Chip-on-the-Tip-Endoskope mit Variooptik und LED-Beleuchtung für den medizinischen Einsatz

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von Endoskopen für den medizinischen Einsatz. Nach einem Überblick über den Stand der Technik werden zwei neuartige Chip-on-the-Tip-Endoskope vorgestellt. Bei dem ersten Endoskop wird zur Beleuchtung eine LED an der Endoskopspitze genutzt, welche die sonst übliche teure externe Kaltlichtquelle ersetzt. Somit entfällt auch das schwere Lichtleitkabel, welches von den meisten Chirurgen als sehr hinderlich empfunden wird. Durch den Aufbau treten keine Koppel- und Leitungsverluste auf, so dass effiziente LEDs eine ausreichende Helligkeit versprechen. Bisher war die Einhaltung der zulässigen Maximaltemperatur jedoch ein ungelöstes Problem. Es wurden verschiedene Möglichkeiten der Lichterzeugung und der Wärmeabfuhr untersucht, wobei eine Kombination aus Pseudo-White-LED und Heatpipes sowohl den erforderlichen Lichtstrom liefert, als auch die zulässige Temperatur einhält. Das optische System ist besonders lichtstark ausgeführt, um ein helles Bild zu liefern. Es besitzt daher eine große Blendenöffnung, wodurch die Tiefenschärfe reduziert ist. Das Bild lässt sich jedoch mittels einer motorisch bewegten Linse auf unterschiedliche Objektabstände scharf einstellen und kompensiert dadurch die geringere Tiefenschärfe. Der Aktor ist als bistabiler elektromagnetischer Lineardirektantrieb ausgeführt. Diese Bauform zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise, hohe Geschwindigkeit und sehr geringe Verlustwärme aus. Das zweite Endoskop nutzt ein konventionelles Beleuchtungssystem mit Glasfasern und externer Kaltlichtquelle. Die Neuheit liegt hier in dem optischen System, welches sowohl über eine Scharfstellung (Fokus) als auch über eine Änderung des Bildfeldwinkels (optischer Zoom) verfügt und damit erstmal die Funktionalität externer Kameras in ein Chip-on-the-Tip-Endoskop integriert. Die notwendige Verstellung von zwei Linsengruppen wird auch hier mit elektromagnetischen Lineardirektantrieben umgesetzt. Die Entwicklung der drei Lineardirektantriebe und der beiden optischen Systeme ist detailliert erläutert, wobei sichtbar wird, dass mechanische, elektromagnetische und optische Anforderungen häufig kollidieren. Infolge der vielfältigen Entwicklungsarbeiten gelang es, Richtlinien und Konstruktionsregeln zu erarbeiten, die es gestatten, grobe Fehler bereits im Ansatz zu vermeiden und die Zusammenarbeit der Einzelsysteme zu gewährleisten. Eine Diskussion der Verbesserungspotentiale der beiden Endoskope und ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen schließen die Arbeit ab.

Author dc:creator

• Dreyer genannt Daweke, Robert Kai Alexander

Advisor dc:contributor.advisor

• Lehr, Heinz

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

de, German

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-31881
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2929

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/3226