DE3000464A1 - FIBROSCOPE - Google Patents
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Description
PATENTANWALT-DR. HEkMANN O. FH. NiHL ■ D IPLOMPH YS I KE R D-8000 MÜNCHEN 19- FLÖGGENSTRASSE 17- TELEFO N:089/177061 PATENT ADVOCATE DR. HEkMANN O. FH. NiHL ■ D IPLOMPH YS I KE R D-8000 MÜNCHEN 19- FLÖGGENSTRASSE 17- TELEFO N: 089/177061
A 1297-D 7.1.1980 D/BA 1297-D 7.1.1980 D / B
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American Optical CorporationAmerican Optical Corporation
Southbridge, Massachusetts / USASouthbridge, Massachusetts / USA
FibroskopFiberscope
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American Optical CorporationApplicant:
American Optical Corporation
Southbridge, Massachusetts / USASouthbridge, Massachusetts / USA
FibroskopFiberscope
Die Erfindung betrifft ein Fibroskop gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Die Erfindung befaßt sich mit Fibroskopen, d.h. faseroptischen Endoskopen und hierbei insbesondere mit Verbesserungen in der Fernbetätigung beweglicher Enden medizinischer und industrieller Fibroskope mit kleinem Durchmesser.The invention relates to a fiberscope according to the preamble of the main claim. The invention deals with fiberscopes, i.e. fiber optic endoscopes, and particularly with improvements in the remote control of movable ends of medical and industrial fibroscopes with a small diameter.
Medizinische und industrielle Fibroskope sind vielfach mit einer Fernbetätigung zum Verschwenken der distalen Enden versehen. Dieses Verschwenken erfolgt entweder in lediglich einer Ebene oder es ist ein Verschwenken in allen Ebenen möglich, wobei der zuerst genannte Fall als Zweiwege-Fernbetätigung und der zweite Fall als Vierwege-Fernbetätigung bezeichnet wird. Bei Vorrichtung mit der Zweiwege-Medical and industrial fibroscopes are often remote-controlled for pivoting the distal ends provided. This pivoting takes place either in just one plane or it Pivoting in all planes is possible, the first mentioned case being a two-way remote control and the second case is called four-way remote control. In the case of the device with the two-way
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Betätigung benötigt man zwei Drähte, die von dem Spitzenteil des Fibroskops zu dessen proximalen Ende führen. Bei Vierwege-Betätigungs-Fibroskopen benötigte man bislang vier Drähte, die in jeweils zwei in zueinander senkrechten Ebenen angeordnet waren. Beispiele für derartige Fibroskope mit Zweiwege- und mit Vierwege-Betätigung sind in den US-Patentschriften 3 913 568 und 3 091 235 beschrieben. Actuation requires two wires running from the tip part of the fiberscope to its proximal part Lead to the end. Four-way actuation fiberscopes used to require four wires, each in two were arranged in mutually perpendicular planes. Examples of such fiberscopes with Two-way and four-way actuation are described in U.S. Patents 3,913,568 and 3,091,235.
Bei Fibroskopen mit kleinem Durchmesser, zum Beispiel bei Bronchoskopen, die einen Gesamtdurchmesser von 5 bis 6 min haben, mußten bislang Einschränkungen bezüglich des für die Bildübertragungs- und Objektbeleuchtung-Faserbündel zur Verfugung stehendem Raums zu Gunsten der Betätigungsdrähte oder auch umgekehrt hingenommen werden, was das Problem aufwarf, zwischen einem Fibroskop größerer oder intensiverer Bildübertragung oder einem Fibroskop mit Vierwege- oder Zweiwege-Fernbetätigung für ein Verschwenken des distalen Endes auswählen zu müssen. Wenn man beispielsweise von den Vorteilen einer Vierwege-Betätigung Gebrauch machen wollte, mußte man auf eine Anzahl von Lichtleitfasern und/oder Biopsie-Kanälen verzichten und zv/ar insoweit, als deren Gesamtquerschnittsbereich denjenigen der Vierweg-Betätigungsdrähte und deren Führungen entsprach.In the case of fiberscopes with a small diameter, for example bronchoscopes, which have a total diameter of 5 to 6 minutes, so far had to be restricted des for image transmission and object illumination fiber bundles available space in favor of the actuating wires or vice versa be accepted, which raised the problem, between a fiberscope of larger or more intense image transmission or a fiberscope with four-way or two-way remote control to have to select for pivoting the distal end. For example, if you To take advantage of four-way actuation, one had to rely on a number of optical fibers and / or do without biopsy channels and zv / ar insofar as their total cross-sectional area corresponds to those the four-way actuation wires and their guides corresponded.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein universell verschwenkbares Fibroskop mit einem kleinen Gesamtdurchmesser zu schaffen, das eine Verschwenkung in allen vier Ebenen, d.h. eine Vierwege-Betätigung ermöglicht und trotzden gegenüber den bisherigen Fällen eine Zunahme bezüg-5 lieh der Bildübertragung^- und/oder Beleuchtungs-The present invention is therefore based on the object of a universally pivotable fiberscope with a small overall diameter that allows pivoting in all four planes, i.e. a four-way actuation enables and despite this compared to previous cases, an increase in terms of image transmission ^ - and / or lighting
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faserbündel ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Bevorzucfte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
5fiber bundle allows. According to the invention, this object is achieved by the subject matter of the main claim. Preferred developments are described in the subclaims.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Fibroskopes steht bei gleichem Gesamtdurchmesser ein größerer Raum für die Abbildungs- und/oder Beleuchtungs-Faserbündel oder auch für Biopsie-Kanäle zur Verfügung, wobei man vortex lhafterv/eise mit drei Betätigungsdrähten auskommen kann. Das erfindungsgemäße Fibroskop enthält darüber hinaus eine verbesserte Gliederverbindung aus aneinander angrenzenden wirbelartigen Gelenkgliedern, die eine hervorragende Verschwenkung nach allen Richtungen bei einfachem Aufbau ermöglicht.Due to the inventive design of the fiberscope there is a larger space for the imaging and / or illumination fiber bundles with the same overall diameter or also for biopsy channels, whereby one vortex lhafterv / eise manage with three actuating wires can. The fiberscope according to the invention also contains an improved linkage adjoining vertebral joint members that have excellent pivoting after all Allows directions with a simple structure.
Gegenüber den bekannten Fibroskopen ergibt sich hierbei der Vorteil, daß der bislang notwendige komplizierte Aufbau für eine Fernbetätigung der distalen Enden vereinfacht wird, und daß man mit einer verminderten Anzahl von Bauelementen auskommt.Compared to the known fiberscopes, this has the advantage that the previously necessary complicated Construction for remote actuation of the distal ends is simplified, and that one with a reduced Number of components.
Mit der Erfindung wird somit ein Fibroskop geschaffen, bei dem die Fernbetätigung mittels drei Drähten erfolgt, welche eine Verschwenkung in allen Ebenen, d.h. eine sog. Vierwege-Betätigung ermöglichen, wobei der bislang für den vierten Betätigungsdraht benötigte Raum nunmehr für Lichtleitfasern oder Biopsie-Kanäle und ähnliches zur Verfügung steht. Die Halterungsstruktur, welche die Verschwenkbarkeit des distalen Bereiches ermöglicht, enthält in der Mitte gelenkig verbundene hohle wirbelartige Gelenkglieder, durch die sich um die Gelenkverbindungen herum Lichtleitfasern und Biopsie-Kanäle in Längsrichtung hindurch erstrecken. Drei durch die Randbe-With the invention, a fiberscope is thus created in which the remote control by means of three Wires are made, which enable pivoting in all levels, i.e. a so-called four-way actuation, the space previously required for the fourth actuating wire is now for optical fibers or biopsy channels and the like is available. The support structure, which allows the pivotability of the distal area, contains articulated hollow vertebral articulated members in the middle, through the optical fibers and biopsy channels in the longitudinal direction around the joint connections extend through. Three through the edge
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reiche der Gelenkglieder hindurch verlaufende und in diesen geführte Betätigungsdrähte, die über den Umfang in etwa gleichen Abständen voneinander verteilt sind, bilden die Betätigungseinrichtung für das Verschwenken des Fibroskops. Mit diesen einfachen in der Mitte gelenkig verbundenen, wirbelartigen Gelenkgliedern des Fibroskops lassen sich die hohen Kosten und der komplizierte Aufbau der bisherigen Gelenkverbindungen von Fibroskopen vermeiden, bei denen die Gelenkglieder mit Stiften, Gelenkklemmen oder in ähnlicher Weise verbunden waren.the joint members reach through and guided in these actuating wires over the circumference are distributed at approximately equal distances from each other, form the actuation device for pivoting the fibroscope. With these simple in the middle, articulated, vertebra-like joint members of the fibroscope can be seen the high Avoid costs and the complicated structure of the previous articulated connections of fiberscopes where the articulation links were connected with pins, articulation clamps, or the like.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindunq werden aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Fig. 1 zeigt ein bezüglich seines distalen Endes über eine Fernbetätigung schwenkbar ausgebildetes Fibroskop gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung. Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description of a Preferred exemplary embodiment can be seen from the accompanying drawings. Fig. 1 shows one which is designed to be pivotable with respect to its distal end by means of a remote control Fibroscope according to one embodiment of the invention.
Fig. 2 zeigt im stark vergrößerten Maßstab eine Querschnittsansicht längs der Linie 2-2 von Fig. 1FIG. 2 shows, on a greatly enlarged scale, a cross-sectional view along the line 2-2 of FIG. 1
Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht eines Gelenkglieds der in Fig. 2 dargestellten Ausgestaltung längs der Linie 3-3 von Fig. 2, wobei jedoch zur Vereinfachung der Darstellung die an die Gelenkglieder angrenzenden und diese umgebenden Komponenten des Fibroskops weggelassen sind.Fig. 3 shows a front view of a joint member of the embodiment shown in Fig. 2 along the Line 3-3 of Fig. 2, but for the sake of simplicity of the illustration, those adjacent to the joint members and these surrounding components of the fiberscope are omitted.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3.FIG. 4 shows a cross section along the line 4-4 of FIG. 3.
In Fig. 1 ist ein Fibroskop 10 gezeigt, das eine Sonde 12 und einen Kopf 14 mit einem Betätigungs-In Fig. 1, a fiberscope 10 is shown, which has a probe 12 and a head 14 with an actuation
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griff 16 aufweist, das bezüglich seines distalen Endes in allen Richtungen verschwenkbar ist, v/ie dies die strichlierten Linien 18 andeuten. Dies bedeutet, daß durch eine Fernbetätigung im Kopf der distale Bereich 20 der Sonde 12 aus der mit durchgezogenen Linien dargestellten Lage in beliebige Richtungen abgebogen werden kann. Diese Betätigung wird allgemein als Vierwege-Betätigung bezeichnet, wie vorstehend bereits erwähnt worden war, da man bislang hierfür vier Betatigungsdrähte benötigte, von denen je zwei in zueinander senkrechten Ebenen lagen. Demgegenüber ermöglicht es die vorliegende Erfindung, eine verbesserte Verschwenkung des distalen Endes in Art einer Vierwege-Betätigung durchzuführen, jedoch lediglich unter einer Verwendung von drei Betätigungsdrähten. Dies geschieht in folgender Weise:has handle 16 which is pivotable in all directions with respect to its distal end, v / ie this is indicated by the dashed lines 18. This means that by a remote control in the head the distal region 20 of the probe 12 from the position shown with solid lines into any position Directions can be turned. This actuation is commonly referred to as a four-way actuation referred to, as was already mentioned above, since four actuating wires have been used for this up to now needed, two of which were in mutually perpendicular planes. In contrast, it enables the present invention, an improved pivoting of the distal end in the manner of a four-way actuation to be carried out, but only using three operating wires. this happens in the following way:
Der distale verschwenkbare Bereich 20 der Sonde enthält eine Reihe von zentral gelenkig verbundenen wirbelartigen Gelenkgliedern 22, die mittels eines Drahtes 24 gegenüber einer Längs- und Querverschiebung gesichert sind. Die Gelenkglieder 22 weisen in ihrem Inneren eine Hohlstruktur auf, so daß sich im Querschnitt, die aus Fig. 3 ersichtliche speichenradförmige Gestalt ergibt, wobei drei über den Umfang annähernd gleichmäßig verteilte Kanäle 26, 27 und 28 entstehen, durch welche Beleuchtungsund Bildübertragungs-Faserbündel 32 und 34, wie aus Fig. 2 ersichtlich, hindurchgehen und/oder nicht näher dargestellte Biopsie-Kanäle.The distal pivotable portion 20 of the probe contains a number of centrally articulated vertebral joint members 22, which by means of a Wire 24 are secured against longitudinal and transverse displacement. The articulated links 22 have a hollow structure in their interior, so that in cross section that can be seen from FIG Spoked wheel-shaped shape results, with three channels distributed approximately evenly over the circumference 26, 27 and 28 arise through which lighting and image transmission fiber bundles 32 and 34, such as can be seen from Fig. 2, go through and / or biopsy channels not shown in detail.
Bei jedem einzelnen der Gelenkglieder 22 halten speichenartige Arme oder Stege 36, 3 8 und 40, die von dem ringförmigen Randbereich radial nach innen abstehen, an beiden Enden vorstehende Gelenk-In each of the joint members 22, spoke-like arms or webs 36, 38 and 40, which protrude radially inward from the annular edge area, at both ends protruding joint
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bereiche 42, durch welche der Befestigungsdraht 24 hindurchgeht. Die Gelenkglieder 22 sind gegenüber einer Längsverschiebung durch eine Verankerung der entgegengesetzten Enden des Drahtes 24 gesichert, wobei das eine Ende in den Spitzenteil 4 4 des Fibroskops und das andere Ende in einem Befestigungsglied 46 gehaltert sind. Die aneinander anliegenden End-Stirnflächen 48 der Gelenkbereiche 42 erlauben ein universales Verschwenken der Gelenkglieder 22 gegeneinander. Die Verschwenkbewegung wird durch Zugkräfte bewirkt, die auf den Randbereich des Spitzenteiles des Fibroskops, d.h. durch einen oder mehrere der Betatigunsgdrähte 50, 52 und 54 ausgeübt werden.areas 42 through which the fastening wire 24 passes through. The joint members 22 are against a longitudinal displacement by anchoring the opposite ends of the wire 24 secured with one end in the tip portion 4 4 of the fibroscope and the other end is retained in a mounting member 46. The end faces resting against one another 48 of the joint areas 42 allow universal pivoting of the joint members 22 relative to one another. The pivoting movement is caused by tensile forces acting on the edge area of the tip part of the fibroscope, i.e. by one or more of the actuation wires 50, 52 and 54.
Die Drähte 50, 52 und 54 erstrecken sich von dem Kopf 14 des Mikroskops lose durch das Halterungsglied und die Randbereiche der Gelenkglieder 22, wobei sie in dem Spitzenteil 44 befestigt sind, und zwar jeweils in Winkelabständen von etwa 120 über den Umfang verteilt. Die Befestigung der Drähte 50, 52 und 54 und des Halterungsdrahtes 24 in dem Spitzenteil 4 4 kann durch Hartlöten, Weichlöten, Einsenken oder Kombinationen von diesen Maßnahmen, d.h. durch irgendeine von dem Fachmann für geeignet gehaltene Befestigungsart erfolgen.The wires 50, 52 and 54 extend loosely from the head 14 of the microscope through the support member and the edge portions of the hinge members 22, being fixed in the tip portion 44, respectively at angular intervals of about 120 distributed over the circumference. The attachment of the wires 50, 52 and 54 and the support wire 24 in the tip portion 4 4 can by brazing, soft soldering, countersinking or combinations of these measures, i.e. by any type of attachment believed suitable by those skilled in the art.
Die entfernten Enden der drei Betätigungsdrähte 50, 52 und 54 können in der folgenden beschriebenen Weise betätigt werden, so daß der distale Bereich 20 der Sonde 12 verschwenkt wird.The distal ends of the three actuation wires 50, 52 and 54 can be described in the following Manner, so that the distal portion 20 of the probe 12 is pivoted.
Zum einen ist es möglich, alle drei Drähte unabhängig voneinander zu bedienen, sei es durch einen Hebelbetrieb oder elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch mit Servoantrieb. Alternativ hierzu istOn the one hand, it is possible to operate all three wires independently of one another, be it through one Lever operation or electric, hydraulic or pneumatic with servo drive. Alternatively to this is
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es auch möglich, zwei Drähte wie vorstehend vorgeschlagen, zu betätigen, während der dritte Draht unter einer Federvorspannung steht, welche den distalen Bereich 20 in die unausgelenkte Lage zurückzudrängen versucht. Der zuletzt genannte Fall stellt die gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform für die Betätigung dar, da hiermit die Freiheitsgrade für die Betätigung herabgesetzt sind und damit auch eine Bedienungsperson für die Handhabung des Gerätes nur einen geringeren Lernprozess benötigt.it is also possible to operate two wires as suggested above, while the third wire is under a spring preload which urges the distal area 20 back into the undeflected position tries. The latter case represents the currently preferred embodiment for the Actuation, since this reduces the degrees of freedom for actuation and thus also a Operator for the handling of the device only requires a smaller learning process.
Auf das Dreidrähtesystem der vorliegenden Erfindung anwendbare hebelbetätigte Stelleinrichtungen sind in dem US-Patent 3 091 23 5 beschrieben.Lever-operated actuators applicable to the three-wire system of the present invention are in U.S. Patent 3,091,235.
In den Figuren 3 und 4 sind aus Übersichtsgründen bei der Darstellung der Gelenkglieder 22 die faseroptischen Lichtleitbündel und/oder die Biopsie-Kanäle oder andere Röhren und Kanäle weggelassen.In FIGS. 3 and 4, for reasons of clarity in the illustration of the joint members 22, the fiber optic light guide bundles and / or the biopsy channels or other tubes and channels are omitted.
Es versteht sich jedoch, daß der gesamte von den Kanälen 26, 28 und 30 zur Verfügung stehende Querschnittsbereich für die Aufnahme derartiger Lichtleiteinrichtungen und/oder von Kanälen verwendbar ist. Gemäß der Darstellung von Fig. 2 erstreckt sich beispielsweise ein Lichtleitfaserbündel 3 2 durch einen der Kanäle 26, 28 und 30 der aufeinanderfolgende Gelenkglieder 22 und in entsprechender Weise durch das Spitzenteil 44 des Fibroskops. Auf diese Weise können die mittels des Fibroskops zu untersuchen de Objekte durch Licht beleuchtet v/erden, das von einer entfernten Lichtquelle herrührt, die beispielsweise in dem Kopf 14 angebracht sein kann. Durch einen anderen der Kanäle 26, 28 und 30 der Gelenkglieder 22 erstreckt sich ein Faserbündel 3 4 aus optischen Fasern, das in dem Spitzenteil 44 mitIt will be understood, however, that all of the channels 26, 28 and 30 are available Cross-sectional area can be used for receiving such light guide devices and / or channels is. According to the illustration in FIG. 2, an optical fiber bundle 3 2 extends, for example through one of the channels 26, 28 and 30 of the successive articulation members 22 and in a corresponding manner through the tip portion 44 of the fibroscope. In this way, the means of the fibroscope can be examined en Illuminate objects with light from a distant light source such as may be mounted in the head 14. Through another of the channels 26, 28 and 30 of the articulation links 22 extends a fiber bundle 3 4 of optical fibers, which in the tip part 44 with
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Objektivlinsen 56 endet, die in der Lage sind, ein Bild eines von dem Faserbündel 32 beleuchteten Objekts; zu erzeugen. Diese Bilder können in üblicher Weise mittels interner Reflexion durch das Faserbündel 34 in eine Betrachtungsebene im Fibroskop-Kopf übertragen und dort direkt oder mit Hilfe eines Okulars 58 betrachtet v/erden.Objective lenses 56 that are capable of capturing an image of one of the fiber bundles 32 illuminated Object; to create. These images can be generated in the usual way by means of internal reflection by the fiber bundle 34 transferred to a viewing plane in the fiberscope head and there directly or with the help of a Eyepiece 58 viewed v / ground.
Der verbleibende Freiraum in den Gelenkgliedern 22, beispielsweise ein dritter der Kanäle 26, 28 und 30, kann von einem Biopsie-Kanal oder einer anderen Röhre eingenommen sein und/oder von zusätzlichen optischen Fasern. Die Verwendung von Kanälen in einem Fibroskop ist aus den Zeichnungen der US PS 3 091 235 ersichtlich.The remaining free space in the joint members 22, for example a third of the channels 26, 28 and 30, can be occupied by a biopsy channel or other tube and / or by additional optical fibers. The use of channels in a fiberscope is from the drawings U.S. Patent 3,091,235.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: WARNER LAMBERT TECHNOLOGIES, INC., 75221 DALLAS, T |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: G02B 23/26 |
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8131 | Rejection |