ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКОЕ СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2005 года по МПК G02B23/00 

Изобретение относится к эндоскопической технике, в частности к устройствам согласования эндоскопов с аппаратурой для регистрации и наблюдения объектов, находящихся в зоне операционного поля эндоскопа.

Рассмотрение объектов операционного поля в эндоскопической хирургической практике с использованием вывода изображения на экран монитора является важной практической задачей. Однако при этом актуальными остаются задачи, которые связаны с согласованием эндоскопического инструмента с приемником изображения (ПЗС-матрица), которые должны решаться оптико-механическими согласующими устройствами. От надежной работы оптико-механического устройства во многом зависит успех хирургических операций с применением эндоскопической техники. Помимо проблем герметичности и четкости в фокусировке изображения, возникают задачи надежной передачи вращающего момента на устройство перемещения объектива, расположенного в герметичной камере.

Известен оптический прибор (патент США 4569333, кл. А 61 В 1/00), содержащий соединенные между собой эндоскоп и подвижной окуляр. У одного конца цилиндрического корпуса прибора, располагаемого близко к эндоскопу, закрепляется первая опора с линзой. Имеется наружная подвижная втулка, установленная на корпусе и охватывающая его. В этой втулке установлена вторая линза. Втулка со второй опорой образуют крышку, закрывающую открытый конец корпуса, удаленный от эндоскопа. Приспособление осуществляет осевое перемещение втулки со второй линзой относительно корпуса, что позволяет осуществлять фокусировку изображения. Между корпусом и втулкой размещено кольцевое уплотнение, позволяющее втулке поворачиваться и перемещаться вдоль оси корпуса с обеспечением герметичности.

Известна видеокамера для эндоскопов (патент США 4639772, кл. Н 04 N 7/18), в которой фокусировка оптической системы достигается путем перемещения цилиндрического корпуса камеры и крышки вдоль оптической оси, которое обеспечивается канавкой, выполненной на внутренней поверхности цилиндрического корпуса, и кулачком, шаг которого относительно оптической оси обеспечивает необходимую регулировку фокуса. В конструкции обеспечена герметизация цилиндрического корпуса.

Общим недостатком известных оптико-механических согласующих устройств является наличие в них механических элементов, которые для обеспечения фокусировки необходимо вводить во внутрь корпуса, нарушая ее герметичность, что требует введения дополнительных мер по предотвращению попадания внутрь влаги и загрязняющих веществ.

Этот недостаток устранен в оптико-механических согласующих устройствах с магнитным приводом.

Известен магнитный соединитель (авт. свид. РФ 1389747, кл. А 61 В 1/00, кл. А 61 В 17/52) с магнитным регулятором фокуса, содержащий объектив, расположенный в герметичной камере и имеющий возможность продольного перемещения. Это перемещение обеспечивается за счет приводных и приводимых магнитов, расположенных радиально относительно продольной оси камеры. Приводные магниты расположены снаружи камеры и соединены с фокусировочным кольцом. Внутри камеры расположен приводимый магнит, который благодаря магнитной связи с приводным магнитом осуществляет вращательное движение при повороте приводного магнита, обеспечивая продольное перемещение объектива.

Недостатком устройства является сложность конструкции и низкая надежность в передаче вращающего момента.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является “Устройство магнитной фокусировки” (патент РФ 2164700, кл. G 02 B 23/24).

Устройство состоит из герметичного корпуса, внутри которого расположен объектив, фокусировочное кольцо, жестко связанное с приводным магнитом, взаимодействующим со вторым магнитом (ведомым), находящимся в герметичной камере корпуса соосно с приводным магнитом и жестко связанным с объективом через винтовую пару фокусировочного кольца. Возвратно-поступательное перемещение объектива осуществляется за счет шпонки, установленной в объективе.

Недостатком данного изобретения является неограниченность вращения приводного магнита, что приводит к самопроизвольному резкому повороту ведомого магнита при переходе одноименного полюса. В этом случае возникает потеря резкости передаваемого объективом изображения.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение надежности фокусировки изображения объектов операционного поля за счет ограничения угла поворота приводного магнита, что устраняет возможность расфокусировки изображения при переходе одноименных полюсов приводного и ведомого магнитов.

Указанная задача решается благодаря тому, что в ручке поворота приводного магнита установлен ограничитель поворота приводного магнита, выполненный в виде штифта, а на внешней стороне корпуса расположен упор, ограничивающий круговую траекторию движения штифта.

Совокупность признаков, изложенных в п.2 формулы, характеризует устройство, в котором магниты снабжены экранами, распалагаемыми на сторонах, противоположных сторонам их взаимодействия магнитов. Это увеличивает магнитную индукцию, что способствует увеличению момента, передаваемого от приводного магнита к ведомому. Последнее обстоятельство также способствует повышению надежности фокусировки за счет повышения величины передаваемого момента.

Технический результат использования предлагаемого оптико-механического согласующего устройства состоит в увеличении надежности фокусировки изображения объектов операционного поля из-за введения ограничения угла поворота приводного магнита, что устраняет эффект скачкообразного изменения момента вращения, передаваемого от приводного магнита к ведомому при прохождения полюсов магнитов, вызывающий расфокусировку изображения за счет резкого поворота ведомого магнита, а введение экранов приводного и ведомого магнитов приводит к увеличение “сцепляемости” магнитов из-за целенаправленной концентрации индукции, что приводит к увеличению надежности передачи вращающего момента от приводного магнита к ведомому.

Изобретение характеризуется чертежом, на котором изображена конструкция предлагаемого устройства. На чертеже приняты следующие обозначения: герметичный корпус 1, направляющий винт 2, ручка 3 поворота, ведомый магнит 4, экран 5 ведомого магнита, штифт 6, упор 7, приводной магнит 8, экран 9 приводного магнита, переходная втулка 10, фокусировочное кольцо 11, объектив 12, защитное стекло 13 и 14, эндоскоп 15, устройство 16 визуализации.

Работа оптико-механического согласующего устройства осуществляется следующим образом.

Оптико-механическое согласующее устройство соединяется с одной стороны с эндоскопом 15, устанавливающимся в механизме крепления таким образом, чтобы зрачок эндоскопа был соосен объективу 12, отделенному от эндоскопа защитным стеклом 13, установленным в герметичном корпусе 1. С другой стороны к оптико-механическому согласующему устройству подсоединяется устройство 16 визуализации (например, адаптерная головка с приемной ПЗС-матрицей, преобразующей объекты операционного поля в видеосигнал, для видеокамеры), также отделенное от объектива 13 защитным стеклом 14, установленным в герметичном корпусе 1. Таким образом, внутри герметичного корпуса 1 образуется камера, в которой установлен ведомый магнит 4 с укрепленным на нем экраном 5. При этом экран 5 прикреплен к фокусировочной втулке 11. Внутренняя поверхность фокусировочной втулки 11 представляет собой резьбовое соединение с объективом 12. Для того чтобы объектив 12 при повороте фокусировочного кольца 11 двигался возвратно-поступательно, в его корпусе имеется паз, в который вставляется направляющий винт 2, вворачиваемый в герметичный корпус 1 и заливаемый снаружи герметичного корпуса 1 герметизирующим составом. С внешней стороны герметичного корпуса 1 расположен приводной магнит 8 с экраном 9. Ручка 3 поворота жестко соединена с приводным магнитом 8 и экраном 9 приводного магнита. Во внутренней части ручки 3 поворота закреплен штифт 6, а на внешней стороне герметичного корпуса 1 расположен упор 7. При повороте ручки 3 поворота штифт, двигающийся по круговой траектории, упирается в упор 7, который ограничивает угол поворота ручки 3 поворота. Приводной магнит 8 и экран 9 приводного магнита расположены на переходной втулке 10, выполненной из материала с малым коэффициентом трения, например из фторопласта.

При повороте ручки 3 поворота происходит поворот связанного с ней приводного магнита 8. В связи с изменением расположения магнитных полей возникает момент, который направлен в сторону уравнивания магнитных полей, в результате чего происходит поворот ведомого магнита 4. Этот поворот передается через резьбовое соединение от фокусировочного кольца 11, жестко связанного с ведомым магнитом 4, к объективу 12, который не может повернуться за счет направляющего винта 2. В результате объектив 12 осуществляет поступательное движение вперед или назад в зависимости от направления вращения ручки 3 поворота. Вращение ручки 3 поворота на угол, больший 360°, невозможно, так как закрепленный в ней штифт 6 упирается в упор 7, расположенный на внешней части герметичного корпуса 1 на круговой траектории движения штифта 6. Таким образом осуществляется наведение на резкость, которая фиксируется по качеству картины операционного поля, передаваемого эндоскопом 1 на устройство визуализации 16. Экран 5 ведомого магнита 4 и экран 9 приводного магнита 8 осуществляют концентрацию магнитных силовых линий магнитов и увеличивают их индукцию, что приводит к увеличению их “сцепляемости” и, как следствие этого, увеличивается вращающий момент при передачи вращения от приводного магнита 8 к ведомому магниту 4.

Оптико-механическое согласующее устройство содержит герметичный корпус, внутри которого расположено фокусировочное кольцо с объективом, в пазу которого расположена шпонка, образующие винтовую пару, ведомый магнит, жестко соединенный с фокусировочным кольцом и контактирующий с внутренней торцевой поверхностью герметичного корпуса, приводной магнит, установленный снаружи герметичного корпуса соосно с ведомым магнитом и контактирующий с наружной поверхностью герметичного корпуса, ручку поворота, жестко закрепленную с приводным магнитом. В ручке приводного магнита закреплен ограничитель, выполненный в виде штифта и упора, расположенного на внешней стороне корпуса на круговой траектории движения штифта, при этом приводной и ведомый магниты снабжены экранами, расположенными на сторонах, противоположных сторонам их взаимодействия. Технический результат - повышение надежности фокусировки изображения объектов. 1 ил.

Оптико-механическое согласующее устройство, содержащее герметичный корпус, внутри которого расположено фокусировочное кольцо с объективом, в пазу которого расположена шпонка, образующие винтовую пару, ведомый магнит, жестко соединенный с фокусировочным кольцом и контактирующий с внутренней торцевой поверхностью герметичного корпуса, приводной магнит, установленный снаружи герметичного корпуса соосно с ведомым магнитом и контактирующий с наружной поверхностью герметичного корпуса, ручку поворота, жестко закрепленную с приводным магнитом, отличающееся тем, что в ручке приводного магнита закреплен ограничитель, выполненный в виде штифта и упора, расположенного на внешней стороне корпуса на круговой траектории движения штифта, при этом приводной и ведомый магниты снабжены экранами, расположенными на сторонах, противоположных сторонам их взаимодействия.