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Title:
MICROENDOSCOPE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/098315
Kind Code:
A1
Abstract:
A microendoscope has a distal probe tip (10) which has, in particular, a diameter of up to approximately 1 mm and inside of which an optical subassembly at least provided with a micro-objective (1) and with an image transmitting element is accommodated. An image transmitting system (4) is connected to the optical subassembly. An image-enlarging coupling element (3) is provided between the optical subassembly of the probe tip and the image transmitting system (4) connected thereto. The image transmitting system (4) connected to the coupling element (3) has a larger active diameter than the optical subassembly that is provided with the distal objective (1). As a result, the distal probe tip (10) on a handgrip (11) has the necessary small working diameter over the entire working length, and at the beginning or inside the handgrip, the optical coupling element (3) is coupled to an image guide (4a) or to an image transmitting system (4) of the like having a higher pixel count and thus a larger active diameter and, therefore, a larger outside diameter.

Inventors:
SCHOELLY WERNER (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/005274
Publication Date:
November 27, 2003
Filing Date:
May 20, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SCHOELLY FIBEROPTIC GMBH (DE)
SCHOELLY WERNER (DE)
International Classes:
A61B1/04; G02B23/24; (IPC1-7): G02B23/24; A61B1/04
Domestic Patent References:
WO2001063334A12001-08-30
Foreign References:
US4628207A1986-12-09
US4269485A1981-05-26
EP0609093A11994-08-03
Other References:
See also references of EP 1508066A1
Attorney, Agent or Firm:
Maucher, Wolfgang (Freiburg i. Br., DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Mikroendoskop mit einer distalen Sondenspitze (10), die insbesondere einen Durchmesser von bis zu etwa 1mm aufweist und in der eine optische Baugruppe zumindest mit einem Mikroobjektiv (1) und einem Bildübertragungselement untergebracht ist, wobei an die optische Baugruppe eine Bildübertragung (4) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der optischen Baugruppe der Sondenspitze und der sich anschließenden Bildübertragung (4) ein bildver größerndes Koppelelement (3) vorgesehen ist und dass die an das Koppelelement (3) anschließende Bildübertragung (4) einen größeren aktiven Durchmesser aufweist als die optische Baugruppe mit dem distalen Objektiv (1).
2. Mikroendoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondenspitze mit der optischen Baugruppe abnehmbar von der sich anschließenden Bildübertragung (4), die sich vorzugsweise in einem Sondenhandgriff (11) befinden, ausgebildet ist, und dass das Koppelelement (3) entweder in der Mikroendoskopspitze (Sondenspitze 10) oder im Handgriff (11) ist.
3. Mikroendoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die optische Baugruppe mit dem Mikroobjektiv (1) und dergleichen enthaltende Mikroendoskopspitze (10) untrennbar mit dem Koppelelement (3) und der sich anschließenden Bildübertragung (4), die sich vorzugsweise in einem Sondenhandgriff (11) befinden, verbunden ist.
4. Mikroendoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildübertragung (4) einen faseroptischen Bildleiter (4a) mit hoher Bildpunktezahl, vorzugsweise mit mehr als 10000 Bildpunkten aufweist.
5. Mikroendoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildübertragung (4) einen Mikrokamerakopf aufweist, auf den das bildvergrößernde Koppelelement (3) abbildet.
6. Mikroendoskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokamerakopf einen MiniaturCCDImager insbesondere mit 1/10"BildDiagonale und etwa 250000 Bildpunkten aufweist.
7. Mikroendoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in das Mikroendoskop ein Leerkanal (12) für Spülung und/oder Applikatoren wie Laserfasern integriert ist. Zusammenfassung.
Description:
Mikroendoskop Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroendoskop mit einer distalen Sondenspitze, die insbesondere einen Durchmesser von bis zu etwa 1mm aufweist und in der eine optische Baugruppe zumindest mit einem Mikroobjektiv und einem Bildübertragungs- element untergebracht ist, wobei an die optische Baugruppe eine Bildübertragung anschließt.

In der Mikroendoskopie sind bei Arbeitsdurchmessern unter 1 mm flexible Endoskope bekannt, die nahe dem distalen Ende einen leichten Handgriff aufweisen, dessen starre Spitze sich beispielsweise über eine Länge von 30-120 mm erstrecken kann.

Die Mikroendoskopspitze hat im allgemeinen folgenden Aufbau : Im Zentrum distal befindet sich ein Mikroobjektiv, bestehend aus einer oder mehreren Mikrolinsen, z. B. mit einem Außendurchmesser von 0,5 mm. Dieses distale Mikroobjektiv ist meist direkt aufgesetzt auf einen nachfolgenden Bildleiter mit gleichem aktivem Durchmesser. Am proximalen Ende wird das vom Bildleiter übertragene pixelstrukturierte Bild von einem Objektiv für Augenbetrachtung oder für die Projektion auf ein Video-Kamera-Array bereitgestellt.

Zur Beleuchtung des Bildfeldes sind um das distale Mikro- objektiv und den Bildleiter entlang der Sondenlänge Lichtleit- fasern angeordnet, die nahe dem proximalen Ende mechanisch gefasst sind und über einen Verbindungslichtleiter mit einer Lichtquelle verbunden sind. Im Bereich der distalen Spitze sind Mikroobjektiv, Bildleiter und Lichtleitfaser in einem starren oder halbflexiblen Röhrchen eingebaut, das für diese Kompo- nenten Halterung und Führung bildet.

Hinter dem Handgriff zum proximalen Ende hin sind die licht- und bildübertragenden Elemente meist in einem flexiblen Schutzschlauch gefasst. Für bestimmte Anwendungen kann zusätzlich ein Leerkanal, dargestellt zum Beispiel durch einen Mikrolumenschlauch oder ein Metallröhrchen, in die Sonde integriert sein.

Viele mikroendoskopischen Anwendungen in der Medizintechnik und für industrielle Anwendungen erfordern kleine Arbeitsdurch- messer ab 0,15 bis ca. 1 mm. Diese Arbeitsdurchmesser erlauben für den Bildleiter aufgrund der Platzverhältnisse nur ca. 3000 Bildpunkte ; die Anwendungen verlangen jedoch höhere Auflösungen mit mehr als mindestens 10 000 Bildpunkten (z. B. 20 000,30 000, 50 000). Außerdem soll der Handgriff der mikroendoskopischen Sonde und die Sondenzuleitung möglichst leicht ausgeführt werden, was die Bildübertragung mit einem flexiblen Bildleitersystem zur Endoskopiekamera (für Video-Betrachtung) erfordert. Bildleiter mit Bildpunktzahlen größer als 3000 ermöglichen keine distalen Sondenspitzen mit Arbeitsdurch- messern von kleiner als 0,5 mm beim oben beschriebenen Aufbau.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Realisierung von mikroendoskopischen Sondenspitzen mit einem sehr geringen Arbeitsdurchmesser von zum Beispiel < 0,5 mm, leichte Handgriffe und Sondenzuleitungen zu ermöglichen und dabei gleichzeitig eine wesentlich höhere Auflösung als bisher zu erzielen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass zwischen der optischen Baugruppe der Sondenspitze und der sich anschließenden Bildübertragung ein bildvergrößerndes Koppel- element vorgesehen ist und dass die an das Koppelelement anschließende Bildübertragung einen größeren aktiven

Durchmesser aufweist als die optische Baugruppe mit dem distalen Objektiv.

Der Erfindung zugrunde liegt somit das Prinzip, die distale Sondenspitze am Handgriff über die ganze Arbeitslänge mit einer optischen Baugruppe (Mikrolinsen-Baugruppe) auszustatten, welche die notwendigen kleinen Arbeitsdurchmesser ermöglicht, und am Beginn oder im Innern des Handgriffs mit einem optischen Koppelelement an einen Bildleiter mit höherer Pixelzahl und damit größerem aktivem Durchmesser und damit auch Außendurch- messer anzukoppeln.

Die miniaturisierte Sondenspitze kann auch abnehmbar und damit für medizintechnische Anwendungen auch dampfsterilisierbar ausgeführt werden. In einer weiteren Ausführung kann anstelle des Bildleiters im Handgriff auch ein Mikrokamerakopf integriert werden, auf den die Koppel-Optik der distalen Sondenspitze abbildet.

Typische Handgriffe für mikroendoskopische Sonden können Außendurchmesser von ca. 8-10 mm auf einer Länge von >50 mm haben. In diesen Volumen lassen sich Miniatur-CCD-Imager mit 1/10"-Bild-Diagonale und 250 000 Bildpunkten integrieren und damit hohe Auflösung im Bildfeld der Sonde darstellen.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigt : Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Mikroendoskops und Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Handgriffteiles mit CCD-Bildwandler.

Der erfindungsgemäße Aufbau gemäß Fig. 1 ist wie folgt : Das distale Objektiv 1, das aus einer oder mehreren mikro- optischen Komponenten, zum Beispiel einer Gradientenindexlinse bestehen kann, ist einem bildübertragenden Stablinsensystem 2 aus einem oder mehreren Elementen, vorzugsweise einem Gradientenstab vorgeschaltet. Das optische Koppelelement 3 bildet das von 1 und 2 übertragene Bild formatfüllend auf den wesentlich größeren aktiven Bildfelddurchmesser des Bildleiters 4a als Bildübertragung 4 oder des Mikro-CCD-Bildwandlers 7 gemäß Fig. 2 ab. Bei Anwendung des Bildleiters 4a ist proximal ein weiteres Objektiv 6 vorgesehen, das auf die Bildfeldgröße des CCD-Bildwandlers 7a einer Endoskopie-Kamera etwa format- füllend abbildet.

Im Sondenspitzenbereich sind konzentrisch Lichtleitfasern zur Beleuchtung des Bildfeldes angeordnet, die an einer evt. vorhandenen Trennstelle 9 vorzugsweise als Ringlicht oder als Ein-oder Mehrpunktübergabe realisiert sein können. Mit 8 ist das hintere Lichtleiterende bezeichnet.

In der Ausführung mit Trennstelle kann das Element 3 entweder in der Sondenspitze 10 oder im Handgriffteil 11 integriert sein. Die abnehmbaren Sondenspitzen können mit unterschied- lichen Bildwinkeln und Blickrichtungen realisiert werden.

Ansprüche