ES2336640T3 - Sistema endoscopico miniatura. - Google Patents
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Abstract
Un endoscopio (200) miniatura, que comprende: una unidad (202) de base, que incluye un mango, un dispositivo de formación de imágenes, un conjunto (160) de funda que tiene un guía-ondas (204) de formación de imágenes, un canal de iluminación anular, y una barrera (164) estéril, y en el que: el dispositivo de formación de imágenes está en el mango; el guía-ondas de formación de imágenes está acoplado ópticamente al dispositivo de formación de imágenes; el canal de iluminación anular circunda al guía-ondas de formación de imágenes, para proporcionar una sonda (162) que tiene un diámetro de 2 mm o menor, y el conjunto de funda está sujeto separablemente a la unidad de base, de tal modo que la barrera estéril se extiende sobre la unidad de base.
Description
Sistema endoscópico miniatura.
Los endoscopios son dispositivos que permiten un
examen visual en el interior de una cavidad hueca. En el campo de
la medicina, el uso de endoscopios permite la inspección de órganos
a los efectos de diagnosis, visión de un sitio quirúrgico, toma de
muestras de tejidos, o para facilitar la manipulación segura de
otros instrumentos quirúrgicos. Los laparoscopios se utilizan, en
particular, para examinar órganos de la zona abdominal. Los
laparoscopios incluyen típicamente un tubo de luz para iluminar la
región que ha de ser visualizada, al menos un conjunto de lente
para enfocar y transmitir la imagen del objeto iluminado, y un
alojamiento para el conjunto completo, que está estructurado para
minimizar daños en el tejido durante el procedimiento quirúrgico. El
tubo de luz puede incluir un elemento de fibra óptica para iluminar
el sitio. El alojamiento de laparoscopio incluye una sección distal
que puede ser insertada en el interior de una cavidad corporal, y
una sección proximal que puede incluir un mango que el usuario
agarra para posicionar el extremo distal cerca del lugar
quirúrgico.
Los laparoscopios existentes pueden incluir un
dispositivo de formación de imágenes, tal como un dispositivo
acoplado por carga (CCD). Este dispositivo puede capturar una imagen
de un objeto que está siendo visualizado, y transportarla hasta un
dispositivo de presentación, tal como un monitor. Existe una
necesidad continuada de mejorar las características operativas y la
susceptibilidad de fabricación de sistemas endoscópicos que mejoren
la capacidad de formación de imágenes y que reduzcan los riesgos
para el paciente.
El documento
JP-A-0.316.244 revela un endoscopio
equipado con vídeo, que tiene una sonda de aguja que ha sido
prevista para el examen in vivo de tejidos del interior del
cuerpo humano. Desde un alojamiento principal, se extiende una
sonda alargada que es insertable a través de una incisión en la
región objetivo. La sonda comprende medios para transportar una
imagen desde el interior del cuerpo hacia el alojamiento donde
incide sobre un dispositivo de creación de imágenes de vídeo, de
estado sólido, el cual se yuxtapone de manera dosificada con el
extremo proximal de una lente de varilla.
La sonda está formada por un manguito externo
rígido, cilíndrico, alargado, que tiene un extremo proximal que
comunica con el alojamiento, y un extremo distal. En el interior del
manguito se encuentra una lente de varilla de
auto-enfoque, cuyo extremo distal es coextensivo con
el extremo distal del manguito, y cuyo extremo proximal se extiende
por el alojamiento. Un haz de fibra óptica pasa de forma continua a
través del alojamiento principal y a través del manguito alrededor
de la lente de varilla, llevando iluminación hacia la región
objetivo desde una fuente de iluminación remota. Este haz está
distribuido coaxialmente alrededor de la lente de varilla en el
manguito.
La presente invención está relacionada con una
sonda de formación de imágenes, de pequeño diámetro, o endoscopio,
que tiene una resolución y un campo de visión mejorados. El extremo
distal de la sonda, que se inserta en el tejido bajo examen, es con
preferencia menor de 2 mm de diámetro para reducir el trauma en el
punto de inserción, y provocar con ello acceso a los sitios que, de
otro modo, resultan inalcanzables para el examen endoscópico.
En una realización preferida, el endoscopio
tiene un guía-ondas óptico o varilla alargada, que
puede estar hecho de un material transparente tal como un vidrio de
alto índice de refracción, un canal de iluminación, un sistema
óptico y un sensor de formación de imágenes. El diámetro externo de
la varilla alargada está, con preferencia, comprendido en la gama
de 0,6 - 1,6 mm. El dispositivo de formación de imágenes se acopla
ópticamente a la varilla utilizando una o más lentes.
El guía-ondas puede ser
utilizado para conducir luz desde un extremo distal hasta un extremo
proximal del dispositivo. La varilla puede tener una superficie
externa que esté recubierta con un material absorbente o con una
capa absorbente de luz, para inhibir la reflexión interna y la
dispersión de la luz. Una o más lentes, en el extremo distal de la
varilla, pueden proporcionar un acoplamiento incrementado de la luz
en la abertura distal de la varilla.
El canal de iluminación puede rodear la varilla,
y transmitir luz desde una fuente de luz hasta un objeto que está
siendo examinado. El canal de iluminación ha sido formado con, o
sobre la superficie externa de, la capa absorbente de luz. Un
elemento de dispersión puede estar colocado en el extremo distal del
canal de iluminación, para aumentar la iluminación de la región de
interés.
El dispositivo de formación de imágenes puede
ser un dispositivo acoplado por carga (CCD), un dispositivo de
formación de imágenes CMOS, u otro sensor de formación de imágenes
de estado sólido que tenga una matriz de elementos de píxel de dos
dimensiones. El sensor puede capturar una imagen como objeto que
está siendo visualizado, y transmitirla hasta un ordenador para su
almacenaje, procesamiento y/o visualización.
En otra realización preferida, el endoscopio
tiene un sistema óptico que incluye óptica distal y un tubo o
transmisor de imágenes. El tubo puede tener un canal interno tal
como un cilindro hueco recubierto con un material de absorción de
luz, para inhibir la reflexión interna y la dispersión de la luz. El
endoscopio tiene una configuración dúplex que utiliza un divisor de
haz para dirigir luz de iluminación a lo largo de la misma
trayectoria óptica o tubo de aire utilizado para la transferencia de
luz de imagen desde un objeto que está siendo observado.
El sistema posee un conjunto de funda para
proporcionar una barrera estéril por encima del mango. La barrera
puede ser desechable junto con la sonda de aguja.
La fuente de luz puede ser una fuente luminosa
de alta potencia. La luz puede ser concentrada mediante óptica
emisora en un polarizador y en un divisor de haz con anterioridad a
viajar a través del tubo. La luz de iluminación puede estar
polarizada para mejorar la eficacia de captación y de
suministro.
El sistema endoscópico miniatura puede ser
utilizado para procedimientos ortopédicos, reumatológicos,
laparoscópicos en general, ginecológicos o del oído, la nariz y la
garganta, por ejemplo. Aunque muchas aplicaciones requieren un
pequeño diámetro para reducir el trauma, algunas aplicaciones pueden
albergar diámetros más grandes.
Los anteriores y otros objetos, características
y ventajas de la invención, se pondrán de manifiesto a partir de la
descripción más particular que sigue de las realizaciones preferidas
de la invención, según se ilustran en los dibujos que se acompañan,
en los que iguales caracteres de referencia se refieren a las mismas
partes a través de las diferentes vistas. Los dibujos no están
necesariamente a escala, poniéndose en cambio énfasis sobre la
ilustración de los principios de la invención.
La Figura 1 ilustra una representación
esquemática de un endoscopio que no es acorde con la presente
invención;
la Figura 2 muestra una vista en sección
transversal del sistema óptico del endoscopio;
la Figura 3 ilustra una vista frontal de una
realización del sistema óptico del endoscopio;
la Figura 4 ilustra una representación
esquemática de una disposición alternativa del endoscopio mostrado
en la Figura 1, que no es acorde con la presente invención;
la Figura 5 ilustra una óptica rectangular y una
varilla rectangular de transmisión de imágenes de un endoscopio que
transmite luz hasta un dispositivo de formación de imágenes;
la Figura 6 ilustra una estructura de
súper-revestimiento, integrada sobre una trayectoria
cuadrada o rectangular de transmisión de un endoscopio;
la Figura 7 ilustra una vista en perspectiva de
una disposición adicional que no es acorde don la presente
invención;
la Figura 8 ilustra un endoscopio que tiene un
tubo de aire y una configuración dúplex que no es acorde con la
presente invención;
las Figuras 9 y 10 muestran una vista lateral y
una vista en perspectiva, respectivamente, de un endoscopio
miniatura de acuerdo con la presente invención;
la Figura 11 ilustra una punta de varilla de un
endoscopio miniatura;
la Figura 12 muestra una vista en sección
transversal de un endoscopio miniatura de acuerdo con la presente
invención;
la Figura 13 muestra una vista detallada del
sistema de transferencia de luz y de formación de imágenes del
endoscopio de la Figura 12;
la Figura 14 ilustra una punta de varilla de un
endoscopio de acuerdo con la presente invención, montada en el
interior de una aguja;
la Figura 15 muestra una vista en sección
transversal de una realización alternativa de un endoscopio de
acuerdo con la presente invención;
la Figura 16 muestra una vista detallada del
sistema de transferencia de luz y de formación de imágenes del
endoscopio de la Figura 15;
la Figura 17 muestra un micro endoscopio de
acuerdo con la presente invención, con una fuente de luz
externa;
la Figura 18 ilustra una configuración
alternativa de un sistema de iluminación para un endoscopio
miniatura de acuerdo con la presente invención;
\newpage
la Figura 19 ilustra una cánula para un
endoscopio miniatura de acuerdo con la presente invención; teniendo
la cánula una cánula de iluminación;
la Figura 20 muestra una cánula que tiene un
estilete;
la Figura 21 es una vista en perspectiva de una
realización alternativa del endoscopio miniatura de acuerdo con la
presente invención;
la Figura 22 es una vista en sección superior
del endoscopio miniatura de acuerdo con la presente invención;
la Figura 23 es una vista lateral, con una
porción mostrada en línea doble, del endoscopio miniatura de acuerdo
con la presente invención;
la Figura 24 es una vista trasera del endoscopio
miniatura de acuerdo con la presente invención;
la Figura 25A es una vista frontal de la base
del endoscopio miniatura de acuerdo con la presente invención, con
la aguja sin fijar;
la Figura 25B es una vista a mayor escala de una
porción de la conexión del endoscopio de la Figura 25A;
la Figura 26 es una vista en sección lateral del
endoscopio miniatura de acuerdo con la presente invención;
la Figura 27A es una vista en sección, a mayor
escala, de una porción del endoscopio de la Figura 26;
la Figura 27B es una vista en sección, a mayor
escala, del extremo distal del endoscopio de la Figura 26;
la Figura 28 es una vista en sección del
endoscopio miniatura tomada a lo largo de la línea
28-28 de la Figura 26;
la Figura 29A es una vista en sección, a mayor
escala, de una porción del endoscopio de la Figura 28;
la Figura 29B es una vista en sección, a mayor
escala, de una porción del endoscopio de la Figura 28.
La Figura 1 muestra un endoscopio 10 miniatura.
El endoscopio 10 tiene una trayectoria de transmisión de imagen tal
como un guía-ondas óptico o varilla 12 alargada,
utilizada para ver los objetos que van a ser examinados. La varilla
12 alargada puede ser sujetada a un mango 16. El mango 16 puede
alojar una entrada 20 de fuente de luz que puede conectar con una
fuente 18 de luz. En una realización preferida, la entrada 20 de
fuente de luz, tal como un cable de fibra óptica, acopla
ópticamente la fuente de luz 18 con un canal de iluminación en el
interior del endoscopio 10. El mango 16 puede alojar también una
entrada 22 de potencia utilizada para proporcionar potencia al
endoscopio 10. Alternativamente, la fuente de luz y/o la fuente de
potencia pueden estar montadas en el interior del mango.
El mango 16 puede alojar también una salida 24
de imagen. La salida 24 de imagen proporciona una conexión entre un
dispositivo de formación de imágenes en el endoscopio, y un
dispositivo electrónico de almacenaje y/o visualización. En una
realización, el dispositivo de almacenaje es un ordenador 26 que
está conectado a un monitor 28. El dispositivo de formación de
imágenes puede ser un dispositivo acoplado por carga, u otro sensor
de panel plano pixelado.
La Figura 2 muestra una vista en sección
transversal de un micro endoscopio 10. La varilla 2 alargada puede
ser de un material transparente, tal como una varilla 30 de vidrio
de alto índice que tenga un índice de refracción mayor de uno, un
canal 34 de iluminación, un elemento óptico u óptica 30 distal y
óptica proximal 42.
La óptica 38 distal puede formar una imagen
virtual de un objeto que va a ser examinado. En una realización
preferida, la óptica 38 distal puede consistir en una o más lentes
de plástico. La varilla de vidrio de alto índice o núcleo 30, une
la óptica 38 distal con la óptica 42 transmisora ubicada en un
extremo proximal del endoscopio 10. Según una disposición, la
óptica distal comprende dos lentes. El núcleo 30 de vidrio de alto
índice puede tener un índice de refracción de 1,85, y puede reducir
la trayectoria óptica entre una imagen virtual creada por la óptica
38 distal, y la óptica 42 transmisora. La varilla 30 de vidrio de
alto índice está con preferencia libre de birrefringencia para
producir una imagen libre de aberración en un sensor 44 de imagen.
La tensión en el interior del núcleo 30 de vidrio es necesaria para
la resistencia mecánica. En una realización preferida, el núcleo 30
de vidrio está hecho de SF57, un vidrio Pockels, que es un vidrio
que puede ser sometido a esfuerzo mecánico sin introducir
birrefringencia por tensión.
El núcleo 30 de vidrio de alto índice, puede
disponer de una barrera túnel o capa de absorción de luz o funda
32. El objeto de la barrera túnel o funda 32 es el de absorber la
luz indeseada. Una opción de barrera túnel se encuentra descrita en
la Patente U.S. núm. 5.423.312. Esta opción emplea una varilla de
vidrio que tiene una superficie externa que ha sido desbastada y
ennegrecida para proporcionar una barrera absorbente. Por el
contrario, la presente invención deja la varilla de vidrio intacta y
proporciona un recubrimiento externo que tiene un índice de
refracción más bajo para absorber la luz que atraviesa la superficie
externa de la varilla. En una disposición preferida, la barrera
túnel o funda 32 absorbente es EMA o vidrio de absorción extramural
(disponible en Shott Fiber Optics, Southbridge, MA). El vidrio EMA
puede ser extruido durante un proceso de arrastre de fibra óptica.
El proceso de extrusión deja la superficie externa de la varilla de
vidrio de alto índice intacta. El proceso de extrusión, por el
contrario, añade material a la superficie externa de la varilla 30
de vidrio de alto índice para crear un contorno reflectante. El
proceso de extrusión puede ser llevado a cabo utilizando una barra
en el proceso de arrastre de tubo. De forma similar, el proceso de
extrusión puede ser llevado a cabo utilizando una barra diferencial
en el proceso de arrastre de tubo. En una realización preferida, el
vidrio EMA es de un espesor de aproximadamente 5-10
\mum. El vidrio EMA puede tener un índice de refracción de 1,6,
por ejemplo.
El canal 34 de iluminación puede ser utilizado
para proporcionar luz desde una fuente de luz hasta un objeto que
está siendo iluminado. En una realización, el canal de iluminación
está acoplado a la fibra de vidrio que está acoplada a una fuente
de luz. En una disposición preferida, el canal 34 de iluminación
puede ser extruido durante un proceso de arrastre de fibra óptica.
En otra realización, el proceso de arrastre de fibra óptica puede
ser llevado a cabo en un segundo proceso de arrastre. El canal de
iluminación puede tener un espesor de pared de 0,15 mm, y puede
tener un índice de refracción de 1,5, por ejemplo.
El canal de imagen o canal 34 de iluminación,
puede tener una funda 36 externa. En una realización preferida, la
funda 36 externa es un recubrimiento de poliamida. El recubrimiento
de poliamida puede ser aplicado durante un proceso final de
arrastre de fibra óptica. Alternativamente, se puede aplicar una o
más de las capas sobre la varilla mediante un proceso de
recubrimiento, inmersión o deposición. El recubrimiento de poliamida
puede proporcionar resistencia al núcleo 30 de vidrio. Si ocurriera
un evento de rotura del vidrio, el recubrimiento de poliamida puede
contener el vidrio del núcleo 30 para impedir daños en el paciente.
Un metal externo o un tubo de plástico, pueden ser también
utilizados para encerrar el extremo distal del dispositivo.
La varilla 12 alargada puede tener también un
anillo 40 de fase binaria en su extremo distal. El anillo 40 está
posicionado sobre la varilla 12 alargada de modo que hace tope
contra el canal 40 de iluminación. El anillo de fase binaria está
acoplado al canal de iluminación en una realización. El anillo 40 de
fase binaria dispersa la luz que viaja a través del canal 34 de
iluminación, para proporcionar una iluminación uniforme del campo
de visión. En una realización preferida, el anillo 40 de fase
binaria está hecho de material plástico. El anillo 40 de fase
binaria puede tener también una ventana 46 distal. La ventana puede
estar montada a ras contra la óptica 38 distal. La varilla 12
alargada del endoscopio 10, en una realización, tiene un diámetro
externo por debajo de 2 mm. En otra realización, el endoscopio 10
tiene un diámetro externo de 1,6 mm o menos. En una realización
preferida, que requiere un pequeño sitio de entrada, el endoscopio
10 tiene un diámetro externo de 1 a 1,2 mm.
La Figura 3 ilustra una vista frontal de un
endoscopio 10. El endoscopio 10 puede tener un canal 58 de luz de
imagen y una estructura 68 de súper revestimiento. El canal 58 de
luz de imagen puede incluir una capa 56 de absorción de luz. La
estructura 68 de súper revestimiento puede incluir un primer
recubrimiento o capa 64, un segundo recubrimiento o capa 66, y un
canal 62 de iluminación. La estructura 68 de súper revestimiento
dirige la luz a través del endoscopio 10.
El canal 58 de luz de imagen puede estar hecho a
partir de un núcleo 52 de material transparente o de vidrio de alto
índice. En una disposición preferida, el núcleo 52 está hecho de un
material que tiene un índice de refracción constante para eliminar
la desviación de la luz que pasa a través del material. El índice de
refracción constante puede ser alcanzado después de la tensión de
un proceso de arrastre de fibra con la utilización de un núcleo de
vidrio Pockels, por ejemplo. Los vidrios Pockels presentan
birrefringencia cero cuando se ponen en compresión o en tensión. El
índice de refracción constante puede ser conseguido también
templando el canal 58 de luz de imagen después del proceso de
arrastre de fibra. El núcleo 52 puede tener también un primer
diámetro 54. En una realización preferida, el primer diámetro 54 es
de 1,20 mm.
La capa 56 de absorción de luz del canal 58 de
luz de imagen, en una realización preferida, es un vidrio de
absorción de luz. La capa 56 de absorción de luz puede tener un
índice de refracción más alto que el núcleo 52, y puede estar hecha
del mismo material que el núcleo 52. Se pueden añadir colorantes
absorbedores de luz al material de vidrio de absorción de luz, para
elevar su índice de refracción y para incrementar su absorción de
luz. En una realización preferida, el índice de refracción de la
capa 56 de absorción de luz es ligeramente más alto que el índice
de refracción del núcleo 52. La capa 56 de absorción de luz puede
ser aplicada al núcleo 52 utilizando un proceso de arrastre de
fibra, por ejemplo.
El núcleo 52 de vidrio de alto índice y la capa
56 de absorción de luz, pueden estar formados a partir de varios
tipos de materiales de vidrio. En una disposición, el canal 58 de
luz de imagen puede estar formado a partir de un núcleo de vidrio
F2 y de una capa absorbente de luz de vidrio BG-4.
El núcleo de vidrio F-2 puede tener un índice de
refracción de 1,620. La capa absorbente de luz de vidrio
BG-4 puede tener un índice de refracción de
aproximadamente 1,65. En otra realización, el canal 58 de luz de
imagen puede estar formado a partir de un núcleo de vidrio F7 y una
capa absorbente de luz de vidrio BG-2. El núcleo de
vidrio F7 puede tener un índice de refracción de 1,625. La capa
absorbente de luz de vidrio BG-2 puede tener un
índice de refracción de aproximadamente 1,66.
La capa 56 absorbente de luz puede tener un
espesor tan bajo como 5 \mum. Con preferencia, el espesor de la
capa 56 absorbente de luz no es mayor de 10 \mum. El canal 58 de
luz de imagen, formado por el núcleo 52 y la capa 56 absorbente de
luz, puede tener un segundo diámetro 60. En una disposición, el
segundo diámetro 60 es de 1,24 mm.
El canal 62 de iluminación tiene el primer
recubrimiento 64 y el segundo recubrimiento 66 de modo que forman
una estructura 68 de súper revestimiento. El primer recubrimiento 64
está situado sobre la superficie interna del canal 62. El segundo
recubrimiento 66 está situado sobre la superficie externa del canal
62. El canal 62 de iluminación puede estar hecho de un material de
alto índice de refracción. En una disposición, el canal 62 de
iluminación puede estar hecho de vidrio LG1, el cual puede tener un
índice de refracción de aproximadamente 1,82. Tanto el primer
recubrimiento 64 como el segundo recubrimiento 66, pueden estar
hechos de un material de bajo índice de refracción. En una
realización, los recubrimientos 64, 66 pueden estar hechos de vidrio
EG1, el cual puede tener un índice de refracción de aproximadamente
1,50. En otra realización, los recubrimientos pueden estar hechos
de vidrio EG9, el cual puede tener un índice de refracción de
aproximadamente 1,56. El material de bajo índice puede proporcionar
una contención de iluminación del canal 62 de iluminación. El canal
62 de iluminación puede tener un espesor de 30 \mum. La primera 64
y la segunda 66 capas de recubrimiento, pueden tener, cada una de
ellas, un espesor tan bajo como 5 \mum, respectiva-
mente. Con preferencia, el espesor de cada una de las primera 64 y segunda 66 capas de recubrimiento, es de 10 \mum.
mente. Con preferencia, el espesor de cada una de las primera 64 y segunda 66 capas de recubrimiento, es de 10 \mum.
La estructura 68 de súper revestimiento, puede
ser realizada por medio de diferentes procesos, tal como un proceso
de extrusión tubular, de triple vidrio, un proceso de recubrimiento
por inmersión, o por deposición química combinada con procesos de
arrastre de fibra, por ejemplo.
En un proceso para fabricar una estructura 68 de
súper revestimiento, el canal 58 de luz de imagen puede estar
expuesto a un proceso de extrusión tubular de triple vidrio, que
pueda formar la estructura 68 de súper revestimiento. Un arrastre
de fibra de barra-en-tubo puede ser
utilizado a continuación para fundir la estructura 68 de súper
revestimiento alrededor del canal 58 de luz de imagen.
En otro procedimiento de formación de una
estructura 68 de súper revestimiento, un canal 58 de luz de imagen
puede ser sumergido en un polímero de bajo índice, a alta
temperatura, para formar un primer recubrimiento 64. Un plástico de
alto índice, puede ser extruido a continuación sobre el canal 58 de
luz de imagen de revestimiento con polímero, para formar un canal
62 de iluminación. La estructura completa puede ser después
sumergida en un polímero de bajo índice para formar el segundo
recubrimiento 66.
En otro proceso de fabricación de una estructura
68 de súper revestimiento, se puede depositar químicamente una capa
metálica sobre ambos lados del canal 62 de iluminación, para formar
una estructura 68 de súper revestimiento. En una realización
preferida, el metal es aluminio. La estructura 68 de súper
revestimiento puede ser fundida a continuación en un canal 58 de
luz de imagen utilizando un proceso de arrastre de fibra de
barra-en-tubo. Con la estructura 68
de súper revestimiento y el canal 58 de luz de imagen, el endoscopio
50 puede tener un tercer diámetro 70. En una realización, el tercer
diámetro 70 es de 1,65 mm.
En una disposición alternativa, el endoscopio
puede tener una punta distal en ángulo, con la forma de una aguja
que se muestra en la Figura 4. Esta punta proporciona facilidad de
inserción en el sitio que va a ser examinado.
El endoscopio puede tener también una óptica
distal de forma cuadrada o rectangular que puede formar una imagen
virtual de un objeto que va a ser examinado. El endoscopio puede
tener también una trayectoria de transmisión de imagen o canal de
imagen, tal como una varilla alargada, que puede tener una sección
transversal de forma cuadrada o rectangular. De manera similar, el
endoscopio puede tener una óptica de transmisión de forma cuadrada
o rectangular. Utilizando óptica rectangular o una trayectoria de
transmisión rectangular, se puede realizar una transferencia de luz
más eficiente desde un objeto que está siendo visualizado hasta un
dispositivo de formación de imágenes, el cual posee un área de
formación de imágenes cuadrada o rectangular. Toda la luz
procedente de un objeto del que se están formando las imágenes,
puede ser transferida directamente al área de formación de
imágenes, con pocas o ningunas pérdidas durante la
transferencia.
En general, los endoscopios tienen ópticas
circulares que pueden transmitir rayos de luz a un dispositivo de
formación de imágenes de forma rectangular. Para endoscopios que
tienen ópticas con áreas circulares en sección transversal mayores
que el área en sección circular del dispositivo de formación de
imágenes, una porción de los rayos de luz que viajan por las zonas
arqueadas de la óptica circular, no serán transmitidos al
dispositivo de formación de imágenes. Estos rayos de luz pueden ser
considerados como "desperdiciados" puesto que los rayos de luz
fallan en cuanto a intersectar el dispositivo de formación de
imágenes y, por lo tanto, son inutilizados.
La Figura 5 ilustra ópticas distales
rectangulares o elementos 88 ópticos para un endoscopio que puede
transmitir rayos de luz hasta un dispositivo 44 de formación de
imágenes. En esta disposición, todos los rayos de luz procedentes
de la óptica 88 distal rectangular pueden ser transferidos al
dispositivo 84 de formación de imágenes. Mayor cantidad de luz
procedente del objeto del que se están obteniendo imágenes, puede
ser por lo tanto transferida al dispositivo 84 de formación de
imágenes con poco desperdicio. Una trayectoria 90 de transmisión de
forma rectangular, puede ser utilizada para transferir la luz desde
la óptica 88 distal hasta el dispositivo 44 de formación de
imágenes. También se puede utilizar la óptica 86 de transmisión de
forma rectangular para transferir la luz desde la óptica 88 distal
hasta el dispositivo 44 de formación de imágenes.
Cuando se utiliza una trayectoria de transmisión
cuadrada o rectangular en un micro endoscopio, la superficie
interna de una capa de súper revestimiento del micro endoscopio
puede estar configurada de modo que sea conforme con la superficie
externa de la trayectoria de transmisión. La Figura 6 ilustra un
micro endoscopio 94 que tiene una trayectoria 96 de transmisión de
luz rectangular, y una capa 98 de súper revestimiento. La
trayectoria 96 de transmisión de luz posee una superficie 100
externa que puede estar recubierta con una capa de absorción de luz
que sea acorde con la geometría de la superficie 100 externa. Cuando
la capa 98 de súper revestimiento va a ser aplicada a, o extruida
sobre, la trayectoria 96 de transmisión de luz, una superficie 102
interna de la capa 98 de súper revestimiento puede ser conforme con
la geometría de la trayectoria 96 de transmisión de luz, según se
ha ilustrado. Para una trayectoria 96 de transmisión de luz
cuadrada, la superficie 102 interna de la capa 98 de súper
revestimiento puede ser extruida con forma cuadrada sobre la
trayectoria 96 de transmisión.
La Figura 7 muestra una vista en perspectiva de
un endoscopio de aguja miniatura que no es acorde con la invención.
Cables de fibra y eléctrico, están conectados al extremo proximal
del mango 12, o la aguja 12 para inserción en un paciente está
sujeta al extremo distal del mango 16.
Una realización preferida de la invención puede
ser considerada como tres subconjuntos. Un primer subconjunto,
mostrado en la Figura 9, es el alojamiento 120 de mango externo que
tiene un conector 122 de varilla distal. Un segundo subconjunto es
el mango 140 interno que se ha mostrado en la Figura 12. El mango
140 interno incluye conectores 142 y 144 de fibra y eléctrico,
situados proximalmente, que están sujetos a un conjunto 146 de
jaula interna. El conector 142 de fibra conecta luz desde una fuente
externa hasta un anillo 154 de iluminación que acopla la luz con un
canal 308 de iluminación en la aguja 240, según se muestra en la
Figura 19. La luz captada a través de la aguja 240, es acoplada con
lentes 150 y 152 en un sensor de formación de imágenes tal como el
CCD 148.
Las Figuras 9 y 12-14, ilustran
un tercer conjunto desechable que tiene una varilla y una aguja con
un conjunto 162 de lente distal que está sujeto a un conjunto 160
de manguito estéril. El conjunto 160 de manguito incluye un
manguito 164 que se extiende sobre un mango o unidad 202 de base. El
extremo distal del manguito 164 está asegurado entre bastidores
166, 170 de plástico, que pueden formar un núcleo 218 de montaje. El
bastidor 166 posee un orificio 168 que conecta con el conjunto 162
de varilla y lente. El bastidor 170 conecta con el conector de
varilla o conector 122 de interfaz.
La Figura 8 ilustra un endoscopio, identificado
en general como 130. El endoscopio 130 puede tener un sistema 123
óptico y un mango 124. El sistema 123 óptico puede incluir un tubo
103 que tiene un extremo 112 distal, un extremo 111 proximal y una
óptica 117 distal, y puede tener un diámetro externo de entre 0,6 y
2,0 mm, siendo el diámetro externo preferido de aproximadamente 1,6
mm. El sistema 123 óptico puede ser desechable. La porción 124 de
mango puede incluir la óptica 105 proximal, un polarizador 106 de
imagen, un sensor 107 de imagen, y un divisor 104 del haz. La
óptica 105 proximal puede incluir una lente acromática. El divisor
104 de haz puede estar recubierto con un recubrimiento dieléctrico.
El recubrimiento del divisor de haz puede estar diseñado para
proporcionar una reflexión máxima del flujo de iluminación
"polarizado s" y una transmisión máxima de la luz de imagen
"polarizada p". La curvatura de la óptica 117 distal puede ser
elegida para minimizar las retro-reflexiones del
flujo de iluminación que aparecen en la imagen.
El endoscopio 130 puede tener una configuración
dúplex en el que la configuración dúplex integra la óptica de
iluminación y utiliza el divisor 104 de haz para dirigir la energía
de iluminación a lo largo de la misma trayectoria óptica utilizada
para la transferencia de la luz de imagen. "Dúplex" se refiere
a los componentes ópticos y a la trayectoria óptica utilizados por
el flujo de iluminación y por la luz de imagen.
Los componentes ópticos básicos utilizados tanto
para la luz de imagen como para el flujo de iluminación en el
endoscopio 130, han sido mostrados en la Figura 8. Como parte del
componente de formación de imágenes del endoscopio 130, un plano
101 del objeto puede estar situado desde 2 a 20 mm frente a una
punta 126 distal del endoscopio 130. La óptica 117 distal forma una
imagen 114 virtual reducida, situada justamente por fuera de la
punta 126 distal. Un haz estrecho de luz de imagen, procedente de la
imagen 114 virtual, puede pasar a través del tubo 103, a través de
un divisor 104 de haz recubierto de dieléctrico, hacia la óptica 105
proximal, y eventualmente hasta un sensor 107 de imagen, donde se
forma una imagen real. El polarizador 106 de imagen puede ser un
polarizador lineal, es decir, "atravesado" con un polarizador
108 de iluminación para bloquear el flujo de iluminación
retro-reflejada que se origina a partir de las
superficies de la óptica distal.
El tubo 103 puede ser una extrusión de acero
inoxidable que tenga una superficie interna rugosa que puede estar
recubierta con un recubrimiento absorbedor de luz, tal como una
pintura pulverizada. Por ejemplo, se puede utilizar una pintura
negra opaca, Krylon 1602. El tubo 103 puede tener un diámetro
interno de 1,5 mm con la pared interna absorbente de luz para
reducir o eliminar la luz de cortina o dispersada en el sensor 107
de formación de imagen. El tubo 103 puede estar lleno de aire o de
algún otro gas inerte, o puede haberse realizado el vacío.
El canal de imagen o transmisor 103 de imagen,
funciona de modo que minimiza o absorbe la luz indeseada, y es duro
respecto a la luz de imagen con el fin de impedir el reflejo de
cortina. El transmisor 103 de imagen proporciona una alta
resolución de la imagen óptica 114 en el plano del dispositivo de
formación de imágenes, elimina planos de imagen intermedios y
reduce las tolerancias necesarias para la alineación óptica y la
fabricación óptica. El transmisor 103 de imagen posee una pared de
túnel interno que puede absorber luz divergente desde la óptica
117. La superficie rugosa de la pared puede dispersar hasta el 95% o
más de la luz indeseada. El transmisor 103 de imagen puede tener
una relación de longitud respecto a diámetro (L respecto a D) de
entre 40,1 y 60,1. La longitud del túnel puede ser de 60 mm
aproximadamente. La longitud del transmisor 103 de imagen afecta a
la iluminación apropiada de un dispositivo de formación de imágenes,
ayuda a la profundidad de control del campo de visión, e incrementa
el número F para una profundidad adecuada del campo de visión. El
transmisor 103 de imagen puede ser también desechable.
El elemento óptico u óptica 117 distal en el
tubo 103, puede ser una lente de polímero o una lente epoxi. La
óptica distal puede tener un diámetro de 1,5 mm. La óptica 117
distal puede ser una única lente distal para reducir las
retro-reflexiones. La óptica 117 distal puede ser
fabricada a partir de una resina epoxi utilizando un procedimiento
de inyección. En este procedimiento, un mandril puede ser situado,
en primer lugar, en el interior del tubo 103, desde el extremo 112
distal hasta el extremo 111 proximal. La resina epoxi puede ser
eyectada a continuación desde la aguja dentro de una distancia de 1
mm desde el extremo 112 distal del tubo 103. La resina epoxi puede
ser expuesta a continuación a la luz ultravioleta (UV) para curar la
resina epoxi. La óptica 117 distal puede estar formada como lente
cóncava/ negativa debido a la acción capilar causada por el tubo
103 de aire después de la eyección de la resina epoxi desde la
aguja. Las ópticas 117 distal y 105 proximal, pueden permitir el
control del tamaño de una imagen.
El área que circunda el extremo 111 proximal del
tubo, puede estar cuidadosamente entallada y ennegrecida para
reducir la energía retro-reflejada en el sensor 107
de imagen que se origina a partir del sobrellenado de flujo de
iluminación del tubo 103 de aire. La óptica 105 proximal está
"mirando a" esta área de sobrellenado, y el polarizador 106 de
imagen puede transmitir luz esparcida, no polarizada, hasta el
sensor 107 de imagen.
El endoscopio 130 puede estar enlazado, a través
de un divisor de haz 104, con un sistema 116 de iluminación. El
sistema 116 de iluminación puede incluir una fuente 110 de
iluminación tal como una Lámpara Halógena con extremo de lente COTS
que tenga un diámetro de 6,35 mm, de Gilway Technical Lamp. La
lámpara con "Extremo de Lente" COTS puede tener un alto flujo
de salida desde un pequeño filamento. La fuente 110 de iluminación
puede proporcionar una luz visible de alta temperatura de
incandescencia para la iluminación de un plano 101 de objeto. La
óptica 109 emisora puede concentrar el flujo de iluminación en el
extremo 111 proximal del tubo 103, y proporcionar un haz de baja
divergencia para optimizar la transmisión del flujo de iluminación a
través del tubo 103. Un divisor 104 del haz, puede
re-dirigir el flujo de iluminación a lo largo de un
eje 115 de luz de imagen. El polarizador 108 de iluminación es un
polarizador lineal orientado de modo que proporciona
"polarización s" en el divisor de haz, para optimizar la
reflexión del flujo de iluminación desde el divisor 104 de haz
recubierto de dieléctrico, a lo largo del eje 115. Un mecanismo de
absorción de luz o atenuador de 113 del haz, puede eliminar la
porción indeseada del flujo de iluminación procedente del sistema,
para reducir la luz de fondo de cortina que puede encontrar su
camino en el sensor de imagen.
La óptica de iluminación debe ser cuidadosamente
diseñada para optimizar la iluminación en el plano del objeto. La
óptica de iluminación crea un pequeño punto de luz en el extremo
proximal del tubo de aire, y un haz colimado para una máxima
transmisión a través del tubo de aire.
Los polarizadores de iluminación y de imagen
deben proporcionar una alta pureza de polarización con una mínima
absorción. Por ejemplo, los polarizadores de capa dicroica pueden
ser baratos, pero son disipativos. Los polarizadores de calcita
pueden ser más eficaces, pero son caros y más difíciles de acomodar
en un diseño óptico simple.
El flujo de iluminación no utilizado,
transmitido por el divisor del haz, debe ser eliminado por completo
del sistema debido a que la óptica proximal está "mirando al"
área 113 de atenuación. El polarizador de imagen transmitirá luz
dispersa, sin polarizar, hasta el sensor de imagen.
Todas la retro-reflexiones
pueden ser minimizadas utilizando configuraciones de "aislamiento
óptico" bien conocidas, pero no eliminadas por completo. Por lo
tanto, se puede requerir un procesamiento electrónico de la imagen
para producir una imagen aceptable. Puesto que el patrón de
retro-reflexión en el sensor de imagen es único
para cada campo, esta distribución de luz indeseada puede ser
registrada para cada campo, almacenada en una memoria intermedia de
imagen, y substraída de la imagen de vídeo en tiempo real.
El endoscopio 130 puede ser insertado en un
cuerpo utilizando una cánula. Durante un procedimiento de inserción,
se puede insertar primero una cánula en un sitio del interior del
cuerpo. El sistema 123 óptico del endoscopio 130 puede ser
insertado a continuación dentro de la cánula, el cual puede tener un
diámetro externo de 1,6 mm. El sistema 123 óptico puede pasar a
través de la cánula y hacia el cuerpo, para proporcionar al usuario
una imagen del sitio.
El sistema puede ser utilizado con un manguito o
funda desechables, para ayudar a mantener un entorno estéril y
reducir los requisitos de esterilización con anterioridad a la
reutilización.
Las Figuras 9 y 10 ilustran un endoscopio
miniatura, indicado en general como 200, tanto en una vista lateral
como en perspectiva, respectivamente. El endoscopio 200 puede
incluir una unidad 202 de base y un conjunto 160 de funda. La
unidad de base puede incluir un cable 224 que puede proporcionar
potencia a una fuente de luz interna del interior de la unidad 202
de base. El conjunto de funda puede incluir una barrera 164 estéril
y un conjunto 162 de sonda o varilla y lente. El conjunto 162 de
varilla y lente puede estar formado por una varilla o
guía-ondas 204, y una lente 206 de objeto. El
guía-ondas puede ser un canal hueco. La sonda puede
tener un canal de iluminación anular alrededor del
guía-ondas. La sonda puede tener una longitud
comprendida entre 2 cm y 10 cm. La barrera 164 estéril y el
conjunto 162 de varilla y lente, pueden estar sujetos a un núcleo
218 de montaje o segundo elemento de fijación que se asegura a un
primer elemento de fijación de la unidad 202 de base del endoscopio
200. El núcleo 218 puede incluir una conexión 122 de interfaz o
primer elemento de fijación, que permite que el conjunto 160 de
funda se sujete a la unidad 202 de base. La conexión 122 de
interfaz puede ser un mecanismo de fijación tal como un mecanismo de
enclavamiento. La barrera 164 estéril puede estar sujeta al núcleo
218 de montaje mediante una unión ligante. La unión ligante puede
incluir el cementado entre la barrera 164 estéril y el núcleo 218,
por ejemplo. El núcleo 218 de montaje puede incluir un mecanismo
216 de enclavamiento, tal como un conector luer, por ejemplo. El
mecanismo 218 de enclavamiento puede permitir la conexión entre el
endoscopio 200 miniatura y una aguja tal como una cánula de calibre
14, por ejemplo (fabricada por Popper).
El conjunto 162 de varilla y lente puede incluir
una punta 226 de varilla, ilustrada en la Figura 11. La punta 226
de varilla puede tener lentes 206 de objeto. Estas lentes de objeto
pueden incluir una primera lente 208 de objeto y una segunda lente
210 de objeto. La varilla 204 del conjunto 162 de varilla y lente,
puede estar cubierta por un tubo 214 de contorno absorbente de luz.
El tubo puede ser un recubrimiento oscuro con el fin de reducir o
eliminar la luz de cortina o dispersada en el interior de la varilla
204.
La barrera 164 estéril del conjunto 160 de funda
puede cubrir la unidad 202 de base por completo. Esta cobertura
proporciona una esterilidad de la unidad 202 de base durante un
procedimiento quirúrgico.
El endoscopio 200 miniatura puede ser insertado
en una cánula o aguja 240 según se ilustra en las Figuras
12-16. Con preferencia, la aguja 240 posee un
extremo romo. La aguja puede ser una aguja de calibre 14. Para
utilizar el endoscopio 200 miniatura con la aguja 26 en un
procedimiento quirúrgico, se puede colocar, en primer lugar, un
conjunto 160 de funda en una unidad 202 de base. El conjunto 162 de
varilla y lente del conjunto 160 de funda, puede estar fijado en la
conexión 122 de interfaz de la unidad 202 de base. Una aguja o
cánula 240, que tenga un estilete 320, tal como se observa en la
Figura 20, montado deslizantemente en el interior de la cánula,
puede ser insertado hacia un sitio quirúrgico. En caso de que se
utilice una aguja o cánula 240 ciega, el estilete 320 puede cortar
en el tejido de un sitio quirúrgico, y con ello permitir que la
aguja 240 sea insertada en el sitio quirúrgico. El estilete 320
puede ser retirado de la cánula 240. El estilete u obturador 320
rellena la porción central de la cánula durante la inserción hacia
un sitio quirúrgico. El uso del estilete impide el ahuecamiento del
tejido, y con ello, que una porción cilíndrica de tejido entre en
la aguja o cánula 240 y pueda ocluir la cavidad de la aguja. Al
tener un estilete en el interior de la aguja 240, no puede entrar
nada de tejido en la cánula 240 y no puede ocluir la cavidad de la
aguja.
Una vez que el estilete ha sido retirado de la
aguja 240, el usuario puede limpiar el sitio quirúrgico con
solución salina. A continuación, el conjunto 162 de varilla y lente
del endoscopio 200 miniatura puede ser introducido en la aguja 240.
La porción 204 de varilla puede ser insertada en el interior de la
aguja 240 de modo que un usuario puede obtener una vista del sitio
quirúrgico. La aguja puede incluir un mecanismo de fijación en su
extremo proximal, tal como un conector luer por ejemplo. El conector
luer puede estar sujeto al mecanismo 216 de fijación del núcleo 218
de montaje, proporcionando con ello una sujeción segura entre el
endoscopio 200 y la aguja 240.
Las Figuras 12, 13 y 14 ilustran una vista en
sección transversal del endoscopio 200 miniatura. El endoscopio 200
puede incluir un sistema de iluminación o fuente 236 de luz, y un
sistema 238 de formación de imágenes. El sistema 236 de iluminación
puede incluir una lámpara 242, un polarizador 244 y un expansor 246
de lente. La lámpara 242 puede estar montada en el interior de la
unidad 202 de base mediante un alojamiento 270 de fuente de luz, y
puede ser una fuente de alta luminosidad de salida. El polarizador
244 puede polarizar la luz procedente de la fuente luminosa, y
dirigir luz hacia el expansor 246. El expansor 240 de lente puede
dirigir luz hacia un prisma 264.
El sistema 238 de formación de imágenes del
endoscopio 200 puede incluir una primera lente 150 de trayectoria
de imagen, una segunda lente 152 de trayectoria de imagen, y un
polarizador 252 de capa. El sistema de formación de imágenes puede
estar montado en el interior de un alojamiento 140. El polarizador
252 de capa puede ayudar a eliminar las
retro-reflexiones procedentes del conjunto 162 de
varilla y lente. El polarizador 252 puede tener una pureza de
polarización de 10^{-3}.
La Figura 13 ilustra un sistema 262 de
transferencia de luz y de formación de imágenes del endoscopio 200
de la Figura 12. El sistema 262 de transferencia de luz y de
formación de imágenes, puede incluir un divisor de haz 264 que
puede estar montado en el interior del alojamiento 266 en el
endoscopio 200. El divisor de haz 264 puede ser un prisma, por
ejemplo. El divisor de haz 266 puede dirigir luz desde el expansor
246 de lente hacia la varilla 204 del conjunto 162 de varilla y
lente. Esta luz puede ser dirigida a un objeto del que se van a
obtener imágenes. El divisor de haz 264 puede recibir también luz de
imagen, a través de la varilla o canal 204, de un objeto del que se
están obteniendo imágenes, y transferir esa luz hasta el polarizador
252 del sistema 238 de formación de imágenes. El divisor de haz 264
puede estar montado en el interior del endoscopio 200 formando un
ángulo de Brewster con ese montaje. El divisor de haz 264, en este
ejemplo, puede formar un ángulo de 33,5º con respecto al eje 272
longitudinal de la varilla. El divisor de haz 264 puede formar
también un ángulo de 33,5º con respecto al eje central del sistema
238 de formación de imágenes.
La Figura 12 ilustra también un sensor 148 de
imagen montado en el interior de la unidad 202 de lente del
endoscopio 200. El sensor 148 de imagen puede estar montado en el
interior de un alojamiento 258 de sensor de imagen, en el interior
del endoscopio 200. El sensor 148 de imagen puede estar sujeto a un
conector 254 de cable eléctrico, con lo que el conector 254 de
cable eléctrico puede estar unido a un cable 230 con el fin de
proporcionar datos de señal de imagen desde un objeto del que se
están obteniendo imágenes, hasta una pantalla de televisión, por
ejemplo. El sensor 148 de imagen puede ser un dispositivo acoplado
por carga (CCD). El CCD puede ser un CCD de 3,17 mm. Utilizando un
CCD de 3,17 mm., el usuario puede cuadruplicar la cantidad de luz
que recibe desde una imagen. Cuando se utiliza un chip CCD de 3,17
mm., la distancia focal del endoscopio 220 puede estar comprendida
entre 25 y 30 mm. Con preferencia, la distancia focal es de 27
mm.
La Figura 14 ilustra la punta 260 de varilla del
endoscopio 200 miniatura, en la que la punta 260 de varilla incluye
la primera lente 208 de objeto, la segunda lente 210 de objeto, y un
recubrimiento oscuro o tubo 214 alrededor de una varilla 204. Según
se muestra, la punta 260 de varilla está montada en el interior de
una aguja o cánula 240. Esa inserción de la punta 260 de varilla en
el interior de la cánula 240 puede hacerse después de que la cánula
240 se haya insertado en un sitio quirúrgico de interés. Una vez que
la punta 260 de varilla se ha colocado en la cánula 240, la cánula
240 puede ser fijada en la unidad 202 de base por medio de un
mecanismo de fijación.
Las Figuras 15 y 16 ilustran una alternativa al
sistema 238 de formación de imágenes ilustrado en las Figuras 12,
13 y 14. El sistema 238 de formación de imágenes puede incluir una
primera lente 150 de trayectoria de imagen, una segunda lente 152
de trayectoria de imagen, y un polarizador 280. El polarizador
transversal 280 puede estar fabricado a partir de calcita, y puede
eliminar las retro-reflexiones creadas por el
conjunto 162 de varilla y lente. La pureza de polarización del
polarizador transversal puede estar comprendida entre 10^{-5} y
10^{-6}. El polarizador transversal 280 puede incrementar la
luminosidad en alrededor de un 15% a un 20%. El polarizador 280
puede incluir un primer prisma 282 y un segundo prisma 284. El
polarizador 280 puede estar sujeto en el alojamiento 140 del
endoscopio 200 por medio de un alojamiento 286 de polarizador.
La Figura 16 ilustra el sistema 262 de
transferencia de luz y formación de imágenes de la Figura 15. La luz
dirigida desde el expansor 246 de lente puede ser enviada a través
del separador de haz 264 y por la varilla 204, hasta un objeto del
que se están obteniendo las imágenes. La luz procedente del objeto
del que se están obteniendo las imágenes puede ser transferida en
retroceso a través de la varilla 204 y a través del prisma 264,
hacia el separador de haz 280. El separador de haz puede transferir
la luz de imagen hasta el polarizador 280, el cual puede eliminar
las retro-reflexiones originadas por las lentes 206
de objeto.
La Figura 17 ilustra un endoscopio 200 miniatura
en el que la fuente de luz del endoscopio 200 es una fuente 290 de
luz externa. La fuente de luz externa puede incluir una lámpara 292
y una óptica 294 de fuente de luz. La lámpara 292 puede ser una
lámpara de xenón que puede ser de 200 vatios, por ejemplo. La óptica
294 y la lámpara 292 de la fuente 290 de luz externa, pueden estar
acopladas al endoscopio 200 miniatura por medio de un cable 296 de
sílice. El endoscopio 200 puede incluir un reductor 298 montado en
el interior de la unidad 202 de base. El reductor 298 puede reducir
el área en sección transversal de la fuente en un factor de
2-5 veces. Con preferencia, el reductor reduce en un
factor de 3,5. Cuando se utiliza con una fuente de xenón, el
reductor 298 puede reducir el tamaño de apertura de la fuente para
un acoplamiento eficiente en el guía-ondas de la
sonda. El uso de un reductor 298 en el interior del endoscopio 200
puede simplificar la óptica del interior del sistema 236 de
iluminación.
La Figura 18 muestra una configuración del
endoscopio 200 en la que el sistema 236 de iluminación está montado
en el interior de la unidad 202 de base, en paralelo con el sistema
238 de formación de imágenes. Con esa configuración, el sistema 236
de iluminación puede incluir un espejo 302. El espejo 302 puede ser
un espejo plegable, por ejemplo. El espejo 302 puede estar montado
en el interior del endoscopio 200 de tal modo que la luz procedente
de una fuente 242 de luz que viaja a través de un polarizador 244 y
de un expansor 246, puede reflejarse en el espejo para viajar hasta
el prisma 264.
La Figura 19 ilustra la sección transversal de
una aguja 240 en la que la aguja acciona un reductor para
proporcionar luz a un objeto del que se están obteniendo imágenes.
La aguja 240 puede incluir una abertura 304. La abertura puede
estar rodeada por una primera capa 306 de revestimiento, un canal
308 de iluminación, y una segunda capa 310 de revestimiento. La
primera capa de revestimiento puede tener un primer espesor 312 de
capa de revestimiento. El canal 308 de iluminación puede incluir un
espesor 314 de canal que puede ser de 10 micrómetros. La segunda
capa 310 de revestimiento puede incluir un segundo espesor 316 de
revestimiento, en el que el espesor puede ser de 3
micrómetros.
micrómetros.
La Figura 20 ilustra una cánula 240 que tiene un
estilete. Con anterioridad a la inserción de una aguja en el lugar
quirúrgico, se puede insertar un estilete u obturador en el interior
de la aguja 240. El estilete puede incluir una superficie 322
cortante y un borde 324 de limpieza. Cuando el estilete 320 y la
aguja 240 son insertados en un sitio quirúrgico, se puede acumular
tejido en un área entre el estilete 320 y la aguja 240. Con el fin
de eliminar este material del área, el estilete 320 puede incluir un
borde 324 de limpieza en el que el borde de limpieza ha sido
formado con un material menos rígido que el borde 322 cortante.
Cuando se tira del estilete 320 hacia el usuario después de la
inserción de la aguja 240 en el sitio quirúrgico, el borde más
débil o borde 324 de limpieza, se curvará alrededor de la aguja,
limpiando o barriendo con ello hacia fuera cualquier residuo de
tejido desde el área de la aguja. Tal función de limpieza permite
una inserción apropiada del micro endoscopio en el interior de la
cánula, y una visión apropiada de un lugar quirúrgico.
La Figura 21 muestra un endoscopio 400 miniatura
en una vista lateral en perspectiva. El endoscopio 400 incluye una
unidad 402 de base, y un conjunto 404 de funda. La unidad 402 de
base incluye una conexión 406 eléctrica para el dispositivo de
formación de imágenes, tal como un CCD, y una conexión 408 para
fuente de luz de fibra óptica.
El conjunto 404 de funda incluye una barrera 410
estéril y un conjunto 412 de varilla y lente. La barrera 410
estéril y el conjunto 412 de varilla y lente, están sujetos a un
núcleo 414 de montaje, el cual está asegurado a la unidad 402 de
base del endoscopio 400. El núcleo 414 de montaje es un núcleo de
funda de luz con puerto lateral para conector luer.
El núcleo 414 puede incluir una conexión 416 de
interfaz que permite que el conjunto 404 de funda se sujete a la
unidad 402 de base. La conexión 416 de interfaz puede ser un
mecanismo de fijación tal como un mecanismo de enclavamiento. La
barrera 410 estéril, según se ve en la Figura 22, está sujeta al
núcleo 414 de montaje por medio de una unión ligante. La unión
ligante puede incluir el cementado entre la barrera 410 estéril y
el núcleo 414, por ejemplo.
El núcleo 414 de montaje puede incluir un
mecanismo 418 de enclavamiento tal como un conector luer o un
acoplador, por ejemplo. El mecanismo 418 de enclavamiento puede
permitir la conexión entre el endoscopio 400 miniatura y una aguja
tal como una cánula de calibre 14, por ejemplo (fabricada por
Popper).
Con referencia a la Figura 22, se ha mostrado
una vista en sección del endoscopio 400. El conjunto 404 de funda
ha sido mostrado con el conjunto 412 de varilla y lente y con la
barrera 410 estéril. La barrera 410 estéril y el conjunto 412 de
varilla y lente, están sujetos al núcleo 414 de montaje. El núcleo
414 de montaje posee una ventana 420 de fibra óptica que transmite
luz desde una fuente de luz hasta una funda de luz en un obturador.
La ventana 420 puede ser una lente.
Haciendo todavía referencia a la Figura 22, el
conjunto 412 de varilla y lente posee un tubo 422 externo
oscurecido, y un par de lentes 424 de objeto. El extremo distal del
conjunto 412 de varilla y lente va a ser discutido con mayor
detalle con referencia a la Figura 27B.
Con referencia a la Figura 23, la unidad 402 de
base del endoscopio 400 posee un cuerpo 428 de ámbito principal,
con la cámara 430, un conjunto de lentes 432, y un montaje 434 de
punta de fibra óptica y un haz 436 de fibra óptica, los cuales
definen una abertura 438 a través de la cual pasa una imagen óptica
desde el conjunto 412 de varilla y lente hacia la cámara 430 CCD.
La abertura 438 puede estar cubierta por una ventana o una lente.
Haciendo todavía referencia a la Figura 23, subyacente al ámbito
principal por medio de 428, se encuentra una fibra óptica 442 que
se extiende desde la conexión 408 de fuente de luz óptica hasta el
haz 436 de fibra óptica.
La Figura 24 muestra la porción trasera de la
unidad 402 de base del endoscopio 400. Se puede apreciar la
conexión 406 eléctrica y, adicionalmente, se muestra la conexión 408
de fuente de luz de fibra óptica.
Con referencia a la Figura 25A, se muestra una
vista frontal de la unidad 402 de base con el conjunto 404 de funda
retirado. La unidad 402 de base posee una pluralidad de fibras 444
de fibra óptica, que forman un anillo 445 que circunda la abertura
438 según se aprecia en la Figura 25B. El haz 436 de fibra óptica
está formado por estas fibras 444 de fibra óptica en una
realización. Alternativamente, el haz 436 de fibra óptica posee una
única fibra de fibra óptica. El anillo 445 puede ser de diseño
circular continuo. Alternativamente, el anillo está formado por dos
porciones 457 semicirculares. Una ranura 459 puede separar las
porciones 457 semicirculares. La ranura 459 puede permitir la
sujeción mecánica de la funda 422 de luz, mostrada en la Figura
27B, al núcleo 446.
Con referencia a la Figura 26, se muestra una
vista en sección lateral del endoscopio 400. El cuerpo 428 de
ámbito principal, según se ha indicado en lo que antecede, posee la
cámara 430 CCD que está conectada, a través de la conexión 406
eléctrica, a un monitor, tal como se ha ilustrado en la Figura 1. La
cámara 430 CCD captura la imagen proyectada a través del conjunto
de lentes 432 que se proyecta desde la varilla de alto índice del
conjunto 404 de funda. Mientras que el conjunto de funda sea sólido,
la imagen que se proyecta a través de la lente 432 del cuerpo de
ámbito principal lo hace a través de la abertura 438. Para iluminar
la imagen, las fibras ópticas 442 dirigen la luz desde la conexión
408 de fuente de luz de fibra óptica hasta el haz 436 de fibra
óptica. El haz 436 de fibra óptica puede estar formado por una
pluralidad de fibras ópticas o por una sola fibra óptica.
Con referencia a la Figura 27A, el haz 436 de
fibra óptica proyecta su luz a través de la lente 432 hacia la
funda 448 de luz. La lente 432 puede ser una ventana, en una
realización alternativa. El conector entre el haz 436 y la lente
432, ha sido mostrado en la Figura 29A.
El conector 446 de núcleo de tubo óptico
desechable con la lente 432, puede ser sujetado a un obturador o
aguja que tenga un puerto 450 de limpieza por chorro, según se ha
mostrado en la Figura 26. El puerto 450 de limpieza por chorro
puede incluir un tapón 452. El puerto 450 de limpieza por chorro
permite a un usuario la capacidad de limpiar a chorro una aguja,
tras la inserción en un sitio quirúrgico, ya sea cuando el conjunto
de varilla y lente está situado en el interior de la aguja, o ya sea
cuando ha sido retirado de la aguja. Una fuente de fluido, tal como
una jeringa llena de solución salina, por ejemplo, puede ser
sujetada al puerto 450. Cuando un usuario limpia a chorro la aguja
con solución salina mientras el conjunto 412 de varilla y lente
está situado en el interior de la aguja, el endoscopio puede
bloquear el fluido en cuanto a un flujo desde el extremo proximal
de la aguja, concentrando con ello el flujo a través de un extremo
distal posicionado en el interior de un sitio quirúrgico.
Alternativamente, para que un usuario limpie a chorro la aguja sin
el conjunto 412 de varilla en el interior de la aguja, se puede
utilizar el tapón 452 para cubrir el extremo proximal de la aguja,
para dirigir el flujo de fluido hasta el extremo distal de la aguja.
Tal limpieza a chorro puede permitir ver con claridad un sitio
quirúrgico.
Con referencia a la Figura 27B, el extremo
distal del conjunto 404 de funda posee una funda 448 de luz y rodea
al tubo 422 óptico oscuro desechable que contiene las lentes 424 de
objeto. La luz puede ser transferida desde el haz 436 de fibra
óptica, a través de la funda de luz, y hasta un objeto del que se
están obteniendo imágenes.
La Figura 28 es una vista en sección tomada a lo
largo de la línea 28-28 de la Figura 26. La Figura
muestra una vista en sección del cuerpo 428 de ámbito principal,
cortada a través de, y mirando hacia arriba desde, la abertura 438
óptica. Se ha mostrado el CCD 430 con la conexión 406. De igual
modo, se ha mostrado la lente 432 a través de la cual se proyecta
la imagen.
El haz 436 de fibra óptica, a través del cual se
hace pasar la luz desde la fibra óptica 442, según se ha mostrado
en la Figura 26, rodea una porción de la abertura 438 óptica y
dirige la luz a través de la lente 432 del conector 446 de núcleo
de tubo oscuro óptico desechable, hacia la funda de luz que circunda
al conjunto 412 de varilla y lente.
La Figura 29A es una vista en sección, a mayor
escala, de la interfaz del haz 436 de fibra óptica, del conector
446 de núcleo de tubo oscuro óptico desechable y del núcleo 414 de
montaje. Mientras esta invención ha sido mostrada y descrita, de
manera particular, con referencia a realizaciones preferidas de la
misma, los expertos en la materia comprenderán que se pueden
realizar diversos cambios en cuanto a la forma y los detalles sin
apartarse del alcance de la invención abarcado por las
reivindicaciones anexas.
Claims (16)
-
\global\parskip0.950000\baselineskip
1. Un endoscopio (200) miniatura, que comprende:una unidad (202) de base, que incluye un mango, un dispositivo de formación de imágenes, un conjunto (160) de funda que tiene un guía-ondas (204) de formación de imágenes, un canal de iluminación anular, y una barrera (164) estéril, y en el que:- \quad
- el dispositivo de formación de imágenes está en el mango;
- \quad
- el guía-ondas de formación de imágenes está acoplado ópticamente al dispositivo de formación de imágenes;
- \quad
- el canal de iluminación anular circunda al guía-ondas de formación de imágenes, para proporcionar una sonda (162) que tiene un diámetro de 2 mm o menor, y
- \quad
- el conjunto de funda está sujeto separablemente a la unidad de base, de tal modo que la barrera estéril se extiende sobre la unidad de base.
- 2. El endoscopio de la reivindicación 1, que comprende además proporcionar una cánula y asegurar la cánula al conjunto de funda.
- 3. El endoscopio de la reivindicación 1, que comprende además proporcionar un acoplamiento luer en el conjunto de funda.
- 4. El endoscopio de la reivindicación 1, teniendo el guía-ondas de formación de imágenes una pared de canal absorbente de luz.
- 5. El endoscopio de la reivindicación 1, que incluye un sistema óptico de relé que acopla una imagen procedente del guía-ondas, con el dispositivo de formación de imágenes.
- 6. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que está la base conectada a un visualizador.
- 7. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que la sonda tiene una longitud comprendida entre 2 cm y 10 cm.
- 8. El endoscopio de la reivindicación 1, que comprende además medios para dirigir luz polarizada a través del canal de iluminación.
- 9. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que el guía-ondas de formación de imágenes comprende una varilla de vidrio.
- 10. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de formación de imágenes comprende un dispositivo acoplado por carga.
- 11. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que el endoscopio comprende además una aguja distal que penetra en el tejido.
- 12. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de formación de imágenes comprende un dispositivo acoplado por carga.
- 13. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que el canal de iluminación está acoplado a una fuente de luz.
- 14. El endoscopio de la reivindicación 1, que comprende además:un divisor de haz, montado en el interior del alojamiento, donde el divisor de haz dirige luz desde la fuente de iluminación, a través de la sonda, hasta un objeto, de tal modo que el divisor de haz recibe luz desde un objeto a través de la sonda y dirige la luz hasta el dispositivo de formación de imágenes.
- 15. Un procedimiento para proporcionar un endoscopio miniatura que comprende una unidad de base que incluye un mango, un dispositivo de formación de imágenes en el mango, un conjunto de funda que tiene un guía-ondas de formación de imágenes, un canal de iluminación anular, y una barrera estéril, comprendiendo el procedimiento las etapas de:sujetar el conjunto de funda a la unidad de base, de tal modo que la barrera estéril se extienda sobre la unidad de base, el guía-ondas de formación de imágenes se acopla ópticamente al dispositivo de formación de imágenes, y el canal de iluminación anular circunda al guía-ondas de formación de imágenes, para proporcionar una sonda que tenga un diámetro de 2 mm o menos.
- 16. El procedimiento de la reivindicación 15, que comprende proporcionar el endoscopio de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
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