-
Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit einem optischen System und einer Beleuchtungseinheit, die eine Lichtquelle oder eine optische Lichtquellenschnittstelle umfasst, welche zum Anschließen einer externen Lichtquelle ausgebildet ist.
-
Moderne Endoskope werden mit immer höheren Lichtstärken entwickelt, die immer höher auflösende Bildsensoren unterstützen. Dabei wird üblicherweise angenommen, dass die höhere Helligkeit der Endoskope für die Benutzer gut ist. Diese Entwicklung führt allerdings auch dazu, dass Endoskope nach dem Einführen in einen Körperhohlraum eines Patienten bei einem Eingriff oder einer Untersuchung schneller beschlagen als ältere Endoskope, die weniger lichtstark sind. Dies hängt damit zusammen, dass bei einer höheren Lichtstärke der Optik des Endoskops eine geringere Beleuchtungslichtstärke aus der Faseroptik der Beleuchtungseinheit des Endoskops notwendig ist. Aufgrund der geringeren notwendigen Beleuchtungsintensität aus den Lichtleitfasern der Faseroptik ergeben sich geringere thermische Verluste, die sich in einer Erwärmung des Endoskops niederschlagen, und das Endoskop kühlt auch schneller wieder ab. Diese geringere Erwärmung des Endoskops, insbesondere im distalen Teil, begünstigt das Beschlagen des Lichteintrittsfensters am distalen Ende des Endoskopschafts, da das Saphirglas des Eingangsfensters eine kühlere Temperatur aufweist als der zu untersuchende Innenraum, beispielsweise der Bauchraum eines Patienten. Ein weiterer Grund, warum das Endoskop sich erwärmen sollte, ist die bessere Verträglichkeit mit dem ebenfalls wärmeren Gewebe des Patienten.
-
Herkömmlicherweise wird das Beschlagen des Endoskops durch eine Antibeschlagbeschichtung des Eintrittsfensters bekämpft. Ein Beispiel einer solchen Beschichtung ist in
US 10,039,442 B2 offenbart, wobei ein optisch transparenter Antibeschlagfilm auf Polyesterbasis mit einer optisch klaren Klebeverbindung an einer Linse befestigt wird. Der Antibeschlag-Film ist hydrophil, damit Wasser sich ausbreiten kann und sich nicht ansammelt.
-
DE 10 2016 007 669 A1 betrifft eine Endoskopschutzhülle, die zur Vermeidung von Feuchtigkeitskondensation verwendet wird, wobei durch direkte oder indirekte Aufheizung des distalen Fensters und/oder eines daran angrenzenden Bereichs in oder an der Endoskopschutzhülle die Temperatur des Fensters über die herrschende Taupunkttemperatur gehoben wird. Das distale Fenster der Endoskopschutzhülle ist durch Absorption von Strahlung aufheizbar, wobei eine Strahlung absorbierende Schicht in oder auf dem distalen Fenster angeordnet ist. Die Schicht kann absorbierend oder reflektierend für einen ersten Wellenlängenbereich und transparent für einen zweiten Wellenlängenbereich ausgestaltet sein. So kann infrarote Strahlung zur Erwärmung des distalen Fensters benutzt werden.
-
US 2015/0289751 A1 offenbart eine Kombination aus nanoskopisch und/oder mikroskopisch rauen Oberflächen und einer hydrophoben Beschichtung zur Vermeidung von Beschlag auf der Oberfläche von Endoskoplinsen. Der durch die Beschichtung verursachte Verlust der Transmission soll auf weniger als 20 % begrenzt werden. Ferner offenbart
US 2014/0200406 A1 ein Strahlung absorbierendes Element im Bereich einer distalen Linse, welches wiederum zur Erwärmung der distalen Linse und damit zur Verringerung eines Beschlags derselben dient.
-
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Endoskop mit geringerer Neigung zum Beschlagen zur Verfügung zu stellen.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Endoskop mit einem optischen System und einer Beleuchtungseinheit, die eine Lichtquelle oder eine optische Lichtquellenschnittstelle umfasst, welche zum Anschließen einer externen Lichtquelle ausgebildet ist, wobei wenigstens eine optische Grenzfläche eines distalen oder proximalen Elements des optischen Systems und/oder der Beleuchtungseinheit des Endoskops mit einer Niedrigtransmissionsbeschichtung versehen ist, das dadurch weitergebildet ist, dass die Niedrigtransmissionsbeschichtung eine temperaturabhängige Transmission aufweist, die mit steigender Temperatur ansteigt.
-
Der Grundgedanke der Erfindung ist, dass erkannt wurde, dass die thermische Wirkung der verwendeten Lichtquellen auch bei vergrößerter Lichtstärke moderner Endoskope aufgrund größerer numerischer Apertur zur Erwärmung des Endoskops und damit zur Vermeidung von Beschlag verwendet werden kann, wenn die Beleuchtungsstärke nicht, wie bisher bei modernen lichtstarken Endoskopen, abgeregelt wird, sondern bei voller Stärke gelassen wird. Der Einsatz von Beschichtungen mit niedriger Transmission führt dazu, dass an diesen Stellen besonders viel Beleuchtungsstärke verloren geht und in thermische Energie verwandelt wird und somit das Endoskop aufheizt. Dabei werden die Beleuchtungsstärke und der Grad der Transmission der entsprechenden Niedrigtransmissionsbeschichtung (Low-Transmission-Beschichtung) so gewählt, dass die gewünschte Beleuchtungsstärke beim Bildsensor oder im Okular ankommt und der gewünschte thermische Effekt eintritt.
-
In Ausführungsformen weist die Niedrigtransmissionsbeschichtung nach Ihrer Aufbringung eine Transmission 10% ≤ Tlc ≤ 95 % auf, insbesondere in einem Wellenlängenbereich von 400 nm ≤ A ≤ 630 nm.
-
Die Niedrigtransmissionsbeschichtung ist in Ausführungsformen derart ausgebildet oder aufgebracht, dass sie sich bei wiederholten Aufbereitungen des Endoskops abnutzt. Hintergrund hiervon ist, dass durch das Aufbereiten von Endoskopen, insbesondere das Reinigen und Autoklavieren, die Lichtverluste im optischen System der Endoskope über die Lebensdauer der Endoskope hinweg zunehmen. Dies liegt daran, dass die Oberflächen der optischen Elemente durch das wiederholte Reinigen angegriffen werden und ihre Transmission abnimmt. Dieser Effekt wird dadurch ausgeglichen, dass andererseits das wiederholte Reinigen der Endoskope dazu führt, dass sich die Niedrigtransmissionsbeschichtung abnutzt und ihre Dicke abnimmt. Dadurch nimmt ihre Transmission wieder zu und gleicht die Abnahme der Transmission des restlichen optischen Systems aus. Da die thermischen Verluste im optischen System somit auch nach häufig wiederholtem Aufbereiten annähernd gleich bleiben, wird das Endoskop auch weiterhin stärker erwärmt, womit sich das Problem des Beschlagens während der Lebensdauer des Endoskops begrenzen lässt.
-
In Ausführungsformen ist wenigstens eine mit einer Niedrigtransmissionsbeschichtung versehene optische Grenzfläche eine Grenzfläche eines Eintrittsfensters des optischen Systems ist, wobei insbesondere die mit einer Niedrigtransmissionsbeschichtung versehene optische Grenzfläche des Eintrittsfensters die distale äußere Grenzfläche ist. Diese Grenzfläche ist besonders stark vom Beschlagen betroffen und auch bei jeder Aufbereitung den Belastungen der Reinigung und des Autoklavierens ausgesetzt.
-
In Ausführungsformen ist wenigstens eine mit einer Niedrigtransmissionsbeschichtung versehene optische Grenzfläche eine Grenzfläche einer Eintrittslinse des optischen Systems. Falls kein Eintrittsfenster bzw. Deckglas vorhanden ist, ist die Eintrittslinse ebenfalls direkt dem Aufbereiten ausgesetzt und neigt im Einsatz zum Beschlagen.
-
In weiteren Ausführungsformen ist wenigstens eine mit einer Niedrigtransmissionsbeschichtung versehene optische Grenzfläche eine proximale Grenzfläche oder eine distale optische Grenzfläche eines Lichtleitfaserbündels der Beleuchtungseinheit. An dieser Stelle ist die Lichtintensität besonders hoch, so dass eine besonders starke thermische Dissipation stattfindet, die zu einer erwünschten Erwärmung des Endoskops führt. Die optischen Grenzflächen des Lichtleitfaserbündels können, abhängig vom Typ des Endoskops, auch während der Aufbereitung offen zutage liegen, so dass sich ebenfalls der Abnutzungseffekt einstellen kann.
-
Gemäß weiteren Ausführungsformen ist wenigstens eine mit einer Niedrigtransmissionsbeschichtung versehene optische Grenzfläche eine Grenzfläche einer Linse oder eines Austrittsfensters eines Okulars oder einer Austrittsoptik des optischen Systems, insbesondere ist die mit einer Niedrigtransmissionsbeschichtung versehene optische Grenzfläche des Austrittsfensters die proximale äußere Grenzfläche. Im Falle einer im hermetischen Teil des Endoskops angeordneten Linse oder eines anderen optischen Elements im hermetischen Teil, welches mit einer Niedrigtransmissionsbeschichtung versehen ist, nutzt sich die Beschichtung nicht ab und sorgt damit dauerhaft für einen Eintrag an thermischer Dissipation und sorgt damit dauerhaft für die Erwärmung des Endoskops im Betrieb. Die proximale Grenzfläche eines Austrittsfensters ist wiederum der Aufbereitung ausgesetzt.
-
Die zuvor genannten Ausführungsformen dafür, welche optischen Elemente an welchen Grenzflächen mit einer entsprechenden Niedrigtransmissionsbeschichtung versehen sind, können miteinander kombiniert werden. So kann durch eine Kombination der erfindungsgemäßen Beschichtung mehrerer optischer Elemente sowohl gezielt beeinflusst werden, an welchen Stellen im Endoskop ein thermischer Verlust und somit eine Erwärmung des Endoskops auftritt, als auch, durch Auswahl von außen liegenden und hermetisch abgekapselten Grenzflächen die Rate der Abnutzung der Beschichtungen beeinflusst und geeignet gewählt werden, um eine möglichst konstante Gesamttransmission des optischen Systems einschließlich der Niedrigtransmissionsbeschichtungen über die Lebensdauer des Endoskops hinweg zu gewährleisten.
-
Erfindungsgemäß weist die Niedrigtransmissionsbeschichtung eine temperaturabhängige Transmission auf, die mit steigender Temperatur ansteigt, insbesondere im sichtbaren Bereich. Dies bedeutet, dass im kalten Endoskop eine höhere thermische Verlustleistung und somit Erwärmung auftritt als beim erwärmten Endoskop, bis sich ein Gleichgewicht einstellt, bei dem die Optik des Endoskops nicht mehr beschlägt.
-
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinheit Lichtleitfasern mit einer niedrigen Transmission. In diesem Fall wirken die Lichtleitfasern auf ihrer Gesamtlänge als Verlustbringer und somit Quelle thermischer Dissipation, so dass das Endoskop gleichmäßig über seine Länge erwärmt wird.
-
Zusätzlich ist oder wird in einer Ausführungsform zwischen einem Kamerakopf und einer Austrittsoptik ein dünner Niedrigtransmissionsfilter eingesetzt.
-
In weiteren Ausführungsformen ist wenigstens eine optische Grenzfläche eines distalen Elements des optischen Systems und/oder der Beleuchtungseinheit des Endoskops, insbesondere zusätzlich, mit einer Antibeschlag-Beschichtung versehen. Damit wird das Beschlagen des Eintrittsfensters des Endoskops auch dann verhindert oder begrenzt, wenn es noch kalt ist.
-
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und der beigefügten Zeichnung ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
-
Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
-
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnung verwiesen wird. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Endoskops.
-
In 1 ist ein Endoskop 10 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Es handelt sich um die Bauform eines Laparoskops mit starrem Schaft 12, dessen in 1 links dargestelltes distales Ende von einem Eintrittsfenster 30 abgedeckt ist, hinter dem einerseits eine Eintrittslinse 32 des optischen Systems des Endoskops 10 angeordnet ist, an die sich ein Umkehrlinsensystem 34 mit einer Reihe von Umkehrlinsensätzen anschließt, welche das von links einfallende Licht aus einer zu untersuchenden Umgebung, beispielsweise eines Körperhohlraums eines Patienten, zu den Linsen 42 und einem Austrittsfenster 44 eines Okulars 40 des Endoskops 10 weiterleiten. Das Okular 40 kann so ausgestaltet sein, dass es zum Einsehen mit dem bloßen Auge ausgebildet ist oder, dass ein Kamerakopf mit einer eigenen Optik und einem Bildsensor angeschlossen werden kann. Im dem Endoskop 10 kann auch direkt ein Bildsensor eingebaut sein.
-
Das in 1 dargestellte Endoskop 10 hat keine eigene Beleuchtungsquelle, allerdings eine Beleuchtungseinheit, die eine Lichtquellenschnittstelle 20 aufweist, an die eine Lichtquelle angeschlossen werden kann. An der Lichtquellenschnittstelle befindet sich eine proximale optische Grenzfläche 22 eines Lichtleitfaserbündels 24, welches das von der nicht dargestellten Lichtquelle über die Lichtquellenschnittstelle 20 eingeführte Beleuchtungslicht zu einer distalen optischen Grenzfläche 26 des Lichtleitfaserbündels 24 führt, aus der das Beleuchtungslicht austritt und die zu untersuchende Umgebung beleuchtet. Unter der optischen Grenzfläche des Lichtleitfaserbündels 24 wird dabei im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Summe der optischen Grenzflächen der einzelnen Lichtleitfasern des Lichtleitfaserbündels 24 verstanden.
-
In dem Ausgangsbeispiel der 1 kann die Außenfläche des Eintrittsfensters 30 eine Niedrigtransmissionsbeschichtung 50 aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann im distalen Bereich die distale optische Grenzfläche 26 des Lichtleitfaserbündels 24 eine Niedrigtransmissionsbeschichtung 52 und/oder die Eintrittslinse 32 eine Niedrigtransmissionsbeschichtung 54 aufweisen. Eine Niedrigtransmissionsbeschichtung 56 kann an der proximalen optischen Grenzfläche 22 des Lichtleitfaserbündels 24 an der Lichtquellenschnittstelle 20 angeordnet sein. Schließlich kann auch das Austrittsfenster 44 mit einer Niedrigtransmissionsbeschichtung 58 versehen sein.
-
Die distalen Beschichtungen sorgen für eine Erwärmung im vom Problem des Beschlagens besonders betroffenen distalen Bereich, während außen liegende Beschichtungen im proximalen Bereich eine zusätzliche Erwärmung in dem Bereich bewegen können bzw. für die Regulierung der Abnutzung verwendet werden können. So können verschiedene Beschichtungen mit verschiedener Adhäsion auf den optischen Grenzflächen aufgebracht werden, um an verschiedenen Stellen verschieden starke Raten der Abnutzung zu erreichen.
-
Zusätzlich kann auch das Lichtleitfaserbündel 24 so ausgebildet sein, dass es eine niedrige Transmission aufweist, um eine gleichmäßige Erwärmung des Endoskops 10 über die Länge des Schafts 12 zu erzeugen.
-
Alle genannten Merkmale, auch die der Zeichnung allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Endoskop
- 12
- Schaft
- 20
- Lichtquellenschnittstelle
- 22
- proximale optische Grenzfläche
- 24
- Lichtleitfaserbündel
- 26
- distale optische Grenzfläche
- 30
- Eintrittsfenster
- 32
- Eintrittslinse
- 34
- Umkehrlinsensystem
- 40
- Okular
- 42
- Linsen
- 44
- Austrittsfenster
- 50
- Niedrigtransmissionsbeschichtung
- 52
- Niedrigtransmissionsbeschichtung
- 54
- Niedrigtransmissionsbeschichtung
- 56
- Niedrigtransmissionsbeschichtung
- 58
- Niedrigtransmissionsbeschichtung
