DE102008063035B4

DE102008063035B4 - Endoskopische Optik mit elektrischer Schalteinrichtung

Info

Publication number: DE102008063035B4
Application number: DE102008063035A
Authority: DE
Inventors: Sebastian 22767 Jungbauer; Yuanyuan 20459 Liu; Thorsten 20359 Jürgens; Andreas 21493 Mückner; Norbert 21031 Zimmermann
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: DE102008063035A1

Abstract

Chirurgische endoskopische Optik (1) mit einem langgestreckten Schaftrohr (2) in dessen distalem Endbereich ein durch ein Fenster (4) nach außen blickendes Objektiv (5) angeordnet ist, und mit einem am proximalen Ende des Schaftrohres (2) angeordneten Hauptkörper mit einem Gehäuse (3), auf dessen Aussenseite ein Ring (13) konzentrisch zur Achse des Schaftes (2) drehbar gelagert ist, sowie mit einer außen am Hauptkörper angeordneten elektrischen Schalteinrichtung (14), die in das Gehäuse (3) durchgreifender Verbindung mit einer im Inneren des Hauptkörpers (3) angeordneten Schaltung (20) steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (13) die Schalteinrichtung (14) trägt und die das Gehäuse (3) durchgreifende Verbindung entweder kapazitiv mittels zweier Kondensatoren erfolgt, die jeweils aus zwei konzentrisch zur Achse des Schaftes (2) angeordneten Elektrodenringen (17a, 18a; 17b, 18b) gebildet sind, von denen jeweils einer innerhalb und einer außerhalb der Wand des Gehäuses (3) angeordnet ist, oder induktiv mittels zweier konzentrisch und sich überlappend angeordneter Spulen...

Description

Die Erfindung betrifft eine endoskopische Optik der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.
Solche Optiken sind aus der EP 1 787 570 A1 bekannt. Sie werden in der Chirurgie und dort vor allem in der Laparoskopie verwendet. Die Schalteinrichtung ist am Hauptkörper der Optik angeordnet, an dem ohnehin zu Zwecken der Handhabung angegriffen wird und wo die Schalteinrichtung leicht mit der haltenden Hand betätigt werden kann. Die Schalteinrichtung kann allen möglichen Zwecken dienen und kann Funktionen des Endoskopes oder auch Funktionen anderer Geräte steuern. Der Operateur muss dazu die Hand nicht von der Optik nehmen.
Dabei ist auf der Optik ein drehbarer Ring gelagert, der insbesondere dazu dient, über magnetischen Durchgriff durch die Gehäusewand des Hauptkörpers eine innenliegende Drehsteuerung mitzunehmen, die z. B. zur Fokusverstellung dient oder die bei einem Videoendoskop mit schräger Blickrichtung den Kamerasensor gegenüber dem Objektiv dreht. Eine solche Optik wird so gehandhabt, dass sie mit der Hand am Ring gehalten wird, der dadurch drehfest gehalten ist. Zur Blickrichtungsverstellung wird die Optik relativ zum Ring gedreht.
Bei der bekannten Optik ist die Schalteinrichtung auf dem Gehäuse des Hauptkörpers angeordnet und dreht somit mit der Optik, was den Bedienungszugriff bei der Schaltbetätigung erschwert.
Die US 2007/0219409 A1 zeigt einen Schalter, der die Gehäusewand einer an eine endoskopische Optik ansetzbaren Kamera permanentmagnetisch durchgreift.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer chirurgischen, endoskopischen Optik die Handhabung hinsichtlich des Bedienungszugriffes bei der Schaltbetätigung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist die Schalteinrichtung auf dem Ring angeordnet und somit zusammen mit dem Ring gegenüber dem Hauptkörper drehbar. Das hat große Handhabungsvorteile bei der Bedienung der Schalteinrichtung, da die Schalteinrichtung mit dem Ring stets in derselben Stellung zur bedienenden Hand bleibt, wenn die Optik gedreht wird. Die schwierige Frage der Abdichtung der Schalteinrichtung und der elektrischen Verbindung von dieser zum Inneren des Gehäuses wird mit einem kapazitiven oder induktiven Durchgriff durch das Gehäuse gelöst. Ein solcher Durchgriff kann auf einfache Weise unabhängig von der Drehstellung wirkend ausgebildet sein, ohne die Dichtigkeit des Gehäuses zu gefährden. Probleme mit sonstigen elektrischen Drehkontakten, wie z. B. Schleifkontakten, werden vermieden. Dabei erfolgt der Durchgriff kapazitiv über konzentrische Ringe, die Kondensatoren bilden, was eine technisch einfache Konstruktion mit hoher Kapazität ergibt, oder induktiv über konzentrische, sich überlappende Spulen.
Vorteilhaft, gemäß Anspruch 2, ist der Ring als Handgriff ausgebildet.
Vorteilhaft, gemäß den Ansprüchen 3 oder 4, ist im Ring nur eine rein passive Schaltung angeordnet, die also keine Stromversorgung benötigt. Der versorgungsbedürftige aktive Schaltungsteil in Form einer Messschaltung ist im Inneren des Gehäuses angeordnet, in dem ohnehin elektrische Versorgung gegeben ist, die für sonstige Zwecke, wie z. B. Betrieb der elektrischen Kamera, Lichterzeugung oder dergleichen benötigt wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 im Achsschnitt eine erfindungsgemäße Optik, bei der der distale Endbereich des Schaftes im Durchmesser vergrößert dargestellt ist,
2 das Schaltbild der Schalteranordnung und
3 in einem vergrösserten Ausschnitt aus 2 eine Variante mit induktiver Kopplung.
1 zeigt eine chirurgische endoskopische Optik 1 mit einem langgestreckten, dünnen Schaft, der von einem Schaftrohr 2 gebildet ist, dessen distaler Endbereich vergrößert dargestellt ist. Am proximalen Ende des Schaftrohres 2 ist ein im Durchmesser vergrößerter Hauptkörper mit einem zylindrischen Gehäuse 3 angeordnet, das im Ausführungsbeispiel konzentrisch zur Achse des Schaftrohres 2 ausgebildet ist.
Im distalen Endbereich des Schaftrohres 2 ist eine schrägstehende Stirnfläche mit einem Fenster 4 versehen, durch das ein Objektiv 5 in Richtung des Pfeiles 6 auf ein Operationsgebiet blicken kann. Das Objektiv 5 projiziert ein Bild auf den Bildsensor 7 einer Videokamera 8, die über ein Videokabel 9, das die Länge der Optik 1 durchläuft, angeschlossen ist. Die Übertragung des Bildes vom Objektiv 5 aus in proximaler Richtung durch die Optik 1 hindurch kann auch in nicht dargestellter Weise optisch erfolgen, z. B. über ein Stablinsensystem oder dergleichen.
Anders als in dem in 1 dargestellten Beispiel, kann die Optik 1 auch geradeausblickend ausgebildet sein, also mit einem Fenster 4, das senkrecht zur Achse des Schaftrohres 2 steht und durch das ein anders ausgebildetes Objektiv 5 geradeaus blickt.
Zum Schutz der empfindlichen optischen Flächen am Objektiv 5, bzw. der Videokamera 8 muss der Innenraum der Optik 1 hermetisch abgedichtet sein. Das Gehäuse 3 ist also abgedichtet verschlossen und das Fenster 4 abgedichtet eingesetzt. Ein Anschlusskabel 10, das beispielsweise zu Bildverarbeitungsgeräten und dergleichen führt, wird daher über eine Dichtung 11 aus dem Gehäuse 3 herausgeführt. Das Anschlusskabel 10 kann auch stromzuführende Leitungen zur Versorgung elektrischer Verbraucher in der Optik 1 enthalten.
Im Inneren des Gehäuses 3 des Hauptkörpers ist zu Erläuterungszwecken schematisch eine elektronische Verarbeitungseinrichtung 12 dargestellt, die die Videosignale über das Videokabel 9 aufnimmt, gegebenenfalls verarbeitet und über das Anschlusskabel 10 zu Bildverarbeitungseinrichtungen, Monitoren oder dergleichen weitergibt. Es können auch Steuersignale in beiden Richtungen geschickt werden, beispielsweise, um die Videokamera 8 zu verstellen oder um die extern angeordnete Bildverarbeitung zu steuern.
Außen am Gehäuse 3 des Hauptkörpers ist, diesen umgreifend, ein Ring 13 gelagert, der somit drehbar um die Achse des Schaftrohres 2 gelagert ist. Dieser Ring kann beispielsweise in nicht dargestellter Weise dazu dienen, mit einem Magneten einen im Inneren des Gehäuses 3 angeordneten, ebenfalls mit einem Magneten versehenen Drehkörper bei Verdrehung mitzunehmen, wobei dieser Drehkörper z. B. über ein langgestrecktes, das Schaftrohr 2 der Länge nach durchlaufendes inneres Rohr mit der Videokamera 8 verbunden ist um diese mit jeder Verdrehung des Ringes 13 mitzunehmen. Wenn der Operateur nun den Ring 13 als Handgriff anfasst, so können das Schaftrohr 2 und das Gehäuse 3 beliebig gegenüber dem Ring 13 verdreht werden, womit die Blickrichtung 6 des Objektives 5 verschwenkt wird. Dabei bleibt aber stets die Orientierung der Kamera 8 unverändert. Von Operateuren, denen leicht schwindelig wird, wird es als sehr wohltuend empfunden, dass das auf diese Weise das auf einem Monitor erzeugte Bild stets in derselben Orientierung bleibt, wenn sich die Blickrichtung ändert.
Am Gehäuse des Handgriffes 3 werden auch noch elektrische Schalter benötigt, mit denen unterschiedliche Funktionen geschaltet werden sollen, z. B. Pumpen, Lichtquellen oder z. B. Bildparameter wie Helligkeit oder Kontrast. Diese Schalter sollen möglichst am Handgriff sitzen, um dort bequem vom Operateur bedient werden zu können, ohne dabei die Optik 1 loslassen zu müssen.
Wie 1 zeigt, ist dazu eine Schalteinrichtung 14 mit im Ausführungsbeispiel 3 Schaltknöpfen 15 auf dem Ring 13 befestigt. Über zwei das Material des Ringes 13 durchlaufende elektrische Leitungen 16 ist die Schalteinrichtung 14 an zwei im Ausführungsbeispiel in das Material des Ringes 13 eingebettete Elektrodenringe 17a und 17b angeschlossen, die konzentrisch zur Achse des Schaftrohres 2 angeordnet sind. Fluchtend zu diesen äußeren Elektrodenringen 17a, 17b sind zwei innere Elektrodenringe 18a und 18b innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet, welche über elektrische Leitungen 19 an eine Schaltung 20 angeschlossen sind, die über eine Leitung 21 an die Verarbeitungseinrichtung 12 angeschlossen ist.
Die äußeren Elektrodenringe 17a, 17b und die inneren Elektrodenringe 18a, 18b sind jeweils konzentrische und fluchtend angeordnet und decken sich großflächig ab, so dass zwischen ihnen jeweils eine ausreichend hohe Kapazität besteht, um einen Kondensator 17a, 18a bzw. 17b, 18b auszubilden. Dabei ist der Ring 13 beliebig um das Gehäuse 3 drehbar, ohne dass sich dabei die Kapazität ändert. Das Gehäuse 3 verläuft durch die beiden Kondensatoren 17a, 18a und 17b, 18b, wobei diese einen kapazitiven Durchgriff durch die Wand des Gehäuses 3 schaffen.
2 zeigt das elektrische Schaltdiagramm der bei der in 1 dargestellten Konstruktion verwendeten Schaltung. Man sieht innerhalb des mit gestrichelter Linie dargestellten Ringes 13 die beiden Elektrodenringe 17a, 17b. Innerhalb des Gehäuses 3, das ebenfalls gestrichelt dargestellt ist, sind die inneren Elektrodenringe 18a, 18b angeordnet. Es werden damit zwei Kondensatoren 17a, 18a und 17b, 18b geschaffen, die jeweils durch zwei Elektroden gebildet werden.
Im Ring 13, bzw. im Schalter 14 sind drei Schaltkontakte 23 vorgesehen, die jeweils in nicht dargestellter Weise von einem der Schaltknöpfe 15 betätigt werden. Sie sind in drei parallelen Schaltzweigen jeweils in Reihe mit einem Widerstand 24 geschaltet. Die drei Widerstände 24 weisen unterschiedliche Werte auf. Je nach betätigtem Schaltkontakt 23 liegt ein anderer der Widerstände 24 zwischen den beiden Kondensatoren 17a, 18a und 17b, 18b.
Über die Kondensatoren 17a, 18a und 17b, 18b ist die im Inneren des Gehäuses 3 liegende Schaltung 20 angeschlossen. Die Schaltung 20 ist im dargestellten Schaltungsbeispiel als Widerstandsmesseinrichtung ausgebildet, die erkennen kann, welcher der drei Widerstände 24 eingeschaltet ist. Sie kann entsprechend über die Leitung 21 Steuersignale abgeben, die über das Anschlusskabel 10 an geeignete Geräte laufen oder im Inneren der Optik 1, z. B. unmittelbar an der Videokamera 8 Umschaltungen bewirken.
Wie 2 zeigt, ist das innerhalb des Ringes 13 angeordnete Netzwerk 16, 23, 24 rein passiv. Er weist nur Schalter und Widerstände auf und benötigt somit keinerlei Stromversorgung. Dagegen wird bei der Schaltung 20 innerhalb des Gehäuses 3 eine Stromversorgung benötigt, die hier aber ohnehin vorhanden ist.
Anders als im dargestellten Beispiel, kann das passive Netzwerk, das die 2 innerhalb des Ringes 13 zeigt, auch anders aufgebaut sein, z. B. mit unterschiedlichen Kondensatoren und Induktivitäten anstelle der Widerstände oder mit sonstigen Bauelementen, die über die Kondensatorstrecke von der Schaltung 20 erkannt und vermessen werden können.
Die Zahl der Schaltknöpfe 15 und zugehörigen Schaltkontakte 23 kann weitgehend beliebig gewählt werden.
3 zeigt in einem vergrösserten Ausschnitt aus 2 eine Ausführungsvariante, bei der die elektrische Übertragung zwischen dem Gehäuse 3 des Handgriffes und dem Ring 13 nicht, wie in 2 dargestellt, auf kapazitive Weise erfolgt sondern induktiv. 3 zeigt in einem Ausschnitt die Übertragungsstelle, wobei im Gehäuse 3 die Leitungen 19 ebenso wie in 2 dargestellt sind. Im Ring 13 sind die Leitungen 16 ebenso wie in 2 dargestellt.
Die Kondensatorelektroden an den Enden der Leitungen 19 und 16 fehlen. Stattdessen sind diese Leitungsenden mit Wicklungen 27 beziehungsweise 28 verbunden, die durch das Gehäuse 3 hindurch induktiv Wechselwirken. Die Wicklungen 27 und 28 sind als konzentrische, sich überlappende Spulen ausgebildet. Durch induktive Rückwirkung kann die Schaltung 20 auch bei dieser Ausführungsform Änderungen an dem Netzwerk 16, 23, 24 ermitteln.

Claims

Chirurgische endoskopische Optik (1) mit einem langgestreckten Schaftrohr (2) in dessen distalem Endbereich ein durch ein Fenster (4) nach außen blickendes Objektiv (5) angeordnet ist, und mit einem am proximalen Ende des Schaftrohres (2) angeordneten Hauptkörper mit einem Gehäuse (3), auf dessen Aussenseite ein Ring (13) konzentrisch zur Achse des Schaftes (2) drehbar gelagert ist, sowie mit einer außen am Hauptkörper angeordneten elektrischen Schalteinrichtung (14), die in das Gehäuse (3) durchgreifender Verbindung mit einer im Inneren des Hauptkörpers (3) angeordneten Schaltung (20) steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (13) die Schalteinrichtung (14) trägt und die das Gehäuse (3) durchgreifende Verbindung entweder kapazitiv mittels zweier Kondensatoren erfolgt, die jeweils aus zwei konzentrisch zur Achse des Schaftes (2) angeordneten Elektrodenringen (17a, 18a; 17b, 18b) gebildet sind, von denen jeweils einer innerhalb und einer außerhalb der Wand des Gehäuses (3) angeordnet ist, oder induktiv mittels zweier konzentrisch und sich überlappend angeordneter Spulen (27, 28) erfolgt; von denen eine innerhalb und eine außerhalb der Wand des Gehäuses (3) angeordnet ist.
Optik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (13) als Handgriff ausgebildet ist.
Optik nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die außenliegenden Elektrodenringe (17a, 17b) an ein außenliegendes elektrisches Netzwerk (16, 23, 24) angeschlossen sind, dessen elektrische Werte durch Betätigung der Schalteinrichtung (14) veränderbar sind, wobei die innenliegenden Elektrodenringe (18a, 18b) an eine Messschaltung (20) angeschlossen sind, die zur Bestimmung der elektrischen Werte des äusseren Schaltungszweiges (16, 23, 24) ausgebildet ist.
Optik nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die außenliegende Spule (27) an ein außenliegendes, elektrisches Netzwerk (16, 23, 24) angeschlossen ist, dessen elektrische Werte durch Betätigung der Schalteinrichtung (14) veränderbar sind, wobei die innenliegende Spule (28) an eine Messschaltung (20) angeschlossen ist, die zur Bestimmung der elektrischen Werte des äußeren Schaltungszweiges (16, 23, 24) ausgebildet ist.