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Die Erfindung betrifft ein flexibles Rohr für ein Endoskop.
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Üblicherweise hat ein Endoskop ein flexibles Rohr, das in eine menschliche Körperkavität eingeführt wird. Dieses flexible Rohr umfasst ein wendelförmig gewundenes Metallrohr, ein netzartiges Rohr und eine flexible Umhüllung. Dabei ist das wendelförmig gewundene Metallrohr von dem netzartigen Rohr und dieses wiederum von der flexiblen Umhüllung bedeckt.
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Wird das Endoskop nach dem Gebrauch einer Autoklavbehandlung unterzogen, so kann es vorkommen, dass das wendelförmig gewundene Metallrohr unbeabsichtigt schrumpft. Es ist deshalb wünschenswert, die Haltbarkeit des flexiblen Rohrs gegenüber einer Autoklavbehandlung zu verbessern. In der Japanischen Patentveröffentlichung
JP 9-24020A ist ein flexibles Rohr für ein Endoskop offenbart. Statt eines wendelförmig gewundenen Metallrohrs ist bei diesem flexiblen Rohr eine als Gerüststruktur ausgebildete Einheit vorgesehen, bei der mehrere Gelenkelemente, die jeweils die Form eines kurzen Zylinders haben, über Nieten miteinander gekoppelt sind. Durch diese Konstruktion kann die Haltbarkeit gegenüber einer Autoklavbehandlung verbessert werden.
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Jedoch hat das in der
JP 9-24020A beschriebene flexible Rohr den Nachteil, dass das Verdrehansprechverhalten, das die Drehbewegung des distalen Endabschnitts des flexiblen Rohrs in Erwiderung auf eine um die Rohrachse vorgenommene Drehbetätigung eines proximalen Abschnitts des flexiblen Rohrs angibt, und die Rückstellelastizität, welche die Bewegung des flexiblen Rohrs zurück in den geraden Zustand nach dem Biegen infolge einer äußeren Kraft angibt, kleiner als bei einem flexiblen Rohr sind, das mit einem wendelförmig gewundenen Metallrohr arbeitet. Die Brauchbarkeit des flexiblen Rohrs mit dieser Gerüsteinheit ist deshalb gegenüber der eines flexiblen Rohrs, die mit einem wendelförmig gewundenen Metallrohr arbeitet, möglicherweise herabgesetzt.
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Ein flexibles Rohr nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
US 5 271 381 A bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein für ein Endoskop bestimmtes flexibles Rohr anzugeben, das eine als Gerüststruktur ausgebildete Einheit aufweist, in der mehrere Gelenkelemente, die jeweils die Form eines kurzen Zylinders haben, miteinander gekoppelt sind, und das eine ausgezeichnete Haltbarkeit gegenüber einer Autoklavbehandlung sowie ein ausgezeichnetes Verdrehansprechverhalten und eine ausgezeichnete Rückstellelastizität aufweist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei dem Rohr nach Anspruch 1 ist die Dicke des flexiblen Rohrs in einer bestimmten Richtung um die Rohrachse stärker als in einer anderen Richtung um die Rohrachse. So können bei dem für ein Endoskop bestimmten flexiblen Rohr, das mit einer Gerüsteinheit, in der mehrere Gelenkelemente drehbar miteinander gekoppelt sind, arbeitet, ein ausgezeichnetes Verdrehansprechverhalten und eine ausgezeichnete Rückstellelastizität erzielt werden. Dadurch wird die Haltbarkeit gegenüber einer Autoklavbehandlung verbessert.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Darin zeigen:
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1 einen Querschnitt durch ein flexibles Rohr längs der in 3 gezeigten Linie I-I;
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2 eine Außenansicht eines Endoskops mit einem flexiblen Rohr nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
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3 den inneren Aufbau des flexiblen Rohrs;
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4 eine perspektivische Ansicht eines in dem flexiblen Rohr vorgesehenen Gelenkelementes;
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5 einen Querschnitt durch ein flexibles Rohr nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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6 eine perspektivische Ansicht eines Gelenkelementes nach einem dritten, erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
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7 eine Seitenansicht des in 6 gezeigten Gelenkelementes;
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8 einen Querschnitt durch das Gelenkelement längs der in 7 gezeigten Linie VIII-VIII;
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9 einen Querschnitt durch das Gelenkelement längs der in 7 gezeigten Linie IX-IX; und
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10 eine perspektivische Ansicht einer Gerüsteinheit in dem dritten Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, wobei das dritte Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß ausgebildet ist und das erste und zweite Ausführungsbeispiel der Erläuterung dienen.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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2 zeigt das äußere Erscheinungsbild eines Endoskops mit einem flexiblen Rohr nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Das flexible Rohr 1, das in eine Körperkavität einzuführen ist, weist eine solche Flexibilität auf, dass es vermöge einer äußeren Kraft gebogen werden kann. Das flexible Rohr 1 ist so ausgebildet, dass interne Komponenten wie ein Lichtleiter, Signalkabel und Rohre (nicht gezeigt) innerhalb des Rohrs 1 über dessen gesamte Länge angeordnet sind.
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An der Spitze oder dem distalen Endabschnitt des flexiblen Rohrs 1 befindet sich ein Biegeabschnitt 2, der ferngesteuert gebogen werden kann. Am distalen Ende des flexiblen Rohrs 1 ist ein Endkörper 3 mit einem Beobachtungsfenster angebracht. Eine Bedieneinheit 4 befindet sich an einem proximalen Endabschnitt des Rohrs 1. Indem ein Benutzer Betätigungsknöpfe 5 und 6 an der Bedieneinheit 4, die mit dem proximalen Ende des flexiblen Rohrs 1 verbunden ist, betätigt, kann er den Biegeabschnitt 2 beliebig biegen, wie in 1 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist.
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3 zeigt den inneren Aufbau des flexiblen Rohrs 1. 1 zeigt den Querschnitt durch das Rohr 1 längs der in 3 dargestellten Linie I-I. Wie in 3 gezeigt, umfasst das Rohr 1 eine als Gerüststruktur ausgebildete Einheit 60, die frei biegbar ist und im Folgenden als Gerüsteinheit bezeichnet wird. Diese Gerüsteinheit 60 enthält mehrere Gelenkelemente 7, die drehbar aneinander befestigt sind. Jedes der Gelenkelemente 7 ist starr ausgebildet und hat die Form eines kurzen Zylinders. Die Gerüsteinheit 60 ist von einem netzartigen Rohr 8 bedeckt, das beispielsweise mit einem feinen Faden aus korrosionsbeständigem Stahl zu einer Netzstruktur vermascht ist. Die äußerste Schicht des flexiblen Rohrs 1 bildet eine flexible Umhüllung 9. Die flexible Umhüllung 9 besteht aus einem Kunstharz oder einem Elastomer. Die Umhüllung 9 wird durch Extrudieren so hergestellt, dass sie das netzartige Rohr 8 bedeckt. In den 1 und 3 sind die im Rohrinneren liegenden Komponenten der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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4 zeigt eines der Gelenkelemente 7 in perspektivischer Ansicht. Das Gelenkelement 7 besteht beispielsweise aus austenitischem, korrosionsbeständigem Stahl und ist als kurzes Rohr mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Das Gelenkelement 7 kann beispielsweise in der Weise hergestellt werden, dass ein kurzer Zylinder an Stellen, die in Umfangsrichtung (d. h. um die Zylinderachse) in Winkelabständen von 90° voneinander angeordnet sind, zusammengedrückt wird.
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Wie in 4 gezeigt, umfasst das Gelenkelement 7 einen kurzen Rohrkörper 71. Von dem vorderen Rand des Rohrkörpers 71 steht ein Paar Nasen 72 ab. Von dem hinteren Rand des Rohrkörpers 71 steht ein Paar Nasen 73 ab. Die Nasen 72 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Rohrkörpers 71 angeordnet. Entsprechend sind die Nasen 73 auf gegenüberliegenden Seiten des Rohrkörpers 71 angeordnet. Die Nasen 72 haben jeweils ein Loch 74. Die Nasen 73 haben jeweils einen Kopplungsschaft 75, der von der Innenfläche der jeweiligen Nase 73 nach innen absteht. Die Kopplungsschafte 75 eines Gelenkelementes 7 sind von außen in die Löcher 74 der Nasen 72 des benachbarten Gelenkelementes 7 eingesetzt und nach innen gerichtet, so dass sie drehbar in den Löchern 74 sitzen. Wie in 4 gezeigt, sind die Löcher 74 gegenüber den Kopplungsschaften 75 in Umfangsrichtung (d. h. um die Mittelachse des Gelenkelementes 7) in Winkelabständen von 90° angeordnet.
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Wie in den 1 und 3 gezeigt, ist die jeweilige Nase 73, an der der Kopplungsschaft 75 ausgebildet ist, so gestaltet, dass sie mit dem kurzen Rohrkörper 71 eine gemeinsame Oberfläche und die gleiche Dicke wie der Rohrkörper 71 aufweist. Die jeweilige Nase 72, in der das Loch 74 ausgebildet ist, ist gegenüber der Außenfläche des Rohrkörpers 71 so eingesenkt, dass die Höhe der Außenfläche der Nase 72 über der Mittelachse gleich der Höhe der Innenfläche des Rohrkörpers 71 über der Mittelachse ist.
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Wie in 1 gezeigt, ist die Außenfläche der flexiblen Umhüllung 9 im Querschnitt kreisförmig. Dagegen ist das als kurzer Zylinder ausgebildete Gelenkelement 7 so geformt, dass der Zylinder an Stellen, die in Umfangsrichtung (d. h. um die Zylinderachse) in Winkelabständen von 90° voneinander angeordnet sind, zusammengedrückt ist. Demzufolge haben diejenigen Abschnitte der flexiblen Umhüllung 9, die außerhalb der ebenen Abschnitte des Gelenkelementes 7 angeordnet sind, eine stärkere Dicke als die anderen Abschnitte der Umhüllung 9. Diese dicken Wandabschnitte sind in 1 mit 9a bezeichnet. Das flexible Rohr 1 ist so ausgebildet, dass es über seine gesamte Länge den in 1 gezeigten Querschnitt hat.
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Durch diese Ausgestaltung hat das flexible Rohr 1 ein gutes Verdrehansprechverhalten, das die Drehbewegung des distalen Endabschnitts des Rohrs 1 in Erwiderung auf eine um die Rohrachse vorgenommene Drehbetätigung eines proximalen Abschnitts des Rohrs 1 darstellt. Ferner hat das Rohr 1 eine hohe Rückstellelastizität, die die Bewegung des Rohrs 1 darstellt, durch die das Rohr 1 in einen geraden Zustand zurückgeführt wird, nachdem es vermöge einer äußeren Kraft gebogen worden ist. Die Brauchbarkeit des Endoskops kann so verbessert werden.
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Das Verdrehansprechverhalten und die Rückstellelastizität können dadurch verbessert werden, dass die flexible Umhüllung 9 insgesamt so ausgebildet wird, dass sie eine starke Wanddicke aufweist. In diesem Fall wird jedoch der Innenraum des Rohrs 1 verengt. Die Zahl an Komponenten, die in dem Rohrinneren aufgenommen werden können, ist damit begrenzt. Dadurch ist wiederum die Leistungsfähigkeit des Endoskops herabgesetzt.
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Demgegenüber ist das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehene Gelenkelement 7 so ausgebildet, dass diejenigen Seiten des Gelenkelementes 7, an denen sich die Nasen 72 und 73 befinden, eben oder abgeflacht geformt sind. Üblicherweise ist ein flexibles Rohr so ausgebildet, dass der Raum in der Nähe der abgeflachten Abschnitte des jeweiligen Gelenkelementes im Rohrinnenraum einen Totraum bildet.
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In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es also möglich, das Verdrehansprechverhalten und die Rückstellelastizität zu verbessern, ohne den für die internen Komponenten in dem Rohr 1 verfügbaren Innenraum zu verkleinern.
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Das Gelenkelement 7 kann im Querschnitt auch eine Außenform haben, die von der oben beschriebenen rechteckigen Form abweicht. So kann das Gelenkelement 7 so ausgebildet sein, dass seine Außenform im Querschnitt nicht kreisförmig ist und die Dicke der Umhüllung 9 in einer bestimmten Richtung um die Mittelachse größer als in einer anderen Richtung um die Mittelachse ist.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Im Folgenden wird ein flexibles Endoskop 1B als zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. Das flexible Rohr 1B kann bei dem Endoskop nach 2 an Stelle des Rohrs 1 verwendet werden. 5 zeigt einen Querschnitt durch das flexible Rohr 1B. In 5 sind diejenigen Elemente, die denen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, mit den in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Bezugszeichen versehen. Diese Elemente werden im Folgenden nicht nochmals beschrieben.
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Ähnlich wie das Rohr 1 nach erstem Ausführungsbeispiel ist das flexible Rohr 1B so ausgebildet, dass das jeweilige Gelenkelement 7 von dem netzartigen Rohr 8 und dieses wiederum von einer flexiblen Umhüllung 9B bedeckt ist. Die Außenfläche der Umhüllung 9B ist im Querschnitt kreisförmig. In dem Raum außerhalb der abgeflachten Abschnitte des Gelenkelementes 7 befindet sich ein Verstärkungsmaterial 10, das z. B. aus einem überelastischen Stahl besteht. Dies bedeutet, dass der Raum, in dem sich das Verstärkungsmaterial 10 befindet, in einem Teil angeordnet ist, in dem der Abstand zwischen der Außenfläche der Umhüllung 9B und der Außenfläche des jeweiligen Gelenkelementes 7 größer als in anderen Teilen in Umfangsrichtung des Rohrs 1B ist. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist demnach die flexible Umhüllung 9B keine verdickten Abschnitte auf.
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Das flexible Rohr 1B ist über seine gesamte Länge mit dem Verstärkungsmaterial 10 versehen. Diese Konstruktion ermöglicht es, das Verdrehansprechverhalten und die Rückstellelastizität des flexiblen Rohrs 1B weiter zu verbessern.
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In 5 befindet sich das Verstärkungsmaterial 10 zwischen der flexiblen Umhüllung 9B und dem netzartigen Rohr 8. Das flexible Rohr 1B kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass sich das Verstärkungsmaterial 10 zwischen dem netzartigen Rohr 8 und dem Gelenkelement 7 befindet.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Im Folgenden wird ein Gelenkelement 7C als drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Gelenkelement 7C kann in den oben beschriebenen Rohren nach den 1 und 5 an Stelle des Gelenkelementes 7 eingesetzt werden. 6 zeigt das Gelenkelement 7C in perspektivischer Ansicht. In 6 sind diejenigen Elemente, die denen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, mit den in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Bezugszeichen versehen. Diese Elemente werden im Folgenden nicht noch einmal beschrieben.
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Das Gelenkelement 7C ist so ausgebildet, dass es eine Form aufweist, die entsteht, wenn ein kurzer Kreiszylinder an einem Ende 71a durch Zusammendrücken zu einer Ellipse geformt wird, während der Kreiszylinder an dem anderen Ende 71b durch Zusammendrücken zu einer Ellipse geformt wird, deren Hauptachse in einer Richtung liegt, die senkrecht zur Richtung der Hauptachse der an dem Ende 71a geformten Ellipse steht. In einem mittleren Abschnitt ist der kurze Kreiszylinder im Querschnitt kreisförmig.
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7 ist eine Seitenansicht des Gelenkelementes 7C. 8 ist ein Querschnitt durch das Gelenkelement 7C längs der in 7 gezeigten Linie XIII-XIII. 9 ist ein Querschnitt durch das Gelenkelement 7C längs der in 7 gezeigten Linie IX-IX. Wie in den 6 bis 9 gezeigt, sind die beiden mit den Löchern 74 versehenen Nasen 72 an Randstellen ausgebildet, die sich auf der Hauptachse der an dem Endabschnitt 71a geformten Ellipse befinden. Die beiden mit den Kopplungsschaften 75 versehenen Nasen 73 sind an Randstellen ausgebildet, die auf der Hauptachse der an dem Endabschnitt 71b geformten Ellipse liegen.
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10 zeigt eine Gerüsteinheit 80, in der mehrere Gelenkelemente 7C miteinander verbunden sind, indem die Kopplungsschafte 75 und die Löcher 74 einander benachbarter Gelenkelemente miteinander gekoppelt sind. Durch diese Konstruktion ist die Gerüsteinheit 80 frei biegbar.
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Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein netzartiges Rohr, das beispielsweise mit einem sehr dünnen Faden aus korrosionsbeständigem Stahl zu einer Netzstruktur vermascht ist, so ausgebildet, dass es die Außenfläche der Gerüsteinheit 80 bedeckt. Als äußerste Schicht, die das netzartige Rohr bedeckt, wird eine flexible Umhüllung aus einem Kunstharz oder einem Elastomer durch Extrudieren ausgebildet. Somit wird ein flexibles Rohr für ein Endoskop ausgebildet.
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In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die flexible Umhüllung (oder eine Außenschicht) in einer bestimmten Richtung um die Achse dicker als in einer anderen Richtung. Dadurch werden bei einem für ein Endoskop bestimmten flexiblen Rohr, das mit einer Gerüsteinheit, in der mehrere Gelenkelemente drehbar miteinander gekoppelt sind, arbeitet, ein ausgezeichnetes Verdrehansprechverhalten und eine ausgezeichnete Rückstellelastizität erzielt. Dadurch kann die Haltbarkeit gegenüber einer Autoklavbehandlung verbessert werden.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Einzelnen beschrieben. Es sind jedoch auch andere Ausführungsbeispiele möglich.
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Beispielsweise können die Gelenkelemente mit Nieten miteinander gekoppelt sein. Auch kann das jeweilige Gelenkelement 7 im Querschnitt nicht-kreisförmig ausgebildet sein. So kann es beispielsweise im Querschnitt die Form eines Vielecks, z. B. eines Dreiecks, eines Fünfecks, etc., haben. Die Kopplungsteile (d. h. die mit den Kopplungsschaften versehenen Nasen oder die Löcher) können auch anderen Stellen als an den abgeflachten Abschnitten des jeweiligen Gelenkelementes angeordnet sein.
