ES2215842T3 - Endoscopio. - Google Patents

Abstract

Endoscopio que comprende un vástago con tubos de envoltura exterior e interior coaxiales (1, 2), una óptica dispuesta en el tubo de envoltura interior (2), preferiblemente una óptica de lentes de varilla (6), y un sistema de lentes (5) previsto en el extremo distal o una lente convergente (16), así como unidades de iluminación (10) dispuestas en el vástagos con diodos fotoemisores (25) (LEDs) que rodean al tubo de envoltura interior (2) en forma de corona y que están destinados a generar la luz de iluminación, caracterizado porque los LEDs (25) están previstos sobre soportes anulares (10) permeables a la luz, porque los soportes (10) están dispuestos entre los tubos de envoltura interior y exterior (1, 2) y porque varios soportes (10) están dispuestos axialmente uno tras otro en cascada entre los extremos proximal y distal del vástago en el espacio anular entre los tubos de envoltura interior y exterior (1, 2).

Description

Endoscopio.

La invención concierne a un endoscopio con las características indicadas en el preámbulo de la reivindicación 1.

Con un endoscopio de esta clase se pueden realizar, por ejemplo, intervenciones terapéuticas o de diagnóstico según procedimientos mínimamente invasivos. Este endoscopio puede utilizarse también, por ejemplo, como el llamado tecnoscopio en la endoscopia técnica.

Estos endoscopios presentan una vástago destinado a introducirse en la cavidad, en cuyo extremo proximal se proyecta la imagen sobre el objetivo situado en un ocular por medio de una óptica especial, preferiblemente un sistema de lentes de varilla. La imagen así generada de la superficie de operación o de la cavidad a inspeccionar es presentada por medio de una cámara o un monitor conectado a través de una línea de señal y una unidad de mando (controlador de la cámara).

Usualmente, la luz de iluminación es conducida desde una fuente de luz externa hasta el endoscopio a través de un conductor óptico constituido por haces de fibras de vidrio o un conductor líquido y se une allí, a través de un acoplamiento, con otras fibras ópticas en el interior del endoscopio que alimentan la luz al extremo distal del endoscopio.

Este sistema de iluminación convencional es técnicamente complicado. Las fuentes de luz fría usualmente empleadas, por ejemplo lámparas de xenón o de halógeno, requieren una potencia eléctrica relativamente alta y se tienen que conectar y refrigerar con medidas técnicamente complicadas para que, incluso con largos conductores ópticos y altas pérdidas de conexión o acoplamiento, se lleve luz suficiente al extremo distal del endoscopio. Las fuentes de luz antes citadas no tienen tampoco un rendimiento óptimo.

A esto se añade una alta tasa de fallos a causa de la corta vida útil de estas fuentes de luz y de los cables ópticos sometidos a fuerte solicitación mecánica, lo que conduce a altos costes de mantenimiento y, por tanto, a una reducción de la rentabilidad.

Se conocen por los documentos DE 296 13 103 U1 y DE 298 12 048 U1 unos endoscopios en los que se han instalado en el extremo distal del endoscopio, para la iluminación, unos diodos emisores de luz, los llamados LEDs.

La ventaja de esta iluminación dispuesta en el extremo distal es que se evitan pérdidas de acoplamiento en el conductor óptico y pérdidas de transmisión a través de conductores ópticos largos. Además, en el extremo distal del endoscopio puede estar previsto un chip CCD (Charge Coupled Devices-Chip = Chip de dispositivos de carga acoplada) como tomador de imágenes, con lo que se evitan pérdidas de claridad a consecuencia de transiciones aire/vidrio.

Con el documento DE 296 13 103 U1 se propone el empleo de chips LED para la presentación de los colores rojo, azul y verde a fin de aprovechar la inducción de fluorescencia de los materiales fluorescentes acumulados en tejido carcinógeno. Esta aplicación hace necesario el empleo de un chip con elementos CCD para la transmisión en negro-blanco, al que tienen que anteponerse filtros dicroicos con una permeabilidad de > 56 nm. Sin embargo, esta disposición, especialmente el empleo de los llamados CCDs negro-blanco, restringe considerablemente los campos de aplicación del endoscopio.

En el documento DE 299 10 795 U1 se ha descrito un endoscopio en el que están dispuestas en el vástago varias unidades de iluminación situadas axialmente una tras otras, cuya luz es alimentada a través de conductores ópticos a las redes de LEDs situadas en el extremo proximal. Debido a la elevada potencia luminosa del mayor número de unidades de iluminación empleadas en el sistema general y a las pérdidas debidas a los acoplamientos de las distintas unidades de iluminación, esta disposición requiere una elevada demanda de energía en conductores ópticos. Además, el acoplamiento de los conductores ópticos y su alojamiento en el vástago son complicados y, por tanto, resultan muy costosos.

La presente invención se basa en el problema de crear un endoscopio en el que se mejoren el manejo y la ergonometría y cuyos costes de fabricación sean reducidos por una mejora de la integración del sistema de iluminación. Además, el diámetro exterior del vástago del endoscopio deberá ser lo más pequeño posible.

Este problema se resuelve según la invención con las características de la reivindicación 1.

Según la idea básica de la invención, se han previsto como unidades de iluminación unos LEDs sobre soportes anulares permeables a la luz, llamados seguidamente también anillos luminiscentes, que están dispuestos entre tubos de envoltura interior y exterior, es decir, rodeando a la óptica, estando dispuestos axialmente uno tras otro en cascada varios soportes entre los extremos proximal y distal del vástago en el espacio anular entre los tubos de envoltura interior y exterior.

Con una disposición de esta clase se logra una densidad de luminosidad sensiblemente mayor que en los endoscopios conocidos de esta clase. Se suprimen enteramente conductores de fibra de vidrio en el interior del tubo del vástago. De este modo, se simplifica y abarata la fabricación, pudiendo materializarse diámetros muy pequeños del vástago.

Como se propone en la reivindicación 2, los LEDs que forma las unidades de iluminación pueden pegarse, es decir, cablearse a máquina, sobre los soportes construidos como plaquitas de vidrio anulares y las pistas conductoras para el suministro de corriente a los LEDs se producen mediante metalización por evaporación, preferiblemente metalización por evaporación de oro. De este modo, se consigue una densidad de fabricación extraordinariamente alta que no puede alcanzarse con LEDs prefabricados de forma convencional ni con SMD LEDs (Surface Mounted Devices-LED's = LEDs de dispositivos de montaje superficial).

Se puede lograr un aumento adicional de la densidad de luminosidad haciendo que, según la reivindicación 3, esté dispuesto detrás del último soporte en el lado proximal un revestimiento especular reflectante de la luz que, según la reivindicación 4, puede consistir en una capa metálica aplicada por evaporación. Sirve para el mismo fin la propuesta según la reivindicación 5, consistente en que las superficies mutuamente opuestas de los tubos de envoltura interior y exterior, entre los cuales están dispuestos los soportes con los LEDs, estén equipadas total o parcialmente con una capa reflectante.

Según la reivindicación 6, el extremo distal del vástago está cerrado de manera en sí conocida con una placa permeable a la luz o bien con una lente.

Otras medidas para la fabricación económica de los soportes de las unidades de luz son objeto de las reivindicaciones 7 a 10.

El suministro de corriente a los LEDs puede efectuarse, según la reivindicación 11, a través de líneas de alimentación eléctricas que discurren en el espacio anular entre los tubos de envoltura interior y exterior y que están unidas eléctricamente con un contacto de enchufe. En este contacto de enchufe puede enchufarse una clavija que sirve para la alimentación de corriente. El endoscopio puede ser así acoplado y desacoplado de manera muy sencilla.

Según una propuesta adicional de la reivindicación 12, es posible un suministro de corriente sin contacto a los LEDs cuando las líneas de alimentación eléctrica están unidas con una bobina de inducción dispuesta en el ocular. En esta bobina puede generarse, por medio de una bobina de inducción que rodea a la bobina anterior sin contacto y que genera un campo magnético, una corriente que se alimenta a los LEDs.

Gracias a esta medida, se mejoran adicionalmente el manejo y, sobre todo también, las posibilidades de limpieza, especialmente la capacidad de tratamiento en autoclave.

Como alternativa, según la reivindicación 13, en el caso de un conexionado en paralelo de los LEDs, se pueden emplear también como conductores los tubos de envoltura. En el caso de una soldadura de los anillos luminiscentes con los tubos de envoltura, se puede evacuar ventajosamente calor a través de éstos.

Debido a la renuncia a fuentes de luz externas, así como a un cable óptico que una éstas con el endoscopio, se minimizan los costes de fabricación y mantenimiento de un sistema de esta clase. Se suprimen los costes de adquisición para cables ópticos y lámparas de descarga en gas y se reduce la incidencia de las reparaciones, lo que conduce en conjunto a una mayor fiabilidad del sistema.

Aparte de LEDs de luz blanca, se pueden emplear también LEDs de luminiscencia monocromática, tal como se propone con la reivindicación 14. En este caso, se puede generar luz blanca por convección de ondas por medio de la luz roja, verde y azul emitida por los LEDs, para lo cual se mezclan los colores complementarios en una relación determinada.

Medidas para el reproducción de imágenes están indicadas con las reivindicaciones 15 y 16.

Se explica seguidamente el objeto de la invención con más detalle haciendo referencia a ejemplos de ejecución representados en el dibujo. Muestran en el dibujo:

La figura 1, una sección longitudinal de un endoscopio según un primer ejemplo de ejecución conforme a la invención en representación esquemática, en cuyo tubo de vástago están dispuestos anillos luminiscentes,

La figura 2, una sección longitudinal de un tubo del vástago según un segundo ejemplo de ejecución en representación esquemática, en el cual están dispuestos anillos luminiscentes y, como dispositivo optoeléctrico generador de imagen, un CCD,

La figura 3, una representación en perspectiva de un único anillo luminiscente según la invención y

La figura 4, un diagrama de circuito esquemático de una disposición con endoscopio y dispositivo de observación según la invención.

La figura 1 muestra en representación esquemática un endoscopio de la invención según un primer ejemplo de ejecución.

Este endoscopio consiste sustancialmente en un vástago con un tubo de envoltura interior 1 y un tubo de envoltura exterior 2, en cuyo extremo proximal está previsto un plato ocular 8 y cuyo extremo distal está cerrado de manera hermética a los líquidos con una placa de cierre 4 de vidrio. En el tubo de envoltura interior 1 está dispuesto un sistema de lentes 5 que consta de dos lentes. La imagen generada por este sistema es proyectada, a través del sistema de lentes de varilla 6 situado a continuación en el tubo de envoltura interior 1, sobre la placa de cierre 3 situada en el plato ocular 8 y consistente en vidrio, donde puede ser observada por el usuario o recogida por medio de una cámara.

En el extremo distal entre los tubos de envoltura interior y exterior 1 y 2 están dispuestos axialmente uno tras otro unos anillos luminiscentes, es decir, anillos de soporte transparentes 10 con diodos luminiscentes 25 pegados sobre éstos. El lado posterior del anillo luminiscente delantero con respecto al ocular 8 está provisto de un revestimiento especular 11. En esta disposición la luz generada por los diodos luminiscentes 25 de todos los anillos luminiscentes llega al extremo distal, en donde puede salir por la placa de cierre distal 4. Para un aprovechamiento aún mejor de la luz, las superficies interiores mutuamente opuestas de los tubos de envoltura interior y exterior 1 y 2 pueden estar provistas de un revestimiento especular en la zona de los anillos luminiscentes 10.

Los diodos luminiscentes 25 dispuestos sobre los soportes 10 de forma anular están preferiblemente conectados en paralelo, tal como puede deducirse de la representación según la figura 3. Sus terminales eléctricos están construidos como un revestimiento de zona terminal 24. Por tanto, el suministro de corriente a los LEDs 25 puede efectuarse a través de los tubos de envoltura 1 y 2, los cuales están unidos, a través de conductores de unión 12 y 14, respectivamente, con un contacto eléctrico de enchufe 13 previsto en el plato ocular 8.

En el segundo ejemplo de ejecución según la figura 2 está prevista en el extremo distal del tubo de vástago, concretamente por dentro del tubo de vástago interior 1', una unidad generadora de imagen optoelectrónica 17 a la que está asociada, en el lado distal, la lente convergente 16. Por lo demás, en este ejemplo de ejecución están previstos también en el extremo distal los anillos luminiscentes 10 anteriormente descritos. Las señales de imagen generadas por la unidad de imagen optoelectrónica 17 son retransmitidas a través de la línea de señal central 18, que termina en el casquete de cierre 21, y son alimentadas al monitor, no representado, a través del cable de conexión externo 22.

El suministro de corriente a los diodos luminiscentes 25 previstos en los anillos luminiscentes 10 se efectúa de la misma manera que en ejemplo de ejecución según la figura 1 a través de los tubos de envoltura interior y exterior 1' y 2'. Estos tubos de envoltura están unidos en el extremo proximal, a través de conductores 19 y 20, con el cable de conexión externo 22.

Con la figura 3 se representa en perspectiva un anillo luminiscente individual. El anillo luminiscente presenta un suporte 10 consistente en vidrio sobre el cual están dispuestos una pluralidad de diodos luminiscentes que están formados a base de un cátodo y un ánodo 25. Los cátodos y ánodos 25 de estos diodos luminiscentes están cubiertos con un revestimiento pegado transparente, una denominada burbuja. Como material de la burbuja es adecuada resina epoxídica, acrilato de uretano o silicona. Estos materiales pueden mezclarse con un material fluorescente, con lo que la luz azul generada por los LEDs se transforma en luz blanca, lo que se conoce con el nombre de conversión de longitudes de onda por luminiscencia. Con estos UBH-LEDs (UBH = Ultra-High-Bright = brillo ultraalto) como fuente de luz se puede conseguir un intervalo de radiación emitida que representa completamente el espectro de luz blanca que resulta visible para el ojo humano.

El suministro de corriente a los diodos se efectúa a través de zonas terminales 24 de forma anular que, en estado montado, están eléctricamente unidas, de preferencia soldadas, con los tubos de envoltura interior y exterior 1 y 2.

El diagrama de circuito esquemático según la figura 4 muestra un posible conexionado del endoscopio según la invención, del cual se muestra aquí solamente el plato ocular 8. Sobre este plato ocular 8 se puede sujetar un objetivo 27. La cabeza 28 de la cámara se puede acoplar al objetivo 27. Las señales tomadas por la cabeza 28 de la cámara son alimentadas, a través del cable de unión 23, a la unidad de mando 29, en donde son procesadas para generar las señales del monitor. Así, la imagen generada por el endoscopio puede ser observada con un monitor 30 que está conectado a la unidad de mando 29 a través del cable 26.

Lista de símbolos de referencia

1

Tubo de envoltura interior del vástago

2

Tubo de envoltura exterior del vástago

3

Placa de cierre proximal de vidrio en el plato ocular 8

4

Placa de cierre distal

5

Sistema de lentes

6

Sistema de lentes de varilla

7

- -

8

Plato ocular

9

- -

10

Soporte de forma anular

11

Revestimiento especular

12

Conductor de unión entre el tubo de envoltura interior 1 y el contacto de enchufe 13

13

Contacto de enchufe

14

Conductor de unión entre el tubo de envoltura exterior 2 y el contacto de enchufe 13

15

Burbuja

16

Lente convergente

17

Unidad generadora de imagen optoeléctrica

18

Línea de señales

19

Conductor de unión entre el tubo de envoltura interior 1' y el cable de conexión 22

20

Conductor de unión entre el tubo de envoltura exterior 2' y el cable de conexión 22

21

Casquete de cierre

22

Cable de conexión

23

Cable de unión entre la cabeza 28 de la cámara y la unidad de mando 29

24

Revestimiento de zona terminal como anillo de contactado

25

Diodo fotoemisor (LED) constituido por cátodo y ánodo

26

Cable de unión entre la unidad de mando 29 y el monitor 30

27

Objetivo con dispositivo de sujeción para el plato ocular 8

28

Cabeza de la cámara

29

Unidad de mando

30

Monitor

Claims (16)

1. Endoscopio que comprende un vástago con tubos de envoltura exterior e interior coaxiales (1, 2), una óptica dispuesta en el tubo de envoltura interior (2), preferiblemente una óptica de lentes de varilla (6), y un sistema de lentes (5) previsto en el extremo distal o una lente convergente (16), así como unidades de iluminación (10) dispuestas en el vástagos con diodos fotoemisores (25) (LEDs) que rodean al tubo de envoltura interior (2) en forma de corona y que están destinados a generar la luz de iluminación, caracterizado porque los LEDs (25) están previstos sobre soportes anulares (10) permeables a la luz, porque los soportes (10) están dispuestos entre los tubos de envoltura interior y exterior (1, 2) y porque varios soportes (10) están dispuestos axialmente uno tras otro en cascada entre los extremos proximal y distal del vástago en el espacio anular entre los tubos de envoltura interior y exterior (1, 2).

2. Endoscopio según la reivindicación 1, caracterizado porque los soportes (10) son plaquitas de vidrio anulares sobre las cuales están pegados los LEDs (25) y en los cuales se han aplicado pistas conductoras (24) para el suministro de corriente a los LEDs (25) mediante metalización por evaporación de las plaquitas de vidrio (10), preferiblemente mediante metalización por evaporación de oro.

3. Endoscopio según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el último soporte por el lado proximal presenta un revestimiento especular (11) en el lado proximal.

4. Endoscopio según la reivindicación 3, caracterizado porque el revestimiento especular (11) consiste en una capa metálica aplicada por evaporación sobre el soporte (10).

5. Endoscopio según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las superficies mutuamente opuestas de los tubos de envoltura interior y exterior (1, 2) están equipadas total o parcialmente con capas reflectantes, preferiblemente con un pulido de alto brillo.

6. Endoscopio según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el extremo distal del vástago está prevista una placa de cierre (4) permeable a la luz.

7. Endoscopio según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los soportes (10) están revestidos, para la formación de zonas terminales, con una aleación metálica, preferiblemente una aleación de níquel y oro.

8. Endoscopio según la reivindicación 7, caracterizado porque se ha aplicado sobre los soportes (10) con las zonas terminales (24), por el procedimiento de adherencia, una pastilla que contiene los LEDs.

9. Endoscopio según la reivindicación 8, caracterizado porque los LEDs (25) están cubiertos con burbujas (15).

10. Endoscopio según la reivindicación 9, caracterizado porque el material de las burbujas es resina epoxídica, acrilato de uretano o silicona, que preferiblemente está mezclado con un material fluorescente.

11. Endoscopio según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque las líneas de alimentación eléctrica de los LEDs (25) discurren en el espacio anular entre los tubos de envoltura interior y exterior (1, 2) y están unidas con un contacto de enchufe (13) que va dispuesto en el ocular (8) y al que está asociada una clavija que sirve para conducir la corriente.

12. Endoscopio según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las líneas de alimentación eléctrica de los LEDs discurren en el espacio anular entre los tubos de envoltura interior y exterior (1, 2) y están unidas con una bobina de inducción secundaria que va dispuesta en el ocular y a la que está asociada una bobina de inducción primaria que rodea sin contacto a la bobina de inducción secundaria y que genera un campo magnético.

13. Endoscopio según una de la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque los LEDs (25) están conectados eléctricamente en paralelo y porque el suministro de corriente se efectúa a través de los tubos de envoltura interior y exterior (1, 2), y las pistas conductoras previstas sobre los soportes (10), preferiblemente los revestimientos de zona terminal (24), están unidas de forma eléctricamente conductora, de preferencia soldadas, con los tubos de envoltura (1, 2).

14. Endoscopio según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por LEDs (25) que emiten luz blanca o que tienen luminiscencia monocromática.

15. Endoscopio según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el plato ocular (8) lleva asociada una cabeza de cámara (28) que está unida con un monitor (30) a través de una unidad de mando (29).

16. Endoscopio según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque en el vástago está integrada una unidad generadora de imagen optoelectrónica (17) que está unida con un monitor a través de una unidad de mando.