DE202010018051U1 - Highly flexible endoscope - Google Patents
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Abstract
Hochflexibles Endoskop bzw. Endoskopaufsatz zur Untersuchung von insbesondere mechanisch oder sensorisch empfindlichen Kanälen, dadurch gekennzeichnet dass es – vollständig oder teilweise aus Polymeren oder Organosiliziumverbindungen einer Gruppe oder einer Kombination mehrerer Polymergruppen oder Organosiliziumverbindungen oder auch anderen Materialien, welche thermisch oder mit Strahlung im Spektrum von Infrarot bis Extreme UV aushärtend sind, besteht, im Folgenden als Silikon oder Silikone bezeichnet, und – zur Bildübertragung eine Wellenleitermatrix 1, die aus im für die Anwendung benötigten Lichtspektrum transparenten Silikonen mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufgebaut ist, wobei die Wellenleiterschichten mit dem höheren Brechungsindex 8 der Bildübertragung dienen und die Schichten mit dem niedrigeren Brechungsindex 9 die Isolation zwischen den einzelnen Wellenleitern und Wellenleiterschichten bilden, und – ein Linsensystem 2, welches das Bildsignal auf die Wellenleitermatrix fokussiert, wobei das Linsensystem aus einer oder mehreren, in für die jeweilige Anwendung geeigneter Reihenfolge angeordneten Linsen und Blenden besteht, welche jeweils im Falle der Linsen aus einem oder mehreren optisch transparenten und im Falle der Blenden optisch undurchlässigen Silikonen bestehen, – ein Dreischichtsystem aus optisch transparenten Silikonen mit einem niedrigeren 5, höheren 6 und niedrigeren 7 Brechungsindex, wobei das Licht in der sich in der Mitte befindlichen Schicht mit dem höheren Brechungsindex geführt wird, – eine optisch undurchlässige Schicht 4 vorzugsweise aus Silikon zur optischen Trennung der Bildübertragungseinheit und der Lichtzuführung, – am proximalen Ende eine vorzugsweise opto-mechanische Kopplungsschnittstelle, über die es vorzugsweise an das distale Ende eines handelsüblichen Endoskops, an einen Kamerachip oder an eine andere Signalauswerteeinheit, die im für die Anwendung benötigten Lichtspektrum sensitiv ist, gekoppelt wird, – und eine Außenummantelung, welche vorzugsweise optisch isolierend ist und vorzugsweise aus Silikon oder anderen hochflexiblen Materialien oder Dünnschichten besteht, besitzt.Highly flexible endoscope or endoscope attachment for the investigation of particularly mechanically or sensory sensitive channels, characterized in that it - completely or partially from polymers or organosilicon compounds of a group or a combination of several polymer groups or organosilicon compounds or other materials which thermally or with radiation in the spectrum of infrared to Extreme UV curing, there is, hereinafter referred to as silicone or silicones, and - for image transmission, a waveguide matrix 1, which is made up of in the light spectrum required for the application transparent silicones with different refractive indices, wherein the waveguide layers with the higher refractive index 8 of the image transmission serve and the layers with the lower refractive index 9 form the insulation between the individual waveguides and waveguide layers, and - a lens system 2, which the image signal to the We Llenleitermatrix focussed, wherein the lens system consists of one or more, arranged in a suitable order for each application lenses and diaphragms, each consisting in the case of the lenses of one or more optically transparent and in the case of the visually optically impermeable silicones, - a three-layer system optically transparent silicones having a lower 5, higher 6 and lower 7 refractive index, wherein the light is guided in the middle layer with the higher refractive index, - an optically impermeable layer 4 preferably of silicone for optical separation of the image transfer unit and the light supply At the proximal end, a preferably opto-mechanical coupling interface via which it is preferably sensitive to the distal end of a commercially available endoscope, to a camera chip or to another signal evaluation unit that is sensitive in the light spectrum required for the application, is coupled, and an outer sheath, which is preferably optically insulating and preferably made of silicone or other highly flexible materials or thin films possesses.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hochflexibles Endoskop, welches vollständig oder teilweise aus Polymeren oder Organosiliziumverbindungen einer Gruppe oder einer Kombination mehrerer Polymergruppen oder Organosiliziumverbindungen oder auch anderen Materialien, welche thermisch oder mit Strahlung im Spektrum von Infrarot bis Extreme UV aushärtend sind, besteht.The present invention relates to a highly flexible endoscope which consists wholly or partly of polymers or organosilicon compounds of a group or a combination of a plurality of polymer groups or organosilicon compounds or other materials which thermally or with radiation in the spectrum of infrared to extreme UV curing.
Für Untersuchungen von kleinsten mechanisch oder sensorisch hochempfindlichen Kanälen insbesondere in der Medizin existieren bislang nur Glasfaser-Endoskope, wie sie beispielsweise aus
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein weiches, hochflexibles Endoskop aus Silikon geschaffen, welches die in [0002] geschilderten Probleme löst und auch zur Untersuchung anderer schwer zugänglicher und empfindlicher Bereiche des Körpers, wie beispielsweise der Bauchspeicheldrüse, des Urogenitaltrakts, der Harnröhre, der Blase, des Gallengangs, der Nasenneben- und der Stirnhöhlen oder als Träger von Cochlea-Implantaten zu ihrer korrekten Platzierung eingesetzt werden kann. Des Weiteren kann das Silikon-Endoskop in allen anderen Bereichen der Medizin, Wissenschaft und Industrie eingesetzt werden, wo eine besonders hohe Flexibilität, Bruchsicherheit und/oder geringe Materialhärte benötigt werden.The present invention provides a soft, highly flexible endoscope made of silicone that solves the problems described in [0002] and also for examining other difficult to access and sensitive areas of the body, such as the pancreas, the urogenital tract, the urethra, the bladder, bile duct, sinus and frontal sinuses, or as carriers of cochlear implants for proper placement. Furthermore, the silicone endoscope can be used in all other fields of medicine, science and industry, where a particularly high flexibility, breakage resistance and / or low material hardness are needed.
Das hochflexible Silikon-Endoskop besteht vorzugsweise aus den im Folgenden geschilderten Komponenten:The highly flexible silicone endoscope preferably consists of the components described below:
einer Wellenleitermatrix
einem Dreischichtsystem aus nieder-
einer optisch isolierenden Silikonschicht
einem Linsensystem
Die in der Gebrauchsmusterschrift als mit Silikon referenzierten Materialien umfassen Materialien, die gegenwärtig existieren, die mit thermischen und/oder optischen Verfahren aushärtend sind, beispielsweise die thermisch oder mit UV-Licht härtenden Polymere oder Organosiliziumverbindungen, bspw. Polysiloxane, Polyacrylate, Silicasole, Silicaorganosole, Vinylgruppen, Kautschuke, Klebstoffe auf organischer und anorganischer Basis etc., aber auch andere neuartige Materialien, die in Zukunft noch entwickelt werden, und auch thermisch oder mit anderen Lichtwellenlängen, wie z. B. im Infraroten, sichtbaren Licht, Deep-UV oder Extreme UV oder anderen Verfahren aushärtend sind.The materials referenced as silicone in the utility model include materials which currently exist which are thermosetting and / or optical curing agents, for example the thermally or UV-curable polymers or organosilicon compounds, for example polysiloxanes, polyacrylates, silica sols, silica organosols, Vinyl groups, rubbers, adhesives on organic and inorganic base, etc., but also other novel materials that will be developed in the future, and also thermally or with other wavelengths of light, such. B. in the infrared, visible light, deep UV or Extreme UV or other methods are curing.
Die Silikonwellenleiter können je nach Anforderung und Herstellweise und den Brechungsindizes der verwendeten Silikone ein- oder multimodig sein, Stufenindex- als auch Gradientenindexprofile, sowie unterschiedliche Querschnittsformen haben, z. B. halbkreis-, trapez-, rechteck-, dreieckförmig, quadratisch, rund, elliptisch oder oval, etc. Die Querschnittsfläche der einzelnen Silikonwellenleiter kann dabei je nach Anwendung vom Submikrometer-Bereich bis zu einigen Millimeter reichen. Des Weiteren können die Wellenleiter als Streifenwellenleiter in beliebiger Form ausgeprägt sein, beispielsweise als Rippenwellenleiter, vergrabene Wellenleiter, inverse Rippenwellenleiter, etc. oder als Fasern, einzeln ummantelt oder nicht ummantelt. Sie können in einem festen Verbund oder lose oder partiell untereinander teil- oder schicht- oder matrixweise befestigt in einer ausgehärteten, teilausgehärteten, flüssigen oder gelartigen Matrix aus Silikon oder anderen aushärtenden und nicht aushärtenden Medien sein.Depending on the requirements and the method of preparation and the refractive indices of the silicones used, the silicone waveguides may be mono- or multimodal, have step-index as well as gradient-index profiles, as well as different cross-sectional shapes, eg. B. semicircular, trapezoidal, rectangular, triangular, square, round, elliptical or oval, etc. The cross-sectional area of the individual silicone waveguides can range depending on the application of submicrometer range up to a few millimeters. Furthermore, the waveguides can be embodied as strip waveguides in any desired form, for example as ridge waveguides, buried waveguides, inverse ridge waveguides, etc. or as fibers, individually sheathed or not sheathed. They may be in a solid composite or loosely or partially inter-particle, layered or matrix-wise affixed in a cured, partially cured, liquid or gel matrix of silicone or other thermosetting and non-hardening media.
Das distale Ende der Wellenleitermatrix kann einen beliebigen, gewünschten Querschnittswinkel haben, wie zum Beispiel 0°, 30° und 45°, siehe
Das geordnete Wellenleiterbündel kann sowohl zur Bildübertragung als auch zur Lichtzuführung verwendet werden und kann somit sowohl als Bildübertragungsmatrix als auch als Beleuchtungszuführung in hochflexiblen Endoskopen aber auch in Beleuchtungsvorrichtungen eingesetzt werden.The ordered waveguide bundle can be used both for image transmission and for light supply and can thus be used both as an image transmission matrix and as a lighting supply in highly flexible endoscopes but also in lighting devices.
Die Lichtzuführung
Die Linsen und der Linsenverbund des in [0008] beschriebenen Linsensystems
Die Silikonschicht mit dem niedrigeren Brechungsindex
Das Endoskop kann zum optischen und mechanischen Schutz, zum besseren Gleiten im Kanal, aus Biokompatibilitäts- oder aus anderen Gründen mit einer für die Anwendung geeigneten Außenummantelung beschichtet sein, beispielsweise einer vorzugsweise optisch isolierenden Antihaftbeschichtung aus Silikon, Teflon oder anderen vorzugsweise hochflexiblen Materialien, welche zusätzlich mit einer monomolekularen Schicht eines oder einer Mischung von Halogensilanen beschichtet sein können.The endoscope may be coated for optical and mechanical protection, for better sliding in the channel, for biocompatibility or other reasons with a suitable for the application of outer sheath, for example a preferably optically insulating non-stick coating of silicone, Teflon or other preferably highly flexible materials, which may be coated with a monomolecular layer of one or a mixture of halosilanes.
Die Außenummantelung des Endoskops kann zum besseren Gleiten im Kanal, aus strukturmechanischen oder aus anderen Gründen an ihrer Oberfläche und/oder insgesamt strukturiert sein, vorzugsweise mit einer Mikro- oder Nanostrukturierung, die vorzugsweise die Wirkung der Antihaftbeschichtung verstärkt.The outer covering of the endoscope may be structured on its surface and / or overall for better sliding in the channel, structural or other reasons, preferably with a micro- or nanostructuring, which preferably enhances the effect of the non-stick coating.
Die Außenummantelung des Endoskops kann aus strukturmechanischen Gründen, beispielsweise zur Versteifung des Endoskops in Schubrichtung bei gleichzeitiger Wahrung der Biegsamkeit und/oder zur Integration der Aktuatoren zur Steuerung des Endoskops und anderer Funktionen auf geeignete Weise strukturiert sein.The outer casing of the endoscope may be structurally structured, for example, to stiffen the endoscope in the thrust direction while maintaining the flexibility and / or to integrate the actuators to control the endoscope and other functions in a suitable manner.
In die optische Isolationsschicht
Das System zur Steuerung des Endoskops kann vorzugsweise in Form von Seil- oder Bowdenzügen realisiert sein, vorzugsweise durch Verwendung von Metall-, Kunststoff-, oder Verbundstofffäden oder -bändern zur Kraftübertragung und Kapillaren oder Gleitkanälen aus Kunststoffen, Silikonen, anorganischen Halbleitern und Isolatoren, Verbundstoffen oder Metallen, die in geeigneter Weise in Teilen oder am Stück angeordnet, verbunden und strukturiert sind.The system for controlling the endoscope may preferably be realized in the form of cable or bowden cables, preferably by use of metal, plastic, or composite threads or bands for power transmission and capillaries or sliding channels of plastics, silicones, inorganic semiconductors and insulators, composites or metals which are suitably arranged, connected and patterned in parts or in pieces.
An seinem proximalen Ende besitzt das Silikonendoskop vorzugsweise eine opto-mechanische Kopplungsschnittstelle, über die es vorzugsweise an das distale Ende eines handelsüblichen Endoskops, an einen Kamerachip oder an eine andere Signalauswerteeinheit, die im für die Anwendung benötigten Lichtspektrum sensitiv ist, gekoppelt wird.At its proximal end, the silicone endoscope preferably has an opto-mechanical coupling interface via which it is preferably coupled to the distal end of a commercially available endoscope, to a camera chip or to another signal evaluation unit that is sensitive in the light spectrum required for the application.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- WellenleitermatrixFiber matrix
- 22
- Linsensystemlens system
- 33
- Optisch transparente Umhüllung der Linse und der Wellenleitermatrix mit einem niedrigeren BrechungsindexOptically transparent cladding of the lens and the waveguide matrix with a lower refractive index
- 44
- Optisch isolierende SchichtOptically insulating layer
- 55
- Optisch transparente Schicht mit einem niedrigeren BrechungsindexOptically transparent layer with a lower refractive index
- 66
- Optisch transparente Schicht mit einem höheren BrechungsindexOptically transparent layer with a higher refractive index
- 77
- Optisch transparente Schicht mit einem niedrigeren BrechungsindexOptically transparent layer with a lower refractive index
- 88th
- Optisch transparente Wellenleiterschicht mit einem höheren BrechungsindexOptically transparent waveguide layer with a higher refractive index
- 99
- Optisch transparente Mantelschicht mit einem niedrigeren BrechungsindexOptically transparent cladding layer with a lower refractive index
- 1010
- Einzelne RippenwellenleiterSingle rib waveguide
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 000003010357 A [0002] US 000003010357 A [0002]
- DE 000001901484 [0002] DE 000001901484 [0002]
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DE202010018051U1 true DE202010018051U1 (en) | 2013-09-27 |
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- 2010-11-01 DE DE202010018051U patent/DE202010018051U1/en not_active Expired - Lifetime
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R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
R207 | Utility model specification |
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