ITMI941330A1

ITMI941330A1 - Strumento per endoscopia

Info

Publication number: ITMI941330A1
Application number: IT001330A
Authority: IT
Inventors: Werner Muller; Bernd Pfitzenmeier; Half Thiehofe
Original assignee: Wolf Gmbh Richard
Priority date: 1993-06-26
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1995-12-27
Also published as: ES2101634A1; GB2280969B; GB9412601D0; ES2101634B1; US5536244A; ATA114194A; GB2280969A; FR2706759B1; AT402255B; FR2706759A1; DE9309545U1; IT1269952B; ITMI941330A0

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"STRUMENTO PER ENDOSCOPIA"

L'invenzione ha per oggetto uno strumento per endoscopia munito di una sonda sviluppata in lunghezza che porta inserito, al suo interno, un sistema ottico per l'osservazione, il quale è chiuso, alla sua estremità distale, mediante una finestra unita alla sonda in modo fisso e a tenuta.

Strumenti per endoscopia di tale tipo vengono impiegati spessissimo in medicina e servono all'osservazione, all'esame ed al trattamento di cavità del corpo umano, sia valendosi di aperture naturali del corpo, che di aperture formate artificialmente. Tutti gli strumenti per endoscopia sono ugualmente dotati di un sistema ottico di osservazione, che viene chiuso all'estremità distale della sonda mediante una finestra. Questa finestra è unita alla sonda in modo fisso ed a tenuta. Quando non si tratti di videoendoscopi, di regola l'estremità prossimale dello strumento è munita di un oculare. Inoltre al sistema di osservazione può essere aggiunto anche un sistema di illuminazione; in tal caso nel settore prossimale della sonda viene sistemato un attacco per conduttore di luce.

Normalmente, le finestre di chiusura degli strumenti per endoscopia di tale tipo sono fabbricate in vetro. Mentre, nel caso degli elementi ottici che si trovano sistemati all'interno della sonda si prendono in considerazione quasi esclusivamente le caratteristiche dell'immagine, nel caso di una finestra di chiusura sono richieste ulteriori caratteristiche, specialmente di tipo meccanico e legate alla natura del materiale. Da un lato si richiede che la finestra di chiusura abbia una durezza per quanto possibile elevata, per evitare in ogni caso che la stessa sia danneggiata da possibili graffiature, dall'altro, accanto a tale resistenza all'abrasione, si deve anche verificare che sia possibile sterilizzarla senza con ciò diminuirne le qualità ottiche. Così, ad esempio, nel caso di un ciclo prefissato di sterilizzazione, lo strumento per endoscopia viene sottoposto, per un determinato periodo di tempo, all'azione del vapore acqueo surriscaldato saturo ad una temperatura di circa 134 °C. Per questo tipo di ciclo di sterilizzazione sono idonei soltanto pochi tipi di vetro, ed anche questi con riserva. Come è ben noto, a temperature elevate, determinate sostanze solubili vengono asportate dalla superficie del vetro, il che provoca una diminuzione delle qualità ottiche. A seguito di ripetuti cicli di sterilizzazione si può arrivare alla comparsa di fenomeni di corrosione alle superfici esterne di vetro, i quali, essenzialmente, sono da imputarsi alle interazioni degli ossidi metallici contenuti nel vetro, con il vapore acqueo. Per la verità esìstono sostanze simili al vetro, aventi struttura parzialmente amorfa, le quali sono idonee a sopportare tali sollecitazioni; esse non possono tuttavia essere impiegate in ottica a motivo della loro forte mancanza di omogeneità.

Risultati migliori, al contrario, si ottengono impiegando, come materiale per le finestre di chiusura, lo zaffiro monocristallino. L'impiego di un materiale di tale tipo è descritto, ad esempio, in DE-A1-3740 816. Lo zaffiro cristallino è caratterizzato da un'elevata durezza superficiale e può essere sottoposto senz'altro ai cicli di sterilizzazione sopracitati; tuttavia tale materiale, a causa del suo reticolo cristallino esagonale, evidenzia un comportamento anisotropo in relazione a diverse caratteristiche ottiche e fisiche, le quali, soprattutto per l'impiego negli strumenti per endoscopia, risultano indesiderabili. A tale proposito si deve soprattutto prendere in considerazione il problema della doppia rifrazione. Gli indici di rifrazione di questo materiale evidenziano, tra l'asse parallelo all'asse del cristallo e la perpendicolare, una differenza che è dell'ordine di grandezza di 9 x IO<*3>. Questa doppia rifrazione determina, nel caso di raggi luminosi che penetrano nel cristallo obliquamente rispetto all'asse ottico dello stesso, una separazione in due raggi parziali polarizzati perpendicolari tra di loro. Ne consegue, pertanto, nella fabbricazione delle finestre di chiusura in zaffiro, l'irrinunciabile esigenza di tener conto, con assoluta precisione, dellOrientazione del cristallo. Ciò risulta assai dispendioso dal punto di vista della tecnica di fabbricazione.

Tuttavia anche tenendo conto dell'orientazione del cristallo e di una fabbricazione ed assemblaggio secondo le prescrizioni, in finestre di chiusura di tale tipo, non risulta possibile, a prescindere dall'attraversamento parallelo della luce, eliminare completamente l'effetto dovuto alla doppia rifrazione. Proprio nell'ottica per endoscopia, a causa dei necessari campi visivi assai ampi, in relazione ai diametri ridotti dei sistemi, è necessario operare con grandi aperture. Ciò fa sì che i raggi attraversino la finestra sotto un grande campo angolare col che, a sua volta, le differenze nell'ìndice di rifrazione in pratica possono essere rimarcate. Me consegue, pertanto, una riduzione nella qualità dell'immagine che non può essere corretta.

Partendo da tali considerazioni, l'invenzione sì pone come obiettivo di mettere a punto uno strumento per endoscopia del tipo descritto all'inizio, in modo tale che siano ampiamente salvaguardate le caratteristiche positive dello zaffiro, come finestra di chiusura, risolvendo per contro il problema legato alla doppia rifrazione.

Questo compito viene risolto, secondo l'invenzione, per il fatto che la finestra di chiusura è costituita in spinello o in granato di ittrio-alluminio. Questi materiali evidenziano una durezza di grado paragonabile a quella dello zaffiro, hanno quindi una resistenza all'abrasione sensibilmente maggiore del vetro ottico, sono resistenti all'azione dell'acqua e di diversi acidi, anche in presenza delle elevate temperature ricordate in precedenza, ma non presentano assolutamente il fenomeno della doppia rifrazione.

Allo scopo di poter sottoporre l'intero strumento per endoscopia al ciclo di sterilizzazione con vapore surriscaldato ricordato sopra, risulta opportuno munire di una finestra di chiusura di tale tipo, costruita in spinello o granato di ittrioalluminio, non solo la finestra distale ma anche, quando sia previsto, l'oculare prossimale e, se del caso, l'attacco del conduttore di luce, fissando a tenuta l'intero sistema di osservazione e, se necessario, anche quello di illuminazione.

Impiegando lo spinello è possibile ricorrere all'uso sia di spinello cubico monocristallino (MgOxAl2O3) che di spinello policristallino (MgAl2O4). Quest'ultimo materiale presenta qualità altrettanto eccezionali, per l'impiego di cui sopra, e risulta particolarmente idoneo per essere impiegato nella fabbricazione di finestre di chiusura di piccole dimensioni e ridotto spessore.

Impiegando il granato di ittrio-alluminio come finestra di chiusura, a motivo delle caratteristiche ottiche si preferisce l'impiego del granato di ittrio-alluminio (Y3A15O12) non drogato, nella sua forma monocristallina cubica. Si può anche ricorrere, se del caso, all'impiego di materiale drogato, di preferenza il granato di ittrio-alluminio drogato con neodimio, già noto dalla tecnica laser.

Per ottenere una chiusura del sistema ottico quanto più possibile compatta ed a tenuta è importante che la o le finestre di chiusura vengano inserite nello strumento nel modo più ermetico a qualsiasi sostanza. Nella forma più semplice ciò si può realizzare mediante l'uso di collanti. I collanti disponibili a tutt'oggi sul mercato, tuttavia, in particolare considerando i cicli di sterilizzazione con vapore surriscaldato cui si è accennato in precedenza, non risultano sufficientemente resistenti, di modo che sono da preferirsi i metodi di brasatura. In tal modo la finestra di chiusura deve essere dapprima metallizzata sul bordo e poi brasata sullo strumento, in particolare sulla sonda. Preferibilmente la finestra di chiusura viene brasata sotto vuoto spinto direttamente in un telaio metallico. Successivamente il telaio, contenente la finestra, viene unito, di preferenza mediante saldatura e in particolare saldatura a fascio di elettroni o brasatura dolce (a temperature comprese tra circa 200° e 250°C), in modo fisso e a tenuta sullo strumento. Questo metodo porta dei vantaggi, soprattutto di carattere tecnico applicativo, poiché ai fini della brasatura sotto vuoto spinto, che al confronto risulta assai dispendiosa, si devono manipolare esclusivamente il telaio e la finestra di chiusura, mentre soltanto in una successiva fase, comparativamente semplice, la finestra ed il telaio vengono fissati assieme, mediante brasatura, allo strumento.

L'invenzione verrà qui di seguito illustrata con maggiori dettagli con l'aiuto del modello illustrato nei disegni. In questi:

Fig. 1 mostra uno strumento per endoscopìa, in una rappresentazione laterale schematica parzialmente in sezione;

Fig. 2 mostra gli stadi preparativi a, b, e c per la fabbricazione di una finestra di chiusura distale con giunto saldato, in una sezione ingrandita, schematica.

Lo strumento per endoscopia illustrato con l'aiuto della Fig. 1 è previsto esclusivamente per osservazioni; esso è munito di una sonda allungata 1, la cui estremità distale 2 è rappresentata ingrandita ed in sezione. Dal lato prossimale, alla sonda 1 è associata una parte 3 che serve alla manipolazione, la quale dal lato prossimale è chiusa dall'oculare 4. Lateralmente alla parte 3 che serve alla manipolazione è inserito l'attacco 5 del conduttore di luce, tramite il quale lo strumento può essere collegato ad una fonte di illuminazione.

Lo strumento illustrato comporta, complessivamente, tre finestre di chiusura, e precisamente una finestra di chiusura distale 6, una finestra di chiusura prossimale 7 (finestra dell'oculare) ed una finestra di chiusura laterale 8 (finestra di illuminazione). Le finestre di chiusura 6, 7 ed 8 possono essere costruite con i materiali citati in precedenza, nell'esempio illustrato sono di spinello.

Mentre le finestre di chiusura 6 ed 8 hanno forma pressoché cilindrica e sono alloggiate in un telaio a gradino 9, la finestra dell'oculare 7 ha una struttura conica, verso l'estremità prossòmale dello strumento, e viene brasata direttamente nell'oculare di forma analoga, impiegando un brasatura attiva come, ad esempio, Au/Cu/Ti oppure Ag/Cu/Ti. La finestra di chiusura distale 6 e la finestra di illuminazione 8 sono brasate direttamente nel corrispondente telaio 9 sotto vuoto spinto. Questi telai 9, assieme alla finestra 6, o rispettivamente 8, vengono poi saldati alle parti associate dello strumento. Il giunto di saldatura è indicato con 10, o rispettivamente con 11.

Nelle Figg. 2a fino a 2c è rappresentata, nei suoi particolari, la fabbricazione di una finestra di chiusura, simile a quella indicata con 6 nella Fig. 1. Il vero e proprio materiale di cui è costituita la finestra è indicato, con 12 nella fig. 2, ed è costituito da spinello cubico monocristallino. Questo materiale per finestre ha forma cilindrica, con uno dei bordi laterali smussato. Lo smusso è indicato con 13. Il materiale della finestra 12 poggia, con un piccolo gioco, in un telaio cilindrico 14, che da un lato è munito di una spalla 15 che funge anche da fondo, di modo da assumere il profilo a L chiaramente visibile dalla Fig. 2. Il materiale della finestra 12 poggia nel telaio 14 in modo tale che nel settore superiore si forma, tra il materiale della finestra 12 ed il telaio 14, una scanalatura avente pressappoco sezione a forma di V, la quale serve per alloggiarvi il materiale di saldatura. Il materiale di saldatura 16, qui costituito come un O-ring, poggia all'interno di detta scanalatura. La finestra così preassemblata (telaio, materiale della finestra e materiale di saldatura) viene ora sottoposta ad un processo di brasatura sotto vuoto spinto, nel quale il materiale di saldatura 16 fluisce nella fessura capillare 17 esistente tra il telaio 14 ed il materiale della finestra 12, unendo tra di loro, in modo stabile ed a tenuta, questi elementi strutturali. Una volta terminato questo processo di brasatura si ottiene un elemento analogo a quello rappresentato nella Fig. 2b. Questo elemento viene poi inserito nella sonda endoscopica 1 vera e propria e saldato ad essa al bordo, a tenuta, in modo da ottenere la struttura raffigurata nella fig. 2c. Il giunto di saldatura è indicato con 18 nella fig. 2c.

Le finestre rappresentate nei disegni hanno superfici planari. Tuttavia è possibile, alternativamente, realizzare una o più delle finestre, per esempio la finestra dell'oculare, in forma di lente, realizzata in uno dei materiali citati sopra. Una tale, o ciascuna di tali finestre a forma di lente, può essere prevista in aggiunta, oppure in sostituzione di un corrispondente componente dal sistema ottico, interno, di osservazione dell 'endoscopio.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Strumento per endoscopia con una sonda (1) sviluppata in lunghezza, con inserito un sistema ottico che, all'estremità distale (2) della sonda (1), è chiuso da una finestra di chiusura (6) fissata in modo stabile ed a tenuta sulla sonda (1), caratterizzato dal fatto che la finestra di chiusura (6) è costituita da spinello o granato di ittrio-alluminio.
2) Strumento per endoscopia conforme alla rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che esso è munito di una finestra di chiusura (7) all'estremità prossimale (4) della sonda, ed eventualmente di altra finestra di chiusura (8) per lo strumento, e che tutte le finestre di chiusura {6, 7, 8) sono costituite da spinello o granato di ittrio-alluminio e che il sistema ottico di osservazione è chiuso a tenuta.
3) Strumento per endoscopia conforme alla rivendicazioni 1) o 2), caratterizzato dal fatto che una o più finestre di chiusura (6, 7, 8) sono costituite da spinello cubico monocri-stallino.
4) Strumento per endoscopia conforme alla rivendicazione 1) o 2), caratterizzato dal fatto che una o più finestre di chiusura (6, 7, 8) sono costituite da spinello policristallino.
5) Strumento per endoscopia conforme alla rivendicazione 1) o 2), caratterizzato dal fatto che una o più finestre di chiusura (6, 7, 8) sono costituite da granato di ittrio-alluminio drogato con neoditnio, 6) Strumento per endoscopia conforme ad una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno una delle finestre di chiusura (6, 7, 8) ha la forma di una lente, utilizzata in aggiunta o in sostituzione di un corrispondente componente del sistema ottico di osservazione dell'endoscopio. 7) Strumento per endoscopia conforme ad una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il materiale della finestra è brasato entro un telaio metallico (9), e che il telaio (9) è fissato allo strumento, in particolare alla sonda (1) dello strumento, mediante saldatura (10, 11). 8) Strumento per endoscopia conforme ad una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il materiale delle finestre è fissato al telaio metallico con un processo di brasatura sotto vuoto spinto. 9) Strumento per endoscopia conforme ad una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il materiale della finestra è metallizzato al bordo e brasato sullo strumento.