DE19947811A1 - Endoskop mit elektrischer Einrichtung und Lichtleiter - Google Patents

Abstract

Ein medizinisches Endoskop mit abgedichtetem Gehäuse und darin angeordneter elektrisch betriebener und/oder gesteuerter Einrichtung sowie mit einem von außen abgedichtet in das Gehäuse verlegten Lichtleiter mit Elektro/Licht-Wandler (E/L-Wandler) an einem Ende ist dadurch gekennzeichnet, daß am anderen Ende des Lichtleiters ein Licht/Elektro-Wandler (L/E-Wandler) angeordnet ist, wobei eines der Enden des Lichtleiters im Gehäuseinneren angeordnet ist und der dort vorgesehene Wandler elektrisch an die elektrische Einrichtung angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Endoskop der im Oberbegriff des Anspruches 1 ge­ nannten Art.

Gattungsgemäße Endoskope stellen die heutige Standardkonstruktion dar. Als Lichtleiter werden üblicherweise Lichtleitfaserbündel verwendet. Der Lichtleiter verläuft in der Regel von einem proximalen seitlichen Abgang durch das Endo­ skop und dessen distalen dünneren Schaft bis zum distalen Ende des Endoskopes, von dem er mit seiner distalen Endfläche Licht zur Beleuchtung des Sichtfeldes abstrahlt. Von dem seitlichen Abgang aus dem Endoskop führt ein Lichtleitan­ schlußkabel zu einer dessen proximales Ende beleuchtenden Lampe, die in die­ sem Fall den Elektro/Licht-Wandler (E/L-Wandler) bildet.

Bei medizinischen Endoskopen ist ein abgedichtetes Gehäuse vorgesehen, das die innenliegenden optischen und elektrischen Einrichtungen vor Flüssigkeits- und Dampfzutritt, letzteres insbesondere bei dem aus Sterilitätsgründen erforderlichen Heißdampfautoklavieren, schützt. Die dabei auftretenden Abdichtungsprobleme sind bei der Durchführung von Lichtleitern weitgehend gelöst. Vollständige Ab­ dichtung kann z. B. mit eingelöteten Glasfenstern erreicht werden.

Im Inneren des Endoskopes angeordnete elektrische Einrichtungen wie z. B. Vi­ deokameras, elektrische Stellmotoren, z. B. zur Fokusverstellung, müssen jedoch elektrisch betrieben, also mit Strom versorgt werden und benötigen Steuerzulei­ tungen von außen, um sie in ihrer Betriebsweise zu steuern oder um Signale nach außen abzugeben, z. B. Steuerrückmeldungen oder im Falle einer Videokamera, ein Videosignal.

Neben weitgehend unbefriedigenden Lösungen, z. B. mit Energieversorgung durch eingebaute Batterien oder Signalübertragung über Funkstrecken, wird beim Stand der Technik üblicherweise mit elektrischen Leitungen gearbeitet, die zur Stromversorgung und Signalübertragung dienen. Zusätzlich zu den schon schwie­ rigen Abdichtungsproblemen bei den Lichtleitern kommen dann Abdichtungspro­ bleme mit elektrischen Leitungen, Anschlußsteckern und dergleichen dazu, die sich als schwieriger beherrschbar herausgestellt haben, als die Abdichtungspro­ bleme bei Lichtleitern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein gattungsgemäßes En­ doskop mit verringerten Abdichtungsproblemen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird als Stromübertragungsleitung ein Lichtleiter vorgesehen, der an einem Ende einen E/L-Wandler und am anderen Ende einen Licht/Elektro- Wandler (L/E-Wandler) aufweist. Mit einer Lampe als E/L-Wandler und einem Leistungs-L/E-Wandler am anderen Ende, und zwar im Inneren des Endoskopge­ häuses, kann die Stromversorgung für dort vorgesehene elektrische Einrichtungen besorgt werden. Mit modulierbaren E/L-Wandlern z. B. modulierbaren Lampen am einen Ende eines Lichtleiters und einem für Signalzwecke geeigneten L/E- Wandler am anderen Ende kann eine Datenübertragungsstrecke vorgesehen werden, die zur Steuerung oder Signalübertragung z. B. des Videosignals dient. Ge­ eignete elektro-optische Bauelemente sind zu geringen Kosten und in geeigneter Baugröße verfügbar. Elektrische Leitungen mit ihren Durchführungs- und Ab­ dichtungsproblemen werden vermieden. Es kann die bewährte Abdichtungstech­ nologie für Lichtleiter, z. B. mit 100% dichten Fenster, verwendet werden. Ferner ergibt sich bei dieser Technologie der bekannte Vorteil geringerer Störempfind­ lichkeit gegen elektrische Störstrahlung, die in der Nähe elektrochirurgischer Ge­ räte ein besonderes Problem darstellt.

Der für Übertragungszwecke verwendete Lichtleiter kann gesondert mit eigener Durchführung in das Endoskopgehäuse verlegt werden. Vorteilhaft sind jedoch die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Hierbei wird ein Teilquerschnitt des zu Beleuchtungszwecken ohnehin vorhandenen Beleuchtungslichtleiters verwen­ det, so daß an dessen Ein- und Durchführung in das Endoskop nicht von der be­ währten Technik abgewichen werden muß.

Im Inneren des Endoskopes kann dabei der als Lichtleiter verwendete Teilquer­ schnitt des Beleuchtungsleiters verkürzt enden, um an einen L/E-Wandler gekop­ pelt zu werden. Dabei kann dessen Beleuchtung über den gemeinsamen proxi­ malen Querschnitt von der Beleuchtungslichtquelle erfolgen. Vorteilhaft sind jedoch die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Hierbei wird der zu Übertra­ gungszwecken verwendete Lichtleiter zwar über die gesamte Verlegestrecke mit dem Beleuchtungslichtleiter verlegt, ist jedoch als gesondertes Lichtleitfaserbün­ del beigelegt, das an beiden Enden abgesondert zugänglich ist.

Vorteilhaft kann dabei gemäß Anspruch 4 an einem oder vorzugsweise beiden Enden der Lichtleiter vom Beleuchtungslichtleiter abgezweigt und in konstruktiv günstiger Weise bis zum Montageort des zugehörigen Wandlers verlegt sein.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen. Die zu Beleuch­ tungszwecken dienende Lichtquelle kann insbesondere als E/L-Wandler für hohe Leistungen, also zur Stromerzeugung, verwendet werden. Die Lichtquelle kann aber auch zusätzlich moduliert werden und daher auch - ggf. in Überlagerung - zur Datenübertragung in das Endoskop hinein verwendet werden.

Alternativ kann auch gemäß Anspruch 6 als proximaler E/L-Wandler eine geson­ derte Lichtquelle verwendet werden, die z. B. mit geringerer Leistung und z. B. in Ausführung als Leuchtdiode zur besonders schnellen Signalübertragung und auch zur Kleinleistungsübertragung gut geeignet ist.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 7 vorgesehen. Auf diese Weise ist in umgekehrter Richtung eine Datenübertragung aus dem Endoskop nach draußen möglich, beispielsweise zur Rückführung von Steuersignalen und insbesondere zur Übertragung eines Videosignals.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 8 vorgesehen. Mit einer Vielzahl von entsprechend mit Wandlern versorgten Lichtleitern lassen sich komplexe Stromversorgungen, Steuerungen und Datenübertragungen in Lichtleitertechnik realisieren.

Lichtleiter können auch zur bidirektionalen Signalübertragung, gegebenenfalls auch mit zusätzlicher Leistungsübertragung verwendet werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch im Schnitt durch ein Endoskop und eine Lichtquelle mit Steuer- und Empfangseinrichtung dargestellt.

Die Figur zeigt ein Endoskop 1, eine Beleuchtungslichtquelle 2, die außerhalb angeordnet ist und eine im Bereich der Beleuchtungslichtquelle 2 vorgesehene Steuer- und Empfangseinrichtung 3.

Das Endoskop 1 weist ein nach außen abgedichtet verschlossenes Gehäuse 4 auf. In diesem ist eine elektrische Einrichtung vorgesehen, mit einer Videokamera 5 und einem elektrischen Stellmotor 6, der mit einer Stellstange 7 die Videokamera 5 in Pfeilrichtung verstellen kann gegenüber einem distal vor der Videokamera 5 angeordneten Objektiv 8, das durch ein Fenster 9 das Beobachtungsfeld vor dem distalen Ende des Endoskopes 1 betrachtet.

Der distale Endbereich des Endoskopes ist außerhalb des von der elektrischen Einrichtung 5, 6 benötigten Raumes mit einem als Lichtleitfaserbündel ausgebil­ deten Beleuchtungslichtleiter 10 gefüllt, der aus Abdichtungsgründen hinter dem Fenster 9 mit einer distalen Endfläche 11 endet, mit der er Licht in das Beob­ achtungsgebiet abstrahlt. Der Beleuchtungslichtleiter 10 ist proximal in einen Anschlußstutzen 12 geführt, der in üblicher Weise seitlich aus dem Gehäuse 4 des Endoskopes 1 ragt. In dem Anschlußstutzen 12 endet der Beleuchtungslicht­ leiter vor einem Fenster 12a, daß z. B. eingelötet ist und für 100% Abdichtung des Gehäuses sorgt. Außerhalb des Stutzens 12 ist der Beleuchtungslichtleiter 10 in einem Anschlußkabel mit Schutzhülle 13 weitergeführt, welches mit einem Stecker 13a auf dem Anschlußstutzen 12 in der dargestellten Weise aufsteckbar ist. Der Beleuchtungslichtleiter 10 führt in dem Anschlußkabel bis zu der Be­ leuchtungslichtquelle 2, in der seine proximale Endfläche 14 von einer Lampe 15 mit Reflektor 16 bestrahlt wird. Die Lampe 15 wird über eine Leitung 17 von einer Stromquelle 18 versorgt.

Ein Lichtleiter 19 ist dem Beleuchtungslichtleiter 10 beigelegt und verläuft mit diesem von der proximalen Endfläche 14 bis in das Gehäuse 4 des Endoskopes 1 hinein. Dort ist er abgezweigt und an einen L/E-Wandler 20 angeschlossen. Die­ ser ist als Leistungswandler ausgebildet und besorgt über die elektrischen Leitun­ gen 21 und 22 die Stromversorgung der Videokamera 5 und des Stellmotors 6.

Das Videosignal der Videokamera 5 verläßt diese auf einer elektrischen Daten­ leitung 23 und wird über einen E/L-Wandler 24 in einen Lichtleiter 25 gekoppelt, der ebenfalls dem Beleuchtungslichtleiter 10 beigelegt ist, diesen aber an seinem proximalen Ende von der Beleuchtungslichtquelle 2 seitlich abzweigend verläßt und dort an einen L/E-Wandler 26 angeschlossen ist, der über eine Datenleitung 27 an ein Steuergerät 28 angeschlossen ist, welches zu Steuerungs- und Bildver­ arbeitungszwecken dient.

Steuersignale zum Steuern der Videokamera 5 gelangen aus dem Steuergerät 28 über eine elektrische Leitung 29 zu einem E/L-Wandler 30 und von dort an einen Lichtleiter 31, der wiederum zusammen mit dem Beleuchtungslichtleiter 10 bis in das Gehäuse 4 des Endoskopes 1 verlegt ist, dorrt abzweigt und an einen L/E- Wandler 32 angeschlossen ist, der mit einer elektrischen Leitung 33 zur Übertra­ gung der Steuersignale an die Videokamera 5 angeschlossen ist.

Die Steuerung des Elektromotors 6 erfolgt in gleicher Weise von dem Steuergerät 28 aus über eine elektrische Leitung 33, einen E/L-Wandler 34, einen Lichtleiter 35, einen L/E-Wandler 36 und eine elektrische Leitung 37.

Der Beleuchtungslichtleiter 10 kann abweichend von der dargestellten am An­ schlußstutzen 12 getrennten Ausführung auch durchgehend von seiner distalen Endfläche 11 bis zu seiner proximalen Endfläche 14 ausgeführt sein. Wird er in der dargestellten vorteilhaften Ausführung mit abnehmbarem Anschlußkabel aus­ gebildet, so ist an der Trennstelle mit dem Fenster 12a dafür Sorge zu tragen, daß der Beleuchtungslichtleiter 10 und die getrennten, zu Übertragungszwecken dienenden Lichtleiter 19, 25, 31 und 35, die ggf. auch nur aus einzelnen Fasern be­ stehen können, jeweils gesondert, sich an der Trennstelle fluchtend gegenüberlie­ gend, gelagert sind, um Überstrahlungen von dem einen zum anderen Lichtleiter zu verhindern. Auch das Fenster 12a kann dazu geeignet ausgebildet sein, z. B. mit einer Anzahl entsprechend angeordneter Einzelfenster, die durch Lichtblen­ den voneinander getrennt sind.

Der Beleuchtungslichtleiter 10 kann ebenfalls zur erfindungsgemäßen Übertra­ gung verwendet werden. Er kann wie in der Figur dargestellt, mit einem Teil­ querschnitt innerhalb des Gehäuses 4 des Endoskopes 1 mit einer distalen Stirn­ fläche 11' enden, von der dort abgestrahltes Licht mit Umlenkspiegeln 38 auf ei­ nen L/E-Wandler 39 gekuppelt wird, der die Stromversorgung eines nicht darge­ stellten elektrischen Gerätes besorgt.

Eine Übertragungsstrecke in das Endoskop hinein oder aus diesem heraus kann auch mit einem Lichtleiter 40 geschaffen werden, der getrennt vom Beleuch­ tungslichtleiter 10 verlegt und in nicht dargestellter Weise abgedichtet durch das Gehäuse 4 geführt ist und der mit seinem distalen Ende im Gehäuse 4 an einen Wandler 41 angeschlossen ist.

Der Beleuchtungslichtleiter 10 kann an seiner proximalen Endfläche 14 zusätz­ lich zur Lampe 15 auch noch gesondert in einem Teilquerschnitt von einer Lampe 42 über Umlenkspiegel 43 und 44 beleuchtet werden. Die Lampe 42 wird von einer Stromquelle 45 angesteuert, z. B. mit moduliertem Licht. Dieses kann z. B. im Inneren des Endoskopgehäuses 4 an der Stufenendfläche 11' über den dort vorgesehen Wandler 39 ausgekoppelt und zu Steuerungszwecken einer nicht dar­ gestellten elektrischen Einrichtung zugeführt werden. Die Strecke zwischen dem Wandler 39 im Inneren des Gehäuses 4 und der zusätzlichen Lampe 42 am proximalen Ende des Beleuchtungslichtleiters kann auch in umgekehrter Weise zur Datenübertragung von innen nach außen verwendet werden.

Claims (8)

1. Medizinisches Endoskop (1) mit abgedichtetem Gehäuse (4) und darin angeordneter elektrisch betriebener und/oder gesteuerter Einrichtung (5, 6), sowie mit einem von außen abgedichtet in das Gehäuse (4) verlegten Lichtleiter (10, 19, 25, 31, 35, 40) mit Elektro/Licht-Wandler (E/L- Wandler) (15, 24, 30, 34, 42) an einem Ende, dadurch gekennzeichnet, daß am anderen Ende des Lichtleiters ein Licht/Elektro-Wandler (L/E- Wandler), (20, 26, 32, 36, 39) angeordnet ist, wobei eines der Enden des Lichtleiters im Gehäuseinneren (4) angeordnet ist und der dort vorgesehe­ ne Wandler (20, 24, 32, 36, 39, 41) elektrisch an die elektrische Einrich­ tung (5, 6) angeschlossen ist.

2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (11', 19, 25, 31, 35) als Teilquerschnitt eines zur Beleuchtung des Sicht­ feldes dienenden, am proximalen Ende mit einer Lichtquelle (15) be­ leuchteten Lichtleiters (10) ausgebildet ist.

3. Endoskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilquer­ schnitt nach Fertigstellung des als Lichtleitfaserbündel ausgeführten Be­ leuchtungslichtleiters (10) diesem als Lichtleitfaserbündel (19, 25, 31, 35) beigelegt ist.

4. Endoskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ende des Lichtleiters (19, 25, 31, 35) vom entsprechenden Ende des Be­ leuchtungslichtleiters (10) abgezweigt zum Wandler (26, 30, 34, 24, 32, 20, 36) verlegt ist.

5. Endoskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Be­ leuchtungslichtleiter (10) beleuchtende Lichtquelle (15) den E/L-Wandler bildet.

6. Endoskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der E/L- Wandler (30, 34, 42) gesondert von der Lichtquelle (15) proximal an den Lichtleiter (31, 35, 10) angeschlossen ist.

7. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der E/L- Wandler (24) am distalen Ende des Lichtleiters (25) und der L/E-Wandler (26) am proximalen Ende des Lichtleiters (25) angeschlossen ist.

8. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Licht­ leiter (19, 25, 31, 35, 40) im Gehäuse (4) endend und mit Wandlern (15, 20, 24, 26, 30, 32, 34, 36, 41) vorgesehen sind.