KR20200119318A - 의료용 내시경기구 - Google Patents

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KR20200119318A
KR20200119318A KR1020207026396A KR20207026396A KR20200119318A KR 20200119318 A KR20200119318 A KR 20200119318A KR 1020207026396 A KR1020207026396 A KR 1020207026396A KR 20207026396 A KR20207026396 A KR 20207026396A KR 20200119318 A KR20200119318 A KR 20200119318A
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알렉산드로 임펠리체리
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리하르트 볼프 게엠베하
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Abstract

인간 또는 동물의 신체로의 최소 침습적 도입을 위해 말단이 가늘고 긴 삽입부(1)를 구비하는 의료용 내시경기구로서, 삽입부(1)는 적어도 하나의 제1 LED(5), 제2 LED(7) 및 화상 센서(9)를 포함하고, 상기 제1 LED(5), 상기 제2 LED(7) 및 상기 화상 센서(9)는 공통 시야 방향(x)으로 정렬된다. 여기서, 상기 제1 LED(5)는 형광 내시경에 적합한 제1 광 스펙트럼(19)을 포함하고 상기 제2 LED(7)는 백색광 내시경에 적합한 제2 광 스펙트럼(21)을 포함하며, 광 필터(23)가 상기 시야 방향(x)으로 상기 제2 LED(7)의 전방에 배치된다. 상기 광 필터(23)는 투과 스펙트럼(25)을 가지며, 상기 제2 LED(7)는 상기 제2 광 스펙트럼(21)에 따라 제2 파장 영역(L)에서 보다 제1 파장 영역(K)에서 평균적으로 더 강하게 조사하도록 설계되고, 상기 광 필터(23)는 상기 투과 스펙트럼(25)에 따라, 평균적으로 상기 제1 파장 영역(K)에서 보다 상기 제2 파장 영역(L)에서 더 적게 상기 제2 LED(7)에 의해 방출되는 광을 투과시키도록 설계된다.

Description

의료용 내시경기구
본 개시는 인간 또는 동물의 신체로의 최소 침습적 삽입을 위해 말단이 가늘고 긴 삽입부를 갖는 의료용 내시경기구에 관한 것이다.
의료 진단 및/또는 치료 목적으로 인간 또는 동물의 신체 내부를 비디오로 녹화하기 위해 내시경을 사용하는 것으로 알려져 있다. 여기에서, 광원으로 신체 내부를 비추고 CCD 센서를 통해 녹화하는 것이 일반적이다. CCD 센서의 분광 감도가 사람의 눈과 다르기 때문에, 녹화된 사진의 자연스러운 색감을 생성하기 위하여, 일반적으로 최신 기술에서 보정 필터는 CCD 센서 앞의 영상 경로에 배치된다. CCD 센서는 일반적으로 눈보다 민감하며, 특히 적색 및 적외선 파장 영역에서 더 민감하므로, 적용된 보정 필터가 이 파장의 영역에서 특히 높은 범위로 감쇠시킨다. 그러나 여기서 단점은 보정 필터로 인해 신체 내부에 결합되어 열로 변환되는 조명 출력의 상당 부분이 CCD 센서의 영상 촬영에 사용될 수 없다는 점이다.
결합된 조명 출력의 활용도를 높이거나 절약하기 위하여, WO 95/17845는 이색성 보정 필터를 CCD 센서의 영상 경로가 아닌 외부 광원 앞이나 내시경의 광섬유 시스템에 배치할 것을 제안한다. 따라서 CCD 센서가 흡수하지 않는 조명은 애초에 신체에 결합되지 않는다. 이와 함께, 조직은 불필요한 열과 빛의 결합으로부터 보호된다.
그러나 WO 95/17845로부터 공지된 내시경 비디오 시스템은 백색광 내시경 및 형광 내시경에서의 선택적 사용에 적합하지 않다. 백색광 내시경 검사와 달리, 예를 들어 악성 전과 악성 초기 조직의 검출 및 국소화에 사용되는 형광 내시경 검사와 관련하여, 이는 조직이 실제 색상으로 표시되는 문제가 아니라 병리학적 조직이 건강한 조직과 구별될 수 있는 형광 여기에 대한 문제이다. 여기에서, 광선에 의해 여기된 병리 조직은 그 자체로 형광을 발하거나 특별히 병리 조직을 나타내는 박테리아 축적을 형광으로 발할 수 있으며, 따라서 주변 건강 조직에 대해 인식 가능한 방식으로 국소화될 수 있다. 형광 내시경 검사는 예를 들어 광역동진단(photodynamic diagnosis, PDD) 및/또는 광역동치료(photodynamic therapy, PDT)의 틀 내에서 병리 조직에 선택적으로 축적되는 광감응제 또는 마커 물질(예 : 클로린 e6)을 통해 수행될 수 있다.
본 발명은 형광 내시경 및 백색광 내시경에 선택적으로 사용될 수 있으며 사용되지 않는 열과 빛의 결합으로부터 조직을 보호하는 의료용 내시경기구를 제공하고, 이를 통해 각각의 응용 목적을 위해 결합된 광 출력을 더 잘 활용할 수 있다.
본 개시에 따르면, 인간 또는 동물의 신체로의 최소 침습적 도입을 위해 말단이 가늘고 긴 삽입부를 구비하는 의료용 내시경기구가 제공되며, 상기 삽입부는 적어도 하나의 제1 발광 다이오드(LED), 제2 LED 및 화상 센서를 포함하고, 상기 제1 LED, 상기 제2 LED 및 상기 화상 센서는 공통 시야 방향으로 정렬된다. 여기서 상기 제1 LED는 형광 내시경에 적합한 제1 광 스펙트럼을 포함하고, 상기 제2 LED는 백색광 내시경에 적합한 제2 광 스펙트럼을 포함하며, 광 필터가 상기 시야 방향으로 상기 제2 LED의 전방에 배치된다. 여기서 상기 광 필터는 투과 스펙트럼을 가지며, 상기 제2 LED는 상기 제2 광 스펙트럼에 따라 제2 파장 영역에서 보다 제1 파장 영역에서 평균적으로 더 강하게 조사하도록 설계되고, 상기 광 필터는 상기 투과 스펙트럼에 따라, 평균적으로 상기 제1 파장 영역에서 보다 상기 제2 파장 영역에서 상기 제2 LED에 의해 방출되는 광을 더 적게 투과시키도록 설계된다.
여기서 "광 스펙트럼"은 빛의 파장 λ에 따른 빛의 강도 분포 I(λ) 를 의미한다. 여기서 파장 λ1과 파장 λ2 사이의 파장 영역의 평균 강도는
Figure pct00001
로 정의된다. 여기서 "투과 스펙트럼"이 의미하는 것은 빛의 파장 λ에 따른 빛의 투명도 T(λ) 비율의 분포이다. 파장 λ1과 파장 λ2 사이의 파장 영역에서 평균 투과율 또는 투명도는 여기서
Figure pct00002
로 정의된다. 따라서 제1 파장 영역이 파장 λ1에서 파장 λ2로 확장되고 제2 파장 영역이 파장 λ3에서 파장 λ4로 확장되면,
Figure pct00003
그리고
Figure pct00004
이 된다. 따라서 제1 파장 영역에서 제2 LED의 평균 강도
Figure pct00005
는 제2 파장 영역에서 제2 LED의 평균 강도
Figure pct00006
보다 크다. 마찬가지로, 제1 파장 영역의 광 필터의 평균 투과율 또는 투명도
Figure pct00007
는 제2 파장 영역의 광 필터의 평균 투과율 또는 투명도
Figure pct00008
보다 크다. 함수 I(λ) 및/또는 T(λ) 가 제1 및/또는 제2 파장 영역의 특정 파장 또는 스펙트럼 라인에 대해 국부적으로 통합될 수 없는 경우에는, 이러한 파장 또는 스펙트럼 라인은 평균화에서 무시된다. 따라서 제2 LED의 광 스펙트럼과 광 필터의 투과 스펙트럼은 제2, 바람직하게는 적색 및 적외선 파장 영역에서 광을 억제할 때 서로 보완한다. 제1 파장 영역은 가시 스펙트럼의 단파 끝(예를 들어, λ1 = 400 nm)에서 제2 파장 영역의 단파 끝(예를 들어, λ2 = λ3 = 550 nm)까지 확장할 수 있으며, 여기서 제2 파장 영역은 가시 스펙트럼의 장파 끝(예를 들어, λ4 = 700 nm)까지 확장된다. 바람직하게는, 제1 파장 영역 및 제2 파장 영역은 서로 인접하고 동일한 크기이다. 제1 파장 영역은 바람직하게는 제2 파장 영역 아래에 놓인다.
광원으로서 두 개의 LED가 삽입부에 배치되어 신체의 "제자리에" 빛을 생성하므로 외부 광원이나 광섬유 시스템이 필요하지 않다. 형광 내시경은 제1 LED로 작동되고 백색광 내시경은 제2 LED로 작동될 수 있다. 예를 들어 CCD 센서 또는 CMOS 센서와 같은 화상 센서는 형광 내시경 및 백색광 내시경에 선택적으로 사용할 수 있으며, 화상 경로에서 이미징에 사용할 수 있는 광 출력을 감소시키는 쇼트-패스 필터 형태의 수정 필터가 필요하지 않다. 형광 내시경 검사는 여기에 공개된 기기를 사용하여 PDD 및/또는 PDT의 틀 내에서 수행될 수 있다. 그러나 기기의 바람직한 실시 예는 형광을 효율적으로 여기시키기 위해 예를 들어 제2 LED가 단파의 제2 광 스펙트럼을 갖는 경우 주로 PDD를 위해 설계될 수 있다. 조직으로의 침투 깊이가 더 큰 장파의 제2 광 스펙트럼은 PDT에 더 효과적일 수 있다.
그러나 여기에 설명된 기구는 더 많은 장점이 있다. 한편으로 LED는 광섬유보다 측면으로 더 적은 공간을 차지하므로 화상 센서 옆에 그와 동일한 시야 방향으로 도입부의 매우 제한된 구조 공간에 배치할 수 있다. 다른 한편으로, LED를 사용하면 적절한 밝기로 더 큰 공간 각도를 비출 수 있으며, 각 경우에는 예를 들어 산란 렌즈가 없으며 더 적은 광학 손실과 같은 광섬유보다 적은 노력이 든다. 제2 LED의 광 스펙트럼은 할로겐, 제논, 할로겐화물 또는 기타 금속 증기 램프의 광 스펙트럼에 비해 제2 파장 영역, 바람직하게는 적색 및 적외선 파장 영역에서 이미 더 낮은 강도를 가지고 있으므로, LED를 위한 광 필터는 할로겐, 제논, 할로겐화물 또는 기타 금속 증기 램프의 빛을 필터링해야 하는 경우보다 더 얇게 설계할 수 있다. 더 얇은 광 필터로 인해, 제2 LED는 삽입부의 외부 표면, 바람직하게는 그 표면에서 시야 방향으로 "전방으로" 더 멀리 배치될 수 있으며, 이로써 "키홀 효과" 또는 "터널 비전 효과"가 감소되고 조명 공간 각도가 증가한다.
여기서 LED의 "시야 방향"은 Lambert beam의 맥락에서 LED의 주 조사 방향이며, 화상 센서의 경우 주 수신/기록 방향, 즉 평면 CCD 센서 또는 CMOS 센서가 있는 경우 센서 표면의 법선 방향이다. 따라서 제1 LED, 제2 LED 및 화상 센서는 모두 동일한 "시야 방향"으로 정렬된다. 시야 방향은 바람직하게는 삽입부의 전면의 말단 방향으로 향하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 삽입부의 측면으로부터 측방향의 외측으로 향할 수도 있다. 표면 배치와 관련하여, "전방"은 기구에 대해 말단 방향으로 바라 보는 방향을 의미하고, 측면 배치에 관하여 "전방"은 기구에 대해 측면 방향으로 바라 보는 방향을 의미한다. 따라서 선택적으로, 제1 LED, 제2 LED 및 화상 센서는 삽입부의 공통 벽에 배열될 수 있다. 바람직하게는, 이것은 삽입부의 말단부 정면이고, 여기서 시야 방향은 삽입부의 길이 방향에서 말단 방향으로 이어진다. 특히 본 실시 예에서, 제1 LED, 제2 LED 및 화상 센서를 전면에 배치하기 위한 측면 구조 공간이 매우 제한적이다. 삽입부의 벽에는 LED 또는 화상 센서 당 직경이 1mm ~ 1.5mm 인 홈만 사용할 수 있다. 극단적인 경우 사용 가능한 직경은 0.5mm에 불과하다.
선택적으로, 제1 LED는 시야 방향에 대해 제2 LED에 대해 전방으로 오프셋 배치될 수 있다. 제1 LED는 형광 내시경 검사를 위해 전면에 배치 된 광 필터를 사용하지 않기 때문에, 제1 LED는 삽입부의 외부 표면, 바람직하게는 그 정면에서 시야 방향으로 더 전방에 배치될 수 있으며, 이에 의해 키홀 효과가 감소하고 조명 공간 각도가 확대된다. 제2 LED는 전방에 배치된 광 필터로 인해 시야 방향에 대해 제1 LED에 비해 후방으로 오프셋 된다. 구체적으로 광 필터는 한편으로는 제2 파장 영역을 적절한 범위로 필터링할 수 있도록 충분히 두꺼워야 하며, 이로써 화상 센서를 사용한 백색광 내시경 검사가 사진 경로에 추가 보정 필터가 없이 가능한 한 자연스럽게 실제 색상을 표현할 수 있지만, 반면에 광 필터는 가능한 한 얇게 설계되어야 제2 LED가 가능한 한 전면에 배치될 수 있으며, 이로써 키홀 효과가 줄어들고 조명 공간 각도가 증가한다.
광 필터는 선택적으로 흡수 필터일 수 있다. 이색성 필터는 발열이 적어 광섬유 시스템을 사용하는 외부 광원의 경우에 유리하지만, 이색성 필터는 각도에 의존하는 투과 스펙트럼을 갖기 때문에, 흡수 필터에 비해 삽입부에서 LED 전방으로 필터링하는 데는 단점이 있다. 이것은 본질적으로 평행하거나 시준된 광 다발이 있는 광섬유 시스템에서는 문제가 되지 않지만, Lambert beame의 조사 특성을 가진 LED의 경우 바람직하지 않은 색상 왜곡을 유발한다. 흡수 필터는 투과 스펙트럼의 각도 의존성이 훨씬 적기 때문에 LED 광의 바람직하지 않은 색상 왜곡을 무시할 수 있다. 또한, 삽입부의 LED의 경우, 광섬유 시스템의 손실을 보상할 필요가 없기 때문에 외부 광원에 비해 광 출력이 현저히 낮다. 따라서 흡수 필터의 가열 문제와 이로 인한 흡수 필터의 손상 문제는 제2 LED 전방에서 덜 두드러진다.
선택적으로, 상기 광 필터는 적외선 차단 필터이고, 상기 제1 파장 영역은 550nm 미만의 가시 광선 스펙트럼에 있고, 상기 제2 파장 영역은 550nm 초과의 가시 광선 스펙트럼에 있다. 어떤 경우에도 LED 이외의 광원에 비해 낮은 강도로 조사되는 제2 LED의 적색 및 적외선 광의 상당 부분은 백색광 내시경을 위해 광 필터에 의해 필터링된다. 한편으로 이미징이 자연스럽고 다른 한편으로 제2 LED의 필터링된 장파 광은 조직을 불필요하게 가열하지 않는다. 광 필터에서 발생하는 열은 삽입부의 벽 및/또는 냉각수를 통해 발산될 수 있다.
선택적으로, 상기 시야 방향에 수직인 평면에 있는 상기 화상 센서는 상기 제1 LED 및 상기 제2 LED 에 대하여 본질적으로 동일한 거리를 가지며, 바람직하게는 상기 제1 LED(5)와 상기 제2 LED(7)사이에 배치될 수 있다. 이를 통해, 사용자는 조명 각도 및/또는 조도 또는 사진의 그림자가 너무 많이 변경되지 않으면서 백색광 내시경과 형광 내시경 사이를 간단히 변경할 수 있다. 비록 제1 LED와 제2 LED의 다른 활성화를 통해 다른 거리를 보상할 수 있지만, 이것은 더 적은 에너지로 충분하다. 화상 센서는 바람직하게는 정면 중앙에 배치된다. 제1 LED 및 제2 LED는 가능한 한 낮고 동일한 측방 거리로 정면의 측면으로 오프셋 배치될 수 있다.
선택적으로, 제1 광 스펙트럼 및 제2 광 스펙트럼은 본질적으로 동일하거나 상이하게 설계될 수 있다. 제1 LED및/또는 제2 LED의 광 스펙트럼은 각각의 광 스펙트럼이 본질적으로 동일한지 여부에 관계없이 형광 내시경뿐만 아니라 백색광 내시경에 각각 적합할 수 있다. 따라서 제1 LED와 제2 LED는 동일한 유형, 즉 구조적으로 동일할 수 있지만, 이것이 필수는 아니다. 제1 LED가 특히 형광 내시경에 적합한 제1 광 스펙트럼을 포함하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 제1 LED는 형광 여기를 위해 청색광을 방출하는 LED 일 수 있는 반면, 제2 LED는 백색광 내시경을 위해 백색광을 방출하는 LED 일 수 있다. 약 550nm의 파장 이상, 즉 제2 적색 파장 영역의 제1 LED 및/또는 제2 LED의 광 스펙트럼은 파장이 증가함에 따라 감소할 수 있으며, 따라서 할로겐, 제논, 할로겐화물 또는 기타 금속 증기 램프의 광 스펙트럼과는 대조적으로, 적색 광선과 적외선 광선은 훨씬 더 적기 때문에 트루 컬러 백색광 내시경 검사를 위해 더 적은 범위로 필터링해야 한다.
선택적으로, 상기 광 필터는 광 입구 측과 광 출구 측을 포함할 수 있으며, 상기 광 입구 측과 상기 광 출구 측 사이에 상기 시야 방향의 두께 및 시야 방향에 직교하는 직경을 가지고, 상기 두께는 0.3mm 내지 직경의 80 % 이다. 0.3mm의 하한은 제2 파장 영역에서 제2 LED의 빛을 필터링해야 하는 최소량에서 비롯되며, 따라서 화상 센서 전방의 사진 경로에 수정 필터 없이 백색광 내시경으로 트루 컬러 이미징을 얻을 수 있다. 0.3mm의 이 하한은 주로 사용 가능한 필터 재료의 최대 광학 밀도에 따라 달라진다. 80 %의 상한은 여전히 견딜 수 있는 키홀 효과로 최소한 2.24 스테라디안의 공간 각도를 적절하게 비출 수 있도록, 광 필터로 인해 제2 LED가 시야 방향으로 다시 설정될 수 있는 최대 범위에서 발생한다. 약 1.5의 광 필터 두께에 대한 직경의 비율이 특히 유리할 수 있다. 선택적으로, 상기 광 필터는 상기 광 입구 측과 상기 광 출구 측을 포함할 수 있으며, 상기 광 입구 측과 상기 광 출구 측 사이에 상기 시야 방향으로 0.3mm ~ 1.2mm 의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 직경이 1mm 인 경우 광 필터의 두께는 약 0.67mm이거나 직경이 1.5mm 인 경우 두께는 약 1mm 일 수 있다.
선택적으로, 상기 광 필터의 상기 광 입구 측에서 상기 제2 LED의 상기 광 조사 측까지의 거리는 상기 시야 방향의 상기 광 필터의 상기 두께의 30 % 미만, 바람직하게는 10 % 미만일 수 있다. 이것은 여전히 허용 가능한 키홀 효과로 가능한 한 큰 공간 각도를 적절한 범위로 비출 수 있도록, 제2 LED를 시야 방향으로 가능한 한 전방으로 배치할 수 있는데 유리하다. 그러나 광학적으로 밀도가 낮은 매체, 즉 예를 들어 공기와 같이 굴절률이 더 작은 경우의 광 필터에 들어가면 직접 접촉에 비해 최소 거리가 유리하며, 빛은 입사 축을 향해 크게 굴절되고 광 필터의 출구에서 그에 따라 입사 축에서 멀리 떨어져 크게 굴절되어 키홀 효과가 감소한다. 직접적인 접촉이 주어지면, 특히 광 필터로 들어가는 굴절은 입사 축 쪽으로 상당히 낮아질 것이며, 제2 LED로부터 비스듬하게 조사되는 광선의 일부가 더 이상 광 필터의 광 조사 측으로 굴절되지 않고 광 필터의 실린더 측면에서 손실될 수 있다.
선택적으로, 상기 광 필터 및 상기 제2 LED는 상기 삽입부의 벽의 홈에 배치될 수 있으며, 상기 벽은 외부 표면을 형성하고 상기 제2 LED의 광 조사 측으로부터 상기 외부 표면까지의 거리는 최대로 상기 홈의 상기 직경의 2/3 이다. 외부 표면은 바람직하게는 삽입부의 정면일 수 있다. 제2 LED가 장착된 홈은, 전방에 배치된 광 필터로 인해 제2 LED가 외부 표면에 대해 시야 방향으로 후방에 배치되기 때문에, 특정 "터널 비전" 또는 키홀 효과를 유발한다. 직경의 2/3 보다 큰 거리가 주어지면 "터널 비전" 또는 키홀 효과로 인해 적절하게 조명될 수 있기에 공간 각도가 너무 작아진다.
선택적으로, 상기 제2 LED의 상기 제2 광 스펙트럼과 상기 광 필터의 상기 투과 스펙트럼은 550nm에서 700mn 사이의 상기 제2 파장 영역에서 파장이 증가함에 따라 감소할 수 있으며, 파장이 600nm 인 상기 제2 LED에서 방출되는 광에 대한 상기 광 필터의 투과율은 20 % ~ 45 % 일 수 있다. 이와 함께, 화상 센서 전방의 사진 경로에 추가 보정필터 없이 백색광 내시경 용 컬러-트루 이미징을 달성하기 위해, 제2 LED와 광 필터는 가능한 한 얇은 광 필터의 두께로 제2 적색 파장 영역을 충분히 필터링하도록 서로 보완한다.
선택적으로, 백색광에 투명한 적어도 하나의 보호 요소가 상기 제1 LED의 광 조사 측 및/또는 상기 광 필터의 광 출구 측의 상기 시야 방향으로 전면에 배치될 수 있으며, 상기 시야 방향으로의 상기 보호 요소의 두께는 상기 시야 방향으로의 상기 광 필터의 상기 두께보다 얇다. 여기서 적어도 하나의 보호 요소는 가능한 한 얇은 보호 유리, 보호 플라스틱 및/또는 제1 LED 또는 광 필터 상에 증착되는 이산화 실리콘 층일 수 있다. 보호 요소는 스크래치와 같은 기계적 손상 및 예를 들어 공격적인 체액, 세척 또는 처리 매체 및/또는 산화로 인한 화학적 손상으로부터 광 필터 및/또는 제1 LED를 보호할 수 있다.
선택적으로, 상기 적어도 하나의 보호 요소는 상기 제1 LED의 광 조사 측 또는 상기 광 필터의 광 출구 측과 직접 접촉하거나, 또는 상기 적어도 하나의 보호 요소로부터 상기 제1 LED의 상기 광 조사 측 또는 상기 광 필터의 광 출구 측까지의 거리는 상기 시야 방향으로의 상기 광 필터의 두께의 30 % 미만, 바람직하게는 10 % 미만이다. 이것은 여전히 허용 가능한 키홀 효과로 가능한 한 큰 공간 각도를 적절한 범위로 비출 수 있도록, 제2 LED를 시야 방향으로 가능한 한 전방으로 배치할 수 있는데 유리하다.
선택적으로, 상기 광 필터 및/또는 상기 제2 LED는 본질적으로 시야 방향으로 연장되는 거울 같은 실린더 측면 내부 표면에 의해 둘러싸일 수 있다. 상기 실린더 측면 내부 표면은 예를 들어 상기 삽입부의 벽에 있는 홈에 의해 형성될 수 있다. 이에 대안적으로 또는 추가적으로, 거울 같은 실린더 측면 내부 표면은 내부로 방사하는 거울 같은 층으로서 광 필터의 실린더 외부 표면 및/또는 제2 LED의 실린더 외부 표면 상에 증착될 수 있다.
선택적으로, n ≥ 2 인 복수 개의 제1 LED 및/또는 m ≥ 2 인 복수 개의 제2 LED가 삽입부의 시야 방향에 수직인 평면에, 상기 화상 센서의 시야 방향 축에 대해 각각 회전 대칭 방식으로 n 배 또는 m 배로 배치될 수 있다. 이를 통해 백색광 내시경 및 형광 내시경에서 바람직하지 않은 음영이 감소된다. 여기서, 동일한 수의 제1 LED 및 제2 LED, 즉 n m으로 제공될 수 있으며, 이들은 제1 LED 및 제2 LED가 차례로 번갈아 배치되는 것과 같은 방식으로 화상 센서 주위에 원형으로 배치된다. 제2 LED가 형광 내시경 검사를 위해 상대적으로 약한 청색 LED로 사용되는 경우, 예를 들어 제1 LED보다 더 많은 제2 LED를 제공하는 것이 유리할 수 있으므로, m > n이다.
본 발명은 형광 내시경 및 백색광 내시경에 선택적으로 사용될 수 있으며 사용되지 않는 열과 빛의 결합으로부터 조직을 보호하는 의료용 내시경기구를 제공하고, 이를 통해 각각의 응용 목적을 위해 결합된 광 출력을 더 잘 활용할 수 있다.
본 개시는 이하 도면에 도시된 실시 예를 통해 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 본 명세서에 개시된 의료용 내시경기구의 제1 실시 예에 따른 삽입부의 말단 부위의 개략적인 종단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 명세서에 개시된 의료용 내시경기구의 두 가지 실시 예에 따른 삽입부의 정면을 도시한 정면도이다.
도 4 및 도 5는 본 명세서에 개시된 의료용 내시경기구의 두 가지 추가 실시 예에 따른 삽입부의 정면을 도시한 정면도이다.
도 6 및 도 7은 본 명세서에 개시된 의료용 내시경기구의 일 실시 예에 따른 제1 LED 및 제2 LED의 광 스펙트럼이다.
도 8 내지 도 11은 본 명세서에 개시된 의료용 내시경기구의 실시 예에 따른 광 필터의 다른 예시적인 투과 스펙트럼이다.
도 1은 의료용 내시경기구의 삽입부(1)의 말단 부위를 도시한다. 삽입부(1)는 인체 또는 동물의 신체에 최소 침습 방식으로 도입되어 이를 빛으로 비추거나 조사할 수 있고 신체 내부로부터 영상 또는 사진을 전송할 수 있도록 제공된다. 최소 침습 방식으로 삽입을 형성하기 위해, 삽입부(1)의 외경(A)은 가능한 한 작으며 본 실시 예에서는 5mm 미만이다.
제1 LED(5), 제2 LED(7) 및 화상 센서(9)는 삽입부(1)의 말단부 정면(3)에 나란히 배치되고, 본 실시 예에서 길이 방향에 대응하는 공통 시야 방향(x)으로 정렬된다. 제1 LED(5), 제2 LED(7) 및 화상 센서(9)는 각각 삽입부(1)의 정면 벽(13)의 홈(11a, 11b, 11c)에 배치된다. 정면 벽(13)은 삽입부(1)의 말단부 정면(3)의 외부 표면(15)을 형성한다. 제1 LED(5), 제2 LED(7) 및 화상 센서(9)는 각각의 삽입부(1)의 정면(3)에서 외부 표면(15)과 동일한 높이에 있으며 스크래치와 같은 기계적 손상 및 예를 들어 공격적인 체액, 세척 또는 처리 매체 및/또는 산화로 인한 화학적 손상으로부터 보호하는 얇은 보호 유리 디스크 형태의 보호 요소(17a, 17b, 17c) 뒤에 각각 배치된다. 보호 요소(17a, 17b, 17c)는 또한 제1 LED(5), 제2 LED(7) 및 화상 센서(9)를 둘러싸는 공통 보호 유리 디스크로 설계될 수 있다. 보호 요소(17a, 17b, 17c)는 백색광에 대하여 투명하며 본 실시 예에서는 굴절률이 적어도 1.75일뿐만 아니라 종래의 광학 유리보다 더 큰 인장 강도 및 경도를 갖는다. 보호 요소(17a, 17b, 17c)는 합성의 단결정 크리스탈로 설계될 수 있다.
제1 LED(5)는 형광 내시경 검사에 적합한 제1 광 스펙트럼(19, 도 6 참조)을 가지고 있으며, 여기에서 청색 파장 영역에서 12nm의 절반 폭을 갖는 406nm에서 피크를 가진다. 병리학적 조직에 선택적으로 축적되는 광 감광제는 광역동진단(PDD) 및/또는 광역동치료(PDT)의 틀 내에서 제1 LED(5)의 이 청색광으로 적색 파장 영역에서 형광을 발하도록 만들 수 있다. 적색 파장 영역에서의 이러한 형광은 전방에 보정 필터가 배치되지 않은 화상 센서(9)에 의해 쉽게 기록될 수 있다. 대물 렌즈 및/또는 롱-패스 필터가 화상 센서(9)(도 1에 도시되지 않음) 전방에 배치될 수 있다. 그러나 이러한 롱-패스 필터는 분광 센서 감도와 사람의 눈의 분광 감도의 균형을 맞추기 위한 보정 필터를 나타내는 것은 아니며, 단지 신체에서 직접적으로 산란되는 제1 LED(5)의 단파 청색광을 차단할 뿐이다.
제2 LED(7)는 백색광 내시경 검사에 적합한 제2 광 스펙트럼(21, 도 7 참조)을 가지고 있으며, 여기에서 400 nm 내지 500 nm의 제1 파장 영역 K에서 피크를 가지며 550 nm 내지 700 nm의 제2 파장 영역 L에서 파장이 증가함에 따라 감소한다. 도 6에 도시된 제1 광 스펙트럼(19) 대신에, 제1 LED(5)는 제2 LED(7)와 동일한 광 스펙트럼(21)을 가질 수 있으며, 예상되는 형광 내시경에 필요한 형광 여기가 이로써 수행될 수 있기 때문이다. 이 경우, 제1 LED(5) 및 제2 LED(7)는 동일한 유형일 수 있다.
본 실시 예의 제2 LED(7)는 시야 방향 x에 대해 제1 LED(5)에 상대적으로 후방에 오프셋 배치된다. 이는 도 8 내지 도 11 중 하나에 따른 투과 스펙트럼(25)을 갖는 적외선 차단 필터(23)가 제2 LED(7)의 앞에 그리고 보호 요소(17b) 뒤에 배치된다는 사실 때문이다. 제2 광 스펙트럼(21, 도 7 참조)에 따른 제2 LED(7)의 빛은 평균적으로 상부의 제2 파장 영역(L)보다 하부의 제1 파장 영역(K)에서 훨씬 더 강하게 조사되며, 전송 스펙트럼 25(그림 8 및 11 참조)에 따라, 평균적으로 하부의 제1 파장 영역(K)에서보다 상부의 제2 파장 영역(L)에서 적외선 차단 필터(23)에 의해 적게 통과된다. 따라서, 제2 LED(7)의 제2 광 스펙트럼(21)과 적외선 차단 필터(23)의 투과 스펙트럼(25)은 따라서 상부의 제2 파장 영역(L)에서 광을 감소시킬 때 상호 보완적이다. 이것은 적외선 차단 필터(23)의 광 입구 측(27)과 적외선 차단 필터(23)의 광 출구 측(29) 사이의 적외선 차단 필터(23)의 두께(D)가 보다 얇게 설계될 수 있다는 긍정적인 효과를 가지며, 적외선 차단 필터(23)로 인해 제2 LED(7)가 후방으로 변위(오프셋)되어야 하는 제2 LED(7)의 광 출구 측(29)으로부터 외부 표면(15)까지의 거리 S를 가능한 한 낮아지도록 한다.
제2 LED(7), 적외선 차단 필터(23) 및 보호 요소(17b)가 정확히 끼워지는 방식으로 배치되는 삽입부(1)의 정면 벽(13)의 홈(11b)은 여기서 직경 B를 갖는다. 홈(11b)에는 거울과 같은 실린더 측면 내부 표면이 제공될 수 있지만, 여기에 설명된 실시 예에서 다른 수단에 의해 키홀 효과가 이미 충분한 정도로 감소될 수 있기 때문에, 이것이 반드시 필요한 것은 아니다. 정면 벽(13) 대신에, 내경 B를 갖는 슬리브가 또한 제2 LED(7), 적외선 차단 필터(23) 및 보호 요소(17b)를 정확히 끼워 맞추는 방식으로 둘러쌀 수 있으며 추가적으로 거울과 같은 방식일 수 있다. 적외선 차단 필터(23)의 방사상 외부 표면에는 거울과 같은 금속층이 제공될 수 있다.
직경 B 및 광 출구 측(29)과 제2 LED(7)와 외부 표면(15) 사이의 거리 S 의 비 B/S는 적외선 차단 필터(23)로 인해 제2 LED(7)가 변위되거나 후방으로 오프셋되어 제2 LED(7)에 의해 조명을 받는 공간 각도(Ω)를 결정한다. 조명을 받는 공간 각도 Ω는 가능한 한 키홀 효과를 줄이기 위해 적어도 2.24 스테라디안, 즉 단위 반구의 약 35% 가 되어야 한다. 여기서는 B/S 비율이 약 1.5이다.
거리 S를 가능한 한 짧게 유지하기 위해, 한편으로는 적외선 차단 필터(23)의 가능한 한 작은 두께(D), 예를 들어 0.3mm ~ 직경 B의 80% 가 선택되며, 이는 여전히 적절하게 높은 필터링 효과를 제공한다. 한편, 적외선 차단 필터(23)에 진입할 때 입사 축을 향한 굴절을 이용하기 위해, 적외선 차단 필터(23)의 두께(D)의 10 % 미만의 최소 거리(H)는 제2 LED(7)의 광 조사 측(31)과 적외선 차단 필터(23)의 광 입구 측(27) 사이에 놓이고, 이로써 키홀 효과를 감소시키게 된다.
복수의 제1 LED(5a-5c) 및 제2 LED(7a-7c)를 갖는 다른 실시 예는 도 2 내지 도 5에 따른 삽입부(1)의 정면(3)의 정면도에 도시된다. 화상 센서(9)는 삽입부(1)의 정면 벽(13)의 중앙에 동축으로 배치된다. n ≥ 2 인 복수 개의 제1 LED(5a-5c) 및 m ≥ 2 인 복수 개의 제2 LED가 삽입부(1)의 시야 방향(x)에 수직인 평면에서 화상 센서(9) 주변에 배치되되 화상 센서(9)의 시야 방향 축 (x)에 대해 회전 대칭 방식으로 n 배 또는 m 배로 배치된다. n = 2 및 m = 2인 도 2 및 도 4 에서, 각각 서로 정반대에 있는 제1 LED(5a, 5b)는 중앙 화상 센서(9)에 대하여 동일한 거리(C)를 가지며, 각각이 마찬가지로 서로 정반대에 위치하는 제2 LED(7a, 7b)도 마찬가지이다. n = 3 및 m = 3 인 도 3 및 도 5에서, 각각 120°만큼 서로 원주 방향으로 오프셋되어 배치된 제1 LED(5a-5c)는 제2 LED(7a, 7b)와 중앙 화상 센서(9)에 대하여 동일한 거리 C를 가지며, 마찬가지로 각각은 120°만큼 서로 원주 방향으로 오프셋되어 배치된 제2 LED(7a, 7b)도 마찬가지이다. 도 4 및 도 5의 실시 예에서, 도 2 및 도 3의 실시 예와 대조적으로 홈(11)은 원형 단면을 갖지 않고 직사각형 또는 정사각형 단면을 갖는다. 직사각형 홈(11)의 경우, 직경 B는 더 짧은 직사각형 변의 길이에 대응한다.
제1 LED(5)의 제1 광 스펙트럼(19) 및 제2 LED(7)의 제2 광 스펙트럼은 도 6 및 도 7에 예로써 도시되어 있으며, 대안적으로 제1 LED(5)의 제1 광 스펙트럼(19)은 제2 LED(7)의 제2 광 스펙트럼(21)과 동일할 수 있다. 여기서 제1 LED(5)는 형광 내시경 검사에 적합하고 청색 파장 영역에서 12nm의 절반 폭을 갖는 406nm에서 피크를 갖는 제1 광 스펙트럼(19)을 갖는 청색 LED이다. 여기서 제2 LED(5)는 400 nm 내지 550 nm의 제1 파장 영역 K에서 피크를 가지며 550nm 내지 700 nm 의 제2 파장 영역 L에서 파장이 증가함에 따라 감소하는 제2 광 스펙트럼(21)을 갖는 백색 조명 LED이다. 평균적으로, 제2 LED(5)는 제2 파장 영역(L) 에서 보다 제1 파장 영역에서 더 강하게 조명한다. 도 5 및 도 7에서 상대 강도 Irel은 파장 λ(nm)에서 무차원 방식으로 표시된다. 상대 강도 Irel은 최대 강도에서 1이 되도록 정의된다. 여기서 파장 λ1과 파장 λ2 사이의 파장 영역의 평균 강도는
Figure pct00009
로 정의된다. 따라서 제1 파장 영역 K가 파장 λ1 = 400에서 파장 λ2 = 550으로 확장되고, 제2 파장 영역 L이 파장 λ3 = 550nm에서 파장 λ4 = 700nm로 확장되면, 여기서
Figure pct00010
이다.
도 8 내지 도 11에 예로써 도시된 적외선 차단 필터(23)의 투과 스펙트럼(25)은 상이한 필터 유형 및 필터 두께에 대응한다. 도 8에는 두께 1mm인 Schott 사의 밴드 필터 BG 39(청색 유리)의 투과 스펙트럼(25)이 도시되어 있다. 1.2mm 두께의 동일한 적외선 차단 필터(23)가 도 10에 도시되어 있다. 투과 스펙트럼(25)이 적외선 차단 필터(23)의 두께(D)에 따라 스케일링된다는 것을 인식한다. 예를 들어 600nm에서의 투과율은 1mm 두께에서 약 51 %이고 1.2mm 두께에서는 46 %에 불과하다. 상위 파장 영역 L에서 더 큰 필터 효과는 다른 필터 글라스에 의해 달성될 수 있다. 두께가 1mm 인 Schott 사의 밴드 필터 BG(청색 유리)의 투과 스펙트럼(25)이 도 9에 도시되어 있다. 여기서 600nm에서의 투과율은 1mm 두께에서 약 28 %에 불과하다. 도 11에 0.67mm 두께에 대한 투과 스펙트럼(25)이 도시된 Schott 사의 밴드 필터 BG 67(파란색 유리)은 두께 D를 더욱 줄이기 위해 사용될 수 있다. 여기서 600nm에서의 투과율도 마찬가지로 30 % 미만이다.
제1 LED(5)를 통한 형광 및 광 필터(23)를 통해 필터링된 제2 LED(7)의 백색광을 통해 하나의 화상 센서(9)만으로 간단하고 신속하게 형광 내시경과 백색광 내시경 사이를 전환할 수 있다. 여기에서 화상 센서(9)는 쇼트-패스 필터 형태의 교정 필터 없이 수행하고, 이 때문에 특히 백색광 내시경에서 더 효율적이며, 조직을 가열하는 장파 광과 어떤 화상 센서(9)는 백색광 내시경에 대해 어떠한 경우에도 너무 민감하기 때문에, 상부 파장 영역에서 이미 약한 제2 LED(7)의 광과 적외선 차단 필터(23)의 조합에 의해, 처음에는 기기에 의해 조사되지 않는다. 키홀 효과는 최소 침습 작업을 위해 제한되는 직경 B가 주어지면 적절한 두께를 갖는 적외선 차단 필터(23)의 적절한 선택에 의해 감소될 수 있다.
여기서 "제1", "제2", "제3"등과 같은 구성 요소 또는 이동 방향의 번호 지정은 구성 요소 또는 이동 방향을 서로 구별하기 위해 순전히 무작위로 선택되었으며 임의로 다르게 선택할 수 있다. 그러므로 그것들은 어떤 중요한 지위를 의미하지 않는다. 구성 요소 또는 기술적 특징을 "제1"로 지정하는 것은 이 유형의 제2 구성 요소 또는 기술적 특징이 있어야 하는 정도로 오해해서는 안 된다. 더욱이, 달리 명시적으로 언급되지 않았거나 필요하지 않은 한 임의의 방법 단계는 임의의 순서 및/또는 부분에서 또는 시간과 관련하여 완전히 중첩되는 방식으로 수행될 수 있다.
본 명세서에 설명되고, 이 설명에 비추어, 유능한 기술자에게 명백한 것으로 보이는 파라미터, 구성 요소 또는 기능의 동등한 실시 예는 마치 명시적으로 설명된 것처럼 본 명세서에 포함된다. 따라서, 청구 범위의 보호 범위는 이러한 등가의 실시 예를 포함하는 것이다. 선택적인, 유리한, 선호하는, 원하는 또는 유사한 것으로 표시된 "가능한" 특징은 선택적인 것으로 이해되어야 하며 보호 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
설명된 실시 예는 예시적인 예로써 이해되어야 하며 가능한 실시 예의 최종 목록을 나타내지 않는다. 실시 예의 프레임 워크에 개시된 각각의 특징은 각각의 경우에 특징이 설명된 실시 예와는 독립적으로 단독으로 또는 하나 이상의 다른 특징과 조합하여 사용될 수 있다. 적어도 하나의 실시 예가 여기에 설명되고 도시된 반면, 이 설명에 비추어 유능한 숙련자에게 명백한 것으로 보이는 수정 및 대안적인 실시 예도 본 개시의 보호 범위에 포함된다. 더욱이, 용어 "포함하다"는 추가적인 다른 특징 또는 방법 단계를 배제하지도 않고, 용어 "하나"가 복수를 배제하지도 않는다.
1 : 삽입부 3 : 말단부 정면
5 : 제1 LED 7 : 제2 LED
9 : 화상 센서 11 : 홈
13 : 벽 17 : 보호 요소
23 : 광 필터

Claims (21)

  1. 인간 또는 동물의 신체로의 최소 침습적 삽입을 위해 말단이 가늘고 긴 삽입부(1)를 구비하는 의료용 내시경기구로서, 상기 삽입부(1)는 적어도 하나의 제1 LED(5), 제2 LED(7) 및 화상 센서(9)를 포함하고, 상기 제1 LED(5), 상기 제2 LED(7) 및 상기 화상 센서(9)는 공통 시야 방향(x)으로 정렬되며,
    상기 제1 LED(5)는 형광 내시경에 적합한 제1 광 스펙트럼(19)을 포함하고 상기 제2 LED(7)는 백색광 내시경에 적합한 제2 광 스펙트럼(21)을 포함하며, 광 필터(23)가 상기 시야 방향(x)으로 상기 제2 LED(7) 전방에 배치되고, 상기 광 필터(23)는 투과 스펙트럼(25)을 가지며, 상기 제2 LED(7)는 상기 제2 광 스펙트럼(21)에 따라 제2 파장 영역(L)에서 보다 제1 파장 영역(K)에서 평균적으로 더 강하게 조사하도록 설계되고, 상기 광 필터(23)는 상기 투과 스펙트럼(25)에 따라, 평균적으로 상기 제1 파장 영역(K)에서 보다 상기 제2 파장 영역(L)에서 상기 제2 LED(7)에 의해 방출되는 광을 더 적게 투과시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 LED(5), 상기 제2 LED(7) 및 상기 화상 센서(9)는 상기 삽입부(1)의 공통 벽(13)에 배치되는 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 LED(5), 상기 제2 LED(7) 및 상기 화상 센서(9)는 상기 삽입부(1)의 말단부 정면(3)에 배치되며 상기 시야 방향(x)은 상기 삽입부(1)의 길이 방향을 따라 말단으로 이어지는 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 LED(5)는 상기 시야 방향(x)에 대해 상기 제2 LED(7)와 비교하여 전방으로 오프셋 배치되는 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 필터(23)는 흡수 필터인 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 필터(23)는 적외선 차단 필터이며, 상기 제1 파장 영역(K)은 550nm 미만의 가시 광선 스펙트럼에 있고, 상기 제2 파장 영역(L)은 550nm 초과의 가시 광선 스펙트럼에 있는 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시야 방향(x)에 수직인 평면에 있는 상기 화상 센서(9)는 상기 제1 LED(5) 및 상기 제2 LED(7)에 대하여 본질적으로 동일한 거리(C)를 가지며, 바람직하게는 상기 제1 LED(5)와 상기 제2 LED(7)사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광 스펙트럼(19) 및 상기 제2 광 스펙트럼(21)은 상이하거나 또는 본질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 LED(5)는 백색광을 방출하는 LED이고 상기 제2 LED(7)는 청색광을 방출하는 LED이거나, 또는 상기 제1 LED(5)와 상기 제2 LED(7)는 동일한 유형인 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 필터(23)는 광 입구 측(27)과 광 출구 측(29)을 포함하고 상기 광 입구 측(27)과 상기 광 출구 측(29) 사이에서 상기 시야 방향(x)으로의 두께(D) 및 상기 시야 방향(x)에 직교하는 직경(B)을 가지며, 상기 두께는 0.3mm 내지 상기 직경의 80 % 인 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 필터(23)는 상기 광 입구 측(27)과 상기 광 출구 측(29)을 포함하고 상기 광 입구 측(27)과 상기 광 출구 측(29) 사이에서 상기 시야 방향(x)으로의 두께(D)가 0.3mm ~ 1.2mm 인 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 필터(23)의 상기 광 입구 측(31)에서 상기 제2 LED(7)의 상기 광 조사 측(31)까지의 거리(H)는 상기 시야 방향(x)으로의 상기 광 필터(23)의 상기 두께(D)의 30 % 미만, 바람직하게는 10 % 미만인 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 필터(23) 및 상기 제2 LED(7)는 상기 삽입부(1)의 벽(13)의 홈(11b)에 배치되며, 상기 벽(13)은 외부 표면(15)을 형성하고 상기 제2 LED(7)의 광 조사 측(31)으로부터 상기 외부 표면(15)까지의 거리(S)는 최대로 상기 홈(11b)의 상기 직경(B)의 2/3인 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 LED(7)의 상기 제2 광 스펙트럼(21)과 상기 광 필터(23)의 상기 투과 스펙트럼(25)은 550nm에서 700mn 사이의 상기 제2 파장 영역(L)에서 파장이 증가함에 따라 감소하며 파장이 600nm 인 상기 제2 LED(7)에서 방출되는 광에 대한 상기 광 필터(23)의 투과율은 20 % ~ 45 % 인 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    백색광에 투명한 적어도 하나의 보호 요소(17a, 17b)가 상기 제1 LED(5)의 광 조사 측 및/또는 상기 광 필터(23)의 광 출구 측(29)의 상기 시야 방향(x)으로의 전방에 배치되며, 상기 시야 방향(x)으로의 상기 보호 요소(17a, 17b)의 두께는 상기 시야 방향(x)으로의 상기 광 필터(23)의 상기 두께(D)보다 얇은 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보호 요소(17a, 17b)는 상기 제1 LED(5)의 광 조사 측 또는 상기 광 필터(23)의 광 출구 측(29)과 직접 접촉하거나, 또는 상기 적어도 하나의 보호 요소(17a, 17b)로부터 상기 제1 LED(5)의 상기 광 조사 측 또는 상기 광 필터(23)의 광 출구 측(29)까지의 거리는 상기 시야 방향(x)으로의 상기 광 필터(D)의 두께의 30 % 미만, 바람직하게는 10 % 미만인 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 광 필터(23)의 굴절률의 90 % 내지 110 % 영역에 있는 굴절률을 갖는 매체가 상기 적어도 하나의 보호 요소(17a, 17b)와 상기 제1 LED(5)의 상기 광 조사 측 또는 상기 광 필터(23)의 상기 광 출구 측(29) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    적어도 하나의 보호 요소(17a, 17b)는 보호 유리, 보호 플라스틱 및/또는 상기 제1 LED 또는 상기 광 필터(23) 상에 증착되는 이산화 실리콘 층인 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 필터(23) 및/또는 상기 제2 LED(7)는 본질적으로 시야 방향(x)으로 연장되는 거울 같은 실린더 측면 내부 표면에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 거울 같은 실린더 측면 내부 표면은 예를 들어 상기 삽입부(1)의 벽(13)에 있는 홈(11a, 11b)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    n ≥ 2 인 복수 개의 제1 LED(5a-5c) 및/또는 m ≥ 2 인 복수 개의 제2 LED(7a-7c)가 삽입부(1)의 시야 방향 x에 수직인 평면에, 상기 화상 센서(9)의 시야 방향 축(x)에 대해 각각 회전 대칭 방식으로 n 배 또는 m 배로 배치되는 것을 특징으로 하는 의료용 내시경기구.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11832797B2 (en) * 2016-09-25 2023-12-05 Micronvision Corp. Endoscopic fluorescence imaging
US11529039B2 (en) * 2018-05-08 2022-12-20 Xenocor, Inc. Non-conductive borescopes and related imaging techniques
DE102019212201A1 (de) * 2019-08-14 2021-02-18 Richard Wolf Gmbh Lichtapplikator
DE102019212199A1 (de) * 2019-08-14 2021-02-18 Richard Wolf Gmbh Lichtapplikator
DE102020202687A1 (de) 2020-03-03 2021-09-09 Richard Wolf Gmbh Medizinisch-endoskopisches Instrument
DE102020202686A1 (de) 2020-03-03 2021-09-09 Richard Wolf Gmbh Medizinisch-endoskopisches Instrument
EP3882681A1 (en) 2020-03-10 2021-09-22 Leica Instruments (Singapore) Pte. Ltd. A concept for a microscope system with an led-based illumination system
DE102020122636A1 (de) * 2020-08-31 2022-03-03 Hoya Corporation Beleuchtungsvorrichtung für ein Endoskop
DE102020134332A1 (de) 2020-12-21 2022-06-23 Hoya Corporation Beleuchtungseinrichtung für Endoskope
EP4437926A1 (de) 2023-03-29 2024-10-02 Blazejewski Medi-Tech GmbH Endoskop mit nichtaxialer kameraorientierung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012069542A1 (de) * 2010-11-25 2012-05-31 Richard Wolf Gmbh Medizinisches gerät
US20130012815A1 (en) * 2011-03-15 2013-01-10 Olympus Medical Systems Corp. Medical apparatus

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19580002D2 (de) 1993-12-31 1996-04-25 Storz Karl Gmbh & Co Endoskopisches Videosystem
US8620410B2 (en) * 2002-03-12 2013-12-31 Beth Israel Deaconess Medical Center Multi-channel medical imaging system
CN100479736C (zh) 2004-04-30 2009-04-22 株式会社莫利嗒制作所 活体观察仪器、口腔内摄像装置以及医疗用诊疗器具
CN101065051A (zh) * 2004-09-03 2007-10-31 斯特赖克Gi有限公司 用于向内窥镜供给流体介质的控制系统
DE102005015374A1 (de) 2005-03-30 2006-10-05 Schreiber, Hans, Dr. Dr. Steuerbares Kapselendoskop zur bevorzugten Anwendung in der Koloskopie nebst Bausatz hierzu
CN102271573A (zh) * 2009-01-07 2011-12-07 基文影像公司 用于检测体内病变的装置和方法
DE102009025127A1 (de) * 2009-06-17 2010-12-23 Carl Zeiss Surgical Gmbh Beleuchtungseinrichtung für ein optisches Beobachtungsgerät
JP2011224043A (ja) 2010-04-15 2011-11-10 Fujifilm Corp 光源装置及びこれを用いた内視鏡装置
SE534835C2 (sv) * 2010-05-18 2012-01-17 Gynius Ab Portabel anordning för cervisk undersökning innefattande flera ljusemitterande dioder anordnade i grupper
JP2012016545A (ja) * 2010-07-09 2012-01-26 Fujifilm Corp 内視鏡装置
FR2972815B1 (fr) * 2011-03-15 2013-03-22 Commissariat Energie Atomique Tete optique bispectrale a usage unique pour videoendoscope et videoendoscope associe
JP2012217673A (ja) * 2011-04-11 2012-11-12 Fujifilm Corp 内視鏡診断装置
JP2014180377A (ja) * 2013-03-19 2014-09-29 Canon Inc 内視鏡システム
DE102014208754A1 (de) * 2014-05-09 2015-11-12 Digital Endoscopy Gmbh Endoskopkopf mit zumindest zwei lichtquellen und endoskop mit diesem
CN107019485B (zh) * 2017-04-07 2018-02-06 南方医科大学南方医院 一种可浮于肠液中的结肠胶囊内镜

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012069542A1 (de) * 2010-11-25 2012-05-31 Richard Wolf Gmbh Medizinisches gerät
US20130012815A1 (en) * 2011-03-15 2013-01-10 Olympus Medical Systems Corp. Medical apparatus

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