ES2836119T3 - Endoscopio estereoscópico electrónico orientable - Google Patents

Abstract

Un endoscopio estereoscópico orientable (5) que comprende: un eje (10) que tiene un extremo distal (20, 35), un extremo proximal (15, 45) y una región de articulación (25) entre ellos; medios (60) para orientar el extremo distal (20, 35) del eje (10), y un módulo de cámara de sellado (100) dispuesto distal al extremo distal (20, 35), en donde el módulo de cámara de sellado (100) comprende: una camisa externa (105); haces de iluminación de fibra óptica (95), cada uno conectado y pulido dentro de casquillos (130); un cuerpo de módulo (115) configurado para estar dispuesto dentro de la camisa externa (105); un par de conjuntos de sensores de imagen electrónicos (120), un par de celdas de lentes de cámara (125) y cables electrónicos (85) de los conjuntos de sensores de imagen electrónicos (120); caracterizado por que el módulo de cámara de sellado (100) comprende, además, un sello de elastómero (110); el cuerpo del módulo (115) es un cuerpo de módulo único (115) configurado para alinear ópticamente con cuidado y, después, conectar los conjuntos de sensores de imagen (120), las celdas de lentes de la cámara (125) y los casquillos que soportan los haces de iluminación óptica (95), en donde, así, el cuerpo del módulo (115) está adaptado para asegurarse dentro de la camisa externa (105) y sellarse con el sello de elastómero (110) en su lado proximal, extendiéndose los cables electrónicos (85) y los haces de iluminación (95) a través del sello de elastómero (110).

Description

DESCRIPCIÓN

Endoscopio estereoscópico electrónico orientable

Campo de la invención

La presente invención se refiere a sistemas de visualización en general y, más en particular, a endoscopios estereoscópicos que el usuario puede articular y dirigir.

Antecedentes de la invención

Normalmente, los endoscopios que pueden articularse están limitados a medios de transmisión de imágenes ópticos o electrónicos de un solo canal.

Los endoscopios ópticos que son flexibles, en la actualidad, se basan en haces de fibras ópticas coherentes para transmitir imágenes toscamente pixeladas, dando al usuario la impresión de ver una escena a través de una rejilla, muy parecida a ver una escena a través de una mosquitera para ventana.

Los endoscopios electrónicos (también conocidos como endoscopios con "chip en la punta" o "chip en varilla") que son flexibles cuentan con un único sensor de imagen en miniatura, dispuesto en el extremo distal del dispositivo. Ambos tipos de endoscopios (es decir, el óptico y el electrónico) suelen incluir medios de iluminación de fibra óptica para iluminar el campo operativo que está siendo directamente visualizado.

Debido a los desafíos para sellar apropiadamente los endoscopios flexibles y articulados, estos tipos de dispositivos se limitan a técnicas de esterilización en frío. Normalmente, estos endoscopios flexibles y articulados son de mano y los orienta directamente el usuario.

Los endoscopios estereoscópicos (es decir, en 3D) se diferencian de sus homólogos no estereoscópicos en que son más sensibles a las desalineaciones ópticas. No solo cada canal debe estar alineado ópticamente para obtener la mejor imagen, sino también ciertos parámetros ópticos clave para cada canal (como el aumento, el eje de puntería, el giro de la imagen, el enfoque de la imagen, etc.) deben ser idénticos entre los dos canales; de lo contrario, se creará un paralaje no deseado en el sistema que provocará distorsiones de profundidad y cansancio/fatiga visual al usuario al hacer converger las dos imágenes.

El documento US 2010/261961 A1 muestra una cámara endoscópica para un sistema quirúrgico robótico que incluye un módulo de cámara estereoscópica montado en un brazo robótico de un carro quirúrgico, en el que los componentes ópticos y electroópticos del módulo de cámara están sellados herméticamente dentro de una primera carcasa.

Descripción de la invención

La presente invención aborda los problemas anteriores y proporciona un endoscopio estereoscópico electrónico orientable según la reivindicación 1. El endoscopio mantiene apropiadamente la alineación del canal y conserva apropiadamente los parámetros ópticos clave para cada canal, para así evitar el paralaje no deseado y, de esta manera, minimizar el cansancio/fatiga ocular del usuario. Adicionalmente, el endoscopio estereoscópico electrónico orientable de la presente invención puede soportar la presión y las temperaturas elevadas de la esterilización por vapor en autoclave, de modo que el endoscopio estereoscópico electrónico orientable pueda esterilizarse con técnicas de esterilización tanto en frío como en caliente.

En una forma preferida, se proporciona un endoscopio estereoscópico orientable que comprende:

un eje que tiene un extremo distal, un extremo proximal y una región de articulación entre ellos;

medios de obtención de imágenes estereoscópicas, dispuestos en el extremo distal del eje para obtener imágenes estereoscópicas de un sitio remoto; y

medios para orientar la porción del eje distal a la región de articulación.

En otra forma preferida, se proporciona un endoscopio orientable que comprende:

un eje que tiene un extremo distal, un extremo proximal y una región de articulación entre ellos; y

medios de obtención de imágenes dispuestos en el extremo distal del eje para obtener una imagen de un sitio remoto;

en donde el extremo distal del eje comprende al menos dos pletinas conectadas de forma estanca mediante fuelles metálicos flexibles.

En otra forma preferida, se proporciona un endoscopio orientable que comprende:

un eje que tiene un extremo distal, un extremo proximal y una región de articulación entre ellos; y

medios de obtención de imágenes dispuestos en el extremo distal del eje para obtener una imagen de un sitio remoto;

en donde el extremo distal del eje comprende una columna de alambre que tiene un extremo distal y un extremo proximal, una primera pletina montada en el extremo distal de la columna de alambre y una segunda pletina montada en el extremo proximal de la columna de alambre.

En otra forma preferida, se proporciona un endoscopio orientable que comprende:

un eje que tiene un extremo distal, un extremo proximal y una región de articulación entre ellos;

medios de obtención de imágenes dispuestos en el extremo distal del eje para obtener una imagen de un sitio remoto; un conjunto de orientación y freno montado en el extremo proximal del eje; y

una pluralidad de alambres de accionamiento que se extienden entre el extremo distal del eje y el conjunto de orientación y freno;

en donde el conjunto de orientación y freno comprende:

una base que tiene un asiento esférico;

una bola de cojinete montada de forma giratoria dentro del asiento esférico de la base;

el núcleo del joystick montado en la bola;

una placa oscilante montada en el núcleo del joystick, en donde la pluralidad de alambres de accionamiento está unida a la placa oscilante;

un freno para bloquear selectivamente la bola de cojinete en posición dentro del asiento esférico de la base; y medios para accionar el freno.

En otra forma preferida, se proporciona un endoscopio orientable que comprende:

un eje que tiene un extremo distal, un extremo proximal y una región de articulación entre ellos;

medios de obtención de imágenes dispuestos en el extremo distal del eje para obtener una imagen de un sitio remoto; y

un joystick de control para orientar la porción del eje distal a la región de articulación.

En otra forma preferida, se proporciona un método para obtener una imagen de un sitio remoto, comprendiendo el método:

proporcionar un endoscopio estereoscópico orientable que comprende:

un eje que tiene un extremo distal, un extremo proximal y una región de articulación entre ellos;

medios de obtención de imágenes estereoscópicas, dispuestos en el extremo distal del eje para obtener imágenes estereoscópicas de un sitio remoto; y

medios para orientar la porción del eje distal a la región de articulación; y

utilizar el endoscopio estereoscópico orientable para obtener una imagen de un sitio remoto.

En otra forma preferida, se proporciona un método para obtener una imagen de un sitio remoto, comprendiendo el método:

proporcionar un endoscopio orientable que comprende:

un eje que tiene un extremo distal, un extremo proximal y una región de articulación entre ellos; y

medios de obtención de imágenes dispuestos en el extremo distal del eje para obtener una imagen de un sitio remoto;

en donde el extremo distal del eje comprende al menos dos pletinas conectadas de forma estanca mediante fuelles metálicos flexibles; y

utilizar el endoscopio orientable para obtener una imagen de un sitio remoto.

En otra forma preferida, se proporciona un método para obtener una imagen de un sitio remoto, comprendiendo el método:

proporcionar un endoscopio orientable que comprende:

un eje que tiene un extremo distal, un extremo proximal y una región de articulación entre ellos; y

medios de obtención de imágenes dispuestos en el extremo distal del eje para obtener una imagen de un sitio remoto;

en donde el extremo distal del eje comprende una columna de alambre que tiene un extremo distal y un extremo proximal, una primera pletina montada en el extremo distal de la columna de alambre y una segunda pletina montada en el extremo proximal de la columna de alambre; y

utilizar el endoscopio orientable para obtener una imagen de un sitio remoto.

En otra forma preferida, se proporciona un método para obtener una imagen de un sitio remoto, comprendiendo el método:

proporcionar un endoscopio orientable que comprende:

un eje que tiene un extremo distal, un extremo proximal y una región de articulación entre ellos;

medios de obtención de imágenes dispuestos en el extremo distal del eje para obtener una imagen de un sitio remoto; un conjunto de orientación y freno montado en el extremo proximal del eje; y

una pluralidad de alambres de accionamiento que se extienden entre el extremo distal del eje y el conjunto de orientación y freno;

en donde el conjunto de orientación y freno comprende:

una base que tiene un asiento esférico;

una bola de cojinete montada de forma giratoria dentro del asiento esférico de la base;

el núcleo del joystick montado en la bola;

una placa oscilante montada en el núcleo del joystick, en donde la pluralidad de alambres de accionamiento está unida a la placa oscilante;

un freno para bloquear selectivamente la bola de cojinete en posición dentro del asiento esférico de la base; y medios para accionar el freno; y utilizar el endoscopio orientable para obtener una imagen de un sitio remoto. En otra forma preferida, se proporciona un método para obtener una imagen de un sitio remoto, comprendiendo el método:

proporcionar un endoscopio orientable que comprende:

un eje que tiene un extremo distal, un extremo proximal y una región de articulación entre ellos; medios de obtención de imágenes dispuestos en el extremo distal del eje para obtener una imagen de un sitio remoto; y

un joystick de control para orientar la porción del eje distal hacia la región de articulación; y

utilizar el endoscopio orientable para obtener una imagen de un sitio remoto.

En otra forma preferida, se proporciona un endoscopio orientable que comprende:

un eje que tiene un extremo distal, un extremo proximal y una región de articulación entre ellos;

medios de obtención de imágenes dispuestos en el extremo distal del eje para obtener una imagen de un sitio remoto; y

medios para orientar la porción del eje distal a la región de articulación;

en donde los medios de obtención de imágenes están aislados dentro de una cápsula configurada para proteger los medios de obtención de imágenes frente a múltiples ciclos de vapor en autoclave.

En otra forma preferida, se proporciona un método para obtener una imagen de un sitio remoto, comprendiendo el método:

proporcionar un endoscopio orientable que comprende:

un eje que tiene un extremo distal, un extremo proximal y una región de articulación entre ellos; medios de obtención de imágenes dispuestos en el extremo distal del eje para obtener una imagen de un sitio remoto; y

medios para orientar la porción del eje distal a la región de articulación; en donde los medios de obtención de imágenes están aislados dentro de una cápsula configurada para proteger los medios de obtención de imágenes frente a múltiples ciclos de vapor en autoclave; y

utilizar el endoscopio orientable para obtener una imagen de un sitio remoto.

Breve descripción de los dibujos

Estos y otros objetos y características de la presente invención se divulgarán de forma más completa o se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención, que debe tenerse en cuenta junto con los dibujos adjuntos, en donde los números similares se refieren a partes similares y, así mismo, en donde:

La figura 1 es una vista esquemática que muestra un endoscopio estereoscópico electrónico orientable;

las figuras 2 y 2A son vistas esquemáticas que muestran la región de articulación del eje del endoscopio; las figuras 3, 3A, 3B y 3C son vistas esquemáticas que muestran el módulo de cámara sellado del endoscopio y sus detalles, en donde el módulo de cámara sellado del endoscopio es una realización según la presente invención;

la figura 4 es una vista esquemática que muestra el extremo distal del endoscopio;

las figuras 5, 5A, 5B, 5C, 5D y 5E son vistas esquemáticas que muestran el conjunto de orientación y freno del endoscopio y sus detalles;

las figuras 6 y 6A son vistas esquemáticas que muestran el mango del endoscopio y sus detalles;

las figuras 7A y 7B son vistas esquemáticas que muestran una configuración alternativa del cabezal de la cámara del endoscopio, que cuenta con una resistencia mejorada a la degradación por esterilización por vapor en autoclave.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Observando primero la figura 1, se muestra un endoscopio estereoscópico electrónico orientable 5 conformado de acuerdo con la presente invención. El endoscopio 5 comprende, por lo general, un eje 10 que tiene un extremo distal 15 y un extremo proximal 20. El eje 10 es flexible en la región de articulación 25, como se explicará más adelante con más detalle. El extremo proximal 20 del eje 10 está montado en un mango 30.

La figura 2 muestra el eje 10 en la región de articulación 25. La región de articulación 25 comprende, por lo general, una pletina de unión distal 35, al menos una pletina intermedia 40 y una pletina de unión de base 45. Otros elementos de la región de articulación 25 incluyen un alambre superelástico de nitinol de soporte central 50, soportado de manera interna dentro de la pletina de unión distal 35 y de la pletina de unión de base 45. La pletina intermedia 40 está soportada de manera deslizante por el alambre superelástico de nitinol 50. Una pluralidad de elementos espaciadores apilados (por ejemplo, anillos) 55 están montados coaxialmente sobre alambre superelástico de nitinol 50, entre la pletina de unión distal 35 y dicha al menos una pletina intermedia 40, y entre dicha al menos una pletina intermedia 40 y la pletina de unión de base 45, con el fin de garantizar un espacio fijo entre la pletina de unión distal 35 y dicha al menos una pletina intermedia 40, y entre dicha al menos una pletina intermedia 40 y la pletina de unión de base 45, independientemente de la articulación del endoscopio.

Cuatro alambres de accionamiento 60 (de los cuales solo se ven tres en la figura 2) están conectados de forma segura dentro de la pletina de unión distal 35 y pasan deslizándose a través de dicha al menos una pletina intermedia 40 y la pletina de unión de base 45. Cuatro tubos conduit 65, unidos a la pletina de unión de base 45 y extendiéndose proximalmente desde esta, mantienen la rectitud y la orientación adecuada de los alambres de accionamiento 60 a medida que los alambres de accionamiento pasan a través de la longitud axial del endoscopio 5. A continuación, observando las figuras 2 y 2A, hay dos fuelles metálicos 70 unidos herméticamente (por las juntas 75) a sus respectivas pletinas 35 y 40 y 40 y 45, lo que proporciona rigidez de giro al endoscopio 5 y sella herméticamente los elementos que hay en su interior.

Los orificios 80 de las pletinas 35, 40 y 45 permiten que los cables electrónicos 85 (véase figura 3) se deslicen libremente dentro de las pletinas 35, 40 y 45, y los orificios 90 de las pletinas 35, 40 y 45 permiten que los haces de iluminación de fibra óptica 95 (véase figura 3) se deslicen libremente dentro de las pletinas 35, 40 y 45 durante la articulación del endoscopio.

La figura 3 muestra el módulo de cámara sellado 100 que está dispuesto en el eje 10 distal a la pletina de unión distal 35, pasando los cables electrónicos 85 y los haces de iluminación de fibra óptica 95 a través de los orificios 80 y 90 por dentro de las pletinas 35, 40 y 45. El módulo de cámara sellado 100 comprende una camisa externa 105, un sello de elastómero 110, los cables electrónicos 85 antes mencionados (de los conjuntos de sensores de imagen del módulo de la cámara, véanse más abajo) y los haces de iluminación de fibra óptica 95.

Las figuras 3A, 3B y 3C muestran detalles de la construcción interior del módulo de cámara sellado 100.

La figura 3A muestra el cuerpo del módulo 115 que está dispuesto coaxialmente dentro de la camisa externa 105 del módulo de cámara sellado 100 y un conjunto de sensores de imagen 120, así como los cables electrónicos 85 y los haces de iluminación de fibra óptica 95 mencionados anteriormente.

La figura 3C ilustra los elementos internos del módulo de cámara sellado 100 alineados y conectados dentro del cuerpo del módulo 115. Se muestran pares de conjuntos de sensores de imagen CCD 120, celdas de lentes de la cámara 125 y haces de iluminación de fibra óptica 95 conectados y pulidos dentro de casquillos 130.

La figura 3B ilustra los elementos anteriores conectados dentro del cuerpo del módulo 115. El par de conjuntos de sensores de imagen 120 se alinea ópticamente con cuidado y, después, se conecta (por ejemplo, en 116) al cuerpo del módulo 115. Obsérvese que las celdas de lentes de la cámara 125 y los haces de iluminación de fibra óptica 95 (montados dentro de los casquillos 130), se abren por el extremo distal del cuerpo del módulo 115. Por tanto, se verá que el módulo de cámara sellado 100 comprende un cuerpo de módulo 115 que porta conjuntos de sensores de imagen 120 y casquillos 130 que soportan los haces de iluminación de fibra óptica 95, y este cuerpo de módulo 115 está asegurado dentro de la camisa externa 105 y sellado con un asiento de elastómero 110, extendiéndose los cables electrónicos 85 de los conjuntos de sensores de imagen 120 y los haces de iluminación de fibra óptica 95 a través del sello de elastómero 110.

La figura 4 ilustra el extremo distal ensamblado 15 del endoscopio 5, que incluye la región de articulación 25. Obsérvese que el extremo distal de la pletina de unión distal 35 es recibido dentro de la camisa externa 105 del módulo de cámara sellado 100, haciendo tope el extremo distal de la pletina de unión distal 35 con el sello de elastómero 110 y con la camisa externa 105 del módulo de cámara sellado 100, que está conectada herméticamente al diámetro externo de la pletina de unión distal 35. Obsérvese también que los cables electrónicos 85 de los conjuntos de sensores de imagen 120 y los haces de iluminación de fibra óptica 95 se extienden a través de las pletinas 35, 40 y 45, cooperando los fuelles metálicos 70 con las pletinas 35, 40 y 45 para hacer que el extremo distal del eje 10 quede sellado herméticamente.

La figura 5 muestra el conjunto de orientación y freno 135 del endoscopio que está contenido dentro y se extiende por fuera del mango 30. Mediante el uso del conjunto de orientación y freno 135, el usuario puede dirigir el ángulo de visión del endoscopio manipulando el joystick de control 140, que comprende elementos de eje 145 y 150 y perilla 155. La posición del joystick de control también proporciona una indicación externa de la posición de visión del endoscopio, representando el eje (145, 150) del joystick de control 140 el eje imaginario de un puntero y representando la perilla 155 la "cola" del puntero.

El joystick de control 140 está asegurado por una junta esférica oculta 160 (figura 5A) conformada por una base 165, una bola de rodamiento 170 y un elemento de frenado 175. La visión se puede dirigir en un arco cónico de 360 grados hasta, pero sin limitarse a, un ángulo incluido de 140 grados sin alterar la disposición del cuerpo principal del propio endoscopio 5. La figura 1 muestra el dispositivo real con el ángulo de visión mantenido en su sitio gracias a la característica de freno.

El joystick de control de manipulación 140 desvía el extremo distal del endoscopio, mediante lo cual dirige adecuadamente su cámara, tirando de uno o más de los cuatro alambres de accionamiento 60 (figura 5D) mantenidos en posición dentro de una placa oscilante 180 por cuatro terminaciones con extremo de bola 185 (figuras 5D y 5E) conectadas o prensadas en sus respectivos alambres de tracción de nitinol 60.

Las figuras 5A y 5E representan vistas en sección del conjunto de orientación y freno 135. Cuando se consigue la posición de visión deseada, el freno se aplica girando la perilla 155 en sentido dextrógiro.

La perilla 155 impulsa la leva de freno 190 (figura 5B) a través de un pasador de transmisión 195. Un alambre de tracción de freno de nitinol 200 (figura 5A) pasa a través del núcleo del joystick de control tubular roscado 205 y se fija dentro del elemento de frenado 175 mediante dos tornillos de fijación sin hendiduras 210 (figura 5A). El nitinol (una aleación superelástica de níquel y titanio) se utiliza por su alta resistencia en el alambre de tracción del freno 200, así como en el alambre superelástico de nitinol 50 antes mencionado dispuesto dentro del extremo distal del endoscopio (véase arriba). Las propiedades elásticas únicas del nitinol resisten la fatiga y contribuyen a mantener la rectitud cuando el freno no está activado.

El elemento de frenado 175 (figura 5E) cuenta con un conector hemisférico de precisión parcial que cubre aproximadamente un tercio de la bola de rodamiento de precisión 170 del joystick de control (figura 5A). Con el freno liberado, el elemento de frenado 175 sirve como elemento distal del conector de rodamiento del joystick de control. El elemento de frenado móvil 175 (figura 5A) está limitado por la camisa del tubo principal 215 (figura 5E). En sentido proximal, el alambre de tracción del freno de nitinol 200 (figura 5A) está unido al cuerpo del seguidor de leva 220 (figura 5A) mediante dos tornillos de fijación sin hendiduras 225 (en la figura 5A solo se muestra uno de ellos). Se insertan dos pasadores del seguidor de leva 230 (figura 5A) a través de las ranuras de la leva 235 (figura 5A) y de las ranuras de restricción 240 del cuerpo de perilla 245 (figura 5C).

La figura 5A muestra, en 250, el punto de salida del orificio a través del núcleo roscado 205 del joystick de control 140, ubicado en el punto central de la bola de rodamiento 170. Esto se hace para minimizar cualquier cambio de longitud efectivo provocado por el desplazamiento que realiza el joystick de control durante el uso. Minimizar este efecto de cambio de longitud elimina la fricción no deseada y/o, por otra parte, la liberación accidental repentina del freno.

Haciendo referencia a la figura 5A, se verá que al girar la perilla 155 en sentido dextrógiro, aumentará la tensión en el elemento de frenado 175 por medio del alambre de tracción del freno 200 que, a su vez, está sujeto la bola de rodamiento del joystick de control 170 con la suficiente fricción como para soportar eficazmente la placa oscilante 180 y, por lo tanto, el extremo distal del eje del endoscopio, con la orientación de visión deseada, pero de una manera suficientemente ligera como para permitir un movimiento predominante del joystick de control.

El giro no deseado de la placa oscilante 180 se ve impedido por una lengüeta de restricción 255 (figuras 5A y 5B) que está dispuesta entre un par paralelo de pasadores 260 unidos a la base 165.

Como se muestra en las figuras 5D y 5E, la movilización efectiva de la placa oscilante 180 cuando actúa sobre los alambres de tracción 60 se mantiene gracias a las cuatro ranuras redondeadas 265 de la base 165.

Las figuras 6 y 6A muestran el extremo proximal de control manual del endoscopio 5. El usuario puede agarrar el mango 30 y manejar el joystick de control 140 con el pulgar de la mano de agarre, o el usuario puede manejar el joystick de control 140 con la otra mano.

Los haces de iluminación de fibra óptica 95 terminan y están pulidos en 270 en un conector de entrada 275 al que se conecta una guía de luz de entrada (no mostrada) de la fuente de luz accesoria (no mostrada). Los cables electrónicos (conductores) 85 (figura 3) conectan los conjuntos de sensores de imagen 120 (figura 3C) a la unidad principal de control de vídeo en 3D (no mostrada) y se enrutan (en 280) a través de un aliviador de tensión adecuado 285.

Tanto el aliviador de tensión 285 del cable electrónico como el conector de entrada de fibra óptica 275 están conectados de forma hermética en 290, 295, respectivamente, al mango 30. El joystick de control 140 está sellado de forma móvil al mango 30 mediante un sello de elastómero 300 que está configurado para minimizar la resistencia al movimiento del joystick de control 140. El área 305 del sello de elastómero 300 se elabora preferentemente con un tamaño ligeramente inferior para sujetar y sellar el mango 30, y el área 310 del sello de elastómero 300 se elabora preferentemente con un tamaño ligeramente inferior para sujetar y sellar el joystick de control 140. Este sellado puede aumentarse aún más añadiendo collarines de compresión y/o adhesivos apropiados en las áreas 305, 310. Un collarín de acero inoxidable 315 proporciona soporte adicional para el tubo principal 320 del eje 10, donde el tubo principal 320 emerge del mango 30. Obsérvese que el tubo principal 320 del eje 10 está conectado y sellado al mango 30.

El mango 30 puede estar conformado por dos mitades que se unen durante la fabricación, por ejemplo, conectándolas en 325. La figura 6A muestra la porción proximal del endoscopio 5 tal como aparece con el lado izquierdo del mango 30 retirado. Los haces de iluminación de fibra óptica 95 pasan a través del orificio alargado 330 del tubo externo 320 y luego se extienden hacia abajo hasta el conector de entrada 275. Los cables electrónicos protegidos 85 de los conjuntos de sensores de imagen 120 también pasan a través del orificio alargado 330 del tubo externo 320 y luego se extienden hacia abajo hasta el aliviador de tensión 285 apropiado. La brida 332 (figuras 5A y 6A) de la base 165 está retenida y soportada dentro de las características receptoras 335 coincidentes dentro de cada mitad del mango. El giro no deseado del mecanismo de orientación se evita mediante dos ranuras mecanizadas opuestas 340 conformadas en la brida 332 y que encajan sobre las lengüetas de acoplamiento (no mostradas) conformadas en las características receptoras 335. Las mitades del mango 30 están selladas en todas las superficies de los bordes acopladas (por ejemplo, en 325).

Por tanto, se verá que el eje 10 del endoscopio 5 comprende un módulo de cámara sellado 100 (figura 3) que tiene sus componentes de trabajo distales (por ejemplo, la óptica y la electrónica de formación de imágenes mostradas en las figuras 3A, 3B y 3C) dispuestos dentro de la camisa externa 105 para exponer sus celdas de lentes del objetivo 125 y los extremos distales de sus haces de iluminación de fibra óptica 95 en la región distal a la camisa externa 105, extendiéndose proximalmente desde estos los haces de iluminación de fibra óptica 95 y los cables electrónicos 85. El eje 10 comprende, además, tres pletinas 35, 40 y 45 (figuras 2 y 2A) que están conectadas entre sí por una columna de alambre interna 50 y un fuelle metálico externo 70 para así proporcionar una región de articulación para el eje. La columna de alambre 50 comprende, además, una pluralidad de elementos espaciadores apilados (por ejemplo, anillos) 55 montados coaxialmente en la columna de alambre 50 para garantizar una longitud constante del eje cuando el eje está articulado. La pletina distal 35 se recibe dentro de y se acopla a la camisa externa 105 del módulo de cámara sellado 100 y el tubo principal 320 del eje 10 se extiende proximalmente desde la pletina proximal 45. El extremo proximal del tubo principal 320 está asegurado al mango 30. Se proporcionan alambres de accionamiento 60 para articular el extremo distal del eje 10 y, con este fin, el extremo distal de los alambres articulados 60 se asegura a la pletina distal 35 y se extiende proximalmente a lo largo del eje, terminando en la placa oscilante 180 del conjunto de orientación y freno 135. La disposición de la placa oscilante 180 y, por tanto, la disposición del extremo distal del eje 10, se ajusta manipulando la perilla 155 del extremo proximal del conjunto de orientación y freno 135. La disposición de la placa oscilante 180 y, por lo tanto, la posición de visión del extremo distal del eje, se ajusta moviendo el joystick de control 140 y se bloquea en su posición girando la perilla 155 del joystick de control 140, que aplica una fuerza proximal en el alambre de tracción del reno 200, lo que hace que el freno 175 bloquee la bola de rodamiento 170 en su posición, mediante lo cual se bloquea la placa oscilante 180 (y, por tanto, el extremo distal del eje) en su posición.

Otras realizaciones

Como se muestra, el endoscopio 5 se maneja de forma manual. Sin embargo, vinculando al menos dos servomotores electromecánicos manejados en remoto en al menos dos cuadrantes de la placa oscilante 180 y sustituyendo el mango 30 por un adaptador apropiado, el endoscopio estereoscópico electrónico orientable 5 puede adaptarse para utilizarlo con sistemas robóticos quirúrgicos manejados en remoto.

En la técnica se sabe que los endoscopios que pueden soportar varios ciclos en autoclave deben sellarse de tal manera que toda la óptica y electrónica de formación de imágenes (por ejemplo, los conjuntos de sensores de imagen) estén sellados herméticamente mediante soldadura, soldadura blanda, soldadura dura u otros tipos de métodos de sellado "duro" a alta temperatura, a diferencia de los sellos de elastómero o adhesivos, que son permeables al vapor caliente. Incluso si hay cantidades muy pequeñas de humedad en la trayectoria óptica desde la punta distal hasta el sensor de imagen, esta generará condensación e inutilizará la imagen. La presente invención se presta a un diseño completo esterilizable en autoclave y sellado herméticamente. Como se ve en las figuras 2 y 2A, la porción distal orientable del endoscopio comprende fuelles metálicos 70 soldados o soldados en blando a las pletinas de metal 35, 40 y 45. Habitualmente, los endoscopios flexibles u orientables distalmente de la técnica anterior incluyen porciones orientables de funda externa de plástico que impiden conseguir un diseño completamente esterilizable en autoclave. Volviendo a la figura 3C, las celdas de lentes del objetivo 125 pueden diseñarse de tal manera que la lente óptica o ventana distal se fabrique con zafiro de calidad óptica y se suelde en blando al cilindro metálico de la celda de lente. Obsérvese que este tipo de tecnología de sellado de zafiro a metal se conoce bien en la técnica. Los cilindros metálicos de las celdas de lentes de la cámara 125 pueden entonces soldarse al cuerpo del módulo 115 (figura 3B). Alternativamente, la lente frontal de cada conjunto de lentes del objetivo 125 puede soldarse en blando directamente al cuerpo del módulo 115. De manera similar, pueden soldarse en blando ventanas finas de zafiro al cuerpo del módulo 115 en los puertos distales de las fibras de iluminación 95, proporcionando así sellos herméticos esterilizables en autoclave en la superficie distal del cuerpo del módulo 115. La camisa externa 105 (figura 3) se puede soldar o soldar en duro, en su extremo distal, al cuerpo del módulo 115. Haciendo referencia a la figura 3, el sello de elastómero 110 se puede sustituir por una parte metálica soldada o soldada en duro a la camisa externa 105 y que tiene conexiones pasantes herméticas para los haces de fibras de iluminación 95 y los cables de sensor de imagen 85. En la técnica se conocen estos conectores pasantes herméticos. Las modificaciones descritas anteriormente encerrarán la porción distal más crítica del endoscopio, que contiene la óptica y los sensores de imagen, en un conjunto completamente hermético susceptible de recibir varios ciclos en autoclave. En las porciones restantes del endoscopio las pequeñas cantidades de humedad son mucho menos importantes y pueden sellarse mediante métodos de sellado convencionales con elastómeros y adhesivos.

Así, por ejemplo, las figuras 7A y 7B muestran una configuración alternativa del cabezal de la cámara, que cuenta con una resistencia mejorada a la degradación gracias a la esterilización por vapor en autoclave. Más en particular, una cara (o pletina) distal de acero inoxidable 345 cuenta con dos orificios 350 ajustados estrechamente en los tubos conduit 355 de las fibras de iluminación 95. Los tubos conduit 355 están soldados en blando de forma sellada a cada orificio 350 alrededor de su perímetro distal. También se muestran dos ventanas ópticas de zafiro 360 con bordes metalizados que también están soldados de manera sellada en los orificios 365 en la cara de acero inoxidable 345. Estas ventanas de zafiro 360 están alineadas con el eje imaginario óptico de las dos celdas de lentes de la cámara 125. Una segunda cara (o pletina) de acero inoxidable 370 limita los extremos proximales de los tubos conduit 355 de las fibras ópticas de iluminación 95, es decir, los tubos conduit 355 están soldados en blando de forma sellada a los orificios 375 de la pletina metálica 370. Los cabezales de la cámara 120 y sus correspondientes celdas de lentes 125, están limitados y mantenidos alineados correctamente dentro del cuerpo del módulo 115 (mostrado de forma transparente en las figuras 7A y 7B). Este módulo de cámara ensamblado está conectado con adhesivo dentro del diámetro interno de la camisa externa 105. Además de tener los conductos de fibra óptica de iluminación soldados en blando herméticamente, la pletina 370 también tiene dos soportes sellados de vidrio a metal 380 (figura 7B) soldados en blando herméticamente dentro de los orificios 385 conformados en la pletina 370. Los cables electrónicos 85 de los dos conjuntos de sensores de imagen 120 están unidos de manera conductora a los cables pasantes sellados con vidrio dentro de los dos soportes sellados de vidrio a metal 380. En la figura 7B, se ven los dos haces de fibras de iluminación 95 se ven saliendo de sus correspondientes conductos sellados 355. Las dos pletinas 345, 370 están soldadas en blando herméticamente dentro del diámetro interno 385 de la camisa externa 105, produciendo un conjunto sellado por soldadura blanda alrededor de los perímetros de los conductos de fibra óptica 355, ventanas de zafiro 360 y soportes de vidrio 380.

Las figuras 6 y 6A muestran dos conexiones, es decir, la conexión 275 para las fibras de iluminación 95 y la conexión 285 para el cable eléctrico 85. En una realización alternativa, estos dos conectores se pueden combinar en un cable universal, que lleva tanto fibras de iluminación como alambres eléctricos, y se pueden fijar de forma permanente al mango 30. El extremo proximal de dicho cable universal se conecta a una unidad de control universal (no mostrada) que comprende una fuente de luz y el procesador de la cámara. Alternativamente, este cable universal se puede conectar de forma desmontable al mango 30.

En otra realización, en vez de conectar los haces de fibras de iluminación 95 a una fuente de luz externa a través del conector 275 (figura 6), la porción proximal del endoscopio (por ejemplo, el mango 30) puede contener un motor de iluminación basado en LED blancos acoplados ópticamente a los haces de fibras de iluminación 95 (figura 3). Como resultado, ya no será necesaria una fuente de luz externa. La energía eléctrica y las señales de control para los LED se pueden suministrar a través del conector 285. Alternativamente, se pueden colocar LED blancos en miniatura en el extremo distal del eje del endoscopio, eliminando así los haces de fibras de iluminación 95 en conjunto, o acoplándolos a segmentos muy cortos de fibra de iluminación.

En otra realización más, la porción proximal del endoscopio contiene una fuente de alimentación eléctrica portátil (por ejemplo, una batería) y un transceptor inalámbrico para proporcionar un enlace de video inalámbrico a un transceptor correspondiente en la unidad de control de cámara externa. Así, se puede eliminar el conector del cable eléctrico 285 (Fig. 6). Esta realización, combinada con la descrita anteriormente en la que los LED se utilizan para la iluminación, dejará el endoscopio completamente libre, mejorando así significativamente la interfaz de usuario y la libertad de movimiento para el operario del dispositivo. La fuente de alimentación portátil (es decir, la batería) proporcionará la energía eléctrica para los conjuntos de sensores de imagen, el motor de luz LED y la circuitería de enlace de vídeo inalámbrico.

En otra realización, la porción proximal del endoscopio contiene todo el circuito de procesamiento de vídeo que utiliza electrónica SoC ("sistema en un chip") o CoC ("cámara en un chip") altamente integrada. Esta realización, si se combina con las dos realizaciones descritas anteriormente (es decir, la fuente de luz a bordo, la fuente de energía portátil y las comunicaciones inalámbricas), eliminará la necesidad de uso de una fuente de luz externa, una unidad de procesamiento de cámara externa, una guía de luz y cable eléctrico. El enlace de vídeo inalámbrico se establecerá directamente con un dispositivo inalámbrico integrado en una pantalla de vídeo o con un dispositivo inalámbrico externo a y acoplado eléctricamente a la pantalla de vídeo.

Modificaciones

También debe entenderse que muchos cambios adicionales en los detalles, materiales, etapas y disposiciones de partes, que se han descrito e ilustrado en el presente documento para explicar la naturaleza de la presente invención, pueden realizarlos los expertos de la materia mientras siguen dentro del alcance de la invención, tal como se define en la reivindicación 1.

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Un endoscopio estereoscópico orientable (5) que comprende:

un eje (10) que tiene un extremo distal (20, 35), un extremo proximal (15, 45) y una región de articulación (25) entre ellos;

medios (60) para orientar el extremo distal (20, 35) del eje (10),

y un módulo de cámara de sellado (100) dispuesto distal al extremo distal (20, 35),

en donde el módulo de cámara de sellado (100) comprende:

una camisa externa (105);

haces de iluminación de fibra óptica (95), cada uno conectado y pulido dentro de casquillos (130); un cuerpo de módulo (115) configurado para estar dispuesto dentro de la camisa externa (105);

un par de conjuntos de sensores de imagen electrónicos (120), un par de celdas de lentes de cámara (125) y cables electrónicos (85) de los conjuntos de sensores de imagen electrónicos (120);

caracterizado por que

el módulo de cámara de sellado (100) comprende, además, un sello de elastómero (110);

el cuerpo del módulo (115) es un cuerpo de módulo único (115) configurado para alinear ópticamente con cuidado y, después, conectar los conjuntos de sensores de imagen (120), las celdas de lentes de la cámara (125) y los casquillos que soportan los haces de iluminación óptica (95), en donde, así, el cuerpo del módulo (115) está adaptado para asegurarse dentro de la camisa externa (105) y sellarse con el sello de elastómero (110) en su lado proximal, extendiéndose los cables electrónicos (85) y los haces de iluminación (95) a través del sello de elastómero (110).

2. Un endoscopio estereoscópico orientable (5) según la reivindicación 1, en donde la región de articulación (25) del eje (10) comprende una columna de alambre (50) que tiene un extremo distal y un extremo proximal, una pletina distal (35) montada en el extremo distal de la columna de alambre (50) y una pletina proximal (45) montada en el extremo proximal de la columna de alambre (50).

3. Un endoscopio estereoscópico orientable (5) según la reivindicación 2, que comprende, además, una pluralidad de elementos espaciadores apilados (55) montados coaxialmente en la columna de alambre (50).

4. Un endoscopio estereoscópico orientable (5) según la reivindicación 1, que comprende, además, un conjunto de orientación y freno (135) montado en el extremo proximal (15, 45) del eje (10) para controlar la disposición de la porción del eje (10) distal a la región de articulación (25) del eje (10).