DE3429945A1

DE3429945A1 - Kupplung zwischen einem chirurgischen endoskop und einer videokamera

Info

Publication number: DE3429945A1
Application number: DE19843429945
Authority: DE
Inventors: Koichiro Natick Mass. Hori; Melvin B. Prenovitz
Original assignee: Mp Video Inc Natick Mass; MP VIDEO Inc
Current assignee: Prenovitz Melvin B Boston Mass Us
Priority date: 1983-10-17
Filing date: 1984-08-14
Publication date: 1985-04-25
Also published as: DE3429945C2; GB2148526B; JPH0146046B2; GB8416579D0; GB2148526A; JPS6088533A; US4611888A

Description

HOFFMANN "EITLE & PARTNER

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE 3429 9 4

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H -A. BRAUNS ■ DIPL.-ING. K. GORG

DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

MP VIDEO, INC.
Natick / USA

Kupplung zwischen einem chirurgischen Endoskop und

einer Videokamera

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen von Vorrichtungen, die bei der Videoendoskopie verwendet werden, und insbesondere auf eine Kupplungsvorrichtung zum Verbinden eines starren chirurgischen Endoskops mit der Videokamera.

In den vergangenen Jahren hat die Verwendung eines chirurgischen Endoskops erheblich zugenommen. Diese Technik ermöglicht die Vereinfachung vieler chirurgischer Eingriffe, welche bisher eine ausgedehnte Chirurgie erforderlich machten, und zwar mit den üblichen Risiken und Problemen. Operationen, die üblicherweise mehrere Stunden und ausgedehnte Erholungsperioden in Anspruch nehmen, können auf einer relativ kurzen Dauer mit einer kurzen Rekuperationszeit reduziert werden. Beispielsweise wird das Endoskopieren in weitem Umfang bei .der Erstellung einer Diagnose und bei der chirurgischen Behandlung, wie Gelenknagelungen in der Kniechirurgie, eingesetzt.

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Für das Ansetzen des Endoskops muß lediglich ein kleiner Schnitt vorgenommen werden, durch den das starre Endoskop eingesetzt wird. Das Endoskop umfaßt ein optisches System mit einer Objektivlinse am distalen Ende und Betrachtungsoptiken am proximalen Ende, so daß der Chirurg visuell den Teil des Körpers beobachten und untersuchen kann, in:.den das Endoskop eingesetzt worden ist. Licht zum Illuminieren des zu betrachtenden Bereiches wird durch optische Fasern übertragen, die durch das Endoskop zum distalen Ende verlaufen. Das proximale Ende des Endoskops ist üblicherweise mit einem Okular versehen, um die Handhabung und die Betrachtung durch den Chirurgen zu erleichtern. Das Endoskop kann dazu verwendet werden, eine diagnostische Untersuchung vorzunehmen. Es ist aber auch ein Einsatz während eines chirurgischen Eingriffs möglich. Wenn ein chirurgischer Eingriff erfolgt, wird ein anderer kleiner Schnitt neben dem ersten Schnitt vorgenommen, durch den ein Führungsrohr eingeführt wird. Kleinste chirurgische Instrumente werden dann durch das Führungsrohr in das innere chirurgische Feld eingeführt. Der Chirurg manipuliert die Kleininstrumente bei gleichzeitiger Betrachtung des chirurgischen Feldes innerhalb des Körpers des Patienten durch das Endoskop.

Die Direktbetrachtung durch das Okular des Endoskops erfor- · dert ein Vorbeugen des Chirurgen über ausgedehnte Zeitperioden, was sehr anstrengend ist und zu einer Ermüdung des Rückens und der Augen führt. Bemühungen zum Überwinden dieser Ermüdungswirkung machten es in zunehmendem Maße üblich, das Okular des Endoskops mit einer Videokamera zu verbinden und das chirurgische Feld auf einem Videomonitor zu beoachten, welcher an die Videokamera angeschlossen ist. So kann der chirurgische Eingriff auf einem Videomonitor vergrößert betrachtet werden, so daß der Chirurg den chirurgisehen Eingriff angenehmer und bei geringerer Ermüdung schnei-

ler und wirkungsvoller durchführen kann.

Um das Endoskop mit der Videokamera zu verbinden, wird eine Zwischenkupplungsvorrichtung eingesetzt. Typischerweise hat diese Kupplungsvorrichtung an seinem hinteren Ende einen Anschlußbeschlag, mit dem dieser an der Videokamera angebracht wird. Das vordere Ende der Kupplung weist einen Kupplungsring auf, der das Okular des Endoskops aufnimmt und erfaßt. Die Kupplungen weisen zwischenangeordnete Linsen auf, die das Bild des Endoskops auf die Brennebene der Kamera fokussieren. Der Kupplungsring steht mit dem Okular des Endoskops auf einer solchen Weise im Eingriff, die es ermöglicht, das Endoskop durch das Okular in dem Kupplungsring zu drehen. Dies ermöglicht eine Drehen des Endoskops und der Kamera relativ zueinander entweder für das Reorientieren des Bildes auf dem Videomonitor oder zum Zurückrichten des Blickfeldes innerhalb des Körpers des Patienten. Die Kupplungsvorrichtungen ermöglichen ebenso ein Entfernen des Endoskops von der Kupplung, so daß das Endoskop ausgetauscht werden kann. Diesbezüglich ist es für einige chirurgische Eingriffe nicht unüblich,. eine Anzahl von Endoskopen zu verwenden, von denen jedes besondere optische und konstruktive Eigenschaften für verschiedene Zwecke hat. Manchmal erfordert das Beschlagen der Optik des Endoskops einen Wechsel des Endoskops, um während des Eingriffs die optische Klarheit aufrechtzuerhalten.

Während die im Zusammenhang mit der Videoendoskopie verwendeten, zuvor beschriebenen Vorrichtungen bezeichnende ^O Vorteile haben und den chirurgischen Eingriff vereinfachten, so sind sie doch nicht frei von Schwierigkeiten. Obwohl es bevorzugt ist, die Vorrichtungen so leicht gewicht tig und so leicht manipulierbar wie möglich zu machen, so sind die Kupplungen relativ sperrig und umständlich zu handhaben. Dies führt zu einigen Schwierigkeiten insbesondere mit relativ zerbrechlichen Endoskopen kleinen Durch-

messers, wobei die Endoskope teilweise so schlank sind, daß sie nur einen Durchmesser von 2 mm haben. Solch ein schlankes Endoskop kann beschädigt werden, beispielsweise durch Verbiegen, wenn die Kupplung vergleichsweise schwergewichtig ausgebildet ist. Außerdem sind sperrige Kupplungstypen gemäß dem Stand der Technik unbequem zu handhaben und geben ein schlechtes Handhabungsgefühl, im Gegensatz zu leichtgewichtigen Instrumenten, die weniger unbequem zu manipulieren sind.

Weitere Schwierigkeiten der bekannten Kupplung bestehen darin, daß häufig Flüssigkeit oder Wasser eingefangen wird, welches während des chirurgischen Eingriffs zu einem Beschlagen der Optik führt. Die Flüssigkeit gelangt dabei insbesondere während des Sterilisierens ein, da in der Regel ein totales Eintauchen des Endoskops, der Kupplung und der Videokamera als Einheit in das Sterilisierbad notwendig ist. In einem solchen Bad befindet sich als Sterilisierflüssigkeit beispielsweise eine Glutaraldehyd-basierte Lösung. Bei den bekannten Kupplungsvorrichtungen dringen einige Flüssigkeiten in geringen Mengen zwischen das Okular und das Kupplungsstück, was letztlich zu einem Beschlagen der Optik führt. Häufig tritt dieses Beschlagen nicht auf, bis der chirurgische Eingriff erfolgt.

Eine andere gemeinsame Schwierigkeit der bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß der Kupplungsring, welcher das O.kular des Endoskops erfaßt, dies nicht auf eine solche Weise tut, die ein weiches und angenehmes Gefühl verleiht, wenn das Endoskop relativ zum Kupplungsstück gedreht wird. Häufig neigen die Kupplungsringe zum Einbinden und führen somit während des Drehens zu einem

sich ändernden Widerstand.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung zum Verbinden eines starren Endoskops mit einer Videokamera auf eine Weise, die das herkömmliche Endoskopokular eliminiert. Die vorliegende Kupplung ist wesentlich reduziert sperrig, hat ein geringeres Gewicht und ein kleineres sowie gut handhabbares Profil. Das Kupplungsstück ist mit dem Endoskop ohne das Vorhandensein des Okulars verbindbar, so daß das Kupplungsstück vom sperrigen Kupplungsring frei ist, welcher für die bekannten Vorrichtungen typisch ist. Die Kupplung weist einen vorderen Abschnitt und einen hinteren Abschnitt auf, welche für eine Relativdrehung um eine gemeinsame Achse drehbar miteinander verbunden sind. Zwischen dem vorderen und hinteren Abschnitt befinden sich flüssigkeitsdichte Abdichtungen. Das distale Ende des vorderen Abschnittes nimmt das proximale Ende des Endoskops auf, jedoch mit entferntem Okular. Ein besonderer Adapter und eine besondere Abdichtkonfiguration ist zwischen der Kupplung und dem Endoskop vorgesehen. Das proximale Ende der Kupplung weist eine Anbringungsanordnung für die Videokamera ι sowie Flüssigkeitsdichtungen auf.

Die Dichtungen zwischen dem vorderen und hinteren Abschnitt schaffen ebenso einen weichen, stetigen und gleichmäßigen Reibungswiderstand, welcher eine gemeinsame oder eine relative Drehung des vorderen und hinteren Abschnittes erlaubt. Wenn eine Drehung vorgenommen wird, kann die Ausrichtung des Endoskops hinsichtlich der Kamera und hinsichtlich des Blickfeldes geändert werden. Alle Dichtungen sind flüssigkeitsdicht und ermöglichen es so, die gesamte, zusammenge-

" setzte Einheit dadurch zu sterilisieren, daß sie vollständig in eine Sterilisierlösung eingetaucht wird. Da keine Flüssigkeit in die Einheit eindringen kann, wird ein Beschlagen der Optik sicher verhindert.

Eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung ist mit einem Schnellverschluß versehen, durch den Endoskope schnell und leicht ausgetauscht werden können. Hierzu verwendet die Erfindung einen Adapterring, welcher am proximalen Ende des Endoskops anbringbar ist. Jedes beim Eingriff verwendbare Endoskop wird in einen Adapterring eingesetzt. Der Adapterring sitzt innerhalb einer jeweiligen Buchse am distalen Ende der Kupplung und ist mit einem Schnellverschluß in Form eines Bajonettverschlusses ver- IQ sehen.

Die Erfindung schafft eine leichtgewichtigere Verbindung zwischen Endoskop und Videokamera für den Einsatz bei besonders schwierigen chirurgischen Eingriffen, die eine gute Balance und ein gutes Gefühl des Chirurgen erfordern .

Die erfindungsgemäße Kupplung zwischen Endoskop und Videokamera ist weniger sperrig und daher leichter zu handhaben als bei bekannten Vorrichtungen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines typischen bekannten Endoskops (dargestellt mit weggebrochener distaler Spitze) , wobei die Kupplung und die Videokamera voneinander getrennt, zur Klarheit der Darstellung jedoch im wesentlichen miteinander ausgerichtet sind,

Fig. 1Α eine Darstellung der distalen Spitze eines typischen Endoskops,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Kupplung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem abgeänderten Endoskop für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung mit einem Videomonitor, zur Klarheit der Darstellung in getrennter Gestalt gezeigt,

-^q Fig. 3 eine Seitenansicht des Endoskops, der Kupplung und der Videokamera der vorliegenden Erfindung im zusammengesetzten Zustand in Schnittdarstellung,

Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Kupplung und

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4.

Fig. 1 zeigt eine typische Kombination aus einem Endoskop, einer Kupplung und einer Videokamera gemäß dem Stand der Technik. Das allgemein mit 10 bezeichnete Endoskop weist ein proximales Ende 12 und ein distales Ende 14 auf. Es umfaßt ein längliches, starres Rohr 16, welches ein koaxiales Illuminations- und optisches Betrachtungssystem beinhaltet. Das Endoskop weist in der Nähe seines·proximalen Endes eine Nabe 18 auf. Diese Nabe 18 steht mit einem optischen Faserkabel 20 in Verbindung, durch welches Illuminationslicht zu den durch das Rohr 16 verlaufenden optisehen Fasern übertragen wird. Die Betrachtungsoptik umfaßt eine Anzahl von inneren Linsen und geht von einem Objektiv 21 an der distalen Spitze des Rohres 16 aus (siehe Fig.1A) und verläuft mittig durch das Rohr zum proximalen Ende 12. Typischerweise ist ein Okular 22 am proximalen Ende des Endoskops 10 an der Nabe 18 angebracht. Das Okular 22 weist

herkömmlicherweise an seinem proximalen Ende einen vergrößerten Flansch auf, welcher der Erleichterung der direkten visuellen und manuellen Benutzung des Endoskops durch den Chirurgen dient.

Wie bereits beschrieben wurde, besteht eine zunehmende Tendenz dahingehend, eher Beobachtungen mit einer Videokamera durchzuführen als dies direkt visuell zu tun. Diesbezüglich wurde es praktikabel, die Videokamera am Okular 22 so an-

^q zuschließen, daß das Bild betrachtet und auf einem Videomonitor wesentlich vergrößert werden kann. Um die Endoskopanordnung leichtgewichtig und möglichst wenig sperrig zu halten, können die Komponenten der Videokamera in getrennten Abschnitten hergestellt sein, so daß nur solche Elemente der Kamera, die für das Übertragen des optischen Bildes auf ein Videosignal notwendig sind, tatsächlich an das Endoskop angeschlossen werden. Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 ist ein solcher Videokameraübertrager mit dem Bezugszeichen 26 versehen. Der Übertrager 26 weist ein Signalkabel 28 auf, welches den Übertrager 26 mit den restlichen Komponenten der Kamera verbindet. Das vordere Ende des Übertragers kann eine herkömmliche "C-Befestigung" aufweisen, welche aus einer distal vorstehenden Ringwand 30 besteht, welche mit einem Innengewinde versehen ist.

Das Endoskop 10 und der Videoübertrager 26 sind durch eine mit 32 bezeichnete Kupplung miteinander verbunden. Die Kupplung 32 ist an seinem proximalen Ende bei 34 mit einem Außengewinde versehen, um am Innengewinde der Ringwand 3 0 am Videoübertrager 26 angeschlossen zu werden. Das distale Ende des Übertragers 2 6 ist abnehmbar am Okular 2 2 des Endoskops 10 angeschlossen. Die Kupplung 32 ist mit einem vergrößerten Kupplungsring 36 versehen, welcher zwischen einer offenen Gestalt, in der er den Flansch 24 des Okulars 22 aufnimmt und einer geschlossenen Gestalt, in der er das Okular fest ergreift, manipuliert wird. Die Kupplung 32 kann ebenso verschiedene innere optische Linsen ent-

halten, die zur Sicherstellung dessen bestimmt sind, daß das Bild des Endoskops auf geeignete Weise auf der Brennebene des Videoübertragers 36 fokussiert wird.

Damit sich das Endoskop hinsichtlich des Videoübertragers 26 drehen kann, weist die bekannte Kupplung 32 im Kupplungsring 3 6 einen Verriegelungsmechanismus auf, durch den der Flansch 24 des Okulars 22 und somit das Endoskop hinsichtlich der Kupplung 32 gedreht werden kaiin. Außerdem

JO greift der Verriegelungsmechanismus in ausreichendem Maße in den Flansch 24 des Okulars, so daß er eine derart definierte Kraft ausübt, um dem System eine Relativdrehung zwischen dem Endoskop 10 und dem Videoübertrager 26 zu verleihen. Beispielsweise können derartige Vorrichtungen eine Anordnung von radial verlaufenden Fingern umfassen, die radial nach außen gebracht werden können, um den Flansch 24 des Okulars 22 aufzunehmen. Sodann können diese Finger in eine radial' nach innen verlaufende Lage gebracht werden, in der sie den Flansch 24 und das Okular 22 ergreifen. Die Greifkraft ist groß genug, damit die gesamte Einheit aus Endoskop 10, Kupplung 32 und Videoübertrager 26 als Einheit vom proximalen Ende der gesamten Anordnung durch einfaches Manipulieren des Videoübertragers 26 gedreht werden oder alternativ durch. Festhalten des Videoübertragers 26 in einer festen Lage und durch gleichzeitiges Drehen des Endoskops 10. Solch eine Relativdrehung ermöglicht es dem Chirurgen, verschiedene Abschnitte des Körperinneren des Patienten zu betrachten, indem die Ausrichtung des Endoskops zurückgerichtet wird. Außerdem erlaubt eine derartige Relativdrehung eine Zurückbringung der Haltung des Bildes auf den Videomonitor durch den Chirurgen.

Der vorstehend genannte Stand der Technik bringt eine Vielzahl von Schwierigkeiten.mit sich. Die Kupplung 32 ist häufig sehr sperrig und unerwünscht schwer. Der haltende

Verriegelungsmechanismus zum abnehmbaren Kuppeln des Okulars 22 mit der Kupplung 32 ergreift das Okular 22 nicht auf eine Weise, die ein weiches und glattes Drehgefühl des Chirurgen fördert. Häufig ergibt sich durch diesen Mechanismus beim abnehmbaren Ergreifen des Flansches 24 ein unterschiedlicher Widerstand, so daß die Relativdrehung zwischen dem Okular 22 und der Kupplung 32 nicht auf weiche und glatte Weise erfolgt, sondern stattdessen kommt es zu einem Einschnüren.

Eine weitere bezeichnende Schwierigkeit mit dem vorgenannten Vorrichtungstyp resultiert aus der Art und Weise der Sterilisation, die häufig für solche Systeme verwendet wird. Da die Vorrichtungen dazu bestimmt sind, als integrierte Einheit in einem Operationsraum verwendet zu werden, werden sie als gekuppelte Einheit sterilisiert. Es ist notwendig, gleichzeitig das Endoskop, sein Kabel 20, die Kupplung 32, den Videoübertrager 26 und den Hauptteil des Videokabels 28 zu sterilisieren, da alle diese Teile sich in dichter Nähe am Operationsfeld befinden. Eine herkömmliche Technik zum Sterilisieren der Anordnung besteht in einem vollständigen Eintauchen derselben in ein mit Sterilisierflüssigkeit, wie Glutaraldehyd-Lösung, gefülltes Bad. Es ist von Bedeutung, daß keine Flüssigkeit und keine Feuchtigkeit in einen der Komponenten eindringt oder zwischen den Anschluß zwischen Kupplunq 32, Endoskop 10 und Videoübertrager 26. Jegliche eindringende Feuchtigkeit erhöht auf bezeichnende Weise die Gefahr, daß die optischen Elemente während des chirurgischen Vorgangs beschlagen, wodurch der Behandlungsvorgang beeinträchtigt und insbesondere verzögert wird. Die meist üblichen Stellen für eine derartige Leckage liegen im Verbindungsbereich zwischen der Kupplung 32 und dem Okular 22 des Endoskops. Es ist daher Hauptaufgabe der Erfindung, diese und andere Nachteile zu vermeiden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung und umfaßt das Endoskop 10, den Videoübertrager 26 und die Kupplung 38. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist das Endoskop 10 durch Beseitigen des sperrigen Okulars 22 abgeändert. Das proximale Ende des Endoskops umfaßt einen schlanken Kragen 40. Die Fassung kann durch das distale Ende der Kupplung 38 aufgenommen werden. Das proximale Ende der Kupplung ist mit einem Gewinde versehen, welches mit der C-Befestigung des Videoübertragers 26 kompatibel ist. Die Kupplung 38 ist am distalen bzw. proximalen Ende jeweils mit einem vorderen Abschnitt 42 bzw. einem hinte-. ren Abschnitt 44 versehen. Der vordere Abschnitt 42 und der hintere Abschnitt 44 sind für eine Relativdrehung miteinander verbunden, damit eine Relativmanipulation des Endoskops 10 und des Videpübertragers 26 möglich ist. Wie am besten der Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung schlanker, weniger sperrig und gewichtsmäßig leichter als die Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Außerdem sind besondere flüssigkeitsdichte Dichtungen zwischen allen Komponenten vorgesehen, um sicherzustellen, daß die optischen Elemente nicht beschlagen. ;

Entsprechend der Darstellung in Fig. 3 ist der hintere Abschnitt 44 der Kupplung 38 mit einem nach hinten verlaufenden Abschnitt 46 versehen, der bei 48 mit einem Gewinde versehen ist, so daß dieser Abschnitt an der Standard-C-Befestigung des Videoübertragers 26 befestigt werden kann. Der hintere Abschnitt 44 ist fest am Videoüberträger 26 angebracht. Der hintere Abschnitt hat eine vordere Bohrung 50, die einen nach hinten verlaufenden Zapfen 52 des vorderen Abschnitts 42 aufnimmt. Die Außenfläche des Zapfens 52 ist vorzugsweise bearbeitet, um

° hinsichtlich der Innenfläche der vorderen Bohrung 50 eine enge Toleranz einzunehmen, so daß eine glatte Re-

lativdrehung zwischen dem vorderen und hinteren Abschnitt 42 bzw. 44 erleichtert wird.

Der vordere Abschnitt 4 2 ist drehbar am hinteren Abschnitt g 44 befestigt, was durch einen Haltering 54 erfolgt. Dieser Haltering 54 ist am nach hinten verlaufenden Abschnitt des Zapfens 52 angebracht, beispielsweise durch ein Gewinde 56. Der Haltering 54 wird von einer hinteren Bohrung 58 aufgenommen, deren Durchmesser größer ist als der der

■jiQ vorderen Bohrung 50 des hinteren Abschnitts 44. Der Übergang zwischen der vorderen Bohrung 5 0 und der hinteren Bohrung 58 ist als Schulter 60 definiert. Der Haltering 54 umfaßt eine zylindrische Seitenwand 62 und einen hinteren Flansch 64. Eine Öffnung 66 ist im hinteren Flansch 64 ausgebildet, um eine Lichtpassage durch die Kupplung zum Videoübertrager 2 6 zu ermöglichen, wie dies weiter unten noch beschrieben wird. Wenn der Haltering 5 4 auf das hintere Ende des Zapfens 52 im gewünschten Ausmaß (wie dies noch beschrieben wird) aufgeschraubt wird, wird dieser durch geeignete Mittel, wie eine Feststellschraube 68, am Ort festgelegt, wobei bei dieser Ausführungsform die Schraube 68 gegen den nach hinten gerichteten Rand des Zapfens 52 stößt. Die Außenfläche der zylindrischen Seitenwand 62 ist vorzugsweise so bearbeitet, daß sie hinsichtlich der damit zusammenwirkenden Fläche 58 auf der hinteren Bohrung des hinteren Abschnittes 44 eine enge Toleranz einnimmt. Die Vorderkante 70 der zylindrischen Seitenwand 62 des Halteringes 54 stößt ebenso gegen die Schulter 60 des hinteren Abschnittes 44, um so einen engen, glatten Sitz zu gewährleisten. Der engtolerierte Sitz zwischen den zusammenwirkenden Flächen der Fassung 52 und des Halteringes 54 mit den Bohrungen 50 und 58 sowie der Schulter 60 schaffen ebenso eine glatte und weiche Drehung zwischen dem vorderen und hinteren Abschnitt 42,44.

Die Verbindung zwischen dem vorderen und hinteren Abschnitt 42,44 der Kupplung 38 ist durch einen O-Ring 72 sicher gegen das Eindringen von Flüssigkeit abgedichtet. Der O-Ring 72 kann in einer Ringnut liegen, die in der Vorderseite 76 des hinteren Abschnitts 44 ausgebildet ist. Der O-Ring 72 stößt gegen die hintere Fläche 78 des vorderen Abschnitts 42. Das Ausmaß, mit dem der O-Ring 72 zusammengedrückt wird, hängt von dem Ausmaß ab, mit dem der Haltering 54 auf die Fassung 52 des Vorderabschnittes 42 geschraubt ist. Wenn der Haltering 54 festgezogen wird, befindet sich der O-Ring 72 unter einer erhöhten Zusammendrückbelastung. Dies dient sowohl der Steuerung des Ausmaßes und der Integrität der Flüssigkeitsdichtung als auch der Veränderung des ReibungswiderStandes zwischen dem vorderen und hinteren Abschnitt 42,44. Das letztere Merkmal schafft Mittel, durch die das Drehgefühl innerhalb delikater Grenzen eingestellt werden kann.

Ein O-Ring 80 ist zwischen dem hinteren Abschnitt 44 und dem Videoübertrager 26 vorgesehen. Entsprephend der Darstellung wird der hintere O-Ring innerhalb; einer Ringnut 82 gehalten, so daß er nach hinten gerichtet und gegen die nach vorhe gerichtete Kante der Ringwand 30 der C-Befestigung des Videoübertragers 2 6 drückt. Vorzugsweise ist die Nut 82 so angeordnet, daß sie den Durchmesser des Gewindes 48 entsprechend der Darstellung in der Zeichnung schneidet. Dies lokalisiert den O-Ring in einem überschneidenden Verhältnis mit dem

^ou zugehörigen Gewinde 48 des Übertragers 26. Der O*-Ring 80 kreuzt und überlappt bei einer Axialbetrachtung die Verbindung der miteinander im Eingriff stehenden Gewinde.

Das Endoskop 10 ist abnehmbar mit dem vorderen Abschnitt 4 2 und der Kupplung 3 8 verbunden. Entsprechend der weiteren detaillierten Darstellung in Fig. 3 weist das Endoskop 10 bei entferntem Okular 22 eine nach hinten verlaufende Fassung auf, die an seinem am weitesten hinten liegenden Ende mit einem Gewinde versehen ist. Diese Fassung trägt das Bezugszeichen 84. Die Fassung 84 ist hinsichtlich ihres Durchmessers kleiner als die Nabe 18 des Endoskops. Der Kragen 40 des Endoskops wird von einer Buchse 86 aufgenommen, welche axial durch den vorderen Abschnitt 4 2 der Kupplung 38 ausgebildet ist. Das am weitesten hinten liegende Ende der Buchse ist mit einem Gewinde 88 versehen, um das Gewindeende der Fassung 84 aufzunehmen. Das Ausmaß, mit dem das Endoskop in den vorderen Abschnitt eingeschraubt werden kann, ist durch einen Steg 90 begrenzt. Dieser Steg 90 ragt von der Buchse 86 ein wenig radial nach innen, um für das innere Ende des Kragens 40 einen inneren Anschlag zu bilden. Die Lage des Anschlags ist ebenso von Bedeutung beim Vorsehen einer Bezugslage für das Endoskop, um sicherzustellen, daß das Endoskop optisch auf die Brennebene des Videoübertragers 26 fokussiert wird. Diesbezüglich kann der hintere Abschnitt des Zapfens des vorderen Abschnitts 4 2 eine optische Korrekturkammer 9 2 definieren, in der die Linsen 94 angebracht sind. Diese Linsen dienen dem Fokussieren des optischen Bildes auf die Brennebene des Übertragers 26. Diese Linsen werden hinsichtlich der besonderen optischen Eigenschaften des Endoskops ausgewählt, um das gewünschte optische Resultat vorzusehen.

Das Endoskop 10 ist ebenso am distalen Ende des vorderen Abschnitts 42 durch einen Adapterring 96 angeschlossen. Der Adapterring ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist eine innere Kreisöffnung 98 auf, welche den Kragen 4 0 des Endoskops aufnimmt. Der Adapter 9 6 wird innerhalb einer vergrößerten, mit einem Innengewinde ver-

sehenen Buchse 100 aufgenommen, die am vorderen Ende des vorderen Abschnitts 42 ausgebildet ist. Der Ring 96 ist
fest in die Buchse 100 eingeschraubt. Der Adapterring
96 weist bei 104 am am weitesten vorne liegenden Ende
einen Flansch auf. Zwischen der Vorderseite des Adapterrings 96 und jedem der Endoskopkragen 40 und dem vorderen Abschnitt 42 sind Dichtungen vorgesehen. An diesem Ende
bildet ein O-Ring 106 eine Dichtung zwischen dem Adapterring 9 6 und dem Kragen 40 des Endoskops. Der O-Ring wird innerhalb einer Ringnut 108 gehalten, die entlang der

nach innen gerichteten Fläche der Kreisöffnung 98 ausgebildet ist. Ein anderer O-Ring 110 sitzt innerhalb einer Ringnut 112, welche in der nach vorne gerichteten Fläche des vorderen Abschnitts 42 ausgebildet ist. Wenn der Adapterring 96 in der Buchse 100 festgeschraubt ist, berührt die Hinterseite des Adapterrings den O-Ring 100 und drückt diesen zusammen, damit eine flüssigkeitsdichte Dichtung
gebildet wird. Der Adapterring kann am vorderen Abschnitt 42 durch eine Feststellschraube 114 gesichert sein. Eine Anzahl von zum Einsatz kommenden Endoskops können mit

Adapterringen 96 vorausgerüstet sein, um während des Untersuchungsvorgangs den Austauschvorgang zu erleichtern.

Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfin-²^ dung unter Verwendung eines schnellabnehmbaren Adapterrings, sowie eine abgeänderte Anordnung der Dichtungen und Verbindungen. Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Kupplung einen vorderen Abschnitt 42' und einen hinteren Abschnitt 44'. Der vordere Abschnitt 42' weist gleicherweise

einen nach hinten verlaufenden Zapfen 52' auf, welcher

durch eine vordere Bohrung 50' nach hinten verläuft, die im hinteren Abschnitt 44" ausgebildet ist. Der vordere
Abschnitt 42' und der hintere Abschnitt 44' werden durch einen Haltering 120 zusammengehalten, welcher auf den hinteren Abschnitt des Zapfens 52' auf gleiche Weise aufgeschraubt ist, wie der Haltering 54 bei der ersten Ausfüh-

rungsform. Der Haltering 120 bei dieser Ausführungsform ist an seinem hinteren Ende nicht mit einem Flansch versehen. Der Haltering 120 ist mittels einer radial verlaufenden Feststellschraube 122 am Zapfen 52' befestigt. Die Feststellschraube 122 ist durch eine im Zapfen 52' ausgebildete Radialöffnung 124 zugänglich. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann der Zapfen 52' mit einer Linsenkammer 92' versehen sein, in die geeignete Linsen 94' angebracht und befestigt sein können. Bei die^ser Ausführungsform können die Linsen 94' durch einen Klebstoff angebracht sein, welcher während des Zusammensetzens durch eine Öffnung 126 aufgebracht wird, welche Öffnung radial im Zapfen 52' ausgebildet ist.

Die Dichtungsanordnung zwischen dem vorderen und hinteren Abschnitt 42',44' ist dahingehend abgeändert, daß die Dichtung zwischen dem Zapfen 52' und der vorderen Bohrung 50' des hinteren Abschnitts 44' bewirkt wird. Entsprechend der Darstellung ist der Zapfen 52' mit einem O-Ring-Schlitz 128 versehen, welcher umfangsmäßig um den Zapfen 52'ausgebildet ist und einen O-Ring 130 aufnimmt. Der O-Ring 130 bewirkt eine sichere wasserdichte Dichtung gegenüber der Bohrungsfläche 50', während ebenso ein weicher und konstanter Reibungswiderstand zwischen dem vorderen Abschnitt 42' und dem hinteren Abschnitt 44' vorgesehen wird.

Fig. 4 zeigt weiterhin einen allgemein mit dem Bezugszeichen 132 versehenen schnellabnehmbaren Adapterring, welcher einen zylindrischen Hauptkörper 134 umfaßt, der verschiebbar und drehbar innerhalb einer Bohrung 136 aufgenommen wird, die am distalen Ende des vorderen Abschnitts 42' ausgebildet ist. Die nach hinten gerichtete Fläche 138 des Adapterrings 132 stößt gegen eine vordere Schulter 140, die den Boden der Bohrung 136 bildet und definiert.

Das Endoskop 10 ist durch einen Gewindeabschnitt 84' in der mit einem Gewinde ausgebildeten Axialbohrung 142 ver-

buriden, welche Bohrung durch den Adapterring 132 ausgebildet ist. Der Adapterring ist ebenso am distälen Ende mit einer Gegenbohrung 144 versehen. Die flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen dem Endoskop und dem Adapterring 132 wird durch einen O-Ring 146 gebildet, welcher in einer Umfangsnut 148 liegt. Diese Umfangsnut befindet sich innerhalb der Gegenbohrung 144 des Adapterrings 132. Der O-Ring 146 sorgt für eine Abdichtung gegen einen Teil des Endoskops proximal der Nabe, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.

Der Adapterring 132 kann schnell und leicht mit dem vorderen Abschnitt 42' verbunden und von diesem gelöst werden, indem ein Bajonettverschluß verwendet wird, welcher deutlicher der Fig. 4 und 5 zu entnehmen ist. Entsprechend der Darstellung ist der Adapterring 132 so ausgebildet, daß er einen Finger 150 aufweist, welcher radial vom Hauptkörper 134 des Adapterrings ausgeht. Der Finger 150 wird innerhalb einer Fangnut aufgenommen, die in der Bohrung 136 des vorderen Abschnittes 142 ausgebildet ist. Die Fangnut umfaßt zwei Segmente, die ein längsverlaufendes Segment 152 und ein umfangsmäßig verlaufendes Segment 154 umfassen, welches letztgenannte vom meist proximalen Ende des längsverlaufenden Segmentes 152 ausgeht. Die L-förmige Fangnut wirkt mit dem Finger 150 zusammen, um einen Weg zu bilden, der eine Bajonettbewegung erfordert, um den Adapterring 132 mit dem vorderen Abschnitt zu verbinden oder von diesem zu lösen.

Der Adapterring 132 wird abnehmbar durch eine Federanschlaganordnung am Ort gehalten, die dann eine Verriegelung vornimmt, wenn der Adapterring und der Bajonettverschluß vollständig eingerastet sind. Diesbezüglich ist der Adapterring mit einer längsverlaufenden Buchse 156 versehen, die einen Feder- und Kugelanschlag 158 aufnimmt.

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*■ Die Schulter 140 im vorderen Abschnitt 42' ist mit einer Vertiefung 160 versehen, welche mit dem Kugel-Feder-Anschlag 158 ausgerichtet ist, wenn der Adapterring 132 vorgeschoben worden ist und in seine vollständige Sitzposition verdreht wurde. Dadurch wird der Adapterring festgehalten. Der Arretierungswiderstand kann jedoch bei einer gewissen Kraftaufbringung überwunden werden. Diesbezüglich sollte der Flanschabschnitt 133 des Adapterrings 132 tief genug sein, um einen angemessenen Griff zu gewährleisten.

Eine Flüssigkeitsdichtung ist ebenso zwischen dem Adapterring 132 und dem vorderen Abschnitt 42' vorgesehen. Die Dichtung ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise ein ■*■ ° O-Ring 162, welcher sich innerhalb einer inneren Umfangsnut 164 befindet. Diese Umfangsnut ist in der Bohrung 136 des vorderen Abschnitts 42' ausgebildet, vorzugsweise hinter (proximal) des Fingers 150 und dem Fangnutsegment

154.
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Bei jeder Ausführungsform definiert die Außenfläche des Kupplungsabschnittes vorzugsweise im wesentlichen eine kontinuierliche geometrische Fläche, wie eine konische Fläche. Dies schafft ein glattes, weiches und ununterbrochenes Gefühl für den Chirurgen, während ein gradueller Übergang vom Kameramodul zum Endoskop vorgesehen wird.

Die zuvor beschriebene konstruktive Lösung vermeidet eine Vielzahl von Schwierigkeiten der bekannten Vorrichtungen.

Das gesamte System ist feuchtigkeitsdicht und bewirkt kein Beschlagen der Linsen nach dem Eintauchen der gesamten Einheit in flüssige Sterilisierbäder. Die Vorrichtung ist angenehm anzufassen und gegenüber den bekannten Vorrichtungen gewichtsmäßig leichter und weniger sperrig. Darüber hinaus ist das Drehgefühl glatt und weich und erbringt kein Einbinden.

Claims

HOFFMANN vEITLE & PARTNER

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE j 4 Z ü J 4

PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝΘ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPU-ΙΝβ. K. FDCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H -A. BRAUNS ■ DIPL.-ING. K. GORG

DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

40 469

MP VIDEO, INC.
Natick / USA

Kupplung zwischen einem chirurgischen Endoskop und

einer Videokamera

Patentansprüche

- Kupplung für ein Endoskop und eine Videokamera, gekennzeichnet durch einen vorderen Kupplungsabschnitt (42; 42') zur Aufnahme des proximalen Endes eines En.doskops (10); erste Dichtungsmittel (106,110;148) als flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen dem Endoskop (10) und dem ersten Abschnitt (42;42'), einen hinteren Kupplungsabschnitt (44;44') mit einem hinteren Ende, welches fest mit einem Videokameramodul (26) verbindbar ist, wobei diese beiden Kupplungsabschnitte entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind und der vordere Abschnitt um diese Achse relativ zum hinteren Abschnitt drehbar ist, wodurch der vordere Abschnitt und das Endoskop hinsichtlich der Kamera drehbar orientierbar sind, zweite Flüssigkeitsabdichtmittel (72;130,162) zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt und dritte Flüssigkeitsabdichtmittel· (80) zum Abdichten zwischen Kupplung (38) und Kameramodul (26) .

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2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Endoskop (10) abnehmbar mit dem vorderen Abschnitt (42;42') der Kupplung (38) verbunden ist.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (72) zum Aufbringen eines Reibungswiderstandes bei der Drehung zwischen dem vorderen und hinteren Abschnitt der Kupplung vorgesehen sind.
IQ 4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das proximale Ende des Endoskops (10) einen Gewindeabschnitt (88) aufweist, und daß der vordere Abschnitt (42;42') entlang der Buchse (100) einen Gewindeabschnitt aufweist, welcher mit dem Gewinde des proximalen Endes des Endoskops im Eingriff steht, um dadurch das Endoskop am vorderen Abschnitt der Kupplung festzulegen.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Abschnitt (42;42')einen nach hinten vorstehenden Zapfen (52;52") aufweist, der entlang der gemeinsamen Achse verläuft, daß der hintere Abschnitt (44;44') eine zentrale Bohrung aufweist, die entlang der gemeinsamen Achse verläuft, wobei der genannte Zapfen drehbar von dieser Bohrung aufgenommen ist, daß ein Halteglied (68) am'hinteren Ende des Zapfens ausgebildet ist,welches mit dem hinteren Kupplungsabschnitt im Eingriff steht, um den vorderen und hinteren Abschnitt zusammenzuhalten, während eine Relativdrehung zwischen diesen Teilen möglich ist, daß das Halteglied eine um die gemeinsame Achse der Kupplungsvorrichtung angeordnete Öffnung aufweist, durch die Licht vom Endoskop durch den Zapfen und die Endkappe in Richtung auf die Videokamera (26) passieren kann.
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere und der hintere Kupplungsabschnitt (42,44;42',44') zumindest eine an jedem Abschnitt ausgebildete Fläche aufweist, die dicht beieinanderliegend gegenüberliegend angeordnet sind und in Ebenen liegen, die nicht parallel zur gemeinsamen Achse verlaufen, wobei die aufeinander zu weisenden Flächen so angeordnet sind, daß eine Relativbewegung zwischen dem vorderen und hinteren Abschnitt eine Veränderung des Abstandes zwischen den aufeinander zu gerichteten Flächen verursacht, daß Mittel vorgesehen sind, die das Dichtungsglied zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen einschließt, so daß das Dichtungsglied zwischen den aufeinander zu gerichteten Flächen zusammendrückbar ist, und daß Mittel zum Einstellen der Längslage des vorderen Abschnittes hinsichtlich der des hinteren Abschnittes vorgesehen sind, um die Dichtung zwischen den aufeinander zu gerichteten Flächen zusammenzudrücken.
7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung so konstruiert und angeordnet ist, daß sie eine Doppelfunktion vollzieht, nämlich die einer Flüssigkeitsabdichtung und die der Aufbringung eines Reibungswiderstandes bei der Relativdrehung zwischen dem vorderen und hinteren Abschnitt.
8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für das einstellbare Positionieren des Zapfen (52) in Längsrichtung des hinteren Abschnittes (44) vorgesehen ist, daß die Endkappe gewindemäßig mit dem Zapfen (52) verbunden ist, wobei die Endkappe drehbar innerhalb einer Bohrung im hinteren Abschnitt aufgenommen ist und dabei die Endkappe und der Zapfen so konstruiert und angeordnet sind, daß das Ausmaß, mit dem die Endkappe auf den Zapfen aufgeschraubt ist,

den Abstand zwischen den aufeinander zu gerichteten Flächen verändern kann, wodurch die Längslage des Zapfens und des vorderen Abschnittes hinsichtlich des hinteren Abschnittes der Kupplung eingestellt werden kann.
9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Abschnitt (44;44') an seinem hinteren Ende eine vergrößerte Gegenbohrung (58) aufweist, die in einer Schulter (60) am vorderen Ende

IQ der Gegenbohrung endet, daß das Halteglied drehbar innerhalb der Gegenbohrung aufgenommen wird und so aufgebaut ist, daß die hintere Kappe die Schulter berühren kann, und daß Mittel zum Befestigen des Haltegliedes am Zapfen in einer ausgewählten Lage zum Zapfen vorgesehen sind.
10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorderabschnitt weiterhin umfaßt: Mittel zum Begrenzen einer Linsenkammer (92;92") innerhalb des Zapfens (52;52')r welche Korrekturlinsen (94; 94') aufnimmt, um vom Endoskop kommendes Licht auf der Brennebene des Kameramoduls (26) zu fokussieren.
11. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Abschnitt weiterhin umfaßt: Mittel zum Definieren einer Buchse, die entlang der Mittelachse des vorderen Abschnittes in den Zapfenabschnitt desselben verläuft; einen inneren Bereich der Buchse, welcher zur Aufnahme eines mit einem Gewinde versehenen proximalen Endes der Fassung des Endoskops mit einem Gewinde versehen ist und Mittel zum Definieren eines Anschlags entlang der Buchse, um die Lage des Endoskops axial hinsichtlich des vorderen Abschnittes zu begrenzen.
12. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Endoskop (10) abnehmbar am vorderen Abschnitt (42) der Kupplung (38) durch Mittel anbringbar ist, die umfassen: einen Adapter (132) mit einer darin befindlichen Öffnung (136) zum Aufnehmen des proximalen Endes des Endoskops (10); Mittel zum abnehmbaren Befestigen des Adapters am vorderen Kupplungsabschnitt, wobei die ersten Abdichtmittel Mittel zum Bewirken einer Dichtung zwischen dem Endoskop und dem Adapter und zum Bilden einer Dichtung zwischen dem Adapter und dem vorderen Kupplungsabschnitt bewirken.
13. Kupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum lösbaren Verbinden des Adapters

(132) am vorderen Kupplungsabschnitt (42¹) eine Bajonettverbindung zwischen dem Adapter und dem vorderen Abschnitt sowie Anschlagmittel zum lösbaren Verriegeln des Adapters in der vollständig angeschlossenen Lage umfassen.
14. Kupplung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das proximale Ende des Endoskops'einen Gewindeabschnitt aufweist und daß der Adapter (132) einen Gewindeabschnitt aufweist, welcher das Gewinde des proxi-

²^ malen Endes des Endoskops aufnimmt, um das Endoskop am Adapter zu befestigen.
15. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufbringen eines Reibungswiderstandes die genannten zweiten Flüssigkeitsdichtungsmittel umfassen.
16. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die eine Dichtung zwischen dem Zapfen des vorderen Abschnittes und der Mittelbohrung des hinteren Abschnittes bilden.

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17. Kupplung nach' Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der vordere und der hintere Abschnitt nach außen hin so konturiert sind, daß sie im wesentlichen eine kontinuierliche geometrische Fläche bilden. 5
18. Kupplung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Fläche eine sich vom proximalen zum distalen Ende der Kupplung konisch verjüngende Fläche ist. 10