DE1220168B - Sonde zur Beleuchtung eines Laengsabschnittes einer Hohlraumwandung mit einem Buendel flexibler optischer Fasern - Google Patents

Description

• Sonde zur Beleuchtung eines Längsabschnittes einer Hohlraumwandung mit einem Bündel flexibler optischer Fasern Die Erfindung bezieht sich auf eine Sonde zur Beleuchtung eines Längsabschnittes einer Hohlraumwandung mit einem Bündel flexibler optischer Fasern, das von einer Hülle umschlossen und von einer Lichtquelle beleuchtet ist.
• Es ist bekannt, lichtleitende Fasern in Körperhöhlen einzuführen und durch die das Innere der Körperhöhle zu betrachten. Mittels einer geeigneten Lichtquelle oder Optik wurde dabei die zu betrachtende Stelle beleuchtet.
• Bei der Durchführung von chirurgischen Eingriffen kommt es jedoch vielfach darauf an, einen längeren Abschnitt einer Hohlraumwandung, beispielsweise einer Vene, Harnröhre od. dgl., durchscheinend zu beleuchten, damit der Chirurg den Verlauf dieser Kanäle für die Körperflüssigkeiten erkennen kann. So besteht beispielsweise bei einem tiefen chirurgischen Eingriff in die Bauchhöhle die Gefahr, daß ungewollt die Wand der Harnröhre angeschnitten oder verletzt wird, da diese sehr unterschiedlich verläuft. Solche Wunden heilen nur schwer und verursachen oft lokale Infektionen. Darüber hinaus kann sich in der Harnröhre Narbengewebe bilden und den Flüssigkeitsdurchlauf behindern. ähnliche Gefahren bestehen auch für andere Kanäle im Körper, insbesondere die größeren Venen des Keislaufsystems.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, über eine größere Strecke die Wand eines Hohlraums zu beleuchten, um damit beispielsweise dem Chirurgen ein Mittel an die Hand zu geben, die Größe, den Verlauf und die Anordnung von Kanälen im menschlichen Körper erkennen zu können, und damit die Möglichkeit des ungewollten Einschneidens oder Verletzens der Körperkanäle während chirurgischer Operationen auszuschalten.
• Die Erfindung besteht darin, daß die Hülle des zur Beleuchtung verwendeten Bündels flexibler optischer Fasern lichtdurchlässig ausgebildet ist und daß die Länge der Fasern auf der der Lichtquelle abgewandten Seite abgestuft ist.
• Die Hülle ist dabei vorteilhaft auf der der Lichtquelle abgewandten Seite abgeschlossen. Die optischen Fasern bestehen vorzugsweise aus einem dünnen länglichen Kern aus transparentem Werkstoff mit hohem Brechungsindex, der mit einem Überzug aus einem Material mit niedrigem Brechungsindex versehen ist.
• Das Licht wird dann durch vielfache Reflexion durch die gesamte Länge der Faser geleitet und tritt aus den der Lichtquelle gegenüberliegenden Enden der Faser in Form relativ stumpfer Lichtkegel aus.
• Die Reflexion an den Wänden der angrenzenden Fasern und an der Innenwand der Sonde sowie der Diffusionseffekt der lichtdurchlässigen Wand verursachen eine im wesentlichen gleichförmige Emission diffusen Lichts entlang der Sonde.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen ist F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig.2 ein teilweiser Längsschnitt der Sonde in vergrößertem Maßstab und F i g. 3 eine noch stärker vergrößerte Schnittansicht eines Abschnittes in Fig. 2.
• Innerhalb eines Gehäuses 10 ist eine Lichtquelle in Form einer Glühlampel2 vorgesehen. Ferner sind im Gehäuse 10 ein Hohlspiegel 14 und Sammellinsen 16 auf einer gemeinsamen optischen Achse 13 montiert. Die Glühlampe 12 ist über ein herkömmliches elektrisches Kabel 18 und einen Stecker 20 mit dem Stromnetz verbunden. In einer Seitenwand des Gehäuses 10 ist eine Kupplungshülse 22, die mit der optischen Achse 13 fluchtet, so angebracht, daß das Licht der Glühbirne 12 auf die Längsachse der Kupplung22 konzentriert wird. Der Spiegel 14 und die Linsen 16 erzeugen einen Lichtkegel, dessen Spitzenwinkel dem Lichteintrittswinkel der Sonde24 entspricht.
• Wie im einzelnen aus F i g. 2 hervorgeht, besitzt die Sonde 24 eine durchscheinende äußere Hülle 26, in der ein Bündel lichtleitender Fasern 28 angeordnet ist. Das Vorderende der Hülle 26 ist mit einem durchscheinenden Plastikstopfen 30 hermetisch abgedichtet, während das andere Ende mit einer metallischen Kupplungshülse 32 versehen ist, die fest mit dem Gehäuse 10 verbunden ist. Der Außendurchmesser der Hülse 32 ist dabei so gewählt, daß die Hülse 32 dicht in die Kupplungshülse 22 des Gehäuses 10 paßt.
• Aus F i g. 2 geht ferner hervor, daß sämtliche lichtleitenden Fasern 28 am Kupplungsende der Sonde (in F i g. 2 links) innerhalb der Hülse 32 miteinander ausgerichtet sind. Die Fasern sind an diesem Ende vorzugsweise verklebt, verschweißt oder auf andere Weise miteinander verbunden, und die ausgerichteten Enden sind zu einer ebenen Fläche poliert. Da die Länge der verwendeten Fasern abgestuft ist, liegen die anderen Enden (in F i g. 2 rechts) der Fasern 28 an verschiedenen, Abstand voneinander besitzenden Punkten der Sonde nahe deren Vorderende. In F i g. 2 ist eine regelmäßige Anordnung der Faserenden dargestellt, bei der die (rechten) Enden der Fasern 28 von oben nach unten stufenweise gegeneinander versetzt angeordnet sind, was eine bevorzugte Beleuchtung nach oben ergibt. Eine solche regelmäßige Anordnung ist jedoch nicht erforderlich; die längeren Fasern können vielmehr auch unregelmäßig oder statistisch zwischen den kürzeren Fasern verteilt sein und brauchen nicht alle auf einer Seite zu liegen, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Tatsächlich ist es vorteilhaft, eine unregelmäßige Verteilung der freien Enden der Fasern vorzusehen, da dies nicht nur die Gleich förmigkeit der Beleuchtung fördert, sondern auch zu einer Verringerung der Herstellungskosten beiträgt.
• Die genauer in Fig. 3 dargestellten lichtleitenden Fasern bestehen jeweils aus einem flexiblen, durchsichtigen Kern 36 relativ hohen Brechungsindexes, der mit einer dünnen Schicht 39 transparenten Materials mit niedrigerem Brechungsindex überzogen ist.
• Auf diese Weise wird das von der Glühlampe 12 in jeden der Kerne 36 der Fasern 28 eintretende Licht durch innere Reflexion von einem Ende der Faser zum anderen geleitet. An dem der Lichtquelle entgegengesetzten Faserende tritt das Licht in einem stumpfen Strahlungskegel 40 aus, wie dies durch die Winkelzeichen in F i g. 3 angedeutet ist. Das im Bereich dieser Kegel austretende Licht, das auf die durchscheinende Hülle 26 auftrifft, wird durch diese diffus hindurchgeleitet und verteilt sich über eine größere Fläche. Derjenige Lichtanteil in den Kegeln 40, der von der benachbarten Seitenwand der Hülle 26 weggerichtet ist, trifft auf die Wandung einer anderen Faser 28 auf, wird dort mindestens teilweise reflektiert, kehrt zu der Wandung der Hülle 26 zurück und tritt ebenfalls diffus durch diese hindurch.
• Das nicht von der Wandung der angrenzenden Faser reflektierte Licht dringt entweder in diese ein und wird von ihr zum Faserende geleitet, oder es durchsetzt die Faser und wird auf der gegenüberliegenden Seite der Sonde als diffuses Licht ausgestrahlt.
• Da jede Faser unterschiedliche Länge hat und die verschiedenen Längen unterschiedlich verteilt sind, wird der Sondenabschnitt, der zwischen dem Vorderende der Sonde und dem Ende der kürzesten Faser liegt, im wesentlichen gleichförmig ausgeleuchtet.
• Dieser Abschnitt ist in F i g. 1 mit .50 bezeichnet. Da jede Faser 28 geringen Querschnitt besitzt, ist sie ziemlich flexibel, und da die Fasern miteinander nur innerhalb der Hülse 32 verbunden sind, besitzt das gesamte Bündel eine gute Flexibilität. Die Einführung der Sonde in gewundene Gänge oder Kanäle ist daher kaum schwieriger, als wenn die Sonde hohl wäre.
• Eine typische Sonde, die nach den oben dargelegten Grundsätzen aufgebaut und im Gebrauch untersucht wurde, besaß ein Kathedermaß von 2 mm im Durchmesser und war 1 m lang. Die Kupplungshülse 32 war bei einem Durchmesser von 5 mm etwa 25 mm lang.
• Die Sonde enthielt 140 lichtleitende Fasern, deren jede einen Glaskern36 mit einem Brechungsindex von 1,62 und einen Überzug 39 mit einem Brechungsindex von 1,52 hatte. Die numerische Apertur der Faser war demnach 0,5. Die lichtleitenden Fasern endeten am Vorderende der Sonde gestaffelt über eine Länge von annähernd 20 cm. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf diese Sondengröße beschränkt ist noch auf die Zahl oder die Art der verwendeten Fasern. Für einige Anwendungsfälle kann es wünschenswert sein, die Brechungsindizes des Kernes und des Überzugsmaterials so auszuwählen, daß sich eine höhere numerische Apertur ergibt, die eine stärkere Zerstreuung und eine entsprechend diffusere Lichtquelle ergibt.
• Ferner ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von Glasfasern oder Glasüberzügen beschränkt. Für einige Anwendungsfälle kann es sich als zweckmäßiger erweisen, Kunststoffmaterial mit hohem Brechungsindex für den Kern und mit einem niedrigeren Brechungsindex für den Überzug zu verwenden, wenn die Widerstandsfähigkeit gegen Hochtemperatur-Sterilisierung nicht so wichtig ist. Für andere Zwecke kann es sich empfehlen, eine Glasfaser mit einem Kunststoffüberzug zu verwenden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Sonde zur Beleuchtung eines Längsabschnittes einer Hohlraumwandung mit einem Bündel flexibler optischer Fasern, das von einer Hülle umschlossen und von einer Lichtquelle beleuchtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (26) lichtdurchlässig ist und daß die Länge der Fasern (28) auf der der Lichtquelle abgewandten Seite abgestuft ist.
2. 2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (26) auf der der Lichtquelle abgewandten Seite abgeschlossen ist.
3. 3. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der optischen Fasern (28) einen dünnen, länglichen Kern (36) aus transparentem Werkstoff mit einem hohen Brechungsindex und einen Überzug (39) aus einem Material mit einem niedrigen Brechungsindex aufweist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Popular Mechanics Magazine, 104 (1955), Nr. 3, S. 117; Br. J. of Photography, 108 (1961), S.548 und 549; Science et Industries Photographiques, 2. Serie (1955), Heft 4, S. 199; Umschau, 56 (1956), S. 279.