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Die
vorliegende Erfindung betrifft Beobachtungsvorrichtungen für ein Operationsfeld
und insbesondere solche Vorrichtungen, die mit einem Endoskop gekoppelt
sind.
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Herkömmlicherweise
bestehen solche Systeme aus einer endoskopischen Kamera, die der
Chirurg manuell im Körper
des Patienten führt,
und aus einem Videomonitor, der sich in einigen Metern Abstand befindet
und auf dem das von der Kamera aufgenommene Bild angezeigt wird.
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Der
Chirurg verwendet ein chirurgisches Instrument, dessen auf dem Bildschirm
erscheinendes Angriffsende er führt.
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Solche
gewöhnlichen
Fernsehbildschirme sind schwierig sterilisierbar, so daß man sich
in der Praxis lange damit zufriedengab, diese Bildschirme von den
Patienten entfernt zu halten.
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Im
Dokument WO 98 02107 wurde eine sterile Abdeckung für Flachbildschirme
vorgeschlagen, die einfach aus einer flexiblen Ummantelung besteht, die
im wesentlichen die Form des Bildschirms hat und die durch einen
Stutzen um ein Kabel zur Stromversorgung und zum Signalaustausch
für den
Bildschirm verlängert
ist.
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In
diesem Dokument wird vorgeschlagen diese Ummantelung um das Kabel
herum abzuschließen
und permanent die Luft im Inneren der Ummantelung abzusaugen, um
diese gegen den Bildschirm zu drücken.
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Gemäß einer
Variante schlägt
dieses Dokument vor, eine steife Abdeckung um den Bildschirm herum
anzuordnen, die Anschlußöffnungen
umfaßt, die
dafür vorgesehen
sind hermetisch abgeschlossen zu werden, wenn eine Verbindung besteht.
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In
dieser Variante erhält
man nach dem Anschluß eine
vollständig
dichte Ummantelung, die es gestattet, die Einheit durch Eintauchen
zu sterilisieren ohne den Bildschirm aus der Abdeckung nehmen zu
müssen.
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Eine
solche Vorrichtung hat allerdings einen schwerwiegenden Nachteil,
da es schwer ist ihre Sterilität
sicherzustellen.
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Die
Dichtigkeit der Einheit beruht vollständig auf der Dichtigkeit zwischen
der Abdeckung und den Kabelanschlüssen. Diese Dichtigkeit ist
schwer zu garantieren, insbesondere dadurch, daß die Kabel oft bewegt oder
gezogen werden und daß der
Anschluß hohen
Kräften
ausgesetzt ist. Der hermetische Abschluß zwischen dem sterilen Äußeren und
dem nicht sterilen Inneren der Hülle
beruht also auf besonders empfindlichen Mitteln.
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Außerdem muß die steife
Abdeckung geöffnet
werden können
und hierfür
wenigstens zwei voneinander zu trennende Teile umfassen. Eine vollständige Dichtigkeit
an der Verbindungsstelle zwischen diesen beiden Teilen kann nicht
für eine
unbegrenzte Anzahl von Sterilisierungen der Hülle garantiert werden und es
kommt im Bereich dieser Verbindungsstelle ein Luftaustausch zwischen
dem Inneren und dem Äußeren der
Abdeckung zustande.
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Eine
solche Vorrichtung kann daher nicht als zuverlässig angesehen werden.
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Das
Hauptziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil abzustellen.
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Hierfür schlägt die Erfindung
eine Vorrichtung zum Beobachten eines Operationsfelds nach Anspruch
1 vor, wobei die zusammengebaute Vorrichtung unbegrenzt sterilisierbar
ist und in sterilen Räumen
aller Art eingesetzt werden kann, beispielsweise in medizinischen
Räumen
oder Laborräumen.
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Weitere
Eigenschaften, Ziele und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung deutlich werden, die
Bezug auf die beigefügten
Figuren nimmt, von denen:
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1 eine
Vorrichtung zur chirurgischen Beobachtung gemäß der Erfindung im Querschnitt
darstellt;
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2 dieselbe
Vorrichtung im selben Schnitt in einer Explosionszeichnung darstellt.
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Die
vorliegende Beobachtungsvorrichtung setzt sich aus einer Videoanzeigeeinheit 10 und
einem Gelenkarm 100, der einen Träger für die Anzeigeeinheit 10 bildet,
zusammen.
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Die
Anzeigeeinheit 10 wird aus zwei Hauptbestandteilen gebildet,
wobei diese ein Videomonitor eingeschlossen in einer dichten Hülle sind.
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Bei
dem Videomonitor handelt es sich um einen Flüssigkristallbildschirm 15 und
ein Elektronikmodul 40, das mit diesem Bildschirm durch
eine Kabelverbindung 80 verbunden ist.
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Der
Bildschirm 15 ist hier ein Bildschirm mit Flüssigkristallen
(LCD), mit aktiver Matrix, vom Mikrospitzentyp, mit Plasmatechnologie
oder mit einer Technologie ohne Transistoren vom LED-Typ (Lichtemittierende
Diode).
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In
dieser Ausführungsform
werden die beiden Elemente 15 und 40 durch die
dichte Hülle
zueinander in Position gehalten.
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Hierfür ist letztere
aus zwei Teilen 20 und 30 gebildet, wobei jedes
eine im wesentlichen ebene und rechteckige Form hat und Abmessungen,
die ein wenig über
denjenigen des Bildschirms 15 liegen.
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Das
Element 30 deckt die gesamte Rückseite des Bildschirms 15 ab.
Es hat hierfür
einen umlaufenden Abschnitt allgemein rechteckiger Form und vier
gerade Ränder,
die entlang der Ränder
des Bildschirms 15 verlaufen.
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In
ihrem zentralen Teil steht diese hintere Platte 30 vom
Bildschirm 15 in Form einer beulenförmigen Ausbauchung ab, deren
konkaver Teil, der in Richtung des Bildschirms 15 zeigt,
auf der Rückseite von
diesem eine Aussparung zur Aufnahme des Elektronikmoduls 40 bildet
und deren hinterer konvexer Teil sich in einem Hals 35 verlängert, der
dafür vorgesehen
ist in den Träger 100 gesteckt
zu werden.
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Genauer
hat die von dieser Ausbeulung 30 gebildete innere Aussparung
eine Parallelepipedform, die komplementär zu derjenigen des Moduls 40 ist.
Nachdem das Modul 40 in der inneren Aussparung der Ausbeulung 30 plaziert
und der Bildschirm 15 mit dem Modul 40 verbunden
ist, empfängt
der Bildschirm 15 auf seiner Vorderseite das Teil 20,
das die allgemeine Form eines parallelepipedischen Behälters hat,
dessen Boden die vordere Platte des Bildschirms 15 bildet
und dessen vier hochgezogenen Ränder
die vier Ränder
des Bildschirms 15 abdecken.
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Diese
vier Ränder
sind weit genug hochgezogen, damit sie auch die vier freien Ränder der
hinteren Platte 30, die über die Ränder des Bildschirms 15 überstehen,
abdecken und mit diesen zusammenarbeiten, derart, daß die zwei
Elemente 20 und 30 eine abgeschlossene Hülle um den
Bildschirm 15 und das Modul 40 bilden.
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Um
eine besonders zuverlässige
Dichtigkeit der Einheit herzustellen, wird zwischen diesen beiden
Elementen 20 und 30, insbesondere an ihrer Randverbindungsstelle,
eine mit 70 bezeichnete Teflondichtung eingesetzt.
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Wie
in der Explosionsansicht in 2 zu sehen
ist, ist die Dichtung 70 hier eine Folie, die die gesamte
Vorderseite der hinteren Platte 30 abdeckt und um die vier
freien Ränder
der hinteren Platte 30 nach hinten umgebogen ist. Diese
umgebogenen Ränder werden
zwischen den freien Rändern
der Platte 30 und den Innenseiten der hochgezogenen Ränder des vorderen
Deckels 20 eingeklemmt.
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Es
ist auch anzumerken, daß die
hochgezogenen Ränder
des Deckels 20 an ihrer Innenseite eine Verdickung 22 bilden,
deren hinteres Ende vor dem Ende des hochgezogenen Randes liegt
und eine flache Schulter bildet, die zur Platte 30 zeigt
und dafür
vorgesehen ist gegen einen Umfangsabschnitt der Vorderseite der
Platte 30 zu drücken.
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Diese
Verdickung 22 hat um den Deckel 20 herum verteilte
Gewindeeinlassungen, die dafür
ausgestaltet sind Befestigungsschrauben aufzunehmen, die durch die
hintere Platte 30 geführt
sind. Diese Verschraubung bewirkt einen besonders hohen Druck der
Verdickung 22 auf die Platte 30, wobei die Teflonfolie
dazwischen eingeklemmt wird.
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Die
Folie 70 wird also nicht nur zwischen den Seitenrändern der
Platte 30 und der Innenseite des hochgezogenen Randes des
Deckels 20 eingeklemmt, sondern auch zwischen der Verdickung 22 und
der Vorderseite der Platte 30, derart, daß die Folie 70 an
jeder Stelle des Umfangs der Platte 30 zwei zueinander
senkrechten Klemmkräften
ausgesetzt ist.
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Die
Folie 70 bedeckt hier die ganze Platte 30, sie
kann jedoch auch durch ein ringförmiges
Element ersetzt werden, daß beispielsweise
eben und parallel zur Platte 30 ist, oder zylinderförmig und
nur den Seitenrand der Platte 30 bedeckend oder auch mit
winkligem Querschnitt, um gleichzeitig den Seitenrand und den Umfangsrand
auf der Vorderseite der Platte 30 zu bedecken.
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Es
ist auch zu bemerken, daß die
Verdickung 22 vorteilhafterweise eine Rille bildet, die
nach hinten und zum Inneren des Deckels 20 offen ist und
die in komplementärer
Weise eine Umfangsrippe des Bildschirms 15 aufnimmt, um
diesen durch Klemmwirkung zwischen der Verdickung 22 und
der Platte 30 zu halten.
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Die
vorliegenden Teile 20 und 30 sind aus Glas realisiert,
was ihnen eine hohe Steifigkeit gibt sowie eine perfekte Durchsichtigkeit.
Dieses Glas schließt
vorteilhafterweise eingebettete Partikel ein, die dafür geeignet
sind eine Barriere gegen Interferenzen zu bilden, die die angezeigten
Bilder oder verschiedene nachfolgend beschriebene Steuersignale stören könnten. Es
ist möglich
die Hülle
aus mehreren Teilen zu bilden, von denen nur der Teil durchsichtig
ausgeführt
ist, der die Vorderseite des Bildschirms 15 bedeckt.
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Die
Hülle kann
auch aus Plastik hergestellt sein, beispielsweise aus Makrolon DP1-1262,
das von BAYER vermarktet wird, oder aus NORYL.
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Das
Elektromodul 40 ist mit dem Bildschirm 15 über eine
Verbindung 80 verbunden, die einfach in der Aussparung
der Ausbeulung 32 angeordnet ist.
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Aus
dem Modul 40 führt
ebenfalls eine zweite doppelte Verbindung, die die Vorderseite der
Platte 30 und den hochgezogenen Rand des Deckels 20 durchläuft bis
sie in den Innenraum der Hülle
mündet, wobei
sie an diesem Ende einen Drucksensor 160 trägt. Diese
doppelte Verbindung bildet eine zweite Übertragungsleitung, die auf
die Vorderseite des Deckels 20 führt und einen Sprachsensor 150 trägt.
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Der
Drucksensor 160 sendet ein Meßsignal an das Elektronikmodul 40,
das dann den gemessenen Druck mit einem zulässigen Schwellwert für den Innendruck
vergleicht. Dieser zulässige
Innendruck ist im vorliegenden Beispiel ein Druck, der deutlich über dem
Luftdruck liegt. Tatsächlich
wird die dichte Hülle
in einer ersten Phase unter Überdruck
gesetzt und dann hermetisch verschlossen, wobei das Elektronikmodul
den Wert dieses Überdrucks
im Zeitverlauf überwacht.
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Im
Fall eines Lecks der dichten Hülle,
das heißt
im Fall des Verlusts der Abdichtung zwischen der sterilen umgebenden
Luft und den nicht sterilen inneren Teilen der Hülle, bewirkt ein Verlust des
Innendrucks, der dann vom Elektronikmodul 40 als ein Unterschreiten
des Schwellwerts detektiert wird, die Anzeige eines visuellen Alarms
durch das Modul 40 auf dem Bildschirm 15, der
diesen Druckverlust anzeigt.
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Gemäß einer
Variante der Erfindung kann die Hülle auch mit einem anfänglichen
Unterdruck versehen werden, wobei das Modul 40 den Benutzer warnt,
wenn dieser Unterdruck in nicht gewünschter Weise nachläßt.
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Die
vorliegende Vorrichtung ist mit einem Fluid-Verbindungskanal 170 ausgestattet,
der die innere Aussparung der Ausbeulung 32 mit dem Ende des
Halterungshalses 35 verbindet. Dieser Kanal 170 ist
an seinem Ende mit einem Rückschlagventil
verschlossen.
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Nach
dem Zusammenbau der Hülle
wird der Hals 35 in eine Vorrichtung gesteckt, die dafür geeignet
ist in den Kanal 170 ein Gas einzublasen, bis ein ausreichender Überdruck
in der Hülle
erreicht ist. Nachdem die Hülle
von dieser Vorrichtung zum Unterdrucksetzen getrennt ist, hält diese
ihren Innendruck durch die gerade beschriebenen Maßnahmen mit
einer besonders hohen Zuverlässigkeit.
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Die
vorliegende Anzeigeeinheit kann, ohne Verlust des Überdrucks,
mehrere Male sterilisiert werden und dies durch Eintauchen ebenso
gut wie durch ein Verfahren auf Bestrahlungsbasis, wie etwa das
als "STERRAD" bekannte Verfahren.
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Ein
Material vom "STERRAD"-Typ gestattet eine
Sterilisation bei niedriger Temperatur (etwa 45°) für ein Plasmagas vom Typ Wasserstoffperoxid
und Anwendung einer Radiofrequenz oder von Gammastrahlen. Die Sterilisation
kann beispielsweise auch mit einem Standarddesinfektionsmittel vom
Typ "SIDEC" durchgeführt werden.
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Die
so verschlossene und abgedichtete Einheit kann damit mehrmals im
Operationssaal verwendet werden, mit einer Sterilisation zwischen
jedem Einsatz. Bei jedem Einsatz kann das Operationspersonal auf
dem Bildschirm kontrollieren, daß der Druckverlustalarm nicht
angezeigt wird, und so eine Garantie der perfekten Dichtigkeit der
Hülle und
damit ihrer Sterilität
erhalten.
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Der
Bildschirm wird einige Zentimeter über dem Körper des Patienten plaziert,
beispielsweise über
den Händen
des Chirurgen, derart, daß der
Anwender sein Auge nur über
einen eingeschränkten Abstand
anpassen muß,
was seine Augenermüdung begrenzt.
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Das
vorliegende Elektronikmodul 40 analysiert außerdem die
Ausgangssignale des Sensors 170, um entsprechend dieser
Signale verschiedene Funktionen des vorliegenden Bildschirms 15 zu
steuern und ebenfalls Befehle an weitere Vorrichtungen zu übertragen,
wie etwa ein nicht dargestelltes endoskopisches Werkzeug.
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Um
die darzustellenden Bilder zu übertragen oder
zu empfangen, hat das Modul 40 Kabelverbindungen, die durch
den hinteren Teil 32 der Hülle verlaufen und auf der hinteren äußeren Oberfläche dieses
Teils münden.
Diese Kabelverbindungen tragen an ihrem Ende elektrische Kontakte 50,
die hermetisch mit dem Material des Teils 32 verbunden
sind, um in ihrem Bereich eine hohe Dichtigkeit bereitzustellen.
Diese dichte Kontaktverbindung ist hier eine dichte Verbindung vom
Kontaktkugeltyp.
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Genauer
durchziehen die elektrischen Verbindungen den Hals 35 in
Längsrichtung
und die Metallkontakte 50 sind entlang des Halses 35 verteilt.
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Der
Träger 100 ist
ein Gelenkträger
mit Armen und Kugelgelenken, dessen Endabschnitt eine Aussparung 102 bildet,
die zum Arm 35 komplementär ist, um den Arm 35 aufzunehmen
und so die Anzeigeeinheit in der gewünschten Position zu halten. Die
Kugelgelenke des Trägers 100 sind
vorzugsweise abgedichtet vorgesehen, für eine leichtere Sterilisation
dieses Trägers,
insbesondere durch Eintauchen.
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Diese
Aussparung 102 des Trägers
ist auf ihrer Innenseite ebenfalls mit Metallkontakten versehen,
die in Kontakt mit den Kontakten des Arms 50 kommen. Diese
Kontakte sind durch eine elektrische Verbindungen verlängert, die
alle Arme und Kugelgelenke des Trägers 100 durchziehen
und die dafür ausgestaltet
sind die Bewegungen der Kugelgelenke zu gestatten.
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Somit
bewirkt das Einstecken des Arms 35 in die entsprechende
Aussparung 102 des Trägers gleichzeitig
einen mechanischen Halt der Anzeigeeinheit 10 und eine
Verbindung zum Signalaustausch zwischen dem Elektronikmodul 40 und
externen elektronischen Einrichtungen, wie etwa den nicht dargestellten
endoskopischen Werkzeugen und Kameras.
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Es
ist hier ein Zapfen 110 vorgesehen, der in einer Seitenwand
der Aussparung 102 sitzt und in einer entsprechenden Bohrung
des Arms 35 steckt. Dieser Zapfen 110 sichert
somit den Arm 35 gegen ein versehentliches herausziehen
aus der Aussparung 102 und gegen ein Verdrehen des Arms 35 in der
Aussparung 102.
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Die
Kontakte und Verbindungen des Trägers mit
der Anzeigeeinheit transportieren im vorliegenden Beispiel auch
die elektrische Versorgungsenergie des Moduls 40 und des
Bildschirms 15.
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Gemäß einer
Variante kann das Modul 40 auch eine Batterie einschließen, die
vor dem Zusammenbau und dem Unterdrucksetzen der Anzeigeeinheit 10 geladen
wird.
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Gemäß einer
weiteren Variante führt
aus dem Modul 40 wenigstens eine elektrische Verbindung,
von der ein Ende eine Antenne zum Senden, Empfangen oder beidem
von elektromagnetischen Wellen trägt. Die Verbindungen können ebenfalls
zu einem Lichtsender, einem Lichtsensor oder beidem führen. Die
Sensoren und Sender der Anzeigeeinheit sind beispielsweise Infrarotsensoren
und/oder -sender. Diese Sende- oder Empfangselemente für elektromagnetische
Strahlung oder Licht sind vorzugsweise im Material des Teils 30 eingebettet,
an einer Stelle nahe der äußeren Oberfläche des
Teils 30. So werden elektromagnetische Empfangsmittel,
die eine Empfangsantenne umfassen, vorzugsweise an einer Stelle
angeordnet, an der die zwischen dieser Antenne und dem Äußeren vorhandene
Hülle dünner als die
mittlere Dicke der Hülle
ist.
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Die
Versorgungsenergie des Bildschirms 15 und des Moduls 40 wird
dann vorzugsweise in Form solcher elektromagnetischer Wellen oder
Lichtwellen übertragen.
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In
diesen Varianten haben die Innenwände der Aussparung 102 vorzugsweise
Empfänger/Sender
für elektromagnetische
Strahlung oder Licht, die jeweils den Sendern/Empfängern der
Anzeigeeinheit entsprechen.
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Solche
kontaktlosen Verbindungselemente zur Signalübertragung oder zur Übertragung
der Versorgungsenergie können
auch Elemente vom Induktionstyp sein.
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Im
Licht der oben beschriebenen Elemente bilden die Hülle und
die Elemente, die sie umgibt, eine Einheit, die unbegrenzt sterilisierbar
ist, das heißt
ohne eine vorab festgelegte begrenzte Anzahl von Sterilisationen
in Betracht zu ziehen. Tatsächlich wird
die eventuelle Grenze der Sterilisationen durch den Alarm angezeigt,
der mittels des Drucksensors gegeben wird. Der oder die inneren
Drucksensoren garantieren eine wirkungsvolle und wiederholte Sterilisation
und sie garantieren, bei fehlendem Alarm, den perfekten Zustand
der Funktion und Dichtigkeit der Vorrichtung, insbesondere vor und
nach der Sterilisation. Die beschriebene Einheit ist in sterilen
Räumen
jeder Art einsetzbar, medizinisch oder nicht, wie etwa dem Operationsblock,
Laborblock oder auch Räumen,
in denen mit Bakterien gearbeitet wird, deren Entwicklung durch
die Anwesenheit nicht sterilisierter Gegenstände verändert werden kann.