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Gerät zur Untersuchung von schwer zugänglichen Hohlräumen, insbesondere
im Inneren des menschlichen Körpers Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur
Untersuchung von schwer zugänglichen Hohlräumen, insbesondere im Inneren des menschlichen
Körpers, bestehend aus einer wenigstens teilweise biegsamen Hülle, welche in den
zu untersuchenden Hohlraum eingeführt wird, aus einer Bildwandlereinrichtung zur
Aufnahme des durch eine Strahlung erzeugten Bildes des zu untersuchenden Teils und
zur Umwandlung des aufgenommenen Bildes in elektrische Signale innerhalb des untersuchten
Hohlraums, aus Einrichtungen zur Übertragung der Signale nach außen und aus Einrichtungen,
welche die elektrischen Signale außerhalb des zu untersuchenden Hohlraums empfangen
und der Beobachtung zugänglich machen.
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Bei bekannten Geräten dieser Art besteht die Schwierigkeit, daß selbst
die kleinsten verfügbaren Bildwandlereinrichtungen verhältnismäßig lang sind.
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Infolge des starren Aufbaus dieser Einrichtungen kanil daher das Gerät
nicht oder nur sehr schwer durch stark gewundene oder gekrümmte Kanäle eingeführt
werden, wie es insbesondere bei Untersuchungen des menschlichen Körpers oft erforderlich
ist.
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Der Anwendungsbereich dieser bekannten Geräte ist daher begrenzt.
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Nun sind zwar bereits Bildwandlereinrichtungen an sich bekannt, die
aus zwei getrennten Teilen bestehen. Der eine Teil ist eine Kathodenstrahlröhre,
die einen Abtastlichtpunkt erzeugt, und der zweite Teil ist ein Bildwandlerelement,
das im Abstand von der Kathodenstrahlröhre angeordnet ist. Eine Optik projiziert
den Abtastlichtpunkt auf das Bildwandlerelement, das unter der Wirkung des Abtastlichtpunktes
das Bild des Objekts in elektrische Signale umsetzt. Damit die beiden Teile richtig
zusammenarbeiten, müssen sie starr in richtiger gegenseitiger Lage gehalten werden
Der Gesamtaufbau ist daher noch größer als bei den einteiligen Bildwandlereinrichtungen,
weshalb eine Verwendung dieser bekannten zweiteiligen Bildwandlereinrichtungen für
Geräte zur Untersuchung von schwer zugänglichen. Hohlräumen hisher nicht in Betracht
kommt.
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Es ist nun das Ziel der Erfindung, diese an sich bekannten zweiteiligen
Bildwandlereinrichtungen für Geräte der eingangs angegebenen Art in der Weise nutzbar
zu machen, daß die Einführung in stark gekrümmte oder gewundene Kanäle erleichtert
wird.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Bildwandlereinrichtung
in an sich bekannter Weise aus einer Kathodenstrahlröhre zur Erzeugung eines Abtastlichtpunktes
und aus einem davon unabhängigen Bildwandlerelement besteht, das unter der Wirkung
des Abtastlichtpúnktes das Bild des untersuchten Teils in elektrische Signale umsetzt,
daß die beiden Teile der Bildwandlereinrichtung unabhängig vonein-
ander in die Hülle
einführbar sind und daß eine Fassung vorgesehen ist, die die beiden Teile nach dem
Einführen in der richtigen gegenseitigen Lage hält.
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Da jeder der beiden Teile kürzer als eine einteilige Bildwandlereinrichtung
ist, können die Teile einzeln durch engere Krümmungen geführt werden. Die Fassung
ermöglicht das Zusammenfügen der Teile im Inneren des Schlauches ohne Schwierigkeit.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Die Zeichnung zeigt das vordere Ende des biegsamen Schlauches 1 eines
Gerätes zur Untersuchung von Hohlräumen (Endoskop). Der Schlauch 1 läuft in eine
Spitze 2 aus, die das Einführen des Schlauches erleichtert. Im Inneren des Schlauches
1 sind Einrichtungen angeordnet, die ein Bild des zu untersuchenden Objektes in
elektrische Signale verwandeln, die nach außen geleitet werden und auf dem Schirm
eines Fernsehempfängers das Bild sichtbar machen. Es handelt sich also bei diesem
Gerät um ein sogenanntes Fernseh-Endoskop.
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Zu diesem Zweck ist im vorderen Teil des Schlauch ches 1 eine Lichtquelle4
angebracht, deren Licht durc h Fenster 5 in dem Schlauch 1 auf das Objekt fällt.
Da vom Objekt reflektierte Licht gelangt durch ein wei teres Fenster 6 wieder in
das Innere des Schlauches 1.
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Es wird durch ein Prisma 7 umgelenkt und über ein Objektiv 8 auf die
Bildwandlereinrichtung projiziert.
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Die Bildwandlereinrichtung besteht aus zwei getrennten Teilen 9 und
10. Der Teil9 besitzt ein vorn und hinten offenes rohrartiges Gehäuse 11, in dem
das eigentliche Bildwandlerelement 12 sitzt. Im vorderen Ende des Gehäuses 11 sind
das Prisma 7 und das Objektiv 8 befestigt.
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Die vordere Stirnseite des Gehäuses 11 stößt an eine ringförmige
Wand 13, die im Inneren des Schlauches 1 fest angebracht ist. Das Prisma 7 ragt
durch die Mittelöffnung 14 der Wand 13. An der Wandl3 sind Federklemmen 15 befestigt,
die das Gehäuse 11 etwa konzentrisch zur Mittelöffnung 14 festhalten.
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Der andere Teil 10 der Bildwandlereinrichtung besitzt ein am vorderen
Ende offenes Gehäuse 16, in dem eine zur Erzeugung eines Abtastlichtpunktes dienende
IS:athodenstrahlröhref7 sitzt. Das vordere Ende des Gehäuses 16 ist etwas verjüngt,
und dieser verjüngte Abschnitt steckt in einer Fassung 18, die am hinteren Ende
des Gehäuses 11 des ersten Teils 9 angebracht ist. Federklemmen 19 halten die beiden
Teile lösbar zusammen.
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Die Kathodenstrahlröhrel7 enthält ein Strahlerzeugersystem 20 und
ein elektrostatisches Ablenksystem 21.
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Der Elektronenstrahl erzeugt auf dem Schirm 22 einen Lichtpunkt,
der rasterartig abgelenkt wird. Die Stirnfläche des Kolbens 23 -der Elektronenstrahlröhre
ist eben und durchsichtig. Sie liegt flach an der gleichfalls ebenen und durchsichtigen
hinteren Stirnfläche des Kolbens 24 des Bildwandlerelements 12.
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Das Bildwandlerelement 12 enthält hinter der durchsichtigen vorderen
Stirnfläche des Kolbens eine Photokathode 25, auf die das Bild des Objektes projiziert
wird. Die Photokathode 25 ist vorzugsweise eine mit äußerem Photoeffekt arbeitende
Mosaikelektrode. Das projizierte Bild erzeugt dann auf der Photokathode eine entsprechende
Verteilung positiver Ladungen.
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An der hinteren Stirnwand des Kolbens 24 liegt gleichfalls eine mit
äußerem Photoeffekt arbeitende Photokathode26, auf die der von der Kathodenstrahlröhre
17 erzeugte wandernde Lichtfleck fällt. Dieser Lichtfleck verursacht das Austreten
von Elektronen aus der Photokathode 26. Diese Elektronen fliegen in Form eines feinen
Elektronenstrahls 27 zu der Photokathode 25 und tasten diese in gleicher Weise ab
wie ein üblicher, durch ein Strahlerzeugersystem erzeugter Elektronenstrahl. Gegebenenfalls
kann ein Fokussierungssystem 28 vorgesehen werden.
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Es ist zu bemerken, daß die zweite Photokathode 26 auch entfallen
kann. Der Lichtfleck fällt dann direkt auf die Photokathode 25.
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Ferner läßt sich das geschilderte Prinzip auch bei Photokathoden
anwenden, die mit innerem Photoeffekt arbeiten.
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Leitungen 29 und 30 im Inneren des Schlauches 1 dienen zur Zuführung
der erforderlichen elektrischen Spannungen und zur Abführung der erzeugten Bildsignale.
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Bei gewissen Anwendungen ist es zweckmäßig, eine längere Bilddauer
zu benutzen, z. B. 0,3 Sekunden je Bild. In diesem Fall werden zur Verhinderung
des Flimmerns die Bildsignale vorzugsweise in einer geeigneten Speichervorrichtung
gespeichert, beispielsweise in einer Speicherröhre, auf einem Magnetband, in einem
Speicherkineskop oder in einem Kineskop mit einem Wiedergabeschirm mit langer Nachleuchtdauer,
z. B. einem aus Fluoriden bestehenden Schirm.
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Nach der Speicherung kann das Bild mit einer Frequenz wiedergegeben
werden, welche ein Flimmern verhindert. Ein Vorteil der Speicherung der Bildsignale
oder der Bilder besteht darin, daß die zur
Aufnahme des Bildes erforderliche Bestrahlung
während der Wiedergabe unterbrochen werden kann. Dies muß in gewissen Fällen auf
jeden Fall geschehen, da eine zu lange Belichtung der untersuchten Gewebe schädlich
sein kann. Ein weiterer Vorteil der Speicherung besteht iii der Ausschaltung der
Trägheit gewisser Bildwandler, wie Selen-Photozellen, -die nur auf eine unterhalb
einer gewissen Grenze liegende Frequenz der Bildsignale, z. B. maximal 1000Hz, ansprechen.
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Wenn ein Bild des untersuchten Hohlraums in natürlichen Farben gewünscht
wird, kann die Bildwandlereinrichtung entsprechend den üblichen Farbfernseheinrichtungen
ausgeführt sein. Ein besonders einfaches Verfahren zum Zerlegen eines Farbbildes
in die drei Grundfarben besteht in der Verwendung einer drehbaren Mehrfarbenscheibe,
die im Lichtweg vor der Photokathode angebracht wird. Eine derartige Scheibe läßt
sich ohne weiteres in dem in der Zeichnung dargestellten Endoskop unterbringen.
Sie wird entweder von einem sehr kleinen, im Endoskop befindlichen synchronen Motor
oder iiber eine biegsame Welle von einem außerhalb liegenden Motor angetrieben.
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Die Einführung des beschriebenen Fernsehendoskops in den zu untersuchenden
Hohlraum geschieht in folgender Weise: Vor dem Einführen des Schlauches 1 werden
die beiden Teile 9 und 10 der Bildwandlereinrichtung daraus entnommen. Als einziger
starrer Teil befindet sich im Inneren des Schlauches nur noch die Lichtquelle 4,
die verhältnismäßig klein ist. Der Schlauch kann daher leicht durch enge und gewundene
Kanäle eingeführt werden. Nachdem der Schlauchl in die richtige Lage gebracht worden
ist, wird der Teil 9 der Bildwandlereinrichtung in dem Schlauch vorgeschoben, bis
sein Gehäuse 11 zwischen die Federklemmen 15 eintritt und an der Wand 13 anstößt.
Der Teil 9 nimmt dadurch von selbst die richtige Betriebsstellung ein, in der er
während des Betriebs durch die Federklemmen 15 gehalten wird.
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Anschließend wird der Teil 10 der Bildwandlereinrichtung in gleicher
Weise durch den Schlauch 1 vorgeschoben, bis das vordere Ende des Gehäuses 16 in
die Fassung 18 eingetreten ist und die Stirnflächen der Kathodenstrahlröhre 17 und
des Bildwandlerelements 12 flach aufeinanderliegen. Die beiden Teile haben dann
die richtige gegenseitige Lage, die während des Betriebs unverändert bleibt.
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Das Vorschieben der beiden Teile9 und 10 erfolgt vorzugsweise mittels
eines elastischen, biegsamen Führungsstößels 31. Der Kopf 32 des Führungsstößels
paßt in die Fassung 18 des Teils 9 und in eine eigens hierfür vorgesehene Fassung
33 am hinteren Ende des Teils 10. In dem Kopf32 kann eine Magnetspule34 angebracht
sein, wenn die Gehäuse 11 und 16 oder wenigstens die hinteren Teile davon aus magnetischem
Material bestehen. Nach Schließen des Erregungsstromkreises der Magnetspule 34 wird
dann das Gehäuse 11 bzw. 16 durch magnetische Anziehungskraft an dem Kopf 32 festgehalten.
Zum Herausziehen des Stößels allein wird der Stromkreis der Magnetspule 34 unterbrochen.
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Natürlich können statt der Federklemmen 15 und 19 auch andere geeignete
Mittel zum Festhalten der beiden Teile der Bildwandlereinrichtung verwendet werden,
beispielsweise Magnete.