DE202008003838U1 - Endoskoplichtquellen-Sicherheitssystem und Steuersystem mit optischem Sensor - Google Patents

Abstract

Endoskoplichtquellen-Sicherheitssystem, mit:
sichtbarem Licht, das entlang eines Beleuchtungsweges übertragen wird;
einer oder mehreren Quellen zum Liefern von Strahlung entlang zumindest eines Abschnitts des Beleuchtungsweges;
einem optischen Element zum Kombinieren der Strahlung von der einen oder den mehreren Quellen in den Beleuchtungsweg;
einem Beleuchtungsabschwächer, der mit dem Beleuchtungsweg verbindbar ist, zum Empfangen des sichtbaren Lichts und der Strahlung;
einem Reflektor, der mit dem Beleuchtungsabschwächer verbunden ist, zum Übertragen des sichtbaren Lichts und zum Zurückführen zumindest eines Teils der Strahlung; und
mehreren Detektoren zum Empfangen der zurückgeführten Strahlung vom Reflektor und zum Erzeugen eines Signals, das den Empfang von sichtbarem Licht durch den Beleuchtungsabschwächer anzeigt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf Endoskopsysteme und insbesondere auf ein Endoskopsystem mit einem optischen Erfassungsmittel zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Endoskops.
• Herkömmliche Endoskope werden häufig mit Beleuchtung von einer externen Lichtquelle versorgt. Solche Lichtquellen enthalten im Allgemeinen Lampen mit hoher Leistung wie z. B. Xenonlampen. Die Lichtquellen werden im Allgemeinen mittels eines lösbaren Wellenleiters oder faseroptischen Lichtkabels mit dem Endoskop gekoppelt.
• Ein Endoskop kann vom Wellenleiter getrennt werden, während dieser immer noch durch die Lichtquelle erregt wird. Licht, das vom Wellenleiter austritt, kann daher eine Beschädigung verursachen, wenn der Wellenleiter abgelegt wird, ohne dass das medizinische Instrument angebracht ist. Das Licht kann beispielsweise Operationstücher, die Haut eines Patienten oder Kleidung beschädigen. Daher ist es erwünscht, dass das Licht, das den Wellenleiter verlässt, abgeschwächt wird, wenn das Endoskop als vom Wellenleiter oder vom faseroptischen Lichtkabel getrennt festgestellt wird.
• Es gibt einige Vorrichtungen, um das Vorhandensein eines Lichtkabels an einer Lichtquelle zu bestimmen. Beispielsweise offenbart das US-Patent 4 356 534 , Hattori, eine Lichtzuführungsvorrichtung mit einem Mittel zum Erfassen einer Verbindung zwischen einem Verbindungsstecker eines Kabels und einem Lichtzuführungssockel unter Verwendung eines Relaisschalters, der durch eine Magnetspule betätigt wird. Das US-Patent Nr. 4 433 675 , Konoshima, offenbart eine Lichtzuführungsvorrichtung für ein Endoskop mit einem Erfassungsabschnitt zum Erfassen des Zustandes einer Kopplung zwischen einem Verbindungsstecker und einem Sockel, der an einem Gehäuse der Lichtzuführung montiert ist. Sowohl Hattori als auch Konoshima offenbaren jedoch nur ein Mittel zum Erfassen des Vorhandenseins einer Verbindung zwischen einem Verbindungsstecker und einem Sockel einer Lichtzuführung. Kein Patent offenbart ein System zum Erfassen des Vorhandenseins eines Endoskops an einem Wellenleiter.
• Das US-Patent Nr. 6 110 107 , Bellahsene et al., offenbart ein faseroptisches Kabel zum Zuführen von Licht zu einem Endoskop und zum Erfassen des Vorhandenseins des Endoskops. Das in Bellahsene offenbarte spezialisierte Kabel erfordert jedoch elektrische Leiter, die auf der Länge des Kabels verlaufen, und einen Schalter am Ende des Kabels mit einem Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Nähe des Endoskops zu erfassen. Daher können die Lehren von Bellahsene nicht verwendet werden, um das Vorhandensein eines Endoskops in existierenden Endoskopsystemen zu erfassen, ohne das spezialisierte Kabel zu verwenden.
• Daher ist es erwünscht, ein verbessertes System und Verfahren zum Erfassen des Vorhandenseins eines Beleuchtungsabschwächers wie z. B. eines Endoskops entlang eines Beleuchtungsweges bereitzustellen. Ferner ist es erwünscht, ein solches System bereitzustellen, das ohne die Notwendigkeit für ein spezialisiertes Kabel oder einen spezialisierten Wellenleiter an existierende Beleuchtungsabschwachersysteme anpassbar ist.
• Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Endoskopsystem mit einem optischen Erfassungsmittel zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Endoskops oder irgendeines anderen Beleuchtungsabschwächers bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe, das Endoskopsystem bereitzustellen, bei dem das System eine Lichtquelle steuert, die Beleuchtung zum Beleuchtungsabschwächer (z. B. Endoskop) liefert.
• Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Sensor zum Erfassen des Vorhandenseins eines Endoskops in einem Endoskopsystem bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe, den optischen Sensor bereitzustellen, der an existierende Endoskopsysteme anpassbar ist.
• Diese und weitere Aufgaben werden durch Bereitstellen eines Endoskoplichtquellen-Sicherheitssystems gelöst, mit sichtbarem Licht, das entlang eines Beleuchtungsweges übertragen wird, einer oder mehreren Quellen zum Liefern von Strahlung entlang zumindest eines Abschnitts des Beleuchtungsweges, einem optischen Element zum Kombinieren der Strahlung von der einen oder den mehreren Quellen in den Beleuchtungsweg, einem Beleuchtungsabschwächer, der mit dem Beleuchtungsweg verbindbar ist, zum Empfangen des sichtbaren Lichts und der Strahlung, einem Reflektor, der mit dem Beleuchtungsabschwächer verbunden ist, zum Übertragen des sichtbaren Lichts und Zurückführen zumindest eines Teils der Strahlung und einem oder mehreren Detektoren zum Empfangen der zurückgeführten Strahlung vom Reflektor und zum Erzeugen eines Signals, das den Empfang von sichtbarem Licht durch den Beleuchtungsabschwächer anzeigt.
• Ferner wird ein Endoskoplichtquellen-Sicherheitssystem bereitgestellt, mit sichtbarem Licht, das entlang eines Beleuchtungsweges übertragen wird, einer Anordnung von Quellen, wobei jede Quelle zum Liefern von Strahlung entlang zumindest eines Abschnitts des Beleuchtungsweges dient, einem optischen Element zum Reflektieren der Strahlung von den Quellen in den Beleuchtungsweg, einem Beleuchtungsabschwächer, der mit dem Beleuchtungsweg verbindbar ist, zum Empfangen des sichtbaren Lichts und Zurückführen zumindest eines Teils der Strahlung zum optischen Element, und einer Anordnung von Detektoren, wobei mindestens einer der Detektoren über das optische Element einen Teil der zurückgeführten Strahlung empfängt und ein Signal erzeugt, das den Empfang von sichtbarem Licht durch den Beleuchtungsabschwächer anzeigt.
• 1 ist ein schematisches Diagramm eines Endoskopsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
• 2 ist ein weiteres schematisches Diagramm eines Endoskopsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
• 3 ist eine Querschnittsansicht eines Wellenleiter-Anschlussabschnitts des Endoskopsystems.
• 4 ist ein schematisches Diagramm eines optischen Sensorabschnitts des in 2 gezeigten Endoskopsystems.
• 5 ist ein weiteres schematisches Diagramm eines Endoskopsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
• 6A ist ein schematisches Diagramm eines Gehäuses eines optischen Sensors des in 5 gezeigten Endoskopsystems.
• 6B ist ein weiteres schematisches Diagramm des Gehäuses des optischen Sensors des in 5 gezeigten Endoskopsystems.
• 6C ist eine Querschnittsansicht eines optischen Sensorabschnitts des in 5 gezeigten Endoskopsystems.
• 7 ist ein Verfahren zum Steuern einer Endoskoplichtquelle, das von den in 1–6C gezeigten Systemen anwendbar ist.
• 1 zeigt ein Diagramm eines Endoskopsystems 50 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System 50 umfasst sichtbares Licht 52, das entlang eines Beleuchtungsweges 54 übertragen wird. In einigen Ausführungsformen kann das sichtbare Licht 52 von einer Beleuchtungsvorrichtung 56 stammen. Das System 50 enthält auch eine Quelle 58 zum Liefern von Strahlung entlang zumindest eines Abschnitts des Beleuchtungsweges 54. Die Strahlung kann in den Beleuchtungsweg 54 über einen Kombinator 60 kombiniert werden.
• Ferner ist im System 50 ein Beleuchtungsabschwächer 62 enthalten. Der Beleuchtungsabschwächer 62 kann eine beliebige Vorrichtung zum Empfangen von sichtbarem Licht sein. Vorzugsweise ist der Beleuchtungsabschwächer 62 eine Vorrichtung, die in der Lage ist, auch einen Teil des sichtbaren Lichts zu übertragen oder zu projizieren. Der Beleuchtungsabschwächer 62 kann beispielsweise ein Endoskop oder ein ähnliches chirurgisches Instrument sein.
• Das System 50 enthält einen Reflektor (z. B. ersten Reflektor 64), der mit dem Beleuchtungsabschwächer 62 verbunden ist, zum Reflektieren von zumindest einem Teil der von dem Beleuchtungsabschwächer 62 (z. B. Endoskop) empfangenen Strahlung. Der erste Reflektor 64 kann innerhalb des Beleuchtungsabschwächers 62 oder außerhalb des Beleuchtungsabschwächers 62 montiert sein. In einigen Ausführungsformen befindet sich der erste Reflektor 64 im Beleuchtungsweg 54 und überträgt zumindest einen Teil von sichtbarem Licht, das vom Beleuchtungsabschwächer 62 empfangen wird.
• Ein Detektor 66 ist im System 50 enthalten. Der Detektor 66 kann einen Teil von Strahlung, die vom ersten Reflektor 64 reflektiert wird, empfangen. In einigen Ausführungsformen wird der Teil vom Kombinator 60 auf den Detektor 66 reflektiert. Der Detektor 66 kann ferner ein Signal (nicht dargestellt) erzeugen, das den Empfang von sichtbarem Licht 52 durch den Beleuchtungsabschwächer 62 anzeigt. In einigen Ausführungsformen wird das Signal geliefert, um die Menge an sichtbarem Licht, das von einer Beleuchtungsvorrichtung (z. B. Beleuchtungsvorrichtung 56) geliefert wird, zu steuern.
• 2 zeigt ein Diagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Endoskopsystems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System 100 enthält eine Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110. Die Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110 enthält eine Beleuchtungsvorrichtung 112 zum Liefern von sichtbarem Licht (z. B. sichtbarem Licht 52). Das sichtbare Licht kann mit einer ersten Frequenz oder einem ersten Frequenzbereich (z. B. innerhalb des sichtbaren Bereichs des elektro magnetischen Spektrums) geliefert werden. Die Beleuchtungsvorrichtung 112 kann eine beliebige bekannte Beleuchtungsvorrichtung wie z. B. eine Xenonlampe sein.
• Die Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110 enthält ferner eine Quelle 114 zum Liefern von Strahlung (z. B. Erfassungsstrahlung) mit einer zweiten Frequenz oder einem zweiten Frequenzbereich. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Frequenzbereich niedriger als der erste Frequenzbereich (z. B. Infrarotstrahlungsfrequenzen bzw. Frequenzen von sichtbarem Licht). Die Quelle 114 kann beispielsweise eine IR-Leuchtdiode ("LED") sein, die Infrarotstrahlung ("IR"-Strahlung) liefert. In anderen Ausführungsformen kann der zweite Frequenzbereich größer sein als der erste Frequenzbereich (z. B. Ultraviolettstrahlungsfrequenzen bzw. Frequenzen von sichtbarem Licht). Die Quelle 114 kann konstante Strahlung oder modulierte Strahlung, d. h. mit einer speziellen Impulsrate, liefern. Die Quelle 114 kann beispielsweise Strahlung liefern, die mit 455 kHz mit einer Hüllkurve von 4,2 kHz gepulst wird. Die Quelle 114 kann ferner Strahlung liefern, die mit 31–38 kHz mit einem 8-Bit-Datenstrom gepulst wird (z. B. "10100110").
• Die Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110 des Endoskopsystems 100 enthält ferner einen Detektor 116 (z. B. IR-Empfangsmodul). Der Detektor 116 kann beim Empfang oder bei der Erfassung von spezieller Strahlung oder von speziellem Licht ein Signal erzeugen. Der Detektor 116 kann beispielsweise beim Empfang von speziellen Frequenzen oder Pegeln von Strahlung, die von einem Reflektor und/oder einem Beleuchtungsabschwächer oder Endoskop reflektiert wird, ein Signal erzeugen.
• In einigen Ausführungsformen kann der Detektor 116 ein Signal erzeugen, wenn mit einer speziellen Impulsrate gepulste Strahlung empfangen wird. Der Detektor 116 kann beispielsweise nur Strahlung, die mit einer Rate von 455 kHz innerhalb einer Hüllkurve von 1–22,5 kHz gepulst wird, oder 950 nm erfassen. Solche Grenzen für die Erfassung und Signalerzeugung sind erwünscht, um zu verhindern, dass Störungen wie z. B. Fluoreszenzlicht, Glühlichter, Sonnenlicht oder das sichtbare Licht (z. B. 52) erfasst werden. Der Detektor 116 kann ferner eine eingebaute Elektro nik wie z. B. einen Demodulator, eine Verstärkungssteuerung und/oder einen Datencodierer/-decodierer (nicht dargestellt) enthalten.
• Wie in 2 gezeigt, kann das Endoskopsystem 100 einen Wellenleiter 130 enthalten, der lösbar mit der Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110 (z. B. über einen Wellenleitersockel (nicht dargestellt)) verbindbar ist. Der Wellenleiter 130 enthält ein proximales Ende 132 und ein distales Ende 134. Der Wellenleiter 130 kann ein beliebiger Wellenleiter oder ein Lichtkabel zum Vorsehen eines Beleuchtungsweges wie z. B. ein faseroptisches Kabel sein. Das Endoskopsystem 100 enthält ferner einen Beleuchtungsabschwächer 140 (z. B. ein Endoskop), das mit der Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110 über den Wellenleiter 130 verbindbar ist. Der Beleuchtungsabschwächer 140 kann beispielsweise einen Wellenleiteranschluss 150 (z. B. einen Lichtpfostenverbindungsstecker), der mit dem distalen Ende 134 des Wellenleiters 130 lösbar verbunden ist, enthalten.
• Eine Querschnittsansicht des Wellenleiteranschlusses 150 oder eines Wellenleiteranschlussadapters ist in 3 gezeigt. Der Wellenleiteranschluss 150 enthält ein Gehäuse 210 mit einem ersten Ende 220 und einem zweiten Ende 230. Das erste Ende 220 enthält ein Mittel zum lösbaren Verbinden des Wellenleiteranschlusses 150 mit dem Wellenleiter 130. Das zweite Ende 230 enthält ein Mittel zum lösbaren Verbinden mit dem Beleuchtungsabschwächer 140 (z. B. Endoskop). In einigen Ausführungsformen kann das zweite Ende 230 vom Beleuchtungsabschwächer 140 erst getrennt werden, nachdem das erste Ende 220 vom Wellenleiter 130 getrennt ist. Einige Ausführungsformen des Wellenleiteranschlusses 150 können an verschiedene bekannte Beleuchtungsabschwächer (z. B. Endoskope) und Wellenleiter anpassbar sein. Daher kann die vorliegende Erfindung leicht mit existierenden Endoskopinstrumenten, Wellenleitern und Beleuchtungszuführungsvorrichtungen implementiert werden (z. B. zwischen diesen austauschbar sein).
• Der Wellenleiteranschluss 150 enthält einen ersten Reflektor 250. In einer Ausführungsform kann der erste Reflektor 250 z. B. ein "heißer Spiegel" zur Übertragung des sichtbaren Lichts und zum Reflektieren von anderem Licht oder anderer Strahlung (z. B. Strahlung 260) sein. Der erste Reflektor 250 kann sowohl sichtbares Licht 260 als auch Strahlung 262 von der Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110 über den Wellenleiter 130 empfangen. Der erste Reflektor 250 überträgt einen beträchtlichen Teil des sichtbaren Lichts 260 über den Beleuchtungsabschwächer 140. Der erste Reflektor 250 reflektiert einen beträchtlichen Teil der Strahlung 262 zum Detektor 116 über den Wellenleiter 130. Wie nachstehend genauer erläutert, kann das Vorhandensein des Beleuchtungsabschwächers 140 daher durch Erfassen (über den Detektor 116), ob Strahlung reflektiert wird (d. h. ein Beleuchtungsabschwächer 140 angebracht ist) oder nicht reflektiert wird (d. h. der Beleuchtungsabschwächer 140 gelöst ist), bestimmt werden.
• In anderen Ausführungsformen kann der erste Reflektor 250 z. B. ein kaltes Filter enthalten. Wie ein Durchschnittsfachmann verstehen wird, kann ein kaltes Filter verwendet werden, um kürzere Wellenlängen von Licht oder Strahlung zu reflektieren und längere Wellenlängen durchzulassen. Ein kaltes Filter kann beispielsweise verwendet werden, wenn die Strahlung eine höhere Frequenz als das sichtbare Licht aufweist. In einigen anderen Ausführungsformen kann der erste Reflektor 250 ein Sperrfilter enthalten, um ein oder mehrere schmale Bänder von Strahlung oder Licht zu reflektieren und breitere Bereiche von Strahlung um das (die) abgewiesene(n) Band (Bänder) durchzulassen.
• Der erste Reflektor 250 kann ferner einen eindeutigen Indikator (nicht dargestellt) enthalten. Ein solcher Indikator kann Informationen (z. B. Parameter) vom Beleuchtungsabschwächer 140 zur Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110 über die reflektierte Strahlung 264 liefern. Die Parameter können im Indikator gespeichert werden oder zum Indikator durch einen Benutzer über eine Fernsteuerung (nicht dargestellt) am Beleuchtungsabschwächer 140 geliefert werden. Die Parameter können beispielsweise einen Beleuchtungsabschwächer- oder Endoskoptyp, eine Seriennummer, eine maximale Temperatur, einen maximalen Lichtpegeleingang und/oder die vorhandenen Fernsteuerungen enthalten. Der Indikator kann beispielsweise eine integrierte Schaltung enthalten, die Parameter (z. B. Befehle) zur Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110 liefert, wie z. B. um die Intensität der Beleuchtungsvorrichtung 112 in Echtzeit einzustellen. Der Indikator kann ferner unter Verwendung von Licht von der Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110 gespeist werden.
• Wie in 2 gezeigt, kann die Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110 ferner ein optisches Element 118 (z. B. einen "heißen Spiegel" und/oder einen zweiten Reflektor) enthalten. Das optische Element 118 enthält eine erste Oberfläche 120 und eine zweite Oberfläche 122. Das optische Element 118 ist angeordnet, um sichtbares Licht von der Beleuchtungsvorrichtung 112 über die erste Oberfläche 120 zu empfangen und Strahlung von (z. B. und zur) Quelle 114 über die zweite Oberfläche 122 zu reflektieren. Das optische Element 118 kann beispielsweise in einem Winkel von ungefähr fünfundvierzig Grad relativ zu einem ersten Abschnitt 124 (von der Beleuchtungsvorrichtung 112) und in einem Winkel von ungefähr fünfundvierzig Grad relativ zu einem Strahlungsweg 128 (von der Quelle 114) angeordnet sein. In der beispielhaften Ausführungsform ist der erste Abschnitt 124 in neunzig Grad relativ zum Strahlungsweg 128 orientiert.
• Wie der Durchschnittsfachmann verstehen wird, kann das optische Element 118 der vorliegenden Ausführungsform in herkömmlichen Beleuchtungszuführungsvorrichtungen teilweise durch Entfernen eines aktuellen Spiegels in null Grad und Ersetzen desselben durch den vorstehend beschriebenen heißen Spiegel in fünfundvierzig Grad implementiert werden. Die Orientierung des optischen Elements 118 in der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Abweisung von Strahlung von der Lampe (z. B. Beleuchtungsvorrichtung 112), erzeugt jedoch ferner einen Strahlungsweg für die Übertragung von Strahlung zum und vom Detektor 116.
• Wie in 2 gezeigt, kann das optische Element 118 sichtbares Licht von der Beleuchtungsvorrichtung 112 über einen ersten Abschnitt 124 eines Beleuchtungsweges empfangen und das sichtbare Licht zum Wellenleiter 130 (d. h. in den Beleuchtungsweg kombiniert) über einen zweiten Abschnitt 126 (z. B. über eine Linse 136) übertragen. Das optische Element 118 kann ferner Strahlung (von der Quelle 114) über einen Strahlungsweg 128 empfangen und die Strahlung zum Wellenleiter 130 über den zweiten Abschnitt 126 reflektieren. Wenn der Beleuchtungsabschwächer 140 vorhanden (d. h. mit dem Wellenleiter 130 verbunden) ist, wird die Strahlung oder ein beträchtlicher Teil davon vom ersten Reflektor 250 reflektiert und über den Wellenleiter 130 und den zweiten Abschnitt 126 zurückgeführt. Das optische Element 118 kann die reflektierte Strahlung über den zweiten Lichtweg 126 empfangen und die Strahlung über den Strahlungsweg 128 (d. h. vom Beleuchtungsweg abgelenkt) auf den Detektor 116 reflektieren.
• Wenn der Beleuchtungsabschwächer 140 nicht vorhanden ist, wird wenig oder keine Strahlung über den Wellenleiter 130 zurückgeführt oder vom Detektor 116 empfangen. Die Beleuchtungsvorrichtung 112 kann in Abhängigkeit von der empfangenen Strahlung gesteuert (z. B. abgeschaltet oder ausgeschaltet) werden. Die Beleuchtungsvorrichtung 113 kann beispielsweise sichtbares Licht nur dann liefern, während der Detektor 116 mindestens eine vorbestimmte Menge oder einen vorbestimmten Pegel der Strahlung (z. B. Strahlung mit der zweiten Frequenz und/oder Strahlung, die mit der speziellen Impulsrate moduliert ist) empfängt. Die Beleuchtungsvorrichtung 112 kann ferner kein sichtbares Licht liefern, wenn der Detektor 116 weniger als die vorbestimmte Menge an Strahlung empfängt.
• In 2 gezeigt kann die Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110 eine Irisblende 160 zum Steuern der Beleuchtungsvorrichtung 112 enthalten. Die Irisblende 160 kann beispielsweise sichtbares Licht oder irgendeinen Teil davon blockieren, das von der Beleuchtungsvorrichtung 112 geliefert wird. Die Irisblende 160 kann entlang des ersten Abschnitts 124 angeordnet sein. Wie ein Durchschnittsfachmann verstehen wird, ermöglicht eine solche Anordnung der Irisblende 160 die Steuerung von sichtbarem Licht ohne Unterbrechung der Übertragung und/oder Reflexion der Strahlung. Die Irisblende 160 kann (z. B. beim Empfang von Informationen vom Detektor 116) einen beträchtlichen Teil des sichtbaren Lichts blockieren, wenn der Detektor 116 keine Strahlung innerhalb eines speziellen Frequenzbereichs (z. B. eines Erfassungsfrequenzbereichs) und/oder mit einer speziellen Impulsrate (z. B. Wiederholungsrate) oder codierten Daten empfängt.
• In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Quelle 114 und der Detektor 116, die vorstehend beschrieben sind, in einen optischen Sensor 300 integriert sein. 4 zeigt ein schematisches Diagramm eines optischen Sensors 300 zum Erfassen des Vorhandenseins eines Endoskops gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Der optische Sensor 300 enthält ein Gehäuse 310 und die Quelle 114 (z. B. eine Infrarotstrahlungsquelle). Die Quelle 114 liefert Strahlung entlang eines Quellenweges 320. Die Quelle 114 kann eine Feldblende 322 (z. B. eine Lochblende von 0,25 mm) enthalten. Ferner kann eine Kollimationslinse 324 enthalten sein, die entlang des Quellenweges 320 angeordnet ist. Der optische Sensor 300 enthält ferner den Detektor 116 zum Empfangen von reflektierter Strahlung über einen Erfassungsweg 330. Eine Fokussierlinse 334 kann entlang des Erfassungsweges 330 enthalten sein.
• In 4 gezeigt enthält der optische Sensor 300 einen Sensorreflektor 340. Der Sensorreflektor 340 kann ein beliebiger Reflektor und/oder Filter zum Durchlassen eines Teils von empfangener Strahlung sein, während ein anderer Teil reflektiert wird. Der Sensorreflektor 340 kann beispielsweise ein 50/50-Infrarotstrahlteiler sein. Der Sensorreflektor 340 empfängt die Strahlung (z. B. mit einer speziellen Erfassungsfrequenz oder einem speziellen Bereich von Erfassungsfrequenzen geliefert) über den Quellenweg 320 und überträgt die Strahlung zum Beleuchtungsabschwächer 140 über eine Ausgabe/Rückkehr-Öffnung 350 und den Strahlungsweg 328. Der Sensorreflektor 340 kann ferner reflektierte Strahlung, d. h. vom ersten Reflektor 250 des Beleuchtungsabschwächers 140 reflektiert, über den Strahlungsweg 328 empfangen. Der Sensorreflektor 340 überträgt dann einen Teil der reflektierten Strahlung zum Detektor 116 über den Erfassungsweg 330.
• Der optische Sensor 300 kann das Vorhandensein des Beleuchtungsabschwächers oder der Endoskopvorrichtung 140 (z. B. am Wellenleiter 140 angebracht) zwangsläufig erfassen, wenn der Detektor 116 reflektierte Strahlung innerhalb des Erfassungsfrequenzbereichs (und/oder einer speziellen Impulsrate) empfängt. Der Detektor 116 kann dann Informationen zum System 100 liefern, um die Beleuch tungsvorrichtung 112 einzustellen oder zu steuern, wie erforderlich. Der optische Sensor 300 kann das Vorhandensein der Endoskopvorrichtung 140 in gegebenen Zeitintervallen, kontinuierlich und/oder auf Befehl vom System 100 erfassen. Der optische Sensor 300 ist vorzugsweise klein genug, so dass er in existierende Beleuchtungszuführungsvorrichtungen passt. Eine Ausführungsform des optischen Sensors 300 kann beispielsweise die folgenden ungefähren Abmessungen aufweisen: 26 mm Höhe, 24 mm Breite und 14 mm Dicke.
• 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Ausführungsform enthält die Beleuchtungszuführungsvorrichtung 110 mit einer Beleuchtungsvorrichtung 112 zum Liefern von Beleuchtung oder sichtbarem Licht entlang eines Beleuchtungsweges 124. Die vorliegende Ausführungsform kann ferner eine Linse 136 und eine Irisblende 160 enthalten.
• Das in 5 gezeigte System enthält auch ein optisches Element 118 mit einer ersten Oberfläche 120 und einer zweiten Oberfläche 122. Das optische Element 118 kann in einem optischen Sensor 500 (in 6A–6C gezeigt) aufgenommen sein. Wie in der vorher beschriebenen Ausführungsform empfängt das optische Element 118 sichtbares Licht von der Beleuchtungsvorrichtung 112 über die erste Oberfläche 120 und reflektierte Strahlung über die zweite Oberfläche 122. Das optische Element 118 überträgt ferner sichtbares Licht und Erfassungsstrahlung über den Wellenleiter 130.
• Das System von 5 enthält ferner mindestens eine Quelle 180 zum Liefern von Erfassungsstrahlung (z. B. Infrarotstrahlung) und mindestens einen Detektor 182 zum Empfangen von Erfassungsstrahlung. Jede Quelle 180 und jeder Detektor 182 ist in einem Gehäuse 502 des optischen Sensors 500 angebracht. Ferner können eine Quelle 180 und ein Detektor 182 in einem einzelnen Untergehäuse zusammen angeordnet sein.
• 6A–6C zeigen den optischen Sensor 500 gemäß der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigen 6A–6B das Gehäuse 502 des optischen Sensors 500. Das Gehäuse 502 kann aus einem beliebigen bekannten Material, z. B. Metall oder Kunststoff, bestehen. Das Gehäuse 502 kann beispielsweise aus Polyetheretherketon oder "PEEK" hergestellt sein. Das Gehäuse kann eine beliebige Größe in Abhängigkeit von dem speziellen Endoskopsystem und/oder der Beleuchtungszuführungsvorrichtung, mit der es verwendet wird, aufweisen. In einer Ausführungsform ist das Gehäuse 502 ungefähr 36 mm × 40 mm × 10 mm.
• Das Gehäuse 502 enthält eine erste Seite 504 und eine zweite Seite 506. Die erste Seite 504 enthält einen Abschnitt 508 zum Aufnehmen und/oder Montieren des optischen Elements 118. Das Gehäuse 502 enthält ferner einen Beleuchtungskanal 510 oder eine Öffnung (z. B. ungefähr 8 mm im Durchmesser) zum Durchlassen des sichtbaren Lichts oder der Beleuchtung zum/vom Wellenleiter 130. Das Gehäuse 502 enthält ferner einen radialen Abschnitt 512 mit irgendeiner Anzahl von radialen Kanälen 514 oder Öffnungen (z. B. ungefähr 2 mm im Durchmesser) zum Aufnehmen von Quellen 180 und Detektoren 182.
• Die radialen Kanäle 514 und/oder der radiale Abschnitt 512 können abgewinkelt sein, um die Übertragung von Erfassungsstrahlung zum und vom Beleuchtungskanal 510 über die zweite Oberfläche 122 des optischen Elements 118 vorzusehen. Einige radiale Kanäle 501 können beispielsweise in ungefähr 30 Grad von einer Achse des Beleuchtungskanals 510 abgewinkelt sein. Wie ein Durchschnittsfachmann verstehen wird, kann der Winkel für die radialen Kanäle 514, die weiter außerhalb des Beleuchtungskanals 510 liegen, größer sein. Ferner sind die radialen Kanäle 514, die die Detektoren 182 aufnehmen, derart angeordnet, dass sie nur Strahlung, die vom Beleuchtungskanal 510 reflektiert wird, empfangen/erfassen. Daher liefert der optische Sensor 500 keinen falschen Messwert der Erfassung aufgrund von Streustrahlung, die direkt von einer Quelle 180 des optischen Sensors 500 empfangen wird.
• In 6C gezeigt empfängt der optische Sensor 500 sichtbares Licht 520 (z. B. von der Beleuchtungsvorrichtung 112) über die erste Oberfläche 120 des optischen Elements 118. Das optische Element 118 kann das sichtbare Licht 520 über den Beleuchtungskanal 510 und zum Wellenleiter 130 übertragen. Eine oder mehrere Quellen 180 können auch Erfassungsstrahlung 530 zum Wellenleiter 130 übertragen. Wie gezeigt, ist jede Quelle 180 derart angeordnet, dass die von dieser übertragene erfasste Strahlung am optischen Element 118 und zum Wellenleiter (über den Beleuchtungskanal 510) reflektiert. Das sichtbare Licht 520 und die Erfassungsstrahlung 530 können dann vom Beleuchtungsabschwächer 140 oder dessen Wellenleiteranschluss 150 empfangen werden.
• Wie vorstehend beschrieben, kann ein beträchtlicher Teil des sichtbaren Lichts 520 zum Beleuchtungsabschwächer 140 verlaufen, wenn ein Beleuchtungsabschwächer 140 befestigt oder vorhanden ist. Wenn der Beleuchtungsabschwächer 140 vorhanden (d. h. mit dem Wellenleiter 130 verbunden) ist, wird Erfassungsstrahlung vom Wellenleiteranschluss 150 und/oder vom ersten Reflektor 250 reflektiert und über den Wellenleiter 130 zurückgeführt. Das optische Element 118 kann die reflektierte Strahlung 532 empfangen und die Strahlung 532 zu irgendeinem oder allen der Detektoren 182 im optischen Sensor 500 reflektieren. Einer oder mehrere Detektoren 182 können dann ein Signal erzeugen, das anzeigt, dass die Beleuchtungsvorrichtung 112 an bleiben kann und/oder die Irisblende 160 offen bleiben kann. Wenn der Beleuchtungsabschwächer 140 nicht vorhanden ist, wird wenig oder keine Strahlung 532 über den Wellenleiter 130 zurückgeführt oder von den Detektoren 182 empfangen. Die Detektoren 182 können dann ein Signal erzeugen, das dem System anzeigt, die Beleuchtungsvorrichtung 112 abzuschalten und/oder die Irisblende 160 zu schließen. In einigen Ausführungsformen zeigt das Fehlen des Signals von einem Detektor 182 ebenso dem System an, die Beleuchtungsvorrichtung 112 abzuschalten und/oder die Irisblende 160 zu schließen.
• 7 zeigt ein Verfahren zum Steuern einer Endoskoplichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren wird mit Bezug auf die in 1–6C gezeigten Systeme beschrieben. Ein Durchschnittsfachmann wird jedoch verstehen, dass das Verfahren in anderen Systemen und Vorrichtungen implementiert werden kann. Das Verfahren enthält einen Schritt 601 zur Übertragung von Strahlung (z. B. Infrarotstrahlung und/oder Erfassungsstrahlung) entlang eines Beleuchtungsweges. Die Strahlung kann z. B. mit einer Erfassungsfrequenz (und/oder einer Impulsrate) oder codierten Daten zu einem Endoskop über einen Wellenleiter übertragen werden. Schritt 603 enthält die Erfassung (z. B. über den Detektor 116/182) des Empfangs von reflektierter Strahlung vom Beleuchtungsweg, die z. B. vom ersten Reflektor 250 über den Wellenleiter 130 reflektiert wird. Wenn reflektierte Strahlung empfangen wird (z. B. durch den Detektor 116/182), wird ein Signal erzeugt, dass anzeigt, dass ein Beleuchtungsabschwächer vorhanden und/oder entlang des Beleuchtungsweges verbunden ist (Schritt 605). Die Irisblende 160 kann dann geöffnet werden (oder kann offen bleiben), was ermöglicht, dass die Beleuchtungsvorrichtung 112 sichtbares Licht überträgt (Schritt 607). Wenn die Strahlung nicht empfangen wird, wird ein Signal erzeugt, das anzeigt, dass ein Beleuchtungsabschwächer nicht vorhanden ist und/oder vom Wellenleiter gelöst ist (Schritt 609). Die Irisblende 160 kann dann geschlossen werden (oder geschlossen bleiben), was verhindert, dass die Beleuchtungsvorrichtung 112 sichtbares Licht überträgt (Schritt 611).
• Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen die Bereitstellung eines Systems und Verfahrens zum genauen Erfassen des Vorhandenseins eines Beleuchtungsabschwächers oder Endoskops unter Verwendung von Strahlung. Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein System und Verfahren, in dem keine elektrischen Leiter mit dem Endoskop verbunden werden müssen, um sein Vorhandensein zu erfassen. Die Elektronik des Erfassungssystems kann innerhalb der Beleuchtungszuführungsvorrichtung enthalten sein und daher ist kein maßgefertigter Wellenleiter und kein maßgefertigtes faseroptisches Kabel erforderlich.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen eines optischen Erfassungssystems, durch das Parameter eines Endoskops oder Informationen zur Beleuchtungszuführungsvorrichtung über Strahlung geliefert werden können.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen des Systems und Verfahrens, die an existierende Endoskopsysteme und -komponenten anpassbar sind. Es wird in Erwägung gezogen, dass die vorliegende Erfindung in vielen existierenden Beleuchtungszuführungsvorrichtungen implementiert werden kann.
• Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine spezielle Anordnung von Teilen, Merkmalen und dergleichen beschrieben wurde, sollen diese nicht alle möglichen Anordnungen oder Merkmale erschöpfen und tatsächlich sind viele Modifikationen und Veränderungen für Fachleute feststellbar.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - US 4356534 [0004]
• - US 4433675 [0004]
• - US 6110107 [0005]

Claims (20)

1. Endoskoplichtquellen-Sicherheitssystem, mit: sichtbarem Licht, das entlang eines Beleuchtungsweges übertragen wird; einer oder mehreren Quellen zum Liefern von Strahlung entlang zumindest eines Abschnitts des Beleuchtungsweges; einem optischen Element zum Kombinieren der Strahlung von der einen oder den mehreren Quellen in den Beleuchtungsweg; einem Beleuchtungsabschwächer, der mit dem Beleuchtungsweg verbindbar ist, zum Empfangen des sichtbaren Lichts und der Strahlung; einem Reflektor, der mit dem Beleuchtungsabschwächer verbunden ist, zum Übertragen des sichtbaren Lichts und zum Zurückführen zumindest eines Teils der Strahlung; und mehreren Detektoren zum Empfangen der zurückgeführten Strahlung vom Reflektor und zum Erzeugen eines Signals, das den Empfang von sichtbarem Licht durch den Beleuchtungsabschwächer anzeigt.
2. System nach Anspruch 1, wobei zumindest einer der Detektoren die zurückgeführte Strahlung, die vom optischen Element reflektiert wird, empfängt.
3. System nach Anspruch 1, das ferner enthält: ein Gehäuse, wobei das Gehäuse die eine oder die mehreren Quellen und die mehreren Detektoren enthält.
4. System nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse das optische Element enthält.
5. System nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse einen Abschnitt des Beleuchtungsweges umschreibt.
6. System nach Anspruch 1, das ferner enthält: eine Beleuchtungsvorrichtung zum Übertragen des sichtbaren Lichts, wobei das Signal zum Steuern der Beleuchtungsvorrichtung geliefert wird.
7. Endoskoplichtquellen-Sicherheitssystem mit: sichtbarem Licht, das entlang eines Beleuchtungsweges übertragen wird; einer Anordnung von Quellen, wobei jede Quelle zum Liefern von Strahlung entlang zumindest eines Teils des Beleuchtungsweges dient; einem optischen Element zum Reflektieren der Strahlung von den Quellen in den Beleuchtungsweg; einem Beleuchtungsabschwächer, der mit dem Beleuchtungsweg verbindbar ist, zum Empfangen des sichtbaren Lichts und Zurückführen zumindest eines Teils der Strahlung zum optischen Element; und einer Anordnung von Detektoren, wobei zumindest einer der Detektoren über das optische Element einen Teil der zurückgeführten Strahlung empfängt und ein Signal erzeugt, das den Empfang von sichtbarem Licht durch den Beleuchtungsabschwächer anzeigt.
8. System nach Anspruch 7, wobei das optische Element ferner das sichtbare Licht durchlässt.
9. System nach Anspruch 7, das ferner enthält: ein Gehäuse, wobei das Gehäuse die Anordnung von Quellen und die Anordnung von Detektoren enthält.
10. System nach Anspruch 9, wobei das Gehäuse ferner das optische Element enthält.
11. System nach Anspruch 7, wobei der Beleuchtungsweg einen Wellenleiter enthält.
12. System nach Anspruch 7, wobei der Beleuchtungsabschwächer ein Endoskop ist.
13. Optischer Sensor zum Erfassen des Vorhandenseins eines Beleuchtungsabschwächers mit: einem Gehäuse mit einer ersten Öffnung zum Durchlassen von sichtbarem Licht und mehreren zweiten Öffnungen, die die erste Öffnung umschreiben; mindestens einer Quelle zum Liefern von Strahlung über mindestens eine zweite Öffnung zu einem Beleuchtungsweg; zwei oder mehr Detektoren, wobei jeder Detektor zum Empfangen von reflektierter Strahlung vom Beleuchtungsweg über mindestens eine zweite Öffnung dient; und einem optischen Element zum: Übertragen des sichtbaren Lichts über die erste Öffnung zu einem Beleuchtungsabschwächer, Empfangen der Strahlung von der mindestens einen Quelle und Übertragen zumindest eines Teils der Strahlung entlang des Beleuchtungsweges zum Beleuchtungsabschwächer, Empfangen von zurückgeführter Strahlung vom Beleuchtungsabschwächer und Übertragen zumindest eines Teils der zurückgeführten Strahlung zu mindestens einem der Detektoren, wobei ein Signal, das das Vorhandensein des Beleuchtungsabschwächers anzeigt, erzeugt wird, wenn mindestens einer der Detektoren zurückgeführte Strahlung empfängt.
14. Optischer Sensor nach Anspruch 13, wobei die erste Öffnung ferner zum Aufnehmen eines Wellenleiters dient.
15. Optischer Sensor nach Anspruch 13, wobei mindestens eine der zweiten Öffnungen eine Achse aufweist, die in etwa dreißig Grad zu einer Achse der ersten Öffnung orientiert ist.
16. Optischer Sensor nach Anspruch 13, wobei das optische Element eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche enthält.
17. Optischer Sensor nach Anspruch 16, wobei das optische Element das auf die erste Oberfläche einfallende sichtbare Licht empfängt und das sichtbare Licht über die zweite Oberfläche überträgt.
18. Optischer Sensor nach Anspruch 17, wobei das sichtbare Licht im Wesentlichen senkrecht auf die erste Oberfläche einfällt.
19. Optischer Sensor nach Anspruch 16, wobei das optische Element die Strahlung über die zweite Oberfläche empfängt und die Strahlung über die zweite Oberfläche reflektiert.
20. Optischer Sensor nach Anspruch 19, wobei die Strahlung in ungefähr 30 Grad von einer Senkrechten zur zweiten Oberfläche einfällt.