DE69112449T2

DE69112449T2 - Endoskop.

Info

Publication number: DE69112449T2
Application number: DE69112449T
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Fukahori; Masashi Okamoto; Toshinori Sumi; Fumio Suzuki
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1990-02-23
Filing date: 1991-02-21
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-02-22
Also published as: KR910021230A; EP0443854B1; EP0443854A2; JPH03245105A; EP0443854A3; CA2036616A1; US5127079A; DE69112449D1; KR940010067B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Endoskop, das als bildübertragendes Element ein optisches Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp umfaßt, in dem der lichtübertragende Teil eine kreisförmige oder im wesentlichen kreisförmige Form hat, wobei das Endoskop eine gute Elastizität besitzt, die dem Benutzer sogar die Betrachtung des Inneren eines engen Blutgefäßes ermöglicht, weshalb es effektiv als medizinisches Endoskop verwendet werden kann.
Angesichts der in letzter Zeit steigenden Zahl von herzkranken Patienten ist die Entwicklung eines Blutgefaß-Endoskops, mit dem man das Innere der Koronararterien betrachten kann, dringend vonnöten, und ein Endoskop, das als bildübertragendes Element ein optisches Faserbündel umfaßt, das aus einer Vielzahl von optischen Filamenten vom gebündelten Glastyp mit einem Durchmesser von 10 bis 50 um besteht, ist bereits entwickelt worden. Da das optische Faserbündel vom Glastyp biegesteif und leicht zerbrechlich ist, ist es dennoch schwierig, ein Endoskop mit einem bildübeftragenden Element, das aus einem solchen optischen Faserbündel vom Glastyp besteht, durch die gekrümmten und gebogenen Koronararterien zu führen, und selbst, wenn das Endoskop durch die Koronararterien geführt werden kann, ist ein Zerbrechen der Filamente lebensgefährlich, womit das Endoskop praktisch nicht verwendet werden kann. Obwohl ein Einweg-Blutgefaß-Endoskop wünschenswert ist, z. B. zur Vermeidung einer Infektion mit AIDS und dergleichen, kann diesem Wunsch mit der optischen Faser vom Glastyp aufgrund ihrer hohen Kosten nicht entsprochen werden.
Ein Endoskop mit einem bildübertragenden Element, das aus einem optischen Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp besteht, wird ebenfalls entwickelt, und von den optischen Kunststoffaserkabeln vom Multifilamenttyp, die als fähig für die Bildübertragung angesehen werden, sind diejenigen mit einem kreisförmigen Abschnitt im bildübertragenden Teil in der ungepruften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 56-39505 und der geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 59-14570 offenbart. Allerdings haben in diesen optischen Kunststoffaserkabeln vom Mukifilamenttyp, wie in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 59-14570 gezeigt, die im bildübertragenden Teil als lichtübertragende Bahnen füngierenden Inseln von der Kreisform abweichende Querschnittsformen und sind polygonal, und deshalb unterscheiden ssich die lichtübertragenden Merkmale der lichtübertragenden Bahnen in der Mitte des optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp wesentlich von denen im äußeren Teil. Entsprechend ist es nicht möglich, ein scharfes Bild zu übertragen, und ein solches optisches Faserkabel vom Multifilamenttyp kann nicht als das bildübertragende Element eines Blutgefäß-Endoskops verwendet werden.
Blutgefaß-Endoskope mit verbesserter Leistung wurden in der EP-A-0 279 576 vorgeschlagen, und im für diese Endoskope verwendeten bildübertragenden Kunststofftelement sind 50 bis 10.000 lichtübertragende Bahnen mit einem Durchmesser von 5 bis 200 um und einer im wesentlichen kreisförmigen Querschnittsform in einer hexagonal gestapelten Struktur angeordnet, um ein optisches Faserkabel vom Muitifilamenttyp mit einem bildübertragenden Teil mit im wesentlichen rechteckiger äußerer Form zu bilden; aus diesem Grund haben die entsprechenden lichtübertragenden Bahnen eine im wesentlichen kreisförmige bis hexagonale Querschnittsform. Ein optisches Multifilament-Kunststoffaserkabel dieses Typs besitzt höherwertige bildübertragende Eigenschaften gegenüber denen der herkömmlichen optischen Kunststoffasern vom Multifilamenttyp, und man geht davon aus, daß das optische Kunststoffaserkabel dieses Typs für ein Endoskop verwendet werden kann.
Dennoch hat sich als Ergebnis der Untersuchungen durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung ergeben, daß optische Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp, wie oben erwähnt, Anisotropie in bezug auf Biegesteifigkeit und Biegesteifigkeit in einer hinsichtlich des rechtekkigen bildübertragenden Teils diagonal verlaufenden Richtung aufweisen, der für die Verwendung als Endoskop zu groß ist, und deshalb ist es sehr schwierig, diese optischen Kunststoffasern in der Praxis zu verwenden.
Auf der Suche nach einem optischen Kunststoffaserkabel vom Multfilamenttyp mit einem bildübertragenden Teil, das einen kreisförmigen Abschnitt hat und als bildübertragendes Element eines Blutgefäß-Endoskops verwendet werden kann, haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung als Ergebnis festgestellt, daß die Probleme der herkömmlichen Techniken durch die Verwendung eines bildübertragenden Elements vollständig gelöst werden, das eine Struktur besitzt, bei der die lichtübertragenden Bahnen einen im wesentlichen kreisförmigen Abschnitt haben und in einem bildübertragenden Teil mit einem im wesentlichen kreisförmigen Abschnitt in einer quadratisch oder hexagonal gestapelten Anordnung angebracht sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung steht nun ein Endoskop zur Verfügung, das in die Koronararterien eines Patienten eingeführt werden kann und das
als bildübertragendes Element ein optisches Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp mit einem kreisförmigen oder im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt umfaßt und das 50 bis 20.000 lichtübertragende Fasern enthält, die jeweils einen Kerndurchmesser von 2 bis 70 um und einen kreisförmigen oder im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzen, die in einer hexagonal gestapelten oder rechteckig gestapelten Struktur angeordnet sind, um die kreisförmige oder im wesentlichen kreisförmige Querschnittsform des biidübertragenden Elements zu bilden, wobei die gleiche räumliche Anordnung der lichtübertragenden Fasern an beiden Seiten des optischen Faserkabels beibehalten wurde;
ferner umfaßt es eine an einer Seite des bildübertragenden Elements befestigte Objektlinse sowie
ein auf der gegenüberliegenden Seite des bildübertagenden Elements befestigtes bildübertragendes lichtempfangendes Element.
Ein Endoskop gemäß der Erfindung und seiner Konstruktion wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:
die Figuren 1, 5 und 6 Querschnittsdiagramme sind, welche Ausführungsformen des Endoskops der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
die Fig. 2 eine vergrößerte mikroskopische Ansicht ist, die den Teil eines optischen Kunststoffaserkabels vom Multifilamenttyp zeigt, der das bildübertragende Element des Endoskops der vorliegenden Erfindung darstellt;
die Fig. 3 eine vergrößerte elektronenmikroskopische Ansicht ist, die einen Ausschnitt des in der Fig. 2 gezeigten Teils darstellt; und
die Fig. 4 ein Querschnittsdiagramm ist, das eine Spinndüse darstellt, die vorzugsweise für die Herstellung eines optischen Kunststoffaserkabels vom Multifilamenttyp verwendet wird, das als das bildübertragende Element in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Bei dem optischen Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp, das das bildübertragende Element in dem Endoskop der Erfindung darstellt, beträgt der Kerndurchmesser der lichtübertragenden Fasern 2 bis 70 um, vorzugsweise 2 bis 20 um und am stärksten bevorzugt 3 bis 10 um. Beträgt der Kerndurchmesser weniger als 2 um, so ist die lichtübertragende Eigenschaft deutlich verringert, und die bildübertragende Eigenschaft wird schlecht. Andererseits verringert sich bei einem Kerndurchmesser von mehr als 70 um die Auflösungskraft der optischen Faser vom Multifilamenttyp, und die Starrheit nimmt zu, und die Merkmale des optischen Faserkabels als das bildübertragende Element eines Endoskops lassen zu wünschen übrig. Der Querschnitt des Kerns sollte eine kreisförmige oder im wesentlichen kreisförmige Form haben. Insbesondere sollte der Querschnitt der Kerne eine kreisförmige Form oder eine hexagonale oder höhere polygonale Form haben, um einheitliche lichtübertragende Merkmale im Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp zu erhalten. Die Anzahl der im optischen Faserkabel vom Multifilamenttyp angeordneten lichtübertragenden Fasern beträgt 50 bis 20.000, vorzugsweise 500 bis 20.000, am stärksten bevorzugt 1.500 bis 20.000. Liegt die Zahl der lichtübertragenden Fasern unter 50, wird die bildbeobachtende Eigenschaft des bildübertragenden Elements mangelhaft, und wenn die Zahl der lichtübertragenden Fasern mehr als 20.000 beträgt, wird die Starrheit des optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp zu groß, und die Merkmale als bildübertragendes Element werden mangelhaft.
Das ausgeprägteste Merkmal des optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp, das in der vorliegenden Erfindung als das bildübertragende Element verwendet wird, besteht darin, däß die lichtübertragenden Fasern in quadratisch gestapelter oder hexagonal gestapelter Anordnung vorliegen und daß der Querschnitt dieser Anordnung der Kerne eine im wesentlichen kreisförmige Form besitzt. Ist die Anordnung der lichtübertragenden Fasern im Abschnittt des bildübertragenden Elements nicht quadratisch gestapelt oder hexagonal gestapelt, wie in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 59-14570 gezeigt, dann ist die Querschnittsform der lichtübertragenden Fasern im äußeren Bereich, obwohl die Querschnittsform der lichtübertragenden Fasern im mittleren Teil des bildübertragenden Elements im wesentlichen kreisförmig ist, in ihrer Form unterschiedlich, wie länglich, quadratisch und pentagonal, und die lichtübertragenden Merkmale der entsprechenden lichtübertragenden Bahnen sind untereinander unterschiedlich, und die optische Faser vom Multifilamenttyp kann als das bildübertragende Element nicht verwendet werden.
Im Gegensatz dazu sind lichtübertragende Fasern mit einem kreisförrnigen Abschnitt im optischen Faserkabel vom Multifilamenttyp, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, im kreisförmigen Abschnitt des bildübertragenden Teils in einer quadratisch gestapelten oder hexagonal gestapelten Form angeordnet, und aus diesem Grund ist die Querschnittsform der im mittleren Teil des bildübertragenden Teils angeordneten Fasern und der im äußeren Bereich des bildübertragenden Teils angeordneten Fasen im wesentlichen die gleiche, und unter den Fasern bestehen nur geringfügige Unterschiede in den lichtübertragenden Merkmalen, und es kann ein sehr scharfes Bild übertragen werden.
Darüber hinaus sind die Fasern in den in der vorliegenden Erfindung verwendeten Kunststoffasern vom Multifilamenttyp, wie in der Fig. 2 dargestellt, im bildübertragenden Teil im wesentlichen kreisförmig angeordnet, und deshalb besteht keine wesentliche Anisotropie in bezug auf die Biegesteifigkeit in der optischen Faser, und die Faser verfügt über eine solche Biegsamkeit, daß sie in jede Richtung gebogen werden kann, ohne daß größerer Widerstand dabei spürbar wird. Entsprechend verfügt das optische Faserkabel über ausgezeichnete Eigenschaften als das bildübertragende Element für ein Blutgefäß-Endoskop.
Mit Bezug auf Fig. 1, welche ein schematisches Diagramm ist, das eine Ausführungsform des Endoskops der vorliegenden Erfindung zeigt, umfaßt dieses Endoskop ein Lichtquellensystem zur Leitung von illuminierendem Licht an einen zu betrachtenden Gegenstand (8), von einer Lichtquelle (3), zum Beispiel eine lichtübertragende optische Faser (2), ein optisches System zur Fokussierung eines Bildes vom Gegenstand (8) auf das obere Ende der optischen Multifilamentfaser, zum Beispiel eine Objektlinse (7), und eine optische Kunststoffaser vom Multifilamenttyp (1) zur präzisen Leitung des fokussierten Bildes an einen bildempfangenden Teil, zum Beispiel eine Standkamera (4). Es ist zu beachten, daß in der Standkamera (4) die Referenznummer (5) einen Film und die Referenznummer (6) einen Verschluß darstellt.
Das typischste Merkmal des Endoskops der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein optisches Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp mit hervorragender Flexibilität als bildübertragendes Element verwendet wird. Ein optisches Kunststoffaserkabel mit 3043 in einer hexagonal gestapelten Struktur angeordneten lichtübertragenden Fasern wird als ein Beispiel in der vergrößerten mikroskopischen Querschnittsansicht von Fig. 2 gezeigt, und ein Teil dieses optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp wird in der vergrößerten elektronenmikroskopischen Querschnittsansicht von Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 stellen die Referenznummern (31) und (32) eine lichtübertragende Faser mit einer Kern-Hülle-Struktur dar, wobei die Referenznurnmer (31) einen Kern der lichtübertragenden Faser und Referenznurnmer (32) eine Hülle der Faser darstellt, und Referenznummer (33) kennzeichnet den Zwischenraumteil, welcher die Faser umgibt.
Zur Beibehaltung guter bildübertragender Eigenschaften wird der Bildübertragungsverlust so gering wie möglich gehalten. Aus diesem Blickwinkel hat der Querschnitt jeder lichtübertragenden Faser eine im wesentlichen gleichmäßige hexagonale oder polygonalere Form, die einer kreisförmigen Form ähnelt. Bei der vorliegenden Erfindung beträgt der Lichtübertragungsverlust des optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp vorzugsweise weniger als 6 dB/m, stärker bevorzugt weniger als 3 dB/m, insbesondere weniger als 1,5 dB/m.
Da die äußere Form der Objektlinse im allgemeinen kreisförmig und die Querschnittsform des Endoskops ebenfalls kreisförmig ist, weist der als das bildübertragende Element verwendete bildübertragende Teil des optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp vorzugsweise einen kreisförmigen Abschnitt auf. Vor allem bei einem Blutgefäß-Endoskop, bei dem der Durchmesser des Querschnitts so klein wie möglich gehalten werden muß und bei dem es keine Anisotropie in bezug auf die Biegesteifigkeit geben darf- wird vorzugsweise ein optisches Faserkabel vom Multifilamenttyp mit einem bildübertragenden Teil mit einem kreisförmigen Abschnitt, der die effektive Verwendung des Endoskopabschnitts ermöglicht, als das bildübertragende Element verwendet. Das lichtübertragende Element muß auch über eine ausgezeichnete Flexibilität verfügen, so daß die Wände von Blutgefäßen nicht beschädigt werden, wenn das bildübertragende Element in das Blutgefäß eingeführt wird, und insbesondere muß das bildübertragende Element eine Flexibilität aufweisen, die nicht vom Verlauf der Biegerichtung abweicht. Ein bildübertragendes Element mit einem rechteckigen Abschnitt kann zu diesem Zweck nicht verwendet werden, und es wird vorzugsweise ein optisches Faserkabel vom Multifilamenttyp mit einem bildübertragenden Teil mit einem kreisförmigen oder im wesentlichen kreisförmigen Abschnitt verwendet, da das optische Faserkabel dann gleichmäßige Biegeeigenschaften besitzt.
Die Zahl der lichtübertragenden Fasern im bildübertragenden Teil liegt im Bereich von 50 bis 20.000, und das Kernbesetzungsverhältnis des gesamten Abschnitts des bildübertragenden Teils beträgt mindestens 30%, vorzugsweise 50 bis 95%. Wenn ein optisches Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp, bei dem das Kernbesetzungsverhältnis und die Anzahl der lichtübertragenden Fasern den oben erwähnten Anforderungen entsprechen, als das bildübertragende Element verwendet wird, ist die Menge an übertragenem Licht wesentlich größer als die Lichtmenge, die durch das herkömmliche optische Faserkabel vom Multifilamenttyp, das bisher für Endoskope verwendet wurde, übertragen wurde, und ein scharfes und helles Bild kann erzielt werden.
Der durch die folgende Formel (I) definierte Helligkeitsindex I wird vorzugsweise dazu herangezogen, die Menge an übertragenem Licht und die bildübertragende Eigenschaft des in der vorliegenden Erfindung verwendeten optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp zu beurteilen:
wobei S das Besetzungsverhältnis von Kernen im optischen Faserkabel vom Multifilamenttyp ist, den Übertragungsverlust (dB/m) pro Meter des optischen Faserkabels vom Multiffiamenttyp darstellt, NA für die numerische Apeftur und L für die Länge (m) der optischen Faser vom Multifilamenttyp steht. Der Helligkeitsindex (I) des in der vorliegenden Erfindung verwendeten optischen Kunststoffaserkabels vom Multifilamenttyp beträgt vorzugsweise mindestens 2,0 x 10&supmin;², stärker bevorzugt 4,5 x 10&supmin;², insbesondere mindestens 5 x 10&supmin;².
Um ein optisches Multifilament-Kunststoffaserkabel mit diesem Helligkeitsindex zu erzielen, sollte das Besetzungsverhältnis des gesamten Kernquerschnitts im Querschnittsbereich des bildübertragenden Teils mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 50% und am stärksten bevorzugt mindestens 60% betragen.
Die numerische Apertur NA wird durch die folgende Formel (II) definiert:
NA = [n&sub1;² - n&sub2;²] (II)
wobei n&sub1; der Brechungsindex des kernbildenden Kunststoffinaterials ist und n&sub2; der Brechungssindex des hüllenbildenden Kunststoffinaterials ist.
Bei der vorliegenden Erfindung beträgt der Unterschied zwischen dem Brechungsindex n&sub1; des kernbildenden Polymers und dem Brechungsindex n&sub2; des hüllenbildenden Polymeren in den lichtübertagenden Bahnen mindestens 0,01, und das kernbildende Polymer mit dem Brechungsindex n&sub1; als auch das hüllenbildende Polymer mit dem Brechungsindex n&sub2; sind so gewählt, daß die durch die Formel (II) definierte numerische Apertur NA mindestens 0,16, insbesondere mindestens 0,3 beträgt. Wenn der NA-Wert mindestens 0,16 beträgt, kann eine optische Faser vom Multifilamenttyp mit einem Helligkeitsindex von mindestens 2 x 10&supmin;³ erfolgreich hergestellt werden.
Zur Beibehaltung von guter Schärfe und Helligkeit im übertragenen Bild beträgt L vorzugsweise weniger als 10.
Um ein übertragenes Bild mit guter Auflösung zu erhalten, beträgt der Kerndurchmesser der lichtübertragenden Bahnen, welche die optische Faser vom Multifilamenttyp bilden, 2 bis 70 um.
Wenn die optische Kunststoffaser vom Multifilamenttyp, die als das bildübertragende Element des Endoskops der vorliegenden Erfindung füngiert, eine solche Bildübertragungseigenschaft besitzt daß, wenn eine Konvexlinse und eine lichtempfangende Vorderseite an beiden Enden des optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp angebracht sind und ein Testmuster eines Auflösungs-Testtargets (USFA 1951) gemäß dem USFA 1951-Verfahren durch weißes Licht übertragen wird, die Auflösung mindestens 2 Linienpaare/mm beträgt, wobei jedes Linienpaar aus einer weißen Linie und einer schwarzen Linie besteht, kann ein scharfes und helles Bild übertragen werden.
Darüber hinaus ist das in der vorliegenden Erfindung verwendete optische Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp geeigneterweise dadurch gekennzeichnet, daß das optische Faserkabel auch dann noch ein scharfes Bild übertragen kann, wenn es 3 bis 20 mal um einen Stab mit einem Durchmesser von 10 mm gewickelt worden ist. Das Endoskop der vorliegenden Erfindung, das diese optische Faser vom Multifilamenttyp als das bildübertragende Element umfäßt, ist dahingehend vorteilhaft, als daß das bildübertragende Element nicht gebrochen ist, die Handhabungseigenschaft gut ist und jegliches auf Patientenseite verspürte Unbehagen stark vermindert wird.
Das in der vorliegenden Erfindung als das bildübertragende Element verwendete optische Faserkabel vom Multifilamenttyp wird vorzugsweise gemäß dem konjugierten Spinnverfahren unter Verwendung einer Spinndüse mit einer Profilstruktur, wie in Fig. 4 gezeigt, hergestellt, wobei ein lichtübertragender Teil einer Kern-Hülle-Struktur, der bildübertragende Kerne und die Kerne umgebende Hüllen umfäßt, durch Verwendung eines Zwischenraumbestandteils (sea component) in ein bildübertragendes Element mit einem kreisförrnigen Abschnitt integriert wird.
Als Beispiele für die Kunststoffe zum Bilden des Kerns, der Hülle und der Zwischenraumbestandteile der in der vorliegenden Erfindung verwendeten optischen Faser vom Multifilamenttyp lassen sich Polymethylmethacrylat (n = 1,49), hauptsächlich aus Methylmethacrylat bestehende Copolymere (n = 1,47 bis 1,50), Polystyrole (n = 1,58), hauptsächlich aus Styrol bestehende Copolymere (n = 1,50 bis 1,58), Styrol/Acrylnitril-Copolymere (n = 1,56), Poly-4- methylpenten-1 (n = 1,46), Ethylen/Vinylacetat-Copolymere (n = 1,46 bis 1,50), ein Polycarbonat (n = 1,50 bis 1,57), Polychlorstyrol (n = 1,61) Polyvinylidenchlorid (n = 1,63), Polyvinylacetat (n = 1,47), Methylmethacrylat/Styrol, Vinyltoluol oder α-Methylstyrol/Maleinsäureanhydrid-Terpolymere oder -Quadripolymere (n = 1,50 bis 1,58), Polydimethylsiloxan (n = 1,40), Po-lyacetal ( n = 1,48), Polytetrfluorethylen (n = 1,35), Polyvinylidenfiuorid (n = 1,42), Polytrifluorethylen (n = 1,40), Polyperfluorpropylen (n = 1,34), Fluorethylen-Copolymere oder -Ter-polymere (n = 1,35 bis 1,40), Polyvinylidenfluorid/Polymethylmethacrylat-Mischungen (n = 1,42 bis 1,46), Copolymere, die hauptsächlich aus einem Fluormethacrylat bestehen, die durch die allgemeine Formel CH&sub2; = C(CH&sub3;)COORf repräsentiert werden, in der Rf (CH&sub2;)m(CF&sub2;)nH (n = 1,37 bis 1,42), (CH&sub2;)m(CF&sub2;)nF (n = 1,37 bis 1,40), CH-(CF&sub3;)&sub2; (n = 1,38), C(CF&sub3;)&sub3; (n = 1,36), CH&sub2;CF&sub2;CHFCF&sub3; (n = 1,40) oder CH&sub2;CF(CF&sub3;)&sub2; (n = 1,37) bedeutet, Copolymere dieser Fluormethacrylate (n = 1,36 bis 1,40), Copolymere eines solchen Fluormethacrylats mit Methylmethacrylat (n = 1,37 bis 1,43), Polymere, die überwiegend aus einem Fiuoracrylat bestehen, repräsentiert durch die allgemeine Formel CH&sub2; = CH COOR'f, wobei R'f für (CH&sub2;)m(CF&sub2;)nF (n = 1,37 bis 1,40), (CH&sub2;)m(CF&sub2;)H (n = 1,37 bis 1,41), CH&sub2;CF&sub2;CHF-CF&sub3; (n = 1,41) oder CH(CH&sub3;)&sub2; (n = 1,38) steht, Copolymere dieser Fluoracrylate (n = 1,36 bis 1,41), Copolymere von diesem Fluoracrylat und ein Fluormethacrylat, wie oben beschrieben (n = 1,36 bis 1,41), Coplymere von diesem Fluoracrylat und Fluormethacrylat und Methylmethacrylat (n = 1,37 bis 1,43), Homopolymere und Copolymere (n = 1,37 bis 1,42), die hauptsächlich aus einem 2-Fluoracrylat bestehen, dargestellt durch die allgemeine Formel CH&sub2; = CF COOR"f, wobei R"f CH&sub3;, (CH&sub2;)m(CF&sub2;)nF, (CH&sub2;)m(CF&sub2;)nH, CH&sub2;CF&sub2;CHFCF&sub3; oder C(CF&sub3;)&sub2; bedeutet so wie fluorhaltige Alkylfumarsaureesterpolymere (n = 1,30 bis 1,42).
Das optische Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp, das als das bildübertragende Element des Endoskops der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann erfolgreich gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt werden:
Ein kernbildende Düse, eine hüllenbildende Düse und eine zwischenraumbildende Düse, bei der der Rand der Spinndüsenloch-Anordnung eine kreisförmige oder im wesentlichen kreisförmige Form hat und die Löcher in einer hexagonal gestapelten Struktur oder einer quadratisch gestapelten Struktur angeordnet sind, werden so angeordnet, wie mit (41), (42) und (43) in Fig. 4 angegeben, und eine Polymer-zuführende Auslaßöffnung (44) wird mit einer faseraufhehmenden Auslaßöffnung (48) verbunden. Die Referenznummer (41a) stellt eine kernspinnende Öffnung dar, Referenznummer (42a) eine hüllenspinnende Öffnung, Referenznummer (43a) eine zwischenraumspinnende Öffnung, Referenznummer (45) eine kernversorgende Öffnung, Referenznummer (46) eine hüllenversorgende Öffnung, Referenznummer (47) eine zwischenraumversorgende Öffnung und Referenznummer (49) eine Sammelöffnung. Referenznummer (46b) stellt eine Zwischenraumbestandteil-Überlaufprojektion und Referenznummer (47b) eine Zwischenraumbestandteil-Überlaufprojektion dar; diese Überlauf-Projektionen sind so angeordnet, daß sie die entsprechenden Düsenöffuungen umgeben.
Der von der kernversorgenden Öffnung (45) zugeführte Kernbestandteil wird an die entsprechenden kernbildenden Düsen (41a) geleitet, und der von der hüllenversorgenden Öflhung (46) zugeführte Hüllenbestandteil wird jenseits der Uberlaufprojektionen (46b) zur Umhüllung der Kerne in die hüllenbildenden Düsen geleitet. Der von der zwischenraumversorgenden Öffnung (47) zugeführte Zwischenraumbestandteil wird jenseits der Zwischenraum-Überlaufprojektionen (47b) in die zwischenraumbildenden Düsenöffnungen geleitet, und somit wird eine aus 3 Bestandteilen bestehende konzentrische Struktur aus Kern/Hülle/Zwischenraum in Form eines weichgemachten Strangs aus (43a) extrudiert, und das Extrudat wird gesammelt und an der mit einem kreisförmigen oder im wesentlichen kreisförmigen Abschnitt versehenen Sammelöffnung (49) zusammengefügt.
Das gemäß dem oben genannten Verfahren hergestellte optische Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp besitzt eine neuartige, bisher noch nicht entwickelte Struktur. Die Querschnitte der aktiven lichtubertragenden Fasern besitzen eine im wesentlichen gleichmäßige kreisför mige Form, und die Bahnen sind im lichtubertragenden Teil mit einem kreisförrnigen Abschnitt in einer quadratisch gestapelten Struktur oder hexagonal gestapelten Formstruktur angeordnet. Entsprechend sind die lichtubertragenden Merkmale der lichtubertragenden Fasern im wesentlichen einheitlich, und die bildubertragenden Merkmale des optischen Kunststoffaserkabels vom Multifilamenttyp sind deutlich verbessert worden. Da der Querschnitt des bildubertragenden Teils dieses optischen Kunststoffaserkabels vom Multifilamenttyp im wesentlichen kreisformig ist, ist die optische Faser daruber hinaus gleichermaßen weich und in alle Richtungen flexibel. Dementsprechend kann, selbst wenn ein mit diesem optischen Faserkabel als bilduber tragendes Element hergestelltes Endoskop in die Koronarartenen eingeführt wird, das Einführen sehr einfach vorgenommen werden, und da das optische Faserkabel nicht leicht zerbrechlich ist, kann ein Blutgefäß-Endoskop mit einem sehr hohen Sicherheitsfaktor hergestellt werden.
Die lichtübertragenden Fasern, die das in der vorliegenden Erfindung verwendete optische Faserkabel vom Multifilamenttyp darstellen, müssen nicht unbedingt eine Kern-Hülle-Struktur beibehalten, und selbst eine optische Faser vom Multifilamenttyp mit einer Kern-Hülle-Struktur aus zwei Bestandteilen kann erfolgreich verwendet werden, wenn der Unterschied zwischen den Brechungsindices am kernbildenden Polymer und am zwischenraumbildenden Polymer mindestens 0,01 beträgt. Ein solches optisches Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp kann entsprechend dem oben genannten Verfahren hergestellt werden, wobei eine Spinndüse mit der gleichen Struktur, wie in Fig. 4 dargestellt, verwendet wird, allerdings unter Wegfall der hüllenbildenden Düsenöffnung.
Zur Vermeidung von Interferenz des übertragenen Bildes durch Eindringen von Streulicht in die optische Faser wird eine lichtabtrennende Überzugsschicht vorzugsweise auf dem äußeren Bereich des optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp, das als das bildübertragende Element des Endoskops der vorliegenden Erfindung verwendet wird, gebildet. Es kann eine schwarze Überzugsschicht gebildet werden, indem eine Zusammensetzung auf den äußeren Bereich der optischen Faser vom Multifilamenttyp aufgebracht wird, die ein lichtabtrennendes Pigment wie Ruß, Bleioxid oder ein schwarzes organisches Pigment und Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat, ein Vinylidenfluoridpolymer, ein Tetrafluorethylenpolymer, ein Vinylacetat/Ethylen-Copolymer oder ein Polyurethan umfaßt.
Um eine präzise Übertragung der Farbe eines Gegenstandes zu ermöglichen, ist der Tönungsgrad des optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp, das als das bildübertragende Element des Endoskops der vorliegenden Erfindung verwendet wird, vorzugsweise gering. Der Tönungsgrad der optischen Faser kann durch den YI-Wert, bezogen auf die Wellenlängenabhängigkeit des Übertragungsverlustes der optischen Faser, bestimmt werden. Der YI-Wert kann aus den Normalfarbwerten errechnet werden, die durch JIS Z-8922-1971 gemäß der folgenden Formel festgelegt worden sind:
Im Endoskop der vorliegenden Erfindung ist der YI-Wert des bildübertragenden Elements vorzugsweise kleiner als 50, insbesondere kleiner als 30. Im Fall eines Endoskops des Typs, bei dem die Betrachtung durch einen Fernsehmonitor erfolgt, da eine Farbkorrektur möglich ist, wird die zulässige Bandbreite des u-Wertes erweitert, und vorzugsweise ist der YI-Wert kleiner als 80, insbesondere kleiner als 70.
Zum Beleuchten eines zu betrachtenden Gegenstandes in dem Endoskop der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren verwendet werden, in dem mindestens ein Lichtleiter mit hoher Biegsamkeit und einem Durchmesser von 100 bis 500 um auf der Peripherie eines bildübertragenden optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp 1 angeordnet ist, wie in Fig. 1 oder Fig. 6 gezeigt, oder es kann ein Verfahren angewandt werden, in dem die gleiche optische Faser vom Multifilamenttyp sowohl als das bildübertragende Element als auch der Lichtleiter verwendet wird, wie in Fig. 6 dargestellt. Darüber hinaus kann ein Verfahren angewandt werden, bei dem eine Mikrolampe am oberen Ende eines elektrischen Kabels angebracht ist, und ein zu betrachtender Gegenstand wird mit dieser Mikrolampe beleuchtet.
Im Endoskop der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Faserkabel vom Multifilamenttyp, in dem lichtübertragende Fasern mit einem kreisförmigen oder im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt in einer quadratisch gestapelten Struktur oder einer hexagonal gestapelten Struktur im kreisförmigen Abschnitt des lichtübertragenden Teils so angeordnet sind, däß die gesamte Anordnung der Fasern eine im wesentlichen kreisförmige Form hat, als das bildübertragende Element verwendet, und deshalb wird die bildübertragende Eigenschaft deutlich verbessert, und es gibt kein Vorgabe hinsichtlich des Biegens. Aufgrund dieses charakteristischen Merkmals ist das Endoskop der vorliegenden Erfindung deshalb äußerst vorteilhaft, weil das Endoskop einfach in die engen und gebogenen Koronararterien eingeführt werden kann. Wenn sowohl das bildübertragende Element als auch der Lichtleiter im Endoskop der vorliegenden Erfindung aus Kunststoff gebildet werden, besteht die Möglichkeit der Entsorgung des Endoskops durch Verbrennen, und es kommt nicht zum Zerbrechen, wie es häufig bei optischen Fasern vom Glastyp der Fall ist, und somit besitzt das Endoskop einen sehr hohen Sicherheitsfaktor. Deshalb ist das Endoskop der vorliegenden Erfindung als ein Einweg-Blutgefäß- Endoskop aussichtsreich.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Beispiele ausführlich beschrieben.

Beispiele 1 bis 3

Unter Verwendung einer Spinndüse, die durch Zusammenbau einer kernbildenden Auslaßsöffnung, einer hüllenbildenden Ausläßöffnung und einer hüllenbildenden Ausläßöffiiung, wie in Fig. 4 gezeigt, bei der 3043 Düsenöffnungen in einer hexagonal gestapelten Struktur in einem im wesentlichen kreisförmigen Bereich angeordnet sind, gebildet wurde, wurde ein optisches Faserkabel vom Multifilamenttyp mit in Tabelle 1 aufgeführten Merkmalen unter Verwendung von Polymethylmethacrylat mit einem Brechungsindex n&sub1; von 1.492 als das lichtübertragende inselbildende Kernbestandteil-Polymer, von Polyfluoralkylmethacrylatpolymer mit einem Brechungsindex n&sub2; von 1.415 als das hüllenbildende Bestandteilpolymer und unter Verwendung eines Vinylidenfluoridpolymers mit einem Brechungsindex von 1.402 als das zwischenraumbildende Polymer hergestellt. Die Eigenschaften des optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp wurden gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die numerische Apertur (NA) betrug 0,472. Unter Verwendung der drei optischen Fasern vom Multifilamenttyp wurden Endoskope, wie in Fig. 1 dargestellt, hergestellt, bei denen 10 optische Kunststoffasern aus Methylmethacrylat mit einem Kerndurchmesser von 100 um als Lichtleiter verwendet wurden und eine Objektlinse am oberen Ende des bildübertragenden Elements und ein Okular am rückwärtigen Ende angebracht wurde.
Bei der Verwendung dieses Mikroskops konnten helle Bilder übertragen werden, und es wurde keine Biegeanisotropie beobachtet. Selbst nach Wiederholen des Biegetests wurde kein Anstieg der Anzahl der toten Fasern festgestellt, und die anfänglichen bildübertragenden Merkmale konnten beibehalten werden.

Beispiel 4

Unter Verwendung von Polymethylmethacrylat mit einem Brechungsindex n&sub1; von 1.492 als das lichtübertragende kernbildende Polymer und eines Vinylidenfiuoridpolymeren mit eines Brechungsindex von 1.402 als das zwischenraumbildende Polymer wurde eine optische Faser vom Multifilamenttyp mit 3043 lichtübertragenden Fasern auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Spinndüse durch Abnehmen der hüllenbildenden Auslaßöffnung von der in Fig. 4 gezeigten Struktur hergestellt wurde. Die Eigenschaften der Faser wurden gemessen, und die Ergebnisse sind Tabelle 1 zu entnehmen. Der NA-Wert betrug 0,51.
Unter Verwendung des optischen Faserkabels vom Multifilamenttyp als bildübertragendes Element wurde ein Endoskop auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt, und die Eigenschaften wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Selbst bei wiederholt durchgeführter Biegeprobe wurde keine der lichtübertragenden Bahnen beschädigt, und die Handhabungseigenschaft war sehr gut.

Beispiel 5

Es wurde ein optisches Faserkabel vom Multifilamenttyp mit den in Tabelle 1 aufgeführten Eigenschaften auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt; allerdings wurde Polymethylmethacrylat mit einem Brechungsindex von 1.492 als das zwischenraumbildende Polymer verwendet.
Unter Verwendung dieser optischen Faser als bildübertragendes Element wurde ein Endoskop auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt. Es bestätigte sich, daß ein äußerst scharfes Bild erzielt wurde. Tabelle 1 Merkmale Beispiel Nr. Merkmale einer optischen Kunststoffaser vom Multifilamenttyp Merkmale des Endoskops Kerndurchmesser äußerer Durchmesser Kernbesetzungverhältnis Übertragungsverlust verwendete Länge Helligkeitsindex Bildübertragende Eigenschaft, nach wickeln d. Endoskops um einen Stab mit 10 mm Durchmesser Umdrehungen Auflösungskraft (Linienpaare/mm) Gruppe Element

Claims

1. Endoskop, das zur Einführung in die Koronararterien eines Patienten geeignet ist, umfassend

als bildübertragendes Element ein optisches Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp mit einem kreisförmigen oder im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt. welches 50 bis 20 000 lichtübertragende Fasern enthält, die jeweils einen Kerndurchmesser von 2 bis 70 um besitzen und einen kreisförmigen oder im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und in einer hexagonal gestapelten oder quadratisch gestapelten Struktur angeordnet sind. um die kreisförmige oder im wesentlichen kreisförmige Querschnittsform des bildübertragenden Elements zu bilden. wobei die gleiche Anordnungsbeziehung der lichtübertragenden Fasern an beiden Enden des optischen Faserkabels beibehalten ist.

eine Objektlinse. welche an einem Ende des bildübertragenden Elements befstigt ist, und

ein bildübertragendes Bildaufnahmeelement, welches am anderen Ende des bildübertragenden Elements angeordnet ist.

2. Endoskop nach Anspruch 1, wobei der lichtübertragende Teil des optischen Kunststoffaserkabels vom Multifilamenttyp eine Kern-Hülle-Struktur aufweist, und wobei das Verhältnis der Gesamtquerschnittsiläche der Kerne zu der Gesamtquerschnittsfläche des lichtübertragenden Teils des optischen Kunststoffaserkabels vom Multifilamenttyp mindestens 30 % beträgt.

3. Endoskop nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das optische Kunststoffaserkabel vom Multifilamenttyp eine Auflösung von mindestens 2 Linienpaaren/mm besitzt, bestimmt durch ein Testmuster eines Auflösungs-Testtargets (USFA 1951).

4. Endoskop nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3. wobei Jede lichtübertragende Faser einen Kerndurchmesser von 2 bis 20 um besitzt.

5. Endoskop nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4. wobei das optische Faserkabel 500 bis 20 000 lichtübertragende Fasern enthält.

6. Endoskop nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Jede lichtübertragende Faser eine hexagonale oder höhere polygonale Querschnittsform, die einer Kreisform ähnelt, aufweist.

7. Endoskop nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das optische Faserkabel einen Lichtübertragungsverlust von weniger als 6 dB/m aufweist.

8. Endoskop nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das optische Faserkabel einen Helligkeitsindex I von mindestens 2.0 x 10&supmin;² aufweist.

9. Endoskop nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das optische Faserkabel eine lichtabtrennende äußere Überzugsschicht beinhaltet.

10. Endoskop nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das optische Faserkabel mindestens einen äußeren Lichtleiter aufweist.