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Die
Erfindung betrifft ein kryochirurgisches Instrument zur Gewinnung
einer Gewebeprobe.
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Die
Kryobiopsie ist ein spezielles Verfahren im Bereich der Endoskopie,
um Gewebeproben aus dem Körper eines Patienten zu entnehmen
und somit die Diagnose über ein eventuelles Krankheitsbild nicht
nur zu erleichtern, sondern auch zu verbessern.
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Der
Entnahmeprozess verläuft wie folgt. Eine Kryosonde wird
mit leichtem Druck auf das zu untersuchende Gewebe aufgelegt. Durch
ein starkes Abkühlen des Sondenkopfs wird das Gewebe an
dieser Stelle an die Sonde angefroren. Nach einer vorgegebenen Zeit
wird das angefrorene Gewebe durch mechanischen Zug an der Sonde
extrahiert.
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Das
schnelle und starke Abkühlen des Sondenkopfs (ca. –50°C)
wird durch den Joule-Thomson-Effekt erreicht. Hierbei macht man
es sich zu Nutzen, dass sich Gas stark abkühlt, wenn es
unter hohem Druck durch eine kleine Düse in einen großen Raum
expandieren kann. Diese Expansion findet im Sondenkopf statt. Durch
die Expansion des Gases entsteht Energie in Form von Kälte.
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Zur
Durchführung einer Kryobiopsie sind unterschiedliche Geräte
bekannt. Ein kryochirurgisches Gerät geht aus der
US 2003/0195436 A1 hervor.
Dieses Instrument ist besonders zum Sichten und „Entkernen"
von Tumoren geeignet. Das Instrument umfasst einen Handgriff, der
mit einer Sonde verbunden ist. Die Sonde weist an ihrem distalen
Ende einen Sondenkopf auf, der eine lanzenförmige Ausgestaltung
hat. Der Sondenkopf lässt sich, wie beschrieben, stark
abkühlen. Des Weiteren weist das Instrument eine Entnahmekanüle
auf. Zur Entnahme wird das Gewebe mit der Lanze bzw. dem Sondenkopf aufgespießt
und an diesem festgeeist. Durch ein Vorschieben der Entnahmekanüle
wird ein Teil des festgeeisten Gewebes aus dem Tumor ausgeschnitten. Durch
ein Abziehen des Instruments kann die ausgeschnittene Gewebeprobe
entnommen werden. Um den Ausschneidevorgang zu erleichtern, weist
die
US 2003/0195436
A1 eine Beschleunigungsvorrichtung auf, die durch eine
Feder angetrieben wird und die Kanüle mit einer vorbestimmten
Kraft in das Gewebe treibt.
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Zur
Entnahme von Gewebeproben an Gewebeoberflächen ist dieses
kryochirurgische Instrument nicht geeignet. Des Weiteren lassen
sich hiermit nur relativ große Mengen von Gewebe entnehmen.
Das entsprechende Verfahren verursacht eine tiefe Verletzung des
zu behandelnden Gewebes.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein verbessertes kryochirurgisches Instrument bereit zu stellen. Das
Instrument soll insbesondere dafür geeignet sein, Gewebeproben
von Gewebewänden, insbesondere Schleimhäuten zu
entnehmen. Dabei soll es zu einer möglichst geringen Verletzung
des umliegenden Gewebes kommen und die Probe an sich sollte möglichst
gut erhalten bleiben. Der Entnahmevorgang sollte einfach und effizient
sein.
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Diese
Aufgabe wird durch das kryochirurgische Instrument gemäß dem
Anspruch 1 gelöst.
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Insbesondere
wird die Aufgabe durch ein kryochirurgisches Instrument zur Gewinnung
einer Gewebeprobe gelöst, wobei das Instrument Folgendes
umfasst:
- – eine Sonde mit einem Sondenkopf,
der zur Fixierung eines Abschnitts einer Gewebewand durch eine Kühleinrichtung
kühlbar ist;
- – einen Stützschlauch mit einem Distalende,
wobei die Sonde im Stützschlauch relativ zu diesem beweglich
gelagert ist; und
- – eine Beschleunigungsvorrichtung zur Beschleunigung
des Stützschlauchs mit einer vorbestimmten Beschleunigungskraft
relativ zur Sonde, wobei die Beschleunigungskraft derart gerichtet
ist, dass die Sonde aus einer ausgefahrenen Position, in der der
Sondenkopf das Distalende des Stützschlauchs überragt,
in das Innere des Stützschlauchs zurückgezogen
wird, wobei das Distalende des Stützschlauchs derart ausgestaltet
ist, dass es bei einer Kontaktierung der Gewebewand eine Abrisskraft
so induziert, dass durch die Sonde ein Abschnitt der Gewebewand
herausgerissen wird.
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Ein
zentraler Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht also darin,
dass die Gewebeprobe bzw. das Biopsat nicht aus der Gewebewand herausgeschnitten,
sondern durch eine wohldefinierte Kraft herausgerissen wird. Erfindungsgemäß wird
hierfür der Sondenkopf an der Gewebewand festgeeist und dann
mit einer Abrisskraft in den Stützschlauch eingezogen.
Um den Abrissvorgang erfolgreich durchführen zu können,
ist es notwendig, einen geeigneten Impuls auf das angeeiste Gewebe
auszuüben. Für den die Behandlung durchführenden
Arzt ist es problematisch, den geeigneten Impuls mittels des Sondenkopfs
auszuüben. Hierfür stellt die vorliegende Erfindung
die Beschleunigungsvorrichtung bereit. Diese beschleunigt den Stützschlauch
relativ zur Sonde. Durch das Auftreffen des beschleunigten Stützschlauchs
auf die Gewebewand wird eine Abrisskraft freigesetzt, mittels derer
der Sondenkopf einen Bereich der Gewebewand herausreißt.
Die Abrisskraft wirkt im Wesentlichen in entgegen gesetzter Richtung
wie die Beschleunigungskraft, die auf den Stützschlauch
ausgeübt wird. Durch das Ausreißen kann eine vorteilhafte
Abtrennung des Gewebes erzielt werden, bei der natürliche
Zellgrenzen berücksichtigt werden.
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Der
Sondenkopf kann einen Planarabschnitt zur Kontaktierung mit dem
Gewebe umfassen. Dieser Abschnitt verläuft im Wesentlichen
senkrecht zur Längsachse der Sonde und sollte derart ausgestaltet sein,
dass eine möglichst großflächige Kontaktierung mit
der Gewebewand möglich ist. Der Planarabschnitt kann entweder
eben sein oder eine geeignete Oberflächenstruktur aufweisen.
Beispielsweise könnte der Sondenkopf leicht abge rundet
sein. Entscheidend ist, dass bei einem Andrücken des Sondenkopfs
an das Gewebe eine großflächige Kontaktfläche
hergestellt wird, die durch das Kühlen mit der Kühleinrichtung
an dem Planarabschnitt festgeeist wird. Somit lässt sich
die Abrisskraft problemlos auf das Gewebe übertragen.
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Die
Beschleunigungsvorrichtung kann eine pneumatische und/oder eine
elektromagnetische und/oder eine mechanische und/oder eine pyrotechnische
Beschleunigungsvorrichtung umfassen. Somit kann eine vordefinierte
Beschleunigungskraft bereitgestellt werden. Die definierte Abrisskraft
führt bei dem Auslösen von Biopsat zu vorteilhaften
Ergebnissen. Der Arzt muss den geeigneten Impuls nicht manuell festlegen.
Bei jeder Biopsie wird die gleiche Menge an Kraft aufgebracht.
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Die
Beschleunigungsvorrichtung kann eine Feder umfassen. Die Feder kann
vor dem Eingriff gespannt werden und speichert eine definierte Menge an
potentieller Energie.
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Die
Beschleunigungsvorrichtung kann ein Verbindungsstück umfassen,
das mit dem Stützschlauch in Wirkverbindung steht und mittelbar
oder unmittelbar an die Sonde angekoppelt ist, wobei das Verbindungsstück
ein Spannelement umfasst, das eine vorbestimmte Menge an potentieller
Energie speichert. Vorzugsweise wird die oben beschriebene Feder
im Inneren des Verbindungsstückes gelagert.
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Die
Beschleunigungsvorrichtung kann eine Auslösevorrichtung
umfassen, die die potentielle Energie freisetzt. Somit kann der
Entnahmevorgang per Knopfdruck durchgeführt werden.
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Das
kryochirurgische Instrument kann ein Griffstück umfassen,
wobei die Sonde und/oder der Stützschlauch abnehmbar an
dem Griffstück angekoppelt ist. Somit ist es möglich,
Stützschlauch und/oder Sonde als Einweg-Geräte
auszugestalten, während das Griffstück wieder
verwendet werden kann.
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Das
kryochirurgische Instrument kann derart ausgestaltet werden, dass
der Überstand des Sondenkopfs in der ausgefahrenen Position
mindestens 5, insbesondere 15 mm beträgt. Somit wird eine
gute Einsicht auf die Sondenspitze sichergestellt. Der Arzt hat
beim Gefriervorgang eine gute Sicht auf den Sondenkopf und dessen
Position. Als Überstand wird der Abstand des Sondenkopfs
zur Abschlussebene des Distalendes des Stützschlauchs bezeichnet.
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Der
Stützschlauch kann aus Kunststoff gefertigt sein. Durch
das Verwenden von Kunststoff kann eine ausreichende Knickfestigkeit
des Stützschlauchs erzielt werden, so dass dieser beim
Abrissvorgang nicht einknickt. Des Weiteren hat Kunststoff den Vorteil,
dass es sich hierbei um einen thermischen Isolator handelt. Somit
wird verhindert, dass das Distalende des Schutzschlauchs beim Abkühlen des
Sondenkopfs am Gewebe festfriert.
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Der
Sondenkopf kann aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sein.
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Bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben,
die anhand der Abbildungen näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes kryochirurgisches Instrument;
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2 eine
Kryosonde;
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3 die
Kryosonde aus 2 mit einem Schutzschlauch;
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4 einen
Querschnitt durch das kryochirurgische Instrument aus 1;
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5 das
distale Ende der in einem Arbeitskanal eines Endoskops geführten
Sonde mit Stützschlauch im Schnitt;
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6 und 7 den
erfindungsgemäßen Entnahmevorgang einer Gewebeprobe;
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8 eine
mechanische Beschleunigungsvorrichtung;
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9 eine
elektromagnetische Beschleunigungsvorrichtung;
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10 eine
pneumatische Beschleunigungsvorrichtung;
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11 eine
Beschleunigungsvorrichtung mit Elektromotor; und
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12 eine
pyrotechnische Beschleunigungsvorrichtung.
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In
der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich
wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
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Das
erfindungsgemäße kryochirurgische Instrument besteht
aus drei wesentlichen Baugruppen. Diese sind in 1 dargestellt:
- – Der Stützschlauch 60 mit
Verbindungsstück 64, der als Schutz und zum Herauslösen
des Biopsats dient.
Der Schutzschlauch 60 ist mittels
Verbindungsstück 64 beweglich an einer Kupplungseinheit 70 fixiert.
- – Die Kupplungseinheit 70 mit Sonde 40.
Die
Kupplungseinheit 70, umfassend eine Blattfeder 112,
bildet einen Teil der Beschleunigungsvorrichtung 110 (8–12).
- – Eine Griffeinrichtung 20 zum Halten des
elektrochirurgischen Instruments 10.
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Durch
Kupplungen zwischen den einzelnen Baugruppen lassen sich die einzelnen
Teile des kryochirurgischen Instruments 10 abnehmen und
können nach Bedarf ausgetauscht oder gereinigt werden.
Somit ist das System flexibel und für die Handhabung attraktiver,
als komplett geschlossene Systeme. Die Griffeinrichtung 20 hat
ein proximales Ende 21 und ein distales Ende 22.
Die Kupplungseinheit 60 wird am distalen Ende 22 mit
der Griffeinrichtung 20 verbunden.
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2 zeigt
die Sonde 40 im Detail. Diese setzt sich aus einem Sondenkopf 42,
einem Sondenkörper 43 und der Kupplungseinheit 70 zusammen. Das
distale Ende 41 der Sonde 40 bildet also der Sondenkopf 42,
der mit dem Sondenkörper 43 verklebt ist. Dieser
Sondenkörper 43 ist am proximalen Ende der Sonde 40 mit
der Kupplungseinheit 70 verbunden, die eine Blattfeder 112 zum
Auslösen einer Beschleunigungseinrichtung 110 (8–12) umfasst.
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3 zeigt
die Sonde 40 aus 2 mit dem Stützschlauch 60.
Dieser ist, wie bereits beschrieben, an seinem proximalen Ende 61 mit
einem Verbindungsstück 64 verbunden. Das Verbindungsstück 64 hat
eine zylindrische Form und lässt sich teilweise über
die Kupplungseinheit 70 schieben. Beim Überschieben
rastet ein Abschnitt der Blattfeder 112 in eine korrespondierende Öffnung
des Verbindungsstücks 64 ein. Im Inneren des Verbindungsstücks 64 befindet
sich ein Hohlraum 66 (vgl. 4), in dem eine
Spiralfeder 114 (vgl. 8) angeordnet
ist. Durch das Überziehen des Verbindungsstücks 64 wird
diese Spiralfeder 114 gespannt. Bei einer Betätigung
der Blattfeder 114 löst sich diese aus der Öffnung
am Verbindungsstück 64 und setzt die in der gespannten
Spiralfeder 114 gespeicherte potentielle Energie frei.
Das Verbindungsstück 64 mit dem Stützschlauch 60 wird
hierdurch gegenüber der Kupplungseinheit 70 mit
der Sonde 40 in distale Richtung beschleunigt. Wie in 3 gezeigt,
ragt im eingerasteten Zustand der Sondenkopf 42 mehrere
Millimeter über das Distalende 62 des Schutzschlauchs 60 heraus.
Beim Auslösen der vorgespannten Feder 114 schiebt
sich der Stützschlauch 60 über den Sondenkopf 42.
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4 zeigt
einen Schnitt entlang der Längsachse des kryochirurgischen
Instruments 10. In diesem Schnitt ist der Hohlraum 66,
der im eingerasteten Zustand durch das Verbindungsstück 64 und
die Kupplungseinheit 70 gebildet wird und sich ringförmig
um den Sondenkörper 43 erstreckt, erkennbar. Die
Spiralfeder 114 ist in 4 nicht
dargestellt.
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Die
Sonde 40 verläuft entlang der Längsachse
des kryochirurgischen Instruments durch den Hohlraum 66.
Zur Kühlung des Sondenkopfs 42 enthält
die Sonde 40 eine Gaszuführleitung 50.
Das distale Ende 41 der Sonde 40 ist genauer in
der 5 dargestellt, wobei der Stützschlauch 60 über
den Sondenkopf 42 geschoben ist. Die Sonde 40 ist
in dem Schutzschlauch 60 geführt, wobei mindestens der
Sondenkopf 42 in dem Stützschlauch 40 aufnehmbar
und aus diesem wieder freigebbar ist. Ferner ist in 5 ein Arbeitskanal 90 eines
Endoskops gezeigt, in welchen die Sonde 40 mit Stützschlauch 60 eingeführt
ist. Der Sondenkopf 42 weist am distalen Ende eine im Wesentlichen
kugelförmige Ausbildung auf, die einen großflächigen
Bereich zur Kontaktierung mit dem Gewebe 100 bereitstellt.
Die Form des Sondenkopfes 42 unterstützt die Adhäsion
von Gewebe 100 bei der Abkühlung. Das distale
Ende 62 des Stützschlauchs 60 hat eine
Aufsetzkante 63, die zur Gewebeentnahme auf der Gewebeoberfläche aufsetzt.
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6 und 7 zeigen
die Entnahme der Gewebeprobe 101 von dem zu behandelnden
Gewebe 100. In der 6 überragt
der Sondenkopf 42 das distale Ende 62 des Stützschlauchs 60 und
liegt auf dem zu behandelnden Gewebe 100 auf. Der Sondenkopf 42 befindet
sich also in einer ausgefahrenen Position. Sobald das Gewebe bereichsweise
an den Sondenkopf 42 angefroren ist, kann dieser Abschnitt, der
schließlich die Gewebeprobe 101 bildet, durch das
Gegeneinanderbewegen von Sonde 40 und Stützschlauch 60 von
dem umliegenden Gewebe 100 abgetrennt und in den Stützschlauch 60 eingeholt
werden. Der Sondenkopf 42 und die Gewebeprobe 101 befinden
sich dann im Inneren des Stützschlauchs 60. Diese
Position zeigt 7. Für die erfindungsgemäße
Entnahme der Gewebeprobe 101 wird der Stützschlauch 60 durch
die Beschleunigungsvorrichtung 110 in distaler Richtung
beschleunigt (vgl. Bewegungsrichtung B). Hierbei handelt es sich
um eine Relativbewegung zur Sonde 40. Sobald das Distalende 62 des
Stützschlauchs 60 auf die Gewebeoberfläche
des zu behandelnden Gewebes 100 trifft, induziert dies
einen Impuls auf die Sonde 40, umfassend den Sondenkörper 43 und
den Sondenkopf 42. Dieser Impuls richtet sich entgegen
der Bewegungsrichtung B des Stützschlauchs 60.
Somit wird die Sonde 40 in die Bewegungsrichtung A beschleunigt.
Die Gewebeprobe 101, die am Sondenkopf 42 fixiert
ist, wird aus dem zu behandelnden Gewebe 100 herausgerissen.
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Die 8 bis 12 zeigen
zahlreiche Ausgestaltungen der Beschleunigungsvorrichtung 110. Sämtliche
beispielhaft dargestellten Beschleunigungsvorrichtungen 110 sind
in einen Teil einer Griffeinrichtung 20 integriert. Entlang
der Längsachse der Beschleunigungsvorrichtungen 110 verläuft
ein Sondenkanal 44, in dem die Sonde 40 (nicht
dargestellt) angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Sonde 40 mit der
Griffeinrichtung 20 verklebt. Das Verbindungsstück 64 lässt
sich gegenüber der Griffeinrichtung 20, so wie
gegenüber der Sonde 40 in Längsrichtung
verschieben (vgl. Bewegungsrichtung B). Fest mit dem Verbindungs stück 64 verbunden
ist der Stützschlauch 60. Zu den beispielhaften
Ausführungsformen aus den 8 bis 12 ist
noch anzumerken, dass hier entgegen dem Ausführungsbeispiel
aus 1 bis 3 das Verbindungsstück 64 in
die Griffeinrichtung hineinragt.
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8 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel der Beschleunigungsvorrichtung 110,
wobei die Beschleunigung mechanisch durch die Spiralfeder 114 gewährleistet
wird. Die Spiralfeder 114 ist in dem Hohlraum 66,
der durch die Griffeinrichtung 20 und das Verbindungsstück 64 gebildet
wird, angeordnet. Die Spiralfeder 114 setzt sowohl an der
Griffeinrichtung 20 und dem Verbindungsstück 64 an.
Eine Auslösevorrichtung 160 ermöglicht
das Einrasten des Verbindungsstücks 64 in einem
gespannten Zustand. Bei Bedarf kann die gespeicherte potentielle
Energie durch das Betätigen der Auslösevorrichtung 160 freigesetzt
werden.
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9 zeigt
eine elektromagnetische Beschleunigungsvorrichtung. Ringförmige
Spulen 118, 118' sind in dem Hohlraum 66,
den Sondenkanal 44 umgebend angeordnet. Eine erste elektromagnetische
Spule 118 ist mit der Griffeinrichtung 20 und eine
zweite elektromagnetische Spule 118' mit dem Verbindungsstück 64 verbunden.
Die elektromagnetischen Spulen 118, 118' lassen
sich derart ansteuern, dass sie sich entweder anziehen oder abstoßen. Hierdurch
kann der Stützschlauch 60 in proximale oder distale
Richtung bewegt werden.
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10 zeigt
eine pneumatische Beschleunigungsvorrichtung 110. Um den
Sondenkanal 44 herum ist ein ringförmiger Zylinder 120 ausgebildet.
In diesem Zylinder 120 befindet sich ein entsprechend geformter
Kolben 122, der über ein Gestänge 123 mit dem
Verbindungsstück 64 verbunden ist. Der Zylinder 120,
der sich im Wesentlichen längs zur Längsachse
der Beschleunigungsvorrichtung 110 erstreckt, umfasst eine
erste Druckluftleitung 124, die proximal in den Kolben 120 mündet,
und eine zweite Druckluftleitung 124', die distal in den
Kolben 120 mündet. Durch ein Zuführen
von Druckluft über die erste Druckluftleitung 124 oder über
die zweite Druckluftleitung 124' lässt sich der
Kolben 122 heben bzw. senken. Hierdurch wird der Stützschlauch 60 bewegt. Durch
eine entsprechende Dosierung der Druckluft lässt sich die
Beschleunigung des Stützschlauchs 60 steuern.
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11 zeigt
eine weitere elektromagnetische Beschleunigungsvorrichtung 110.
Die Bewegung des Schutzschlauchs 60 wird durch einen Motor 117,
der über ein Gestänge 123 mit dem Verbindungsstück
verbunden ist, gewährleistet.
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12 zeigt
eine pyrotechnische Beschleunigungsvorrichtung 110. Die
Beschleunigungsvorrichtung 110 ist ähnlich aufgebaut
wie die aus 10. Sie umfasst einen ringförmigen
Zylinder 120 und einen entsprechend ringförmigen
Kolben 122, der mit dem Stützschlauch 60 verbunden
ist. Im Inneren des Zylinders 120 befindet sich eine pyrotechnische
Einheit, die durch eine Zündeinrichtung 125 auslösbar
ist. Die durch die chemische Reaktion freigesetzte Kraft wird über
Kolben 122 und Gestänge 123 auf das Verbindungsstück 64 übertragen.
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- 10
- Kryochirurgisches
Instrument
- 20
- Griffeinrichtung
- 21
- proximales
Ende der Griffeinrichtung
- 22
- distales
Ende der Griffeinrichtung
- 40
- Sonde
- 41
- distales
Ende der Sonde
- 42
- Sondenkopf
- 43
- Sondenkörper
- 44
- Sondenkanal
- 50
- Gaszuführleitung
- 60
- Stützschlauch
- 61
- proximales
Ende des Stützschlauchs
- 62
- distales
Ende des Stützschlauchs
- 63
- Aufsetzkante
- 64
- Verbindungsstück
- 65
- Halteeinrichtung
- 66
- Hohlraum
- 70
- Kupplungseinheit
- 90
- Arbeitskanal
eines Endoskops
- 100
- zu
behandelndes Gewebe
- 101
- Gewebeprobe
- 110
- Beschleunigungsvorrichtung
- 112
- Blattfeder
- 114
- Spiralfeder
- 116
- Auslösevorrichtung
- 117
- Motor
- 118,
118'
- elektromagnetische
Spule
- 120
- Zylinder
- 122
- Kolben
- 123
- Gestänge
- 124,
124'
- Druckluftleitung
- 125
- Zündeinrichtung
- A
- Bewegungsrichtung
der Sonde
- B
- Bewegungsrichtung
der Stützeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2003/0195436
A1 [0005, 0005]