DE19947811C2 - Endoskop mit elektrischer Einrichtung und Lichtleiter - Google Patents

Description

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

Endoskope mit Beleuchtungslichtleiter stellen die heutige Standardkonstruktion dar. Als Beleuchtungslichtleiter werden üblicherweise Lichtleitfaserbündel ver­ wendet. Der Beleuchtungslichtleiter verläuft in der Regel von einem proximalen seitlichen Abgang durch das Endoskop 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 Lichtleitanschlußkabel zu einer dessen proximales Ende beleuchtenden Lampe, die in diesem 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 Beleuchtungslichtleitern weitgehend gelöst. Vollständige Abdichtung kann z. B. mit eingelöteten Glasfenstern erreicht werden. Der Beleuchtungslichtleiter kann getrennt ausgebildet sein mit einem inneren Beleuchtungslichtleiter, der innerhalb des abgedichteten Gehäuses verlegt ist und mit einem weiterführenden äußeren Beleuchtungslichtleiter, der mit einer Kupp­ lung anschließbar ist. Es kann auch ein vom Inneren des Gehäuses aus dem abge­ dichteten Gehäuse herausgeführter einstückiger Beleuchtungslichtleiter verwen­ det werden, der in seinem äußeren Anschlußteil entsprechend abzudichten ist.

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, wie die US 5594497 A zeigt, üblicherweise mit elektrischen Leitungen gearbeitet, die zur Stromversorgung und Signalübertragung dienen. Zusätzlich zu den schon schwierigen Abdichtungsproblemen bei den Lichtleitern kommen dann Abdichtungsprobleme mit elektrischen Leitungen, Anschlußstec­ kern und dergleichen dazu, die sich als schwieriger beherrschbar herausgestellt haben, als die Abdichtungsprobleme bei Lichtleitern.

Die US 5166787 A zeigt ein gattungsgemäßes Endoskop mit einem Beleuch­ tungslichtleiter und mit elektrisch betriebenen und/oder gesteuerten Einrichtun­ gen in Form von Videokameras, Lichtdioden und dergleichen, die über aus dem Endoskop herausgeführte Leitungen nach außen angeschlossen sind. Diese Lei­ tungen können in einer beschriebenen Alternative auch zur opto-elektrischen Übertragung ausgebildet sein. In dieser Variante wären dann also die aus dem Endoskopinneren nach draußen herauszuführenden elektrischen Leitungen durch optische Leitungen zu ersetzen. Auch bei dieser Variante lassen sich die Proble­ me mit der Abdichtung zusätzlicher Leitungen nicht vermeiden.

Einzelheiten über opto-elektrische Wandlung lassen sich der US 5436553 A entnehmen.

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 sind die zur Energieübertragung und zur Übertragung von Steuersigna­ len und dergleichen vorgesehenen Lichtleiter, die vom abgedichteten Gehäusein­ neren nach außen verlaufen, nicht wie beim. Stand der Technik, gesondert verlegt und mit gesonderten Abdichtungsstellen versehen, sondern sie sind als Teilquer­ schnitte des Beleuchtungslichtleiters ausgebildet. Sie nutzen daher die vorhande­ ne Abdichtung des Beleuchtungslichtleiters. Mit den zusätzlichen Lichtleitern kommen keine zusätzlichen Abdichtungsprobleme hinzu. Es kann die bewährte Abdichtungstechnologie für Bildlichtleiter, z. B. mit 100% dichten Fenstern, verwendet werden.

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 2 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 3 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 4 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 5 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 6 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 7 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 um 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 inneren Beleuchtungslichtleiter 10 gefüllt, der aus Abdichtungsgründen hinter dem Fenster 9 mit einer distalen Endfläche 11 endet, mit der er Licht in das Beobachtungsgebiet abstrahlt. Der innere 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 in­ nere Beleuchtungslichtleiter vor einem Fenster 12a, das z. B. eingelötet ist und für 100% Abdichtung des Gehäuses sorgt. Außerhalb des Stutzens 12 ist der in­ nere Beleuchtungslichtleiter 10 in einem Anschlußkabel mit Schutzhülle 13 als getrennter äußerer Beleuchtungslichtleiter 10' weitergeführt, welcher mit einem Stecker 13a auf dem Anschlußstutzen 12 in der dargestellten Weise aufsteckbar ist. Der äußere Beleuchtungslichtleiter 10' führt in dem Anschlußkabel bis zu der Beleuchtungslichtquelle 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 den Beleuchtungslichtleitern 10, 10' beigelegt und verläuft mit diesen von der proximalen Endfläche 14 bis in das Gehäuse 4 des Endosko­ pes 1 hinein. Dort ist er abgezweigt und an einen L/E-Wandler 20 angeschlossen. Dieser ist als Leistungswandler ausgebildet und besorgt über die elektrischen Leitungen 21 und 22 die Stromversorgung der Videokamera 5 und des Stellmo­ tors 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 den Beleuchtungslichtleitern 10, 10' beigelegt ist, den äußeren Beleuchtungslichtleiter 10' aber an seinem proximalen Ende vor der Beleuchtungslichtquelle 2 seitlich abzweigend verläßt und dort an einen L/E-Wandler 26 angeschlossen ist, der über eine Da­ tenleitung 27 an ein Steuergerät 28 angeschlossen ist, welches zu Steuerungs- und Bildverarbeitungszwecken 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 den Beleuchtungslichtleitern 10, 10' bis in das Gehäuse 4 des Endoskopes 1 verlegt ist, dort abzweigt und an einen L/E-Wandler 32 angeschlossen ist, der mit einer elektrischen Leitung 33 zur Übertragung 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.

Die Beleuchtungslichtleiter 10, 10' können abweichend von der dargestellten am Anschlußstutzen 12 getrennten Ausführung auch durchgehend einstückig von der distalen Endfläche 11 bis zu der proximalen Endfläche 14 ausgeführt sein. Wer­ den sie in der dargestellten vorteilhaften Ausführung getrennt mit abnehmbarem Anschlußkabel ausgebildet, so ist an der Trennstelle mit dem Fenster 12a dafür Sorge zu tragen, daß die Beleuchtungslichtleiter 10, 10' und die getrennten, zu Übertragungszwecken dienenden Lichtleiter 19, 25, 31 und 35, die ggf. auch nur aus einzelnen Fasern bestehen können, jeweils gesondert, sich an der Trennstelle fluchtend gegenüberliegend, 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 Lichtblenden voneinander getrennt sind.

Die Beleuchtungslichtleiter 10, 10' können ebenfalls zur erfindungsgemäßen Übertragung verwendet werden. Der innere Beleuchtungslichtleiter 10 kann wie in der Figur dargestellt, mit ei­ nem Teilquerschnitt innerhalb des Gehäuses 4 des Endoskopes 1 mit einer dista­ len Stirnfläche 11' enden, von der dort abgestrahltes Licht mit Umlenkspiegeln 38 auf einen L/E-Wandler 39 gekuppelt wird, der die Stromversorgung eines nicht dargestellten 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 rächt 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 äußere Beleuchtungslichtleiter 10' kann an der proximalen Endfläche 14 zu­ sätzlich 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 dargestellten elektrischen Einrichtung zugeführt werden. Die Strecke zwischen dem Wandler 39 im Inneren des Gehäuses 4 und der zusätzlichen Lampe 42 am proximalen Ende des äußeren Beleuchtungslichtleiters 10' kann auch in umge­ kehrter Weise zur Datenübertragung von innen nach außen verwendet werden.

Claims (7)

1. Medizinisches Endoskop (1) mit einem abgedichteten Gehäuse (4), mit einem im Gehäuse (4) abgedichtet verlegten inneren Beleuchtungslicht­ leiter (10), der mit einem äußeren Beleuchtungslichtleiter (10') bis zu einer Beleuchtungslichtquelle (2) verlängert ist, und mit im Gehäuse (4) ange­ ordneten elektrisch betriebenen und/oder gesteuerten Einrichtungen (5, 6), die über Elektro/Licht-Wandler (E/L-Wandler) (24) oder über Licht/Elektro-Wandler (L/E-Wandler) (20, 32, 36, 39) an die im Inneren des abgedichteten Gehäuses (4) angeordneten Enden von Lichtleitern (25, 19, 31, 35, 11') angeschlossen sind, welche im Gehäuse (4) abgedichtet angeordnet und außerhalb bis zu L/E-Wandlern (26) oder E/L-Wandlern (15, 30, 34) verlängert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (25, 19, 31, 35, 11') als Teilquerschnitte der Beleuchtungslichtleiter (10, 10') ausgebildet sind.

2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilquer­ schnitt als mit dem Beleuchtungslichtleiter (10, 10') verlegtes gesondertes Lichtleitfaserbündel (19, 25, 31, 35) ausgebildet ist.

3. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ende des Teilquerschnittes (19, 25, 31, 35) vom entsprechenden Ende des Beleuchtungslichtleiters (10, 10') abzweigt und zum Wandler (26, 30, 34, 24, 32, 20, 36) verlegt ist.

4. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den äuße­ ren Beleuchtungslichtleiter (10') beleuchtende Beleuchtungslichtquelle (2) einen E/L-Wandler bildet.

5. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Gehäuses (4) angeordnete E/L-Wandler (30, 34, 42) gesondert von der Beleuchtungslichtquelle (2) an außerhalb des Gehäuses (4) angeordnete Enden von Lichtleitern (31, 35, 10') angeschlossen sind.

6. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein E/L- Wandler (24) im Inneren des Gehäuses (4) an das dortige Ende des Teil­ querschnittes (25) und ein L/E-Wandler (26) außerhalb des Gehäuses (4) an das dortige Ende des Teilquerschnittes (25) angeschlossen ist.

7. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Teil­ querschnitte (19, 25, 31, 35) des Beleuchtungslichtleiters (10) mit ihren im Inneren des Gehäuses (4) liegenden Enden an Wandler (15, 20, 24, 26, 30, 32, 34, 36) angeschlossen sind.