DE19619032A1 - Tragbares Diagnosegerät mit Video-Bilddarstellung - Google Patents

Description

Diese Anmeldung betrifft tragbare Diagnosegeräte für sowohl klinische als auch industrielle Zwecke und betrifft insbesondere ein Gerät, das eine Kleinst-Videokamera mit darin enthaltener Lichtquelle verwendet. Das betreffende Gerät der vorliegenden Erfindung kann eine Videosonde, ein Video-Otoskop für Ohr oder Nase, eine Epidural-Sonde oder irgendeine andere aus der Vielfalt diagnostischer Sonden sein. Das Gerät kann auch bestimmten technischen Prüfanwendungen konstruktiv angepaßt werden, so zum Beispiel für die Sichtprüfung eingebauter Geräteteile.

Seit kurzem sind in vielen Diagnosegeräten Kleinst-Videokameras zur Erzeugung eines Videobilds versteckter Zielobjekte enthalten. Zu diesen Geräten zählen Bauchhöhlensonden und Endoskope sowie Bohrlochsonden. Die erwähnten Geräte bedürfen jedoch separater Lichtquellen sowie optischer Glasfaserleiter, um das Licht nach vorne zu leiten und das Zielobjekt zu beleuchten.

Zusätzlich zu dieser bekannten Videotechnologie, die bei diesen relativ großen Diagnosegeräten angewendet wird, gibt es eine Reihe kleinerer Diagnosegeräte zur direkten Gewebeuntersuchung, womit der Arzt bei der Untersuchung des betreffenden Patienten den Gesundheitszustand des Gewebes bestimmen kann. Zu diesen Diagnosegeräten gehören beispielsweise Otoskope, Epidural-Sonden und Zahnspiegel. Solche Geräte verlangen jedoch vom Arzt, daß er bei der Untersuchung des Zielobjekts sein Auge dicht an das Gerät bringt oder direkt daraufsetzt, während das Bild des untersuchten Gewebes lediglich als geistiges Bild in der Erinnerung des Arztes verbleibt. Es ist unmöglich, mit diesen konventionellen Geräten eine irgendwie geartete Druckkopie oder ein dauerhaftes Bild des untersuchten Zielobjekts zu erzeugen.

Daher ist es vorteilhaft, ein tragbares Diagnosegerät bereitzustellen, das im Kleinstformat einen Videobilderzeuger, die optische Fokussiereinrichtung und eine Lichtquelle, sowie die erforderlichen elektronischen Schaltkreise zur Erzeugung eines standardisierten bildschirmgeeigneten Videosignals enthält, so daß der Prüfer oder Arzt das Zielobjekt an einem üblichen Video-Bildschirm beobachten kann.

Ferner ist es wünschenswert, eine Reihe tragbarer Geräte für verschiedene industrielle und klinische Zwecke bereitzustellen, wobei die Aufmachung und Funktion der Geräte der dabei üblichen Kopfbedeckung anzupassen ist.

Ferner ist es wünschenswert, ein tragbares Gerät bereitzustellen, das mit einer fokussierbaren Optik ausgerüstet ist, deren Brennweite derart manuell verändert werden kann, daß der Gerätebenutzer das Gerät mit einer Hand halten und fokussieren kann.

Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes tragbares Diagnosegerät mit der Möglichkeit zur Video-Bilderzeugung dar. Entsprechend einer Anwendungsform dieser Erfindung, ist das tragbare Diagnosegerät mit einem Gehäuse versehen, das aus einem mit der Hand greifbaren Hauptkörperteil besteht, von dessen einem Ende das Nackenteil nach vorne herausführt; auf diesem Nackenteil sitzt am entfernten Ende das Kopfteil. Das Kopfteil besteht aus einem Hinterdeckel und einem Vorderdeckel. Die Schaltkreisplatinen mit der Videoverarbeitungselektronik sind im Hauptkörperteil des Gehäuses angeordnet. Eine Schaltkreisplatine und/oder flexibles Teil der Elektronik reicht vom Hauptkörperteil durch das Nackenteil des Gehäuses und stellt den Aufnahmestecker für die obere Schaltkreisplatine dar, die im Kopfteil des Gehäuses untergebracht ist. Ein Festkörper-Bildwandler, beispielsweise ein CCD Chip, ist in die obere Schaltkreisplatine eingesteckt und ist mit der Videoverarbeitungselektronik auf den Schaltkreisplatinen verbunden. Eine Anordnung fokussierbarer Linsen ist im Vorderdeckel eingebaut; durch sie wird das Bild eines Objekts im Sichtfeld der Linsenanordnung auf den Bildwandler fokussiert. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Linsenanordnung einen handbetätigbaren Sperrmechanismus zur Einstellung der Brennweite. In einem kleinen Abstand versetzt vom Bildwandler in der oberen Schaltkreisplatine befindet sich eine Miniatur-Lichtbirne. Der Vorderdeckel ist mit einem Fenster oder einer Öffnung versehen, so daß das Licht der Lichtbirne das Sichtfeld der Linsenanordnung beleuchtet. Eine Leitung oder ein Kabel führt das verarbeitete standardisierte Videosignal zum Monitor und führt die Versorgungsspannung nach vorne zur Lichtbirne, zu dem Bildwandler und zu der Bildverarbeitungselektronik. Das Bild am Monitor ist ein Bild des Zielobjekts, wie es vom Bildwandler im Gerät gesehen wird. Dieses Bild kann digitalisiert und beispielsweise zur Speicherung im Magnetspeicher eines kleinen Computers eingefangen werden. Eine Druckkopie des Bildes kann sodann erstellt werden.

Die Kopfdeckel und der Nacken des Geräts können nach einem klinischen Einsatz desinfiziert werden. Kopf und Nacken können auch durch einen wegwerfbaren sterilen durchsichtigen Überzug vor einer Kontamination durch Körperflüssigkeiten des Patienten geschützt werden. Des weitern sind Vorder- und Hinterdeckel des Kopfteils entfernbar und können durch andersgeformte Deckel ersetzt werden; dadurch kann das Gerät beispielsweise von einem Nasen-Otoskop in ein Ohren-Otoskop umgebaut werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt; hierbei ist

Abb. 1 eine Perspektivdarstellung eines tragbaren Vielzweck-Diagnosegeräts mit der dazugehörigen Stromversorgung und dem Monitor, wobei das in Abb. 1 dargestellte Gerät eine fokussierbare zahnärztliche Kamera ist; und

Abb. 2 eine Explosionsdarstellung der in Abb. 1 dargestellten Ausführungsform, wobei Abb. 2 in gestrichelter Form auch die alternativen Kopfdeckelformen für ein Otoskop und ein Episkop zeigt.

Genaue Beschreibung

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung und hier zuerst auf Abb. 1, vereinigt eine zahnärztliche Videokamera 10 alle Grundzüge der Erfindung. Die Kamera hat einen in der Hand haltbares Gehäuse 12 mit einem allgemein zylindrischen Körperteil 14, einen vom oberen Ende des Körperteils 14 herausragenden längeren, schlanken Nackenteil 16 und ein Kopfteil 18. Das Kopfteil hat eine leicht ovale Form und ist mit einem Hinterdeckel 20 und einem Vorderdeckel 22 versehen. Ein justierbarer Linsenkörper 24 befindet sich im Vorderdeckel 22 auf dem Kopfteil 18, und ein Lichtbirnenfenster 26 im Deckel 22 oberhalb des Linsenkörpers 24. Die verarbeiteten Videosignale werden vom Kabel 28 weitergeleitet, das in den Körperteil 14 über eine Zugentlastung 30 geführt wird, und das mit der Stromversorgungseinheit 34 über einen Stecker 32 verbunden ist. Gemäß der Darstellung in Abb. 1, ist die Stromversorgungseinheit 34 von solcher Art, daß sie über eine übliche Wandsteckdose 36 mit der öffentlichen Stromversorgung zu verbinden ist. Ein Videokabel 38 verbindet den Monitor 40 mit dem Kabel 28 über ein im Stromversorgungskasten 34 befindliches Kabelverbindungsstück (nicht gezeigt).

Details des Geräts 10 und eine bevorzugte Methode, die Optik zujustieren, sind in der Explosionsdarstellung von Abb. 2 gezeigt. Der Körperteil 14 der Ummantelung ist an seinem unteren Ende mit einer Abschlußkappe 42 abgeschlossen, in die, wie auch in Abb. 1 gezeigt, die Zugentlastung 30 und der Ein/Aus-Systemschalter 44 eingebaut sind. Der Ein/Aus-Systemschalter 44 wird zum Ein- und Ausschalten des gesamten Sichtgeräts einschließlich des Video-Monitors 40 benutzt. Gerade vor der Abschlußkappe 42 befindet sich eine kreisförmige abschließende Schaltkreisplatine 46. Ein Stapel von Schaltkreisplatinen 48 befindet sich innerhalb des Körperteils 14 und enthält die Bildverarbeitungselektronik. Eine flexible Schaltkreisplatine 50 mit flexiblen Schaltkreiselementen führt längs durch das Nackenteil 16 des Gehäuses und ist im Kopfteil 18 mit der abschließenden oberen Schaltkreisplatine 52 verbunden.

Ein Miniatur-CCD-Bildwandler-Chip 54 ist zusammen mit einem direkt über dem Bildwandler-Chip 54 befindlichen Infrarotfilter 56 auf der oberen Schaltkreisplatine 52 montiert. Vorzugsweise ist der Bildwandler-Chip 54 so auszuführen, daß er von der die flexible Schaltkreisplatine 50 abschließenden Schaltkreisplatine 52 abgenommen werden kann, so daß der Bildwandler-Chip 54 durch einen Ersatz-CCD-Chip aus einen anderen Schaltkreis ausgetauscht werden kann. Diese Art eines steck- und abnehmbaren CCD-Bildwandler-Chips ist verfügbar und bereits Stand der Technik. Der Linsenkörper 24 hat üblicherweise eine zylindrische Form und ist mit einem Stellteil 58 versehen, dessen Gegenstück, der Stellring 60, in der Öffnung 67 des Vorderdeckels 22 montiert ist. Der Linsenkörper 24 wird durch eine Spiralfeder 62 nach hinten gedrückt, die zwischen dem Stellring 60 und einem im hinteren Teil des Körpers 24 eingesetzten Haltering 64 gehalten wird. Eine paßgenau um den Linsenkörper 24 herumgeführte Ringdichtung 66 sorgt am Eingang der Öffnung 67 im Vorderdeckel für eine dichten Abschluß gegenüber Flüssigkeiten.

Eine Objektivlinse 68, eine Blendenscheibe 70 und eine Planlinse 72 bilden den vorderen oder am weitest entfernten Teil des Linsenkörpers 24. Ein Stellarm 74 ragt radial aus dem vorderen Teil des Linsenkörpers 24 heraus und ist passend zum Verlauf der Oberfläche des Vorderdeckels 22 zurückgebogen; dies ist in Abb. 1 dargestellt. Zur Fokussierung des Linsenkörpers 24, braucht der Arzt nur den Stellarm zu bewegen, um den Linsenkörper zu drehen. Hierdurch wird die schräge Fläche des Stellteils 58 auf der Gegenfläche des feststehenden Stellrings 60 bewegt. Mit dieser Drehung wird die axiale Lage des Linsenkörpers verändert, bis das Bild auf dem Monitor 40 scharf ist. Die Fokussierung ist im Ein-Handbetrieb möglich, das heißt, der Arzt kann den Stellarm 74 mit einem Zeigfinger oder Daumen derselben Hand bewegen, die das Gerät hält. Eine Miniaturlichtbirne 76 steckt in der an einem Ende der oberen Schaltkreisplatine 52 montierten Birnenfassung 78. Die Lichtbirne wird über den Lichtschalter 79 unabhängig ein- und ausgeschaltet. Ein an der Platine 52 angebrachter elektrischer Kontakt 80 drückt mit Federkraft gegen den Kontakt an der Lichtbirne 76. Die Lichtbirne ist so positioniert, daß das Licht nach vorne durch das Fenster 26 im Vorderdeckel 22 und in das Sichtfeld des Linsenkörpers 24 geleitet wird. Der Vorderdeckel 22 kann bei Bedarf entfernt werden, beispielsweise zum Austausch der Lichtbirne 76. Danach schnappt der Vorderdeckel wieder leicht über Nackenteil 16 und Hinterdeckel 20 ein.

Das hier gezeigte Gerät ist eine zahnärztliche Kamera und die Vorder- und Hinterdeckel 20 und 22 des Kopfteils haben eine tropfenähnliche Form. Diese Form ist vorteilhaft, zur Plazierung im Mund des Zahnpatienten wodurch dem Zahnarzt ermöglicht wird, Zähne und Zahnfleisch des Patienten am Monitor 40 zu sehen. Das Gerät kann jedoch lediglich durch Aufsetzen eines anderen Vorder- und Hinterdeckels leicht in ein anderes tragbares Gerät umgebaut werden. Mit gestrichelter Linie sind hier der Vorderdeckel 122 eines Otoskops mit einer konisch geformten Nase und der Vorderdeckel 222 eines Episkops mit einer flachen kegelstumpfförmigen Nase gezeigt. Jedem dieser Austauschdeckel sind ein passender Hinterdeckel (nicht gezeigt) und entsprechende Fokussieroptik zugeordnet. Die Fokussieroptik kann entweder justierbar oder fest eingestellt sein. Zusätzlich enthalten die Austauschdeckel 122 und 222 auch die Mittel, das Licht von der Lichtbirne 76 nach vorne in das Sichtfeld der entsprechenden Fokussieroptik zu leiten. Die Beleuchtung kann direkt von der Lichtbirne stammen oder aber direkt durch Glasfaserbündel oder indirekt über Reflektoren geleitet werden.

Ein wegwerfbarer steriler Überzug kann über Kopf- und Nackenteil 16 und 18 gestülpt werden, um zu vermeiden, daß Körperflüssigkeiten des Patienten das Gerät berühren und kontaminieren. Jedenfalls in dem Teil, der den Vorderdeckel 22 bedeckt, ist der Überzug optisch durchsichtig. Ferner werden bei den unterschiedlichen alternativen Ausführungsformen Sichtwinkel und Blendenöffnungen der fokussierenden Linsensätze dem jeweiligen Anwendungsbereich angepaßt. Jede der unterschiedlichen Ausführungsformen nutzt jedoch den gleichen CCD-Bildwandler und die gleichen elektronische Schaltkreise. Die Bildverarbeitungselektronik konvertiert vorzugsweise das direkt vom Bildwandler-Chips 54 erzeugte Signal in ein standardisiertes bildschirmgeeignetes Videosignal, das dem jeweiligen Monitor 40 angepaßt ist. Typische Farbvideostandards sind beispielsweise NTSC, PAL oder SECAM.

Obwohl diese Erfindung detailliert am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform und alternativer Deckelformen beschrieben wurde, sollte beachtet werden, daß sich die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese eine Ausführungs- oder Deckelform beschränkt. Im Gegenteil: es werden jedem Fachmann auf diesem Gebiet angesichts dieser Offenlegung einer derzeit bestmöglichen Ausführungsform der Erfindung viele Modifikationen und Veränderungen einfallen, allerdings ohne, daß er vom Anwendungsbereich und Geist der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen beschrieben wird, abweichen wird.

Claims (9)

1. Ein tragbares Diagnosegerät, das folgendes umfaßt:
ein Gehäuse, bestehend aus einem in der Hand haltbares Hauptkörperteil, einem sich aus dem Hauptkörperteil nach vorne erstreckender Nackenteil, und einem Kopfteil mit Vorder- und Hinterdeckel;
Schaltkreisplatinenmittel innerhalb dieses Gehäuses mit der Videoverarbeitungselektronik, wobei besagte Schaltkreisplatinenmittel ferner eine flexible Platine umfassen, die durch das Nachteil des besagten Gehäuses führt und deren obere Schaltkreisplatine sich im Kopfteil des besagten Gehäuses befindet;
einen Festkörper-Bildwandler, der in besagter oberen Schaltkreisplatine befestigt ist und mit besagter Videoverarbeitung schaltungstechnisch in Verbindung steht;
Fokussiermittel, eingebaut in besagtem Vorderdeckel, um ein Bild des Zielobjekts oder Zielgebiets im Sichtfeld auf den Bildwandler zu fokussieren;
eine Lichtbirne, die in der besagten oberen Schaltkreisplatine eingebaut ist;
Mittel innerhalb des besagten Vorderdeckels, um das Licht von besagter Lichtbirne in das besagte Sichtfeld zu führen;
und Leitungsmittel, um Versorgungsstrom zu besagter Video-Verarbeitungselektronik und zu besagter Lichtbirne hinzuführen, und um ein besagtem Zielobjekt oder -gebiet im besagten Sichtfeld entsprechendes Videosignal von besagter Video- Verarbeitungsschaltung wegzuführen;
besagte Fokussiermittel, die einen justierbaren Linsenkörper enthalten, dessen Brennweite manuell eingestellt werden kann, wodurch das besagte Sichtfeld des besagten Festkörper-Bildwandlers verändert wird.

2. Das tragbare zahnärztliche Diagnosegerät gemäß Anspruch 1, wobei besagter Linsenkörper einen Teil mit einer zylindrisch angeordneten Rampe enthält, die mit einer gegen Drehbewegungen fixierten und im Vorderdeckel montierten zylindrischen Rampe verzahnt ist, sowie einen von Hand betätigbaren Hebel enthält, mit dem besagter Linsenkörper rotiert und damit besagte Rampe in axialer Richtung gegenüber der zylindrischen Rampe verstellt werden kann.

3. Das tragbare Diagnosegerät gemäß Anspruch 1, wobei besagte Video- Verarbeitungselektronik auf besagten Schaltkreisplatinenmittel ein standardisiertes bildschirmgeeignetes vollfarbiges Videosignal an besagte Leitungsmittel ausgibt.

4. Das tragbare Diagnosegerät gemäß Anspruch 1, bei dem ferner einen Monitor an besagte Leitungsmittel angeschlossen ist, wobei besagter Monitor imstande ist, ein Videobild von besagtem Zielobjekt- oder bereich darzustellen.

5. Das tragbare Diagnosegerät gemäß Anspruch 1, bei dem ferner eine Stromversorgung an besagte Leitungsmittel angeschlossen ist, wobei sich besagte Stromversorgung räumlich getrennt von besagtem Gehäuse befindet, so daß das Gerät wenig wiegt und leicht zu handhaben ist.

6. Ein tragbares Diagnosegerät, das folgendes umfaßt:
ein Gehäuse, bestehend aus einem in der Hand haltbares Hauptkörperteil, einem sich aus dem Hauptkörperteil nach vorne erstreckender Nackenteil, und einem Kopfteil mit Vorder- und Hinterdeckel;
Schaltkreisplatinenmittel innerhalb dieses Gehäuses mit der Videoverarbeitungselektronik, wobei besagte Schaltkreisplatinenmittel ferner eine flexible Platine umfassen, die durch das Nachteil des besagten Gehäuses führt und deren obere Schaltkreisplatine sich im Kopfteil des besagten Gehäuses befindet;
einen Festkörper-Bildwandler, der in besagter oberen Schaltkreisplatine befestigt ist und mit besagter Videoverarbeitung schaltungstechnisch in Verbindung steht;
eine Lichtbirne innerhalb besagtem Kopfteil zur Beleuchtung eines Zielobjekts oder Zielbereichs;
Mittel innerhalb des Kopfteils, um die Beleuchtung von besagter Lichtbirne in das besagte Sichtfeld zu leiten;
Fokussiermittel im besagten Kopfteil, um ein Bild des besagten Zielobjekts oder Zielbereichs innerhalb des besagten Sichtfelds von besagtem Festkörperbildwandler auf den Bildwandler zu fokussieren; und
Leitungsmittel, um Versorgungsstrom zu besagter Video-Verarbeitungselektronik und zu besagter Lichtbirne hinzuführen, und um ein besagtem Zielobjekt- oder gebiet im besagten Sichtfeld entsprechendes Videosignal von besagter Video- Verarbeitungsschaltung wegzuführen;
besagte Fokussiermittel, die einen justierbaren Linsenkörper enthalten, dessen Brennweite manuell eingestellt werden kann, wodurch das besagte Sichtfeld des besagten Festkörper-Bildwandlers verändert wird.

7. Das tragbare zahnärztliche Diagnosegerät gemäß Anspruch 1, wobei besagter Linsenkörper einen Teil mit einer zylindrisch angeordneten Rampe enthält, die mit einer gegen Drehbewegungen fixierten und im Vorderdeckel montierten zylindrischen Rampe verzahnt ist, sowie einen von Hand betätigbaren Hebel enthält, mit dem besagter Linsenkörper rotiert und damit besagte Rampe in axialer Richtung gegenüber der zylindrischen Rampe verstellt werden kann.

8. Das tragbare Diagnosegerät gemäß Anspruch 6, bei dem ferner einen Monitor an besagte Leitungsmittel angeschlossen ist, wobei besagter Monitor imstande ist, ein Videobild von besagtem Zielobjekt- oder bereich darzustellen.

9. Das tragbare Diagnosegerät gemäß Anspruch 6, bei dem ferner eine Stromversorgung an besagte Leitungsmittel angeschlossen ist, wobei sich besagte Stromversorgung räumlich getrennt von besagtem Gehäuse befindet, so daß das Gerät wenig wiegt und leicht zu handhaben ist.