DE19947811C2 - Endoskop mit elektrischer Einrichtung und Lichtleiter - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Endoskop der im Oberbegriff des Anspruches 1 ge
nannten Art.
Endoskope mit Beleuchtungslichtleiter stellen die heutige Standardkonstruktion
dar. Als Beleuchtungslichtleiter werden üblicherweise Lichtleitfaserbündel ver
wendet. Der Beleuchtungslichtleiter verläuft in der Regel von einem proximalen
seitlichen Abgang durch das Endoskop und dessen distalen dünneren Schaft bis
zum distalen Ende des Endoskopes, von dem er mit seiner distalen Endfläche
Licht zur Beleuchtung des Sichtfeldes abstrahlt. Von dem seitlichen Abgang aus
dem Endoskop führt ein Lichtleitanschlußkabel zu einer dessen proximales Ende
beleuchtenden Lampe, die in diesem Fall den Elektro/Licht-Wandler (E/L-
Wandler) bildet.
Bei medizinischen Endoskopen ist ein abgedichtetes Gehäuse vorgesehen, das die
innenliegenden optischen und elektrischen Einrichtungen vor Flüssigkeits- und
Dampfzutritt, letzteres insbesondere bei dem aus Sterilitätsgründen erforderlichen
Heißdampfautoklavieren, schützt. Die dabei auftretenden Abdichtungsprobleme
sind bei der Durchführung von Beleuchtungslichtleitern weitgehend gelöst. Vollständige
Abdichtung kann z. B. mit eingelöteten Glasfenstern erreicht werden.
Der Beleuchtungslichtleiter kann getrennt ausgebildet sein mit einem inneren
Beleuchtungslichtleiter, der innerhalb des abgedichteten Gehäuses verlegt ist und
mit einem weiterführenden äußeren Beleuchtungslichtleiter, der mit einer Kupp
lung anschließbar ist. Es kann auch ein vom Inneren des Gehäuses aus dem abge
dichteten Gehäuse herausgeführter einstückiger Beleuchtungslichtleiter verwen
det werden, der in seinem äußeren Anschlußteil entsprechend abzudichten ist.
Im Inneren des Endoskopes angeordnete elektrische Einrichtungen wie z. B. Vi
deokameras, elektrische Stellmotoren, z. B. zur Fokusverstellung, müssen jedoch
elektrisch betrieben, also mit Strom versorgt werden und benötigen Steuerzulei
tungen von außen, um sie in ihrer Betriebsweise zu steuern oder um Signale nach
außen abzugeben, z. B. Steuerrückmeldungen oder im Falle einer Videokamera,
ein Videosignal.
Neben weitgehend unbefriedigenden Lösungen, z. B. mit Energieversorgung
durch eingebaute Batterien oder Signalübertragung über Funkstrecken, wird beim
Stand der Technik, wie die US 5594497 A zeigt, üblicherweise mit elektrischen
Leitungen gearbeitet, die zur Stromversorgung und Signalübertragung dienen.
Zusätzlich zu den schon schwierigen Abdichtungsproblemen bei den Lichtleitern
kommen dann Abdichtungsprobleme mit elektrischen Leitungen, Anschlußstec
kern und dergleichen dazu, die sich als schwieriger beherrschbar herausgestellt
haben, als die Abdichtungsprobleme bei Lichtleitern.
Die US 5166787 A zeigt ein gattungsgemäßes Endoskop mit einem Beleuch
tungslichtleiter und mit elektrisch betriebenen und/oder gesteuerten Einrichtun
gen in Form von Videokameras, Lichtdioden und dergleichen, die über aus dem
Endoskop herausgeführte Leitungen nach außen angeschlossen sind. Diese Lei
tungen können in einer beschriebenen Alternative auch zur opto-elektrischen
Übertragung ausgebildet sein. In dieser Variante wären dann also die aus dem
Endoskopinneren nach draußen herauszuführenden elektrischen Leitungen durch
optische Leitungen zu ersetzen. Auch bei dieser Variante lassen sich die Proble
me mit der Abdichtung zusätzlicher Leitungen nicht vermeiden.
Einzelheiten über opto-elektrische Wandlung lassen sich der US 5436553 A
entnehmen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein gattungsgemäßes En
doskop mit verringerten Abdichtungsproblemen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß sind die zur Energieübertragung und zur Übertragung von Steuersigna
len und dergleichen vorgesehenen Lichtleiter, die vom abgedichteten Gehäusein
neren nach außen verlaufen, nicht wie beim. Stand der Technik, gesondert verlegt
und mit gesonderten Abdichtungsstellen versehen, sondern sie sind als Teilquer
schnitte des Beleuchtungslichtleiters ausgebildet. Sie nutzen daher die vorhande
ne Abdichtung des Beleuchtungslichtleiters. Mit den zusätzlichen Lichtleitern
kommen keine zusätzlichen Abdichtungsprobleme hinzu. Es kann die bewährte
Abdichtungstechnologie für Bildlichtleiter, z. B. mit 100% dichten Fenstern,
verwendet werden.
Im Inneren des Endoskopes kann dabei der als Lichtleiter verwendete Teilquer
schnitt des Beleuchtungsleiters verkürzt enden, um an einen L/E-Wandler gekop
pelt zu werden. Dabei kann dessen Beleuchtung über den gemeinsamen proxi
malen Querschnitt von der Beleuchtungslichtquelle erfolgen. Vorteilhaft sind
jedoch die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Hierbei wird der zu Übertra
gungszwecken verwendete Lichtleiter zwar über die gesamte Verlegestrecke mit
dem Beleuchtungslichtleiter verlegt, ist jedoch als gesondertes Lichtleitfaserbün
del beigelegt, das an beiden Enden abgesondert zugänglich ist.
Vorteilhaft kann dabei gemäß Anspruch 3 an einem oder vorzugsweise beiden
Enden der Lichtleiter vom Beleuchtungslichtleiter abgezweigt und in konstruktiv
günstiger Weise bis zum Montageort des zugehörigen Wandlers verlegt sein.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Die zu Beleuch
tungszwecken dienende Lichtquelle kann insbesondere als E/L-Wandler für hohe
Leistungen, also zur Stromerzeugung, verwendet werden. Die Lichtquelle kann
aber auch zusätzlich moduliert werden und daher auch - ggf. in Überlagerung -
zur Datenübertragung in das Endoskop hinein verwendet werden.
Alternativ kann auch gemäß Anspruch 5 als proximaler E/L-Wandler eine geson
derte Lichtquelle verwendet werden, die z. B. mit geringerer Leistung und z. B. in
Ausführung als Leuchtdiode zur besonders schnellen Signalübertragung und auch
zur Kleinleistungsübertragung gut geeignet ist.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 6 vorgesehen. Auf diese Weise ist
in umgekehrter Richtung eine Datenübertragung aus dem Endoskop nach draußen
möglich, beispielsweise zur Rückführung von Steuersignalen und insbesondere
zur Übertragung eines Videosignals.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 7 vorgesehen. Mit einer Vielzahl
von entsprechend mit Wandlern versorgten Lichtleitern lassen sich komplexe
Stromversorgungen, Steuerungen und Datenübertragungen in Lichtleitertechnik
realisieren.
Lichtleiter können auch zur bidirektionalen Signalübertragung, gegebenenfalls
auch mit zusätzlicher Leistungsübertragung verwendet werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch im Schnitt
durch ein Endoskop und eine Lichtquelle mit Steuer- und Empfangseinrichtung
dargestellt.
Die Figur zeigt ein Endoskop 1, eine Beleuchtungslichtquelle 2, die außerhalb
angeordnet ist und eine um Bereich der Beleuchtungslichtquelle 2 vorgesehene
Steuer- und Empfangseinrichtung 3.
Das Endoskop 1 weist ein nach außen abgedichtet verschlossenes Gehäuse 4 auf.
In diesem ist eine elektrische Einrichtung vorgesehen, mit einer Videokamera 5
und einem elektrischen Stellmotor 6, der mit einer Stellstange 7 die Videokamera
5 in Pfeilrichtung verstellen kann gegenüber einem distal vor der Videokamera 5
angeordneten Objektiv 8, das durch ein Fenster 9 das Beobachtungsfeld vor dem
distalen Ende des Endoskopes 1 betrachtet.
Der distale Endbereich des Endoskopes ist außerhalb des von der elektrischen
Einrichtung 5, 6 benötigten Raumes mit einem als Lichtleitfaserbündel ausgebil
deten inneren Beleuchtungslichtleiter 10 gefüllt, der aus Abdichtungsgründen
hinter dem Fenster 9 mit einer distalen Endfläche 11 endet, mit der er Licht in
das Beobachtungsgebiet abstrahlt. Der innere Beleuchtungslichtleiter 10 ist
proximal in einen Anschlußstutzen 12 geführt, der in üblicher Weise seitlich aus
dem Gehäuse 4 des Endoskopes 1 ragt. In dem Anschlußstutzen 12 endet der in
nere Beleuchtungslichtleiter vor einem Fenster 12a, das z. B. eingelötet ist und
für 100% Abdichtung des Gehäuses sorgt. Außerhalb des Stutzens 12 ist der in
nere Beleuchtungslichtleiter 10 in einem Anschlußkabel mit Schutzhülle 13 als
getrennter äußerer Beleuchtungslichtleiter 10' weitergeführt, welcher mit einem
Stecker 13a auf dem Anschlußstutzen 12 in der dargestellten Weise aufsteckbar
ist. Der äußere Beleuchtungslichtleiter 10' führt in dem Anschlußkabel bis zu der
Beleuchtungslichtquelle 2, in der seine proximale Endfläche 14 von einer Lampe
15 mit Reflektor 16 bestrahlt wird. Die Lampe 15 wird über eine Leitung 17 von
einer Stromquelle 18 versorgt.
Ein Lichtleiter 19 ist den Beleuchtungslichtleitern 10, 10' beigelegt und verläuft
mit diesen von der proximalen Endfläche 14 bis in das Gehäuse 4 des Endosko
pes 1 hinein. Dort ist er abgezweigt und an einen L/E-Wandler 20 angeschlossen.
Dieser ist als Leistungswandler ausgebildet und besorgt über die elektrischen
Leitungen 21 und 22 die Stromversorgung der Videokamera 5 und des Stellmo
tors 6.
Das Videosignal der Videokamera 5 verläßt diese auf einer elektrischen Daten
leitung 23 und wird über einen E/L-Wandler 24 in einen Lichtleiter 25 gekoppelt,
der ebenfalls den Beleuchtungslichtleitern 10, 10' beigelegt ist, den äußeren Beleuchtungslichtleiter 10' aber an
seinem proximalen Ende vor der Beleuchtungslichtquelle 2 seitlich abzweigend
verläßt und dort an einen L/E-Wandler 26 angeschlossen ist, der über eine Da
tenleitung 27 an ein Steuergerät 28 angeschlossen ist, welches zu Steuerungs-
und Bildverarbeitungszwecken dient.
Steuersignale zum Steuern der Videokamera 5 gelangen aus dem Steuergerät 28
über eine elektrische Leitung 29 zu einem E/L-Wandler 30 und von dort an einen
Lichtleiter 31, der wiederum zusammen mit den Beleuchtungslichtleitern 10, 10'
bis in das Gehäuse 4 des Endoskopes 1 verlegt ist, dort abzweigt und an einen
L/E-Wandler 32 angeschlossen ist, der mit einer elektrischen Leitung 33 zur
Übertragung der Steuersignale an die Videokamera 5 angeschlossen ist.
Die Steuerung des Elektromotors 6 erfolgt in gleicher Weise von dem Steuergerät
28 aus über eine elektrische Leitung 33, einen E/L-Wandler 34, einen Lichtleiter
35, einen L/E-Wandler 36 und eine elektrische Leitung 37.
Die Beleuchtungslichtleiter 10, 10' können abweichend von der dargestellten am
Anschlußstutzen 12 getrennten Ausführung auch durchgehend einstückig von der
distalen Endfläche 11 bis zu der proximalen Endfläche 14 ausgeführt sein. Wer
den sie in der dargestellten vorteilhaften Ausführung getrennt mit abnehmbarem
Anschlußkabel ausgebildet, so ist an der Trennstelle mit dem Fenster 12a dafür
Sorge zu tragen, daß die Beleuchtungslichtleiter 10, 10' und die getrennten, zu
Übertragungszwecken dienenden Lichtleiter 19, 25, 31 und 35, die ggf. auch nur
aus einzelnen Fasern bestehen können, jeweils gesondert, sich an der Trennstelle
fluchtend gegenüberliegend, gelagert sind, um Überstrahlungen von dem einen
zum anderen Lichtleiter zu verhindern. Auch das Fenster 12a kann dazu geeignet
ausgebildet sein, z. B. mit einer Anzahl entsprechend angeordneter Einzelfenster,
die durch Lichtblenden voneinander getrennt sind.
Die Beleuchtungslichtleiter 10, 10' können ebenfalls zur erfindungsgemäßen
Übertragung verwendet werden. Der innere Beleuchtungslichtleiter 10 kann wie in der Figur dargestellt, mit ei
nem Teilquerschnitt innerhalb des Gehäuses 4 des Endoskopes 1 mit einer dista
len Stirnfläche 11' enden, von der dort abgestrahltes Licht mit Umlenkspiegeln 38
auf einen L/E-Wandler 39 gekuppelt wird, der die Stromversorgung eines nicht
dargestellten elektrischen Gerätes besorgt.
Eine Übertragungsstrecke in das Endoskop hinein oder aus diesem heraus kann
auch mit einem Lichtleiter 40 geschaffen werden, der getrennt vom Beleuch
tungslichtleiter 10 verlegt und in rächt dargestellter Weise abgedichtet durch das
Gehäuse 4 geführt ist und der mit seinem distalen Ende im Gehäuse 4 an einen
Wandler 41 angeschlossen ist.
Der äußere Beleuchtungslichtleiter 10' kann an der proximalen Endfläche 14 zu
sätzlich zur Lampe 15 auch noch gesondert in einem Teilquerschnitt von einer
Lampe 42 über Umlenkspiegel 43 und 44 beleuchtet werden. Die Lampe 42 wird
von einer Stromquelle 45 angesteuert, z. B. mit moduliertem Licht. Dieses kann
z. B. im Inneren des Endoskopgehäuses 4 an der Stufenendfläche 11' über den
dort vorgesehen Wandler 39 ausgekoppelt und zu Steuerungszwecken einer nicht
dargestellten elektrischen Einrichtung zugeführt werden. Die Strecke zwischen
dem Wandler 39 im Inneren des Gehäuses 4 und der zusätzlichen Lampe 42 am
proximalen Ende des äußeren Beleuchtungslichtleiters 10' kann auch in umge
kehrter Weise zur Datenübertragung von innen nach außen verwendet werden.
Claims (7)
1. Medizinisches Endoskop (1) mit einem abgedichteten Gehäuse (4), mit
einem im Gehäuse (4) abgedichtet verlegten inneren Beleuchtungslicht
leiter (10), der mit einem äußeren Beleuchtungslichtleiter (10') bis zu einer
Beleuchtungslichtquelle (2) verlängert ist, und mit im Gehäuse (4) ange
ordneten elektrisch betriebenen und/oder gesteuerten Einrichtungen (5, 6),
die über Elektro/Licht-Wandler (E/L-Wandler) (24) oder über
Licht/Elektro-Wandler (L/E-Wandler) (20, 32, 36, 39) an die im Inneren
des abgedichteten Gehäuses (4) angeordneten Enden von Lichtleitern (25,
19, 31, 35, 11') angeschlossen sind, welche im Gehäuse (4) abgedichtet
angeordnet und außerhalb bis zu L/E-Wandlern (26) oder E/L-Wandlern
(15, 30, 34) verlängert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter
(25, 19, 31, 35, 11') als Teilquerschnitte der Beleuchtungslichtleiter (10,
10') ausgebildet sind.
2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilquer
schnitt als mit dem Beleuchtungslichtleiter (10, 10') verlegtes gesondertes
Lichtleitfaserbündel (19, 25, 31, 35) ausgebildet ist.
3. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein
Ende des Teilquerschnittes (19, 25, 31, 35) vom entsprechenden Ende des
Beleuchtungslichtleiters (10, 10') abzweigt und zum Wandler (26, 30, 34,
24, 32, 20, 36) verlegt ist.
4. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den äuße
ren Beleuchtungslichtleiter (10') beleuchtende Beleuchtungslichtquelle (2)
einen E/L-Wandler bildet.
5. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des
Gehäuses (4) angeordnete E/L-Wandler (30, 34, 42) gesondert von der
Beleuchtungslichtquelle (2) an außerhalb des Gehäuses (4) angeordnete
Enden von Lichtleitern (31, 35, 10') angeschlossen sind.
6. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein E/L-
Wandler (24) im Inneren des Gehäuses (4) an das dortige Ende des Teil
querschnittes (25) und ein L/E-Wandler (26) außerhalb des Gehäuses (4)
an das dortige Ende des Teilquerschnittes (25) angeschlossen ist.
7. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Teil
querschnitte (19, 25, 31, 35) des Beleuchtungslichtleiters (10) mit ihren im
Inneren des Gehäuses (4) liegenden Enden an Wandler (15, 20, 24, 26, 30,
32, 34, 36) angeschlossen sind.
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US5166787A (en) * | 1989-06-28 | 1992-11-24 | Karl Storz Gmbh & Co. | Endoscope having provision for repositioning a video sensor to a location which does not provide the same cross-sectionally viewed relationship with the distal end |
US5436553A (en) * | 1993-09-24 | 1995-07-25 | Tektronix, Inc. | Optical power conversion |
US5594497A (en) * | 1993-04-07 | 1997-01-14 | Ahern; John M. | Endoscope provided with a distally located color CCD |
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1999
- 1999-10-05 DE DE19947811A patent/DE19947811C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-10-04 US US09/678,919 patent/US6458078B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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EP2543309A1 (de) | 2011-07-04 | 2013-01-09 | Karl Storz GmbH & Co. KG | Endoskopische Anordnung |
DE102011106386A1 (de) | 2011-07-04 | 2013-01-10 | Karl Storz Gmbh & Co. Kg | Endoskopische Anordnung |
DE102013102309A1 (de) | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Karl Storz Gmbh & Co. Kg | Endoskopische Videoanordnung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19947811A1 (de) | 2001-05-23 |
US6458078B1 (en) | 2002-10-01 |
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