DE3012150A1 - Endoskopvorrichtung mit medizinischer instrumentanordnung - Google Patents

Endoskopvorrichtung mit medizinischer instrumentanordnung

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    • A61N5/06Radiation therapy using light
    • A61N5/0601Apparatus for use inside the body

Description

Endoskopvorrichtung mit medizinischer Instrumentanordnung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Endoskop gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere auf eine Endoskopvorrichtung mit einer medizinischen Instrumentanordnung, mit welcher betroffene Körperteile durch partielle Erwärmung in einer Körperhöhle medizinisch beeinflußt werden können.
Da festgestellt wurde, daß bösartige (malignant) Tumore, wie z.B. Krebs, ihre Fähigkeit zur Vervielfältigung bzw. zum Wuchern bei Temperaturen über 400C verlieren, ist es möglich, Krebs durch Erwärmung betroffener Körperstellen zu behandeln. Eine der Behandlungsmethoden wurde bei der 31· Zusammenkunft der japanischen Gesellschaft für Zellenbiologie in der Universität von Osaka am 14. November 1978 auf Einladung der Ge-
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sundheitsgruppe des japanischen Nationalinstituts für Gesundheit erläutert. Basierend auf dieser Erkenntnis vurde ein Endoskop auf herkömmliche Weise mit einer Luftzuführungsvorrichtung versehen und am distalen Endbereich des Endoskops wurde ein Saug-Auslaß derart vorgesehen, daß erwärmte Luft oder Wasser von dem Luftversorgungsanschluß auf einen Teil· der Körperhöhle geblasen wurde und dann die erwärmte Luft und/oder Wasser von dem Sauganschluß abgesaugt wurde, so daß ein
]0 Teil der Körperhöhle, d.h. der betroffene Teil erwärmt verden konnte. Ein solch konventionelles Endoskop veist jedoch keine Steuervorrichtung zur Steuerung der Temperatur der erwärmten Luft oder des erwärmten Wassers auf, die bzw. das aus dem Luftzuführungsanschluß herausgeblasen wird. Es ist daher bisher unmöglich gevesen, einen Teil einer Körperhöhle bei konstanter Temperatur zu erwärmen.
Es. vurde auch versucht, eine strahlende Heizvorrichtung zur Erwärmung der betroffenen Stelle zu verwenden, bei welcher Wärmestrahlen durch Glasfiber vervendet verden. Eine solche Vorrichtung ist beispielsveise in der japanischen Patentschrift 25 572/77 beschrieben, bei welcher Wärme- bzw. Heizstrahlen von einer Halogenlampe durch ein vorbestimmtes Verfahren konvergiert werden und die betroffene Körperstelle durch Glasfiber erwärmt wird. Diese Druckschrift offenbart jedoch keine Vorrichtung, mit welcher die betroffenen Stellen bei einer konstanten Temperatur gehalten werden könnten.
Demgemäß ist es mit einer herkömmlichen Vorrichtung bisher unmöglich gevesen, eine praktische Behandlungsmethode zu entwickeln, mit welcher Krebszellen zerstört werden können, in dem alleine die betroffene Stelle"in einer Körperhöhle bei einer spezifischen Temperatur gehalten wird, bei velcher normale bzv.
gesunde Zellen des menschlichen Körpers gedeihen
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können, während Krebszellen zerstört werden.
Des veiteren gehört es zur allgemeinen Praxis betroffene Körperstellen chirurgisch zu entfernen, indem ein elektrisches Skalpell durch den Kanal eines Endoskops eingesetzt vird. Da der Zweck in der chirurgischen Entfernung der betroffenen Körpers*eilen besteht, ist es erforderlich, daß die Körperstelle von dem elektrischen Skalpell auf mehrere 100° Temperatur'erhöht vird. Dies ist gefährlich, da normale bzv. gesunde Zellen, welche mit dem elektrischen Skalpell berührt verden, ebenfalls zerstört werden. Da des weiteren das elektrische Skalpell durch den Kanal eines Endoskops eingesetzt wird, ist die Formgebung des elektrischen Skalpells auf einem bestimmten Bereich beschränkt. Demgemäß ist die Entfernung der betroffenen Körperstelle unmöglich, wenn die Form des bösartigen Wachstums z.B. flach ist. Manchmal ist es unmöglich, eine bestimmte Körperstelle zu entfernen, wenn Gefahren, wie z.B. äußerst starke Blutungen in Abhängigkeit von der örtlichkeit des Tumors verhindert werden sollen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die vorerwähnten Nachteile zu verhindern und insbesondere eine Endoskopvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, mit welcher ein Teil einer Körperhöhle zu jeder vorbestimmten Temperatur erwärmt werden kann und mit welcher die gewünschte Temperatur leicht gesteuert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. der nebengeordneten Ansprüche gelöst· Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die vorliegende Aufgabe wird besonders vorteilhaft dadurch gelöst, daß die Endoskopvorrichtung mit
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medizinischer Instrumentanordnung ein Endoskop mit einem distalen Endbereich derart aufweist, daß eine thermische energieerzeugende Vorrichtung thermische Energie an die Außenseite des distalen Endbereiches liefern kann. Des weiteren ist ein Temperaturfühler im distalen Endbereich befestigt, der die Temperatur desjenigen Körperteils erfaßt, der durch die thermische Energie erwärmt wird und der ein der Temperatur des erwärmten Körperteils entsprechendes Meßsignal lie'fert.
Außerdem ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, mit welcher eine rückgekoppelte Steuerung der die thermische Energie erzeugenden Vorrichtung in Abhängigkeit von dem Meßwertsignal ermöglicht wird und mit welcher der erwärmte Körperteil bei einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden kann.
Mit einem derart aufgebauten Endoskop ist es möglich, den zu erwärmenden Körperteil automatisch bei einer vorbestimmten Temperatur, wie z.B. zwischen 40°C und 43°C zu halten. Auf diese Weise ist es möglich, daß ein bösartiger Tumor wirksam zerstört wird, ohne daß normale oder gesunde Zellen beschädigt werden.
Die Bezugsdaten für die Bestimmung eines vorbestimmten Temperaturwertes können beliebig gewählt werden. Demgemäß ist es möglich, die Temperatur des zu erwärmenden Körperteils frei und korrekt bei einem gewünschten Wert innerhalb des mit einer vorgegebenen Heizvorrichtung erreichbaren Energiebereichs automatisch zu steuern.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung und weitere Vorteile anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
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Pig. 1 das äußere Erscheinungsbild eines Endoskops, bei welchem die vorliegende Erfindung Verwendung gefunden hat;
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Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht des Endoskops gemäß Fig. 1;
Fig. 3 die Endfläche des distalen Endbereiches des Endoskops gemäß Fig. 1;
Fig. 4 und 5 die Konstruktion für "die mechanische Unterbrechung der infraroten Strahlen am distalen Endbereich;
10
Fig. 6 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer konkreten Ausführungsform eines Steuerkreises gemäß Fig. 2;
Fig. 7 eine andere Ausführungsform des Endoskops gemäß Fig. 2;
Fig. 8 die Konstruktion des Steuerkreises und den
nadeiförmigen Temperaturfühler gemäß Fig. 7; 20
Fig. 9 eine andere Ausführungsform des Endoskops gemäß Fig. 2 oder 7;
Fig. 10 den Aufbau der Steuerschaltung gemäß der Ausführungsform von Fig. 9; und
Fig. 11 eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Ausführungsform von Fig. 7·
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend genauer beschrieben. Aus Gründen der Kürze und Klarheit sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile der verschiedenen Ausführungsformen in den einzelnen Figuren vorgesehen. Dies bedeutet, daß mit gleichen Bezugszeichen versehene Teile in allen Figuren austauschbar sind.
Gemäß Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellung das
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] Äußere eines Endoskops gezeigt, bei welchem die vorliegende Erfindung angewendet wird. Der mit einem flexiblen Rohr bzw. einem Schlauch 10 verbundene, distale Endbereich 14 wirkt durch einen biegsamen Abschnitt bzw. einem Einführabschnitt 12 mit einer Bedienungsvorrichtung 8 zusammen. Das Lichtfenster 16 eines Lichtleiters und das Beobachtungsfenster 18 eines.optischen Beobachtungssystems sind an dem distalen Endbereich 14 angeordnet. Diese Bestandteil-e 8 bis 18 sind von herkömmlicher Bauweise. Der distale Endbereich 14 umfaßt auch eine infrarote Strahlungsquelle 20 und einen Temperaturfühler 22. Der mit dieser Konfiguration versehene distale Endbereich 14 kann in Körperbereiche, wie z.B. einen Uterus mit Krebszellen eingesetzt werden.
Gemäß Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht des Endoskops gemäß Fig. 1 dargestellt und Fig. 3 zeigt den End-Oberflächenbereich des distalen Endbereichs 14 von Fig. 1. Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist,' sind das Lichtfenster 16 und das Beobachtungsfenster an dem distalen Endbereich 14 angeordnet. Nach der Darstellung gemäß Fig. 2 wirkt das Lichtfenster 16 durch einen optischen Leiter 24, wie z.B. Fiberglas, das innerhalb des Einführabschnittes 12 und eines Universalstranges 26 angeordnet ist, mit einem Verbindungsstück 28 zusammen. Das Beobachtungsfenster 18 wirkt durch ein Objektivlinsensystem 30 und einen optischen Fiberglasleiter 32, die innerhalb des Einführabschnitt es 12 angeordnet sind, mit einem Okkular im Bereich der Bedienungsvorrichtung 8 zusammen. Die von einem wärmeundurchlässigen Zylinder 36 umgebene, infrarote Strahlungsquelle 20 bildet eine Wärmequelle und ist am distalen Endbereich 14 des Endoskopkörpers bei dieser Konstruktion angeordnet. Der Temperaturfühler 22 ist benachbart zu dem wärmeundurchlässigen Zylinder 36 angeordnet und liefert ein Meßsignal, das der Temperatur eines betroffenen Körperteils 38 ent-
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spricht, welches durch die infrarote Strahlungsquelle erwärmt werden soll, in dem die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 an der inneren Wand der Körperhöhle gemessen wird. Die infrarote Strahlungsquelle 20 und der Temperaturfühler 22 sind mit dem Verbindungsstück durch Leitungsdrähte 20a und 22a verbunden, welche innerhalb des Einführabschnittes 20 und- des Universalstranges 26 angeordnet sind. Ein wärmeundurchlässiger Draht, wie z.B. ein verdrehtes Drahtpaar, das mit Teflon'umgeben bzw. beschichtet ist, wird als Leitungsdraht 20a verwendet. Das Verbindungsstück 28 ist lösbar mit einer Energiequellenvorrichtung 40 verbunden. Eine Lichtquelle 44 ist innerhalb der Energiequellenvorrichtung gegenüber den Enden der optischen Lichtleiter 24 mit einer dazwischen befindlichen konvergierenden Linsenanordnung 42 angeordnet. Die Lichtquelle 44 ist nicht auf die beschriebene Anordnung beschränkt, sondern es kann auch eine Lampe mit einem Wolfram-Chromnickel-Doppelfaden mit einem an ihrer Hinterseite angeordneten Reflektorspiegel 45 verwendet werden. Ein berührungsloser Temperaturfühler, wie z.B. ein pyroelektrischer Infrarotstrahlungsfühler kann als kontaktfreier Temperaturfühler 22 verwendet werden. Ein Beispiel eines solchen Fühlers ist ein pyroelektrisches Metall auf einem elektrischen Leiter in einer Anordnung, wie sie von Sanyo-Elektrik aus Japan verfügbar ist. Wenn ein pyroelektrischer Infrarotstrahlungsfühler als Temperaturfühler 22 für das Messen der infraroten Strahlen von demjenigen Körperbereich, dessen Temperatur gemessen werden soll, verwendet wird, ist es notwendig, die auf den Sensor einfallenden infraroten Strahlen zu unterbrechen. Ein Unterbrecher für diesen Zweck kann elektrisch oder aber auch herkömmlich mechanisch konstruiert sein. Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Anordnung, bei welcher die Unterbrechung mechanisch durchgeführt wird. Dxes bedeutet, daß ein durch einen Motor 22.. in Rotation versetzte Abschirmflügelanordnung 222 in einer festen Positionierung zwischen der infraroten Strah-
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lungsquelle 20 und dem Temperaturfühler 22 angeordnet ist. Die auf den Temperaturfühler 22 von dem betroffenen Körperteil 38 einfallenden infraroten Strahlen oder thermischen Strahlen werden durch die Rotation der Abschirmflügelanordnung 222 unterbrochen.
Da infrarote Strahlen von der infraroten Strahlungsquelle 20 durch den betroffenen Körperteil 38 und die umgebenen Zellen 48 reflektiert werden und auf den" Temperaturfühler 22 einfallen, ist es unmöglich, genau die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 zu messen. Es wird daher unmöglich, das betroffene Körperteil bei einer vorbestimmten Temperatur zu halten.'Um dies zu verhindern, wird die von der infraroten Strahlungsquelle 20 auf das betroffene Körperteil 38 gelieferte thermische Energie mit Intervallen unterbrochen, bei welchen eine Temperatursteuerung nicht unpassend ist und die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 wird gemessen, wenn die infrarote Strahlungsquelle 20 keine thermische Energie emittiert und die Temperatursteuerung kann auf der Basis des resultierenden Ergebnisses durchgeführt werden.
Um dies elektrisch durchzuführen, vird z.B. der Tempe- raturfühler 22 etwa durch einen Analogschaltkreis ab geschaltet, vährend die infrarote Strahlungsquelle 20 mit Energie versorgt wird. Die Temperatursteuerung kann in Abhängigkeit des Signalausgangs (lg) von dem Temperaturfühler 22 durchgeführt werden, während die infrarote Strahlungsquelle 20 inaktiv bzw. abgeschaltet ist. Dies kann abwechselnd mechanisch durchgeführt werden. Gemäß der Darstellung von Pig. 5 wird der Temperaturfühler 22 jedesmal abgeschirmt, wenn die Abschirmfltigelanordnung 222 nicht gerade die infrarote Strahlungsquelle 20 abschirmt. Wenn die Abschirm-Plügelanordnung 222 um 45° weitergedreht wird, dann wird die infrarote Strahlungsquelle 20 abgeschirmt und der Schirm vor dem Temperaturfühler 22 wird wegbewegt. Auf diese Weise
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wird für den Temperaturfühler 22 ermöglicht, die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 zu messen, und zwar nur während die infraroten Strahlen von der infraroten Strahlungsquelle 20 nicht das betroffene Körperteil 38 bestrahlen und dadurch wird eine sehr genaue Temperatursteuerung erleichtert.
Weil eine gewünschte Temperatursteuerung nicht durchgeführt werden kann, wenn die durch den Temperaturfühler 22 gemessene infrarote Energie nicht allein die von der infraroten Strahlungsquelle 20 kommende Energie ist, wird die Lichtquelle 44 vorzugsweise so gewählt, daß sie keine infraroten Strahlen emittiert, um sicherzustellen, daß der Temperaturfühler 22 nur die infraroten Strahlen von der infraroten Strahlungsquelle 20 mißt. Dazu wird, wenn notwendig, ein Filter (nicht dar-• gestellt) zwischen die Lichtquelle 44 und das Lichtfenster 16 zwischengeordnet, damit elektromagnetische Wellen absorbiert werden, welche den niedrigeren Frequenzbereich der infraroten Strahlen aufweisen. Alternativ dazu können die optischen Leiter 24 einen Filter aufweisen, welcher die infraroten Strahlen unterdrücken. Das von dem Lichtfenster 16 emittierte Licht kann aus elektromagnetischen Wellen beliebiger Frequenz bestehen, so lange diese innerhalb des sichtbaren Bereiches sind, so daß normale Zellen 48 von dem betroffenen Körperteil 38 durch Beobachtung unterschieden werden können. Es liegt daher auch im Bereich der Erfindung, daß eine temperaturempfindliche Anordnung einer anderen Bauart für den Temperaturfühler 22 verwendet wird. Die Energiequellenvorrichtung 40 ist mit den Leitungsdrähten 20a und 22a verbunden und umfaßt einen Steuerkreis 46 oder eine Steuervorrichtung zur Anpassung der thermischen Energie oder eine Steuerung des Ausgangs der infraroten Strahlungsquelle 20 jeweils in Abhängigkeit mit einem Meßwertsignal Ig das von dem Temperaturfühler 22 geliefert wird. Der besondere Aufbau des Steuerkreises 46 wird nachfolgend etwas später
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noch beschrieben und nunmehr wird die Funktion des Endoskops gemäß Fig. 2 beschrieben.
Um einen betroffenen Körperteil 38, wie z.B. Krebszellen in der inneren Wand einer Körperhöhle erwärmen zu können, wird der Einführungsabschnitt 12 des Endoskopkörpers 1 in die Körperhöhle eingeführt und der distale Endbereich 14 gegenüber dem betroffenen Körperteil 38 .angeordnet. Unter diesen Bedingungen werden die infraroten Strahlen von der infraroten Strahlungsquelle in Abhängigkeit eines Ausgangssignals I von dem Steuerkreis 46 emittiert. Dadurch wird die Temperatur der betroffenen Körperstelle 38 erhöht. Der berührungslose Temperaturfühler 22 mißt die Temperatur des betroffenen Körperteils 38. Das gemessene Signal I3 wird auf den Steuerkreis 46 rückgekoppelt zur Steuerung des Ausgangs der infraroten Strahlungsquelle 20. Auf diese Weise kann die Temperatur beispielsweise um 40°C bei dem betroffenen Körperteil durch die automatische Steuervorrichtung und den Rückkopplungsmechanismus konstant gehalten verden. Demgemäß ist es möglich, die kranken bzw. abnormen Zellen des betroffenen Körperteils 38 zu zerstören, ohne daß normale bzw. gesunde Zellen 48, die die betroffene Körperstelle 38 umgeben, nachteilig beeinflußt werden.
Gemäß Fig. 6 ist ein Beispiel für den Aufbau eines Steuerkreises 46 nach Fig. 2 dargestellt. Das Meßwertsignal I wird auf einen ersten Verstärker 4O1 angelegt. Der Verstärker 46.. verstärkt das Signal I5 und liefert an seinem Ausgang ein entsprechend erstes Signal HOf velches an einen Mischer 46„ angelegt vird. Der Mischer 462 mischt das empfangene Signal bei Bedarf und liefert ein zweites Signal 112. Das zweite Signal 112 vird an einen invertierten Eingang bzv· Vergleichseingang eines Comparators 46» angelegt· Ein drittes Signal 114 von einem Sollvert Temperatursignalgenerator 46. vird an den nicht invertierenden oder
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Bezugs-Eingang des Komparators 46„ angelegt. Der Pegel des dritten Signals 114 wird durch ein Sollvertsignal DS vom Ausgang eines Sollwerttemperaturgebers 46,- bestimmt. Der Sollwerttemperatursignalgenerator 46. und der Sollvertgeber 46,- können eine entsprechende Gleichspannungsquelle und einen Spannungsteiler oder veränderlichen Widerstand zur Teilung- der Spannung der Spannungsquelle umfassen.
Der Komparator 463 vergleicht die Signale 112 und 114 und liefert an seinem Ausgang ein Vergleichssignal 116, das der Differenz aus 114-112 entspricht. Das Ausgangs— signal 116 vird an einen Zusatzverstärker 46g angelegt. Der Zusatzverstärker 46g verstärkt das Signal 1^6 und liefert ein Ausgangssignal IQ an die infrarote Strahlungsquelle 20. Bin viertes Signal 118 wird von einem zweiten Verstärker 46„ an den Mischer 46„ über einen Schalter 46g angelegt. Das Signal 118 entspricht einem fünften Signal 120, das von einem Hilfs-Temperaturfühler 47 geliefert wird. Wenn der Schalter 46« ausgeschaltet ist, ist 110 gleich 112 und die Temperatursteuerung des betroffenen Körperteils 38 wird durch die Rückkopplungsschleife von 22 nach 46.. nach 462 nach 463 nach 466 nach 20 nach 38 und nach 22 bewirkt. Die gesteuerte Sollwerttemperatur wird in diesem Falle durch den Sollwertgeber 46,- bestimmt.
Da der Abstand zwischen dem distalen Endbereich 14 und dem betroffenen Körperteil 38 nicht konstant ist, kann die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 nicht immer der spezifisch durch den Sollwertgeber 46,- bestimmten Temperatur entsprechen. In solch einem Falle wird der Schalter 46« eingeschaltet, so daß die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 und dessen Nachbarschaft durch einen Sensor 47 bestimmt wird (d.h. ein Thermistor Thermometer) und der Signalausgang von dem Sensor 47, der der gemessenen Temperatur entspricht, wird an die Rückkopplungsschleife geliefert, so daß
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Steuerfehler in Abhängigkeit der Abstandsänderung zwischen dem distalen Endbereich 14 und dem betroffenen Körperteil 38 kompensiert werden.
5 Obwohl obige Beschreibung in Bezug auf einen analogen Hilfsmechanismus dargestellt worden ist, kann ein digitaler Hilfsmechanismus ebenso verwendet werden. In diesem Falle wird ein Analog-Zu-Digital-Umsetzer zwischen den Mischer 46_ und den Komparator 46« zwischengeschaltet und ein Digital-Zu-Analog-Umsetzer wird zwischen den Komparator 46„ und den Verstärker 46g zwischengeschaltet. In diesem Falle kann eine Tastatur als Sollwertgeber 465 verwendet werden und ein ROM-Code-Umsetzer kann als Sollwerttemperatursignalgenerator verwendet werden.
Mit Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 2 dargestellt. Anstelle des berührungslosen Temperaturfühlers 22 ist ein vorstehender Nadeltemperaturfühler 22A mit einem temperaturabhängigen Halbleiterelement, wie z.B. einen Thermistor an dem distalen Endbereich 14 befestigt. Der nadeiförmige Temperaturfühler 22A und die infrarote Strahlungsquelle 20 sind elektrisch mit einem Steuerkreis 46A1 verbunden, velcher innerhalb des Einführabschnittes 12 des Endoskopkörpers 1 angeordnet und eingebaut ist. Der Steuerkreis 46A1 ist des weiteren mit einer Energieversorgungseinrichtung 46A_ innerhalb der Energieversorgungsvorrichtung 40 über eine Energiezuführungsleitung 50 verbunden. Mit einem derartigen Aufbau ist es möglich, den nadeiförmigen Temperaturfühler 22A in den betroffenen Körperteil 38 durch äußere Einwirkung einzusetzen, in dem beispielsweise ein Kolben nach der Einführung des Einführabschnittes 12 in den Körperhohlraum betätigt wird, da der nadeiförmige Fühler 22A an den distalen Endbereich 14 angepaßt ist. Auf diese Weise kann der Temperatur an der Oberfläche ebenso wie innerhalb des betroffenen Körperbereichs 38 korrekt gemessen werden,
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so daß die bösartigen Zellen tief innerhalb des betroffenen Körperteils zerstört werden können.
Der nadeiförmige Temperaturfühler 22A dient dazu, daß das Endoskop in einer bestimmten Position gehalten wird und ebenso zur Messung einer Temperatur. Auf diese Weise ist es möglich, daß die infraroten Strahlen mit einem konstanten Abstand von dem betroffenen Körperbereich 38 für eine vorgegebene Zeit emittiert werden, so daß die Stabilität der Temperatursteuerung verbessert wird. Anstelle einer Anordnung des Steuerkreises 46A1 innerhalb des Einführabschnittes 12, kann der Steuerkreis 46A1 auch innerhalb der Energieversorgungsvorrichtung vorgesehen werden, wie in Fig. 2 gezeigt.
Gemäß Fig. 8 ist der besondere Aufbau des Steuerkreises (der Steuereinheit) 46A1 und des nadeiförmigen Temperaturfühlers 22A von Fig. 7 dargestellt. Der Temperaturfühler 22A besteht aus einem Zylinder 220 der über eine Luftpumpe 222 mit einer Luftkolbensteuerung 224 verbunden ist und aus einem Druckstempel 226, der innerhalb des Zylinders 220 durch Luftdruck aus der Luftkolbensteuerung 224 auS-und abgleitet und aus einer hohlen Metallnadel 228, die an dem Druckstempel 226 befestigt ist/sowie schließlich aus einem Thermistor 22. Wenn die Nadel 228 gemäß der Darstellung nach Fig. 7 in den betroffenen Körperteil 38 durch den Luftdruck von der Luftkolbensteuerung 224 eingesetzt wird, wird die Temperatur innerhalb des betroffenen Körperteils 38 an den Thermistor 22 durch die Nadel 228 übertragen. Der Thermistor 22 weist einen Widerstandswert entsprechend dieser Temperatur auf. Die Anschlußenden des Thermistors 22 sind über Leitungsdrähte 22a mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 460 und einer geerdeten bzw. auf negativ Potential liegenden Schaltung 462 verbunden.
Der nicht invertierende Eingang des Operationsver-
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stärkers 460 ist über einen Widerstand R46.. mit dem positiven Anschluß 464 einer Energieversorgungsquelle 46A2 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 460 ist mit der Basis eines NPN-Transistors 466 verbunden. Der Kollektor des Transistors 466 ist mit der auf positiven potential liegenden Leitung 464 und der Emitter des Transistors ist mit ddr auf negativen · Potential liegenden Leitung 462 über einen Widerstand verbunden. Der Emitter des Transistors 466 ist
über einen Widerstand R46_ auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 460 rückgekoppelt. Der invertierende Eingang ist über einen Widerstand R464 auch mit dem auf negativem Potential liegenden Kreis 462 verbunden. Die Kreise 462 und 464 sind über eine Zuleitung 50 mit dem negativen bzw. positiven Elektroden einer spannungsstabilisierten Gleichspannungsquelle 46A2 verbunden. Der Kreis 462 und der Emitter des Transistors 466 sind mit der infraroten Strahlungsquelle 20 über Leitungsdrähte 20a verbunden.
Der Steuerschaltkreis 46A1 gemäß der Darstellung von Fig. 8 arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise. Unter der Annahme, daß die Nadel 228 in einen betroffenen Körperbereich 38 eingesetzt ist und die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 niedriger als die vorbestimmte Temperatur von beispielsweise 400C ist, ist der Widerstand des Thermistors 22 relativ hoch (im Vergleich zu dem Fall bei dem die Temperatur hoch ist). Daher ist das gemessene Signal I groß und ebenso das Spannungspotential bei dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 460 in Bezug auf den Kreis 462. Das Emitterpotential des Transistors 466 wird auch höher und das Ausgangssignal IQ wird größer. Auf diese Weise wird die an der infraroten Strahlungsquelle 20 anliegende Spannung vergrößert und die thermische Energie, die an den betroffenen Körperbereich 38 von der Stahlungsquelle 20 geliefert wird, wird größer· Dadurch steigt die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 an.
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Der Temperaturanstieg des betroffenen Körperteils 38 erzeugt eine Widerstandsverkleinerung bei dem Thermistor. Dadurch wird das Signal I3 kleiner und dann wird das Signal I auch kleiner. Der Temperaturanstieg des betroffenen Körperbereichs 38 wird durch eine Verringerung des Signals I unterbrochen. Der Schaltkreis 46A1 stabilisiert sich schließlich, wenn das Potential an beiden Eingängen des Operationsverstärkers 460 im wesentlichen das gleiche ist. Das Potential des nicht invertierenden Eingangsanschlusses des Verstärkers 460 kann durch den Widerstand R46.. verändert werden. Daher wird durch Anpassung des Widerstandes R46.. automatisch die thermische Energie, die an die infrarote Strahlungsquelle 20 geliefert wird, gesteuert, oder es kann eine automatische Temperatursteuerung des betroffenen Körperteils 38 bewirkt werden.
Die Steuereinheit 46A1 kann auch durch die Steuereinheit 46 gemäß Fig. 6 ersetzt werden. Da der Steuerkreis 46A1 einfach im Aufbau ist und eine geringe Anzahl von Bauelementen aufweist, kann er von seiner Größe her kompakt gestaltet und leicht innerhalb des Einführabschnittes 12 wie in Fig. 7 dargestellt, angeordnet werden·
In Fig. 9 ist eine andere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 2 oder Fig. 7 dargestellt. An dem distalen Endbereich 14 ist eine Mehrzahl, d.h. es sind mindestens zwei nadeiförmige Temperaturfühler 22A und 47A derart angeordnet, daß diese aus-und ein-gefahren werden können. Die Fühler sind über Leitungsdrähte 22a und 47a mit der Steuereinheit 46B der Energiequellenvorrichtung 40 verbunden. Eine Lampe 2OB, die sowohl infrarote Strahlen als auch sichtbares Licht emittieren kann, ist mit der Steuereinheit 46B verbunden. Diese Lampe ist gegenüber den Endbereichen der optischen Leiter bzw. Fiberglasfasern 24 angeordnet und es ist dazwischen ein konvergierendes Linsensystem 42 vorgesehen. Bei diesem Aufbau ist es möglich, daß mehrere
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Nadelfühler 22A und 47A in den betroffenen Körperteil 38 eingesetzt werden. Auf diese Weise werden die Ausgangssignale entsprechend der Temperatur eines großen Bereichs des betroffenen Körperteils an den Steuerkreis 46B geliefert. Die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 wird in Nachbarschaft zu einer Linie gemessen, welche den Fühler 22A mi-t dem Fühler 47A verbindet. Die Temperatursteuerung wird in Abhängigkeit von dem gemessenen Ergebnis durchgeführt. Genauer 'gesagt, wird die Ausgangsenergie der Lampe 22B in Antwort auf die Eingangssignale Is und 120 angepaßt, so daß der betroffene Körperteil 38 von dem Lichtfenster 16 durch die optischen Lichtleiter 24 bestrahlt wird, wobei die betroffenen Körperteile 38 bei einer bestimmten Temperatur gehalten werden. Wenn eine den Lichtpfad beeinflussende Schaltvorrichtung in dem Lichtfenster 16 angeordnet wird, um die Strahlungsrichtung entsprechend den Signalen I und 120 von den nadeiförmigen Temperaturfühlern 22A und 47A zu ändern, kann die Temperatur eines großen Bereiches der betroffenen Körperstelle bei einem konstanten Pegel gehalten werden. Des weiteren kann die Position des distalen Endbereichs 14 noch genauer in Bezug auf den betroffenen Körperteil 38 fixiert werden, da mehrere nadeiförmige Temperaturfühler vorgesehen sind. Anstelle einer sowohl infrarote Strahlen als auch sichtbares Licht emittierenden Lampe ist es auch möglich, sowohl eine infrarote Strahlungslampe als auch ein sichtbares Licht emittierende Lampe vorzusehen. In diesem Falle wird ein Halbspiegel zur Zusammensetzung des Lichtes verwendet oder die infraroten Strahlen und die sichtbaren Strahlen werden durch einen rotierenden Spiegel mit einem bestimmten Winkel zusammengeschaltet.
Eine für den Lichtpfad geeignete Schaltvorrichtung ist beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmusterschrift 7829/73 mit dem Titel »Biegbare Röhre eines Endoskops" beschrieben. (Die vorliegende Erfindung geht
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auf denselben Anmelder zurück).
Gemäß Fig. 10 ist der besondere Aufbau der Steuervorrichtung 46B gemäß Fig. 9 dargestellt. Da der Aufbau meist mit den beschriebenen Bezugseinheiten des Steuerkreises 46 gemäß Fig. 6 übereinstimmt, sind unnötige weitere Erklärungen vermieden worden.
Ein von dem Thermistor 22 abgeleitetes Signal I von dem Temperaturfühler 22A wird durch den ersten Verstärker 461 zu einem Signal 110 verstärkt. In ähnlicher Weise wird ein von dem Thermistor 47 von dem Sensor 47A abgeleitetes Signal 120 durch den zweiten Verstärker 46„ zu einem Signal 118 verstärkt. Der Temperaturfühler 47A oder der Thermistor 47 entsprechen dem Hilfstemperaturftihler 47 von Fig. 6. Die Signale 110 und 118 werden durch den Mischer 462 zu einem Signal 112 umgesetzt. Das Signal 112 wird an den invertierten Eingang des !Comparators 46 „ angelegt. Ein Signal 114 wird von dem Sollwerttemperatursignalgenerator 46- an den nicht invertierten Eingang des !Comparators 46 „ angelegt.
Der Pegel des Signals 114 kann durch einen veränderbaren Widerstand 46,- verändert werden. Ein Signal 116 wird als Ergebnis eines Vergleiches von dem Komparator 46„ erhalten. Das Signal 116 wird durch einen NPN-Transistor 46g stromverstärkt und zu einem Signal IQ
umgesetzt, welches an die Lampe 2OB angelegt wird. 30
Obwohl ein invertierter Verstärker für entweder den Verstärker 4O1 oder 46„ verwendet wird, ist eine Temperatursteuerung derart möglich, daß der Temperaturunterschied zwischen der Nachbarschaft des Sensors 22A und derjenigen des Sensors 47A konstant ist.
In Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform der Anordnung von Fig. 7 dargestellt. Die Endoskopvorrichtung
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umfaßt Leitungsröhren 60 und 62, welche, sich von der Bedienungsvorrichtung 8 bis zum distalen Endbereich erstrecken. In der Leitungsröhre 60 ist ein flexibler Zuleitungsdraht 20a mit einer an dessen Ende angeordneten infraroten Strahlungsquelle 20 eingesetzt, wobei der Zuleitungsdraht 20a aus verdrehten einzeln mit Teflon beschichteten 0,5 bis 1,0 mm im Durchmesser messenden Drähten bestehen kann. In der Leitungsröhre 62 ist ein Zuleitungsdraht 22a mit einem nadelförmigen Temperaturfühler 22A angeordnet, welcher an dessen Ende mittels einer Einspannvorrichtung 61 befestigt ist. Um einer Reaktion zu widerstehen, wenn der Fühler 22A in den betroffenen Körperteil 38 eingesetzt wird, wird der Leitungsdraht 22a vorzugsweise flexibel, jedoch bis zu einem bestimmten Ausmaß relativ steif gewählt.
Die Zuleitungsdrähte 20a und 22a sind über Verbindungsstücke 282 und 28o mit einer Energiequellenvorrichtung 4O2 verbunden, welche einen Steuerkreis 46C umfaßt.
-Um die infrarote Strahlungsquelle 20 und den Temperaturfühler 22A aus dem Endoskopkörper 1 entfernen zu können, werden die Zuleitungsdrähte 20a und 22a aus den Leitungsröhren 60 und 62 herausgezogen· Zum Einsetzen werden diese in Einsetzeinlaßöffnungen 8A und 8B eingesetzt·
Die Einheit 4O2 kann integriert mit der Energiequellenvorrichtung 4O1 ausgebildet werden, die zur Versorgung mit Licht an die optischen Lichtphasen 24 dient. In diesem Falle entsprechen, die Bestandteile 4O1 und 4O2 der Energiequellenvorrichtung 40 von Fig. 7· Der Schaltkreis 46C entspricht den Bauteilen 46A1 und 46A2
gemäß Fig. 7.
35
Wie bereits entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben, kann ein Teil der Körperhöhle auf eine gewünschte Temperatur ervärmt werden, da die Temperatur-
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Energie erzeugenden Vorrichtungen und eine temperaturmessende Vorrichtung zur Messung der Temperatur an den ervärmten Stellen am distalen Endbereich des Endoskopkörpers angeordnet sind. Der die thermische Energie abstrahlende Ausgang vird in Abhängigkeit zu einem Signal angepaßt, velches von den Temperaturmeßvorrichtungen geliefert wird. Demgemäß kann der betroffene Körperteil alleine, vie z.B. Krebszellen, virksam zerstört verden, ohne daß normale Zellen in der Nachb'arschaft beeinträchtigt verden.
Der Wert der konstanten Temperatur, d.h. der vorbestimmten Temperatur kann durch diese automatische Steuerung beibehalten und aufrechterhalten verden und vird durch Vergleich der Vervielfältigungs- bzv. Reproduktionsgeschvindigkeit von bösartigen Zellen 38 eines Krebses im Verhältnis zu der Reproduktionsgeschvindigkeit von normalen Zellen 48 bestimmt. Vie eingangs ervähnt, sind bei der 31· Zusammenkunft der japanischen Gesellschaft für Zellenbiologie mit den folgenden Experimentdaten veröffentlicht vorden· Entsprechend diesen Daten reproduzieren sich Krebszellen bis zu 50 Mal von der ursprünglichen Zahl, vährend normale Zellen sich bis zu 10 oder mehrmal bei 37°C reproduzieren. Bei 39,5°C verden jedoch die Krebszellen in ihrer Reproduktion nach einer Woche Zeitintervall gestoppt, vährend die normalen Zellen noch ihre Reproduktion fortsetzen. Bei 400C setzen die Krebszellen ihre Reproduktion nur noch bis zum 4. Tag fort und beginnen dann abrupt abzusterben. Innerhalb von 3 Tagen darauf sind ca. 80% abgestorben und der Rest ist bis zum 11. Tag vollständig abgestorben. Nach dem Bericht setzen die normalen Zellen in dieser Zeitperiode ihre Reproduktion fort und verden viermal mehr entsprechend ihrer ursprünglichen Anzahl nach einem Zeitintervall von einer Woche. Bei 410C veisen die Krebszellen keinerlei Fähigkeit zur Reproduktion mehr auf, vährend die normalen Zellen diese Fähigkeit behalten. Bei 430C
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konnte das Leben der normalen Zellen für eine Woche aufrechterhalten verden, vährend die Krebszellen vollständig innerhalb eines Tages abgestorben sind. Nach diesen Berichten wird gefolgert, daß 39,50C eine kritische Temperatur ist und daß die Temperatur zur Zerstörung abnormaler Zellen, vie z.B. Krebszellen Über 39,50C liegen muß. Es soll hierbei jedoch angemerkt verden, daß dieses Ergebnis auf Experimenten in Teströhren basiert (in vitro). Die so bestimmte vorgebbare Temperatur basiert auf verschiedenen Fällen für die praktische Anvendung. In manchen Fällen ist es möglich, die Krebszellen innerhalb einer kurzen Zeitperiode bei einer Temperatur von über 43°C zu zerstören. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann jedoch der betroffene Körperbereich 38 auf eine konstante Temperatur ervärmt verden, unabhängig von besonderen ausgevählten Werten bei einer bestimmten Temperatur.
obvohl besondere Aufbauanordnungen oben beschrieben und dargestellt vorden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die einzelnen Elemente und die damit geoffenbarten Konstruktionen beschränkt, denn für den Fachmann ergeben sich in diesem Bereich der Erfindung viele nicht erfinderische Weiterentvicklungsmöglichkeiten.
Zusammenfassend umfaßt die Endoskopvorrichtung gemäß der Erfindung mit medizinischer Instrumentenan-Ordnung einen besonders ausgebildeten distalen Endbereich Mit einer thermische Energie erzeugenden Vorrichtung, velche die erzeugte thermische Energie außerhalb des distalen Endbereichs abgibt. Ferner ist eine Temperaturmeßvorrichtung an dem distalen Endbereich befestigt, velche die Temperatur eines betroffenen Körperteils, das durch die thermische Energie ervärmt verden soll, in einen Meßvert umsetzt und ein der Temperatur des ervärmten Körperbereichs
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entsprechendes Meßsignal liefert· Schließlich ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, velche in Abhängigkeit von dem Meßsignal rückgekoppelt die thermische Energie bei der Energieerzeugung steuert, so daß die Temperatur an dem ervärmten Körperbereich bei einem vorbestimmten Pegel aufrechterhalten werden kann.
03Q04Q/Q8Q3
Leerseite

Claims (1)

  1. OLYMPUS OPTICAL CO., LTD. 43-2, 2-chome, Hatagaya, Shibuya-ku, Tokio, Japan
    Z ei
    Patentansprüche
    § 1. Endoskopvorrichtung mit medizinischer Instrumentenanä Ordnung, velche einen besonders ausgebildeten distalen Endbereich aufveist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem distalen Endbereich (14) mindestens eine thermisehe energieerzeugende Quelle (20) vorgesehen ist, mit velcher thermische Energie außerhalb des distalen Endbereiches (14) abgegeben verden kann; und mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung (22) velche an dem distalen Endbereich (14) befestigt ist und mit velcher die Temperatur desjenigen Körperteils (38) erfaßt verden kann, der durch die thermische Energie ervärmt vorden ist und mit velcher ein Meßsignal (I ) entsprechend dem Temperaturvert des ervärmten Körperteils (38) abgebbar ist; und schließlich mit einer Steuervorrichtung (46) mit velcher die thermische Energieerzeugungsvorrichtung (20) rückgekoppelt geregelt und der ervärmte Körperteil (38) bei einer vorbestimmten Temperatur gehalten verden kann.
    0300AO/0893
    BÜRO 6370 OBERURSEL·' BÜRO ÖOSO FREISING" ZWEIGBÜRO 8390 PASSAU
    LINDENSTRASSE 10 SCHNEGGSTRASSE 3-5 LUDWIGSTRASSE
    TEL. 06171/56849 TEL. 08161/62091 TEL. 0851'36616
    2. Endoskop vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Energieerzeugungsvorrichtung (20) durch eine in dem Endoskopkörper (1) angeordnete Leitungsröhre (60) lösbar von dem Endoskopkörper (1) angeordnet ist.
    3· Endoskopvorrichtung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerfassungsvorrichtung (22) durch eine in dem Endoskopkörper "(1) angeordnete Leitungsrohre (62) lösbar von dem Endoskopkörper (1) angeordnet ist.
    4. Endo*kopvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß die thermische energieerzeugende Vorrichtung värmeundurehlässige Teile (36) aufveist, mit velchen der Betrag der thermischen Energie, velche von der die thermische Energie erzeugenden Vorrichtung (20) zu der die Temperatur erfassenden Vorrichtung (22) fehlgeleitet virdf reduziert vird.
    5· Endoskopvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerfassungsvorrichtung (22) einen pyroelektrischen, berührungsfreien Temperatursensor (22) aufveist.
    6. Endoskopvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß die die Temperatur erfassende Vorrichtung (22) Vorrichtungen (221f 222) umfaßt, mit velchen die thermische Energie, velche auf den berührungsfreien Temperaturfühler pyroelektrischer Art gelangt, zerhackbar bxv. unterbrechbar ist.
    7. Endoskopvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsvorrichtung (22.,, 222) einen Motor (22.,) aufveist, velcher bei einer vorbestimmten Geschvindigkeit rotiert und eine Ab-
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    schirmfltigelanordnung (22„) durch den Motor (22..) in Rotation derart versetzt wird, daß die thermische Energie außerhalb des distalen Endbereiches (14) von der die thermische energieerzeugenden Vorrichtung
    (20) jeweils dann abgebbar ist, wenn die Abschirm— flügelanordnung (222) den berührungsfreien Temperaturfühler (22) jeweils abschirmt.-
    8. Endoskopvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die thermische Energieerzeugungsvorrichtung (20) gelieferte thermische Energie aus elektromagnetischen Wellen mit einer Frequenz in einem vorbestimmten Bereich besteht.
    9. Endoskopvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die elektromagnetischen Wellen infrarote Strahlen sind.
    10· Endoskopvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Wellen infrarote Strahlen und sichtbares Licht umfassen, wobei die Erwärmung und Beobachtung des zu erwärmenden Körperteils (38) gleichzeitig durchführbar ist.
    11. Endoskopvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (46) eine Vergleichsanordnung (46g) aufweist, welche ein Signal (II2) entsprechend dem Heßsignal (ls) mit einem Bezugssignal (114) entsprechend einem vorbestimmten Temperaturwert vergleicht, so daß ein Vergleichsergebnissignal (II6) entsprechend dem Differenzwert zwischen dem Bezugssignal (114) und dem Vergleichssignal (112) erzeugbar ist und daß eine Verstärkungsvorrichtung (46g) vorgesehen ist, mit welcher das Vergleichsergebnissignal (II6) derart verstärkt wird, daß ein Ausgangssignal (lQ) erzeugt wird, mit welchem die thermische energieer-
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    4 301215Q
    zeugende Vorrichtung (20) versorgt bzw. gesteuert verden kann·
    12· Endoslcopvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11f dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfs-Temperaturmeßkreis (47) vorgesehen ist, mit welchem ein Temperatursignal (I2O) erzeugt wird," das der Temperatur des erwärmten Körperteils (38) entspricht und wobei das Temperatursignal (I2O) in den Rückkopplungskreis der Steuervorrichtung (46) gemischt bzw. eingespeist wird.
    13· Endoskopvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
    12, dadurch gekennzeichnet, daß die die temperaturerzeugende Vorrichtung (22) eine oder mehr wärmeabhängige Elemente (22) umfaßt und daß in eine oder mehr thermisch leitende Nadeln diese wärmeabhängigen Elemente (22) eingebaut sind und daß Druckkolbenvorrichtungen (220 bis 226) bei einer vorbestimmten Position in dem distalen Endbereich (14) derart befestigt sind, daß eine oder mehrere Nadeln (228) in Richtung auf den zu ervärmenden Körperteil (38) zubevegt verden können.
    14· Endoskopvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
    13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (46) eine Steuereinheit (46A1) aufweist, welche innerhalb eines Einführabschnittes (12) der Endoskopeinheit mit dem distalen Endbereich (14) derart angeordnet ist, daß in Abhängigkeit zu dem Heßsignal (ls) eine Rückkopplungssteuerung der thermischen Energieerzeugungsvorrichtung (20) durchführbar ist.
    15. Endoskopvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Energiequellenvorrichtung (46A„) vorgesehen ist, velche mit der Steuereinheit (46A1) in dem Endoskopkörper (1) verbunden ist.
    030040/0893
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