ЭНДОСКОП Российский патент 2015 года по МПК A61B1/00 

[0001] Изобретение относится к жесткому эндоскопу для медицинского применения, который пригоден для стерилизации в автоклаве и в котором могут быть установлены различные направления обзора.

[0002] Как правило, медицинские эндоскопы служат для обследования внутренних органов в полости тела. Для этой цели либо используется естественное отверстие тела, либо в теле выполняется разрез, через который эндоскоп вводится к месту обследования. На дальнем конце эндоскопа имеется источник света для целей освещения и окно, через которое свет, отраженный от объекта, может попадать в эндоскоп, после чего свет передается через оптическое устройство к ближнему концу эндоскопа к наблюдателю или к устройству захвата изображения.

[0003] После использования эндоскопа его необходимо очистить, продезинфицировать и стерилизовать для того, чтобы избежать распространения инфекции между пациентами. Стерилизация является довольно проблематичной. Необходимо использовать либо токсичные вещества, которые впоследствии необходимо тщательно удалять, либо пар, который может препятствовать достижению герметичного уплотнения.

[0004] Для того чтобы не допустить, чтобы процедура доставляла неудобства пациенту, желательно использовать как можно тонкие эндоскопы. Это означает, что оптические устройства должны соответствовать высоким требованиям. Более того, должно быть осуществимым выполнение как много большего числа обследований с помощью одного и того же эндоскопа, так как каждый раз, как эндоскоп меняют, пациент испытывает физический дискомфорт.

[0005] Таким образом, цель изобретения заключается в предоставлении жесткого эндоскопа для медицинского применения, который может быть легко стерилизован паром, который позволяет проводить много обследований без необходимости замены эндоскопа и который обладает наилучшими возможными оптическими качествами и одновременно тонкой структурой.

[0006] Это изобретение достигает указанной цели, предоставляя жесткий, стержневой эндоскоп для медицинского применения с внешней трубчатой оболочкой, внутренней неподвижной оптической трубкой и по меньшей мере одной передвижной скользящей трубкой, расположенной между ними, содержащий:

- дальний конец, содержащий светопроницаемое дальнее окно и выходное отверстие для света, расположенное рядом с ним,

- оптическую отклоняющую призму, обращенную в сторону дальнего окна,

- ближний конец с оптическим устройством наблюдения или адаптером камерной головки,

- стержень эндоскопа, изготовленный из телескопических полых трубок, при этом

- две внешние полые трубки образуют трубчатую оболочку с окном в дальнем конце,

- оптическая трубка содержит передвижную отклоняющую призму в ее дальнем окне, и в ее передней части расположена оптическая система для передачи световых лучей,

- по меньшей мере одна скользящая трубка расположена между трубчатой оболочкой и оптической трубкой, и данная скользящая трубка может скользить в направлении продольной оси эндоскопа,

- на дальнем окне расположено устройство, которое может предотвратить попадание рассеянного света на стороны отклоняющей призмы, обращенной в сторону дальнего окна,

- отклоняющая призма, обращенная в сторону дальнего окна, свободно вращающаяся вокруг вала, расположенного под прямым углом к продольной оси эндоскопа,

- на дальнем конце скользящая трубка соединена с отклоняющей призмой таким образом, что скольжение данной трубки относительно оптической трубки приводит к вращению призмы вокруг вала, на который она установлена,

- трубчатая оболочка образует камеру с плотным и герметичным уплотнением, которая также полностью окружает внутренние полые трубки, расположенные внутри нее, и чье герметичное уплотнение делает возможной стерилизацию пространства вокруг него с помощью пара,

- скользящая трубка скользит относительно оптической трубки с помощью магнитных сил, которые создают передвижные постоянные магниты, при этом по меньшей мере один постоянный магнит расположен внутри и по меньшей мере один постоянный магнит расположен снаружи герметично закрытой камеры.

[0007] Необходимые перемещения внутри герметично закрытой камеры передаются исключительно с помощью магнитных сил. В результате может быть образована герметично закрытая камера, более не требующая прокладок для скользящих или вращающихся частей, и существует возможность выполнения стерилизации паром, так что пар больше не может проникать внутрь эндоскопа, где расположена оптическая система, что в противном случае было бы неизбежным из-за люфта подшипников, а также изменения температуры и расширения, вызванного паром.

[0008] Эндоскоп с магнитным регулирующим устройством также описан в патентной заявке Германии DE 19927816 А1. В ней раскрыт эндоскоп, содержащий уплотненную стенку корпуса и структурный элемент, расположенный внутри, который может быть регулирован с помощью приводного элемента, который присоединен к структурному элементу и может быть перемещен магнитным полем, проходящим сквозь стенку, при помощи магнита, расположенного за стенкой. Тем не менее, перемещение вызвано внешним магнитом, который структурно отделен от эндоскопа.

[0009] Оптическая система может быть выполнена таким образом, что рабочий свет проникает только через нижнюю часть стороны отклоняющей призмы, обращенной в сторону окна. В результате появляется возможность использования средства для закрытия остальной части призмы таким образом, чтобы почти полностью блокировать рассеянный свет. В одном варианте осуществления изобретения имеется средство, ограничивающее падение света на стороне отклоняющей призмы, обращенной в сторону окна, которым является затемнение примерно половины поверхности отклоняющей призмы. В качестве альтернативы или дополнения предусмотрено, что средством является передвижная по оси заслонка. Такая заслонка также защищает заднюю выходную поверхность призмы от падения рассеянного света под малыми углами отклонения.

[0010] Благодаря такому устройству рассеянный свет не воздействует на систему линз эндоскопа. Здесь из-за большого пространства наблюдений, которое обеспечивает эндоскоп согласно изобретению, необходимо обеспечить то, что такой эндоскоп также содержит осветительное устройство соответствующей мощности, изготовленное из оптических волокон или диодов, так что данное устройство может должным образом освещать пространство наблюдений.

[0011] Учитывая данную особенность, а именно высокоинтенсивное освещение большой поверхности, проблема рассеянного света становится также соответственно важной. Другая причина заключается в том, что в отличие от технического применения в медицинском применении наблюдаемые поверхности обычно расположены очень близко к эндоскопу и производят высокий уровень интенсивности рассеянного света. В результате эндоскоп согласно изобретению отличается от описанного известного уровня техники, например, в патенте США №3,856,000. В конструкции, изображенной в нем, падение света через переднюю входную поверхность призмы не ограничено, а призма наклоняется с помощью натяжного троса, который занимает много пространства.

[0012] Данные воздействия рассеянного света предотвращают с помощью затемнения, а также с помощью заслонки, которая должна затенять все части призмы, которые обращены в сторону окна и которые не попадают в угол обзора. Как только призма наклонена и угол обзора перемещается, заслонку необходимо втянуть. Следовательно, вращательные движения призмы и заслонки связаны друг с другом. Эти связанные движения могут быть осуществлены с помощью составной скользящей трубки или различных полых трубок, или путем соединения движений с шарнирным соединением между осью призмы и заслонкой. Использование натяжного троса требует слишком много пространства, особенно учитывая малые диаметры медицинских эндоскопов.

[0013] В другом варианте осуществления изобретения предусмотрено, что отклоняющая призма оборудована сегментом передачи, расположенным на отражающей стороне, обращенной в противоположную сторону от дальнего окна, и данный сегмент входит в зацепление с зубчатой рейкой, которая неподвижно соединена со скользящей трубкой. Вращающийся вал, на который установлена отклоняющая призма, прикреплен к оптической трубке, которая содержит оптические устройства для передачи световых лучей. Таким образом, может быть обеспечена высокая точность при регулировании призмы, при этом одновременно получают очень узкую конструкцию.

[0014] В другом варианте осуществления изобретения предусмотрено, что магнитные силы передаются по меньшей мере одной парой постоянных магнитов, при этом один постоянный магнит прикреплен снаружи на первой внутренней полой трубке, а другой постоянный магнит установлен таким образом, чтобы скользить снаружи второй внешней полой трубки. В еще одном выгодном варианте осуществления предусмотрено, что постоянные магниты выполнены как кольцевые магниты и их полярность направлена таким образом, чтобы они притягивались в одной плоскости поперечного сечения. Таким образом достигают особенно выгодного фрикционного соединения.

[0015] В варианте осуществления изобретения, представленном в качестве примера, предусмотрено, что 90° прямоугольная призма использована в качестве отклоняющей призмы и в качестве угла обзора относительно продольной оси может быть непрерывно установлен диапазон от 10° до 110°, и поле обзора приблизительно равно 60°. В то время как эндоскопы согласно известному уровню техники позволяют использовать лишь одну отдельную установку направления обзора и, следовательно, при обследовании их часто приходится заменять, конструкция согласно изобретению позволяет выполнять обследование без замены инструмента, что, с одной стороны, имеет преимущество, заключающееся в меньших неудобствах для пациента, и, с другой стороны, имеет преимущество, заключающееся в стерилизации меньшего количества устройств после обследования, при этом стерилизация с помощью пара может выполняться очень быстро. В итоге это сокращает количество эндоскопов, которые нужно иметь в наличии, что является значительных финансовым преимуществом изобретения.

[0016] Изобретение подробнее объяснено с помощью ссылок на графические материалы, изображенные на Фигурах 1а, 1b, 2а, 2b, 3а и 3b. Фигуры 1а/b и Фигуры 2а/b изображают упрощенные схематические чертежи продольного сечения через дальний конец эндоскопа, на которых в качестве примера изображены два конечных положения 90° призмы. Фигуры 3а/b изображают схематические чертежи эндоскопа целиком.

[0017] Здесь внешняя трубка 1 защищает осветительную систему, которая в данном случае состоит из жгута оптического волокна 2. Внутри расположена внешняя полая трубка 3, содержащая окно 4 и переднюю часть 5, плотно соединенных друг с другом. Данные элементы образуют трубчатую оболочку.

[0018] Прямоугольная призма 6, содержащая затемненную область 7, расположена в герметично закрытом пространстве внутри трубчатой оболочки возле окна. Она свободно вращается вокруг вала 8, при этом вращение совершается с помощью сегмента передачи 9, который приводят в действие зубчатой рейкой 10. В то время как вал 8 прикреплен к оптической трубке 15, содержащей оптическую систему для передачи световых лучей, проходящих от наблюдаемого объекта, зубчатая рейка 10 перемещается с помощью скользящей трубки 12. Вместо сегмента передачи с зубчатой рейкой также возможно использовать другой тип шарнирного соединения, способного осуществлять наклон и вращение.

[0019] Изображения, приведенные на Фигурах 1а, 2а и 3а, отличаются от изображений, приведенных на Фигурах 1b, 2b и 3b, перемещением заслонки 13. Фигуры 1а, 2а и 3а изображают, как может быть перемешена заслонка 13 независимо от наклона отклоняющей призмы 6. С данной целью, помимо скользящей трубки 12, использована другая скользящая трубка, а именно скользящая трубка 11а заслонки, которая расположена снаружи скользящей трубки 12, но внутри трубчатой оболочки.

[0020] Фигуры 1b, 2b и 3b изображают, как может быть перемешена заслонка 13 в соединении независимо от отклоняющей призмы 6. В данном случае заслонка 13 присоединена к подвесному устройству отклоняющей призмы 6 с помощью шарнирного соединения 11b. При вращении вала 8 заслонка 13 соответственно вытягивается или втягивается. Эндоскоп, выполненный таким образом, может иметь более простую и тонкую конструкцию.

[0021] На Фигурах 1a и 1b угол обзора α равен 60° и срединная линия поля обзора β повернута на 100° относительно горизонтали. Таким образом, для обзора и обследования доступен диапазон от 130° до 70° относительно горизонтали. На Фигурах 2а/b, угол обзора также равен 60°, и средняя точка поля обзора повернута на 10° относительно горизонтали. Таким образом, для обзора и обследования доступен диапазон от 40° до -20°. Данный широкий диапазон устанавливает высокие требования к осветительной системе 2. Благодаря общему структурному выполнению изобретения достигается такой наклон призмы, что угол обзора составляет до 110°, а поле обзора - 60°±10°.

[0022] Фигуры 3а и 3b изображают схематические чертежи эндоскопа, на которых пространство герметично закрытой камеры 17 отмечено точками. Два изображения отличаются перемещением заслонки 13 и соответствующим расположением и количеством магнитов.

[0023] На Фигуре 3а кольцевой магнит 18 расположен внутри камеры 17; он соединен со скользящей трубкой 11а заслонки и может перемещаться по оси с помощью кольцевого магнита 19, размещенного выше и снаружи камеры 17 и который может скользить по оси. Более того, другой кольцевой магнит 20 размещен внутри данной камеры 17; указанный магнит присоединен к скользящей трубке 12 и может перемещаться по оси с помощью кольцевого магнита 21, размещенного выше и снаружи камеры 17 и который также может скользить по оси. Два внешних кольцевых магнита 19 и 21 соединены друг с другом таким образом, что они могут перемещаться и взаимодействие между ними может регулироваться, в результате чего устанавливается необходимое положение заслонки при различных углах обзора.

[0024] На Фигуре 3b магниты 18 и 19 могут быть исключены из конструкции, так как на перемещение заслонки 13 удаленно воздействует шарнирное соединение l1b.

[0025] Фигуры 3а и 3b также изображают расположение герметично закрытого окна 22 на ближнем конце эндоскопа.

[0026] Перечень номеров ссылок

1 внешняя трубка

2 жгут оптического волокна

3 вторая внешняя полая трубка

4 окно

5 передняя часть

6 прямоугольная призма

7 затемненная область

8 вал

9 сегмент передачи

10 зубчатая рейка

11а скользящая трубка заслонки

11b шарнирное соединение

12 скользящая трубка

13 заслонка

14 оптическая система

15 оптическая трубка

16 срединная линия

17 камера

18 кольцевой магнит

19 кольцевой магнит

20 кольцевой магнит

21 кольцевой магнит

22 окно

Изобретение относится к медицине. Жесткий стержневой эндоскоп содержит внешнюю трубчатую оболочку, внутреннюю неподвижную оптическую трубку и по меньшей мере одну передвижную скользящую трубку, расположенную между ними. Дальний конец содержит светопроницаемое дальнее окно и выходное отверстие для света рядом с ним. Оптическая отклоняющая призма обращена в сторону дальнего окна. Ближний конец содержит оптическое устройство наблюдения или адаптер камерной головки. Две внешние полые трубки образуют трубчатую оболочку с окном в дальнем конце. Оптическая трубка содержит передвижную отклоняющую призму в дальнем окне и оптическую систему внутри оптической трубки для передачи световых лучей. По меньшей мере одна скользящая трубка скользит по продольной оси эндоскопа. На дальнем окне расположено устройство, посредством которого можно предотвратить падение рассеянного света на стороны отклоняющей призмы, обращенной в сторону дальнего окна. Скользящая трубка соединена на дальнем конце с отклоняющей призмой таким образом, что скольжение указанной трубки относительно оптической трубки приводит во вращение призму вокруг вала. Возможна стерилизация с помощью пара. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Жесткий стержневой эндоскоп для медицинского применения с внешней трубчатой оболочкой (1, 2, 3), внутренней неподвижной оптической трубкой (15) и по меньшей мере одной подвижной скользящей трубкой (12), размещенной между ними, содержащий:
- дальний конец со светопроницаемым дальним окном (4) и выходным отверстием для света, размещенным рядом с ним,
- оптическую отклоняющую призму (6), обращенную в сторону дальнего окна (4),
- ближний конец с оптическим устройством (22) наблюдения или адаптером камерной головки,
- стержень эндоскопа, изготовленный из телескопических полых трубок, при этом
- две внешние полые трубки (1, 3) образуют трубчатую оболочку с окном (4) в дальнем конце,
- оптическая трубка (15) содержит передвижную отклоняющую призму (6) в своем дальнем окне, и в своей передней части она содержит оптическую систему (14) для передачи световых лучей,
- по меньшей мере одна скользящая трубка (12) расположена между трубчатой оболочкой (1, 2, 3) и оптической трубкой (15), и эта скользящая трубка может скользить в направлении продольной оси эндоскопа,
- на дальнем окне (4) расположено устройство (7, 13), которое может предотвратить падение рассеянного света на стороны отклоняющей призмы (6), обращенной в сторону дальнего окна (4),
- отклоняющая призма (6), обращенная в сторону дальнего окна (4), свободно вращающаяся вокруг вала (8), расположенного под прямым углом к продольной оси эндоскопа,
отличающийся тем, что
- скользящая трубка (12) соединена на дальнем конце с отклоняющей призмой (6) таким образом, что скольжение этой трубки относительно оптической трубки (15) приводит к вращению призмы вокруг вала (8),
- трубчатая оболочка (1, 2, 3) образует плотно и герметично закрытую камеру, которая также полностью окружает внутренние полые трубки, размещенные внутри нее, и чье герметичное уплотнение делает возможным стерилизацию пространства вокруг него с помощью пара,
- скользящая трубка скользит относительно оптической трубки с помощью магнитных сил, которые созданы передвижными постоянными магнитами (20, 21), при этом один постоянный магнит (20) прикреплен снаружи на скользящей трубке (12), а другой постоянный магнит (21) установлен с возможностью скольжения по оси снаружи трубчатой оболочки (1, 2, 3).

2. Эндоскоп по п. 1, отличающийся тем, что средство, с помощью которого может быть предотвращено попадание рассеянного света на сторону отклоняющей призмы (6), обращенной в сторону окна, является затемнением (7) примерно половины поверхности отклоняющей призмы (6).

3. Эндоскоп по п. 1 или 2, отличающийся тем, что средством, с помощью которого может быть предотвращено попадание рассеянного света на сторону отклоняющей призмы (6), обращенной в сторону окна (4), является передвижная по оси заслонка (13), чье движение напрямую связано с вращением отклоняющей призмы (6) в удаленном диапазоне.

4. Эндоскоп по п. 1 или 2, отличающийся тем, что передвижная по оси заслонка (13) может скользить с помощью скользящей трубки (11а) заслонки, которая может скользить по направлению оси, и скользящая трубка (11а) заслонки скользит относительно оптической трубки с помощью магнитных сил, которые созданы передвижными постоянными магнитами (18, 19), при этом по меньшей мере один постоянный магнит (18) расположен внутри и по меньшей мере один постоянный магнит (19) расположен снаружи герметично закрытой камеры (17).

5. Эндоскоп по п. 1 или 2, отличающийся тем, что передвижная по оси заслонка (13) скользит по направлению оси в соединении при помощи шарнирного соединения (11b), используя средство вращения отклоняющей призмы (6).

6. Эндоскоп по п. 1 или 2, отличающийся тем, что отклоняющая призма (6) оборудована стороной с сегментом передачи (9), обращенной в противоположную сторону от дальнего окна (4), и этот сегмент входит в зацепление с зубчатой рейкой (10), которая неподвижно соединена со скользящей трубкой (12), в то время как вращающийся вал (8), на котором установлена отклоняющая призма (6), присоединен к оптической трубке (15).

7. Эндоскоп по п. 1, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены как кольцевые магниты и их полярность направлена таким образом, что они притягиваются в одной плоскости поперечного сечения.

8. Эндоскоп по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве угла обзора относительно продольной оси может быть непрерывно установлен угол от 10° до 110°, и поле обзора приблизительно равно 60°±10°.