DE10010932A1 - Endoskopschaft mit beweglichem distalem Ende - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Endoskopschaft mit einem beweglichen distalen Endabschnitt sowie einer Betätigungsvorrichtung, die durch den Endoskopschaft hindurch mit dem distalen Endabschnitt für dessen Betätigung wirkverbunden ist. Der distale Endabschnitt besteht aus einer Mehrzahl von längs nebeneinander geschichteter Schwellkörper, von denen jeweils zwei diametrisch zueinander liegend eine Schicht bilden und jeweils zwei längs unmittelbar benachbarte Körperpaare 90 DEG phasenverschoben sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Endoskopschaft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Endoskope sind Geräte, insbesondere zur Exploration von Hohlräumen oder röhrenartigen Kanälen des Körpers, insbesondere für medizinische Zwecke. Besonders eingeführt haben sich Endeskope zur Exploration der Speiseröhre, des Magens, des Zwölffingerdarms vom Magen aus, des Darms vom Anus aus, der Harnröhre, der Blase und der Harnleiter. Ein derartiges Endoskop ist an seinem Vorderende mit einer Beleuchtungseinrichtung sowie mit einer Optik zur visuellen Erfassung des davor liegenden Bereichs des zur explorierenden Körperhohlraums oder Körperkanals ausgerüstet. Während bis vor kurzem die vor dem Vorderende des Endoskops erfasste, optische Information normalerweise mittels einer Faseroptik durch das Endoskop nach hinten zu seinem Bedienungsende übertragen worden ist, stellt jetzt der Einbau eines Kamerachips am vorderen Endoskopende sowie die elektrische Bildübertragung und die Darstellung der gewonnenen optischen Information auf einem Bildschirmmonitor den neuesten Stand der Technik dar.

Endoskope weisen ferner in der Regel einen sog. Arbeitskanal auf, durch den diverse Arbeitsinstrumente eingeführt und bedient werden können. Beispielsweise werden kleine Zangen zur Entnahmen von Gewebeproben, Biopsienadeln, beheizbare Schneiddrähte, kleine Scheren, Koagulationselektroden oder dergleichen eingeführt, um ggf. operative Maßnahmen an beschädigtem Gewebe durchzuführen. Schließlich sind in der Regel ein Fluidkanal für Spülflüssigkeit und Bedienungstdrähte zum Abwinkeln des Endoskopvorderendes in mehrere Richtungen vorhanden. Diese Bedienungsdrähte werden wiederum durch einzelne Kanäle innerhalb des Endoskopschafts zu dessen vorderem bzw. distalem Ende geführt, um dieses bis zu 160° in Gegenrichtung des Endoskopschafts dreidimensional zu biegen.

Hierbei ergeben sich nunmehr wesentliche Probleme insbesondere bezüglich des taktilen Gefühls, welches auf den Bediener während des Biegevorgangs des distalen Endes vermittelt wird. Es besteht daher die Gefahr, dass beispielsweise bei der Exploration des Darms, die Darmwand während des Biegevorgangs des distalen Endes beschädigt wird. Darüber hinaus muss eine exakte Positionierbarkeit des distalen Endes an der zu explorierenden und ggf. zu behandelnden Stelle möglich sein, was eine ausreichende Biegefähigkeit bei gleichzeitiger Steifigkeit nach Erreichen der vorbestimmten Biegeposition erforderlich macht.

Angesichts dieser Problematik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Konstruktion für einen distalen Endabschnitt eines Endoskopschafts bereitzustellen, welche eine ausreichende Biegefähigkeit sowie eine ausreichende Steifigkeit bei Erreichen der vorbestimmten Biegestellung gewährleistet und darüber hinaus ein ausreichendes taktiles Gefühl der Bedienungsperson vermittelt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Endoskopschaft mit den Merkmalen des anliegenden Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung besteht demzufolge darin, den distalen Endabschnitt aus einer Mehrzahl von längs neben- bzw. übereinander geschichteter balgförmiger Körper bzw. Schwellkörper zu bilden, von denen jeweils zwei diamterisch zueinanderliegend eine Körperschicht ausbilden und von denen zwei längs, unmittelbar benachbarte Körperpaare 90° zueinander phasenverschoben sind. Hierdurch ergibt sich eine Konstruktion, in welcher die einzelnen Schwellkörper in Längsrichtung gesehen abwechselnd auf null und sechs Uhr gemäß der einen Schicht und auf drei und neun Uhr gemäß der benachbarten Schicht zu liegen kommen. Auf diese Weise ist es möglich, durch entsprechende Betätigung der in der gleichen Winkelposition sich befindlichen Balge bei deren Aufblähen oder Zusammenziehen eine Abkrümmung des distalen Endes in die beabsichtigte Richtung zu erzielen, wobei mit Erreichen der vorbestimmten Abwinklungsposition des distalen Endes die Schwellkörper in dieser Stellung quasi eingefroren werden und damit die Haltung des distalen Endes fixiert wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ergeben, die Schwellkörper als hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Balge gemäß dem Unteranspruch 3 auszubilden, wodurch eine einfache und kostengünstige Betätigungsart beispielsweise durch eine entsprechend ausgebildete Druckmittelquelle beispielsweise in Form einer Handpumpe ermöglicht wird, die zudem ein ausreichendes taktiles Gefühl auf den Bediener vermittelt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind dabei Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines distalen Endabschnitts eines Endoskopschafts gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Querschnittsdarstellung.

Fig. 2 zeigt den distalen Endabschnitt in Draufsicht als Prinzipdarstellung,

Fig. 3a bis 3d zeigen den Aufbau eines Schwellkörpers und

Fig. 4 zeigt die Aneinanderreihung einer Mehrzahl von Schwellkörpern in Perspektivenansicht unter Ausbildung des distalen Endes gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist der bewegliche distale Endabschnitt eines Endoskopschafts gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung als Prinzipskizze dargestellt.

Wie aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, besteht der bewegliche distale Endabschnitt 1 des erfindungsgemäßen Endoskopschafts aus einer Mehrzahl von längs neben- bzw. übereinander geschichteter Körper 2, 3, 4, wobei jede Schicht aus jeweils zwei diametrisch zueinander liegender Körpern aufgebaut ist.

In Fig. 2 ist die Draufsicht des beweglichen distalen Endabschnitts 1 als Prinzipdarstellung abgebildet. Jeder Körper 2, 3, 4 besteht demzufolge aus einem halbkreisförmigen, scheibenartigen Ringelement 5, das in Umfangsrichtung gesehen in seinem Mittenabschnitt Schwellkörper 6 ausbildet. An den zwei jeweiligen Endseiten der halbkreisförmigen Ringscheibe 5 sind in Dickenrichtung der Scheibe 5 sich erstreckende Einkerbungen 7, 7' vorzugsweise halbkreisförmig ausgebildet. Die halbkreisförmigen Ringscheiben 5 sind dabei in jeder Schicht an ihren beiden Endseiten 8, 8' aneinander gelegt, derart, dass die hierbei sich gegenüberliegenden Einkerbungen 7, 7; 7', 7' an den jeweiligen Endseiten zwei diametrisch sich gegenüberliegende Durchgangsöffnungen 9, 9' definieren.

Wie ferner aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, sind die Körperpaare, welche unmittelbar in Längsrichtung des distalen Endabschnitts benachbart liegen, zusätzlich 90° zueinander phasenverschoben. Hierdurch ordnen sich jeweils abwechselnd die Schwellkörper 6 bezüglich der einen Schicht auf drei und neun Uhr und auf der jeweils benachbarten Schicht auf null und sechs Uhr an.

Die Schwellkörper 6 sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als dehnbare Balge ausgebildet, welche pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sind. Alternativ hierzu ist es natürlich auch möglich die Schwellkörper 6 als piezoelektrische Elemente auszubilden.

Die Schwellkörper 6, vorliegend die aufweitbaren Balge bilden einen Schwenk- bzw. Abkrümmmechanismus des beweglichen distalen Endes. Hierfür sind sämtliche Balge mit gleicher Winkelposition, d. h. die Balge auf Null-Uhr- Position, auf Drei-Uhr-Position, auf Sechs-Uhr-Position und auf Neun-Uhr-Position jeweils miteinander gekoppelt. Diese Kopplung besteht aus einem Leitungsstück 10, welches zwei längsbeabstandete Balge der gleichen Winkelposition sowohl mechanisch als auch hydraulisch bzw. pneumatisch miteinander verbindet, wobei diese Leitungsstücke 10 durch die Durchgangsöffnungen 9, 9' des dazwischen gelagerten Körperpaars jeweils verläuft. Durch die Leitungsstücke 10 wird demzufolge eine hydraulische bzw. pneumatische Fluidverbindung wie auch eine mechanische Kopplung für das Verhindern eines Auseinanderfallens der einzelnen Schichten erzeugt.

Die Balge befinden sich gemäß der Fig. 1 prinzipiell an den sich gegenüberliegenden flachen Seiten der halbkreisförmigen Ringscheiben 5 und sind durch Durchgangsbohrungen 11, welche durch die Ringscheiben 5 sich erstrecken, miteinander fluidverbunden.

Wie aus der Fig. 2 zu erkennen ist, wird durch die erfindungsgemäße Aneinanderlagerung der halbkreisförmigen Ringscheiben 5 pro Schicht eine zentrale Durchgangsöffnung 12 gebildet, welche sich längs des gesamten beweglichen distalen Endabschnitts 1 erstreckt und einen Arbeitskanal für das Einführen von chirurgischen Instrumenten, Hilfsinstrumenten oder Optiken bildet.

Das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen beweglichen distalen Endabschnitts lässt sich wie folgt zusammenfassen:

Wird in die fluid gekoppelten Balge auf einer ausgewählten Winkelposition ein Druckmedium beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit über die Leitungsstücke 10 eingepumpt, bewirkt dies ein Aufweiten der Balge im wesentlichen in Längsrichtung des distalen Endabschnitts 1, wodurch sich die halbkreisförmigen Ringscheiben 5 im Bereich dieser Winkelposition voneinander beabstanden. Da sämtliche weiteren Balge auf den jeweils anderen Winkelpositionen nicht druckbeaufschlagt und/oder sogar druckentspannt werden, bewirkt dies ein Abkippen jeder aus zwei Ringscheiben 5 bestehenden Schicht, wodurch sich der distale Endabschnitt über dessen gesamte Längserstreckung allmählich krümmt. Je mehr Hydraulikfluid in die gerade druckbeaufschlagten Balge eingepresst wird, desto größer wird der Krümmungsgrad des Endabschnitts, soweit, dass eine nahezu 160°-Abkrümmung erreicht werden kann.

Eine derartige Abkrümmbewegung in eine Bewegungsrichtung lässt sich natürlich überlagern durch Druckbeaufschlagung von Balgen in einer anderen Winkelposition, beispielsweise in einer hierzu 90° versetzten Winkelposition, wodurch sich eine Art Taummelbewegung des distalen Endabschnitts ergibt. Es ist auch möglich, sämtliche Balge auf allen Winkelpositionen Druck zu beaufschlagen oder zu entspannen um den distalen Endabschnitt im Bereich der Gesamtaufweitungsmöglichkeit aller längs beabstandeten Balge längs zu verschieben oder zusammenzuziehen.

Sobald das distale Ende des beweglichen Endabschnitts eine bestimmte Krümmungsposition eingenommen hat, wird die Druckbeaufschlagung der jeweilige Balge einer oder mehrerer Winkelpositionen gestoppt, wodurch aufgrund der inkompressiblen Eigenschaft des Hydraulikfluids der distale Endabschnitt in dieser Krümmungsposition fix gehalten wird.

Diese fixe Haltung ist dabei abhängig von der Elastizitiät in Radialrichtung der Balge selbst, wobei bezüglich der Konstruktion jeder halbkreisförmigen Ringscheibe eine gute Elastizität in Längsrichtung jedoch eine möglichst steife Ausgestaltung in Radialrichtung angestrebt wird, wie nachfolgend anhand einer konkreten Konstruktion näher beschrieben wird.

Wie aus der Fig. 1 ferner zu entnehmen ist, weisen die halbkreisförmigen Ringscheiben 5 der gemäß Fig. 1 untersten Schicht Anschlussstutzen 13 für das Anschließen eines Hydraulikleitungssystems auf. Dieses hydraulische Leitungssystem, welches in den vorliegenden Figuren nicht gezeigt ist, besteht im wesentlichen aus vier Kanälen, die durch den ebenfalls nicht gezeigten Endoskopschaft in darin ausgebildeten Arbeitskanälen geführt und an eine zentrale Hydraulikdruckquelle angeschlossen sind. Als Hydraulikdruckquelle eignet sich dabei vorzugsweise eine handbetätigbare Druckpumpe bestehend aus vier Einzelpumpen, die unabhängig voneinander oder gekoppelt betätigbar sind, derart, dass bei Druckbeaufschlagung der Balge einer Winkelposition der Druck in den Balgen auf der gegenüberliegenden Winkelposition entspannt wird. Durch eine derartige Wechselbeziehung zwischen Druckbeaufschlagung und Druckentspannung auf jeweils gegenüberliegenden Balgreihen lässt sich die Beweglichkeit des distalen Endabschnitts weiter erhöhen und die Positionierfähigkeit verbessern.

Letzteres erlaubt sogar die Exploration beispielsweise der Darmwand im Schließmuskelbereich von der Darmseite aus.

In den Fig. 3a bis 3d ist die Konstruktion einer halbkreisförmigen Ringscheibe 5 in allen Einzelheiten dargestellt. Wie hieraus zu entnehmen ist, besteht die Ringscheibe 5 aus einem Kunststoffkörper mit vorbestimmter Dicke, der einen Hohlraum ausbildet. An der radial äußeren Seite ist die Wandung des Körpers nach innen zumindest einmalig gefaltet, um einen Balg 14 auszubilden.

An den sich gegenseitig gegenüberliegenden Seitenflächen 15, 16 der Ringscheibe 5 sind Anschlussstutzen 17, 18 ausgebildet, welche fluchtend zueinander ausgerichtet sind und in den Hohlraum des Ringkörpers 5 münden. Die Anschlussstutzen 17, 18 können dabei einstückig mit der Ringscheibe 5 ausgebildet oder an diesen angeschweißt sein. Vorzugsweise besteht der Ringkörper 5, aus zwei Schalenhälften, die entlang der radial äußeren und radial inneren Seite in Umfangsrichtung miteinander verschweißt sind.

An den beiden Endflächen 8, 8' der halbkreisförmigen Ringscheibe 5 sind halbkreisförmige Einkerbungen 7, 7' in Dickenrichtung der Ringscheibe 5 ausgebildet.

In der Fig. 4 ist der bewegliche distale Endabschnitt konstruktiv dargestellt.

Wie hieraus zu ersehen ist, bilden jeweils zwei der vorstehend beschriebenen Ringscheiben 5, welche an ihren jeweiligen Endflächen 8, 8' aneinandergelegt sind, eine Schicht, wobei die Ringscheibenpaare jeder Schicht, welche unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, 90° phasenverschoben sind. Zur Fixierung der Ringscheiben 5, welche in Längsrichtung gesehen auf einer Winkelposition liegen, sind die Anschlussstutzen 17, 18, welche durch die Durchgangsöffnungen 9, 9', die durch die endseitig ausgebildeten Einkerbungen 7, 7' in der einen Schicht ausgebildet werden, hindurch sich erstrecken, miteinander verklebt oder verschweißt. Hierdurch wird das vorstehend genannte Leitungsstück 10 sowie die mechanische Verbindung der gekoppelten Ringscheiben 5 in Längsrichtung hergestellt.

Alternativ zu der vorstehend genannten Kunststoffausführung kann natürlich auch Gummi oder Gummilaminat als Material für den distalen Endabschnitt 1 verwendet werden. Der distale Endabschnitt ist dabei auf die endseitige Stirnfläche des Enoskopschafts aufgeschweißt, derart, dass die freien Anschlussstutzen 13 in den zwei untersten Schichten mit den Hydraulikkanälen längs des Hydraulikschafts in Fluidverbindung kommen.

Die Erfindung betrifft einen Endoskopschaft mit einem beweglichen distalen Endabschnitt sowie einer Betätigungsvorrichtung, die durch den Endoskopschaft hindurch mit dem distalen Endabschnitt für dessen Betätigung wrkverbunden ist. Der distale Endabschnitt besteht aus einer Mehrzahl von längs nebeneinander geschichteter Schwellkörper, von denen jeweils zwei diametrisch zueinander liegend eine Schicht bilden und jeweils zwei längs unmittelbar benachbarte Körperpaare 90° phasenverschoben sind.

Claims (8)

1. Endoskopschaft mit einem beweglichen distalen Endabschnitt (1) sowie einer Betätigungsvorrichtung, die durch den Endoskopschaft hindurch mit dem distalen Endabschnitt (1) für dessen Betätigung wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der distale Endabschnitt (1) aus einer Mehrzahl von längs nebeneinander geschichteter Schwellkörper (5) besteht, von denen jeweils zwei diametrisch zueinander liegend eine Schicht bilden und jeweils zwei längs unmittelbar benachbarte Körperpaare 90° phasenverschoben sind.

2. Endoskopschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils alle auf null, auf drei, auf sechs und auf neun Uhr liegenden Schwellkörper (5) miteinander längs gekoppelt sind.

3. Endoskopschaft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellkörper (5) als hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Balge ausgebildet sind.

4. Endoskopschaft nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung sowohl mechanischer als auch hydraulischer oder pneumatischer Natur ist, indem zumindest ein Leitungsstück (10) zwischen jeweils zwei miteinander gekoppelten, längs beabstandeten Balgen vorgesehen ist, welches fest an den Balgen fixiert ist.

5. Endoskopschaft nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Balg einen halbkreisförmig gebogenen Grundkörper hat,
so daß die zwei Körperpaare jeder Schicht in Zusammenwirkung eine zentrale Durchgangsöffnung (12) bilden.

6. Endoskopschaft nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper einen Hohlraum bildet, und an seiner radialen Außenseite gefaltet ist.

7. Endoskopschaft nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper an seinen beiden Stirnseiten (15, 16) mit Anschlußstutzen (17, 18) versehen ist, die in den Hohlraum münden und mit Anschlußstutzen der jeweils längs beabstandeten, in gleicher Winkelposition sich befindenden Grundkörper unter Ausbildung des Leitungsstücks (10) verbunden sind.

8. Endoskopschaft nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper an seinen Endflächen (8, 8') längs verlaufende Einkerbungen (7, 7') hat, die bei Bildung einer Schicht durch entsprechendes Aneinanderlegen zweier Körper (5) zwei diametrisch gegenüberliegende Durchgangskanäle (9, 9') bilden, durch die jeweils ein Leitungsstück (10) hindurch geführt ist.