DE102011089132B4 - Video endoscope with lateral viewing direction - Google Patents
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Abstract
Videoendoskop (1, 2) mit seitlicher Blickrichtung, umfassend einen Bildsensor (8), eine seitwärts blickende optische Baugruppe (6), ein Hüllrohr (3) und ein im Hüllrohr (3) angeordnetes und drehbar gegenüber dem Hüllrohr (3) gelagertes Innenrohr (4), wobei der Bildsensor (8) auf einem Träger (9) angeordnet und befestigt ist, der mit dem Hüllrohr (3) drehfest verbunden ist, wobei die optische Baugruppe (6) mit dem Innenrohr (4) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Magnetkupplung (14) vorgesehen ist, die einen inneren Magnetring (12), der mit dem Innenrohr (4) drehfest verbunden ist, und einen äußeren Magnetring (13), der um das Hüllrohr drehbar angeordnet ist, umfasst, wobei die Magnetringe (12, 13) ausgebildet sind, eine Drehung des äußeren Magnetrings (13) auf den inneren Magnetring (12) zu übertragen.Video endoscope (1, 2) with a lateral viewing direction, comprising an image sensor (8), an optical assembly (6) looking to the side, a cladding tube (3) and an inner tube (3) arranged in the cladding tube (3) and rotatably mounted with respect to the cladding tube (3). 4), the image sensor (8) being arranged and fastened on a carrier (9) which is non-rotatably connected to the cladding tube (3), the optical assembly (6) being non-rotatably connected to the inner tube (4), characterized that a magnetic coupling (14) is provided which comprises an inner magnetic ring (12) which is connected to the inner tube (4) in a rotationally fixed manner, and an outer magnetic ring (13) which is arranged rotatably around the cladding tube, the magnetic rings (12, 13) are designed to transmit a rotation of the outer ring magnet (13) to the inner ring magnet (12).
Description
Die Erfindung betrifft ein Videoendoskop mit seitlicher Blickrichtung, umfassend einen Bildsensor, eine seitwärts blickende optische Baugruppe, ein Hüllrohr und ein konzentrisch im Hüllrohr angeordnetes und drehbar gegenüber dem Hüllrohr gelagertes Innenrohr.The invention relates to a video endoscope with a lateral viewing direction, comprising an image sensor, an optical assembly looking sideways, a cladding tube and an inner tube arranged concentrically in the cladding tube and rotatably mounted relative to the cladding tube.
Videoendoskope mit einer seitlichen Blickrichtung werden eingesetzt, um aufgrund des reduzierten Platzangebotes im anatomischen Raum bzw. im Operationsfeld bei endoskopischen Eingriffen den Bereich in bestimmten Organen inspizieren zu können. Während der Anwendung dieser Endoskoptypen ist üblich, dass dem Anwender ein in der Längsachse rotierbares Endoskop zur Verfügung gestellt wird. Um dem Anwender bzw. Operateur dabei den größtmöglichen Komfort zu gewähren, wird in einigen Fällen ein System in das Endoskop integriert, das es erlaubt, während der Rotation des Endoskops um seine Längsachse die Orientierung des Bildsensors und damit des Bildes beizubehalten. Damit ist es dem Operateur einfacher möglich, seine Orientierung im Operationsfeld Aktuelle Endoskopsysteme, die diese Bilddrehung unterstützen, sind darauf angewiesen, dass sich die elektronische Anbindung des distalen Bildsensors, beispielsweise eines CCDs, um wenigstens 180° verdrehen lässt. Dies wird üblicherweise über besonders flexible Kabel oder beispielsweise Flexboards realisiert.Video endoscopes with a lateral viewing direction are used in order to be able to inspect the area in certain organs due to the reduced space available in the anatomical space or in the operating field during endoscopic interventions. During the use of these types of endoscopes, it is customary for the user to be provided with an endoscope that can be rotated in the longitudinal axis. In order to provide the user or surgeon with the greatest possible comfort, in some cases a system is integrated into the endoscope that allows the orientation of the image sensor and thus of the image to be maintained while the endoscope is rotated about its longitudinal axis. This makes it easier for the surgeon to orientate himself in the surgical field. Current endoscope systems that support this image rotation depend on the electronic connection of the distal image sensor, for example a CCD, being able to be rotated by at least 180 °. This is usually implemented using particularly flexible cables or, for example, flexboards.
Die Anwendung dieser Kabel und Flexboards ist im Allgemeinen mit kostenintensiven manuellen Lötprozessen verbunden. Da die Signalleiter während der Operation außerdem regelmäßigen Verdrillungen ausgesetzt sind, müssen die Lötverbindungen auch aufwändig und besonders sicher hergestellt sein, um ein Lösen von Verbindungen durch mechanische Beanspruchung dauerhaft zu verhindern.The use of these cables and flexboards is generally associated with cost-intensive manual soldering processes. Since the signal conductors are also subjected to regular twisting during the operation, the soldered connections must also be made in a complex and particularly secure manner in order to permanently prevent loosening of connections due to mechanical stress.
Aus
Ferner ist in
Der vorliegenden Erfindung liegt im Lichte dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Videoendoskop mit seitlicher Blickrichtung zur Verfügung zu stellen, das in der Herstellung weniger aufwändig ist und eine sichere Kontaktierung von Signalleitern unabhängig von Verdrehungen um die Längsachse des Endoskops gewährleistet.In the light of this prior art, the present invention is based on the object of providing a video endoscope with a lateral viewing direction that is less complex to manufacture and that ensures reliable contacting of signal conductors regardless of twisting about the longitudinal axis of the endoscope.
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch ein Videoendoskop mit seitlicher Blickrichtung, umfassend einen Bildsensor, eine seitwärts blickende optische Baugruppe, ein Hüllrohr und ein im Hüllrohr angeordnetes und drehbar gegenüber dem Hüllrohr gelagertes Innenrohr, wobei der Bildsensor auf einem Träger angeordnet und befestigt ist, der mit dem Hüllrohr drehfest verbunden ist, wobei die optische Baugruppe mit dem Innenrohr drehfest verbunden ist, das dadurch weitergebildet ist, dass eine Magnetkupplung vorgesehen ist, die einen inneren Magnetring, der mit dem Innenrohr drehfest verbunden ist, und einen äußeren Magnetring, der um das Hüllrohr drehbar angeordnet ist, umfasst, wobei die Magnetringe ausgebildet sind, eine Drehung des äußeren Magnetrings auf den inneren Magnetring zu übertragen.This object on which the invention is based is achieved by a video endoscope with a lateral viewing direction, comprising an image sensor, a sideways-looking optical assembly, a cladding tube and an inner tube arranged in the cladding tube and rotatably mounted relative to the cladding tube, the image sensor being arranged and fastened on a carrier , which is non-rotatably connected to the cladding tube, the optical assembly being non-rotatably connected to the inner tube, which is further developed in that a magnetic coupling is provided which has an inner magnetic ring, which is non-rotatably connected to the inner tube, and an outer magnetic ring, which is arranged rotatably around the cladding tube, wherein the magnetic rings are designed to transmit a rotation of the outer magnetic ring to the inner magnetic ring.
Dies kann beispielsweise dadurch verwirklicht sein, dass der innere Magnetring und der äußere Magnetring an ihren einander zugewandten Flächen in Umfangsrichtung variierende Strukturen in der Art von Polschuhen aufweisen, so dass die Magnetringe jeweils mittels der durch die Polschuhe gebündelten Magnetkräfte miteinander gekoppelt sind, so dass eine Drehung des äußeren Magnetrings zu einer entsprechenden Drehung des inneren Magnetrings und damit der optischen Baugruppe führt. Ein solcher Magnetring kann ein axial polarisierter Ringmagnet oder ein Ring mit mehreren umfänglich verteilt angeordneten Magneten sein.This can be achieved, for example, in that the inner magnetic ring and the outer magnetic ring have structures in the circumferential direction that vary in the circumferential direction, so that the magnetic rings are each coupled to one another by means of the magnetic forces bundled by the pole shoes, so that a Rotation of the outer ring magnet leads to a corresponding rotation of the inner ring magnet and thus the optical assembly. Such a magnetic ring can be an axially polarized ring magnet or a ring with several magnets distributed around the circumference.
Ein entsprechender Träger ist vorzugsweise als starrer Signalleiter oder als Rohr ausgebildet, der oder das eine drehfeste Anordnung zwischen Sensor und Hüllrohr vermittelt.A corresponding carrier is preferably designed as a rigid signal conductor or as a tube which provides a rotationally fixed arrangement between the sensor and the jacket tube.
Entsprechende starre Signalleiter sind beispielsweise aus den deutschen Patentanmeldungen
Dadurch, dass erfindungsgemäß der Sensor auf dem Träger angeordnet und befestigt ist, bewirkt eine Drehung des Hüllrohres mit dem starren Signalleiter gleichzeitig eine Drehung des Sensors. Die Verbindung des Sensors über den Träger mit dem Hüllrohr einerseits und der optischen Baugruppe mit dem Innenrohr andererseits bietet den Vorteil, dass die innere drehbare optische Baugruppe mit dem Innenrohr vollständig eingekapselt sein kann, was die Autoklavierbarkeit des Endoskops wesentlich verbessert.Because the sensor is arranged and fastened on the carrier according to the invention, a rotation of the cladding tube with the rigid signal conductor simultaneously causes a rotation of the sensor. The connection of the sensor via the carrier with the cladding tube on the one hand and the optical assembly with the inner tube on the other hand offers the advantage that the inner rotatable optical assembly can be completely encapsulated with the inner tube, which significantly improves the autoclavability of the endoscope.
Vorzugsweise ist am distalen Ende des Hüllrohres ein Glasdom angeordnet, insbesondere aus Saphirglas, der das Hüllrohr hermetisch abdichtet, wobei der Glasdom halbkugelförmig ausgebildet ist. Mittels eines Glasdomes ist es möglich, der im Inneren des Endoskops drehbar angeordneten optischen Baugruppe eine uneingeschränkte Sicht in alle seitlichen Blickrichtungen zu erlauben, ohne dass dafür ein beispielsweise schräg gestelltes planes Sichtfenster mitgedreht werden müsste. Eine hermetische Abdichtung wird beispielsweise erreicht, indem der Glasdom mit dem Hüllrohr verlötet wird. Der Glasdom kann auch Strukturen aufweisen, die dem Glasdom eigene optische Fokussiereigenschaften verleihen, wie dies beispielsweise in der Patentanmeldung
Vorteilhafterweise schließt eine Verbindung des Trägers mit dem Hüllrohr das Hüllrohr hermetisch ab. Damit ist auf einfache Weise, beispielsweise durch umfängliches Verlöten des Trägers mit dem Hüllrohr, das Hüllrohr und der gesamte vom Hüllrohr umschlossene Raum hermetisch abgedichtet, was das Endoskop ideal autoklavierbar macht.A connection between the carrier and the cladding tube advantageously hermetically seals the cladding tube. In this way, in a simple manner, for example by soldering the carrier circumferentially to the cladding tube, the cladding tube and the entire space enclosed by the cladding tube are hermetically sealed, which makes the endoscope ideally autoclavable.
Die Erfindung ist nicht auf seitwärts blickende Endoskope mit festem Polarwinkel, also Winkel zu Längsachse des Endoskops, beschränkt. Vorteilhafterweise ist daher die seitliche Blickrichtung der optischen Baugruppe in Stufen oder stufenlos einstellbar. Für diesen Fall sind im Innenrohr beispielsweise Aktuatoren und entsprechende Getriebe vorgesehen, die den Blickwinkel der optischen Baugruppe verändern. Auch mechanische Lösungen, beispielsweise mit einer entsprechenden Magnetkupplung, die auch eine axiale Verschiebung des äußeren Magnetrings und Mitnahme des inneren Magnetrings erlaubt, ist in diesem Fall möglich. Hierzu sei insbesondere auf die Patentanmeldung DE 10 2011 078 969 A1 der Anmelderin hingewiesen, in der eine entsprechende berührungslose Magnetkupplung für ein Endoskop beschrieben ist, und deren Offenbarungsgehalt vollinhaltlich in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen sein soll.The invention is not limited to endoscopes looking sideways with a fixed polar angle, that is to say an angle to the longitudinal axis of the endoscope. The lateral viewing direction of the optical assembly can therefore advantageously be adjusted in steps or continuously. For this case, actuators and corresponding gears are provided in the inner tube, for example, which change the viewing angle of the optical assembly. Mechanical solutions, for example with a corresponding magnetic coupling, which also allow axial displacement of the outer magnetic ring and entrainment of the inner magnetic ring, are also possible in this case. For this purpose, reference is made in particular to the applicant's
Eine erfindungsgemäß einsetzbare Magnetkupplung kann auch Magnetringe mit mehreren über den Umfang des jeweiligen Rings verteilten Magneten aufweisen. Die einzelnen Magnete der beiden Magnetringe stehen in magnetischer Wirkverbindung miteinander.A magnetic coupling that can be used according to the invention can also have magnetic rings with several magnets distributed over the circumference of the respective ring. The individual magnets of the two magnet rings are in magnetic operative connection with one another.
Vorzugsweise ist der als starrer Signalleiter ausgebildete Träger als spritzgegossener Schaltungsträger oder als bedruckte Schaltung oder Leiterplatte ausgebildet.The carrier, which is designed as a rigid signal conductor, is preferably designed as an injection-molded circuit carrier or as a printed circuit or printed circuit board.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.Further features of the invention will become apparent from the description of embodiments according to the invention together with the claims and the accompanying drawings. Embodiments according to the invention can fulfill individual features or a combination of several features.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
-
1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein nicht erfindungsgemäßes Videoendoskop und -
2 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Videoendoskops.
-
1 a schematic cross-sectional view through a video endoscope not according to the invention and -
2 a schematic cross-sectional view through an embodiment of a video endoscope according to the invention.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.In the drawings, the same or similar elements and / or parts are provided with the same reference numerals, so that they are not introduced again.
In
Der als starrer Signalleiter
Zur Einstellung einer seitlichen Blickrichtung ist eine seitwärts blickende optische Baugruppe
In
In
Anstelle von Ringmagneten können auch Ringe mit einzelnen Magneten als Magnetringe verwendet werden.Instead of ring magnets, rings with individual magnets can also be used as magnetic rings.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.All of the features mentioned, including those that can be taken from the drawings alone and also individual features that are disclosed in combination with other features, are considered to be essential to the invention alone and in combination. Embodiments according to the invention can be fulfilled by individual features or a combination of several features.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1, 21, 2
- VideoendoskopVideo endoscope
- 33
- HüllrohrCladding tube
- 44th
- InnenrohrInner tube
- 55
- Saphirglas-DomSapphire crystal dome
- 66th
- optische Baugruppeoptical assembly
- 7, 7', 7''7, 7 ', 7' '
- Lagercamp
- 88th
- Sensorsensor
- 99
- starrer Signalleiterrigid signal conductor
- 1010
- hermetische Verbindung mit HüllrohrHermetic connection with cladding tube
- 1111
- AktuatorActuator
- 1212
- innerer Magnetringinner magnetic ring
- 1313
- äußerer Magnetringouter magnetic ring
- 1414th
- MagnetkupplungMagnetic coupling
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