wenigstens ein Bereich des Hohlkörpers ein Fenster oder eine Linse (8) für das vom aufzunehmenden Objekt reflektierte Licht ist, dass im Hohlkörper ein Bildsensor (2) für das vom aufzunehmenden Objekt reflektierte und über das Fenster oder die Linse (8) in den Hohlkörper gelangte Licht angeordnet ist, dass sich im Hohlkörper ein mit dem Bildsensor (2) verbundenes Datenverarbeitungssystem (3) und ein mit dem Datenverarbeitungssystem (3) zusammengeschalteter Sender (4) für elektromagnetische Wellen befinden, dass der Hohlkörper mindestens einen Permanentmagnet 5 besitzt, dass die Führung (6) mehrere benachbart zueinander angeordnete und mit einer Steuereinrichtung (11) verbundene Elektromagnete (7) aufweist, so dass über ein zwischen dem Permanentmagnet (5) und wenigstens einem Elektromagnet (7) vorhandenes Magnetfeld der Hohlkörper sowohl in der Führung (6) gehalten als auch durch nacheinander angesteuerte Elektromagnete (7) bewegt wird.
Endoskop nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper die Form eines Kugelabschnitts oder einer Kugel (1) besitzt.
Endoskop nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung einen Bereich des Kugelabschnitts oder der Kugel (1) aufnimmt.
Endoskop nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Führung (6) mindestens ein Permanentmagnet angeordnet ist, so dass der Hohlkörper über das Magnetfeld zwischen den Permanentmagneten der Führung (6) und des Hohlkörpers an der Führung (6) gehalten wird.
Endoskop nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Empfänger (12) für elektromagnetische Wellen des Senders (4) ein Bestandteil des Endoskops oder einer Brille mit einem Bildschirm für das Abbild des Objekts ist.
Endoskop nach Patentanspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brille mit einem Bilddetektor für die Pupille versehen ist, dass der Bilddetektor mit einem Datenverarbeitungssystem und dieses Datenverarbeitungssystem mit der Steuereinrichtung (11) für die Elektromagnete (7) der Führung (6) so zusammengeschaltet ist, dass die Bewegungen der Pupille und des Bildsensors (2) des Hohlkörpers synchron zueinander sind.
Endoskop nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Empfänger (12) für elektromagnetische Wellen des Senders (4) mit einem externen Datenverarbeitungssystem zusammengeschaltet ist und dass das externe Datenverarbeitungssystem mit einem Bildschirm zusammengeschaltet ist, so dass das Abbild des Objekts auf dem Bildschirm dargestellt wird.
Endoskop nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbar angeordnete Hohlkörper eine Kugelform besitzt und dass sich der Hohlkörper in einer den Hohlkörper wenigstens bereichsweise umgebenden transparenten Hülle befindet.